CN113974911A - 一种微创可延长人工假体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微创可延长人工假体，包括：缺损段支撑假体，其内部加工有沿纵向延伸的滑道；延长套筒，同轴设置在缺损段支撑假体的滑道内且二者形成滑动副，延长套筒的内壁上加工有内螺纹；主牵开丝杠，螺纹旋合在延长套筒内；传动机构，设置在位于延长套筒下方的缺损段支撑假体的滑道内，传动机构的输出端与主牵开丝杠连接，传动机构被配置为将旋转扭矩传递至主牵开丝杠，以驱动主牵开丝杠旋转；动力输入件，与传动机构的输入端连接，用于向传动机构输入旋转扭矩。本发明可以实现微创延长，显著减少外科切口显露范围降低感染风险，降低深部感染风险，减轻瘢痕化，且延长结构稳定可靠。

Description

一种微创可延长人工假体

技术领域

本发明涉及一种人工假体，具体涉及一种用于儿童青少年骨骼发育阶段骨骼肿瘤切除后重建使用的微创可延长人工假体，属于医疗器械技术领域。

背景技术

常见的骨原发恶性肿瘤包括骨肉瘤、尤文肉瘤等，且好发于儿童或青少年，80％病变累及骨干和干骺端，这一部位也是骺板(骨骼生长板)的位置，切除肿瘤过程中会同时切除骺板，导致手术侧肢体发育受到影响，主要表现为肢体长度相对于健侧短缩。对于青少年，股骨远端和胫骨近端骺板的生长占整个下肢升高发育长度的70％。

基于上述原因，对于年龄较小或骨骼处于发育阶段的的骨肿瘤患者进行肿瘤切除并通过常规肿瘤型(缺损型)人工关节置重建时，术后会面临肢体不等长的问题。而且年龄越小，生长潜能丧失的越多，之后肢体不等长会越严重。这类患儿随着生存期逐渐延长，瘤段截除假体重建造成的肢体不等长和跛行等并发症日渐增多。目前，儿童骨原发肿瘤患者面临着保肢手术后肢体不等长的问题较为常见，儿童保肢术后肢体不等长逐渐成为该领域亟待解决的问题。

可延长假体可以较好地解决这一问题，但由于当前广泛采用的可延长假体每次延长均需要通过外科手术进行，即有创可延长假体，每隔半年就患儿就需要接受一次手术，反复有创操作增加深部假体周围感染风险，而这一感染往往是灾难性的；并且单次延长长度有限，一般在1-2cm，这主要由于血管神经无法耐受更长长度的牵拉，并且延长结构存在退回等问题，多次手术除增加感染几率外，会带来组织严重瘢痕化。这种频繁的手术过程将持续十年甚至更长，对患者造成的痛苦及经济负担都十分严重。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种用于儿童青少年骨骼发育阶段骨骼肿瘤切除后重建使用的微创可延长人工假体。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

第一方面，本发明提供的一种微创可延长人工假体，包括：缺损段支撑假体，其内部加工有沿纵向延伸的滑道；延长套筒，同轴设置在所述缺损段支撑假体的滑道内且二者形成滑动副，所述延长套筒的内壁上加工有内螺纹；主牵开丝杠，螺纹旋合在所述延长套筒内；传动机构，设置在位于所述延长套筒下方的所述缺损段支撑假体的滑道内，所述传动机构的输出端与所述主牵开丝杠连接，所述传动机构被配置为将旋转扭矩传递至所述主牵开丝杠，以驱动所述主牵开丝杠旋转；动力输入件，与所述传动机构的输入端连接，用于向所述传动机构输入旋转扭矩。

所述的微创可延长人工假体，优选地，所述动力输入件为其上加工有横行螺纹的螺栓或横向伞状齿轮，所述动力输入件的输出端横向贯穿所述缺损段支撑假体后与所述传动机构的输入端连接，由此通过驱动所述动力输入件横向旋转以将旋转扭矩输入所述传动机构。

所述的微创可延长人工假体，优选地，所述传动机构采用行星齿轮变速器，所述行星齿轮变速器包括：纵向旋转柱，形成所述传动机构的输入端，所述纵向旋转柱的下端加工有纵行螺纹或具有纵向伞状齿轮且与所述动力输入件的输出端相啮合，以将所述动力输入件的横向扭矩转变为所述纵向旋转柱的纵向扭矩，所述纵向旋转柱的上端则形成中心齿轮；齿圈，紧固连接在所述缺损段支撑假体的滑道内；行星齿轮，多个所述行星齿轮啮合在所述纵向旋转柱的中心齿轮和所述齿圈之间；行星架，与所述主牵开丝杠紧固连接，且所述行星架通过多个所述连接柱分别与各所述行星齿轮连接。

所述的微创可延长人工假体，优选地，所述行星齿轮变速器的减速比为1：3～1：50。

所述的微创可延长人工假体，优选地，所述延长套筒和主牵开丝杠之间形成防退回机制，即所述主牵开丝杠采用带自锁螺纹角度的梯形丝杠。

第二方面，本发明提供的一种微创可延长人工假体，包括：缺损段支撑假体，其内部加工有沿纵向延伸的通道；延长套筒，同轴设置在所述缺损段支撑假体的滑道内且二者形成滑动副，所述延长套筒的内壁上加工有内螺纹；牵开旋转杆，包括旋转杆段和连接在所述旋转杆段一端的牵开驱动段，其中所述旋转杆段周向可旋转但纵向不可移动地装配在所述缺损段支撑假体的通道内，所述牵开驱动段外壁上加工有外螺纹且螺纹旋合在所述延长套筒内；缺损段延长假体，连接在所述延长套筒的自由端，可随所述延长套筒同步运动。

所述的微创可延长人工假体，优选地，所述牵开驱动段一体连接在所述旋转杆段的一端，且所述牵开驱动段的直径大于所述旋转杆段的直径，以形成“T”型一体化结构。

所述的微创可延长人工假体，优选地，所述延长套筒的螺纹段与所述牵开旋转杆的牵开驱动段之间形成防退回机制，即所述牵开驱动段的外螺纹采用带自锁螺纹角度的梯形螺纹。

所述的微创可延长人工假体，优选地，所述延长套筒的外壁上加工有至少两条沿纵向延伸的导槽，相应地，所述缺损段支撑假体的内壁上加工有至少两条沿纵向延伸的凸楞，所述延长套筒上的导槽与所述缺损段支撑假体上的凸楞相配合，以限制所述延长套筒在延长过程中相对于所述缺损段支撑假体的转动。

所述的微创可延长人工假体，优选地，所述缺损段支撑假体为肱骨上段、肱骨下段、股骨上段、股骨下段或胫骨上段假体。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1、微创延长：该假体在延长时不需要对患儿患处进行传统外科手术切开一定长度皮肤及各层软组织的开放手术，而仅需要在延长结构输入端位置的皮肤切开大约1cm的切口，通过通道技术(微创操作)，将专用工具放置到假体的延长结构处进行旋转，即可实现缺损段假体的延长，相对于有创延长方式，显著减少外科切口显露范围降低感染风险。

2、降低深部感染风险，减轻瘢痕化：通过这种微创方式，每次操作不需要显露假体主体结构，降低由于开放延长手术每次大范围暴露后组织修复带来的严重瘢痕化。

3、有效延长长度充分：相对于无创可延长假体(结构更为复杂的一种延长假体)，相同缺损长度(切除骨段长度)可延长距离要长于有创和无创可延长假体。

4、延长结构稳定可靠：该假体由于可以直接传递和输出扭矩，因此机械结构稳定性好，不存在有创假体的退回风险以及无创可延长假体的延长失效风险。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的横向输入传动延长式人工假体的整体结构示意图；

图2为本发明该实施例提供的横向输入传动延长式人工假体去除缺损段支撑假体后的结构示意图；

图3为本发明实施例二提供的直接轴向延长式人工假体的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，使用术语“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对上述零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面，结合附图对本发明实施例提供的微创可延长人工假体进行详细的说明。

实施例一：

如图1、图2所示，本实施例提供了一种横向输入传动延长式人工假体，包括：缺损段支撑假体1，其内部加工有沿纵向延伸的滑道；延长套筒2，同轴设置在缺损段支撑假体1的滑道内且二者形成滑动副，延长套筒2的内壁上加工有内螺纹；主牵开丝杠3，螺纹旋合在延长套筒1内；传动机构4，设置在位于延长套筒2下方的缺损段支撑假体1的滑道内，传动机构4的输出端与主牵开丝杠3连接，传动机构4被配置为将旋转扭矩传递至主牵开丝杠3，以驱动主牵开丝杠3旋转；动力输入件5，与传动机构4的输入端连接，用于向传动机构4输入旋转扭矩。

上述实施实例中，优选地，动力输入件5为其上加工有横行螺纹的螺栓或横向伞状齿轮，动力输入件5的输出端横向贯穿缺损段支撑假体1后与传动机构4的输入端连接，由此通过驱动动力输入件5横向旋转以将旋转扭矩输入传动机构4。

上述实施实例中，优选地，传动机构4采用行星齿轮变速器，具体地，该行星齿轮变速器包括：纵向旋转柱41，形成传动机构4的输入端，纵向旋转柱41的下端加工有纵行螺纹或具有纵向伞状齿轮且与动力输入件5的输出端相啮合，以将动力输入件5的横向扭矩转变为纵向旋转柱41的纵向扭矩，纵向旋转柱41的上端则形成中心齿轮；齿圈42，紧固连接在缺损段支撑假体1的滑道内；行星齿轮43，多个行星齿轮43啮合在纵向旋转柱41的中心齿轮和齿圈42之间；行星架44，与主牵开丝杠3紧固连接，且行星架44通过多个连接柱45分别与各行星齿轮43连接。由此，当纵向旋转柱41旋转时，驱动行星齿轮43绕齿圈42纵向旋转，进而通过连接柱45和行星架44带动主牵开丝杠3纵向旋转。

上述实施例中，优选地，延长套筒2的外壁上加工有至少两条沿纵向延伸的导槽21，相应地，缺损段支撑假体1的内壁上加工有至少两条沿纵向延伸的凸楞(图中未示出)，延长套筒2上的导槽21与缺损段支撑假体1上的凸楞相配合，由此起到限制延长套筒2在延长过程中相对于缺损段支撑假体1的转动。

上述实施例中，优选地，行星齿轮变速器的减速比为1：3～1：50，具体参数根据患者情况及牵开力需求设计。具体地，当减速比较大时，可以考虑通过电钻连接六角批头驱动动力输入件5旋转；而当减速比较小时，可以通过手动改锥驱动动力输入件5旋转。

上述实施例中，优选地，延长套筒2和主牵开丝杠3之间形成防退回机制，具体地，主牵开丝杠3采用带自锁螺纹角度的梯形丝杠，由此不仅可以增大延长套筒2和主牵开丝杠3的承载力，而且可以有效防止延长套筒2退回，并且减速比越大，退回所需扭矩越大，实际人体载荷无法通过该结构使已经延长的延长套筒2退回。

上述实施例中，优选地，该人工假体适用于上肢及下肢常见部位肿瘤切除后缺损假体重建的延长，具体地，缺损段支撑假体1可以为肱骨上段、肱骨下段、股骨上段、股骨下段或胫骨上段等部位的假体，其中股骨下段或胫骨上段为临床较为常见的膝关节周围恶性肿瘤切除后重建部位。

本实施例提供的横向输入传动延长式人工假体在使用时，在人工假体植入人体完成相应部位缺损重建后，当所重建侧肢体需要延长时，首先在位于动力输入件5外侧的皮肤处切开约1cm切口，钝性分离皮下组织、肌肉等至显露处动力输入件5，该操作可在术中透视下进行定位。然后根据减速比设计，应用电钻或手动改锥置入动力输入件5，通过驱动动力输入件5旋转，带动传动机构4中的纵向旋转柱41转动；最后通过行星齿轮43将旋转扭矩传导至主牵开丝杠3，通过主牵开丝杠3旋转驱动延长套筒2沿缺损段支撑假体1的滑道产生纵向位移，从而实现人工假体的延长。

实施例二：

如图3所示，本实施例提供了一种直接轴向延长式人工假体，包括：缺损段支撑假体1，其内部加工有沿纵向延伸的通道；延长套筒2，同轴设置在缺损段支撑假体1的滑道内且二者形成滑动副，延长套筒2的内壁上加工有内螺纹；牵开旋转杆6，包括旋转杆段61和连接在旋转杆段61一端的牵开驱动段62，其中旋转杆段61周向可旋转但纵向不可移动地装配在缺损段支撑假体1的通道内，牵开驱动段62外壁上加工有外螺纹且螺纹旋合在延长套筒2内；缺损段延长假体7，连接在延长套筒2的自由端，可随延长套筒2同步运动。

上述实施例中，优选地，牵开驱动段62一体连接在旋转杆段61的一端，且牵开驱动段62的直径大于旋转杆段61的直径，以形成“T”型一体化结构。

上述实施例中，优选地，延长套筒2的外壁上加工有至少两条沿纵向延伸的导槽，相应地，缺损段支撑假体1的内壁上加工有至少两条沿纵向延伸的凸楞(图中未示出)，延长套筒2上的导槽与缺损段支撑假体1上的凸楞相配合，由此起到限制延长套筒2在延长过程中相对于缺损段支撑假体1的转动。

上述实施例中，优选地，延长套筒2的螺纹段与牵开旋转杆6的牵开驱动段62之间形成防退回机制，具体地，牵开驱动段62的外螺纹采用带自锁螺纹角度的梯形螺纹，由此不仅可以增大延长套筒1和牵开旋转杆6之间的承载力，而且可以有效防止延长套筒2退回。

上述实施例中，优选地，旋转杆段61的另一端端面上加工有与手动改锥相配合的凹槽。

本实施例提供的直接轴向延长式人工假体在使用时，在人工假体植入人体完成相应部位缺损重建后，当所重建侧肢体需要延长时，首先通过皮肤及软组织通道，将手动改锥置入旋转杆段61的凹槽，然后用手动改锥拧动牵开旋转杆6旋转，进而通过牵开旋转杆6的牵开驱动段62驱动延长套筒2沿缺损段支撑假体1的滑道产生纵向位移，缺损段延长假体7被推出，从而实现人工假体的延长。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种微创可延长人工假体，其特征在于，包括：

缺损段支撑假体(1)，其内部加工有沿纵向延伸的滑道；

延长套筒(2)，同轴设置在所述缺损段支撑假体(1)的滑道内且二者形成滑动副，所述延长套筒(2)的内壁上加工有内螺纹；

主牵开丝杠(3)，螺纹旋合在所述延长套筒(1)内；

传动机构(4)，设置在位于所述延长套筒(2)下方的所述缺损段支撑假体(1)的滑道内，所述传动机构(4)的输出端与所述主牵开丝杠(3)连接，所述传动机构(4)被配置为将旋转扭矩传递至所述主牵开丝杠(3)，以驱动所述主牵开丝杠(3)旋转；

动力输入件(5)，与所述传动机构(4)的输入端连接，用于向所述传动机构(4)输入旋转扭矩。

2.根据权利要求1所述的微创可延长人工假体，其特征在于，所述动力输入件(5)为其上加工有横行螺纹的螺栓或横向伞状齿轮，所述动力输入件(5)的输出端横向贯穿所述缺损段支撑假体(1)后与所述传动机构(4)的输入端连接，由此通过驱动所述动力输入件(5)横向旋转以将旋转扭矩输入所述传动机构(4)。

3.根据权利要求2所述的微创可延长人工假体，其特征在于，所述传动机构(4)采用行星齿轮变速器，所述行星齿轮变速器包括：

纵向旋转柱(41)，形成所述传动机构(4)的输入端，所述纵向旋转柱(41)的下端加工有纵行螺纹或具有纵向伞状齿轮且与所述动力输入件(5)的输出端相啮合，以将所述动力输入件(5)的横向扭矩转变为所述纵向旋转柱(41)的纵向扭矩，所述纵向旋转柱(41)的上端则形成中心齿轮；

齿圈(42)，紧固连接在所述缺损段支撑假体(1)的滑道内；

行星齿轮(43)，多个所述行星齿轮(43)啮合在所述纵向旋转柱(41)的中心齿轮和所述齿圈(42)之间；

行星架(44)，与所述主牵开丝杠(3)紧固连接，且所述行星架(44)通过多个所述连接柱(45)分别与各所述行星齿轮(43)连接。

4.根据权利要求3所述的微创可延长人工假体，其特征在于，所述行星齿轮变速器的减速比为1：3～1：50。

5.根据权利要求1至4任一项所述的微创可延长人工假体，其特征在于，所述延长套筒(2)和主牵开丝杠(3)之间形成防退回机制，即所述主牵开丝杠(3)采用带自锁螺纹角度的梯形丝杠。

6.一种微创可延长人工假体，其特征在于，包括：

缺损段支撑假体(1)，其内部加工有沿纵向延伸的通道；

延长套筒(2)，同轴设置在所述缺损段支撑假体(1)的滑道内且二者形成滑动副，所述延长套筒(2)的内壁上加工有内螺纹；

牵开旋转杆(6)，包括旋转杆段(61)和连接在所述旋转杆段(61)一端的牵开驱动段(62)，其中所述旋转杆段(61)周向可旋转但纵向不可移动地装配在所述缺损段支撑假体(1)的通道内，所述牵开驱动段(62)外壁上加工有外螺纹且螺纹旋合在所述延长套筒(2)内；

缺损段延长假体(7)，连接在所述延长套筒(2)的自由端，可随所述延长套筒(2)同步运动。

7.根据权利要求6所述的微创可延长人工假体，其特征在于，所述牵开驱动段(62)一体连接在所述旋转杆段(61)的一端，且所述牵开驱动段(62)的直径大于所述旋转杆段(61)的直径，以形成“T”型一体化结构。

8.根据权利要求7所述的微创可延长人工假体，其特征在于，所述延长套筒(2)的螺纹段与所述牵开旋转杆(6)的牵开驱动段(62)之间形成防退回机制，即所述牵开驱动段(62)的外螺纹采用带自锁螺纹角度的梯形螺纹。

9.根据权利要求1或6所述的微创可延长人工假体，其特征在于，所述延长套筒(2)的外壁上加工有至少两条沿纵向延伸的导槽(21)，相应地，所述缺损段支撑假体(1)的内壁上加工有至少两条沿纵向延伸的凸楞，所述延长套筒(2)上的导槽(21)与所述缺损段支撑假体(1)上的凸楞相配合，以限制所述延长套筒(2)在延长过程中相对于所述缺损段支撑假体(1)的转动。

10.根据权利要求1或6所述的微创可延长人工假体，其特征在于，所述缺损段支撑假体(1)为肱骨上段、肱骨下段、股骨上段、股骨下段或胫骨上段假体。

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