专利名称：钽涂层人工膝关节假体的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到人工膝关节假体，特别涉及到一种表面设置有钽微孔涂层的钽 涂层人工膝关节假体，属于生物医用复合材料应用领域。
背景技术：
目前，生物陶瓷涂层材料及微孔金属涂层生物材料是假体表面处理的主要方向， 分别以羟基磷灰石(HA)及钛(Ti)涂层为代表。它们是通过烧结或等离子喷涂的工艺将 HA (Caltl(PO4)6(OH)2)及Ti金属被覆在不锈钢或Ti金属基体表面，形成具有一定骨传导、 诱导功能的生物涂层复合材料，克服了以往人体植入材料在机械强度、生物相容性、耐腐 蚀等综合性能方面存在的不足，成为近年来比较理想的骨重建材料。中国专利说明书CN 201171731Y就公开了一种人工膝关节假体，在股骨假体及胫骨假体表面设置涂层构成，涂 层是应用羟基磷灰石构成。但已有文献报道，由于HA属于人体可降解和吸收的材料，其涂 层降解后会使材料基体与组织间产生间隙，逐渐导致假体松动。对于Ti涂层复合生物材 料，虽然在表面机械强度、耐腐蚀以及假体晚期稳定性方面优于HA涂层生物材料，但在假 体植入早期，Ti涂层与HA涂层材料在骨传导和骨诱导功能方面还存在一定差距。上世纪中叶，钽(Ta)金属生物材料开始进入医学应用领域。首先，钽金属生物材 料的生物相容性及其在化学稳定性、抗腐蚀性能方面优于钛及其他金属生物材料的特性为 钽金属作为涂层材料在矫形外科应用提供了理论依据，其次，钽金属作为假体涂层摆脱了 多孔鉅外衬组件在厚度、体积方面受假体本身力学要求的限制，具有可行性。
发明内容本实用新型的目的是提供一种钽涂层人工膝关节假体，它克服目前人工假体涂层 的不足，提高人工假体在人体内的固定效果，延长人工假体的使用寿命。本实用新型采用的技术方案是钽涂层人工膝关节假体，包括股骨髁组件、胫骨垫 组件、胫骨托组件及髌骨组件，股骨髁组件安装于股骨远端，胫骨托组件与胫骨垫组件嵌合 后安置于胫骨平台，髌骨组件与经过截骨处理的人体髌骨相嵌合；股骨髁组件、胫骨垫组 件、胫骨托组件与髌骨组件复位后，再将周围的韧带积及肌腱组织复位、缝合固定，其特征 是股骨髁组件、胫骨托组件是钛合金Ti-6A1-4V或钴铬钼合金CO30Cr6MO0. 35C材料，髌骨 组件系高分子聚乙烯材料，股骨髁组件的上面或称内面、胫骨托组件的底面表层是微孔钽 涂层。所述的微孔钽涂层厚度为30-800微米，孔隙率为20%_50%。所述的微孔钽涂层厚度值是150微米，孔隙率为35%。所述的股骨髁组件侧面为具有一定厚度、弧顶向下的“C”弧形结构，底面为光滑的 全弧形结构，上面是数个平面两两交汇形成不同的二面角结构，总体轮廓形状与底部关节 面的弧形保持一致；底面的正面结构与股骨髁关节面相似，两侧向下呈轮状凸起，中央向上 凹陷或缺失。[0009]所述的胫骨垫组件和胫骨托组件是有一定厚度的聚乙烯材料，胫骨垫组件上面为 关节面，中央略凸起，两侧呈盘状凹陷，与股骨髁组件下方的两侧轮状凸起相匹配；胫骨托 组件的底面为中央带有中空锥状或柱状凸起的平面结构，胫骨托组件底面平面、凸起与胫 骨近端的处理面的骨组织紧密接触。本实用新型的有益效果是由于本实用新型采用了具有相容性好、耐腐蚀、耐磨 损、结合强度高的金属钽材料作为涂层材料，同时涂层利用等离子喷涂技术，为假体的股骨 组件及胫骨组件外表面喷涂了一层厚度为30-800微米，孔隙率为20%_50%的钽微孔涂层； 钽微孔涂层介于假体和人体骨骼之间，在对假体表面起到强化和保护的作用的同时为假体 表面创造一个具有微孔隙环境，来增加了假体表面的粗糙度及孔隙率，使假体表面形成既 有粗糙面又有细小孔隙的骨结合面，增大了骨骼与假体的锚定面积，还为新生骨组织向孔 隙内长人创造了先决条件，使得植入后的假体与人体骨骼间建立起一种骨性结合而达到生 物固定，避免假体的松动及脱落，增加假体植入后的骨长入量及假体的稳定性，从而进一步 保证了假体的固定效果和使用寿命。它主要用于治疗因膝关节创伤、炎症、肿瘤、退行性变 而引起的疼痛、僵直、运动障碍等病变，改善和提高患者的生存质量。
。下面结合实施例附图对本实用新型作进一步说明，但不作为对本实用新型的限 定图1是本实用新型钽涂层人工膝关节假体的股骨髁组件结构示意图；图2是本实用新型钽涂层人工膝关节假体的胫骨垫的结构示意图；图3是本实用新型钽涂层人工膝关节假体的胫骨托的结构示意图；图4是本实用新型钽涂层人工膝关节股骨髁组件的涂层部位示意图；图5是本实用新型钽涂层人工膝关节胫骨托组件的涂层部位示意图。图中1、股骨髁组件；2、胫骨垫组件；3、胫骨托组件；4、带涂层股骨髁组件；5、带 涂层胫骨托组件；6、涂层部位。
具体实施方式
在实施例中没有详细叙述到的结构，其结构与现有的已知结构相同。如图1-3所示，钽涂层人工膝关节假体由股骨髁组件1、胫骨垫组件2、胫骨托组件 3及髌骨组件(未图示)构成，以上各组件组合在一起使用，股骨髁组件1安装于股骨远端， 胫骨垫组件2与胫骨托组件3嵌合后安置于胫骨平台，髌骨组件与经过截骨处理的人体髌 骨相崁合；股骨髁组件1、胫骨托组件3、胫骨垫组件2与髌骨组件复位后，将周围的韧带积 及肌腱组织复位、缝合固定。股骨髁组件1、胫骨托组件3是钛合金(Ti-6A1-4V)或钴铬钼 合金(Co30Cr6Mo0. 35C)材料，髌骨组件系是高分子聚乙烯材料。用硬质Al2O3或SiC砂作 为介质，对股骨髁组件1的上面(或称内面)、胫骨托组件3的底面进行喷砂预处理，在假体 表面形成粗糙面，以利于涂层的结合。如图4、5所示，本实用新型采用了具有相容性好、耐腐蚀、耐磨损、结合强度高的 金属钽材料作为涂层材料，同时涂层利用等离子喷涂技术，为假体的股骨髁组件1的上面 (或称内面)、胫骨托组件3的底面喷涂了一层厚度为30-800微米，孔隙率为20%-50%的钽 微孔涂层，钽微孔涂层的优选值是厚度为150微米孔隙率为35% ；喷涂的部位是带涂层股骨髁组件4 (图4)和带涂层胫骨托组件5 (图5)的涂层部位6的位置。股骨髁组件1侧面为具有一定厚度、弧顶向下的“C”弧形结构，底面为光滑的全弧 形结构，上面(即内面)是数个平面两两交汇形成不同的二面角结构，总体轮廓形状与底部 关节面的弧形保持一致。底面的正面结构与股骨髁关节面相似，两侧向下呈轮状凸起，中央 向上凹陷或缺失。上面(内面)由数个平面两两交汇形成数个的二面角结构，两侧相对于下 方轮状凸起的部位各有一个向上的圆柱状结构或相对于下方向上凹陷的部位形成一个向 上凸起的方柱体结构。圆柱状凸起或方柱体凸起在关节置换手术时将嵌插入股骨远端的钻 孔内，上面(即内面)的数个平面将与股骨的远端处理面(截骨面、钻孔周围)的骨组织紧密 接触。胫骨垫组件2和胫骨托组件3是有一定厚度的聚乙烯材料，胫骨垫组件2由聚乙 烯平台及其下方的锥状或柱状凸起构成，通过锥状或柱状凸起嵌入胫骨托组件3中央自上 而下呈锥状或柱状延伸的洞槽内，将二者连接起来。胫骨垫组件2上面为关节面，中央略凸 起，两侧呈盘状凹陷，与股骨髁组件1下方的两侧轮状凸起相匹配。胫骨托组件3的底面 为中央带有中空锥状或柱状凸起的平面结构，锥状或柱状凸起在关节置换手术时将嵌插入 胫骨近端的钻孔内，锥状或柱状凸起的中空内部由胫骨垫组件2下方的锥状或柱状凸起插 入，胫骨托组件2底面平面、凸起将与胫骨近端的处理面(截骨面、钻孔周围)的骨组织紧密 接触。本实用新型所述微孔钽涂层主要被覆于股骨组件上面(即内面)各个平面及凸起 结构的表面，以及胫骨组件中胫骨托的底部平面及锥状或柱状凸起的表面。本实用新型通过钽微孔涂层介于假体和人体骨骼之间，在对假体表面起到强化和 保护的作用的同时为假体表面创造一个具有微孔隙环境，来增加了假体表面的粗糙度及孔 隙率，使假体表面形成既有粗糙面又有细小孔隙的骨结合面，增大了骨骼与假体的锚定面 积，还为新生骨组织向孔隙内长人创造了先决条件，使得植入后的假体与人体骨骼间建立 起一种骨性结合而达到生物固定，避免假体的松动及脱落，增加假体植入后的骨长入量及 假体的稳定性，从而进一步保证了假体的固定效果和使用寿命。本实用新型钽涂层人工膝关节假体，以钛合金(Ti-6A1_4V)或钴铬钼合金 (Co30Cr6Mo0. 35C)等材料作为假体的基体部分，利用其具有较高机械强度的特点，使得 假体能在承受人体的生理载荷及运动载荷的情况下不出现材料的疲劳或损坏；应用硬质 Al2O3或SiC砂作为介质，对人工假体基体进行喷砂预处理，在假体表面形成粗糙面，以利于 涂层的结合强度；采取生物相容性好、耐腐蚀、耐磨损、结合强度高金属钽材料作为涂层材 料，在假体与被植入人体骨骼的接触部分被覆有一层钽微孔涂层，使得它对假体表面起到 强化和保护的作用的同时为假体表面创造一个具有微孔隙环境，以增加假体植入后的骨长 入量及假体的稳定性。以上所述钽涂层人工假体的基体材料，如钛合金(Ti-6A1_4V)或钴铬钼合金 (Co30Cr6Mo0. 35C)仅为本实用新型较为典型实施例的具体实施方式
，由于医用医用合金的 种类较多，因此本实用新型并不限于上述几种实施例所提及人工假体的基体材料。以上所述，仅为本实用新型较佳实施例的具体实施方式
，本实用新型并不限于该 实施例，对于本领域的技术人员，在本实用新型给出的范畴内进行技术特征的添加和替换 均属于本实用新型的范围，因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
权利要求钽涂层人工膝关节假体，包括股骨髁组件(1)、胫骨垫组件(2)、胫骨托组件(3)及髌骨组件，股骨髁组件(1)安装于股骨远端，胫骨托组件(3)与胫骨垫组件(2)嵌合后安置于胫骨平台，髌骨组件与经过截骨处理的人体髌骨相嵌合；股骨髁组件(1)、胫骨垫组件(2)、胫骨托组件(3)与髌骨组件复位后，再将周围的韧带积及肌腱组织复位、缝合固定，其特征是股骨髁组件(1)、胫骨托组件(3)是钛合金Ti 6Al 4V或钴铬钼合金Co30Cr6Mo0.35C材料，髌骨组件是高分子聚乙烯材料，股骨髁组件(1)的内面和胫骨托组件(3)的底面表层是微孔钽涂层。
2.根据权利要求1所述的钽涂层人工膝关节假体，其特征是所述的微孔钽涂层厚度 为30-800微米，孔隙率为20%-50%。
3.根据权利要求2所述的钽涂层人工膝关节假体，其特征是所述的微孔钽涂层厚度 值是150微米，孔隙率为35%。
4.根据权利要求1所述的钽涂层人工膝关节假体，其特征是所述的股骨髁组件(1)侧 面为具有一定厚度、弧顶向下的“C”弧形结构，底面为光滑的全弧形结构，上面是数个平面 两两交汇形成不同的二面角结构，总体轮廓形状与底部关节面的弧形保持一致；底面的正 面结构与股骨髁关节面相似，两侧向下呈轮状凸起，中央向上凹陷或缺失。
5.根据权利要求1所述的钽涂层人工膝关节假体，其特征是所述的胫骨垫组件(2)和 胫骨托组件(3)是聚乙烯材料，胫骨垫组件(2)上面为关节面，中央略凸起，两侧呈盘状凹 陷，与股骨髁组件(1)下方的两侧轮状凸起相匹配；胫骨托组件(3)的底面为中央带有中空 锥状或柱状凸起的平面结构，胫骨托组件(3)底面平面、凸起与胫骨近端的处理面的骨组织 紧密接触。
专利摘要本实用新型涉及到人工膝关节假体，特别涉及到一种表面设置有钽微孔涂层的人工膝关节假体，它包括股骨髁组件、胫骨垫组件、胫骨托组件及髌骨组件，股骨髁组件安装于股骨远端，胫骨托组件与胫骨垫组件嵌合后安置于胫骨平台，髌骨组件与经过截骨处理的人体髌骨相嵌合；股骨髁组件、胫骨托组件、胫骨垫组件与髌骨组件复位后，将周围的韧带积及肌腱组织复位、缝合固定，其特征是股骨髁组件、胫骨托组件是钛合金或钴铬钼合金材料，髌骨组件系是高分子聚乙烯材料，股骨髁组件的上面或称内面、胫骨托组件的底面表层是微孔化的钽涂层。它克服目前人工假体涂层的不足，提高人工假体在人体内的固定效果，延长人工假体的使用寿命。
文档编号A61L27/16GK201668542SQ20102018774
公开日2010年12月15日 申请日期2010年5月12日 优先权日2010年5月12日
发明者朱庆生, 朱澍, 朱锦宇, 段永宏 申请人:中国人民解放军第四军医大学