一种设有内衫套的陶瓷股关节头球制造技术

本实用新型专利技术公开了一种对应用于骨外科手术中的髋关节置换手术中的植入器材，具体就是一种设有内衫套的陶瓷股关节头球，由两个构件所组成，主体构件被称为球头，其材料为陶瓷，外形为一个被加工出一个平面的不完整的球体，在这个平面的法向上，设有一个被称为辅助构件的、由金属材料制作的内衫套，所述内衫套的外表面被紧密镶嵌在球头的内腔，从而使这种经过改进的关节头球，在与其配套的关节柄的连接中，更具可操作性及相容性。

The utility model relates to a ceramic femoral joint head ball with an inner jacket

【技术实现步骤摘要】
一种设有内衫套的陶瓷股关节头球
本技术涉及一种在髋关节置换手术中的器材，具体就是经过改进的人工髋关节上的陶瓷球头。
技术介绍
髋关节置换术是自20世纪60年代以来得到广泛临床应用的重大医学专利技术之一，所采用的植入物，即人工髋关节，亦经历了种种的改良与完善：有在结构上采用组合式，如装配型与混装型；有在选材上采用混合材料式，如钛材料与羟基磷灰石；有在外形上增加稳定因素，如凹槽与网纹；有在表面上加上各类涂层，如具有骨细胞诱导功能的材料镁或者镁合金；但都面临一个难题，就是假体之间的磨损问题；为提高其而磨性，临床上将人工全髋关节系统中，主要产生相对活动而可能形成磨损的，镶嵌在股骨柄上的颈部的股骨头（以下按俗称为球头）从钛、铬钴钼等金属转换成更耐磨的陶瓷材料；而无论是被称为第四代的粉陶、黑晶陶瓷，还是据称为第五代的纳米陶瓷，在与关节柄上的颈部的对接的处理上，是一个要求加工精度极高的难题；因为陶瓷材料的物理性能，是足够耐磨，但同时亦就是说足够难对其，特别是在其内盲孔进行精加工，亦就是难以保证其加工精度，因为人的髋关节不单要承受摆动产生的磨损，更重要的是行走、跳跃时对假体产生的冲击力，而这恰恰是陶瓷的物理性能的缺陷；为将此缺陷降到最低，就对球头与关节柄颈部的配合，提出近乎苛刻的要求，即，必须两者为锥台体的面接触，而不能呈线接触，更不能呈点接触，否则，当冲击力集中到点或是线上时，其产生的应力，就对陶瓷球头的结构产生伤害，形成疲劳损伤，降低其使用寿命。为避免加工上的困难，亦曾有研发人员，在金属球头上的外表面，用喷涂等方法，加工上一层陶瓷层，以增强金属球头的耐磨性能，但由于这样的涂层，难以解决与其基质的相容性，容易产生剥离而失效。硬，但易碎裂；耐磨损，但难加工，难保证精度；这是一个在研发第四、五代陶瓷球头时，所遇到的一道难题，目前，掌握此技术的，基本只掌握在国外的数家大的公司内；如何充分利用陶瓷的优良的耐磨性能，但同时要避免陶瓷的“容易碎裂”而大为增加加工精度的这一个劣势，这就是目前在医疗器械的研发上，遇到的一个难题。
技术实现思路
针对上述技术问题，本技术公开了一种技术方案，就是采用了类似浇注混凝土式的“复合材料”的办法；即在制作陶瓷球头时，将一个由与关节柄的金属材料一致的材料，如钛、钴铬钼等制成的内衫套，置入其中进行烧结成形，或是采用增材工艺（俗称3D打印）加工成形，并在对陶瓷球头的外表面完成加工后，再对镶嵌于其内的内衫套的内腔进行高精度的加工，以达到满足与所配合的关节柄的颈部的连接的极高的加工精度；由于加工金属，且其形状是内腔的盲孔，比直接加工陶瓷容易得多，这就大大减轻了对陶瓷球头的整体的加工难度了。进一步的，由于所述内衫套，其表面加工出凹凸不平的纹理，且由于是被所灌注的陶瓷粉所紧密烧结在一起，当髋关节受到冲击力时，关节柄的颈部的反作用力，不是直接作用于所述陶瓷头球内腔，而是作用于虽呈刚性的，但相对不脆弱的所述内衫套上，再通过整个与所述陶瓷球头的接触表面而分散传递到硬且脆的陶瓷球头上，从而避免了因应力集中而对所述陶瓷球头产生应力疲劳等慢性损伤。再进一步的，亦可以选择将所述内衫套直接用过盈的公差配合，压进已经加工好的所述陶瓷球头的内腔，亦可以达到将关节柄的颈部对所述陶瓷球头的反作用力，先传递至所述内衫套后，再分散传递到硬且脆的所述陶瓷球头，从而避免应力集中的目的。再进一步的，所述内衫套的内腔，由于比较容易地加工出与关节柄的颈部相匹配的锥度，这就大大降低了加工费用；而且，不单只加工成椎台形，还可以进一步加工成内螺纹，并在关节柄的颈部亦加工出相应的外螺纹，这样的螺纹配合，是不能直接应用于陶瓷体上，因为大凡螺纹是容易形成应力集中，造成陶瓷体产生应力疲劳，宜尽量避免；但由于本技术所示的技术方案，其特征是所述陶瓷球头与关节柄的颈部之间，相隔着金属的内衫套，而不存在此类问题，而彼此的以螺纹副作连接，更具可靠性，更为医疗器械的研发，提供了可选项。再进一步的，所述的内衫套的外形，亦即与所述陶瓷球头内腔的配合空间，可以是圆柱或是多边的锥台形，两种结构各有优劣：前者容易加工，后者有抗扭力的附带作用。有益效果本技术所公示的技术方案，就是在髋关节置换手术中的植入器材的陶瓷球头内，镶嵌着一个内衫套，避免了关节柄的颈部直接与陶瓷球头内腔的接触，在充分体现了陶瓷球头的耐磨性的优势的同时，亦避免了陶瓷球头容易产生应力疲劳的损伤的劣势；而且，从而使得对加工工艺及加工精度大大降低，节约了加工成本。附图说明图1是本技术的实施例一的结构的二维图与外形效果图；图2是本技术的实施例一的结构的局部分解图；图3是本技术的实施例二的结构的局部二维图及效果图；图4是本技术的实施例三的结构的局部示意图；其中：球头1；球头外表面11；球头内腔12；内衫套2；内衫套外表面21；内衫套内腔22；关节柄3；关节柄颈部31；关节柄柄体32。具体实施方式为了使本技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。陶瓷球头，因其具有极佳的内磨性能，但脆，受冲击力时，容易产生应力疲劳现象，影响到陶瓷球头的使用寿命；为了使这种随时可能发生的，通过关节柄的颈部传递到陶瓷球头冲击力尽量分散而降低，人们对其两者之间的锥台形接触面的公差配合，有极高的要求，否则，形成部分线接触，更甚者，形成部分的点接触，冲击力，就会集中到这些线或点的接触面上进行传递，从而形成对陶瓷球头的损伤。而极高的加工精度，对较硬且是在盲孔内加工，是一件难事；为避免直接对陶瓷球头的内腔进行精加工，本技术采取的技术措施，就是在所述陶瓷球头的内腔与关节柄的颈部相接触的部位，镶嵌上一个用金属制作的所述内衫套，从而避免了直接加工陶瓷盲孔。附图1，附图2就是本技术的实施方案一的结构示意图，所述球头1由陶瓷材料制作而成，其外表面11为球形，并设有一个平面，在此平面的法向上，设有一个内腔12；所述内衫套2的内腔22，与关节柄3的颈部31为锥台形的配合；在所述内衫套外表面21加工出凹凸的表面，是为了采用烧结或采用增材（即俗称为3D打印）的工艺制作所述陶瓷球头1时，更有利于所述衫套与所述球头的镶嵌；更重要的是，根据类似结构的测试结果证明，这样的凹凸表面，能有效地分散对相邻接触面的冲击力的传递。由于所述内衫套2由与关节柄相同的金属制作而成，即使是盲孔，亦变得比较容易加工出较高的精度，从而当冲击力通过关节柄的颈部31经所述内衫套2时，呈刚性体的所述内衫套2，就会通过其外表面21的凹凸分散传递到所述球头1的内腔12，而不会形成应力集中，这样的技术措施，就能够达到本技术所要的“降低加工难度的同时，尽量减少陶瓷球头可能受到的冲击力”的作用。图3是本技术的实施方案二的图示，其特点是所述内衫套2与所述陶瓷球头1及所述关节柄3的配合，均为接触面光滑的锥台形；这样的配合，适合于在完成所述陶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种设有内衫套的陶瓷股关节头球，其特征在于：所述陶瓷股关节头球，由两个构件而组成，主体构件被称为球头，其材料为陶瓷，外形为一个被加工出一个平面的不完整的球体，在这个平面的法向上，设有一个被称为辅助构件的、由金属材料制作的内衫套，所述内衫套的外表面被紧密镶嵌在球头的内腔，而所述内衫套的内腔，则加工成与关节柄的颈部在临床应用上装配使用的相匹配的形状。/n

【技术特征摘要】
1.一种设有内衫套的陶瓷股关节头球，其特征在于：所述陶瓷股关节头球，由两个构件而组成，主体构件被称为球头，其材料为陶瓷，外形为一个被加工出一个平面的不完整的球体，在这个平面的法向上，设有一个被称为辅助构件的、由金属材料制作的内衫套，所述内衫套的外表面被紧密镶嵌在球头的内腔，而所述内衫套的内腔，则加工成与关节柄的颈部在临床应用上装配使用的相匹配的形状。


2.根据权利要求1所述的一种设有内衫套的陶瓷股关节头球，其特征在于：所述内衫套的外表面加工出凹凸不平的纹理，用于在由陶瓷材料制作的球头在烧结前置入其内腔以达到更有效地与所述球头的镶嵌目的。


3.根据权利要求1所述的一种设有内...

【专利技术属性】
技术研发人员：何伟义，
申请(专利权)人：何伟义，
类型：新型
国别省市：广东;44