髋关节假体部件的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种髋关节假体部件，包括股骨头假体部件以及髋臼杯假体部件，股骨头假体部件包括第一多孔层、设置在第一多孔层一侧的第一金属实体层以及通过第一熔覆技术形成在第一多孔层和第一金属实体层之间的第一熔覆层，第一金属实体层远离第一熔覆层的表面形成第一光滑表面；髋臼杯假体部件包括第二多孔层、设置在第二多孔层一侧的第二金属实体层以及通过第二熔覆技术形成在第二多孔层和第二金属实体层之间的第二熔覆层，第二金属实体层远离第二熔覆层的表面形成第二光滑表面，第一光滑表面与第二光滑表面相配合。本发明的技术方案能够有效地解决现有技术中的髋关节假体部件无法同时具有良好的骨融合性能和摩擦性能的问题。
【专利说明】
髋关节假体部件
技术领域
[0001]本发明涉及医疗器械技术领域，具体而言，涉及一种髋关节假体部件。
【背景技术】
[0002]目前，在医学植入物制造时经常会遇到对一件产品的不同部位有不同的材料需求。例如，对于股骨头坏死，目前通行的治疗方法是进行髋关节置换手术，将坏死的股骨头及股骨颈从大转子至小转子齐根切下，然后植入人工髋白杯假体和人工股骨头假体，而上述人工髋白杯假体和人工股骨头假体既需要能与人体骨组织形成良好骨融合又要同时具备优良的摩擦特性，但是这两种特性很难在同一件产品上体现。在现有技术中，多孔生物型陶瓷或多孔钽金属都具有良好的骨融合效果但都无法同时形成高致密度高光滑度的关节表面，而具有良好摩擦特性的高硬度锻造或铸造钴铬钼合金适宜制作关节表面却很难同时形成宜于骨融合的多孔形态。
【发明内容】
[0003]本发明的主要目的在于提供一种髋关节假体部件，以解决现有技术中的髋关节假体部件无法同时具有良好的骨融合性能和摩擦性能的问题。
[0004]为了实现上述目的，本发明提供了一种髋关节假体部件，包括股骨头假体部件以及与股骨头假体部件相配合的髋白杯假体部件，股骨头假体部件包括第一多孔层、设置在第一多孔层一侧的第一金属实体层以及通过第一熔覆技术形成在第一多孔层和第一金属实体层之间的第一熔覆层，第一金属实体层远离第一熔覆层的表面形成第一光滑表面，第一光滑表面为凸形曲面;髋白杯假体部件包括第二多孔层、设置在第二多孔层一侧的第二金属实体层以及通过第二熔覆技术形成在第二多孔层和第二金属实体层之间的第二熔覆层，第二金属实体层远离第二熔覆层的表面形成第二光滑表面，第二光滑表面为凹形曲面，第一光滑表面与第二光滑表面相配合。
[0005]进一步地，第一熔覆层包括第一多孔基体以及通过第一熔覆技术渗入至第一多孔基体的孔中的第一金属渗入结构，第一多孔基体与第一多孔层连接，第一金属渗入结构与第一金属实体层连接;第二熔覆层包括第二多孔基体以及通过第二熔覆技术渗入至第二多孔基体的孔中的第二金属渗入结构，第二多孔基体与第二多孔层连接，第二金属渗入结构与第二金属实体层连接。
[0006]进一步地，第一金属渗入结构与第一金属实体层为通过第一熔覆技术形成的一体成型结构，第二金属渗入结构与第二金属实体层为通过第二熔覆技术形成的一体成型结构。
[0007]进一步地，第一多孔基体与第一多孔层为一体成型结构，第二多孔基体与第二多孔层为一体成型结构。
[0008]进一步地，第一多孔层远离第一熔覆层的表面内凹形成骨结合孔，股骨头假体部件通过骨结合孔套设在股骨颈上。
[0009]进一步地，骨结合孔的顶壁的表面呈凹形。
[0010]进一步地，第一金属渗入结构的材质的熔点低于第一多孔基体的材质的熔点，第二金属渗入结构的材质的熔点低于第二多孔基体的材质的熔点。
[0011]进一步地，第一金属渗入结构和第二金属渗入结构的材质为钛合金、镁合金、钴合金或不锈钢。
[0012]进一步地，第一多孔基体和第二多孔基体的材质为多孔生物陶瓷或多孔钽金属。
[0013]进一步地，第一熔覆技术和第二熔覆技术为电弧熔覆技术、激光熔覆技术、电子束熔覆技术或等离子束熔覆技术。
[0014]应用本发明的技术方案，股骨头假体部件的第一多孔层和第一金属实体层之间通过第一熔覆技术形成第一熔覆层，第一金属实体层远离第一熔覆层的表面形成第一光滑表面，髋白杯假体部件的第二多孔层和第二金属实体层之间通过第二熔覆技术形成第二熔覆层，第二金属实体层远离第二熔覆层的表面形成第二光滑表面。其中，第一光滑表面为凸形曲面，第二光滑表面为凹形曲面，第一光滑表面与第二光滑表面相配合，上述第一光滑表面与第二光滑表面可以作为具有良好摩擦性能的关节表面，而第一多孔层和第二多孔层可以作为具有良好的骨融合性能的骨结合表面，该骨结合表面与人体骨质形成良好的骨融合。同时，第一熔覆层可以使第一多孔层和第一金属实体层结合在一起，第二熔覆层可以使第二多孔层和第二金属实体层结合在一起。因此，上述髋关节假体部件同时具备了可与人体骨组织形成良好骨融合的骨结合表面以及具有良好摩擦性能的高致密度高光滑度的关节表面，从而能够满足患者对髋关节假体部件的需求。
【附图说明】
[0015]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0016]图1示出了根据本发明的髋关节假体部件的实施例的结构示意图；
[0017]图2示出了图1的髋关节假体部件的股骨头假体部件的结构示意图；
[0018]图3示出了图2的股骨头假体部件的第一多孔层和第一多孔基体的结构示意图；
[0019]图4示出了图1的髋关节假体部件的髋臼杯假体部件的结构示意图；
[0020]图5示出了图1的髋关节假体部件与股骨颈配合的结构示意图；
[0021]图6示出了图2的股骨头假体部件制造时调整结构的第一位置状态示意图；以及
[0022]图7示出了图2的股骨头假体部件制造时调整结构的第二位置状态示意图。
[0023]其中，上述附图包括以下附图标记:
[0024]10、股骨头假体部件；11、第一多孔层；12、第一金属实体层；13、第一熔覆层；131、第一多孔基体;20、髋白杯假体部件;21、第二多孔层;22、第二金属实体层;23、第二熔覆层；30、骨结合孔;40、股骨颈;50、高能束发生装置;51、高能束出口；61、第一滚轮;62、第二滚轮;70、待熔覆材料;80、载物台；90、调整结构。
【具体实施方式】
[0025]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0026]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0027]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述【具体实施方式】，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0028]需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0029]为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位旋转90度或处于其他方位，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
[0030]如图1至图5所示，本实施例的髋关节假体部件包括股骨头假体部件10以及与股骨头假体部件10相配合的髋白杯假体部件20。其中，股骨头假体部件10包括第一多孔层11、设置在第一多孔层11 一侧的第一金属实体层12以及通过第一熔覆技术形成在第一多孔层11和第一金属实体层12之间的第一熔覆层13，第一金属实体层12远离第一熔覆层13的表面形成第一光滑表面，第一光滑表面为凸形曲面。髋白杯假体部件20包括第二多孔层21、设置在第二多孔层21—侧的第二金属实体层22以及通过第二熔覆技术形成在第二多孔层21和第二金属实体层22之间的第二熔覆层23，第二金属实体层22远离第二熔覆层23的表面形成第二光滑表面，第二光滑表面为凹形曲面，第一光滑表面与第二光滑表面相配合。
[0031]应用本实施例的髋关节假体部件，股骨头假体部件10的第一多孔层11和第一金属实体层12之间通过第一熔覆技术形成第一熔覆层13，第一金属实体层12远离第一熔覆层13的表面形成第一光滑表面，髋白杯假体部件20的第二多孔层21和第二金属实体层22之间通过第二熔覆技术形成第二熔覆层23，第二金属实体层22远离第二熔覆层23的表面形成第二光滑表面。其中，第一光滑表面为凸形曲面，第二光滑表面为凹形曲面，第一光滑表面与第二光滑表面相配合，上述第一光滑表面与第二光滑表面可以作为具有良好摩擦性能的关节表面，而第一多孔层11和第二多孔层21可以作为具有良好的骨融合性能的骨结合表面，该骨结合表面与人体骨质形成良好的骨融合。同时，第一熔覆层13可以使第一多孔层11和第一金属实体层12结合在一起，第二熔覆层23可以使第二多孔层21和第二金属实体层22结合在一起。因此，上述髋关节假体部件同时具备了可与人体骨组织形成良好骨融合的骨结合表面以及具有良好摩擦性能的高致密度高光滑度的关节表面，从而能够满足患者对髋关节假体部件的需求。
[0032]需要说明的是，在本实施例中，第一熔覆技术和第二熔覆技术为同一种熔覆技术，均为激光熔覆技术。
[0033]如图1至图4所示，在本实施例的髋关节假体部件中，第一熔覆层13包括第一多孔基体131以及通过第一熔覆技术渗入至第一多孔基体131的孔中的第一金属渗入结构，第一多孔基体131与第一多孔层11连接，第一金属渗入结构与第一金属实体层12连接。第二熔覆层23包括第二多孔基体以及通过第二熔覆技术渗入至第二多孔基体的孔中的第二金属渗入结构，第二多孔基体与第二多孔层21连接，第二金属渗入结构与第二金属实体层22连接。在使用上述熔覆技术时，待熔覆材料(金属)熔融形成的金属熔液(熔滴或熔池)渗入至第一多孔基体131的孔中，待冷却凝固后形成第一金属渗入结构，并且该第一金属渗入结构包绕嵌合在第一多孔基体131中以形成第一熔覆层13。由于第一多孔基体131与第一多孔层11连接，第一金属渗入结构与第一金属实体层12连接，上述第一熔覆层13可以使第一多孔层11和第一金属实体层12结合在一起，在两者之间形成牢固的融合界面，并且结合部位强度高。同理，上述第二熔覆层23可以使第二多孔层21和第二金属实体层22结合在一起，在两者之间形成牢固的融合界面，并且结合部位强度高。
[0034]如图1至图4所示，在本实施例的髋关节假体部件中，第一金属渗入结构与第一金属实体层12为通过第一熔覆技术形成的一体成型结构，第二金属渗入结构与第二金属实体层22为通过第二熔覆技术形成的一体成型结构。第一多孔基体131与第一多孔层11为一体成型结构，第二多孔基体与第二多孔层21为一体成型结构。在髋关节假体部件中，待熔覆材料熔融形成的金属熔液渗入至第一多孔基体131的孔中，待冷却凝固后形成第一金属渗入结构并形成第一熔覆层13。此后，将上述待熔覆材料继续熔融，金属熔液在第一熔覆层13的表面上逐层堆积形成第一金属实体层12。上述第一金属实体层12和第一金属渗入结构都是由金属熔液形成的，两者形成一体成型结构，这样可以使第一金属实体层12和第一金属渗入结构牢固地结合在一起，进而使第一金属实体层12和第一多孔层11可靠地结合在一起。同理，第二金属渗入结构与第二金属实体层22为通过第二熔覆技术形成的一体成型结构可以使第二金属实体层22和第二多孔层21可靠地结合在一起。
[0035]如图5所示，在本实施例的髋关节假体部件中，股骨头假体部件10的第一多孔层11远离第一熔覆层13的表面内凹形成骨结合孔30。股骨头假体部件10通过骨结合孔30套设在股骨颈40上。在本实施例中，骨结合孔30的顶壁的表面呈凹形，这样可以使第一多孔层11与股骨颈40之间更好的实现骨融合。
[0036]在本实施例的髋关节假体部件中，第一金属渗入结构的材质的熔点低于第一多孔基体131的材质的熔点，第二金属渗入结构的材质的熔点低于第二多孔基体的材质的熔点。在使用熔覆技术制造假体部件时，第一多孔基体131和第二多孔基体通常选择具有较高熔点温度(2000°C以上)的材质，第一金属渗入结构和第二金属渗入结构(待熔覆材料)则选择熔点温度稍微低一些的金属材料，这样可以保证在进行熔覆工艺加工时第一多孔基体131和第二多孔基体能保持完好的原有多孔形态，不会在待熔覆材料的温度的影响下产生变形。在本实施例中，第一金属渗入结构和第二金属渗入结构的材质(待熔覆材料)为钛合金、镁合金、钴合金、不锈钢等，第一多孔基体131和第二多孔基体的材质为多孔生物陶瓷、多孔钽金属等。
[0037]如图6和图7所示，以本实施例的髋关节假体部件的股骨头假体部件10为例对制造方法进行说明:
[0038]股骨头假体部件10的制造方法依次包括如下步骤:
[0039]制得多孔坯体，多孔坯体包括第一多孔层11以及形成在第一多孔层11的一侧的第一多孔基体131;
[0040]在多孔坯体的第一多孔基体131的表面通过熔覆装置将金属丝熔化形成第一金属熔滴，第一金属熔滴渗入至第一多孔基体131的孔中并与第一多孔基体131融合形成第一熔覆层；
[0041]在第一熔覆层的表面继续通过熔覆装置将金属丝熔化形成第二金属熔滴，第二金属熔滴在第一熔覆层的表面上逐层堆积形成第一金属实体层12;
[0042]将第一金属实体层12远离第一熔覆层的表面通过切削、抛磨加工形成光滑表面；
[0043]得到假体部件。
[0044]需要说明的是，多孔坯体为一个整体多孔结构，该多孔结构的表层部分形成第一多孔基体131，其余部分形成第一多孔层11。第一金属熔滴和第二金属熔滴为金属丝熔化形成的同种金属，即第一熔覆层中第一金属熔滴形成的第一金属渗入结构与第一金属实体层12为一体结构，这样能够保证最终形成的第一熔覆层和第一金属实体层12之间的连接强度。
[0045]如图6和图7所示，在本实施例的髋关节假体部件制造时，熔覆装置包括用于发出高能束的高能束发生装置50以及输送装置。高能束发生装置50具有高能束出口 51。在本实施例中，高能束为激光，即熔覆技术为激光熔覆技术。上述激光从高能束出口 51发出。输送装置将待熔覆材料70输送至高能束出口51的下方。在本实施例中，输送装置包括相对设置的两组第一滚轮61和第二滚轮62，第一滚轮61和第二滚轮62共同夹持金属丝，第一滚轮61和第二滚轮62共同转动可以带动金属丝向高能束出口 51的方向移动。当然，高能束不限于此，在其他实施方式中，高能束可以为电弧、电子束或等离子束等其他高能束。
[0046]需要说明的是，本实施例的待熔覆材料70为金属丝，输送装置为与上述金属丝相配合的滚轮结构。当然，待熔覆材料70不限于此，在其他实施方式中，待熔覆材料可以为其他形式的材料。
[0047]在本实施例的髋关节假体部件中，，第一多孔基体131的孔隙为三维联通的孔洞，孔隙孔径为50?3000微米，这样便与待熔覆材料70渗透进入。上述待熔覆材料70在高能束的高温作用下熔化形成第一金属熔滴时，不同材料不同温度下的熔液其表面张力大小也会有所不同。而在相同表面张力作用下，熔液向第一多孔基体131内部渗透进入的深度与孔隙孔径有关系。因此，通过选择待熔覆材料70、熔化温度以及第一多孔基体131的孔隙孔径可以有效控制金属渗入结构渗入至第一多孔基体131的深度。
[0048]如图6和图7所示，在本实施例的髋关节假体部件制造时，熔覆装置还包括载物装置。载物装置包括基座、用于放置多孔坯体的载物台80以及用于调整载物台80的位置的调整结构90，载物台80可转动地设置在调整结构90上。在本实施例中，调整结构90为可摆动地设置在基座上的摆动杆，该摆动杆可以带动载物台80摆动，这样可以将载物台80上的多孔坯体移动至高能束发生装置50的下方(第一位置状态)或者使多孔坯体的待熔覆部位转动至高能束出口 51下方(第二位置状态)，而载物台80可以转动从而带动多孔坯体转动，这样可以调整多孔坯体对应高能束出口 51的部位。
[0049]如图6和图7所示，在本实施例的髋关节假体部件制造时，将高能束导入到靠近第一多孔基体131表面的特定区域，同时通过输送装置将金属丝送入上述高能束形成的高温区，并在此区域升温熔化形成第一金属熔滴，该第一金属熔滴将渗透进入第一多孔基体131的孔隙内部并逐渐冷却凝固，最终与第一多孔基体131共同形成相互包绕渗入的第一熔覆层。此后，在第一熔覆层的表面持续进行金属丝熔覆过程，使金属丝熔化形成的第二金属熔滴在第一熔覆层的表面连续叠加堆积得到具有所需要的体积的第一金属实体层12，上述第一金属实体层12便于后续加工得到所需的相关假体部件。
[0050]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种髋关节假体部件，包括股骨头假体部件(10)以及与所述股骨头假体部件(10)相配合的髋白杯假体部件(20)，其特征在于， 所述股骨头假体部件(10)包括第一多孔层(11)、设置在所述第一多孔层(11) 一侧的第一金属实体层(12)以及通过第一熔覆技术形成在所述第一多孔层(11)和所述第一金属实体层(12)之间的第一熔覆层(13)，所述第一金属实体层(12)远离所述第一熔覆层(13)的表面形成第一光滑表面，所述第一光滑表面为凸形曲面； 所述髋白杯假体部件(20)包括第二多孔层(21)、设置在所述第二多孔层(21)—侧的第二金属实体层(22)以及通过第二熔覆技术形成在所述第二多孔层(21)和所述第二金属实体层(22)之间的第二熔覆层(23)，所述第二金属实体层(22)远离所述第二熔覆层(23)的表面形成第二光滑表面，所述第二光滑表面为凹形曲面，所述第一光滑表面与所述第二光滑表面相配合。2.根据权利要求1所述的髋关节假体部件，其特征在于， 所述第一熔覆层(13)包括第一多孔基体(131)以及通过所述第一熔覆技术渗入至所述第一多孔基体(131)的孔中的第一金属渗入结构，所述第一多孔基体(131)与所述第一多孔层(11)连接，所述第一金属渗入结构与所述第一金属实体层(12)连接； 所述第二熔覆层(23)包括第二多孔基体以及通过所述第二熔覆技术渗入至所述第二多孔基体的孔中的第二金属渗入结构，所述第二多孔基体与所述第二多孔层(21)连接，所述第二金属渗入结构与所述第二金属实体层(22)连接。3.根据权利要求2所述的髋关节假体部件，其特征在于，所述第一金属渗入结构与所述第一金属实体层(12)为通过所述第一熔覆技术形成的一体成型结构，所述第二金属渗入结构与所述第二金属实体层(22)为通过所述第二熔覆技术形成的一体成型结构。4.根据权利要求2所述的髋关节假体部件，其特征在于，所述第一多孔基体(131)与所述第一多孔层(11)为一体成型结构，所述第二多孔基体与所述第二多孔层(21)为一体成型结构。5.根据权利要求1所述的髋关节假体部件，其特征在于，所述第一多孔层(11)远离所述第一熔覆层(13)的表面内凹形成骨结合孔(30)，所述股骨头假体部件(10)通过所述骨结合孔(30)套设在股骨颈(40)上。6.根据权利要求5所述的髋关节假体部件，其特征在于，所述骨结合孔(30)的顶壁的表面呈凹形。7.根据权利要求2所述的髋关节假体部件，其特征在于，所述第一金属渗入结构的材质的熔点低于所述第一多孔基体(131)的材质的熔点，所述第二金属渗入结构的材质的熔点低于所述第二多孔基体的材质的熔点。8.根据权利要求7所述的髋关节假体部件，其特征在于，所述第一金属渗入结构和所述第二金属渗入结构的材质为钛合金、镁合金、钴合金或不锈钢。9.根据权利要求7所述的髋关节假体部件，其特征在于，所述第一多孔基体(131)和所述第二多孔基体的材质为多孔生物陶瓷或多孔钽金属。10.根据权利要求1所述的髋关节假体部件，其特征在于，所述第一熔覆技术和所述第二熔覆技术为电弧熔覆技术、激光熔覆技术、电子束熔覆技术或等离子束熔覆技术。
【文档编号】A61F2/32GK105877876SQ201610340768
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年5月19日
【发明人】张卫平
【申请人】北京爱康宜诚医疗器材有限公司