CN109106474A - 一种骨科植入物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及骨科技术领域，公开了一种骨科植入物。该骨科植入物呈球缺状，并且骨科植入物的底面部分区域内凹，以形成内凹面，内凹面用于与髋臼内衬或股骨球头接触以形成关节活动摩擦副；骨科植入物其外球面的底部至少部分区域向外延伸，以形成延伸结构，延伸结构用于在骨科植入物植入人体原生骨盆的髋臼窝后与髋臼窝外的人体原生骨接触。通过上述方式，本发明能够改善骨科植入物的生物固定性能。
Description
技术领域
本发明涉及骨科技术领域，特别是涉及一种骨科植入物。
背景技术
随着医疗技术发展，越来越多的植入物被引入用于治疗疾病，如人工关节置换手术，通过引入人工关节来治疗骨性关节炎、股骨头无菌性坏死、创伤性关节炎、先天性髋臼发育不良等疾病。但是，本发明的发明人在长期的研发过程中发现，应用于骨科的植入物与人体原生骨之间的接触面积有限，致使植入物的生物固定性能不佳。
发明内容
有鉴于此，本发明主要解决的技术问题是提供一种骨科植入物，能够改善骨科植入物的生物固定性能。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种骨科植入物，该骨科植入物呈球缺状，并且骨科植入物的底面部分区域内凹，以形成内凹面，内凹面用于与髋臼内衬或股骨球头接触以形成关节活动摩擦副；骨科植入物其外球面的底部至少部分区域向外延伸，以形成延伸结构，延伸结构用于在骨科植入物植入人体原生骨盆的髋臼窝后，与髋臼窝外的人体原生骨接触。
在本发明的一实施例中，骨科植入物其外球面的底部部分区域向外延伸，以形成延伸结构。
在本发明的一实施例中，骨科植入物其外球面的底部向外延伸，以形成延伸结构，延伸结构环绕于骨科植入物的外球面底部。
在本发明的一实施例中，延伸结构上靠近骨科植入物顶部的表面具有粗糙结构，用于与髋臼窝外的人体原生骨接触。
在本发明的一实施例中，骨科植入物呈半球状，骨科植入物的外球面具有粗糙结构，用于与髋臼窝接触。
在本发明的一实施例中，粗糙结构为多孔粗糙结构，多孔粗糙结构的平均孔隙率为10％～80％、平均孔径为10～1000微米。
在本发明的一实施例中，粗糙结构包括若干脊状物。
在本发明的一实施例中，延伸结构上的粗糙结构与延伸结构为一体结构；并且，骨科植入物的外球面上的粗糙结构与外球面为一体结构。
在本发明的一实施例中，内凹面为光滑表面，内凹面的粗糙度值Ra为0.01～1.6微米。
在本发明的一实施例中，骨科植入物的材质为氮化硅陶瓷。
本发明的有益效果是：区别于现有技术，本发明提供一种骨科植入物，该骨科植入物呈球缺状，并且骨科植入物的底面部分区域内凹，以形成内凹面，内凹面用于与髋臼内衬或股骨球头接触以形成关节活动摩擦副。并且，该骨科植入物其外球面的底部至少部分区域向外延伸，以形成延伸结构，延伸结构用于在骨科植入物植入人体原生骨盆的髋臼窝后与髋臼窝外的人体原生骨接触。该骨科植入物的外球面用于与人体原生骨盆的髋臼窝接触并且紧密配合，形成良好的生物固定；同时，延伸结构与髋臼窝外的人体原生骨接触，增加了该骨科植入物与人体原生骨的接触面积，使得骨科植入物与人体原生骨之间的生物固定更加可靠，从而改善骨科植入物的生物固定性能。
附图说明
图1是本发明骨科植入物一实施例的剖面结构示意图；
图2是图1所示骨科植入物的俯视结构示意图；
图3是本发明骨科植入物与髋臼窝的结合形式一实施例的结构示意图；
图4是本发明粗糙结构一实施例的结构示意图；
图5是本发明骨科植入物另一实施例的俯视结构示意图；
图6是本发明延伸结构第一实施例的结构示意图；
图7是本发明延伸结构第二实施例的结构示意图；
图8是本发明延伸结构第三实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明所提供的骨科植入物属于生物医疗技术领域，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，并不能对本发明带来限定。
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；在四肢则常用近端、远端描述部位间的关系，即靠近躯干的根部为近侧(或近端)，而相对距离较远或末端的部位为远侧(或远端)；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。
为解决现有技术中骨科植入物生物固定性能不佳的技术问题，本发明提供一种骨科植入物，该骨科植入物呈球缺状，并且骨科植入物的底面部分区域内凹，以形成内凹面，内凹面用于与髋臼内衬或股骨球头接触以形成关节活动摩擦副；骨科植入物其外球面的底部至少部分区域向外延伸，以形成延伸结构，延伸结构用于在骨科植入物植入人体原生骨盆的髋臼窝后与髋臼窝外的人体原生骨接触。以下进行详细阐述。
请参阅图1-2，图1是本发明骨科植入物一实施例的剖面结构示意图，图2是图1所示骨科植入物的俯视结构示意图。
本实施例所阐述的骨科植入物1呈球缺状。球缺状即描述骨科植入物1的结构为一个球被一平面截下的部分球体。截面为球缺的底面，垂直于截面的直径被截后被截下的线段长为球缺的高。需要说明的是，骨科植入物1可以为应用于人工髋关节置换的髋臼杯。当然，本实施例所阐述的骨科植入物1也可以是与髋臼杯形状结构相近的关节结构，例如肩关节等，在此不做限定。
在本实施例中，骨科植入物1的底面部分区域内凹，以形成内凹面11，内凹面11用于与髋臼内衬或股骨球头接触以形成关节活动摩擦副。其中，骨科植入物1的内凹面11所接触的髋臼内衬以及股骨球头可以是人工假体，或是骨科植入物1的内凹面11接触人体原生的股骨球头，在此不做限定。
以下大致描述髋关节的结构以及其对应假体(人工植入物)的临床现状：
髋关节(胯关节)是人体较大的关节之一。由股骨(大腿骨)近端的股骨头/颈和骨盆上的髋臼(胯臼)组成，外面覆盖有肌肉和软组织。从结构上讲，髋关节是一种典型的头臼(球窝)关节。在肌肉的牵拉控制下股骨头在髋臼内旋转移动，从而形成髋关节的活动。髋关节是人体重要的负重关节，同时也是负重关节中活动范围最大的关节。不仅可以伸屈(坐下和站起)，内收外展(大腿靠近和远离身体中线)，还可以内外旋转(膝关节向内及向外旋转)。在人们的日常生活中，髋关节扮演着重要的角色，无论是行走站立、还是坐卧休息，时时刻刻都离不开髋关节的参与。
髋关节病损是指由于各种原因导致髋关节的结构、软骨发生异常，髋关节出现进行性加重的疼痛和功能受限，从而影响关节正常使用的情况。由于软骨缺乏自我修复和再生能力，现有的医疗技术水平还无法做到负重部位的软骨移植，因此软骨一旦发生病变或损伤将是不可逆的。常规的药物治疗等方法只能起到保护关节软骨的作用，并不能修复受损部位，因此手术治疗是解决终末期关节炎疾病行之有效的治疗方法，通过人工髋关节置换手术，实现髋臼杯的植入以置换病损关节结构。
目前，人工髋关节置换可以说是外科发展历史上最为成功的手术之一。但由于传统的植入物由金属材质制成，例如钛合金、钴铬合金等，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。因此，临床研究显示磨损是亟待解决的一大问题，无论是髋臼杯与髋臼内衬之间，还是髋臼内衬与股骨球头之间，或是股骨球头与股骨柄之间，产生的磨屑微粒，轻者导致骨溶解，假体无菌性松动与感染，重则导致假体失效，必须进行伤害更大且花费巨大，而且临床效果还比较有限的翻修手术。
人工髋关节置换术的另一个问题是术后脱位，研究显示这个问题可以通过采用大直径的人工股骨头和带高边的髋臼内衬来防止，但由于髋臼窝的大小相对恒定，即髋臼杯的大小不能无限制地放大，而髋臼内衬的存在，一方面髋臼内衬要尽可能的厚，从而更加耐磨延长假体使用寿命，另一方面，人工股骨头相比原生的股骨头要小不少，从而髋关节的活动度受到了限制，且更加容易脱位，所以髋臼杯大小确定后，要更加耐磨就要用厚的髋臼内衬，但人工股骨头就只能选小的，从而造成术后活动度受限且增加术后脱位的风险；如果为了防止脱位，采用大直径的人工股骨头，髋臼内衬的厚度就得大幅减小，髋臼内衬的耐磨寿命必将受限。
基于上述技术问题，本实施例提供一种骨科植入物1，用以解决传统植入物所存在的技术问题。以下进行详细阐述。
在本实施例中，骨科植入物1呈球缺状，其外周面为一球面，以下称作外球面12。骨科植入物1的外球面12底部至少部分区域向外延伸，以形成延伸结构13，延伸结构13用于在骨科植入物1植入人体原生骨盆的髋臼窝后与该髋臼窝外的人体原生骨接触，以增加骨科植入物1整体与人体原生骨的接触面积，即骨科植入物1与人体原生骨之间形成生物固定的接触面面积，从而提高骨科植入物1与人体原生骨之间生物固定的结合强度，进而改善骨科植入物1的生物固定性能，保证其与人体原生骨之间形成可靠的生物固定。
需要说明的是，骨科植入物1与人体原生骨盆的髋臼窝之间通常为紧配合。骨科植入物1与人体原生骨盆的髋臼窝之间采用过盈配合的方式，利用外界机械力将骨科植入物1嵌入髋臼窝之中，骨科植入物1与髋臼窝二者的相对位置固定，以避免二者发生相对易位。并且，保证骨科植入物1与髋臼窝二者的相对位置固定，以为人体原生骨生长并附着于骨科植入物1表面提供结构基础。
由于骨科植入物1与人体原生骨盆的髋臼窝之间的紧配合作用，能够使得骨科植入物1上的延伸结构13紧密贴合髋臼窝外的人体原生骨，并且保持相对位置固定，同样也为人体原生骨生长并附着于延伸结构13表面提供结构基础。
在本实施例中，骨科植入物1其外球面12的底部向外延伸，具体为向靠近髋臼窝外并且与髋臼窝相邻的人体原生骨的方向延伸，以形成延伸结构13。延伸结构13可以环绕于骨科植入物1的外球面12底部。需要说明的是，本实施例以骨科植入物1的外球面12底部均向外延伸，形成呈环状的延伸结构13为例进行阐述，并非因此对本实施例所阐述延伸结构13的结构形式造成限定。
图3展示了骨科植入物1植入人体原生骨盆2的髋臼窝21后的结合形式。
可以理解的是，在本发明的其他实施例中，延伸结构13的结构形式可以与本实施例不同，将在下文进行详细阐述。
需要说明的是，为使延伸结构13在骨科植入物1嵌入髋臼窝的情况下能够紧密贴合髋臼窝外的人体原生骨，延伸结构13用于接触人体原生骨的表面与其所接触的人体原生骨表面二者表面特性相互匹配(即延伸结构13用于接触人体原生骨的表面所呈现的结构与其所接触的人体原生骨表面所呈现的结构相互匹配)，使得延伸结构13能够紧密贴合人体原生骨表面，有利于骨长上以及骨长入。
当然，延伸结构13用于接触人体原生骨的表面也可为一平整面。其原因在于，骨科植入物1与人体原生骨盆的髋臼窝之间通常为上文所述的紧配合。在骨科植入物1与人体原生骨盆的髋臼窝之间的结合力作用下，延伸结构13也能够紧密贴合人体原生骨表面，以利于骨长上以及骨长入。
在本实施例中，骨科植入物1呈半球状，其外球面12用于与人体原生骨盆的髋臼窝接触，例如髋臼窝的内表面。在保证其与人体骨盆上的髋臼窝之间具有足够的接触面积的情况下，使得股骨头与骨科植入物1之间的相对活动度最大化。骨科植入物1用于与人体原生骨接触的一面(即其外球面12)具有粗糙结构14，用于与其他骨头或植入物接触的一面(即其内凹面11)为光滑面。具体地，骨科植入物1与人体原生骨接触时，即需要骨科植入物1与人体骨盆上的髋臼窝直接接触，通过外周表面上的粗糙结构14形成生物固定。骨科植入物1的内凹面11与股骨头直接接触，以形成关节活动摩擦副，满足关节活动要求。
为进一步改善骨科植入物1的生物固定性能，延伸结构13上靠近骨科植入物1顶部的表面同样具有粗糙结构14，用于与髋臼窝外并与髋臼窝相邻的人体原生骨接触，进一步增加骨科植入物1与人体原生骨盆之间的接触面积，增强二者之间的连接强度。
在本实施例中，骨科植入物1其外球面12以及延伸结构13上的粗糙结构14可以为多孔粗糙结构。其中，多孔粗糙结构的平均孔隙率为10％～80％、平均孔径为10～1000微米。这种多孔结构类似于人体原生的骨小梁结构，能够诱使成骨细胞骨长入，同时这种多孔结构还能够使骨科植入物1具有一定的粗糙度，能够帮助成骨细胞尽快地骨长上，进而在需要固定连接的一面形成可靠的生物固定。内凹面11的粗糙度值Ra为0.01～1.6微米，这种粗糙度极低的光滑面具有优异的摩擦性能，在与其他骨头或植入物接触的一面所形成的摩擦副能够减少磨损，延长植入物的寿命。
在本发明的其他实施例中，骨科植入物3其外球面31以及延伸结构32上的粗糙结构33可以包括若干脊状物331。该若干脊状物331使得骨科植入物3具有一定的粗糙度，以帮助成骨细胞尽快地骨长上，进而在需要固定连接的一面形成可靠的生物固定，如图4所示。
需要说明的是，延伸结构13上的粗糙结构14与延伸结构13为一体结构，并且骨科植入物1的外球面12上的粗糙结构14与外球面12为一体结构。即，粗糙结构14是一体成型在骨科植入物1上。具体地，粗糙结构14是对骨科植入物1的表面进行处理形成的。可以是在植入物制备的中间过程中形成，也可以是在形成植入物后对其表面进行后续处理得到粗糙结构14。通过将粗糙结构14一体成型在骨科植入物1上，能够避免出现涂层脱落分离的现象，有助于延长植入物的使用寿命。
在本实施例中，骨科植入物1的材质可以为陶瓷，例如可以是氮化硅陶瓷、氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷和氧化锆增韧的氧化铝陶瓷等。当骨科植入物1的材质为陶瓷时，粗糙结构14是在陶瓷的烧结过程中形成的。具体地，在将成型后的坯体进行烧结的过程中，对坯体的表面进行烧结造孔处理，以使烧结后的器件表面具有粗糙结构14。当骨科植入物1的材质为陶瓷时，特别是选用氮化硅陶瓷时，相对金属材质的植入物除了具有生物陶瓷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，能够改善人工髋关节的磨损和应力遮挡问题。
综上所述，本发明所提供的骨科植入物其外球面的底部至少部分区域向外延伸，所形成的延伸结构用于在骨科植入物植入人体原生骨盆的髋臼窝后与髋臼窝外的人体原生骨接触。该骨科植入物的外球面用于与人体原生骨盆的髋臼窝接触并且紧密配合，形成良好的生物固定；同时，延伸结构与髋臼窝外的人体原生骨接触，增加了该骨科植入物与人体原生骨的接触面积，使得骨科植入物与人体原生骨之间的生物固定更加可靠，从而改善骨科植入物的生物固定性能；并且骨科植入物其外球面以及延伸结构上具有粗糙结构，有利于骨长入以及骨长上。
请参阅图5，图5是本发明骨科植入物另一实施例的俯视结构示意图。
在本实施例中，骨科植入物4呈球缺状。球缺状即描述骨科植入物4的结构为一个球被一平面截下的部分球体。截面为球缺的底面，垂直于截面的直径被截后被截下的线段长为球缺的高。需要说明的是，骨科植入物4可以为应用于人工髋关节置换的髋臼杯。
骨科植入物4的底面部分区域内凹，以形成内凹面(图中未标识)，内凹面用于与髋臼内衬或股骨球头接触以形成关节活动摩擦副。骨科植入物4其外周面为一球面，以下称作外球面41。骨科植入物4的外球面41底部至少部分区域向外延伸，以形成延伸结构42，延伸结构42用于在骨科植入物4植入人体原生骨盆的髋臼窝后与该髋臼窝外的人体原生骨接触，以增加骨科植入物4整体与人体原生骨的接触面积，从而提高骨科植入物4与人体原生骨之间生物固定的结合强度，进而改善骨科植入物4的生物固定性能，保证其与人体原生骨之间形成可靠的生物固定。
本实施例与上述实施例的不同之处在于，骨科植入物4其外球面41的底部部分区域向外延伸，以形成延伸结构42。具体地，延伸结构42环绕于骨科植入物4的外球面41底部，呈半环状，如图5所示。当然，延伸结构42也可为1/4环形，如图6所示；或是3/4环形等结构，如图7所示，甚至可以是多个相互间隔的结构形式，如图8所示，在此不做限定。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种骨科植入物，其特征在于，所述骨科植入物呈球缺状，并且所述骨科植入物的底面部分区域内凹，以形成内凹面，所述内凹面用于与髋臼内衬或股骨球头接触以形成关节活动摩擦副；
所述骨科植入物其外球面的底部至少部分区域向外延伸，以形成延伸结构，所述延伸结构用于在所述骨科植入物植入人体原生骨盆的髋臼窝后与所述髋臼窝外的人体原生骨接触。
2.根据权利要求1所述的骨科植入物，其特征在于，所述骨科植入物其外球面的底部部分区域向外延伸，以形成所述延伸结构。
3.根据权利要求1所述的骨科植入物，其特征在于，所述骨科植入物其外球面的底部向外延伸，以形成所述延伸结构，所述延伸结构环绕于所述骨科植入物的外球面底部。
4.根据权利要求2或3所述的骨科植入物，其特征在于，所述延伸结构上靠近所述骨科植入物顶部的表面具有粗糙结构，用于与所述髋臼窝外的人体原生骨接触。
5.根据权利要求4所述的骨科植入物，其特征在于，所述骨科植入物呈半球状，所述骨科植入物的外球面具有粗糙结构，用于与所述髋臼窝接触。
6.根据权利要求5所述的骨科植入物，其特征在于，所述粗糙结构为多孔粗糙结构，所述多孔粗糙结构的平均孔隙率为10％～80％、平均孔径为10～1000微米。
7.根据权利要求5所述的骨科植入物，其特征在于，所述粗糙结构包括若干脊状物。
8.根据权利要求5所述的骨科植入物，其特征在于，所述延伸结构上的所述粗糙结构与所述延伸结构为一体结构；并且，所述骨科植入物的外球面上的所述粗糙结构与所述外球面为一体结构。
9.根据权利要求1所述的骨科植入物，其特征在于，所述内凹面为光滑表面，所述内凹面的粗糙度值Ra为0.01～1.6微米。
10.根据权利要求1所述的骨科植入物，其特征在于，所述骨科植入物的材质为氮化硅陶瓷。
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