一种基于超滑结构的人工关节假体制造技术

本实用新型专利技术涉及一种基于超滑结构的人工关节假体，包括关节体和关节臼窝，关节体包括头部、连接部和柄部，关节体的头部具有一面向关节臼窝的外表面，关节臼窝具有一面向关节体的头部的内表面，头部的外表面的至少一部分设置有曲面柔性结构，曲面柔性结构包括超滑滑块层，超滑滑块层均匀排布有多个超滑滑块，关节臼窝的内表面为原子级光滑表面。该关节假体能够有效地降低关节体与关节臼窝之间的磨损，提高假体的抗磨性能，延长假体使用寿命。延长假体使用寿命。延长假体使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种基于超滑结构的人工关节假体


[0001]本技术涉及植入假体领域，具体而言，涉及一种基于超滑结构的人工关节假体。

技术介绍

[0002]人工关节置换是对因疾病或肿瘤造成的关节破坏进行的修复，解除关节疼痛、畸形和功能障碍，重建一个功能接近正常的关节。它是近30年来矫形外科学中投入最多，发展变化最突出的领域之一。目前,人工关节置换术,特别是人工髋关节和人工膝关节置换术,被认为是效果非常肯定的治疗。
[0003]人工关节功能复杂，具有多方向的活动能力，对材料性能的要求非常高，并且术后活动的增大和人类寿命的延长对假体的使用寿命也提出了更严格的要求。在长期使用过程中，人工关节承受着较大负载，关节假体彼此接触的表面在相对的往复运动中形成摩擦界面。摩擦一定程度影响关节活动的顺滑度，并且，长期的反复摩擦往往带来不期望的磨损，影响人工关节植入后的使用寿命。
[0004]金属或高分子量聚乙烯都是人工关节常用的材料，聚乙烯抗磨损性能较差，产生的大量磨损颗粒进入关节或周围软组织，容易造成骨溶解和关节松动。金属材料之间的摩擦率较低，能够有效降低骨溶解率，但金属假体磨损释放的金属离子和颗粒对人体健康存在潜在危害，可能引发过敏、中毒等一系列问题。因此，如何有效降低关节假体的磨损成为延长假体使用寿命必须解决的关键问题。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于提供一种具有大尺寸的超滑曲面结构的人工关节假体，以提高人工关节的耐磨性，增强抗冲击压力，并有效延长使用寿命。
[0006]本技术的一个方面，提供了一种人工关节假体，包括关节体和关节臼窝，所述关节体包括头部、连接部和柄部，所述连接部连接在所述关节体的所述柄部和所述头部之间，所述关节体的所述头部具有一面向所述关节臼窝的外表面，所述关节臼窝具有一面向所述关节体的所述头部的内表面，所述关节体的所述头部的形状与所述关节臼窝的形状相互配合，其特征在于，所述头部的所述外表面的至少一部分或者所述关节臼窝的所述内表面的至少一部分设置有曲面柔性结构。
[0007]进一步的，所述曲面柔性结构包括超滑滑块层，所述超滑滑块层均匀排布有多个超滑滑块。
[0008]进一步的，当所述头部的所述外表面的至少一部分设置有曲面柔性结构时，所述关节臼窝的所述内表面为原子级光滑表面；或者所述关节臼窝的所述内表面的至少一部分设置有曲面柔性结构时，所述头部的所述外表面为原子级光滑表面。
[0009]进一步的，多个所述超滑滑块形成为超滑滑块阵列。
[0010]进一步的，所述超滑滑块形成为沿垂直于曲面柔性结构表面的方向延伸的立柱，
所述超滑滑块高度为0.1
‑
100微米，横截面直径为5
‑
100微米。
[0011]进一步的，所述立柱的横截面为矩形或正六边形。
[0012]进一步的，所述立柱紧密排布，使得超滑滑块层形成超滑表面。
[0013]进一步的，多个所述超滑滑块等间距排列。
[0014]进一步的，所述间距为10
‑
100微米。
[0015]进一步的，所述关节假体为髋关节假体。
[0016]应用本技术的技术方案，在关节假体中形成柔性曲面结构，柔性曲面结构表面包括多个具有超滑剪切面的超滑滑块，多个超滑滑块共同构建起大尺寸的超滑曲面，能够有效提高人工关节假体的抗磨性能并延长使用寿命。
附图说明
[0017]图1示出了本技术实施例的人工关节假体的结构示意图；
[0018]图2示出了本技术实施例的人工关节体的结构示意图；
[0019]图3示出了本技术实施例的人工关臼窝的结构示意图；
[0020]图4示出了本技术实施例的曲面柔性结构的局部纵截面示意图；
[0021]图5示出了本技术实施例的超滑滑块阵列局部结构示意图；
[0022]图6示出了本技术实施例的超滑滑块阵列局部横截面示意图；
[0023]图7示出了本技术另一实施例的超滑滑块阵列局部横截面示意图。
[0024]附图标记：1、关节体；2、关节臼窝；3、头部；4、连接部；5、柄部；6、曲面柔性结构；7、超滑滑块层；8、超滑滑块。
具体实施方式
[0025]下面结合附图详细说明本技术的具体实施方式。
[0026]本技术的具体实施例提供了一种人工关节假体，如图1、图2所示，包括关节体1和关节臼窝2，关节体1包括头部3、连接部4和柄部5，连接部4连接在关节体1的柄部5和头部3之间，关节体的头部3具有一面向关节臼窝2的外表面，关节臼窝2具有一面向关节体的内表面，关节体1的头部3的形状与关节臼窝2的形状相互配合。
[0027]图2示出了本技术实施例的人工关节体的结构，其中，关节体柄部5的远端可插入股骨髓腔内，柄部的近端向侧上方延伸，并通过连接部4连接关节体的头部3。关节体的头部3大致呈球状，能够与大致呈球窝状的关节臼窝相互配合。关节体头部的外表面的至少一部分设置有曲面柔性结构6，所述曲面柔性结构的曲面形状适应关节体头部3的形状。图3示出了关节臼窝的立体结构，其内表面呈大致的球窝状，与关节体头部3的形状相互配合，并且，所述内表面形成为原子级光滑表面。
[0028]如图4所示，关节体头部的曲面柔性结构包括超滑滑块层7，超滑滑块层7均匀排布有多个超滑滑块8。超滑滑块8具有单晶二维材料构成表面。所述超滑滑块8是生物惰性材料，可以是HOPG制备的具有超滑表面的石墨块，也可以利用二维原子晶体转移技术或生长技术在滑块顶面覆有一层或多层二维原子晶体。该覆层可由滑块的顶面延伸至其侧面，以防止滑块的侧面划伤关节臼窝的内表面。同时，覆层延伸至其侧面是为了避免覆层边缘悬键与关节臼窝的内表面的悬键结合成键而导致的较大摩擦，也可以参考专利
CN201310355985方法制备。
[0029]当滑块的表面与关节臼窝的内表面接触时，二者之间处于超滑状态，即摩擦力几乎为零，无磨损或只有微小的磨损存在。也就是说，在当植入人工关节假体的患者在进行关节活动的时候，关节体头部的超滑滑块的表面与关节臼窝的内表面可以始终保持接触，而不会损坏关节体或关节臼窝。此处的“接触”是两层表面相互平行，两层界面之间没有其他杂质并且界面之间的原子不形成化学键，界面之间只存在分子间作用(范德华作用)的接触形式。
[0030]滑块8的接触面上设有至少一层由原子级平整的二维材料构成的覆层，该覆层可以是石墨烯，也可以是其他二维材料。原子级平整表面指的是材料的一个晶向面中，没有原子级台阶或起伏。所述二维材料可以为石墨烯、氮化硼、氟化石墨烯、石墨烯氧化物等。在优选的实施例中，覆层采用石墨烯。
[0031]图5示出了本技术的一个实施例，其中，超滑滑块层7形成为由多个超滑滑块8均匀排布的超滑滑块阵列。阵列中的每个超滑滑块形成为一个沿垂直于曲面柔性结构表面的方向延伸的立柱，各个立柱等间距排列，优选地，所述间距为10
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种人工关节假体，包括关节体和关节臼窝，所述关节体包括头部、连接部和柄部，所述连接部连接在所述关节体的所述柄部和所述头部之间，所述关节体的所述头部具有一面向所述关节臼窝的外表面，所述关节臼窝具有一面向所述关节体的所述头部的内表面，所述关节体的所述头部的形状与所述关节臼窝的形状相互配合，其特征在于，所述头部的所述外表面的至少一部分或者所述关节臼窝的所述内表面的至少一部分设置有曲面柔性结构。2.根据权利要求1所述的关节假体，其特征在于，所述曲面柔性结构包括超滑滑块层，所述超滑滑块层均匀排布有多个超滑滑块。3.根据权利要求2所述的关节假体，其特征在于，当所述头部的所述外表面的至少一部分设置有曲面柔性结构时，所述关节臼窝的所述内表面为原子级光滑表面；或者所述关节臼窝的所述内表面的至少一部分设置有曲面柔性结构时，所述头部的所述外表面为原子级光滑表面。...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑泉水，柏帆，
申请(专利权)人：深圳清华大学研究院，
类型：新型
国别省市：