前交叉韧带重建中移植物的固定系统的制作方法

本发明涉及生物体内的医疗器械的技术领域，尤其涉及一种前交叉韧带重建中移植物的固定系统。

背景技术：

膝关节前交叉韧带(anterior cruciate ligament，ACL)是膝关节重要的静力和动力性稳定结构之一，可以防止胫骨前移、过伸和过度旋转，防止膝关节失稳后的相关并发症。ACL损伤是常见病、多发病，主要困扰广大青少年，是青少年人群中最常见的疾病之一。ACL损伤后出现膝关节不稳，增加关节其他结构损伤机率、加速半月板及关节软骨的退变，导致严重的慢性疼痛和关节功能障碍，严重影响患者的日常活动和生活质量，给青少年患者带来了巨大的痛苦和精神负担。ACL重建术是利用移植肌腱固定于骨道内，替代正常前交叉韧带的功能，是治疗ACL损伤最有效的方法。移植物的固定是ACL重建中最重要的环节，也是最薄弱的环节，国内外学者们做过多种研究。良好的固定在近期可以满足术后早期运动、肌肉锻炼与负重的要求，在移植物获得生物学愈合前维持膝关节稳定性，远期则有助于促进移植物与骨的愈合。移植物固定的优劣取决于固定方法的选择。

固定方法的选择因移植物的选择和手术技术的选择的不同而不同。但终极目标一直未曾改变，肌腱移植物的固定即要尽量恢复自体肌腱的力学特性，还要达到腱骨的生物愈合。所以ACL的固定需满足以下条件：首先要有足够的抗拔出力，其次需恢复并维持膝关节的稳定性，最后还要有足够的力量防止韧带在关节内滑动。重建后的前交叉韧带最主要的生物力学特性是强度和钢度。强度是指使移植物产生永久性移位的负荷，钢度指移植物在一定负荷下产生的张力或位移大小。

挤压螺钉固定系统主要是通过螺钉挤压肌腱与骨隧道产生的摩擦力来固定肌腱。此固定方式使移植物长度缩短，有更大的钢度，提高了重建后膝关节的稳定性，然而，较小的界面螺钉不能提供足够的机械力量，而直径较大的螺钉会切割缝线和移植物造成固定不稳，因界面螺钉切割挤压造成移植肌腱强度下降而出现肌腱断裂失效。

间接固定是指固定物固定位置位于腱-骨交界之外的方法，但由于移植物与骨隧道之间有一定的空隙，故在膝关节屈伸运动时，移植物可发生垂直于隧道轴像雨刷一样的摆动，即“雨刷效应”；或移植物在沿骨隧道发生轴方向的伸缩性移动，即“蹦极效应”。这两种运动会破坏移植物在骨隧道内的生物学愈合过程，同时也是引起骨隧道扩大最常见的原因之一。

移植肌腱与骨隧道内壁的愈合是腱骨界面间纤维组织形成连接、新骨形成、骨向肌腱内长入、局部塑形改造的的过程。BMP-2具有使未分化的间充质细胞定向分化为成软骨细胞和成骨细胞，并诱导形成软骨和骨组织。由于腱骨界面缺乏血管，如果不添加生长因子，即使很小的损伤也不能得到良好愈合。已有研究报道在体内原位重建损伤ACL并不能达到良好的效。在ACL重建时使用金属挤压螺钉可以一定程度上提高修复效果，但由于现阶段金属螺钉植入后存在的各种缺陷，目前仍不能很好的应用于临床。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种前交叉韧带重建中移植物的固定系统，更有利于腱骨愈合，能产生更大的固定强度，可以避免外源性的细胞引起宿主免疫反应、转化效率低等缺点。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种前交叉韧带重建中移植物的固定系统，包括定位器、导向针、空心钻头和膨胀螺钉，所述膨胀螺钉包括内钉和膨胀套，所述内钉和膨胀套是由蛋白因子通过吸收法与纳米羟基磷灰石载体结合并使用复乳法复合聚乙烯左旋丙交酯制备成的缓释微球结合制成的可吸收膨胀螺钉，所述蛋白因子为BMP-2；所述膨胀套沿轴线设有第一通孔，所述内钉沿轴线的方向开设有阶梯通孔，所述第一通孔的直径小于阶梯通孔的最小直径；所述导向针为与第一通孔和阶梯通孔相配合的阶梯状；所述定位器设有用于穿过导向针的套管。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述膨胀套包括固定部和膨胀部，所述固定部的端部和膨胀部的端部固定连接，固定部为圆锥状；所述膨胀部由至少三个膨胀瓣构成，所述膨胀瓣的一端固定于固定部的端部，所述膨胀瓣围设成圆柱形的内腔，所述膨胀部的外径与内钉的外径相同。

所述膨胀瓣设有四个，每个膨胀瓣的弧度为60°。

所述膨胀套膨胀后的锥度为a，a＝60°。

所述膨胀瓣设有外螺纹，所述膨胀瓣的内侧设有内螺纹。

所述内钉设有外螺纹，所述内钉分为头部和尾部，所述头部成圆锥形，所述尾部为圆柱形，所述头部的最大直径与膨胀部的外直径相同。

所述内钉外螺纹的螺距为3.5mm，所述头部含螺纹的最小直径为3mm，长为5mm，所述尾部含螺纹的直径为7mm，长度为20mm。

所述定位器为弓形定位器。

本发明的前交叉韧带重建中移植物的固定系统，ACL重建时，先用定位器定位，确认位置后，制作胫骨骨道，再推入膨胀套膨胀套在骨道内暂时固定移植肌腱，拧入内钉时膨胀套膨胀挤压固定移植肌腱。膨胀挤压过程中内钉不与肌腱接触，避免了缝线和移植物的切割，另外还增加了肌腱与骨道壁的接触面积，更有利于腱骨愈合和产生更大的固定强度，即体现了直接固定的优点，又避免了间接固定的不足。ACL重建时，在膝关节腔中存在骨髓间充质干细胞，滑膜间充质干细胞以及软骨祖细胞等可以迁徙到腱骨交界处并诱导为骨组织的种子细胞，使用可吸收膨胀螺钉和生长因子可以将此类细胞归巢到腱骨交界处，修复损伤ACL。本发明的用于膝关节交叉韧带重建的固定组件，有着可以避免外源性的细胞引起宿主免疫反应、转化效率低等缺点。

附图说明

图1是本发明膨胀套的结构示意图。

图2是本发明膨胀套膨胀后的结构示意图。

图3是本发明内钉的结构示意图。

图4是导向针的结构示意图。

图例说明：

1、内钉；11、通孔；2、膨胀套；21、固定部；22、膨胀部；23、膨胀瓣；24、第一通孔；3、导向针。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

图1至图4示出了本发明的前交叉韧带重建中移植物的固定系统的一种实施方式，包括定位器、导向针3、空心钻头和膨胀螺钉，定位器为弓形定位器，定位器设有用于穿过导向针3的套管。膨胀螺钉包括内钉1和膨胀套2。膨胀套2包括固定部21和膨胀部22，固定部21为圆锥状。膨胀部22由四个膨胀瓣23构成，膨胀瓣23的一端固定于固定部21的端部，每个膨胀瓣23的弧度为60°，膨胀瓣23设有外螺纹和与内钉1相配合的内螺纹，膨胀瓣23围设成圆柱形的内腔，膨胀部22的外径与内钉1的外径相同，膨胀部22膨胀后的锥度为60°。内钉1设有外螺纹，内钉1分为头部和尾部，头部成圆锥形，尾部为圆柱形，头部的最大直径与膨胀部22的外直径相同。固定部21沿轴线设有第一通孔24，内钉1沿轴线的方向开设有阶梯通孔11，第一通孔24的直径小于阶梯通孔11的最小直径。导向针3为与第一通孔24和阶梯通孔11相配合的阶梯状。

本实施例中，以中国人的体型为例，内钉1外螺纹的螺距为3.5mm，头部含螺纹的最小直径为3mm，长为5mm，尾部含螺纹的直径为7mm，长度为20mm。通孔11由两个孔径的孔构成，位于尾部的孔径为6mm，长为17mm，另一个孔贯穿头部和尾部，孔径为3mm，长8mm。膨胀瓣23长30mm，膨胀瓣23厚1mm，膨胀瓣23内侧有与内钉1配套的螺纹，便于内钉1的拧入，膨胀瓣23合拢时直径7mm，固定部21会聚成直径逐渐较少的圆锥体，固定部21设有直径2mm的第一通孔24。拧入内钉1时膨胀套2膨胀，内钉1完全被膨胀套2包裹后，膨胀套2膨胀的有效长度20mm(即内钉1体长)，直径可达9mm。

内钉1和膨胀套2是由蛋白因子通过吸收法与纳米羟基磷灰石载体结合并使用复乳法复合聚乙烯左旋丙交酯制备成的缓释微球结合制成的可吸收膨胀螺钉。蛋白因子为BMP-2。

聚乙烯左旋丙交酯(Poly-L-lactide，PLLA)是一种新型的生物降解材料，可以从植物资源(如玉米)的淀粉中制成，在体内最终降解成二氧化碳和水，这类材料无毒、无抗原性，具有良好的可降解性、吸收性、力学强度以及生物安全性，可以通过控制成份含量来调节材料的降解速度，使产品性质的重复性和力学性能达到较高水平。纳米羟基磷灰石(nano-Hydroxyapatite，简称nHA)是最常见的一种生物活性材料，它具有与人体骨组织相似的无机成分，是目前公认的具有较好生物相容性和骨传导性的生物活性材料。纳米羟基磷灰石是骨的主要组成部分，因其植入体内具有良好的生物相容性，无毒性、无炎症反应性，先已经在药物载体领域被大量研究，有很多研究表明纳米羟基磷灰石复合PLLA微球缓释系统和大幅度提高药物及蛋白质的包封效果，延长药物的释放时间，据报道其中纳米羟基磷灰石对药物的吸附作用起到了关键的作用。将Nano-HA与PLLA进行复合，一方面能使大幅提高缓释微球的包封效果、延长药物的缓释时间，尽量减少爆发性释放和蛋白质的不稳定，极大限度的提高微球蛋白质的利用率，避免大量蛋白质突释产生的局部酸性浓度过高的现象，从而避免影响骨组织的生成。一方面能使聚乳酸的酸性降解产物可被HA缓冲，同时HA的骨传导性可提供良好的骨细胞粘附生长环境，复合物的多孔结构则为细胞生长、组织再生及粘附提供条件，符合骨组织工程的生物学要求。BMP-2是目前发现的唯一一种可以作为诱导骨形成的充分条件的蛋白因子，即在只有单独BMP-2存在的况下即可诱导软骨和骨组织的形成，并且在成骨的各个阶段都起着重要作用。另外，BMP-2能明显诱导从骨髓中分离得到的多潜能干细胞向软骨细胞、骨细胞分化，合成骨钙素等蛋白质，发生软骨内成骨，骨细胞形成，骨盐沉积形成新骨。但单纯的BMP-2在体内扩散太快，也易被蛋白酸分解，易发生流失、降解和吸收，因而不能在有效时间内作用于更多的靶细胞，因此基础和临床研究中主要用于与其它载体材料复合应用于组织的修复。微球(microsphere)是指药物溶解或者分散在高分子材料的基质中形成的微小球状实体,属于基质型骨架微粒。因其对特定器官和组织的靶向性及微粒中药物释放的缓释性,已经成为近年来缓控释剂型研究的热点。构建BMP-2缓释的可吸收膨胀螺栓固定系统，既具有骨传导性又具有骨诱导性，同时可逐渐吸收降解。

将BMP-2通过吸收法与纳米羟基磷灰石载体结合并使用复乳法复合PLLA制备成缓释微球(BMP-2:HA:PLLA＝15mg:15mg:200mg)，通过工艺把缓释微球相互结合制成螺栓，PLLA无毒，无组织学反应，在缓慢降解的过程中缓释BMP-2/纳米羟基磷灰石微球，缓释的BMP-2可以促进腱骨交界处间充质干细胞分化，并且可以促进新生的软骨组织向骨组织结构重塑，从而重现原有腱骨界面生物学功能。

将BMP-2通过吸收法与纳米羟基磷灰石载体结合并复合PLLA制备成缓释微粒，然后制作成可吸收膨胀螺栓固定系统，螺栓降解过程中缓慢、持续、稳定释放BMP-2/羟基磷灰石微粒，在腱骨界面维持一定的BMP-2浓度，以促进腱骨愈合，最终形成自然组织。

本发明的前交叉韧带重建中移植物的固定系统，在手术过程中，先屈膝90度，选择外侧半月板前角水平，后交叉韧带前方7mm的位置，经内侧膝眼切口置入胫骨定位器，经套管钻入导向针3，确认位置良好后，用与人工肌腱相同直径的空心钻头，制成胫骨骨道。将移植肌腱的一端牵入股骨隧道，使用导向针3插入第一通孔24，沿股骨骨道紧贴肌腱推入膨胀套2至尾端进入骨道，然后拧入内钉1进行膨胀挤压固定。将移植肌腱的另一端牵入胫骨隧道，采用同样的方法进行膨胀螺栓固定。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。