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三D生物力传导人工假体制造技术

技术编号:14954579 阅读:142 留言:0更新日期:2017-04-02 10:39
本发明专利技术属于医疗领域的手术装备,特别是三D生物力传导人工假体。所要解决的问题就是背景技术存在的:所有植入假体都是二D平面的骨与关节骨质表面的支撑平台,容易造成应力遮挡、骨营养遮挡、应力集中等引起微骨折、张应力障碍等导致骨吸收而松动,手术最终必然失败,给病人带来新的病痛和残废。其技术方案要点是:利用三D生物力传导骨内纵深均匀传递方式,多平面相互平行的螺旋形传力板,绕支撑内柱制成植入假体,该螺旋形传力板面制成网孔样结构,使其与骨整合为一体。该假体单独或组合使用,可应用于人工关节、义肢和牙种植体等,能有效防止骨吸收导致的假体松动,使植入假体的使用寿命显著延长或终生不再发生松动。

【技术实现步骤摘要】

:本专利技术属于医疗领域的手术假体,特别是三D生物力传导人工假体
技术介绍
:近半个世纪以来,人工植入假体的需要和应用得到广泛应用,尤其是骨内支撑植入假体的研究和应用给人类带来了很大方便,如义齿、义肢和人工关节假体等。但是所有骨内植入性假体因为二D表面骨整合后,肢体生物力传导面积比较局限,其程度无法得到长期的稳定性,最终导致假体周围的骨溶解、骨吸收、骨质疏松和骨萎缩,使假体松动而失败。而随着科学技术的发展,生物相容性优良的生物材料陆续问世并进入到临床应用后,人们又逐渐认识到骨内植入假体的失败也多与力学因素有关。因此,近年来人们开始强调评价人工假体等植入假体的性能需要包括生物相容性与生物力学相容性两个方面。但是生物力学相容性主要包括六个方面:(1)植入假体要能够承受功能载荷,有足够的强度,保证不发生严重变形或断裂破坏;(2)植入假体行驶功能时要对周围骨组织产生足够的应力传递,避免骨废用性萎缩;(3)植入假体对周围骨组织产生的应力传递不能超过生理限度,以防止骨创伤造成的骨吸收与骨萎缩。(4)容易忽视的如何应对伴随人体衰老出现的自然骨质疏松、骨萎缩和骨吸收后的植入假体长久的有效维持。(5)尤其是更容易忽视的是只考虑了二D表面骨整合的二维平面间的力传导,却完全忽视了骨内骨整合的生物立体应力传导生理特性。(6)以及对于植入假体周围持久的营养遮挡性骨质营养障碍性骨萎缩问题。众所周知,植入假体周围的骨适应性反应Wolff定律,骨具有生物性适应性改建的能力,一旦超出了这种能力,适应性改建就遭到了连续不断的破坏。又因为植入假体-骨界面的应力存在,界面上的应力有三种形式:压应力、张应力和剪应力。后两者有四界面连接破坏的趋势。张应力可使界面分离,剪应力可是界面错位,这两种应力都需要界面存在着某种结合力来抗衡。而植入假体往往失去了张应力的结构和生物功能机制的维持基础。如果界面没有结合力或结合力太低,那么界面上的张应力和剪应力水平,还没有升高到可使骨吸收破坏的程度,此处界面连接就已经被破坏,形成了应力中断,载荷只能转移到界面其他区域,使那里出现应力集中。在压力区存在的界面区应力水平过高,尤其是超大负荷的偶发性应力创伤,大大超过骨的耐受生理限度,就要发生微骨折使骨吸收,继而导致植入假体松动,进一步加剧应力集中和骨创伤,更由于骨细胞在不断而缓慢的新陈代谢过程中,超大压应力必然迫使新生骨细胞只能退位回缩生长替代,骨面与植入假体面间隙必然逐渐增大而松动,最终导致植入假体的失败。又因为所有植入假体都失去了张应力的持续维持结构基础和功能,即张应力障碍,一旦压应力侧骨整合界面的骨质发生一定量的骨质吸收,张力侧势必出现一定间隙而开始松动;以及植入假体造成了骨整合面的营养遮挡而使骨质的营养不良,进一步导致骨质疏松和吸收。因此假体松动都是因为骨内植入假体表面骨整合的二D平面力学传导稳定性不足,因之植入假体周围的骨溶解、骨吸收和骨萎缩等导致假体松动而失败。因此需要开创制造出三D骨内纵深生物力学传导高稳定性的植入假体,才能使植入假体维持更长时间的稳定性,甚至是终生性稳定性。
技术实现思路
:本专利技术的目的就是提供一种三D骨整合和三D立体骨内纵深生物力传导的人工植入假体系统,以及其组合使用,已解决背景
中存在的不足,传统二D骨整合的生物应力传导稳定性不足,张应力障碍,导致微骨折、骨溶解、骨吸收、骨萎缩等,最终导致植入假体的松动而失败。因为传统二D骨整合主要发生在骨表面的骨整合,因为骨表面尤其是关节表面被假体覆盖,导致关节液断流而失去了营养,或植入假体表面营养遮挡导致骨营养障碍均可导致骨生长的营养不良,从而导致骨萎缩性应力支撑能力的减弱,容易导致微骨折性假体微动。其结构特征是:经表面处理的组织相容性良好的植入假体四周呈多层平行走向的应力传导板结构,应力传导板面设置成螺旋走向,绕着支撑内柱的中心轴平行规律分布,应力传导板间距离较大,应力传导板面较宽阔,柔性较好的薄板设计,应力传导板面形成网孔样结构,应力均匀分层分布传导,而且骨质容易长入网孔中,并且骨小梁的哈弗氏管系统可以在网孔中健康生长,恢复植入假体前的正常健康骨质营养状态,维持正常骨营养,减小假体表面的营养遮挡,使应力能比较均匀的传导到骨的纵深层面,减小应力遮挡、应力集中、营养遮挡和张应力障碍,能有效防止超大应力集中导致的微骨折的发生,防止骨萎缩和骨吸收,也能解决好老年人自然骨萎缩骨质疏松导致的应力传导障碍问题,从而达到使其紧密包绕在自然形成较强的整体骨质之中,整个应力传导板面都能够同骨整合成一体,合二为一,同时解决了压应力的生物分散传导,更首次解决了植入假体生物需求的张应力稳定和营养遮挡问题。又由于植入假体在骨质中,可以有效的将张应力和压应力传导到骨皮质或骨膜处,病人可以对外力产生一定的神经性感知,成为主观有力学感应性的植入假体。植入假体可以单独使用,可以组合使用,更可以作为大关节假体的数个支撑腿与张力牵拉腿的组合假体,达到假体表面的无骨附着也能达到四方固定强力支撑效果,形似在海面上离水高高升起的钻井平台,即使假体四周的骨溶解和骨吸收松动状态下的假体,不仅不松动还能长期完成牢固的植入假体的把持支撑和满意功能的发挥,如恶性骨肿瘤的段切后形成的骨缺损、关节缺损或者干骨的缺损,可进行支撑框置的桥接假体,成为长期不松动的功能满意的植入假体,或成为终生受用的一次性免翻修假体:三D生物力传导人工假体。附图说明:附图1、2、3是三D生物力传导人工假体的基础结构示意图;附图4、5、6是三D生物力传导人工假体在髋关节假体中组合使用的示意图;附图7、8、9、10是三D生物力传导人工假体在膝关节假体的部分组合使用的示意图。附图11、12是三D生物力传导人工假体在截肢后的义肢假体中组合使用示意图。图1、2、3中:1.植入假体,2.螺牙深线,3.外接内螺母口,4.应力传导板,5.网孔,6.支撑内柱,7.螺丝。图4、5、6中:1.髋臼假体,2.3.9.11.压力支撑腿,4.6.7.8.10.拉力腿,5.螺丝,12.植入假体,13.固定螺丝,14.股骨大粗隆,15.股骨小粗隆,16.耻骨支,17.坐骨支,18.人工髋关节假体柄。图7、8、9、10中:1.胫骨平台植入假体,2.网孔,3.外接内螺母口,4.植入假体,5.螺丝。附图11、12中:截肢义肢植入假体中1.主植入假体,2.周边次级植入假体。具体实施方式:在附图1、2、3实例中,三D生物力传导人工假体,该生物相容性良好并经表面处理的植入假体1是由支撑内柱6、应力传导板4、网孔5和螺丝7组成,可分别作为单纯封闭植入体内的关节假体和替代桥接假体,又可以作为半植入假体如种植牙植入假体使用。应力传导板4是螺牙深2比较宽大的似螺旋形应力传导板4,应力传导板4是围绕支撑内柱6平行螺旋走向,应力传导板4上有许多网孔5,网孔5内有骨质长入形成骨整合。在附图4、5、6实施例中,人工髋关节植入假体的髋臼部分由髋臼1和压力传导腿2、3、螺丝5和拉力传导腿4、6组成。髋关节假体柄18由拉力传导腿7、8、10,压力传导腿9、14、12和螺丝13组成。植入假体2、3、4、6、7、8、9、10、11本文档来自技高网
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【技术保护点】
三D生物力传导人工假体,其特征在于植入假体(1)内段是由应力传导板(4)平行螺旋绕螺丝内柱(6)走行,植入假体(1)另一端中心有内螺母口(3)与外侧假体相连接,应力传导板(4)宽大形成螺牙(7),并形成许多网孔(5),螺距宽螺牙深而宽。

【技术特征摘要】
1.三D生物力传导人工假体,其特征在于植入假体(1)内段是由应力传导板(4)平行螺旋绕螺丝内柱(6)走行,植入假体(1)另一端中心有内螺母口(3)与外侧假体相连接,应力传导板(4)宽大形成螺牙(7),并形成许多网孔(5),螺距宽螺牙深而宽。
2.根据权利有求1所述三D生物力传导人工假体,其特征在于植入假体(1)可作为封闭植入体内的关节假体或肢体缺损的桥接支撑替代假体,也可作为种...

【专利技术属性】
技术研发人员:祝桂涛
申请(专利权)人:祝桂涛
类型:发明
国别省市:山东;37

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