人工髋关节结构的制作方法
【专利摘要】本发明适用于人工关节结构【技术领域】，公开了一种人工髋关节结构，包括股骨柄、球头、髋臼内衬和髋臼外衬，股骨柄的一端连接于球头，股骨柄具有用于插入股骨髓腔的柄体部，柄体部上固定连接有第一多孔空间结构层，第一多孔空间结构层具有多个相互连通的孔隙；球头的外表面为球面，髋臼内衬套于球头的外表面，髋臼外衬套于髋臼内衬外侧，髋臼外衬的外侧固定连接有第二多孔空间结构层，第二多孔空间结构层具有多个相互连通的孔隙。本发明提供的人工髋关节结构，其通过在股骨柄上设置具有相互连通的孔隙的第一多孔空间结构层和在髋臼外衬设置具有相互连通的孔隙的第二多孔空间结构层，能够更易于骨长入实现更优的生物学固定效果，可靠性高。
【专利说明】人工髋关节结构
【技术领域】
[0001]本发明属于人工关节结构【技术领域】，尤其涉及一种人工髋关节结构。
【背景技术】
[0002]人工髋关节置换术目前已经成为治疗髋关节疾病的终极治疗手段，是骨科领域在二十世纪取得的最重要进展之一。全世界每年接受髋关节置换手术的患者数已超过了 50万，近10年来置换成功率超过90%。人工髋关节置换可以更好地缓解疼痛，改善关节功能，恢复关节的稳定和肢体的功能，已经得到广大患者的认同。
[0003]人工全髋关节一般由四个部件组成:髋白杯、内衬、股骨头、股骨柄。内衬固定在髋臼杯内，股骨头固定在股骨柄上，两者之间活动形成关节。
[0004]假体固定方式的选择是对髋白杯和股骨柄如何与骨牢固固定而言的。在髋关节人工关节置换手术中，可以大体上分为两类:骨水泥型人工髋关节和非骨水泥型人工髋关节。骨水泥型，适用于骨质疏松，骨质条件差的病人，骨水泥固定是在安装时假体与骨床之间充填骨水泥，使骨水泥与骨面结合并形成骨水泥壳，假体固定在水泥壳中。
[0005]非骨水泥型，又被称作生物学固定型，适用于骨质条件比较好的中青年病人，应用范围广，此类人工关节表面有微孔或生物涂层材料，骨质可以长入其中以达到固定人工关节的作用，所以常被称为生物固定型。安装这类人工关节时，要充分保证人工关节与放入的骨腔要大小匹配的非常好，不能留有空隙，同时骨腔内的骨质也要有较好的支撑和初期的固定作用，才能使人工关节稳定，便于以后骨质的长入。而中青年人的骨质条件恰好符合这些要求，同时骨的愈合力又较强。非骨水泥型人工髋关节如果发生松动，只是会出现脱节现象，对骨组织的腐蚀性弱，骨组织的缺失量少，易于翻修。
[0006]生物固定假体植入后经历两个阶段:初始固定阶段和继发固定阶段。初始固定是机械性的，主要依赖于假体的外形与骨床的紧密压配；继发固定阶段是在假体与髓腔紧密相配的基础上，骨骼借助其骨小梁生长骨化的生物固有特性，与假体间紧密结合，继发固定提供长期稳定性。假体的表面处理决定了假体与骨的结合方式从而决定了继发固定的牢固程度。
[0007]假体的表面处理可大致分为表面微孔和表面涂层两种。表面微孔是在金属表面形成0.2~0.5mm不等的网状空隙，可以使骨小梁长入其中从而使假体与骨牢固结合，称为“骨长入”。
[0008]表面涂层主要有钛喷涂粗糙面、羟基磷灰石(HA)涂层、钛喷涂+HA双涂层等。其中双涂层与骨结合最好；HA涂层假体能与骨通过化学键和生物结合两种方式结合，也能够提供良好的继发稳定；粗糙面假体不能提供骨长入，只有“骨长上”现象，且结合面积明显少，因此继发固定效果较差。
[0009]经过几十年的随访，各种第二代生物固定假体，无论经过何种表面处理、假体是圆柱型锥形还是解剖型均能获得确切的骨长入，临床效果没有显著区别。同时，对髋白发育不良的患者，髋白杯选择能与骨结合良好的假体非常重要。此外，在自然状态下，髋关节力是通过股骨头传递到整个股骨上的；手术后假体和股骨构成了一个新的力学系统，髋关节力的传递改由植入的假体来共同完成，这样两种或两种以上材料组成一个机械系统时，弹性模量较大的材料承担更多的负荷，即所谓的应力遮挡。其中，假体柄尖端应力过度集中并反复作用，造成局部骨硬化、骨质增生和骨膜肥厚等增生改变，同时使近端应力减少甚至消失，则造成骨质脱钙吸收。
[0010]综上，现有技术中的人工髋关节结构存在结合不可靠，容易松脱等问题，可靠性差。
【发明内容】
[0011]本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种人工髋关节结构，其可
靠性高。
[0012]本发明的技术方案是:一种人工髋关节结构，包括股骨柄、球头、髋白内衬和髋臼外衬，所述股骨柄的一端连接于所述球头，所述股骨柄具有用于插入股骨髓腔的柄体部，所述柄体部上固定连接有第一多孔空间结构层，所述第一多孔空间结构层具有多个相互连通的孔隙；所述球头的外表面为球面，所述髋白内衬套于所述球头的外表面，所述髋白外衬套于所述髋白内衬外侧，所述髋白外衬的外侧固定连接有第二多孔空间结构层，所述第二多孔空间结构层具有多个相互连通的孔隙。
[0013]可选地，所述股骨柄与所述球头连接的一端设置有锥台状的连接部，所述球头上设置有锥台孔，所述连接部插入于所述锥台孔内。
[0014]可选地，所述股骨柄具有柄颈部，所述柄颈部呈圆柱状，其两侧设置有平面。
[0015]可选地，所述柄体部的外形与人体股骨髓腔相匹配，所述柄体部的上段的外侧设置有用于容放所述第一多孔空间结构层的第一容纳部。
[0016]可选地，所述第一容纳部分设于所述柄体部的两侧。
[0017]可选地，所述柄体部的下段表面抛光处理，所述球头的外表面抛光处理。
[0018]可选地，所述柄体部的下端呈尖牙状。
[0019]可选地，所述髋白内衬的外形包括第一外锥台面和第二外锥台面，所述髋白内衬具有与所述球头外表面形状匹配的内球面；所述髋白外衬的外表面具有用于容放所述第二多孔空间结构层的第二容纳部，所述髋臼外衬上设置有用于容纳所述髋臼内衬的内孔，所述内孔的侧壁包括与所述第一外锥台面匹配的第一内锥台面和与所述第二外锥台面匹配的第二内锥台面。
[0020]可选地，所述第一多孔空间结构层、第二多孔空间结构层上的孔位的孔径为0.2至0.35毫米。
[0021]可选地，所述第一多孔空间结构层、第二多孔空间结构层上的孔位的孔隙率为40%至 60%。
[0022]本发明提供的人工髋关节结构，其通过在股骨柄上设置具有相互连通的孔隙的第一多孔空间结构层和在髋臼外衬设置具有相互连通的孔隙的第二多孔空间结构层，髋臼外衬与股骨柄采用多孔空间结构薄层(即第一多孔空间结构层和第二多孔空间结构层)能够更易于骨长入实现 更优的生物学固定效果，可靠性高。【专利附图】
【附图说明】[0023]图1是本发明实施例提供的人工髋关节结构的立体装配示意图；
[0024]图2是本发明实施例提供的人工髋关节结构的另一立体装配示意图；
[0025]图3是本发明实施例提供的人工髋关节结构中股骨柄的主视图；
[0026]图4是本发明实施例提供的人工髋关节结构中股骨柄的左视图；
[0027]图5是本发明实施例提供的人工髋关节结构中股骨柄的立体示意图；
[0028]图6是本发明实施例提供的人工髋关节结构中第一多孔空间结构层的立体示意图；
[0029]图7是本发明实施例提供的人工髋关节结构中第一多孔空间结构层的立体示意图；
[0030]图8是本发明实施例提供的人工髋关节结构中股骨柄和第一多孔空间结构层的立体示意图；
[0031]图9是本发明实施例提供的人工髋关节结构中球头的平面示意图；
[0032]图10是本发明实施例提供的人工髋关节结构中球头的平面示意图；
[0033]图11是本发明实施例提供的人工髋关节结构中球头的立体示意图；
[0034]图12是本发明实施例提供的人工髋关节结构中髋臼内衬的平面示意图；
[0035]图13是本发明实施例提供的人工髋关节结构中髋臼内衬的平面示意图；
[0036]图14是本发明实施例提供的人工髋关节结构中髋臼外衬的平面示意图；
[0037]图15是本发明实施例提供的人工髋关节结构中髋臼外衬的立体示意图；
[0038]图16是本发明实施例提供的人工髋关节结构中第一多孔空间结构层、第二多孔空间结构层的材料结构示意图。
【具体实施方式】
[0039]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0040]需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
[0041]还需要说明的是，本实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。
[0042]如图1~图3所示，本发明实施例提供的一种人工髋关节结构，包括股骨柄1、球头2、髋白内衬3和髋白外衬4。股骨柄I的一端连接于球头2，股骨柄I具有用于插入患者的股骨髓腔的柄体部13。柄体部13上固定连接有第一多孔空间结构层132，第一多孔空间结构层132具有多个相互连通的孔隙；患者股骨的骨组织可以长入第一多孔空间结构层132上相互连通的孔隙内部，通过让骨组织长入相互连通的孔隙的内部，可以有效增加柄体部13与骨组织的结合力，形成良好的生物学固定效果，避免柄体部13脱离等风险。球头2的外表面为球面，髋臼内衬3套于球头2的外表面,髋臼外衬4套于髋臼内衬3外侧,髋臼外衬4的外侧固定连接有第二多孔空间结构层411，第二多孔空间结构层411具有多个相互连通的孔隙。骨盆的骨组织可以长入第二多孔空间结构层411上相互连通的孔隙内部，通过让骨组织长入相互连通的孔隙的内部，可以有效增加髋白外衬4与骨组织的结合力，形成良好的生物学固定效果，避免髋白外衬4脱离等风险，可靠性高。孔隙可纵横规则或不规则交错，孔隙可延至第一多孔空间结构层132及第二多孔空间结构层411的内部，而不是仅仅分布于表面。
[0043]具体地，如图1~图5和图9~图11所示，股骨柄I与球头2连接的一端设置有锥台状的连接部11，球头2上设置有锥台孔201，连接部11插入于锥台孔201内。以便于将球头2连接于股骨柄I上端的连接部11。
[0044]具体地，如图1~图5所示，股骨柄I具有柄颈部12，柄颈部12呈圆柱状，其两侧设置有平面，以便于安装固定。
[0045]具体地，如图1~图8所示，柄体部13的外形与人体股骨髓腔相匹配，柄体部13的上段的外侧设置有用于容放第一多孔空间结构层132的第一容纳部131。第一多孔空间结构层132可以通过锁紧件锁紧、粘接、熔接等方式固定连接于第一容纳部131。
[0046]具体地，如图1~图8所示，第一容纳部131分设于柄体部13的两侧，第一多孔空间结构层132设置有两个且分设于柄体部13的两侧的第一容纳部131，便于第一多孔空间结构层132的装配，这样，患者股骨的骨组织可以长入柄体部13两侧的第一多孔空间结构层132，其结合力高且可靠性高。当然，第一多孔空间结构层132也可呈环状并固定套于柄体部13的外侧。
[0047]具体地,如图1~图8所不，柄体部13的下段15表面抛光处理，。球头2的外表面抛光处理。
[0048]具体地，如图1~图8所示，柄体部13的下端呈尖牙状，尖牙状指下端较尖的形状，其侧面可为平面或弧面或曲面。
[0049]具体地，如图12~图15所示，髋臼内衬3的外形包括第一外锥台面31和第二外锥台面32，髋白内衬3具有与球头2外表面形状匹配的内球面33 ;髋白外衬4的外表面具有用于容放第二多孔空间结构层411的第二容纳部，髋臼外衬4上设置有用于容纳髋臼内衬3的内孔，内孔的侧壁包括与第一外锥台面31匹配的第一内锥台面41和与第二外锥台面32匹配的第二内锥台面42，以便于髋臼内衬3与髋臼外衬4的连接。
[0050]具体地，如图12~图15所示，髋臼外衬4具有用于固定髋臼外衬4与骨盆的孔43，孔43可设置有四个。髋白外衬4边缘具有用于与手术工具配合安置髋白外衬4的槽44，槽44可设置有三个。
[0051]具体地，如图16所示为第一多孔空间结构层132、第二多孔空间结构层411的材料结构示意图，第一多孔空间结构层132、第二多孔空间结构层411上的孔位200的孔径为
0.2至0.35毫米。以利于骨细胞更好地长入孔隙中，进一步提高主体部与人体剩余髌骨骨组织之间的结合力。当然，多第一多孔空间结构层132、第二多孔空间结构层411上的孔位200的孔径也可以设置为其它合适的数值。多孔结构可包括相互贯通的孔洞，各孔洞可纵向排列、横向排列或斜向排列等，其排列方式可以规则也可不规则，各孔洞的截面可呈圆形等合适形状。
[0052]具体地，第一多孔空间结构层132、第二多孔空间结构层411上的孔位的孔隙率为40%至60%。孔隙率指材料内部的孔隙占总体积的比例。其在保证结构强度的前提下提高了主体部与人体骨组织之间的结合力。
[0053]本发明所提供的人工髋关节结构，股骨柄I的柄头部被构造为圆锥台，插入球头2后压力作用下产生紧固作用，柄颈部12被构造为圆柱体，两侧具有两个平面，柄体部13被构造为适于插入人体解剖特征的股骨髓腔，柄体部13近端被构造为近似楔形，其形态与人体股骨髓腔的解剖特征相匹配，柄体部13近端两侧具有构型用于镶嵌第一多孔空间结构层132，第一多孔空间结构层132具有多孔结构，可采用金属熔融快速成型方法进行加工，孔径0.2-0.35毫米，孔隙率40-60%，孔洞间相互贯通，易于骨细胞生长，骨长入实现生物稳定，柄体部13远端高抛光，减少与髓腔间摩擦系数，柄体部13尖端为尖牙型，可降低柄体部13尖端骨组织应力集中，柄体部13上侧具有用于安装手术工具的螺纹孔16便于股骨柄I假体的插入；股骨柄I可采用钽合金或钛合金加工。
[0054]球头2的外部为球面,与髋臼内衬3内表面相配合,球面为高抛光，以降低球头2与髋臼内衬3之间摩擦系数，球头2内部具有用于接纳股骨柄I头部的锥台孔201，用于接纳股骨柄I头部的连接部11，压力作用下产生紧固作用；球头2可采用钽合金或钛合金加工成型。 [0055]髋臼内衬3具有构型用于与髋臼外衬4相配合的第一外锥台面31和第二外锥台面32，髋臼内衬3内侧具有用于接纳球头2的内球面，内球面为高抛光。
[0056]髋臼外衬4具有构型用于镶嵌贴合骨盆的第二多孔空间结构层411，易于骨长入实现生物稳定，髋臼外衬4具有用于接纳髋臼内衬3的第一内锥台面41和第二内锥台面42，髋臼外衬4具有四个孔，使用螺钉固定髋臼外衬4与骨盆，髋臼外衬4边缘具有三个槽，用于与手术工具配合安置髋臼外衬4。
[0057]可以理解地，可依据本发明提供的人工髋关节结构尺寸为适应不同植入人群解剖尺寸需要的实际尺寸进行更改。
[0058]本发明提供的人工髋关节结构，解决人工髋关节更优生物学固定效果(骨长入)和假体柄尖端骨组织应力过度集中的技术问题。制造的方法可为金属熔融快速原型。髋臼外衬4与股骨柄I近端采用金属熔融多孔空间结构薄层(即第一多孔空间结构层132和第二多孔空间结构层411)能够更易于骨长入实现更优的生物学固定效果，以及股骨柄I尖端具有独特尖牙结构避免应力集中导致骨增生和骨溶解，可靠性高。
[0059]以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种人工髋关节结构，包括股骨柄、球头、髋白内衬和髋白外衬，其特征在于，所述股骨柄的一端连接于所述球头，所述股骨柄具有用于插入股骨髓腔的柄体部，所述柄体部上固定连接有第一多孔空间结构层，所述第一多孔空间结构层具有多个相互连通的孔隙；所述球头的外表面为球面，所述髋白内衬套于所述球头的外表面，所述髋白外衬套于所述髋臼内衬外侧，所述髋臼外衬的外侧固定连接有第二多孔空间结构层，所述第二多孔空间结构层具有多个相互连通的孔隙。
2.如权利要求1所述的人工髋关节结构，其特征在于，所述股骨柄与所述球头连接的一端设置有锥台状的连接部，所述球头上设置有锥台孔，所述连接部插入于所述锥台孔内。
3.如权利要求1所述的人工髋关节结构，其特征在于，所述股骨柄具有柄颈部，所述柄颈部呈圆柱状，其两侧设置有平面。
4.如权利要求1所述的人工髋关节结构，其特征在于，所述柄体部的外形与人体股骨髓腔相匹配，所述柄体部的上段的外侧设置有用于容放所述第一多孔空间结构层的第一容纳部。
5.如权利要求4所述的人工髋关节结构，其特征在于，所述第一容纳部分设于所述柄体部的两侧。
6.如权利要求4所述的人工髋关节结构，其特征在于，所述柄体部的下段表面抛光处理，所述球头的外表面抛光处理。
7.如权利要求1至6中任一项所述的人工髋关节结构，其特征在于，所述柄体部的下端呈尖牙状。
8.如权利要求1至6中任一项所述的人工髋关节结构，其特征在于，所述髋臼内衬的外形包括第一外锥台面和第二外锥台面，所述髋白内衬具有与所述球头外表面形状匹配的内球面；所述髋白外衬的外表面具有用于容放所述第二多孔空间结构层的第二容纳部，所述髋臼外衬上设置有用于容纳所述髋白内衬的内孔，所述内孔的侧壁包括与所述第一外锥台面匹配的第一内锥台面和与所述第二外锥台面匹配的第二内锥台面。
9.如权利要求1至6中任一项所述的人工髋关节结构，其特征在于，所述第一多孔空间结构层、第二多孔空间结构层上的孔位的孔径为0.2至0.35毫米。
10.如权利要求1至6中任一项所述的人工髋关节结构，其特征在于，所述第一多孔空间结构层、第二多孔空间结构层上的孔位的孔隙率为40%至60%。
【文档编号】A61F2/32GK103622765SQ201310556880
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年11月8日 优先权日:2013年11月8日
【发明者】尚鹏, 白雪岭, 张黎楠, 叶新, 田岚, 耿艳娟 申请人:深圳先进技术研究院