专利名称：一种股骨头内支撑架的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种人体植入物，具体是一种植入股骨头内用于治疗股骨头坏死的支 撑架。
背景技术：
股骨头坏死的常用治疗方法为髓芯减压术，为防止因髓芯减压术后遗留的骨缺损 和股骨颈薄弱导致加速股骨头塌陷，人们采用内部支撑物提供支撑力。常用的支撑材料 有
1.金属类实心或空心棒，如钛及钛合金棒、钽棒、钴铬合金棒、不锈钢棒等。金属支 撑物的优点是支撑力大，一次永久性植入。但其弹性模量比骨大很多倍，例如钛的弹性模量 近114GPa，而骨骼的弹性模量只有10-30Gpa，在动态受力时会产生应力屏蔽，植入物与骨 的形变不同步，引起结合处骨骼损伤，发生松动。再者，对金属植入物不能从X射线片上判 断其内部骨融合情况，在CT、MRI图像上产生伪影，限制了以影像学手段观察骨与植入物界 面的结合和生长情况。
2.作填塞用的生物骨材料和人工骨材料。生物骨材料如自体骨、同种异体骨、异种 骨、脱钙骨基质(DBM)；人工骨材料如胶原与海藻酸钠、纳米羟基磷灰石合成的人工骨，胶 原与纳米羟基磷灰石合成的人工骨，羟基磷灰石(HA)、磷酸三钙(TCP)、双向钙磷(BCP)。这 类材料的优点是传递成骨和诱导成骨的骨组织生长条件好，与骨融合生长成自体骨组织。 缺点是强度低，短期支撑力不够。
3.生物可吸收聚合物如聚乳酸(PLLA)、聚乙交酯(PGA)、聚己内酯(PCL)，在植入 物中期起暂时性支撑作用，待骨骼生长后此类植入材料被吸收。
4.聚醚醚酮(PEEK)及增强碳纤维(CAGE)可用于永久性植入物，常用于高应力领 域。其弹性模量为4GPa到21Gpa，与人体骨小梁结构松质骨的弹性模量18_20Gpa最为接 近。发明内容
本发明的目的在于提出一种股骨头内支撑架设计方案，该支撑架可以提供股骨头 内永久结构性支撑力并减小和消除因弹性模量差引起的应力屏障，同时提供传递成骨和诱 导成骨的骨组织生长条件，可与骨融合生长成自体骨组织。
本发明股骨头内支撑架为中空的圆柱形体，分为头部、体部、尾部三部分。头部、体 部、尾部三部分在同一轴线上前后衔接。其中，支撑架的体部为一圆管体，是支撑架的主体， 其前端端头部为半球形壳，封闭管腔，称为支撑架的头部。头部半球形的直径与体部圆管的 直径相同。支撑架的尾部也为中空管形，其管腔与体部管腔等粗，其管壁较体部加厚，设外 螺纹，备作旋入股骨头骨质内将支撑架与股骨头固定。尾部的后端面为平面，设有一字槽或 十字槽，备作容纳改锥，向股骨头内旋入支撑架用。在支撑架头部的球面壁和体部、尾部的 侧壁均设有交通孔，备作将支撑架安装于股骨头后人体成骨细胞通过交通孔向管长。在支撑架从头部到尾部的中空腔内填充人工骨诱导材料。
作为优化，支撑架的总体长度为30_130mm，在此范围内设置若干长度规格，以适应 不同个体和不同病情需要。支撑架的体部和头部的外径为5-20mm，常用10mm。支撑架的体 部和头部管壁的厚度为0. 5-3mm。
作为优化，支撑架尾部螺纹段长10-35mm，常用25mm ；尾部直径10-20mm，常用为 14mm ；尾部壁厚2-5mm，常用4mm。
作为优化，支撑架的各个侧面，除尾部的后端面外均设置交通孔，交通孔直径 0.5-3mm，常用1mm。交通孔在各侧面均勻分布，孔隙率为20-60%。尾部螺纹段的交通孔设 置于螺纹槽内，避免破坏螺纹结构。
用以制作本发明股骨头内支撑架圆柱形主体部分的材料可以是以下材料中的任 何一种植入级聚醚醚酮(PEEK)、增强碳纤维、钛合金(TA1，TA2，TC4)。其中优选聚醚醚酮。
用以本发明股骨头内支撑架中空腔内填充的人工骨诱导材料可以是以下材料中 的任何一种胶原与海藻酸钠、纳米羟基磷灰石合成的人工骨；胶原与纳米羟基磷灰石合 成的人工骨；羟基磷灰石(HA)；磷酸三钙(TCP)；双向钙磷(BCP)。
本发明优选与骨骼弹性模量接近的植入级聚醚醚酮做主体结构支撑，较之常用的 金属材料，避免了弹性模量大引起应力屏蔽和某些金属元素的溶出。采用中空结构，则在保 证足够支撑力的条件下，可让骨组织向内生长，并留出减压通道。在中空部位填充人工骨诱 导材料既提高了植入体整体的强度又加强了传递成骨和诱导成骨的骨组织生长条件，防止 股骨头塌陷的发生和发展，有利于股骨头坏死的修复与重建，实际应用治疗效果良好。
图1为本发明股骨头内支撑架结构示意图2为本发明股骨头内支撑架纵剖面结构示意图3为本发明股骨头内支撑架体部横截面结构示意图4为本发明股骨头内支撑架带螺纹尾部侧视图5为本发明股骨头内支撑架植入状态示意图。
图中标号所表示的部件或部位为1-支撑架体部；2-支撑架头部；3-支撑架尾 部；4-管壁交通孔；5-尾端一字槽；6—用于填充人工骨材料的中空腔；7-股骨头。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
选取与骨骼弹性模量相接近的植入级聚醚醚酮材料制作本发明股骨头内支撑架 的主体部分。本发明股骨头内支撑架的主体部分是圆柱形中空结构，分为头部2、体部1、 尾部3三部分。头部2、体部1、尾部3三部分在同一轴线上前后衔接。其中，支撑架的体 部1为一圆管体，其前端为支撑架头部2。头部2为半球形壳，封闭管腔6，头部2半球形的 直径与体部1圆管的直径相同，为5-20mm，常用10mm。支撑架的体部和头部管壁的厚度为 0. 5_3mm0
支撑架的尾部3也为中空管形，其管腔与体部3的管腔等粗，其管壁较体部3加 厚，设外螺纹。螺纹段长10-35mm，常用25mm。带有螺纹的尾部3直径为10-20mm，常用为14mm。螺纹采用T型螺纹，螺距2_3mm，常用2. 5mm。尾部3的后端面为平面，设有一字槽5， 备作插入改锥用。尾部3后端面中央部为空洞，成为尾部3中空腔的开放口。
在支撑架头部2的球面壁和体部1、尾部3的侧壁均设有交通孔4，使壳内外相通。 交通孔4在管壁均勻分布，孔隙率为20-60%，每个交通孔的孔径为0. 5-3mm。尾部3螺纹 段的交通孔设置于在螺纹槽内，避免破坏螺纹结构。
本发明股骨头内支撑架的主体部分也可以采用增强碳纤维、钛合金(TC4)材料制作。
在支撑架从头部2到尾部3的中空腔6内填充人工骨诱导材料，同时也尽量将人 工骨诱导材料填充于各交通孔内。人工骨诱导材料可选取“胶原+海藻酸钠+纳米羟基磷 灰石”合成的人工骨、“胶原+纳米羟基磷灰石”合成的人工骨、羟基磷灰石(HA)、磷酸三钙 (TCP)、双向钙磷(BCP)中的一种。
本发明股骨头内支撑架安装操作程序对坏死股骨头进行定位钻孔扩孔攻丝后， 选择长度合适的股骨头内支撑架，在透视引导下沿髓芯减压孔缓缓打入至尾部螺纹起始 处，再用改锥旋拧，使支撑架进到孔底部，与骨组织紧密贴合。
权利要求
1.一种股骨头内支撑架，其特征在于，其主体为中空的圆柱形体，分为头部、体部和尾 部三部分，在同一轴线上前后衔接；其中，体部为一圆管体，前端衔接半球形头部，头部半球 形的直径与体部圆管的直径相同；支撑架的尾部也为中空管形，其管腔与体部管腔等粗，其 管壁较体部加厚，设外螺纹，尾部后端面为平面，设有一字槽或十字槽；在支撑架头部的球 面壁和体部、尾部的侧壁均设有交通孔，在支撑架从头部到尾部的中空腔内填充人工骨诱 导材料。
2.根据权利要求1所述的股骨头内支撑架，其特征在于，支撑架的总体长度为 30-130mm。
3.根据权利要求1所述的股骨头内支撑架，其特征在于，支撑架的体部和头部的外径 为 5-20mmo
4.根据权利要求1所述的股骨头内支撑架，其特征在于，支撑架的体部和头部管壁的 厚度为0. 5-3mm。
5.根据权利要求1所述的股骨头内支撑架，其特征在于，支撑架尾部螺纹段长 10-35mm，尾部直径10_20mm，尾部壁厚2_5mm。
6.根据权利要求1所述的股骨头内支撑架，其特征在于，支撑架的各个侧面，除尾部的 后端面外均设置交通孔，交通孔在各侧面均勻分布，孔隙率为20-60%，各交通孔的直径为 0. 5_3mm0
7.根据权利要求1所述的股骨头内支撑架，其特征在于，支撑架尾部螺纹段的交通孔 设置于螺纹槽内。
8.根据权利要求1-7任一权利要求所述的股骨头内支撑架，其特征在于，用以制作支 撑架主体结构的材料是以下材料中的任何一种植入级聚醚醚酮、增强碳纤维、钛合金。
9.根据权利要求1-7任一权利要求所述的股骨头内支撑架，其特征在于，用以填充支 撑架中空腔的人工骨诱导材料是以下材料中的任何一种胶原与海藻酸钠、纳米羟基磷灰 石合成的人工骨；胶原与纳米羟基磷灰石合成的人工骨；羟基磷灰石；磷酸三钙；双向钙 磷。
全文摘要
本发明涉及一种股骨头内支撑架，其主体为中空的圆柱形体，其体部为一圆管体，前端衔接半球形头部；其尾部管壁较体部加厚，设外螺纹，尾部后端面为平面，设有一字槽或十字槽；在支撑架头部的球面壁和体部、尾部的侧壁均设有侧向交通孔，在支撑架从头部到尾部的中空腔内填充人工骨诱导材料。应用本发明股骨头内支撑架避免了弹性模量大引起应力屏蔽和某些金属元素的溶出，既有足够的整体强度又加强了传递成骨和诱导成骨的骨组织生长条件。
文档编号A61F2/36GK102028566SQ20101057386
公开日2011年4月27日 申请日期2010年12月6日 优先权日2010年12月6日
发明者吴春生, 尹晓宇, 沈龙, 邱芹 申请人:北京畅想天行医疗技术有限公司