專利名稱：股骨頭骨內(nèi)支架假體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種安裝在股骨頭內(nèi)的支架假體。
背景技術(shù)：
人體內(nèi)的髖關(guān)節(jié)受力復(fù)雜，其受力不僅僅只是人的體重，還要承受肌肉作 用力，既使不在行走的情況下，髖關(guān)節(jié)的受力仍然可能很大。髖關(guān)節(jié)中的股骨 頭塌陷會引起患者肢縮短，行走跛行，最終因骨性關(guān)節(jié)炎而導(dǎo)致髖關(guān)節(jié)功能喪 失，導(dǎo)致病殘并喪失勞動能力。對于股骨頭壞死及壞死導(dǎo)致塌陷明顯的患者， 往往都需采用植入假體的手術(shù)方法進行治療。目前，用于治療股骨頭壞死的方 法主要有全髖關(guān)節(jié)置換、股骨頭表面置換等。上述方法中使用的假體存在的主 要缺點是或者缺乏有力支撐致使假體下沉，或者假體與骨界面存在應(yīng)力集中 (應(yīng)力遮蔽)致使骨吸收和假體松動。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的植入股骨頭內(nèi)的假體存在缺乏有力支撐致使假體 下沉，以及假體與骨界面應(yīng)力集中(應(yīng)力遮蔽)致使骨吸收和假體松動的問題， 進而提供了一種股骨頭骨內(nèi)支架假體。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是本發(fā)明所述支架假體由磨 菇狀主體、支撐托盤、支撐框架和連接桿組成；所述磨菇狀主體由蓋體和連接 套筒組成，蓋體的內(nèi)凹面與連接套筒的一端面固接，蓋體的外輪廓形狀與待植 入所述支架假體的股骨頭的相應(yīng)部位的輪廓形狀一致；所述支撐托盤由套筒和 三 八個翼板組成，所述三 八個翼板沿套筒的中心軸線均布在套筒的外側(cè)壁 上，三 八個翼板的一端固接在套筒的外側(cè)壁上，所述支撐托盤的外形輪廓由 上至下呈漸縮的圓臺形狀，且所述圓臺形狀的支撐托盤的錐角(i為60° 70 ° ，由所述三 八個翼板圍成中空腔；所述支撐框架由三 八個分框架和圓筒 形基座組成，所述三 八個分框架均布設(shè)置在圓筒形基座的上圓周端面上，所 述支撐框架外形輪廓由上至下呈漸縮的圓臺形狀，且所述圓臺形狀的支撐框架 的錐角e為60。 70° ，所述每個分框架均由縱筋和若干個圓弧形橫筋構(gòu)成，
所述若干個圓弧形橫筋由下至上等間距設(shè)置在縱筋上，且若干個圓弧形橫筋的 中部與縱筋垂直固接，所述若千個圓弧形橫筋的長度由上至下逐漸變小，所述
三 八個縱筋的下端與圓筒形基座的上圓周端面固接；所述連接套筒插裝在支 撐托盤的中空腔內(nèi)，支撐框架套裝在支撐托盤上，所述連接桿的一端依次穿過 圓筒形基座、套筒插接在連接套筒內(nèi)。
本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明既能穩(wěn)固有效承載人體重量，又能使力
傳遞至較大范圍界面，避免應(yīng)力集中和骨吸收，解決假體下沉和松動的問題。 通過有限元受力分析，本發(fā)明能穩(wěn)固承受人體重量，并將力傳遞至較大面積骨 界面。本發(fā)明用于治療股骨頭壞死，即在股骨頭壞死后，通過手術(shù)將其置換入 股骨頭內(nèi)部來修復(fù)病變股骨頭的外形，以維持病變股骨頭的功能。


圖1是本發(fā)明所述磨菇狀主體的主剖視圖，圖2是圖1的仰視圖，圖3 是本發(fā)明所述支撐托盤的主剖視圖，圖4是圖3的俯視圖，圖5是本發(fā)明所述 支撐框架的主剖視圖，圖6是圖5的俯視圖，圖7是本發(fā)明所述支撐框架的立 體圖，圖8本發(fā)明所述連接桿的主視圖，圖9是本發(fā)明裝配位置關(guān)系圖，圖 10是本發(fā)明裝配后的立體圖，圖11是將本發(fā)明安裝在股骨頭的示意圖。
具體實施例方式
具體實施方式
一如圖1 10所示，本實施方式股骨頭骨內(nèi)支架假體由磨 菇狀主體l、支撐托盤2、支撐框架3和連接桿4組成；所述磨蔬狀主體l由
蓋體1-1和連接套筒1-2組成，蓋體1-1的內(nèi)凹面與連接套筒1-2的一端面固
接，蓋體1-1的外輪廓形狀與待植入所述支架假體的股骨頭的相應(yīng)部位的輪廓
形狀一致；所述支撐托盤2由套筒2-1 ，三 八個翼板2-2組成，所述三 八 個翼板2-2沿套筒2-1的中心軸線均布在套筒2-1的外側(cè)壁上，三 八個翼板 2-2的一端固接在套筒2-1的外側(cè)壁上，所述支撐托盤2的外形輪廓由上至下 呈漸縮的圓臺形狀，且所述圓臺形狀的支撐托盤的錐角a為60° 70° ，由 所述三 八個翼板2-2圍成中空腔2-3;所述支撐框架3由三 八個分框架3-1 和圓筒形基座3-2組成，所述三 八個分框架3-1均布設(shè)置在圓筒形基座3-2 的上圓周端面上，所述支撐框架3外形輪廓由上至下呈漸縮的圓臺形狀，且所 述圓臺形狀的支撐框架的錐角0為60° 70。，所述每個分框架3-1均由縱 筋3-1-1和若干個圓弧形橫筋3-1-2構(gòu)成，所述若干個圓弧形橫筋3-1-2由下 至上等間距設(shè)置在縱筋3-1-1上，且若干個圓弧形橫筋3-1-2的中部與縱筋 3-1-l垂直固接，所述若干個圓弧形橫筋3-1-2的長度由上至下逐漸變小，所 述三 八個縱筋3-1-1的下端與圓筒形基座3-2的上圓周端面固接；所述連接 套筒1-2插裝在支撐托盤2的中空腔2-3內(nèi)，支撐框架3套裝在支撐托盤2 上，所述連接桿4的一端依次穿過圓筒形基座3-2、套筒2-l插接在連接套筒
1- 2內(nèi)。
磨菇狀主體1:股骨頭壞死并且塌陷的區(qū)域一般都在股骨頭頂部負重區(qū)， 磨菇狀主體1安裝后需與股骨頭較好地吻合，因此，磨菇狀主體l (支撐帽) 的蓋體1-1設(shè)計成與患者股骨頭直徑一致的冠狀，以覆蓋替代塌陷負重面。由 于各患者塌陷區(qū)大小不一，實際設(shè)計生產(chǎn)需按大小梯度系列化，根據(jù)負重面大 小，其冠狀直徑D—般至少在30mm左右(參見圖1 11)。
支撐托盤2:在做置換手術(shù)時，需去除硬化的死骨，而股骨頭10內(nèi)壞死 區(qū)多為頭內(nèi)前上方倒錐形區(qū)域10-1，所以本發(fā)明所述的支撐托盤2的外形輪 廓由上至下呈漸縮的圓臺形狀，用來填充死骨挖除部分，同時用于穩(wěn)定支撐框 架3并承托磨菇狀主體1，使安裝有本發(fā)明所述假體的股骨頭受力盡可能分散 于較大面積，以減輕應(yīng)力遮蔽和應(yīng)力集中現(xiàn)象。為了使新生骨組織能長入，盡 可能減去支撐托盤2上的多余材料，如在支撐托盤2上設(shè)有孔2-4或開凹槽
2- 5等形狀，且對于冠狀直徑D為30mm的蓋體l-l，圓臺形狀的支撐托盤的錐 角a設(shè)計成64。(參見圖1 11)。
支撐框架3:根據(jù)沃爾夫(Wolff)定律，骨骼的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化 是由于受外部力或功能的變化，當壓力加在骨骼上時，骨小梁會自動生長排列 以適應(yīng)這些壓力線；而骨骼不受力，會使骨增生不良或骨量減少。由于假體上 的支撐架采用鈦合金，其彈性模量(約110GPa)遠遠大于骨骼彈性模量(骨 骼彈性模量小于20GPa)，所以會導(dǎo)致支撐架周圍骨骼的應(yīng)力遮蔽，不利于骨 骼生長，從而可能造成假體松動。因此，為增加支撐架周邊骨骼的應(yīng)力刺激， 本發(fā)明的支撐框架3設(shè)計成且具有外展回復(fù)力的倒錐形框架結(jié)構(gòu)，而且釆用鎳 鈦記憶合金減小了彈性模量。設(shè)計成框架結(jié)構(gòu)， 一方面，除了將支撐框架3 自身所受的壓力擴散到周圍骨骼外，還有利于記憶外展回復(fù)力能最大限度作用 于周邊骨骼；另一方面，框式結(jié)構(gòu)能讓骨小梁和血運通過框的間隙，便于骨長 入，穩(wěn)定和支持置換假體(參見圖1 U)。
連接桿4:股骨頭內(nèi)側(cè)骨小梁組織系統(tǒng)直接通向股骨頭關(guān)節(jié)面負重區(qū)，該 處骨小梁最粗，即使在骨質(zhì)疏松患者，這組骨小梁仍然存在并承擔負重功能。 該組骨小梁系統(tǒng)又叫主壓力骨小梁，是人體重力傳遞的主要途徑。依據(jù)股骨頭 內(nèi)部原有骨小梁力學(xué)構(gòu)架，連接桿4 (置換體支撐柄)應(yīng)盡量與主壓力骨小梁 方向一致。這樣就能更好保證力學(xué)傳遞的順應(yīng)性，使置換體周圍骨骼受力性質(zhì) 保持基本不變，從而有利于骨骼形態(tài)的保持和強化。連接桿4的遠端的安放位 置，即假體主要著力點，將關(guān)系到置換后初期股骨頭的支撐強度和穩(wěn)定性。為 了減小植入體體積和減小應(yīng)力遮蔽，連接桿4當然是越短越好，但是股骨頭中 心松質(zhì)骨力學(xué)強度相對較弱，很難支撐承受體重的假體，所以連接桿4應(yīng)該延 伸至股骨頭下部(與股骨頸交界處)皮質(zhì)骨或致密松質(zhì)骨(主壓力骨小梁根部) 的上沿，因為此處不僅具有較厚的皮質(zhì)骨和致密松質(zhì)骨，支撐能力強；而且還 是阿當姆斯(Adams)弓前上方，為壓應(yīng)力密集區(qū)，而非脆弱的拉應(yīng)力區(qū)域； 這里有較為豐富的血供，能更好地生成新骨，增厚骨質(zhì)以適應(yīng)置換后應(yīng)力變化。 連接桿4尺寸參數(shù)按患者股骨頭大小系列化。連接桿4由螺紋桿4-1和帶螺紋 底座4-2構(gòu)成，螺紋桿的直徑可取6mm，帶螺紋底座的直徑可取10mm，底座螺 紋是為了即期固定，桿部螺紋是為了與新生骨組織交鎖，增大遠期穩(wěn)定性(參 見圖1 11)。
具體實施方式
二如圖l、圖8和圖9所示，本實施方式所述連接桿4為 螺紋桿，所述連接套筒1-2的內(nèi)壁設(shè)有螺紋，所述螺紋桿與連接套筒1-2螺紋 連接。如此設(shè)計便于安裝。其它組成及連接關(guān)系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三如圖1和圖2所示，本實施方式所述蓋體1-1上開有三 個均布的通孔1-1-1 (不限于三個，也可為若干個)。在蓋體1-1上開有數(shù)個 通孔，便于用專用工具安裝擰緊，還可通過蓋體上的通孔向股骨頭內(nèi)部注入骨 水泥或骨泥，以進一步穩(wěn)定磨菇狀主體1在股骨頭上的位置；在蓋體l-l內(nèi)側(cè) 表面上還可銑出若干個圓環(huán)槽，使蓋體1-1內(nèi)側(cè)表面更粗糙，增大蓋體1-1 內(nèi)側(cè)面的表面面積，使注入的骨水泥或骨泥與蓋體1-1充分接觸交融，易于使 本發(fā)明所述支架假體與股骨頭穩(wěn)固連接。其它組成及連接關(guān)系與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
四如圖3和圖5所示，本實施方式所述圓臺形狀的支撐托 盤的錐角a為64°或65° ，所述圓臺形狀的支撐框架的錐角e為64°或65 ° 。所述圓臺形狀的支撐托盤的錐角a與圓臺形狀的支撐框架的錐角P相同。 其它組成及連接關(guān)系與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
五如圖3和圖4所示，本實施方式所述翼板2-2的數(shù)量為 四個。如此設(shè)計，結(jié)構(gòu)簡單，便于加工。其它組成及連接關(guān)系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
六如圖5、圖6和圖7所示，本實施方式所述分框架3_1 的數(shù)量為四個。如此設(shè)計，結(jié)構(gòu)簡單，便于加工。其它組成及連接關(guān)系與具體 實施方式一或五相同。
具體實施方式
七本實施方式所述支撐框架3由形狀記憶合金料材制成。 形狀記憶合金支撐框架便于手術(shù)安裝，而且其記憶外展回復(fù)力能使其裝入后在 體溫作用下，緊貼周圍骨骼，減少相對活動，從而有利于阻止界面纖維層生長; 形狀記憶合金支撐框架還能吸收沖擊力減輕骨小梁微骨折；可將形狀記憶合金 支撐框架的所有壁厚可設(shè)定為l. 5mm。其它組成及連接關(guān)系與具體實施方式
一 或二相同。
權(quán)利要求
1、一種股骨頭骨內(nèi)支架假體，所述支架假體由磨菇狀主體(1)、支撐托盤(2)、支撐框架(3)和連接桿(4)組成；其特征在于所述磨菇狀主體(1)由蓋體(1-1)和連接套筒(1-2)組成，蓋體(1-1)的內(nèi)凹面與連接套筒(1-2)的一端面固接，蓋體(1-1)的外輪廓形狀與待植入所述支架假體的股骨頭的相應(yīng)部位的輪廓形狀一致；所述支撐托盤(2)由套筒(2-1)和三～八個翼板(2-2)組成，所述三～八個翼板(2-2)沿套筒(2-1)的中心軸線均布在套筒(2-1)的外側(cè)壁上，三～八個翼板(2-2)的一端固接在套筒(2-1)的外側(cè)壁上，所述支撐托盤(2)的外形輪廓由上至下呈漸縮的圓臺形狀，且所述圓臺形狀的支撐托盤的錐角α為60°～70°，由所述三～八個翼板(2-2)圍成中空腔(2-3)；所述支撐框架(3)由三～八個分框架(3-1)和圓筒形基座(3-2)組成，所述三～八個分框架(3-1)均布設(shè)置在圓筒形基座(3-2)的上圓周端面上，所述支撐框架(3)外形輪廓由上至下呈漸縮的圓臺形狀，且所述圓臺形狀的支撐框架的錐角β為60°～70°，所述每個分框架(3-1)均由縱筋(3-1-1)和若干個圓弧形橫筋(3-1-2)構(gòu)成，所述若干個圓弧形橫筋(3-1-2)由下至上等間距設(shè)置在縱筋(3-1-1)上，且若干個圓弧形橫筋(3-1-2)的中部與縱筋(3-1-1)垂直固接，所述若干個圓弧形橫筋(3-1-2)的長度由上至下逐漸變小，所述三～八個縱筋(3-1-1)的下端與圓筒形基座(3-2)的上圓周端面固接；所述連接套筒(1-2)插裝在支撐托盤(2)的中空腔(2-3)內(nèi)，支撐框架(3)套裝在支撐托盤(2)上，所述連接桿(4)的一端依次穿過圓筒形基座(3-2)、套筒(2-1)插接在連接套筒(1-2)內(nèi)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的股骨頭骨內(nèi)支架假體，其特征在于所述連接桿 (4)為螺紋桿，所述連接套筒(1-2)的內(nèi)壁設(shè)有螺紋，所述螺紋桿與連接套筒(1-2)螺紋連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的股骨頭骨內(nèi)支架假體，其特征在于所述蓋 體(1-1)上開有三個均布的通孔(1-1-1)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的股骨頭骨內(nèi)支架假體，其特征在于所述圓 臺形狀的支撐托盤的錐角ci為64。，所述圓臺形狀的支撐框架的錐角e為64
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的股骨頭骨內(nèi)支架假體，其特征在于所述翼板 (2-2)的數(shù)量為四個。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的股骨頭骨內(nèi)支架假體，其特征在于所述分 框架(3-1)的數(shù)量為四個。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的股骨頭骨內(nèi)支架假體，其特征在于所述支 撐框架(3)由形狀記憶合金材料制成。
全文摘要
股骨頭骨內(nèi)支架假體，它涉及一種安裝在股骨頭內(nèi)的支架假體。本發(fā)明解決了現(xiàn)有的假體存在缺乏有力支撐致使假體下沉，以及假體與骨界面應(yīng)力集中致使骨吸收和假體松動的問題。磨菇狀主體1的蓋體(1-1)的外輪廓形狀與待植入所述支架假體的股骨頭的相應(yīng)部位的輪廓形狀一致；支撐托盤(2)由套筒(2-1)和翼板(2-2)組成，支撐框架(3)由分框架(3-1)和圓筒形基座(3-2)組成；連接套筒(1-2)插裝在支撐托盤(2)的中空腔(2-3)內(nèi)，支撐框架(3)套裝在支撐托盤(2)上，連接桿(4)的一端依次穿過圓筒形基座(3-2)、套筒(2-1)插接在連接套筒(1-2)內(nèi)。本發(fā)明既能穩(wěn)固有效承載人體重量，又能使力傳遞至較大范圍界面，避免應(yīng)力集中和骨吸收。
文檔編號A61L27/00GK101342100SQ20081013699
公開日2009年1月14日 申請日期2008年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月25日
發(fā)明者張廣玉, 賈全章, 陳志剛, 顧海棟 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)