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CN106109063A - 一种人工膝关节假体 - Google Patents

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CN106109063A
CN106109063A CN201610581443.3A CN201610581443A CN106109063A CN 106109063 A CN106109063 A CN 106109063A CN 201610581443 A CN201610581443 A CN 201610581443A CN 106109063 A CN106109063 A CN 106109063A
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Xian Honghui Hospital
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Abstract

本发明涉及一种人工膝关节假体，股骨假体凹面提供与股骨远端的安装界面，凸面与聚乙烯相关联形成关节；胫骨假体内侧提供固定内侧聚乙烯衬垫的锁扣机制，外侧为活动平台设计，为高抛光面，供外侧聚乙烯衬垫滑动；内侧聚乙烯衬垫上表面与股骨内侧髁形合，构成宽容的球窝关节，提供内侧轴及部分前后滑移活动度，下表面与胫骨假体内侧形成锁扣机制；外侧聚乙烯衬垫上表面与股骨外侧髁为球窝关节，完全形合，下表面活动，几个部件通过胫骨金属托的协同作用，再现了股骨“内髁轴移，外髁后滚”的生理运动学，使得安装膝关节假体的患者在屈伸活动过程中同时可以实现股骨关节面在胫骨关节面上的内髁轴移，外髁后滚，从而改善术后功能。

Description

一种人工膝关节假体
技术领域
本发明属于医用设备技术领域，具体涉及一种人工膝关节假体，再现股骨“内髁轴移，外髁后滚”的生理运动学。
背景技术
人工膝关节置换术的原理是使用人工材料界面代替已磨损或破坏的病变膝关节表面，从而获得无痛且可活动的膝关节，为患者解除病痛改善功能，但现有的人工膝关节假体无法恢复正常的膝关节运动学特征。
正常的膝关节在屈伸活动过程中同时伴有股骨关节面在胫骨关节面上的前后滑动与内外旋转。但现有的膝关节假体仅仅关注屈伸活动度，而在术后膝关节屈曲运动时植入的膝关节假体无法再现“股骨内髁轴移，外髁后滚”这一生理运动学特征，这是大多数患者术后功能不满意或者假体生存寿命过短的原因之一。
美国Wright公司推出的一款膝关节假体具有以内侧为轴的运动特点，但完全的内侧球窝设计也违背了正常膝关节内侧轴移的特点，而且外侧的设计不能保证股骨后滚，也无法再现“内髁轴移，外髁后滚”的生理运动学。
发明内容
本发明的目的是克服现有的膝关节假体无法再现“内髁轴移，外髁后滚”这一生理运动学特征，致使患者对术后功能不满意或者假体生存寿命过短的问题。
为此，本发明提供了一种人工膝关节假体，包括股骨假体和胫骨假体，所述的胫骨假体上端设置胫骨金属托，股骨假体下端与胫骨金属托相关联形成关节。
所述的股骨假体下端设置有球型结构的内侧髁和外侧髁，所述内侧髁和外侧髁以球面相关联的方式与胫骨金属托形成关节。
所述的胫骨金属托上分别安装有内侧聚乙烯衬垫和外侧聚乙烯衬垫，股骨假体下端的内侧髁和外侧髁分别通过内侧聚乙烯衬垫和外侧聚乙烯衬垫安装在胫骨金属托上。
所述的内侧聚乙烯衬垫上表面为凹球形，与股骨内侧髁球形面相关联形成球窝关节，下表面固定在胫骨金属托上；所述的外侧聚乙烯衬垫为双面凹球形结构，上表面的凹球面与外侧髁相关联形成球窝关节，下表面的凹球面与胫骨金属托外侧相关联形成球窝关节。
所述的内侧聚乙烯衬垫上表面的凹球形球面直径等于股骨内侧髁的球面直径或者大于股骨内侧髁球面直径1.5～2.5mm。
所述的胫骨金属托上分为内侧平台和外侧平台，内侧平台上设置有固定内侧聚乙烯衬垫的锚定基座；外侧平台设置有高抛光的胫骨外侧球形台，胫骨外侧球形台为球形设计，中间向上隆起，与外侧聚乙烯衬垫下表面的凹球面相关联形成球窝关节。
所述的胫骨外侧球形台的边缘设置有向上翻起的翻边，所述的翻边的高度高于胫骨外侧球形台球形面顶点。
所述的外侧聚乙烯衬垫下表面的凹球面为不完全凹球面，其沿膝关节左右方向上为完整凹球面，沿膝关节前后的方向上为一半的凹球面，使得外侧聚乙烯衬垫在胫骨外侧球形台上沿膝关节左右方向不动，但可以沿膝关节前后的方向滑动。
所述的胫骨假体上端设置有胫骨假体内外侧平台分隔纵脊，胫骨金属托上的内侧平台和外侧平台由胫骨假体内外侧平台分隔纵脊分隔；胫骨金属托下部绕着胫骨假体内外侧平台分隔纵脊设置有固定翼过渡面。
所述的股骨假体为钴铬钼合金铸造，胫骨假体为钛合金整体铸造成形；内侧聚乙烯衬垫和外侧聚乙烯衬垫为聚乙烯整体铸造成形。
本发明的有益效果：本发明提供的这种人工膝关节假体，再现了“内髁轴移，外髁后滚”的生理运动学，使得安装膝关节假体的患者在屈伸活动过程中同时可以实现股骨关节面在胫骨关节面上的内髁轴移，外髁后滚，为患者解除病痛改善功能。并且灵活的关节连接方式，使得膝关节假体的使用寿命更长，术后功能不满意，不会因为部件相互间的限制而出现损坏。
附图说明
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
图1是本发明的这种人工膝关节假体的结构示意图。
图2是胫骨金属托结构示意图。
图3是内侧聚乙烯衬垫结构示意图。
图4是外侧聚乙烯衬垫结构示意图。
附图标记说明：1、股骨假体；2、胫骨假体；3、胫骨金属托；4、内侧髁；5、外侧髁；6、内侧聚乙烯衬垫；7、外侧聚乙烯衬垫；8、锚定基座；9、胫骨外侧球形台；10、胫骨假体内外侧平台分隔纵脊；11、固定翼过渡面；12、翻边。
具体实施方式
实施例1：
本实施例提供一种人工膝关节假体，结合图1所示，包括股骨假体1和胫骨假体2，所述的胫骨假体2上端设置胫骨金属托3，股骨假体1下端与胫骨金属托3相关联形成关节。
本实施例提供的这种人工膝关节假体，主要是通过股骨假体1在胫骨金属托3的活动来实现“内髁轴移，外髁后滚”的生理运动学，通过胫骨金属托的作用，使得股骨假体1与胫骨假体2之间除了屈伸活动外，也可以伴有股骨关节面在胫骨关节面上的生理性前后滑动与内外旋转，为患者提供更加自然的膝关节功能。
实施例2：
本实施例对股骨假体1与胫骨假体2之间的结构进一步进行说明，从图1可以看到，股骨假体1下端设置有球型结构的内侧髁4和外侧髁5，所述内侧髁4和外侧髁5以球面相关联的方式与胫骨金属托3形成关节。
胫骨金属托3上分别安装有内侧聚乙烯衬垫6和外侧聚乙烯衬垫7，股骨假体1下端的内侧髁4和外侧髁5分别通过内侧聚乙烯衬垫6和外侧聚乙烯衬垫7安装在胫骨金属托3上。
如图3所示，内侧聚乙烯衬垫6上表面为凹球形，与股骨内侧髁4球形面相关联形成球窝关节，下表面固定在胫骨金属托3上；如图4所示，外侧聚乙烯衬垫7为双面凹球形结构，上表面的凹球面与外侧髁5相关联形成球窝关节，下表面的凹球面与胫骨金属托3外侧相关联形成球窝关节。
本实施例中，通过内侧髁4、外侧髁5和内侧聚乙烯衬垫6、外侧聚乙烯衬垫7之间的配合，实现“内髁轴移，外髁后滚”的生理运动学，内侧髁4和内侧聚乙烯衬垫6之间球面配合，内侧聚乙烯衬垫6下表面再固定在胫骨金属托3上，外侧髁5和外侧聚乙烯衬垫7之间的配合，使得外侧髁5和外侧聚乙烯衬垫7之间以及外侧聚乙烯衬垫7和胫骨金属托3之间都是球面配合，球面配合的形式可以实现移动和滚翻，而固定的结构又能使得固定处为轴类结构，这样就可以实现以股骨内侧为轴，而随着移动，外侧可以实现股骨后滚的功能。
实施例3：
本实施在实施例2的基础上进一步进行说明，在本实施例中，为了更好地实现功能，内侧聚乙烯衬垫6上表面，为球形，与股骨内侧髁4相关联形成关节，根据内侧聚乙烯衬垫6与股骨内侧髁4半径的关系，分为为完全限制型和半限制型。
完全限制型：即内侧聚乙烯衬垫6上表面球面半径=股骨内髁半径，此种类型下，内侧聚乙烯衬垫6与股骨内侧髁4完全贴合，相互限制，不会有偏移发生，当然，能够精确地满足膝关节的各项功能。
半限制型：即内侧聚乙烯衬垫6上表面球面半径>股骨内侧髁4半径约1.5～2.5mm，较佳的数值为2mm。半限制型的结构，为内侧聚乙烯衬垫6与股骨内侧髁4之间的关节活动，提供一定的缓冲功能，以降低应力进而减少假体磨损，在满足膝关节的功能条件下，进一步优化结构，灵活性更强。
实施例4：
本实施例对胫骨金属托3进一步进行说明，胫骨金属托3上分为内侧平台和外侧平台，内侧平台上设置有固定内侧聚乙烯衬垫6的锚定基座8，内侧聚乙烯衬垫6上表面与股骨内侧髁4假体部分形合，构成一个宽容的球窝关节，提供内侧轴及部分前后滑移的活度，下表面与胫骨假体内侧形成锁扣机制，锚定在锚定基座8上。
外侧平台设置有高抛光的胫骨外侧球形台9，胫骨外侧球形台9为球形设计，中间向上隆起，与外侧聚乙烯衬垫7下表面的凹球面相关联形成球窝关节。胫骨外侧球形台9的边缘高于球形面顶点，限制外侧聚乙烯衬垫7脱位。
总之，胫骨假体2内侧提供固定内侧聚乙烯衬垫6的锁扣机制，外侧为活动平台设计，以内侧为轴，外侧进行活动，实现“内髁轴移，外髁后滚”的生理运动学。
更加优化地，胫骨外侧球形台9的边缘设置有向上翻起的翻边12，所述的翻边12的高度高于胫骨外侧球形台9球形面顶点。这样，由于翻边12的存在，不会使外侧聚乙烯衬垫7移动到胫骨外侧球形台9的平台范围外。
外侧聚乙烯衬垫7下表面的凹球面为不完全凹球面，其沿膝关节左右方向上为完整凹球面，沿膝关节前后的方向上为一半的凹球面，使得外侧聚乙烯衬垫7在胫骨外侧球形台9上沿膝关节左右方向不动，但可以沿膝关节前后的方向滑动，这样，便于滑动，从而降低应力。
实施例5：
如图2所示，胫骨假体2上端设置有胫骨假体内外侧平台分隔纵脊10，胫骨金属托3上的内侧平台和外侧平台由胫骨假体内外侧平台分隔纵脊10分隔。根据假体限制型的不同，胫骨假体内外侧平台分隔纵脊10和内侧聚乙烯衬垫6可以分为四个变异亚型：后稳定型、后叉韧带保留型、双叉韧带替代型和双叉韧带保留型，不同的类型具有不同的形状。胫骨金属托3下部设置有固定翼过渡面11，固定翼过渡面11可以方便假体植入并增强稳定性。
股骨假体1为钴铬钼合金铸造，胫骨假体2为钛合金整体铸造成形；内侧聚乙烯衬垫6和外侧聚乙烯衬垫7为聚乙烯整体铸造成形。
综上所述，本发明提供的这种膝关节假体，其中，股骨假体：凹面提供与股骨远端的安装界面，凸面与聚乙烯相关联形成关节；胫骨假体：内侧提供固定内侧聚乙烯衬垫的锁扣机制，外侧为活动平台设计，为高抛光面，供外侧聚乙烯衬垫滑动；内侧聚乙烯衬垫：上表面与股骨内髁假体部分形合，构成一个宽容的球窝关节，提供内侧轴及部分前后滑移的活度，下表面与胫骨假体内侧形成锁扣机制；外侧聚乙烯衬垫：上表面与股骨外髁假体为球窝关节，完全形合，下表面活动。上述几个部件通过胫骨金属托3的协同作用，再现了股骨“内髁轴移，外髁后滚”的生理运动学，使得安装膝关节假体的患者在屈伸活动过程中同时可以实现股骨关节面在胫骨关节面上的生理性的前后滑动与内外旋转，为患者解除病痛改善功能。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种人工膝关节假体，包括股骨假体（1）和胫骨假体（2），其特征在于：所述的胫骨假体（2）上端设置胫骨金属托（3），股骨假体（1）下端与胫骨金属托（3）相关联形成关节。
2.如权利要求1所述的人工膝关节假体，其特征在于：所述的股骨假体（1）下端设置有球型结构的内侧髁（4）和外侧髁（5），所述内侧髁（4）和外侧髁（5）以球面相关联的方式与胫骨金属托（3）形成关节。
3.如权利要求2所述的人工膝关节假体，其特征在于：所述的胫骨金属托（3）上分别安装有内侧聚乙烯衬垫（6）和外侧聚乙烯衬垫（7），股骨假体（1）下端的内侧髁（4）和外侧髁（5）分别通过内侧聚乙烯衬垫（6）和外侧聚乙烯衬垫（7）安装在胫骨金属托（3）上。
4.如权利要求3所述的人工膝关节假体，其特征在于：所述的内侧聚乙烯衬垫（6）上表面为凹球形，与股骨内侧髁（4）球形面相关联形成球窝关节，下表面固定在胫骨金属托（3）上；所述的外侧聚乙烯衬垫（7）为双面凹球形结构，上表面的凹球面与外侧髁（5）相关联形成球窝关节，下表面的凹球面与胫骨金属托（3）外侧相关联形成球窝关节。
5.如权利要求4所述的人工膝关节假体，其特征在于：所述的内侧聚乙烯衬垫（6）上表面的凹球形球面直径等于股骨内侧髁（4）的球面直径或者大于股骨内侧髁（4）球面直径1.5～2.5mm。
6.如权利要求4或5所述的人工膝关节假体，其特征在于：所述的胫骨金属托（3）上分为内侧平台和外侧平台，内侧平台上设置有固定内侧聚乙烯衬垫（6）的锚定基座（8）；外侧平台设置有高抛光的胫骨外侧球形台（9），胫骨外侧球形台（9）为球形设计，中间向上隆起，与外侧聚乙烯衬垫（7）下表面的凹球面相关联形成球窝关节。
7.如权利要求6所述的人工膝关节假体，其特征在于：所述的胫骨外侧球形台（9）的边缘设置有向上翻起的翻边（12），所述的翻边（12）的高度高于胫骨外侧球形台（9）球形面顶点。
8.如权利要求6或7所述的人工膝关节假体，其特征在于：所述的外侧聚乙烯衬垫（7）下表面的凹球面为不完全凹球面，其沿膝关节左右方向上为完整凹球面，沿膝关节前后的方向上为一半的凹球面，使得外侧聚乙烯衬垫（7）在胫骨外侧球形台（9）上沿膝关节左右方向不动，但可以沿膝关节前后的方向滑动。
9.如权利要求8所述的人工膝关节假体，其特征在于：所述的胫骨假体（2）上端设置有胫骨假体内外侧平台分隔纵脊（10），胫骨金属托（3）上的内侧平台和外侧平台由胫骨假体内外侧平台分隔纵脊（10）分隔；胫骨金属托（3）下部设置有固定翼过渡面（11）。
10.如权利要求1或9所述的人工膝关节假体，其特征在于：所述的股骨假体（1）为钴铬钼合金铸造，胫骨假体（2）为钛合金整体铸造成形；内侧聚乙烯衬垫（6）和外侧聚乙烯衬垫（7）为聚乙烯整体铸造成形。
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