膝关节假体的制作方法

1.本实用新型涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种膝关节假体。


背景技术：

2.随着手术技术的提高和膝关节假体的改进，全膝关节置换手术日趋成熟。全膝关节置换是解决晚期关节炎的有效治疗手段，后稳定型膝关节假体是全膝关节置换手术的重要组成部分，据统计，后稳定型膝关节假体的置换量占全膝关节置换的一半左右。
3.在置换后稳定型膝关节假体时，需要切除膝关节的前交叉韧带和后交叉韧带。在传统的后稳定型膝关节假体的设计中，通常采用凸轮和立柱结构来替代后交叉韧带的功能，以实现引导膝关节“后滚运动”并保持膝关节运动稳定性的目的。然而传统后稳定型假体在屈曲过程中尤其是高屈曲时，容易在术后发生脱位或松动失效。并且传统后稳定型假体不能很好地复原膝关节的自然运动。


技术实现要素：

4.基于此，有必要提供一种膝关节假体，减少股骨部件和胫骨部件发生脱位和松动的概率，提高膝关节假体使用寿命。
5.一种膝关节假体，包括：
6.胫骨假体，所述胫骨假体包括胫骨关节面以及设置在所述胫骨关节面上的立柱；以及，
7.股骨假体，所述股骨假体包括间隔设置的内侧髁关节面和外侧髁关节面，以及连接所述内侧髁关节面与所述外侧髁关节面的凸轮，所述凸轮用于与所述立柱配合，所述凸轮在矢状面上的截面形成朝向中心冠状面的第一直线段以及背向所述中心冠状面的斜线段，所述第一直线段与所述斜线段呈夹角设置，所述第一直线段与所述斜线段之间连接有第一圆角，所述斜线段远离所述第一圆角的一端连接有第二圆角。
8.下面对本技术的技术方案作进一步的说明：
9.在其中一个实施例中，所述第一直线段与所述斜线段之间的夹角为0
°
～90
°
。
10.在其中一个实施例中，所述凸轮在横截面上的截面包括相对设置的第一曲线以及第二曲线，所述第一曲线以及第二曲线相对第一冠状面对称设置。
11.在其中一个实施例中，所述第一曲线和/或所述第二曲线包括第一圆弧段、连接所述第一圆弧段与所述外侧髁关节面的第二圆弧段，以及连接所述第一圆弧段与所述内侧髁关节面的第三圆弧段，所述第一圆弧段分别与所述第二圆弧段以及所述第三圆弧段相切。
12.在其中一个实施例中，所述第一圆弧段的圆心相对所述股骨假体的中心矢状面具有朝靠近所述内侧髁关节面方向的第一间距。
13.在其中一个实施例中，所述第一圆弧段的曲率半径大于所述第二圆弧段的曲率半径，所述第二圆弧段的曲率半径大于所述第三圆弧段的曲率半径。
14.在其中一个实施例中，所述胫骨关节面包括内侧支撑面以及外侧支撑面，所述立
柱包括与所述内侧支撑面连接的内侧面、与所述外侧支撑面连接的外侧面，以及连接所述内侧面与所述外侧面并用于与所述凸轮配合的后侧面，所述内侧面与所述外侧面呈夹角设置，并且沿靠近所述胫骨关节面方向，所述内侧面与所述外侧面之间的距离逐渐增大。
15.在其中一个实施例中，所述后侧面在横截面上包括第四圆弧段、连接所述第四圆弧段与所述外侧面的第五圆弧段，以及连接所述第四圆弧段与所述内侧面的第六圆弧段，所述第四圆弧段的曲率半径小于所述第一圆弧段的曲率半径；所述第五圆弧段的曲率半径小于所述第二圆弧段的曲率半径；所述第六圆弧段的曲率半径小于所述第三圆弧段的曲率半径。
16.在其中一个实施例中，所述后侧面包括第四圆弧段、连接所述第四圆弧段与所述外侧面的第五圆弧段，以及连接所述第四圆弧段与所述内侧面的第六圆弧段，所述第四圆弧段的圆心相对所述胫骨假体的中心矢状面具有朝靠近所述外侧支撑面方向的第二间距。
17.在其中一个实施例中，所述胫骨假体在前后方向上的最大距离为ap，所述立柱的中心位置到所述胫骨假体的后端的距离为l，其中，l/ap＝0.2～0.5；和/或,所述胫骨假体在内外方向上的最大距离为ml，所述立柱的中心位置到所述胫骨假体的内侧边缘的距离为h，其中，h＝ml/2。
18.上述膝关节假体通过将凸轮配置为在矢状面上具有依次连接的第一直线段、第一圆角、斜线段以及第二圆角的类三角形状设计，其中第一圆角、斜线段和以及第二圆角形成了凸轮与立柱在膝关节假体的屈曲过程中的接触区域，并且随着屈曲角的增加，立柱与凸轮的接触位置先在第一圆角上，然后在斜线段上，最后在第二圆角上，从而使得膝关节假体的跳跃距逐渐增大，进而减少了股骨假体和胫骨假体发生脱位和错位的概率，增加了膝关节假体的稳定性，减少了膝关节假体的翻修率。
附图说明
19.构成本技术的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。
21.图1为一实施例的膝关节假体的结构示意图；
22.图2为图1中所示的膝关节假体的股骨假体的结构示意图；
23.图3为图1中所示的膝关节假体的胫骨假体的结构示意图；
24.图4为一实施例的股骨假体的正面视图；
25.图5为图4中所示的股骨假体在矢状面a-a上的截面图；
26.图6为图4中所示的股骨假体在横截面b-b上的截面图；
27.图7为一实施的胫骨假体的俯视图一；
28.图8为图7中所示的胫骨假体在矢状面d-d上的截面图；
29.图9为图7中所示的胫骨假体在冠状面c-c上的截面图；
30.图10为图7中所示的胫骨假体的背面视图；
31.图11为图7中所示的胫骨假体的俯视图二；
32.图12为一实施例的膝关节假体在过伸5
°
时的三视图；
33.图13为一实施例的膝关节假体在伸直位的三视图；
34.图14为一实施例的膝关节假体在屈曲角为30
°
时的三视图；
35.图15为一实施例的膝关节假体在屈曲角为60
°
时的三视图；
36.图16为一实施例的膝关节假体在屈曲角为75
°
时的三视图；
37.图17为一实施例的膝关节假体在屈曲角为90
°
时的三视图；
38.图18为一实施例的膝关节假体在屈曲角为120
°
时的三视图；
39.图19为一实施例的膝关节假体在屈曲角为135
°
时的三视图；
40.图20为一实施例的膝关节假体在屈曲角为160
°
时的三视图；
41.图21为一实施例的膝关节假体在屈曲角为(180
°‑
a)时的三视图。
42.附图标说明：
43.10、股骨假体；11、内侧髁关节面；12、外侧髁关节面；13、凸轮；131、第一直线段；132、第一圆角；133、斜线段；134、第二圆角；135、第二直线段；136、第二曲线；137、第一曲线；1371、第一圆弧段；1372、第二圆弧段；1373、第三圆弧段；14、容纳孔；20、胫骨假体；21、立柱；211、内侧面；212、外侧面；213、后侧面；2131、第四圆弧段；2132、第五圆弧段；2133、第六圆弧段；22、内侧支撑面；23、外侧支撑面；31、中心矢状面；32、第一冠状面；33、中心冠状面。
具体实施方式
44.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
45.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
46.为了更好阐述本实用新型涉及的技术方案，首先对各实施方案中涉及的方位名词进行解释。
47.矢状面：将人体或关节纵切为左右两部分所形成的切面；
48.冠状面：将人体或关节分为前后两部分的切面，该切面与矢状面垂直；
49.横截面：将人体或关节分为上下两部分的切面，该切面与冠状面及矢状面垂直；
50.远端：人体或关节相对远离头部的一端；
51.近端：人体或关节相对接近头部的一端；
52.内侧：相对接近人体矢状面；
53.外侧：相对偏离人体矢状面；
54.前侧：矢状面上接近胸部的一侧；
55.后侧：矢状面上接近背部的一侧。
56.具体地，本技术一实施例提供一种膝关节假体，用于在膝关节置换术中，代替受损的膝关节关节面，以恢复膝关节的正常运动。具体地，膝关节假体一般分为适用于左腿的左腿膝关节假体以及适用于右腿的右腿膝关节假体，其中，左腿膝关节假体与右腿膝关节假体关于矢状面镜像对称。为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面以适用于左腿的左腿膝关节假体为例进行详细说明。
57.参见图1-3，一实施例的膝关节假体包括胫骨假体20以及股骨假体10，其中胫骨假体20包括用于替换受损胫骨的胫骨关节面以及设置在胫骨关节面上的立柱21。股骨假体10包括内侧髁关节面11、外侧髁关节面12以及凸轮13，其中内侧髁关节面11与外侧髁关节面12间隔设置，凸轮13连接内侧髁关节面11与外侧髁关节面12。参见图4-5，凸轮13在矢状面上的截面形成用于与立柱21配合的第一直线段131以及斜线段133，第一直线段131与斜线段133呈夹角设置，第一直线段131与斜线段133之间连接有第一圆角132，斜线段133远离第一圆角132的一端连接有第二圆角134。进一步地，第一直线段131朝向股骨假体10的中心冠状面33，斜线段133背向股骨假体10的中心冠状面33，其中，中心冠状面33指的是经过股骨假体10的前后中心线的冠状面，其中，股骨假体10的前后中心线是指将股骨假体10等分为前后两部分的直线，此处等分是指将前后最大长度进行等分为长度相等的两部分。
58.具体地，凸轮13被配置为在矢状面上具有依次连接的第一直线段131、第一圆角132、斜线段133、第二圆角134以及第二直线段135的类三角形状设计，其中，第一直线段131与第二直线段135相交，斜线段133的一端通过第一圆角132与第一直线段131连接，斜线段133的另一端通过第二圆角134与第二直线135连接。较佳地，第二直线段135与横截面平行，第一直线段131可以垂直于第二直线段135，也可以不垂直于第二直线段135。优选地，第一直线段131垂直于第二直线段135。
59.进一步地，凸轮13用于与立柱21配合，以便膝关节假体完成屈曲运动。具体地，内侧髁关节面11、外侧髁关节面12以及凸轮13共同围合形成容纳孔14，立柱21插设在容纳孔14内。内侧髁关节面11以及外侧髁关节面12分别位于立柱21两侧，并且内侧髁关节面11以及外侧髁关节面12与胫骨滑动配合。在膝关节假体屈曲过程中，凸轮13与立柱21接触，并且股骨假体10以凸轮13与立柱21接触点为支点相对胫骨发生内外旋，进而实现膝关节的屈曲。
60.在传统的膝关节假体屈曲过程中，尤其是膝关节假体在大角度屈曲时，凸轮13和立柱21的接触点到立柱21顶部的距离(下文统一称为跳跃距)过小，一方面会容易导致膝关节假体在术后发生脱位，另一方面会增加股骨假体10对胫骨假体20施加剪切力，进而导致膝关节假体发生松动失效。
61.本技术的膝关节假体通过将凸轮13配置为在矢状面上具有依次连接的第一直线段131、第一圆角132、斜线段133、第二圆角134的类三角形状设计，第一圆角132、斜线段133以及第二圆角134形成了凸轮13与立柱21在膝关节假体的屈曲过程中的接触区域。参见图12-21，并随着屈曲角的增加，立柱21与凸轮13的接触位置先在第一圆角132上，然后在斜线段133上，最后在第二圆角134上，从而使得膝关节假体的跳跃距逐渐增大，进而减少了股骨假体10和胫骨假体20发生脱位和错位的概率，增加了膝关节假体的稳定性，减少了膝关节
假体的翻修率。此处屈曲角是指膝关节弯曲的角度，膝关节伸直时，为初始位置，屈曲角为0。以本膝关节假体为例，股骨假体10的关节面11、12朝向胫骨关节面，且第一直线段131与后侧面213平行时屈曲角为0度，膝关节做屈曲动作时，屈曲角逐渐增加。屈曲角为第一直线段131与后侧面213的夹角。
62.进一步地，参见图5，第一直线段131与斜线段133之间的夹角a为0
°
～90
°
，优选为20
°
～70
°
。在此角度范围内，更有利于膝关节假体的屈曲稳定性，能更好地恢复膝关节的自然运动。如图12-21所示，当屈曲角由小增大到(180
°‑
a)时，凸轮13与立柱21的接触区域由线接触转化为面接触(在矢状面接触区域为s1，在横截面接触区域为s2)，可将(180
°‑
a)设计成膝关节假体的最大屈曲角或磨损最多的屈曲角，大大减少了此时凸轮13与立柱2131之间的接触压力，从而减少了膝关节假体的磨损。
63.参见图6，凸轮13在横截面上的截面包括相对设置的第一曲线137以及第二曲线136，第一曲线137以及第二曲线136相对第一冠状面对称设置。其中，第一冠状面指的是经过第一曲线137以及第二曲线136的中线的冠状面。
64.进一步地，继续参见图6，第一曲线137和/或第二曲线136包括第一圆弧段1371、连接第一圆弧段1371与外侧髁关节面12的第二圆弧段1372，以及连接第一圆弧段1371与内侧髁关节面11的第三圆弧段1373。其中，第一圆弧段1371分别与第二圆弧段1372以及第三圆弧段1373相切。凸轮13在横截面上的截面采用双曲线的设置，更有利于引导膝关节假体内外旋运动，更好地恢复膝关节的自然运动，使患者术后具备更好的本体感受。
65.进一步地，第一圆弧段1371的曲率半径大于第二圆弧段1372的曲率半径，第二圆弧段1372的曲率半径大于第三圆弧段1373的曲率半径，通过如此曲率半径设计提高了凸轮13和立柱21的匹配度，增大了凸轮13和立柱21的接触面积，从而减少了膝关节假体的磨损，提高了膝关节假体的使用寿命。
66.进一步地，参见图6，第一圆弧段1371的圆心o与股骨假体10的中心矢状面31具有间隔。其中，中心矢状面31指的是，经过股骨假体10的内外中心线的矢状面，其中，股骨假体10的内外中心线指的是将股骨假体10等分为内外两部分的直线，此处等分是指将最大左右长度等分为长度相等的两部分。具体地，第一圆弧段1371的圆心相对股骨假体10的中心矢状面31具有朝靠近内侧髁关节面方向的第一间距l1。较佳地，第一间距l1的取值范围为大于0mm小于或等于2mm。通过使第一圆弧段1371的圆心o相对股骨假体10的中心矢状面31具有偏心距(即第一间距l1)，更有利于引导膝关节假体内外旋运动，更好地恢复膝关节的自然运动，使患者术后具备更好的本体感受。
67.具体地，参见图7-9，立柱21在冠状面上的截面呈梯形结构，立柱21在矢状面上呈类梯形结构。即朝靠近胫骨关节面方向，立柱21的尺寸逐渐增大。具体地，参见图10，胫骨关节面包括内侧支撑面22以及外侧支撑面23，其中，内侧支撑面22与内侧髁关节面11配合，外侧支撑面23与外侧髁关节面12配合。进一步地，立柱21包括与内侧支撑面22连接的内侧面211、与外侧支撑面23连接的外侧面212，以及连接内侧面211与外侧面212并用于与凸轮13配合的后侧面213。参见图9，内侧面211与外侧面212呈夹角设置，并且沿靠近胫骨关节面方向，内侧面211与外侧面212之间的距离逐渐增大。通过使内侧面211与外侧面212呈夹角设置，并且沿靠近胫骨关节面方向，内侧面211与外侧面212之间的距离逐渐增大，能使得后侧面213的宽度沿靠近胫骨关节面方向逐渐增加，从而使得在膝关节假体屈曲过程中，随着屈
曲角的增加，股骨假体的凸轮13与胫骨假体20的立柱21的跳跃距逐渐增大(即接触点下移)，凸轮13和立柱21的接触面积也逐渐增大，从而使得凸轮13和立柱21的压强减小，进而减少凸轮13和立柱21之间的磨损，提高了膝关节假体的使用寿命。
68.进一步地，参见图7，后侧面213在横截面上包括第四圆弧段2131、连接第四圆弧段2131与外侧面212的第五圆弧段2132，以及连接第四圆弧段2131与内侧面211的第六圆弧段2133，并且第四圆弧段2131的两端分别与第五圆弧段2132以及第六圆弧段2133相切。
69.进一步地，第四圆弧段2131的曲率半径小于第一圆弧段1371的曲率半径；第五圆弧段2132的曲率半径小于第二圆弧段1372的曲率半径；第六圆弧段2133的曲率半径小于第三圆弧段1373的曲率半径。较佳地，第四圆弧段2131的曲率半径比第一圆弧段1371的曲率半径小0mm～1mm；第五圆弧段2132的曲率半径比第二圆弧段1372的曲率半径小0mm～1mm；第六圆弧段2133的曲率半径比第三圆弧段1373的曲率半径小0mm～1mm。通过如此设计，增大了凸轮13和立柱21的接触面积，减少了膝关节假体的磨损。
70.进一步地，第四圆弧段2131的圆心n与胫骨假体20的中心矢状面31具有间隔。其中，胫骨假体20的中心矢状面指的是，经过胫骨假体20的内外中心线的矢状面。其中过胫骨假体20的内外中心线指的是将胫骨假体20等分为内外两部分的直线，具体地，第四圆弧段2131的圆心n相对胫骨假体20的中心矢状面31朝靠近外侧髁关节面方向具有第二间距l2。较佳地，第二间距l2的取值范围为0mm～2mm。通过使第四圆弧段2131的圆心n相对胫骨假体20的中心矢状面31具有偏心距(即第二间距l2)，更有利于引导股骨假体10绕胫骨假体20做内外旋运动，更好地恢复膝关节的自然运动，使患者术后具备更好的本体感受。
71.进一步地，参见图11，胫骨假体20在内外方向上的最大距离为ml，立柱21的中心位置到胫骨假体20的内侧边缘的距离为h，其中，h＝ml/2。和/或，胫骨假体20在前后方向上的最大距离为ap，立柱21的中心位置到胫骨假体20的后端的距离为l，其中，l/ap＝0.2～0.5，优选地，l/ap＝0.3～0.4。l/ap的比值越大，膝关节假体在屈曲过程中股骨假体10中的凸轮13与胫骨假体20中的立柱21开始接触时屈曲角度越大，越不利于膝关节的稳定性，但膝关节假体的摩擦磨损越少。当l/ap取值在0.3～0.4时，膝关节假体既可以兼顾到膝关节假体良好的稳定性也能减少膝关节假体的摩擦磨损。
72.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
73.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
74.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。
75.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
76.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
77.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
78.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。