一种股骨柄假体制造技术

本发明专利技术公开了一种股骨柄假体，属于骨科植入物技术领域，所述股骨柄假体包括柄体，所述柄体的外侧设有缺口，所述缺口内设有拉胀结构。本发明专利技术能够较好的降低股骨近端内外两侧的应力遮挡，避免股骨近端发生骨吸收，改善全髋关节置换术后应力遮挡造成的股骨柄无菌性松动问题。此外，拉胀结构本身也是一种多孔结构，其内部连通的孔隙利于营养物质和代谢产物的运输，能够促进骨长入，进一步提高假体的中长期稳定性。期稳定性。期稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种股骨柄假体


[0001]本专利技术涉及骨科植入物
，特别是指一种股骨柄假体。

技术介绍

[0002]全髋关节置换术是治疗严重髋关节疾病的有效手段，其通过植入人工股骨柄和人工髋臼杯来替代病变或畸形的髋关节，从而达到减轻疼痛、恢复功能与矫正畸形的目的。仅2015年，中国人工髋关节年置换量已达40万台，并且这个数字还在以每年25％
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30％的速度增长。由于患者预期寿命的延长，以及对复杂负重条件和活动度的需求，临床上对于高性能髋关节假体的需求也日益强烈。
[0003]髋关节假体最常见的失效形式是股骨柄的无菌性松动，而应力遮挡是产生无菌性松动的主要力学因素。股骨柄植入股骨后，载荷传递方式发生了改变。一方面，原本直接通过股骨近端的骨小梁结构传递的载荷，变为通过假体
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骨接触界面的剪切力传递；另一方面，股骨柄较高的抗弯刚度导致股骨的弯曲变形减小。这两方面因素导致术后股骨所承受的载荷变小，即应力遮挡。由于骨组织的重建是一个随负载变化的动态过程，即较高载荷促进骨的生长，较低载荷促进骨的吸收。应力遮挡使假体周围骨由于缺乏足够的应力刺激而发生骨吸收，导致股骨柄
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骨固定界面失效，进而引起无菌性松动。
[0004]为避免应力遮挡，目前主要围绕降低刚度的思路来进行股骨柄的设计，如锥形扁柄、远端沟槽、远端“十字形”、多孔结构等。其中截面为矩形的锥形扁柄通过边缘嵌入皮质骨的方式实现初期稳定性，由于无需完全填充髓腔，其截面积小于通过填充固定的锥形圆柄，因此截面惯性矩更小，进而股骨柄的刚度也更小；骨柄表面沟槽或远端“十字形”开槽的设计本质上也是通过柄体材料的减少来降低股骨柄的刚度；多孔结构金属的弹性模量相较于致密金属更接近于人骨，也已经被相关研究证明能在一定程度上降低应力遮挡。
[0005]另一种降低应力遮挡的思路是改变载荷的传递方式，如锥度设计、短柄设计、颈领设计等。其中，具有锥度曲面的股骨柄能够将轴向剪切载荷转化为垂直于固定界面的压力，从而降低应力遮挡；与长柄在股骨干部位产生压配固定的方式不同，短柄通过与干骺端的充分压配与填充固定，将载荷最大程度的传递至小转子附近区域，并减小了传递至远端的载荷；颈领通过与股骨距直接接触的方式，实现向股骨内侧传递更大的纵向应力。
[0006]尽管研究发现上述设计能够在一定程度上降低近端内侧股骨的应力遮挡，但是由于股骨柄与股骨并非相连整体，当股骨柄在体内弯曲载荷作用下向内收缩时，传递至近端外侧股骨的载荷有限。因此上述设计对于近端外侧股骨的应力遮挡的改善效果有限。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的技术问题是提供一种股骨柄假体，以降低股骨近端的应力遮挡。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术提供技术方案如下：
[0009]一种股骨柄假体，包括柄体，所述柄体的外侧设有缺口，所述缺口内设有拉胀结构。
[0010]进一步的，所述缺口为矩形缺口，所述缺口的高度为20
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40mm，深度为6
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15mm。
[0011]进一步的，所述缺口的上沿至所述柄体的上沿之间的距离为3
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8mm。
[0012]进一步的，所述柄体的长度为90
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120mm。
[0013]进一步的，在冠状面上，所述柄体呈楔形，其中：
[0014]所述柄体的近端内侧为曲面，该曲面的半径为100
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120mm，所述柄体的远端内侧为斜面，该斜面与垂直方向的夹角为2
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5度；
[0015]所述柄体的外侧表面为曲面，该曲面的半径为520
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550mm。
[0016]进一步的，在矢状面上，所述柄体的上部为矩形；所述柄体的下部为楔形，所述柄体的下部前平面、后平面与冠状面之间的夹角为2
‑
3度。
[0017]进一步的，所述拉胀结构的泊松比为
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0.68～
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0.25。
[0018]进一步的，所述拉胀结构包括多个内凹六边形拉胀结构单胞，每个拉胀结构单胞的外侧壁上竖直杆的高度为2
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6mm，外侧壁上斜杆的长度为0.3
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0.8mm，初始状态下外侧壁上竖直杆与斜杆之间的内凹角为60
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80度，所述竖直杆的杆厚为0.2
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0.6mm。
[0019]进一步的，所述柄体和拉胀结构采用增材制造技术一体打印成型。
[0020]进一步的，所述柄体和拉胀结构的材质均为钛合金或钴铬钼合金。
[0021]本专利技术具有以下有益效果：
[0022]本专利技术的股骨柄假体，其柄体外侧设有缺口，缺口内设有拉胀结构，一方面，缺口的存在以及拉胀结构的使用降低了股骨柄的整体刚度，在弯曲载荷下股骨柄更易于向内弯曲，能够向股骨近端内侧传递更大的载荷，避免内侧骨由于应力遮挡而发生骨吸收；另一方面，在股骨柄的受拉侧(近端外侧)设计具有负泊松比特性的拉胀结构，能够使股骨柄在体内受力时向外侧膨胀，实现载荷向近端外侧股骨的传递(相比于现有技术能够传递更大的载荷)，从而能够避免外侧骨由于应力遮挡而发生骨吸收。因此，本专利技术能够较好的降低股骨近端内外两侧的应力遮挡，避免股骨近端发生骨吸收，改善全髋关节置换术后应力遮挡造成的股骨柄无菌性松动问题。此外，拉胀结构本身也是一种多孔结构，其内部连通的孔隙利于营养物质和代谢产物的运输，能够促进骨长入，进一步提高假体的中长期稳定性。
附图说明
[0023]图1为本专利技术的股骨柄假体的整体结构示意图；
[0024]图2为图1所示股骨柄假体的分体结构示意图；
[0025]图3为图1所示股骨柄假体的结构示意图，其中(a)为正视图，(b)为侧视图，(c)为俯视图；
[0026]图4为图1中拉胀结构的单胞的立体结构示意图；
[0027]图5为图4所示拉胀结构单胞的结构示意图，其中(a)为正视图，(b)为侧视图，(c)为俯视图；
[0028]图6为图1中拉胀结构的结构示意图，其中(a)为正视图，(b)为侧视图，(c)为俯视图，(d)为三维图；
[0029]图7为本专利技术的股骨柄假体有限元分析过程示意图，其中(a)为常规实心金属股骨柄，(b)为本专利技术的拉胀结构股骨柄，(c)为股骨模型的三维重建与手术模拟，(d)为网格划分与材料属性赋值，(e)为加载与边界条件设置；
[0030]图8为股骨、实心股骨柄及拉胀结构股骨柄的应力云图，其中(a)为股骨模型，(b)植入现有技术中常规实心金属股骨柄，(c)植入本专利技术的拉胀结构股骨柄；
[0031]图9为股骨、植入现有技术中常规实心股骨柄及植入本专利技术的拉胀结构股骨柄的应力值比较图。
具体实施方式
[0032]为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
[0033]本专利技术提供一种股骨柄假体，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种股骨柄假体，包括柄体，其特征在于，所述柄体的外侧设有缺口，所述缺口内设有拉胀结构。2.根据权利要求1所述的股骨柄假体，其特征在于，所述缺口为矩形缺口，所述缺口的高度为20
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40mm，深度为6
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15mm。3.根据权利要求2所述的股骨柄假体，其特征在于，所述缺口的上沿至所述柄体的上沿之间的距离为3
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8mm。4.根据权利要求1所述的股骨柄假体，其特征在于，所述柄体的长度为90
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120mm。5.根据权利要求1所述的股骨柄假体，其特征在于，在冠状面上，所述柄体呈楔形，其中：所述柄体的近端内侧为曲面，该曲面的半径为100
‑
120mm，所述柄体的远端内侧为斜面，该斜面与垂直方向的夹角为2
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5度；所述柄体的外侧表面为曲面，该曲面的半径为520
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550mm。6.根据权利要求5所述的股骨柄假体，其特征在于，在矢状面上，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘博伦，郑诚功，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：