阅读说明：本技术 股骨柄假体及其制造方法 (Femoral stem prosthesis and method of making same ) 是由 贾海涛 童西平 吴梦飞 梁涛 张纪锋 于 2019-10-25 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种股骨柄假体及其制造方法,涉及医用假体技术领域,以解决现有金属制成的股骨柄容易松动、容易屈服和断裂的技术问题。股骨柄假体由多层润过PEEK浆液的碳纤维层铺设制成；每层碳纤维层内均包括多条长碳纤维,且股骨柄假体内的长碳纤维的走向与骨纤维的走向相同。该制造方法包括：将长碳纤维丝编织成碳纤维层；将碳纤维层浸润掺杂有短碳纤维的PEEK浆液；将多层碳纤维层层叠铺设于模具中；模具对多层碳纤维层进行固化。本发明的技术方案能够防止该股骨柄假体发生松动,使股骨柄假体具有各向异性的特点,能够承受多个方向的载荷,不易屈服和断裂,延长了股骨柄假体的使用寿命。(The invention provides a femoral stem prosthesis and a manufacturing method thereof, relates to the technical field of medical prostheses, and aims to solve the technical problems that a femoral stem made of the existing metal is easy to loosen, yield and break. The femoral stem prosthesis is prepared by laying a plurality of carbon fiber layers which are wet by PEEK slurry; each layer of carbon fiber layer comprises a plurality of long carbon fibers, and the direction of the long carbon fibers in the femoral stem prosthesis is the same as that of the bone fibers. The manufacturing method comprises the following steps: weaving long carbon fiber filaments into a carbon fiber layer; infiltrating the carbon fiber layer with PEEK slurry doped with short carbon fibers; laying a plurality of carbon fiber layers in a mold in a laminated manner; the mold is used for curing the plurality of carbon fiber layers. The technical scheme of the invention can prevent the femoral stem prosthesis from loosening, so that the femoral stem prosthesis has the characteristic of anisotropy, can bear loads in multiple directions, is not easy to yield and break, and prolongs the service life of the femoral stem prosthesis.)

股骨柄假体及其制造方法

技术领域

本发明涉及医用假体技术领域，尤其是涉及一种股骨柄假体及其制造方法。

背景技术

假体在医学上称为修复体，是一种替代人体某个肢体、器官或组织的医疗器械。在股骨柄假体领域，多采用金属材料制成，但是由于金属的弹性模量普遍比人体骨骼大很多，容易出现应力遮挡，而使股骨柄承受较多的载荷，从而导致假体松动。此外，金属材料为各向同性材料，在承受明显具有方向性的载荷时不具有优势，通常会产生断裂、屈服、屈曲、失稳等现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种股骨柄假体及其制造方法，以解决现有金属制成的股骨柄容易松动、容易屈服和断裂的技术问题。

第一方面，本发明提供了一种股骨柄假体，所述股骨柄假体由多层浸润过PEEK浆液的碳纤维层铺设制成；

每层所述碳纤维层内均包括多条长碳纤维，且所述股骨柄假体内的长碳纤维的走向与骨纤维的走向相同。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，相邻所述碳纤维层之间填充短碳纤维。

结合第一方面，在第一方面的第二种可能的实现方式中，每层所述碳纤维层中的长碳纤维均交错布置，且每层所述碳纤维层中的长碳纤维的走向均与骨纤维的走向相同。

结合第一方面，在第一方面的第三种可能的实现方式中，同一所述碳纤维层中的长碳纤维均沿同一方向延伸；

多层所述碳纤维层层叠铺设后，不同所述碳纤维层中的长碳纤维按照骨纤维的走向交错布置。

结合第一方面，在第一方面的第四种可能的实现方式中，该股骨柄假体包括第一长碳纤维，所述第一长碳纤维自锥头至远端延伸，贯穿整个所述股骨柄假体，形成“川”形流水状条纹。

结合第一方面的第四种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，该股骨柄假体还包括第二长碳纤维，所述第二长碳纤维自近端至远端排列，形成“╭”形流水状条纹。

结合第一方面的第五种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，该股骨柄假体还包括第三长碳纤维，所述第三长碳纤维自锥头至近端排列，形成“彡”形流水状条纹。

结合第一方面的第六种可能的实现方式，在第一方面的第七种可能的实现方式中，锥头和颈部处的长碳纤维形成“川”形和“彡”形交织的网状结构。

结合第一方面的第六种可能的实现方式，在第一方面的第八种可能的实现方式中，近端处的长碳纤维形成“川”形、“彡”形和“╭”形交织的网状结构。

结合第一方面的第五种或第六种可能的实现方式，在第一方面的第九种可能的实现方式中，近端至远端处的长碳纤维形成“川”形和“╭”形交织的网状结构。

第二方面，本发明还提供了一种制造上述的股骨柄假体的方法，包括：

将长碳纤维丝编织成碳纤维层；

将所述碳纤维层浸润掺杂有短碳纤维的PEEK浆液；

将多层所述碳纤维层层叠铺设于模具中；

所述模具对多层所述碳纤维层进行固化。

结合以上技术方案，本发明带来的有益效果分析如下：

本发明提供的股骨柄假体由多层浸润过PEEK浆液的碳纤维层层叠铺设制成，每层碳纤维层内均包括多条长碳纤维，且股骨柄假体内的长碳纤维的走向与骨纤维的走向相同。浸润过PEEK浆液的碳纤维层形成碳纤维增强的PEEK材料，具有与人体骨骼相当的弹性模量，不会发生应力遮挡问题，能够防止该股骨柄假体发生松动，延长了股骨柄假体的使用寿命。同时，股骨柄假体内的长碳纤维的走向与骨纤维的走向相同，使该股骨柄假体具有各向异性的特点，能够承载多个方向的载荷，具有较好的抗压、抗弯、抗拉、抗扭、抗剪等性能，不易发生屈服和断裂的情况，与骨组织的匹配性能更好，进一步延长了股骨柄假体的使用寿命。同时，由于该股骨柄假体由PEEK材料和碳纤维材料制成，使该股骨柄假体具有更高的生物安全性，使用该股骨柄假体的病人不会发生金属过敏反应。

本发明还提供了一种上述股骨柄假体的制造方法，该方法包括：将长碳纤维丝编织成碳纤维层；将碳纤维层浸润掺杂有短碳纤维的PEEK浆液；将多层碳纤维层层叠铺设于模具中；模具对多层碳纤维层进行固化。通过该制造方法制造的股骨柄假体与人体骨骼相当的弹性模量，不会发生应力遮挡问题，能够防止该股骨柄假体发生松动，提高了股骨柄假体的使用寿命更长。同时，该方法能够得到长碳纤维的走向与骨纤维的走向相同的股骨柄假体，该股骨柄假体具有各向异性的特点，能够承载多个方向的载荷，具有较好的抗压、抗弯、抗拉、抗扭、抗剪等性能，不易发生屈服和断裂的情况，与骨组织的匹配性能更好，进一步延长了股骨柄假体的使用寿命。同时，由于该股骨柄假体由PEEK材料和碳纤维材料制成，使该股骨柄假体具有更高的生物安全性，使用该股骨柄假体的病人不会发生金属过敏反应。

附图说明

为了更清楚地说明本发明

具体实施方式

或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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的附图。

图1为本发明实施例提供的股骨柄假体的正面剖视图；

图2为图1上部的局部放大图；

图3为本发明实施例提供的股骨柄假体的侧面剖视图；

图4为图3上部的局部放大图。

图标：10－锥头；20－颈部；30－近端；40－远端。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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发明中的具体含义。

本发明实施例提供了一种股骨柄假体，请一并参照说明书附图中图1至图4。

其中，图1为本发明实施例提供的股骨柄假体的正面剖视图；图2为图1上部的局部放大图；图3为本发明实施例提供的股骨柄假体的侧面剖视图；图4为图3上部的局部放大图。

如图1和图3示出了该股骨柄假体具有锥头10、颈部20、近端30和远端40。

该股骨柄假体由多层浸润过PEEK(polyetheretherketone，聚醚醚酮)浆液的碳纤维层铺设制成，浸润过PEEK浆液的碳纤维层形成碳纤维增强的PEEK材料，使该股骨柄假体具有与人体骨骼相当的弹性模量，不会发生应力遮挡问题，能够防止该股骨柄假体发生松动，延长了股骨柄假体的使用寿命。

每层碳纤维层内均包括多条长碳纤维，且股骨柄假体内的长碳纤维的走向与骨纤维的走向相同，能够承载多个方向的载荷，具有较好的抗压、抗弯、抗拉、抗扭、抗剪等性能，不易发生屈服和断裂的情况，与骨组织的匹配性能更好，进一步延长了股骨柄假体的使用寿命。

此外，金属制成的股骨柄假体在人体内会游离出金属离子，会导致部分人体发生过敏反应。而该股骨柄假体由PEEK材料和碳纤维材料制成，不会产生游离的金属离子，使该股骨柄假体具有更高的生物安全性，使用该股骨柄假体的病人不会发生金属过敏反应。

参照图3和图4，相邻碳纤维层之间填充有短碳纤维，短碳纤维增强了相邻碳纤维层之间的剪切强度，进而使该股骨柄假体具有较强抗剪切能力，能够承受较大的剪切力。

具体制作该股骨柄假体过程中，将编制好的碳纤维层浸润掺杂有短碳纤维的PEEK浆液，然后将多层碳纤维层铺设于模具内，模具对多层碳纤维层进行固化，进而相邻碳纤维层之间便具有了短碳纤维。

碳纤维层中的长碳纤维的布置方式分为如下两种情况。

第一种是，每层碳纤维层中的长碳纤维均交错布置，且每层碳纤维层中的长碳纤维的走向均与骨纤维的走向相同。

按照这种长碳纤维的布置方式在进行碳纤维层制作时，将每层碳纤维层中的长纤维均按照骨纤维的编制成网，经模具固型形成该股骨柄假体，形成后的该股骨柄假体具有各向异性的特点，能够承载抗压、抗弯、抗拉、抗扭、抗剪等多个方向的载荷，与骨组织的匹配性能更好，提高了股骨柄假体的使用寿命更长。

第二种是，同一碳纤维层中的长碳纤维均沿同一方向延伸；多层碳纤维层层叠铺设后，不同碳纤维层中的长碳纤维按照骨纤维的走向交错布置。

按照这种长碳纤维的布置方式在进行碳纤维层制作时，将同一碳纤维层中的长纤维均按照同一方向放置，通过将多层碳纤维层在模具中铺设后形成与骨纤维走向相同的纤维网，经模具固型形成该股骨柄假体，形成后的该股骨柄假体具有各向异性的特点，能够承载抗压、抗弯、抗拉、抗扭、抗剪等多个方向的载荷，与骨组织的匹配性能更好，提高了股骨柄假体的使用寿命更长。

该股骨柄假体中的长碳纤维的走向与骨纤维走向相同，具体地，该股骨柄假体中长碳纤维在锥头10、颈部20、近端30和远端40的走向和分布，具体描述如下。

参阅图1和图2，该股骨柄假体包括第一长碳纤维，多条第一长碳纤维自锥头10至远端40延伸，贯穿整个股骨柄假体，形成“川”形流水状条纹，进而使该股骨柄假体能够承受较大的拉力。

参阅图1和图2，该股骨柄假体还包括第二长碳纤维，多条第二长碳纤维自近端30至远端40排列，形成“╭”形流水状条纹，进而使该股骨柄在近端30至远端40之间具有较强的抗压、抗弯和抗扭能力。

继续参阅图1和图2，该股骨柄假体还包括第三长碳纤维，多条第三长碳纤维自锥头10至近端30排列，形成“彡”形流水状条纹，进而使该股骨柄假体在锥头10至尖端之间具有较强的抗压、抗弯和抗扭能力。

参阅图1和图2，锥头10和颈部20处既有多条第一长碳纤维，也有多条第三长碳纤维，进而使锥头10和颈部20处的长碳纤维形成“川”形和“彡”形交织的网状结构，保证了锥头10和颈部20处具有将强的抗拉、抗压、抗弯和抗扭的能力，能够承受各个方向的载荷。

参阅图1和图2，近端30至远端40处既有多条第一长碳纤维，也有多条第二长碳纤维，进而近端30至远端40处的长碳纤维形成“川”形和“╭”形交织的网状结构，保证了近端30至远端40处具有将强的抗拉、抗压、抗弯和抗扭的能力，能够承受各个方向的载荷。

该股骨柄假体在人体内时，近端30处承受的载荷较大且较为复杂。为使该股骨柄假体的近端30能够承受较大且较复杂的载荷。参阅图1和图2，在近端30处具有多条第一长碳纤维、多条第二长碳纤维和多条第三长碳纤维，进而使近端30处的长碳纤维形成“川”形、“彡”形和“╭”形交织的网状结构，保证了近端30具有将强的抗拉、抗压、抗弯和抗扭的能力，能够承受各个方向较大且较为复杂的载荷。

本发明的实施例还提供了一种制造上述股骨柄假体的方法，该制造方法包括如下步骤：

将长碳纤维丝编织成碳纤维层；

将碳纤维层浸润掺杂有短碳纤维的PEEK浆液；

将多层碳纤维层层叠铺设于模具中；

模具对多层碳纤维层进行固化。

通过该制造方法制造的股骨柄假体与人体骨骼相当的弹性模量，不会发生应力遮挡问题，能够防止该股骨柄假体发生松动，提高了股骨柄假体的使用寿命更长。

在进行长碳纤维编制成碳纤维层时，有两种布置长碳纤维的情况。

第一种情况，将每层碳纤维层中的长碳纤维均交错布置，且每层碳纤维层中的长碳纤维的走向均与骨纤维的走向相同。

第二种情况，将同一碳纤维层中的长碳纤维均沿同一方向延伸，多层碳纤维层层叠铺设后，不同碳纤维层中的长碳纤维按照骨纤维的走向交错布置。

无论在进行长碳纤维编制成碳纤维层时是第一种情况还是第二种情况，模具对多层碳纤维层进行固化后，脱模得到长碳纤维的走向与骨纤维的走向相同的股骨柄假体，进而使该股骨柄假体具有各向异性的特点，能够承载多个方向的载荷，具有较好的抗压、抗弯、抗拉、抗扭、抗剪等性能，不易发生屈服和断裂的情况，与骨组织的匹配性能更好，进一步延长了股骨柄假体的使用寿命。同时，由于该股骨柄假体由PEEK材料和碳纤维材料制成，使该股骨柄假体具有更高的生物安全性，使用该股骨柄假体的病人不会发生金属过敏反应。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。