[發(fā)明專利]人工關節(jié)用的金剛石復合片、人工關節(jié)和人工關節(jié)組件

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711105140.5
• 申請日: 2017-11-10
• 公開（公告）號: CN107802379A
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發(fā)明（設計）人: 張巖;李春元;楊凱森;劉囡南;鄭梅;許三平;李敏;劉加
• 申請（專利權(quán)）人: 中科鋼研節(jié)能科技有限公司
• 主分類號: A61F2/30
• 分類號: A61F2/30;A61F2/32
• 代理公司: 北京潤平知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11283
• 代理人: 嚴政,劉依云

技術領域

本發(fā)明涉及人工關節(jié)領域，具體涉及一種人工關節(jié)用的金剛石復合片、人工關節(jié)和人工關節(jié)組件。

背景技術

人工關節(jié)是指采用金屬、陶瓷、超高分子量聚乙烯等材料，根據(jù)人體關節(jié)的形態(tài)、構(gòu)造及功能制成的人工關節(jié)假體，一般來說，其使用年限可達10年以上。

人工關節(jié)包括用量最大的髖關節(jié)和膝關節(jié)，而肩、肘、腕、踝關節(jié)和掌、指關節(jié)正在發(fā)展中。人工關節(jié)具有以下特征：1)靈活性：使病人關節(jié)恢復正常的活動范圍，完成正常原生關節(jié)所有可能的動作；2)持久性：關節(jié)的機械部分在執(zhí)行各種活動功能時，不應損壞或斷裂，在受體生命持續(xù)期限內(nèi)，與受體骨骼的固定保持嚴格的完整性；3)相容性：人工關節(jié)材料和磨損后的產(chǎn)物應與生物相容，不應在受體內(nèi)出現(xiàn)有毒的、發(fā)炎的或其它有害反應。

目前，人工關節(jié)材料主要包括以下幾種：(1)金屬材料，例如不銹鋼(316)、鈷鉻鉬合金(Co64-Cr30-Mo6)、鈷鎳合金(MP35N)、鈦及鈦合金(Ti6-Al4-V)等；(2)超高分子量聚乙烯；(3)陶瓷材料：氧化鋁(Al₂O₃)和氧化鋯(ZrO₂)；(4)超硬材料：指復合在硬質(zhì)合金基體上的聚晶金剛石(PCD)。

與陶瓷材料相比，金屬材料不耐磨，使用壽命較短，金屬對金屬界面線性磨損碎屑尺寸為0.1～5μm，顆粒較大。超高分子量聚乙烯是目前制作人工髖臼和膝關節(jié)內(nèi)襯的主要材料。研究發(fā)現(xiàn)，超高分子量聚乙烯磨屑也會導致骨質(zhì)溶解。陶瓷材料容易發(fā)生磨損和溶骨現(xiàn)象，由于脆性大，在臨床上容易引起破裂。

金剛石是自然界中最硬的物質(zhì)，金剛石對金剛石界面的體內(nèi)線性磨損量幾乎顯現(xiàn)不出，關節(jié)壽命長；超硬材料與人體相容性好，不產(chǎn)生有毒和使生物體發(fā)炎等有害反應，超硬材料(即，聚晶金剛石)其主要組分是“碳”，用超硬材料制成的人工關節(jié)具有良好的生物相容性、耐蝕性、耐磨性，高的抗疲勞強度、屈服強度、抗張強度和低的彈性模量。因此，超硬材料是制作能終生使用的人工關節(jié)的唯一理想材料。然而，國外近兩年剛進入臨床使用，國內(nèi)空白。

制備金剛石假關節(jié)的早期工作，例如制備PCD股骨頭假體，對于溶劑金屬通常是使用CoCrMo合金完成的，為了提高構(gòu)件的強度，優(yōu)選的方法是采用高壓和高溫燒結(jié)工藝。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，CoCrMo合金是一種自身生物相容的合金但其不耐腐蝕，究其原因在于，鉻是強烈的碳化物形成劑，在燒結(jié)過程期間，鉻暴露于溶解的碳中，容易在熔融金屬中以碳化鉻形式析出或釋放，這導致在溶劑金屬中的一些區(qū)域中缺乏或沒有鉻，因此導致該材料的耐腐蝕性和生物相容性差。例如，以使用F-75合金作為溶劑金屬制成的PCD假體為例，用pH為6的Hank溶液中測試構(gòu)件的離子洗脫：燒結(jié)前，離子洗脫速率的小于0.1ppm/天，而在燒結(jié)后，PCD構(gòu)件的離子洗脫速率高達7ppm/天。所以，自身具有良好生物相容性的金屬作為溶劑金屬用于形成燒結(jié)的金剛石復合片時生物相容性變差。相容性變差會導致人工關節(jié)在長期植入的過程中，釋放出有害的金屬離子，從而導致關節(jié)周圍的組織發(fā)炎和關節(jié)松動，最終導致植入失敗。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種人工關節(jié)用的金剛石復合片、人工關節(jié)和人工關節(jié)組件。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提供了一種人工關節(jié)用的金剛石復合片，該復合片包括金剛石骨板，其中，所述金剛石骨板包含多個金剛石晶體以及位于所述金剛石晶體之間的間隙內(nèi)的溶劑觸媒金屬，所述溶劑觸媒金屬包含Sn、Co、Cr和Ti。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提供了一種人工關節(jié)，該人工關節(jié)包括相互配合的關節(jié)頭和關節(jié)窩，其中，所述關節(jié)頭和/或關節(jié)窩由所述金剛石復合片形成。

根據(jù)本發(fā)明的第三方面，本發(fā)明提供了一種人工關節(jié)組件，該人工關節(jié)包括本發(fā)明所述的人工關節(jié)和與之固定的外殼，所述外殼可通過固定機構(gòu)固定在骨骼上。

本發(fā)明人工關節(jié)的部件采用所述金剛石復合片制成，以所述金剛石骨板形成關節(jié)中的至少一個接合面，能得到低摩擦和耐長時間磨損的人工關節(jié)，因此具有置換關節(jié)的最長壽命；所述人工關節(jié)具有生物相容性，與先前的人工關節(jié)相比，對人體系統(tǒng)的傷害小。此外，所述人工關節(jié)由較少的部件按非常簡單的設計制成，因此容易制造，可靠性高。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的人工髖關節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2A表示了本發(fā)明的一種人工關節(jié)組件；

圖2B表示本發(fā)明的另一種人工關節(jié)組件；

圖2C表示本發(fā)明的又一種人工關節(jié)組件；