CN213076097U - 髋臼杯、髋臼假体系统及人工髋关节 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种髋臼杯、髋臼假体系统及人工髋关节，涉及医疗器械领域。所述髋臼杯包括杯体和类骨小梁外层。杯体呈中空半球体形，杯体的顶部开设有安装孔，杯体的侧壁上开设有多个贯穿孔。类骨小梁外层覆盖在杯体的外表面并避让安装孔和贯穿孔，类骨小梁外层包括沿杯体径向方向由外向内依次设置的第一多孔钛层和第二多孔钛层。第一多孔钛层中的钛颗粒粒径小于所述第二多孔钛层中的钛颗粒粒径。本申请对类骨小梁外层的孔隙结构进行调整，可促使水分和营养物质更容易进入类骨小梁外层中进而在植入体内部传输，促进骨组织向内生长形成生物固定，使人工假体与宿主骨组织更好地融合，进而增强髋臼杯与宿主骨组织之间的界面稳定性。

Description

髋臼杯、髋臼假体系统及人工髋关节

技术领域

本申请涉及医疗器械技术领域，具体而言，涉及一种髋臼杯、髋臼假体系统及人工髋关节。

背景技术

随着医学及3D打印技术的发展，利用钛金属粉末选择性激光熔化立体成型(SLM)的钛金属人工种植体越来越多地被用来治疗骨组织病变和修复缺损，如髋臼假体等。多孔钛的孔隙率使多孔钛成为一种具有良好生物相容性、生物力学优异且弹性模量接近骨组织的仿生材料。

在全髋置换手术期间，基本都要放置髋臼杯。髋臼杯的精确安置及与宿主骨组织之间的界面稳定性对于植入件发挥良好的作用以产生成功的临床结果至关重要。但目前利用钛金属制作的髋臼杯的表面的粗糙度仍然较低，使得髋臼杯与宿主骨组织融合的功能较差，髋臼杯与宿主骨组织之间的界面稳定性差，进而导致界面磨损，甚至需要进行翻修手术。

实用新型内容

本申请实施例的目的在于提供一种髋臼杯，其外表面具有粗糙微观结构，具有较好的表面粗糙度，能够提升髋臼杯与宿主骨组织的融合，提高髋臼杯与宿主骨组织之间的界面稳定性。

本申请实施例的另一目的在于提供一种使用上述髋臼杯的髋臼假体系统，以及使用上述髋臼杯的人工髋关节。

第一方面，本申请实施例提供一种髋臼杯，其包括：

杯体，呈中空半球体形；所述杯体的顶部开设有安装孔，所述杯体的侧壁上开设有多个贯穿孔；

类骨小梁外层，覆盖在所述杯体的外表面并避让所述安装孔和所述贯穿孔，所述类骨小梁外层包括沿所述杯体径向方向由外向内依次设置的第一多孔钛层和第二多孔钛层；所述第一多孔钛层中的钛颗粒粒径小于所述第二多孔钛层中的钛颗粒粒径。

在上述实现过程中，在第二多孔钛层的外围设置第一多孔钛层，其中，用于打印第一多孔钛层的钛颗粒粒径小于第二多孔钛层的钛颗粒粒径。第二多孔钛层的间隙及具有的粗糙度可认为与现有技术中常用的粒径打印形成的多孔钛层的间隙及粗糙度相同，则第一多孔钛层中的间隙构成的微观结构更密集，因此具有更好的粗糙度。密集性更高的第一多孔钛层中的孔隙结构可达到与被替换骨组织近似匹配的力学性能，能够减轻或消除应力屏蔽，同时，第二多孔钛层中的间隙大于第一多孔钛层中的孔隙，第二多孔钛层中间隙的压力小于第一多孔钛层中孔隙的压力，两结构之间的压力差可促使水分和营养物质更容易进入类骨小梁外层中进而在植入体内部传输，促进骨组织向内生长形成生物固定，使人工假体与宿主骨组织更好地融合，进而增强髋臼杯与宿主骨组织之间的界面稳定性。

在一种可能的实现方式中，所述第一多孔钛层中的钛颗粒粒径为20～ 70μm；所述第二多孔钛层中的钛颗粒粒径为70～145μm。

在上述实现过程中，第二多孔钛层中的钛颗粒粒径为70～145μm，此粒径范围为现有技术中在利用钛粉进行人工种植体3D打印时较常选用的粒径范围。而在第一多孔钛层中，则选用钛颗粒粒径为20～70μm的钛粉进行3D打印。

在一种可能的实现方式中，所述第一多孔钛层和第二多孔钛层的孔隙均为不规则多边形。

在上述实现过程中，不规则多边形可以使第一多孔钛层的外表面和第二多孔钛层的外表面用于形成孔隙的孔筋之间具有的较小间距，相邻孔筋形成的微小峰谷更多，进而能够减小第一多孔钛层的外表面的不平度或第二多孔钛层的外表面的不平度，以使第一多孔钛层的外表面和第二多孔钛层的外表面相较于规则多边形具有更好地表面粗糙度。

在一种可能的实现方式中，所述第一多孔钛层中的孔隙率为80～90％，所述第二多孔钛层中的孔隙率为40～80％。

在一种可能的实现方式中，构成所述孔隙的孔筋直径为100～300μm。

在一种可能的实现方式中，所述孔隙的直径为400～600μm。

在一种可能的实现方式中，所述杯体和所述类骨小梁外层一体成型。

在一种可能的实现方式中，所述类骨小梁外层为多层。

在上述实现过程中，类骨小梁外层为多层，即第一多孔钛层和第二多孔钛层为多层且间隔设置杯体上。多层类骨小梁外层的设置，能够精确仿生骨小梁结构，在孔径、孔隙率、弹性模量与宿主骨组织相似的基础上，能够使人工假体与宿主骨组织更好地融合，增强髋臼杯与宿主骨组织之间的界面稳定性。

第二方面，本申请实施例还提供了一种髋臼假体系统，包括如上任一所述的髋臼杯。

第二方面，本申请实施例还提供了一种人工髋关节，包括如上任一所述的髋臼杯。

由以上技术方案可知，本申请对类骨小梁外层的孔隙结构进行调整，在第二多孔钛层的外围设置具有微观结构更密集的第一多孔钛层，且使第二多孔钛层中的孔隙大于第二多孔钛层中的孔隙，两结构之间的压力差可促使水分和营养物质更容易进入类骨小梁外层中进而在植入体内部传输，促进骨组织向内生长形成生物固定，使人工假体与宿主骨组织更好地融合，进而增强髋臼杯与宿主骨组织之间的界面稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，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申请的某些实施例，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为本申请实施例示出的一种髋臼杯的结构示意图；

图2为图1所示髋臼杯的中心截面图。

图标：100-杯体；110-安装孔；120-贯穿孔；200-类骨小梁外层。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请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申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

图1为本申请实施例示出的一种髋臼杯的结构示意图。图2为图1所示髋臼杯的中心截面图。参见图1和图2，髋臼杯包括杯体100和类骨小梁外层200。

杯体100呈中空半球体形。杯体100的顶部开设有安装孔110，杯体 100的侧壁上开设有多个贯穿孔120。在一种可能的实施方案中，贯穿孔120 为螺纹孔。类骨小梁外层200覆盖在杯体100的外表面并避让安装孔110 和贯穿孔120，类骨小梁外层200包括沿杯体100径向方向由外向内依次设置的第一多孔钛层和第二多孔钛层。第一多孔钛层中的钛颗粒粒径小于所述第二多孔钛层中的钛颗粒粒径。

在上述实现过程中，在第二多孔钛层的外围设置第一多孔钛层，其中，用于打印第一多孔钛层的钛颗粒粒径小于第二多孔钛层的钛颗粒粒径。第二多孔钛层的间隙及具有的粗糙度可认为与现有技术中常用的粒径打印形成的多孔钛层的间隙及粗糙度相同，则第一多孔钛层中的间隙构成的微观结构更密集，因此具有更好的粗糙度。密集性更高的第一多孔钛层中的孔隙结构可达到与被替换骨组织近似匹配的力学性能，能够减轻或消除应力屏蔽，同时，第二多孔钛层中的间隙大于第一多孔钛层中的孔隙，第二多孔钛层中间隙的压力小于第一多孔钛层中孔隙的压力，两结构之间的压力差可促使水分和营养物质更容易进入类骨小梁外层200中进而在植入体内部传输，促进骨组织向内生长形成生物固定，使人工假体与宿主骨组织更好地融合，进而增强髋臼杯与宿主骨组织之间的界面稳定性。

在一种可能的实现方式中，第一多孔钛层中的钛颗粒粒径为20～ 70μm；第二多孔钛层中的钛颗粒粒径为70～145μm。

在上述实现过程中，第二多孔钛层中的钛颗粒粒径为70～145μm，此粒径范围为现有技术中在利用钛粉进行人工种植体3D打印时较常选用的粒径范围。而在第一多孔钛层中，则选用钛颗粒粒径为20～70μm的钛粉进行3D打印。

在一种可能的实现方式中，第一多孔钛层和第二多孔钛层的孔隙均为不规则多边形。

在上述实现过程中，不规则多边形可以使第一多孔钛层的外表面和第二多孔钛层的外表面用于形成孔隙的孔筋之间具有的较小间距，相邻孔筋形成的微小峰谷更多，进而能够减小第一多孔钛层的外表面的不平度或第二多孔钛层的外表面的不平度，以使第一多孔钛层的外表面和第二多孔钛层的外表面相较于规则多边形具有更好地表面粗糙度。

在一种可能的实现方式中，第一多孔钛层中的孔隙率为80～90％，第二多孔钛层中的孔隙率为40～80％。

在上述实现过程中，在第一多孔钛层中的孔隙率为86～90％，第二多孔钛层中的孔隙率为60～80％的设置时，第二多孔钛层与第一孔钛层之间具有较为合适的压差，可促使水分和营养物质更容易地进入类骨小梁外层200 中进而在植入体内部传输，因此也更好地促进骨组织向内生长以形成生物固定。

在一种可能的实现方式中，构成孔隙的孔筋直径为100～300μm。

在上述实现过程中，第一多孔钛层中的孔筋直径与第二多孔钛层中的孔筋直径范围在100～300μm。第一多孔钛层中的孔筋直径可选择地设置为 100μm、150μm、200μm、250μm、300μm。第二多孔钛层中的孔筋直径可选择地设置为100μm、150μm、200μm、250μm、300μm。在实施过程中，第一多孔钛层中的孔筋直径可优选小于第二多孔钛层中的孔筋直径。

在一种可能的实现方式中，孔隙的直径为400～600μm。

在上述实现过程中，第一多孔钛层中的孔隙直径与第二多孔钛层中的孔隙直径范围在400～600μm。第一多孔钛层中的孔隙直径可选择地设置为 400μm、450μm、500μm、550μm、600μm。第二多孔钛层中的孔筋直径可选择地设置为400μm、450μm、500μm、550μm、600μm。在实施过程中，第一多孔钛层中的孔隙直径可优选小于第二多孔钛层中的孔筋直径。

在一种可能的实现方式中，杯体100和类骨小梁外层200一体成型。

在上述实现过程中，杯体100和类骨小梁外层200采用3D打印一体成型制作。

采用钛粉经3D打印形成的类骨小梁层能够很好地与宿主骨组织结合，提高髋臼杯植入后的稳定性与结合强度。

在一种可能的实现方式中，类骨小梁外层200为多层。

在上述实现过程中，类骨小梁外层200为多层，即第一多孔钛层和第二多孔钛层为多层且间隔设置杯体100上。多层类骨小梁外层200的设置，能够精确仿生骨小梁结构，在孔径、孔隙率、弹性模量与宿主骨组织相似的基础上，能够使人工假体与宿主骨组织更好地融合，增强髋臼杯与宿主骨组织之间的界面稳定性。

根据本申请的第二方面，还提供了一种髋臼假体系统，包括如上任一结构的髋臼杯。

根据本申请的第三方面，还提供了一种人工髋关节，包括如上任一结构的髋臼杯。

由以上技术方案可知，本申请对类骨小梁外层200的孔隙结构进行调整，在第二多孔钛层的外围设置具有微观结构更密集的第一多孔钛层，且使第二多孔钛层中的孔隙大于第二多孔钛层中的孔隙，两结构之间的压力差可促使水分和营养物质更容易进入类骨小梁外层200中进而在植入体内部传输，促进骨组织向内生长形成生物固定，使人工假体与宿主骨组织更好地融合，进而增强髋臼杯与宿主骨组织之间的界面稳定性。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“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，或者是该申请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申请和简化描述，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申请的限制。此外，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。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“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申请中的具体含义。

Claims (9)

1.一种髋臼杯，其特征在于，包括：

杯体，呈中空半球体形；所述杯体的顶部开设有安装孔，所述杯体的侧壁上开设有多个贯穿孔；

类骨小梁外层，覆盖在所述杯体的外表面并避让所述安装孔和所述贯穿孔，所述类骨小梁外层包括沿所述杯体径向方向由外向内依次设置的第一多孔钛层和第二多孔钛层；所述第一多孔钛层中的钛颗粒粒径小于所述第二多孔钛层中的钛颗粒粒径。

2.根据权利要求1所述的髋臼杯，其特征在于，所述第一多孔钛层中的钛颗粒粒径为20～70μm；

所述第二多孔钛层中的钛颗粒粒径为70～145μm。

3.根据权利要求1所述的髋臼杯，其特征在于，所述第一多孔钛层中的孔隙率为80～90％，所述第二多孔钛层中的孔隙率为40～80％。

4.根据权利要求1所述的髋臼杯，其特征在于，所述第一多孔钛层和第二多孔钛层构成的孔隙的孔筋直径为100～300μm。

5.根据权利要求1所述的髋臼杯，其特征在于，所述第一多孔钛层和第二多孔钛层构成的孔隙的直径为400～600μm。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的髋臼杯，其特征在于，所述杯体和所述类骨小梁外层一体成型。

7.根据权利要求6所述的髋臼杯，其特征在于，所述类骨小梁外层为多层。

8.一种髋臼假体系统，其特征在于，包括如权利要求1至7中任一所述的髋臼杯。

9.一种人工髋关节，其特征在于，包括如权利要求1至7中任一所述的髋臼杯。

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