一種基于應(yīng)變能密度優(yōu)化的髖關(guān)節(jié)假體結(jié)構(gòu)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供了一種基于應(yīng)變能密度優(yōu)化的髖關(guān)節(jié)假體結(jié)構(gòu)，其包括假體柄主體，假體柄主體表面設(shè)有等離子噴涂層，所述假體柄主體包括上段X與下段Y，上段X與下段Y的長(zhǎng)度之比為65:79，誤差為±3%，上段X與下段Y之間為過(guò)渡區(qū)域，過(guò)渡區(qū)域平滑，有一個(gè)倒角，所述倒角為過(guò)渡面與豎直方向的夾角，倒角的正弦值為tan0.125，誤差為±3%。本實(shí)用新型股骨柄假體，柄體長(zhǎng)度中等，無(wú)領(lǐng)設(shè)計(jì)，截面為改進(jìn)型的槽口設(shè)計(jì)，適量減少截骨的同時(shí)增大了假體與骨的接觸面積。相對(duì)于Zimmer/Traper假體，當(dāng)大轉(zhuǎn)子區(qū)域的骨密度在0.657-0.780g/cm3與0.862-0.985 g/cm3該假體在股骨的遠(yuǎn)端，股骨上的最大應(yīng)變能密度與股骨平均應(yīng)變能密度分別降低了26-35%，3.9%，6-12%。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種基于應(yīng)變能密度優(yōu)化的髖關(guān)節(jié)假體結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及醫(yī)療器械領(lǐng)域，尤其涉及一種基于應(yīng)變能密度優(yōu)化的髖關(guān)節(jié)假體結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)的實(shí)施離不開(kāi)髖關(guān)節(jié)假體柄，假體柄的好壞對(duì)于全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)的成功與否有決定性的影響。一種新型的適合頸干角較小，股骨頸較長(zhǎng)的假體被設(shè)計(jì)出來(lái)，從而取得非常好的手術(shù)效果。
[0003]現(xiàn)有的髖關(guān)節(jié)股骨柄大部分是標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)化的股骨柄設(shè)計(jì)不能滿足所有人的需要，比如頸干角較小，股骨頸較長(zhǎng)的股骨類(lèi)型，當(dāng)使用標(biāo)準(zhǔn)化的假體時(shí)就會(huì)造成截骨不合理導(dǎo)致假體與骨質(zhì)融合不好，從而造成假體松動(dòng)。
[0004]骨骼在植入假體后會(huì)發(fā)生骨質(zhì)重建，而骨骼的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與骨密度有很大的關(guān)系，因此骨骼的材料屬性可以用骨密度分布進(jìn)行表示，而骨重建就是材料密度經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)姆植歼_(dá)到應(yīng)變能密度均勻分布的過(guò)程。
[0005]綜上所述，一款截骨適量，假體初期穩(wěn)定性好，遠(yuǎn)期骨再造良好，適用于大轉(zhuǎn)子處表觀骨密度在0.657-0.780-0.862g-0.985/cm3的人群，這類(lèi)人占我國(guó)總?cè)丝诘?0 %左右，這種產(chǎn)品將會(huì)有很大的市場(chǎng)前景。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的在于提供一款假體柄中等長(zhǎng)度、無(wú)領(lǐng)設(shè)計(jì)、柄體截面為改進(jìn)槽口形，假體柄表面采用等離子噴涂處理更容易使骨長(zhǎng)入，適當(dāng)減少骨質(zhì)截取量，提高初期假體穩(wěn)定性，適合小頸干角，股骨頸較長(zhǎng)病人的股骨柄假體。
[0007]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種基于應(yīng)變能密度優(yōu)化的髖關(guān)節(jié)假體結(jié)構(gòu)，其包括假體柄主體，假體柄主體表面設(shè)有等離子噴涂層，所述假體柄主體包括上段X與下段Y，上段X與下段Y的長(zhǎng)度之比為65:79，誤差為±3%，上段X與下段Y之間為過(guò)渡區(qū)域，過(guò)渡區(qū)域平滑，有一個(gè)倒角，所述倒角為過(guò)渡面與豎直方向的夾角，倒角的正弦值為tan0.125，誤差為±3%，假體柄主體的三個(gè)截面的特點(diǎn)如下，AA截面為假體柄主體頂部的截面，BB截面為假體柄主體過(guò)渡區(qū)域中部的截面，CC截面為假體柄主體底部的截面，三個(gè)截面采用同種建立方式，截面的建立方式:在直角坐標(biāo)中系，三個(gè)截面為類(lèi)橢圓截面，共由8條線段組成，四段圓弧，兩個(gè)大圓弧和兩個(gè)小圓弧，四段直線，每條直線與相鄰的兩圓弧均相切，AA截面的長(zhǎng)短軸之比為40.32:11，誤差為±3%，大圓弧與小圓弧半徑之比為15:4，誤差為±3%。
[0008]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述過(guò)渡區(qū)域豎直方向的長(zhǎng)度為4mm，誤差為土
3%0
[0009]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，BB截面的長(zhǎng)短軸之比為19.5:8，誤差為±3%，大圓弧與小圓弧半徑之比為5:2，誤差為±3%。
[0010]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，CC截面的長(zhǎng)短軸之比為14.33:6.5，誤差為±3%，大圓弧與小圓弧半徑之比為5:3，誤差為±3%。
[0011 ]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0012]本實(shí)用新型股骨柄假體，柄體長(zhǎng)度中等，無(wú)領(lǐng)設(shè)計(jì)，截面為改進(jìn)型的槽口設(shè)計(jì)，適量減少截骨的同時(shí)增大了假體與骨的接觸面積。
[0013]本實(shí)用新型假體為雙錐形，主視圖中假體柄下端為錐形柄，并與近端分段式設(shè)計(jì)，分段區(qū)過(guò)渡平滑，這種設(shè)計(jì)能夠增大與近端股骨的接觸面積，還能減少對(duì)髓腔的傷害，同時(shí)降低股骨柄上的應(yīng)力集中，減少股骨柄斷裂發(fā)生率。
[0014]相對(duì)于Zimmer/Traper假體，當(dāng)大轉(zhuǎn)子區(qū)域的骨密度在0.657-0.780g/cm3與
0.862-0.985g/cm3該假體在股骨的遠(yuǎn)端，股骨上的最大應(yīng)變能密度與股骨平均應(yīng)變能密度分別降低了26-35%，3.9%，6-12%。
[0015]本實(shí)用新型左視圖為逐漸過(guò)渡的錐形，這樣能夠更好的分散假體在股骨上產(chǎn)生的力，使應(yīng)力分布均勻。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型一種基于應(yīng)變能密度優(yōu)化的髖關(guān)節(jié)假體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是圖1的截面圖；
[0018]圖3A、圖3B、圖3C是圖2的AA，BB，CC截面圖；
[0019]圖4，圖5，圖6是假體與傳統(tǒng)ZimmerM/L Traper假體的在不同彈性模量股骨上的應(yīng)變能對(duì)比曲線；圖4是股骨近端對(duì)比，圖5是股骨遠(yuǎn)端，圖6是股骨上的最大應(yīng)變能密度對(duì)比；
[°02°]圖7是B-B截面所示區(qū)域倒角示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021 ]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0022]本實(shí)用新型為一種近端解剖型股骨柄假體，假體柄長(zhǎng)度中等、無(wú)領(lǐng)設(shè)計(jì)、改進(jìn)的槽口形截面設(shè)計(jì)，柄體近端符合股骨解剖結(jié)構(gòu)，假體便面采用等離子噴涂工藝進(jìn)行處理;所述近端解剖型股骨柄假體從主視圖看近端向遠(yuǎn)端過(guò)渡采用分段式錐形外形，過(guò)渡區(qū)域有一個(gè)較小的倒角，能有效減少應(yīng)力集中發(fā)生和假體柄折斷發(fā)生率，上段的加大設(shè)計(jì)可以提高假體與股骨的接觸面積;從左視圖看假體的過(guò)渡曲線十分流暢假體柄截面為改進(jìn)型槽口形狀，增大與骨的接觸面積。本實(shí)用新型股骨柄假體可適用不同的患者，可以根據(jù)患者股骨近端的測(cè)量尺寸進(jìn)行比例縮放來(lái)選擇;最大限度的符合人體股骨近端解剖結(jié)構(gòu)，適用于大轉(zhuǎn)子處表觀骨密度在0.657-0.780與0.862-0.985g/cm3的患者，使患者能夠更快更好的恢復(fù)人體正常運(yùn)動(dòng)能力，提高假體的使用壽命。使用該型股骨柄假體可提高手術(shù)的靈活性，縮短手術(shù)時(shí)間，減輕病患的痛苦。
[0023]參見(jiàn)圖2所示，本新型股骨柄假體，股骨柄柄體(剖面線部分)采用等離子噴涂處理。
[0024]圖3A、圖3B、圖3C中，圖2中B-B截面所示區(qū)域存在一個(gè)倒角，從距B-B截面上下2mm處開(kāi)始，這可以使BB截面上端的部分與骨保持更大面積的接觸，也可以使過(guò)渡區(qū)平滑，同時(shí)減輕初期股骨柄下沉情況。
[0025]截面的建立方式:三個(gè)截面采用同種建立方式，在直角坐標(biāo)中系，此為類(lèi)橢圓截面，共由8條線段組成，四段圓弧，見(jiàn)圖3A中的圓弧S1、S2、S3、S4，四段直線，見(jiàn)圖3A中的直線L1、L2、L3、L4，每條直線與相鄰的兩圓弧均相切。圖中點(diǎn)M為類(lèi)橢圓截面的中心點(diǎn)，點(diǎn)P為圓弧S4的中點(diǎn)，點(diǎn)N為直線LI和L2的延長(zhǎng)線的交點(diǎn)，線段MN的長(zhǎng)度為類(lèi)橢圓截面短軸的長(zhǎng)度，PM的長(zhǎng)度為類(lèi)橢圓截面長(zhǎng)軸的長(zhǎng)度。對(duì)于圖3B和圖3C，和圖3A的分布類(lèi)似，就是尺寸有變化。
[0026]AA截面的長(zhǎng)短軸之比為20.16: 5，圖中大圓弧(S1、S3)與小圓弧(S2、S4)半徑之比為10:1，BB截面的長(zhǎng)短軸之比為39:25，圖中大圓弧與小圓弧半徑之比為3:1，CC截面的長(zhǎng)短軸之比為14.33:6.5，圖中大圓弧與小圓弧半徑之比為5:3，如圖2，BB截面到AA截面的最高點(diǎn)的距離為X，BB截面到CC截面的距離為Y，上段X與下段Y的長(zhǎng)度之比為65:79。這樣設(shè)計(jì)的好處:抗扭轉(zhuǎn)，四段圓弧設(shè)計(jì)可減少股骨內(nèi)側(cè)的應(yīng)力集中，減少骨吸收，圖中小倒角的正弦值為tan0.125,這樣設(shè)計(jì)的好處:增加上段的體積，減少初期下沉量。
[0027]參照?qǐng)D2所示為假體柄下端雙錐形柄體。
[0028]參照?qǐng)D3A、圖3B、圖3C所示為三個(gè)主要截面處的截面形狀，均為改進(jìn)型槽口截面，AA，BB，CC截面分別有不同的尺寸，可根據(jù)不同的病人情況進(jìn)行選擇，這樣做可以提高假體與股骨的接觸面積。
[0029]參照?qǐng)D4，圖5，圖6是假體與傳統(tǒng)ZimmerM/L Traper假體的在不同彈性模量股骨上的應(yīng)變能對(duì)比曲線。圖4是股骨近端對(duì)比，圖5是股骨遠(yuǎn)端，圖6是股骨上的最大應(yīng)變能對(duì)比。圖中橫軸是股骨上的彈性模量系數(shù)，原股骨的彈性模量為皮質(zhì)骨為17000Mpa，松質(zhì)骨為3000Mpa，乘以系數(shù)后可改變股骨的彈性模量，通過(guò)對(duì)比可以看出，相對(duì)于Zimmer/Traper假體，當(dāng)大轉(zhuǎn)子區(qū)域的骨密度在0.657-0.780g/cm3與0.862-0.985g/cm3該假體在股骨的遠(yuǎn)端，股骨上的最大應(yīng)變能密度與股骨平均應(yīng)變能密度分別降低了26-35%，3.9%，6-12%。
[0030]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于應(yīng)變能密度優(yōu)化的髖關(guān)節(jié)假體結(jié)構(gòu)，其特征在于:其包括假體柄主體，假體柄主體表面設(shè)有等離子噴涂層，所述假體柄主體包括上段X與下段Y，上段X與下段Y的長(zhǎng)度之比為65:79，誤差為±3%，上段X與下段Y之間為過(guò)渡區(qū)域，過(guò)渡區(qū)域平滑，有一個(gè)倒角，所述倒角為過(guò)渡面與豎直方向的夾角，倒角的正弦值為tan0.125，誤差為±3%，假體柄主體的三個(gè)截面的特點(diǎn)如下，AA截面為假體柄主體頂部的截面，BB截面為假體柄主體過(guò)渡區(qū)域中部的截面，CC截面為假體柄主體底部的截面，三個(gè)截面采用同種建立方式，截面的建立方式:在直角坐標(biāo)中系，三個(gè)截面為類(lèi)橢圓截面，共由8條線段組成，四段圓弧，兩個(gè)大圓弧和兩個(gè)小圓弧，四段直線，每條直線與相鄰的兩圓弧均相切，AA截面的長(zhǎng)短軸之比為40.32:11，誤差為± 3%，大圓弧與小圓弧半徑之比為15:4，誤差為± 3%。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于應(yīng)變能密度優(yōu)化的髖關(guān)節(jié)假體結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述過(guò)渡區(qū)域豎直方向的長(zhǎng)度為4mm，誤差為±3%。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于應(yīng)變能密度優(yōu)化的髖關(guān)節(jié)假體結(jié)構(gòu)，其特征在于:BB截面的長(zhǎng)短軸之比為19.5:8，誤差為± 3%，大圓弧與小圓弧半徑之比為5:2，誤差為± 3%。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于應(yīng)變能密度優(yōu)化的髖關(guān)節(jié)假體結(jié)構(gòu)，其特征在于:CC截面的長(zhǎng)短軸之比為14.33: 6.5，誤差為±3%，大圓弧與小圓弧半徑之比為5: 3，誤差為土3% ο
【文檔編號(hào)】A61F2/36GK205411399SQ201521031196
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2015年12月11日
【發(fā)明人】郭同彤, 趙唐雷
【申請(qǐng)人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院