一种仿生设计的全膝关节的制作方法

本实用新型涉及人造器官技术领域，具体涉及一种仿生设计的全膝关节。

背景技术：

膝关节应力状况复杂。股骨髁前侧与髌骨之间的关节面设计(简称股髌关节)是影响伸膝、屈膝运动的核心要素。常规设计的全膝关节假体系统常由超高分子量聚乙烯(uhmwpe)制成的髌骨部件、胫骨衬垫与钴铬钼(cocrmo)合金制成的股骨髁、胫骨托四部分组合而成。

为了引导髌骨部件与股骨髁在植入人体后有正常运动关系，需要在股骨髁部件与髌骨部件间的股髌关节面上，在膝关节屈曲伸直过程中为髌骨部件的运动提供仿生轨迹，支持股四头肌等伸膝机构完成动作。

现有设计中或采用垂直于下肢力线的直线形滑道，此种滑道不能正常模拟解剖学关系；或虽采用了解剖学股髌关节设计，但采用的滑道深度较浅，术后易出现髌骨脱位或膝前痛，不利于患者恢复。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术的不足和缺陷，提供一种仿生设计的全膝关节。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种仿生设计的全膝关节，包括胫骨托和股骨髁，所述胫骨托和股骨髁之间设有胫骨衬垫，所述股骨髁上还设有滑动连接的髌骨部件，所述股骨髁上对应髌骨部件的滑动轨迹设有滑道，所述滑道内髌骨部件进入的一端的底部所在平面相对于矢状面偏向股骨髁一侧倾斜，倾斜角度的范围是5°-9°，所述滑道的深度沿着髌骨部件进入滑道的方向逐渐增大，所述滑道的宽度沿着髌骨部件进入滑道的方向逐渐减小。

具体的，所述滑道的最大深度范围是3-5mm。

具体的，所述滑道的底面为中间深两边浅的弧形结构。

具体的，所述髌骨部件与股骨髁的接触面为圆弧形。

具体的，所述滑道的末端与股骨髁间窝的前端对接。

本实用新型相比现有技术包括以下优点及有益效果：通过股骨髁上方变浅加宽的滑道，在膝关节屈曲开始时平滑导入髌骨组件。在膝关节进一步屈曲时，仿生学设计的5至9°滑道可以模拟正常髌骨运动轨迹，避免异常受力。当膝关节屈曲至一定程度时，加深的滑道设计可以减小髌骨部件面的压力，减小膝前疼痛的可能。当膝关节屈曲至较大角度时，关节面仍以圆弧造型贴合，可以减小界面压强，延长结构寿命。

附图说明

图1为全膝关节的组合结构示意图。

图2为股骨髁与髌骨部件组合的前视图。

图3为股骨髁与髌骨部件组合的右侧剖视图。

图4为滑道与髌骨部件接触面的结构示意图。

图中：1-髌骨部件；2-股骨髁；21-滑道；3-胫骨托；4-胫骨衬件。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设有”、“连接”等，应做广义理解，本领域的普通技术人员可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。此外，术语“上”、“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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

本实用新型的胫骨托、胫骨衬件、髌骨部件和股骨髁间窝均为通用术语或本领域技术人员知晓的专有名词，其结构和原理都为本技术人员所熟知或可以从相关资料中获知。

本实用新型采用一种优化后的解剖学股髌关节设计，结合附图和实施例，具体实施过程如下：

一种仿生设计的全膝关节，包括胫骨托3和股骨髁2，胫骨托3和股骨髁2之间设有胫骨衬垫，股骨髁2上还设有滑动连接的髌骨部件1，股骨髁2上对应髌骨部件1的滑动轨迹设有滑道。其结构见附图1。滑道的末端与股骨髁间窝的前端对接。

本实用新型通过股骨髁2上方变浅加宽的滑道21，使膝关节屈曲开始时能够平滑导入髌骨组件。滑道21内髌骨部件1进入的一端的底部所在平面相对于矢状面偏向股骨髁2一侧倾斜，倾斜角度的范围是5°-9°。在膝关节进一步屈曲时，仿生学设计的5至9°滑道可以模拟正常髌骨运动轨迹，避免异常受力。当膝关节屈曲至一定程度时，加深的滑道设计可以减小股髌关节面的压力，减小膝前疼痛的可能。当膝关节屈曲至较大角度时，关节面仍以圆弧造型贴合，可以减小界面压强，保证结构寿命。

滑道的深度沿着髌骨部件1进入滑道的方向逐渐增大，滑道的宽度沿着髌骨部件1进入滑道的方向逐渐减小。一个宽度逐渐减小、深度逐渐增加的滑道21，为髌骨部件1进入股骨髁间窝提供平缓、稳定的导向路径。滑道的最大深度范围是3-5mm。其次在本实用新型中需要说明的是，3-5mm的深度是在实践中得出的大多数情况下可以适用的情况，但是在实际操作中，患者的个人情况往往会由于例如年龄、身高、体重、身体承受能力甚至罕见病例等各种条件的限制导致股髌关节具备多种构型，因此在不脱离本实用新型的设计构思的前提下，根据患者的实际情况将滑道的深度进行合理的调整不应该理解为与本实用新型不同的其他方案。

滑道的底面为中间深两边浅的弧形结构。髌骨部件1与股骨髁2的接触面为圆弧形。在实施过程中，由于人体生理结构具有不确定性，根据患者本身生理结构不同，圆弧面造型可以是单半径圆弧或多半径圆弧间的组合，此处结构变换应该理解为基于本实用新型设计思想的合理变形，应当被认为是本实用新型的保护范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：

1.一种仿生设计的全膝关节，包括胫骨托和股骨髁，所述胫骨托和股骨髁之间设有胫骨衬垫，所述股骨髁上还设有滑动连接的髌骨部件，所述股骨髁上对应髌骨部件的滑动轨迹设有滑道，其特征在于：所述滑道内髌骨部件进入的一端的底部所在平面相对于矢状面偏向股骨髁一侧倾斜，倾斜角度的范围是5°-9°，所述滑道的深度沿着髌骨部件进入滑道的方向逐渐增大，所述滑道的宽度沿着髌骨部件进入滑道的方向逐渐减小。

2.根据权利要求1所述的一种仿生设计的全膝关节，其特征在于：所述滑道的最大深度范围是3-5mm。

3.根据权利要求1所述的一种仿生设计的全膝关节，其特征在于：所述滑道的底面为中间深两边浅的弧形结构。

4.根据权利要求3所述的一种仿生设计的全膝关节，其特征在于：所述髌骨部件与股骨髁的接触面为圆弧形。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种仿生设计的全膝关节，其特征在于：所述滑道的末端与股骨髁间窝的前端对接。

技术总结
本实用新型涉及人造器官技术领域的一种仿生设计的全膝关节，包括胫骨托和股骨髁，胫骨托和股骨髁之间设有胫骨衬垫，股骨髁上还设有滑动连接的髌骨部件，股骨髁上对应髌骨部件的滑动轨迹设有滑道。滑道内髌骨部件进入的一端的底部所在平面相对于矢状面偏向股骨髁一侧倾斜5°‑9°，沿着髌骨部件进入滑道的方向，滑道深度逐渐增大，宽度逐渐减小，末端与股骨髁间窝的前端对接。所述滑道在膝关节屈曲开始时平滑导入髌骨组件。当膝关节进一步屈曲时，模拟正常髌骨运动轨迹，避免异常受力。当膝关节屈曲至一定程度时，减小髌骨部件的压力，减小膝前疼痛。当膝关节屈曲至较大角度时，关节面仍以圆弧造型贴合，减小界面压强，保证结构寿命。

技术研发人员：吴翰轩;王宇涵;孙东星
受保护的技术使用者：深圳市博恩医疗器材有限公司
技术研发日：2019.11.20
技术公布日：2020.09.04