解剖重建式人工膝關(guān)節(jié)假體的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種膝關(guān)節(jié)假體，具體是一種解剖重建式人工膝關(guān)節(jié)假體。解決現(xiàn)在的人工膝關(guān)節(jié)假體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的受力不符合人體生物力學(xué)的問(wèn)題，包括股骨假體、脛骨平臺(tái)假體和聚乙烯襯墊，所述的股骨假體的內(nèi)側(cè)髁與外側(cè)髁的頂點(diǎn)之間連線與水平方向形成3度夾角，所述的股骨假體的內(nèi)側(cè)髁與外側(cè)髁的外頂點(diǎn)與水平方向形成3度夾角，所述的脛骨平臺(tái)假體結(jié)構(gòu)包括U型的平臺(tái)，U型平臺(tái)下表面連接立柱，立柱上設(shè)有翼板，所述的聚乙烯襯墊為U型，在U型臂上設(shè)有凹面，其中內(nèi)側(cè)凹面和外側(cè)凹面的頂點(diǎn)之間連線與水平底面方向形成3度夾角。最主要的創(chuàng)新在于不改變?nèi)梭w下肢的解剖軸線，保留前后交叉韌帶，更加符合人體的生物力學(xué)而非機(jī)械力學(xué)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】解剖重建式人工膝關(guān)節(jié)假體

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種膝關(guān)節(jié)假體，具體是一種解剖重建式人工膝關(guān)節(jié)假體。

【背景技術(shù)】
[0002] 人工膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)曾被譽(yù)為20世紀(jì)最成功的手術(shù)之一，從上世紀(jì)70年代初， John Insall提出的全髁置換開(kāi)始，標(biāo)志著現(xiàn)代人工膝關(guān)節(jié)置換術(shù)的開(kāi)展。期間人工膝關(guān) 節(jié)的發(fā)展也經(jīng)歷了一個(gè)較長(zhǎng)的過(guò)程，隨著人們對(duì)膝關(guān)節(jié)生物力學(xué)研究的不斷深入，人工膝 關(guān)節(jié)假體設(shè)計(jì)理念不斷更新，手術(shù)技術(shù)日趨成熟，手術(shù)效果肯定。目前人工全膝關(guān)節(jié)置換 術(shù)被認(rèn)為是治療終末期或嚴(yán)重的膝關(guān)節(jié)炎最有效、最成功的手術(shù)之一?？v觀膝關(guān)節(jié)假體設(shè) 計(jì)開(kāi)發(fā)的歷史，現(xiàn)代假體的設(shè)計(jì)要求置換后的膝關(guān)節(jié)能更好的恢復(fù)膝關(guān)節(jié)本身的運(yùn)動(dòng)學(xué)特 性，同時(shí)要求減少關(guān)節(jié)假體接觸面之間的應(yīng)力，減少假體磨損。在實(shí)際設(shè)計(jì)中要兼顧以上要 求具有相當(dāng)?shù)碾y度，為減少股骨髁金屬假體和脛骨平臺(tái)聚乙烯假體之間的壓應(yīng)力，需增加 假體間的接觸面積，使假體更匹配。但隨之而來(lái)的問(wèn)題是假體對(duì)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的限制也增加，脛 骨假體與脛骨界面間的應(yīng)力也增加。反之如增加關(guān)節(jié)的活動(dòng)自由度，減少脛骨假體與脛骨 界面之間的應(yīng)力，需減少股骨髁與脛骨假體間的接觸面積。但帶來(lái)的代價(jià)是脛骨聚乙烯假 體的接觸應(yīng)力增加，這樣勢(shì)必增加聚乙烯分層破裂。因此，假體設(shè)計(jì)中的低應(yīng)力與活動(dòng)自由 度之間的矛盾始終無(wú)法完全解決，而只能在設(shè)計(jì)中尋找兩者的平衡點(diǎn)?；顒?dòng)載荷假體-- 在70年代后期開(kāi)始的活動(dòng)載荷假體設(shè)計(jì)改變了以往傳統(tǒng)的膝關(guān)節(jié)假體的設(shè)計(jì)模式，其通 過(guò)聚乙烯在金屬底托之間呈現(xiàn)光滑的活動(dòng)平面，允許聚乙烯在金屬底托表面上旋轉(zhuǎn)和前后 運(yùn)動(dòng)。從理論上該設(shè)計(jì)可使正常膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)步態(tài)中所產(chǎn)生的剪切力和扭轉(zhuǎn)力傳遞到膝關(guān)節(jié) 周?chē)能浗M織，而不是傳遞到假體各接觸部件或假體與骨之間界面，從而使聚乙烯磨損和 假體松動(dòng)減少到最低程度?；顒?dòng)載荷膝關(guān)節(jié)假體的代表LCS假體在臨床應(yīng)用25年以后， 長(zhǎng)期隨訪獲得令人滿意的手術(shù)效果，因而近年在臨床上也有不斷推廣的趨勢(shì)。高屈曲度假 體--通常，膝關(guān)節(jié)假體的設(shè)計(jì)允許膝關(guān)節(jié)有(Γ120度的運(yùn)動(dòng)，在超過(guò)120度的屈曲運(yùn)動(dòng) 時(shí)，股骨后髁的假體弧度已經(jīng)結(jié)束，此時(shí)假體之間的接觸表現(xiàn)為股骨后髁假體邊緣與脛骨 聚乙烯的點(diǎn)狀接觸，接觸面應(yīng)力大，因而多表現(xiàn)出脛骨聚乙烯后側(cè)的早期磨損。改進(jìn)的高屈 曲度設(shè)計(jì)通過(guò)增加股骨后髁的截骨量，而使股骨假體后髁厚度增加，延長(zhǎng)后髁弧度，因而在 膝關(guān)節(jié)屈曲12(Γ150度范圍內(nèi)假體之間仍然保持面一面接觸，減少了聚乙烯表面的應(yīng)力， 從而在理論上減少了膝關(guān)節(jié)極度屈曲時(shí)的假體磨損。此類(lèi)設(shè)計(jì)在亞洲患者十分受歡迎，由 于生活習(xí)慣上與歐美病人的差異，亞洲患者對(duì)手術(shù)后膝關(guān)節(jié)的屈曲要求更高，采用該設(shè)計(jì) 后能更多的滿足患者對(duì)高屈曲膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的需求。
[0003] 隨著膝骨性關(guān)節(jié)炎概念的普及，大家都已清楚其病損部位主要在關(guān)節(jié)表面，包括 關(guān)節(jié)面軟骨的缺失、軟骨下骨裸露、半月板磨損、骨贅及游離體的行程，但膝關(guān)節(jié)前后交叉 韌帶往往受累較輕，即便是晚期骨關(guān)節(jié)炎患者也不例外，而現(xiàn)行的人工膝關(guān)節(jié)表面置換術(shù) 均要求切除患者前后交叉、或前交叉韌帶，并用一簡(jiǎn)單的"立柱"設(shè)計(jì)來(lái)防止關(guān)節(jié)脫位，使人 體膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)機(jī)能明顯受限；此外，為保證假體與骨骼的接觸面受力均勻，現(xiàn)行人工膝關(guān)節(jié) 表面置換術(shù)后患者的解剖軸和機(jī)械軸合并，并喪失了膝關(guān)節(jié)屈曲運(yùn)動(dòng)時(shí)股骨外旋和脛骨內(nèi) 旋的功能，所以現(xiàn)行的人工膝關(guān)節(jié)置換術(shù)技術(shù)，可以理解為，是為了減輕患者病痛，改善生 活質(zhì)量的一種姑息手術(shù)。
[0004] 隨著人民對(duì)生活水平的要求逐步提高，現(xiàn)有人工膝關(guān)節(jié)假體的弊端逐漸顯現(xiàn)，新 的、更加科學(xué)、更加符合人體生理的假體成為需要；而科學(xué)技術(shù)的日新月異，手術(shù)技術(shù)的精 益求精，特別是材料學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，使得新型假體的設(shè)計(jì)和應(yīng)用成為可能。
[0005] 在正常生理情況下，當(dāng)人體站立位時(shí)，股骨頭的中心、距踝關(guān)節(jié)的中心應(yīng)處于同一 條直線，此直線即為下肢的機(jī)械軸線或力學(xué)軸線。經(jīng)股骨干中心延伸的股骨解剖軸線與機(jī) 械軸線在膝關(guān)節(jié)中心，與脛骨近端，既脛骨干中心延伸的脛骨解剖軸線相交匯，其夾角平均 約為6° ;脛股角是股骨的解剖軸線與脛骨解剖軸線在膝關(guān)節(jié)中心形成的向外側(cè)的夾角，此 夾角平均174°。現(xiàn)代臨床常用的人工膝關(guān)節(jié)統(tǒng)稱(chēng)為三代膝關(guān)節(jié)假體，已經(jīng)非常接近膝關(guān)節(jié) 生理解剖形態(tài)及生物力學(xué)，但為保證假體術(shù)后受力均勻，截骨后，股骨旋轉(zhuǎn)，與脛骨面平行， 股骨的生理內(nèi)旋3°消失，并不是真正意義上的解剖重建。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)在的人工膝關(guān)節(jié)假體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的受力不符合人體 生物力學(xué)的問(wèn)題，提供了一種解剖重建式人工膝關(guān)節(jié)假體。
[0007] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案是，一種解剖重建式人工膝關(guān)節(jié)假體，包括股骨假體、脛骨 平臺(tái)假體和聚乙烯襯墊，所述的股骨假體的內(nèi)側(cè)髁與外側(cè)髁的頂點(diǎn)之間連線與水平方向形 成3度夾角，所述的股骨假體的內(nèi)側(cè)髁與外側(cè)髁的外頂點(diǎn)與水平方向形成3度夾角，所述的 脛骨平臺(tái)假體結(jié)構(gòu)包括U型的平臺(tái)，U型平臺(tái)下表面連接立柱，立柱上設(shè)有翼板，所述的聚 乙烯襯墊為U型，在U型臂上設(shè)有凹面，其中內(nèi)側(cè)凹面和外側(cè)凹面的頂點(diǎn)之間連線與水平底 面方向形成3度夾角。
[0008] 與現(xiàn)有裝置相比較，本實(shí)用新型所述的人工膝關(guān)節(jié)假體，在現(xiàn)有人工膝關(guān)節(jié)假體 的基礎(chǔ)上大膽改進(jìn)，按機(jī)械軸截骨但假體上設(shè)計(jì)保留膝關(guān)節(jié)3度內(nèi)傾股骨前后髁解剖大 小，用脛骨墊內(nèi)側(cè)坡度阻擋了股骨內(nèi)移，由于股骨和脛骨截骨面以下肢機(jī)械軸垂直克服起 初設(shè)計(jì)的斜行截骨容易引起假體松動(dòng)的問(wèn)題。股骨端假體采用更加纖薄的設(shè)計(jì)不需要課 間窩截骨，脛骨保留了髁間棘，從而保留了更多的骨量。向真正的表面置換更進(jìn)一步；而脛 骨-骨界面采用雙柱前后翼狀錨定設(shè)計(jì)，在保證穩(wěn)定的同時(shí)，為前后交叉止點(diǎn)讓出空間，保 留了前后交叉韌帶四邊形的功能提高了膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性，這樣基本上保留了膝關(guān)節(jié)的完整 結(jié)構(gòu)，達(dá)到正常膝關(guān)節(jié)的相同功能。股骨-脛骨假體界面采用與脛骨假體匹配的更加耐磨 的高交聯(lián)聚乙烯填充，以增加假體的使用壽命。
[0009] 而本實(shí)用新型的最主要的創(chuàng)新在于不改變?nèi)梭w下肢的解剖軸線，保留前后交叉韌 帶，更加符合人體的生物力學(xué)而非機(jī)械力學(xué)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010] 圖1為本實(shí)用新型所述的股骨假體結(jié)構(gòu)示意圖
[0011] 圖2為圖1的A向視圖
[0012] 圖3為圖1的B向視圖
[0013] 圖4為聚乙烯襯墊結(jié)構(gòu)圖
[0014] 圖5為圖4的仰視圖 [0015] 圖6為脛骨平臺(tái)假體結(jié)構(gòu)圖
[0016] 圖7為圖6的仰視圖
[0017] 圖8為圖6的俯視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018] 一種解剖重建式人工膝關(guān)節(jié)假體，包括股骨假體1、脛骨平臺(tái)假體7和聚乙烯襯墊 4,如圖1所示意，所述的股骨假體1的內(nèi)側(cè)髁2與外側(cè)髁3的下頂點(diǎn)之間連線與水平方向 形成3度夾角，如圖3所示意，所述的股骨假體的內(nèi)側(cè)髁2與外側(cè)髁3的外頂點(diǎn)與水平方向 形成3度夾角，如圖6、7、8所示意，所述的脛骨平臺(tái)假體7結(jié)構(gòu)包括U型的平臺(tái)，U型平臺(tái) 下表面連接立柱8,立柱8上設(shè)有翼板9,如圖4、5所示意，所述的聚乙烯襯墊4為U型，在U 型臂上設(shè)有凹面，其中內(nèi)側(cè)凹面5和外側(cè)凹面6的頂點(diǎn)之間連線與水平底面方向形成3度 夾角。
[0019] 脛骨平臺(tái)假體7的U型平臺(tái)上表面為槽狀，聚乙烯襯墊4下表面邊緣為卡狀。這 樣聚乙烯襯墊正好卡在U型平臺(tái)上表面的槽內(nèi)。
[0020] 股骨假體并不做斜面設(shè)計(jì)來(lái)體現(xiàn)3度內(nèi)旋，而是采用內(nèi)低外高，及內(nèi)側(cè)髁遠(yuǎn)端及 后側(cè)假體較外側(cè)髁假體略厚，形成3度夾角，回復(fù)股骨內(nèi)旋之生理形態(tài)。
[0021] 聚乙烯襯墊具有與脛骨平臺(tái)假體上表面相匹配的形態(tài)，且其下表面凸起區(qū)域可完 美壓配于脛骨平臺(tái)假體之上表面，其上表面，即與股骨假體的接觸面仍采用現(xiàn)行的球狀凹 面設(shè)計(jì)，以完美貼合股骨假體并允許其前后滑滾移動(dòng)，迎合股骨內(nèi)低外高的解剖形態(tài)，又不 致破壞脛骨解剖軸線，襯墊也采用內(nèi)低外高設(shè)計(jì)，既外側(cè)較內(nèi)側(cè)厚，重建解剖軸線與機(jī)械軸 線的關(guān)系。最早的膝關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)分別在股骨-假體，脛骨-假體接觸面建立內(nèi)翻角，使得假 體-骨界面多向受力，雖保留了解剖軸線，符合生物力學(xué)，但又違反了機(jī)械力學(xué)，最終導(dǎo)致 手術(shù)失敗，而本設(shè)計(jì)保留了假體-骨界面?zhèn)鹘y(tǒng)的垂直受力機(jī)制，而將內(nèi)翻設(shè)計(jì)體現(xiàn)在聚乙 烯襯墊上，且襯墊不采用斜面設(shè)計(jì)而是外高內(nèi)低的設(shè)計(jì)，這樣，各接觸面都保持了機(jī)械穩(wěn)定 的垂直單向受力機(jī)制，提高了假體的生存率。
[0022] 脛骨平臺(tái)則假體采用中間鏤空，前端相連，的"U"型形態(tài)設(shè)計(jì)，以預(yù)留出前后交叉 韌帶的生理空間，上表面凹陷以用于壓配相應(yīng)形態(tài)的聚乙烯襯墊，下表面，即與骨的接觸面 采用向下延伸的雙立柱設(shè)計(jì)，附帶副翼，并在外側(cè)立柱的外側(cè)及內(nèi)側(cè)立柱的內(nèi)側(cè)設(shè)計(jì)防止 旋轉(zhuǎn)的移位的翼。
【權(quán)利要求】
1. 一種解剖重建式人工膝關(guān)節(jié)假體，包括股骨假體（1)、脛骨平臺(tái)假體（7)和聚乙烯襯 墊（4)，其特征是：所述的股骨假體（1)的內(nèi)側(cè)髁（2)與外側(cè)髁（3)的下頂點(diǎn)之間連線與水 平方向形成3度夾角，所述的股骨假體的內(nèi)側(cè)髁（2)與外側(cè)髁（3)的外頂點(diǎn)與水平方向形成 3度夾角，所述的脛骨平臺(tái)假體（7)結(jié)構(gòu)包括U型的平臺(tái)，U型平臺(tái)下表面連接立柱（8)，立 柱（8)上設(shè)有翼板（9)，所述的聚乙烯襯墊（4)為U型，在U型臂上設(shè)有凹面，其中內(nèi)側(cè)凹面 (5)和外側(cè)凹面（6)的頂點(diǎn)之間連線與水平底面方向形成3度夾角。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的解剖重建式人工膝關(guān)節(jié)假體，其特征是：脛骨平臺(tái)假體（7)的 U型平臺(tái)上表面為槽狀，聚乙烯襯墊（4)下表面邊緣為卡狀。
【文檔編號(hào)】A61F2/38GK203873920SQ201420147055
【公開(kāi)日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年3月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月30日
【發(fā)明者】劉樂(lè)泉, 劉敏 申請(qǐng)人:山西晉城無(wú)煙煤礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司