CN215019767U - 一种金属微孔干骺端假体 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种金属微孔干骺端假体，包括假体本体，所述假体本体包括膝关节假体结合端和骨质接触端，所述假体本体内从膝关节假体结合端至骨质接触端设有孔径从大到小形成梯度变化的内部微孔，相邻梯度的内部微孔孔径差值为40μm‑60μm，内部微孔的孔径范围为0μm‑1000μm，孔隙率30％‑70％。膝关节假体结合端呈上大下小的圆台状、顶面设有膝关节假体结合面且设有装配开口。所述骨质接触端表面设有裸露区域和骨质接触区域；所述裸露区域为抛光面，所述骨质接触区域设有表面微孔。本实用新型所述假体可以实现干骺端和骨干区稳定，与骨缺损残余骨质完美匹配，实现了良好的解剖学重建和生物力学性能复原；同时增加骨整合和骨长入从而提升远期稳定性。

Description

一种金属微孔干骺端假体

技术领域

本实用新型属于医疗用品领域，具体为一种金属微孔干骺端假体。

背景技术

全膝关节置换翻修术的常见原因包括假体周围感染、骨溶解、无菌性松动，以及假体周围骨折等，这些原因均容易导致胫骨近端骨缺损，甚至出现安德森骨科研究所(Anderson Orthopaedic Research Institute，AORI)分型II b型或III型的巨大骨缺损。胫骨近端AORI II b型或III型的巨大骨缺损给全膝关节置换翻修术带来了巨大挑战，其修补重建效果是影响手术成败的关键因素。

现有的金属垫块、钽金属干骺端Cone、钛合金袖套等这些非个性化假体在多数情况下并不能很好地匹配骨缺损的形态，难以实现对解剖的完美重建和生物力学复原，容易发生应力遮挡和应力集中，进而导致骨溶解和假体周围骨折等术后假体生存率低；传统3D打印假体为均一微孔设计，没有根据假体受力情况进行微孔设计的调整，不同孔径的微孔，其弹性模量等机械强度不同，统一的微孔设计，生物力学性能欠佳，影响假体生存率。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种金属微孔干骺端假体，本实用新型所述假体可以实现干骺端和骨干区稳定，同时增加骨整合和骨长入从而提升远期稳定性。

本实用新型的技术方案为：

一种金属微孔干骺端假体，包括假体本体，所述假体本体包括膝关节假体结合端和骨质接触端，所述假体本体内从膝关节假体结合端至骨质接触端设有孔径从大到小形成梯度变化的内部微孔，相邻梯度的内部微孔孔径差值为40μm-60μm。

优选的，所述内部微孔的孔径范围为0μm-1000μm，孔隙率30％-70％。

优选的，所述膝关节假体结合端呈上大下小的圆台状、顶面设有膝关节假体结合面且设有装配开口。

优选的，所述装配开口沿所述假体本体轴心位置向下延伸为装配空腔。

优选的，所述骨质接触端表面设有裸露区域和骨质接触区域；所述裸露区域为抛光面，所述骨质接触区域设有表面微孔。

优选的，所述裸露区域实心面；所述骨质接触区域表面微孔孔径为500μm-700μm，孔隙率为40％-60％。

本实用新型的技术效果为：

本实用新型所述骺端假体使得假体与骨缺损残余骨质完美匹配，实现了良好的解剖学重建和生物力学性能复原；假体与胫骨干骺端压配的同时与传统假体组合使用，可以实现干骺端和骨干区稳定；假体内部微孔设计为梯度微孔，具有良好的生物力学性能，在实现良好的假体稳定性的同时，达到较小的应力遮挡和无过大应力集中的目标；通过孔径和孔隙率等设计，实现增大摩擦力而提升初始稳定性的同时增加骨整合和骨长入从而提升远期稳定性。假体可与生物活性玻璃表面涂层等联合使用，进一步增强促成骨及抗菌性能。

附图说明

图1为本实用新型的实施例立体结构示意图。

图2为本实用新型的实施例俯视图。

图中,假体本体1；膝关节假体结合端2；膝关节假体结合面2.1；装配开口2.2；装配空腔2.3；骨质接触端3；裸露区域3.1；骨质接触区域3.2。

具体实施方式

以下结合实施例对本实用新型做进一步说明。

通过3D打印的方式制备本实用新型所述金属微孔干骺端假体，具体如下：

(1)干骺端假体的宏观外形设计

患侧膝关节进行平扫CT(GE公司，美国)，层厚为0.625mm，扫描范围为股骨中段至胫骨中段。将CT图像以.dicom格式导入MIMICS 21.0软件(Materialise公司，比利时)进行处理，获得胫骨近端的三维模型并将其以.stl格式导入UG(Unigraphics NX)10.0软件(Siemens PLM Software公司，德国)，在软件中进行模拟截骨和磨削，得到术中需进行修补的胫骨近端骨缺损形态及胫骨髓腔形态，进而逆向建模获得与骨缺损匹配且干骺端压配良好的假体的三维模型。将其与ACCK膝关节假体(爱康医疗，中国)的三维模型匹配，获取大小适宜的ACCK胫骨平台假体及延长杆型号及尺寸，并获得假体最终的三维宏观外形模型。

(2)干骺端假体的内部梯度微孔设计

在ANSYS 19.0软件(ANSYS公司，美国)中进行有限元仿真分析。设置边界条件为远端固定，胫骨与假体间接触方式摩擦接触，其余面之间为绑定接触。对假体轴向施加体重的2.2倍的载荷，力量平均分布于个有限元单元。调整假体内部微孔的孔径，范围为0μm-1000μm，孔隙率30％-70％，每50μm为一个梯度，其中假体裸露部位表面微孔孔径为0um(即为实心)。以最小的应力遮挡和无明显应力集中为目标，使本实用新型所述干骺端假体具有为更符合不同患者胫骨近端个性化的生物力学特点的梯度微孔设计。

(3)干骺端假体的表面微孔设计

干骺端假体的骨质接触区域表面微孔设计孔径为600μm,孔隙率为50％。

(4)干骺端假体制备方法与流程

将干骺端假体的三维模型以.stl格式导入电子束熔融快速成型(electronbeammelting rapid prototyping,EBM-RP)金属3D打印机(Arcam公司,瑞典),以钛合金粉末(Ti6Al4V)为原材料，进行3D打印。高压气流冲洗表面粉末，假体表面裸露区域进行表面抛光。

(5)干骺端假体形态

干骺端假体近端即膝关节假体结合端可组配ACCK膝关节假体的胫骨平台及聚乙烯垫片，远端装配空腔可组配ACCK膝关节假体不同长度的延长杆。骨质接触端的骨质接触区域与人体干骺端残余骨质接触压配。

上述步骤概括而言，制备得到一种金属微孔干骺端假体，包括假体本体1，假体本体1包括膝关节假体结合端2和骨质接触端3，假体本体1内从膝关节假体结合端2至骨质接触端3设有孔径从大到小形成梯度变化的内部微孔，相邻梯度的内部微孔孔径差值为40μm-60μm，内部微孔的孔径范围为0μm-1000μm，孔隙率30％-70％。膝关节假体结合端2呈上大下小的圆台状、顶面设有膝关节假体结合面2.1且设有装配开口2.2。装配开口2.2沿假体本体1轴心位置向下延伸为装配空腔2.3。骨质接触端3表面设有裸露区域3.1和骨质接触区域3.2；裸露区域3.1为抛光面，骨质接触区域3.2设有表面微孔。裸露区域3.1为实心面；骨质接触区域3.2表面微孔孔径为500μm-700μm，孔隙率为40％-60％。

本实用新型所述金属微孔干骺端假体，具有以下优点：①与骨缺损残余骨质完美匹配，实现了良好的解剖学重建和生物力学性能复原；②可以实现良好干骺端压配，同时装配空腔方便与传统翻修假体的延长杆组合使用，实现干骺端和骨干区稳定，符合“三区固定”的理论，具有足够力学支撑；③假体内部微孔设计为梯度微孔，具有良好的生物力学性能，在实现良好的假体稳定性的同时，达到较小的应力遮挡和无过大应力集中的目标；④通过表面微孔的孔径设计，可以在实现增大摩擦力而提升初始稳定性的同时，还能增加骨整合和骨长入从而提升远期稳定性；⑤假体裸露区域为表面抛光设计，避免对软组织造成干扰，降低术后疼痛的发生几率；⑥装配开口及装配空腔可与传统翻修假体组合使用，预期的医疗花费更低；⑦手术步骤可以简化，操作相对简单，手术时间缩短；⑧假体可与生物活性玻璃表面涂层等联合使用，进一步增强促成骨及抗菌性能。

当然，以上仅是本实用新型的具体应用范例，对本实用新型的保护范围不构成任何限制。除上述实施例外，本实用新型还可以有其它实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型所要求保护的范围之内。

Claims (6)

1.一种金属微孔干骺端假体，包括假体本体(1)，其特征在于，所述假体本体(1)包括膝关节假体结合端(2)和骨质接触端(3)，所述假体本体(1)内从膝关节假体结合端(2)至骨质接触端(3)设有孔径从大到小形成梯度变化的内部微孔，相邻梯度的内部微孔孔径差值为40μm-60μm。

2.根据权利要求1所述的金属微孔干骺端假体，其特征在于，所述内部微孔的孔径范围0μm-1000μm，孔隙率30％-70％。

3.根据权利要求1所述的金属微孔干骺端假体，其特征在于，所述膝关节假体结合端(2)呈上大下小的圆台状、顶面设有膝关节假体结合面(2.1)且设有装配开口(2.2)。

4.根据权利要求3所述的金属微孔干骺端假体，其特征在于，所述装配开口(2.2)沿所述假体本体(1)轴心位置向下延伸为装配空腔(2.3)。

5.根据权利要求1所述的金属微孔干骺端假体，其特征在于，所述骨质接触端(3)表面设有裸露区域(3.1)和骨质接触区域(3.2)；所述裸露区域(3.1)为抛光面，所述骨质接触区域(3.2)设有表面微孔。

6.根据权利要求5所述的金属微孔干骺端假体，其特征在于，所述裸露区域(3.1)为实心面；所述骨质接触区域(3.2)表面微孔孔径500μm-700μm，孔隙率40％-60％。

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