髌骨假体结构的制作方法
【专利摘要】本发明适用于人工关节【技术领域】，公开了一种髌骨假体结构，包括用于与髌骨切骨后的人体剩余髌骨相匹配的主体部，所述主体部具有与所述人体剩余髌骨相贴的贴合面，所述贴合面上固定设置有用于插入所述人体剩余髌骨的孔位中的固定柱，所述主体部和所述固定柱均具有多孔结构，所述多孔结构具有多个相互连通的孔隙。本发明提供的髌骨假体结构，其通过设置具有多孔结构的主体部与固定柱，患者的骨组织可以长入多孔结构中孔隙的内部，通过让骨组织长入主体部的内部及固定柱的内部，可以有效增加主体部与骨组织的结合力，形成良好的生物学固定效果，避免髌骨假体结构脱离、断裂，通过骨长入的方式达到了更优的生物学固定效果，可靠性高。
【专利说明】髌骨假体结构
【技术领域】
[0001]本发明属于人工关节【技术领域】，尤其涉及一种髌骨假体结构。
【背景技术】
[0002]館骨假体置换术主要应用于館骨软化症(CP, chondromalacia patellae)、館骨关节骨性关节炎(Patellofemoral osteroarthritis)、館骨骨折、人工全膝关节置换术(TKA, total knee arthroplasty)或单纯館骨假体翻修(Isolated patellar revision)等疾病临床治疗。[0003]髌骨软化症是引起膝前痛的常见原因之一，我国髌骨软化症患病率达36.2%，女性发病率高于男性。髌骨关节骨性关节炎是髌骨软化症的中晚期，发病率为5%左右，在老年人中发病率更高，是膝前痛最常见的病因。髌骨骨折主要由直接或间接暴力联合作用所致，多会造成髌骨横行骨折、垂直型骨折、粉碎性骨折，约占所有骨折的1%，20-50岁为高发人群，男性的发病率是女性的2倍，严重的髌骨骨折可采用部分髌骨切除术或全髌骨切除术。单纯的切除术不利于伸肌结构的恢复，尤其是全切手术往往对患者后期生活质量造成不利影响，越来越多的临床需求要求进行髌骨关节面重建，人工髌骨假体置换术是解决问题的一个有效手段。
[0004]早期的髌骨置换假体多为髌骨表面置换，假体为圆帽型设计。髌骨假体由圆帽型聚乙烯、金属基底和若干颗金属钉组成，但聚乙烯和金属基底之间的剪切应力会导致新的并发症，例如:聚乙烯磨屑引起的滑膜炎和金属沉着病。33.3%的患者因为膝关节疼痛和假体失效需要再次手术。而后强生推出了一款低接触应力压接金属衬底旋转假体，这款设计产品提高了髌骨关节的适应性，降低了接触压强，在长时期的随访中较少出现并发症。但具有金属基底的髌骨假体会导致金属壳边缘的聚乙烯磨损、断裂，聚乙烯、基板、甚至锚钉的脱离等诸多问题，不再被推荐使用。
[0005]目前广泛使用的是全聚乙烯髌骨假体，具有一到三颗钉和骨水泥固定，用以避免无骨水泥固定的金属衬底假体出现断裂的高风险。骨水泥全聚乙烯髌骨假体比金属型髌骨假体更耐用。目前，全聚乙烯的髌骨假体被广泛使用。髌骨表面假体置换需要保留剩余髌骨厚度在15毫米以上，否则会加大髌骨断裂的风险，对于薄且硬化的髌骨，不建议进行髌骨表面假体置换。此外，严重的髌骨组织缺损同样不适用髌骨表面假体置换。
[0006]综上，目前现有髌骨置换多为不完全置换，采用的制作材料为聚乙烯、金属(钛、钽)等不可降解材料。然而，圆顶帽型假体与正常髌骨并不一致，虽然安装方便，但匹配性差。与未进行髌骨置换的人工全膝关节置换术相比，髌骨骨折、脱位、伸膝装置断裂、骨坏死在合并髌骨置换的人工全膝关节置换术中发生率较高，而且会出现髌骨假体磨损、松动和髌骨弹响等髌骨置换特有并发症，这些并发症可以直接导致髌骨置换的失败。现有技术中的髌骨假体结构，其存在脱离、断裂等风险，可靠性差。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种髌骨假体结构，其可靠性高。
[0008]本发明的技术方案是:一种髌骨假体结构，包括用于与人体剩余髌骨相匹配的主体部，所述主体部具有与所述人体剩余髌骨相贴的贴合面，所述贴合面上固定设置有用于插入所述人体剩余髌骨的孔位中的固定柱，所述主体部和所述固定柱均具有多孔结构，所述多孔结构具有多个相互连通的孔隙。
[0009]可选地，所述固定柱一体成型于所述主体部。
[0010]可选地，所述固定柱呈圆柱状，其设置有两个或两个以上，所述人体剩余髌骨上设置有与所述固定柱匹配的圆柱孔。
[0011]可选地，所述固定柱设置有三个，三个所述固定柱之间呈三角状排布。
[0012]可选地，所述主体部和所述固定柱通过金属熔融快速成型技术成型。
[0013]可选地，所述主体部和所述固定柱通过粉末冶金工艺成型。
[0014]可选地，所述主体部和所述固定柱采用钛合金或钽合金通过粉末冶金工艺成型。
[0015]可选地，所述主体部 的外表面为光滑曲面层。
[0016]可选地，所述多孔结构上的孔隙的孔径为0.2至0.35毫米。
[0017]可选地，所述多孔结构的孔隙的孔隙率为40%至60%。
[0018]本发明提供的髌骨假体结构，其通过设置具有多孔结构的主体部与固定柱，可采用CAD软件或专用的生成多孔结构的医学软件，设计具有多孔结构的髌骨假体，可以根据患者髌骨骨密度确定孔隙率，同时要求多孔结构为互联通孔，且孔径大小适于骨细胞长入和生长，患者的骨组织可以长入多孔结构中孔隙的内部，通过让骨组织长入主体部的内部及固定柱的内部，可以有效增加主体部与骨组织的结合力，形成良好的生物学固定效果，避免髌骨假体结构脱离、断裂，解决了现有技术中髌骨假体解剖形态与天然髌骨关节解剖形态不相匹配的问题，还通过骨长入的方式达到了更优的生物学固定效果，可靠性高。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本发明实施例提供的髌骨假体结构中人体剩余髌骨与主体部的装配立体图；
[0020]图2是本发明实施例提供的髌骨假体结构中主体部的立体图；
[0021]图3是本发明实施例提供的髌骨假体结构中人体剩余髌骨的立体图；
[0022]图4是本发明实施例提供的髌骨假体结构中多孔结构的立体示意图。
【具体实施方式】
[0023]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0024]需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
[0025]还需要说明的是，本实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。
[0026]如图1~图3所示，本发明实施例提供的一种髌骨假体结构，包括用于与人体剩余髌骨I相匹配的主体部2，人体完整髌骨去除需切除部分即为人体剩余髌骨I。主体部2的外形与人体完整髌骨的外形相匹配，具体应用中，可以基于患者髌骨CT (ComputedTomography,计算机断层扫描)数据重建需切除部分的髌骨三维模型，使主体部2具有与患者髌骨切除部分完全一切的外形，以使主体部2可以与患者股骨髌面良好匹配。主体部2具有与人体剩余髌骨I相贴的贴合面201，贴合面201可为平面。贴合面201上固定设置有用于插入人体剩余髌骨I的孔位11中的固定柱21，主体部2和固定柱21均具有用于供患者骨组织长入的多孔结构，多孔结构具有多个相互连通的孔隙，孔隙可设置于贴合面201上和固定柱21的表面，当然，固定柱21与主体部2可采用多孔材料制成。孔隙可纵横规则或不规则交错，孔隙可延至固定柱21及主体部2的内部，而不是仅仅分布于表面。固定柱21插入剩余髌骨，能让骨组织长入其内部，增加其和周围骨组织的结合力，形成良好的生物学固定效果。这 样，在植入本发明提供的髌骨假体结构后，患者的骨组织可以长入孔隙内部,通过让骨组织长入主体部2的内部及固定柱21的内部，可以有效增加主体部2与骨组织的结合力，形成良好的生物学固定效果，避免髌骨假体结构脱离、断裂，解决了现有技术中髌骨假体解剖形态与天然髌骨关节解剖形态不相匹配的问题，还通过骨长入的方式达到了更优的生物学固定效果，可靠性高。
[0027]具体地，如图1~图3所示，固定柱21 —体成型连接于主体部2，其结合牢靠，结构
可靠性高。
[0028]具体地，如图1~图3所示，固定柱21呈圆柱状，其易于加工成型。固定柱21可以设置有两个或两个以上，人体剩余髌骨I上设置有与固定柱21匹配的圆柱孔。当然，可以理解地，固定柱21也可呈多边形或异形结构等合适形状，其数量也可以根据实际情况而定。
[0029]本实施例中，如图1~图3所示，固定柱21设置有三个，三个固定柱21之间呈三角状排布。
[0030]具体地，主体部2和固定柱21可通过金属熔融快速成型技术成型。
[0031]或者，主体部2和固定柱21也可以通过粉末冶金工艺成型，其成型后具有均匀孔隙。
[0032]具体应用中，主体部2和固定柱21可采用钛合金或钽合金等合金通过粉末冶金工艺成型。金属粉末采用医用钛合金或钽合金，使多孔主体部2的力学性能与患者自身髌骨生物力学性能相似。
[0033]具体地，主体部2的外表面为光滑曲面层，其作用为与股骨髁构成光滑滑动面。光滑曲面层的厚度可为2毫米。
[0034]具体地，如图1~图4所示，多孔结构上的孔隙的孔径为0.2至0.35毫米，以利于骨细胞更好地长入孔隙中，进一步提高主体部2与人体剩余髌骨I骨组织之间的结合力。当然，多孔结构上的孔隙的孔径也可以设置为其它合适的数值。多孔结构可包括相互贯通的孔洞200，各孔洞200可纵向排列、横向排列或斜向排列等，其排列方式可以规则也可不规贝U，各孔洞200的截面可呈圆形等合适形状。多孔结构上的孔隙并不限于图4所示的排列规则和形状。[0035]具体地，多孔结构上的孔隙的孔隙率为40%至60%。孔隙率指材料内部的孔隙占总体积的比例。其在保证结构强度的前提下提高了主体部2与人体剩余髌骨I骨组织之间的结合力。髌骨假体的力学性能可以与松质骨的力学性能相近。
[0036]本发明提供的髌骨假体结构，可采用医学图像重建软件重建髌骨模型，重建髌骨切除部分的三维模型，作为髌骨假体的主体部2的外形，其通过设置具有多孔结构的主体部2与固定柱21，采用CAD软件或专用的生成多孔结构的医学软件，设计具有多孔结构的髌骨假体，可以根据患者髌骨骨密度确定孔隙率，同时要求多孔结构为互联通孔，且孔径大小适于骨细胞长入和生长。患者的骨组织可以长入多孔结构中孔隙的内部，通过让骨组织长入主体部2的内部及固定柱21的内部，可以有效增加主体部2与骨组织的结合力，形成良好的生物学固定效果，避免髌骨假体结构脱离、断裂，解决了现有技术中髌骨假体解剖形态与天然髌骨关节解剖形态不相匹配的问题，还通过骨长入的方式达到了更优的生物学固定效果，可靠性高。解决了髌骨假体解剖形态与正常髌骨解剖形态不相一致引起的解剖学和力学传递匹配性差，及现有髌骨假体与剩余骨的固定效果差引起假体松动的技术问题。 [0037]以上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、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种髌骨假体结构，包括用于与髌骨切骨后的人体剩余髌骨相匹配的主体部，其特征在于，所述主体部具有与所述人体剩余髌骨相贴的贴合面，所述贴合面上固定设置有用于插入所述人体剩余髌骨的孔位中的固定柱，所述主体部和所述固定柱均具有多孔结构，所述多孔结构具有多个相互连通的孔隙。
2.如权利要求1所述的髌骨假体结构，其特征在于，所述固定柱一体成型于所述主体部。
3.如权利要求1所述的髌骨假体结构，其特征在于，所述固定柱呈圆柱状，其设置有两个或两个以上，所述人体剩余髌骨上设置有与所述固定柱匹配的圆柱孔。
4.如权利要求1所述的髌骨假体结构，其特征在于，所述固定柱设置有三个，三个所述固定柱之间呈三角状排布。
5.如权利要求1所述的髌骨假体结构，其特征在于，所述主体部和所述固定柱通过金属熔融快速成型技术成型。
6.如权利要求1所述的髌骨假体结构，其特征在于，所述主体部和所述固定柱通过粉末冶金工艺成型。
7.如权利要求6所述的髌骨假体结构，其特征在于，所述主体部和所述固定柱采用钛合金或钽合金通过粉末冶金工艺成型。
8.如权利要求1所述的髌骨假体结构，其特征在于，所述主体部的外表面为光滑曲面层。
9.如权利要求1所述的髌骨假体结构，其特征在于，所述多孔结构上的孔隙的孔径为0.2至0.35毫米。
10.如权利要求1所述的髌骨假体结构，其特征在于，所述多孔结构的孔隙的孔隙率为40% 至 60%。
【文档编号】A61F2/38GK103598935SQ201310554234
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月8日 优先权日:2013年11月8日
【发明者】尚鹏, 白雪岭, 叶新, 李子夫, 张黎楠, 田岚, 耿艳娟 申请人:深圳先进技术研究院