一种氮化硅陶瓷人工膝关节制造技术

本发明专利技术公开了一种氮化硅陶瓷人工膝关节，其由人工股骨髁、人工胫骨平台和人工髌骨组成，涉及人工关节技术领域。所述人工股骨髁、人工胫骨平台及人工髌骨均是由氮化硅陶瓷材料制成，通过选用氮化硅陶瓷材料，使得氮化硅陶瓷人工膝关节，除了具有生物陶瓷植入物的各项优异性能之外，还具有高硬度、高弯曲强度、高疲劳强度、高断裂韧性、优异的摩擦性能、良好的骨长上与骨长入能力、良好的抗感染能力和良好的显影性，能够改善人工膝关节的磨损和应力遮挡问题。

A Silicon Nitride Ceramic Artificial Knee Joint

The invention discloses a silicon nitride ceramic artificial knee joint, which is composed of artificial femoral condyle, artificial tibial plateau and artificial patella, and relates to the technical field of artificial joint. The artificial femoral condyle, the artificial tibial plateau and the artificial patella are all made of silicon nitride ceramics. By selecting silicon nitride ceramics, the silicon nitride ceramics artificial knee joint has high hardness, high flexural strength, high fatigue strength, high fracture toughness, excellent friction performance and good bone length besides the excellent properties of the bioceramic implants. Abrasion and stress shielding of knee prosthesis can be improved by the ability of bone ingrowth, anti-infection and development.

【技术实现步骤摘要】
一种氮化硅陶瓷人工膝关节
本专利技术涉及人工关节
，特别是涉及一种氮化硅陶瓷人工膝关节。
技术介绍
膝关节是人体最大的关节，由股骨(大腿骨)的远端部分、胫骨的近端以及膝关节前方的髌骨(膝盖骨)组成，外面覆盖有坚韧的肌腱。膝关节也是人体重要的负重关节，主要功能是进行伸屈活动，膝关节伸屈活动范围的大小直接影响着人们的日常生活。然而，骨性关节炎、类风湿性关节炎、创伤性关节炎等疾病会导致膝关节疼痛及其功能的丧失，从而严重影响病患生活。目前，人工膝关节置换手术已成为治疗膝关节疾病的有效手段。但是，本申请的专利技术人在长期的研发过程中发现，现有的人工膝关节大多是由金属材质或高分子材料制成，在临床应用中存在较大的磨损问题，例如金属股骨髁与聚乙烯衬垫之间、聚乙烯衬垫与金属胫骨平台之间、或是塑料髌骨与金属股骨髁之间都会存在磨损产生磨屑微粒；这些磨损轻者会导致骨溶解，假体无菌性松动与感染，重则会导致假体失效。另外，由于金属材质与人体原生骨之间材料特性的差异，在临床应用时会发生应力遮挡，应力遮挡的存在会引发骨溶解等一系列问题，缩短假体的使用寿命。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种氮化硅陶瓷人工膝关节，能够改善人工膝关节的磨损和应力遮挡问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种人工股骨髁，所述股骨髁包括内侧髁和外侧髁，内侧髁和外侧髁在远端分别形成有相互独立的球形区，并在近端彼此连接形成连接区，连接区的中间凹陷形成髌骨滑车沟，髌骨滑车沟用于收容髌骨，股骨髁的材料为氮化硅陶瓷。为解决上述技术问题，本专利技术采用的另一个技术方案是：提供一种人工胫骨平台，所述胫骨平台包括用于与人体胫骨接触以形成固定连接的下表面，与股骨髁接触以形成胫-股关节活动摩擦副的上表面，以及与髌骨接触以形成摩擦副的凹型前表面，胫骨平台的材料为氮化硅陶瓷。为解决上述技术问题，本专利技术采用的另一个技术方案是：提供一种人工髌骨，所述髌骨为卵形体，且包括用于与人体原有髌骨固定连接的连接机构以及用于与股骨髁和胫骨平台接触以形成关节活动摩擦副的外周面，所述连接机构设置于所述卵形体的底面，所述外周面对应于所述卵形体的球面；所述髌骨的材料为氮化硅陶瓷。本专利技术的有益效果是：区别于现有技术的情况，本专利技术提供了一种氮化硅陶瓷人工膝关节，其由人工股骨髁、人工胫骨平台和人工髌骨组成，所述人工股骨髁、人工胫骨平台和人工髌骨均是由氮化硅陶瓷材料制成，相比现有的陶瓷材质、高分子材质和金属材质，其除了具有生物陶瓷植入物的各项优异性能之外，还具有高硬度、高弯曲强度、高疲劳强度、高断裂韧性、优异的摩擦性能、良好的骨长上与骨长入能力、良好的抗老化性能、良好的抗感染能力、良好的显影性，能够改善人工膝关节的磨损和应力遮挡问题。附图说明图1是人工膝关节各部件的结构示意图；图2是本申请人工股骨髁一实施方式在冠状面上的结构示意图；图3a是本申请人工股骨髁一实施方式在冠状面上的结构示意图；图3b是本申请人工股骨髁一实施方式在矢状面上的结构示意图；图4是本申请人工股骨髁一实施方式在冠状面上的结构示意图；图5是本申请人工股骨髁一实施方式在屈膝90°横截面上的结构示意图；图6是本申请人工股骨髁一实施方式在屈膝90°冠状面上的结构示意图；图7是本申请人工股骨髁一实施方式在屈膝0°横截面上的结构示意图；图8a是本申请人工股骨髁一实施方式的结构示意图；图8b是本申请人工股骨髁一实施方式的结构示意图；图9是本申请人工股骨髁一实施方式在屈膝0°横截面上的结构示意图；图10是本申请人工股骨髁一实施方式在矢状面上的结构示意图；图11是本申请人工胫骨平台一实施方式的结构示意图；图12a是本申请人工胫骨平台与人工股骨髁组合一实施方式在矢状面上的结构示意图；图12b是本申请人工胫骨平台与人工股骨髁组合一实施方式在冠状面上的结构示意图；图13a是图12a沿AA方向的截面示意图；图13b是图12b分别沿BB、CC方向的截面示意图；图14是本申请人工胫骨平台上表面一实施方式在矢状面上的活动结构示意图；图15是本申请人工膝关节一实施方式的结构示意图；图16是本申请人工髌骨一实施方式的结构示意图；图17是本申请人工髌骨与人工股骨髁组合一实施方式的结构示意图；图18是本申请人工髌骨与人工股骨髁组合一实施方式在屈伸过程中的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本专利技术进一步详细说明。本申请所提供的人工股骨髁、人工胫骨平台和人工髌骨属于生物医疗
，在结构描述或效果描述中使用了较多解剖术语，这些解剖术语仅用来清楚地说明描述结构特点，并不能对本申请带来限定。具体地，基本解剖学姿势为：身体直立，两眼平视前方，两足并拢，足尖朝前；上肢垂于躯干两侧，手掌朝向前方(拇指在外侧)；以基本解剖学姿势为基础解释各部位方向，其中，头居上，足在下，近头侧为上端，远头侧为下端；在四肢则常用端、远端描述部位间的关系，即靠近躯干的根部为或近端，而相对距离较远或末端的部位为远端；前和后，靠身体腹面者为前，而靠背面为后；内侧和外侧，以身体的中线为准，距中线近者为内侧，离中线相对远者为外侧，其中，下肢小腿部有胫、腓骨并列，胫骨在内侧，腓骨居外侧，故又可用胫侧和腓侧称之。以基本解剖学姿势为基础，可将人体设三个典型的互相垂直的轴，其中，矢状轴为前后方向的水平线；冠状(额状)轴为左右方向的水平线；垂直轴为上下方向与水平线互相垂直的垂线。按照轴线可将人体或器官切成不同的切面，矢状面是沿矢状轴方向所做的垂直切面，它是将人体分为左右两部分的纵切面；冠状面是沿冠状轴方向所做的垂直切面，它是将人体分为前后两部的纵切面；水平面或横切面为沿水平线所做的水平横切面，它将人体分为上下两部，与上述两个纵切面相垂直。膝关节是人体最大的关节，由股骨(大腿骨)的远端部分、胫骨的近端以及膝关节前方的髌骨(膝盖骨)组成，外面覆盖有坚韧的肌腱。股骨远端向两侧膨大，好像两个球体靠在一起，分别称为内侧髁、外侧髁。两髁之间有下凹的沟槽称为髌骨滑车，膝关节伸屈时髌骨(膝盖骨)在这个沟槽中上下滑动，形成髌骨-股骨关节。胫骨的近端中间高，两边平，称为内、外侧胫骨平台。股骨的内、外髁分别与胫骨的内侧、外侧平台形成关节活动摩擦副。总体上讲，膝关节包括三块骨头，形成两个关节面(髌股关节面和胫股关节面)。相应地，人工膝关节也是由多个部件组成。请参阅图1，图1是人工膝关节各部件的结构示意图。通常医学上将这些植入人体发挥功能的人造产品称为“假体”。人工膝关节包括三个部分：股骨髁假体101、胫骨假体102以及髌骨假体103，其中，胫骨假体102可以由胫骨平台垫片1021和胫骨平台1022组成。现有的人工股骨髁一般是由金属材质制成，由于金属材质与人体原生骨之间材料特性的差异，在临床应用时会发生应力遮挡现象，应力遮挡的存在会引发骨溶解等一系列问题，缩短假体的使用寿命。在此基础上，本申请提供一种人工股骨髁，其是由氮化硅陶瓷材料制成。具体地，请参阅图2，图2是本申请人工股骨髁一实施方式在冠状面上的结构示意图。在一实施方式中，股骨髁20包括内侧髁201和外侧髁202，内侧髁201和外侧髁202在远端分别形成有相互独立的球形区2011和2021，并在近端彼此连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种人工股骨髁，其特征在于，所述股骨髁包括内侧髁和外侧髁，所述内侧髁和外侧髁在远端分别形成有相互独立的球形区，并在近端彼此连接形成连接区，所述连接区的中间凹陷形成髌骨滑车沟，所述髌骨滑车沟用于收容髌骨，所述股骨髁的材料为氮化硅陶瓷。

【技术特征摘要】
2017.09.08 CN 20171080954461.一种人工股骨髁，其特征在于，所述股骨髁包括内侧髁和外侧髁，所述内侧髁和外侧髁在远端分别形成有相互独立的球形区，并在近端彼此连接形成连接区，所述连接区的中间凹陷形成髌骨滑车沟，所述髌骨滑车沟用于收容髌骨，所述股骨髁的材料为氮化硅陶瓷。2.根据权利要求1所述的股骨髁，其特征在于，在冠状面和矢状面上，所述内侧髁和所述外侧髁的球形区具有相同的单一球径。3.根据权利要求1所述的股骨髁，其特征在于，在所述内侧髁的球形区向所述连接区的过渡位置形成有收缩区。4.根据权利要求1所述的股骨髁，其特征在于，在所述连接区一侧，所述外侧髁的最高点比所述髌骨滑车沟的底面高2～6mm。5.根据权利要求1所述的股骨髁，其特征在于，所述髌骨滑车沟以矢状轴为基准向所述外侧髁所在一侧倾斜3～8度。6.根据权利要求1所述的股骨髁，其特征在于，所述髌骨滑车沟的背面具有第一端面、第二端面和第三端面，所述内侧髁球形区的背面具有第四端面和第五端面；所述外侧髁球形区的背面具有第六端面和第七端面，其中，所述第二端面在所述外侧髁的侧边缘以矢状轴为基准向所述内侧髁一侧收缩8-16度，所述第二端面在所述内侧髁的侧边缘以矢状轴为基准向所述外侧髁一侧收缩16-24度；所述第一端面与所述第五端面/第七端面在矢状面上投影的夹角为6度，所述第二端面与所述第三端面在矢状面上投影的夹角为45度，所述第三端面与所述第四端面/第六端面在矢状面上投影的夹角为45度。7.根据权利要求1-6任一项所述的股骨髁，其特征在于，所述股骨髁与股骨接触的表面具有多孔粗糙结构，所述多孔粗糙结构的平均孔隙率为30％～70％、平均孔径为100～1000微米、平均空隙截距为500～1500微米；所述股骨髁不与股骨接触的表面为光滑面，所述光滑面的粗糙度值Ra为0.01～1.6微米。8.一种人工胫骨平台，其特征在于，所述胫骨平台包括用于与人体胫骨接触以形成固定连接的下表面，与股骨髁接触以形成胫-股关节活动摩擦副的上表面，以及与髌骨接触以形成摩擦副的凹型前表面，所述胫骨平台的材料为氮化硅陶瓷。9.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁华丹，
申请(专利权)人：苏州玄陶商务咨询有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32