一种双轴可自动延长的肿瘤型人工膝关节

1.本发明涉及一种人工假体，具体涉及一种适用于儿童骨肿瘤保肢手术的双轴可自动延长的肿瘤型人工膝关节，属于医疗器械技术领域。


背景技术：

2.儿童及青少年骨原发恶性肿瘤最常见的病理类型为骨肉瘤和尤文肉瘤，最常见的好发部位为股骨远端和胫骨近端。近年来，随着新辅助化疗的发展，保肢治疗已成为儿童及青少年骨原发恶性肿瘤治疗的主要方式，并取得了良好的临床效果，相当一部分患儿由于有效的新辅助化疗及彻底的瘤段外科切除，获得长期生存。对于儿童和青少年生长而言，膝关节周围股骨远端及胫骨近端骨骺的生长发育承担了下肢长度的大部分。而儿童及青少年膝关节周围肿瘤切除和肿瘤型假体重建后，由于假体无法随着患儿年龄增长而“生长”，从而导致部分患儿下肢出现明显不等长、肢体功能障碍等问题，这一直是儿童及青少年骨原发恶性肿瘤治疗过程中的难点。同时，由于严重的下肢不等长问题，也给患儿及其家庭带来了巨大的精神负担。虽然目前儿童肿瘤型假体的设计取得了巨大进步，但在解决患儿肢体不等长问题方面仍未取得根本性改变，成为肿瘤治愈后影响生活质量的最大问题，是目前儿童恶性骨肿瘤治疗过程中的最大障碍。
3.为了减少患儿肿瘤型人工关节重建后造成的双侧肢体不等长程度，可以初次置换一个较长的关节、保留患骨对侧健康骨骺的儿童型半关节假体或单纯铰链型假体、待骨骼发育成熟后通过外固定架延长下肢骨等方法来纠正儿童及青少年生长发育后出现的双下肢不等长问题，但这些方法也存在诸多缺点。初次置换较长的人工假体会对神经血管产生牵拉损伤，延长长度最多1-2cm，无法满足患儿较长时间的生长需求；保留一侧骨骺的儿童肿瘤型半关节，只能保留一侧生长板，无法代偿丢失的下肢总长度，同时半关节会出现明显的膝关节不稳定等症状；保留一侧骨骺的儿童肿瘤型单纯铰链膝关节，虽然具备良好的初始稳定性和对健侧骨骺较少扰动等优点，但无法实现随着患儿年龄增长而假体延长的需要；骨延长技术疗效确切，但患儿需经历多次手术，延长周期漫长，钉道感染等并发症，对患儿的依从度要求较高，达到目标长度后一段时间内骨骼强度不够，还需支具保护。目前临床应用广泛的组配式人工关节假体，由于该假体采用锥接方法调整假体的缺损段长度，无法实现人工关节的“在体”延长。想要实现缺损段的长度调整，只有通过二次翻修手术彻底脱位人工关节、取出股骨髓针、安装延长段才能得以实现，而且每次只能延长至多2cm，往往需要多次手术才能达到目标长度，每次手术均会对患者形成巨大创伤，不能满足临床的客观需求。
4.肿瘤型人工关节置换是儿童及青少年保肢的一种有效可靠的技术手段，但临床上急需一种能够在恢复肢体连续性和关节活动度的基础上，满足儿童及青少年生长发育需求、可“在体”延长肢体长度的人工关节，并且该假体应在不增加假体并发症的基础上实现缺损段的“微创”甚至“无创”延长，最终实现儿童保肢手术与最终保肢成功的“无缝衔接”。国内目前尚没有一家人工关节企业有能力自主研发出具有“微创”或者“无创”可延长功能
的肿瘤型人工关节产品。即使有厂家可以生产出开放手术方法延长的人工膝关节假体，其落后的延长理念和复杂的延长方式也早已被临床摒弃。国外虽然有类似产品，但由于病人基数不大，大型的医疗器械公司出于商业回报率的角度很少对该类产品投入过多的研发力量。已有的产品虽然在临床上有少量应用，但是都没有引进至国内市场。根据成本核算和市场定位，通过代理商引入国内市场后，其价格至少高达30-40万，完全超过了国内患者的承受能力。
5.我国人口基数大，儿童及青少年罹患肢体肿瘤的病例数目庞大，每年新增骨原发恶性肿瘤患者约为2400人左右，其中约1800-2000例肿瘤发生在膝关节等下肢负重骨，因此对可延长肿瘤型假体延长患儿肢体不等长问题存在巨大的需求。按照国产普通肿瘤型人工关节价格约6-8万人民币计算，每年会形成1亿人民币以上的市场容量。因此，可延长肿瘤型人工关节具有广阔的市场前景和研发的紧迫性。更重要的是，产品在国内市场尽早上市不仅能够让更多的儿童及青少年患者从保肢手术中获益，而且能够大量节省因不得不使用进口人工关节而造成的大量医疗开支，能够为我国国民经济发展创造更大的社会价值。


技术实现要素：

6.针对上述问题，本发明的目的是提供一种可以通过膝关节过度屈伸机制实现肢体延长的双轴可自动延长的肿瘤型人工膝关节。
7.为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种双轴可自动延长的肿瘤型人工膝关节，包括：股骨髁假体，其内部加工有沿纵向延伸的滑道；旋出延长套筒，同轴设置在所述股骨髁假体的滑道内且二者形成滑动副，所述旋出延长套筒的内壁上加工有内螺纹；螺杆，螺纹旋合在所述旋出延长套筒内；副轴，沿横向转动连接在位于所述螺杆下方的所述股骨髁假体上，所述副轴被配置成在膝关节屈曲超过90
°
时完成膝关节的过屈运动；纵横锥齿轮，所述纵横锥齿轮的纵向齿轮紧固连接在所述副轴上，所述纵横锥齿轮的横向齿轮紧固连接在所述螺杆的下端，所述纵向齿轮与所述横向齿轮相啮合且只能单向旋转；连接件，设置在所述股骨髁假体下部且与之相关节，所述连接件的上部一体形成有向上凸起的副轴连接柱，所述副轴连接柱伸入所述股骨髁假体内部并与所述副轴紧固连接，所述连接件的下部形成有凹槽；主轴，沿横向转动连接在所述连接件的凹槽内，所述主轴被配置成在正常活动情况下完成膝关节的屈伸运动；旋转平台，设置在所述连接件下部且与之相关节，所述旋转平台的上部一体形成有向上凸起的主轴连接柱，所述主轴连接柱伸入所述连接件的凹槽内并与所述主轴紧固连接。
8.所述的肿瘤型人工膝关节，优选地，还包括紧固连接在所述旋出延长套筒上端的股骨髓针，所述股骨髓针用于插入股骨髓腔内并与之固定。
9.所述的肿瘤型人工膝关节，优选地，还包括一体连接在所述股骨髓针下端的锥接延长段，所述锥接延长段锥接在所述旋出延长套筒的上端。
10.所述的肿瘤型人工膝关节，优选地，所述旋转平台的下端形成用于插入胫骨髓腔内并与之固定的胫骨髓针。
11.本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
12.1、本发明采用组配式设计，可以根据患者膝关节周围瘤段切除范围完成肿瘤型膝关节的置换手术。
13.2、本发明在无创情况下，通过膝关节过度屈曲时(超过90
°
)，启动纵横锥齿轮咬合机制，完成假体延长。
14.3、本发明在正常活动情况下，同普通肿瘤型膝关节假体一样，可以完成膝关节屈伸活动及轻度旋转运动。
附图说明
15.图1为本发明一实施例提供的双轴可自动延长的肿瘤型人工膝关节的整体结构示意图。
16.图中各附图标记：
17.1-股骨髁假体；2-旋出延长套筒；3-螺杆；4-副轴；5-纵横锥齿轮；6-连接件；7-主轴；8-旋转平台；9-股骨髓针；10-锥接延长段；
18.51-纵向齿轮；52-横向齿轮；61-副轴连接柱；62-凹槽；81-主轴连接柱；82-胫骨髓针。
具体实施方式
19.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
20.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统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发明的限制。
21.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“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发明中的具体含义。
22.本发明提供的双轴可自动延长的肿瘤型人工膝关节，包括股骨髁假体、旋出延长套筒、螺杆、副轴、纵横锥齿轮、连接件、主轴和旋转平台，正常活动情况下膝关节的屈伸运动及轻度旋转依靠主轴和旋转平台完成。当膝关节屈曲超过90
°
时，此时副轴才会参与过屈运动。过屈运动的同时，副轴会带动纵横锥齿轮中的纵向齿轮转动，进而可使与之相啮合的横向齿轮转动并带动螺杆转动，从而使股骨髁假体、旋出延长套筒和螺杆产生纵向位移，最终实现无创状态下患肢的延长。本发明能够广泛应用于儿童膝关节周围瘤段切除后的假体重建，并在后期无创情况下，通过膝关节过度屈曲，启动纵横双齿轮咬合机制，完成假体延长，从而实现有效可控且无创条件下的肿瘤假体置换术后的肢体延长。
23.下面，结合附图对本发明实施例提供的双轴可自动延长肿瘤型人工膝关节进行详细的说明。
24.如图1所示，本实施例提供的双轴可自动延长的肿瘤型人工膝关节，包括：股骨髁
假体1，其内部加工有沿纵向延伸的滑道；旋出延长套筒2，同轴设置在股骨髁假体1的滑道内且二者形成滑动副，旋出延长套筒2的内壁上加工有内螺纹；螺杆3，螺纹旋合在旋出延长套筒2内；副轴4，沿横向转动连接在位于螺杆3下方的股骨髁假体1上，副轴4被配置成在膝关节屈曲超过90
°
时完成膝关节的过屈运动；纵横锥齿轮5，纵横锥齿轮5的纵向齿轮51紧固连接在副轴4上，纵横锥齿轮5的横向齿轮52紧固连接在螺杆3的下端，纵向齿轮51与横向齿轮52相啮合且只能单向旋转；连接件6，设置在股骨髁假体1下部且与之相关节，连接件6的上部一体形成有向上凸起的副轴连接柱61，该副轴连接柱61伸入股骨髁假体1内部并与副轴4紧固连接，连接件6的下部形成有凹槽62；主轴7，沿横向转动连接在连接件6的凹槽62内，主轴7被配置成在正常活动情况下完成膝关节的屈伸运动；旋转平台8，设置在连接件6下部且与之相关节，旋转平台8的上部一体形成有向上凸起的主轴连接柱81，该主轴连接柱81伸入连接件6的凹槽62内并与主轴7紧固连接。
25.本实施例提供的双轴可自动延长的肿瘤型人工膝关节在使用时，正常活动情况下膝关节的屈伸运动及轻度旋转依靠主轴7和旋转平台8完成。当膝关节屈曲超过90
°
时，此时副轴4才会参与过屈运动。过屈运动的同时，副轴4会带动纵向齿轮51转动，进而可使与之相啮合的横向齿轮52转动并带动螺杆3转动，从而使股骨髁假体1、旋出延长套筒2和螺杆3产生纵向位移，最终实现无创状态下患肢的延长。由此，患儿在不需要外力因素干预的情况下，可以自动适时延长自己的假体长度，与对侧肢体保持等长，实现了人工关节假体“自动生长”的可能。
26.上述实施例中，优选地，还包括紧固连接在旋出延长套筒2上端的股骨髓针9，股骨髓针9用于插入股骨髓腔内并与之固定。
27.上述实施例中，优选地，还包括一体连接在股骨髓针9下端的锥接延长段10，该锥接延长段10锥接在旋出延长套筒2的上端，从而可以根据术中截骨长度，随意组配所需缺损长度，以适应不同股骨缺损程度的患者。
28.上述实施例中，优选地，旋转平台8的下端形成用于插入胫骨髓腔内并与之固定的胫骨髓针82。
29.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围。