人工股骨頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于人工髖關(guān)節(jié)置換的人工股骨頭，具體是一種通過梯度纖維結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)緩沖沖擊和增加潤(rùn)滑的人工股骨頭。
【背景技術(shù)】
[0002]人工關(guān)節(jié)是用生物相容性與機(jī)械性能良好的生物醫(yī)用材料制成的一種類似人體骨關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)的假體。人工關(guān)節(jié)置換是指用這類人工關(guān)節(jié)替代或置換病損或損傷的關(guān)節(jié)，具有重建關(guān)節(jié)功能、解除關(guān)節(jié)疼痛、矯正關(guān)節(jié)畸形、保持關(guān)節(jié)穩(wěn)定性和修復(fù)肢體長(zhǎng)度等綜合優(yōu)勢(shì)，是臨床驗(yàn)證的有效治療途徑。自1972年Charnley提出髖關(guān)節(jié)置換奠定人工關(guān)節(jié)置換的基礎(chǔ)以來，已成為舉世公認(rèn)的一項(xiàng)人工材料在人體中使用最成功的外科技術(shù)之一。人工關(guān)節(jié)置換中髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)置換占據(jù)較高比例。
[0003]髖關(guān)節(jié)是人體最大的球窩關(guān)節(jié)，它是由環(huán)形的股骨頭和杯狀的髖白組成。當(dāng)髖關(guān)節(jié)病損后，需要用人工髖關(guān)節(jié)進(jìn)行置換。典型的人工全髖關(guān)節(jié)假體包括關(guān)節(jié)柄、關(guān)節(jié)頭、關(guān)節(jié)臼和關(guān)節(jié)外襯組成。關(guān)節(jié)置換后，在人體運(yùn)動(dòng)過程中，關(guān)節(jié)頭和關(guān)節(jié)白之間進(jìn)行復(fù)雜的摩擦運(yùn)動(dòng)，代替了人體的天然的股骨頭和杯狀的髖白摩擦。在人工髖關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)過程中，關(guān)節(jié)頭和關(guān)節(jié)白之間通過接觸和相對(duì)運(yùn)動(dòng)以承載人體重量，同時(shí)對(duì)各種沖擊予以緩沖?，F(xiàn)有傳統(tǒng)人工髖關(guān)節(jié)中，一般用陶瓷或金屬等硬質(zhì)材料做關(guān)節(jié)頭，陶瓷或金屬的彈性模量都很大，與彈性模量較小的人體天然關(guān)節(jié)頭差異很大，不利于人工髖關(guān)節(jié)抗沖擊性能和潤(rùn)滑性能的提尚O
[0004]專利申請(qǐng)?zhí)枮?01010299147.7的專利公開了一種多層殼芯復(fù)合結(jié)構(gòu)件組成的人工髖關(guān)節(jié)，該型關(guān)節(jié)中人工髖白和人工股骨頭都具有多層殼芯復(fù)合結(jié)構(gòu)，主要由陶瓷髖臼內(nèi)襯、過渡層和多孔金屬或陶瓷等構(gòu)成，采用了梯度結(jié)構(gòu)，但表面和復(fù)合層中用的是硬質(zhì)陶瓷或合金材料，復(fù)合層中沒有縱向纖維支撐，與彈性模量較小的人體天然關(guān)節(jié)頭差異很大，影響人工髓關(guān)節(jié)抗沖擊性能和潤(rùn)滑性能的提尚。
[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種人工股骨頭，具體是可用于代替人體天然股骨關(guān)節(jié)頭的裝置。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型為具有梯度纖維結(jié)構(gòu)的人工股骨頭。根據(jù)本實(shí)用新型，人工股骨頭是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:所述人工股骨頭具有復(fù)合結(jié)構(gòu)，包括碳納米管水凝膠復(fù)合層、細(xì)菌纖維素水凝膠復(fù)合層、固體核心、邊界潤(rùn)滑層和縱向纖維，所述碳納米管水凝膠復(fù)合層由摻雜碳納米管的聚乙烯醇水凝膠組成，所述細(xì)菌纖維素水凝膠復(fù)合層由浸漬聚乙烯醇水凝膠的細(xì)菌纖維素組成，所述縱向纖維從固體核心中一直延伸到碳納米管水凝膠復(fù)合層內(nèi)部并呈現(xiàn)放射狀分布。所述固體核心是球形，所述固體核心是由多孔固體材料組成，所述固體核心內(nèi)有關(guān)節(jié)柄插孔。
[0007]上述技術(shù)方案中，人工股骨頭使用的聚乙烯醇水凝膠材料本身具有良好的彈性，彈性模量接近天然軟骨材料，具有天然的多孔結(jié)構(gòu)而能夠吸收和儲(chǔ)存關(guān)節(jié)滑液，當(dāng)受壓時(shí)釋放關(guān)節(jié)滑液作為潤(rùn)滑，利于提高潤(rùn)滑性能；細(xì)菌纖維素是微生物發(fā)酵產(chǎn)生的鏈狀高分子聚合物，具有納米級(jí)超細(xì)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有高比表面積、良好的親水性和生物相容性;碳納米管具有良好的力學(xué)、電學(xué)、光學(xué)以及熱學(xué)性能。細(xì)菌纖維素和碳納米管與聚乙烯醇水凝膠復(fù)合并用于本方案后，能夠得到抗疲勞、抗磨損和承載能力顯著提高的人工股骨頭。
[0008]本實(shí)用新型的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)包括:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，通過人工股骨頭的不同材料層富有彈性的梯度構(gòu)造和多孔結(jié)構(gòu)，在發(fā)生彈性變形時(shí)吸收和釋放滑液，提尚關(guān)節(jié)抗沖擊性能和潤(rùn)滑性能。
【附圖說明】
[0009]圖1是本實(shí)用新型所述人工股骨頭的剖視圖。
[0010]圖1中，I為碳納米管水凝膠復(fù)合層，2為細(xì)菌纖維素水凝膠復(fù)合層，3為固體核心，4為關(guān)節(jié)柄插孔，5為邊界潤(rùn)滑層，6為縱向纖維。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面以非限定性的實(shí)施例來進(jìn)一步解釋、說明本技術(shù)方案。
[0012]本實(shí)用新型所述人工股骨頭如圖1所示，所述人工股骨頭具有復(fù)合結(jié)構(gòu)，包括碳納米管水凝膠復(fù)合層1、細(xì)菌纖維素水凝膠復(fù)合層2、固體核心3、邊界潤(rùn)滑層5和縱向纖維6，所述碳納米管水凝膠復(fù)合層I由摻雜碳納米管的聚乙烯醇水凝膠組成，所述細(xì)菌纖維素水凝膠復(fù)合層2由浸漬聚乙烯醇水凝膠的細(xì)菌纖維素組成，所述縱向纖維6從固體核心3中一直延伸到碳納米管水凝膠復(fù)合層I內(nèi)部，所述固體核心3是球形，所述固體核心3是由多孔固體材料組成，所述固體核心3內(nèi)有關(guān)節(jié)柄插孔4。
[0013]所述碳納米管水凝膠復(fù)合層I是由摻雜碳納米管的聚乙烯醇水凝膠組成，碳納米管水凝膠復(fù)合層I含碳納米管的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可在0.1%到3%范圍，所述細(xì)菌纖維素水凝膠復(fù)合層2是由浸漬聚乙烯醇水凝膠的細(xì)菌纖維素組成，所述縱向纖維6在人工股骨頭中由固體核心3到碳納米管水凝膠復(fù)合層I呈現(xiàn)放射狀分布，所述縱向纖維6為醫(yī)用無菌纖維，所述邊界潤(rùn)滑層5由磷脂組成，作為邊界潤(rùn)滑劑。
[0014]安裝時(shí)，把人工髖關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)柄插入固體核心3的關(guān)節(jié)柄插孔4中，為保證關(guān)節(jié)柄與關(guān)節(jié)柄插孔4緊密配合，關(guān)節(jié)柄與關(guān)節(jié)柄插孔4可用錐形孔和錐形軸配合，然后將安裝了人工股骨頭的關(guān)節(jié)柄插入人體股骨髓腔并用骨水泥固定，此時(shí)人工股骨頭和關(guān)節(jié)柄安裝完畢，可與人工關(guān)節(jié)白或天然關(guān)節(jié)白配合實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)功能。
[0015]當(dāng)關(guān)節(jié)承受沖擊載荷時(shí)，人工股骨頭的碳納米管水凝膠復(fù)合層I和細(xì)菌纖維素水凝膠復(fù)合層2因具有良好彈性而發(fā)生變形以抵抗沖擊，與傳統(tǒng)的金屬、陶瓷等硬質(zhì)人工關(guān)節(jié)頭相比，能減少對(duì)人體的損傷。碳納米管水凝膠復(fù)合層I和細(xì)菌纖維素水凝膠復(fù)合層2都屬于強(qiáng)化后的水凝膠材料，利于提高抗壓能力并減少?zèng)_擊引起的疲勞破壞。
[0016]碳納米管水凝膠復(fù)合層I和細(xì)菌纖維素水凝膠復(fù)合層2具有多孔結(jié)構(gòu)，能夠吸收關(guān)節(jié)滑液，當(dāng)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)過程中，關(guān)節(jié)頭受壓之后，碳納米管水凝膠復(fù)合層I和細(xì)菌纖維素水凝膠復(fù)合層2發(fā)生變形并釋放部分吸收的關(guān)節(jié)滑液，提高了關(guān)節(jié)的潤(rùn)滑性能。固體核心3具有的多孔結(jié)構(gòu)能儲(chǔ)存關(guān)節(jié)滑液，用于供給細(xì)菌纖維素水凝膠復(fù)合層2發(fā)生變形時(shí)對(duì)關(guān)節(jié)滑液的吸收和釋放功能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種人工股骨頭，其特征在于:所述人工股骨頭具有復(fù)合結(jié)構(gòu)，包括碳納米管水凝膠復(fù)合層(I)、細(xì)菌纖維素水凝膠復(fù)合層(2)、固體核心(3)、邊界潤(rùn)滑層(5)和縱向纖維(6)，所述碳納米管水凝膠復(fù)合層(I)由摻雜碳納米管的聚乙烯醇水凝膠組成，所述細(xì)菌纖維素水凝膠復(fù)合層(2)由浸漬聚乙烯醇水凝膠的細(xì)菌纖維素組成，所述縱向纖維(6)從固體核心(3)中一直延伸到碳納米管水凝膠復(fù)合層(I)內(nèi)部。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述人工股骨頭，其特征在于:所述固體核心(3)是球形，所述固體核心(3)是由多孔固體材料組成，所述固體核心(3)內(nèi)有關(guān)節(jié)柄插孔(4)。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種人工股骨頭，包括碳納米管水凝膠復(fù)合層(1)、細(xì)菌纖維素水凝膠復(fù)合層(2)、固體核心(3)、邊界潤(rùn)滑層(5)和縱向纖維(6)，碳納米管水凝膠復(fù)合層(1)由摻雜碳納米管的聚乙烯醇水凝膠組成，細(xì)菌纖維素水凝膠復(fù)合層(2)由浸漬聚乙烯醇水凝膠的細(xì)菌纖維素組成，縱向纖維(6)從固體核心(3)中一直延伸到碳納米管水凝膠復(fù)合層(1)內(nèi)部。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，可以有效提高關(guān)節(jié)抗沖擊性能和潤(rùn)滑性能。
【IPC分類】A61F2/36, A61L27/56, A61L27/48, A61L27/52, A61L27/44
【公開號(hào)】CN205163319
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520897275
【發(fā)明人】李鋒, 王安敏
【申請(qǐng)人】青島科技大學(xué)
【公開日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2015年11月11日