一种膝关节髁面修补钉及其植入方法与流程

1.本技术涉及膝关节股骨髁修补的领域，尤其是涉及一种膝关节髁面修补钉及其植入方法。


背景技术：

2.对于膝关节股骨髁受损的患者，一般会通过单髁膝关节置换手术，利用单髁膝关节假体来解决患者的病痛。目前市面上已经存在多种单髁膝关节假体产品，这些单髁膝关节假体在设计时均会尽可能的减少对患者膝关节的截骨，为患者保留更多的双侧侧副韧带以及前后交叉韧带等原始韧带，使患者能够更快的在手术后恢复运动能力。
3.然而，对于一些膝关节股骨髁局部破坏受损的患者而言，膝关节受损程度较小，使用单髁膝关节假体产品置换虽然能够缓解患者的疼痛，但是会牺牲掉患者较多的原始骨质，不利于患者的在手术后的恢复。


技术实现要素：

4.为了在缓解膝关节股骨髁局部受损患者病痛的同时，保留患者更多的原始骨质，本技术提供一种膝关节髁面修补钉及其植入方法。
5.第一方面，本技术提供一种膝关节髁面修补钉，采用如下的技术方案：一种膝关节髁面修补钉，包括钉帽和固设在钉帽一端的钉体，所述钉帽远离钉体的一端设置为与人体股骨髁表面结构一致的仿生面，所述钉体用于将钉帽嵌入并固定在股骨髁上，使所述钉帽的仿生面与人体的股骨髁表面重合。
6.通过采用上述技术方案，对患者的膝关节股骨髁进行修补时，先在患者的膝关节股骨髁上开设用于嵌入钉帽的钻孔后，再使用钉体将钉帽固定到钻孔中，使钉帽嵌入在患者的膝关节股骨髁上，利用钉帽上的仿生面带体患者股骨髁的受损表面，以此达到对患者股骨髁受损处修补的目的，减轻患者的病痛；并且采用修补钉，患者膝关节处牺牲的原始骨质较少，使患者能够更快的恢复运动能力。
7.可选的，所述钉体包括固定柱，所述固定柱周向面设置为锥面，所述固定柱直径较大的一端与钉帽远离仿生面的一端固定连接。
8.通过采用上述技术方案，使患者的股骨髁上开设的钻孔内壁也呈锥面，然后将固定柱插入锥孔内，使固定柱上的锥面与锥孔内壁贴合，利用两个锥面之间的摩擦力，将固定柱与股骨髁固定在一起，从而实现对钉帽的固定作用，并且锥面的配合定位精度和固定强度均较好，能够保证钉帽在患者股骨髁上的稳定性较佳。
9.可选的，所述固定柱远离钉帽的一端固设有导向柱，所述导向柱的周向面也设置为锥面，所述导向柱直径大的一端与固定柱连接，且所述导向柱的锥度大于固定柱的锥度。
10.通过采用上述技术方案，导向柱远离固定柱的端部面积更小，能够更顺畅的插入患者股骨髁的钻孔内，为整个钉体插入钻孔起到了导向的作用。
11.可选的，所述钉体还包括固设在固定柱远离钉帽一端的支撑柱、多个固设在支撑
柱上的防旋齿，所述防旋齿在支撑柱上沿着固定柱的轴向延伸，所有的防旋齿沿着固定柱的圆周方向间隔分布，且所述防旋齿远离支撑柱的端部设为锥面，且所述防旋齿的锥面与固定柱的锥面重合。
12.通过采用上述技术方案，将钉体插入钻孔内后，每一个防旋齿的锥面会同固定柱的锥面一样与钻孔的内壁贴合，而防旋齿与钻孔内壁的接触面积较小，使防旋齿对钻孔内壁造成的局部压强较大，提高钉体的固定效果；并且沿固定柱轴向延伸的防旋齿，提高了钉体在钻孔内转动时受到的阻力，使钉体不易在钻孔内旋转，从而保证钉帽上仿生面相对于患者股骨髁原始表面的相对位置稳定。
13.可选的，所述钉体包括固设在钉帽远离仿生面一端的支撑柱、多个固设在支撑柱上的防旋齿；多个防旋齿间隔分布在支撑柱上，所述防旋齿的一端与钉帽远离仿生面的端部固定连接、另一端向钉帽远离仿生面的方向延伸，所述防旋齿远离支撑柱的端部设置为锥面，使防旋齿远离钉帽的一侧横截面半径逐渐变小，且所有的防旋齿端部位于同一个锥面上。
14.通过采用上述技术方案，将患者股骨髁上的钻孔开设为与防旋齿锥面相适配的锥孔，将钉体插入锥孔内后，所有防旋齿的锥面均会与锥孔内壁相贴合在一起，利用两个锥面配合产生的摩擦力使防旋齿在锥孔内的位置固定，从而实现对钉帽的固定功能，并且钻孔内的钉体不易转动，使钉帽上的仿生面与患者股骨髁原始表面的相对位置稳定性较好。
15.可选的，所述防旋齿远离钉帽的一端固设有导向齿，所述导向齿远离支撑柱的端面设置为锥面，所述导向齿远离防旋齿的一端横截面半径逐渐变小，且所述导向齿的锥度大于防旋齿的锥度。
16.通过采用上述技术方案，导向齿缩小了防旋齿远离钉帽一端的尺寸，使整个钉体更容易插入股骨髁上的钻孔内。
17.可选的，所述防旋齿和导向齿的每一个侧楞处均设置为圆角。
18.通过采用上述技术方案，利用圆角消除钉体上较为尖锐的部位，使钉体表面圆滑度较好，不易对患者股骨髁上钻孔的内壁产生磨损。
19.可选的，所述钉帽设置为回转体结构，仿生面和钉体分别位于钉帽沿自身轴向的两端。
20.通过采用上述技术方案，回转体的钉帽更容易生产制作，在患者股骨髁上开设将钉帽嵌入的孔也更加方便，患者损失的原始骨质也更少。
21.另一方面，本技术提供一种膝关节髁面修补钉的植入方法，采用如下的技术方案：一种膝关节髁面修补钉的植入方法，植入步骤为：s1、获取患者股骨髁位置的影像，根据患者股骨髁的受损位置，规划后续单髁膝关节置换手术时单髁膝关节假体中主固定立柱的位置，并根据主固定立柱的固定位置，设计制作钉体、钉帽以及钉帽上的仿生面，并使钉体和钉帽整体尺寸小于主固定立柱的尺寸；s2、根据步骤s1中规划的主固定立柱固定在单髁膝关节上的位置、钉体和钉帽的尺寸，在患者的股骨髁上钻出与钉体和钉帽适配的孔，使钻孔的轴线与主固定立柱所需固定在股骨髁上的轴线位置重合；s3、将钉体和钉帽嵌入患者股骨髁上的钻孔内，使钉帽上的仿生面与患者的股骨髁原始表面重合。
22.通过采用上述技术方案，在后续需要使用单髁膝关节假体对患者受损的股骨髁进行替换手术时，因整个修补钉的尺寸小于单髁膝关节假体上固定柱的尺寸，在手术过程中直接将修补钉从患者的股骨髁上取下，然后对患者股骨髁上配合修补钉的钻孔进行扩孔，使钻孔扩大至与单髁膝关节假体上主固定立柱相适配的尺寸，即可使主固定立柱插入该钻孔内，实现对单髁膝关节假体的固定，不仅修补钉对后续置换手术中的主固定立柱起到定位作用，还不会影响使用单髁膝关节假体对患者的股骨髁进行翻修后的稳定性。
23.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.利用钉帽上的仿生面对患者膝关节股骨髁表面进行修复，适用于对股骨髁局部受损患者的治疗，且患者股骨髁牺牲的原始骨质较少，使患者在手术后的舒适性更好，能够快速的恢复运动能力；2.钉体通过锥面配合固定在患者股骨髁上的钻孔内，配合精度和连接强度较好，并且在防旋齿的作用下，使钉体不易在钻孔内旋转，有效保证了仿生面与患者股骨髁原始表面相对位置的稳定性；3.钉体植入患者股骨髁的位置，不会影响到后续对患者进行单髁膝关节置换手术中单髁膝关节假体的稳定性，还能为单髁膝关节假体中的主固定柱位置进行定位。
附图说明
24.图1是表示本技术实施例1中修补钉的结构示意图。
25.图2是表示本技术实施例2中修补钉的结构示意图。
26.图3是表示本技术实施例2中修补钉的正视图。
27.图4是表示图3中a
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a方向的剖视图。
28.图5是表示本技术实施例3中修补钉的结构示意图。
29.图6是表示本技术实施例3中修补钉的正视图。
30.图7是表示修补钉与单髁膝关节假体尺寸关系的结构示意图。
31.附图标记说明：1、钉帽；11、仿生面；2、钉体；21、固定柱；22、导向柱；23、支撑柱；231、平切面；24、防旋齿；241、导向齿；3、仿生体；31、主固定立柱；32、副固定立柱。
具体实施方式
32.以下结合附图1
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7对本技术作进一步详细说明。
33.本技术实施例公开一种膝关节髁面修补钉。
34.实施例1参照图1，修补钉包括钉帽1和钉体2，钉体2用于将钉帽1固定到患者的膝关节股骨髁上，利用钉帽1修复股骨髁的受损表面，以达到缓解患者病痛的目的。
35.参照图1，本实施例中，钉帽1呈圆柱状结构，钉帽1沿自身轴向的一个端面设置为仿生面11，钉体2固设在钉帽1远离仿生面11的一端，仿生面11根据患者股骨髁的表面结构进行设计制作，使仿生面11与股骨髁受损位置原有的表面结构一致。
36.将钉帽1固定到患者的股骨髁上时，先在患者的股骨髁上钻孔，然后利用钉体2将钉帽1嵌于钻孔内，使钉帽1上的仿生面11与患者的股骨髁表面重合，以此对患者的股骨髁受损位置进行修补。
37.参照图1，本实施例中，钉体2包括固定柱21和导向柱22，固定柱21和导向柱22均呈圆台状结构，固定柱21和导向柱22的周向面均设置为锥面。固定柱21直径最大一端与钉帽1远离仿生面11的一端固定连接，固定柱21的轴线与钉帽1的轴线重合，且固定柱21最大的横截面直径小于钉帽1的端面直径。
38.对患者的股骨髁进行钻孔时，先在股骨髁上钻出与固定柱21相适配的锥孔，再对锥孔的开口位置扩孔至与钉帽1尺寸相适配的沉孔，然后将钉体2和钉帽1插入整个钻孔内，使钉帽1嵌于沉孔内，钉帽1上的仿生面11与股骨髁的原始表面重合，同时固定柱21的锥面与股骨髁上的锥孔内壁贴合，用过固定柱21和股骨髁锥孔内壁之间的摩擦力实现对钉体2和钉帽1的固定，且锥面配合的定位精度和固定效果均较好，使钉帽1上仿生面11的位置固定效果更佳。
39.参照图1，导向柱22的最大横截面直径与固定柱21的最小横截面直径一致，且导向柱22直径最大的一端与固定柱21远离钉帽1的一端固定连接，导向柱22和固定柱21的轴线重合，且导向柱22的锥度大于固定柱21的锥度，使导向柱22远离固定柱21一端的端部面积更小，更容易进入患者股骨髁上的钻孔中，为整个钉体2进入钻孔起到导向作用。
40.钉体2和钉帽1采用3d打印一体成型，使修补钉的整体结构强度较高，也有利于对仿生面11的设计加工，有利于仿生面11与患者的股骨髁原始表面结构相吻合。
41.本技术实施例1的实施原理为：使用修补钉对膝关节股骨髁局部受损的患者进行治疗时，现在股骨髁上钻出与钉体2和钉帽1相适配的孔，然后将钉体2和钉帽1插入到孔内，令钉帽1上的仿生面11与股骨髁的原始表面重合，以达到对患者股骨髁表面受损位置进行修复的目的。对于患者而言，采用修补钉的修复股骨髁的方式，相比于直接采用单髁膝关节假体对患者的股骨髁进行置换，患者的股骨髁所失去的原始骨质较少，保留了更多的原始骨质，使患者能够更快的恢复原有的运动能力，更佳适用于对膝关节局部受损的患者的治疗。
42.实施例2本实施例与实施例1的不同之处在于，钉体2的结构不同。
43.参照图2和图3，本实施例中，钉体2包括支撑柱23和多个防旋齿24，支撑柱23为圆柱结构，支撑柱23沿自身轴向的一端与钉帽1远离仿生面11的一端固定连接，支撑柱23的轴线与钉帽1的轴线重合，支撑柱23的直径小于钉帽1的直径。
44.参照图2和图3，本实施例中防旋齿24的数量为六个，当然防旋齿24的数量不限于六个，可以比六个更多，也可以比六个更少。所有的防旋齿24沿着支撑柱23的圆周方向均匀间隔分布，每一个防旋齿24均一体成型在支撑柱23上，防旋齿24沿支撑柱23的径向设置，防旋齿24的一端与钉帽1远离仿生面11的端面固定连接，另一端沿着支撑柱23的轴向向远离钉帽1的方向延伸。防旋齿24远离支撑柱23轴线的端面设为锥面，防旋齿24的端面随着远离钉帽1逐渐向靠近支撑柱23轴线的方向倾斜，且防旋齿24与钉帽1连接的一端半径小于钉帽1半径。
45.在患者的股骨髁上开设好锥孔和沉孔之后，使钉体2上防旋齿24的锥面贴合到锥孔内壁上，同样利用锥面配合的方式将钉帽1固定在沉孔内，同时在防旋齿24的作用下，增大钉体2在锥孔内绕自身轴线转动时的阻力，从而使钉体2不易在锥孔内绕自身轴线转动。由于仿生面11是主要根据患者股骨髁的原始表面形状而设计，并非普通的圆弧面，因此仿
生面11具有方向性，而防旋齿24的设计能够确保仿生面11在植入患者的股骨髁后方向稳定。
46.参照图2和图3，每一个防旋齿24远离钉帽1的端部均固设有导向齿241，导向齿241也固设在支撑柱23的圆周面上，且导向齿241远离支撑柱23轴线的端面也设为锥面，导向齿241的锥度大于防旋齿24的锥度，使导向齿241远离防旋齿24的一端逐渐向支撑柱23轴线的一侧倾斜，直至导向齿241与支撑柱23远离钉帽1一端的周向面重合。导向齿241缩小了钉体2远离钉帽1一端的整体面积，使钉体2的端部更容易插入股骨髁的钻孔内，为整个钉体2进入股骨髁上的锥孔时起到导向作用。
47.参照图3和图4，支撑柱23的圆周面于每相邻两个防旋齿24之间的部位均开设有平切面231，增加支撑柱23与防旋齿24、导向齿241的连接面积，使防旋齿24和导向齿241的结构强度以及与支撑柱23的连接强度更好。并且，防旋齿24和导向齿241的每一个侧楞均设置为圆角，消除防旋齿24上的尖锐部位，不易划伤患者股骨髁的锥孔内壁。
48.实施例2的实施原理为：利用防旋齿24的设计，在满足将钉帽1固定到患者股骨髁上的前提下，还能够使整个修补钉不易在钻孔内转动，以此保证仿生面11与患者股骨髁原始表面的相对位置稳定，提高修补钉在股骨髁上的固定效果以及仿生面11对患者股骨髁的修复效果。
49.实施例3本实施例中的钉体2结构与实施例1和实施例2的钉体2结构均有所不同。
50.参照图5和图6，本实施例中，钉体2包括固定柱21、支撑柱23和多个防旋齿24，固定柱21固设在钉帽1远离仿生面11的一端，支撑柱23固设在固定柱21远离钉帽1的一端，所有的防旋齿24固设在支撑柱23上。
51.参照图5和图6，其中，固定柱21的结构与实施例1中的固定柱21结构相同，支撑柱23和防旋齿24的结构与实施例2中支撑柱23和防旋齿24的结构相同，且支撑柱23的直径小于固定柱21的最小直径，支撑柱23的轴线与固定柱21的轴线重合，防旋齿24的一端与固定柱21远离钉帽1的端面固定连接，且防旋齿24的锥面与固定柱21的锥面相重合，每一个防旋齿24远离固定柱21的一端也同样固设有上述中的导向齿241。
52.实施例3的实施原理为：将钉体2插入开设在患者股骨髁上的锥孔内后，固定柱21的锥面和锥孔内壁的贴合，防旋齿24上的锥面也同样的与锥孔内壁贴合，固定柱21的锥面与锥孔内壁的接触面积较大，固定效果较好，防旋齿24也能够对整个钉体2起到防止旋转的目的，从而通过固定柱21和防旋齿24的相互配合，使整个修补钉的固定效果更佳，仿生面11的稳定性更好。
53.本技术实施例还公开一种膝关节修补钉的植入方法。
54.因任何植入在人体内的假体均存在使用寿命，修补钉只能用于对患者膝关节股骨髁修复的过渡使用，在植入修补钉时间较长后，患者的膝关节股骨髁表面仍会继续被破坏，后续仍然需要对患者进行单髁膝关节置换手术对患者的股骨髁进行进一步修复，而使用修补钉使患者在进行单髁膝关节置换手术之前的过渡期内舒适感较佳。
55.参照图7，常见的单髁膝关节假体包括仿生体3、主固定立柱31和副固定立柱32，主固定立柱31和副固定立柱32均固设在仿生体3上，使用时将主固定立柱31和副固定立柱32均固定在患者的股骨髁上，利用仿生体3表面代替患者原有的股骨髁表面。
56.为了使后续的单髁膝关节置换手术中，修补钉在股骨髁上的位置不对主固定立柱31和副固定立柱32在股骨髁上的固定造成影响，修补钉的植入步骤如下：s1、利用ct或mri获取患者的膝关节股骨髁影像图，根据患者股骨髁表面受损位置，规划在单髁膝关节置换手术中，单髁膝关节假体中主固定立柱31相对于股骨髁的相对位置。
57.然后患者股骨髁表面的受损位置以及单髁膝关节假体中主固定立柱31的位置，对修补钉的钉体2、钉帽1以及钉帽1上的仿生面11进行设计，并利用3d打印技术对修补钉进行制作，并使钉帽1的直径小于主固定立柱31的直径，钉帽1和钉体2在轴向上的总长度小于主固定立柱31的总长度，令整个修补钉的尺寸小于主固定立柱31的尺寸。
58.s2、根据步骤s1中获得的主固定立柱31所需固定在股骨髁上的位置，在患者的股骨髁上先钻出与钉体2相适配的锥孔，然后再对锥孔的开口处扩孔，得到与钉帽1尺寸一致的沉孔，同时锥孔和沉孔的轴线均与主固定立柱31所需固定在股骨髁上的轴线一致。
59.s3、将修补钉植入钻孔内，使钉体2与锥孔配合、钉帽1与沉孔配合，令钉帽1上的仿生面11与患者的股骨髁原始表面结构重合。
60.因修补钉在患者膝关节股骨髁上的固定方向，与后续单髁膝关节假体中主固定立柱31所需固定在患者股骨髁上的固定方向是一致的，而且修补钉的尺寸小于主固定立柱31的尺寸，因此，在后续对患者进行单髁膝关节置换手术的过程中，直接将修补钉从患者的股骨髁上取下，然后对股骨髁上的孔扩孔至与主固定立柱31的尺寸相适配即可，使修补钉不会影响未来使用单髁膝关节假体对患者的股骨髁进行翻修时的稳定性。
61.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。