CN117257528A - 髋臼假体、髋臼假体制备方法和关节假体 - Google Patents

Abstract

本公开提供的一种髋臼假体、髋臼假体制备方法和关节假体，涉及关节假体技术领域。该髋臼假体具有杯状内衬以及位于其外表面的骨小梁结构，骨小梁结构的厚度为1mm至3mm，该结构大大减小了髋臼假体的厚度，在相同外径的情况下，可匹配更大直径的活动球头，以提高关节的稳定性，降低脱臼风险。

Description

髋臼假体、髋臼假体制备方法和关节假体

技术领域

本发明涉及关节假体技术领域，具体而言，涉及一种髋臼假体、髋臼假体制备方法和关节假体。

背景技术

现有技术中，若要手术治疗病变的人体关节，如髋关节，需要采用关节置换手术，切除病变关节后，将关节假体植入相应的病变部位，以达到治疗目的。

以髋关节为例，关节假体包括球头和髋臼杯，大头径比是人工髋关节置换手术中的一个重要参数，它是指人工髋关节的球头直径与髋臼杯外径之比。现有的髋臼杯结构通常为金属外杯和衬套的组装结构，由于结构的限制，髋臼杯的厚度较大。若需要采用较大直径的球头，会相应增加与球头匹配的髋臼杯的外径，难以实现较大的头径比，降低关节的稳定性。

发明内容

本发明的目的包括，例如，提供了一种髋臼假体、髋臼假体制备方法和关节假体，其能够提高头径比，提高关节稳定性。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明提供一种髋臼假体，包括：

杯状内衬；所述杯状内衬用于容置活动球头；

所述杯状内衬的外表面设有骨小梁结构，所述骨小梁结构设有微孔结构，所述骨小梁结构的厚度为1mm至3mm。

在可选的实施方式中，所述骨小梁结构采用钛合金、纯钛或钽金属中的至少一种。

在可选的实施方式中，所述微孔结构的孔隙率为20％至80％；所述微孔结构的平均孔径为100微米至800微米。

在可选的实施方式中，杯状内衬的外表面喷涂有所述骨小梁结构，所述骨小梁结构的厚度为300微米至900微米。

在可选的实施方式中，所述杯状内衬采用高交联超高分子量聚乙烯或PEEK材料中的至少一种。

在可选的实施方式中，所述杯状内衬的厚度为大于等于3mm。

第二方面，本发明提供一种髋臼假体制备方法，包括：

先形成具有凹陷部的骨小梁结构；

在所述凹陷部内填充内衬材料；

模压所述内衬材料，以在所述骨小梁结构的内表面形成杯状内衬。

在可选的实施方式中，所述先形成具有凹陷部的骨小梁结构的步骤中，采用3D打印方式形成具有微孔结构的所述骨小梁结构，其中，所述微孔结构的孔隙率为20％至80％；所述微孔结构的平均孔径为100微米至800微米。

第三方面，本发明提供一种髋臼假体制备方法，包括：

提供杯状内衬；

在所述杯状内衬的外表面采用等离子喷涂形成具有微孔结构的骨小梁结构；其中，所述微孔结构的孔隙率为20％至80％；所述微孔结构的平均孔径为100微米至800微米。

第四方面，本发明提供一种关节假体，包括活动球头和如前述实施方式中任一项所述的髋臼假体，所述活动球头可活动的设于所述杯状内衬中。

本发明实施例的有益效果包括，例如：

本发明实施例提供的髋臼假体，包括杯状内衬以及附着在其外表面的骨小梁结构，骨小梁结构厚度较低，有利于减薄髋臼假体的整体厚度，使得髋臼假体的整体外径减小。换言之，髋臼假体在相同外径的情况下，可匹配更大直径的活动球头，以提高关节的稳定性，降低脱臼风险。

本发明实施例提供的一种髋臼假体制备方法，采用先形成骨小梁结构，再在其内模压形成杯状内衬，有利于提高杯状内衬和骨小梁结构的结合力，结构更加稳定，使其成为一体结构。并且，可有效降低髋臼假体的整体厚度，有利于实现高头径比而提高关节假体的稳定性。

本发明实施例提供的另一种髋臼假体制备方法，先形成杯状内衬，再在其外表面喷涂等离子体形成具有微孔结构的骨小梁结构，可以有效控制喷涂层的厚度，从而降低髋臼假体的整体厚度，有利于实现高头径比而提高关节假体的稳定性。

本发明实施例提供的关节假体，采用上述的髋臼假体，有利于实现高头径比而提高关节假体的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明第一实施例提供的髋臼假体的一种视角的结构示意图；

图2为本发明第一实施例提供的髋臼假体的另一种视角的结构示意图；

图3为本发明第二实施例提供的髋臼假体制备方法的步骤示意框图；

图4为本发明第三实施例提供的髋臼假体制备方法的步骤示意框图。

图标：10-杯状内衬；20-骨小梁结构；30-容纳槽；40-微孔结构。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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装置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，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

现有技术中，若要手术治疗病变的人体关节，如髋关节，需要采用关节置换手术，切除病变关节后，将关节假体植入相应的病变部位，以达到治疗目的。以髋关节为例，关节假体包括球头和髋臼杯，大头径比是人工髋关节置换手术中的一个重要参数，它是指人工髋关节的球头直径与髋臼杯外径之比。

目前髋关节假体采用较大球头，一般配伍形式包括两类：骨水泥固定以及非骨水泥固定。其中骨水泥系统包括大直径球头和内衬结构，非骨水泥系统包括大直径球头、内衬结构和金属外杯。若采用骨水泥系统，骨水泥的长期稳定性会受到骨溶解因素的影响，因此对关节假体长期稳定性是不利的。若采用非骨水泥系统，即包括大直径球头和髋臼杯结构。现有的髋臼杯结构通常为金属外杯和衬套的组装结构，由于结构的限制，髋臼杯的厚度较大。比如，髋臼假体的最小外径必须大于等于48mm。若需要采用较大直径的球头，会相应增加与球头匹配的髋臼杯的外径，难以实现较大的头径比，降低关节的稳定性。

此外，在决定使用大直径球头的情况下，也会搭配更厚的内衬，导致髋臼假体的外径增加，从而需要增加髋臼量，以使髋臼与髋臼假体匹配。但是，过度磨锉髋臼会导致骨量减少，对于远期翻修明显是不利的。

第一实施例

请参考图1和图2，本实施例提供了一种髋臼假体，包括杯状内衬10，杯状内衬10具有容纳槽30，容纳槽30用于容置活动球头。杯状内衬10的外表面设有骨小梁结构20，骨小梁结构20设有微孔结构40，骨小梁结构20的厚度约为1mm至3mm。可以理解，由于采用骨小梁结构20，骨小梁结构20可以是杯状内衬10外表面的镀层或涂层结构，相比于传统的金属外杯，骨小梁结构20的厚度更小，这样，骨小梁结构20和杯状内衬10形成的髋臼假体，其整体厚度更小，有利于实现高头径比，即在髋臼假体具有相同的外径情况下，本实施例中的髋臼假体能匹配更大直径的活动球头，降低脱臼风险。

活动球头可在容纳槽30内转动，可以理解，活动球头的外径与杯状内衬10的内径相适应，以实现关节假体的转动。容纳槽30的内表面可呈球面或其它弧面，这里不作具体限定。需要说明的是，髋臼假体的内径是指杯状内衬10的内表面的直径。髋臼假体的外径是指骨小梁结构20的外表面的直径。

可选的，骨小梁结构20采用钛合金、纯钛或钽金属中的至少一种，其结构强度大，耐磨性好，可植入生物体内。

本实施例中，骨小梁结构20设有微孔结构40，在该髋臼假体植入生物体后，骨细胞可生长至该微孔结构40内，提高髋臼假体和生物体的结合性，实现生物型固定，有利于髋臼假体的长期稳定。

可选的，微孔结构40的孔隙率为20％至80％，优选为50％至60％。微孔结构40的平均孔径为100微米至800微米。可选地，骨小梁结构20的厚度为300微米至900微米。优选的，骨小梁结构20的厚度为500微米至700微米。

本实施例中的骨小梁结构20，采用钛、钛合金或钽金属等，材料的弹性模量更低，与人骨组织的弹性模量更接近，可有效降低应力屏蔽效应，有利于骨组织重塑，降低骨溶解的风险。采用微孔结构40，耐磨性更好，且可使人体髋臼骨的受力更加均匀。

可选的，杯状内衬10采用高交联超高分子量聚乙烯或PEEK材料中的至少一种。杯状内衬10的厚度为大于等于3mm。

本实施例提供的髋臼假体，在采用相同外径的活动球头时，即在保证同等股骨头直径的情况下，可以采用较小外径的髋臼假体，可以大大减少髋臼骨的磨锉量。这样，一方面能够保留充足的骨量维持髋臼结构稳定性，另一方面，为假体翻修提供了更好的骨质基础。比如，匹配外径为32mm的活动球头，本实施例中的髋臼假体，其外径可以小至40mm。而现有的传统金属外杯结构，若要匹配外径为32mm的活动球头，其金属外杯的外径至少为48mm或50mm。由此可以看出，本实施例中的髋臼假体，有利于实现更大的头径比，从而可实现关节假体术后的稳定性，降低脱臼风险。并且手术过程中，无需磋磨更多的髋臼骨，能够保留充足的骨量维持髋臼结构稳定性，以及能够为假体翻修提供更好的骨质基础。

此外，在生物固定方面，本实施例提供的髋臼假体减少了金属外杯的使用，减少了手术流程，并提高了关节假体的长期稳定性。

需要说明的是，本实施例中的髋臼假体，根据实际需要，其外径可以灵活设定。采用杯状内衬10以及骨小梁结构20的结构，既可以用于髋关节部位，也可以用于类似的活动关节部位，如踝关节、髌股关节、肘关节或腕关节等，这里不作具体限定。

第二实施例

结合图3，本发明实施例提供一种髋臼假体制备方法，用于制备第一实施例中的髋臼假体，该制备方法主要包括：

步骤S1：先形成具有凹陷部的骨小梁结构20。比如，可采用增材制造技术，即3D打印技术，形成仿松质骨的微孔结构40。骨小梁结构20具有微孔结构40，微孔结构40的孔隙率为20％至80％；微孔结构40的平均孔径为100微米至800微米。可以理解，骨小梁结构20呈杯状结构，如呈空心的半球状等。骨小梁结构20可采用钛合金、纯钛或钽金属中的至少一种，结构强度高，耐磨性好。

步骤S2：在凹陷部内填充内衬材料。即在骨小梁结构20的内表面添加内衬材料。内衬材料可以是高交联超高分子量聚乙烯和PEEK材料中的至少一种。内衬材料的添加量根据需要的杯状内衬10的内径和厚度来确定，这里不作具体限定。

步骤S3：模压内衬材料，以在骨小梁结构20的内表面形成杯状内衬10。可选地，以杯状的骨小梁结构20作为阴模具，配合使用与髋臼假体的杯状内衬10结构相匹配的阳模具，对高交联超高分子量聚乙烯或PEEK材料进行模压成型，进而形成内衬材料与阴模具骨小梁结构20的一体式髋臼假体。结构稳定，可靠性高，整体厚度小。其中，高交联超高分子量聚乙烯和PEEK材料模压成型工艺因材料不同，模压参数会有差异。采用模压成型工艺，进而实现高交联超高分子量聚乙烯材质的髋臼假体或PEEK材料的髋臼假体与髋臼骨质直接接触，省去了传统的金属髋臼外杯结构。结构简单，成型工艺简单，便于生产制造，并且该方法制备的髋臼假体，整体厚度更薄，有利于匹配更大外径的活动球头，实现大头径比，提高关节假体的稳定性。

本实施例中，未提及的其它部分内容，与第一实施例中描述的内容相似，这里不再赘述。

第三实施例

结合图4，本发明实施例还提供一种髋臼假体制备方法，用于制备如第一实施例中的髋臼假体，该方法主要包括：

步骤S100：提供杯状内衬10。可选地，该杯状内衬10可以采用3D打印技术制备而成，也可以采用机加工的方式形成，或采用模压、注塑等方式形成，这里不作具体限定。杯状内衬10的材料可以是高交联超高分子量聚乙烯和PEEK材料中的至少一种。

步骤S200：在杯状内衬10的外表面采用等离子喷涂形成具有微孔结构40的骨小梁结构20。其中，微孔结构40的孔隙率为20％至80％；微孔结构40的平均孔径为100微米至800微米。采用等离子喷涂工艺，工艺效率高，工艺步骤简单，易于操控，喷涂质量高。孔隙率易于控制，平均孔径易于控制。这样制备出的髋臼假体，生物固定性好，有利于关节假体在生物体内的长期稳定性。

可选地，喷涂材料包括但不限于为钛合金、纯钛或钽金属中的至少一种。

本实施例中，未提及的其它部分内容，与第一实施例中描述的内容相似，这里不再赘述。

本发明实施例还提供一种关节假体，包括活动球头和如前述实施方式中任一项的髋臼假体，活动球头可活动的设于杯状内衬10中。髋臼假体采用杯状内衬10以及在杯状内衬10的外表面形成骨小梁结构20的结构，整体厚度更薄，减少传统金属外杯的使用，可以实现较大的活动球头匹配至外径相对较小的髋臼假体中，实现大头径比配对使用，有利于提高关节假体的稳定性，降低脱臼风险。此外，采用大头径比的活动球头和髋臼假体，在手术过程中，无需磋磨更多的髋臼骨，能够保留充足的骨量维持髋臼结构的长期稳定性，以及能够为假体翻修提供更好的骨质基础。

综上所述，本发明实施例提供的髋臼假体、髋臼假体制备方法和关节假体，具有以下几个方面的有益效果，包括：

本发明实施例提供的髋臼假体，包括杯状内衬10以及附着在其外表面的骨小梁结构20，骨小梁结构20厚度较低，有利于减薄髋臼假体的整体厚度，使得髋臼假体的整体外径减小。换言之，髋臼假体在相同外径的情况下，可匹配更大直径的活动球头，以提高关节的稳定性，降低脱臼风险。并且在手术过程中，无需磋磨更多的髋臼骨，能够保留充足的骨量维持髋臼结构的长期稳定性，以及能够为假体翻修提供更好的骨质基础。

本发明实施例提供的一种髋臼假体制备方法，可先采用3D打印技术形成具有微孔结构40的骨小梁结构20，再在其内模压内衬材料形成杯状内衬10，有利于提高杯状内衬10和骨小梁结构20的结合力，结构更加稳定，使其成为一体结构。并且，可有效降低髋臼假体的整体厚度，有利于实现高头径比而提高关节假体的稳定性。

本发明实施例提供的另一种髋臼假体制备方法，先形成杯状内衬10，再在其外表面喷涂等离子体形成具有微孔结构40的骨小梁结构20，可以有效控制喷涂层的厚度，从而降低髋臼假体的整体厚度，有利于实现高头径比而提高关节假体的稳定性。

本发明实施例提供的关节假体，采用上述的髋臼假体，有利于实现高头径比而提高关节假体的稳定性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种髋臼假体，其特征在于，包括：

杯状内衬(10)；所述杯状内衬(10)用于容置活动球头；

所述杯状内衬(10)的外表面设有骨小梁结构(20)，所述骨小梁结构(20)的厚度为1mm至3mm。

2.根据权利要求1所述的髋臼假体，其特征在于，所述骨小梁结构(20)采用钛合金、纯钛或钽金属中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的髋臼假体，其特征在于，所述骨小梁结构(20)设有微孔结构(40)，所述微孔结构(40)的孔隙率为20％至80％；所述微孔结构(40)的平均孔径为100微米至800微米。

4.根据权利要求1所述的髋臼假体，其特征在于，所述杯状内衬(10)的外表面喷涂有所述骨小梁结构(20)，所述骨小梁结构(20)的厚度为300微米至900微米。

5.根据权利要求1所述的髋臼假体，其特征在于，所述杯状内衬(10)采用高交联超高分子量聚乙烯或PEEK材料中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的髋臼假体，其特征在于，所述杯状内衬(10)的厚度大于等于3mm。

7.一种髋臼假体制备方法，其特征在于，包括：

先形成具有凹陷部的骨小梁结构(20)；

在所述凹陷部内填充内衬材料；

模压所述内衬材料，以在所述骨小梁结构(20)的内表面形成杯状内衬(10)。

8.根据权利要求7所述的髋臼假体制备方法，其特征在于，所述先形成具有凹陷部的骨小梁结构(20)的步骤中，采用3D打印方式形成具有微孔结构(40)的所述骨小梁结构(20)，其中，所述微孔结构(40)的孔隙率为20％至80％；所述微孔结构(40)的平均孔径为100微米至800微米。

9.一种髋臼假体制备方法，其特征在于，包括：

提供杯状内衬(10)；

在所述杯状内衬(10)的外表面采用等离子喷涂形成具有微孔结构(40)的骨小梁结构(20)；其中，所述微孔结构(40)的孔隙率为20％至80％；所述微孔结构(40)的平均孔径为100微米至800微米。

10.一种关节假体，其特征在于，包括活动球头和如权利要求1至6中任一项所述的髋臼假体，所述活动球头可活动的设于所述杯状内衬(10)中。