一种可预防松动的单髁膝关节假体及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种可预防松动的单髁膝关节假体及其使用方法。

背景技术

人工单膝关节置换术是一种人工关节置换外科手术，是指切除人机体已无法自行修复的关节面，用人工关节部件替代损坏的关节，矫正肢体力线，消除膝关节疼痛，维持关节稳定性，恢复膝关节功能的一种治疗方法。单髁膝关节假体是用来代替膝关节的外科植入物，用于单髁膝关节置换手术。单髁膝关节置换手术相对于全膝置换手术来说，可以明显减少患者术中的出血状況，以及术后的恢复时间，由于其保留了人体前、后交又韧带，因此维持了膝关节的正常动力学，从而能够使患者得到较高水平的术后膝关节活动能力。然而，根据调查研究显示，假体松动、不稳定是人工膝关节失败最主要的原因之一，因假体后期的松动导致翻修的比率高达40%，现有技术中，由于膝关节假体在松动之前无法知晓，导致假体的使用寿命减少，不利于使用。

发明内容

本发明对上述问题进行了改进，即本发明要解决的技术问题是提供一种可预防松动的单髁膝关节假体及其使用方法，使用方便，可以实时监测膝关节假体松动情况，有利于提高假体使用寿命。

本发明具体实施方案是这样构成的，它包括由上至下依次设置的股骨假体、用以与股骨假体旋转滑动配合的平台垫以及用以支撑平台垫的平台托，所述股骨假体上方设有固定柱A和固定柱B，所述股骨假体和平台垫内部分别设有相配合的磁头和传感器模块。

进一步的，所述股骨假体上表面为第二弧形面，所述股骨假体下表面为第一弧形面，所述平台垫上表面为与第一弧形面贴合的内凹球面，用以第二弧形面在运动过程始终保持与内凹球面紧密接触。

进一步的，所述磁头位于股骨假体内，所述传感器模块位于平台垫内部，所述磁体与传感器模块轴向相互平行且法向对齐，所述传感器模块包括线性霍尔传感器、单片机、电源装置以及蓝牙传感器。

进一步的，所述平台托包括平台板以及位于平台板上侧部的靠板，所述平台板下方设有固定板，所述固定板的宽度由上至下依次减小，所述固定板上开设有通孔，所述靠板上具有至少两个螺纹孔，用以定位件穿设，将平台垫固定在平台托上。

进一步的，所述固定柱A和固定柱B位于第二弧形面的中心线上，固定柱A的轴线垂直于第二弧形面，固定柱B的轴线与固定柱A的轴线平行。

进一步的，所述固定柱A的直径和高度均大于固定柱B，所述固定柱A和固定柱B上端均设有锥形圆台，所述锥形圆台的直径由上至下依次减小。

进一步的，所述固定柱A外表面、固定柱B外表面、平台板的底面以及固定板外表面均设有生物活性涂层。

进一步的，一种可预防松动的单髁膝关节假体的工作方法，包括步骤如下：安装单髁膝关节假体，股骨假体和平台托分别用于与人体骨组织相连；安装好假体后，股骨假体的第一弧形面与平台垫的内凹球面相配合，实现人体膝关节的正常运动；测试并记录人体膝关节正常活动下的位移范围，给传感器模块设定正常位移范围；当股骨假体发生松动后，该松动产生的偏差脱离预设范围时，传感器模块检测到并将电流信号送入后级设备，单片机给出指令让蓝牙传感器发出信号，人们可以通过外接设备及时感知松动的程度，采取有效措施来预防假体松动。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本装置结构简单，使用方便，可以监测膝关节假体的松动情况，避免晚期的膝关节假体松动导致人工膝关节失败；股骨假体和平台托分别用于与人体骨组织相连，股骨假体的第一弧形面与平台垫的内凹球面配合，在安装假体手术完成后，线性霍尔传感器可以精确的测出微米级的位移，给传感器设置一个位移范围，当假体出现松动产生微小的偏差脱离预设范围时，单片机给出指令让蓝牙传感器发出信号，人们通过外接设备及时感知病变的程度，采取有效措施，可以达到预防假体松动，提高假体的使用寿命的目的。

附图说明

图1为本发明实施例立体图一；

图2为本发明实施例立体图二；

图3为本发明实施例爆炸图；

图4为本发明实施例剖视图；

图5为本发明实施例传感器模块示意图；

图6为本发明实施例股骨假体结构示意图；

图7为本发明实施例平台托结构示意图；

图中：1-股骨假体，11-第二弧形面，12-第一弧形面，13-开槽，2-平台垫，21-内凹球面，3-平台托，31-平台板，32-靠板，321-螺纹孔，33-固定板，331-通孔，4-固定柱A，5-固定柱B，6-磁头，7-传感器模块，71-线性霍尔传感器，711-霍尔传感器A，712-霍尔传感器B，72-单片机，73-电源装置，74-蓝牙传感器，8-锥形圆台。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

实施例：如图1~7所示，提供一种可预防松动的单髁膝关节假体，包括由上至下依次设置的股骨假体1、用以与股骨假体旋转滑动配合的平台垫2以及用以支撑平台垫的平台托3，所述股骨假体上方设有固定柱A4和固定柱B5，所述股骨假体和平台垫内部分别设有相配合的磁头6和传感器模块7；

平台托的下部插入骨髓中，股骨假体上的固定柱A和固定柱B也插入骨髓中。

上述的股骨假体上表面为第二弧形面11，所述股骨假体下表面为第一弧形面12，所述平台垫上表面为与第一弧形面贴合的内凹球面21，用以第二弧形面在运动过程始终保持与内凹球面紧密接触；

通过该设置，使得平台垫的内凹球面与股骨假体的第一弧形面始终保持球面接触，即使得股骨髁的第一弧形面的各个部分在运动的过程中始终与平台垫的球形面紧密接触，可以增加股骨假体与平台垫之间配合的灵活性，另一方面球面接触能够增加股骨假体与平台垫的配合面积，能够有效防止股骨假体脱离平台垫。

即股骨假体下表面与所述的平台垫上表面相适配，优选的，股骨假体运动曲面与平台假体承载曲面实现1∶1贴合。

在本实施例中，所述磁头位于股骨假体内，所述传感器模块位于平台垫内部；在股骨髁的初始状态下，所述磁体与传感器模块轴向相互平行且法向对齐；

所述传感器模块7包括线性霍尔传感器71、单片机72、电源装置73以及蓝牙传感器74。

上述的磁头由永久磁铁构成，在静止参考点附近形成一个由永久磁铁产生的磁场，小磁铁的磁感应强度不高不会对人体产生较大影响。

上述的线性霍尔传感器由霍尔传感器A711和霍尔传感器B721组成，线性霍尔传感器的型号可以为SS495A；

线性霍尔传感器利用磁铁形成线性的梯形磁场（或称为斜坡磁场），霍尔片在线性磁场中的位移变化与磁场强度变化相一致，形成的霍尔电势也就与位移成正比，获取霍尔电势，就可以测量出位移大小；

线性霍尔传感器测试并设置好正常范围内膝关节活动情况下的位移量，线性霍尔元件根据所处磁场的强弱输出不同大小的霍尔电势，由此确定运动物体与参考点之间的位置；当假体发生松动后，蓝牙传感器发出信号并传送给外接设备，根据读数反映出发生松动的不同程度。

在本实施例中，所述平台托3包括平台板31以及位于平台板上侧部的靠板32，所述平台板下方设有固定板33，所述固定板的宽度由上至下依次减小；固定板可以呈倒梯形；

固定板这样机构的设置一方面使得固定板能够顺利插入人体的骨组织中，以实现平台托的快速安装和固定；另一方面增大了与人体骨组织的接触面积，以利于平台托的稳定固定。

上述的固定板33上开设有通孔331，优选的，所述通孔可以呈长圆孔状，使得固定板在与人体骨组织固定时各处的受力更均匀，在后期骨长入时骨细胞的分布也更平均，从而有利于平台托与人体骨组织的稳定固定。

上述的靠板32上具有至少两个螺纹孔321，用以定位件穿设，将平台垫固定在平台托上，进一步防止平台垫在平台上滑动；定位件可以是螺钉。

上述的平台板的顶面、靠板的内侧面形成用以抵靠平台垫的滑动区域，滑动区域的各处均构成平滑的平面，平台垫与平台板、靠板的接触面均为平面。

在本实施例中，在股骨假体的初始状态下，所述固定柱A和固定柱B位于第二弧形面的中心线上，固定柱A的轴线垂直于第二弧形面，固定柱B的轴线与固定柱A的轴线平行。

在本实施例中，所述固定柱A的直径和高度均大于固定柱B，所述固定柱A和固定柱B上端均设有锥形圆台8，所述锥形圆台的直径由上至下依次减小。

在本实施例中，所述股骨假体的两侧还设有开槽13。

在本实施例中，固定柱A外表面、固定柱B外表面、平台板的底面以及固定板外表面均设有生物活性涂层；

生物活性涂层的设置可以使得股骨假体和平台托在与人体的骨组织进行固定时还能实现生物固定，以进一步提高股骨假体和平台托与人体骨组织的固定的稳定性。

上述的生物活性涂层可以是钛粉涂层、羟基磷灰石涂层或钛粉与羟基磷灰石的复合涂层。

在本实施例中，首先安装单髁膝关节假体，股骨假体和平台托分别用于与人体骨组织相连；安装好假体后，股骨假体的第一弧形面与平台垫的内凹球面相配合，实现人体膝关节的正常运动；测试并记录人体膝关节正常活动下的位移范围，当股骨假体发生松动后，股骨假体沿球面的运动方向或股骨假体脱出平台垫的位移超过预设位移范围，就算是产生微小的偏差，只要可能影响使用，传感器模块也会检测到并将电流信号送入后级设备，单片机给出指令让蓝牙传感器发出信号，人们通过外接设备及时感知病变的程度，采取有效措施，达到预防假体松动，提高假体的使用寿命的目的。

上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。

如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。

同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接（例如使用螺栓或螺钉连接），也可以理解为：不可拆卸的固定连接（例如铆接、焊接），当然，互相固定连接也可以为一体式结构（例如使用铸造工艺一体成形制造出来）所取代（明显无法采用一体成形工艺除外）。

另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。

本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。