CN111839825A - 膝关节假体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种膝关节假体，包括：胫骨平台，胫骨平台的上表面设置有第一弧形槽；垫片平台，垫片平台可转动地安装于胫骨平台上，垫片平台的下表面上设置有与第一弧形槽对应的第二弧形槽；滚珠，安装于第一弧形槽和第二弧形槽中，胫骨平台通过滚珠支撑垫片平台。本申请的技术方案有效地解决了相关技术中的膝关节假体的灵活度差的问题。

Description

膝关节假体
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，具体而言，涉及一种膝关节假体。
背景技术
膝关节是下肢的主要关节，其结构和功能都是人体关节中最复杂的，同时，膝关节也是最容易受到病损的关节之一。膝关节置换手术是治疗膝关节严重病变和畸形有效手段，成功的膝关节置换术可在长时间内显著地缓解患者膝关节疼痛、改善膝关节功能，保障下肢站立的稳定性和日常生活所需的关节活动功能。
在相关技术中，膝关节假体植入人体后，膝关节运动过程中垫片平台和胫骨平台之间产生力矩作用，界面处会出现微动，导致垫片平台出现磨损，产生碎屑，引起骨溶解、假体下沉等并发症。并且，在膝关节假体植入患者体内后，由于垫片平台和股骨髁假体相互限制相对旋转运动，因此容易导致假体的灵活度差。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种膝关节假体，以解决相关技术中的膝关节假体的灵活度差的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种膝关节假体，包括：胫骨平台，胫骨平台的上表面设置有第一弧形槽；垫片平台，垫片平台可转动地安装于胫骨平台上，垫片平台的下表面上设置有与第一弧形槽对应的第二弧形槽；滚珠，安装于第一弧形槽和第二弧形槽中，胫骨平台通过滚珠支撑垫片平台。
进一步地，垫片平台包括垫片本体和连接平台，连接平台位于垫片本体的下方，连接平台连接于垫片平台的下方，第二弧形槽设置于连接平台的下表面。
进一步地，滚珠为多个，多个滚珠安装于第一弧形槽和第二弧形槽中，多个滚珠的直径之和小于第一弧形槽长度，多个滚珠的直径之和小于第二弧形槽的长度。
进一步地，第一弧形槽为多个，第二弧形槽为多个，多个第一弧形槽相对于胫骨平台的中心对称，第二弧形槽相对于连接平台的中心对称。
进一步地，垫片本体和连接平台之间设置有第一定位装置，第一定位装置包括第一定位孔和第一定位柱，第一定位孔和第一定位柱中的一个设置于垫片本体上，另一个设置于连接平台上，第一定位柱和第一定位孔插接并过渡配合。
进一步地，胫骨平台和垫片平台之间设置有第二定位装置，第二定位装置位于胫骨平台和垫片平台的中心，第二定位装置包括第二定位孔和第二定位柱，第二定位柱和第二定位孔中的一个设置于胫骨平台上，另一个设置于垫片平台上，第二定位柱和第二定位孔插接并过渡配合。
进一步地，垫片本体的中心位置设置第一安装孔，连接平台上设置有筒体部，筒体部内设置有第二安装孔，筒体部***至第一安装孔中，第二安装孔形成第二定位孔。
进一步地，胫骨平台的上表面、连接平台的下表面、第二定位柱的外表面以及第二定位孔的内表面的表面粗糙度均小于等于Ra0.16。
进一步地，胫骨平台的下表面设置有定位结构。
进一步地，胫骨平台、连接平台以及滚珠的材质为金属或者陶瓷。
应用本发明的技术方案，垫片平台安装在胫骨平台上，胫骨平台的上表面设置有第一弧形槽，垫片平台的下表面上设置有第二弧形槽，第一弧形槽和第二弧形槽对应设置。滚珠安装在第一弧形槽和第二弧形槽内。滚珠能够减小胫骨平台和垫片平台之间的摩擦力，同时滚珠在第一弧形槽和第二弧形槽中滑动的同时能够限制垫片平台相对于胫骨平台转动的角度。因此本申请的技术方案有效地解决了相关技术中的膝关节假体的灵活度差的问题。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的膝关节假体的实施例的分解结构示意图；
图2示出了图1的膝关节假体的剖视示意图；
图3示出了图1的膝关节假体的连接平台的立体结构示意图；
图4示出了图3的连接平台的仰视示意图；
图5示出了图3的连接平台的正视示意图；
图6示出了图3的连接平台的俯视示意图；
图7示出了图1的膝关节假体的胫骨平台的立体结构示意图；
图8示出了图7的胫骨平台的仰视示意图；
图9示出了图7的胫骨平台的俯视示意图；
图10示出了图1的膝关节假体的垫片本体的立体结构示意图；以及
图11示出了图10的垫片本体的剖视示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、胫骨平台；11、第一弧形槽；20、垫片平台；21、第二弧形槽；22、垫片本体；221、第一安装孔；23、连接平台；231、筒体部；30、滚珠；40、第一定位装置；41、第一定位孔；42、第一定位柱；50、第二定位装置；51、第二定位孔；52、第二定位柱；60、定位结构。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
为了增加胫骨平台和垫片平台转动的顺畅度和灵活度，如图1至图4所示，在本实施例中，膝关节假体包括：胫骨平台10、垫片平台20以及滚珠30。胫骨平台10的上表面设置有第一弧形槽11。垫片平台20可转动地安装于胫骨平台10上，垫片平台20的下表面上设置有与第一弧形槽11对应的第二弧形槽21。滚珠30安装于第一弧形槽11和第二弧形槽21中，胫骨平台10通过滚珠30支撑垫片平台20。
应用本实施例的技术方案，垫片平台20安装在胫骨平台10上，胫骨平台10的上表面设置有第一弧形槽11，垫片平台20的下表面上设置有第二弧形槽21，第一弧形槽11和第二弧形槽21对应设置。滚珠30安装在第一弧形槽11和第二弧形槽21内。滚珠30可以为一个或者多个，滚珠30并未充满第一弧形槽11和第二弧形槽21，滚珠30可以在第一弧形槽11和第二弧形槽21内滑动，滚珠30能够减小胫骨平台10和垫片平台20之间的摩擦力，同时滚珠30在第一弧形槽11和第二弧形槽21中滑动的同时能够限制垫片平台20相对于胫骨平台10转动的角度。因此本实施例的技术方案有效地解决了相关技术中的膝关节假体的灵活度差的问题。
考虑到垫片本体22容易磨损，因此设置连接平台23，如图1和图2所示，在本实施例中，垫片平台20包括垫片本体22和连接平台23，连接平台23位于垫片本体22的下方，连接平台23连接于垫片平台20的下方，第二弧形槽21设置于连接平台23的下表面。连接平台23的设置有效地增加了垫片平台20的结构强度，并且在连接平台23的作用下，有效地避免了垫片本体22的磨损。连接平台23能够有效地对垫片本体22进行支撑。垫片本体22为超高分子量聚乙烯或高交联聚乙烯材质，垫片本体22的底面设有与连接平台23装配的孔，垫片本体22的上表面为与股骨髁配合的关节面。
为了提高胫骨平台10和垫片平台20之间转动的顺畅度。如图1所示，在本实施例中，滚珠30为多个，多个滚珠30安装于第一弧形槽11和第二弧形槽21中，多个滚珠30的直径之和小于第一弧形槽11长度，多个滚珠30的直径之和小于第二弧形槽21的长度。滚珠30在第一弧形槽11和第二弧形槽21中滚动。滚珠30在安装到第一弧形槽11和第二弧形槽21中后，第一弧形槽11和第二弧形槽21存在空隙，该空隙使得滚珠30能够滚动，在滚珠30的作用下，第一弧形槽11能够第二弧形槽21错开，这样使得连接平台23和胫骨平台10进行相对转动。滚珠30在第一弧形槽11和第二弧形槽21错位后，能够使得多个滚珠30聚集在第一弧形槽11和第二弧形槽21的一端，这样，由于滚珠30的作用下，能够将第一弧形槽11和第二弧形槽21限位，避免连接平台23和胫骨平台10过度转动。
第一弧形槽11和第二弧形槽21均为同心凹槽，凹槽为非贯通结构，由不少于2段凹槽组成。本实施例中的滚珠30为滚珠轴承，当然还可以为圆锥滚子轴承。
如图1至图9所示，在本实施例中，第一弧形槽11为两个，第二弧形槽21为两个，两个第一弧形槽11相对于胫骨平台10的中心对称，两个第二弧形槽21相对于连接平台23的中心对称。对称设置的两个第一弧形槽11和第二弧形槽21能够使得滚珠30对垫片平台20的支撑更加稳定，避免垫片平台20倾斜。
当然，在图中未示出的实施例中，第一弧形槽的数量还可以设置为三个、四个或者更多，第二弧形槽与第一弧形槽对应设置。
在图中未示出的实施例中，多个第一弧形槽的槽宽不同，第二弧形槽与第一弧形槽对应设置，随着槽宽的不同，在不同的槽宽的第一弧形槽和第二弧形槽中设置不同直径的滚珠，大直径的滚珠主要起到限制连接平台和胫骨平台的过度转动，小直径的滚珠主要起到支撑连接平台的作用。小直径的滚珠的数量多于大直径的滚珠的数量，这样能够使得第一弧形槽和第二弧形槽中的滚珠数量较多，能够有效地提高连接平台和胫骨平台之间转动的顺畅性。
具体地，第一弧形槽为两个，分别为第一弧形槽段和第二弧形槽段，第一弧形槽段的宽度和深度大于第二弧形槽段的宽度和深度，位于第一弧形槽段中的滚珠的之间大于第二弧形槽段中的滚珠的直径。
为了将垫片本体22和连接平台23进行连接，避免垫片本体22和连接平台23分离。如图1、图3、图5、图6以及图10所示，在本实施例中，垫片本体22和连接平台23之间设置有第一定位装置40，第一定位装置40包括第一定位孔41和第一定位柱42，第一定位孔41设置于垫片本体22上，第一定位柱42设置于连接平台23上，第一定位柱42和第一定位孔41插接并过渡配合。过渡配合能够使得垫片本体22和连接平台23的连接更加稳定。在膝关节假体植入到人体后，垫片平台20和胫骨平台10会受到人体骨结构的挤压，因此，垫片本体22和连接平台23无需使用紧固件。这样仅仅使用过渡配合的连接方式，能够降低加工难度，提高加工效率。
如图1至图9所示，在本实施例中，胫骨平台10和垫片平台20之间设置有第二定位装置50，第二定位装置50位于胫骨平台10和垫片平台20的中心，第二定位装置50包括第二定位孔51和第二定位柱52，第二定位柱52设置于胫骨平台10上，第二定位孔51设置于垫片平台20上，第二定位柱52和第二定位孔51插接并过渡配合。插接配合的结构简单，配合效果好，同时能够起到限位的作用，防止连接平台23脱离胫骨平台10。第二定位柱52为连接平台23的旋转的轴心。
如图10和图11所示，在本实施例中，垫片本体22的中心位置设置第一安装孔221，连接平台23上设置有筒体部231，筒体部231内设置有第二安装孔，筒体部231***至第一安装孔221中，第二安装孔形成第二定位孔51。筒体部231的设置能够提高连接平台23的结构强度，同时，在筒体部231***至第一安装孔221的过程中，筒体部231能够起到导向的作用。第二定位柱52***至筒体部231的内部，筒体部231能够起到保护垫片本体的作用，避免垫片本体磨损而产生碎屑。
为了避免产生摩擦，如图1至图7所示，在本实施例中，胫骨平台10的上表面、连接平台23的下表面、第二定位柱52的外表面以及第二定位孔51的内表面的表面粗糙度均小于Ra0.16。胫骨平台10的上表面、连接平台23的下表面、第二定位柱52的外表面以及第二定位孔51的内表面均为镜面抛光，这样能够提高转动的顺畅度，减小摩擦。
为了避免胫骨平台植入后与人体骨结构发生相对转动，如图7和图8所示，在本实施例中，胫骨平台10的下表面设置有定位结构60。定位结构60包括多个定位杆，在膝关节假体植入人体后，多个定位杆***至人体骨结构中。胫骨平台10的下表面还设置有立柱，立柱同样***至人体骨结构中，多个定位杆的设置能够避免胫骨平台相对于人体骨结构发生相对转动，进而能够使得胫骨平台的结构更加稳定。在本实施例中，胫骨平台的下表面、定位杆的外表面以及立柱的外表面均设置有生物活性物质，这样能够使得人体骨结构更好地与胫骨平台固定。
当然，为了提高胫骨平台的固定效果，立柱上设置有多个通孔，通孔的设置能够使得人体骨结构更好地长入，能够有效地实现生物固定。
如图1至图9所示，在本实施例中，胫骨平台10、连接平台23以及滚珠30的材质为金属。金属材质不易损坏，结构强度较好。当然，还可以为陶瓷。陶瓷的效果与上述金属材质的作用相同。
胫骨平台10和垫片平台20之间存在相对转动，胫骨平台10和垫片平台20相对转动范围由第一弧形槽11的长度、第二弧形槽21的长度以及滚珠30的数量决定。在植入人体后，膝关节运动过程中在肌肉带动下伴随膝关节屈曲运动产生类似自然膝关节的内外旋运动，增强患者的本体感觉。另外，由于在胫骨平台10和垫片平台20之间增加了滚珠轴承结构，降低了界面之间的摩擦率，延长假体使用寿命。
滚珠轴承不同于工业用圆环装结构，而是通过将离散的多个滚珠嵌入胫骨平台10和垫片平台20上的第一弧形槽11和第二弧形槽21。另外，滚珠只填充胫第一弧形槽11和第二弧形槽21的部分空间，使第一弧形槽11和第二弧形槽21具有一定的旋转角度范围，起到降低膝关节旋转运动过程中的假体磨损量，并且能够限制胫骨平台10和垫片平台20相对旋转角度的作用。
本申请的技术方案通过设置第一弧形槽11、第二弧形槽21以及滚珠30的设置，能够有效地提高膝关节假体的灵活度，降低膝关节假体的磨损程度，提高患者的本体感受。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种膝关节假体，其特征在于，包括：
胫骨平台(10)，所述胫骨平台(10)的上表面设置有第一弧形槽(11)；
垫片平台(20)，所述垫片平台(20)可转动地安装于所述胫骨平台(10)上，所述垫片平台(20)的下表面上设置有与所述第一弧形槽(11)对应的第二弧形槽(21)；
滚珠(30)，安装于所述第一弧形槽(11)和所述第二弧形槽(21)中，所述胫骨平台(10)通过所述滚珠(30)支撑所述垫片平台(20)。
2.根据权利要求1所述的膝关节假体，其特征在于，所述垫片平台(20)包括垫片本体(22)和连接平台(23)，所述连接平台(23)位于所述垫片本体(22)的下方，所述连接平台(23)连接于所述垫片平台(20)的下方，所述第二弧形槽(21)设置于所述连接平台(23)的下表面。
3.根据权利要求1所述的膝关节假体，其特征在于，所述滚珠(30)为多个，多个所述滚珠(30)安装于所述第一弧形槽(11)和所述第二弧形槽(21)中，多个所述滚珠(30)的直径之和小于所述第一弧形槽(11)长度，多个所述滚珠(30)的直径之和小于所述第二弧形槽(21)的长度。
4.根据权利要求2所述的膝关节假体，其特征在于，所述第一弧形槽(11)为多个，所述第二弧形槽(21)为多个，多个所述第一弧形槽(11)相对于所述胫骨平台(10)的中心对称，所述第二弧形槽(21)相对于所述连接平台(23)的中心对称。
5.根据权利要求2所述的膝关节假体，其特征在于，所述垫片本体(22)和所述连接平台(23)之间设置有第一定位装置(40)，所述第一定位装置(40)包括第一定位孔(41)和第一定位柱(42)，所述第一定位孔(41)和所述第一定位柱(42)中的一个设置于所述垫片本体(22)上，另一个设置于所述连接平台(23)上，所述第一定位柱(42)和所述第一定位孔(41)插接并过渡配合。
6.根据权利要求2所述的膝关节假体，其特征在于，所述胫骨平台(10)和所述垫片平台(20)之间设置有第二定位装置(50)，所述第二定位装置(50)位于所述胫骨平台(10)和所述垫片平台(20)的中心，所述第二定位装置(50)包括第二定位孔(51)和第二定位柱(52)，所述第二定位柱(52)和所述第二定位孔(51)中的一个设置于所述胫骨平台(10)上，另一个设置于所述垫片平台(20)上，所述第二定位柱(52)和所述第二定位孔(51)插接并过渡配合。
7.根据权利要求6所述的膝关节假体，其特征在于，所述垫片本体(22)的中心位置设置第一安装孔(221)，所述连接平台(23)上设置有筒体部(231)，所述筒体部(231)内设置有第二安装孔，所述筒体部(231)***至所述第一安装孔(221)中，所述第二安装孔形成所述第二定位孔(51)。
8.根据权利要求6所述的膝关节假体，其特征在于，所述胫骨平台(10)的上表面、所述连接平台(23)的下表面、所述第二定位柱(52)的外表面以及所述第二定位孔(51)的内表面的表面粗糙度均小于等于Ra0.16。
9.根据权利要求1所述的膝关节假体，其特征在于，所述胫骨平台(10)的下表面设置有定位结构(60)。
10.根据权利要求2所述的膝关节假体，其特征在于，所述胫骨平台(10)、所述连接平台(23)以及所述滚珠(30)的材质为金属或者陶瓷。
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