CN117618163B - 一种软骨假体 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种软骨假体，包括：壳体，壳体的外表面设置有多个齿槽，壳体的底部设置有底座，底座上设置有空心筒，空心筒的外表面和内表面分别设置有第一外螺纹和第一内螺纹；旋动装置，旋动装置的顶部设置成与关节面贴合的曲面，旋动装置的曲面边缘设置有卡槽，旋动装置的底部设置有旋动筒，旋动筒连接到前述空心筒上；套筒，套筒的顶部边缘设置有半球凹槽，套筒套设在前述旋动装置的旋动筒外；弹性齿条，弹性齿条的一端固定在底座上，另一端固定在套筒上，多个弹性齿条穿插在前述齿槽内；垫片，垫片的底面外边缘设置有卡扣，卡扣可以与前述卡槽锁合。本申请的技术方案有效地解决了相关技术中软骨假体局部病变的问题。

Description

一种软骨假体

技术领域

本发明涉及一种能移植到体内的假体，特别是涉及一种软骨假体。

背景技术

关节软骨是一种白色、半透明、坚韧而光滑的***，主要分布在关节表面，起到缓冲、减轻摩擦和保护关节的作用。关节软骨由软骨细胞、胶原纤维和多糖等成分组成。这些组成部分共同确保了关节的顺畅运动和稳定性。主要的功能包括：缓冲作用，在关节运动中，软骨可以吸收和分散由于身体活动引起的冲击和振动，起到减轻压力的作用。减轻摩擦，关节软骨表面光滑，可以减少关节骨头之间的摩擦，使关节能够平稳运动。保护作用，软骨作为关节的保护层，防止骨头直接摩擦和磨损，从而减少关节磨损和损伤的风险。提供稳定性，软骨有助于维持关节的结构稳定性，防止关节骨头发生异常摆动或脱位。

关节软骨的健康对于正常的关节功能至关重要。然而，由于创伤、年龄、炎症等原因，关节软骨可能会受到损伤或退化，导致关节问题如骨关节炎等疾病。关节软骨损伤可以分为几种类型：创伤性关节软骨损伤，发生在关节受到外部力量撞击或扭曲时，如运动伤害、事故等。可能导致软骨撕裂、磨损或脱落。退行性关节软骨损伤，随着年龄的增长，关节软骨也会逐渐退化。这种类型的损伤通常与关节炎有关，其中软骨逐渐失去弹性和厚度。过度使用引起的软骨损伤，某些活动或运动过度使用某个关节，可能导致软骨受损。

发明内容

本发明的目的在于提供一种软骨假体，以实现关节假体的梯度治疗，解决软骨假体局部病变的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种软骨假体，具体包括：壳体，壳体的外表面设置有多个齿槽，壳体的底部设置有底座，底座上设置有空心筒，空心筒的外表面和内表面分别设置有第一外螺纹和第一内螺纹；旋动装置，旋动装置的顶部设置成与关节面贴合的曲面，旋动装置的曲面边缘设置有卡槽，旋动装置的底部设置有旋动筒，旋动筒连接到空心筒上；套筒，套筒的顶部边缘设置有半球凹槽，套筒套设在前述旋动装置的旋动筒外；弹性齿条，弹性齿条的一端固定在底座上，另一端固定在套筒上，多个弹性齿条穿插在前述齿槽内；垫片，垫片的底面外边缘设置有卡扣，卡扣可以与前述卡槽锁合；

进一步地，旋动装置的曲面底部设置有多个曲状凸起，旋动筒由内外两个圆柱体构成，其中，外圆柱体的内表面设置有第二外螺纹，内圆柱体的外表面设置有第二内螺纹。

进一步地，螺纹为阶梯式设计，用于实现更精准的旋转调整。

进一步地，软骨假体还包括弹性部件，弹性部件一端与底座抵接，另一端与套筒抵接。

进一步地，软骨及全体还包括刻度球，刻度球放置在前述套筒上的半球凹槽内。

进一步地，刻度球和曲状凸起的相对运动对应旋动筒的进近距离。

进一步地，壳体的底部和所述弹性齿条垂直方向上均设置有毛细管，所述毛细管的平均直径为600微米，所述毛细管由多边体状空心管紧密排列而成，用于放置骨形态发生蛋白。

进一步地，毛细管结构由3D打印制成，毛细管的深度可以根据个体差异进行个性化定制。

进一步地，垫片由丝蛋白构成，其中丝蛋白的浓度从内到外逐渐增大，垫片的人造关节面与自体骨关节面相吻合。

进一步地，套筒和旋动筒之间设置有相配合的导向槽，用于提高旋动装置的稳定性。

进一步地，弹性齿条由生物陶瓷复合材料制成。其中陶瓷成分提供硬度和耐磨性，而复合材料的可塑性和抗疲劳性确保了齿条在关节运动中的持久性和稳定性。

进一步地，软骨假体与人体骨骼接触的表面设置有生物活性涂层，所述生物活性涂层由成纤维细胞生长因子、纤维连接蛋白、骨胶原、抗炎细胞因子、银离子构成。

应用本发明的技术方案，壳体的外表面设置有多个齿槽，壳体的底部设置有底座，底座上设置有空心筒，空心筒的外表面和内表面分别设置有第一外螺纹和第一内螺纹；旋动装置的顶部设置成与关节面贴合的曲面，旋动装置的曲面边缘设置有卡槽，旋动装置的底部设置有旋动筒，旋动筒连接到空心筒上；套筒的顶部边缘设置有半球凹槽，套筒套设在前述旋动装置的旋动筒外；弹性齿条的一端固定在底座上，另一端固定在套筒上，多个弹性齿条穿插在前述齿槽内；垫片的底面外边缘设置有卡扣，卡扣可以与前述卡槽锁合。通过上述设置，可以有效的解决关节假体局部病变的问题，实现假体植入的阶段性、层次性、梯度性治疗，软骨假体在植入人体后，弹性齿条上的倒刺形结构可以穿入自体骨内壁，实现良好的固定效果，同时，在软骨假体套筒的底面和弹性齿条上均设置有毛细管结构，该结构可以根据患者的个性化差异进行个性化定制，在毛细管中注入骨形态发生蛋白，在旋动筒进近的过程中，套筒底部被挤压，与此同时，弹性齿条发生微量形变，毛细管中的骨形态发生蛋白被挤压出软骨假体与自体骨接触，由于毛细管的直径设置与人体骨骼的密度相似，可以在结构上更好的产生骨诱导效果，提高软骨假体的骨长入效果。软骨假体与自体骨接触的表面设置有生物涂层，可以有效的起到抗菌、促使细胞与表面相互作用、抗炎等效果。

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示出了一种软骨假体的剖视图；

图2示出了一种软骨假体的内部结构图；

图3示出了图1中A处的局部放大图；

图4示出了图1中B处的局部放大图；

图5示出了毛细管的结构图；

其中，上述附图包括以下附图标记：10、壳体；101、齿槽；102、底座；103、空心筒；104、第一外螺纹；105、第一内螺纹；20、弹性齿条；30、弹性部件；40、旋动装置；401、旋动筒；402、第二外螺纹；403、第二内螺纹、404、曲状凸起；405、卡槽；50、垫片；501、卡扣；60、套筒；601、半球凹槽；70、刻度球；80、毛细管。

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、完整的描述，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，示例性实施例的其他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。

如图1-2所示，一种软骨假体，包括：壳体10，壳体的外表面设置有多个齿槽101，壳体的底部设置有底座102，底座上设置有空心筒103，空心筒的外表面和内表面分别设置有第一外螺纹104和第一内螺纹105；旋动装置40，旋动装置的顶部设置成与关节面贴合的曲面，旋动装置的曲面边缘设置有卡槽405，旋动装置的底部设置有旋动筒401，旋动筒连接到空心筒103上；套筒60，套筒的顶部边缘设置有半球凹槽601，套筒套设在前述旋动装置的旋动筒401外；弹性齿条20，弹性齿条的一端固定在底座102上，另一端固定在套筒60上，多个弹性齿条穿插在前述齿槽101内，弹性齿条由生物陶瓷复合材料制成。垫片50，垫片的底面外边缘设置有卡扣501，卡扣可以与卡槽405锁合。第一外螺纹104、第一内螺纹105、第二外螺纹402、第二内螺纹403均为为阶梯式设计，也即在螺纹旋转的初始阶段，螺距较大，主要目的是减少旋转圈数，节约手术时间，在最后阶段，螺距较小。套筒和旋动筒之间设置有相配合的导向槽，用于提高旋动装置的稳定性。软骨假体还包括弹性部件30，弹性部件一端与底座102抵接，另一端与套筒60抵接。其主要目的是增加旋动筒在旋动时的手感，同时，弹性部件也起到固定作用，防止套筒和底座之间悬空降低假体的稳定性，该弹性部件在旋动筒向下旋转的过程中，会有一个向外侧的弹力使得旋动筒在初始阶段的旋入更容易，在最后阶段的旋入过程中，因为要实现更加精确的调节，所以设置弹性部件可以让医生有更好的把控，弹性部件配合上面的阶梯式螺纹设计可以实现更精准的旋转调整。

如图2所示，软骨假体还包括垫片50，垫片由丝蛋白构成，其中丝蛋白的浓度从内到外逐渐增大，一方面垫片的内部丝蛋白浓度低可以提供很好的刚性，使其与旋动筒上的卡槽锁合效果更好，另一方面，垫片外部丝蛋白的浓度高可以提供更好的融合效果。另外，利用3D打印技术可以进行术前规划，对不同的病患部位设置不同曲率的人造关节面，使得垫片的人造关节面与自体骨关节面相吻合。在使用的过程中，先对病患部位磨削至合适的深度和直径，然后将软骨假体放入，利用配套工具旋转旋动筒，使旋动筒向下运动，在套筒和底座的配合下，弹性齿条弯曲，由于弹性齿条上设计有倒刺结构，在弹性齿条弯曲的过程中，倒刺会刺入自体骨内部，将软骨假体固定在预先磨削的自体骨中。

如图3所示，旋动筒和空心筒之间的齿轮啮合方式为内外双层螺纹，空心筒上设置有第一外螺纹104、第一内螺纹105，旋动筒上设置有第二外螺纹402、第二内螺纹403，第一外螺纹104和第二外螺纹402相互啮合，第一内螺纹105与第二内螺纹403相互啮合，双层螺纹的设计提高了假体的稳定性，防止螺纹倒旋，并且在初始阶段，双层螺纹比单层螺纹更容易旋入，进一步降低了手术难度。

如图4所示，软骨假体还包括刻度球70，刻度球放置在套筒60上的半球凹槽601内。刻度球和曲状凸起404的相对运动对应旋动筒401的进近距离。所述刻度球的尺寸和曲状凸起的尺寸可以提前预设，例如刻度球的是直径为1mm，一个曲状凸起的周长为6mm，则刻度球每搁6mm有一次停顿，可以通过声音判断当前旋动筒的旋动角度，进一步确定弹性齿条的弯曲曲率，以保证弹性齿条很好的与自体骨的内表面产生固定效果。旋动装置40的曲面底部设置有多个曲状凸起404，旋动筒401由内外两个圆柱体构成，其中，外圆柱体的内表面设置有第二外螺纹402，内圆柱体的外表面设置有第二内螺纹403。

如图5所示，壳体10的底部和弹性齿条20垂直方向上均设置有毛细管80，毛细管的平均直径为600微米，毛细管由多边体状空心管紧密排列而成，用于放置骨形态发生蛋白。毛细管结构由3D打印制成，毛细管的深度可以根据个体差异进行个性化定制，例如将软骨假体应用于不同的病患部位，其需要的骨形态发生蛋白的量可能不同，通过提前测算病患部位的需求量，利用3D打印技术制造不同的深度，在使用的过程中，可以通过浸泡，或者注射的方式将骨形态发生蛋白移植到毛细管中。将假体植入人体后，底座在顶部纵向压力的作用下产生微量形变，从而挤压毛细管中的骨形态发生蛋白，与此同时，在旋动筒的作用下，齿条发生形变，将内部毛细管中的骨形态发生蛋白挤压出，从而起到骨诱导的效果，提高假体的稳定性。同时，毛细管的设计相当于在假体表面设置多孔结构，例如骨小梁结构，进一步的提升假体的融合效果。

软骨假体与人体骨骼接触的表面设置有生物活性涂层，生物活性涂层可以被设计成包含以下一些关键成分：生长因子： 生长因子是蛋白质信号分子，对细胞生长、分化和修复起着关键作用。在软骨假体上应用的生物活性涂层可以包含诸如基本成纤维细胞生长因子（bFGF）或转化生长因子-beta（TGF-β）等生长因子，以刺激周围组织的细胞增殖和软骨修复。细胞黏附分子：这些分子有助于增强假体与周围组织的黏附，促使细胞与表面相互作用。典型的细胞黏附分子包括纤维连接蛋白（fibronectin）和骨胶原等，它们提供了细胞定向迁移和附着所需的支持。抗炎物质：为了减轻植入物引起的炎症反应，生物活性涂层可能还包含有助于抑制炎症的物质，例如抗炎细胞因子或抗氧化剂。抗菌剂：为了预防感染，生物活性涂层可能包含抗菌剂，如银离子或其他抗菌剂，以降低植入物表面的微生物负担。这些成分的精确选择和组合可以根据具体的应用需求和患者的个体差异进行调整，以实现最佳的生物相容性、促进软骨修复和最小化植入物引起的不适反应。

可选的，本申请中的骨形态发生蛋白、生物活性涂层的作用均是为了提高假体的稳定性，因此，在软骨假体与人体接触的表面也可以设置成毛细管结构，并且在毛细管结构中加入骨形态发生蛋白，还可以再毛细管中加入抗菌药物等，同理，弹性齿条和壳体的底部也可以在其表面设置生物活性涂层，以提高假体的稳定性。

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，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种软骨假体，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体的外表面设置有多个齿槽，所述壳体的底部设置有底座，所述底座上设置有空心筒，所述空心筒的外表面和内表面分别设置有第一外螺纹和第一内螺纹；

旋动装置，所述旋动装置的顶部设置成与关节面贴合的曲面，所述旋动装置的曲面底部设置有多个曲状凸起，所述旋动装置的曲面边缘设置有卡槽，所述旋动装置的底部设置有旋动筒，所述旋动筒由内外两个圆柱体构成，其中，外圆柱体的内表面设置有第二外螺纹，内圆柱体的外表面设置有第二内螺纹，所述第二外螺纹与前述第一外螺纹相互啮合，所述第二内螺纹与前述第一内螺纹相互啮合，所述旋动筒连接到前述空心筒上；

套筒，所述套筒的顶部边缘设置有半球凹槽，所述套筒套设在前述旋动装置的旋动筒外；

弹性齿条，所述弹性齿条的一端固定在底座上，另一端固定在套筒上，所述多个弹性齿条穿插在前述齿槽内；

垫片，所述垫片的底面外边缘设置有卡扣，所述卡扣与前述卡槽锁合。

2.根据权利要求1所述的软骨假体，其特征在于，所述螺纹为阶梯式设计，用于实现更精准的旋转调整。

3.根据权利要求1所述的软骨假体，其特征在于，还包括弹性部件，所述弹性部件一端与底座抵接，另一端与套筒抵接。

4.根据权利要求1所述的软骨假体，其特征在于，还包括刻度球，所述刻度球放置在前述套筒上的半球凹槽内。

5.根据权利要求4所述的一种软骨假体，其特征在于，所述刻度球和曲状凸起的相对运动对应旋动筒的进近距离。

6.根据权利要求1所述的软骨假体，其特征在于，所述壳体的底部和所述弹性齿条垂直方向上均设置有毛细管，所述毛细管的平均直径为600微米，所述毛细管由多边体状空心管紧密排列而成，用于放置骨形态发生蛋白。

7.根据权利要求6所述的软骨假体，其特征在于，所述毛细管结构由3D打印制成，所述毛细管的深度根据个体差异进行个性化定制。

8.根据权利要求1所述的软骨假体，其特征在于，所述垫片由丝蛋白构成，其中丝蛋白的浓度从内到外逐渐增大，所述垫片的人造关节面与自体骨关节面相吻合。

9.根据权利要求1所述的一种软骨假体，其特征在于，所述套筒和旋动筒之间设置有相配合的导向槽，用于提高旋动装置的稳定性。

10.根据权利要求1所述的一种软骨假体，其特征在于，所述弹性齿条由生物陶瓷复合材料制成。

11.根据权利要求1所述的软骨假体，其特征在于，所述软骨假体与人体骨骼接触的表面设置有生物活性涂层，所述生物活性涂层由成纤维细胞生长因子、纤维连接蛋白、骨胶原、抗炎细胞因子、银离子构成。