專利名稱：定制化半膝關(guān)節(jié)假體及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種解決雙下肢不等長的金屬假體，特別涉及一種膝關(guān) 節(jié)惡性骨腫瘤骨關(guān)節(jié)缺損重建術(shù)后，股骨髁下端惡性骨腫瘤半膝關(guān)節(jié)假 體置換的定制化半膝關(guān)節(jié)假體及其制備方法。
背景技術(shù)：
膝關(guān)節(jié)是維持站立、負(fù)重、行走等人體基本生活要求的重要器官， 也是惡性骨腫瘤最好發(fā)的部位。為解決保肢術(shù)后出現(xiàn)的進(jìn)行性肢體不等 長，目前的重建方法中最常用的是應(yīng)用可延長式假體重建.骨缺損，但 存在需要多次手術(shù)、患者所受創(chuàng)傷較大(傳統(tǒng)可延長式假體)，或者經(jīng) 濟(jì)費(fèi)用較高、延長距離有限、遠(yuǎn)期療效不確切等缺點(diǎn)(新型自動可延長 式假體)。尤其我國現(xiàn)有醫(yī)療體制下，多數(shù)患者難以負(fù)擔(dān)數(shù)萬甚至幾十 萬的假體置換、多次手術(shù)的費(fèi)用，同時對于保肢治療的效果期望較高。 因此，尋找一種針對膝關(guān)節(jié)惡性骨腫瘤治療的便宜耐用、創(chuàng)傷痛苦小的 人工假體治療方法，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
位于干骺端和骺端的惡性骨腫瘤，由于關(guān)節(jié)軟骨是腫瘤局部侵襲的 屏障，因此在排除了關(guān)節(jié)內(nèi)腫瘤污染的情況下，可保留與其相對應(yīng)的關(guān) 節(jié)軟骨面，采取半關(guān)節(jié)置換，從而保存對側(cè)骨骺的生長能力。然而，單 純?nèi)斯す晒趋帘砻婊騿渭內(nèi)斯っ劰瞧脚_的置換短期對對側(cè)宿主關(guān)節(jié)端 軟骨導(dǎo)致磨損，長期引起骨性疼痛，是人工半膝關(guān)節(jié)研究的瓶頸。研究 表明，在假體置換術(shù)后，假體的幾何形狀和材料的選取是影響對側(cè)軟骨磨損程度的兩大因素，而前者更為重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種針對股骨 下端骨腫瘤的患者，重建時僅置換膝關(guān)節(jié)的股骨髁部分，從而能保存脛 骨骨骺的生長能力， 一定程度的解決膝關(guān)節(jié)惡性骨腫瘤術(shù)后雙下肢的不 等長問題，僅對關(guān)節(jié)的一側(cè)進(jìn)行置換的定制化半膝關(guān)節(jié)假體及其制備方 法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是首先通過CT提取患 者健側(cè)膝關(guān)節(jié)股骨髁數(shù)據(jù)通過三維重建和逆向成型軟件進(jìn)行醫(yī)學(xué)影像 三維圖像重建，反模得到患側(cè)股骨髁的三維解剖模型，根據(jù)三維解剖模 型制得與脛骨平臺大小、形態(tài)相匹配的股骨髁解剖結(jié)構(gòu)外形的金屬股骨 髁關(guān)節(jié)；然后在金屬股骨髁關(guān)節(jié)的內(nèi)部設(shè)置一個與金屬股骨髁關(guān)節(jié)連為 一體的滾動支柱，滾動支柱兩側(cè)分別開設(shè)有一個與滾動支柱同心的圓柱 狀凹槽，滾動支柱上還設(shè)置有固定人工韌帶的橋接板；將與滾動支柱相 配合的帶有髓內(nèi)針的滾動結(jié)合臺套裝在滾動支柱上，且在該滾動結(jié)合臺 的兩側(cè)分別設(shè)置有帶有凸臺的側(cè)壓板，側(cè)壓板的凸臺插入滾動支柱的凹
本發(fā)明的半膝關(guān)節(jié)假體包括一與脛骨平臺大小、形態(tài)相匹配的金屬 股骨髁關(guān)節(jié)，在金屬股骨髁關(guān)節(jié)的內(nèi)部設(shè)置一個與金屬股骨髁關(guān)節(jié)連為 一體的滾動支柱，滾動支柱兩側(cè)分別開設(shè)有一個與滾動支柱同心的圓柱 狀凹槽，滾動支柱上還設(shè)置有固定人工韌帶的橋接板；與滾動支柱相配 合的帶有髓內(nèi)針的滾動結(jié)合臺套裝在滾動支柱上，且在該滾動結(jié)合臺的 兩側(cè)分別設(shè)置有帶有凸臺的側(cè)壓板，側(cè)壓板的凸臺插入滾動支柱的凹槽內(nèi)；滾動支柱的內(nèi)部開設(shè)有一半圓形軌跡的后交叉韌帶股骨髁部通道， 該通道的位于滾動支柱的后方，橋接板將后交叉韌帶壓配于通道內(nèi)；滾 動支柱的上端為半圓柱形，滾動結(jié)合臺內(nèi)表面為一與滾動支柱上端半圓 柱形相配合的半圓柱凹面，且滾動結(jié)合臺的半徑與滾動支柱上端半圓柱 的半徑相同；滾動支柱與金屬股骨髁關(guān)節(jié)內(nèi)部平臺之間的夾角為85° ; 髓內(nèi)針與滾動結(jié)合臺的垂直面的夾角為9。。
由于本發(fā)明在半膝關(guān)節(jié)假體金屬股骨髁關(guān)節(jié)面內(nèi)部設(shè)置一個滾動 支柱，使得固定在股骨干的假體上部件即滾動結(jié)合臺與下部件即金屬股 骨髁關(guān)節(jié)面在一定角度內(nèi)相對運(yùn)動，而下部件在此期間內(nèi)相對于脛骨平 臺靜止。當(dāng)膝關(guān)節(jié)處于微屈曲時，整個假體的屈曲運(yùn)動由上部件與下部 件內(nèi)部的相對滾動運(yùn)動所承擔(dān)；而當(dāng)膝關(guān)節(jié)深屈曲時，上部件帶動下部 件繼續(xù)滑動運(yùn)動，從而達(dá)到完成膝關(guān)節(jié)屈曲的整個過程而又減少假體對 關(guān)節(jié)軟骨面磨損的目的。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明股骨髁關(guān)節(jié)1的結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明滾動支柱2的結(jié)構(gòu)示意圖4是本發(fā)明橋接板的結(jié)構(gòu)示意圖5是本發(fā)明滾動結(jié)合臺的結(jié)構(gòu)示意圖6是本發(fā)明帶髓內(nèi)釘?shù)臐L動結(jié)合臺結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
本發(fā)明的制備方法如下首先通過CT提取患者健側(cè)膝關(guān)節(jié)股骨髁數(shù)據(jù)進(jìn)行醫(yī)學(xué)影像三維圖像重建即采用MIMICS10. 01和 Geomagic. Studio. 6. 0軟件重建，反模得到患側(cè)股骨髁的三維解剖模型， 根據(jù)三維解剖模型采用快速成形技術(shù)制作三維解剖結(jié)構(gòu)模型和相應(yīng)的 模具，也可利用三維圖像數(shù)據(jù)直接通過程控機(jī)床制作模具制得與脛骨平 臺大小、形態(tài)相匹配的股骨髁解剖結(jié)構(gòu)外形的金屬股骨髁關(guān)節(jié)l;然后 在金屬股骨髁關(guān)節(jié)1的內(nèi)部設(shè)置一個與金屬股骨髁關(guān)節(jié)1連為一體的滾 動支柱2，滾動支柱兩側(cè)分別開設(shè)有一個與滾動支柱2同心的圓柱狀凹 槽3，滾動支柱2上還設(shè)置有固定人工韌帶的橋接板8;將與滾動支柱2 相配合的帶有髓內(nèi)針4的滾動結(jié)合臺5套裝在滾動支柱2上，且在該滾 動結(jié)合臺5的兩側(cè)分別設(shè)置有帶有凸臺6的側(cè)壓板7，側(cè)壓板7的凸臺 6插入滾動支柱2的凹槽3內(nèi)。
參見圖1、 2、 2、 4、 5， 6，本發(fā)明包括一與脛骨平臺大小、形態(tài) 相匹配的金屬股骨髁關(guān)節(jié)1，在金屬股骨髁關(guān)節(jié)1的內(nèi)部設(shè)置一個與金 屬股骨髁關(guān)節(jié)1連為一體的上端為半圓柱形滾動支柱2，滾動支柱兩側(cè) 分別開設(shè)有一個與滾動支柱2同心的圓柱狀凹槽3，滾動支柱2的內(nèi)部 還開設(shè)有一半圓形軌跡的后交叉韌帶股骨髁部通道9，該通道9的出入 口對稱的分布在滾動支柱2的后方，固定人工韌帶的橋接板8壓配在后 交叉韌帶股骨髁部通道9夕卜，牢靠的固定交叉韌帶從而確保假體置換后 膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性。滾動結(jié)合臺5內(nèi)表面為一與滾動支柱上端半圓柱形相 配合的半圓柱凹面，且凸輪5的半徑與滾動支柱2上端半圓柱的半徑相 同，與滾動支柱2相配合的帶有髓內(nèi)針4的滾動結(jié)合臺5套裝在滾動支 柱2上，且在該滾動結(jié)合臺5的兩側(cè)分別設(shè)置有帶有凸臺6的側(cè)壓板7， 側(cè)壓板7的凸臺6插入滾動支柱2的凹槽3內(nèi)，從而既可以防止上下部件的脫位還可以在膝關(guān)節(jié)深屈曲時帶動下部件在脛骨平臺上滑動。滾動
支柱2與金屬股骨髁關(guān)節(jié)1內(nèi)部平臺之間的夾角為85。；髓內(nèi)針4與滾 動結(jié)合臺5的垂直面的夾角為9。。
本發(fā)明的假體內(nèi)部設(shè)計(jì)一種為滾動摩擦副即由中間的滾動支柱2、 滾動結(jié)合臺5組成的運(yùn)動的裝置。此裝置確保膝關(guān)節(jié)在頻繁屈曲的角度 之內(nèi)，運(yùn)動由假體內(nèi)的滾動裝置承擔(dān)，假體與脛骨平臺之間的摩擦轉(zhuǎn)化 為上下部件之間的滾動摩擦，當(dāng)膝關(guān)節(jié)更深度的屈曲時，上部件帶動下 部件共同在脛骨平臺上滑動。此裝置可以在不影響關(guān)節(jié)的功能的前提下 最大程度的減少假體對于對側(cè)關(guān)節(jié)軟骨的磨損。
本發(fā)明在解決惡性骨腫瘤術(shù)后骨與關(guān)節(jié)缺損重建后雙下肢不等長 的同時，最大程度的降低了金屬假體對對側(cè)關(guān)節(jié)軟骨面的磨損；在假體 上設(shè)置人工韌帶固定裝置，增加假體置換后的穩(wěn)定性；而且假體下部件 的關(guān)節(jié)面部分采用快速成型技術(shù)制造，與對側(cè)關(guān)節(jié)面適配良好，做到不 同患者不同膝關(guān)節(jié)的個體化需求。
權(quán)利要求
1、定制化半膝關(guān)節(jié)假體的制備方法，其特征在于1)首先通過CT提取患者健側(cè)膝關(guān)節(jié)股骨髁數(shù)據(jù)進(jìn)行醫(yī)學(xué)影像三維圖像重建，反模得到患側(cè)股骨髁的三維解剖模型，根據(jù)三維解剖模型制得與脛骨平臺大小、形態(tài)相匹配的股骨髁解剖結(jié)構(gòu)外形的金屬股骨髁關(guān)節(jié)(1)；2)然后在金屬股骨髁關(guān)節(jié)(1)的內(nèi)部設(shè)置一個與金屬股骨髁關(guān)節(jié)(1)連為一體的滾動支柱(2)，滾動支柱兩側(cè)分別開設(shè)有一個與滾動支柱(2)同心的圓柱狀凹槽(3)，滾動支柱(2)上還設(shè)置有固定人工韌帶的橋接板(8)；3)將與滾動支柱(2)相配合的帶有髓內(nèi)針(4)的滾動結(jié)合臺(5)套裝在滾動支柱(2)上，且在該滾動結(jié)合臺(5)的兩側(cè)分別設(shè)置有帶有凸臺(6)的側(cè)壓板(7)，側(cè)壓板(7)的凸臺(6)插入滾動支柱(2)的凹槽(3)內(nèi)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的定制化半膝關(guān)節(jié)假體的制備方法，其特 征在于所說的醫(yī)學(xué)影像三維圖像重建通過三維重建和逆向成型軟件。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的定制化半膝關(guān)節(jié)假體的制備方法制成的 半膝關(guān)節(jié)假體，其特征在于包括一與脛骨平臺大小、形態(tài)相匹配的金 屬股骨髁關(guān)節(jié)(1)，在金屬股骨髁關(guān)節(jié)(1)的內(nèi)部設(shè)置一個與金屬股 骨髁關(guān)節(jié)(1)連為一體的滾動支柱(2)，滾動支柱兩側(cè)分別開設(shè)有一 個與滾動支柱(2)同心的圓柱狀凹槽(3)，滾動支柱(2)上還設(shè)置有 固定人工韌帶的橋接板(8);與滾動支柱(2)相配合的帶有髓內(nèi)針(4)的滾動結(jié)合臺(5)套裝在滾動支柱(2)上，且在該滾動結(jié)合臺(5)的 兩側(cè)分別設(shè)置有帶有凸臺(6)的側(cè)壓板(7)，側(cè)壓板(7)的凸臺(6) 插入滾動支柱(2)的凹槽(3)內(nèi)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的半膝關(guān)節(jié)假體，其特征在于所說的滾 動支柱(2)的內(nèi)部開設(shè)有一半圓形軌跡的后交叉韌帶股骨髁部通道(9)， 該通道(9)的位于滾動支柱(2)的后方，橋接板(8)將后交叉韌帶 壓配于通道(9)內(nèi)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的半膝關(guān)節(jié)假體，其特征在于所說的滾 動支柱(2)的上端為半圓柱形，滾動結(jié)合臺(5)內(nèi)表面為一與滾動支 柱上端半圓柱形相配合的半圓柱凹面，且滾動結(jié)合臺(5)的半徑與滾 動支柱(2)上端半圓柱的半徑相同。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的半膝關(guān)節(jié)假體，其特征在于所說的滾 動支柱(2)與金屬股骨髁關(guān)節(jié)(1)內(nèi)部平臺之間的夾角為85。。
7、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的半膝關(guān)節(jié)假體，其特征在于所說的髓 內(nèi)針(4)與滾動結(jié)合臺(5)的垂直面的夾角為9。。
全文摘要
定制化半膝關(guān)節(jié)假體及其制備方法，首先通過CT提取患者健側(cè)膝關(guān)節(jié)股骨髁數(shù)據(jù)進(jìn)行醫(yī)學(xué)影像三維圖像重建，反模得到患側(cè)股骨髁的三維解剖模型，根據(jù)三維解剖模型制得金屬股骨髁關(guān)節(jié)；然后在金屬股骨髁關(guān)節(jié)的內(nèi)部設(shè)置一個滾動支柱，滾動支柱兩側(cè)分別開設(shè)有圓柱狀凹槽，將滾動結(jié)合臺套裝在滾動支柱上，滾動結(jié)合臺的兩側(cè)分別設(shè)置有帶有凸臺的側(cè)壓板，側(cè)壓板的凸臺插入滾動支柱的凹槽內(nèi)。本發(fā)明在半膝關(guān)節(jié)假體金屬股骨髁關(guān)節(jié)面內(nèi)部設(shè)置滾動支柱，使得固定在股骨干的假體上部件即滾動結(jié)合臺與下部件即金屬股骨髁關(guān)節(jié)面在一定角度內(nèi)相對運(yùn)動，下部件在此期間內(nèi)相對于脛骨平臺靜止。從而達(dá)到完成膝關(guān)節(jié)屈曲的整個過程而又減少假體對關(guān)節(jié)軟骨面磨損的目的。
文檔編號A61F2/38GK101278866SQ20081001775
公開日2008年10月8日 申請日期2008年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月18日
發(fā)明者鵬 劉, 靖 李, 李滌塵, 栗向東, 臻 王, 芩 連, 征 郭 申請人:中國人民解放軍第四軍醫(yī)大學(xué)