[發明專利]人工膝關節假體模擬運動試驗機

無效

• 申請號: 200910051171.6
• 申請日: 2009-05-14
• 公開（公告）號: CN101561358A
• 公開（公告）日: 2009-10-21
• 發明（設計）人: 李元超;李鋒;韋建和;王建平;王成燾
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01M19/00
• 分類號: G01M19/00;G01N3/56;G01N19/00
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及一種醫療器械技術領域的設備，具體是一種人工膝關節假體模擬運動試驗機。

背景技術

人的關節摩擦性能優良，摩擦系數極小且幾乎無磨損，但骨關節炎或事故等原因，嚴重影響關節的正常使用，目前我國骨關節炎患者達到3600萬～4000萬，其中100～150萬患者需要進行人工關節置換。常用的人工關節材料主要有高分子聚乙烯、鈷鉻鉬合金、陶瓷等。用這些材料制成的人工關節假體用于替代病變關節，實現重建關節功能、解除關節疼痛、矯正關節畸形、保持關節穩定性和修復肢體長度等多方面作用，提高了各種骨關節疾病的病人的生活質量。技術最成熟而且應用最多的是人工髖關節和人工膝關節，大約占全部人工關節置換病例的90％。人膝關節按照三維空間三個軸，共有六種運動方式，其中3種是旋轉(內外旋，屈曲伸直，內外翻)，3種是移位(前后移位，內外側移位，縱向分離和擠壓)。這些運動方式不是單獨出現，而是合并出現的，即膝關節運動模式是兼有屈曲、滾動、滑動、側移和軸位旋轉的復雜多自由度的運動模式。

進行關節置換后，人工膝關節就要實現天然人膝關節的多種運動模式，運動中存在多組摩擦接觸面，如股骨髁與人工半月板界面、人工半月板與人工脛骨界面、股骨髁與上股骨界面以及人工脛骨與下脛骨等。在人工關節的日常使用中這些界面上存在的摩擦作用就會產生不同程度的磨損，人工膝關節假體中UHMWPE的磨損會產生許多磨損顆粒，使得植入人工膝關節的患者發生骨質溶解現象，造成人工關節破壞、松脫等嚴重問題，并最終導致關節置換術置換晚期失敗。人工關節的生物摩擦學行為直接影響置換關節手術后的療效，在臨床應用前就需要對人工關節進行模擬運動試驗研究。為了使人工膝關節模擬試驗條件統一，以便于不同類型人工膝關節的對比和評價，ISO組織提出了針對人工膝關節的模擬運動的標準，分別是ISO14243-1：2002和ISO14243-3：2004，目前出現的模擬試驗機大都采用上述兩個標準之一。

經對現有技術的文獻檢索發現，Oonishi?H等在《The?Journal?ofArthroplasty》(關節置換雜志，2008)上發表的“Ceramic?Versus?Cobalt-Chrome?Femoral?Components：Wear?of?Polyethylene?Insert?in?Total?KneeProsthesis”(陶瓷與鈷鉻鉬股骨假體比較：全膝關節中聚乙烯平臺的磨損)，該試驗采用AMTI公司的膝關節模擬試驗機，該實驗機有6個工作位，可按照ISO14243-1對膝運動進行模擬。Ellison?P等在《Journal?of?Biomechanics》(生物力學雜志，2008，41(7)：1407-1416)上發表“In?vitro?simulation?andquantification?of?wear?within?the?patellofemoral?joint?replacement”(髕股關節置換的體外模擬和磨損量化)，材料試驗機廠商MTS有兩種針對膝關節模擬試驗的試驗機，分別是MTS?Bionix單站和多站膝蓋模擬器，它可以模擬膝關節受力和運動。單站膝蓋模擬器只能進行一個關節試樣的測試，它是在MTS的拉扭試驗機的基礎上加裝電機實現多個運動和力學加載，其中內外旋轉、運動采用電機伺服加載，前后移位和縱向擠壓采用液壓加載；多站膝蓋模擬器一次能進行多個關節試樣的測試，它無需拉扭試驗機的配合，采用與單站膝蓋模擬器相同的加載方式。已有的膝關節模擬試驗機是采用電機伺服控制和液壓加載技術實現對膝關節試樣運動的模擬，需要多個電機、傳感器和電路，結構復雜。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種人工膝關節假體模擬運動試驗機人工膝關節假體運動試驗機，模擬膝關節運動過程中的屈曲伸直、內外旋轉和前后移位三種運動隨時間的變化，同時進行縱向擠壓加載，無需要多個電機、傳感器和電路，結構簡單，造價低。