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CN105078620A - 一种有机高分子材料人工肩关节假体 - Google Patents

一种有机高分子材料人工肩关节假体 Download PDF

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CN105078620A
CN105078620A CN201510470777.9A CN201510470777A CN105078620A CN 105078620 A CN105078620 A CN 105078620A CN 201510470777 A CN201510470777 A CN 201510470777A CN 105078620 A CN105078620 A CN 105078620A
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joint prosthesis
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朱健
徐龙伟
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Jiangsu Okani Medical Technology Co Ltd
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Jiangsu Okani Medical Technology Co Ltd
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    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
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Abstract

本发明涉及一种有机高分子材料人工肩关节假体，包括球头和肱骨柄，其中球头的内表面呈凹形，球头的内表面与肱骨柄相连，球头在使用中置入人体臼窝，球头的外表面直接与人体关节软骨匹配，球头由聚醚醚酮或其衍生物构成，形成半肩关节假体；基于此，本发明结构进一步包括肩关节盂假体和臼杯，根据配对方式形成全肩关节假体和反肩关节假体。本发明假体的内植物部件由高分子材料组成，降低了金属腐蚀和金属可能引起的过敏、毒性问题；本发明的PEEK材料的弹性模量与自然骨匹配，减轻了应力遮挡问题；本发明假体对关节软骨的滑动摩擦面降低了磨损问题；本发明中所有内植物部件对核磁共振成像不造成干扰。

Description

一种有机高分子材料人工肩关节假体
技术领域
本发明涉及一种医疗康复器械，更具体地，涉及一种有机高分子材料人工肩关节假体。
背景技术
人工肩关节置换术自上世纪五十年代应用于临床以来，目前已经得到广泛使用(KruegerFJ.Avitalliumreplicaarthroplastyontheshoulder；acasereportofasepticnecrosisoftheproximalendofthehumerus.Surgery1951；30:1005-11)。目前反肩关节也得到大量使用(IntJShoulderSurg.2015Jan-Mar；9(1):24-31.doi:10.4103/0973-6042.150226.Reverseshoulderarthroplasty.Part1:Systematicreviewofclinicalandfunctionaloutcomes.SamitierG,Alentorn-GeliE,TorrensC,WrightTW)。内植物的材料基本由钴铬钼(CoCrMo)合金和超高分子量聚乙烯(UHMWPE)相匹配组成滑动面。
金属材料应用于肩关节置换存在不尽如意的临床问题。第一，金属材料在人体中不可避免地产生腐蚀，释放出Co，Cr，Mo，Ni等离子，过量的金属离子释放会产生毒性(MorwoodMP,GarriguesGE.JShoulderElbowSurg.2015Jul；24(7):1156-1164.doi:10.1016/j.jse.2015.01.015.Epub2015Mar20.Shoulderarthroplastyinthepatientwithmetalhypersensitivity)。第二，金属材料的高弹性模量导致自然骨的应力遮挡问题(PanegrossiG,CerettiM,PapaliaM,CasellaF,FavettiF,FalezF.(2014)Bonelossmanagementintotalkneerevisionsurgery.IntOrthop.2014Feb；38(2):419-27.)；第三，CoCrMo合金含有少量的镍元素，引起部分病人的过敏反应；第四，金属材料特别是CoCrMo严重影响核磁共振(MRI)成像(BachschmidtTJ,SutterR,JakobPM,PfirrmannCW,NittkaM.(2014)Kneeimplantimagingat3Teslausinghigh-bandwidthradiofrequencypulses.JMagnResonImaging.2014Aug23.doi:10.1002/jmri.24729.)。
因此，到目前为止，临床上应用的肩关节假体基本上全部为金属材料特别是CoCrMo合金，但是上述金属材料由于有一系列的缺点妨碍了广泛的临床应用。
发明内容
针对上述解决的技术问题，本发明的目的是提供一种有机高分子材料人工肩关节假体。
本发明首次提出由聚醚醚酮(PEEK)类高分子材料组成的人工肩关节系统。本发明的肩关节结构由于创造性地采用了PEEK或其衍生物，使得PEEK对超高分子量聚乙烯的摩擦学特性有了改进，提高了急案关节置换的临床使用。在本发明中，通过PEEK和高分子量聚乙烯滑动面的匹配，减少了磨损，增加PEEK对人体肩关节的缓冲，降低了表面的接触压力，进一步减少了对关节滑动面的磨损，再加上PEEK假体能够将负荷有效传导至骨头，从而减少了应力遮挡。
另外，本发明由于减少了金属材料使用所造成的临床问题，例如，金属离子的敏感，毒性，假性肿瘤等问题。由于PEEK材料的弹性模量(3GPa)远远低于金属的弹性模量(200GPa)，而且和骨的弹性模量(0.8～17GPa)基本一致，所以，采用PEEK材料可以降低骨的应力遮挡，避免骨吸收，从而达到长期良好的骨保留的效果。此外，本发明解决了聚合物假体手术后的显影问题，以便观察手术效果和假体在人体中长期服役。
为了实现上述发明，本发明采用如下技术方案：
一种有机高分子材料人工肩关节假体，包括球头和肱骨柄，其中所述球头的内表面呈凹形，所述球头的内表面与所述肱骨柄相连，所述球头在使用中置入人体臼窝，所述球头的外表面直接与人体关节软骨匹配，所述球头由聚醚醚酮或其衍生物构成。
进一步地，所述肱骨柄由生物相容性金属或其合金构成。
进一步地，所述生物相容性金属或其合金包括钴铬钼合金、钛或钛合金、镁或镁合金、钽或钽合金、不锈钢和锆铌合金中的一种或几种。
进一步地，所述球头包含加强部。
一种如上述所述的有机高分子材料人工肩关节假体，进一步包括肩关节盂假体，其中所述肩关节盂假体的内表面与所述球头的外表面相连，所述肩关节盂假体的外表面直接与人体关节软骨匹配，所述肩关节盂假体由超高分子量聚乙烯或其衍生物构成。
进一步地，所述肩关节盂假体也可以由聚醚醚酮或其衍生物构成。
进一步地，当所述肩关节盂假体由聚醚醚酮或其衍生物构成时，所述球头由超高分子量聚乙烯或其衍生物构成。
一种如上述所述的有机高分子材料人工肩关节假体，进一步包括臼杯并且所述球头倒置安装，其中所述球头的内表面与所述肩关节盂假体的内表面相连，所述球头的外表面与所述臼杯的外表面相连，所述臼杯的内表面与所述肱骨柄相连，所述肩关节盂假体的外表面直接与人体关节软骨匹配，所述肩关节盂假体由聚醚醚酮或其衍生物构成，所述球头与所述肩关节盂假体构成一体式，所述臼杯由超高分子量聚乙烯或其衍生物构成。
进一步地，所述臼杯也可以由聚醚醚酮或其衍生物构成。
进一步地，当所述臼杯由聚醚醚酮或其衍生物构成时，所述球头与所述肩关节盂假体均由超高分子量聚乙烯或其衍生物构成。
由于采用以上技术方案，本发明的有益效果为：
1)本发明提供的人工肩关节假体的内植物部件的主要部分均由高分子材料组成，从而降低金属腐蚀和金属可能引起的过敏、毒性问题；
2)本发明中的PEEK材料的弹性模量与自然骨相匹配，减轻了应力遮挡问题；
3)本发明中的PEEK假体对关节软骨的滑动摩擦面降低了磨损问题；
4)本发明中全部由有机高分子材料组成的所有内植物部件对核磁共振成像不造成干扰。
附图说明
图1为本发明提供的人工肩关节假体的一实施例(半肩关节)的结构示意图；
图2为本发明提供的人工肩关节假体的另一实施例(全肩关节)的结构示意图；
图3为本发明提供的人工肩关节假体的又一实施例(反肩关节)的结构示意图。
附图标记说明
1肩关节盂假体、2球头、3肱骨柄、4臼杯
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明提供的一种有机高分子材料人工肩关节假体为半肩关节假体，其包括球头2和肱骨柄3，其中球头2的内表面呈凹形，球头2的内表面与肱骨柄3相连，球头2在使用中置入人体臼窝，球头2的外表面直接与人体关节软骨匹配，球头2由聚醚醚酮(PEEK)或其衍生物构成。
在上述技术方案中，肱骨柄3由生物相容性金属或其合金构成。
在上述技术方案中，生物相容性金属或其合金包括钴铬钼合金、钛或钛合金、镁或镁合金、钽或钽合金、不锈钢和锆铌合金中的一种或多种。
在上述技术方案中，球头2中包含加强部(未示出)，其中加强部(未示出)位于球头的下缘一圈的金属边上。
如图2所示，本发明提供的一种有机高分子材料人工肩关节假体为全肩关节假体，其包括肩关节盂假体1、球头2和肱骨柄3，其中球头2的内表面呈凹形，球头2的内表面与肱骨柄3相连，球头2在使用中置入人体臼窝，球头2的外表面与肩关节盂假体1的内表面相连，肩关节盂假体1的外表面直接与人体关节软骨匹配，球头2由聚醚醚酮(PEEK)或其衍生物构成，肩关节盂假体1由超高分子量聚乙烯(UHMWPE)或其衍生物构成。
在上述技术方案中，肱骨柄3由生物相容性金属或其合金构成。
在上述技术方案中，生物相容性金属或其合金包括钴铬钼合金、钛或钛合金、镁或镁合金、钽或钽合金、不锈钢和锆铌合金中的一种或几种。
在上述技术方案中，球头2中包含加强部(未示出)，其中加强部(未示出)位于球头的下缘一圈的金属边上。
在上述技术方案中，肩关节盂假体1也可以由聚醚醚酮或其衍生物构成。当肩关节盂假体1由聚醚醚酮或其衍生物构成时，球头2由超高分子量聚乙烯或其衍生物构成。
如图3所示，本发明提供的一种有机高分子材料人工肩关节假体为反肩关节假体，其包括肩关节盂假体1、球头2、肱骨柄3和臼杯4，其中球头2的内表面呈凹形，球头2倒置安装，球头2的外表面与臼杯4的外表面相连，臼杯4的内表面与肱骨柄3相连，球头2在使用中置入人体臼窝，球头2的内表面与肩关节盂假体1的内表面相连，肩关节盂假体1的外表面直接与人体关节软骨匹配，球头2由聚醚醚酮(PEEK)或其衍生物构成，肩关节盂假体1由聚醚醚酮(PEEK)或其衍生物构成，球头2与肩关节盂假体1构成一体式，臼杯4由超高分子量聚乙烯或其衍生物构成。
在上述技术方案中，肱骨柄3由生物相容性金属或其合金构成。
在上述技术方案中，生物相容性金属或其合金包括钴铬钼合金、钛或钛合金、镁或镁合金、钽或钽合金、不锈钢和锆铌合金中的一种或几种。
在上述技术方案中，球头2中包含加强部(未示出)，其中加强部(未示出)位于球头的下缘一圈的金属边上。
在上述技术方案中，臼杯4也可以由聚醚醚酮或其衍生物构成。当臼杯4由聚醚醚酮或其衍生物构成时，球头2与肩关节盂假体1均由超高分子量聚乙烯或其衍生物构成。
本发明的肩关节结构由于创造性地采用了PEEK或其衍生物，使得PEEK对超高分子量聚乙烯的摩擦学特性有了改进，提高了急案关节置换的临床使用。在本发明中，通过PEEK和高分子量聚乙烯滑动面的匹配，减少了磨损，增加PEEK对人体肩关节的缓冲，降低了表面的接触压力，进一步减少了对关节滑动面的磨损，再加上PEEK假体能够将负荷有效传导至骨头，从而减少了应力遮挡。
本发明减少了金属材料使用所造成的临床问题，例如，金属离子的敏感，毒性，假性肿瘤等问题。由于PEEK材料的弹性模量(3GPa)远远低于金属的弹性模量(200GPa)，而且和骨的弹性模量(0.8～17GPa)差不多，所以，采用PEEK材料可以降低骨的应力遮挡，避免骨吸收，从而达到长期良好的骨保留的效果。此外，本发明解决了聚合物假体手术后的显影问题，以便观察手术效果和假体在人体中长期服役。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明权利要求的保护范围当中。

Claims (10)

1.一种有机高分子材料人工肩关节假体，其特征在于，包括球头和肱骨柄，其中所述球头的内表面呈凹形，所述球头的内表面与所述肱骨柄相连，所述球头在使用中置入人体臼窝，所述球头的外表面直接与人体关节软骨匹配，所述球头由聚醚醚酮或其衍生物构成。
2.根据权利要求1所述的有机高分子材料人工肩关节假体，其特征在于，所述肱骨柄由生物相容性金属或其合金构成。
3.根据权利要求2所述的有机高分子材料人工肩关节假体，其特征在于，所述生物相容性金属或其合金包括钴铬钼合金、钛或钛合金、镁或镁合金、钽或钽合金、不锈钢和锆铌合金中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的有机高分子材料人工肩关节假体，其特征在于，所述球头包含加强部。
5.一种如权利要求1-4中任意一项所述的有机高分子材料人工肩关节假体，其特征在于，进一步包括肩关节盂假体，其中所述肩关节盂假体的内表面与所述球头的外表面相连，所述肩关节盂假体的外表面直接与人体关节软骨匹配，所述肩关节盂假体由超高分子量聚乙烯或其衍生物构成。
6.根据权利要求5所述的有机高分子材料人工肩关节假体，其特征在于，所述肩关节盂假体也可以由聚醚醚酮或其衍生物构成。
7.根据权利要求6所述的有机高分子材料人工肩关节假体，其特征在于，当所述肩关节盂假体由聚醚醚酮或其衍生物构成时，所述球头由超高分子量聚乙烯或其衍生物构成。
8.一种如权利要求5所述的有机高分子材料人工肩关节假体，其特征在于，进一步包括臼杯并且所述球头倒置安装，其中所述球头的内表面与所述肩关节盂假体的内表面相连，所述球头的外表面与所述臼杯的外表面相连，所述臼杯的内表面与所述肱骨柄相连，所述肩关节盂假体的外表面直接与人体关节软骨匹配，所述肩关节盂假体由聚醚醚酮或其衍生物构成，所述球头与所述肩关节盂假体构成一体式，所述臼杯由超高分子量聚乙烯或其衍生物构成。
9.根据权利要求8所述的有机高分子材料人工肩关节假体，其特征在于，所述臼杯也可以由聚醚醚酮或其衍生物构成。
10.根据权利要求9所述的有机高分子材料人工肩关节假体，其特征在于，当所述臼杯由聚醚醚酮或其衍生物构成时，所述球头与所述肩关节盂假体均由超高分子量聚乙烯或其衍生物构成。
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