股骨植入物的制作方法

本发明涉及人工关节假体领域，具体而言，涉及一种股骨植入物。

背景技术：

关节软骨损伤是骨科较为常见的一种疾病。在矫形外科领域，由于疾病、创伤等原因引起的创伤性和退行性软骨组织损伤造成的关节炎在全世界医疗领域都是个难题，由于软骨组织没有血液供应，营养来源于周围关节滑液的滋润，损伤后很难再生。传统的软骨损伤治疗方法有关节磨削成形术、钻孔、微骨折及关节镜灌洗术均不能将损坏的软骨及软骨下骨质修复成它们原来所具有的正常的组织结构。自体组织移植疗效较好，但供材有限；异体材料来源相对较多，但可能引起免疫排斥反应，且有传播疾病的危险。目前，利用组织工程研制受损伤组织代用品是正在实验室研究阶段，暂无更有效的治疗方法。

股骨是人体最重要的骨骼，股骨头更为重要，人的直立行走、活动、劳动都依靠股骨头的支撑作用。所以股骨头也是最容易受伤的部位。股骨头病变后，严重者骨质断裂，骨小梁消失或大部分消失，股骨头内多处大面积囊状透光改变，多处硬化性高密度骨质改变，股骨头严重塌陷变形、扁平肥大，常常导致髋关节疼痛，关节功能受限，走路跛行等症状。如早期没有进行有效的治疗，在晚期，临床上最终会切掉股骨头，实施髋关节置换手术，因此，早期干预对于保留股骨头，防止疾病的快速恶化起到重要的作用。

长期的临床实践已证明，全髋关节置换术(tha)对于髋关节炎无疑是一种有效而且耐用的治疗方法，尤其是对于老年病人有非常良好的效果，假体10年生存率超过了90％。然而对于较年轻患者来说，特别是小于55岁的男性患者，全髋置换术存在较明显的长期效果的不足——较高的早期翻修率，其10年假体生存率降至80％，术后16年为33％。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种股骨植入物，以解决现有技术中患者晚期需要切掉股骨头实施全髋关节置换术，对患者影响较大的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种股骨植入物，包括：销钉，能够穿设在股骨颈中；冠状部，设置在销钉的第一端，冠状部能够包覆股骨颈的端部；锚爪，设置在销钉的第二端，锚爪具有回收位置和锁定位置，锚爪在预定条件下能够从回收位置移动至锁定位置，锚爪处于锁定位置时锚爪能够将销钉固定在股骨上。

进一步地，锚爪的材质为记忆合金。

进一步地，冠状部包括多孔结构层和接触层，多孔结构层能够与股骨颈的端部接触，接触层设置在多孔结构层的外表面并能够与髋臼或髋臼假体接触。

进一步地，多孔结构层的内表面包括相连接的柱面和第一锥面，第一锥面从销钉的第一端向第二端逐渐扩大地设置，柱面设置在第一锥面直径较大的一侧。

进一步地，多孔结构层的材质为记忆合金，多孔结构层的内表面还包括第二锥面，第二锥面从销钉的第一端向第二端逐渐缩小地设置，柱面与第二锥面直径较大的一侧相连。

进一步地，接触层朝向髋臼或髋臼假体的一侧表面上设置有网格状凹槽。

进一步地，接触层上设置有多个过流孔，多个过流孔与多孔结构层的孔隙相连通。

进一步地，多个过流孔设置在网格状凹槽的网格中，或者，多个过流孔设置在网格状凹槽的交点上。

进一步地，多孔结构层由金属材质3d打印制成，接触层的材质为聚合物。

进一步地，接触层朝向销钉的轴线凸出设置形成翻边，翻边设置在股骨颈和多孔结构层之间。

应用本发明的技术方案，销钉穿设在股骨颈中，冠状部固定在销钉的第一端，锚爪固定在销钉的第二端，冠状部通过销钉和锚爪固定在股骨头上并替代患者受损的或者病变的股骨头表面软骨，有效地改善了股骨头病变区域的应力环境，抵制病变区导致的快速应力塌陷，使股头能够顺畅地在髋臼中转动，重建关节功能，进而实现患者日常生活中的腿部动作。同时，本实施例的股骨植入物的冠状部仅替换了股骨头表面，保留了更多患者自身的股骨结构，在一定程度上降低了手术对患者的影响。

附图说明

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：

图1示出了根据本发明的股骨植入物的实施例的结构示意图；

图2示出了图1的股骨植入物的e处局部放大结构示意图；

图3示出了图1的股骨植入物的冠状部的剖视结构示意图；

图4a至图4d示出了图3的冠状部表面的四种网格状凹槽示例及过流孔的布置结构示意图；以及

图5至图7示出了图1的股骨植入物的施术流程示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、销钉；11、固定孔；20、冠状部；21、多孔结构层；211、第一锥面；212、柱面；213、第二锥面；22、接触层；23、翻边；24、过流孔；25、网格状凹槽；30、固定部；80、孔道；90、股骨；91、股骨体；92、股骨颈；93、股骨头。

具体实施方式

针对现有技术中全髋关节置换对年纪较轻的患者存在较高的早期翻修率的问题，早在50年前就已提出的髋关节表面置换技术具有创伤小、术后活动度好、能保留较多股骨侧骨量等独特优势，再次被提倡来治疗某些年轻和运动活跃的髋关节疾病患者。现在，某些厂商推出了各自的髋关节植入物。所有这些系统都有一些特点，包括：(1)关节界面由高碳钴-铬合金制造；(2)髋臼假体非骨水泥固定；(3)股骨侧假体骨水泥固定；(4)金属-金属髋关节表面置换系统。现代表面置换假体的突出问题是关节磨损严重，早期失败率高，仍然是全髋关节置换。本申请针对上述问题对股骨侧植入物提出了改进方案。

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。

如图1所示，人体的股骨90包括股骨体91、股骨颈92和股骨头93，股骨头93伸入髋关节的髋臼中与髋臼形成转动摩擦副实现腿部的摆动。本实施例的股骨植入物旨在患者髋关节病变的早期对股骨头93进行干预，对股骨头93进行部分置换，防止疾病快速恶化，同时尽可能多的保留患者自身的股骨，减少对患者的伤害。如图1所示，本实施例的股骨植入物包括销钉10、冠状部20和锚爪30，其中，销钉10能够穿设在股骨颈中，冠状部20设置在销钉10的第一端，冠状部20能够包覆股骨颈的端部。锚爪30设置在销钉10的第二端，锚爪具有回收位置和锁定位置，锚爪在预定条件下能够从回收位置移动至锁定位置，锚爪30处于锁定位置时锚爪能够将销钉固定在股骨上。

应用本实施例的技术方案，销钉10穿设在股骨颈92中，冠状部20固定在销钉10的第一端，锚爪固定在销钉10的第二端，冠状部20通过销钉10和锚爪30固定在股骨头93上并替代患者受损的或者病变的股骨头表面软骨，有效地改善了股骨头病变区域的应力环境，抵制病变区导致的快速应力塌陷，使股头93能够顺畅地在髋臼中转动，重建关节功能，进而实现患者日常生活中的腿部动作。同时，本实施例的股骨植入物的冠状部20仅替换了股骨头93表面，保留了更多患者自身的股骨结构，在一定程度上降低了手术对患者的影响。

不仅如此，本实施例的股骨植入物直接替换患者自身的股骨头的表面，与全髋关节置换相比，本实施例的技术方案不需要髋臼中的内衬结构，使术后的股骨头直径可以保留原来尺寸，从而实现了大直径股骨头可以避免脱位的优势。

销钉10沿股骨颈92的轴线或与股骨颈92的轴线呈小角度布置，使销钉10的延伸方向与股骨颈92大致相同，有利于冠状部20的固定。

在本实施例的股骨植入物中，销钉10和锚爪30由记忆合金在37℃左右一体成型，此时锚爪30为张开状态；再在低温环境中(如零下温度条件)将锚爪关闭使销钉10和锚爪30呈杆状，以便植入患者股骨90中；在植入患者股骨后，锚爪30随温度升高逐渐恢复至张开状态以附着在股骨表面实现固定。

优选地，如图2所示，本实施例的冠状部20包括多孔结构层21和接触层22，多孔结构层21能够与股骨颈的端部接触，接触层22设置在多孔结构层21的外表面并能够与髋臼或髋臼假体接触。接触层22具有良好的耐磨性能，用以代替股骨头软骨表面实现在髋臼中的顺畅转动。多孔结构层21能够模拟人体骨骼骨小梁形成的多孔结构，实现相近的支撑效果，同时具有优良的骨整合功能以及生理骨质自我愈合功能。在植入人体后股骨头的骨质能够长入多孔结构层21的多孔结构中，加强骨质与多孔结构层21接触面的结构强度，使冠状部20稳定牢固的连接在患者股骨头93上。

在本实施例中的股骨植入物中，多孔结构层21可以采用陶瓷、钛等生物医疗材料通过3d打印技术制作而成，销钉10为致密的实心结构，其能够为冠状部20提供足够的结构支撑，销钉10的材质与多孔结构层21相同，可通过3d打印技术一体成型制得。接触层22采用具有优良耐磨性能的聚合物材质(如聚氨酯、聚乙烯醇凝胶、聚乳酸等)通过热塑、注塑等方式成型在多孔结构层21的表面，聚合物材质制成的接触层22高度重现人体股骨头表面软骨的结构，提高假体的预期寿命。

具体地，如图3所示，本实施例的多孔结构层21的内侧面包括相连接的柱面212和第一锥面211，第一锥面211从销钉10的第一端向第二端逐渐扩大地设置，柱面212设置在第一锥面211直径较大的一侧。其中，第一锥面211的锥度大约在3～5°，柱面212的深度大约为5～10mm形成沉孔，第一锥面211有利于实现多孔结构层21与股骨头骨质的牢固固定，柱面212形成的沉孔可以防止多孔结构层21受到边缘力的导致其松动。

进一步地，如图3所示，本实施例的多孔结构层21的材质为记忆合金，多孔结构层21的内表面还包括第二锥面213，第二锥面213从销钉10的第一端向第二端逐渐缩小地设置，柱面212与第二锥面213直径较大的一侧相连。与锚爪30的工作过程相似的，本实施例的多孔结构层21也在37℃左右与销钉10一体成型，此时多孔结构层21收缩使其外表面呈近似球面；再在低温环境中(如零下温度条件)将多孔结构层21张开使患者的股骨头93能够通过多孔结构层21的开口；在植入患者股骨后，多孔结构层21随温度升高逐渐恢复至收缩状态以包覆在股骨头93的表面此时第二锥面213与股骨头93抵接使冠状部20不能脱出股骨头93，从而实现冠状部20的固定。

进一步地，如图2和图3所示，本实施例的接触层22朝向销钉10的轴线凸出设置形成翻边23，在冠状部20植入后翻边23位于股骨颈92和多孔结构层21之间，能够防止接触层22在应力环境下与多孔结构层21分离。

为了使冠状部20在髋臼中能够顺畅转动，如图4a所示，接触层22朝向髋臼或髋臼假体的一侧表面上设置有网格状凹槽25。网格状凹槽25由多条凹槽交织形成网状，关节滑液能够储存在网格状凹槽25中，并随着冠状部20相对髋臼的转动涂覆在冠状部20和髋臼之间的接触面上，起到润滑的作用。网格状凹槽25的具体形状可以如图4a的方形网状，也可以如图4b或4c的六边形网状，还可以如图4d的菱形网状等。

进一步地，如图2和图3所示，本实施例的接触层22上还设置有多个过流孔24，各个过流孔24与多孔结构层21的孔隙相连通。过流孔24实现了股骨头骨质与关节面之间的连通，使骨质中产生的关节液能够补充到关节面上，有效避免干摩擦，降低接触面22的磨损，延长股骨植入物的使用寿命。同时股骨头骨质与关节面连通可以防止股骨植入物内封闭的死腔出现，有效降低细菌的滋生，防止感染和炎症的发生。

具体地，多个过流孔24可以如图4b所示设置在网格状凹槽25的网格中，也可以如图4a、4c或4d所示设置在网格状凹槽25的交点上。优选地，本实施例的过流孔24的孔径在1mm。

如图5到图7所示，本实施例的股骨植入物在手术植入时可大体分为三步：

第一步，在患者股骨90中钻取孔道80；

第二步，对患者股骨头93进行造型处理，预制股骨头93的表面以适应多孔结构层21的内侧面；

第三步，将销钉10穿入孔道80，将冠状部20套设在造型好的股骨头93上并完成销钉10的固定。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

销钉穿设在股骨颈中，冠状部固定在销钉的第一端，锚爪固定在销钉的第二端，冠状部通过销钉和锚爪固定在股骨头上并替代患者受损的或者病变的股骨头表面软骨，有效地改善了股骨头病变区域的应力环境，抵制病变区导致的快速应力塌陷，使股头能够顺畅地在髋臼中转动，重建关节功能，进而实现患者日常生活中的腿部动作。同时，本实施例的股骨植入物的冠状部仅替换了股骨头表面，保留了更多患者自身的股骨结构，在一定程度上降低了手术对患者的影响。

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。