一种降低应力遮挡的仿生多层桡骨接骨板制造技术

一种降低应力遮挡的仿生多层桡骨接骨板，属于医疗器械技术领域，包括基板和夹层，基板由桡骨远端固定板和桡骨固定板组成，桡骨远端固定板和桡骨固定板为一体结构，桡骨固定板为中空结构，夹层填充在桡骨固定板的中空部位中；夹层由数个三维对角交叉结构单元和数个螺钉孔基座组成，三维对角交叉结构单元以深海玻璃海绵为原型，将其二维双对角线结构演化为三维独立的三维对角交叉结构单元；新型三维对角交叉结构单元不仅具有优异的抗压

【技术实现步骤摘要】
一种降低应力遮挡的仿生多层桡骨接骨板
[0001]本专利技术属于医疗器械
，特别涉及一种降低应力遮挡的仿生多层桡骨接骨板
。

技术介绍

[0002]随着全球人口老龄化的加剧
、
经济的高速发展和体育运动的推广，桡骨远端骨折的发病率正在逐年递增
。
据统计数据显示，桡骨远端骨折为人体最常发生的骨折之一，占前臂骨折的四分之三，占全部骨折患者的五分之一
。
调查数据表明，当前，我国
65
岁及以上的老年人已经突破2亿人，未来仍将持续快速增长，桡骨远端骨折已成为迫在眉睫的社会公共卫生问题，亟待解决
。
[0003]根据不同的骨折部位和骨折程度，目前桡骨远端骨折的治疗方式主要包括手法复位
、
石膏或夹板外固定
、
外固定架固定
、
克氏针内固定
、
锁定接骨板系统内固定
、
髓内钉内固定
、
桡骨远端半关节置换术或骨移植替代物等
。
其中，接骨板内固定是目前临床治疗桡骨远端骨折最常用的手段
。
[0004]接骨板的主要作用是对骨折部分的碎骨块进行连接和固定，使其维持复位的位置，再结合康复训练获得正常运动功能
。
文献调研表明，目前接骨板的金属材料主要为不锈钢
、
钴合金和钛合金，但其刚度远远大于人体骨的刚度，进而引发应力遮挡，使骨折部位生成愈合过程中受到较小的应力刺激，在骨折恢复后期常常导致二次骨折和骨质疏松等并发症
。
针对此问题，研究者开始通过改变接骨板的材料和结构，降低接骨板材料刚度，从而降低应力遮挡
。
例如，研究者采用聚乳酸（
PLLA
）
、
高密度聚乙烯（
HDPE
）
、
聚乙烯醚酮（
PEEK)
等高分子聚合物作为接骨板的材料
。
这些材料具有跟人体骨骼相近的弹性模量，且具有良好的生物相容性，在一定程度上减小了应力遮挡
。
但研究发现，此类高分子聚合物接骨板的力学性能普遍较差，经常发生断裂
、
弯曲等情况
。
此外，研究者还通过改变接骨板的结构来改善应力遮挡，主要采用减少截面面积和厚度
、
通过波形设计和接骨板上加孔等设计来减少接骨板的刚度
。
这些设计方案具有一定的应力遮挡降低作用，但是效果仍不显著，亟需进一步改进提升
。
[0005]玻璃海绵常年生活在深海之中，在深海中长期承受海水的冲击，且整体结构不发生破坏
。
生物材料力学研究表明，其表面的双对角线结构展示出轻质
、
高强和高抗扭转的特性，且在相同材料用量的情况下，其展示出优异的结构强度
。
因此研究人员尝试将这种结构简化后用于接骨板设计，以此降低接骨板的应力遮挡，但力学分析发现，由于其采用了简化的玻璃海绵的二维结构，该结构受力并不均匀，存在断裂失效的风险
。
[0006]综上所述，亟需开发一种有效降低应力遮挡且能够满足力学性能要求的桡骨接骨板
。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是为了降低桡骨骨折区域的应力遮挡，而提供一种降低应力遮挡的仿生多层桡骨接骨板
。
[0008]一种降低应力遮挡的仿生多层桡骨接骨板，包括基板和夹层，所述的基板由桡骨远端固定板和桡骨固定板组成，桡骨远端固定板和桡骨固定板为一体结构，二者之间的夹角
θ1为
160
°‑
170
°
；所述的桡骨固定板为中空结构，夹层填充在桡骨固定板的中空部位中；所述的夹层由数个三维对角交叉结构单元和数个螺钉孔基座组成，数个三维对角交叉结构单元单层均匀排列并包围在螺钉孔基座的周围；所述的三维对角交叉结构单元以深海玻璃海绵为原型，将其二维双对角线结构演化为三维独立的三维对角交叉结构单元，该单元外部为一个正方体框架，正方体框架的边长为
0.9
‑
1.1mm
，在内部有四对对角交叉的梁，内部所有梁起点和终点均在偏离顶点三分之一框架边长的地方，在其正面和侧面分别呈现稳定的对称双对角线结构；所述的螺钉孔基座上开设有夹层螺钉孔；所述的桡骨远端固定板上开设有数个桡骨远端螺钉孔，桡骨固定板及夹层上开设有数个桡骨螺钉孔，桡骨固定板背部两侧均匀分布数个扇形缺口，每个扇形缺口的角度
θ2为
100
°‑
110
°
，半径
R
为5‑
7mm
；所述的桡骨螺钉孔和夹层螺钉孔数量相等，位置相对应重合
。
[0009]所述的桡骨远端固定板上开设有数个凹槽，凹槽内固定设置有三维对角交叉结构单元组成的单元块
。
[0010]所述的桡骨远端螺钉孔配有相应的桡骨远端螺钉，桡骨螺钉孔配有相应的桡骨螺钉
。
[0011]所述的桡骨螺钉孔中有一个为加长的螺钉孔
。
[0012]所述的桡骨远端螺钉孔为七个
。
[0013]所述的桡骨螺钉孔为五个
。
[0014]所述的桡骨远端螺钉孔和桡骨螺钉孔配有相应数量的螺钉
。
[0015]所述的基板与夹层均为钛合金
。
[0016]所述的基板与夹层均通过
3D
打印一体化制造
。
本专利技术的工作过程和工作原理：本专利技术基于深海玻璃海绵的环状双层双对角线的物理结构，在其独特结构上演化优化出一种新型三维对角交叉结构单元，新型三维对角交叉结构单元不仅具有优异的抗压
、
抗扭转性能，并且其受力比原本结构更为均匀，保证了结构强度
。
[0017]本专利技术的使用过程如下： 1、
将桡骨远端骨折患者固定在手术台上，采用掌侧入路，通过手术刀剖开
。
[0018]2、
待桡侧腕屈肌和桡动脉之间完全显露后，将一枚克氏针置入到桡腕关节，进行临时固定
。
[0019]3、
对骨折的骨折碎块通过手法进行复位，在植入接骨板之前，通过牵开器撑开，使视野清晰
。
[0020]4、
将桡骨远端接骨板植入，用克氏针和一枚螺钉进行初步固定，通过透视观察骨折复位以及接骨板位置是否正确，再进行位置调整
。
[0021]5、
取出克氏针，并将剩余螺钉组植入体内，冲洗后进行逐层缝合
。
[0022]本专利技术的有益效果：
1、
本专利技术基于深海玻璃海绵的环状双层双对角线的物理结构，在其独特结构上演
化优化出一种新型三维对角交叉结构单元，新型三维对角交叉结构单元不仅具有优异的抗压
、
抗扭转性能，并且其受力比原本结构更为均匀，保证本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种降低应力遮挡的仿生多层桡骨接骨板，其特征在于：包括基板（1）和夹层（2），所述的基板（1）由桡骨远端固定板（
11
）和桡骨固定板（
12
）组成，桡骨远端固定板（
11
）和桡骨固定板（
12
）为一体结构，二者之间的夹角
θ1为
160
°‑
170
°
；所述的桡骨固定板（
12
）为中空结构，夹层（2）填充在桡骨固定板（
12
）的中空部位中；所述的夹层（2）由数个三维对角交叉结构单元（3）和数个螺钉孔基座（
21
）组成，数个三维对角交叉结构单元（3）单层均匀排列并包围在螺钉孔基座（
21
）的周围；所述的三维对角交叉结构单元（3）以深海玻璃海绵为原型，将其二维双对角线结构演化为三维独立的三维对角交叉结构单元，该单元外部为一个正方体框架（
31
），正方体框架（
31
）的边长为
0.9
‑
1.1mm
，在内部有四对对角交叉的梁（
32
），内部所有梁（
32
）起点和终点均在偏离顶点三分之一框架边长的地方，在其正面和侧面分别呈现稳定的对称双对角线结构；所述的螺钉孔基座（
21
）上开设有夹层螺钉孔（
211
）；所述的桡骨远端固定板（
11
）上开设有数个桡骨远端螺钉孔（
111
），桡骨固定板（
12
）及夹层（2）上开设有数个桡骨螺钉孔（
121
），桡骨固定板（
12
）背部两侧均匀分布数个扇形缺口（
122
），每个扇形缺口（
122
）的角度
θ2为
100
...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱志辉，王凯泽，任雷，王坤阳，金威龙，李光辉，李鸿运，王胜利，姜振德，徐晓麟，任露泉，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：