仿竹结构空心开孔骨整合型人工髋关节股骨柄的制作方法
【专利摘要】一种仿竹结构空心开孔骨整合型人工髋关节股骨柄，其特征是它由实心的头颈部（10）和空心的柄身部（20）组成，所述的柄身部靠近头颈部的一端设有便于装载与取出股骨柄、以及向内部空腔加装生物活性骨填充物（27）的螺纹孔（21），所述的柄身部上开设有多个与其内腔相贯通的柄身开孔（23），在柄身部的内腔中设有若干横向筋板（24），该横向筋板将柄身部（20）分隔成若干个腔室（26）并使柄身部形成类竹节结构，以缩小股骨柄与股骨弹性模量的差异，并为股骨长入到股骨柄内部提供空间，在所述的横向筋板上开设有连通相邻腔室的筋板开孔（25）。它具有骨整合度高、股骨柄-股骨弹性模量差异小、制造成本低等优点。
【专利说明】仿竹结构空心开孔骨整合型人工髋关节股骨柄
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种医疗器械，尤其是一种人工关节，具体地说是一种仿竹结构空心开孔骨整合型人工髋关节股骨柄。
【背景技术】
[0002]目前，市场上的人工髋关节股骨柄大多为实心结构，尽管采用表面喷涂生物材料之后，能够改善与骨组织的整合，但整合程度仍然有限。另一方面，实心结构的股骨柄由于其弹性模量远大于骨组织，造成股骨柄周围的骨组织承受的负荷过小而引起骨吸收(“应力屏蔽”效应)，进而导致股骨柄的无菌性松动，需要进行翻修手术，增加了病人的痛苦与经济负担。理想的情况是，股骨柄具有类似骨小梁的组织结构，使股骨柄的弹性模量与骨组织相近，从而避免“应力屏蔽”效应，并且使股骨柄与股骨整合为一体。尽管国外已经出现了“骨小梁”型股骨柄，但制造技术并不为公众所知。已公开的文献中也有涉及空心型股骨柄，但也存在结构复杂、制造成本高的缺点。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是针对现有的实心结构股骨柄存在与股骨的弹性模量差异大、骨整合程度低的问题，以及 已有文献公开的空心结构股骨柄存在的强度低、结构复杂、制造成本高等缺点，设计一种仿竹结构、空心开孔、骨整合型人工髋关节股骨柄，它具有骨整合度高、与股骨的弹性模量差异小、制造成本低等优点。
[0004]本发明的技术方案是:
一种仿竹结构空心开孔骨整合型人工髋关节股骨柄，其特征是它由实心的头颈部10和空心的柄身部20组成，所述的头颈部10和柄身部20整体相连，所述的柄身部20靠近头颈部10的一端设有便于装载与取出股骨柄、以及向股骨柄的内部空腔加装生物活性骨填充物27的螺纹孔21，所述的柄身部20上开设有多个与其内腔相贯通的柄身开孔23，在柄身部20的内腔中设有若干横向筋板24,该横向筋板24将柄身部20分隔成若干个腔室26并使柄身部20形成类竹节结构，以提高柄身部的强度/质量比，缩小柄身部与股骨的弹性模量差异，从而减轻“应力屏蔽”效应，并为骨组织长入到股骨柄内部提供空间。在所述的横向筋板24上开设有连通相邻腔室26的筋板开孔25，从而使整个柄身部内腔相连通。
[0005]所述的腔室26、柄身开孔23和筋板开孔25中均填充有生物活性骨填充物27。
[0006]所述的生物活性骨填充物27为自体骨、异体骨或者具有成骨诱导作用的生物材料。
[0007]所述的具有成骨诱导作用的生物材料为骨形态发生蛋白-载体复合物。
[0008]所述的柄身部20的外表面的全部或部分区域喷涂有生物活性涂层。
[0009]所述的部分区域为柄身部20上靠近头颈部10的一段。
[0010]所述的生物活性涂层为羟基磷灰石涂层或钛涂层。
[0011]所述的整体相连的头颈部10和柄身部20为生物相容性的金属材料精密铸造成型件。
[0012]所述的横向筋板24至少为3个，所形成的腔室26的数量至少为4个，且靠近头颈部10的横向筋板上的筋板开孔25的数量大于远离头颈部10的横向筋板上的筋板开孔25
的数量。
[0013]本发明的有益效果:
本发明的股骨柄通过“仿竹结构连通开孔”的结构设计，不仅大大提高了强度/质量t匕，减小股骨柄与股骨组织弹性模量的差异，从而减轻“应力屏蔽”效应，而且使得股骨组织能够深入生长到股骨柄中，极大提高了骨整合程度。此外，本发明还具有结构简单，制造成本低的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本发明的总体结构示意图，左图为外形立体图，右边为剖视图(外壁孔23被隐藏了一部分)。
[0015]图2为本发明的外形结构示意图，左图为主视图，右图为左视图。
[0016]图3为与图2中所标各处相应的断面图。
[0017]图4为本发明柄身部20外壁孔分布示意图，中图为主视图，左图为右视图，右图为左视图。
[0018]图5为本发明的横向筋板的结构示意图(隐藏了外壁孔)。
[0019]图6为图5中A-A处的剖 视图。
[0020]图7为柄身的空腔内装入生物活性骨填充物后的剖面示意图。
[0021]图8为图7中A-A处的断面图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
[0023]如图1-8所示。
[0024]一种仿竹结构空心开孔骨整合型人工髋关节股骨柄，它由实心的头颈部10和空心的柄身部20组成，所述的头颈部10和柄身部20采用生物相容性的金属材料精密铸造整体成型，如图1所示，所述的柄身部20靠近头颈部10的一端设有便于装载与取出股骨柄、以及向内部空腔加装生物活性骨填充物27的螺纹孔21，如图1，所述的柄身部20上开设有多个与其内腔相贯通的柄身开孔23,如图4,在柄身部20的内腔中至少设有3块横向筋板24，本实施例的图5中设有4个横向筋板24，该横向筋板24将柄身部20分隔成至少4个腔室26 (本实施的附图中为5个腔室26)并使柄身部20形成类竹节结构，从而大大提高股骨柄的强度/质量比，减小柄身部与股骨弹性模量的差异；在所述的横向筋板24上开设有连通相邻腔室26的筋板开孔25，其中靠近头颈部10的横向筋板上的筋板开孔25的数量大于远离头颈部10的横向筋板上的筋板开孔25的数量(见图5，图5中离头颈部最远的横向筋板24上只有一个筋板通孔25)。具体实施时所述的腔室26、柄身开孔23和筋板开孔25中均填充有生物活性骨填充物27，如图7-8所示，所述的生物活性骨填充物27为自体骨、异体骨或者具有成骨诱导作用的生物材料，具中的具有成骨诱导作用的生物材料可采用骨形态发生蛋白-载体复合物。为了便于与股骨融合，具体实施时还可在所述的柄身部20的外表面的全部或部分区域喷涂生物活性涂层。所述的部分区域为柄身部20上靠近头颈部10的一段。
[0025]详述如下:
如图1所示，本发明的股骨柄包括实心的头颈部10与空心的柄身部20，柄身部20的顶部设有工艺螺纹孔21。股骨柄的材料可为Ti6A14V合金，采用熔模铸造成型。股骨柄的纵向外形如图2所示，柄身部20内侧的近段与中段采用了曲线设计，使其与股骨髓腔轮廓基本吻合，柄身部20外侧的近段为曲线设计、中段与远段为直线，柄身部20的远段为圆柱形结构，末端为子弹头形。柄身部20的前后侧在近段与中段为楔形。柄身部20各处的特征截面形状如图3所示。柄身部20上柄身开孔23的分布如图4所示。柄身开孔23可以在铸造时成型，也可以在铸造后用机械切削、激光、电化学等方法加工成形。柄身部20内部的横向筋板24的结构如图5所示(隐藏了外壁孔)，图5中A-A处的剖视图如图6所示。柄身部20的近段、近段与中段或者全部表面喷涂羟基磷灰石涂层，该涂层可采用等离子喷涂、激光喷涂或电化学沉积等方法进行制造。
[0026]股骨柄的机械部分制作完成后，作高温灭菌等处理，然后包装备用。手术时，在股骨柄的腔室26内植入生物活性骨填充物27，该生物活性骨填充物27可以是手术时切割股骨头颈及处理股骨近端髓腔时获得的松质骨块或骨屑。作为本发明的另一种实施方式，该生物活性骨填充物27也可以是载有骨形态发生蛋白(rhBMP-2)的胶原蛋白海绵。植入生物活性骨填充物27后的股骨柄断面如图7与图8所示。
[0027]本发明未涉及部分均与现有技术相同或`可采用现有技术加以实现。
【权利要求】
1.一种仿竹结构空心开孔骨整合型人工髋关节股骨柄，其特征是它由实心的头颈部(10)和空心的柄身部(20)组成，所述的头颈部(10)和柄身部(20)整体相连，所述的柄身部(20)靠近头颈部(10)的一端设有便于装载与取出股骨柄、以及向内部空腔加装生物活性骨填充物(27)的螺纹孔(21)，所述的柄身部(20)上开设有多个与其内腔相贯通的柄身开孔(23)，在柄身部(20)的内腔中设有若干横向筋板(24)，该横向筋板(24)将柄身部(20)分隔成若干个腔室(26)并使柄身部(20)形成类似竹节的结构，以缩小股骨柄与股骨弹性模量的差异，并为骨组织长入到股骨柄内部提供空间，在所述的横向筋板(24)上开设有连通相邻腔室(26)的筋板开孔(25)，从而使整个柄身部的内腔相连通。
2.根据权利要求1所述的仿竹结构空心开孔骨整合型人工髋关节股骨柄，其特征是所述的腔室(26)、柄身开孔(23)和筋板开孔(25)中均填充有生物活性骨填充物(27)。
3.根据权利要求1或2所述的仿竹结构空心开孔骨整合型人工髋关节股骨柄，其特征是所述的生物活性骨填充物(27)为自体骨、异体骨或者具有成骨诱导作用的生物材料。
4.根据权利要求3所述的仿竹结构空心开孔骨整合型人工髋关节股骨柄，其特征是所述的具有成骨诱导作用的生物材料为骨形态发生蛋白-载体复合物。
5.根据权利要求1所述的仿竹结构空心开孔骨整合型人工髋关节股骨柄，其特征是所述的柄身部(20)的外表面的全部或部分区域喷涂有生物活性涂层。
6.根据权利要求5所述的仿竹结构空心开孔骨整合型人工髋关节股骨柄，其特征是所述的部分区域为柄身部(20)上靠近头颈部(10)的一段。
7.根据权利要求5所述的仿竹结构空心开孔骨整合型人工髋关节股骨柄，其特征是所述的生物活性涂层为羟基磷`灰石涂层或钛涂层。
8.根据权利要求1所述的仿竹结构空心开孔骨整合型人工髋关节股骨柄，其特征是所述的整体相连的头颈部(10)和柄身部(20)为生物相容性的金属材料精密铸造成型件。
9.根据权利要求1所述的仿竹结构空心开孔骨整合型人工髋关节股骨柄，其特征是所述的横向筋板(24)至少为3个，所形成的腔室(26)的数量至少为4个，且靠近头颈部(10)的横向筋板上的筋板开孔(25)的数量大于远离头颈部(10)的横向筋板上的筋板开孔(25)的数量。
【文档编号】A61F2/32GK103690275SQ201310747561
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】刘泗岩, 卢光明, 廖文和, 刘浩, 周长圣 申请人:南京航空航天大学