專利名稱：椎間融合器的制作方法
技術領域：
本發明屬于醫用材料領域，更具體地說，涉及一種醫用手術植入物，用于頸椎前路手術的一種椎間融合器。也適用于腰椎、胸椎手術。
背景技術：
自Robinson-Smith和Cloward于20世紀50年代開創頸椎前路減壓植骨融合術(Anterior cervical decompression and fusion ACDF)以來，由于該術能有效清除突向椎管前面的椎間盤、增生骨贅以及骨折的碎片，而且可同時植骨融合，故已被廣泛地應用于治療頸椎創傷、腫瘤、頸椎病。頸椎前路減壓融合術中，采用何種植骨方式、何種植骨材料仍為目前爭論的焦點多節段融合的臨床滿意率及植骨融合率遠遠低于單節段融合，常需要二次前路或后路融合手術，以致于使用傳統的植骨方法行多節段融合因療效不確切而難以被醫生和患者接受。因此頸椎前路減壓融合術中迫切需要一種既能提高頸椎融合率，又能降低并發癥的植骨方法。
傳統的植骨方法采用自體髂骨的三面皮質骨，但是自體髂骨植骨并發癥的發生率高，Sawin(Sawin PD，Traynelis VC，Menezes AH.Acomparative analysis of fusion rates and donor-site morbidityfor autogenetic rib and iliac crest bone grafts in posteriorfusions.J Neurosurgery，1998；88255-65.)等報告自體髂骨植骨并發癥的發生率為25.3％，這些并發癥包括失血量增加、血腫、供骨區疼痛、髂骨骨折、股部感覺異常等；自體髂骨植骨后，常因強度不足而塌陷，直接影響椎管容積的大小和減壓效果。
頸椎前路內固定在恢復頸椎穩定性、減少植骨塊移位、減少對外固定的依賴方面有確切的作用。學者們對于頸椎創傷中使用前路鋼板已達成共識，但在頸椎退行性疾患前路減壓融合術后、頸椎體切除、大塊植骨術后前路鋼板的作用尚存在眾多爭議。多數學者認為下頸椎前路內固定確能明顯提高植骨融合率(1.Das K，Couldwell WT，SavaG，et al.Use of cylindrical titanium mesh and locking plates inanterior cervical fusionTechnical note.J Neurosurg，2001，94(1 Suppl)174-178.2.Wang JL，McDonough PW，Kanim LE，et al.Increased fusion rates with cervical plating forthree-level anterior cervical discectomy and fusion.Spine，2001，26(6)643-647。3.Wang JC，McDonough PW，Endow KK，et al.Increased fusion rates with cervical plating for two-levelanterior cervical discectomy and fusion.Spine，2000，25(1)41-45.)，也有學者持懷疑態度，認為內固定對提高植骨融合率意義不大，Lowery(Lowery GL，McDonough RF.The significance ofhardware failure in anterior cervical plate fixation.Spine，1998，23181-187)報道了一組隨訪2-7年的病例，應用Orozco鋼板、CSLP及Orion的融合失敗率依次為30％、27％及18％。下頸椎前路內固定術的并發癥亦不容忽視，Lowery對133例頸椎前路鋼板固定的患者進行2-7年的隨訪發現金屬疲勞(螺釘松動、退釘、斷釘、鋼板斷裂)的發生率為35％；前路內固定后相鄰節段退變的發生率為3.6％～35.7％，出現時間為術后6～30個月(Panjabi MM，Isomi T，and Wang JL.Loosening at thescrew-vertebra junction in multilevel anterior cervical plate constructs.Spine，1999，24(22)2383-2388.)。
近年來，鈦合金椎間融合器(Cage)在頸椎前路手術中已得到廣泛應用，Cage是通過其外部結構將椎體撐開來恢復頸椎的生理屈度和高度，由于Cage與椎體的接觸面(即受力面)有限，應力相對集中，且需要破壞上下椎體的終板，術后可導致椎體塌陷、畸形愈合、椎間隙狹窄；鈦合金Cage，具有足夠強度，但其上下均為椎體松質骨，兩者的彈性模量不一致，椎體松質骨可因承受壓力發生部分吸收，使術后椎間隙的高度隨時間延長而有部分丟失；支架永久性置入，可能會產生電解、異物刺激反應，給患者帶來精神負擔。與頸椎椎間融合器有關的并發癥值得引起關注，包括融合器的下沉導致椎間隙塌陷、融合器脫位、不融合導致的頸椎不穩等(Wilke HJ，Kettler A，Goetz C，et al.Subsidenceresulting from simulated postoperative neck movementsan in vitroinvestigation with a new cervical fusion cage.Spine，2000，252762-2770)。Robret報告，頸椎椎間融合器的并發癥的發生率為11.8％，包括假關節形成、椎體骨折、融合器周圍過多骨形成而導致的繼發性椎管狹窄。
綜上所述，頸椎前路減壓融合術中，自體髂骨植骨供骨區并發癥發生率高，頸椎前路鋼板金屬疲勞發生率高，鈦合金Cage可導致椎體塌陷，因此，提高頸椎前路減壓融合率的關鍵之處在于選擇理想的植入物，理想的植入物應當既具有骨誘導作用也有骨傳導作用；同時植入物能引起新骨形成并能支持其長入。一般認為，骨誘導是由統稱為骨形態發生蛋白(BMP)的骨形成性基質蛋白來控制的。骨形態發生蛋白是一種高效骨誘導物質，能夠誘導血管周圍的未分化間充質細胞向骨和軟骨發生不可逆的分化，具有異位成骨的作用。BMP在促進骨缺損修復和骨折愈合過程中的作用，幾乎與自體骨移植的效果相同。目前，許多學者證實了重組BMP及提純的BMP在促進骨修復方面具有顯著的作用。隨著研究的不斷深入和擴大，現已將BMP用于脊柱融合。BMP單獨植入體內易被較快吸收、降解，所以多采用復合材料作為載體與BMP復合后植入，從而使其緩慢、持續地發揮作用。用于BMP的復合材料包括聚合體、燒結骨、羥基磷灰石、煅石膏、人纖維蛋白、非膠原性蛋白、多種膠原等。近年來，骨組織工程學的研究結果揭示聚合體和BMP的復合物被認為是具有較大臨床應用前景的骨組織工程的細胞載體。
尋找一種彈性模量接近人體骨骼、植入人體后并發癥發生率低的可替代物，成為目前研究的焦點，聚合物材料引起了學者的廣泛關注，有報道采用塑料如尼龍、聚醚醚酮的頸椎融合器，與人體的生物相容性有所提高，但植入物仍長期在存在于人體內，產生不同程度的異物反應。近年來，臨床醫學家們一直在進行可吸收生物材料的研究，大量的研究發現聚乳酸類材料生物相容性極好，可以100％被人體降解吸收，因此，獲得了FDA的批準，并進入了美國藥典。聚乳酸類材料制成的可吸收螺釘已廣泛應用于骨折內固定，臨床研究結果表明它是一種安全、可靠、生物相容性良好的完全可降解吸收的內固定器械。

發明內容
本發明的目的是提供一種生物相容性好、有合適機械強度、椎體融合后能自行降解的材料制成的椎間融合器，具有制動、固定及融合作用。
本發明的目的通過如下技術方案來實現椎間融合器，呈空心狀柱體，其橫截面為多邊形或圓形，側壁開孔，上下表面均有尖齒，由可被人體吸收的聚合物材料聚DL-乳酸、聚L-乳酸，聚乙醇酸或它們之間共聚物制成。
本發明的椎間融合器的橫截面可以為六邊形、八邊形或四邊形。其中椎體融合器的橫截面為四邊形最常用。也可根據實際情況設計。
本發明所采用的聚合物材料聚DL-乳酸、聚L-乳酸、聚乙醇酸以及共聚物可以參照中國專利ZL94111758.3報道的方法合成。
本發明的椎間融合器內腔可設有一增強橫條。
本發明具有以下優點1、早期的確實制動作用在術后早期使上下椎體被撐開的同時，對周圍組織產生張力，使上下椎體立即獲得制動作用，這種確實而有效的功能，不僅一般植骨術無法相比，而且各種前路鋼板內固定物也也難以獲取如此理想的結果。
2、后期的骨性融合作用將自體碎骨填入椎間融合器中間內腔，通過人體正常愈合機制獲得骨性融合。因此，其兼有椎體間植骨融合的療效和作用。由于椎間融合器由能被人體吸收的聚合物材料制成，隨著椎體的融合，聚合物材料逐漸降解，當融合的椎體足以承受生理載荷時，聚合物已降解吸收完全。因此，在人體內不產生任何毒副作用，且不產生異物反應，其降解過程或速率可以根據臨床需要控制調節，有利于骨性融合。
3、療效優于傳統療法臨床研究表明采用椎間融合器植入的患者療效佳，患者不僅術后可早期下床活動及重返社會，且其融合率高。椎間融合器植入后對CT及MR檢查毫無影響，便于術后隨訪、觀察。
4、材料新穎、設計合理椎間融合器，上表面為隆起狀，與終板的自然屈度相適應，上下表面均有0.5-1cm的尖齒，增加其在椎間隙內的穩定性，達到最佳解剖位置的椎體間融合，表面的尖齒還可以增大接觸面積，減少界面壓強，撐開椎間隙，恢復椎間盤高度，保持頸椎保持頸椎正常的生理弧度，減少后縱韌帶、黃韌帶的皺縮對脊髓的壓迫，使椎間孔的面積和容量增加，有利于改善神經根性癥狀；保留終板的完整性；提供內植物和終板間的最佳界面，減少內植物陷入相鄰椎體的可能性。
采用由能被人體吸收的聚合物材料制成的椎間融合器，生物相容性好，彈性模量為2.0～5.0Mpa，接近人體骨骼，在人體內能維持足夠的機械強度，具體見表1。
5、操作簡便、安全專為椎間融合器設計的特種器械可以確保手術操作過程的安全性，避免頸椎前路減壓融合術的術中、術后并發癥的發生。


下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
圖1為椎間融合器的側面剖析圖。
圖2為椎間融合器的俯視圖。
圖3為椎間融合器的左視圖。
椎間融合器呈空心狀柱體，其截面為多邊形，側壁開孔，直徑為1～5mm，其目的是便于引流，另外，可根據實際情況，椎間融合器內腔可設有一增強的橫條以提高機械強度。
具體實施例方式
實施例1將聚DL-乳酸材料，分子量30萬，通過注射機模具成型，注射溫度200℃，制成椎間融合器。椎間融合器呈空心狀柱體，其截面有為四邊形，也有六邊形，側壁開孔，直徑為2mm，成品經測試，抗壓力913公斤，體外降解實驗見表1。
實施例2將由DL-乳交酯與L-乳交酸(30∶70)的共聚物材料，分子量50萬，通過注射機模具成型，制成椎間融合器，注射溫度175℃。椎間融合器呈空心狀柱體，其截面為八邊形，側壁開孔，直徑為4mm，成品經測試，抗壓力958公斤，體外降解實驗見表1。
實施例3將L-聚乳酸材料，分子量40萬，通過注射機模具成型，制成椎間融合器，注射溫度220℃，其截面為四邊形，側壁開孔，直徑為1mm，成品經測試，抗壓力985公斤，體外降解實驗見表1。
實施例4將由DL-乳交酯與乙交酯(85∶15)共聚的共聚物材料，分子量15萬，通過注射機模具成型，注射溫度190℃，制成椎間融合器，其截面為四邊形，側壁開孔，直徑為5mm，椎間融合器內腔設有一增強橫條。成品經測試，抗壓力925公斤。
實施例5將由L-乳交酯與乙交酯(85∶15)共聚的共聚物材料，分子量25萬，通過注射機模具成型，制成椎間融合器，其截面為圓形，注射溫度195℃，成品經測試，抗壓力982公斤。
實施例6將DL-聚乳酸材料，分子量20萬，通過注射機模具成型，制成椎間融合器，其截面為圓形，注射溫度200℃，成品經測試，抗壓力830公斤。
表1體外降解抗壓力實驗單位公斤

體外降解的方法將測試樣品于密封容器，溫度在37℃，加入緩沖液，緩沖液與樣品比例應大于30∶1，緩沖液為18.2ml溶液1(9.08gKH2PO4溶于1升滅菌注射用水)，81.8ml溶液2(11.876gNa2HPO4溶于1升滅菌注射用水)混合配成，pH為7.4±0.2，定期將樣品從緩沖液中取出測定。抗壓力實驗按常規方法測定。
權利要求
1.一種椎間融合器，呈空心狀柱體，其橫載面為多邊形或圓形，側壁開孔，上下表面均有尖齒，其特征在于，所述的椎間融合器由可被人體吸收的聚合物材料聚DL-乳酸、聚L-乳酸、聚乙醇酸或它們之間共聚物制成。
2.按照權利要求1所述的椎間融合器，其特征在于，其中所述的橫截面多邊形為六邊形、八邊形或四邊形。
3.按照權利要求2所述的椎間融合器，其特征在于，其中所述的柱體的截面多邊形為四邊形。
4.按照權利要求1所述的椎間融合器，其特征在于，椎間融合器內腔設有橫條。
全文摘要
本發明公開了一種用于頸椎前路手術的椎間融合器，呈空心狀柱體，橫截面為多邊形或圓形，側壁開孔，上下表面均有尖齒；由可被人體吸收的聚合物材料聚DL－乳酸、聚L－乳酸，聚乙醇酸或它們之間共聚物制成，它具有早期的確實制動作用、后期的骨性融合作用、生物相容性好、合適機械強度、椎體融合后能自行降解的優點。不產生排異反應，也可用于胸椎、腰椎手術。
文檔編號A61L27/58GK1436518SQ0211334
公開日2003年8月20日 申請日期2002年2月8日 優先權日2002年2月8日
發明者唐天駟, 錢幫平, 楊同其, 李開南, 李偉, 熊成東 申請人:成都迪康中科生物醫學材料有限公司