用於控制和抑制固有頻率的髖臼和/或髖臼插入體的非對稱結構的製作方法

2023-06-03 02:07:46 1

專利名稱：用於控制和抑制固有頻率的髖臼和/或髖臼插入體的非對稱結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於髖關節假體的髖臼和/或髖臼插入體，該髖關節假體的 杆件可與球頭耦接，而該球頭又可旋轉地插入到髖臼插入體的球缺中，其中杆 件可植入至U股骨中，髖臼插入體可直接地或者fflil髖部臼植入到骨盆骨中。
背景技術：
市場上存在很多用於代替天生的髖關節的假體系統。這些假體系統通常由
與球頭2耦接的杆件1和與髖臼插入體3耦接的髖部臼4構成。杆件1和髖部 臼4通過長入到股骨或骨盆骨中與身體結合，並且是用於球頭2或髖臼插入體3 的承載體。球頭2可旋轉地支承在髖臼插入體3的球缺中一 自由度1 (見圖1 )。 在球頭在髖臼插入體的球缺中接合期間，出於不同的原因，特別是球頭和 髖臼插入體使用高石艘的材料(例如金屬合金、陶瓷材料)時，在滑動摩擦副 之間會出現不希望的固體摩擦。此時會出現不同的現象，這些現象會導致相關 部件的振動，進而導致產生噪聲、所謂的嘎吱聲音。下面簡短地說明三種現象。
1. 取決於兩個摩擦副的材料配對、表面結構和相對速度，在運動時在固體 摩擦的作用下會出現所謂的粘著滑動效應。也就是說，在仔細的觀察下，球缺 中的球頭的準連續運動由很多非常短暫的運動周期構成一每次短暫的運動直接 緊跟著突然的靜止狀態，接著又緊跟著突然的運動。這種粘著滑動效應由靜摩 擦和滑動摩擦的擀賣交替弓胞。
由於出現粘著滑動效應而產生的振動用作激勵，並導致人造關節的各個部 件的振動。其中如果這些部件的一個或多個固有頻率處於能聽到的頻率(約 16Hz-20000Hz)內，貝ij所述固有頻率能夠被作為人造髖關節的攜帶者的病人例 如以所謂的嘎吱聲音的形式在聽覺上被感覺到。這是病人所不希望的，也許還 會被病人周圍的人感覺到，有時會導致對人的極大制約。
2. 由於經常重複的運動方式以及出現微分開(在運動周期期間摩擦系統球 頭插入體的短暫分開)，在球頭^ 入體上會形成條 損，其沿著條紋長度具有一定的規律。如果現在球頭在一定的個人的狀況(身體姿勢、運動過程)下 相對於插入體運動，並在條紋磨損區域中這些部件相互接觸，則這會導致自激 振動。如果該激勵處於相關系統的固有頻率的範圍內，則這會導致形成固有模
式(Eigenfomi)，並導致產生噪聲。其中如果這些部件的一個或多個固有頻率處 於能聽到的頻譜(約16Hz-20000Hz)內，貝,述固有頻率能夠被作為人造髖關 節的攜帶者的病人例如以所謂的嘎吱聲音的形式在聽覺上被感覺到。
3.在插入人造髖關節之後，特別是在髖臼處於極限位置時，會在金屬杆件 和金屬髖臼之間，或者在金屬杆件和陶瓷插入體(髖臼插入體的另一名稱)之 間出現接觸。這種接觸並非以點的方式進行，而^1過腿相應地運動以一個角 度進行，從而金屬杆件fflil髖臼/插入體而出現"磨損"，這會導致自激振動。如 果該、激勵處於相關系統的固有頻率的範圍內，則這會導致形成固有模式，並導 致產生噪聲。其中如果這些部件的一個或多個固有頻率處於能聽到的頻譜(約 16Hz-20000Hz)內，則所述固有頻率能夠被作為人造髖關節的攜帶者的病人例 如以所謂的嘎吱聲音的形式在聽覺上被感覺到。

發明內容
本發明的目的在於，對根據權利要求1的前序部分所述的髖臼和/或髖臼 插入體加以改進，從而不會產生嘎吱聲音。
術語髖臼和髖部臼係指同"^體，且可互換。
所述目的fflil如下措施得以實現，即髖臼和/或髖臼插入體的外部幾何糊犬 和/或內部幾何形狀和/^t才料組成構造成非對稱的。
ilil髖臼禾n/或髖臼插入體的有針對性的非對稱的結構，可以防止產生髖臼
和/或髖臼插入體的固有模式，並大大地抑制在這些部件中的在聽覺上可感覺到 的頻率範圍內的振動影響。其中髖臼和/或髖臼插入體的所述非對稱性可以採用 不同的措施來實現，這些措施可以任意組合
一夕卜部幾何形狀在所有三個空間方向(橫截面以及縱軸線)上都非對稱； 一內部幾何皿在所有三個空間方向(橫截面以及縱軸線)上都非對稱；
以及
一髖臼和/或髖臼插入體由不同剛度和阻尼性能的材料構造成非對稱的。 根據本發明的一種方案，髖臼和/或髖臼插入體的內部幾何形狀和外部幾何
4形狀的對稱軸線平行地偏置。通過內部幾何形狀和外部幾何形狀的對稱軸線的 平衍也偏置，不再存在旋轉對稱的部件。僅僅存在相對於平面簡單的對稱。
優選內部的對稱軸線附加地相對於外部的對稱軸線傾斜角度(X，由此得到非 對稱的髖臼和/或髖臼插入體，其對振動行為具有相應的影響。
根據本發明的一種方案，角度a在5k(K25。的範圍內。 根據一種替代的實施方式，髖臼和/或髖臼插入體由不同剛度和阻尼性能的 材料構成。
根據本發明的另一種方案，在髖臼和/或髖臼插入體中設有由不同剛度和阻 尼性能的材料構成的部分件。
髖臼和/或髖臼插入體也可以在內部幾何形狀和/或外部幾何形狀具有凹槽。
有利的是，岡u度和/或阻尼性能和/或材料沿著髖臼的對稱軸線和/或沿著髖
臼插入體軸線不同地構造。


以及具體實施方式
下面對照附圖詳細說明現有技術和本發明。
圖1示出了現有技術。髖部假體通常由與球頭2 f鵬的杆件1和與髖臼插 入體3耦接的髖部臼4構成。杆件1和髖部臼4 ffl31長入到股骨10或骨盆骨11 中與病人的身體結合，並且是用於球頭2或髖臼插入體3的承載體。球頭2可 旋轉地支承在髖臼插入體3的球缺中。
圖2示出本發明的髖臼4，其外部幾何形狀12與骨盆骨11中的植入物適 配(見圖1)。髖臼4的內部幾何形狀13與髖臼插入體3的外部幾何形狀適配。 為了避免嘎吱聲音，髖臼4的內部幾何形狀13和外部幾何形狀12的對稱軸線5、 6平fi^也偏置。通過髖臼4的內部幾何形狀13和外部幾何形狀12的對稱軸線5、 6的平t i也偏置，不再存在旋轉對稱的部件。僅僅存在相對於平面簡單的對稱。
如果內部幾何形狀13的對稱軸線5還附加地相對於外部幾何形狀12的對 稱軸線6傾斜，則得到非對稱的髖臼4一其對振動行為具有相應的影響。為此見 圖3。同樣的附圖標記也表示同樣的物體。
圖4示出本發明的髖臼4，在該髖臼4中設有由不同剛度和阻尼性能的材 料所構成的部分件7。 M使髖臼4由不同剛度和阻尼性能的材料構成，或者通 過將部分件7插入到髖臼4的已有的幾何形狀中，該部分件7的構成材料的剛度和阻尼性能不同於已有的髖臼4的材料，於是可以消除嘎吱聲音。
在極端情況下，通過髖臼4中的凹槽可以實現同樣的效果，即幾何形狀非 常不對稱，或者將具有非常不同的材料特性的部件"插入"(見圖5)。
對於圖4和圖5中所示的髖臼4而言，內部幾何形狀13的對稱軸線和外部 幾何形狀12的對稱軸線重合，並形成一個共同的髖臼軸線9。
權利要求
1. 一種用於髖關節假體的髖臼和/或髖臼插入體，所述髖關節假體的杆件(1)可與球頭(2)耦接，而所述球頭(2)又能夠可旋轉地插入到髖臼插入體(3)的球缺中，其中所述杆件(1)可植入到股骨中，所述髖臼插入體(3)可直接地或者通過髖部臼(4)植入到骨盆骨中，其特徵在於，所述髖臼(4)和/或所述髖臼插入體(3)的外部幾何形狀和/或內部幾何形狀和/或材料組成構造成非對稱的。
2. 如權利要求1所述的髖臼和/或髖臼插入體，其特徵在於，所述髖臼和/ 或髖臼插入體(3)的內部幾何形狀(12)和外部幾何形狀(12)的對稱軸線(5、 6)平份也偏置。
3. 如權利要求l或2所述的髖臼禾B/或髖臼插入體，其特徵在於，所述內部 幾何形狀(13)的對稱軸線(5、 6)相對於外部幾何形狀(12)的對稱軸線傾 斜角度ou
4. 如權禾腰求3所述的髖臼和/或髖臼插入體，其特徵在於，所述角度a在 5°<01<25°的範圍內。
5. 如權利要求l至4中任一項所述的髖臼和/或髖臼插入體，其特徵在於， 所述髖臼(4)和/^^f述髖臼插入體(3)由不同剛度和阻尼性能的材料構成。
6. 如權利要求l至5中任一項所述的髖臼和/或髖臼插入體，其特徵在於， 在所述髖臼和/或髖臼插入體(3)中設有由不同剛度和阻尼性能的材料所構成的 部分件(7)。
7. 如權禾腰求l至6中任一項所述的髖臼和/或髖臼插入體，其特徵在於， 所述髖臼(4)和/^^f述髖臼插入體(3)在內部幾何^l犬(13)和/或外部幾何 形狀(12)上具有凹槽(8)。
8. 如權利要求1至7中任一項所述的髖臼和/或髖臼插入體，其特徵在於， 所述剛度和/或阻尼性能和/或材料沿著所述髖臼軸線和/或髖臼插入體軸線(9) 是不同的。
全文摘要
一種用於髖關節假體的髖臼和/或髖臼插入體，所述髖關節假體的杆件可與球頭耦接，而所述球頭又能夠可旋轉地插入到髖臼插入體的球缺中，其中所述杆件可植入到股骨中，所述髖臼插入體可直接地或者通過髖部臼植入到骨盆骨中。為了避免嘎吱聲音，本發明提出所述髖臼(4)和/或所述髖臼插入體的外部幾何形狀(12)和/或內部幾何形狀(13)和/或材料組成構造成非對稱的。
文檔編號A61F2/30GK101505688SQ200780029047
公開日2009年8月12日 申請日期2007年8月6日 優先權日2006年8月4日
發明者H·伊丁克, M·迪特裡克, P·默克特, R·普魯斯, T·龐多夫 申請人:陶瓷技術股份公司