CN107361881B - 一种可增加骨骼保存量的采用骨小梁结构的股骨远端假体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可增加骨骼保存量的采用骨小梁结构的股骨远端假体，在髓针针体部和六条防旋竖脊的表面以及在髓针套袖两壁正面和两侧壁面上分别设有一层骨小梁结构。髓针螺接在髓针套袖上，髓针套袖设置在股骨髁补块上面，股骨髁假体的中心轴通过股骨髁补块插入髓针套袖内，股骨髁补块与股骨髁假体的接触面通过骨水泥相固定。髓针套袖的结构能满足不同骨缺损情况的使用，结合骨小梁表面增加了假体有一个力学稳定点和生物长入点，提高了假体初始稳定性和长期稳定性，能有效的降低假体机械性并发症。股骨髁补块不仅起到连接作用，能很好的填补手术后的空腔避免积血积液的产生，降低感染发生。

Description

一种可增加骨骼保存量的采用骨小梁结构的股骨远端假体

技术领域

本发明涉及一种可增加骨骼保存量的采用骨小梁结构的股骨远端假体，是用于股骨髁部原发或转移性肿瘤切除保肢术、严重创伤骨骼修复、膝关节置换后翻修手术所造成的结构性骨缺损重建的股骨髁人工假体。

背景技术

随着外科手术技术的发展，肿瘤影像学技术的革新以及新辅助化疗技术的展开，保肢手术已成为恶性骨肿瘤的主流治疗方法；同时，严重创伤、炎症形成的结构性骨缺损临床上也需要进行重建以恢复肢体功能。骨肿瘤好发于股骨远端，也是转移癌的好发部分，随着保肢技术的发展，肿瘤关节重建肢体已成为主要的保肢方式。但是因为肿瘤治疗的特点导致肿瘤假体设计巨大，骨骼及周围软组织切除广泛。肿瘤的治疗在多学科高速发展的今天，治疗水平和技术已经有了长足的进步。但是现有的肿瘤假体的发展存在滞后，很多时候因为没有合适的肿瘤假体而不得不多切除部分正常的骨骼。对于某些特殊的肿瘤例如骨巨细胞瘤的治疗，其外科切除范围已经可以控制在5cm以内，但是因为没有合适的假体，经常在假体重建手术中也切除10cm上下的正常骨骼，而且骨巨细胞瘤患者多为青年，预期存活期较长，对于关节的依赖更强，多一些骨骼的存留就可能延长假体的使用期，甚至可能减少手术的次数，对于假体的稳定和功能这些被切除的正常骨骼是十分宝贵的，虽然临床使用同种异体骨或自体骨移植的技术来应对，但是其效果都不尽人意，而且会增加一些额外的并发症。在创伤修复和假体翻修方面，经常也需要肿瘤假体的使用来完成治疗，但是同样为了放置巨大的假体部件必须多切除正常骨骼，这虽然可以解决眼前问题，但是长期的稳定性也因为切除过多骨骼而受到影响。问题的根源是假体的设计和治疗的需求不配套，在膝关节中股骨髁上和胫骨平台下方是假体中忽视的区域，没有专门针对股骨髁部置换的人工假体。

用于人工骨关节假体中的固定方式，主要包括骨水泥固定和生物固定两种方式，前者术后短期即可恢复肢体功能，但中远期假体失效率较高，而且存在出现骨水泥病的风险，失效方式表现为无菌性松动、断裂、脱位等。生物固定的方式存在骨长入的可能，会提高假体中长期的稳定性，但是初始稳定性不高，受到后期长入程度的影响因素多。虽然后者存在一些弊端但是这种固定方式越来越被患者和医生所接受，是研究的热点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对目前没有专门针对股骨髁部骨结构缺损重建的人工假体，以及生物力学因素导致的假体松动、断裂、周围骨折等并发症发生率高，假体服役寿命短的不足，提供一种可增加骨骼保存量的采用骨小梁结构的股骨远端假体，该股骨髁人工假体充分考虑到股骨髁上区域的形态特征，并且设计生物固定方式可以更加合适的使用于股骨远端的骨质缺损，从设计上考虑假体长期稳定因素，从生物力学上更加合理的分布扭转等应力，可以满足更高要求的关节功能需求，而且适合骨量缺损有限的病情。该股骨髁人工假体能够满足不同股骨远端骨缺损的情况，利用匹配的组件并且能提高假体初始稳定性，进而降低并发症的高发生率，达到延长假体寿命的目的。

本发明为实现上述目的，所采用的技术方案是：一种可增加骨骼保存量的采用骨小梁结构的股骨远端假体，包括髓针、股骨髁假体，其特征在于：还包括髓针套袖、股骨髁补块；

所述髓针针体部为六边形的柱体，在髓针针体部的六个面上，分别设有一条防旋竖脊，在髓针针体部及六条防旋竖脊的表面设有一层骨小梁结构，髓针针体部一端为圆柱体，圆柱体上设有外螺纹，髓针针体部另一端为子弹头状体，在子弹头状体上设有十字形交叉豁口；

所述髓针套袖上下面均为椭圆形面，上椭圆形面小于下椭圆形面，髓针套袖的前壁弧度小于后壁弧度，两壁正面及两侧壁均为阶梯状结构，在两壁正面及两侧壁面上设有一层骨小梁结构，在下椭圆形面上设有锥度接头，在锥度接头口上对称设有一个矩形凸起，两个矩形凸起面分别对应于髓针套袖的前壁面和后壁面，在上椭圆形面上设有孔Ⅰ，孔Ⅰ内设有一段内螺纹，孔Ⅰ与锥度接头口相通；

所述股骨髁补块为多边形体，股骨髁补块上面和下面均为平面，股骨髁补块梯形状的前面和梯形状的后面的下端与下平面结合的面均为斜面，股骨髁补块的两侧面均为弧面，在两侧弧面上分别设有数个软组织重建孔，在股骨髁补块后面的两侧面上分别设有数个软组织重建孔，两侧弧面上的数个软组织重建孔分别与相邻的后面上的数个软组织重建孔对应设置并相通，相邻的两排数个软组织重建孔之间的面为粗糙面，在股骨髁补块后面下端的斜面上设有矩形凹区，在股骨髁补块下平面上设有半圆槽，在半圆槽内设有与上面锥度孔相通的孔Ⅱ；

所述股骨髁假体的中心轴上，对称设有两个与髓针套袖的两个矩形凸起相配合的两个卡槽；

所述髓针通过外螺纹和髓针套袖孔Ⅰ内螺纹的配合螺接在髓针套袖上，所述髓针套袖通过锥度接头和股骨髁补块锥度孔的配合设置在股骨髁补块上面，所述股骨髁假体的中心轴通过股骨髁补块的下面孔Ⅱ插入髓针套袖的锥度接头内，锥度接头的两个矩形凸起卡装在中心轴的两个卡槽内，股骨髁补块的梯形状的前面与股骨髁假体的前内侧面通过骨水泥相固定，股骨髁补块的两个斜面分别与股骨髁假体的前下面及后内侧面通骨水泥相固定。

本发明的有益效果是：本股骨髁人工假体充分考虑到股骨髁上区域的形态特征，提供和股骨髁上皮质内腔形态接近的髓针套袖来满足不同骨缺损情况的使用，并且设计成能进入皮质内腔的髓内表面，结合骨小梁表面增加了假体有一个力学稳定点和生物长入点，提高了假体初始稳定性和长期稳定性，从而能有效的降低假体机械性并发症。同时股骨髁补块的设计不仅起到连接作用，仿真的形状能很好的填补手术后的空腔避免积血积液的产生降低感染发生，而且侧方的重建孔完全考虑到周围组织的重建需求，从而更符合临床的需要。

总之，本发明克服了目前使用的肿瘤型膝关节假体多采用定制式设计，即假体厂家需根据医生提供的骨干髓腔直径、截骨长度等数据进行制作，患者等待时间长的不足。本假体通过股骨髁补块与髓针套袖不同型号的组配以及髓针长度的调整可满足人群差异带来的术中不定性因素，可以满足更高要求的关节功能需求，而且适合各种骨量缺损的病情，使得假体在获得术后即刻稳定性的同时并为其提供了中长期的稳定性生长基础，降低假体中远期并发症发病率，延长假体寿命，减轻了患者由于翻修带来的巨大痛苦，重建手术操作相对简单，生物力学强度相容性好，假体初始稳定性以及中长期稳定性好，可与不同型号胫骨假体相配合，通用性较强。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2本发明髓针的结构示意图；

图3为图2A的放大图；

图4为本发明髓针的侧视图；

图5为本发明髓针套袖的结构示意图；

图6为本发明髓针套袖的侧视图；

图7为本发明髓针套袖的俯视图；

图8为本发明股骨髁补块的结构示意图；

图9为本发明髓针套袖的侧视图；

图10为本发明髓针套袖的俯视图；

图11为本发明髓针套袖的仰视图；

图12为本发明股骨髁假体的主视图；

图13为本发明股骨髁假体的后视图；

图14为本发明股骨髁假体的侧视图。

具体实施方式

为使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1至图14所示，一种可增加骨骼保存量的采用骨小梁结构的股骨远端假体，包括髓针1、股骨髁假体4，还包括髓针套袖2、股骨髁补块3。

髓针1针体部为六边形的柱体，在髓针1针体部的六个面上，分别设有一条防旋竖脊1-1，在髓针1针体部及六条防旋竖脊1-1的表面设有一层骨小梁结构，髓针1针体部一端为圆柱体，圆柱体上设有外螺纹1-2，髓针1针体部另一端为子弹头状体，在子弹头状体上设有十字形交叉豁口1-3。

髓针套袖2上下面均为椭圆形面，上椭圆形面小于下椭圆形面，髓针套袖2的前壁2-1弧度小于后壁2-2弧度，两壁正面及两侧壁均为阶梯状结构，在两壁正面及两侧壁面上设有一层骨小梁结构，在下椭圆形面上设有锥度接头2-3，在锥度接头2-3口上对称设有一个矩形凸起2-3-1，两个矩形凸起2-3-1面分别对应于髓针套袖的前壁2-1面和后壁2-2面，在上椭圆形面上设有孔Ⅰ2-4，孔Ⅰ2-4内设有一段内螺纹，孔Ⅰ2-4与锥度接头2-3口相通。

股骨髁补块3为多边形体，股骨髁补块3上面和下面均为平面，股骨髁补块3梯形状的前面3-1和梯形状的后面3-2的下端与下平面结合的面均为斜面3-3，股骨髁补块3的两侧面均为弧面，在两侧弧面上分别设有数个软组织重建孔3-8，在股骨髁补块3后面3-2的两侧面上分别设有数个软组织重建孔3-8，两侧弧面上的数个软组织重建孔3-8分别与相邻的后面3-2上的数个软组织重建孔3-8对应设置并相通，相邻的两排数个软组织重建孔3-8之间的面为粗糙面，在股骨髁补块3后面下端的斜面3-3上设有矩形凹区3-4，在股骨髁补块3下平面上设有半圆槽3-5，在半圆槽3-5内设有与上面锥度孔3-6相通的孔Ⅱ3-7。

股骨髁假体4的中心轴4-1上，对称设有两个与髓针套袖2的两个矩形凸起2-3-1相配合的两个卡槽4-1-1。

将髓针1通过外螺纹1-2和髓针套袖2孔Ⅰ2-4内螺纹的配合螺接在髓针套袖2上，髓针套袖2通过锥度接头2-3和股骨髁补块3锥度孔3-6的配合设置在股骨髁补块3上面。将股骨髁假体4的中心轴4-1通过股骨髁补块3的下面孔Ⅱ3-7插入髓针套袖2的锥度接头2-3内，锥度接头2-3的两个矩形凸起2-3-1卡装在中心轴4-1的两个卡槽4-1-1内，股骨髁补块3的梯形状的前面3-1与股骨髁假体4的前内侧面4-2通过骨水泥相固定，股骨髁补块3的两个斜面3-3分别与股骨髁假体4的前下面4-3及后内侧面4-4通骨水泥相固定。

骨小梁结构的形成：表面喷涂一层金属或3D打印构成仿骨小梁结构。

髓针1、髓针套袖2、股骨髁补块3的材质均为钛合金。

股骨髁假体4材质为钴铬钼合金。

髓针1的设计改进，在髓针1子弹头状体上设有十字形交叉豁口1-3的音叉结构，易于插入髓腔而且减少应力导致的大腿疼痛。

髓针1针体部六个面上的防旋竖脊1-1，可以提高假体置入后的抗旋转强度，增加髓针1在髓腔内的抗旋转作用。

表面骨小梁结构可以无限接近真实骨小梁从而刺激骨细胞的长入，这样能获得长期的生物固定性，增加假体的稳定和使用效能。

髓针1由压配与髓腔粘接在一起，结合髓针套袖2部的压配力提供假体的初始稳定性。

髓针套袖2的结构设计，是我们通过正常国人股骨髁上皮质内强形态测量获得的形态数据和统计分类而设计制定的。它更加符合正常人群股骨髁上区域的皮质内腔形态，以梯形结构为主，所以特殊形状设计的组件会获得更加匹配的效果，当髓针套袖2插入股骨髁部时，周围被压缩的松质骨可以填补周围缝隙更好的接触增强放沉功能，同时稳定的压配可以提供高强度的防旋力，力学上可以增加抗旋转，抗拉伸的能力，也能降低假体的并发症。髓针套袖2的表面是骨小梁结构的逐渐增宽的台阶结构，这种设计可以满足各种截骨高度的需求，截骨过多时可以做为延续部分连接，截骨少时可以选择大中小号合适的部分插入皮质腔，起到防旋增稳的作用，另外表面的骨小梁结构刺激骨桥的生长，真正稳定分散应力的作用。两个矩形凸起2-3-1和股骨髁假体4两个卡槽4-1-1咬合结构，起到旋转的预防和传导，使得组件之间力量稳定分配避免集中断裂的发生。

股骨髁补块3的结构设计，是根据目前的假体尚未出现过符合髌骨滑道高度的补块，多数假体系统采用垫片作为弥补的方式提出的，股骨髁补块3是作为股骨髁上髓针套袖2和股骨髁假体4关节面间解剖过度的设计，这符合人体膝关节结构特点，保障膝关节周围韧带肌肉的张力分布，同时两侧的数个软组织重建孔3-8的结构设计，可以灵活的重建膝关节残留韧带肌肉伸膝装置等起止点，可以作为重建的起止点辅助作用，而且相邻的两排数个软组织重建孔3-8之间的面为粗糙面，利于组织粘连达到生长稳定的效果，仿真的形状设计可以填补空间，减少避免因为血液淤积而增加关节感染的发生，可以灵活的重建膝关节残留韧带肌肉伸膝装置等起止点。

股骨髁假体4是常用的表面膝关节股骨端。股骨髁假体4中心轴4-1上两个卡槽4-1-1设计，与髓针套袖2两个矩形凸起

配合结构，起到旋转的预防和传导，使得组件之间力量稳定分配避免集中断裂的发生。连接孔4-5可以通过铰链和常用胫骨部件连接组合成（旋转）铰链膝关节体系，前方关节面4-6，下方关节面4-7，髁部关节面4-8采用通用股骨髁关节面设计，采用这种通用股骨髁关节面的原因是通用性强，平滑的髁间窝切迹，改善高屈曲时的髌骨切迹，外侧边缘柔顺，能提供更好的软组织保护。

股骨髁补块3的梯形状的前面3-1与股骨髁假体4的前内侧面4-2实现无间隙的接触，股骨髁补块3的两个斜面3-3分别与股骨髁假体4的前下面4-3及后内侧面4-4实现无间隙的接触，并通过骨水泥相固定，可以避免组件之间的移位。

一种可增加骨骼保存量的采用骨小梁结构的股骨远端假体的使用方法，步骤如下：

本假体应用于股骨远端的肿瘤、创伤、关节翻修假体重建的治疗，以肿瘤为例，首先在切除肿瘤侵袭的骨骼和组织后，使用特质扩髓装置扩大股骨干中远段髓腔，完成髓腔扩髓后使用股骨髁上专用扩髓装置扩髓，选择比最大扩髓直径大2mm的髓针1和髓针套袖2，将髓针1和髓针套袖2螺纹连接后由扩髓孔插入髓腔和髁上，当髓针套袖2插入骨质达到要求后，需要检查是否能轻易拔出或者存在晃动，如不能轻易拔出也不存在晃动则达到稳定效果，利用髓针1、髓针套袖2的形状和骨骼形状的完美匹配，两处在压配下达到稳定，而且为长期的生物长入提供基础，因为髓针套袖2的形状具有很好的抗旋转作用。

在体外选择和髓针套袖2匹配的股骨髁假体4以及合适的股骨髁补块3，在股骨髁补块3前面3-1和两个斜面3-3上使用骨水泥涂抹后再套入股骨髁假体4的中心轴4-1上，使股骨髁补块3的前面3-1与股骨髁假体4的前内侧面4-2实现无间隙的接触，股骨髁补块3的两个斜面3-3分别与股骨髁假体4的前下面4-3及后内侧面4-4实现无间隙的接触，再将股骨髁假体4通过股骨髁补块3锥度孔3-6与髓针套袖2锥度接头2-3的锥配配合固定在髓针套袖2上，使股骨髁假体4的中心轴4-1插入髓针套袖2的锥度接头2-3口内，锥度接头2-3的两个矩形凸起2-3-1卡装在中心轴4-1的两个卡槽4-1-1内。

最后通过股骨髁假体4中的连接轴孔4-5和临床中常用的胫骨部分关节配件组配，组合成可活动的膝关节假体。

在以上的连接和组配安装下，各个部件都十分匹配的安装在骨骼上，并且对于膝关节部位活动特征下可能出现的压缩、牵引、旋转应力都能很好的在假体和骨质之间传导，尽量的模仿人体生物力学特征，避免并发症的发生。

股骨髁补块3的安装是为了避免股骨髁部大量空隙的出现，而且可以很好的连接髓针套袖2和股骨髁假体4成为一个整体，应力也可以通过股骨髁补块3传导，起到避免应力集中导致断裂的作用，通过股骨髁补块3侧方的软组织重建孔3-8可以修补重建膝关节周围残留的韧带、肌腱和关节囊等伸膝装置，起到加强和保护关节的功能。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围之内。

Claims (1)

1.一种可增加骨骼保存量的采用骨小梁结构的股骨远端假体，包括髓针（1）、股骨髁假体（4），其特征在于：还包括髓针套袖（2）、股骨髁补块（3）；

所述髓针（1）针体部为六边形的柱体，在髓针（1）针体部的六个面上，分别设有一条防旋竖脊（1-1），在髓针（1）针体部及六条防旋竖脊（1-1）的表面设有一层骨小梁结构，髓针（1）针体部一端为圆柱体，圆柱体上设有外螺纹（1-2），髓针（1）针体部另一端为子弹头状体，在子弹头状体上设有十字形交叉豁口（1-3）；

所述髓针套袖（2）上下面均为椭圆形面，上椭圆形面小于下椭圆形面，髓针套袖（2）的前壁（2-1）弧度小于后壁（2-2）弧度，两壁正面及两侧壁均为阶梯状结构，在两壁正面及两侧壁面上设有一层骨小梁结构，在下椭圆形面上设有锥度接头（2-3），在锥度接头（2-3）口上对称设有一个矩形凸起（2-3-1），两个矩形凸起（2-3-1）面分别对应于髓针套袖的前壁（2-1）面和后壁（2-2）面，在上椭圆形面上设有孔Ⅰ（2-4），孔Ⅰ（2-4）内设有一段内螺纹，孔Ⅰ（2-4）与锥度接头（2-3）口相通；

所述股骨髁补块（3）为多边形体，股骨髁补块（3）上面和下面均为平面，股骨髁补块（3）梯形状的前面（3-1）和梯形状的后面（3-2）的下端与下平面结合的面均为斜面（3-3），股骨髁补块（3）的两侧面均为弧面，在两侧弧面上分别设有数个软组织重建孔（3-8），在股骨髁补块（3）后面（3-2）的两侧面上分别设有数个软组织重建孔（3-8），两侧弧面上的数个软组织重建孔（3-8）分别与相邻的后面（3-2）上的数个软组织重建孔（3-8）对应设置并相通，相邻的两排数个软组织重建孔（3-8）之间的面为粗糙面，在股骨髁补块（3）后面下端的斜面（3-3）上设有矩形凹区（3-4），在股骨髁补块（3）下平面上设有半圆槽（3-5），在半圆槽（3-5）内设有与上面锥度孔（3-6）相通的孔Ⅱ（3-7）；

所述股骨髁假体（4）的中心轴（4-1）上，对称设有两个与髓针套袖（2）的两个矩形凸起（2-3-1）相配合的两个卡槽（4-1-1）；

所述髓针（1）通过外螺纹（1-2）和髓针套袖（2）孔Ⅰ（2-4）内螺纹的配合螺接在髓针套袖（2）上，所述髓针套袖（2）通过锥度接头（2-3）和股骨髁补块（3）锥度孔（3-6）的配合设置在股骨髁补块（3）上面，所述股骨髁假体（4）的中心轴（4-1）通过股骨髁补块（3）的下面孔Ⅱ（3-7）插入髓针套袖（2）的锥度接头（2-3）内，锥度接头（2-3）的两个矩形凸起（2-3-1）卡装在中心轴（4-1）的两个卡槽（4-1-1）内，股骨髁补块（3）的梯形状的前面（3-1）与股骨髁假体（4）的前内侧面（4-2）通过骨水泥相固定，股骨髁补块（3）的两个斜面（3-3）分别与股骨髁假体（4）的前下面（4-3）及后内侧面（4-4）通骨水泥相固定。