髋关节内用假体的陶瓷髋臼的检测方法.pdf

摘要
申请专利号：	CN97196199.9	申请日：	1997.06.26
公开号：	CN1225001A	公开日：	1999.08.04
当前法律状态：	撤回	有效性：	无权
法律详情：	发明专利申请公布后的视为撤回\|\|\|\|\|\|公开
IPC分类号：	A61F2/34; G01M19/00	主分类号：	A61F2/34; G01M19/00
申请人：	塞拉西夫创新陶器工程有限公司;
发明人：	R·奥滕里斯; H·G·普拉夫; H·里赫特尔; G·维尔曼; M·维姆默; C·沃内
地址：	联邦德国普罗钦根
优先权：	1996.07.06 DE 19627356.0; 1996.12.19 DE 19652997.2; 1997.05.02 DE 19718615.7
专利代理机构：	中国专利代理(香港)有限公司	代理人：	赵辛;章社杲
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内容摘要

本发明涉及一种检测髋关节内用假体的陶瓷髋臼(1)的方法。假体具有一固定在股骨上的带轴颈的金属轴和安装在其上的陶瓷球头,该球头被装入陶瓷髋臼(1)内,而髋臼又直接或经外壳固定在髋骨中。为了保证有缺陷的髋臼(1)通过质量控制被发现并被剔除,本发明建议,使髋臼(1)内侧受负荷,其中所有在生理负荷下承载的髋臼(1)的体积元受到负荷,并在髋臼或髋臼部件内产生应力,该应力高于重量负荷下产生的应力的一定倍数。

权利要求书

1．用于检测髋关节内用假体中陶瓷髋臼(1)的方法，具有一固定
在股骨上的带轴颈的金属轴和一安装在其上的陶瓷球形头，该球形头装
入陶瓷髋臼(1)中，而髋臼又直接或经过一外壳固定在髋骨中，其特
征在于，使髋臼(1)的内侧承受负荷，其中使髋臼(1)的所有在生理
负荷情况下受载的体积元受载，并且在髋臼或髋臼部件中产生应力，该
应力高于在生理负荷下所产生的应力的一定倍数。
2．如权利要求1的方法，其特征在于，由可变形材料制成的半球(2)
在负荷下压入髋臼(1)。
3．如权利要求2的方法，其特征在于，半球(2)的可变形材料为
聚合物或塑料。
4．如权利要求1的方法，其特征在于，髋臼(1)的内侧用压力液
体(7)加载。
5．如权利要求4的方法，其特征在于，试验柱(6)安装在髋臼(1)
上，该试验柱用密封件(12)向外密封髋臼(1)的内部并具有液体(7)
输送管路(8)。
6．如权利要求5的方法，其特征在于，试验柱(6)用隆起(9)伸
入髋臼(1)而只留下一液体(7)的缝隙(10)。
7．如权利要求1-6的方法，其特征在于，为了检测将髋臼(1)装
入一座夹头(3)内。
8．如权利要求7的方法，其特征在于，座夹头(3)只在髋臼的锥
形上端用密封件(11)支撑住髋臼。
9．如权利要求4-6的方法，其特征在于，液体(7)是一种适于高
压的液体如水或甘油。

说明书

髋关节内用假体的陶瓷髋臼的检测方法

本发明涉及如权利要求1前序部分所述的髋关节内用假体的陶瓷髋
臼的检测方法。

作为人造髋关节今天通常采用按组件建造的系统，也就是说，在一
带轴颈的金属轴上安装一球形头，该球形头一般对着聚乙烯髋臼形成关
节。不可避免的磨损尤其是聚乙烯磨损引起的骨质溶解将导致假体的松
动，从而导致修正作业。

如果采用陶瓷球形头来代替金属球形头则可大大改善上述情况。如
果用氧化铝陶瓷制的球形头对着氧化铝陶瓷制的髋臼形成关节则可最好
地解决上述问题。

人体中使用的植入体的组分必须满足特别高的安全要求。对于陶瓷
组分亦是如此。由于陶瓷材料一般是脆的，所以材料中应力集中的非均
匀性特别容易导致断裂。这意味着，所有包含有在使用条件下可能导致
失效的缺陷的部件在使用前必须被识别出并被剔出。

在迄今为止的质量控制中，只有表面有缺陷的部件才能通过目测加
以剔出。已知的无破坏检测方法如X射线透视或超声检测虽然原理上也
可用于陶瓷材料，但是却不能够检测具有微小延伸的缺陷，这些微小延
伸与所要求的安全性有关。

最终控制的最高目标必须是可靠地剔除可能有缺陷的部件，以便将
对病人可能有的危险减至最小。

验收试验的应用前提是，验收试验中构件中的负荷尽可能模仿使用
中的应力分布，此外，在实施验收试验时通过上述操作试样不损坏。

因此，例如将待检测的髋臼部件安装在一实际的金属池中的验收试
验中是不可能的，因为在检测后无损坏地从金属池中取出髋臼部件是不
可能的。

也可考虑将陶瓷球形头用超负荷(验收试验)压入陶瓷髋臼或陶瓷
髋臼部件中的检测。但是，该检测无说明力，因为在球形头和陶瓷的髋
臼部件之间只产生点状接触，而且在检测中不可能调整球形头和髋臼之
间的所有接触范围。

本发明的目的在于提出一种检测陶瓷髋臼部件的方法，用这一方法
保证在质量控制中发现有缺陷的髋臼部件并加以剔除，而无损坏髋臼部
件的危险。

按照本发明上述目的是这样实现的：

-使所有在生理负荷情况下受到负荷作用的髋臼的体积元承受负
荷，

-在髋臼或髋臼部件中产生应力，该应力比生理负荷情况下产生的
应力高出一定因子。

因此，本发明涉及一种验收试验的装置和方法，用来使陶瓷髋臼部
件承受必要的一定程度的超负荷，而能从该装置中不损坏地取出髋臼。

本发明方法的优点是，所有在体积中或表面存在有临界缺陷的陶瓷
髋臼在负荷下失效。这一方法不仅是提出有缺陷构件的检测，而且在检
测中破坏所有有缺陷的部件。

借助于有限元法计算应力的知识可以知道陶瓷髋臼中应力的分布。

陶瓷髋臼或髋臼部件优先由高强度生物兼容的陶瓷即所谓的生物陶
瓷组成。在特殊情况下是氧化铝陶瓷(医用氧化铝)、Y-TZP型氧化锆
陶瓷、以氧化锆/氧化铝为基的材料、非氧化物如硅氮化物、硅碳化物
和硅铝氮化物。

一个优先的方案特点是由可变形的材料制成的半球在负荷作用下压
入髋臼。

半球的可变形材料最好是一种聚合物或一种塑料。

在另一种特别优先的方案中，髋臼的内侧用压力液体加载。为此产
生与髋关节球断折试验中的断折图相一致的断折图。因此可以以通过液
压施加的负荷良好地模仿断折试验中的负荷为出发点。

优先将试验柱安装在髋臼上，该试验柱用密封件外向密封髋臼的内
部并且有一液体输送管路。

为了减少必要的液体体积，试验柱最好用一隆起伸入髋臼并只留下
一条液体缝隙。

合理的是将检测的髋臼装入一座夹头内，按照本发明座夹头只在其
锥形的上端用密封件支撑住髋臼。髋臼用这一锥形部分固定在髋关节假
体的金属壳中。

按照本发明，上述液体是适用于高压的液体，如水或甘油。

本发明其它的特征由下面描述的附图给出。

图1表示根据本发明方法的试验装置的实施例。在座夹头3中安装
有用于髋关节假体的陶瓷髋臼1，在检测后可轻易将其取出。髋臼1的
下半部从座夹头3伸出。这里座夹头3被设计为平台。为了检测，在髋
臼1中装入由可变形材料制成的半球2并通过支柱5加载，所加的负荷
为最大生理负荷的数倍。因为在生理负荷下髋臼1所有承载的体积元都
受到负荷，所以半球2完全充满了髋臼1。在髋臼的体积中或表面有缺
陷时髋臼压碎，因此破坏所有有缺陷的髋臼1。

半球2可变形的材料最好由一种聚合物或一种塑料组成，例如聚四
氟乙烯、聚氨酯或硅酮橡胶或特氟纶。

图2表示一优先实施例，其中髋臼内侧用压力液体7加载，待检测
的髋臼1用密封件11安装在座夹头3中，密封件11在髋臼的锥形上端
支撑住髋臼。在安装有髋臼1的座夹头3上安装一试验柱6，在一优先
实施例中该试验柱有一伸入髋臼1中的隆起9，因此，在试验柱6或其
隆起9和髋臼的内侧之间只留下一缝隙10。在试验柱6和座夹头3之间
设置一密封件12，该密封件密封髋臼1的内部体积。

在试验柱6和隆起9中设置一输送管路8，压力液体通过该管路可
以供入缝隙10内。

在检测髋臼1时，髋臼被装入座夹头1并装上试验柱3。接着经过
输送管道8输入压力液体，从而在髋臼中出现比在生理负荷情况下所出
现的应力大确定倍数的应力。具有临界缺陷的髋臼在检测中被破坏，那
些经受住试验的髋臼具有高于由超负荷试所确定的极限的强度。