假体部件的制作方法_2

文档序号:9018789阅读:来源:国知局
孔金属基体51与骨结合层10为一体成型结构。渗入结构与缓冲层30为一体成型结构。上述结构设置为一体成型结构,结构简单,便于加工,并且可以保证各结构之间的强度,延长使用寿命O
[0046]超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是一种线性结构的具有优异综合性能的热塑性工程塑料,一般分子量在150万以上,是近年来一种新兴的工程材料。其在1958年由德国赫斯特公司首先研制成功,到60年代末实现了工业化生产。我国是在70年代末80年代初正式投产。其分子结构和普通聚乙烯(PE)完全相同,但是由于它具有极高的分子量(150万?1000万),使得它具有普通聚乙烯和其他工程材料都无可比拟的耐磨、耐冲击、耐腐蚀、耐低温、自润滑、吸收冲击能、卫生无毒等综合性能,故被称为“令人惊异的塑料”。超高分子量聚乙烯广泛用于化工、石油、纺织、造纸、包装、运输、机械、采矿、农业、建筑、电气、食品、医疗、体育等领域。
[0047]在实施例一的假体部件中,缓冲层30的材质为超高分子量聚乙烯,该超高分子量聚乙烯是指分子量在150万?1000万的聚乙烯。超高分子量聚乙烯具有良好的耐磨性以及耐冲击性,能够有效地避免由于装配精度偏差而引起的陶瓷层20和骨结合层10的松动与碎裂风险,同时还可有效吸收外界冲击或者骨结合层10的微小形变引起的额外载荷,防止陶瓷层20碎裂。当然,缓冲层30的材质不限于此,在其他实施方式中,缓冲层30也可以为其他可以起到缓冲作用的材质。
[0048]在现有技术中,人工膝关节假体主要分为股骨髁部件和胫骨平台部件。其中,胫骨平台部件通常由一个金属胫骨托和一个设置在其上部的超高分子量聚乙烯垫片构成,股骨髁部件的材质通常为金属,股骨髁部件与胫骨平台部件的超高分子量聚乙烯垫片相配合。此外,有的胫骨平台部件还具有用于将垫片与胫骨托锁合在一起的锁定件。金属胫骨托由钴合金、钛合金或不锈钢锻件或铸件毛坯再经若干道机加工工序制成。超高分子量聚乙烯垫片一般是由模压好的毛坯经机加工而成,也有部分垫片采用直接模压成型。
[0049]在人工膝关节假体置换术中,绝大对数金属胫骨托都是采用骨水泥固定方式固定在胫骨截骨后的骨床上,同样地,绝大对数股骨髁部件也都是采用骨水泥固定方式固定在股骨截骨后的骨床上。金属胫骨托与超高分子量聚乙烯垫片则由卡锁结构进行固定连接,有时还会设置附加锁定件以加强固定。但实践证明无论这些卡锁结构和附加锁定件怎样设计,都不可避免的会有微动,从而造成金属胫骨托与超高分子量聚乙烯垫片之间的额外磨损,磨损所带来的微小聚乙烯碎肩会导致植入胫骨平台假体松动。同时,股骨髁部件与超高分子量聚乙烯垫片之间的正常磨损所带来的微小聚乙烯碎肩也会导致植入胫骨平台假体和股骨髁假体松动。
[0050]如图8至图13所示,实施例二的假体部件为胫骨平台假体部件。上述胫骨平台假体部件包括骨结合层10,假体部件还包括设置在骨结合层10上方的陶瓷层20以及设置在骨结合层10和陶瓷层20之间缓冲层30。
[0051]应用本实施例的假体部件,在假体部件的骨结合层10上方增设陶瓷层20,并且在骨结合层10和陶瓷层20之间设置缓冲层30。上述陶瓷层20与股骨髁假体部件相配合,可以减少摩擦碎肩的产生,有效地避免了由于摩擦碎肩引发的胫骨平台假体部件松动的问题。
[0052]在本实施例中,采用高硬度低磨损的陶瓷层20与骨结合层10相配合使用,可以减小陶瓷层20与骨结合层10之间的摩擦碎肩。同时,陶瓷层20与陶瓷股骨髁假体部件对应形成陶对陶的摩擦界面也减少摩擦碎肩的产生。但是,由于陶瓷材料属于高硬度脆性材料,在运动中产生的过强的振动和冲击容易导致骨结合层10产生微小形变或者陶瓷层20与骨结合层10的配合界面接触不良都会引发假体松动,甚至会导致陶瓷层20碎裂。上述缓冲层30可以对陶瓷层20起到缓冲减震的作用,防止陶瓷层20碎裂,从而保证胫骨平台假体部件在植入后可以正常使用。
[0053]现有技术的胫骨平台部件中,在不保留后交叉韧带的情况下,大多数超高分子量聚乙烯垫片中心部位会设置一柱状突起,该柱状突起起到对股骨髁假体部件的极限位置进行限定定位的作用。不过上述柱状突起也时常会发生疲劳断裂的情况。在保留前交叉韧带的情况下,超高分子量聚乙烯垫片中间位置空出以便于前交叉韧带或后交叉韧带穿过。
[0054]如图10至图13所示,在实施例二的假体部件中,胫骨平台假体部件还包括设置在骨结合层10上的限位柱60以及覆盖在限位柱60的表面上的包覆层70。限位柱60的顶端面在叠置方向上的位置高于陶瓷层20的上表面在叠置方向上的位置。上述包覆层70覆盖在限位柱60上,可以有效地增加限位柱60的强度,防止限位柱60发生疲劳断裂。
[0055]在实施例二的假体部件中,缓冲层30和包覆层70为一体成型结构。上述结构可以增加包覆层70的强度,并且加工简单。
[0056]如图10至图13所示,在实施例二的假体部件中,陶瓷层20具有避让限位柱60的避让缺口部21。上述避让缺口部21的设置可以防止陶瓷层20对限位柱60产生干涉。
[0057]在实施例二的假体部件中,限位柱60为金属柱,限位柱60与骨结合层10为一体成型结构。上述结构简单,易于加工,并且限位柱60的强度能够得到很好地保证。
[0058]在现有技术中,股骨髁部件的基本形态具有内外髁关节面以及髌骨滑道关节面。根据患者膝关节坏损的轻重程度,股骨髁假体在设计时还采用了各种不同的附加结构形式,例如保留后交叉韧带型的髁股骨假体部件、不保留后交叉韧带的后稳定型髁股骨假体部件以及半限制型股骨髁假体部件。其中,保留后交叉韧带型的髁股骨假体部件的内外髁通过髌骨滑道连接为整体,并且双髁后方保持开放以容纳交叉韧带;后稳定型髁股骨假体部件的双髁后部设置了横向凸轮以配合胫骨平台部件的限位柱以增加假体稳定度;半限制型股骨髁假体部件增加了髁间围挡及髁间箱型结构,并且设置了髓内延长杆以利于假体的初始稳定和远期稳定。
[0059]如图16和图17所示,在实施例三的假体部件为股骨髁假体部件。上述股骨髁假体部件包括骨结合层10,假体部件还包括设置在骨结合层10上方的陶瓷层20以及设置在骨结合层10和陶瓷层20之间缓冲层30。
[0060]应用本实施例的假体部件,在假体部件的骨结合层10上方增设陶瓷层20,并且在骨结合层10和陶瓷层20之间设置缓冲层30。上述陶瓷层20与胫骨平台假体部件相配合,可以减少摩擦碎肩的产生,有效地避免了由于摩擦碎肩引发的胫骨平台假体部件松动的问题。
[0061 ] 在本实施例中,采用高硬度低磨损的陶瓷层20与骨结合层10相配合使用,可以减小陶瓷层20与骨结合层10之间的摩擦碎肩。但是,由于陶瓷材料属于高硬度脆性材料,在运动中产生的过强的振动和冲击容易导致骨结合层10产生微小形变或者陶瓷层20与骨结合层10的配合界面接触不良都会引发假体松动,甚至会导致陶瓷层20碎裂。上述缓冲层30可以对陶瓷层20起到缓冲减震的作用,防止陶瓷层20碎裂,从而保证股骨髁假体部件在植入后可以正常使用。
[0062]需要说明的是,本实施例的股骨髁假体部件为保留后交叉韧带型的髁股骨假体部件,其中部具有避让缺口,上述韧带避让缺口便于前交叉韧带或后交叉韧带穿过。当然,在图中未示出的实施方式中,股骨髁假体部件不限于此,还可以为其他结构的股骨髁假体部件,例如后稳定型髁股骨假体部件、半限制型股骨髁假体部件等。
[0063]目前,模压成型是加工塑料的最古老的方法,其主要优点是:成本低、设备简单、投资少、不受所加工的塑料的分子量的限制,缺点是生产效率低、劳动强度大、产品质量不稳定等。但是,超高分子量聚乙烯的相对分子质量太高,流动性极差,在其它加工方法不成熟的情况下,世界各国主要采用模压成型来加工超高分子量聚乙烯产品。模压成型大致分为以下三种:
[0064]1、压制-烧结-压制法
[0065]该加工方法又称自由烧结法,是把超高分子量聚乙烯粉料放入模具中先高压压制成毛坯,然后加热炉加热,加热一段时间后再放入另一个模具中加压冷却,制成制品。其优点在于制品的密度高、尺寸稳定、树脂热降解小,适于大尺寸的制品,烧结好的坯料易进行车、铣、刨、锯等机械加工。但是用这种方法加工超高分子量聚乙烯生产效率较低,且易氧化和降解。
[0066]2、烧结-压制法
[0067]烧结-压制法与压制-烧结-压制法基本相同。此方法适合于小型超高分子量聚乙烯制品的批量生产。该方法虽然生产效率低,但方法简单、成本低、模具数量少,并且不需要有惰性气体保护加热炉。
[0068]3、压制、烧结同时进行法
[0069]压制、烧结同时进行法就是在模具上,边加热边加压的一种方法.该方法类似于橡胶的成型加工方法。一般适用于大型超高分子量聚乙烯制品
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