CN114917062B - 髋关节假体股骨柄系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种髋关节假体股骨柄系统，属于骨科植入物技术领域，所述髋关节假体股骨柄系统包括多个柄长逐渐增大的股骨柄，股骨柄具有近端第一位置P1，在P1位置处取股骨柄柄体的中心轴线到柄体内侧边缘的距离为D1；股骨柄具有远端第二位置P2，在P2位置处取股骨柄柄体内外侧之间的宽度为D2；D1与D2的比值范围为0.81‑2.60。本发明的髋关节假体股骨柄系统适合人体髓腔尺寸比值，能够考虑远端髓腔尺寸的同时，进行有效的近端内侧压配，获得良好的术后效果。

Description

髋关节假体股骨柄系统
技术领域
本发明涉及骨科植入物技术领域，特别是指一种髋关节假体股骨柄系统。
背景技术
对于髋关节假体骨水泥型股骨柄，远端与椎体紧密咬合，近端内侧与骨不紧密接触问题不大，因为骨水泥可提供额外的旋转稳定性。然而，对于髋关节假体生物型股骨柄(即非骨水泥型股骨柄)，该股骨柄与天然骨之间的压配合非常重要，如果在其近端表面与骨接触之前发生远端锥形压配，则该股骨柄可能会发生不稳定的骨固定。因此，对于非骨水泥型股骨柄，其近端内侧与天然骨之间的压配很重要。
发明人在研究过程中发现，由于每个人的股骨髓腔的形状不同，股骨柄的匹配可能发生在柄的任何一个部位，现有技术中的股骨柄假体的设计，无法确定股骨柄的最佳匹配，在股骨柄远端匹配的情况下，其近端内侧与天然骨之间仍然可能压配不紧密。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种适合人体髓腔尺寸比值，能够考虑远端髓腔尺寸的同时，进行有效的近端内侧压配的髋关节假体股骨柄系统。
为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：
一种髋关节假体股骨柄系统，包括多个柄长逐渐增大的股骨柄，其中：
所述股骨柄具有近端第一位置P1，在P1位置处取股骨柄柄体的中心轴线到柄体内侧边缘的距离为D1；
所述股骨柄具有远端第二位置P2，在P2位置处取股骨柄柄体内外侧之间的宽度为D2；
所述D1与所述D2的比值范围为0.81-2.60。
进一步的，取所述股骨柄柄体内侧最上缘与骨结合处为初始位置，所述第一位置P1处于从所述初始位置向所述股骨柄远端方向0-40mm内；所述第二位置P2处于从所述初始位置向所述股骨柄远端方向50-80mm内。
进一步的，所述第一位置P1为所述初始位置，所述第二位置P2为从所述初始位置向所述股骨柄远端方向60mm位置。
进一步的，以所述股骨柄所在的冠状面为中心面顺时针或逆时针方向转动，随着角度的增大，所述D1与所述D2的比值逐渐减小。
进一步的，在以所述中心面顺时针或逆时针方向转动0°-15°的角度范围内，所述D1与所述D2的比值范围为1.23-2.26。
进一步的，在以所述中心面顺时针或逆时针方向转动0°时，所述D1与所述D2的比值范围为1.39-2.26。
进一步的，在以所述中心面顺时针或逆时针方向转动15°时，所述D1与所述D2的比值范围为1.23-1.98。
进一步的，从所述初始位置向所述股骨柄远端方向0-40mm内还具有第三位置P3，所述第一位置P1位于所述初始位置和所述第三位置P3之间，在P3位置处取股骨柄柄体的中心轴线到柄体内侧边缘的距离为D3，所述D3与所述D2的比值范围为0.81-1.67。
进一步的，所述第三位置P3为从所述初始位置向所述股骨柄远端方向10mm位置。
进一步的，从所述初始位置向所述股骨柄远端方向0-40mm内还具有第四位置P4，所述第三位置P3位于所述第一位置P1和所述第四位置P4之间，在P4位置处取股骨柄柄体的中心轴线到柄体内侧边缘的距离为D4，所述D4与所述D2的比值范围为0.81-1.19。
进一步的，所述第四位置P4为从所述初始位置向所述股骨柄远端方向20mm位置。
进一步的，所述股骨柄还具有远端第五位置P5，所述第五位置P5相比于所述第二位置P2更靠近所述股骨柄的远端，在P5位置处取股骨柄柄体内外侧之间的宽度为D5，所述D1与所述D5的比值范围为1.51-2.60。
进一步的，所述第五位置P5为从所述初始位置向所述股骨柄远端方向80mm位置。
本发明具有以下有益效果：
本发明的髋关节假体股骨柄系统，包括多个柄长逐渐增大的股骨柄，股骨柄具有近端第一位置P1，在P1位置处取股骨柄柄体1的中心轴线到柄体1内侧边缘的距离为D1；股骨柄具有远端第二位置P2，在P2位置处取股骨柄柄体1内外侧之间的宽度为D2；D1与D2的比值范围为0.81-2.60，这样使得股骨柄更适合人体髓腔尺寸比值，很好的进行近端和远端匹配设计，从而使得考虑远端髓腔尺寸的同时，近端可以很好的压配，提高近端的应变能密度，刺激骨生长，不易发生假体松动，特别利于非骨水泥型股骨柄的长期固定。本发明中的髋关节假体股骨柄适合人体髓腔尺寸比值，在非骨水泥股骨柄固定中能够考虑远端髓腔尺寸的同时，进行有效的近端内侧压配，获得良好的术后效果，获得良好的术后效果。
附图说明
图1为现有技术中髋关节假体股骨柄植入人体后的力学性能示意图；
图2为本发明中的髋关节假体股骨柄的尺寸测量位置选取示意图一；
图3为本发明中的髋关节假体股骨柄的尺寸测量位置选取示意图二；
图4为本发明中的髋关节假体股骨柄的尺寸测量位置选取示意图三；
图5为本发明中的髋关节假体股骨柄植入人体后的俯视结构示意图；
图6为本发明中的髋关节假体股骨柄植入人体后的力学性能示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
当前髋关节手术中，通常使用不同型号的髓腔锉依次置入髓腔，以髓腔锉的型号确定所需股骨柄假体的大小(股骨柄假体与髓腔锉等大)；术中使用时，先选择最小号的髓腔锉，然后逐级增大，当髓腔锉经敲击不能前进(即轴向稳定时)，即可停止敲击，此时可确定所需股骨柄假体的大小，但传统的股骨柄假体易发生假体远端在髓腔内卡位的现象，导致近端产生较大间隙，此间隙很大程度的影响了近端柄对近端皮质骨的压配，使得近端皮质骨应变能密度很低(图1中(a)箭头处示出了近端间隙较大，图1中(b)和(c)箭头处示出了应变能密度低)，得不到很好的刺激，易发生骨吸收，从而导致近端骨溶解，易发生假体松动。
本发明提供一种髋关节假体股骨柄系统，如图2-6所示，包括多个柄长逐渐增大的股骨柄(股骨柄包括柄体1和股骨颈2)，其中：
股骨柄具有近端第一位置P1，在P1位置处取股骨柄柄体1的中心轴线到柄体1内侧边缘的距离为D1；
股骨柄具有远端第二位置P2，在P2位置处取股骨柄柄体1内外侧之间的宽度为D2；
D1与D2的比值范围为0.81-2.60。
本发明的髋关节假体股骨柄系统，通过选取近端第一位置P1和远端第二位置P2，得到P1和P2位置处股骨柄的尺寸D1和D2，并限定D1与D2的比值范围为0.81-2.60，这样使得股骨柄更适合人体髓腔尺寸比值，很好的进行近端和远端匹配设计，从而使得考虑远端髓腔尺寸的同时，近端也可以很好的压配，提高近端的应变能密度，刺激骨生长，不易发生假体松动，利于非骨水泥型股骨柄的长期固定。
优选的，如图2-4所示，取股骨柄柄体1内侧最上缘与骨结合处为初始位置(图2-4中的P1位置)，第一位置P1处于从初始位置向股骨柄远端方向0-40mm内；第二位置P2处于从初始位置向股骨柄远端方向50-80mm内，此时股骨柄匹配效果最佳。具体实施时，第一位置P1可以为所述初始位置，第二位置P2可以为从初始位置向股骨柄远端方向60mm位置。本发明中，股骨柄可以依据柄长不同划分为不同型号，股骨柄的柄长可以指内侧柄长，即所述初始位置到柄体1最下端的距离。
为更好的限定股骨柄的尺寸，本发明优选在0-40mm内除P1位置以外再取其他位置，在50-80mm内除P2位置以外也取其他位置，通过P1和P2以外的其他位置来进一步限定股骨柄的尺寸变化，以更好的适合人体髓腔尺寸比值。具体实施时，例如：
如图2-4所示，从初始位置向股骨柄远端方向0-40mm内还可以具有第三位置P3，第一位置P1位于初始位置和第三位置P3之间，在P3位置处取股骨柄柄体1的中心轴线到柄体1内侧边缘的距离为D3，D3与D2的比值范围为0.81-1.67。优选的，第三位置P3为从初始位置向股骨柄远端方向10mm位置。
进一步的，从初始位置向股骨柄远端方向0-40mm内还可以具有第四位置P4，第三位置P3位于第一位置P1和第四位置P4之间，在P4位置处取股骨柄柄体1的中心轴线到柄体1内侧边缘的距离为D4，D4与D2的比值范围为0.81-1.19。优选的，第四位置P4为从初始位置向股骨柄远端方向20mm位置。
进一步的，股骨柄还可以具有远端第五位置P5，第五位置P5相比于第二位置P2更靠近股骨柄的远端，在P5位置处取股骨柄柄体1内外侧之间的宽度为D5；D1与D5的比值范围为1.51-2.60。优选的，第五位置P5为从初始位置向股骨柄远端方向80mm位置。
进一步的，从初始位置向股骨柄远端方向0-40mm内还可以具有第六位置P6，第三位置P3和第四位置P4均位于第一位置P1和第六位置P6之间，在P6位置处取股骨柄柄体1的中心轴线到柄体1内侧边缘的距离为D6。优选的，第六位置P6为从初始位置向股骨柄远端方向40mm位置。
可以理解的是，P1、P3、P4和P6位置可以为从初始位置向股骨柄远端方向0-40mm内其他任意位置，如11mm、12mm、13mm、35mm位置等；P2和P5位置也可以为从初始位置向股骨柄远端方向50-80mm内其他任意位置，如50mm、51mm、62mm、70mm、73mm位置等。
另外，发明人在研究过程中发现，由于每个人的股骨髓腔的形状不同，股骨柄的匹配不是一定发生在冠状面上，而是可能在冠状面附近的三维立体空间内，仅仅在二维空间内用冠状面这一个平面的小转子下方60mm和小转子上方10mm二者横截面的比率来研究是远远不够的，不适合三维空间内人体髓腔尺寸比值，无法确定股骨柄的最佳匹配，在股骨柄远端匹配的情况下，其近端内侧与天然骨之间仍然可能压配不紧密。
为解决该问题，如图5所示，本发明中，优选以股骨柄所在的冠状面M为中心面顺时针或逆时针方向转动，随着角度α的增大，D1与D2的比值逐渐减小。此处，α的大小可根据需要灵活选取，取值范围可以为0-30度，例如可以为20度，本发明追求假体至少在正负20度内的髓腔匹配性。研究发现，人体髓腔比值变化特点为：人体0度和3度时，0mm位置(即P1)和60mm位置(即P2)比值略有减小，在±5度截面比值下降，±8度和±10度均在±5度基础上进一步下降，在±15度比值又一步下降，在±20度比值最低。
这样，通过三维空间内以冠状面为中心正负至少20度内，针对不同尺寸假体设置不同股骨柄尺寸比值，通过比值来确定股骨柄的最佳匹配，可最大限度的使得每个人群实现近端内侧压配，从而避免非骨水泥型髋关节假体股骨柄中只有远端匹配的情况。
进一步的，在以中心面顺时针或逆时针方向转动0°-15°的角度范围内，D1与D2的比值范围优选为1.23-2.26。
具体的，根据中心面顺时针或逆时针方向转动角度的不同，D1与D2的比值可以分别如下：
当转动角度α为0°(即不转动)时，D1与D2的比值范围可以为1.39-2.26；
当转动角度α为3°时，D1与D2的比值范围可以为1.38-2.23；
当转动角度α为5°时，D1与D2的比值范围可以为1.36-2.18；
当转动角度α为8°时，D1与D2的比值范围可以为1.35-2.10；
当转动角度α为12°时，D1与D2的比值范围可以为1.27-2.08；
当转动角度α为15°时，D1与D2的比值范围可以为1.23-1.98。
可以理解的是，转动角度α可以是三维空间内0°-15°中任意角度，如2度、4度、6度、10度、13度等。
下面以具体的例子对本发明中的髋关节假体股骨柄进行说明。本发明特别适用于非骨水泥型髋关节假体股骨柄，下面即以非骨水泥型髋关节假体股骨柄为例进行说明，其中定义了在三维空间内以髋关节股骨柄所在的冠状面为中心面，向顺时针和逆时针方向转动一定角度的空间面内，股骨柄近端和远端的尺寸比值，从而达到较好的匹配。同时，本实施例中，髋关节假体股骨柄系统中根据柄长范围的不同共包括十个股骨柄假体，在其他实施例中，可根据实际使用需求的不同，适应性增减股骨柄假体的数量。
本实施例中的非骨水泥型髋关节假体股骨柄的D1与D2的比值范围优选如下表1-2所示。
表1
Figure BDA0003643679740000071
表2
Figure BDA0003643679740000072
Figure BDA0003643679740000081
在股骨柄中心冠状面上其他位置比值范围优选如下表3所示。
表3
Figure BDA0003643679740000082
上述表1-3，提供了一种具有更适合人体髓腔比值的股骨柄设计，并对每个型号的股骨柄尺寸给出建议。另外，从表中可以看出，随着股骨柄型号/尺寸的增大，各角度下的比值逐渐降低。上表中的两种柄型均为中长柄，在其他实施例中，也可以设置为长柄或短柄等其他柄型。
本发明中的髋关节假体股骨柄适合人体髓腔尺寸比值，在非骨水泥股骨柄固定中能够在三维空间内考虑远端髓腔尺寸的同时，进行有效的近端内侧压配，获得良好的术后效果。本发明中，非骨水泥型髋关节假体股骨柄可以为本领域中的各种常规结构形式，一种实施例中，如图3所示，非骨水泥型髋关节假体股骨柄可以为全涂层股骨柄(上表中柄长1)，柄体1设有涂层和沟槽(沟槽可以包括位于柄体1远侧的长条形沟槽，用于增加接触面积)，柄体1为矩形双锥柄。另一种实施例中，如图4所示，柄体1(上表中柄长2)设有沟槽和竖脊特征，柄体1有沟槽特征，能够增加接触面积。优选的，竖脊为2-4条，能够嵌入松质骨，起到稳定固定的作用，同时柄体1的远端外侧切迹便于股骨柄的植入。
经测验，如图1所示，现有技术即改进前非骨水泥型髋关节假体股骨柄的近端间隙较大，应变能密度低，易发生骨吸收，有72.5％匹配不好，近端有较大的间隙；如图6所示，采用本发明图2-5所示的非骨水泥型髋关节假体股骨柄，且其尺寸数据为表1-3时，上述72.5％在远端尺寸没有改变的情况下，近端产生了很好的压配，应变能密度较高，利于骨生长，使得绝大多数人匹配良好，使得总体匹配良好率达到98％。
由此可知，本发明提供针对真实人群的更合适的髓腔设置的选择，从而使得在非骨水泥柄固定中，可在三维空间内进行有效的近端内侧压配，获得良好的术后效果。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种髋关节假体股骨柄系统，其特征在于，包括多个柄长逐渐增大的股骨柄，其中：
所述股骨柄具有近端第一位置P1，在P1位置处取股骨柄柄体的中心轴线到柄体内侧边缘的距离为D1；
所述股骨柄具有远端第二位置P2，在P2位置处取股骨柄柄体内外侧之间的宽度为D2；
所述D1与所述D2的比值范围为0.81-2.60；
其中，取所述股骨柄柄体内侧最上缘与骨结合处为初始位置，所述第一位置P1处于从所述初始位置向所述股骨柄远端方向0-40mm内；所述第二位置P2处于从所述初始位置向所述股骨柄远端方向50-80mm内；
其中，以所述股骨柄所在的冠状面为中心面顺时针或逆时针方向转动，随着角度的增大，所述D1与所述D2的比值逐渐减小；
其中，在以所述中心面顺时针或逆时针方向转动0°-15°的角度范围内，所述D1与所述D2的比值范围为1.23-2.26。
2.根据权利要求1所述的髋关节假体股骨柄系统，其特征在于，所述第一位置P1为所述初始位置，所述第二位置P2为从所述初始位置向所述股骨柄远端方向60mm位置。
3.根据权利要求1所述的髋关节假体股骨柄系统，其特征在于，在以所述中心面顺时针或逆时针方向转动0°时，所述D1与所述D2的比值范围为1.39-2.26。
4.根据权利要求1所述的髋关节假体股骨柄系统，其特征在于，在以所述中心面顺时针或逆时针方向转动15°时，所述D1与所述D2的比值范围为1.23-1.98。
5.根据权利要求1所述的髋关节假体股骨柄系统，其特征在于，从所述初始位置向所述股骨柄远端方向0-40mm内还具有第三位置P3，所述第一位置P1位于所述初始位置和所述第三位置P3之间，在P3位置处取股骨柄柄体的中心轴线到柄体内侧边缘的距离为D3，所述D3与所述D2的比值范围为0.81-1.67。
6.根据权利要求5所述的髋关节假体股骨柄系统，其特征在于，所述第三位置P3为从所述初始位置向所述股骨柄远端方向10mm位置。
7.根据权利要求5所述的髋关节假体股骨柄系统，其特征在于，从所述初始位置向所述股骨柄远端方向0-40mm内还具有第四位置P4，所述第三位置P3位于所述第一位置P1和所述第四位置P4之间，在P4位置处取股骨柄柄体的中心轴线到柄体内侧边缘的距离为D4，所述D4与所述D2的比值范围为0.81-1.19。
8.根据权利要求7所述的髋关节假体股骨柄系统，其特征在于，所述第四位置P4为从所述初始位置向所述股骨柄远端方向20mm位置。
9.根据权利要求1所述的髋关节假体股骨柄系统，其特征在于，所述股骨柄还具有远端第五位置P5，所述第五位置P5相比于所述第二位置P2更靠近所述股骨柄的远端，在P5位置处取股骨柄柄体内外侧之间的宽度为D5，所述D1与所述D5的比值范围为1.51-2.60。
10.根据权利要求9所述的髋关节假体股骨柄系统，其特征在于，所述第五位置P5为从所述初始位置向所述股骨柄远端方向80mm位置。
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