一种用于体内研究骨整合的生物力学加载装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于体内研究骨整合的生物力学加载装置，由底座、下肢固定机构和力学加载机构组成，所述底座上设置有四个固定柱；下肢固定机构包括一左一右设置的胫骨放置架和门字形挡板，胫骨放置架通过两个伸缩柱设置在所述底座上；门字形挡板固定在所述底座上；门字形挡板的左侧面上竖向开设一半圆形凹槽；半圆形凹槽的中轴线与胫骨放置架的中轴线相互垂直；力学加载机构包括电机及推板。本发明专利技术的用于体内研究骨整合的生物力学加载装置，通过构建胫骨近端钛钉假体植入模型来人为创造体内骨整合过程，随后利用生物力学加载装置对植入假体的下肢进行活体外可控力学刺激，从而达到研究生物力学对骨整合影响的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种用于体内研究骨整合的生物力学加载装置
本专利技术涉及一种用于体内研究骨整合的生物力学加载装置。
技术介绍
随着我国老龄化进程的加速及各类骨缺损疾病的增加，骨科内植物包括人工关节、椎间融合器、各种骨缺损增强块或填充块已成为重建人体骨性结构和恢复主要功能的重要治疗手段。内植物与骨之间的界面情况常常是决定手术成败的关键。因为涉及界面的骨长入和植入物的长期稳定性，对于内植物-骨界面整合的研究始终是骨科临床亟待解决的重要问题。因此，研究骨整合过程中生物力学的作用及其机制就显得尤为重要。然而目前尚未有一种行之有效的针对体内骨整合过程，特别是在活体进行生物力学刺激的研究。研究手段与方法的匮乏直接导致了临床骨整合问题迟迟得不到改善和解决。尤其是活体生物力学加载装置的空白严重阻碍了骨整合过程中生物力学作用及其机制的阐明与揭示。这使的目前针对骨整合的研究大多集中于成分改良、涂层覆盖、孔隙结构优化等领域，从而使得应力屏蔽这一影响骨整合的关键因素得不到有效研究。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种用于体内研究骨整合的生物力学加载装置，通过构建胫骨近端钛钉假体植入模型来人为创造体内骨整合过程，随后利用生物力学加载装置对植入假体的下肢进行活体外可控力学刺激，从而达到研究生物力学对骨整合影响的目的。实现上述目的的技术方案是：一种用于体内研究骨整合的生物力学加载装置，由底座、下肢固定机构和力学加载机构组成，其中：所述底座呈长方形形状，所述底座上设置有四个固定柱，每个固定柱均竖向设置在底座上，且其中两个固定柱分别设置在所述底座的左侧的两个角上，另外两个柱子分别设置在所述底座的两个长边的中部；所述下肢固定机构包括一左一右设置的胫骨放置架和门字形挡板，所述胫骨放置架呈内部中空的圆柱体形，所述胫骨放置架通过两个伸缩柱设置在所述底座上；所述门字形挡板固定在所述底座上，且位于四个固定柱之间；所述门字形挡板的左侧面上竖向开设一半圆形凹槽；所述半圆形凹槽的中轴线与所述胫骨放置架的中轴线相互垂直；所述力学加载机构设置在所述底座的左部，所述力学加载机构包括电机及推板，所述推板垂直于所述底座，所述电机与所述推板相连，所述电机推动所述推板左右运动；所述电机外接电机驱动器。上述的一种用于体内研究骨整合的生物力学加载装置，其中，所述底座、固定柱、门字形挡板和推板分别采用金属材质。上述的一种用于体内研究骨整合的生物力学加载装置，其中，所述两个伸缩柱一左一右地设置，每个伸缩柱的顶端与胫骨放置架相连，底端固定在所述底座上。上述的一种用于体内研究骨整合的生物力学加载装置，其中，所述胫骨放置架为两分结构，由上下两个部分可开合地连接而成。本专利技术的用于体内研究骨整合的生物力学加载装置，具有以下优点：(1)结构简单，操作方便，可以对饲养中的老鼠进行力学加载，并可实现力学参数定量；(2)适用于各种体型及大小的老鼠，甚至也可用于兔子等动物的力学加载，拓宽了其应用领域；(3)可针对胫骨近端植入假体的老鼠模型进行强制活体力学加载，一方面可以观察生物力学作用对骨整合的影响；另一方面也可以解决老鼠由于疼痛等本能拒绝过多过早运动的问题，有利于研究临床术后患者是否该早期进行负重活动及负重活动的程度。附图说明图1为本专利技术的用于体内研究骨整合的生物力学加载装置的立体结构图；图2为本专利技术的用于体内研究骨整合的生物力学加载装置的主视图。具体实施方式为了使本
的技术人员能更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图对其具体实施方式进行详细地说明：请参阅图1和图2，本专利技术的最佳实施例，一种用于体内研究骨整合的生物力学加载装置，由底座1、下肢固定机构和力学加载机构组成。底座1呈长方形形状，底座为金属材质，长250mm，宽100mm，厚5mm。底座1上设置有四个固定柱11，每个固定柱11均竖向设置在底座1上，且其中两个固定柱11分别设置在底座1的左侧的两个角上，另外两个柱子11分别设置在底座1的两个长边的中部；四个固定柱11围成一个长方体框架结构。固定柱11为金属材质，直径3mm，高50mm。下肢固定机构包括一左一右设置的胫骨放置架2和门字形挡板3，胫骨放置架2呈内部中空的圆柱体形，胫骨放置架2为两分结构，由上下两个部分可开合地连接而成，胫骨放置架2通过两个伸缩柱21设置在底座1上，两个伸缩柱21一左一右地设置，每个伸缩柱21的顶端与胫骨放置架2相连，底端固定在底座1上；门字形挡板3固定在底座1上，且位于四个固定柱11之间；门字形挡板3的左侧面上竖向开设一半圆形凹槽31；半圆形凹槽31的中轴线与胫骨放置架2的中轴线相互垂直；半圆形凹槽31用于固定老鼠股骨，其直径为10mm；胫骨放置架2的直径为10mm可通过开合来固定老鼠胫骨；通过调整两个伸缩柱21的高度可以调整胫骨放置架2的高度。门字形挡板3为金属材质，总高80mm，“门”字上面实体部分长60mm，宽100mm，厚5mm。力学加载机构设置在底座1的左部，力学加载机构包括电机4及推板5，电机4与推板5相连，电机4推动推板5左右运动；电机1外接有电机驱动器。推板5为金属材质，高80mm，宽100mm，厚3mm，推板5垂直于底座1。通过电机驱动器可以设置电机转动参数，随后电机4转动带动推板5向左推进，从而实现对老鼠胫骨的力学刺激，达到探究生物力学作用对体内骨整合影响的目的。本专利技术的用于体内研究骨整合的生物力学加载装置，在使用时，先构建胫骨近端钛钉假体植入模型：术前禁饮食12h。老鼠麻醉后仰卧位固定，右下肢备皮、消毒并铺巾。先使老鼠右后肢伸直，沿膝关节内侧即髌韧带内侧纵行切开皮肤约5mm，显露髌韧带；然后曲屈右后肢，显露胫骨平台。使用牙科电动钻(钻头直径2mm)沿股骨远端髁间窝最高点，顺股骨近端骨髓腔方向钻入约8mm，用显微血管钳将材料(长度8.0mm，直径2mm)植入胫骨近端髓腔。使用含100U/mL青霉素及100mg/mL链霉素的PBS溶液冲洗切口后，依次缝合各层组织。术后老鼠单笼饲养，室温保持18-22℃，使用标准大鼠饲料喂养，不限制活动。然后采用本专利技术的生物力学加载装置进行力学加载：术后一定时间进行力学加载。首先任取一只老鼠固定，将进行力学加载的右下肢伸直通过门字形挡板3下端，随后90度曲屈下肢，将胫骨置于胫骨放置架2上并合上中空固定圆筒。再从足侧向头侧推动胫骨及膝关节顶在门字形挡板3上，使其股骨能够自然的贴合在半圆形凹槽31。其余三肢体均固定于固定柱11上。接通电源，将右下肢足底抵在推板5上，通过电机驱动器设置力学参数，打开电机4即可进行力学加载。综上所述，本专利技术的用于体内研究骨整合的生物力学加载装置，通过构建胫骨近端钛钉假体植入模型来人为创造体内骨整合过程，随后利用生物力学加载装置对植入假体的下肢进行活体外可控力学刺激，从而达到研究生物力学对骨整合影响的目的；有助于开创一个生物力学体内研究的新局面，为骨整合研究提供新思路和新方法。本
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【技术保护点】
1.一种用于体内研究骨整合的生物力学加载装置，其特征在于，由底座、下肢固定机构和力学加载机构组成，其中：/n所述底座呈长方形形状，所述底座上设置有四个固定柱，每个固定柱均竖向设置在底座上，且其中两个固定柱分别设置在所述底座的左侧的两个角上，另外两个柱子分别设置在所述底座的两个长边的中部；/n所述下肢固定机构包括一左一右设置的胫骨放置架和门字形挡板，所述胫骨放置架呈内部中空的圆柱体形，所述胫骨放置架通过两个伸缩柱设置在所述底座上；所述门字形挡板固定在所述底座上，且位于四个固定柱之间；所述门字形挡板的左侧面上竖向开设一半圆形凹槽；所述半圆形凹槽的中轴线与所述胫骨放置架的中轴线相互垂直；/n所述力学加载机构设置在所述底座的左部，所述力学加载机构包括电机及推板，所述推板垂直于所述底座，所述电机与所述推板相连，所述电机推动所述推板左右运动；所述电机外接电机驱动器。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于体内研究骨整合的生物力学加载装置，其特征在于，由底座、下肢固定机构和力学加载机构组成，其中：
所述底座呈长方形形状，所述底座上设置有四个固定柱，每个固定柱均竖向设置在底座上，且其中两个固定柱分别设置在所述底座的左侧的两个角上，另外两个柱子分别设置在所述底座的两个长边的中部；
所述下肢固定机构包括一左一右设置的胫骨放置架和门字形挡板，所述胫骨放置架呈内部中空的圆柱体形，所述胫骨放置架通过两个伸缩柱设置在所述底座上；所述门字形挡板固定在所述底座上，且位于四个固定柱之间；所述门字形挡板的左侧面上竖向开设一半圆形凹槽；所述半圆形凹槽的中轴线与所述胫骨放置架的中轴线相互垂直；
所述力学加载机构设置在所述底座的左...

【专利技术属性】
技术研发人员：李慧武，童志成，夏润之，常永云，胡弋，孔柯瑜，
申请(专利权)人：上海交通大学医学院附属第九人民医院，
类型：发明
国别省市：上海;31