專利名稱：一種可吸收椎體間植骨融合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可吸收椎體間植骨融合器。
背景技術(shù)：
脊柱融合是一項(xiàng)用于治療由于脊柱側(cè)凸、結(jié)核和創(chuàng)傷等原因造 成的脊柱不穩(wěn)定和畸形的一項(xiàng)技術(shù)。融合器具有支撐和固定脊椎的一 種醫(yī)療裝置，巳經(jīng)廣泛的應(yīng)用于臨床的治療，是治療脊椎疾病中非常 重要的治療裝置。
1888年，B. F.Wilkins第一次報(bào)道了有關(guān)脊柱固定方面的研究工 作，此后脊柱治療裝置已經(jīng)經(jīng)歷了125年巨大變化。脊椎融合器最早 是由Hibbs和Albee于1911年提出的，他們分別用自體骨進(jìn)行脊柱融合 研究。1985年，William Roentgen發(fā)明了X-ray醫(yī)學(xué)成像技術(shù)，這項(xiàng)技 術(shù)的發(fā)明促進(jìn)了脊柱治療裝置的發(fā)展。到目前為止，椎體間融合器所 用的材料依然以自體骨、鈦合金、碳纖維材料等制成的融合器移植物 為主，對(duì)自體骨進(jìn)行加工，得到適合殘損部位尺寸的椎體間融合器， 以自體骨為材料有很多的缺點(diǎn)和弊端，如供骨來(lái)源有限，移植部位容 易有其他并發(fā)癥，自體骨加工性不好，不能與缺損部位完美結(jié)合，自 體骨強(qiáng)度不好等諸多缺陷(參考文獻(xiàn)1、 AlbeeFH(1911) Transplantation of a portion of the tibia for Potts disease. J Am Med Assoc 57:885-886. 2、 Stephen丄Upson, M.D. Spinal-FusionSurgery — Advances and Concerns, n engl j med 350:7:643-644. 3、 Paul E. Kim，Chi Shing Zee. Imaging of the Postoperative Spine: Cages, Prostheses, and Instrumentation. Medical Radiology Diagnostic Imaging. 2007: 397-413.)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可吸收椎體間植骨融合器，具有生物降 解性，可加工性，可消毒性，能提高融合率，形狀符合脊柱的生理彎 曲結(jié)構(gòu)和形狀，價(jià)格便宜等的特點(diǎn)。
一種可吸收椎體間植骨融合器采用生物降解材料制備。生物降解 材料已應(yīng)用于當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的各個(gè)領(lǐng)域。目前，比較通用的可吸收材 料包括聚乳酸、聚乙交酯-丙交酯共聚物等。下面就聚乙交酯-丙交酯 為原料制備的可吸收錐體間植骨融合器作簡(jiǎn)要說(shuō)明。
一種可吸收椎體間植骨融合器，其構(gòu)成有圓臺(tái)l，圓臺(tái)l的外表 面有螺紋2，圓臺(tái)l自底面8至里面的中央部分有一個(gè)未通透的中空 的柱體3，所述的柱體3為圓柱或棱柱；所述的中空的柱體3為圓柱， 則圓臺(tái)1的底面8有十字凹槽6;所述的中空的棱柱3的橫截面為三 角形或多邊形，以便與不同形狀的改錐配套操作；圓臺(tái)型l的外壁面 上有多個(gè)與中空的柱體3貫通的孔4，以利于骨細(xì)胞的長(zhǎng)入以及體液 和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的進(jìn)入；圓臺(tái)1的上表面5邊緣有圓滑的倒角7，有利于 所述的融合器植入；
圓臺(tái)1的外表面的螺紋2的螺距優(yōu)選為lmm;
所述的一種可吸收椎體間植骨融合器，優(yōu)選圓臺(tái)1的上面直徑范圍為在7.95 10mm，圓臺(tái)1的下面直徑范圍為在10 12mm，圓臺(tái)1 的高度為8.15 10mm;所述的中空的柱體3為圓柱，該圓柱的高度為 6.1 8mm，直徑為4 5.58mm;所述的中空的柱體3為棱柱，該棱柱 的高度為6.1 8mm，所述的棱柱截面為正三角形，正三角形邊長(zhǎng)為 5mm;或者，所述的棱柱截面為正方形，正方形形邊長(zhǎng)為4.5mm;或 者，所述的棱柱截面為正六邊形，正六邊形邊長(zhǎng)為3mm;圓臺(tái)型1 的外壁面上有多個(gè)與中空的柱體3貫通的孔4的直徑為lmm，數(shù)量 為12~20個(gè)；圓臺(tái)1的上表面5邊緣的倒角7的斜邊長(zhǎng)為1.5mm;
所述的融合器采用中空的圓柱或圓臺(tái)結(jié)構(gòu)，圓臺(tái)1的底面8有十 字凹槽6，用改錐通過(guò)該十字凹槽6把融合器方便旋轉(zhuǎn)入植入預(yù)先在 椎骨上打好的孔內(nèi)。這樣有利于融合器進(jìn)入椎骨中，在臨床應(yīng)用時(shí)方 便于協(xié)楔入患處并可避免壓迫神經(jīng)。
所述的融合器必須使用便于消毒的生物降解的高分子材料制作 而成，材料最終因生物降解而全部體內(nèi)吸收；所述的生物降解的高分 子材料為聚乳酸(PLA)、聚羥基乙酸(PGA)或者兩者的共聚物聚 丙交酯-乙交酯(PLGA)，或者，為上述聚合物與未接枝羥基磷灰石 納米晶體粒子或羥基磷灰石修飾的聚乳酸表面接枝納米晶體粒子混 合制備的復(fù)合材料；
所述的共聚物聚丙交酯-乙交酯中丙交酯乙交酯質(zhì)量比為5 9:
1~5;
所述的未接枝羥基磷灰石納米晶體粒子或羥基磷灰石修飾的聚
乳酸表面接枝納米晶體粒子的尺寸為長(zhǎng)100-200 nra，寬20-30 nm，羥基磷灰石在復(fù)合材料中的質(zhì)量百分比為5%—20%。
所述的小孔4的數(shù)量依據(jù)融合器的結(jié)構(gòu)尺寸而定；所述的椎體間 植骨融合器的結(jié)構(gòu)尺寸根據(jù)患者的椎體的缺損尺寸設(shè)計(jì)制作。
將所述的生物降解的高分子材料，按頸椎融合器的重量稱量備
用，加工設(shè)備采用平板硫化機(jī)，溫度設(shè)定范圍175~195°C，壓力設(shè)定 7 15MPa;模具采用兩次開模，側(cè)分型結(jié)構(gòu)；模具置于平板硫化機(jī)中 加熱至設(shè)定溫度，然后將稱重后的物料加入到模具的型腔中，施加 7 15MPa力壓實(shí)物料，預(yù)熱5 20分鐘，啟動(dòng)平板硫化機(jī)加7 15MPa 壓力，保壓3 5分鐘，冷卻至室溫，開啟模具，取出制件。 頸椎融合器力學(xué)性能測(cè)試
由聚乳酸制備的頸椎融合器試樣尺寸為上面直徑為10mm，下 面直徑為12mm，高為10mm，中空的圓柱體直徑為4mm，高為8mm， 螺距為lmm和由質(zhì)量為90%聚乳酸和質(zhì)量為10%的羥基磷灰石的復(fù) 合材料制備的頸椎融合器試樣尺寸為上面直徑為7.95mm，下面直 徑為10mm，高為9，8mm，中空的圓柱體直徑為5.58mm，高為6.1mm， 螺距為lmm，圓臺(tái)上面有圓滑的倒角。
進(jìn)行壓縮強(qiáng)度測(cè)試，制備材料為聚乳酸和結(jié)果見表1。
表1.各尺寸頸椎融合器壓縮應(yīng)變?cè)?0%時(shí)力學(xué)性能表
壓縮壓縮壓縮
編橫截面積負(fù)荷位移應(yīng)力應(yīng)變
號(hào)材料高度(咖)(mm2)(N)Cmm)(Mpa)(%)
1PLA127829002.437. 1820
2PLA127824732.431.7120
3PLA9. 8396011.967. 7120
4PLA9. 8396071.967. 7820
590wt%PLA/10wt%HA9. 8395631.967. 2220I 6 J 90wt.% PLA/10w%HA |_9. 8 |_39 |520 | 1. 96 | 6. 67 | 20 |
有益效果1、本發(fā)明由于采用圓臺(tái)形結(jié)構(gòu)，上邊緣有倒角，外
表面帶有螺紋，因此，能夠恢復(fù)由于外傷或疾病導(dǎo)致的椎體間間隙變
窄，并可較為牢固地固定于患處，防止脫落，可提高手術(shù)成功率。
2、本發(fā)明采用未通透的中空的圓臺(tái)，植入前可將獲得的患者自
體的骨碎片、骨髓或體外培養(yǎng)的自體成骨細(xì)胞置于中空的圓臺(tái)籠狀結(jié)
構(gòu)內(nèi)，促進(jìn)植入后的椎體間骨融合。
3、 本發(fā)明由于外壁上面有很多小孔，有利于血管、成骨相關(guān)細(xì) 胞的長(zhǎng)入以及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、體液和代謝產(chǎn)物的進(jìn)出，因此，可提高椎體 間骨融合的速度和質(zhì)量，使融合效率提高。
4、 本發(fā)明由于采用模壓、切削加工的工藝方法，消毒方法簡(jiǎn)便。
5、 椎體間植骨融合器必須使用便于消毒的生物降解的高分子材 料制作而成，材料最終因生物降解而全部體內(nèi)吸收。


圖1是一種可吸收椎體間植骨融合器的結(jié)構(gòu)示意圖的主視圖的 剖面視圖。
圖2是一種可吸收椎體間植骨融合器的結(jié)構(gòu)示意圖的俯視圖。 圖3為頸椎的3-4節(jié)中植入90wt%PLA/10wt%HA頸椎融合器術(shù) 后O周照片。
圖4為頸椎的3-4節(jié)中植入90wt%PLA/10wt%HA頸椎融合器術(shù) 后12周照片。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1:如圖1、 2為本發(fā)明的一種可吸收椎體間植骨融合器的結(jié)構(gòu)示意。
本發(fā)明的一種可吸收椎體間植骨融合器的制備原料聚乳酸為醫(yī)
用級(jí)，粘均分子量5~15萬(wàn)；羥基磷灰石為醫(yī)用級(jí)，顆粒尺寸為長(zhǎng) 100 - 200 nm，寬20 - 30 nm，其添加質(zhì)量為10%。將聚乳酸/羥基磷 灰石混合物料，按頸椎融合器的重量稱量備用，加工設(shè)備采用平板硫 化機(jī)，溫度設(shè)定為180。C，壓力設(shè)定10MPa;模具采用兩次開模，側(cè) 分型結(jié)構(gòu)；模具置于平板硫化機(jī)中加熱至設(shè)定溫度，然后將稱重后的 物料加入到模具的型腔中，施加10MPa壓力壓實(shí)物料，預(yù)熱5 20分 鐘，啟動(dòng)平板硫化機(jī)加10MPa壓力，保壓3 5分鐘，冷卻至室溫， 開啟模具，取出制件。
所述的融合器的上外徑為上面直徑為7.95mm，下面直徑為 10mm，高為9.8mm，中空的圓柱體直徑為5.58mm，高為6.1mm， 螺距為lmm，其外壁均勻分布12個(gè)直徑為lmm的圓孔。
將體重為25kg狗，麻醉后仰臥于手術(shù)臺(tái)上，背皮，消毒，鋪布 ，在狗的頸部一次切開皮膚，皮下組織以及肌肉筋膜，用環(huán)鋸在頸椎 的3 4節(jié)間隙鉆一小？L，掏空間盤以及骨碎片后，將骨碎片放入所述 的融合器的中空?qǐng)A柱體內(nèi)，小心放入頸椎間隙的孔內(nèi)，依次縫合切口 。
手術(shù)12周后，對(duì)植入頸椎融合器的手術(shù)部位進(jìn)行X線拍照，檢 測(cè)融合器的融合效果。從X線照片上可以看出，所述的融合器具有 良好的生物相容性、未見到壞死的組織、以及炎癥。融合器在頸椎中 無(wú)位移，椎間隙高度無(wú)明顯變化，并獲得良好的骨性融合，頸椎生理弧度正常 實(shí)施例2:
本實(shí)施例的一種可吸收椎體間植骨融合器的制備方法同實(shí)施例1。
如圖1、 2所示， 一種可吸收椎體間植骨融合器，該融合器的圓臺(tái)1 的上外徑為10mm，下外徑為12mm，高度為10mm，螺距為lmm; 圓臺(tái)1里面的中央部分有一個(gè)未通透的中空的棱柱,棱柱橫截面為正 三角形，正三角形邊長(zhǎng)為5mm，棱臺(tái)高度為8mm，圓臺(tái)1的外壁小 孔4的直徑為lmm，數(shù)量為20個(gè)，由95 wt %的聚羥基乙酸和5 wt% 的羥基磷灰石共混的材料模壓而成。用和實(shí)施例1同樣的手術(shù)方法和 觀察手段進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果表明手術(shù)效果和實(shí)施例1一致。
實(shí)施例3:
本實(shí)施例的一種可吸收椎體間植骨融合器的制備方法同實(shí)施例1。
如圖1、 2所示， 一種可吸收椎體間植骨融合器，該融合器圓臺(tái) 1的上外徑為10mm，下外徑為12mm，高度為10mm，螺距為lmm; 圓臺(tái)1里面的中央部分有一個(gè)未通透的中空的棱柱,棱柱橫截面為正 方形，正方形邊長(zhǎng)為4.5mm，棱臺(tái)高度為8mm，圓臺(tái)1的外壁小孔4 的直徑為lmm，數(shù)量為20個(gè)，由聚丙交酯-乙交酯(其中聚丙交酯和 乙交酯分別占wt 70%和wt 30%)和wt 20%羥基磷灰石修飾的聚乳酸 表面接枝納米晶體粒子共混的材料模壓而成。用和實(shí)施例1同樣的手 術(shù)方法和觀察手段進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果表明手術(shù)效果和實(shí)施例1一致。實(shí)施例4:
本實(shí)施例的一種可吸收椎體間植骨融合器的器制備方法同實(shí)施 例1 。
如圖1、 2所示， 一種可吸收椎體間植骨融合器，該融合器圓臺(tái) 1的上外徑為10mm，下外徑為12mm，高度為10mm，螺距為lmm; 圓臺(tái)1里面的中央部分有一個(gè)未通透的中空的棱柱,棱柱橫截面為正 六邊形，正六邊形邊長(zhǎng)為3mm，棱臺(tái)高度為8mm，圓臺(tái)1的外壁小 孔4的直徑為lmm，數(shù)量為20個(gè)，由wt85y。聚乳酸和wtl5。/。羥基磷 灰石修飾的聚乳酸表面接枝納米晶體粒子共混的材料模壓而成。用和 實(shí)施例1同樣的手術(shù)方法和觀察手段進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果表明手術(shù)效果和 實(shí)施例1 一致。
實(shí)施例5:
本實(shí)施例的頸椎融合器制備方法同實(shí)施例1。
如圖1、 2所示， 一種可吸收椎體間植骨融合器，該融合器圓臺(tái) 1的上外徑為9mm，下外徑為llmm，高度為9mm，螺距為lmm; 圓臺(tái)1里面的中央部分有一個(gè)未通透的中空的棱柱,棱柱橫截面為正 六邊形，正六邊形邊長(zhǎng)為3mm，棱臺(tái)高度為8mm，圓臺(tái)1的外壁小 孔4的直徑為lmm，數(shù)量為15個(gè)，由wt90。/。聚羥基乙酸和wtl(P/o羥 基磷灰石共混的材料模壓而成。用和實(shí)施例1同樣的手術(shù)方法和觀察 手段進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果表明手術(shù)效果和實(shí)施例1一致。
權(quán)利要求
1、一種可吸收椎體間植骨融合器，其特征是其構(gòu)成有圓臺(tái)(1)，圓臺(tái)(1)的外表面有螺紋(2)，圓臺(tái)(1)自底面(8)至里面的中央部分有一個(gè)未通透的中空的柱體(3)，所述的柱體(3)為圓柱或棱柱；所述的中空的柱體(3)為圓柱，則圓臺(tái)(1)的底面(8)有十字凹槽(6)；所述的中空的棱柱(3)的橫截面為三角形或多邊形，以便與不同形狀的改錐配套操作；圓臺(tái)型(1)的外壁面上有多個(gè)與中空的柱體(3)貫通的孔(4)；圓臺(tái)(1)的上表面(5)邊緣有圓滑的倒角(7)；所述的融合器使用生物降解的高分子材料制作而成；所述的生物降解的高分子材料為聚乳酸、聚羥基乙酸或者兩者的共聚物聚丙交酯-乙交酯，或者，為上述聚合物與未接枝羥基磷灰石納米晶體粒子或羥基磷灰石修飾的聚乳酸表面接枝納米晶體粒子混合制備的復(fù)合材料；所述的共聚物聚丙交酯-乙交酯中丙交酯乙交酯質(zhì)量比為5～91～5；所述的未接枝羥基磷灰石納米晶體粒子或羥基磷灰石修飾的聚乳酸表面接枝納米晶體粒子的尺寸為長(zhǎng)100-200nm，寬20-30nm，未接枝羥基磷灰石納米晶體粒子或羥基磷灰石修飾的聚乳酸表面接枝納米晶體粒子在復(fù)合材料中的質(zhì)量百分比為5％—20％。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種可吸收椎體間植骨融合器，其特征 是所述的圓臺(tái)(1)的上面直徑范圍為7.95 10mm，圓臺(tái)的下面直徑范圍為10 12mm，圓臺(tái)的高度在8.15 10mm。
3、 如權(quán)利要求1所述的一種可吸收椎體間植骨融合器，其特征 是所述的中空的柱體(3)為圓柱，圓柱的高度為6.1 8mm，直徑 為4 5.58mm。
4、 如權(quán)利要求1所述的一種可吸收椎體間植骨融合器，其特征 是所述的中空的柱體(3)為棱柱，棱柱的高度在6.1 8mm。
5、 如權(quán)利要求1所述的一種可吸收椎體間植骨融合器，其特征 是所述的中空的柱體(3)為棱柱，棱柱截面為正三角形，正三角 形邊長(zhǎng)為5mm 。
6、 如權(quán)利要求1所述的一種可吸收椎體間植骨融合器，其特征 是.-所述的中空的柱體(3)為棱柱，所述的棱柱截面為正方形，正 方形形邊長(zhǎng)為4.5mm。
7、 如權(quán)利要求1所述的一種可吸收椎體間植骨融合器，其特征 是所述的中空的柱體(3)為棱柱，所述的棱柱截面為正六邊形， 正六邊形邊長(zhǎng)為3mm。
8、 如權(quán)利要求1所述的一種可吸收椎體間植骨融合器，其特征 是所述的圓臺(tái)型(1)的外壁面上有多個(gè)與中空的柱體(3)貫通的 孔(4)的直徑為lmm。
9、 如權(quán)利要求1所述的一種可吸收椎體間植骨融合器，其特征 是所述的圓臺(tái)型(1)的外壁面上有多個(gè)與中空的柱體(3)貫通的 孔(4)的數(shù)量為12 20個(gè)。
10、 如權(quán)利要求1所述的一種可吸收椎體間植骨融合器，其特征是所述的圓臺(tái)型(1)的上表面(5)邊緣有圓滑的倒角(7)，倒角斜邊長(zhǎng)為1.5mm。
11、如權(quán)利要求1所述的一種可吸收椎體間植骨融合器，其特征 是所述的圓臺(tái)(1)的外表面的螺紋的螺距為lmm。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種可吸收椎體間植骨融合器。其構(gòu)成有圓臺(tái)(1)，圓臺(tái)(1)的外表面有螺紋(2)，圓臺(tái)(1)自底面(8)至里面的中央部分有一個(gè)未通透的中空的柱體(3)，所述的柱體(3)為圓柱或棱柱；所述的中空的柱體(3)為圓柱，則圓臺(tái)(1)的底面(8)有十字凹槽(6)；圓臺(tái)型(1)的外壁面上有多個(gè)與中空的柱體(3)貫通的孔(4)，以利于骨細(xì)胞的長(zhǎng)入以及體液和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的進(jìn)入；圓臺(tái)(1)的上表面(5)邊緣有圓滑的倒角(7)，有利于所述的融合器植入。所述的融合器使用生物降解的高分子材料制作而成，具有很好的生物相容性，無(wú)細(xì)胞毒性和無(wú)致敏反應(yīng)，不產(chǎn)生排異反應(yīng)，具有良好的機(jī)械強(qiáng)度，確保材料在體內(nèi)不變形。
文檔編號(hào)A61F2/44GK101450015SQ20081005170
公開日2009年6月10日 申請(qǐng)日期2008年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月30日
發(fā)明者孫紅輝, 毅 崔, 崔立國(guó), 宇 王, 王東生, 王宗良, 白云森, 章培標(biāo), 陳學(xué)思 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所