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CN116528800A - 假体 - Google Patents

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CN116528800A
CN116528800A CN202180071219.9A CN202180071219A CN116528800A CN 116528800 A CN116528800 A CN 116528800A CN 202180071219 A CN202180071219 A CN 202180071219A CN 116528800 A CN116528800 A CN 116528800A
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CN
China
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cup
ceramic
rim
head
femoral head
Prior art date
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Application number
CN202180071219.9A
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English (en)
Inventor
罗德·马蒂亚斯
伊万·格林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Enisien LLC
Original Assignee
Enisien LLC
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Filing date
Publication date
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Abstract

陶瓷髋臼杯假体(100)和适合与其一起使用的陶瓷股骨头假体(200)的套组，其中所述杯的承载直径中心点沿杯的纵向轴线横向偏移杯的外直径中心点，并且其中，对于该套组中的每个杯，从该套组中最小的杯开始，外直径以2mm的增量增加并且内直径以小于2mm的增量增加。

Description

假体
本发明涉及用于髋关节表面置换手术的陶瓷髋臼杯和表面置换头假体。
背景技术
髋关节表面置换是传统全髋关节置换的替代，其中股骨的头和接受腔或髋臼都被移除并用假体代替。在髋关节表面置换期间，只有几毫米的股骨头被削减以接受置换头，而对于接受腔，该过程类似于髋关节置换，其中将假体髋臼杯固定在髋臼骨中。目前临床上可用的髋关节表面置换假体包括金属(金属对金属)、陶瓷(陶瓷对陶瓷)种植体及其组合(陶瓷对金属)。
众所周知，仅金属假体会将金属磨损颗粒释放到人体内，并且必须定期测试具有金属对金属种植体的患者的血流中是否存在金属离子。从这个角度来看，使用陶瓷作为种植体材料是有利的，因为已经证明陶瓷假体在植入体内时更具生物相容性和/或生物学惰性。
表面置换头通常通过在头的内部轮廓内形成骨水泥鞘而附接到股骨的部分。有时，当对种植体施加过多的长时间应力时，可能会发生固定失败，这可能会在关节的正常功能期间发生。这些应力可能会引起骨-骨水泥界面松动，并可能导致关节出现故障，从而导致种植体失效。
与全髋或部分髋关节置换相关的另一个问题与假体头和假体杯的相对尺寸有关。所需的杯和头尺寸通常由患者的体型和身高决定，并且女性通常较小。因此，外科医生可以使用不同尺寸的假体的套组，杯的外直径(位于髋臼中)和杯的内直径(其与相应尺寸的头紧密配合)二者通常增加2mm增量。在髋关节表面置换过程中，通常希望尽量减少为容纳种植体而移除的天然骨的量。同时，希望使表面置换股骨的头颈比最大化。表面置换的“头颈比”是在表面置换头的直径和自然股骨颈的直径之间的比率。头颈比影响表面置换关节的运动范围，希望其尽可能大。然而，将较小的股骨的头颈比最大化并且在整个尺寸范围内实现一致的比例缩放很难实现。
因此，本发明的实施方式的目的是至少减轻与现有技术相关的一个或多个问题。
发明内容
如所附权利要求所述，本发明的方面和实施方式提供了陶瓷髋臼杯和陶瓷表面置换头。
根据本发明，提供了不同尺寸的陶瓷髋臼杯假体的套组，该套组中的每个杯包括：
大致半球形的外表面，具有所述杯的纵向轴线从中穿过的杯极、中纬线杯沿(赤道杯沿)和具有外直径中心点(“COD”)的外直径；
大致半球形的内承载表面，具有承载表面边缘和具有承载直径中心点(“CBD”)的承载直径；和
在所述杯的内承载表面和外表面之间限定的杯厚度，
其中，所述CBD沿所述纵向轴线从所述COD横向偏移，并且
其中，对于所述套组中的每个杯，从所述套组中最小的杯开始，所述外直径以2mm的增量增加，并且所述内直径以小于2mm的增量增加。
有利地，这样的增量允许改善杯的尺寸变化，从而为外科医生提供更多杯尺寸选择并且允许考虑个体的形态并且因此消除用于髋关节治疗策略的一刀切式的途径。杯的外直径和内直径的横向偏移和比例差异的组合，改善了表面置换关节的运动范围，减少了冲击的机会并可能减少假体上的磨损。
在实施方式中，外直径在45至67mm之间。在又另一种实施方式中，内直径在39.9至60.8mm之间。有利地，尺寸范围允许更好地匹配假体，并为不同的患者保持所需的移动范围。
在实施方式中，杯沿包括外边缘和内边缘。杯沿优选地具有在所述承载表面边缘和所述杯沿内边缘之间的边缘半径，优选地边缘半径为至少1mm。有利地，这种构造有助于避免对穿过杯沿的软组织的刺激，例如腰大肌腱(腰肌肌腱，psoas tendon)。
在实施方式中，内承载表面的横向偏移由从CBD到内承载表面边缘所测量的160°的固定承载弧限定。横向偏移可以在2.6至4.5mm之间。有利地，横向偏移的存在导致几何旋转中心的平移，并且进而允许将髋臼杯更好地定位在髋臼中。
在实施方式中，杯厚度在2.8至3.5mm之间。优选地，杯厚度在杯极处最大并且在杯沿处最薄。有利地，这有助于在将天然髋臼准备接收杯时最小化天然髋臼的移除。
在实施方式中，外表面包括等离子体喷涂涂层。在另一种实施方式中，等离子体喷涂涂层包含钛和羟基磷灰石中的一种或多种。有利地，由于生物相容性陶瓷Ca-P组分(例如羟基磷灰石)的存在，粗糙且部分多孔的涂层的存在允许改善起初的杯固定以及随后的骨整合(osseointegration)和长期固定。
在实施方式中，外表面在杯极处被平坦化，优选地，其中平坦化段部对向COD的角为22°。
在本发明的另外方面，提供了适合与陶瓷杯假体一起使用的陶瓷股骨头(femoralhead)假体，包括：
大致球形的外承载表面，具有外直径和头沿；
内接受腔，具有配置为用于接收准备好的股骨的内表面，所述内接受腔表面包括最接近所述头沿的第一近圆柱形部分和邻近所述第一部分的第二锥形部分；
在所述内表面和所述外承载表面之间限定的头厚度；和
杆，沿所述头的纵向轴线从所述内表面的极横向向内突出，所述杆具有近端和远端，其中，所述远端横向突出超过所述头沿，
其中，所述第一近圆柱形部分包括以大致平行于所述纵向轴线定向并且围绕所述纵向轴线间隔开的第一组长型骨水泥容槽。
有利地，骨水泥容槽的存在提供了对扭矩输出荷载的抵抗力。具有其远端从所述沿的横向突出的杆允许与股骨更好地接合以及在植入期间改善对齐。
在实施方式中，第二锥形部分包括围绕所述纵向轴线间隔开的第二组长型骨水泥容槽。有利地，这样的构型允许改善对粘固的头的拉脱荷载的抵抗力。
在另一种实施方式中，所述骨水泥容槽围绕所述纵向轴线平均间隔。在又另一种实施方式中，所述骨水泥容槽具有在0.6至1.5mm之间的最大深度。在又另一种实施方式中，所述骨水泥容槽具有凹圆角轮廓。有利地，这通过在头的内接受腔内部更均匀地分布骨水泥来允许更好的头与骨连接。
在实施方式中，所述近端是圆柱形，并且其中所述远端在横向方向上逐渐缩小。
在另一种实施方式中，所述杆横向突出超过所述头沿1至5mm之间。
在又另一种实施方式中，所述头沿包括外边缘和内边缘。
在实施方式中，头沿的外边缘具有至少0.8mm的半径。在另一种实施方式中，头沿的内边缘具有至少0.5mm的半径。
在实施方式中，头厚度在3至5mm之间。在另一种实施方式中，在头沿处的头厚度为1.3mm。
在实施方式中，内接受腔的第一近圆柱形部分相对于纵向轴线以1.25°逐渐缩小。在另一种实施方式中，内接受腔的第二锥形部分相对于纵向轴线以35至45°逐渐缩小。
在实施方式中，杆的远端半径弯曲在1.5至4mm之间。在另一种实施方式中，杆在其近端处的直径在7至9mm之间。
在本发明的另一个方面，提供了不同尺寸的陶瓷股骨头假体的套组，其中对于套组中的每个头，从最小的头开始，外直径以小于2mm的增量增加。有利地，引入不同于当前存在的假体的缩放度允许在植入期间更换最少量的股骨和髋臼，以及使表面置换股骨的头颈比最大化。
在本发明的另一个方面，提供了包括陶瓷髋臼杯和陶瓷股骨头假体的表面置换的髋关节，其中杯的所述内承载表面被配置成接收头的所述外承载表面。
附图说明
现将本发明的一种或多种实施方式仅通过实例的方式参考附图进行描述，其中：
图1显示了根据本发明的实施方式的髋臼杯；
图2显示了根据本发明另一种实施方式的股骨头；和
图3显示了根据本发明另一种实施方式的假体。
具体实施方式
髋臼杯
图1显示了根据本发明的实施方式的髋臼杯100的截面。杯具有大致中空的半球形状并且包括外表面102和内承载表面104。内承载表面104旨于接收表面置换的股骨头假体(在图2中的200)。内表面104被高度抛光并且在杯100和头200之间提供紧密配合。外表面102具有在45mm至67mm之间范围的外直径和外直径中心点(COD)，其中当缩放杯的尺寸时，所述直径以2mm的增量变化。内表面104具有在39.9mm和60.8mm范围内的承载直径和承载直径中心点(CBD)。杯进一步包括具有平坦化轮廓的杯极106，杯的纵向轴线X-X'从中穿过，以及杯沿108与外直径的中心(COD)共面。杯极的平坦化轮廓由击自COD的17-22度的包容性包角限定。杯沿包括外边缘112和内边缘114，杯沿108在所述承载表面104和所述杯沿内边缘114之间具有边缘半径，优选地边缘半径为至少1mm以允许股骨头200在杯100内的平滑移动。可选地，杯沿108也可以在外表面102和沿108的外边缘112之间具有1mm的边缘半径以避免对穿过该沿的软组织的刺激。
内表面104从杯极106横向偏移。横向偏移有效地将髋关节旋转中心(在表面置换的关节中)相对于杯极横向平移，以及这对于使在表面置换的关节中的运动范围的最大化是需要的。内承载表面104的横向偏移由从承载直径中心点CBD到内承载表面边缘测量的160°的固定承载弧限定。横向偏移可以被看作是从承载直径的中心CBD到标记内部一致的承载表面104在每个方向上的范围的点所画的两条线之间的角θ。因此，杯厚度在杯极106处最大，在杯沿108处最薄。固定的承载弧和边缘半径尺寸有效地确定了承载的横向偏移度，然后结果是其随着承载/杯尺寸的增加而缩放。从杯沿108到CBD测量得到的横向偏移值在最小到最大尺寸杯之间的范围是从2.6mm至4.5mm。
杯100的外表面102可以具有粗糙的和部分多孔的等离子体喷涂钛和羟基磷灰石(HA)双重涂层。这提供了初始固定(通过“划擦配合(scratch-fit)”)以及允许在骨生长(骨整合)后增强更长期的固定。杯100通常被植入到比涂层表面102的有效直径小的在1至2mm之间的准备好的髋臼内。
提供了不同尺寸的髋臼杯的套组，以适应不同尺寸的患者的所有范围。然而在传统的髋臼杯套组中，它们的外直径和内直径以固定的增量例如2mm一起增加，而在要求保护的杯套组中，外直径和内直径之间的比率随着其在杯的范围内移动而变化。从套组中最小的杯开始，外直径以2mm的增量增加，而内直径以较小的增量增加，例如1.9mm。
股骨头
图2显示了整体式陶瓷股骨表面置换头假体200。所述股骨头假体被配置为与上面图1所示的陶瓷杯100一起使用，一起形成表面置换髋关节的关节接合。股骨头200通过粘固固定到患者的股骨，并且像髋臼杯一样，以适合个体患者解剖结构的尺寸范围提供。头200包括具有外承载直径的大致球形外承载表面201和头沿202。承载直径通常在39.9mm至60.8mm的范围内。头200进一步包括具有旨于接收准备好的股骨的内表面204的内接受腔203。
内表面204包括两个部分：第一近圆柱形部分204a和邻近第一部分204a的第二锥形部分204b。第一部分204a相对于头的纵向轴线Y-Y'以至少1.25°逐渐缩小，其中第二锥形部分204b相对于头的纵向轴线Y-Y’以35至45°逐渐缩小。可以理解的是，内表面204和外表面201形成头厚度，头厚度被定义为在第一近圆柱形部分204a与外承载表面201之间的最远垂直距离，并且处于在3至5mm之间的范围内，取决于头200的尺寸。由于头为大致球形，在沿202处的头厚度在1.1至1.5mm之间的范围内，优选为1.3mm。重要的是尽可能多地保留自然股骨头上的骨，反过来，假体头的壁厚也要尽可能薄，特别是在最靠近自然股骨颈的区域。
由于外部承载表面201是大致球形的，头沿202在外边缘205和内边缘206之间形成光滑的半径。所述半径具有至少0.8mm的尺寸。具有圆角的沿有助于避免软组织刺激并最大限度地减少边缘磨损。此外，头沿202的内边缘206也是圆角的，半径为至少0.5mm。没有锋利的内边缘有助于避免在假体内的局部应力集中。外承载表面201和沿边缘205和206被高度抛光以便与杯100更好地配合。
第一近圆柱形部分204a包括第一组呈长型凹部形式的长型骨水泥容槽207，这些长型骨水泥容槽围绕头200的纵向轴线Y-Y’大致平行于纵向轴线Y-Y’并且间隔开，优选平均间隔。
第二锥形部分204b包括第二组骨水泥容槽208，它们围绕纵向轴线Y-Y'规则地间隔开。所述第一组207和第二组208骨水泥容槽是长型的，并且在它们的中心处深度在0.6至1.5mm之间，在每个端处都有凹圆角轮廓，一直延伸到周围的接受腔表面。还应当理解，可以使用其他形状的骨水泥容槽，诸如平的、方形的或梯形的。虽然第二组骨水泥容槽208以传统方式通过抵抗围绕纵向轴线Y-Y'的旋转提供旋转稳定性，但第一组容槽207提供与骨水泥鞘的机械互锁以抵抗作用在粘固的股骨头200上的扭转力和轴向力二者。因此，除了旋转稳定性之外，骨水泥容槽207还由于它们相对于纵向轴线Y-Y'对齐而提供对拉脱力的抵抗力。有利地，容槽207提供用于骨水泥进入的局部高点，比周围的近圆柱形内部部分204更深并且离头的轴线Y-Y'更远。
股骨头200进一步包括杆209，杆209沿纵向轴线Y-Y'从内表面204的极横向向内突出。杆209包括近端210和远端211，所述远端横向突出超过头沿202。杆209呈近似圆柱形形状，其直径范围在7至9mm之间。“近似圆柱形”应理解为杆209的近端210为大致圆柱形，而远端211在横向方向上逐渐缩小。近端部分的长度可以是杆209总长度的60-70％。杆209横向突出超过沿202的水平在1至5mm之间，更优选在3至4mm之间。杆209的远端211半径弯曲在1.5至4mm之间。
杆209的突出远端211可以用于在植入期间协助正确对齐股骨头200。应当理解，杆209旨于在自然股骨中准备好的孔内为间隙配合。换句话说，将天然股骨准备以在粘固之前接受表面置换头200的内接受腔203和杆209。准备好的天然股骨具有大体上类似于内接受腔203的轮廓，但在某些区域，特别是在锥形部分204b中，在天然骨和完全就位的头200之间留有间隙，以提供大约0.5mm厚的最大的骨水泥鞘。
提供一不同尺寸的股骨头200的套组以适应不同尺寸的患者的所有范围。不同尺寸的股骨头的承载直径在39.9mm至60.8mm的范围内以1.9mm的增量增加，与相应尺寸的髋臼杯的内直径一致。
包括髋臼杯和股骨头的假体关节
图3显示了假体髋关节300，包括髋臼杯100和股骨头200，每个都选自可用尺寸的套组。假体髋关节300安装在天然股骨颈400上。如上所述，从套组中最小的杯100开始，其外直径以2mm的增量增加，而内承载直径以更小的增量例如1.9mm增加。股骨头200的外承载直径与相应的杯100的内承载直径匹配。这导致范围内的每种尺寸的杯的外直径与头的承载表面之间的比率是不同的。例如，对于套组中最小的杯和头，比率为1.154。对于套组中最大的杯和头，比率为1.098。
图3显示了冲击区Z(在图3中用虚线表示)，其中杯100在头200上的旋转在极端处受到对自然股骨颈400的冲击的限制。杯100的内表面的横向偏移使得杯100能够在冲击发生之前相对于头200进一步旋转。这有效地增加了表面置换关节的运动范围。
杯100的外直径与头200的外承载表面之间的比率的变化有助于理想地将需要移除以容纳假体(这对体型更小的患者有更大的不利影响)的天然骨的量最小化。此外，比率的变化有助于使表面置换股骨的头颈比最大化。这与上面描述的横向偏移一起，使表面置换关节的运动范围最大化。
在本申请的整个说明书和权利要求中，词语“包括”和“包含”及其变形意思是“包括但不限于”，它们无意于(并且不)排除其他添加剂、成分、整体或步骤。在本申请的整个说明书和权利要求中，除非上下文另有要求，否则单数包括复数。特别地，在使用不定冠词的情况下，除非上下文另有要求，否则本申请应被理解为考虑复数以及单数。
结合本发明的特定方面、实施方式或实施例描述的特征、整体、特点、化合物、化学部分或基团应理解为适用于本文描述的任何其他方面、实施方式或实施例，除非与其不相容。本申请中公开的所有特征(包括任何随附的权利要求、摘要和附图)，和/或如此公开的任何方法或工艺的所有步骤，可以以任何组合方式组合，除非组合中至少有一些这样的特征和/或步骤是互斥的。本发明不限于任何前述实施方式的细节。本发明扩展到本申请(包括任何随附的权利要求、摘要和附图)中公开的特征的任何新颖的或任何新颖的组合，或者扩展到如此公开的任何方法或工艺的步骤的任何新颖的或任何新颖的组合。

Claims (30)

1.不同尺寸的陶瓷髋臼杯假体的套组，在所述套组中的每个杯包括：
大致半球形的外表面，具有所述杯的纵向轴线从中穿过的杯极、中纬线杯沿(赤道杯沿)和具有外直径中心点(“COD”)的外直径；
大致半球形的内承载表面，具有承载表面边缘和具有承载直径中心点(“CBD”)的承载直径；和
在所述杯的内承载表面和外表面之间限定的杯厚度，
其中，所述CBD沿所述纵向轴线从所述COD横向偏移，并且其中，对于所述套组中的每个杯，从所述套组中最小的杯开始，所述外直径以2mm的增量增加，并且所述内直径以小于2mm的增量增加。
2.根据权利要求1所述的髋臼杯假体的套组，其中，所述外直径在45至67mm之间。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的髋臼杯假体的套组，其中，所述内直径在39.9至60.8mm之间。
4.根据前述权利要求中任一项所述的髋臼杯假体的套组，其中，所述杯沿包括外边缘和内边缘。
5.根据前述权利要求中任一项所述的陶瓷髋臼杯假体的套组，其中，所述杯沿具有在所述承载表面边缘和所述杯沿内边缘之间的边缘半径，优选地边缘半径为至少1mm。
6.根据前述权利要求中任一项所述的陶瓷髋臼杯假体的套组，其中，所述内承载表面的横向偏移由从所述CBD到所述内承载表面边缘所测量的160°的固定承载弧限定。
7.根据前述权利要求中任一项所述的陶瓷髋臼杯假体的套组，其中，所述横向偏移在2.6至4.5mm之间。
8.根据前述权利要求中任一项所述的陶瓷髋臼杯假体的套组，其中，所述杯厚度在2.8至3.5mm之间。
9.根据前述权利要求中任一项所述的陶瓷髋臼杯假体的套组，其中，所述杯厚度在所述杯极处最大并且在所述杯沿处最薄。
10.根据前述权利要求中任一项所述的陶瓷髋臼杯假体的套组，其中，所述外表面包括等离子体喷涂涂层。
11.根据权利要求11所述的陶瓷髋臼杯假体的套组，其中，所述等离子体喷涂涂层包括钛和羟基磷灰石中的一种或多种。
12.根据前述权利要求中任一项所述的陶瓷髋臼杯假体的套组，其中，所述外表面在所述杯极处平坦化，优选地其中平坦化段部对向所述COD的角在17-22°范围。
13.一种陶瓷股骨头假体，所述陶瓷股骨头假体适合与权利要求1-12中任一项所述的陶瓷杯假体一起使用，包括：
大致球形的外承载表面，具有外直径和头沿；
内接受腔，具有配置为用于接收准备好的股骨的内表面，所述内接受腔表面包括最接近所述头沿的第一近圆柱形部分和邻近所述第一部分的第二锥形部分；
在所述内表面和所述外承载表面之间限定的头厚度；和
杆，沿所述头的纵向轴线从所述内表面的极横向向内突出，所述杆具有近端和远端，其中，所述远端横向突出超过所述头沿，
其中，所述第一近圆柱形部分包括以大致平行于所述纵向轴线定向并且围绕所述纵向轴线间隔开的第一组长型骨水泥容槽。
14.根据权利要求13所述的陶瓷股骨头假体，其中，所述第二锥形部分包括围绕所述纵向轴线间隔开的第二组长型骨水泥容槽。
15.根据权利要求13或权利要求14所述的陶瓷股骨头假体，其中，所述骨水泥容槽围绕所述纵向轴线平均间隔。
16.根据权利要求13-15中任一项所述的陶瓷股骨头假体，其中，所述骨水泥容槽具有在0.6至1.5mm之间的最大深度。
17.根据权利要求13-16中任一项所述的陶瓷股骨头假体，其中，所述骨水泥容槽具有凹圆角轮廓。
18.根据权利要求13-17中任一项所述的陶瓷股骨头假体，其中，所述近端是圆柱形，并且其中所述远端在横向方向上逐渐缩小。
19.根据权利要求13-18中任一项所述的陶瓷股骨头假体，其中，所述杆横向突出超过所述头沿1至5mm之间。
20.根据权利要求13-19中任一项所述的陶瓷股骨头假体，其中，所述头沿包括外边缘和内边缘。
21.根据权利要求20所述的陶瓷股骨头假体，其中，所述头沿的外边缘具有至少0.8mm的半径。
22.根据权利要求20或权利要求22所述的陶瓷股骨头假体，其中，所述头沿的内边缘具有至少0.5mm的半径。
23.根据权利要求13-22中任一项所述的陶瓷股骨头假体，其中，所述头厚度在3至5mm之间。
24.根据权利要求23所述的陶瓷股骨头假体，其中，在所述头沿处的头厚度为1.3mm。
25.根据权利要求13-24中任一项所述的陶瓷股骨头假体，其中，所述内接受腔的第一近圆柱形部分相对于所述纵向轴线以1.25°逐渐缩小。
26.根据权利要求13-25中任一项所述的陶瓷股骨头假体，其中，所述内接受腔的第二锥形部分相对于所述纵向轴线以35至45°逐渐缩小。
27.根据权利要求13-26中任一项所述的陶瓷股骨头假体，其中，所述杆的远端弯曲半径在1.5至4mm之间。
28.根据权利要求13-27中任一项所述的陶瓷股骨头假体，其中，所述杆在其近端处具有在7至9mm之间的直径。
29.根据权利要求13-28中任一项所述的不同尺寸的陶瓷股骨头假体的套组，其中，对于所述套组中的每个头，从最小的头开始，所述外直径以小于2mm的增量增加。
30.一种表面置换的髋关节，包括来自权利要求1-12中任一项所述的套组的陶瓷髋臼杯和来自权利要求29所述的套组的陶瓷股骨头假体，其中，所述杯的所述内承载表面配置成接收所述头的所述外承载表面。
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