一种仿生髋关节的制作方法

本实用新型涉及医疗器械领域，具体而言，涉及一种仿生髋关节。

背景技术：

人工全髋关节置换已经成为治疗股骨头坏死、髋关节炎、髋关节发育不良、骨折等多种疾病的重要手段。

但人工全髋关节置换存在髋关节脱位的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种仿生髋关节，其能够满足髋关节连接稳定，避免髋关节出现脱位的问题，同时避免影响髋关节的活动度。

本实用新型的实施例是这样实现的：

第一方面，本实用新型实施例提供一种仿生髋关节，仿生髋关节包括髋臼、内垫、股骨头及人工韧带；

人工韧带的一端与股骨头连接，人工韧带的另一端用于依次穿过内垫和髋臼后与髋骨连接；

股骨头在其活动度范围内相对于髋臼转动的转动中心为连接点；人工韧带的轴线穿过连接点。

在可选的实施方式中，髋臼上设置有固定孔，内垫上设置有通孔，股骨头上设置有安装孔；

人工韧带的一端与安装孔配合，人工韧带的另一端用于穿过通孔及固定孔后与髋骨连接。

在可选的实施方式中，固定孔、通孔及安装孔均为圆孔或椭圆孔，且固定孔的轴线、通孔的轴线及安装孔的轴线重合。

在可选的实施方式中，人工韧带包括韧带体以及设置在韧带体两端的第一连接结构及第二连接结构；

第一连接结构与髋骨连接，第二连接结构与安装孔连接。

在可选的实施方式中，第一连接结构包括连接螺钉以及卡套接头；

韧带体与卡套接头卡接，卡套接头与连接螺钉连接。

在可选的实施方式中，连接螺钉包括本体以及设置在本体上的连接槽，卡套接头与连接槽配合；

卡套接头及韧带体通过冷焊接与连接槽连接。

在可选的实施方式中，第二连接结构包括第一限位件、弹簧以及第二限位件；

第一限位件及第二限位件沿安装孔的轴线方向间隔布置在安装孔内，弹簧位于第一限位件与第二限位件之间，且第一限位件及第二限位件均与安装孔固定连接，第一限位件、第二限位件及安装孔共同限定供弹簧活动的活动区域；

韧带体与第二连接结构连接的一端穿过第一限位件后伸入活动区域内，并与弹簧连接。

在可选的实施方式中，股骨头包括头部以及与头部连接的柄体；

头部配置有第一连接孔及第二连接孔，第一连接孔与第二连接孔连通；

柄体与第二连接孔配合，且柄体与第二连接孔配合的部分设置有第三连接孔，第三连接孔与第一连接孔连通；

第二连接结构配置在三连接孔内。

在可选的实施方式中，第二连接孔为锥形孔，且沿头部外至第二连接孔内的方向，第二连接孔的直径逐渐增加。

在可选的实施方式中，第三连接孔为锥形孔，第三连接孔的直径由远离第一连接孔的一端向靠近第一连接孔的一端逐渐减小；

第一限位件的直径大于第三连接孔的最小直径。

本实用新型实施例的有益效果包括：

该仿生髋关节包括髋臼、内垫、股骨头及人工韧带。其中，人工韧带的一端与股骨头连接，人工韧带的另一端用于依次穿过内垫和髋臼后与髋骨连接。并且在设置人工韧带时，人工韧带穿过股骨头在其活动度范围内相对于髋臼转动的转动中心。

由此，该人工韧带通过两端与股骨头及髋骨的连接，能够起到防止股骨头出现脱离髋臼，即防止髋关节出现脱位的情况。且由于人工韧带穿过股骨头在其活动度范围内相对于髋臼转动的转动中心，故当髋关节在其活动度范围内运动时，由于人工韧带在髋臼与股骨头配合面的连接处，位于股骨头相对于髋臼转动的转动中心处，故人工韧带的设置不会影响到股骨头的活动度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型实施例中仿生髋关节的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中仿生髋关节的分解示意图；

图3为本实用新型实施例中连接点的位置示意图；

图4为本实用新型实施例中人工韧带与股骨头的连接示意图；

图5为本实用新型实施例中股骨头的分解示意图。

图标：100-髋骨；200-仿生髋关节；210-髋臼；220-内垫；230-股骨头；240-人工韧带；211-固定孔；221-通孔；231-安装孔；241-第一连接结构；242-第二连接结构；243-连接螺钉；244-卡套接头；245-第一限位件；246-弹簧；247-第二限位件；232-头部；233-柄体；234-第一连接孔；235-第二连接孔；236-第三连接孔。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参照图1-图3，图1及图2示出了本实用新型实施例中仿生髋关节200的结构，图3示出了本实用新型实施例中连接点的位置；本实施例提供一种仿生髋关节200，仿生髋关节200包括髋臼210、内垫220、股骨头230及人工韧带240。

人工韧带240的一端与股骨头230连接，人工韧带240的另一端用于依次穿过内垫220和髋臼210后与髋骨100连接。

股骨头230在其活动度范围内相对于髋臼210转动的转动中心为连接点(如图3中a点所示)；人工韧带240的轴线穿过连接点。

该仿生髋关节200的工作原理是：

该仿生髋关节200包括髋臼210、内垫220、股骨头230及人工韧带240。其中，人工韧带240的一端与股骨头230连接，人工韧带240的另一端用于依次穿过内垫220和髋臼210后与髋骨100连接。并且在设置人工韧带240时，人工韧带240穿过股骨头230在其活动度范围内相对于髋臼210转动的转动中心。

由此，该人工韧带240通过两端与股骨头230及髋骨100的连接，能够起到防止股骨头230出现脱离髋臼210，即防止髋关节出现脱位的情况。且由于人工韧带240穿过股骨头230在其活动度范围内相对于髋臼210转动的转动中心，故当髋关节在其活动度范围内运动时，由于人工韧带240在髋臼210与股骨头230配合面的连接处，位于股骨头230相对于髋臼210转动的转动中心处，故人工韧带240的设置不会影响到股骨头230的活动度。

需要说明的是，上述的髋臼210及股骨头230均指的是人工髋关节的结构。

其外，在现有技术中，健康人体的髋关节的股骨头230相对于髋臼210的活动度范围如下：

正常人的屈曲范围是30°-145°，后伸大概可以达到0°-20°；伸髋位时，髋关节内旋可以达到45°左右，外旋可以达到30°-40°左右；屈髋位时，髋关节内旋可以达到30°-40°，外旋可以达到40°-45°，内收可以达到45°左右，而外展可以达到45°-60°。

而在采用人工髋关节进行置换后，其在各个方向上的活动度均有一定程度上的衰减。但由于髋关节的活动度因各个患者在置换手术后的康复水平不同而不同，故实际的活动度会因人而异，故在本实施例中，以正常人的平均活动度为准，对股骨头230相对于髋臼210的转动中心进行测量。

其外，在对股骨头230相对于髋臼210的转动中心进行测量的过程中，是根据髋关节正常平均活动度范围对应的平面图投视图标记为4边形结构，根据4四边形重心原则标注相应连接点的位置，通过镜像原理标注髋臼210相应连接点，通过上述运算得出连接点的位置位于人身处于站立位时，髋臼210的前内四分之一区域内，且连接点的位置与股骨头230圆韧带的自然附着位置相近。

其次，当髋臼210与股骨头230配合时，股骨头230与髋臼210配合的面的中心为配合中心点(如图3中b点所示)，当人身处于站立位时，上述的连接点位于配合中心点的下方。当采用人工韧带240穿过股骨头230与髋臼210配合的面的配合中心点时，此时，股骨头230在相对于髋臼210沿各个活动度方向运动时，均会对人工韧带240造成较大的复合外力以及摩擦力，且因为局部应力集中，股骨头230的活动范围也会受到很大影响；这样的设置方式会对人工韧带240造成损伤，进而会缩短人工韧带240的使用寿命。

而在本实施例中，通过采用人工韧带240穿过股骨头230在其活动度范围内相对于髋臼210转动的转动中心的实施方式，使得人工韧带240穿过髋臼210、内垫220及股骨头230的位置处于股骨头230相对于髋臼210的转动中心处，进而能够在股骨头230相对于髋臼210活动的过程中，减少股骨头230及髋臼210施加到人工韧带240上的外力，进而能够减少人工韧带240在髋关节活动过程中所受到的外力及因外力而产生的变形；其外，还能够减少人工韧带240所受到的摩擦力和增加活动范围。

综上，通过上述分析可以得出，本实施例所提供的仿生髋关节200能够起到防止髋关节脱位的作用，还能够对人工韧带240起到一定的保护的作用，进而能够延长人工韧带240的使用寿命。

进一步地，在本实用新型的实施例中，在制作人工韧带240时，需要使得人工韧带240与股骨头230圆韧带所受的最大牵张力相适宜，或者人工韧带240抗牵张力强度大于股骨头230圆韧带的抗牵张力强度，以保障人工韧带240不会因牵拉过度导致损伤。另外，在保障需要的牵张力和弹性的基础上，通过选择直径更小的人工韧带240能适当提高仿生髋关节200的活动度并减少人工韧带240受到的摩擦力。

进一步的，请参照图3-图5，图4示出了本实用新型实施例中连接韧带的结构，图5示出了本实用新型实施例中股骨头的结构；为便于安装人工韧带240，故髋臼210上设置有固定孔211，内垫220上设置有通孔221，股骨头230上设置有安装孔231；人工韧带240的一端与安装孔231配合，人工韧带240的另一端用于穿过通孔221及固定孔211后与髋骨100连接。

且在设置固定孔211、通孔221及安装孔231时，固定孔211、通孔221及安装孔231均可以采用截面为圆形或椭圆形的孔，且固定孔211的轴线、通孔221的轴线及安装孔231的轴线重合。

另外，固定孔211、通孔221、安装孔231依照髋关节运动的范围和方向设计对应的椭圆形孔状结构，有效提高髋臼210和股骨头230相对位移范围，保障关节的活动度，也减小髋关节活动时间髋臼210和股骨头230对人工韧带240的摩擦几率。

其次，固定孔211和安装孔231均为圆孔且直径相同，通孔221为椭圆形的孔，并且通孔221的长轴为固定孔211直径的1.2-3倍，通孔221的短轴为固定孔211直径的1.1-1.5倍，通孔221的中心轴线与固定孔211和安装孔231的中心轴线一致。这样的设置方式，其目的是在髋关节活动时，增加股骨头230和髋臼210间的相对位移，减少人工韧带240与髋臼210间的摩擦。

进一步地，请参照图4，在本实施例中，人工韧带240包括韧带体以及设置在韧带体两端的第一连接结构241及第二连接结构242；第一连接结构241与髋骨100连接，第二连接结构242与安装孔231连接。

通过第一连接结构241及第二连接结构242分别与髋骨100及安装孔231连接，能够实现人工韧带240的可拆卸地连接，以便于该仿生髋关节200的置换手术的进行。

具体的，在设置第一连接结构241时，第一连接结构241可以包括连接螺钉243以及卡套接头244；连接螺钉243包括本体以及设置在本体上的连接槽，韧带体与卡套接头244卡接，而卡套接头244与连接槽配合；故通过这样的连接方式能够实现韧带体与第一连接结构241连接的一端与连接螺钉243的连接。

其外，需要说明的是，通过连接螺钉243与髋骨100的螺纹连接能够实现人工韧带240与髋骨100的连接，在此过程中，为提高人工韧带240的连接强度，故在设置固定孔211时，可以将固定孔211设置为与连接螺钉243配合的螺孔，由此使得连接螺钉243同时与固定孔211及髋骨100螺纹连接，进而能够提高连接的稳定性。

而在设置第二连接结构242时，第二连接结构242可以包括第一限位件245、弹簧246以及第二限位件247。其中，第一限位件245及第二限位件247沿安装孔231的轴线方向间隔布置在安装孔231内，弹簧246位于第一限位件245与第二限位件247之间，且第一限位件245及第二限位件247均与安装孔231固定连接，第一限位件245、第二限位件247及安装孔231共同限定供弹簧246活动的活动区域；韧带体与第二连接结构242连接的一端穿过第一限位件245后伸入活动区域内，并与弹簧246连接。

由此，通过上述方式，使得韧带体的一端伸入至弹簧246的活动区域内，并与弹簧246连接，以在人工韧带240在受到外力时，通过韧带体与弹簧246连接的一端压缩弹簧246，便可使得韧带体具备一定的活动度，且该活动度受第一限位件245、第二限位件247及弹簧246的限制，并在弹簧246的作用力下，具备一定的回复作用，进而能够从而能够辅助增加人工韧带240的弹性张应力。

其外，在设置第一连接件及第二连接件时，通过调整第一连接件与第二连接件之间的间隔，能够对弹簧246的活动度进行调整，进而能够对韧带体的活动度起到调整的作用。需要说明的是，这样的实施方式的作用在于对韧带体的活动度起到调整的作用，而在人工韧带240自身的牵张力强度和弹性满足使用要求的前提下，韧带体也可以直接与股骨头230连接。

进一步地，请参照图5，在本实施例中，股骨头230包括头部232以及与头部232连接的柄体233；头部232配置有第一连接孔234及第二连接孔235，第一连接孔234与第二连接孔235连通；柄体233与第二连接孔235配合，且柄体233与第二连接孔235配合的部分设置有第三连接孔236，第三连接孔236与第一连接孔234连通。在安装第二连接结构242时，可以将第二连接结构242配置在三连接孔内。

为便于连接头部232和柄体233，故第二连接孔235为锥形孔，且沿头部232外至第二连接孔235内的方向，第二连接孔235的直径逐渐增加。

另外，为避免第二连接结构242脱离第三连接孔236，故第三连接孔236可设置为锥形孔，第三连接孔236的直径由远离第一连接孔234的一端向靠近第一连接孔234的一端逐渐减小；且第一限位件245的直径大于第三连接孔236的最小直径，以避免第一限位件245脱离第三连接孔236。

该仿生髋关节200的安装步骤如下：

在髋臼210安置好后，用专用扳手将连接螺钉243与固定孔211以及髋骨100连接，随后人工韧带240穿过内垫220上的通孔221，并使得内垫220与髋臼210嵌固定。

头部232和柄体233安置适宜后，把人工韧带240穿过第一连接孔234，并进行头部232和柄体233的复位。复位后收紧人工韧带240，并安装第二连接结构242的第一限位件245和第二限位件247，使得韧带体穿过第一限位件245后与弹簧246配合，完全放置后；

调整人工韧带240的活动度以满足髋关节的活动度，随后锁紧第二连接件，安置完成。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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