髌骨假体及人工膝关节的制作方法

本实用新型涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种髌骨假体及人工膝关节。

背景技术：

人工膝关节假体经膝关节置换术后植入到人体中，其作用是为了恢复人体正常的生理功能。对于退变磨损严重的髌骨进行置换已被大家所接受，市场主流膝关节假体设计已经充分地考虑了髌股假体的匹配，在股骨假体前方设置了长而宽的滑车槽。随着髌骨置换术的大量应用，髌骨假体的设计成为影响人工膝关节置换手术效果的重要因素。

目前，髌骨假体的设计一般为整体固定或装配固定的形式，这类髌骨假体均有一个弧形的顶部，通过骨水泥或者生物涂层的方式固定在髌骨上。这类传统的髌骨假体的设计形式，使得髌骨假体与股骨髁假体所组成的摩擦副在膝关节屈伸运动过程中，一直处于滑动摩擦状态，而且接触位置集中在固定的区域上，随着时间的推移，该区域就会出现严重的磨损，从而直接影响了整体膝关节假体的使用寿命。

为了延长膝关节假体的使用寿命，最大程度的降低髌骨假体的磨损，就必须使髌骨假体与股骨髁假体所组成的摩擦副长期处于一种合理的摩擦状态中。

因此，本申请针对上述问题提供一种新的髌骨假体及人工膝关节，以降低髌骨假体的磨损。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供髌骨假体，以解决现有技术中存在的髌骨假体磨损严重的技术问题。

本实用新型的目的还在于提供人工膝关节，以解决现有技术中存在的髌骨假体磨损严重的技术问题。

基于上述第一目的，本实用新型提供的髌骨假体，包括假体主体、转动体和髌骨固定件；

所述假体主体具有相对应的第一面和第二面；所述第一面设置有与所述转动体配合连接的主体凹槽，所述第二面与所述髌骨固定件连接；

所述主体凹槽能够防止所述转动体脱离所述假体主体；所述转动体凸出于所述第一面，且所述转动体能够绕自身的轴线转动。

进一步地，所述假体主体包括顶盖和髌骨托；所述顶盖与所述髌骨托固定连接；

所述第一面为所述顶盖远离所述髌骨托的一面，所述第二面为所述髌骨托远离所述顶盖的一面；

所述顶盖上设置有所述主体凹槽，所述转动体与所述髌骨托连接。

进一步地，所述转动体与所述髌骨托通过滚动体连接；所述转动体和/或所述髌骨托设置有与所述滚动体配合的滚动凹槽；

或，所述转动体与所述髌骨托通过轴承连接。

进一步地，所述转动体靠近所述髌骨托的一面、所述髌骨托靠近所述转动体的一面、所述转动体与所述顶盖配合的外周面、所述顶盖与所述转动体配合的内周面的表面粗糙度Ra的范围为：Ra≤1.5μm。

进一步地，所述转动体与所述顶盖采用锥面配合连接；所述锥面的锥角A的范围为：5°≤A≤45°。

进一步地，所述第一面为球形球冠或椭球型球冠；所述转动体与所述第一面光滑过渡连接；

所述球形球冠的半径为15mm-45mm，所述椭球型球冠的长半径为25mm-45mm，椭球型球冠的短半径为15mm-35mm。

进一步地，所述髌骨固定件的数量为多个；多个所述髌骨固定件呈中心对称设置，且均匀固定在所述第二面上；

所述髌骨固定件为螺柱、圆柱、圆锥柱、三角柱、矩形柱、五边柱或六边柱中的一种或者多种。

进一步地，所述髌骨固定件与所述髌骨托一体成型；所述顶盖和所述髌骨托通过连接件可拆装固定连接；

所述顶盖和所述髌骨托均设置有与所述连接件相应的假体连接孔；

所述连接件为螺柱、圆柱、圆锥柱、三角柱、矩形柱、五边柱或六边柱中的一种或者多种。

进一步地，所述顶盖的材质为钴铬钼合金、超高分子量聚乙烯、氧化铝基陶瓷或氧化锆基陶瓷；

所述髌骨托的材质为不锈钢、超高分子量聚乙烯、钴铬钼合金或钛合金；

所述转动体的材质为钴铬钼合金、超高分子量聚乙烯、氧化铝基陶瓷或氧化锆基陶瓷；

所述连接件的材质为钛合金或不锈钢。

基于上述第二目的，本实用新型提供的人工膝关节，包括所述的髌骨假体。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的髌骨假体，包括假体主体、转动体和髌骨固定件，通过在假体主体设置与转动体配合连接的主体凹槽，且主体凹槽能够防止转动体脱离假体主体，以及转动体能够绕自身的轴线转动，以使髌骨假体通过转动体与人体正常股骨髁或股骨髁假体保持接触，以使髌骨假体与人体正常股骨髁或股骨髁假体所组成的摩擦副为滚动摩擦，极大降低了髌骨假体的磨损，延长了膝关节假体的使用寿命。

本实用新型提供的人工膝关节，包括髌骨假体，可以降低髌骨假体的磨损，可以延长膝关节假体的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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本实用新型的一些实施方式，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为本实用新型实施例一提供的髌骨假体的爆炸图；

图2为本实用新型实施例一提供的髌骨假体另一角度的爆炸图；

图3为本实用新型实施例一提供的髌骨假体的第一角度结构示意图；

图4为图3所示的髌骨假体的左剖视图；

图5为图4所示的髌骨假体的未显示转动体的示意图；

图6为图3所示的髌骨假体的俯视图；

图7为图3所示的髌骨假体的仰视图；

图8为本实用新型实施例一提供的髌骨假体的第二角度结构示意图；

图9为本实用新型实施例一提供的髌骨假体的第三角度结构示意图；

图10为本实用新型实施例一提供的髌骨假体的转动体的立体结构示意图；

图11为本实用新型实施例一提供的髌骨假体的转动体的主视图；

图12为本实用新型实施例一提供的髌骨假体的髌骨托的立体结构示意图；

图13为本实用新型实施例一提供的髌骨假体的髌骨托的主视图。

图标：100-假体主体；110-第一面；120-第二面；130-主体凹槽；140-顶盖；150-髌骨托；160-连接件；170-假体连接孔；200-转动体；300-髌骨固定件；400-滚动体；410-滚动凹槽。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，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本实用新型中的具体含义。

实施例一

参见图1-图13所示，本实施例提供了一种髌骨假体；图1和图2为本实施例提供的髌骨假体的两个视角的爆炸图；图3为本实施例提供的髌骨假体的第一角度结构示意图，也可以理解为髌骨假体的主视图，图4为左剖视图，图6为俯视图；图7为仰视图；为了更加清楚的显示结构，图5为图4所示的髌骨假体的未显示转动体的示意图；图8和图9为本实施例提供的髌骨假体的两个角度的立体结构示意图；图10为本实施例提供的转动体的立体结构示意图，图11为转动体的主视图；图12为本实施例提供的髌骨托的立体结构示意图，图13为髌骨托的主视图。

参见图1-图13所示，本实施例提供的髌骨假体，包括假体主体100、转动体200和髌骨固定件300。

假体主体100具有相对应的第一面110和第二面120。

假体主体100设置有与转动体200配合连接的主体凹槽130；可选地，第一面110设置有与转动体200配合连接的主体凹槽130。

可选地，第二面120与髌骨固定件300连接。通过髌骨固定件300，以将髌骨假体固定在人体的髌骨上，例如通过骨水泥或者生物涂层的方式将髌骨假体的整体固定在髌骨上。

主体凹槽130能够防止转动体200脱离假体主体100；也即转动体200在转动时，不会从假体主体100上掉落。主体凹槽130能够防止转动体200脱离假体主体100的结构包括但不限于转动体200与假体主体100的主体凹槽130设置有相互配合的限位结构，假体主体100的主体凹槽130的槽口设置有用于防止转动体200脱离的止挡环，转动体200与假体主体100的主体凹槽130采用锥面配合、弧面配合等等。

转动体200凸出于第一面110，且转动体200能够绕自身的轴线转动。通过转动体200凸出于第一面110，以使转动体200与人体正常股骨髁或股骨髁假体接触。转动体200例如可以为圆台体、类似圆台体、球台体等等；可选地，转动体200为圆台体。可选地，转动体200能够绕自身的轴线转动45度-360度；可选地，转动体200能够绕自身的轴线转动360度。

本实施例中所述髌骨假体，包括假体主体100、转动体200和髌骨固定件300，通过在假体主体100设置与转动体200配合连接的主体凹槽130，且主体凹槽130能够防止转动体200脱离假体主体100，以及转动体200能够绕自身的轴线转动，以使髌骨假体通过转动体200与人体正常股骨髁或股骨髁假体保持接触，以使髌骨假体与人体正常股骨髁或股骨髁假体所组成的摩擦副为滚动摩擦，极大降低了髌骨假体的磨损，延长了膝关节假体的使用寿命。

从物理常识可知，滚动摩擦的磨损显著低于滑动摩擦；本实施例中所述髌骨假体采用了滚动摩擦的设计原理，取代传统的滑动摩擦的设计思路，将髌骨假体的内部设计一颗可以沿自身轴线自由转动的转动体200，在膝关节屈伸运动过程中，髌骨假体上的转动体200与人体正常股骨髁或股骨髁假体始终保持接触，随着接触位置的不同，转动体200随之自由的转动，例如自由转动360°，保证了髌骨假体长期处于一种低磨损的运动状态中，从而显著的提高了膝关节假体的使用寿命。同时，由于髌骨假体始终处于低磨损的状态，原本在传统人工膝关节置换术后所引发的髌骨并发症，如髌骨半脱位与脱位、髌骨松动和膝前痛等现象也将会随之降低，从而大幅度的提高了患者的生活质量。

参见图1-图9所示，本实施例的可选方案中，假体主体100包括顶盖140和髌骨托150。

顶盖140与髌骨托150固定连接。

第一面110为顶盖140远离髌骨托150的一面，第二面120为髌骨托150远离顶盖140的一面。将假体主体100设计为顶盖140和髌骨托150两部分，通过分体组装形式，便于将转动体200安装连接在假体主体100内。

可选地，顶盖140上设置有主体凹槽130，转动体200与髌骨托150连接。也即，主体凹槽130贯穿顶盖140，转动体200的转动面与顶盖140连接，转动体200的底面与髌骨托150连接，转动体200的顶面与第一面110连接。

为了便于转动体200转动，转动体200与髌骨托150通过滚动体400连接；通过滚动体400，以减少转动体200在转动时转动体200与髌骨托150之间的摩擦，从而使转动体200在假体主体100内转动更加灵活，进一步降低了髌骨假体的磨损，延长了膝关节假体的使用寿命。可选地，滚动体400的数量为多个，例如滚动体400的数量为6-20个，例如滚动体400的数量为6个、8个、9个、10个、12个、15个等等。

本实施例中所述髌骨假体，通过转动体200和滚动体400，采用滚动摩擦+推力轴承的设计原理，取代传统的滑动摩擦的设计思路，极大降低了髌骨假体的磨损，显著的提高了膝关节假体的使用寿命。

参见图10-图13所示，进一步地，转动体200和/或髌骨托150设置有与滚动体400配合的滚动凹槽410；也即，转动体200设置有与滚动体400配合的滚动凹槽410，或者，髌骨托150设置有与滚动体400配合的滚动凹槽410，或者，转动体200和髌骨托150均设置有与滚动体400配合的滚动凹槽410。通过滚动凹槽410，以使滚动体400更好地滚动。可选地，转动体200和髌骨托150均设置有与滚动体400配合的滚动凹槽410。可选地，转动体200设置的滚动凹槽410、髌骨托150设置的滚动凹槽410的截面均为半圆形；可选地，转动体200设置的滚动凹槽410的直径、髌骨托150设置的滚动凹槽410的直径与滚动体400的直径相同；该直径范围例如可以为1mm-4mm，该直径例如可以为1mm、1.5mm、2mm、2.2mm、3mm、3.5mm等等。可选地，滚动体400基本铺满滚动凹槽410；进一步地，为了保证良好的滚动效果，滚动凹槽410内设置有用于连接滚动体400的滚动支架。可选地，滚动体400采用球体、圆柱体、圆锥体等等。

本领域技术人员可以理解的是，转动体200与髌骨托150也可以通过轴承连接，以减少转动体200在转动时转动体200与髌骨托150之间的摩擦。

本实施例的可选方案中，转动体200靠近髌骨托150的一面、髌骨托150靠近转动体200的一面、转动体200与顶盖140配合的外周面、顶盖140与转动体200配合的内周面为所述髌骨假体的重要摩擦界面。例如，当髌骨假体植入人体后，转动体200将会与人体正常股骨髁或股骨髁假体存在接触摩擦，因此转动体200靠近髌骨托150的一面是重要的摩擦界面；同时，随着髌骨的运动，转动体200根据接触位置，在偏心载荷的作用下进行转动，转动的同时在髌骨托150靠近转动体200的一面、转动体200与顶盖140配合的外周面、顶盖140与转动体200配合的内周面也会形成摩擦，因此这几个接触面也是重要的摩擦界面。

可选地，转动体200靠近髌骨托150的一面的表面粗糙度Ra的范围为：Ra≤1.5μm。

可选地，髌骨托150靠近转动体200的一面的表面粗糙度Ra的范围为：Ra≤0.1μm。优选地，髌骨托150靠近转动体200的一面的表面粗糙度Ra的范围为：Ra≤1.5μm。

可选地，转动体200与顶盖140配合的外周面的表面粗糙度Ra的范围为：Ra≤1.5μm。

可选地，顶盖140与转动体200配合的内周面的表面粗糙度Ra的范围为：Ra≤1.5μm。

本实施例的可选方案中，转动体200与顶盖140采用锥面配合连接；可选地，转动体200与顶盖140配合的锥面，和顶盖140与转动体200配合的锥面的锥角相同。通过采用锥面配合，以使转动体200不能脱离顶盖140，进而以使转动体200不能脱离假体主体100。

可选地，锥面的锥角A的范围为：5°≤A≤45°。锥角A例如可以为5°、10°、18°、35°、38°、45°等等。

可选地，转动体200与顶盖140间隔设置；也即转动体200与顶盖140配合的锥面，和顶盖140与转动体200配合的锥面间隔设置，以减少或者避免转动体200在转动时转动体200与顶盖140之间的摩擦。可选地，转动体200与顶盖140之间的间隙为0.01mm-0.08mm。优选地，转动体200与顶盖140之间的间隙为0.01mm-0.05mm。

本实施例的可选方案中，第一面110为曲面；可选地，第一面110为对称曲面或者非对称曲面；优选地，第一面110为球形球冠或椭球型球冠；也即顶盖140远离髌骨托150的一面为球形球冠或椭球型球冠；以在膝关节屈伸运动过程中，减少或者避免髌骨假体造成的人体的不适与疼痛。

可选地，球形球冠的半径为15mm-45mm；优选地，球形球冠的半径为20mm-40mm。可选地，球形球冠的半径大于等于转动体200的半径。

可选地，椭球型球冠的长半径为25mm-45mm，椭球型球冠的短半径为15mm-35mm。可选地，椭球型球冠的短半径大于转动体200的半径。

可选地，转动体200与第一面110光滑过渡连接，以进一步在膝关节屈伸运动过程中，减少或者避免髌骨假体造成的人体的不适与疼痛。可选地，转动体200与第一面110采用同样的设计参数，以实现相对完美对接。优选地，转动体200与第一面110采用曲率相同的圆弧面。

本实施例的可选方案中，髌骨固定件300的数量为多个；髌骨固定件300的数量例如可以为2-10个，如2个、3个、6个、8个等等。

可选地，多个髌骨固定件300呈中心对称设置，且均匀固定在第二面120上；可选地，髌骨固定件300与髌骨托150一体成型。

可选地，髌骨固定件300为螺柱、圆柱、圆锥柱、三角柱、矩形柱、五边柱或六边柱中的一种或者多种；髌骨固定件300还可以为其他形状。可选地，髌骨固定件300的截面形状为圆形时，其直径优选为4mm-8mm；可选地，髌骨固定件300的截面形状为除圆形之外的形状时，其截面的面积范围为12mm²-25mm²。

本实施例的可选方案中，顶盖140和髌骨托150通过连接件160可拆装固定连接；可选地，连接件160的数量为多个；连接件160的数量例如可以为2-10个，如2个、3个、6个、8个等等。可选地，多个连接件160呈中心对称设置。

可选地，连接件160与髌骨固定件300间隔设置，互不干涉。

可选地，顶盖140和髌骨托150均设置有与连接件160相应的假体连接孔170；优选地，假体连接孔170的形状可以采用螺纹和光孔。可选地，螺纹孔为公制螺纹或英制螺纹；当假体连接孔170采用公制螺纹设计时，螺纹公称直径为1.5mm-5mm；当假体连接孔170采用英制螺纹设计时，螺纹公称直径为0.059inch-0.197inch。可选地，当假体连接孔170截面形状为圆形时，其直径为1.5mm-5mm；可选地，当假体连接孔170截面形状为除圆形之外的形状时，假体连接孔170截面的平均面积为1.5mm²-20mm²。

可选地，连接件160为螺柱、圆柱、圆锥柱、三角柱、矩形柱、五边柱或六边柱中的一种或者多种；连接件160还可以为其他形状。假体连接孔170的数量与连接件160的数量相应；假体连接孔170的形状与连接件160的形状相应。可选地，连接件160与顶盖140的假体连接孔170为螺纹连接和/或过盈配合，连接件160与髌骨托150的假体连接孔170为小间隙配合，以保证转动体200与主体凹槽130的转动间隙。

本实施例的可选方案中，顶盖140的材质为钴铬钼合金、超高分子量聚乙烯、氧化铝基陶瓷或氧化锆基陶瓷。可选地，钴铬钼合金材料或超高分子量聚乙烯材料制成的顶盖140采用传统的数控加工成型，普通量具即可实现检测；可选地，氧化铝基陶瓷材料或氧化锆基陶瓷材料制成的顶盖140采用等静压压制→粗加工成型→烧结→精加工磨削→抛光的加工方式成型，普通量具即可实现检验；以使顶盖140不具有任何设计、生产加工和检测上的难度。

可选地，髌骨托150的材质为不锈钢、超高分子量聚乙烯、钴铬钼合金或钛合金；可选地，不锈钢、超高分子量聚乙烯、钴铬钼合金或钛合金材料制成的髌骨托150采用传统的数控加工成型，普通量具即可实现检测；以使髌骨托150不具有任何设计、生产加工和检测上的难度。

可选地，转动体200的材质为钴铬钼合金、超高分子量聚乙烯、氧化铝基陶瓷或氧化锆基陶瓷；可选地，钴铬钼合金材料或超高分子量聚乙烯材料制成的转动体200采用传统的数控加工成型，普通量具即可实现检测；可选地，氧化铝基陶瓷材料或氧化锆基陶瓷材料制成的转动体200采用等静压压制→粗加工成型→烧结→精加工磨削→抛光的加工方式成型，普通量具即可实现检验；以使转动体200不具有任何设计、生产加工和检测上的难度。

可选地，连接件160的材质为钛合金或不锈钢。可选地，不锈钢或钛合金材料制成的连接件160采用传统的数控加工成型，普通量具即可实现检测；以使连接件160不具有任何设计、生产加工和检测上的难度。

可选地，滚动体400的材质为钴铬钼合金、超高分子量聚乙烯、氧化铝基陶瓷或氧化锆基陶瓷；可选地，钴铬钼合金材料或超高分子量聚乙烯材料制成的滚动体400采用传统的数控加工成型，普通量具即可实现检测；可选地，氧化铝基陶瓷材料或氧化锆基陶瓷材料制成的滚动体400采用等静压压制→粗加工成型→烧结→精加工磨削→抛光的加工方式成型，普通量具即可实现检验；以使滚动体400不具有任何设计、生产加工和检测上的难度。

可选地，顶盖140、髌骨托150、转动体200、连接件160、髌骨固定件300、滚动体400等的材料可以相同，也可以不同。

需要说明的是，在人工膝关节置换术时，需使用专用的手术器械进行髌骨截骨操作，以便于保证所有的安装以及配合精度。

实施例二

实施例二提供了一种人工膝关节，该实施例包括实施例一所述的髌骨假体，实施例一所公开的髌骨假体的技术特征也适用于该实施例，实施例一已公开的髌骨假体的技术特征不再重复描述。

本实施例提供的人工膝关节，包括髌骨假体。髌骨假体的髌骨固定件可以通过骨水泥或者生物涂层的方式将髌骨假体固定在人体的被截骨的髌骨上。

本实施例中所述人工膝关节通过髌骨假体与人体正常股骨髁或股骨髁假体组成的滚动摩擦副，以极大降低髌骨假体的磨损，以延长膝关节假体的使用寿命；所述人工膝关节具有实施例一所述髌骨假体的优点，实施例一所公开的所述髌骨假体的优点在此不再重复描述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。