专利名称:一种抗松动髋关节假体的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种抗松动髋关节假体，其包括相互配合的髋臼假体和股骨端假体，所述髋臼假体设于人体的髋骨上，所述股骨端假体设于人体的股骨上；所述股骨端假体包括头部、关节颈和股骨柄，所述头部设于所述关节颈的一端，所述股骨柄设于关节颈的另一端；所述股骨端假体还包括固定钉，所述股骨柄在其竖直方向的3/6-4/6位置对应所述固定钉设有固定孔，所述固定钉穿设于所述固定孔，且所述固定钉的两端均固定于人体的股骨上。本实用新型的有益效果为：本实用新型的固定钉能够减小股骨上端髋关节假体周围的应力作用，增加髋关节假体的稳定性，降低髋关节假体周围微松动，能够降低髋关节假体周围骨折的风险。
【专利说明】一种抗松动髋关节假体
【技术领域】
[0001]本实用新型属于医疗器械领域，具体涉及一种抗松动髋关节假体。
【背景技术】
[0002]目前国际上已广泛采用全髋关节置换术(THA)治疗终末期髋关节病变，THA治疗效果经过多年的临床实践，已经得到充分的肯定并已经发展成为一种可靠的治疗手段。THA采用各种类型的髋关节假体，根据髋关节假体的固定方式可分为骨水泥型假体及非骨水泥型假体(即生物型假体)，而术后髋关节假体松动及髋关节假体周围骨折为THA的主要并发症而广受关注。THA术后初期患者功能锻炼时髋关节假体即可能发生微松动，且髋关节假体少数几个受力关键点在各种力的作用下形变较大，可能在力的长期作用或突发暴力下发生髋关节假体周围骨折。
实用新型内容
[0003]为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型提供了能降低髋关节假体周围微松动及髋关节假体周围骨折的风险的一种抗松动髋关节假体。
[0004]本实用新型所采用的技术方案为:
[0005]一种抗松动髋关节假体，其包括相互配合的髋白假体和股骨端假体，所述髋臼假体设于人体的髋骨上，所述股骨端假体设于人体的股骨上；所述股骨端假体包括头部、关节颈和股骨柄，所述头部设于所述关节颈的一端，所述股骨柄设于关节颈的另一端；所述股骨端假体还包括固定钉，所述股骨柄在其竖直方向的3/6-4/6位置对应所述固定钉设有固定孔，所述固定钉穿设于所述固定孔，且所述固定钉的两端均固定于人体的股骨上。
[0006]采用以上结构，所述股骨柄在其竖直方向的3/6-4/6位置对应所述固定钉设有固定孔，所述固定钉穿设于所述固定孔，且所述固定钉的两端均固定于人体的股骨上。由于固定钉穿设于所述固定孔，且所述固定钉的两端均固定于人体的股骨上，因此能够对髋关节假体起到固定的作用，降低髋关节假体周围微松动；同时将固定钉固定于股骨柄在其竖直方向的3/6-4/6位置，能够极大地降低髋关节假体关键受力点的应力作用，减少各种运动方式对髋关节假体上端脆弱的骨质的力的作用，进而降低髋关节假体周围骨折的风险。
[0007]优选地，所述固定孔的数量为两个，每个所述固定孔穿设有一个固定钉，每个所述固定孔的轴线方向均为横向，两个所述固定孔的轴线在空间上交错分布。通过设置两个固定孔和两个固定钉，能够更好地增加固定效果。而每个所述固定孔的轴线方向均为横向，两个所述固定孔的轴线在空间上交错分布，能够使固定钉固定的更稳定，两个所述固定孔的轴线在空间上交错分布，即是两个所述固定钉在空间上交错分布，能够从不同的方向对髋关节假体进行固定，降低髋关节假体的微松动。
[0008]优选地，所述固定孔为直槽口，所述直槽口的长度方向与股骨柄的长度方向一致，所述直槽口的两圆心之间的距离为1mm。该种结构允许术后初期O-1mm的微沉降，在微沉降结束后即可通过改变股骨远端的应力传导方式，将垂直、侧方及旋转时作用于股骨远端脆弱骨质的应力转移到坚强的股骨干。
[0009]优选地，两个所述固定孔的轴线形成的夹角为60度。该种结构，稳定性好，且不会对人体股骨上端的血管和神经等组织造成影响。
[0010]优选地，两个所述固定孔之间的距离为0.5-1.5cm。该距离能够使穿设于固定孔的固定钉的稳定性更好。
[0011]优选地，所述固定钉包括钉帽、钉杆和钉尖，所述钉帽设于所述钉杆的一端，所述钉尖设有所述钉杆的另一端，所述固定钉设有钉帽的一端设于人体的股骨外侧。由于在手术的过程中，病人是面部向上躺卧于手术台上，因此所述固定钉设有钉帽的一端设于人体股骨外侧，能够更方便医生的操作。
[0012]优选地，两个所述固定钉的轴线形成的夹角为60度。该种结构，稳定性好，且不会对人体股骨上端的血管和神经等组织造成影响。
[0013]优选地，所述固定钉为钛合金材料成型。钛合金材料成型的固定钉具有以下优点:硬度大而重量轻，植入人体不会因为重量问题影响活动；不锈耐腐蚀，能够抵抗内环境物质的侵蚀，因此安全；不引起机体的免疫反应，使金属本身不受免疫物质的攻击。
[0014]优选地，所述固定钉为螺纹钉，所述固定钉上的螺纹包括第一螺纹和第二螺纹，所述第一螺纹设于所述钉杆靠近钉尖且固定于人体的股骨上的部分，所述第二螺纹设于所述钉杆靠近钉帽且固定于人体的股骨上的部分。所述固定钉固定于人体的股骨上的部分为骨皮质的两侧。该种结构既方便固定钉固定于人体的股骨上，又能够与固定孔相配合。
[0015]本实用新型的有益效果为:全髋关节置换术涉及截骨扩髓，故人体的股骨上端表面应力情况凸显重要。髋关节假体中的股骨柄长期稳定需要其设计和置入符合人体的股骨上端生物力学动态，实现有效的微绞索。在综合应力下股骨柄需要强有力的骨质承托，本实用新型的固定钉能够减小股骨上端髋关节假体周围的应力作用，增加髋关节假体的稳定性，降低髋关节假体周围微松动，能够降低髋关节假体周围骨折的风险。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型一种抗松动髋关节假体的正视结构示意图；
[0017]图2是本实用新型一种抗松动髋关节假体的俯视结构示意图(省略髋臼假体)；
[0018]图3是本实用新型一种抗松动髋关节假体的固定孔的结构示意图；
[0019]图4是本实用新型一种抗松动髋关节假体的固定钉的结构示意图；
[0020]图5是应力试验中的应力测试点示意图；
[0021]图6是图5中A、B两点所在面的截面示意图；
[0022]图7是图5中C点所在面的截面示意图；
[0023]图8是图5中D点所在面的截面示意图；
[0024]图9是图5中E、F两点所在面的截面示意图；
[0025]图10是图5中G两点所在面的截面示意图；
[0026]图11是图5中J、K两点所在面的截面示意图；
[0027]图12是图5中H、I两点所在面的截面示意图；
[0028]图13是压缩应力试验中D点和G点的应力图；
[0029]图14是压缩应力试验中K点和J点的应力图；
[0030]图15是侧方应力试验中D点和G点的应力图；
[0031]图16是侧方应力试验中K点和J点的应力图；
[0032]图17是扭转应力试验中D点的应力图；
[0033]图18是扭转应力试验中G点的应力图。
[0034]图中:1、髋臼假体；2、股骨端假体；21、头部；22、关节颈；23、股骨柄；231、固定孔；24、固定钉；241、钉尖；242、钉杆；243、钉帽；244、螺纹；244a、第一螺纹；244b、第二螺纹。
【具体实施方式】
[0035]如图1-2之一所示，本实用新型提供了一种抗松动髋关节假体，其包括相互配合的髋白假体I和股骨端假体2，所述髋白假体I设于人体的髋骨上，所述股骨端假体2设于人体的股骨上；所述股骨端假体2包括头部21、关节颈22和股骨柄23，所述头部21设于所述关节颈22的一端，所述股骨柄23设于关节颈22的另一端；所述股骨端假体2还包括固定钉24，所述股骨柄23在其竖直方向的3/6-4/6位置(即图1中LI所示长度的3/6-4/6位置)对应所述固定钉24设有固定孔231，所述固定钉24穿设于所述固定孔231，且所述固定钉24的两端均固定于人体的股骨上。
[0036]采用以上结构，所述股骨柄23在其竖直方向的3/6-4/6位置对应所述固定钉24设有固定孔231，所述固定钉24穿设于所述固定孔231，且所述固定钉24的两端均固定于人体的股骨上。由于固定钉24穿设于所述固定孔231，且所述固定钉24的两端均固定于人体的股骨上，因此能够对髋关节假体起到固定的作用，降低髋关节假体周围微松动；同时将固定钉24固定于股骨柄23在其竖直方向的3/6-4/6位置，能够极大地降低髋关节假体关键受力点的应力作用，减少各种运动方式对髋关节假体上端脆弱的骨质的力的作用，进而降低髋关节假体周围骨折的风险。
[0037]优选地，如图3所示，所述固定孔231为直槽口，所述直槽口的长度方向与股骨柄23的长度方向一致，所述直槽口的两圆心之间的距离即图3中L2的长度为1mm。所示直槽口的宽度，即图3中L3的长度由固定钉24中钉杆242的直径相对应。该种结构允许术后初期0-1_的微沉降，在微沉降结束后即可通过改变股骨远端的应力传导方式，将垂直、侧方及旋转时作用于股骨远端脆弱骨质的应力转移到坚强的股骨干。
[0038]优选地，所述固定孔231的数量为两个，每个所述固定孔231穿设有一个固定钉24，每个所述固定孔231的轴线方向均为横向，两个所述固定孔231的轴线在空间上交错分布。通过设置两个固定孔231和两个固定钉24，能够更好地增加固定效果。而每个所述固定孔231的轴线方向均为横向，两个所述固定孔231的轴线在空间上交错分布，能够使固定钉24固定的更稳定，两个所述固定孔231的轴线在空间上交错分布，即是两个所述固定钉24在空间上交错分布，能够从不同的方向对髋关节假体进行固定，降低髋关节假体的微松动。
[0039]优选地，两个所述固定孔231的轴线形成的夹角即图2中α所示的角度为60度。该种结构，稳定性好，且不会对人体股骨上端的血管和神经等组织造成影响。
[0040]优选地，两个所述固定孔231之间的距离即图1中L4所示的长度可为0.5cm、0.8cm、1cm、1.2cm 和 L 5cm。
[0041]优选地，如图4所示，所述固定钉24包括钉尖241、钉杆242和钉帽243，所述钉尖241设于所述钉杆242的一端，所述钉帽243设有所述钉杆242的另一端，所述固定钉24设有钉帽243的一端设于人体的股骨外侧。由于在手术的过程中，病人是面部向上躺卧于手术台上，因此所述固定钉24设有钉帽243的一端设于人体股骨外侧，能够更方便医生的操作。
[0042]优选地，两个所述固定钉24的轴线形成的夹角即图2中α角为60度。该种结构，稳定性好，且不会对人体股骨上端的血管和神经等组织造成影响。
[0043]优选地，所述固定钉24为钛合金材料成型。钛合金材料成型的固定钉24具有以下优点:硬度大而重量轻，植入人体不会因为重量问题影响活动；不锈耐腐蚀，能够抵抗内环境物质的侵蚀，因此安全；不引起机体的免疫反应，使金属本身不受免疫物质的攻击。
[0044]优选地，所述固定钉24为螺纹钉，所述固定钉24上的螺纹24包括第一螺纹244a和第二螺纹244b，所述第一螺纹244a设于所述钉杆242靠近钉尖241且固定于人体的股骨上的部分，所述第二螺纹244b设于所述钉杆242靠近钉帽243且固定于人体的股骨上的部分。所述固定钉24固定于人体的股骨上的部分为骨皮质的两侧。该种结构既方便固定钉24固定于人体的股骨上，又能够与固定孔231相配合。
[0045]本实用新型的有益效果为:全髋关节置换术涉及截骨扩髓，故人体的股骨上端表面应力情况凸显重要。髋关节假体中的股骨柄23长期稳定需要其设计和置入符合人体的股骨上端生物力学动态，实现有效的微绞索。在综合应力下股骨柄23需要强有力的骨质承托，本实用新型的固定钉24能够减小股骨上端髋关节假体周围的应力作用，增加髋关节假体的稳定性，降低髋关节假体周围微松动，能够降低髋关节假体周围骨折的风险。
[0046]以下通过力学实验进一步证明本实用新型的一种抗松动髋关节假体的优异性能。
[0047]其中应力测点位置如图5-12所示；图6-12中，图中的上、下、左、右分别对应人体股骨的后侧、前侧、内侧、外侧。
[0048]其中图5中A点和B点所在位置为股骨颈底部；C点所在位置为小粗隆；D点所在位置为大粗隆上端；E点和F点所在位置为小粗隆基底部；G点所在位置为大粗隆与股骨干交界；J点和K点所在位置为假体植入后的中点位置；H点和I点所在位置为假体植入后的远端位置。
[0049]1、压缩应力试验:(其中J点和K点为接近固定钉的固定点，D点和G点为髋关节假体松动最明显的点):
[0050]I)试验方法:
[0051]作用力方式:上端受垂直向下的压力作用，下端由水平台面支承。
[0052]加载方式:压力从零开始缓慢增加，直至设定值(股骨破坏前)。
[0053]测试方式:采用标距2mm的微应变，贴于测点处，通过应变仪得到应变值。
[0054]测试仪器:电子万能试验机(加载并得到相应力值)。
[0055]计算与结果:根据广义胡克定律，编制MATLAB软件，由应变计算得到应力，并作图得到应力与压力关系曲线。
[0056]2)试验结果:
[0057]分析1:如图13所示，D点与G点的应力均为正，为拉应力；两点应力大小随压力增大而线性地增加，D点的应力值大于G点的应力值；压力到某个值时，曲线出现显著波动，D点的应力迅速增大，G点的应力急剧减小，表明此时应力与压力的关系产生一定的变化，应该是假体与股骨接触与作用开始改变，从而使压力通过假体作用于股骨的力发生变化，即假体开始松动，可见在未生长情况下低应力时就产生假体松动，因此假体松动是一个主要问题。假体松动后，应力与压力的关系不能按比例计算。该两点的应力主要由弯曲产生。该两点的应力值相对较小，对于股骨的强度来说是次要。
[0058]分析2:如图14所示，K点的应力为正，为拉应力，J点的应力为负，为压应力，两点应力大小随压力增大而线性地增加，J点的应力值大于K点的应力值；压力到达某个值时，曲线出现波动，表明此时应力与压力的关系产生一定的变化，应该是假体与股骨接触与作用开始改变，从而使压力通过假体作用于股骨的力发生变化，即假体开始松动，可见在未生长情况下低应力时就产生假体松动，因此假体松动是一个主要问题。
[0059]2、侧方应力试验:(J点和K点接近固定钉固定点，D点和G点为髋关节假体松动最明显的点):
[0060]I)试验方法:
[0061]测试对象:金属假体(生物型)与鲜股骨组合体一I号。
[0062]作用力方式:股骨垂直放置，上端固定于台架，下端受水平前向推力(后向拉力)作用，产生弯曲(作用力到上固定端的距离为40cm，因此相应作用力较小，力矩已较大)。
[0063]整体的主变形形式:弯曲。
[0064]加载方式:水平力从零开始缓慢增加，直至设定值(股骨破坏前)。
[0065]测试方式:采用标距2mm的微应变片，贴于测点处，通过应变仪得到应变值。
[0066]测试仪器:电子万能试验机与蜗杆加载、力传感装置(加载并得到相应力值)。
[0067]计算与结果:根据广义胡克定律，编制MATLAB软件，由应变计算得到应力，并作图得到应力与水平力关系曲线。
[0068]注:假体与股骨组合体只有一个，本实验次序为压缩后即第二次。
[0069]2)试验结果
[0070]分析1:如图15所示，D点的应力接近于零；G点的应力为正，为拉应力，应力大小基本随水平力增大而线性地增加，其中曲线有轻微波动，表明此时应力与水平力的关系产生一定的变化，应该是假体与股骨接触与作用开始改变，从而使水平力通过假体作用于股骨的力发生变化，即假体开始局部松动，可见在未生长情况下低应力时就产生假体松动，因此假体松动是一个主要问题。该点的应力主要由弯曲产生，因位于中性轴附近，应力值较小，对于股骨的强度来说是次要的。
[0071]分析2:如图16所示，K点的应力为正，为拉应力，J点的应力为负，为压应力，两点应力大小基本随水平力增大而线性地增加，点J的应力值小于点K的应力值。该两点的应力主要由弯曲产生。点K的应力值大于I点与F点的应力值，又是股骨截面较细与假体前端作用附近，需要关注其变化。
[0072]3、转应力试验:(J点和K点接近螺钉固定点，D点和G点为髋关节假体松动最明显的点):
[0073]I)试验方法:
[0074]测试对象:金属假体(生物型)与鲜股骨组合体一I号。
[0075]作用力方式:股骨水平放置，上端固定于台架，下端受扭矩作用，产生扭转。
[0076]整体的主变形形式:扭转。
[0077]加载方式:扭矩从零开始缓慢增加，直至设定值(股骨破坏前)。
[0078]测试方式:采用标距2mm的微应变片，贴于测点处，通过应变仪得到应变值。
[0079]测试仪器:扭转试验机(加载并得到相应扭矩值)。
[0080]计算与结果:根据广义胡克定律，编制MATLAB软件，由应变计算得到应力，并作图得到应力与扭矩关系曲线。
[0081]2)试验结果
[0082]分析1:如图17所示，Dl为D点的最大主应力，D2为D点的最小主应力；D3为D点的主应力方向角；从图17中可以看出D点的最大主应力为正，为拉应力，最小主应力为负，为压应力；拉应力与压应力大小前段基本随扭矩增大而线性地增加；扭矩到达某个值时，曲线出现波动，表明此时应力与扭矩的关系产生一定的变化，应该是假体与股骨接触与作用开始改变，从而使扭矩通过假体作用于股骨的力发生变化，即假体开始松动，可见在未生长情况下低应力时就产生假体松动，因此假体松动是一个主要问题。假体松动后，应力与扭矩的关系不能按比例计算。
[0083]分析2:如图18所示，G点(与轴线成负45度方向)的应力为正，为拉应力，应力大小基本随扭矩增大而线性地增加，其中曲线有轻微波动。该应力主要由扭转产生，因其位置比D点更接近于股骨干轴线，故扭转应力值较小。
[0084]本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种抗松动髋关节假体，其特征在于:其包括相互配合的髋白假体和股骨端假体，所述髋白假体设于人体的髋骨上，所述股骨端假体设于人体的股骨上；所述股骨端假体包括头部、关节颈和股骨柄，所述头部设于所述关节颈的一端，所述股骨柄设于关节颈的另一端；所述股骨端假体还包括固定钉，所述股骨柄在其竖直方向的3/6-4/6位置对应所述固定钉设有固定孔，所述固定钉穿设于所述固定孔，且所述固定钉的两端均固定于人体的股骨上。2.根据权利要求1所述的一种抗松动髋关节假体，其特征在于:所述固定孔的数量为1-2个，每个所述固定孔穿设有一个固定钉，每个所述固定孔的轴线方向均为横向，两个所述固定孔的轴线在空间上交错分布。3.根据权利要求2所述的一种抗松动髋关节假体，其特征在于:所述固定孔为直槽口，所述直槽口的长度方向与股骨柄的长度方向一致，所述直槽口的两圆心之间的距离为1mm。4.根据权利要求2所述的一种抗松动髋关节假体，其特征在于:两个所述固定孔之间的距离为0.5-1.5cm。5.根据权利要求1-4之一所述的一种抗松动髋关节假体，其特征在于:所述固定钉包括钉帽、钉杆和钉尖，所述钉帽设于所述钉杆的一端，所述钉尖设于所述钉杆的另一端，所述固定钉设有钉帽的一端设于人体的股骨外侧。6.根据权利要求5所述的一种抗松动髋关节假体，其特征在于:两个所述固定钉的轴线形成的夹角为60度。7.根据权利要求5所述的一种抗松动髋关节假体，其特征在于:所述固定钉为钛合金材料成型。8.根据权利要求6所述的一种抗松动髋关节假体，其特征在于:所述固定钉为螺纹钉，所述固定钉上的螺纹包括第一螺纹和第二螺纹，所述第一螺纹设于所述钉杆靠近钉尖且固定于人体的股骨上的部分，所述第二螺纹设于所述钉杆靠近钉帽且固定于人体的股骨上的部分。
【文档编号】A61F2-32GK204274722SQ201420635500
【发明者】闵重函, 朱振康 [申请人]嘉兴市中医医院