假体及假体系统
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域,特别涉及一种假体及假体系统。
背景技术
患有肿瘤的儿童,尤其是患有高发病率的股骨远端和胫骨近端骨肉瘤,早期的截肢治疗已经慢慢被保肢治疗取代,患儿手术切除肿瘤后需安装一个内假体,传统的保肢治疗手段主要有自体骨移植、异体骨移植、普通假体置换。但是,随着患儿的成长,其健康一侧的肢体会随着身体发育而变长,而植入假体的一侧则因骨骺的破坏无法正常生长,这将导致患儿两侧肢体不等长问题。这不仅外形难看,而且给患儿的生活带来不便,还可引起骨盆倾斜、脊柱侧弯、非正常应力所致关节损害等一系列并发症。
为解决保肢术后儿童肢体不等长问题,目前常见的可延长假体分为两类:一类为有创的可延长假体,虽然能够延长,但是设计的延长机制必须行二次手术才能完成,如需要手术暴露假体,用专用工具拧动内部结构式假体,该类假体需反复手术延长,不仅增加患儿的术后并发症,费时费力,而且也增加了经济负担。另一类假体为自动可延长假体,如一种有体内电源、体外电源的假体,这类假体的设计结构复杂,失效率高,使用寿命有限,延长长度不确定,体内体外的电源连接要通过皮下组织,这也会造成一些并发症,而且患儿体内安装电源装置,这无法保证假体的可靠性,极易出现失效,设计不合理。
因此,需要设计一种安全无创的可延长假体及假体系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种假体及假体系统,以解决现有的假体延长不安全的问题。
为解决上述技术问题,本发明提供一种假体,所述假体包括外壳、限位柱、延伸柱、限转动件和弹性件,其中:
所述外壳具有位于远端的第一开口端部和位于近端的第一封闭端部;
所述限位柱容置于所述外壳中,并被配置为与所述外壳至少保持轴向相对静止;
所述延伸柱容置于所述限位柱中,并向所述外壳的远端延伸,所述延伸柱包括一本体和至少一位于本体近端的凸台,所述凸台沿所述本体径向向外延伸并伸入所述限位柱;
所述限转动件,容纳于所述外壳中,用于限制所述延伸柱发生旋转运动;
所述弹性件,用以向所述延伸柱提供弹性力,使所述延伸柱向所述外壳的远端移动;
当所述外壳的外侧施加一交变磁场时,所述延伸柱的凸台发热,使所述限位柱与所述凸台接触的部位融化,以使所述弹性件推动所述延伸柱沿所述限位柱的轴向,向所述外壳远端移动。
可选的,在所述的假体中,至少所述延伸柱本体的远端为棱柱体,所述限转动件包括限转动柱,所述限转动柱位于所述外壳的远端,且被配置为与外壳至少保持周向相对静止,所述限转动柱设有第一内腔,至少部分所述第一内腔与所述延伸柱远端的相匹配,以限制所述延伸柱发生旋转运动。
可选的,在所述的假体中,所述限转动件还包括多个第一定位销,所述限转动柱邻接于所述限位柱靠近所述第一开口端部的一端,所述限转动柱的外壁和所述外壳的内壁之间设有多个轴向延伸的销孔,每个所述第一定位销插入一个所述销孔中,以使限转动柱与外壳保持周向相对静止。
可选的,在所述的假体中,所述延伸柱本体的远端外壁周向布置有多个轴向延伸的凹槽,所述限转动件包括多个第二定位销,所述第二定位销固定于所述外壳的内壁,并径向向里延伸,容纳于所述轴向凹槽中。
可选的,在所述的假体中,所述外壳远端内壁周向布置有多个轴向延伸的凹槽,所述限转动件包括多个第二定位销,所述第二定位销固定于所述延伸柱远端的外壁,并径向向外延伸,容纳于所述外壳的一轴向凹槽中。
可选的,在所述的假体中,所述延伸柱的本体靠近所述凸台的远端的外壁表面具有多个沿所述延伸柱的轴向延伸的贯通凹槽。
可选的,在所述的假体中,所述限位柱的材料为树脂,所述树脂的熔体体积流动速率为20~50cm3/10min,弹性模量为2.5~5GPa。
可选的,在所述的假体中,所述树脂为聚缩醛或聚乙烯树脂。
可选的,在所述的假体中,所述树脂为甲缩醛树脂或乙缩醛树脂。
可选的,在所述的假体中,所述延伸柱为具有第二内腔的中空体,且所述延伸柱的远端设有第二封闭端部;
所述假体还包括内柱,所述内柱包括延伸本体和底座,所述内柱的底座邻接于所述外壳的第一封闭端部处,所述延伸本体容置于所述延伸柱的第二内腔,并向所述第二封闭端部方向延伸;
所述弹性件为一压缩弹簧,套接在所述延伸本体上,且所述弹性件的近端与所述底座邻接,所述弹性件的远端与第二封闭端部邻接。
可选的,在所述的假体中,所述内柱还包括磁导部件,所述磁导部件容置于所述内柱的延伸本体中,所述磁导部件的相对磁导率为100~10000。
可选的,在所述的假体中,所述磁导部件材料为永磁铁氧体。
可选的,在所述的假体中,至少所述延伸本体的外壁的材料为生物相容性材料。
可选的,在所述的假体中,所述弹性件的内壁与所述内柱的外壁为间隙配合,所述弹性件的外壁与所述延伸柱的第二内壁为间隙配合。
可选的,在所述的假体中,所述假体还包括壳帽,所述壳帽位于所述第一开口端部附近,所述壳帽与所述外壳为可拆卸连接,以使所述限转动件、限位柱相对于所述外壳保持轴向相对静止,所述壳帽具有贯通的第三内腔,所述延伸柱通过所述第三内腔延伸至所述外壳的外侧。
可选的,在所述的假体中,所述外壳的第一封闭端部具有贯通的孔。
本发明还提供一种假体系统,所述假体系统包括上述任一项所述的假体和交变磁场发生装置,所述交变磁场发生装置提供交变磁场。
可选的,在所述的假体系统中,所述交变磁场发生装置包括环体和发生装置主机,所述发生装置主机用于控制交变磁场,提供交变磁场时所述假体置于环体中。
在本发明提供的假体及假体系统中,通过在外壳外侧,即人体外设有一交变磁场,限位柱与延伸柱接触的部位融化,以使在限转动件的限制下,所述弹性体推动延伸柱沿所述限位柱的轴向,向所述外壳远端移动,即向假体外部延长。如此,延长过程中稳定可控,只使用内部弹簧力进行推动,无需手术,对人体无害,设计结构简单,延长长度可根据交变磁场的作用时间、频率控制来确定,克服了现有技术中的假体安全性差的问题。
具体的,所述延伸柱包括本体和位于本体近端的凸台,凸台沿所述本体径向向外延伸并伸入限位柱,可使限位柱与延伸柱在常规情况下固定,不会随意移动;在交变磁场作用下,所述凸台发热,融化与凸台接触部分的限位柱,使延伸柱克服限位柱的阻力在弹性件的作用下向远端移动。
在一个优选的实施例中,所述延伸柱的本体靠近所述凸台远端的外壁表面具有多个沿所述延伸柱的轴向延伸的贯通凹槽,以使在外部交变磁场的作用下,凸台部分快速产生热量,凹槽段则因为产生涡流的磁路环路被切断,不产生热量,以避免假体其余部分受热损坏。
在一个优选的实施例中,所述延伸柱的本体,至少远端的外壁表面为棱柱状,所述限转动件包括位于外壳远端的限转动柱,所述限转动柱的第一内腔与所述延伸柱的远端外壁形状相匹配。进一步所述限转动柱的外壁和所述外壳的内壁的相对面具有多个轴向延伸的销孔,每个所述第一定位销插入一个所述销孔中,以使限转动柱与外壳保持周向相对静止。因此,所述延伸柱与外壳保持周向相对静止不会随意转动。在另外一个实施例中,所述延伸柱本体的远端外壁周向布置有多个轴向延伸的凹槽,所述限转动件包括多个第二定位销,所述第二定位销固定于所述外壳的内壁,并径向向里延伸,容纳于所述轴向凹槽中。或者,所述外壳远端内壁周向布置有多个轴向延伸的凹槽,所述限转动件包括多个第二定位销,所述第二定位销固定于所述延伸柱远端的外壁,并径向向外延伸,容纳于所述外壳的一轴向凹槽中。同样,所述延伸柱与外壳保持周向相对静止。
在一个优选的实施例中,所述限位柱的材料为熔体体积流动速率为20~50cm3/10min,弹性模量为2.5~5GPa的树脂,优选为聚缩醛树脂或者聚乙烯树脂,更优选为甲缩醛树脂或乙缩醛树脂。上述树脂材料,在假体平时使用时能提供足够的力学性能,以克服弹性件对延伸柱的弹性力,在假体需要被延长时能够提供优异的流动性,降低对延伸柱的阻力。
在一个优选的实施例中,假体还包括容纳于所述延伸柱中的内柱,所述内柱包含有磁导部件,所述磁导部件的相对磁导率为100~10000,优选,所述磁导部件的材料为永磁铁氧体。延长过程中,在外部交变磁场作用下,磁导部件可以进一步增强交变磁场的场强,更高效的促进磁能转化为电能,再进一步转化为热能,这样可以大大提升了延伸柱的凸台部分的加热效率,从而缩短交变磁场作用的时间,提高延长的敏捷性,保证高效的延长机制。
附图说明
图1是本发明一实施例的假体整体示意图;
图2是本发明一实施例的假体的一轴向剖面示意图;
图3是本发明一实施例的假体延伸柱和内柱装配示意图;
图4是本发明一实施例的假体的另一轴向剖面示意图;
图中所示:10-外壳;11-孔;21-限位柱;22-延伸柱;221-凸台;222-凹槽;23-内柱;24-限转动柱;30-弹性件;41-第一定位销;50-壳帽;60-股骨嵌入段;70-胫骨关节;81-环体;82-发生装置主机。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的假体及假体系统作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书,本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
在本发明中所述的“远端”、“远侧”是指假体靠近延伸方向的一侧;相应的,“近端”、“近侧”是与“远端”、“远侧”相对的一侧。
本发明的核心思想在于提供一种假体及假体系统,以解决现有的假体延长不安全的问题。
为实现上述思想,本发明提供了一种假体及假体系统,所述假体包括外壳、限位柱、延伸柱、限转动件和弹性件,其中:所述外壳具有位于远端的第一开口端部和位于近端的第一封闭端部;所述限位柱容置于所述外壳中,并被配置为与所述外壳至少保持轴向相对静止;所述延伸柱容置于所述限位柱中,并向所述外壳的远端延伸,所述延伸柱包括一本体和至少一位于本体近端的凸台,所述凸台沿所述本体径向向外延伸并伸入所述限位柱;所述限转动件,容纳于所述外壳中,用于限制所述延伸柱发生旋转运动;所述弹性件,用以向所述延伸柱提供弹性力,使所述延伸柱向所述外壳的远端移动;当所述外壳的外侧施加一交变磁场时,所述延伸柱的凸台发热,使所述限位柱与所述凸台接触的部位融化,以使所述弹性件推动所述延伸柱沿所述限位柱的轴向,向所述外壳远端移动。
在本发明提供的假体及假体系统中,通过在外壳外侧,即人体外设有一交变磁场,交变磁场由一交变磁场发生装置形成,交变磁场发生装置是本发明的假体发生延长的触发器,交变磁场在延伸柱的凸台部分形成涡流,涡流产生的热量使所述限位柱与所述凸台接触的部位发生融化,以使所述弹性件30推动所述延伸柱沿所述限位柱的轴向,向所述外壳的远端移动,即向假体外部延长,延长过程中稳定可控,只使用内部弹簧力进行推动,无需手术,对人体无害,设计结构简单。
下述实施例中为一种用于延长股骨的假体,但是并不表示本发明的假体仅可应用于延长股骨的假体中,也可以应用于延长胫骨的假体、延长尺骨的假体等。如图1所示,本发明的实施例提供一种假体,所述假体包括外壳10、限位柱21、延伸柱22、限转动柱24和弹性件30。其中:所述外壳10的远端具有一第一开口,近端具有第一封闭端部;所述限位柱21容置于所述外壳10中,并被配置为与所述外壳至少保持轴向相对静止,限位柱21用于对延伸柱22进行限位;所述限位柱21为中空柱状结构,所述延伸柱22容置于所述限位柱21中,并向所述外壳的远端外部延伸,所述延伸柱包括一本体和至少一位于本体近端的凸台,所述凸台沿所述本体径向向外延伸并伸入所述限位柱21,延伸柱22是相对于外壳10为可延长的部分,其利用凸台部分的发热解除限位柱21对其的限位,以实现延长;所述限转动件,容纳于所述外壳中,用于限制所述延伸柱发生旋转运动;所述弹性件30向所述延伸柱提供弹性力,当外壳10外侧具有一交变磁场时,所述限位柱21的凸台和所述延伸柱22的连接处融化,以使所述弹性件30推动所述延伸柱22沿所述限位柱轴向所述外壳远端移动。所述外壳10即为可延长股骨假体中的股骨箱部分,且外壳10的第一封闭端部在本实施案例中制作成股骨关节,连接胫骨关节70。延伸柱连接股骨嵌入段60,其延长时可推动股骨长度的变化。
具体的,在所述的假体中,所述延伸柱22包括本体和位于本体近端的凸台221,所述凸台221即为限位柱21与所述延伸柱22接触的部分,为限位柱21对延伸柱22进行限位的关键点。从图1所示的角度来观察,所述凸台从本体的径向向外延伸,并深入所述限位柱。应理解,这里的“径向延伸”不能狭义认为所述凸台只能延垂直于本体轴向的方向延伸,而应广义的理解为所述凸台不是沿轴向方向延伸。另外,为了使限位柱21与凸台221的接触部位融化时,凸台221能顺利移动达到目标位置,同时在平时,限位柱21与凸台221之间能有充分的接触以实现限位柱1对凸台221部分支撑作用,分担弹性件30的压力,凸台221被设计为三角形,优选为直角三角形。从图2所示的角度来观察,为了使凸台221在交变磁场作用下的发热和受力均匀,至少部分凸台221的横截面形状优选为圆形,但不限于圆形,只要凸台外形的形状曲线为二阶导数连续的曲线即可。另外,为了使延伸柱22移动时,限位柱21不会阻碍其移动,除凸台与所述限位柱21连接,所述延伸柱22本体的外壁与所述限位柱21的内壁为间隙配合。
进一步的,如图1所示,在所述的假体中,所述延伸柱22本体靠近凸台221的外壁表面具有多个沿延伸柱22的轴向延伸的凹槽222,以使在外部交变磁场的作用下,凸台221部分快速产生热量,凹槽222处则因为磁场经过的部分环路或整个环路切断,不能产生涡流因而不产生热量,产生的热量集中在凸台部分,起到对延伸柱22其余部分乃至假体保护的作用。优选,所述凹槽222轴向均匀的布置在本体上。其中,延伸柱22为中空圆柱体,凹槽222为镂空结构。凹槽222的数量、凹槽222的尺寸,均会影响靶向加热的效果以及延伸柱22的强度,凹槽222的数量太多、轴向距离太长,影响所述延伸柱22的力学性能。因此,凹槽222的数量、轴向距离取决于延伸柱22的材质和凸台加热的热效应效果。
进一步的,在所述的假体中,所述限位柱21的材料为树脂,所述的树脂的熔体体积流动速率(MVR)为20~50cm3/10min(测试标准ISO1133),弹性模量为2500-5000MPa(测试标准ISO527-1、ISO527-2),以保证所述树脂具有足够的强力以克服弹性体对延伸柱的弹性力,又保证所述树脂在受热后具有足够的流动性。优选,所述树脂为聚缩醛树脂(acetalresin),聚乙烯树脂(polyethyleneresin),更优选为甲缩醛(polyformaldehyde)或者乙缩醛(polyacetaldehyde)。聚缩醛树脂受热时可以快速融化,融化后具有一定的流动性,弹性件30推动凸台221移动时,由于受热后的聚缩醛树脂的流动性可以降低对凸台221的阻力,在停止受热时,又可以及时有效的固定住凸台221,并进一步固定住延伸柱22。本发明中,所述限位柱21与外壳10之间实现轴向相对静止的方法没有特别的限制,可以为卡接固定,铆接固定,也可以为装配受力固定。所述限位柱21的外壁与所述外壳10的内壁之间可以为间隙配合。
为了使所述延伸柱不能围绕轴线随意转动,只能轴向移动,所述假体还设有限转动件。在本实施例中,所述限转动件包括限转动柱24。所述限转动柱位于所述外壳的远端,且被配置为与外壳至少保持周向相对静止,所述限转动柱设有第一内腔。所述第一内腔的形状至少部分为棱柱形。,显然这里棱柱形的角数可以为大于2的任一自然数,例如是三角形,四角形,五角形,六角形,七角形等。所述延伸柱22通过所述限转动柱24第一内腔,并向远端延伸的。所述延伸柱本体远端至少部分形状为棱柱形,且本体远端应与所述第一内腔相匹配。例如,如图4所示,所述第一内腔为八角形,延伸柱22的远端也为八角形,且第一内腔的大小与延伸柱22的远端相当。如此,所述延伸柱22不能相对于限转动柱24转动。进一步,所述限转动柱24的外壁与所述外壳10的内壁相匹配,在所述限转动柱24的外壁与所述外壳10的内壁之间具有多个销孔,例如如图4所示具有4个轴向均匀布置的销孔。销孔的数量还可以根据实际需要进一步调整。每个所述第一定位销41插入一个所述销孔中。所述延伸柱22本体的远端外壁表面为棱柱形,所述限转动柱24的第一内腔的内壁与所述延伸柱22的外壁形状相匹配,所述限转动柱24与外壳10保持周向相对静止,以此延伸柱22不能相对于外壳10随意转动。
如图1所示,在所述的假体中,所述延伸柱22为具有第二内腔的中空体,且所述延伸柱的远端设有第二封闭端部。所述假体还包括内柱23,其中:内柱23包括延伸本体和底座,所述内柱23的底座邻接于所述外壳的第一封闭端部处,所述内柱23的延伸本体容置于所述延伸柱22的第二内腔,并向所述第二封闭端部方向延伸。至少所述内柱23延伸本体的外壁材料为生物相容性材料。优选,选用聚醚醚酮材料,聚醚醚酮材料具有良好的生物相容性,具备抗化学腐蚀的能力。如图1、3所示,在所述的假体中,所述弹性件为压缩弹簧,套接在所述延伸本体上,所述弹性件30的近端与所述内柱23的底座邻接,所述弹性件30的远端与所述延伸柱22的第二封闭端部邻接。所述内柱23的底座通过弹性件30的压力与所述第一封闭端部紧密邻接。所述弹性件30的内壁与所述内柱23的外壁为间隙配合,所述弹性件30的外壁与所述延伸柱22的内壁为间隙配合,以使弹性件30可自由伸展。
如图1、3所示,所述AB段是指内柱23的延伸本体的长度,CF段指延伸柱22的第二内腔的深度,AF段指内柱23的延伸本体深入到延伸柱22的第二内腔长度。优选的,AB段长度等于CF段长度,即内柱23的延伸本体长度等于延伸柱22内壁的第二内腔的深度。此外,所述限位柱21的轴向长度应小于压簧30的自由长度,由此实现在整个假体的生命周期中,所述的压簧30均可以对延伸柱22施以弹性力。如此,当内柱23的延伸本体完全深入到延伸柱22的第二内腔,AB段与CF段重合时,弹性件30具备有最大的弹性力。随着,延伸柱22向远端移动,压簧30提供的弹性力减小但是仍然能克服融化后限位件21的阻力。
进一步的,内柱23还包括磁导部件,所述磁导部件容置于所述内柱的延伸本体中,所述磁导部件的相对磁导率为100~10000,优选所述磁导部件的材料为永磁铁氧体。在假体延长过程中,在外部交变磁场作用下,磁导部件可以进一步增强交变磁场的场强,更高效的促进磁能转化为电能,再进一步转化为热能,这样可以大大提升了延伸柱22的凸台221部分的加热效率,从而缩短交变磁场作用的时间,提高延长的敏捷性,保证高效的延长机制。
如图1所示,在所述的假体中,所述假体还包括壳帽50,所述壳帽50位于所述第一开口端部处,并压紧在所述限转动柱24上,所述壳帽50与所述外壳10为可拆卸连接,例如卡接或者螺纹连接等。所述壳帽50具有第三内腔,所述第三内腔轴向贯通,所述延伸柱22所述第三内腔延伸至所述外壳的外侧。通过限位柱21与第一密封端部邻接,限转动柱24与限位柱21邻接,所述壳帽50压紧在所述限转动柱24并与所述外壳10为可拆卸连接,可以实现限位柱21、限转动柱24与外壳10保持轴向相对静止。
如图1所示,所述外壳10的第一封闭端部具有孔11,便于通过孔11输入蒸汽来进行灭菌,另外,在延伸柱22向远端延伸时,孔11还起到内外部之间空气流通,保持延长过程中假体的内外部气压差的平衡。
在其他的实施例中,所述延伸柱22本体的远端外壁周向布置有多个轴向延伸的凹槽,所述限转动件包括多个第二定位销,所述第二定位销固定于所述外壳10远端的内壁,并径向向里延伸,容纳于所述轴向凹槽中。在另外一个实施例中,所述外壳10远端内壁周向布置有多个轴向凹槽,所述限转动件包括多个第二定位销,所述第二定位销固定于所述延伸柱22远端的外壁,并径向向外延伸,容纳于所述外壳10的一轴向凹槽中。
总之,在本发明提供的假体及假体系统中,假体向外部延长的过程稳定可控,只使用内部弹性件进行推动,无需手术,对人体无创伤,设计结构简单,克服了现有技术中的假体安全性差的问题。所述延伸柱22包括本体和位于本体近端凸台,凸台沿本体径向向外延伸,并延伸进入限位柱21,可使限位柱21与延伸柱22在平时情况下固定,不会产生轴向相对移动。在需要延长时,对假体施以交变磁场,所述凸台发热以融化与其接触部分的限位柱,进而在弹性力作用下,所述延伸柱向远端移动,而所述延伸柱22本体的外壁设有凹槽,在外部交变磁场的作用下,凹槽222段则因为产生磁路的环路被切断,不能产生涡流,避免了假体其余部分受热损坏。
本发明中的假体属于假体系统中的一部分,如图1~2所示,假体系统包括延长主体,即本发明中的假体,以及交变磁场发生装置,交变磁场位于人体外部。其中延长主体的主要部件包括:外壳10、限位柱(例如限位柱21)、延伸柱(例如延伸柱22)、限转动件(例如限转动柱24,主要用于限制延伸柱22的转动)、弹性件(例如弹性件30)等组成;交变磁场发生装置包括:环体81和发生装置主机82。其中,环体81的内部包括线圈,发生装置主机81,用于控制交变磁场的频率、强度和时间等参数。操作时,将假体置入环体81中,发生装置主机82控制交变磁场。所述交变磁场发生装置可以隔空使得延长主体中的延伸柱的凸台(例如凸台221)高效发热,使得限位柱局部融化,在弹性件的作用下有效的可控的使得延伸柱伸出;本发明限位柱和限转动件的设计保证延长稳定可靠。本发明适用于外部驱动延长,稳定可靠高效,尤其适用于延长假体。
综上,上述实施例对假体及假体系统的不同构型进行了详细说明,当然,本发明包括但不局限于上述实施中所列举的构型,任何在上述实施例提供的构型基础上进行变换的内容,均属于本发明所保护的范围。本领域技术人员可以根据上述实施例的内容举一反三。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述,并非对本发明范围的任何限定,本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰,均属于权利要求书的保护范围。