專利名稱:一種灌注固定器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型屬于脊柱外科的基礎(chǔ)研究及配套器械,涉及一種可經(jīng)椎弓根擰入椎體 標(biāo)本內(nèi)的灌注固定器,該灌注固定器能夠作為脫鈣液向椎體內(nèi)部灌注的橋接裝置,使得椎 體標(biāo)本內(nèi)外同步脫鈣,通過(guò)調(diào)整脫鈣時(shí)間,從而建立不同骨密度的骨質(zhì)疏松模型,為脊柱外 科新器械、新技術(shù)的研究提供可靠的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
背景技術(shù):
自1959年Boucher首次采用長(zhǎng)螺釘經(jīng)椎板、椎弓根達(dá)椎體固定腰骶關(guān)節(jié)取得良好 的臨床效果以來(lái),椎弓根螺釘內(nèi)固定技術(shù)取得了迅速的發(fā)展,并被廣泛的應(yīng)用于脊柱外科 的常見(jiàn)臨床疾病。目前,椎弓根螺釘內(nèi)固定技術(shù)已經(jīng)成為脊柱外科領(lǐng)域最常用的脊柱后路 內(nèi)固定方法。研究發(fā)現(xiàn)椎弓根螺釘?shù)姆€(wěn)定性取決于骨質(zhì)螺釘界面的把持力。然而,椎弓根 螺釘內(nèi)固定技術(shù)在臨床的應(yīng)用中發(fā)現(xiàn),隨著患者骨質(zhì)疏松程度的加重,椎弓根螺釘松動(dòng)率 顯著增高。為解決這一問(wèn)題,目前臨床上常用的方法包括改進(jìn)椎弓根螺釘設(shè)計(jì);應(yīng)用的釘 道固化技術(shù)。然而,針對(duì)各種新型螺釘以及釘?shù)拦袒夹g(shù)的臨床前實(shí)驗(yàn)研究,由于獲取骨質(zhì) 疏松標(biāo)本比較困難,大多限于在正常骨質(zhì)的動(dòng)物或健康的成人椎體上進(jìn)行研究,較少應(yīng)用 骨質(zhì)疏松或嚴(yán)重骨質(zhì)疏松的動(dòng)物或人椎體。因此,建立用于生物力學(xué)研究的骨質(zhì)疏松模型是進(jìn)行各種新型螺釘以及釘?shù)拦袒?技術(shù)的臨床前實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)。研究發(fā)現(xiàn)骨質(zhì)的骨密度、骨強(qiáng)度以及骨生物力學(xué)性能降低 均與骨礦質(zhì)、骨基質(zhì)有很大的關(guān)系。而目前關(guān)于建立骨質(zhì)疏松動(dòng)物模型的研究方法,均是通 過(guò)干擾體內(nèi)的骨質(zhì)代謝,最終導(dǎo)致骨質(zhì)流失,引起骨質(zhì)疏松。然而,體內(nèi)建模的方法都需要 至少6個(gè)月以上才能夠形成可操作性的骨質(zhì)疏松動(dòng)物模型,限制了進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的次數(shù), 延長(zhǎng)了研究時(shí)間。因此,尋找一種快速、有效的骨質(zhì)疏松椎體體外模型的建模方法成為廣大 研究工作者所努力的方向。目前,研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)對(duì)骨質(zhì)脫鈣的方法亦能導(dǎo)致其骨密度、骨強(qiáng) 度及骨生物力學(xué)性能下降。然而,該方法存在著以下缺點(diǎn)①骨質(zhì)疏松程度可控性差;②整個(gè)脫鈣過(guò)程完全手工操作,誤差較大,無(wú)法建立骨質(zhì)疏松程度可控、精確的力 學(xué)模型。所以,如何能夠建立骨質(zhì)疏松程度可控且能有效的模擬體內(nèi)骨質(zhì)疏松狀態(tài)的骨質(zhì) 疏松體外模型成為骨質(zhì)疏松生物力學(xué)研究亟待解決的問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷或不足,本實(shí)用新型目的在于提供一種新型的灌注 固定器,該灌注固定器可用于構(gòu)建骨質(zhì)疏松椎體體外模型,結(jié)合微量注射泵向椎體標(biāo)本內(nèi) 部灌注鹽酸,同時(shí)輔助將椎體標(biāo)本前壁浸泡于鹽酸溶液內(nèi),以達(dá)到椎體標(biāo)本內(nèi)外同步脫鈣。為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù),本實(shí)用新型提出采取如下的技術(shù)解決方案一種灌注固定器,由套筒和內(nèi)芯兩部分組成,其特征在于[0010] 所述的套筒由帶側(cè)孔的中空?qǐng)A柱體、無(wú)側(cè)孔的中空?qǐng)A柱體、中空連接部、中空六方 體和外螺紋段連接成一體,其中,帶側(cè)孔中空?qǐng)A柱體、無(wú)側(cè)孔的中空?qǐng)A柱體、中空連接部與 中空六方體之間光滑過(guò)渡連接,帶側(cè)孔中空?qǐng)A柱體、無(wú)側(cè)孔的中空?qǐng)A柱體、中空連接部與中 空六方體內(nèi)部的中空部形成等直徑的第一空腔,外螺紋段的中空結(jié)構(gòu)構(gòu)成第二空腔,第一 空腔和第二空腔相連通;在帶側(cè)孔中空?qǐng)A柱體的徑向,每隔一段距離,依次平行打有與第一 空腔相通的側(cè)孔; 所述的內(nèi)芯由前端的錐形頭、中間圓柱體和尾端相互連接組成;其中,所述中間圓 柱體的直徑及長(zhǎng)度均與套筒的第二空腔相同;尾端是帶有內(nèi)螺紋的圓柱體結(jié)構(gòu),內(nèi)螺紋與 套筒上外螺紋段的外螺紋吻合;當(dāng)內(nèi)芯完全擰入套筒時(shí),其錐形頭露出套筒外。由于骨質(zhì)疏松常常發(fā)生于松質(zhì)骨比較集中的部分,如脊椎。椎體大部分由松質(zhì)骨 所組成,當(dāng)椎體發(fā)生骨質(zhì)疏松后,脊椎的松質(zhì)骨及皮質(zhì)骨均出現(xiàn)骨量流失現(xiàn)象。因此,本實(shí) 用新型利用灌注固定器固定于椎弓根及椎體內(nèi),可將脫鈣液定向、定量注入椎弓根及椎體 標(biāo)本內(nèi)部,導(dǎo)致椎體標(biāo)本內(nèi)部骨量丟失。同時(shí)將椎體標(biāo)本前壁浸泡于脫鈣液當(dāng)中,脫鈣液與 椎體標(biāo)本表面的骨質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),導(dǎo)致椎體標(biāo)本表面的皮質(zhì)骨亦出現(xiàn)骨量減少。所以,采 用本實(shí)用新型結(jié)合脫鈣液對(duì)椎體進(jìn)行處理后,椎體標(biāo)本的皮質(zhì)骨及松質(zhì)骨均出現(xiàn)骨質(zhì)疏松 樣的結(jié)構(gòu)變化,以達(dá)到椎體標(biāo)本內(nèi)外骨質(zhì)同步脫鈣的目的。本實(shí)用新型的灌注固定器具有三個(gè)顯著特點(diǎn)一是微量注射泵具有精確、定時(shí)、定量的優(yōu)點(diǎn),通過(guò)微量注射泵與灌注固定器的連 接,確保脫鈣液以恒定的速度及量經(jīng)灌注固定器泵入椎體內(nèi)部。同時(shí),通過(guò)調(diào)整脫鈣時(shí)間, 可快速、可控的建立不同骨密度水平的骨質(zhì)疏松模型。二是脫鈣液可勻速經(jīng)灌注固定器的側(cè)孔及遠(yuǎn)端緩慢流至椎弓根及椎體內(nèi),并逐步 的蔓延至椎體深處,從而使得整個(gè)椎體出現(xiàn)同步均勻脫鈣,建立起來(lái)的模型更類似于生理 狀態(tài)下的骨質(zhì)疏松。三是灌注固定器作為微量注射泵將脫鈣液泵入椎體內(nèi)部的橋接裝置,避免了因手 工操作無(wú)法將脫鈣液完全注射入椎體標(biāo)本內(nèi),而通過(guò)灌注固定器可定量的將脫鈣液完全注 射入椎體標(biāo)本內(nèi),保證了椎體內(nèi)部松質(zhì)骨的骨量丟失,減小了實(shí)驗(yàn)誤差,提高骨質(zhì)疏松模型 建立的可重復(fù)性,為分度建立不同骨密度水平的骨質(zhì)疏松模型提供可能。
圖1是本實(shí)用新型的灌注固定器套筒的結(jié)構(gòu)示意圖;圖2是灌注固定器內(nèi)芯結(jié)構(gòu)示意圖;圖3是圖1的剖面結(jié)構(gòu)示意圖;圖4是圖2的剖面結(jié)構(gòu)示意圖;圖5是新型骨質(zhì)疏松模型的建模方法示意以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖1、圖3,本實(shí)用新型的灌注固定器,由套筒1和內(nèi)芯2兩部分組成,套筒1 由帶側(cè)孔的中空?qǐng)A柱體A、無(wú)側(cè)孔的中空?qǐng)A柱體B、中空連接部C、中空六方體D和外螺紋段E連接成一體。其中,帶側(cè)孔中空?qǐng)A柱體A、無(wú)側(cè)孔的中空?qǐng)A柱體B、中空連接部C與中空六 方體D之間光滑過(guò)渡連接,帶側(cè)孔中空?qǐng)A柱體A、無(wú)側(cè)孔的中空?qǐng)A柱體B、中空連接部C與中 空六方體D內(nèi)部的中空部形成等直徑的第一空腔Si,外螺紋段E的中空結(jié)構(gòu)構(gòu)成第二空腔 S2,第一空腔Sl和第二空腔S2相連通;在帶側(cè)孔中空?qǐng)A柱體A的徑向,每隔一段距離,依次 平行打有與第一空腔Sl相通的側(cè)孔如圖2、4所示,內(nèi)芯2由前端的錐形頭F、中間圓柱體G和尾端H相互連接組成; 其中,所述中間圓柱體G的直徑及長(zhǎng)度均與套筒1的第二空腔S2相同;尾端H是帶有內(nèi)螺 紋的圓柱體結(jié)構(gòu),內(nèi)螺紋與套筒2上外螺紋段E的外螺紋吻合。中間的圓柱體G長(zhǎng)度為70mm,直徑1. 5mm,與套筒1的第一空腔Sl尺寸匹配。當(dāng)內(nèi)芯2完全擰入套筒1時(shí),其錐形頭F露出套筒2外。上述第一空腔(Si)直徑為1. 5mm ;上述第二空腔(S2)的直徑為4. 0mm,側(cè)壁厚度為1. 0mm。內(nèi)芯2尾端為一內(nèi)螺紋圓柱體結(jié)構(gòu),其中央部分為一實(shí)心圓柱體H1,直徑為 4. Omm,長(zhǎng)度為8. Omm ;后壁厚度為2. Omm,側(cè)壁厚度為1. Omm,實(shí)心圓柱體結(jié)構(gòu)直徑為4. 0mm。 錐形頭F長(zhǎng)1. 5mm,其底部直徑與中間的圓柱體(G)直徑相同。在制作灌注固定器時(shí),采用鈦合金為制備材料,鈦合金可耐強(qiáng)酸,避免了脫鈣液在 灌注過(guò)程中與灌注固定器發(fā)生反應(yīng),減小實(shí)驗(yàn)誤差。在套筒1的帶側(cè)孔的中空?qǐng)A柱體A上, 自套筒1的帶側(cè)孔的中空?qǐng)A柱體遠(yuǎn)端圓孔壁邊緣開(kāi)始,每隔1. 5mm依次平行打有與第一空 腔相通的側(cè)孔1對(duì),側(cè)孔呈平行相對(duì)排列,每個(gè)側(cè)孔直徑為1. 0mm。帶側(cè)孔的中空?qǐng)A柱體A的外徑為2. 0mm,無(wú)側(cè)孔的中空?qǐng)A柱體B的外徑為8. Omm, 中空連接部C的一端為直徑為8. Omm的圓,另一端為外徑為12mm的六方形,中空六方體D 為六方體,長(zhǎng)度為20mm,外徑12mm ;外螺紋段E長(zhǎng)度為8. Omm,外徑為8. Omm,螺紋高度為 1. Omm,螺距 1. 5mm ;內(nèi)芯2的尖端為錐形頭結(jié)構(gòu),長(zhǎng)度為2mm。內(nèi)芯中間的圓柱體和所述實(shí)心圓柱體長(zhǎng) 度之和與套筒總長(zhǎng)度相等。所述尾端中央的實(shí)心圓柱體的長(zhǎng)度與套筒的外螺紋結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度一 致,所述尾端的內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)與套筒的外螺紋結(jié)構(gòu)相互吻合,且所述尾端外徑要小于套筒的 中空六方體的外徑,便于六方套筒套牢灌注固定器。采用上述灌注固定器構(gòu)建的骨質(zhì)疏松椎體體外模型如圖5所示,脫鈣裝置由微量 注射泵、最大容積為60ml的注射器、玻璃容器、帶或不帶孔洞的方形玻璃蓋及配套的灌注 固定器組成,其工作原理是,灌注固定器作為微量注射泵將脫鈣液泵入椎體標(biāo)本內(nèi)部的橋 接裝置。當(dāng)灌注固定器經(jīng)雙側(cè)椎弓根擰入椎體標(biāo)本后,脫鈣液可經(jīng)套筒外螺紋段流入,并從 灌注固定器帶側(cè)孔的空心圓柱體側(cè)孔及其末端流至椎弓根及椎體標(biāo)本內(nèi),與椎體標(biāo)本內(nèi)的 骨質(zhì)發(fā)生反應(yīng),其反應(yīng)液從椎體標(biāo)本的滋養(yǎng)孔及靜脈竇流出。同時(shí)椎體標(biāo)本前壁浸泡于脫 鈣液中,使得椎體標(biāo)本前壁的骨質(zhì)亦出現(xiàn)骨量丟失現(xiàn)象。從而保證椎體標(biāo)本內(nèi)外達(dá)到同步 脫鈣。通過(guò)調(diào)整脫鈣時(shí)間,可以分度建立不同骨密度水平的骨質(zhì)疏松模型,為新器械及新技 術(shù)的研究提供可靠的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。微量注射泵定時(shí)、定量的將脫鈣液經(jīng)注射器延長(zhǎng)線泵至雙側(cè)灌注固定器,再通過(guò) 灌注固定器流入椎弓根及椎體標(biāo)本內(nèi),進(jìn)行椎體標(biāo)本內(nèi)部脫鈣;同時(shí)將椎體標(biāo)本放置于脫 鈣液中,椎體標(biāo)本表面皮質(zhì)骨脫鈣。從而達(dá)到椎體標(biāo)本內(nèi)外骨質(zhì)同步脫鈣的目的。[0035]具體實(shí)驗(yàn)例選用3士0. 5歲的正常骨質(zhì)的綿羊椎體標(biāo)本,去除其周圍軟組織,分離成單個(gè)椎體 標(biāo)本。然后,用中空六方體套筒套住灌注固定器的中空六方體,按人字脊頂點(diǎn)法經(jīng)椎弓根緩 慢擰入椎體標(biāo)本,直至整個(gè)套筒1的帶側(cè)孔的中空?qǐng)A柱體A部分完全進(jìn)入椎弓根內(nèi)。然后,旋出灌注固定器內(nèi)芯2,并用第一注射器抽取5ml蒸餾水,經(jīng)套筒1的外螺紋 段E快速推注入椎體標(biāo)本內(nèi)部,沖刷擰入過(guò)程中堵塞灌注器側(cè)孔的骨質(zhì)。對(duì)側(cè)椎弓根用相 同的方法擰入灌注固定器及沖洗套筒。然后通過(guò)第二注射器和第三注射器延長(zhǎng)線與套筒外 螺紋段連接,并從預(yù)先制備好的方形玻璃中央直徑的兩處孔洞穿出,再與微量注射泵連接 起來(lái)。將椎體標(biāo)本放置在盛有500ml的濃度為3%稀鹽酸脫鈣液容器內(nèi),容器內(nèi)脫鈣液液 面的高度剛好與椎體標(biāo)本的前柱平行,將帶有兩個(gè)孔洞的方形玻璃放置在玻璃容器上。同 時(shí)在方形玻璃的帶有兩個(gè)孔洞處上方加蓋小的方形玻璃蓋,避免鹽酸揮發(fā),最大限度的減 小誤差。將第二和第三注射器內(nèi)抽滿同樣濃度的脫鈣液60ml。設(shè)定注射泵的推速60ml/h, 推力為三級(jí)。啟動(dòng)雙側(cè)微量注射泵后,脫鈣液經(jīng)注射器延長(zhǎng)線,以恒定的速度經(jīng)灌注固定器 套筒的外螺紋段E、中空六方體D、中空連接部C、無(wú)側(cè)孔的中空?qǐng)A柱體B,再經(jīng)帶側(cè)孔的中空 圓柱體A的側(cè)孔及其遠(yuǎn)端流出。當(dāng)脫鈣液與椎體標(biāo)本內(nèi)部的骨質(zhì)發(fā)生反應(yīng),反應(yīng)后的液體再經(jīng)椎體標(biāo)本的滋養(yǎng)孔 及靜脈竇流出椎體標(biāo)本外。經(jīng)相應(yīng)時(shí)間的脫鈣處理后,經(jīng)雙側(cè)灌注固定器各推入200ml蒸 餾水進(jìn)行椎體標(biāo)本內(nèi)部沖洗,將殘余的鹽酸以及游離的無(wú)機(jī)物和微小的有機(jī)物沖洗出來(lái)。 然后將椎體標(biāo)本從脫鈣液中取出。用清水沖洗15小時(shí)后,確保椎體標(biāo)本內(nèi)外的脫鈣液被徹 底清除。由于椎體出現(xiàn)骨質(zhì)疏松時(shí),表現(xiàn)為椎體內(nèi)外的松質(zhì)骨及皮質(zhì)骨均出現(xiàn)骨量減少。 因此,通過(guò)新型骨質(zhì)疏松模型的建模方法,椎體的松質(zhì)骨及皮質(zhì)骨均會(huì)出現(xiàn)骨質(zhì)流失,使得 椎體內(nèi)外骨質(zhì)均出現(xiàn)骨質(zhì)疏松樣結(jié)構(gòu)改變,以建立不同骨密度水平的骨質(zhì)疏松模型。
權(quán)利要求一種灌注固定器,由套筒(1)和內(nèi)芯(2)兩部分組成,其特征在于所述的套筒(1)由帶側(cè)孔的中空?qǐng)A柱體(A)、無(wú)側(cè)孔的中空?qǐng)A柱體(B)、中空連接部(C)、中空六方體(D)和外螺紋段(E)連接成一體,其中,帶側(cè)孔中空?qǐng)A柱體(A)、無(wú)側(cè)孔的中空?qǐng)A柱體(B)、中空連接部(C)與中空六方體(D)之間光滑過(guò)渡連接,帶側(cè)孔中空?qǐng)A柱體(A)、無(wú)側(cè)孔的中空?qǐng)A柱體(B)、中空連接部(C)與中空六方體(D)內(nèi)部的中空部形成等直徑的第一空腔(S1),外螺紋段(E)的中空結(jié)構(gòu)構(gòu)成第二空腔(S2),第一空腔(S1)和第二空腔(S2)相連通;在帶側(cè)孔中空?qǐng)A柱體(A)的徑向,每隔一段距離,依次平行打有與第一空腔(S1)相通的側(cè)孔;所述的內(nèi)芯(2)由前端的錐形頭(F)、中間圓柱體(G)和尾端(H)相互連接組成;其中,所述中間圓柱體(G)的直徑及長(zhǎng)度均與套筒(1)的第二空腔(S2)相同;尾端(H)是帶有內(nèi)螺紋的圓柱體結(jié)構(gòu),內(nèi)螺紋與套筒(2)上外螺紋段(E)的外螺紋吻合;當(dāng)內(nèi)芯(2)完全擰入套筒(1)時(shí),其錐形頭(F)露出套筒(2)外。
2.如權(quán)利要求1所述的灌注固定器,其特征在于,所述的側(cè)孔平行相對(duì)排列,側(cè)孔的直 徑為1. Omm,側(cè)孔之間的間距為1. 5mm。
3.如權(quán)利要求1所述的灌注固定器,其特征在于,所述帶側(cè)孔的中空?qǐng)A柱體(A)的外徑 為2. 0mm,無(wú)側(cè)孔的中空?qǐng)A柱體(B)的外徑為8. Omm,中空連接部(C)的一端為直徑為8. Omm 的圓,另一端為外徑為12mm的六方形,中空六方體(D)為六方體,長(zhǎng)度為20mm,外徑12mm ; 外螺紋段(E)長(zhǎng)度為8. 0mm,外徑為8. 0mm,螺紋高度為1. 0mm,螺距1. 5mm。
4.如權(quán)利要求1所述的灌注固定器,其特征在于,所述的第二空腔(S2)的直徑為 4. 0mm,側(cè)壁厚度為1.0mm。
5.如權(quán)利要求1所述的灌注固定器,其特征在于,所述的第一空腔(Si)直徑為1.5mm。
6.如權(quán)利要求1所述的灌注固定器,其特征在于,所述錐形頭(F)長(zhǎng)1.5mm,其底部直 徑與中間的圓柱體(G)直徑相同。
7.如權(quán)利要求1所述的灌注固定器,其特征在于,所述中間的圓柱體(G)長(zhǎng)度為70mm, 直徑1.5mm,與套筒(1)的第一空腔(Si)尺寸匹配。
8.如權(quán)利要求1所述的灌注固定器,其特征在于所述的尾端(H)總長(zhǎng)度10mm,由實(shí)心 圓柱體(HI)、后壁(H2)、側(cè)壁(H3)及其側(cè)壁(H3)上的內(nèi)螺紋組成,其中,后壁(H2)厚度為 2. 0mm,外徑10mm,側(cè)壁(H3)厚度為1. 0mm,側(cè)壁(H3)上的內(nèi)螺紋高度1. 0mm,螺距1. 5mm ; 實(shí)心圓柱體(Hl)結(jié)構(gòu)直徑為4. 0mm,其與套筒(1)的外螺紋段(E)圍成的第二空腔(S2)完 全吻合。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種灌注固定器,由套筒和內(nèi)芯兩部分組成,套筒由帶側(cè)孔的中空?qǐng)A柱體、無(wú)側(cè)孔的中空?qǐng)A柱體、中空連接部、中空六方體及外螺紋段連成一體,內(nèi)芯由前端的錐形頭、中間的圓柱體及內(nèi)螺紋圓柱體結(jié)構(gòu)的尾端相互連接組成,當(dāng)內(nèi)芯完全擰入套筒時(shí),其錐形頭露出套筒外,便于灌注固定器穿破骨質(zhì)擰入椎體標(biāo)本內(nèi),避免了骨質(zhì)堵塞側(cè)孔及空腔。采用該灌注固定器用于構(gòu)建骨質(zhì)疏松椎體體外模型,結(jié)合微量注射泵將脫鈣液定向、定量的灌注入椎體標(biāo)本內(nèi)部,保證了椎體標(biāo)本內(nèi)外骨質(zhì)的同步脫鈣,并能夠保證椎體標(biāo)本內(nèi)外同步出現(xiàn)骨質(zhì)流失、骨量減少,通過(guò)調(diào)整脫鈣時(shí)間,快速、可控的建立不同骨密度水平的骨質(zhì)疏松椎體體外模型。
文檔編號(hào)A61B17/56GK201743754SQ201020509019
公開(kāi)日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月30日
發(fā)明者嚴(yán)亞波, 劉達(dá), 吳子祥, 崔軼, 張揚(yáng), 石磊, 雷偉 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍第四軍醫(yī)大學(xué)