一种3D打印股骨髓内钉全膝关节假体

本发明属于骨科医疗器械技术领域，尤其涉及一种3d打印股骨髓内钉全膝关节假体。

背景技术：

膝关节周围是骨原发恶性肿瘤的常见部位之一，恶性肿瘤如骨肉瘤、尤文肉瘤、多形性肉瘤、软骨肉瘤等均好发于该部位。近年来，肿瘤切除和人工关节假体重建因其具有术后即刻稳定及早期负重行走等较好的术后功能，已成为膝关节周围恶性骨肿瘤治疗的主要方式。膝关节假体设计的理念一般基于同一原则，即以植入的膝关节元件提供类似于正常膝关节的生物力学运动模式，并借助植入物本身及膝关节韧带和软组织平衡获得静态及动态的稳定性。这些膝关节元件设计都试图通过恢复自然的人类膝关节的运动，以及调整和控制在膝关节屈伸运动中产生的力量。但目前所有的膝关节假体设计都未到达这个标准。传统的膝关节假体，主要包括用于与股骨结合的股骨元件、用于与胫骨结合的胫骨基座元件、以及设置于胫骨基座元件上面的衬垫。其中胫骨基座元件与衬垫的高度之和大约等于患者胫骨近端骨被截掉部分的高度和胫骨上软骨的高度之和。

中国专利申请，申请号cn201910062417.3，申请日2019.01.23，申请公布号cn109662809a，申请公布日2019.04.23，公开了一种仿生肿瘤型膝关节假体，包括股骨组件、胫骨组件和人工韧带；股骨组件包括股骨髁假体，胫骨组件包括胫骨假体、胫骨托和胫骨衬垫，胫骨衬垫设置在胫骨托上部以用于承载股骨髁假体，胫骨托下部形成有用于插入胫骨假体髓腔的胫骨髓针；在股骨髁假体、胫骨衬垫、胫骨托和胫骨假体内形成有交叉孔道，并在股骨髁假体、胫骨衬垫、胫骨托和胫骨假体的交叉孔道内以及股骨髁假体和胫骨假体内外两侧设置有用于重建十字交叉韧带和侧副韧带的人工韧带。本发明基于仿生学原理，通过将刚性固定改为柔性固定的设计，在实现了膝关节重建的同时，解决了铰链式膝关节假体对股骨及胫骨应力较大的缺点，有效的预防了假体的提前松动及再次翻修可能，延长了假体的使用寿命。该专利申请公开的技术方案适合股骨远端肿瘤切除术后重建的仿生肿瘤型膝关节假体，某一病例出现膝关节肿瘤扩散至股骨近端和股骨颈的情况，需要进行相应的假体置换，上述专利申请的方案并不适用。

技术实现要素：

1.要解决的技术问题

针对现有技术中专利申请公开的技术方案适合股骨远端肿瘤切除术后重建的仿生肿瘤型膝关节假体，某一病例出现膝关节肿瘤扩散至股骨近端和股骨颈的情况，需要进行相应的假体置换，已公开专利申请的方案并不适用等问题，本发明的目的在于提供一种3d打印股骨髓内钉全膝关节假体，在股骨近端植入髓内钉，并通过螺栓固定，在胫骨近端植入胫骨近端假体，股骨远端膝关节假体连接髓内钉及胫骨近端假体，有效替代人体膝关节。

2.技术方案

为实现上述目的，达到上述技术效果，本发明采用如下技术方案：

一种3d打印股骨髓内钉全膝关节假体，其特点是包括股骨近端连接体和膝关节假体，所述股骨近端连接体包括髓内钉、股骨固定杆、股骨延长杆；所述髓内钉的上端设置螺钉孔，螺钉孔与螺钉连接，所述髓内钉的下端设置第一连接柱，所述股骨固定杆的上端设置第一连接孔，第一连接柱插入第一连接孔，所述股骨固定杆的杆体上设置角度调节纹，所述股骨固定杆的下端设置第二连接柱，在第二连接柱与股骨固定杆的杆体的连接处设置第一凸起凹槽卡接头；所述股骨延长杆的上端设置第二连接孔和第二凸起凹槽卡接头，所述第二连接柱插入第二连接孔，第一凸起凹槽卡接头与第二凸起凹槽卡接头对接，所述股骨延长杆的下端设置第三连接柱和第三凸起凹槽连接头；所述膝关节假体包括股骨远端假体、聚乙烯衬垫、胫骨近端假体、胫骨固定杆；所述股骨远端假体的上端设置第三连接孔和第四凸起凹槽连接头，所述第三连接柱插入第三连接孔内，第三凸起凹槽连接头和第四凸起凹槽连接头对接，所述股骨远端假体的下端设置铰接凹槽，铰接凹槽的两侧设置第一销孔，所述第一销孔通过第一销轴连接第一铰接轴的一端，所述第一铰接轴呈大于90°的v形，第一铰接轴远离第一销孔的一端套接在胫骨固定杆内；所述胫骨固定杆上端设置胫骨托，所述胫骨近端假体套接在胫骨托下部的胫骨固定杆上；所述胫骨托的上部设置聚乙烯衬垫，所述聚乙烯衬垫的上表面支撑股骨远端假体。

在本发明一个具体的实施例中，所述聚乙烯衬垫上设置通孔，所述第一铰接轴远离第一销孔的一端穿过通孔套接在胫骨固定杆内。

在本发明一个具体的实施例中，所述胫骨固定杆沿轴向设置第一容纳槽，所述第一容纳槽在胫骨托上表面开孔，所述第一铰接轴远离第一销孔的一端穿过通孔套接在胫骨固定杆的第一容纳槽内。

在本发明一个具体的实施例中，所述胫骨托下端设置限位杆，所述胫骨近端假体的表面设置径向滑槽，所述限位杆设置的径向滑槽内，使胫骨近端假体能够在径向滑槽内绕胫骨固定杆做一定角度的转动。

在本发明一个具体的实施例中，所述聚乙烯衬垫的材料选自高分子交联聚乙烯，高分子交联聚乙烯，具有密度高，耐磨的特性，同时使用该材质具有缓冲作用，避免运动过程中，各部位之间的冲击，仿照人体踝关节自身具有的缓冲功能。

在本发明一个具体的实施例中，所述股骨延长杆的轴线与第三连接柱的轴线不重合。

在本发明一个具体的实施例中，所述第一连接柱和第一连接孔、第二连接柱和第二连接孔、第三连接柱和第三连接孔采用锥度压配结构。

在本发明一个具体的实施例中，所述髓内钉的上端设置髓内钉封帽，所述髓内钉封帽与髓内钉上端螺纹连接。

在本发明一个具体的实施例中，所述胫骨近端假体呈上大下小的锥形，胫骨固定杆插入胫骨髓腔，胫骨近端假体的下端与股骨连接。

在本发明一个具体的实施例中，所述髓内钉、股骨固定杆、股骨延长杆、股骨远端假体、第一铰接轴、胫骨近端假体、胫骨固定杆采用3d打印技术成形。

3.有益效果

与现有技术相比，本发明的有益效果是：3d打印股骨髓内钉全膝关节假体适用于膝关节肿瘤及股骨切除患者的膝关节及股骨假体置换，假体结构稳定，3d打印股骨髓内钉全膝关节假体的中长期的稳定性佳；股骨近端通过植入的髓内钉及螺钉进行固定，至股骨远端之间设置方便调节角度的股骨固定杆和股骨延长杆，无需更换整个股骨，仅更换有病灶的股骨，股骨延长杆的设置使得假体的长度适用于每位患者；根据患者的需求设定髓内钉、股骨固定杆、股骨延长杆、股骨远端假体、第一铰接轴、胫骨近端假体、胫骨固定杆具体尺寸，采用3d打印技术可实现按照不同的规格生产，降低造价成本。

附图说明

为了更清楚地说明发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明3d打印股骨髓内钉全膝关节假体外观结构示意图。

图2是本发明股骨远端假体视角一局部剖视结构示意图。

图3是本发明股骨远端假体视角二局部剖视结构示意图。

图4是本发明髓内钉结构示意图。

图5是本发明股骨固定杆视角一结构示意图。

图6是本发明股骨固定杆视角二结构示意图。

图7是本发明股骨延长杆视角一结构示意图。

图8是本发明股骨延长杆视角二结构示意图。

图9是本发明股骨远端假体视角一结构示意图。

图10是本发明股骨远端假体视角二结构示意图。

图11是本发明聚乙烯衬垫俯视结构示意图。

图12是本发明胫骨固定杆结构示意图。

图13是本发明胫骨托结构示意图。

图14是本发明股骨远端假体与第一铰接轴结构示意图。

图中：1-髓内钉；2-股骨固定杆；3-股骨延长杆；4-螺钉孔；5-第一连接柱；6-第一连接孔；7-角度调节纹；8-第二连接柱；9-第一凸起凹槽卡接头；10-第二连接孔；11-第二凸起凹槽卡接头；12-第三连接柱；13-第三凸起凹槽连接头；14-股骨远端假体；15-聚乙烯衬垫；16-胫骨近端假体；17-胫骨固定杆；18-第三连接孔；19-第四凸起凹槽连接头；20-铰接凹槽；21-第一销孔；22-第一销轴；23-第一铰接轴；24-胫骨托；25-通孔；26-第一容纳槽；27-限位杆；28-径向滑槽；29-螺钉；30-髓内钉封帽。

具体实施方式

下面将结合附图对发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明保护的范围。

在发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，仅是为了便于描述发明和简化描述，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，因此不能理解为对发明的限制。

在发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。

如图1至图14所示，一种3d打印股骨髓内钉全膝关节假体，其特点是包括股骨近端连接体和膝关节假体，股骨近端连接体包括髓内钉1、股骨固定杆2、股骨延长杆3；髓内钉1的上端设置螺钉孔4，螺钉孔4与螺钉29连接，髓内钉1的下端设置第一连接柱5，股骨固定杆2的上端设置第一连接孔6，第一连接柱5插入第一连接孔6，股骨固定杆2的杆体上设置角度调节纹7，股骨固定杆2的下端设置第二连接柱8，在第二连接柱8与股骨固定杆2的杆体的连接处设置第一凸起凹槽卡接头9；股骨延长杆3的上端设置第二连接孔10和第二凸起凹槽卡接头11，第二连接柱8插入第二连接孔10，第一凸起凹槽卡接头9与第二凸起凹槽卡接头11对接，股骨延长杆3的下端设置第三连接柱12和第三凸起凹槽连接头13；膝关节假体包括股骨远端假体14、聚乙烯衬垫15、胫骨近端假体16、胫骨固定杆17；股骨远端假体14的上端设置第三连接孔18和第四凸起凹槽连接头19，第三连接柱12插入第三连接孔18内，第三凸起凹槽连接头13和第四凸起凹槽连接头19对接，股骨远端假体14的下端设置铰接凹槽20，铰接凹槽20的两侧设置第一销孔21，第一销孔21通过第一销轴22连接第一铰接轴23的一端，第一铰接轴23呈大于90°的v形，第一铰接轴23远离第一销孔21的一端套接在胫骨固定杆17内；胫骨固定杆17上端设置胫骨托24，胫骨近端假体16套接在胫骨托24下部的胫骨固定杆17上；胫骨托24的上部设置聚乙烯衬垫15，聚乙烯衬垫15的上表面支撑股骨远端假体14。

聚乙烯衬垫15上设置通孔25，第一铰接轴23远离第一销孔21的一端穿过通孔25套接在胫骨固定杆17内。

胫骨固定杆17沿轴向设置第一容纳槽26，第一容纳槽26在胫骨托24上表面开孔，第一铰接轴23远离第一销孔21的一端穿过通孔25套接在胫骨固定杆17的第一容纳槽26内。

胫骨托24下端设置限位杆27，胫骨近端假体16的表面设置径向滑槽28，限位杆27设置的径向滑槽28内，使胫骨近端假体16能够在径向滑槽28内绕胫骨固定杆17做一定角度的转动。

聚乙烯衬垫15的材料选自高分子交联聚乙烯，高分子交联聚乙烯，具有密度高，耐磨的特性，同时使用该材质具有缓冲作用，避免运动过程中，各部位之间的冲击，仿照人体踝关节自身具有的缓冲功能。

股骨延长杆3的轴线与第三连接柱12的轴线不重合。

第一连接柱5和第一连接孔6、第二连接柱8和第二连接孔10、第三连接柱12和第三连接孔18采用锥度压配结构。

髓内钉1的上端设置髓内钉封帽30，髓内钉封帽30与髓内钉1上端螺纹连接。

胫骨近端假体16呈上大下小的锥形，胫骨固定杆17插入胫骨髓腔，胫骨近端假体16的下端与股骨连接。

髓内钉1、股骨固定杆2、股骨延长杆3、股骨远端假体14、第一铰接轴23、胫骨近端假体16、胫骨固定杆17采用3d打印技术成形。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。