本發(fā)明涉及醫(yī)療器械中人工關(guān)節(jié)的技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種低彈性模量股骨柄。

背景技術(shù)：

目前，人工髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)目前在醫(yī)學界已成為一種較為普遍的外科手術(shù)，它讓無數(shù)患有終期骨關(guān)節(jié)疾病的病人重新恢復正常的生活。2007年權(quán)威醫(yī)學雜志《lancet》發(fā)表的評述性文章，甚至將人工髖關(guān)節(jié)置換術(shù)稱為“世紀性的手術(shù)”(theoperationofthecentury)。人工關(guān)節(jié)置換術(shù)是指采用金屬、高分子聚乙烯、陶瓷等材料，根據(jù)人體關(guān)節(jié)的形態(tài)、構(gòu)造及功能制成人工關(guān)節(jié)假體，通過外科技術(shù)植入人體內(nèi)，從而代替患病關(guān)節(jié)，達到緩解關(guān)節(jié)疼痛、恢復關(guān)節(jié)功能的目的。人工關(guān)節(jié)假體需要在人體內(nèi)長期發(fā)揮效能，因此，“長期”、“有效”是人工髖關(guān)節(jié)置換術(shù)追求的目標。通常采用的假體材料為不銹鋼、鈷合金，也有使用生物學陶瓷，它們共同的缺陷是彈性模量太高，如不銹鋼與鈷合金的彈性模量則高達200gpa以上，而皮質(zhì)骨與松質(zhì)骨的彈性模量分別只有15gpa和1.5gpa左右。從上述數(shù)據(jù)得出：金屬材料或陶瓷材料的彈性模量是骨組織的十幾倍甚至幾十倍，用上述材料制作的植入物假體力學性能與宿主骨組織無法相互匹配，植入物假體材料與宿主骨組織之間的彈性模量不匹配將容易造成應力集中和應力遮擋現(xiàn)象。其中，應力遮擋是一個基本的固體力學問題，當宿主骨組織與植入物假體相連接時，二者平行負重，則硬度較高的假體承受了大部分的負荷。應力遮擋使得植入物假體材料和宿主骨組織的接合處缺乏必要的應力刺激，進而導致植入物周圍的骨吸收大于骨形成，延緩骨痂的形成，并可能導致植入體產(chǎn)生無菌松動及斷裂等一系列并發(fā)癥。

為了使植入物假體材料的彈性模量盡可能與骨組織接近和匹配，國內(nèi)外的相關(guān)研究者開始嘗試采用多孔制備技術(shù)去模擬骨組織的微觀特征，制備三維多孔植入材料，用于降低植入體的彈性模量。但這種制作工藝較復雜，不能一次性完成制備。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種低彈性模量股骨柄，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的低彈性模量股骨柄制作工藝復雜的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種低彈性模量股骨柄，包括頭部、頸部和柄體，低彈性模量股骨柄還包括一體成型在柄體內(nèi)的彈性結(jié)構(gòu)，彈性結(jié)構(gòu)的延伸方向與柄體的延伸方向相一致。

進一步地，彈性結(jié)構(gòu)為波紋狀結(jié)構(gòu)或者折板結(jié)構(gòu)。

進一步地，位于彈性結(jié)構(gòu)的延伸方向左側(cè)的所有邊緣頂點的第一連線與柄體的內(nèi)側(cè)邊緣形狀相一致；位于彈性結(jié)構(gòu)的延伸方向右側(cè)的所有邊緣頂點的第二連線與柄體的外側(cè)邊緣形狀相一致。

進一步地，彈性結(jié)構(gòu)為波紋狀結(jié)構(gòu)，彈性結(jié)構(gòu)為彈性板，彈性板彎曲后形成波紋狀結(jié)構(gòu)。

進一步地，柄體的周向側(cè)壁上設置有多個槽狀結(jié)構(gòu)。

進一步地，槽狀結(jié)構(gòu)設置在柄體的內(nèi)側(cè)和/或外側(cè)。

進一步地，槽狀結(jié)構(gòu)的槽底與波紋狀結(jié)構(gòu)具有預定距離。

進一步地，柄體的上部長度l1的長度范圍為1/4至1/3的柄體的總長l0，柄體的中部長度l2的長度范圍為1/4至1/3的柄體的總長l0，柄體的下部長度l3的長度范圍為1/2至1/3的柄體的總長l0。

進一步地，槽狀結(jié)構(gòu)的槽寬l11的尺寸范圍為0.2至1mm。

進一步地，兩個相鄰的槽狀結(jié)構(gòu)之間的距離為層厚l12，層厚l12的尺寸范圍為1至5mm。

進一步地，低彈性模量股骨柄的外表面采用生物涂層。

應用本發(fā)明的技術(shù)方案，低彈性模量股骨柄包括頭部、頸部和柄體。其中，低彈性模量股骨柄還包括一體成型在柄體內(nèi)的彈性結(jié)構(gòu)，彈性結(jié)構(gòu)的延伸方向與柄體的延伸方向相一致。在本申請中，低彈性模量股骨柄的柄體內(nèi)一體成型有與柄體的延伸方向相一致的彈性結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有技術(shù)中的制備多孔植入股骨柄相比，不僅降低了股骨柄的彈性模量，還使得股骨柄的制作工藝更加簡化。這樣，本申請中的低彈性模量股骨柄不僅具有能夠與宿主骨組織的彈性模量相匹配的低彈性模量，減少現(xiàn)有股骨柄中應力集中和應力遮擋引起的不良效應，如宿主骨組織吸收、萎縮、疏松，股骨柄松動等，進而減輕患者痛苦。同時，本申請中的低彈性模量股骨柄的制作加工更加簡便、快捷，使得股骨柄在生物醫(yī)學領(lǐng)域得到更好的應用。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的低彈性模量股骨柄的實施例的主視圖；

圖2示出了圖1中的低彈性模量股骨柄的透視圖；

圖3示出了圖2中的低彈性模量股骨柄的a處放大圖；

圖4示出了圖2中的彈性結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；以及

圖5示出了圖4中的彈性結(jié)構(gòu)的主視圖。

其中，上述附圖包括以下附圖標記：

11、頭部；12、頸部；13、柄體；131、槽狀結(jié)構(gòu)；20、彈性結(jié)構(gòu)；21、第一連線；22、第二連線；l0、總長；l1、上部長度；l2、中部長度；l3、下部長度；l11、槽寬；l12、層厚。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本發(fā)明及其應用或使用的任何限制?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復數(shù)形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數(shù)字表達式和數(shù)值不限制本發(fā)明的范圍。同時，應當明白，為了便于描述，附圖中所示出的各個部分的尺寸并不是按照實際的比例關(guān)系繪制的。對于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù)、方法和設備可能不作詳細討論，但在適當情況下，技術(shù)、方法和設備應當被視為授權(quán)說明書的一部分。在這里示出和討論的所有示例中，任何具體值應被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實施例的其它示例可以具有不同的值。應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步討論。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的低彈性模量股骨柄的實施例的主視圖，圖2示出了圖1中的低彈性模量股骨柄的透視圖，圖3示出了圖2中的低彈性模量股骨柄的a處放大圖，圖4示出了圖2中的彈性結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖，圖5示出了圖4中的彈性結(jié)構(gòu)的主視圖。如圖1至圖5所示，本實施例的低彈性模量股骨柄包括頭部11、頸部12和柄體13，低彈性模量股骨柄還包括一體成型在柄體13內(nèi)的彈性結(jié)構(gòu)20，彈性結(jié)構(gòu)20的延伸方向與柄體13的延伸方向相一致。

應用本實施例的技術(shù)方案，在本實施例中，低彈性模量股骨柄的柄體13內(nèi)一體成型有與柄體13的延伸方向相一致的彈性結(jié)構(gòu)20，與現(xiàn)有技術(shù)中的制備多孔植入股骨柄相比，不僅降低了股骨柄的彈性模量，還使得股骨柄的制作工藝更加簡化。這樣，本實施例中的低彈性模量股骨柄不僅具有能夠與宿主骨組織的彈性模量相匹配的低彈性模量，減少現(xiàn)有股骨柄中應力集中和應力遮擋引起的不良效應，如宿主骨組織吸收、萎縮、疏松，股骨柄松動等，進而減輕患者痛苦。同時，本實施例中的低彈性模量股骨柄的制作加工更加簡便、快捷，使得股骨柄在生物醫(yī)學領(lǐng)域得到更好的應用。

需要說明的是，柄體13與彈性結(jié)構(gòu)20的材質(zhì)可以為同一種材質(zhì)，也可以為不同材質(zhì)。

彈性結(jié)構(gòu)自身材質(zhì)的彈性模量范圍為20～100gpa。

需要說明的是，在本申請中，低彈性模量是指材料的彈性模量范圍在20～100gpa內(nèi)。

在本實施例的低彈性模量股骨柄中，在低彈性模量股骨柄插入股骨的骨髓腔后，低彈性模量股骨柄與股骨頭裝配后與髖關(guān)節(jié)窩(髖臼杯)連接，則低彈性模量股骨柄靠近髖關(guān)節(jié)窩(髖臼杯)的一側(cè)為其內(nèi)側(cè)，低彈性模量股骨柄遠離髖關(guān)節(jié)窩(髖臼杯)的一側(cè)為其外側(cè)。低彈性模量股骨柄的內(nèi)側(cè)受到壓應力，外側(cè)受到張應力，且應力最大處集中在柄體13上，則柄體13上較易發(fā)生應力遮擋。

如圖2、圖4及圖5所示，在本實施例的低彈性模量股骨柄中，彈性結(jié)構(gòu)20為波紋狀結(jié)構(gòu)。具體地，波紋狀結(jié)構(gòu)的延伸方向與柄體13的延伸方向相一致，上述設置能夠降低最大應力集中處，即柄體13的彈性模量，降低柄體13的硬度，從而減少柄體13處發(fā)生應力遮擋的風險，降低股骨柄周圍宿主骨組織的骨吸收、骨萎縮概率，防止股骨柄與宿主骨組織的連接松動。波紋狀結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單，容易加工。

在附圖中未示出的其他實施方式中，彈性結(jié)構(gòu)為折板結(jié)構(gòu)。具體地，折板結(jié)構(gòu)的延伸方向與柄體的延伸方向相一致，上述設置能夠降低最大應力集中處，即柄體的彈性模量，降低柄體的硬度，從而減少柄體處發(fā)生應力遮擋的風險，降低股骨柄周圍宿主骨組織的骨吸收、骨萎縮概率，防止股骨柄與宿主骨組織的連接松動。折板結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單，容易加工。

如圖2所示，在本實施例的低彈性模量股骨柄中，位于彈性結(jié)構(gòu)20的延伸方向左側(cè)的所有邊緣頂點的第一連線21與柄體13的內(nèi)側(cè)邊緣形狀相一致。位于彈性結(jié)構(gòu)20的延伸方向右側(cè)的所有邊緣頂點的第二連線22與柄體13的外側(cè)邊緣形狀相一致。具體地，彈性結(jié)構(gòu)20的延伸方向左側(cè)靠近柄體13的內(nèi)側(cè)，彈性結(jié)構(gòu)20的延伸方向右側(cè)靠近柄體13的外側(cè)。上述設置能夠較大程度的降低柄體13的彈性模量，使得股骨柄的彈性模量與宿主骨組織的彈性模量相匹配，從而降低股骨柄與宿主骨組織松動的風險。

如圖2至圖5所示，在本實施例的低彈性模量股骨柄中，彈性結(jié)構(gòu)20為波紋狀結(jié)構(gòu)，彈性結(jié)構(gòu)20為彈性板，彈性板彎曲后形成波紋狀結(jié)構(gòu)。上述加工方式較為簡單，方便加工。波紋狀結(jié)構(gòu)的厚度可以設計成不同的尺寸，以調(diào)整股骨柄整體的彈性模量，從而使得股骨柄的彈性模量與宿主骨組織的彈性模量相匹配。

具體地，當柄體13與彈性結(jié)構(gòu)20的材質(zhì)不同時，低彈性模量股骨柄采用的加工方法為：采用激光或高能電子束加工方法熔融成型，或者用壓鑄、熔模鑄造方法成型，還可以采用粉末燒結(jié)方法形成。本實施例中采用熔模鑄造的加工方法加工低彈性模量股骨柄，即先在股骨柄模型中放入波紋狀結(jié)構(gòu)，之后波紋狀結(jié)構(gòu)與股骨柄一起出模，進而完成低彈性模量股骨柄的加工制作。這樣，波紋狀結(jié)構(gòu)為板狀結(jié)構(gòu)，不僅保證了較低的彈性模量，還具有較高的抗軸向旋轉(zhuǎn)能力，使得波紋狀結(jié)構(gòu)在股骨柄加工過程、使用過程中均不會相對于股骨柄發(fā)生轉(zhuǎn)動，從而保證股骨柄的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，使得股骨柄能夠起到支撐和帶動其他骨骼活動的作用。

具體地，當柄體13與彈性結(jié)構(gòu)20的材質(zhì)相同時，優(yōu)選地，可以采用鈦合金材質(zhì)，則股骨柄可以采用3d打印技術(shù)形成，使得股骨柄的加工更加容易。

如圖1至圖3所示，在本實施例的低彈性模量股骨柄中，柄體13的周向側(cè)壁上設置有多個槽狀結(jié)構(gòu)131。低彈性模量股骨柄與股骨頭裝配后并與髖關(guān)節(jié)窩(髖臼杯)連接后，多個槽狀結(jié)構(gòu)131將柄體13的周向側(cè)壁上受到的應力轉(zhuǎn)化為槽狀結(jié)構(gòu)131內(nèi)的壓縮應力，從而降低了柄體13甚至股骨柄斷裂的風險，延長股骨柄的使用壽命。

如圖1至圖3所示，在本實施例的低彈性模量股骨柄中，槽狀結(jié)構(gòu)131設置在柄體13的內(nèi)側(cè)和外側(cè)。具體地，低彈性模量股骨柄與股骨頭裝配后并與髖關(guān)節(jié)窩(髖臼杯)連接后，多個槽狀結(jié)構(gòu)131將柄體13內(nèi)側(cè)受到的壓應力和外側(cè)受到的張應力轉(zhuǎn)化為槽狀結(jié)構(gòu)131內(nèi)的壓縮應力，從而降低了柄體13甚至低彈性模量股骨柄斷裂的風險，延長低彈性模量股骨柄的使用壽命。此外，只在柄體13的內(nèi)、外側(cè)設置槽狀結(jié)構(gòu)131降低了加工難度。

可選地，槽狀結(jié)構(gòu)131通過線切割或者激光切割方式制作。線切割是輪廓切割加工，無需設計和制造成型工具電極，大大的降低了低彈性模量股骨柄的加工費用，縮短了生產(chǎn)周期，且加工精度較高。激光切割具有切割速度快、切割質(zhì)量高等優(yōu)點，使得被切割后的低彈性模量股骨柄變形小，振動小，良好的保證了低彈性模量股骨柄的結(jié)構(gòu)強度。因此，以上兩種加工方式均可作為低彈性模量股骨柄的槽狀結(jié)構(gòu)131的加工方式。

如圖2和圖3所示，在本實施例的低彈性模量股骨柄中，槽狀結(jié)構(gòu)131的槽底與波紋狀結(jié)構(gòu)具有預定距離。具體地，槽狀結(jié)構(gòu)131設置在柄體13的內(nèi)側(cè)和外側(cè)，則槽狀結(jié)構(gòu)131的槽底所在的平面與波紋狀結(jié)構(gòu)所在的平面相垂直。上述設置能夠保證加工槽狀結(jié)構(gòu)131的過程中不會將波紋狀結(jié)構(gòu)切除，從而保證股骨柄的低彈性模量，降低股骨柄與宿主骨組織之間松動的風險，減輕患者痛苦。

如圖1和圖2所示，在本實施例的低彈性模量股骨柄中，柄體13的上部長度l1的長度范圍為1/4至1/3的柄體13的總長l0，柄體13的中部長度l2的長度范圍為1/4至1/3的柄體13的總長l0，柄體13的下部長度l3的長度范圍為1/2至1/3的柄體13的總長l0。具體地，低彈性模量股骨柄與股骨頭裝配后并與髖關(guān)節(jié)窩(髖臼杯)連接后，柄體13的內(nèi)側(cè)受到壓應力，因此，為了防止柄體13發(fā)生斷裂，需要將柄體13的上部橫截面的徑向尺寸增加，同時為了保證低彈性模量股骨柄的整體結(jié)構(gòu)強度，柄體13的上部橫截面的徑向尺寸大于中部橫截面和下部橫截面的徑向尺寸。

可選地，l0的取值范圍為100至280mm。

如圖1至圖3所示，在本實施例的低彈性模量股骨柄中，槽狀結(jié)構(gòu)131的槽寬l11的尺寸范圍為0.2至1mm。

如圖1至圖3所示，在本實施例的低彈性模量股骨柄中，兩個相鄰的槽狀結(jié)構(gòu)131之間的距離為層厚l12，層厚l12的尺寸范圍為1至5mm。具體地，層厚l12為相鄰的兩個槽狀結(jié)構(gòu)131之間距離最近的兩個槽壁間距。

在本實施例中，柄體13的上部、中部及下部上的槽狀結(jié)構(gòu)131的槽寬l11和層厚l12均相等，使得槽狀結(jié)構(gòu)131的加工更加簡便、快捷。

需要說明的是，柄體13的上部、中部及下部上的槽狀結(jié)構(gòu)131的槽寬l11和層厚l12可以不同?？蛇x地，槽寬l11及層厚l12可以根據(jù)低彈性模量股骨柄的不同部分(上、中、下部)設計成不同的尺寸，從而有效的調(diào)整低彈性模量股骨柄不同部分的承受應力，提高低彈性模量股骨柄的結(jié)構(gòu)強度。

在本實施例的低彈性模量股骨柄中，低彈性模量股骨柄的外表面采用生物涂層。優(yōu)選地，低彈性模量股骨柄采用全涂層模式。生物涂層能夠增強股骨柄與宿主骨組織的結(jié)合強度，有利于降低股骨柄與宿主骨組織的松動風險。此外，全涂層能夠配合股骨柄不同部分(上、中、下部)的彈性模量，同時，能夠避免現(xiàn)有技術(shù)中股骨柄遠端不設置涂層且采用近端固定導致的應力遮擋問題。這樣，全涂層和低彈性模量同時發(fā)揮作用，從而降低股骨柄上應力遮擋發(fā)生的風險。

需要說明的是，應力遮擋是一個基本的固體力學問題，當骨與金屬假體相連接，二者平行負重，硬度較高的假體承受的大部分的負荷。因為常規(guī)假體的彈性模量(120gpa)遠大于人體骨骼的彈性模量(20gpa)，所以容易出現(xiàn)應力遮擋，當骨骼被應力遮擋時，骨骼容易被吸收而逐步消失。因此，降低股骨柄的彈性模量具有現(xiàn)實意義，也是本專利的價值。

從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明上述的實施例實現(xiàn)了如下技術(shù)效果：

在本申請中，低彈性模量股骨柄的柄體內(nèi)一體成型有與柄體的延伸方向相一致的彈性結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有技術(shù)中的制備多孔植入股骨柄相比，不僅降低了股骨柄的彈性模量，還使得股骨柄的制作工藝更加簡化。這樣，本申請中的低彈性模量股骨柄不僅具有能夠與宿主骨組織的彈性模量相匹配的低彈性模量，減少現(xiàn)有股骨柄中應力集中和應力遮擋引起的不良效應，如宿主骨組織吸收、萎縮、疏松，股骨柄松動等，進而減輕患者痛苦。同時，本申請中的低彈性模量股骨柄的制作加工更加簡便、快捷，使得股骨柄在生物醫(yī)學領(lǐng)域得到更好的應用。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，方位詞如“前、后、上、下、左、右”、“橫向、豎向、垂直、水平”和“頂、底”等所指示的方位或位置關(guān)系通常是基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，在未作相反說明的情況下，這些方位詞并不指示和暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位或者以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制；方位詞“內(nèi)、外”是指相對于各部件本身的輪廓的內(nèi)外。

為了便于描述，在這里可以使用空間相對術(shù)語，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用來描述如在圖中所示的一個器件或特征與其他器件或特征的空間位置關(guān)系。應當理解的是，空間相對術(shù)語旨在包含除了器件在圖中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附圖中的器件被倒置，則描述為“在其他器件或構(gòu)造上方”或“在其他器件或構(gòu)造之上”的器件之后將被定位為“在其他器件或構(gòu)造下方”或“在其他器件或構(gòu)造之下”。因而，示例性術(shù)語“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”兩種方位。該器件也可以其他不同方式定位(旋轉(zhuǎn)90度或處于其他方位)，并且對這里所使用的空間相對描述作出相應解釋。

此外，需要說明的是，使用“第一”、“第二”等詞語來限定零部件，僅僅是為了便于對相應零部件進行區(qū)別，如沒有另行聲明，上述詞語并沒有特殊含義，因此不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。