CN111281614B - 一种膝关节假体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及医疗器械技术领域，提供了一种膝关节假体。包括：依次连接的股骨踝假体、胫骨平台垫假体和胫骨平台托假体，其中，所述股骨踝假体和胫骨平台托假体的基体表面分别设有3D打印的涂层一和3D打印的涂层二；所述股骨踝假体的基体表面设有凹陷区一，所述胫骨平台托假体的基体表面设有凹陷区二；所述涂层一包括内涂层一和外涂层一，所述外涂层一为锯齿状结构；所述涂层二包括内涂层二和外涂层二，所述外涂层二为锯齿状结构。本发明的有益效果在于：假体可以实现良好的生物固定，避免非生物型假体依靠骨水泥所造成的所有不良影响；基体表面3D打印的骨小梁区域厚度合适，且粘附力强，利于骨长入，且涂层强度更好，利于假体的中长期稳定。

Description

一种膝关节假体
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，更具体地说，是涉及一种膝关节假体。
背景技术
激光熔覆技术为医疗器械行业加工技术带来了质的变化，把很多不可能变成了可能，把诸多困难变得简单。近年来，激光熔覆技术迅猛发展，但是在医疗行业仍处于空白，相信在不久的将来，激光熔覆技术就会应用到医疗器械行业。激光熔覆技术可以在不同材质的基体上进行熔覆，而且熔覆的粉末材质也可以多种多样，可以适用于人体的不同部位，适用性非常强。
人体骨小梁结构是骨皮质在松质骨内的延伸部分，在骨髓腔内呈不规则立体网格结构，起支持造血组织的作用。人体骨小梁同一位置为不均匀网格结构，不同位置结构有很大区别，同一位置不同身体状态下骨小梁结构也不相同，且人体骨小梁有拉力骨小梁和压力骨小梁之分。人体自然骨小梁结构是人类进化的结果，有深刻的生物力学原因以及细胞长入的原因。
研究表面，高的骨小梁孔隙率和联通性可以提高骨的生成水平，孔径为300-400μm时最适合骨长入，孔径为100-200μm时骨长入最快，梯度多级孔对骨髓干细胞的分化、软组织的再生有积极作用，粗糙多孔表面能很好的诱导产生异位骨，可以提高成骨细胞的粘附、增值、分化能力。研究表面，内固定微动范围小于28μm可以满足生物固定骨长入的要求，微动大于150μm时，则会在假体与骨界面产生软组织膜，影响固定效果。宏观尺度上的表面粗糙度，可以大大降低微动，利于骨长入。
膝关节假体是用来代替膝关节的外科植入物，用于膝关节表面膝置换手术，是一种将受损的膝关节进行处理并用人造膝关节代替的方法。现有的膝关节假体主要由股骨髁假体、胫骨垫假体和胫骨托假体组成。现有技术中心的膝关节假体常采用骨水泥制作，术中、术后骨水泥单体可能会通过血液进人肺循环，从而导致肺栓塞，危及患者的生命安全；或在填充时引起骨髓腔内高压，致使脂肪滴进人血液，引起脂肪栓塞。此外骨水泥是一种惰性材料，长期的微动会造成假体松动，骨水泥单体聚合时会释放大量的热量，造成周围组织损伤。激光熔覆技术可以将不同的粉末材质熔覆在非生物型假体的实体表面部分，从而将非生物型假体转变为生物型假体，解决非生物型假体依靠骨水泥所造成的不良影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种膝关节假体，以解决现有技术中存在的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种膝关节假体，包括：依次连接的股骨踝假体、胫骨平台垫假体和胫骨平台托假体，其中，所述股骨踝假体的基体表面设有3D打印的涂层一，所述胫骨平台托假体的基体表面设有3D打印的涂层二；所述股骨踝假体的基体表面设有凹陷区一，所述胫骨平台托假体的基体表面设有凹陷区二；所述涂层一包括内涂层一和外涂层一，所述内涂层一设于所述凹陷区一中，所述内涂层一的厚度等于所述凹陷区一的深度，所述外涂层一设于所述内涂层一的表面，所述外涂层一为锯齿状结构；所述涂层二包括内涂层二和外涂层二，所述内涂层二设于所述凹陷区二中，所述内涂层二的厚度等于所述凹陷区二的深度，所述外涂层二设于所述内涂层二的表面，所述外涂层二为锯齿状结构。
可选实施例中，所述内涂层一和内涂层二为骨小梁结构，所述骨小梁结构的网格孔隙率为50％～80％，孔径设置为100～400μm，厚度为0.5-1mm。
可选实施例中，所述外涂层一和外涂层二为骨小梁结构，所述锯齿状结构的锯齿长短不一，不均匀地分布在所述内涂层一和内涂层二的表面，所述锯齿的长度为0.5-1mm，所述锯齿与所述内涂层一、内涂层二的表面夹角度数分别为30°到90°。
可选实施例中，所述凹陷区一和凹陷区二的深度为0.5-1mm。
可选实施例中，所述内涂层一和内涂层二的厚度为0.5-1mm。
可选实施例中，所述涂层一设于所述股骨踝假体的内表面，所述股骨踝假体的内表面为与人体适应的弧形表面。
可选实施例中，所述涂层二设于所述胫骨平台托假体的下表面和所述胫骨平台托假体的延长柄表面。
可选实施例中，所述股骨踝假体、胫骨平台垫假体和胫骨平台托假体的基体为采用锻造工艺生产的钛合金。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明膝关节假体中3D打印的骨小梁结构与传统骨小梁结构不同，更有利于骨长入及假体的中长期稳定的作用。3D打印骨小梁结构分为两层，内层为网格骨小梁结构，保留原有优势，外层锯齿状结构，增大接触面积，提高摩擦力，防止假体滑脱，利于提高假体植入前期的稳定性。
(2)本发明中的膝关节假体中的基体均由锻造钛合金机加工而成，疲劳强度高，避免非生物型假体依靠骨水泥所造成的所有不良影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明一实施例提供的膝关节假体的整体结构示意图。
图2为本发明一实施例提供的股骨踝假体表面3D打印涂层一结构示意图。
图3为本发明一实施例提供的胫骨平台托假体的结构示意图。
图4为本发明一实施例提供的胫骨平台托假体的俯视结构示意图。
其中，图中附图标记为：1、股骨踝假体，2、胫骨平台垫假体，3、胫骨平台托假体，4、涂层一，5、涂层二，6、凹陷区一，7、内涂层一，8、外涂层一，9、凹陷区二，10、内涂层二，11、外涂层二，12、股骨踝内表面，13、胫骨平台托下表面，14、胫骨平台托延长柄。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请参阅附图1-2，本实施例的目的在于提供了一种膝关节假体，包括：依次连接的股骨踝假体1、胫骨平台垫假体2和胫骨平台托假体3，其中，股骨踝假体1、胫骨平台垫假体2和胫骨平台托假体3的基体为采用锻造工艺生产的钛合金，其具有密度与人骨相近、重量轻、弹性模量较低、机械强度高、抗疲劳性及耐腐蚀性高等优点。
具体地，股骨踝假体1的基体表面设有3D打印的涂层一4，涂层一4设于股骨踝假体1的内表面12，股骨踝假体1的内表面12为与人体适应的弧形表面。需要指出的是，其中，涂层一4包括内涂层一7和外涂层一8，内涂层一7设于凹陷区一6中，内涂层一7的厚度等于凹陷区一6的深度，优选地，凹陷区一6的深度和内涂层一7的厚度均为0.5-1mm。
其中，内涂层一7为骨小梁结构，骨小梁结构的网格孔隙率为50％～80％，孔径设置为100～400μm，厚度为0.5-1mm，表面3D打印骨小梁区域厚度合适，且粘附力强，利于骨长入，且涂层强度更好，利于假体的中长期稳定。
本实施例中，外涂层一8设于内涂层一7的表面，外涂层8一为锯齿状结构，外涂层一8为骨小梁结构，锯齿状结构的锯齿长短不一，不均匀地分布在内涂层一7的表面，锯齿的长度为0.5-1mm，锯齿与内涂层一7的表面夹角度数分别为30°到90°，带倾斜角度的锯齿状骨小梁结构利于股骨踝假体1的顺利植入并且阻止股骨踝假体1脱出。
值得一提的是，股骨踝假体1中的骨小梁结构可以增加假体表面与人骨表面的接触面积，增大摩擦力，防止股骨踝假体1滑脱，可以实现良好的生物固定。
请参阅附图3-4，具体地，胫骨平台托假体3的基体表面设有3D打印的涂层二5，涂层二5设于胫骨平台托假体3的下表面13和胫骨平台托假体13的延长柄14表面。需要指出的是，其中，涂层二5包括内涂层二10和外涂层二11，内涂层二10设于凹陷区二9中，内涂层二10的厚度等于凹陷区二9的深度，优选地，凹陷区二9的深度和内涂层二10的厚度均为0.5-1mm。
其中，内涂层二10为骨小梁结构，骨小梁结构的网格孔隙率为50％～80％，孔径设置为100～400μm，厚度为0.5-1mm，表面3D打印骨小梁区域厚度合适，且粘附力强，利于骨长入，且涂层强度更好，利于假体的中长期稳定。
本实施例中，外涂层二11设于内涂层二10的表面，外涂层二11为锯齿状结构，外涂层二11为骨小梁结构，锯齿状结构的锯齿长短不一，不均匀地分布在内涂层二10的表面，锯齿的长度为0.5-1mm，锯齿与内涂层二10的表面夹角度数分别为30°到90°，带倾斜角度的锯齿状骨小梁结构利于胫骨平台托假体3的顺利植入并且阻止胫骨平台托假体3脱出。
值得一提的是，胫骨平台托假体3中的骨小梁结构可以增加假体表面与人骨表面的接触面积，增大摩擦力，防止股胫骨平台托假体3滑脱，可以实现良好的生物固定。
本实施例中的3D打印技术优选为激光熔覆技术，激光熔覆技术可以将不同的粉末材质熔覆在非生物型假体的实体表面部分，从而将非生物型假体转变为生物型假体，解决非生物型假体依靠骨水泥所造成的不良影响。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种膝关节假体，包括：依次连接的股骨踝假体、胫骨平台垫假体和胫骨平台托假体，其中，所述股骨踝假体的基体表面设有3D打印的涂层一，所述胫骨平台托假体的基体表面设有3D打印的涂层二；所述股骨踝假体的基体表面设有凹陷区一，所述胫骨平台托假体的基体表面设有凹陷区二；
其特征在于，所述涂层一包括内涂层一和外涂层一，所述内涂层一设于所述凹陷区一中，所述内涂层一的厚度等于所述凹陷区一的深度，所述外涂层一设于所述内涂层一的表面，所述外涂层一为锯齿状结构；所述涂层二包括内涂层二和外涂层二，所述内涂层二设于所述凹陷区二中，所述内涂层二的厚度等于所述凹陷区二的深度，所述外涂层二设于所述内涂层二的表面，所述外涂层二为锯齿状结构；
所述内涂层一和内涂层二为骨小梁结构，所述骨小梁结构的网格孔隙率为50％～80％，孔径设置为100～400μm，厚度为0.5-1mm；所述外涂层一和外涂层二为骨小梁结构，所述锯齿状结构的锯齿长短不一，不均匀地分布在所述内涂层一和内涂层二的表面，所述锯齿的长度为0.5-1mm，所述锯齿与所述内涂层一、内涂层二的表面夹角度数分别为30°到90°。
2.如权利要求1所述的膝关节假体，其特征在于，所述凹陷区一和凹陷区二的深度为0.5-1mm。
3.如权利要求1所述的膝关节假体，其特征在于，所述内涂层一和内涂层二的厚度为0.5-1mm。
4.如权利要求1所述的膝关节假体，其特征在于，所述涂层一设于所述股骨踝假体的内表面，所述股骨踝假体的内表面为与人体适应的弧形表面。
5.如权利要求1所述的膝关节假体，其特征在于，所述涂层二设于所述胫骨平台托假体的下表面和所述胫骨平台托假体的延长柄表面。
6.如权利要求1所述的膝关节假体，其特征在于，所述股骨踝假体、胫骨平台垫假体和胫骨平台托假体的基体为采用锻造工艺生产的钛合金。
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