專利名稱：髖關(guān)節(jié)內(nèi)用假體的陶瓷髖臼的檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及如權(quán)利要求1前序部分所述的髖關(guān)節(jié)內(nèi)用假體的陶瓷髖臼的檢測方法。
作為人造髖關(guān)節(jié)今天通常采用按組件建造的系統(tǒng)，也就是說，在一帶軸頸的金屬軸上安裝一球形頭，該球形頭一般對著聚乙烯髖臼形成關(guān)節(jié)。不可避免的磨損尤其是聚乙烯磨損引起的骨質(zhì)溶解將導(dǎo)致假體的松動，從而導(dǎo)致修正作業(yè)。
如果采用陶瓷球形頭來代替金屬球形頭則可大大改善上述情況。如果用氧化鋁陶瓷制的球形頭對著氧化鋁陶瓷制的髖臼形成關(guān)節(jié)則可最好地解決上述問題。
人體中使用的植入體的組分必須滿足特別高的安全要求。對于陶瓷組分亦是如此。由于陶瓷材料一般是脆的，所以材料中應(yīng)力集中的非均勻性特別容易導(dǎo)致斷裂。這意味著，所有包含有在使用條件下可能導(dǎo)致失效的缺陷的部件在使用前必須被識別出并被剔出。
在迄今為止的質(zhì)量控制中，只有表面有缺陷的部件才能通過目測加以剔出。已知的無破壞檢測方法如X射線透視或超聲檢測雖然原理上也可用于陶瓷材料，但是卻不能夠檢測具有微小延伸的缺陷，這些微小延伸與所要求的安全性有關(guān)。
最終控制的最高目標(biāo)必須是可靠地剔除可能有缺陷的部件，以便將對病人可能有的危險減至最小。
驗收試驗的應(yīng)用前提是，驗收試驗中構(gòu)件中的負(fù)荷盡可能模仿使用中的應(yīng)力分布，此外，在實施驗收試驗時通過上述操作試樣不損壞。
因此，例如將待檢測的髖臼部件安裝在一實際的金屬池中的驗收試驗中是不可能的，因為在檢測后無損壞地從金屬池中取出髖臼部件是不可能的。
也可考慮將陶瓷球形頭用超負(fù)荷(驗收試驗)壓入陶瓷髖臼或陶瓷髖臼部件中的檢測。但是，該檢測無說明力，因為在球形頭和陶瓷的髖臼部件之間只產(chǎn)生點狀接觸，而且在檢測中不可能調(diào)整球形頭和髖臼之間的所有接觸范圍。
本發(fā)明的目的在于提出一種檢測陶瓷髖臼部件的方法，用這一方法保證在質(zhì)量控制中發(fā)現(xiàn)有缺陷的髖臼部件并加以剔除，而無損壞髖臼部件的危險。
按照本發(fā)明上述目的是這樣實現(xiàn)的-使所有在生理負(fù)荷情況下受到負(fù)荷作用的髖臼的體積元承受負(fù)荷，-在髖臼或髖臼部件中產(chǎn)生應(yīng)力，該應(yīng)力比生理負(fù)荷情況下產(chǎn)生的應(yīng)力高出一定因子。
因此，本發(fā)明涉及一種驗收試驗的裝置和方法，用來使陶瓷髖臼部件承受必要的一定程度的超負(fù)荷，而能從該裝置中不損壞地取出髖臼。
本發(fā)明方法的優(yōu)點是，所有在體積中或表面存在有臨界缺陷的陶瓷髖臼在負(fù)荷下失效。這一方法不僅是提出有缺陷構(gòu)件的檢測，而且在檢測中破壞所有有缺陷的部件。
借助于有限元法計算應(yīng)力的知識可以知道陶瓷髖臼中應(yīng)力的分布。
陶瓷髖臼或髖臼部件優(yōu)先由高強度生物兼容的陶瓷即所謂的生物陶瓷組成。在特殊情況下是氧化鋁陶瓷(醫(yī)用氧化鋁)、Y-TZP型氧化鋯陶瓷、以氧化鋯/氧化鋁為基的材料、非氧化物如硅氮化物、硅碳化物和硅鋁氮化物。
一個優(yōu)先的方案特點是由可變形的材料制成的半球在負(fù)荷作用下壓入髖臼。
半球的可變形材料最好是一種聚合物或一種塑料。
在另一種特別優(yōu)先的方案中，髖臼的內(nèi)側(cè)用壓力液體加載。為此產(chǎn)生與髖關(guān)節(jié)球斷折試驗中的斷折圖相一致的斷折圖。因此可以以通過液壓施加的負(fù)荷良好地模仿斷折試驗中的負(fù)荷為出發(fā)點。
優(yōu)先將試驗柱安裝在髖臼上，該試驗柱用密封件外向密封髖臼的內(nèi)部并且有一液體輸送管路。
為了減少必要的液體體積，試驗柱最好用一隆起伸入髖臼并只留下一條液體縫隙。
合理的是將檢測的髖臼裝入一座夾頭內(nèi)，按照本發(fā)明座夾頭只在其錐形的上端用密封件支撐住髖臼。髖臼用這一錐形部分固定在髖關(guān)節(jié)假體的金屬殼中。
按照本發(fā)明，上述液體是適用于高壓的液體，如水或甘油。
本發(fā)明其它的特征由下面描述的附圖給出。


圖1表示根據(jù)本發(fā)明方法的試驗裝置的實施例。在座夾頭3中安裝有用于髖關(guān)節(jié)假體的陶瓷髖臼1，在檢測后可輕易將其取出。髖臼1的下半部從座夾頭3伸出。這里座夾頭3被設(shè)計為平臺。為了檢測，在髖臼1中裝入由可變形材料制成的半球2并通過支柱5加載，所加的負(fù)荷為最大生理負(fù)荷的數(shù)倍。因為在生理負(fù)荷下髖臼1所有承載的體積元都受到負(fù)荷，所以半球2完全充滿了髖臼1。在髖臼的體積中或表面有缺陷時髖臼壓碎，因此破壞所有有缺陷的髖臼1。
半球2可變形的材料最好由一種聚合物或一種塑料組成，例如聚四氟乙烯、聚氨酯或硅酮橡膠或特氟綸。
圖2表示一優(yōu)先實施例，其中髖臼內(nèi)側(cè)用壓力液體7加載，待檢測的髖臼1用密封件11安裝在座夾頭3中，密封件11在髖臼的錐形上端支撐住髖臼。在安裝有髖臼1的座夾頭3上安裝一試驗柱6，在一優(yōu)先實施例中該試驗柱有一伸入髖臼1中的隆起9，因此，在試驗柱6或其隆起9和髖臼的內(nèi)側(cè)之間只留下一縫隙10。在試驗柱6和座夾頭3之間設(shè)置一密封件12，該密封件密封髖臼1的內(nèi)部體積。
在試驗柱6和隆起9中設(shè)置一輸送管路8，壓力液體通過該管路可以供入縫隙10內(nèi)。
在檢測髖臼1時，髖臼被裝入座夾頭1并裝上試驗柱3。接著經(jīng)過輸送管道8輸入壓力液體，從而在髖臼中出現(xiàn)比在生理負(fù)荷情況下所出現(xiàn)的應(yīng)力大確定倍數(shù)的應(yīng)力。具有臨界缺陷的髖臼在檢測中被破壞，那些經(jīng)受住試驗的髖臼具有高于由超負(fù)荷試所確定的極限的強度。
權(quán)利要求
1．用于檢測髖關(guān)節(jié)內(nèi)用假體中陶瓷髖臼(1)的方法，具有一固定在股骨上的帶軸頸的金屬軸和一安裝在其上的陶瓷球形頭，該球形頭裝入陶瓷髖臼(1)中，而髖臼又直接或經(jīng)過一外殼固定在髖骨中，其特征在于，使髖臼(1)的內(nèi)側(cè)承受負(fù)荷，其中使髖臼(1)的所有在生理負(fù)荷情況下受載的體積元受載，并且在髖臼或髖臼部件中產(chǎn)生應(yīng)力，該應(yīng)力高于在生理負(fù)荷下所產(chǎn)生的應(yīng)力的一定倍數(shù)。
2．如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，由可變形材料制成的半球(2)在負(fù)荷下壓入髖臼(1)。
3．如權(quán)利要求2的方法，其特征在于，半球(2)的可變形材料為聚合物或塑料。
4．如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，髖臼(1)的內(nèi)側(cè)用壓力液體(7)加載。
5．如權(quán)利要求4的方法，其特征在于，試驗柱(6)安裝在髖臼(1)上，該試驗柱用密封件(12)向外密封髖臼(1)的內(nèi)部并具有液體(7)輸送管路(8)。
6．如權(quán)利要求5的方法，其特征在于，試驗柱(6)用隆起(9)伸入髖臼(1)而只留下一液體(7)的縫隙(10)。
7．如權(quán)利要求1-6的方法，其特征在于，為了檢測將髖臼(1)裝入一座夾頭(3)內(nèi)。
8．如權(quán)利要求7的方法，其特征在于，座夾頭(3)只在髖臼的錐形上端用密封件(11)支撐住髖臼。
9．如權(quán)利要求4-6的方法，其特征在于，液體(7)是一種適于高壓的液體如水或甘油。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種檢測髖關(guān)節(jié)內(nèi)用假體的陶瓷髖臼(1)的方法。假體具有一固定在股骨上的帶軸頸的金屬軸和安裝在其上的陶瓷球頭,該球頭被裝入陶瓷髖臼(1)內(nèi),而髖臼又直接或經(jīng)外殼固定在髖骨中。為了保證有缺陷的髖臼(1)通過質(zhì)量控制被發(fā)現(xiàn)并被剔除,本發(fā)明建議,使髖臼(1)內(nèi)側(cè)受負(fù)荷,其中所有在生理負(fù)荷下承載的髖臼(1)的體積元受到負(fù)荷,并在髖臼或髖臼部件內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力,該應(yīng)力高于重量負(fù)荷下產(chǎn)生的應(yīng)力的一定倍數(shù)。
文檔編號G01M99/00GK1225001SQ97196199
公開日1999年8月4日 申請日期1997年6月26日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月26日
發(fā)明者R·奧滕里斯, H·G·普拉夫, H·里赫特爾, G·維爾曼, M·維姆默, C·沃內(nèi) 申請人:塞拉西夫創(chuàng)新陶器工程有限公司