[發明專利]用于骨修復的具有負泊松比效應的植入假體

有效

• 申請號: 202110476135.5
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113262082B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 楊曉;尚鐵亮;王端;朱向東;張興棟
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: A61F2/32
• 分類號: A61F2/32;A61F2/34;A61F2/44
• 代理公司: 深圳舍穆專利代理事務所(特殊普通合伙) 44398
• 代理人: 黃賢炬

本公開涉及一種用于骨修復的具有負泊松比效應的植入假體，植入假體包括由多個胞元在三維空間排列形成的具有負泊松比效應的多孔結構，胞元包括基體部和支撐部，基體部為由多個具有二維結構的井型支架形成的具有上表面和下表面棱柱狀結構，支撐部包括第一支肋和兩個第二支肋，第一支肋設置在基體部內以用于連接井型支架，第二支肋分別設置在基體部的上下表面。根據本公開，能夠獲得一種具有較強的斷裂韌性和屈服強度以及減緩由于應力集中和應力屏蔽引起的松動現象的植入假體。

技術領域

本公開大體涉及骨科醫療器械領域，具體涉及一種用于骨修復的具有負泊松比效應的植入假體。

背景技術

骨修復置換術是一種將基于人體骨損傷處的形態、構造及功能制成的人工骨假體植入患者的骨損傷處從而代替骨損傷處，達到緩解骨損傷處的疼痛，恢復骨功能的目的。在骨修復置換術后，植入假體因力學不匹配產生的無菌松動及假體下沉仍是目前臨床急需解決的問題。以髖關節假體為例，其包括臼杯、股骨頭和股骨柄。其中股骨柄植入股骨髓腔內并直接與骨組織接觸，承擔著承力和傳力的作用。股骨柄與股骨之間形成穩定、持久安全的固定，是提高其穩定性和使用壽命的關鍵。

為解決上述問題，目前股骨柄髓內固定方式分為骨水泥固定和生物學固定兩大類，骨水泥固定通過大塊填充和滲透進骨小梁形成機械交鎖可以獲得即刻的固定，恢復時間快，但是隨著時間的推移可能因疲勞磨損產生裂紋，導致假體柄松動變得不穩定。生物學固定依靠新骨長入股骨柄微孔內形成穩定結合的方式可以大大降低疼痛和跛行的發生率，具有更好的固定效果，但是植入體與股骨模量不匹配造成的應力集中和應力屏蔽現象是植入體松動的主要原因。

發明內容

本公開是有鑒于上述的狀況而提出的，其目的在于提供一種能夠具有較強的斷裂韌性和屈服強度以及減緩由于應力集中和應力屏蔽引起的松動現象的用于骨修復的具有負泊松比效應的植入假體。

為此，本公開提供了一種用于骨修復的具有負泊松比效應的植入假體，所述植入假體包括由多個胞元在三維空間排列形成的具有負泊松比效應的多孔結構，所述多孔結構的孔隙率為65％至95％，所述胞元包括基體部和支撐部，所述基體部為由多個具有二維結構的井型支架形成的具有上表面和下表面棱柱狀結構，支撐部包括第一支肋和兩個第二支肋，所述第一支肋設置在所述基體部內以用于連接所述井型支架，所述第二支肋分別設置在所述基體部的上表面和下表面。在這種情況下，多孔結構能夠有利于體液和營養物質在植入假體中傳輸，促進骨組織的再生和重建，加快愈合過程。利用多個胞元在三維空間排列形成的孔隙率為65％至95％的具有負泊松比效應的多孔結構能夠減緩由于應力集中和應力屏蔽引起的松動現象。胞元包括基體部和支撐部，支撐部包括第一支肋和兩個第二支肋，第一支肋設置在基體部內，第二支肋分別設置在基體部的上下表面。由此，能夠獲得具有較強的斷裂韌性和屈服強度的植入假體。

在本公開所涉及的植入假體中，可選地，所述基體部包括側壁區和中央區，所述側壁區由四個二維結構的井型支架環繞形成，所述中央區包括兩個二維結構的井型支架，每個井型支架連接所述側壁區的相對的兩個井型支架。由此，能夠基于多個二維結構的井型支架獲得具有三維結構的基體部。

在本公開所涉及的植入假體中，可選地，所述井型支架包括具有4個完全相同且呈軸對稱的V型撐桿，所述V型撐桿包括1個頂點和2個端點，所述井型支架包括第一V型撐桿組和第二V型撐桿組，所述第一V型撐桿組由頂點相對且頂點之間具有第一預設距離的呈軸對稱的兩個V型撐桿組成，所述第二V型撐桿組由端點相對且端點之間具有第一預設距離的呈軸對稱的兩個V 型撐桿組成，在所述側壁區中，相鄰的兩個井型支架的第一V型撐桿組的端點相互連接。由此，能夠基于V型撐桿獲得井型支架。

在本公開所涉及的植入假體中，可選地，在所述中央區，兩個所述井型支架相互垂直且交叉連接，交叉連接點為兩個井型支架的第二V型撐桿組的頂點，該第二V型撐桿組的端點連接側壁區的井型支架的第一V型撐桿組的頂點。由此，能夠基于多個二維結構的井型支架獲得具有三維結構的中央區。