專利名稱：人工股骨假體的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種髖關節(jié)假體，尤其是植入股骨部分的人工股骨假體。
背景技術：
人工髖關節(jié)置換術在臨床廣泛應用，是目前治療嚴重骨性關節(jié)炎、股骨頸囊內(nèi)骨 折、類風濕性關節(jié)炎、晚期股骨頭無菌性壞死、晚期先天性髖白發(fā)育不良和髖白畸形等最常 用的方法。它具有解除關節(jié)疼痛、恢復關節(jié)功能、保持關節(jié)穩(wěn)定性和不影響或修復肢體長度 等眾多優(yōu)點，成為治療髖關節(jié)嚴重病變的有效手段。人工髖關節(jié)假體現(xiàn)有技術通常為仿照人體髖關節(jié)的結構，將假體柄部插入股骨髓 腔內(nèi)，利用頭部與關節(jié)臼或假體金屬杯形成旋轉，實現(xiàn)股骨的曲伸和運動。全髖關節(jié)置換術 中股骨假體通常為一金屬柄，插入股骨近端髓腔內(nèi)，形成金屬與股骨并聯(lián)承擔應力的方式。 但這一方式導致應力分布與自然關節(jié)存在較大差異，存在應力遮擋導致近端骨丟失進而假 體松動和下沉，假體無菌性松動、磨屑造成的骨吸收等問題。具體為1、近端股骨承受應力下 降，異常應力必然導致骨組織的自我調節(jié)和重新塑型，導致股骨近端骨質減少和骨質疏松， 造成近端股骨適應性骨溶解；2、支撐力下降，引起假體松動下沉；遠端股骨應力上升，遠端 界面應力大，易骨折；3、碎屑引起巨噬細胞釋放細胞因子激活破骨細胞，造成骨質破壞等問 題。目前現(xiàn)有技術中的有領結構的股骨柄和無領結構的股骨柄各有特點。有領結構的 股骨柄可有效防止假體下沉，避免截骨面產(chǎn)生失用性骨質疏松，保證假體旋轉中心的位置， 但柄的遠端容易產(chǎn)生松動和擺動，加劇了柄的應力遮擋，并最終導致置換失敗而不得不進 行翻修手術；無領結構的股骨柄在假體植入后可以自動下沉，保證假體與髓腔的緊密貼合， 能有效保證股骨柄植入后的長期穩(wěn)定性，但在截骨面上容易產(chǎn)生失用性骨質疏松，而且過 量下沉會導致雙下肢不等長。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術中存在的上述問題，本發(fā)明通過改變現(xiàn)有人工髖關節(jié)生物力學 模式，將現(xiàn)有人工髖關節(jié)與股骨并聯(lián)承擔應力的模式設計為串聯(lián)承擔應力的模式，具體為 將人工股骨假體設計為有領結構的股骨柄(1)和外套筒(3)裝配而成的股骨假體，股骨柄 (1)可以沿外套筒(3)的設計軌道活動，并在其間隙填滿植骨塊(2)。這種人工股骨設計綜 合了有柄假體和無柄假體的優(yōu)點并克服了其缺點，通過股骨(4)、植骨塊(2)和股骨柄領部 (7)的遠期融合承擔應力，有效防止假體下沉，保證假體旋轉中心的位置；股骨柄遠端(5) 通過與外套筒(3)的接觸而將應力分布到股骨上，有效的恢復股骨(4)的正常應力分布，避 免截骨面產(chǎn)生失用性骨質疏松；安全間隙(10)設計可防止假體過度下沉；領部解剖形設計 防止磨削進入骨界面；并能在僅改變外套筒的情況下適應不同股骨髓腔，從容易進行個性 化定制及減少成本等優(yōu)點。本發(fā)明的技術方案本發(fā)明之人工股骨假體由股骨柄⑴和外套筒⑶裝配而成，
3股骨柄⑴和外套筒⑶之間可沿外套筒軌道(6)相對活動，外套筒軌道(6)為圓環(huán)形或 以某截面沿一段圓弧掃描而成的形狀，這樣的設計可使得股骨柄領部(7)受力后外側位移 (9)大于內(nèi)側位移(8)，避免股骨近段外側應力遮擋，進而使得股骨近端承受更大的來自股 骨柄領部(7)的應力；股骨柄遠端(5)的應力通過外套筒(3)將應力再分配到股骨(4)，股 骨柄遠端(5)與外套筒(3)的接觸位置是可以通過配合間隙進行調節(jié)的，即接觸位置可以 在近端或中間或遠端，進而控制股骨的應力分布，使得接近自然關節(jié)的應力分布；設計安全 間隙(10)是為了防止植骨塊(2)和股骨近端有時不能有效抵抗股骨柄領部(7)所受的力 而導致假體下沉，下沉達到安全間隙(10)時，股骨柄⑴與外套筒(3)相接觸，此時假體會 停止進一步下沉，防止股骨柄過度下沉，進而增加一重保險實現(xiàn)人工股骨假體的穩(wěn)定性；股 骨柄領部(7)的解剖形覆蓋能防止磨削進入骨-假體介面，進而防止骨溶解；對于特殊的患 者，可通過外套筒(3)的特殊設計，例如骨質疏松的患者可通過加長外套筒(3)或通過螺釘 將股骨(4)與外套筒(3)固定在一起等方式，使得手術適應癥更廣泛以及手術長期效果更 穩(wěn)定。本發(fā)明的技術效果是植骨塊(2)、外套筒(3)和股骨(4)遠期融合一起后承擔來 自股骨柄(1)的應力，股骨近端承受更大的應力，減少股骨(4)近端骨丟失現(xiàn)象，應力分布 接近正常狀態(tài)；可通過控制外套筒軌道(6)和股骨柄遠端(5)的設計或制造尺寸公差，控制 它們之間的接觸位置，達到控制外套筒⑶應力分布，進而控制骨的應力分布，使得股骨應 力分布接近正常應力分布；股骨柄領部(7)的解剖形覆蓋能防止磨削進入骨-假體介面，進 而防止骨溶解，使得髖關節(jié)置換手術達到長期穩(wěn)定的效果；特殊的患者，僅通過修改外套筒 (3)的設計實現(xiàn)，減少成本。


圖1所示為股骨柄⑴、植骨塊⑵、外套筒(3)的裝配圖。圖2左圖所示為股骨柄(1)三維圖。中間圖所示為外套筒(3)三維圖。右圖所示 為股骨柄⑴與外套筒⑶的裝配圖，股骨柄遠端(5)插入外套筒(3)的外套筒軌道(6) 內(nèi)。圖3所示為受力前后股骨柄領部(7)位移圖，上面兩條相交的虛線為股骨柄領部 (7)受力前后的位置，左側為內(nèi)側位移(8)，右側為外側位移(9)。下面的虛線及箭頭所示距 離為防止股骨柄下沉過多而設計的安全間隙(10)。
具體實施例方式本發(fā)明之人工股骨假體手術過程與現(xiàn)有髖關節(jié)手術過程類似，切開皮膚并鋸掉股 骨頭后進行擴髓。將外套筒(3)植入股骨(4)髓腔中，然后將自體骨或異體骨或骨水泥或 其它材料填滿植骨塊(2)的位置，壓實后將股骨柄(1)插入植骨塊(2)和外套筒(3)中，處
理完畢。人工髖關節(jié)假體受力時，應力從股骨柄領部(7)傳遞至股骨(4)近端和植骨塊 (2)，再至股骨遠端。即將原有技術中的假體與股骨并聯(lián)承擔應力傳遞模式轉換為由股骨柄 (1)的領部傳遞給股骨近端這一串聯(lián)承擔應力的模式，使得股骨近端承受更大的應力。并通 過埋入股骨內(nèi)的外套筒(3)分擔來自股骨柄領部(7)的剪切應力與扭轉應力，實現(xiàn)股骨柄(1)遠端的穩(wěn)定。本發(fā)明之人工股骨假體初期穩(wěn)定性通過埋入骨內(nèi)的外套筒(3)和股骨柄(1)的配 合以及植骨塊(2)來實現(xiàn)。遠期穩(wěn)定性通過股骨柄領部(7)、植骨塊(2)和股骨(4)遠期融 合，形成新的股骨近端承擔應力來實現(xiàn)。圖3所示股骨柄(1)和外套筒(3)為圓環(huán)軌道配合的設計，上面兩條相交的虛線 為股骨柄領部(7)受力前后的位移，左側為內(nèi)側位移(8)，右側為外側位移(9)，由圖可見股 骨柄(1)內(nèi)側位移⑶小于外側位移(9)，即實現(xiàn)外側承擔更大的應力，使得內(nèi)外兩側皆承 受應力，有效避免股骨(4)近端應力遮擋導致的骨質減少和骨質疏松。股骨柄(1)和外套筒(3)通過圓環(huán)軌道配合的設計，可通過控制軌道兩段的制造 公差達到控制股骨柄(1)和外套筒(3)的接觸位置，達到將股骨柄遠端(5)應力有效合理 的分擔給外套筒，并通過外套筒分散給股骨(4)，有效避免股骨柄直接與骨接觸導致股骨柄 遠端應力集中。從而達到遠端穩(wěn)定并受力與正常一致。圖3下面的箭頭所示距離為防止股骨柄下沉過多而設計的安全間隙(10)，所述安 全間隙(10)是為了防止植骨塊(2)和股骨近端有時不能有效抵抗股骨柄領部(7)所受的 力而導致假體下沉，下沉達到安全間隙(10)時，股骨柄⑴與外套筒(3)相接觸，此時假體 會停止進一步下沉，進而增加一重保險實現(xiàn)初期穩(wěn)定性。所述人工髖關節(jié)股骨柄領部(7)形狀為解剖形設計，覆蓋股骨(4)截骨面，進而防 止碎屑進入假體-骨界面，防止碎屑引起巨噬細胞釋放細胞因子激活破骨細胞，進而避免 骨質破壞。特殊的患者，僅通過修改外套筒(3)的設計實現(xiàn)，減少費用。例如不同的髓腔形態(tài) 可定制與之相匹配的外套筒(3)，骨質疏松的患者可通過加長外套筒(3)或通過螺釘將外 套筒(3)與股骨(4)固定在一起等方式，使得手術適應癥更廣泛以及手術長期效果更穩(wěn)定。
權利要求
一種人工股骨假體，其特征在于由股骨柄(1)、植骨塊(2)以及外套筒(3)組成；所述股骨柄(1)由與球頭配合的頭部、與股骨(4)近端配合的股骨柄領部(7)、與外套筒(3)配合的股骨柄遠端(5)組成；所述外套筒(3)內(nèi)部有一外套筒軌道(6)；所述植骨塊(2)填滿股骨柄(1)、外套筒(3)和股骨(4)之間的空隙。
2.由權利要求1所述人工股骨假體其特征在于股骨柄(1)和外套筒(3)可沿外套筒軌 道(6)相對活動。
3.由權利要求1所述人工股骨假體外套筒軌道(6)特征在于其形狀為圓環(huán)形或以一截 面沿一段圓弧或曲線掃描而成的形狀。
4.由權利要求1所述人工股骨假體特征在于股骨柄領部(7)受力后外側位移(9)大于 內(nèi)側位移(8)。
5.由權利要求1所述人工股骨假體植骨塊(2)特征在于其材料為自體骨或異體骨或骨 水泥或其它能與股骨(4)融合的金屬或非金屬材料。
6.由權利要求1所述人工股骨假體特征在于可通過調節(jié)植骨塊(2)的厚度和股骨(4) 近端截骨量實現(xiàn)調節(jié)偏心距的目的，所述偏心距為股骨頭的球心到股骨(4)長軸線的垂直距離。
7.由權利要求1所述人工股骨假體其特征在于股骨柄(1)和外套筒(3)之間存在安全 間隙(10)，所述安全間隙(10)為股骨柄(1)與外套筒(3)之間可活動的最大距離。
8.由權利要求1所述人工股骨假體特征在于外套筒軌道(6)和股骨柄遠端(5)的接觸 位置可以通過設計或制造進行控制。
全文摘要
一種人工股骨假體，由股骨柄(1)、植骨塊(2)、外套筒(3)組成。具體為外套筒(3)植入股骨(4)髓腔內(nèi)，股骨柄遠端(5)插入外套筒軌道(6)中，在外套筒(3)和股骨(4)空隙填滿植骨塊(2)。本發(fā)明的目的通過股骨(4)和植骨塊(2)遠期融合，承擔來自股骨柄領部(7)的應力；通過外套筒軌道(6)的圓環(huán)形設計，使得股骨柄領部(7)受力后，內(nèi)側位移(8)小于外側位移(9)，進而股骨外側應力更大；通過控制外套筒軌道(6)與股骨柄遠端(5)的接觸位置，使股骨(4)應力分布接近自然狀態(tài)；通過股骨柄領部(7)的解剖覆蓋，防止磨粒進入骨-假體結合面；通過改變外套筒(3)的外形尺寸，適應不同髓腔及適應癥。
文檔編號A61L27/04GK101889913SQ20091017496
公開日2010年11月24日 申請日期2009年10月23日 優(yōu)先權日2009年10月23日
發(fā)明者孫瑞財 申請人:孫瑞財