髕骨假體結構的制作方法
【專利摘要】本發明適用于人工關節【技術領域】，公開了一種髕骨假體結構，包括用于與髕骨切骨后的人體剩余髕骨相匹配的主體部，所述主體部具有與所述人體剩余髕骨相貼的貼合面，所述貼合面上固定設置有用于插入所述人體剩余髕骨的孔位中的固定柱，所述主體部和所述固定柱均具有多孔結構，所述多孔結構具有多個相互連通的孔隙。本發明提供的髕骨假體結構，其通過設置具有多孔結構的主體部與固定柱，患者的骨組織可以長入多孔結構中孔隙的內部，通過讓骨組織長入主體部的內部及固定柱的內部，可以有效增加主體部與骨組織的結合力，形成良好的生物學固定效果，避免髕骨假體結構脫離、斷裂，通過骨長入的方式達到了更優的生物學固定效果，可靠性高。
【專利說明】髕骨假體結構
【技術領域】
[0001]本發明屬于人工關節【技術領域】，尤其涉及一種髕骨假體結構。
【背景技術】
[0002]館骨假體置換術主要應用于館骨軟化癥(CP, chondromalacia patellae)、館骨關節骨性關節炎(Patellofemoral osteroarthritis)、館骨骨折、人工全膝關節置換術(TKA, total knee arthroplasty)或單純館骨假體翻修(Isolated patellar revision)等疾病臨床治療。[0003]髕骨軟化癥是引起膝前痛的常見原因之一，我國髕骨軟化癥患病率達36.2%，女性發病率高于男性。髕骨關節骨性關節炎是髕骨軟化癥的中晚期，發病率為5%左右，在老年人中發病率更高，是膝前痛最常見的病因。髕骨骨折主要由直接或間接暴力聯合作用所致，多會造成髕骨橫行骨折、垂直型骨折、粉碎性骨折，約占所有骨折的1%，20-50歲為高發人群，男性的發病率是女性的2倍，嚴重的髕骨骨折可采用部分髕骨切除術或全髕骨切除術。單純的切除術不利于伸肌結構的恢復，尤其是全切手術往往對患者后期生活質量造成不利影響，越來越多的臨床需求要求進行髕骨關節面重建，人工髕骨假體置換術是解決問題的一個有效手段。
[0004]早期的髕骨置換假體多為髕骨表面置換，假體為圓帽型設計。髕骨假體由圓帽型聚乙烯、金屬基底和若干顆金屬釘組成，但聚乙烯和金屬基底之間的剪切應力會導致新的并發癥，例如:聚乙烯磨屑引起的滑膜炎和金屬沉著病。33.3%的患者因為膝關節疼痛和假體失效需要再次手術。而后強生推出了一款低接觸應力壓接金屬襯底旋轉假體，這款設計產品提高了髕骨關節的適應性，降低了接觸壓強，在長時期的隨訪中較少出現并發癥。但具有金屬基底的髕骨假體會導致金屬殼邊緣的聚乙烯磨損、斷裂，聚乙烯、基板、甚至錨釘的脫離等諸多問題，不再被推薦使用。
[0005]目前廣泛使用的是全聚乙烯髕骨假體，具有一到三顆釘和骨水泥固定，用以避免無骨水泥固定的金屬襯底假體出現斷裂的高風險。骨水泥全聚乙烯髕骨假體比金屬型髕骨假體更耐用。目前，全聚乙烯的髕骨假體被廣泛使用。髕骨表面假體置換需要保留剩余髕骨厚度在15毫米以上，否則會加大髕骨斷裂的風險，對于薄且硬化的髕骨，不建議進行髕骨表面假體置換。此外，嚴重的髕骨組織缺損同樣不適用髕骨表面假體置換。
[0006]綜上，目前現有髕骨置換多為不完全置換，采用的制作材料為聚乙烯、金屬(鈦、鉭)等不可降解材料。然而，圓頂帽型假體與正常髕骨并不一致，雖然安裝方便，但匹配性差。與未進行髕骨置換的人工全膝關節置換術相比，髕骨骨折、脫位、伸膝裝置斷裂、骨壞死在合并髕骨置換的人工全膝關節置換術中發生率較高，而且會出現髕骨假體磨損、松動和髕骨彈響等髕骨置換特有并發癥，這些并發癥可以直接導致髕骨置換的失敗。現有技術中的髕骨假體結構，其存在脫離、斷裂等風險，可靠性差。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，提供了一種髕骨假體結構，其可靠性高。
[0008]本發明的技術方案是:一種髕骨假體結構，包括用于與人體剩余髕骨相匹配的主體部，所述主體部具有與所述人體剩余髕骨相貼的貼合面，所述貼合面上固定設置有用于插入所述人體剩余髕骨的孔位中的固定柱，所述主體部和所述固定柱均具有多孔結構，所述多孔結構具有多個相互連通的孔隙。
[0009]可選地，所述固定柱一體成型于所述主體部。
[0010]可選地，所述固定柱呈圓柱狀，其設置有兩個或兩個以上，所述人體剩余髕骨上設置有與所述固定柱匹配的圓柱孔。
[0011]可選地，所述固定柱設置有三個，三個所述固定柱之間呈三角狀排布。
[0012]可選地，所述主體部和所述固定柱通過金屬熔融快速成型技術成型。
[0013]可選地，所述主體部和所述固定柱通過粉末冶金工藝成型。
[0014]可選地，所述主體部和所述固定柱采用鈦合金或鉭合金通過粉末冶金工藝成型。
[0015]可選地，所述主體部 的外表面為光滑曲面層。
[0016]可選地，所述多孔結構上的孔隙的孔徑為0.2至0.35毫米。
[0017]可選地，所述多孔結構的孔隙的孔隙率為40%至60%。
[0018]本發明提供的髕骨假體結構，其通過設置具有多孔結構的主體部與固定柱，可采用CAD軟件或專用的生成多孔結構的醫學軟件，設計具有多孔結構的髕骨假體，可以根據患者髕骨骨密度確定孔隙率，同時要求多孔結構為互聯通孔，且孔徑大小適于骨細胞長入和生長，患者的骨組織可以長入多孔結構中孔隙的內部，通過讓骨組織長入主體部的內部及固定柱的內部，可以有效增加主體部與骨組織的結合力，形成良好的生物學固定效果，避免髕骨假體結構脫離、斷裂，解決了現有技術中髕骨假體解剖形態與天然髕骨關節解剖形態不相匹配的問題，還通過骨長入的方式達到了更優的生物學固定效果，可靠性高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1是本發明實施例提供的髕骨假體結構中人體剩余髕骨與主體部的裝配立體圖；
[0020]圖2是本發明實施例提供的髕骨假體結構中主體部的立體圖；
[0021]圖3是本發明實施例提供的髕骨假體結構中人體剩余髕骨的立體圖；
[0022]圖4是本發明實施例提供的髕骨假體結構中多孔結構的立體示意圖。
【具體實施方式】
[0023]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0024]需要說明的是，當元件被稱為“固定于”或“設置于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者可能同時存在居中元件。當一個元件被稱為是“連接于”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。
[0025]還需要說明的是，本實施例中的左、右、上、下等方位用語，僅是互為相對概念或是以產品的正常使用狀態為參考的，而不應該認為是具有限制性的。
[0026]如圖1~圖3所示，本發明實施例提供的一種髕骨假體結構，包括用于與人體剩余髕骨I相匹配的主體部2，人體完整髕骨去除需切除部分即為人體剩余髕骨I。主體部2的外形與人體完整髕骨的外形相匹配，具體應用中，可以基于患者髕骨CT (ComputedTomography,計算機斷層掃描)數據重建需切除部分的髕骨三維模型，使主體部2具有與患者髕骨切除部分完全一切的外形，以使主體部2可以與患者股骨髕面良好匹配。主體部2具有與人體剩余髕骨I相貼的貼合面201，貼合面201可為平面。貼合面201上固定設置有用于插入人體剩余髕骨I的孔位11中的固定柱21，主體部2和固定柱21均具有用于供患者骨組織長入的多孔結構，多孔結構具有多個相互連通的孔隙，孔隙可設置于貼合面201上和固定柱21的表面，當然，固定柱21與主體部2可采用多孔材料制成。孔隙可縱橫規則或不規則交錯，孔隙可延至固定柱21及主體部2的內部，而不是僅僅分布于表面。固定柱21插入剩余髕骨，能讓骨組織長入其內部，增加其和周圍骨組織的結合力，形成良好的生物學固定效果。這 樣，在植入本發明提供的髕骨假體結構后，患者的骨組織可以長入孔隙內部,通過讓骨組織長入主體部2的內部及固定柱21的內部，可以有效增加主體部2與骨組織的結合力，形成良好的生物學固定效果，避免髕骨假體結構脫離、斷裂，解決了現有技術中髕骨假體解剖形態與天然髕骨關節解剖形態不相匹配的問題，還通過骨長入的方式達到了更優的生物學固定效果，可靠性高。
[0027]具體地，如圖1~圖3所示，固定柱21 —體成型連接于主體部2，其結合牢靠，結構
可靠性高。
[0028]具體地，如圖1~圖3所示，固定柱21呈圓柱狀，其易于加工成型。固定柱21可以設置有兩個或兩個以上，人體剩余髕骨I上設置有與固定柱21匹配的圓柱孔。當然，可以理解地，固定柱21也可呈多邊形或異形結構等合適形狀，其數量也可以根據實際情況而定。
[0029]本實施例中，如圖1~圖3所示，固定柱21設置有三個，三個固定柱21之間呈三角狀排布。
[0030]具體地，主體部2和固定柱21可通過金屬熔融快速成型技術成型。
[0031]或者，主體部2和固定柱21也可以通過粉末冶金工藝成型，其成型后具有均勻孔隙。
[0032]具體應用中，主體部2和固定柱21可采用鈦合金或鉭合金等合金通過粉末冶金工藝成型。金屬粉末采用醫用鈦合金或鉭合金，使多孔主體部2的力學性能與患者自身髕骨生物力學性能相似。
[0033]具體地，主體部2的外表面為光滑曲面層，其作用為與股骨髁構成光滑滑動面。光滑曲面層的厚度可為2毫米。
[0034]具體地，如圖1~圖4所示，多孔結構上的孔隙的孔徑為0.2至0.35毫米，以利于骨細胞更好地長入孔隙中，進一步提高主體部2與人體剩余髕骨I骨組織之間的結合力。當然，多孔結構上的孔隙的孔徑也可以設置為其它合適的數值。多孔結構可包括相互貫通的孔洞200，各孔洞200可縱向排列、橫向排列或斜向排列等，其排列方式可以規則也可不規貝U，各孔洞200的截面可呈圓形等合適形狀。多孔結構上的孔隙并不限于圖4所示的排列規則和形狀。[0035]具體地，多孔結構上的孔隙的孔隙率為40%至60%。孔隙率指材料內部的孔隙占總體積的比例。其在保證結構強度的前提下提高了主體部2與人體剩余髕骨I骨組織之間的結合力。髕骨假體的力學性能可以與松質骨的力學性能相近。
[0036]本發明提供的髕骨假體結構，可采用醫學圖像重建軟件重建髕骨模型，重建髕骨切除部分的三維模型，作為髕骨假體的主體部2的外形，其通過設置具有多孔結構的主體部2與固定柱21，采用CAD軟件或專用的生成多孔結構的醫學軟件，設計具有多孔結構的髕骨假體，可以根據患者髕骨骨密度確定孔隙率，同時要求多孔結構為互聯通孔，且孔徑大小適于骨細胞長入和生長。患者的骨組織可以長入多孔結構中孔隙的內部，通過讓骨組織長入主體部2的內部及固定柱21的內部，可以有效增加主體部2與骨組織的結合力，形成良好的生物學固定效果，避免髕骨假體結構脫離、斷裂，解決了現有技術中髕骨假體解剖形態與天然髕骨關節解剖形態不相匹配的問題，還通過骨長入的方式達到了更優的生物學固定效果，可靠性高。解決了髕骨假體解剖形態與正常髕骨解剖形態不相一致引起的解剖學和力學傳遞匹配性差，及現有髕骨假體與剩余骨的固定效果差引起假體松動的技術問題。 [0037]以上僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換或改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種髕骨假體結構，包括用于與髕骨切骨后的人體剩余髕骨相匹配的主體部，其特征在于，所述主體部具有與所述人體剩余髕骨相貼的貼合面，所述貼合面上固定設置有用于插入所述人體剩余髕骨的孔位中的固定柱，所述主體部和所述固定柱均具有多孔結構，所述多孔結構具有多個相互連通的孔隙。
2.如權利要求1所述的髕骨假體結構，其特征在于，所述固定柱一體成型于所述主體部。
3.如權利要求1所述的髕骨假體結構，其特征在于，所述固定柱呈圓柱狀，其設置有兩個或兩個以上，所述人體剩余髕骨上設置有與所述固定柱匹配的圓柱孔。
4.如權利要求1所述的髕骨假體結構，其特征在于，所述固定柱設置有三個，三個所述固定柱之間呈三角狀排布。
5.如權利要求1所述的髕骨假體結構，其特征在于，所述主體部和所述固定柱通過金屬熔融快速成型技術成型。
6.如權利要求1所述的髕骨假體結構，其特征在于，所述主體部和所述固定柱通過粉末冶金工藝成型。
7.如權利要求6所述的髕骨假體結構，其特征在于，所述主體部和所述固定柱采用鈦合金或鉭合金通過粉末冶金工藝成型。
8.如權利要求1所述的髕骨假體結構，其特征在于，所述主體部的外表面為光滑曲面層。
9.如權利要求1所述的髕骨假體結構，其特征在于，所述多孔結構上的孔隙的孔徑為0.2至0.35毫米。
10.如權利要求1所述的髕骨假體結構，其特征在于，所述多孔結構的孔隙的孔隙率為40% 至 60%。
【文檔編號】A61F2/38GK103598935SQ201310554234
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月8日 優先權日:2013年11月8日
【發明者】尚鵬, 白雪嶺, 葉新, 李子夫, 張黎楠, 田嵐, 耿艷娟 申請人:深圳先進技術研究院