[發明專利]一種生物適配性梯度骨小梁人工膝關節脛骨平臺

在審

• 申請號: 202011191070.1
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112155803A
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 史文;張景康;曹雨;劉璐
• 申請（專利權）人: 嘉思特華劍醫療器材（天津）有限公司
• 主分類號: A61F2/38
• 分類號: A61F2/38
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 陸藝

本發明公開了一種生物適配性梯度骨小梁人工膝關節脛骨平臺，包括腎形平臺托，在腎形平臺托下表面的中部設置有柄，腎形平臺托下表面除連接柄以外的其它部分設置有骨小梁層，骨小梁層由近平臺托骨小梁層和遠平臺托骨小梁層組成；近平臺托骨小梁層的孔徑和孔隙率均勻設置，遠平臺托骨小梁層呈三分區設置；本發明脛骨平臺的骨小梁拓撲結構三個維度梯度分布，有限元模型64％?72％區域的微應變在最低有效應變閾值和超生理應變閾值之間，增加假體力學適配性，提高脛骨平臺骨長入，提升長期穩定性。本發明采用3D打印一體成型，骨小梁與實體結合強度高，不易脫落。

技術領域

本發明涉及一種人工膝關節脛骨平臺，尤其是涉及一種生物適配性梯度骨小梁人工膝關節脛骨平臺。

背景技術

全膝關節置換術是目前臨床上針對終末期膝關節疾患的有效治療方式，其通過人工設計的關節假體替代損傷的膝關節組織，從而解除病患疼痛，恢復其膝關節功能，改善其生活質量。與人體解剖結構相對應，膝關節假體的組成包括股骨髁、脛骨平臺及平臺墊。隨著醫療器械技術的飛速發展以及人們對假體產品安全與有效性要求的不斷提高，膝關節假體設計和制造技術將需要不斷的優化和提升。

目前，臨床上應用的膝關節假體包括骨水泥型和生物型(非骨水泥固定)兩大類。其中，骨水泥型假體依靠骨水泥的固化和填充，將關節假體與骨組織機械固定。但多年的臨床應用發現，骨水泥固定可帶來諸多安全與有效性問題：骨水泥單體聚合釋放熱量，造成周圍組織損傷；骨水泥顆粒如果進入血液或在填充時引起髓腔高壓，會導致肺栓塞和脂肪栓塞。

生物型膝關節假體可有效消除骨水泥帶來的安全與有效性風險，通常利用表面多孔結構促進骨長入，獲得長期穩定性。但其表面多孔結構通常采用噴砂、涂層、燒結等表面處理工藝制得，與實體結合強度低，易脫落，降低假體使用壽命。且這些多孔結構并不能實現有效骨長入，臨床報道人工膝關節脛骨平臺僅有2％～40％骨長入，無法形成有力的生物學固定。

專利CN109938888A通過EBM電子束熔融技術3D打印帶有分區骨小梁結構脛骨平臺，在人體下肢力線偏移，水平方向受力不均的情況下，通過不連續介質對力的傳遞能力不同，設計不同水平方向骨小梁分區拓撲結構，使得脛骨平臺/骨界面應力/應變均一，從而實現均勻骨長入。但是從軸向考察平臺/骨界面，假體金屬材質的高彈性模量與骨組織的低彈性模量間會發生應力遮擋。根據Wolff定律：應力只有使骨產生形變(又稱微應變)后才能啟動原始信號來調節骨的合成與分解代謝，且應變范圍只有在最低有效應變閾值和超生理應變閾值之間才能促進骨生長。因此，設計一種膝關節脛骨平臺骨小梁界面層，通過優化拓撲結構，大幅減少應力遮擋，實現骨組織大部分區域微應變在最低有效應變閾值和超生理應變閾值之間，利于骨長入，具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術不足，提供一種生物適配性梯度骨小梁人工膝關節脛骨平臺。

本發明的技術方案概述如下：

一種生物適配性梯度骨小梁人工膝關節脛骨平臺，包括腎形平臺托1，在腎形平臺托內向彎處的上表面設置有燕尾形凸塊3，在燕尾形凸塊3的兩個斜向枝的外側面設置有后凹槽5，在腎形平臺托1與相對于燕尾形凸塊3的外向彎處的上表面設置有弧形凸塊2，在弧形凸塊2的內側面設置有前凹槽6，腎形平臺托下表面的中部設置有柄4，腎形平臺托下表面除連接柄4以外的其它部分設置有骨小梁層9，骨小梁層9由近平臺托骨小梁層21和遠平臺托骨小梁層20組成；近平臺托骨小梁層21的孔徑和孔隙率均勻設置，遠平臺托骨小梁層呈三分區設置；相對應腎形平臺托的橫徑10被第一標注點11和第二標注點12劃分為第一段25、第二段26和第三段27，第一段、第二段和第三段的長依次為腎形平臺托橫徑的25％-38％:24％-50％:25％-38％，第一分區線13過第一標注點11，第二分區線14過第二標注點12；第一分區線13和第二分區線14為直線或弧線，并將相對應腎形平臺托的遠平臺托骨小梁層20劃分為內側區15、中間區16和外側區17；內側區15骨小梁的孔徑和孔隙率依次大于外側區17和中間區16骨小梁的孔徑和孔隙率。