CN103169549A - 人工髋关节杯臼 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种人工髋关节杯臼，至少由生物陶瓷或钴铬钼合金生物材料制成，其特征在于：在人工髋关节杯臼的内球摩擦表面的易磨损区域形成微织构阵列表面，即在人工髋关节杯臼的内球表面边缘区域和内球表面底部中心区域分别分布微织构阵列，形成关节液或组织液的一系列微型储存容器集群构造。本发明人工髋关节杯臼具有良好的润滑性能，能够减小人工髋关节杯臼与人工股骨球接触界面间的摩擦作用，降低摩擦、磨损和振动的发生。

Description

人工髋关节杯臼
技术领域
本发明涉及一种人体关节置换物，特别是一种耐磨耐用的人工髋关节构件，属于医学领域的骨外科植入物产品系列。
背景技术
随着人体的衰老以及各种关节疾病或创伤对人体关节的影响，造成了关节运动副局部或全部损坏，导致病患行动不便，甚至关节功能完全失效。对于该问题，现代医学中主要借助人工关节植入物来替代缺损的人体天然关节，临床称为人工关节置换术。通过人工关节的置换不仅能够减轻和消除病人的疼痛，而且还能重建关节运动，帮助病患恢复正常活动能力，提高其生命质量。
髋关节是人体的重要关节，其运动幅度大、承载受力大、使用频率高。临床发现其病变率、磨损率高，故对于人工髋关节的置换需求量也相应较高。现阶段，人工髋关节的主要问题在于人工髋关节杯臼与人工股骨球头之间产生的摩擦磨损。
人工髋关节杯臼是人工髋关节中的重要组成部件，其主要作用为替代人体髋关节臼，与人工髋关节球形成运动承载面，并最终与关节柄组成人工髋关节。目前，人工髋关节杯臼类型较多，按材料可分为塑料、金属、陶瓷三大类，且杯臼内表面均为光滑面。在实际应用中，人工髋关节杯臼的摩擦磨损直接影响到人工髋关节的临床性能，例如塑料杯臼的磨损会引起关节周围骨溶解现象的发生，引发关节松动；金属杯臼的磨粒存在细胞毒性；陶瓷杯臼的摩擦磨损会产生刺耳的异响。此外，由于内植物的特殊性，人工髋关节一旦置换后，便包埋于体内，对于杯臼的摩擦磨损问题只能通过二次手术进行翻修，给病人带来了极大不便与痛苦，同时进一步增加了经济负担。
发明内容
为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种人工髋关节杯臼，具有良好的润滑性能，能够减小人工髋关节杯臼与人工股骨球接触界面间的摩擦作用，降低摩擦、磨损和振动的发生。
为达到上述发明创造目的，本发明的构思是：
在人工髋关节杯臼内表面上制作微织构阵列，该类织构能够作为关节液或组织液的微型储存容器，向人工髋关节杯臼与人工股骨球接触的界面提供润滑液，防止干摩擦的发生。此外，在中、快速步态的情况下，增加杯臼与股骨球之间弹性流体动力润滑的发生概率。本发明中，表面微织构型人工髋关节杯臼能够改善人工髋关节摩擦副表面接触应力状态、提高表面浸润度、减小杯臼与人工股骨球配副之间应力集中现象、降低三体磨损、减少由摩擦所引起振动的发生。
根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：
一种人工髋关节杯臼，至少由生物陶瓷或钴铬钼合金生物材料制成，其特征在于： 在人工髋关节杯臼的内球摩擦表面的易磨损区域形成微织构阵列表面，即在人工髋关节杯臼的内球表面边缘区域和内球表面底部中心区域分别分布微织构阵列，形成关节液或组织液的一系列微型储存容器集群构造。
上述微织构阵列由一系列开口为圆形的微型凹坑排列组成，微型凹坑为圆柱形凹坑或球冠形凹坑。
作为本发明优选的技术方案，在人工髋关节杯臼的内球表面边缘区域分布的微织构阵列，沿着内球表面边缘周向分布形成环形减摩耐磨带。
作为本发明进一步优选的技术方案，在人工髋关节杯臼的内球表面底部中心区域分布的微织构阵列，以人工髋关节杯臼的内表面底部中心为圆心，沿人工髋关节杯臼内表面底部扩散分布形成圆形阵列，并构成圆形减摩耐磨带。
在人工髋关节杯臼的内球表面边缘区域和内球表面底部中心区域分布的上述微织构阵列的单位织构之间距离在1×10微米～1×103微米之间，单个微织构的微型凹坑的半径及坑深在1×10微米～1×103微米之间。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
1．较传统人工髋关节杯臼，本发明人工髋关节杯臼可改善杯臼表面部分区域的应力集中现象，并降低该区域磨损率；
2．本发明人工髋关节杯臼具有更高的表面浸润性，有利于弹性流体动力润滑状态的产生，减小杯臼与股骨球头摩擦副的直接接触；
3．本发明人工髋关节杯臼能够减小杯臼与股骨球头间因摩擦而产生的振动与异响现象的发生；
4．本发明人工髋关节杯臼可减少人工髋关节摩擦副所产生的磨粒扩散，降低骨溶解现象的发生。
附图说明
图1为本发明实施例一人工髋关节杯臼的总体结构示意图。
图2为本发明实施例一人工髋关节杯臼的内球表面边缘区域的微织构阵列结构示意图。
图3为本发明实施例一人工髋关节杯臼的内球表面底部中心区域的微织构阵列结构示意图。
图4为本发明实施例一单个人工髋关节杯臼表面微织构的微型凹坑形状示意图。
图5为本发明实施例二单个人工髋关节杯臼表面微织构的微型凹坑形状示意图。
具体实施方式
本发明的优选实施例详述如下：
实施例一：
参见图1～4，在本实施例中，一种人工髋关节杯臼，至少由生物陶瓷或钴铬钼合金生物材料制成，在人工髋关节杯臼1的内球摩擦表面的易磨损区域形成微织构阵列表面，即在人工髋关节杯臼1的内球表面边缘区域2和内球表面底部中心区域3分别分布微织构阵列，形成关节液或组织液的一系列微型储存容器集群构造。在本实施例中，本发明将将传统的光滑内表面人工髋关节杯臼改进为微织构表面，变人工髋关节杯臼1与人工股骨球的全接触界面为有限接触界面，改善部分区域接触表面应力分布。该微织构一系列微型储存容器，借此存储关节液与组织液，增加接触摩擦的油膜厚度，提高人工髋关节杯臼表面浸润性，帮助蛋白质薄膜层生成。该微织构主要存在于杯臼内球表面边缘区域2与内球表面底部中心区域3，防止人工股骨球与杯臼边缘碰撞时造成干摩擦的发生，并能收集磨损颗粒，减少磨粒向人工髋关节柄与股骨腔界面的扩散率，降低骨溶解现象的发生。本实施例人工髋关节杯臼植入人体后可改善杯臼表面部分区域的应力集中现象；减小杯臼与股骨球头间因摩擦以及随之所产生的振动与异响的发生；减少人工髋关节摩擦副所产生的磨粒扩散，提高人工髋关节的使用寿命。
在本实施例中，参见图2～4，微织构阵列由一系列开口为圆形的微型凹坑4排列组成，微型凹坑4为圆柱形凹坑。微型凹坑4可采用激光快速成型、物理化学表面刻蚀工艺等成型方法，制作表面微织构型人工髋关节杯臼方便、高效，易于实现工业化制造。
在本实施例中，参见图1，在人工髋关节杯臼1的内球表面边缘区域2分布的微织构阵列，沿着内球表面边缘周向分布形成环形减摩耐磨带，显著增强关节副的转动润滑效果。
在本实施例中，参见图3，在人工髋关节杯臼1的内球表面底部中心区域3分布的微织构阵列，以人工髋关节杯臼1的内表面底部中心为圆心，沿人工髋关节杯臼1内表面底部扩散分布形成圆形阵列，并构成圆形减摩耐磨带，显著增强关节副的主要传力区域的摩擦润滑效果。
在本实施例中，在人工髋关节杯臼1的内球表面边缘区域2和内球表面底部中心区域3分布的微织构阵列的单位织构之间距离在1×10微米～1×103微米之间，单个微织构的微型凹坑4的半径及坑深在1×10微米～1×103微米之间。
实施例二：
本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，参见图5，形成微织构阵列微型凹坑4为球冠形凹坑，易于制造，也可采用激光快速成型、物理化学表面刻蚀工艺等成型方法，制作表面微织构型。
上面结合附图对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明人工髋关节杯臼的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种人工髋关节杯臼，至少由生物陶瓷或钴铬钼合金生物材料制成，其特征在于： 在人工髋关节杯臼（1）的内球摩擦表面的易磨损区域形成微织构阵列表面，即在人工髋关节杯臼（1）的内球表面边缘区域（2）和内球表面底部中心区域（3）分别分布微织构阵列，形成关节液或组织液的一系列微型储存容器集群构造。
2.2．根据权利要求1所述的人工髋关节杯臼，其特征在于：所述微织构阵列由一系列开口为圆形的微型凹坑（4）排列组成，所述微型凹坑（4）为圆柱形凹坑或球冠形凹坑。
3.根据权利要求1或2所述的人工髋关节杯臼，其特征在于：在人工髋关节杯臼（1）的所述内球表面边缘区域（2）分布的微织构阵列，沿着内球表面边缘周向分布形成环形减摩耐磨带。
4.根据权利要求3所述的人工髋关节杯臼，其特征在于：在人工髋关节杯臼（1）的所述内球表面底部中心区域（3）分布的微织构阵列，以人工髋关节杯臼（1）的内表面底部中心为圆心，沿人工髋关节杯臼（1）内表面底部扩散分布形成圆形阵列，并构成圆形减摩耐磨带。
5.根据权利要求2所述的人工髋关节杯臼，其特征在于：在人工髋关节杯臼（1）的所述内球表面边缘区域（2）和所述内球表面底部中心区域（3）分布的微织构阵列的单位织构之间距离在1×10微米～1×103微米之间，单个微织构的微型凹坑（4）的半径及坑深在1×10微米～1×103微米之间。
6.根据权利要求3所述的人工髋关节杯臼，其特征在于：在人工髋关节杯臼（1）的所述内球表面边缘区域（2）和所述内球表面底部中心区域（3）分布的微织构阵列的单位织构之间距离在1×10微米～1×103微米之间，单个微织构的微型凹坑（4）的半径及坑深在1×10微米～1×103微米之间。
7.根据权利要求4所述的人工髋关节杯臼，其特征在于：在人工髋关节杯臼（1）的所述内球表面边缘区域（2）和所述内球表面底部中心区域（3）分布的微织构阵列的单位织构之间距离在1×10微米～1×103微米之间，单个微织构的微型凹坑（4）的半径及坑深在1×10微米～1×103微米之间。
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