一种仿生全踝关节置换假体

1.本发明涉及医学技术领域，尤其涉及一种仿生全踝关节置换假体。


背景技术：

2.踝关节是人体内最常见的受伤关节，大多数症状性骨性关节炎都是创伤后的，其原因可能是韧带损伤导致的骨折或不稳定，踝关节终末期骨性关节炎会严重影响患者生活，其外科治疗的方法通常需要在踝关节处进行假体置换。但是现有的置换假体存在需要的骨切除量大易导致缺血性坏死等并发症，依赖于骨水泥固定导致无法进行骨长入来完成假体和关节的融合，置换假体骨接触面弹性模量过大产生应力屏蔽，植入时间长后磨损严重导致失效等问题，严重影响了患者的康复速度和术后生活水平。在上述问题的影响下，为了提升全踝关节置换术的成功率，帮助患者回归正常生活，需对现有产品进行设计优化。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种仿生全踝关节置换假体，能够帮助进行骨长入，促进假体和胫骨、距骨的融合。
4.为实现上述目的，本发明提供了一种仿生全踝关节置换假体，包括胫骨端三周期极小曲面多孔结构、胫骨端假体、距骨端假体和距骨端多孔结构；
5.所述胫骨端三周期极小曲面多孔结构具有胫骨端固定轨，所述胫骨端假体与所述胫骨端三周期极小曲面多孔结构连接，并位于所述胫骨端三周期极小曲面多孔结构远离所述胫骨端假体一侧；所述距骨端假体位于所述胫骨端假体远离所述胫骨端三周期极小曲面多孔结构一侧；所述距骨端多孔结构和所述距骨端假体连接，并位于所述距骨端假体远离所述胫骨端假体一侧，所述距骨端多孔结构具有距骨端固定轨，所述距骨端固定轨位于所述距骨端多孔结构远离所述距骨端假体一侧。
6.其中，所述胫骨端三周期极小曲面多孔结构与胫骨接触面为弧形。
7.其中，所述胫骨端假体包括金属部件和聚乙烯部件；
8.所述金属部件和所述胫骨端三周期极小曲面多孔结构连接，并位于所述胫骨端三周期极小曲面多孔结构远离所述胫骨端固定轨一侧；所述聚乙烯部件和所述金属部件连接，并位于所述金属部件远离所述胫骨端三周期极小曲面多孔结构一侧。
9.其中，所述距骨端假体由peek材料和金属多孔材料经注塑工艺复合而成。
10.其中，所述距骨端多孔结构与距骨接触面为弧形。
11.其中，所述金属部件采用钛合金材料。
12.其中，所述聚乙烯部件采用聚乙烯材料。
13.本发明的一种仿生全踝关节置换假体，所述胫骨端三周期极小曲面多孔结构、所述距骨端多孔结构与骨接触面采用弧形设计，大量降低植入骨切除量，可尽量保留患者的骨质，对原本的骨质破坏少，功能更好，患者康复更快，减少了假体下沉的风险；采用三周期极小曲面多孔结构与骨接触，一方面降低了接触面弹性模量，多孔结构内部相互连通，有助
于体液的流动与营养物质的运输，另一方面三周期极小曲面力学性能良好，能很好地降低应力集中，同时由于采用多孔结构，有效防止了金属与骨接触产生应力屏蔽造成骨溶解；极小曲面具有仿生功能，利于流体低阻力通过；多孔结构内部连通性良好，有良好的刺激成骨分化，帮助骨长入的能力，帮助加速全踝关节置换物与患者骨融合，加快康复速度；设计的所述胫骨端三周期极小曲面多孔结构、所述距骨端多孔结构采用经外侧穿纤维入路进行手术，减少了骨切除量，分散了假体所受应力，防止了缺血坏死，骨质破坏，骨折的发生。所述距骨端假体由peek材料和金属多孔材料注塑一体性成型与复合，极大增加了材料复合区域的接触面积，提升了材料复合的连接强度，增强了植入假体的稳定性。采用peek-聚乙烯摩擦副，减少了有害碎屑的产生，提升了关节置换假体在受人体载荷下的摩擦性能，降低摩擦失效的风险，减少疲劳失效和裂纹扩展，延长了置换假体的寿命。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1是本发明的一种仿生全踝关节置换假体的结构示意图。
16.图2是本发明的定位示意图。
17.图3是本发明的钻孔导轨的结构示意图。
18.图4是本发明的打孔示意图。
19.图5是本发明的切割导轨的结构示意图。
20.图6是本发明的扩孔示意图。
21.图7是本发明的切除剩余骨质示意图。
22.图8是本发明的完成所有骨质加工示意图。
23.图9是本发明的胫骨端固定轨和距骨端固定轨部分的骨质切除示意图。
24.图10是本发明的的置换假体的植入示意图。
25.图11是本发明的距骨端假体的注塑示意图。
26.图12是本发明的一种仿生全踝关节置换假体的侧视图。
27.1-胫骨端三周期极小曲面多孔结构、2-胫骨端假体、3-距骨端假体、4-距骨端多孔结构、5-探针、6-切割导轨、7-钻孔导轨、8-置换假体固定轨切除导轨、11-胫骨端固定轨、21-金属部件、22-聚乙烯部件、41-距骨端固定轨、61-胫骨切削孔、62-距骨切削孔、71-胫骨打孔通道、72-距骨打孔通道。
具体实施方式
28.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
29.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所
示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
30.请参阅图1～图12，本发明提供一种仿生全踝关节置换假体：包括胫骨端三周期极小曲面多孔结构1、胫骨端假体2、距骨端假体3和距骨端多孔结构4；
31.所述胫骨端三周期极小曲面多孔结构1具有胫骨端固定轨11，所述胫骨端假体2与所述胫骨端三周期极小曲面多孔结构1连接，并位于所述胫骨端三周期极小曲面多孔结构1远离所述胫骨端假体2一侧；所述距骨端假体3位于所述胫骨端假体2远离所述胫骨端三周期极小曲面多孔结构1一侧；所述距骨端多孔结构4和所述距骨端假体3连接，并位于所述距骨端假体3远离所述胫骨端假体2一侧，所述距骨端多孔结构4具有距骨端固定轨41，所述距骨端固定轨41位于所述距骨端多孔结构4远离所述距骨端假体3一侧。
32.在本实施方式中，安装本发明的过程如下：
33.1：对患者正常侧使用ct进行扫描，得出患者踝关节结构数据，根据得出的数据选择型号适合的全踝关节置换假体。
34.2：对患者脚掌进行固定，使其脚掌垂直于水平面且垂直于胫骨机械轴，调整小腿位置，保证胫骨机械轴平行于地面。并完成对腿部的固定。
35.3：切断腓骨，暴露踝关节，将切下腓骨暂时绑定到脚跟位置。
36.4：请参阅图2，将探针5插入切割导轨6的定位孔，保证其旋转能扫描到距骨穹窿处的外侧距骨，固定夹持装置。
37.5：请参阅图3-4，将钻孔导轨7装上加持装置，对距骨进行打孔。
38.6：请参阅图5-7，换上切割导轨6，进行距骨的扩孔工作，使用扫骨钻完成剩余骨质的切割，加工出置换假体的植入空间。
39.7：请参阅图8，对胫骨进行打孔、扩孔和骨切除，完成胫骨侧的处理。
40.8：请参阅图9、将置换假体固定轨切除导轨8插入完成处理后的植入部位，进行所述胫骨端固定轨11和所述距骨端固定轨41部分的骨质切除，得到与所述胫骨端固定轨11和所述距骨端固定轨41适配的轨道。
41.9：将置换假体装配后植入切除的骨质部位。
42.10：请参阅图10，测试植入后的活动范围和稳定性，接上切断的腓骨，缝合伤口，完成植入。
43.本发明的一种仿生全踝关节置换假体，所述胫骨端假体2与所述距骨端假体3的接触面为仿人体关节结构配合面9，与人体踝关节的相互接触表面相似，所述胫骨端三周期极小曲面多孔结构1、所述距骨端多孔结构4与骨接触面采用弧形设计，大量降低植入骨切除量，可尽量保留患者的骨质，对原本的骨质破坏少，功能更好，患者康复更快，减少了假体下沉的风险；采用三周期极小曲面多孔结构与骨接触，一方面降低了接触面弹性模量，多孔结构内部相互连通，有助于体液的流动与营养物质的运输，另一方面三周期极小曲面力学性能良好，能很好地降低应力集中，同时由于采用多孔结构，有效防止了金属与骨接触产生应力屏蔽，造成骨溶解；极小曲面具有仿生功能，利于流体低阻力通过；多孔结构内部连通性良好，有良好的刺激成骨分化，帮助骨长入的能力，帮助加速全踝关节置换物与患者骨融合，加快康复速度；设计的所述胫骨端三周期极小曲面多孔结构1、所述距骨端多孔结构4采
用经外侧穿纤维入路进行手术，减少了骨切除量，分散了假体所受应力，防止了缺血坏死，骨质破坏，骨折的发生。所述距骨端假体3由peek材料和金属多孔材料注塑一体性成型与复合，极大增加了材料复合区域的接触面积，提升了材料复合的连接强度，增强了植入假体的稳定性。
44.进一步的，所述胫骨端三周期极小曲面多孔结构1与胫骨接触面为弧形。
45.在本实施方式中，所述胫骨端三周期极小曲面多孔结构1与胫骨接触面采用弧形设计，大量降低植入骨切除量，可尽量保留患者的骨质，对原本的骨质破坏少，功能更好，患者康复更快。
46.进一步的，所述胫骨端假体2包括金属部件21和聚乙烯部件22；
47.所述金属部件21和所述胫骨端三周期极小曲面多孔结构1连接，并位于所述胫骨端三周期极小曲面多孔结构1远离所述胫骨端固定轨11一侧；所述聚乙烯部件22和所述金属部件21连接，并位于所述金属部件21远离所述胫骨端三周期极小曲面多孔结构1一侧。
48.在本实施方式中，所述金属部件21采用钛合金材料，所述聚乙烯部件22采用聚乙烯材料，采用peek-聚乙烯作为摩擦副，能够大幅提升关节置换假体在受人体载荷下的摩擦性能，降低摩擦失效的风险，减少疲劳失效和裂纹扩展，延长置换假体的寿命，防止有毒离子析出和磨屑导致炎症发生。
49.进一步的，所述距骨端多孔结构4与距骨接触面为弧形。
50.在本实施方式中，所述距骨端多孔结构4与距骨接触面采用弧形设计，大量降低植入骨切除量，可尽量保留患者的骨质，对原本的骨质破坏少，功能更好，患者康复更快。
51.本发明的一种仿生全踝关节置换假体的设计制造过程为：
52.1：对不同年龄的患者健康侧进行ct或mri技术进行扫描，提取踝关节结构参数，设计不同结构尺寸的置换假体，在ug、3-matic、magics等软件中完成模型的建立和多孔结构的填充，在所述距骨端多孔结构4中设计有挡板阻挡注塑时peek越过注塑连接区域。
53.2：根据不同尺寸的假体，设计所述距骨端假体3中金属多孔材料与peek材料注塑复合的模具。
54.3：采用激光选区熔化/电子束选区熔化技术完成所述金属部件21的打印，随后进行喷砂、打磨、切削等后处理，完成所述金属部件21的制备；将所述聚乙烯部件22嵌入所述金属部件21，完成所述胫骨端假体2的制造。
55.4：请参阅图11，图11是距骨端假体3的注塑示意图，将加工好的距骨端金属多孔部件置入注塑模具，将热融的peek注入模具内部并加压保温，最后脱模，完成peek部件的成型及与距骨端金属多孔部件的连接，完成所述距骨端假体3的制造。
56.以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。