髕骨假體及人工膝關節的制作方法

本發明涉及醫療器械技術領域，尤其涉及一種髕骨假體及人工膝關節。

背景技術：

人工膝關節假體經膝關節置換術后植入到人體中，其作用是為了恢復人體正常的生理功能。對于退變磨損嚴重的髕骨進行置換已被大家所接受，市場主流膝關節假體設計已經充分地考慮了髕股假體的匹配，在股骨假體前方設置了長而寬的滑車槽。隨著髕骨置換術的大量應用，髕骨假體的設計成為影響人工膝關節置換手術效果的重要因素。

目前，髕骨假體的設計一般為整體固定或裝配固定的形式，這類髕骨假體均有一個弧形的頂部，通過骨水泥或者生物涂層的方式固定在髕骨上。這類傳統的髕骨假體的設計形式，使得髕骨假體與股骨髁假體所組成的摩擦副在膝關節屈伸運動過程中，一直處于滑動摩擦狀態，而且接觸位置集中在固定的區域上，隨著時間的推移，該區域就會出現嚴重的磨損，從而直接影響了整體膝關節假體的使用壽命。

為了延長膝關節假體的使用壽命，最大程度的降低髕骨假體的磨損，就必須使髕骨假體與股骨髁假體所組成的摩擦副長期處于一種合理的摩擦狀態中。

因此，本申請針對上述問題提供一種新的髕骨假體及人工膝關節，以降低髕骨假體的磨損。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供髕骨假體，以解決現有技術中存在的髕骨假體磨損嚴重的技術問題。

本發明的目的還在于提供人工膝關節，以解決現有技術中存在的髕骨假體磨損嚴重的技術問題。

基于上述第一目的，本發明提供的髕骨假體，包括假體主體、滾動體和髕骨固定件；

所述假體主體具有相對應的第一面和第二面；所述第一面設置有與所述滾動體配合連接的主體凹槽，所述第二面與所述髕骨固定件連接；

所述主體凹槽能夠防止所述滾動體脫離所述假體主體；所述滾動體凸出于所述第一面，且所述滾動體能夠繞滾動瞬心滾動；所述滾動瞬心位于所述滾動體內。

進一步地，所述假體主體包括頂蓋和髕骨托；

所述頂蓋與所述髕骨托固定連接，且能夠形成所述主體凹槽；

所述第一面為所述頂蓋遠離所述髕骨托的一面，所述第二面為所述髕骨托遠離所述頂蓋的一面。

進一步地，所述頂蓋設置有貫穿所述頂蓋的第一凹槽，所述髕骨托設置有第二凹槽；

所述第一凹槽和所述第二凹槽形成所述主體凹槽。

進一步地，所述第一凹槽和所述第二凹槽均為球臺形；所述滾動體為球體；所述滾動瞬心為球心；

所述球臺形的最小橫截面直徑小于所述球體直徑；所述球臺形的最大橫截面直徑大于等于所述球體直徑；

所述第二凹槽貫穿所述髕骨托，且所述滾動體凸出于所述第二面；所述滾動體遠離所述頂蓋的一端與所述第二面之間的距離，不大于所述髕骨固定件遠離所述頂蓋的一端與所述第二面之間的距離。

進一步地，所述第一凹槽和所述第二凹槽的直徑相同，所述第一凹槽的直徑范圍為8mm-25mm；所述滾動體與所述主體凹槽的間隙為0.01mm-0.08mm。

進一步地，所述第一面為球形球冠或橢球型球冠；

所述球形球冠的半徑為15mm-35mm，所述橢球型球冠的長半徑為25mm-45mm，橢球型球冠的短半徑為15mm-35mm。

進一步地，所述髕骨固定件的數量為多個；多個所述髕骨固定件呈中心對稱設置，且均勻固定在所述第二面上；

所述髕骨固定件為螺柱、圓柱、圓錐柱、三角柱、矩形柱、五邊柱或六邊柱中的一種或者多種。

進一步地，所述髕骨固定件與所述髕骨托一體成型；所述頂蓋和所述髕骨托通過連接件可拆裝固定連接；

所述頂蓋和所述髕骨托均設置有與所述連接件相應的假體連接孔；

所述連接件為螺柱、圓柱、圓錐柱、三角柱、矩形柱、五邊柱或六邊柱中的一種或者多種。

進一步地，所述頂蓋的材質為鈷鉻鉬合金、超高分子量聚乙烯、氧化鋁基陶瓷或氧化鋯基陶瓷；

所述髕骨托的材質為不銹鋼、超高分子量聚乙烯或鈦合金；

所述滾動體的材質為鈷鉻鉬合金、超高分子量聚乙烯、氧化鋁基陶瓷或氧化鋯基陶瓷；

所述連接件的材質為鈦合金或不銹鋼。

基于上述第二目的，本發明提供的人工膝關節，包括所述的髕骨假體。

本發明的有益效果：

本發明提供的髕骨假體，包括假體主體、滾動體和髕骨固定件，通過在假體主體設置與滾動體配合連接的主體凹槽，且主體凹槽能夠防止滾動體脫離假體主體，以及滾動體能夠繞位于滾動體內的滾動瞬心滾動，以使髕骨假體通過滾動體與人體正常股骨髁或股骨髁假體保持接觸，以使髕骨假體與人體正常股骨髁或股骨髁假體所組成的摩擦副為滾動摩擦，極大降低了髕骨假體的磨損，延長了膝關節假體的使用壽命。

本發明提供的人工膝關節，包括髕骨假體，可以降低髕骨假體的磨損，可以延長膝關節假體的使用壽命。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例一提供的髕骨假體的爆炸圖；

圖2為本發明實施例一提供的髕骨假體的第一角度結構示意圖；

圖3為圖2所示的髕骨假體的左剖視圖；

圖4為圖2所示的髕骨假體的俯視圖；

圖5為圖2所示的髕骨假體的仰視圖；

圖6為本發明實施例一提供的髕骨假體的第二角度結構示意圖；

圖7為本發明實施例一提供的髕骨假體的第三角度結構示意圖；

圖8為本發明實施例一提供的髕骨假體的第一角度結構示意圖(未顯示滾動體)；

圖9為圖8所示的髕骨假體的左剖視圖。

圖標：100-假體主體；110-第一面；120-第二面；130-主體凹槽；131-第一凹槽；132-第二凹槽；140-頂蓋；150-髕骨托；160-連接件；170-假體連接孔；200-滾動體；300-髕骨固定件。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

在本發明的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

實施例一

參見圖1-圖9所示，本實施例提供了一種髕骨假體；圖1為本實施例提供的髕骨假體的爆炸圖；圖2為本實施例提供的髕骨假體的第一角度結構示意圖；圖3為圖2所示的髕骨假體的左剖視圖；圖4為圖2所示的髕骨假體的俯視圖；圖5為圖2所示的髕骨假體的仰視圖；圖6和圖7為本實施例提供的髕骨假體的兩個角度的立體結構示意圖；圖8為本實施例提供的髕骨假體的第一角度結構示意圖(未顯示滾動體)；圖9為圖8所示的髕骨假體的左剖視圖。

參見圖1-圖9所示，本實施例提供的髕骨假體，包括假體主體100、滾動體200和髕骨固定件300。

假體主體100具有相對應的第一面110和第二面120。

假體主體100設置有與滾動體200配合連接的主體凹槽130；可選地，第一面110設置有與滾動體200配合連接的主體凹槽130。

可選地，第二面120與髕骨固定件300連接。通過髕骨固定件300，以將髕骨假體固定在人體的髕骨上，例如通過骨水泥或者生物涂層的方式將髕骨假體的整體固定在髕骨上。

主體凹槽130能夠防止滾動體200脫離假體主體100；也即滾動體200在轉動時，不會從假體主體100上掉落。主體凹槽130能夠防止滾動體200脫離假體主體100的結構包括但不限于滾動體200與假體主體100的主體凹槽130設置有相互配合的限位結構，假體主體100的主體凹槽130的槽口設置有用于防止滾動體200脫離的止擋環，滾動體200與假體主體100的主體凹槽130采用錐面配合、弧面配合等等。

滾動體200凸出于第一面110，且滾動體200能夠滾動。可選地，滾動體200能夠繞滾動瞬心滾動，該滾動瞬心位于滾動體內。現有技術中，滾動的定義是轉動與位移的平面復合運動；這種平面復合運動所在作用面內在任何瞬時都有一個不動點，這個瞬時不動點稱作滾動瞬心。通過滾動體200凸出于第一面110，以使滾動體200與人體正常股骨髁或股骨髁假體接觸。滾動體200例如可以為球體、異形球體；可選地，滾動體200為球體；也即滾動瞬心為球心。可選地，滾動體200能夠繞自身的中心滾動；例如滾動體200能夠繞自身的中心進行1-3個自由度的180度-360度滾動；可選地，滾動體200能夠繞自身的中心進行3個自由度的360度滾動。

本實施例中所述髕骨假體，包括假體主體100、滾動體200和髕骨固定件300，通過在假體主體100設置與滾動體200配合連接的主體凹槽130，且主體凹槽130能夠防止滾動體200脫離假體主體100，以及滾動體200能夠繞位于滾動體200內的滾動瞬心滾動，以使髕骨假體通過滾動體200與人體正常股骨髁或股骨髁假體保持接觸，以使髕骨假體與人體正常股骨髁或股骨髁假體所組成的摩擦副為滾動摩擦，極大降低了髕骨假體的磨損，延長了膝關節假體的使用壽命。

從物理常識可知，滾動摩擦的磨損顯著低于滑動摩擦；本實施例中所述髕骨假體采用了滾動摩擦的設計原理，取代傳統的滑動摩擦的設計思路，將髕骨假體的內部設計一顆可以隨意滾動的滾動體200，在膝關節屈伸運動過程中，髕骨假體上的滾動體200與人體正常股骨髁或股骨髁假體始終保持接觸，隨著接觸位置的不同，滾動體200隨之自由的滾動，例如自由滾動360°，保證了髕骨假體長期處于一種低磨損的運動狀態中，從而顯著的提高了膝關節假體的使用壽命。同時，由于髕骨假體始終處于低磨損的狀態，原本在傳統人工膝關節置換術后所引發的髕骨并發癥，如髕骨半脫位與脫位、髕骨松動和膝前痛等現象也將會隨之降低，從而大幅度的提高了患者的生活質量。

本實施例的可選方案中，假體主體100包括頂蓋140和髕骨托150。

頂蓋140與髕骨托150固定連接，且能夠形成主體凹槽130。

第一面110為頂蓋140遠離髕骨托150的一面，第二面120為髕骨托150遠離頂蓋140的一面。將假體主體100設計為頂蓋140和髕骨托150兩部分，通過分體組裝形式，便于將滾動體200安裝連接在假體主體100內。

可選地，頂蓋140與髕骨托150形成的主體凹槽130，例如可以是主體凹槽130為頂蓋140設置的貫穿頂蓋140的凹槽，或者主體凹槽130為頂蓋140設置的未貫穿頂蓋140的凹槽，或者主體凹槽130由兩部分組成，即為頂蓋140設置的貫穿頂蓋140的凹槽和髕骨托150設置的凹槽。

優選地，主體凹槽130由兩部分組成。具體而言，參見圖1、圖9所示，頂蓋140設置有貫穿頂蓋140的第一凹槽131，髕骨托150設置有第二凹槽132；第一凹槽131和第二凹槽132形成主體凹槽130。通過將主體凹槽130設置為第一凹槽131和第二凹槽132兩部分，一方面便于主體凹槽130的生產加工，另一方面便于滾動體200的安裝連接。

可選地，主體凹槽130的形狀與滾動體200的形狀相適應；可選地，第一凹槽131和第二凹槽132均為球臺形；滾動體200為球體；可選地，球臺形的最小橫截面直徑小于球體直徑；球臺形的最大橫截面直徑大于等于球體直徑。呈球體的滾動體200，更加便于髕骨假體與人體正常股骨髁或股骨髁假體之間連接，以使髕骨假體與人體正常股骨髁或股骨髁假體之間的活動更加靈活，有利于膝關節屈伸運動。

可選地，第二凹槽132貫穿髕骨托150，且滾動體200凸出于第二面120，以減少髕骨托150的體積。可選地，滾動體200遠離頂蓋140的一端與第二面120之間的距離，不大于髕骨固定件300遠離頂蓋140的一端與第二面120之間的距離；便于滾動體200在主體凹槽130內滾動。

本實施例的可選方案中，第一凹槽131和第二凹槽132的直徑相同，第一凹槽131的直徑范圍為8mm-25mm；滾動體200的形狀與主體凹槽130的形狀相適應，則滾動體200的直徑范圍也為8mm-25mm。優選地，第一凹槽131的直徑范圍為10mm-20mm；滾動體200的直徑范圍為10mm-20mm。

可選地，滾動體200與主體凹槽130的間隙為0.01mm-0.08mm。優選地，滾動體200與主體凹槽130的間隙為0.01mm-0.05mm。

本實施例的可選方案中，第一面110為曲面；可選地，第一面110為對稱曲面或者非對稱曲面；優選地，第一面110為球形球冠或橢球型球冠；也即頂蓋140遠離髕骨托150的一面為球形球冠或橢球型球冠；以在膝關節屈伸運動過程中，減少或者避免髕骨假體造成的人體的不適與疼痛。

可選地，球形球冠的半徑為15mm-35mm；可選地，橢球型球冠的長半徑為25mm-45mm，橢球型球冠的短半徑為15mm-35mm。可選地，球形球冠的半徑大于滾動體200的半徑；可選地，橢球型球冠的短半徑大于滾動體200的半徑。

本實施例的可選方案中，髕骨固定件300的數量為多個；髕骨固定件300的數量例如可以為2-10個，如2個、3個、6個、8個等等。

可選地，多個髕骨固定件300呈中心對稱設置，且均勻固定在第二面120上；可選地，髕骨固定件300與髕骨托150一體成型。

可選地，髕骨固定件300為螺柱、圓柱、圓錐柱、三角柱、矩形柱、五邊柱或六邊柱中的一種或者多種；髕骨固定件300還可以為其他形狀。可選地，髕骨固定件300的截面形狀為圓形時，其直徑優選為4mm-8mm；可選地，髕骨固定件300的截面形狀為除圓形之外的形狀時，其截面的面積范圍為12mm²-25mm²。

本實施例的可選方案中，頂蓋140和髕骨托150通過連接件160可拆裝固定連接；可選地，連接件160的數量為多個；連接件160的數量例如可以為2-10個，如2個、3個、6個、8個等等。可選地，多個連接件160呈中心對稱設置。

可選地，連接件160與髕骨固定件300間隔設置，互不干涉。

可選地，頂蓋140和髕骨托150均設置有與連接件160相應的假體連接孔170；優選地，假體連接孔170的形狀可以采用螺紋和光孔。可選地，螺紋孔為公制螺紋或英制螺紋；當假體連接孔170采用公制螺紋設計時，螺紋公稱直徑為1.5mm-5mm；當假體連接孔170采用英制螺紋設計時，螺紋公稱直徑為0.059inch-0.197inch。可選地，當假體連接孔170截面形狀為圓形時，其直徑為1.5mm-5mm；可選地，當假體連接孔170截面形狀為除圓形之外的形狀時，假體連接孔170截面的平均面積為1.5mm²-20mm²。

可選地，連接件160為螺柱、圓柱、圓錐柱、三角柱、矩形柱、五邊柱或六邊柱中的一種或者多種；連接件160還可以為其他形狀。假體連接孔170的數量與連接件160的數量相應；假體連接孔170的形狀與連接件160的形狀相應。可選地，連接件160與頂蓋140的假體連接孔170為螺紋連接和/或過盈配合，連接件160與髕骨托150的假體連接孔170為小間隙配合，以保證滾動體200與第一凹槽131、第二凹槽132所形成的主體凹槽130的滾動間隙。

本實施例的可選方案中，頂蓋140的材質為鈷鉻鉬合金、超高分子量聚乙烯、氧化鋁基陶瓷或氧化鋯基陶瓷。可選地，鈷鉻鉬合金材料或超高分子量聚乙烯材料制成的頂蓋140采用傳統的數控加工成型，普通量具即可實現檢測；可選地，氧化鋁基陶瓷材料或氧化鋯基陶瓷材料制成的頂蓋140采用等靜壓壓制→粗加工成型→燒結→精加工磨削→拋光的加工方式成型，普通量具即可實現檢驗；以使頂蓋140不具有任何設計、生產加工和檢測上的難度。

可選地，髕骨托150的材質為不銹鋼、超高分子量聚乙烯或鈦合金；可選地，不銹鋼、超高分子量聚乙烯或鈦合金材料制成的髕骨托150采用傳統的數控加工成型，普通量具即可實現檢測；以使髕骨托150不具有任何設計、生產加工和檢測上的難度。

可選地，滾動體200的材質為鈷鉻鉬合金、超高分子量聚乙烯、氧化鋁基陶瓷或氧化鋯基陶瓷；可選地，鈷鉻鉬合金材料或超高分子量聚乙烯材料制成的滾動體200采用傳統的數控加工成型，普通量具即可實現檢測；可選地，氧化鋁基陶瓷材料或氧化鋯基陶瓷材料制成的滾動體200采用等靜壓壓制→粗加工成型→燒結→精加工磨削→拋光的加工方式成型，普通量具即可實現檢驗；以使滾動體200不具有任何設計、生產加工和檢測上的難度。

可選地，連接件160的材質為鈦合金或不銹鋼。可選地，不銹鋼或鈦合金材料制成的連接件160采用傳統的數控加工成型，普通量具即可實現檢測；以使連接件160不具有任何設計、生產加工和檢測上的難度。

可選地，頂蓋140、髕骨托150、滾動體200、連接件160、髕骨固定件300等的材料可以相同，也可以不同。

需要說明的是，在人工膝關節置換術時，需使用專用的手術器械進行髕骨截骨操作，以便于保證所有的安裝以及配合精度。

實施例二

實施例二提供了一種人工膝關節，該實施例包括實施例一所述的髕骨假體，實施例一所公開的髕骨假體的技術特征也適用于該實施例，實施例一已公開的髕骨假體的技術特征不再重復描述。

本實施例提供的人工膝關節，包括髕骨假體。髕骨假體的髕骨固定件可以通過骨水泥或者生物涂層的方式將髕骨假體固定在人體的被截骨的髕骨上。

本實施例中所述人工膝關節通過髕骨假體與人體正常股骨髁或股骨髁假體組成的滾動摩擦副，以極大降低髕骨假體的磨損，以延長膝關節假體的使用壽命；所述人工膝關節具有實施例一所述髕骨假體的優點，實施例一所公開的所述髕骨假體的優點在此不再重復描述。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的范圍。