滚动联合滑动式人工髋关节的制作方法

本发明涉及外科植入物中的人工髋关节置换领域，具体涉及一种滚动联合滑动式人工髋关节。

背景技术：

目前髋关节置换术已经是很成熟的手术，让很多患有髋关节疾病的患者重新站了起来，人工髋关节假体随着新材料新技术的应用，安全性越来越高，使用寿命也越来越长，但假体磨损问题仍然是导致髋关节翻修的重要原因。为减少假体磨损，人们在耐磨材料方面做了很多研究，高交联聚乙烯内衬、陶瓷假体以及表面抛光工艺的应用，明显减少了假体之间的磨损，但仍不能改变滑动摩擦最易导致接触面之间的磨损这一事实。

用滚动摩擦代替滑动摩擦可以从根本上减少假体的磨损，但真正意义上的滚动轴承只能实现一个面方向的活动。经文献检索发现，中国专利申请号为：201210571631.x，发明名称为：滚动型双极头，公布号为：cn103892941a的发明在髋臼杯里布满滚珠，并在髋臼杯边沿用卡环防止滚珠掉出；申请号为：cn93100052.1，发明名称为：带滚动体的人工髋关节，公布号为：cn1076104a的发明在股骨球头外表面上设计了数个凹槽，配合放置在凹槽中的滚动体来实现将滑动变为滚动；但这种滚珠在原地滚动的模式在本质上仍然是滑动摩擦，并且由于接触面由面接触变为点接触，反而会加重磨损，因而这两项专利均在公布后不久被撤回。考虑到假体磨损主要发生在人工髋关节承重时的运动，而当人正常步行时髋关节在矢状面上的屈伸活动约为40°，其他方向上外旋约为9°，外展约为7°，内收和内旋约为5°，而在上楼梯或跑步时，增加的也主要是屈伸运动角度，因此，将矢状面上的人工髋关节运动方式由滑动摩擦改为滚动摩擦可以极大地减少假体磨损，更适合活动量较大的年轻患者。

经文献检索发现，中国专利申请号为：03129623.8，发明名称为：滚动式人工髋关节，公开号为：cn1481766a的发明，在水平轴上应用了两个并排的滚动轴承，来实现将滑动摩擦转变为滚动摩擦，但由于股骨柄连接股骨球头的角度问题，以及没有设计与之对应的髋臼杯，限制了人工髋关节在其他方向上的活动范围。本发明通过目前常用的金属头对聚乙烯内衬的组合，以及改装成关节轴承的股骨球头，将原来股骨球头与内衬之间的滑动摩擦变为外球壳与内球体之间的滚动摩擦，以及利用外球壳与内衬之间的小角度滑动来补足髋关节在除矢状面外其他方向上的活动，在显著减轻假体磨损的情况下仍能保证髋关节正常范围内的活动。

综上所述，滚动联合滑动式人工髋关节的设计构思有很大的实用价值，且尚未发现与之相似的发明报道。

技术实现要素：

本发明在分析了现有人工髋关节的优点和不足的情况下，综合考虑人体髋关节运动特点，提出了一种滚动联合滑动式人工髋关节。通过增加一个位于矢状面上的关节轴承，将人体运动时活动角度最大的屈伸运动由股骨球头与内衬之间的滑动摩擦转变为外球壳与内球体之间的滚动摩擦，其他方向上的小范围活动依靠外球壳与内衬之间的滑动摩擦来补足，大大减少了假体之间的磨损，在满足较大活动量的人群使用的同时依然能保证较长的使用寿命，能明显减少因假体磨损而导致的人工髋关节翻修术，有很大的实用价值。

本发明的技术方案是：一种滚动联合滑动式人工髋关节，包括依次设置的髋臼杯、髋臼内衬、股骨柄和作为关节轴承的股骨球头，所述股骨球头包括外球壳和内球体，外球壳内设置有球形内腔，内球体设置于球形内腔内，且内球体和外球壳的球形内腔之间设置有多个将外球壳和内球体限制于矢状面上运动的滚珠；所述外球壳内表面和内球体外表面相对应的设置有供滚珠滚动的环形凹槽；所述髋臼内衬相对外球壳滑动的套设于外球壳外。

进一步优选的是，所述外球壳的壳外圆球心位于球形内腔球心的正下方，内球体的球心与球形内腔的球心重合。

更进一步优选的是，所述关节轴承的滚珠之间设置有用于防止滚珠聚集的保持架。

更进一步优选的是，所述外球壳外表面、外球壳内表面、内球体外表面、滚珠表面和保持架表面均为减少摩擦用的抛光面。

更进一步优选的是，所述股骨柄插接于内球体内部，且股骨柄与内球体之间相对应的设置有配合固定用的凹槽和凸起。

更进一步优选的是，所述髋臼内衬由高交联聚乙烯材料制成。

更进一步优选的是，所述髋臼杯、外球壳、内球体、滚珠和股骨柄均由钛合金或钴铬钼合金制成。

本发明的有益效果是：

本发明深入分析了现有人工髋关节的优点和不足，综合考虑了人体髋关节的运动特点，在此基础上提出了将人体运动时髋关节活动角度最大的屈伸运动由股骨球头与内衬之间的滑动摩擦转变为外球壳与内球体之间的滚动摩擦，其他方向上的小范围活动依靠外球壳与内衬之间的滑动摩擦来补足，大大减少了假体之间的磨损，在满足较大活动量的人群使用的同时依然能保证较长的使用寿命，能明显减少因假体磨损而导致的人工髋关节翻修术，有很大的实用价值。以上设计未提到股骨柄与股骨颈之间夹角以及假体所在平面与矢状面之间前倾角的具体数值，两者均可视个人差异具体确定，不作为本发明的限制。

附图说明

图1为本发明的滚动联合滑动式人工髋关节的分解示意图；

图2为本发明的滚动联合滑动式人工髋关节的冠状面剖视图；

图3为本发明的滚动联合滑动式人工髋关节的股骨球头所在矢状面剖视图。

附图标记：1-髋臼杯，2-髋臼内衬，3-股骨柄，4-外球壳，5-内球体，6-滚珠，7-环形凹槽。

具体实施方式

以下对本发明的技术方案进行详细的说明，应当说明的是，以下仅是本发明的优选实施方式，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些应当都属于本发明的保护范围。

如图1、图2和图3所示，一种滚动联合滑动式人工髋关节，包括依次设置的髋臼杯1、髋臼内衬2、股骨柄3和作为关节轴承的股骨球头，所述股骨球头包括外球壳4和内球体5，外球壳4内设置有球形内腔，内球体5设置于球形内腔内，且内球体5和外球壳4的球形内腔之间设置有多个将外球壳4和内球体5限制于矢状面上运动的滚珠6；所述外球壳4内表面和内球体5外表面相对应的设置有供滚珠6滚动的环形凹槽7，保证轴承滚珠6在其槽内滚动，所述环形凹槽7设置于矢状面上，限制外球壳4与内球体5之间除矢状面之外的其他方向的相对活动；所述髋臼内衬2相对外球壳4滑动的套设于外球壳4外。

优选的，所述外球壳4的壳外圆球心位于球形内腔球心的正下方，内球体5的球心与球形内腔的球心重合，如此产生的偏心力矩能够保证外球壳4在活动时不会翻转。

优选的，所述关节轴承的滚珠6之间设置有用于防止滚珠6聚集的保持架，关节轴承内滚珠之间有保持架固定，使其在固定间距下滚动，防止滚珠聚集。

优选的，所述外球壳4外表面、外球壳4内表面、内球体5外表面、滚珠6表面和保持架表面均为减少摩擦用的抛光面，以减少摩擦，增加相对运动时的灵活性。

优选的，所述股骨柄3插接于内球体5内部，且股骨柄3与内球体5之间相对应的设置有配合固定用的凹槽和凸起。股骨柄3与内球体5连接处接触面粗糙，内球体5的内表面粗糙，与凹槽和凸起配合以保证内球体5与股骨柄3在正确角度装配，同时防止两者之间相对转动。

优选的，所述髋臼内衬2由高交联聚乙烯材料制成，与股骨球头外球壳之间能相对滑动，用来补充髋关节在除矢状面以外的其他方向上的小角度运动。材料特性和结构特性相结合能有效减少髋关节活动时产生的假体磨损。

优选的，所述髋臼杯1、外球壳4、内球体5、滚珠6和股骨柄3均由钛合金或钴铬钼合金制成。钛合金具有强度高而密度又小，机械性能好，韧性和抗蚀性能很好；钴铬钼合金具有耐疲劳性好和抗拉强度高的优点，因此它适合应用在需要寿命长且不会骨折或应力疲劳处。钛合金或钴铬钼合金制成的使用均能增强本发明人工髋关节的使用寿命，节约成本。

股骨球头外球壳4与内球体5及其之间的滚珠6可在生产时装配好，该工艺同普通关节轴承生产工艺相似，能够实现。髋臼杯1、内衬、股骨球头整体及股骨柄3可在手术时逐一装配。

本发明深入分析了现有人工髋关节的优点和不足，综合考虑了人体髋关节的运动特点，在此基础上提出了将人体运动时髋关节活动角度最大的屈伸运动由股骨球头与内衬之间的滑动摩擦转变为外球壳4与内球体5之间的滚动摩擦，其他方向上的小范围活动依靠外球壳4与内衬之间的滑动摩擦来补足，大大减少了假体之间的磨损，在满足较大活动量的人群使用的同时依然能保证较长的使用寿命，能明显减少因假体磨损而导致的人工髋关节翻修术，有很大的实用价值。以上设计未提到股骨柄3与股骨颈之间夹角以及假体所在平面与矢状面之间前倾角的具体数值，两者均可视个人差异具体确定，不作为本发明的限制。

需要注意的是，本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

根据本说明书的记载即可较好的实现本发明的技术方案。