专利名称：一种非球面髋臼人工髋关节的制作方法
技术领域：
本发明涉及人工关节技术领域，具体涉及一种非球面髋白人工髋关节。
背景技术：
人工髋关节是植入人体的最大的机械产品，每年有超过50万例的全髋关节置换 手术。髋关节假体替代病患关节，减轻患者疼痛，提高患者的生活质量。髋关节是由髋臼和 股骨头假体组成的运动副。临床研究发现，目前球形承载曲面髋白假体的磨损，尤其是人体 行走过程中股骨头假体和髋白假体发生微偏离或者手术中髋白假体放置位置不合理，在髋 臼外上缘出现边缘接触，出现局部很高的接触应力，导致较早的明显磨损，不得不进行二次 手术，这都给患者带来痛苦。因此，目前需要一种有效减少磨损的人工髋关节假体设计。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种非球面髋白人工髋关 节，有望解决人工髋关节植入人体后在髋白外上缘出现明显磨损的问题，具有使用寿命长 的优点。为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为一种非球面髋白人工髋关节，包括非球形承载曲面髋白假体A和球形股骨头假体 B，非球形承载曲面髋白假体A的髋白承载曲面2和球形股骨头假体B的股骨头假体承载曲 面4相配合，非球形承载曲面髋白假体A包括髋白外表面1，髋白杯开口平面3分别与髋臼 外表面1及髋白承载曲面2相接，髋白承载曲面2是一个以人体左右股骨头中心连线方向 为长轴方向&，上下方向为短轴方向Y1,以长轴Rx为旋转轴旋转得到的旋转椭球体曲面。所述的髋臼承载曲面2旋转椭球体的短轴Ry与长轴Rx比为1 : (1. 01-1. 1)，短轴 Ry的长度为12-21_。所述的髋臼承载曲面2边缘为半径1. 8-2. 2mm的倒角。所述的髋臼假体外表面1外表面直径D为40_60mm。所述的髋臼杯开口平面3与y轴的夹角外翻角θ在生理角度40° -55°之间。所述的球形股骨头假体B的股骨头假体承载曲面4的半径R在短轴Ry-0. 03mm与 短轴Ry-0. Imm之间。本发明的工作原理为非球形承载曲面髋白假体A和球形股骨头假体B在发生微偏离时或者非球形承载 曲面髋白假体A放置外翻角度过小时，可以避免边缘接触，通过有限元计算可知非球面臼 杯人工髋关节与原有球面臼杯髋关节相比，接触应力从927. 3MPa降低到201. 3MPa，接触应 力最大降低幅度可达到78. 45%，尽管在微分离不出现的承载相阶段，非球形承载曲面髋臼 假体A会使得在白杯中心位置的接触应力有所增加，但是接触应力值仅从IOOMI^左右增加 到235. 6MPa，所以，人工髋关节中非球形承载曲面髋臼假体A的承载曲面从原来的球形承 载曲面改成非球形承载曲面后，降低接触应力，尤其是外上缘接触应力，进而减少外上缘磨
3损，延长假体寿命。由于本发明的人工髋关节中非球形承载曲面髋臼假体A的承载曲面2是椭球体曲 面，故而解决了髋关节假体植入人体后在髋白外上缘出现明显磨损的问题，具有使用寿命 长的优点。
图1为本发明的立体图。图2为发明非球形承载曲面髋臼假体A的立体图。图3为发明非球形承载曲面髋臼假体A的截面图，&轴为水平方向，Y1轴为竖直 方向。图4为本发明球形股骨头假体B的立体图。图5为本发明球形股骨头假体B的截面图，X2轴为水平方向，Y2轴为竖直方向。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做详细描述。参照图1，一种非球面髋白人工髋关节，包括非球形承载曲面髋白假体A和球形股 骨头假体B，非球形承载曲面髋白假体A的髋白承载曲面2和球形股骨头假体B的股骨头假 体承载曲面4相配合，参照图2和图3，非球形承载曲面髋臼假体A包括髋臼外表面1，髋臼 杯开口平面3分别与髋白外表面1及髋白承载曲面2相接，髋白承载曲面2是一个以人体 左右股骨头中心连线方向为长轴方向&，上下方向为短轴方向Y1,以长轴Rx为旋转轴旋转 得到的旋转椭球体曲面。所述的髋臼承载曲面2旋转椭球体的短轴Ry与长轴Rx比为1 (1.01-1. 1)，短 轴Ry的长度为12-21mm。所述的髋臼承载曲面2边缘为半径1. 8-2. 2mm的倒角。所述的髋臼假体外表面1外表面直径D为40_60mm。所述的髋臼杯开口平面3与y轴的夹角外翻角θ在生理角度40° -55°之间。参照图4和图5，所述的球形股骨头假体B包括股骨头假体承载曲面4和与之相接 的内阴锥面5，股骨头假体承载曲面4的半径R在短轴Ry-0. 03mm与短轴Ry-0. Imm之间。本发明的工作原理为非球形承载曲面髋白假体A和球形股骨头假体B在发生微偏离时或者非球形承载 曲面髋白假体A放置外翻角度过小时，可以避免边缘接触，通过有限元计算可知非球面臼 杯人工髋关节与原有球面臼杯髋关节相比，接触应力从927. 3MPa降低到201. 3MPa，接触应 力最大降低幅度可达到78. 45%，尽管在微分离不出现的承载相阶段，非球形承载曲面髋臼 假体A会使得在白杯中心位置的接触应力有所增加，但是接触应力值仅从IOOMI^左右增加 到235. 6MPa，所以，人工髋关节中非球形承载曲面髋臼假体A的承载曲面从原来的球形承 载曲面改成非球形承载曲面后，降低接触应力，尤其是外上缘接触应力，进而减少外上缘磨 损，延长假体寿命。附图中A为非球形承载曲面髋臼假体，B为球形股骨头假体；1为髋臼外表面；2 为髋臼承载曲面；3为髋臼杯开口平面，4为股骨头假体承载曲面，5为内阴锥面。
权利要求
1.一种非球面髋白人工髋关节，包括非球形承载曲面髋白假体(A)和球形股骨头假体 (B)，非球形承载曲面髋臼假体㈧的髋臼承载曲面(2)和球形股骨头假体⑶的股骨头假 体承载曲面(4)相配合，其特征在于非球形承载曲面髋白假体(A)包括髋白外表面(1)， 髋臼杯开口平面⑶分别与髋臼外表面⑴及髋臼承载曲面⑵相接，髋臼承载曲面⑵ 是一个以人体左右股骨头中心连线方向为长轴方向X1,上下方向为短轴方向Y1,以长轴Rx 为旋转轴旋转得到的旋转椭球体曲面。
2.根据权利要求1所述的一种非球面髋白人工髋关节，其特征在于所述的髋白承载 曲面(2)旋转椭球体的短轴Ry与长轴Rx比为1 (1. 01-1. 1)，短轴Ry的长度为12_21mm。
3.根据权利要求1所述的一种非球面髋白人工髋关节，其特征在于所述的髋白承载 曲面⑵边缘为半径1. 8-2. 2mm的倒角。
4.根据权利要求1所述的一种非球面髋白人工髋关节，其特征在于所述的髋白假体 外表面(1)外表面直径D为40-60mm。
5.根据权利要求1所述的一种非球面髋白人工髋关节，其特征在于所述的髋白杯开 口平面(3)与y轴的夹角外翻角θ在生理角度40° -55°之间。
6.根据权利要求1所述的一种非球面髋白人工髋关节，其特征在于所述的球形股骨 头假体⑶的股骨头假体承载曲面⑷的半径R在短轴Ry-0. 03mm与短轴Ry-0. Imm之间。
全文摘要
一种非球面髋臼人工髋关节，包括非球形承载曲面髋臼假体和与之配合的球形股骨头假体，非球形承载曲面髋臼假体包括髋臼外表面，髋臼杯开口平面分别与髋臼外表面及髋臼承载曲面相接，髋臼承载曲面是一个以人体左右股骨头中心连线方向为长轴方向，上下方向为短轴方向，以长轴为旋转轴旋转得到的旋转椭球体曲面，人体行走过程中，两个假体发生微偏离时或手术中髋臼放置位置不当时，可以避免边缘接触，有限元计算得到非球面髋臼人工髋关节与原有球面关节相比，接触应力最大降低幅度可达到78.45％，尽管不发生微分离时接触应力增加，但增加幅度不大，本发明降低接触应力，尤其是外上缘接触应力，进而减少外上缘磨损，延长假体寿命，具有使用寿命长的优点。
文档编号A61F2/32GK102058447SQ20111000622
公开日2011年5月18日 申请日期2011年1月12日 优先权日2011年1月12日
发明者刘亚雄, 刘晓华, 张维杰, 李涤尘, 贺健康, 连芩, 靳忠民 申请人:西安交通大学