本發(fā)明涉及一種醫(yī)用植入體，特別是椎體間脊柱植入體。

背景技術(shù)：

脊柱腫瘤、脊柱感染性疾病和不穩(wěn)定性椎體骨折發(fā)病的后果往往會造成嚴(yán)重的椎體破壞，進(jìn)而可能發(fā)生脊柱不穩(wěn)及脊髓、神經(jīng)根損傷，更甚者造成患者癱瘓。這種患者正逐年增加，尤其是由于人口老齡化而加速增加。而脊柱前路減壓椎體全切或次全切除術(shù)被認(rèn)為是脊柱腫瘤、脊柱感染性疾病和不穩(wěn)定性椎體骨折主要的臨床外科治療手段。然而在手術(shù)過程中，外科醫(yī)生必須對失去完整穩(wěn)定性的脊柱進(jìn)行重建，采用自體髂骨或腓骨進(jìn)行移植填充椎體骨缺損存在自體骨量不足及在術(shù)后不能提供足夠的即時穩(wěn)定性等缺點(diǎn)。鈦籠及人工椎體脊柱植入體作為一類有效的椎體替代物逐漸開始在臨床上得到應(yīng)用。但是目前使用的鈦籠或人工椎體脊柱植入體常為單純力學(xué)支撐材料，其自身和自體骨相比無骨傳導(dǎo)、骨誘導(dǎo)及骨生成作用，在恢復(fù)脊柱穩(wěn)定性的前提下，不能促進(jìn)相鄰脊柱節(jié)段融合；有研究者提出采用采用多孔材料制備椎體脊柱植入體，如cn103961746a介紹了一種生物型脊柱椎間融合器，包括表面的多孔結(jié)構(gòu)和內(nèi)部的三維多孔骨組織工程支架結(jié)構(gòu)，所述表面的多孔結(jié)構(gòu)和內(nèi)部的三維多孔組織工程支架結(jié)構(gòu)相互連通，可由金屬、陶瓷、天然或合成高分子材料制備。cn102612351a介紹了一種復(fù)合植入體，本發(fā)明公開了一種便于相鄰椎骨的融合的椎體間脊柱復(fù)合植入體，該植入體包括由多孔金屬材料制成的第一結(jié)構(gòu)體和由多孔金屬材料制成的第二結(jié)構(gòu)體，第一、第二結(jié)構(gòu)體被構(gòu)造成允許骨內(nèi)生長。植入體還包括定位在第一、第二結(jié)構(gòu)體之間且結(jié)合到第一和第二結(jié)構(gòu)體的聚合物結(jié)構(gòu)體，使得聚合物結(jié)構(gòu)體的聚合物材料滲入到第一和第二終板的孔中，以將構(gòu)件結(jié)合在一起，植入體還包括貫通穿過復(fù)合植入體的空腔，該空腔被構(gòu)造成用于接收骨生長材料，以便于相鄰兩個椎骨之間的融合。上述椎體脊柱植入體所用的多孔材料為單一空隙的材料，其孔的腔壁仍為致密材料，椎體脊柱植入體植入后，在受力時，盡管材料整體彈性模量較低，但作為腔壁的致密材料由于彈性模量較大，使得多孔材料的孔的腔壁上的細(xì)胞難以感受到力的刺激作用，出現(xiàn)應(yīng)力屏蔽，不利于細(xì)胞生長，不利于植入體相鄰兩個椎骨之間的融合，難以實(shí)現(xiàn)骨組織再生；研究發(fā)現(xiàn)，用單一空隙的多孔鉭作為骨植入體，骨組織張入植入體的深度不足3mm，從而使得植入體與相鄰骨組織的界面不牢固，容易松動，因而，這種植入體難以作為有效的可使組織再生的椎體脊柱植入體。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
：

本發(fā)明的目的是提供一種與相鄰骨組織穩(wěn)固、牢靠結(jié)合的椎體間脊柱植入體。

本發(fā)明目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種椎體間脊柱植入體，它由多孔金屬材料制成的第一結(jié)構(gòu)體，由多孔金屬材料制成的第二結(jié)構(gòu)體以及由熱塑性聚合物材料制成的聚合物結(jié)構(gòu)體構(gòu)成，所述聚合物結(jié)構(gòu)體定位在第一結(jié)構(gòu)體與第二結(jié)構(gòu)體之間；其中，第一結(jié)構(gòu)體與聚合物結(jié)構(gòu)體之間的第一接合層包括滲入到第一結(jié)構(gòu)體的孔中的聚合物材料，第二結(jié)構(gòu)體與聚合物結(jié)構(gòu)體之間的第二接合層包括滲入到第二結(jié)構(gòu)體的孔中的聚合物材料；以及貫穿椎體間脊柱植入體的空腔，所述的多孔金屬材料為多級孔金屬材料，所述多級孔金屬材料本體是由以材料孔徑大小進(jìn)行分級的各級孔腔，及圍繞形成孔腔的各級腔壁構(gòu)成；呈三維空間圍繞構(gòu)成上級孔腔的腔壁由下級多孔金屬材料構(gòu)成，每級孔腔均各自相互貫通且各級孔腔相互間也彼此貫通，分級級數(shù)至少兩級。

進(jìn)一步說，所述的椎體間脊柱植入體，所述多級孔金屬材料分級級數(shù)為三級時，第一級孔腔的孔徑為微米級孔，第三級孔腔孔徑為納米級孔，第二級孔腔的孔徑介于第一級孔腔與第三級孔腔的孔徑之間，該種結(jié)構(gòu)特別有利于椎體間脊柱植入體植入后的骨組織再生。

進(jìn)一步說，所述的椎體間脊柱植入體，所述多級孔金屬材料中最小級多孔金屬材料的孔徑為1微米以下，最小級多孔金屬材料的彈性模量為70gpa以下，孔隙率不小于45%為佳，該孔隙率是指材料僅有該級孔腔的孔隙率，最小級孔在上一級孔的腔壁上，從而使得上一級孔的腔壁的彈性模量小于致密金屬材料的彈性模量。

進(jìn)一步說，所述的椎體間脊柱植入體，多級孔金屬材料中，比最小級孔腔大一級的上級多孔金屬材料的彈性模量小于45gpa，孔隙率不小于60%為佳，該級孔的腔壁上最小級孔腔的存在使得腔壁的彈性模量小于致密金屬材料的彈性模量，另外，該級孔的整體彈性模量相對于只有單極該級孔彈性模量也進(jìn)一步降低，也會使比最小級孔腔大二級的上級多孔金屬材料的彈性模量降低。

進(jìn)一步說，所述的椎體間脊柱植入體，所述多級孔金屬材料中，比最小級孔腔大二級的上級多孔金屬材料的彈性模量小于10gpa為佳，孔隙率不小于75%，該彈性模量值及孔隙率值結(jié)合下兩級孔的存在有利于骨組織再生。

進(jìn)一步說，所述的椎體間脊柱植入體，所述多級孔金屬材料整體彈性模量為1-4gpa，與人體骨彈性模量接近，有利于椎體間脊柱植入體得到應(yīng)力刺激。

進(jìn)一步說，所述的椎體間脊柱植入體，所述多級孔金屬材料中的每一級的同級多孔金屬材料的孔腔在所述材料本體內(nèi)是均勻分布的，從而使得椎體間脊柱植入體性能均勻、穩(wěn)定。

進(jìn)一步說，所述的椎體間脊柱植入體，所述多級孔金屬材料由醫(yī)用鈦及合金、醫(yī)用鈮及合金、醫(yī)用鉭及合金、醫(yī)用不銹鋼、醫(yī)用鈷基合金、醫(yī)用鎂及合金制備。

本發(fā)明的有益效果：

（1）本發(fā)明提供的椎體間脊柱植入體，與椎骨接觸的第一結(jié)構(gòu)體與第二結(jié)構(gòu)體采用多級孔結(jié)構(gòu)的多孔金屬材料，材料本體是由以材料孔徑大小進(jìn)行分級的孔腔，及圍繞形成孔腔的腔壁構(gòu)成，呈三維空間圍繞構(gòu)成上級多孔金屬材料的孔腔的腔壁由下級多孔金屬材料構(gòu)成，每級多孔金屬材料的孔腔均各自相互貫通且各級多孔材料的孔腔相互間也彼此貫通。由于上級孔腔的腔壁上有下級孔，使得該孔腔的彈性模量相對致密材料顯著降低，從而使孔內(nèi)粘附在腔壁上的細(xì)胞能感受到應(yīng)力的刺激，避免應(yīng)力屏蔽，促進(jìn)細(xì)胞快速生長，實(shí)現(xiàn)再生，由于貫通性很好，加之腔壁上孔具有毛細(xì)作用，使組織液、新陳代謝物能快速、充分傳輸，組織順利生長，特別是有利于組織長入充滿植入體內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)植入體與相鄰骨組織的緊密融合，克服了界面不穩(wěn)、松動問題。

（2）本發(fā)明提供的椎體間脊柱植入體，所用多級孔結(jié)構(gòu)的多孔金屬材料采用的三級孔結(jié)構(gòu)特別有利于椎體間脊柱植入體植入后的骨組織再生，第一級孔腔尺寸有益于滿足組織長入的需求，第二級孔腔有益于多種細(xì)胞的寄居，第三級孔腔有益于滿足細(xì)胞的的黏附、分化需求。

（3）本發(fā)明提供的椎體間脊柱植入體，所用多級孔結(jié)構(gòu)的多孔金屬材料最小級孔、最小級孔上一級孔及上二級孔材料的彈性模量、孔隙率數(shù)值的設(shè)定有助于使孔腔腔壁的彈性模量相對于致密金屬材料顯著降低，有助于使孔內(nèi)粘附在腔壁上的細(xì)胞能感受到應(yīng)力的刺激，且整體彈性模量與動物松質(zhì)骨整體彈性模量相當(dāng)，有利于椎體間脊柱植入體上的細(xì)胞得到應(yīng)力刺激。

（4）多級孔金屬材料中的每一級的同級多孔金屬材料的孔腔在所述材料本體內(nèi)是均勻分布的，從而使得椎體間脊柱植入體性能均勻、穩(wěn)定。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。

圖1為本發(fā)明椎體間脊柱植入體示意圖，1-1為主視圖，1-2為俯視圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作說明，實(shí)施方式以本發(fā)明技術(shù)方案為前提，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不僅限于下述的實(shí)施方式。

如圖1所示，1為第一結(jié)構(gòu)體，2為第二結(jié)構(gòu)體，3為聚合物結(jié)構(gòu)體，4為空腔，5為第一接合層，6為第二接合層，該示意圖中第一結(jié)構(gòu)體由具有兩級孔腔的多級孔金屬材料構(gòu)成，7為最小級孔腔，8為最小級孔腔的上一級孔腔，9為所述上一級孔腔的腔壁。從圖可知，最小級孔腔8在上一級孔腔的腔壁9上。

實(shí)施例1

一種椎體間脊柱植入體，第一結(jié)構(gòu)體與第二結(jié)構(gòu)體采用二級孔結(jié)構(gòu)的多孔鈮材料，第一級孔腔孔徑為450μm-600μm，第二級孔腔孔徑為640nm-860nm。聚合物結(jié)構(gòu)體材料為聚醚醚酮(peek)，其彈性模量為4.2gpa，第一結(jié)合層與第二結(jié)合層厚度為1.6mm。其制備方法是：

（1）第一結(jié)構(gòu)體與第二結(jié)構(gòu)體、聚合物結(jié)構(gòu)體制備

第一結(jié)構(gòu)體與第二結(jié)構(gòu)體制備：

a．材料準(zhǔn)備

采用粒徑為150nm-320nm的鈮粉為原料，粒徑為720nm-950nm的乙基纖維素做為最小級孔造孔劑，用粒徑為720nm-950nm的聚苯乙烯作為粘合劑，按照鈮粉：乙基纖維素：聚苯乙烯：蒸餾水按體積比1：1.5：1：8配制成漿料。

采用棱直徑為540μm-700μm的聚酯泡沫，將所述漿料用泡沫浸漬法均勻填充其中，形成坯體并干燥，然后破碎得到顆粒為540μm-700μm的含有原料、造孔劑與聚酯泡沫的混合顆粒。

b．將第二步中制備的混合顆粒、粒徑為540μm-700μm的乙基纖維素按體積比1：4均勻混合放入密閉模具壓制成致密坯體。

c．將致密坯體真空燒結(jié)；燒結(jié)后的坯體按照鈮的常規(guī)工藝進(jìn)行后續(xù)處理得到級數(shù)為二級的多孔鈮第一結(jié)構(gòu)體與第二結(jié)構(gòu)體坯體。

d．對第一結(jié)構(gòu)體與第二結(jié)構(gòu)體坯體進(jìn)行機(jī)加工，使其符合尺寸要求。

聚合物結(jié)構(gòu)體制備：取聚醚醚酮(peek)原材料，機(jī)加工，使其符合尺寸要求。

（2）第一結(jié)構(gòu)體與第二結(jié)構(gòu)體、聚合物結(jié)構(gòu)體組合成椎體間脊柱植入體

將聚醚醚酮(peek)聚合物結(jié)構(gòu)體用紅外加熱方式加熱至340℃，第一結(jié)構(gòu)體與第二結(jié)構(gòu)體用感應(yīng)加熱加熱至400℃，將聚合物結(jié)構(gòu)體放至第一結(jié)構(gòu)體與第二結(jié)構(gòu)體之間，然后一起放入模具內(nèi)加壓保壓2分鐘以上，壓力為5mpa，即制得椎體間脊柱植入體。

用常規(guī)泡沫浸漬法制備僅具有第一級孔腔的多孔鈮，其孔的分布與原具有二級孔的多孔鈮相同，孔隙率為80%，采用instron力學(xué)試驗(yàn)機(jī)測試上述多孔鈮試樣壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線，其應(yīng)力-應(yīng)變曲線顯示的初始變形為彈性變形，取彈性變形部分應(yīng)力值與相應(yīng)應(yīng)變值之比即為彈性模量，測得彈性模量為6gpa。

用納米壓痕法測量第二級多孔鈮材料的彈性模量，測得具有第二級孔腔的多孔鈮的彈性模量為69gpa，第二級多孔鈮材料孔隙率為48%。

采用instron力學(xué)試驗(yàn)機(jī)測試該具有二級孔結(jié)構(gòu)的多孔鈮材料整體彈性模量為4gpa，即第一結(jié)構(gòu)體與第二結(jié)構(gòu)體的彈性模量為4gpa。

實(shí)施例2：

一種椎體間脊柱植入體，第一結(jié)構(gòu)體與第二結(jié)構(gòu)體采用二級孔結(jié)構(gòu)的多孔鈦材料，第一級孔腔孔徑為300μm-460μm，第二級孔腔孔徑為450nm-750nm。聚合物結(jié)構(gòu)體材料為超大分子量聚乙烯(uhmwpe)，其彈性模量為3.8gpa，第一結(jié)合層與第二結(jié)合層厚度為1.5mm。其制備方法與實(shí)施例1相似，聚乙烯(uhmwpe)的加熱溫度為135℃。

該種多孔鈦第一級孔孔隙率為82%，彈性模量為4gpa，第二級孔孔隙率為60%，彈性模量為8gpa，整體彈性模量為2.8gpa。

實(shí)施例3：

一種椎體間脊柱植入體，第一結(jié)構(gòu)體與第二結(jié)構(gòu)體采用三級孔結(jié)構(gòu)的多孔鉭材料，第一級孔腔孔徑為470μm-650μm，第二級孔腔孔徑為55μm-87μm，孔隙率為72%，第三級孔腔孔徑為380nm-550nm，孔隙率為60%，聚合物結(jié)構(gòu)體材料為聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)，其彈性模量為4gpa，第一結(jié)合層與第二結(jié)合層厚度為1.7mm。其制備方法與實(shí)施例1相似，不同是在第一結(jié)構(gòu)體與第二結(jié)構(gòu)體制備中，將破碎得到的混合顆粒、粒徑為63μm-98μm的乙基纖維素按體積比1：3均勻混合后均勻地灌入棱直徑為550μm-740μm、孔徑為650μm-870μm的三維貫通的聚酯泡沫中，然后將聚酯泡沫放入密閉模具壓制成致密坯體。將致密坯體真空燒結(jié)；燒結(jié)后的坯體按照鉭材工藝進(jìn)行常規(guī)后續(xù)熱處理得到級數(shù)為三級的多孔鉭坯體，然后機(jī)加工至所要求的尺寸。

用斷面直接觀察法測試孔隙率，結(jié)果為：第一級孔孔隙率為90%，該孔隙率是指材料僅有第一級孔腔的孔隙率，即計算時不計第二、第三級孔腔（將第二、第三級孔腔視為致密實(shí)體）。第三級孔腔孔隙率為67%，該孔隙率是指材料僅有第三級孔腔的孔隙率，即計算時，取僅有第三級孔腔的材料部分進(jìn)行分析計算，第二級孔孔隙率為75%，該孔隙率是指材料僅有第二級孔腔的孔隙率，即計算時，取僅有第二級、第三級孔腔的材料部分進(jìn)行計算，但不計第三級孔腔，將其作為致密實(shí)體。

用納米壓痕法測量第二級多孔材料、第三級多孔材料的彈性模量，測得具有第二級孔腔的多孔鉭的彈性模量為28gp，具有第三級孔腔的多孔鉭的彈性模量為52gp。

用常規(guī)泡沫浸漬法制備僅具有第一級孔腔的多孔鉭，采用instron力學(xué)試驗(yàn)機(jī)測試上述多孔鉭試樣壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線，其應(yīng)力-應(yīng)變曲線顯示的初始變形為彈性變形，取彈性變形部分應(yīng)力值與相應(yīng)應(yīng)變值之比即為彈性模量，測得彈性模量為1.7gpa。

用上述同樣測試方法，測得該具有三級孔腔結(jié)構(gòu)的多孔鉭整體彈性模量為1.1gpa。

發(fā)明人用上述發(fā)明的幾種椎體間脊柱植入體對新西蘭大白兔脊柱進(jìn)行了植入試驗(yàn)，結(jié)果表明，植入十二周后，組織完全長入植入體內(nèi)部，該種椎體間脊柱植入體與相鄰的骨組織緊密融合，沒有出現(xiàn)松動現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了脊柱骨組織再生。