專利名稱：剛度可控的膝關節(jié)假體系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種醫(yī)用人工關節(jié)，尤其涉及一種應用于人體的膝關節(jié)假體系 統(tǒng)，在膝關節(jié)成形術中，用來替換由于病變或損傷等原因造成全部或部分功能 喪失的人體自然膝關節(jié)。
背景技術：
膝關節(jié)假體系統(tǒng)的發(fā)展距今已有40余年的歷史，當人體自然膝關節(jié)由于病 變或損傷等原因造成全部或部分功能喪失時，就需要用膝關節(jié)假體系統(tǒng)予以替 換，以重建膝關節(jié)正常功能，減輕病人的病痛，實施膝關節(jié)假體系統(tǒng)置換術可 以達到最佳的治療效果，能最大限度地恢復患者行動能力。
通常所說的膝關節(jié)假體系統(tǒng)包括股骨假體和脛骨假體兩大部分。其中，股 骨假體通過股骨安裝莖或螺釘與股骨遠端連接，具有內骨髁和外骨髁。脛骨假 體固定在脛骨近端，其內外骨髁關節(jié)面分別與股骨假體內外骨髁關節(jié)面相匹配， 以模擬正常的人體自然膝關節(jié)運動過程。為提高膝關節(jié)假體系統(tǒng)的穩(wěn)定性和接 觸面積，人們針對股骨假體和脛骨假體內外骨髁的關節(jié)面匹配形狀進行了許多 研究，在美國專利US5725584中，股骨假體和脛骨假體內外骨髁的關節(jié)面高度 匹配，接觸面積大，穩(wěn)定性高，在美國專利US6846329中，股骨假體和脛骨假 體內外骨髁的關節(jié)面按螺旋面匹配設計，同樣實現(xiàn)了股骨假體與脛骨假體內外 骨髁關節(jié)面的高度匹配，接觸面積大，穩(wěn)定性也很高，但是，這些專利中所涉 及到的股骨假體的組成材料都是金屬合金材料，其剛度不可控，在實現(xiàn)了膝關 節(jié)假體系統(tǒng)骨髁關節(jié)面高度匹配的同時，會限制膝關節(jié)假體系統(tǒng)的彎曲角度， 在美國專利US7094259中，膝關節(jié)假體系統(tǒng)可實現(xiàn)深度屈曲，但是股骨假體和 脛骨假體的骨髁關節(jié)面不匹配，穩(wěn)定性差。
發(fā)明內容
針對以上技術和專利的不足，本發(fā)明提出一種剛度可控的膝關節(jié)假體系統(tǒng)，
目的在于對股骨假體的剛度值大小實現(xiàn)控制，不僅可以保證膝關節(jié)假體系統(tǒng) 在伸膝位和屈膝位的穩(wěn)定性，也可以保證膝關節(jié)假體系統(tǒng)在伸膝和屈膝動作過 程中股骨假體和脛骨假體內外骨髁的關節(jié)面的最大匹配，在實現(xiàn)膝關節(jié)假體系 統(tǒng)骨髁關節(jié)面高度匹配的同時，不會限制膝關節(jié)假體系統(tǒng)的彎曲角度。
該裝置的具體構成-
由磁流變彈性體材料組成的股骨假體，該假體與股骨遠端連接，具有內骨 髁和外骨髁；脛骨假體，該假體與脛骨近端連接，具有內骨髁和外骨髁； 左線圈，固定在體外膝關節(jié)處； 右線圈，固定在體外膝關節(jié)處。 該裝置實施的技術方案
股骨假體和脛骨假體位于左線圈和右線圈之間，在人體膝關節(jié)外部控制通 過左線圈和右線圈的電流值，會改變左線圈和右線圈之間的磁場值和磁場分布， 這會引起由磁流變彈性體材料組成的股骨假體的剛度值產生變化，在膝關節(jié)假 體系統(tǒng)伸膝過程中，使得由磁流變彈性體材料組成的股骨假體的剛度值降低， 股骨假體會根據(jù)膝關節(jié)假體系統(tǒng)內部所受合力的大小實時改變內外骨髁的關節(jié) 面形狀，實現(xiàn)與脛骨假體內外骨髁的關節(jié)面的最大匹配，當膝關節(jié)假體系統(tǒng)伸 直時，使得由磁流變彈性體材料組成的股骨假體的剛度值增大，以保證股骨假 體的剛度值可以抵抗膝關節(jié)假體系統(tǒng)內部所受合力的大小，實現(xiàn)膝關節(jié)假體系 統(tǒng)在伸膝位的穩(wěn)定性，在膝關節(jié)假體系統(tǒng)彎曲過程中，使得由磁流變彈性體材 料組成的股骨假體的剛度值降低，股骨假體會根據(jù)膝關節(jié)假體系統(tǒng)內部所受合 力的大小實時改變內外骨髁的關節(jié)面形狀，實現(xiàn)與脛骨假體內外骨髁的關節(jié)面 的最大匹配，當膝關節(jié)假體系統(tǒng)彎曲到一定魚度時，使得由—磁流變彈性體材料 組成的股骨假體的剛度值增大，以保證股骨假體的剛度值可以抵抗膝關節(jié)假體 系統(tǒng)內部所受合力的大小，實現(xiàn)膝關節(jié)假體系統(tǒng)在此屈膝位的穩(wěn)定性。
本發(fā)明的優(yōu)點是通過控制左線圈和右線圈的電流值可以控制穿過磁流變 彈性體的磁場，從而可以根據(jù)膝關節(jié)假體系統(tǒng)的伸屈運動實時控制由磁流變彈 性體材料組成的股骨假體的剛度值，這不僅可以實現(xiàn)膝關節(jié)假體系統(tǒng)在伸膝位 和各個屈膝位的穩(wěn)定性，也可以實現(xiàn)膝關節(jié)假體系統(tǒng)在伸屈過程中股骨假體與 脛骨假體內外骨髁關節(jié)面的最大匹配，并且不會限制膝關節(jié)假體系統(tǒng)的彎曲角 度。
剛度可控的膝關節(jié)假體系統(tǒng)主視圖
圖中序號，1.左線圈，2.右線圈，3.脛骨假體，4.股骨假體
具體實施例方式
在附圖中，左線圈1和右線圈2都固定在人體膝關節(jié)外部，在人體膝關節(jié) 外部控制通過左線圈1和右線圈2的電流值，可改變左線圈1和右線圈2之間 的磁場值。股骨假體4由磁流變彈性體材料制成，通過股骨安裝莖(圖中未示 出)與股骨遠端(圖中未示出)連接，具有內骨髁4a和外骨髁4b。脛骨假體3 由超高分子量聚乙烯材料制成，通過脛骨安裝莖(圖中未示出)與脛骨近端連
4接(圖中未示出)，具有內骨髁3a和外骨髁3b。
在附圖中，股骨假體4和脛骨假體3位于左線圈1和右線圈2之間，在人 體膝關節(jié)外部控制通過左線圈1和右線圈2的電流值，會改變左線圈1和右線 圈2之間的磁場值，這會引起由磁流變彈性體材料組成的股骨假體4的剛度值 產生變化。在膝關節(jié)假體系統(tǒng)伸膝過程中，使得由磁流變彈性體材料組成的股 骨假體4的剛度值降低，股骨假體4會根據(jù)膝關節(jié)假體系統(tǒng)內部所受合力的大 小實時改變內骨髁4a和外骨髁4b的關節(jié)面形狀，實現(xiàn)與脛骨假體3的內骨髁 3a和外骨髁3b的關節(jié)面的最大匹配，當膝關節(jié)假體系統(tǒng)伸直時，使得由磁流變 彈性體材料組成的股骨假體3的剛度值增大，以保證股骨假體3的剛度值可以 抵抗膝關節(jié)假體系統(tǒng)內部所受合力的大小，實現(xiàn)膝關節(jié)假體系統(tǒng)在伸膝位的穩(wěn) 定性，在膝關節(jié)假體系統(tǒng)彎曲過程中，使得由磁流變彈性體材料組成的股骨假 體3的剛度值降低，股骨假體3會根據(jù)膝關節(jié)假體系統(tǒng)內部所受合力的大小實 時改變內骨髁4a和外骨髁4b的關節(jié)面形狀，實現(xiàn)與脛骨假體3的內骨髁3a和 外骨髁3b的關節(jié)面的最大匹配，當膝關節(jié)假體系統(tǒng)彎曲到一定角度時，使得由 磁流變彈性體材料組成的股骨假體3的剛度值增大，以保證股骨假體3的剛度 值可以抵抗膝關節(jié)假體系統(tǒng)內部所受合力的大小，實現(xiàn)膝關節(jié)假體系統(tǒng)在此屈 膝位的穩(wěn)定性，從而，不僅可以實現(xiàn)膝關節(jié)假體系統(tǒng)在伸膝位和各個屈膝位的 穩(wěn)定性，也可以實現(xiàn)膝關節(jié)假體系統(tǒng)在伸屈過程中股骨假體4的內骨髁4a和外 骨髁4b的關節(jié)面與脛骨假體3的內骨髁3a和外骨髁3b的關節(jié)面的最大匹配， 并且不會限制膝關節(jié)假體系統(tǒng)的彎曲角度。
權利要求
1. 一種剛度可控的膝關節(jié)假體系統(tǒng)，包括由磁流變彈性體材料組成的股骨假體，該假體與股骨遠端連接，具有內骨髁和外骨髁；脛骨假體，該假體與脛骨近端連接，具有內骨髁和外骨髁；左線圈，固定在體外膝關節(jié)處；右線圈，固定在體外膝關節(jié)處。
2. 根據(jù)權利要求1所述的膝關節(jié)假體系統(tǒng)，其特征在于，股骨假體和脛骨 假體位于左線圈和右線圈之間，在人體膝關節(jié)外部控制通過左線圈和右線圈的 電流值，會改變左線圈和右線圈之間的磁場值，這會引起由磁流變彈性體材料 組成的股骨假體的剛度值產生變化。
全文摘要
本發(fā)明提供一種剛度可控的膝關節(jié)假體系統(tǒng)，該假體系統(tǒng)包括與股骨遠端連接并由磁流變彈性體材料組成的股骨假體，與脛骨近端連接的脛骨假體，固定在體外膝關節(jié)處的左線圈和右線圈。在人體膝關節(jié)外部控制通過左線圈和右線圈的電流值時，由磁流變彈性體材料組成的股骨假體的剛度值會根據(jù)左線圈和右線圈之間的磁場值改變實現(xiàn)相應變化，在膝關節(jié)假體系統(tǒng)進行伸屈動作的過程中，股骨假體剛度值降低，股骨假體會根據(jù)膝關節(jié)假體系統(tǒng)內部所受合力的大小實時改變內外骨髁關節(jié)面的形狀，實現(xiàn)與脛骨假體內外骨髁關節(jié)面的最大匹配，同時，不限制膝關節(jié)假體系統(tǒng)的彎曲角度，當膝關節(jié)假體系統(tǒng)完成伸屈動作時，股骨假體剛度值增大，實現(xiàn)伸膝位和屈膝位穩(wěn)定性。
文檔編號A61F2/60GK101450016SQ20081014807
公開日2009年6月10日 申請日期2008年12月29日 優(yōu)先權日2008年12月29日
發(fā)明者周宗科, 進 姚, 張國亮, 裴福興 申請人:四川大學