前交叉韌帶重建中移植物的固定系統的制作方法

本發明涉及生物體內的醫療器械的技術領域，尤其涉及一種前交叉韌帶重建中移植物的固定系統。

背景技術：

膝關節前交叉韌帶(anterior cruciate ligament，ACL)是膝關節重要的靜力和動力性穩定結構之一，可以防止脛骨前移、過伸和過度旋轉，防止膝關節失穩后的相關并發癥。ACL損傷是常見病、多發病，主要困擾廣大青少年，是青少年人群中最常見的疾病之一。ACL損傷后出現膝關節不穩，增加關節其他結構損傷機率、加速半月板及關節軟骨的退變，導致嚴重的慢性疼痛和關節功能障礙，嚴重影響患者的日常活動和生活質量，給青少年患者帶來了巨大的痛苦和精神負擔。ACL重建術是利用移植肌腱固定于骨道內，替代正常前交叉韌帶的功能，是治療ACL損傷最有效的方法。移植物的固定是ACL重建中最重要的環節，也是最薄弱的環節，國內外學者們做過多種研究。良好的固定在近期可以滿足術后早期運動、肌肉鍛煉與負重的要求，在移植物獲得生物學愈合前維持膝關節穩定性，遠期則有助于促進移植物與骨的愈合。移植物固定的優劣取決于固定方法的選擇。

固定方法的選擇因移植物的選擇和手術技術的選擇的不同而不同。但終極目標一直未曾改變，肌腱移植物的固定即要盡量恢復自體肌腱的力學特性，還要達到腱骨的生物愈合。所以ACL的固定需滿足以下條件：首先要有足夠的抗拔出力，其次需恢復并維持膝關節的穩定性，最后還要有足夠的力量防止韌帶在關節內滑動。重建后的前交叉韌帶最主要的生物力學特性是強度和鋼度。強度是指使移植物產生永久性移位的負荷，鋼度指移植物在一定負荷下產生的張力或位移大小。

擠壓螺釘固定系統主要是通過螺釘擠壓肌腱與骨隧道產生的摩擦力來固定肌腱。此固定方式使移植物長度縮短，有更大的鋼度，提高了重建后膝關節的穩定性，然而，較小的界面螺釘不能提供足夠的機械力量，而直徑較大的螺釘會切割縫線和移植物造成固定不穩，因界面螺釘切割擠壓造成移植肌腱強度下降而出現肌腱斷裂失效。

間接固定是指固定物固定位置位于腱-骨交界之外的方法，但由于移植物與骨隧道之間有一定的空隙，故在膝關節屈伸運動時，移植物可發生垂直于隧道軸像雨刷一樣的擺動，即“雨刷效應”；或移植物在沿骨隧道發生軸方向的伸縮性移動，即“蹦極效應”。這兩種運動會破壞移植物在骨隧道內的生物學愈合過程，同時也是引起骨隧道擴大最常見的原因之一。

移植肌腱與骨隧道內壁的愈合是腱骨界面間纖維組織形成連接、新骨形成、骨向肌腱內長入、局部塑形改造的的過程。BMP-2具有使未分化的間充質細胞定向分化為成軟骨細胞和成骨細胞，并誘導形成軟骨和骨組織。由于腱骨界面缺乏血管，如果不添加生長因子，即使很小的損傷也不能得到良好愈合。已有研究報道在體內原位重建損傷ACL并不能達到良好的效。在ACL重建時使用金屬擠壓螺釘可以一定程度上提高修復效果，但由于現階段金屬螺釘植入后存在的各種缺陷，目前仍不能很好的應用于臨床。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題就在于：針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種前交叉韌帶重建中移植物的固定系統，更有利于腱骨愈合，能產生更大的固定強度，可以避免外源性的細胞引起宿主免疫反應、轉化效率低等缺點。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：

一種前交叉韌帶重建中移植物的固定系統，包括定位器、導向針、空心鉆頭和膨脹螺釘，所述膨脹螺釘包括內釘和膨脹套，所述內釘和膨脹套是由蛋白因子通過吸收法與納米羥基磷灰石載體結合并使用復乳法復合聚乙烯左旋丙交酯制備成的緩釋微球結合制成的可吸收膨脹螺釘，所述蛋白因子為BMP-2；所述膨脹套沿軸線設有第一通孔，所述內釘沿軸線的方向開設有階梯通孔，所述第一通孔的直徑小于階梯通孔的最小直徑；所述導向針為與第一通孔和階梯通孔相配合的階梯狀；所述定位器設有用于穿過導向針的套管。

作為上述技術方案的進一步改進：

所述膨脹套包括固定部和膨脹部，所述固定部的端部和膨脹部的端部固定連接，固定部為圓錐狀；所述膨脹部由至少三個膨脹瓣構成，所述膨脹瓣的一端固定于固定部的端部，所述膨脹瓣圍設成圓柱形的內腔，所述膨脹部的外徑與內釘的外徑相同。

所述膨脹瓣設有四個，每個膨脹瓣的弧度為60°。

所述膨脹套膨脹后的錐度為a，a＝60°。

所述膨脹瓣設有外螺紋，所述膨脹瓣的內側設有內螺紋。

所述內釘設有外螺紋，所述內釘分為頭部和尾部，所述頭部成圓錐形，所述尾部為圓柱形，所述頭部的最大直徑與膨脹部的外直徑相同。

所述內釘外螺紋的螺距為3.5mm，所述頭部含螺紋的最小直徑為3mm，長為5mm，所述尾部含螺紋的直徑為7mm，長度為20mm。

所述定位器為弓形定位器。

本發明的前交叉韌帶重建中移植物的固定系統，ACL重建時，先用定位器定位，確認位置后，制作脛骨骨道，再推入膨脹套膨脹套在骨道內暫時固定移植肌腱，擰入內釘時膨脹套膨脹擠壓固定移植肌腱。膨脹擠壓過程中內釘不與肌腱接觸，避免了縫線和移植物的切割，另外還增加了肌腱與骨道壁的接觸面積，更有利于腱骨愈合和產生更大的固定強度，即體現了直接固定的優點，又避免了間接固定的不足。ACL重建時，在膝關節腔中存在骨髓間充質干細胞，滑膜間充質干細胞以及軟骨祖細胞等可以遷徙到腱骨交界處并誘導為骨組織的種子細胞，使用可吸收膨脹螺釘和生長因子可以將此類細胞歸巢到腱骨交界處，修復損傷ACL。本發明的用于膝關節交叉韌帶重建的固定組件，有著可以避免外源性的細胞引起宿主免疫反應、轉化效率低等缺點。

附圖說明

圖1是本發明膨脹套的結構示意圖。

圖2是本發明膨脹套膨脹后的結構示意圖。

圖3是本發明內釘的結構示意圖。

圖4是導向針的結構示意圖。

圖例說明：

1、內釘；11、通孔；2、膨脹套；21、固定部；22、膨脹部；23、膨脹瓣；24、第一通孔；3、導向針。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。

為了便于描述，在這里可以使用空間相對術語，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用來描述如在圖中所示的一個器件或特征與其他器件或特征的空間位置關系。應當理解的是，空間相對術語旨在包含除了器件在圖中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附圖中的器件被倒置，則描述為“在其他器件或構造上方”或“在其他器件或構造之上”的器件之后將被定位為“在其他器件或構造下方”或“在其他器件或構造之下”。因而，示例性術語“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”兩種方位。該器件也可以其他不同方式定位(旋轉90度或處于其他方位)，并且對這里所使用的空間相對描述作出相應解釋。

圖1至圖4示出了本發明的前交叉韌帶重建中移植物的固定系統的一種實施方式，包括定位器、導向針3、空心鉆頭和膨脹螺釘，定位器為弓形定位器，定位器設有用于穿過導向針3的套管。膨脹螺釘包括內釘1和膨脹套2。膨脹套2包括固定部21和膨脹部22，固定部21為圓錐狀。膨脹部22由四個膨脹瓣23構成，膨脹瓣23的一端固定于固定部21的端部，每個膨脹瓣23的弧度為60°，膨脹瓣23設有外螺紋和與內釘1相配合的內螺紋，膨脹瓣23圍設成圓柱形的內腔，膨脹部22的外徑與內釘1的外徑相同，膨脹部22膨脹后的錐度為60°。內釘1設有外螺紋，內釘1分為頭部和尾部，頭部成圓錐形，尾部為圓柱形，頭部的最大直徑與膨脹部22的外直徑相同。固定部21沿軸線設有第一通孔24，內釘1沿軸線的方向開設有階梯通孔11，第一通孔24的直徑小于階梯通孔11的最小直徑。導向針3為與第一通孔24和階梯通孔11相配合的階梯狀。

本實施例中，以中國人的體型為例，內釘1外螺紋的螺距為3.5mm，頭部含螺紋的最小直徑為3mm，長為5mm，尾部含螺紋的直徑為7mm，長度為20mm。通孔11由兩個孔徑的孔構成，位于尾部的孔徑為6mm，長為17mm，另一個孔貫穿頭部和尾部，孔徑為3mm，長8mm。膨脹瓣23長30mm，膨脹瓣23厚1mm，膨脹瓣23內側有與內釘1配套的螺紋，便于內釘1的擰入，膨脹瓣23合攏時直徑7mm，固定部21會聚成直徑逐漸較少的圓錐體，固定部21設有直徑2mm的第一通孔24。擰入內釘1時膨脹套2膨脹，內釘1完全被膨脹套2包裹后，膨脹套2膨脹的有效長度20mm(即內釘1體長)，直徑可達9mm。

內釘1和膨脹套2是由蛋白因子通過吸收法與納米羥基磷灰石載體結合并使用復乳法復合聚乙烯左旋丙交酯制備成的緩釋微球結合制成的可吸收膨脹螺釘。蛋白因子為BMP-2。

聚乙烯左旋丙交酯(Poly-L-lactide，PLLA)是一種新型的生物降解材料，可以從植物資源(如玉米)的淀粉中制成，在體內最終降解成二氧化碳和水，這類材料無毒、無抗原性，具有良好的可降解性、吸收性、力學強度以及生物安全性，可以通過控制成份含量來調節材料的降解速度，使產品性質的重復性和力學性能達到較高水平。納米羥基磷灰石(nano-Hydroxyapatite，簡稱nHA)是最常見的一種生物活性材料，它具有與人體骨組織相似的無機成分，是目前公認的具有較好生物相容性和骨傳導性的生物活性材料。納米羥基磷灰石是骨的主要組成部分，因其植入體內具有良好的生物相容性，無毒性、無炎癥反應性，先已經在藥物載體領域被大量研究，有很多研究表明納米羥基磷灰石復合PLLA微球緩釋系統和大幅度提高藥物及蛋白質的包封效果，延長藥物的釋放時間，據報道其中納米羥基磷灰石對藥物的吸附作用起到了關鍵的作用。將Nano-HA與PLLA進行復合，一方面能使大幅提高緩釋微球的包封效果、延長藥物的緩釋時間，盡量減少爆發性釋放和蛋白質的不穩定，極大限度的提高微球蛋白質的利用率，避免大量蛋白質突釋產生的局部酸性濃度過高的現象，從而避免影響骨組織的生成。一方面能使聚乳酸的酸性降解產物可被HA緩沖，同時HA的骨傳導性可提供良好的骨細胞粘附生長環境，復合物的多孔結構則為細胞生長、組織再生及粘附提供條件，符合骨組織工程的生物學要求。BMP-2是目前發現的唯一一種可以作為誘導骨形成的充分條件的蛋白因子，即在只有單獨BMP-2存在的況下即可誘導軟骨和骨組織的形成，并且在成骨的各個階段都起著重要作用。另外，BMP-2能明顯誘導從骨髓中分離得到的多潛能干細胞向軟骨細胞、骨細胞分化，合成骨鈣素等蛋白質，發生軟骨內成骨，骨細胞形成，骨鹽沉積形成新骨。但單純的BMP-2在體內擴散太快，也易被蛋白酸分解，易發生流失、降解和吸收，因而不能在有效時間內作用于更多的靶細胞，因此基礎和臨床研究中主要用于與其它載體材料復合應用于組織的修復。微球(microsphere)是指藥物溶解或者分散在高分子材料的基質中形成的微小球狀實體,屬于基質型骨架微粒。因其對特定器官和組織的靶向性及微粒中藥物釋放的緩釋性,已經成為近年來緩控釋劑型研究的熱點。構建BMP-2緩釋的可吸收膨脹螺栓固定系統，既具有骨傳導性又具有骨誘導性，同時可逐漸吸收降解。

將BMP-2通過吸收法與納米羥基磷灰石載體結合并使用復乳法復合PLLA制備成緩釋微球(BMP-2:HA:PLLA＝15mg:15mg:200mg)，通過工藝把緩釋微球相互結合制成螺栓，PLLA無毒，無組織學反應，在緩慢降解的過程中緩釋BMP-2/納米羥基磷灰石微球，緩釋的BMP-2可以促進腱骨交界處間充質干細胞分化，并且可以促進新生的軟骨組織向骨組織結構重塑，從而重現原有腱骨界面生物學功能。

將BMP-2通過吸收法與納米羥基磷灰石載體結合并復合PLLA制備成緩釋微粒，然后制作成可吸收膨脹螺栓固定系統，螺栓降解過程中緩慢、持續、穩定釋放BMP-2/羥基磷灰石微粒，在腱骨界面維持一定的BMP-2濃度，以促進腱骨愈合，最終形成自然組織。

本發明的前交叉韌帶重建中移植物的固定系統，在手術過程中，先屈膝90度，選擇外側半月板前角水平，后交叉韌帶前方7mm的位置，經內側膝眼切口置入脛骨定位器，經套管鉆入導向針3，確認位置良好后，用與人工肌腱相同直徑的空心鉆頭，制成脛骨骨道。將移植肌腱的一端牽入股骨隧道，使用導向針3插入第一通孔24，沿股骨骨道緊貼肌腱推入膨脹套2至尾端進入骨道，然后擰入內釘1進行膨脹擠壓固定。將移植肌腱的另一端牽入脛骨隧道，采用同樣的方法進行膨脹螺栓固定。

上述只是本發明的較佳實施例，并非對本發明作任何形式上的限制。雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發明。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均應落在本發明技術方案保護的范圍內。