专利名称：用于控制和抑制固有频率的髋臼和/或髋臼插入体的非对称结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于髋关节假体的髋臼和/或髋臼插入体，该髋关节假体的 杆件可与球头耦接，而该球头又可旋转地插入到髋臼插入体的球缺中，其中杆 件可植入至U股骨中，髋臼插入体可直接地或者fflil髋部臼植入到骨盆骨中。
背景技术：
市场上存在很多用于代替天生的髋关节的假体系统。这些假体系统通常由
与球头2耦接的杆件1和与髋臼插入体3耦接的髋部臼4构成。杆件1和髋部 臼4通过长入到股骨或骨盆骨中与身体结合，并且是用于球头2或髋臼插入体3 的承载体。球头2可旋转地支承在髋臼插入体3的球缺中一 自由度1 (见图1 )。 在球头在髋臼插入体的球缺中接合期间，出于不同的原因，特别是球头和 髋臼插入体使用高石艘的材料(例如金属合金、陶瓷材料)时，在滑动摩擦副 之间会出现不希望的固体摩擦。此时会出现不同的现象，这些现象会导致相关 部件的振动，进而导致产生噪声、所谓的嘎吱声音。下面简短地说明三种现象。
1. 取决于两个摩擦副的材料配对、表面结构和相对速度，在运动时在固体 摩擦的作用下会出现所谓的粘着滑动效应。也就是说，在仔细的观察下，球缺 中的球头的准连续运动由很多非常短暂的运动周期构成一每次短暂的运动直接 紧跟着突然的静止状态，接着又紧跟着突然的运动。这种粘着滑动效应由静摩 擦和滑动摩擦的擀卖交替弓胞。
由于出现粘着滑动效应而产生的振动用作激励，并导致人造关节的各个部 件的振动。其中如果这些部件的一个或多个固有频率处于能听到的频率(约 16Hz-20000Hz)内，贝ij所述固有频率能够被作为人造髋关节的携带者的病人例 如以所谓的嘎吱声音的形式在听觉上被感觉到。这是病人所不希望的，也许还 会被病人周围的人感觉到，有时会导致对人的极大制约。
2. 由于经常重复的运动方式以及出现微分开(在运动周期期间摩擦系统球 头插入体的短暂分开)，在球头^ 入体上会形成条 损，其沿着条纹长度具有一定的规律。如果现在球头在一定的个人的状况(身体姿势、运动过程)下 相对于插入体运动，并在条纹磨损区域中这些部件相互接触，则这会导致自激 振动。如果该激励处于相关系统的固有频率的范围内，则这会导致形成固有模
式(Eigenfomi)，并导致产生噪声。其中如果这些部件的一个或多个固有频率处 于能听到的频谱(约16Hz-20000Hz)内，贝,述固有频率能够被作为人造髋关 节的携带者的病人例如以所谓的嘎吱声音的形式在听觉上被感觉到。
3.在插入人造髋关节之后，特别是在髋臼处于极限位置时，会在金属杆件 和金属髋臼之间，或者在金属杆件和陶瓷插入体(髋臼插入体的另一名称)之 间出现接触。这种接触并非以点的方式进行，而^1过腿相应地运动以一个角 度进行，从而金属杆件fflil髋臼/插入体而出现"磨损"，这会导致自激振动。如 果该、激励处于相关系统的固有频率的范围内，则这会导致形成固有模式，并导 致产生噪声。其中如果这些部件的一个或多个固有频率处于能听到的频谱(约 16Hz-20000Hz)内，则所述固有频率能够被作为人造髋关节的携带者的病人例 如以所谓的嘎吱声音的形式在听觉上被感觉到。
发明内容
本发明的目的在于，对根据权利要求1的前序部分所述的髋臼和/或髋臼 插入体加以改进，从而不会产生嘎吱声音。
术语髋臼和髋部臼系指同"^体，且可互换。
所述目的fflil如下措施得以实现，即髋臼和/或髋臼插入体的外部几何糊犬 和/或内部几何形状和/^t才料组成构造成非对称的。
ilil髋臼禾n/或髋臼插入体的有针对性的非对称的结构，可以防止产生髋臼
和/或髋臼插入体的固有模式，并大大地抑制在这些部件中的在听觉上可感觉到 的频率范围内的振动影响。其中髋臼和/或髋臼插入体的所述非对称性可以采用 不同的措施来实现，这些措施可以任意组合
一夕卜部几何形状在所有三个空间方向(横截面以及纵轴线)上都非对称； 一内部几何皿在所有三个空间方向(横截面以及纵轴线)上都非对称；
以及
一髋臼和/或髋臼插入体由不同刚度和阻尼性能的材料构造成非对称的。 根据本发明的一种方案，髋臼和/或髋臼插入体的内部几何形状和外部几何
4形状的对称轴线平行地偏置。通过内部几何形状和外部几何形状的对称轴线的 平衍也偏置，不再存在旋转对称的部件。仅仅存在相对于平面简单的对称。
优选内部的对称轴线附加地相对于外部的对称轴线倾斜角度(X，由此得到非 对称的髋臼和/或髋臼插入体，其对振动行为具有相应的影响。
根据本发明的一种方案，角度a在5k(K25。的范围内。 根据一种替代的实施方式，髋臼和/或髋臼插入体由不同刚度和阻尼性能的 材料构成。
根据本发明的另一种方案，在髋臼和/或髋臼插入体中设有由不同刚度和阻 尼性能的材料构成的部分件。
髋臼和/或髋臼插入体也可以在内部几何形状和/或外部几何形状具有凹槽。
有利的是，冈u度和/或阻尼性能和/或材料沿着髋臼的对称轴线和/或沿着髋
臼插入体轴线不同地构造。
以及具体实施方式
下面对照附图详细说明现有技术和本发明。
图1示出了现有技术。髋部假体通常由与球头2 f鹏的杆件1和与髋臼插 入体3耦接的髋部臼4构成。杆件1和髋部臼4 ffl31长入到股骨10或骨盆骨11 中与病人的身体结合，并且是用于球头2或髋臼插入体3的承载体。球头2可 旋转地支承在髋臼插入体3的球缺中。
图2示出本发明的髋臼4，其外部几何形状12与骨盆骨11中的植入物适 配(见图1)。髋臼4的内部几何形状13与髋臼插入体3的外部几何形状适配。 为了避免嘎吱声音，髋臼4的内部几何形状13和外部几何形状12的对称轴线5、 6平fi^也偏置。通过髋臼4的内部几何形状13和外部几何形状12的对称轴线5、 6的平t i也偏置，不再存在旋转对称的部件。仅仅存在相对于平面简单的对称。
如果内部几何形状13的对称轴线5还附加地相对于外部几何形状12的对 称轴线6倾斜，则得到非对称的髋臼4一其对振动行为具有相应的影响。为此见 图3。同样的附图标记也表示同样的物体。
图4示出本发明的髋臼4，在该髋臼4中设有由不同刚度和阻尼性能的材 料所构成的部分件7。 M使髋臼4由不同刚度和阻尼性能的材料构成，或者通 过将部分件7插入到髋臼4的已有的几何形状中，该部分件7的构成材料的刚度和阻尼性能不同于已有的髋臼4的材料，于是可以消除嘎吱声音。
在极端情况下，通过髋臼4中的凹槽可以实现同样的效果，即几何形状非 常不对称，或者将具有非常不同的材料特性的部件"插入"(见图5)。
对于图4和图5中所示的髋臼4而言，内部几何形状13的对称轴线和外部 几何形状12的对称轴线重合，并形成一个共同的髋臼轴线9。
权利要求
1. 一种用于髋关节假体的髋臼和/或髋臼插入体，所述髋关节假体的杆件(1)可与球头(2)耦接，而所述球头(2)又能够可旋转地插入到髋臼插入体(3)的球缺中，其中所述杆件(1)可植入到股骨中，所述髋臼插入体(3)可直接地或者通过髋部臼(4)植入到骨盆骨中，其特征在于，所述髋臼(4)和/或所述髋臼插入体(3)的外部几何形状和/或内部几何形状和/或材料组成构造成非对称的。
2. 如权利要求1所述的髋臼和/或髋臼插入体，其特征在于，所述髋臼和/ 或髋臼插入体(3)的内部几何形状(12)和外部几何形状(12)的对称轴线(5、 6)平份也偏置。
3. 如权利要求l或2所述的髋臼禾B/或髋臼插入体，其特征在于，所述内部 几何形状(13)的对称轴线(5、 6)相对于外部几何形状(12)的对称轴线倾 斜角度ou
4. 如权禾腰求3所述的髋臼和/或髋臼插入体，其特征在于，所述角度a在 5°<01<25°的范围内。
5. 如权利要求l至4中任一项所述的髋臼和/或髋臼插入体，其特征在于， 所述髋臼(4)和/^^f述髋臼插入体(3)由不同刚度和阻尼性能的材料构成。
6. 如权利要求l至5中任一项所述的髋臼和/或髋臼插入体，其特征在于， 在所述髋臼和/或髋臼插入体(3)中设有由不同刚度和阻尼性能的材料所构成的 部分件(7)。
7. 如权禾腰求l至6中任一项所述的髋臼和/或髋臼插入体，其特征在于， 所述髋臼(4)和/^^f述髋臼插入体(3)在内部几何^l犬(13)和/或外部几何 形状(12)上具有凹槽(8)。
8. 如权利要求1至7中任一项所述的髋臼和/或髋臼插入体，其特征在于， 所述刚度和/或阻尼性能和/或材料沿着所述髋臼轴线和/或髋臼插入体轴线(9) 是不同的。
全文摘要
一种用于髋关节假体的髋臼和/或髋臼插入体，所述髋关节假体的杆件可与球头耦接，而所述球头又能够可旋转地插入到髋臼插入体的球缺中，其中所述杆件可植入到股骨中，所述髋臼插入体可直接地或者通过髋部臼植入到骨盆骨中。为了避免嘎吱声音，本发明提出所述髋臼(4)和/或所述髋臼插入体的外部几何形状(12)和/或内部几何形状(13)和/或材料组成构造成非对称的。
文档编号A61F2/30GK101505688SQ200780029047
公开日2009年8月12日 申请日期2007年8月6日 优先权日2006年8月4日
发明者H·伊丁克, M·迪特里克, P·默克特, R·普鲁斯, T·庞多夫 申请人:陶瓷技术股份公司