一種人工關(guān)節(jié)假體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種人工關(guān)節(jié)假體，還涉及一種在人工關(guān)節(jié)假體的裸區(qū)施加銀離子涂層的方法，屬于醫(yī)療和機(jī)械制造結(jié)合領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著世界人口老齡化程度的加劇以及生活水平的提高，人工關(guān)節(jié)的需求量越來越大。據(jù)估計(jì)僅在美國每年就有超過50萬例的人工關(guān)節(jié)置換，這個(gè)數(shù)字有望在下一個(gè)十年末翻倍。在我國，近年來人工關(guān)節(jié)置換術(shù)廣泛開展，中國人工全髖/膝關(guān)節(jié)置換術(shù)每年約40萬例以上，且呈逐年遞增趨勢(shì)。
[0003]而假體周圍感染是人工關(guān)節(jié)手術(shù)一個(gè)嚴(yán)重的并發(fā)癥，可導(dǎo)致手術(shù)徹底失敗，造成患肢關(guān)節(jié)功能障礙，嚴(yán)重者甚至造成截肢或死亡，給醫(yī)療和社會(huì)保障體系帶來巨額的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。關(guān)節(jié)置換術(shù)在年輕患者中的擴(kuò)大應(yīng)用，以及翻修等二次手術(shù)的開展，均增加了人工關(guān)節(jié)的感染風(fēng)險(xiǎn)。已證實(shí)，醫(yī)院治療假體周圍感染的資源消耗比治療初次關(guān)節(jié)置換的消耗多3-4倍，也是無菌翻修術(shù)的2倍。對(duì)于患者而言，人工假體感染會(huì)使患者經(jīng)歷多次手術(shù)治療，給患者的身心造成嚴(yán)重的傷害。盡管醫(yī)生采取多種手段預(yù)防感染，初次關(guān)節(jié)置換后感染發(fā)生率仍保持在1.0-2.5%。目前，我們?nèi)匀狈︶槍?duì)人工關(guān)節(jié)置換術(shù)后感染的有效可行的預(yù)防方法。
[0004]臨床最常用的預(yù)防假體周圍感染的措施包括:控制易感因素和預(yù)防使用抗生素。前者包括術(shù)前治療潛在感染性病灶，術(shù)中使用脈沖沖洗傷口和截骨面等；后者包括術(shù)前預(yù)防性使用靜脈抗生素，在骨水泥型關(guān)節(jié)的水泥中預(yù)混抗生素。
[0005]而對(duì)于臨床中越來越多應(yīng)用到的生物型人工關(guān)節(jié)假體，控制感染就沒有特別有效的手段。如何使生物型假體表面也具有抗菌性能，同時(shí)又不影響其骨長入及骨長上及原有力學(xué)性能，是目前亟待解決的難題。近年來噴涂金屬離子由于其安全性高、持續(xù)時(shí)間長、有光譜抗菌性、抗菌性強(qiáng)和耐熱性高的特點(diǎn)而有望為解決這一難題提供思路。
[0006]與其它金屬相比，銀離子具備更強(qiáng)的抗菌和殺菌能力。目前含銀的抗菌醫(yī)療器材在在臨床上已得到應(yīng)用。如導(dǎo)尿管、人工血管等多種含銀的醫(yī)療器材已經(jīng)在臨床上應(yīng)用，銀的聚酯纖維人工血管用于血管重建，效果良好。但此類器械在骨科假體領(lǐng)域的應(yīng)用，文獻(xiàn)報(bào)道較少。僅在骨腫瘤領(lǐng)域有所提及。Hardes J等曾報(bào)道銀包被的腫瘤假體對(duì)人體不存在毒副作用。并且運(yùn)用銀包被的假體可以有效的減少骨肉瘤巨大假體置換術(shù)后的感染發(fā)生率。銀離子的抗菌作用給我們提供了一個(gè)讓人工關(guān)節(jié)假體具備自抗菌能力的好機(jī)會(huì)。
[0007]人工關(guān)節(jié)的主要材料為金屬材料、陶瓷材料和高分子材料。人工關(guān)節(jié)假體引發(fā)的感染主要發(fā)生在假體與骨髓腔的接觸面，也就是金屬材料的表面。導(dǎo)致人工關(guān)節(jié)置換術(shù)后感染難以預(yù)防和診療的兩大原因是:細(xì)菌在假體表面形成了生物膜，屏蔽了機(jī)體的自身免疫監(jiān)視和細(xì)菌清除功能;致病菌毒力強(qiáng)或者對(duì)抗生素耐藥。
[0008]假體周圍感染的治療手段包括局部和全身的抗生素治療、壞死組織的清除、假體曠置等。細(xì)菌黏附到假體表面改變了其生物學(xué)行為。它們產(chǎn)生一層能夠抵御抗生素的生物膜。細(xì)菌生物膜的存在降低細(xì)菌的代謝水平從而延長它們的生存時(shí)間。Costerton等發(fā)現(xiàn)相對(duì)沒有黏附的細(xì)菌，黏附的銅假綠單胞菌需要的妥布霉素的最低抑菌濃度升高了 800倍。全身應(yīng)用抗生素在局部不可能達(dá)到這么高的濃度，所以很難奏效。
[0009]類似于骨水泥型假體表面的抗生素水泥，對(duì)抗感染的一個(gè)策略是在假體表面附著上抗生素，使假體自身成為抗生素的藥物釋放系統(tǒng)。其優(yōu)勢(shì)在于假體本身的作用不變，卻有了在局部持續(xù)釋放抗生素的優(yōu)勢(shì)。既避免了全身應(yīng)用抗生素的毒副作用又能在局部達(dá)到很高的藥物濃度。早在1998年，Darouice等就報(bào)告了在動(dòng)物模型中使用洗必泰和二甲苯作涂層的假體的效果。在試驗(yàn)中，有涂層和沒有涂層的假體被植入到事先接種了金黃色葡萄球菌的脛骨髓腔內(nèi)，結(jié)果假體相關(guān)性骨髓炎的發(fā)生率從62%降低到了9%。但這種抗菌作用是短暫的，隨抗生素的代謝而消失。由于遲發(fā)感染的存在，大家更希望患者的假體持續(xù)帶有抗菌性，避免災(zāi)難的發(fā)生。這種遲發(fā)感染沒有辦法通過后續(xù)的抗生素來解決，因此更希望患者的假體具有持續(xù)的自抗菌性。
[0010]在假體表面結(jié)合具有抗菌特性的金屬離子使人工假體具有持久抗感染能力提供了可能。W.Chen等最近報(bào)道了使用反應(yīng)濺射的方法把Ag+與羥基磷灰石一起結(jié)合到假體表面，體外試驗(yàn)中明顯抑制了細(xì)菌的生長，而沒有對(duì)正常細(xì)胞的生長產(chǎn)生毒性影響。國內(nèi)外也出現(xiàn)了帶銀離子鋼板螺釘系統(tǒng)來預(yù)防骨折治療中出現(xiàn)的內(nèi)固定物感染。這些研究都提示了銀離子界面的良好的抗菌作用且生物安全性良好，但未涉及銀離子涂層技術(shù)對(duì)內(nèi)置物力學(xué)性能的影響。且人工關(guān)節(jié)不同于鋼板螺釘系統(tǒng)，生物型人工關(guān)節(jié)最終需要與宿主骨良好的的結(jié)合來固定。噴涂銀離子的方式、濃度、含量、部位等會(huì)不會(huì)對(duì)骨整合及繼發(fā)的假體松動(dòng)帶來影響仍未可知。
[0011]假體表面改性方法主要考慮假體表面抗菌效果、骨長入?yún)^(qū)與骨的結(jié)合力等問題。如傳統(tǒng)的羥基磷灰石涂層關(guān)節(jié)假體可在假體與骨長入方面具有生物誘導(dǎo)優(yōu)勢(shì)，運(yùn)用銀離子結(jié)合羥基磷灰石涂層，可能會(huì)影響骨長入效率，影響人工假體的穩(wěn)定性。目前，人工關(guān)節(jié)假體采用鈷鉻鉬合金作為主體，表面噴涂羥基磷灰石、鈦珠、鈦絲或者金屬鉭，都是為了增加骨誘導(dǎo)和骨長入的特性，使假體固定牢靠。但是基于抗菌的目的，銀離子復(fù)合涂層結(jié)合表面可能影響骨長入的特性，反而影響假體的穩(wěn)定性。
[0012]另外，作為初次置換手術(shù)使用的非骨水泥型人工髖關(guān)節(jié)假體，股骨側(cè)假體都是股骨近端固定，即股骨近端涂層與骨結(jié)合，對(duì)于其它非骨長入?yún)^(qū)域和非零部件結(jié)合區(qū)域我們定義為“裸區(qū)”，這些區(qū)域主要承擔(dān)應(yīng)力分散的作用，沒有負(fù)重、骨長入等需求。髖白側(cè)假體的外表面涂層，是骨長入?yún)^(qū)域，而內(nèi)表面、釘孔周圍也是裸區(qū)。對(duì)于人工膝關(guān)節(jié)假體而言，絕大多數(shù)是骨水泥固定假體，因此除了股骨髁外表面和部分旋轉(zhuǎn)平臺(tái)假體脛骨上表面與高分子聚乙烯襯墊形成摩擦外，其余區(qū)域我們也稱為裸區(qū)，包括骨水泥結(jié)合區(qū)。對(duì)于骨水泥型髖關(guān)節(jié)假體，我們同樣將骨水泥結(jié)合區(qū)歸入裸區(qū)。因此我們擬設(shè)計(jì)在裸區(qū)進(jìn)行銀離子涂層，希望不影響涂層部位骨長入和關(guān)節(jié)界面的摩擦，提高人工關(guān)節(jié)假體的穩(wěn)定性，又可以通過銀離子的迀移和擴(kuò)散，起到人工假體周圍抗菌的作用，降低人工假體周圍感染的風(fēng)險(xiǎn)，減少了患者的痛苦和節(jié)省醫(yī)療費(fèi)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出一種人工關(guān)節(jié)假體，本發(fā)明的人工關(guān)節(jié)假體其功能區(qū)表面為其原有表面，其裸區(qū)為銀離子表面，既不影響涂層部位骨長入和關(guān)節(jié)界面的摩擦，提高人工關(guān)節(jié)假體的穩(wěn)定性，又可以通過銀離子的迀移和擴(kuò)散，達(dá)到對(duì)骨長入?yún)^(qū)域的抗菌作用，起到人工假體周圍抗菌的要求，增加人工關(guān)節(jié)假體的抗感染能力，降低人工關(guān)節(jié)假體的感染風(fēng)險(xiǎn)。
[0014]本發(fā)明一方面提供一種人工關(guān)節(jié)假體，包括功能區(qū)和裸區(qū)，所述功能區(qū)表面為其原有表面，所述裸區(qū)表面為銀離子表面。
[0015]其中，所述銀離子表面通過在所述裸區(qū)表面覆蓋銀離子涂層而形成。
[0016]特別是，所述銀離子涂層的厚度為10-200μπι。
[0017]尤其是，所述銀離子涂層由金屬銀離子顆粒組成。
[0018]其中，所述功能區(qū)包括骨長入?yún)^(qū)和零部件結(jié)合區(qū)。
[0019]對(duì)于非骨水泥型人工關(guān)節(jié)假體，其功能區(qū)包括骨長入?yún)^(qū)和零部件結(jié)合區(qū)。其中，所述骨長入?yún)^(qū)為人工關(guān)節(jié)假體與人體骨骼直接接觸的區(qū)域;所述零部件結(jié)合區(qū)位人工關(guān)節(jié)假體與其他零部件相接處的區(qū)域;所述裸區(qū)為人工關(guān)節(jié)假體上除了骨長入?yún)^(qū)和零部件結(jié)合區(qū)的區(qū)域。
[0020]其中，所述功能區(qū)包括零部件結(jié)合區(qū)。
[0021]對(duì)于骨水泥型人工關(guān)節(jié)假體，包括功能區(qū)和裸區(qū)，其功能區(qū)即為零部件結(jié)合區(qū)，其與骨水泥結(jié)合的區(qū)域也可稱之為裸區(qū)。
[0022]本發(fā)明另一方面提供一種在人工關(guān)節(jié)假體的裸區(qū)施加銀離子涂層的方法，包括:
[0023]對(duì)人工關(guān)節(jié)假體進(jìn)行清洗處理；
[0024]將所述經(jīng)過清洗處理后的人工關(guān)節(jié)假體的功能區(qū)保護(hù)起來，使所述經(jīng)過清洗處理后的人工關(guān)節(jié)假體的裸區(qū)裸露；
[0025]通過對(duì)所述裸區(qū)施加銀離子涂層，在所述裸區(qū)表面形成銀離子表面，并使所述功能區(qū)表面保持其原有表面；
[0026]對(duì)所述裸區(qū)表面施加了銀離子涂層的人工關(guān)節(jié)假體進(jìn)行熱處理。
[0027]其中，所述的對(duì)人工關(guān)節(jié)假體進(jìn)行清洗處理為將所述人工關(guān)節(jié)假體先后分別置于丙酮和乙醇中進(jìn)行超聲波清洗處理。
[0028]特別是，所述的將所述經(jīng)過清洗處理后的