CN111150475A - 一种骨水泥髓内钉及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种骨水泥髓内钉，包括髓内钉，所述髓内钉表面涂覆有骨水泥涂层，髓内钉两端均匀开设有多个锁定钉孔，本发明还公开了一种骨水泥髓内钉的制备方法，本发明使用3D打印技术制备的骨水泥髓内钉稳定性强，髓内钉表面的骨水泥涂层均匀且完整，不易脱落松动，可作为慢性骨感染疾病的最终内置物终身使用，有效解决了断端稳定、髓内占位、抗生素缓释抗感染等问题。
Description
技术领域
本发明属于骨感染技术领域，涉及一种骨水泥髓内钉，还涉及一种骨水泥髓内钉的制备方法。
背景技术
长骨感染性骨不连，是一种病理复杂的慢性疾病，往往治疗周期长，病人心理负担重，治疗费用大。常见的病因有开放性骨折，软组织或骨质缺失，骨折内固定术后感染，慢性骨髓炎伴病理性骨折，骨感染清创等。其中，骨折内固定术后感染性骨不连，处理起来更加困难，因为内固定物上可能已经存在细菌粘附，并形成生物膜，此时内固定成为了感染的潜在媒介。生物膜是由多糖和蛋白组成的水合基质，一旦形成，可使病原菌免于抗生素、调理素杀伤以及白细胞的吞噬。
针对这种生物膜相关性的感染，可遵从以下治疗原则：彻底清创；维持骨折端或骨不连部位的稳定性；局部足够的软组织覆盖；有效的抗生素血药浓度。经典的治疗感染性骨不连方法是，首先彻底清除，包括髓腔内应用抗生素骨水泥链珠和全身应用抗生素，将感染性骨不连转化为无菌性骨不连，然后通过外固定或内固定方式提供足够的骨稳定性。与传统的方法不同，抗生素骨水泥涂层髓内钉可同时提供断端稳定和发挥抗感染作用，并且可以早期活动，避免针道感染，但目前市场上并没有商品化的骨水泥髓内钉，完全依靠术者经验自行制作，这就造成标准不统一，占位效果不好，支撑强度不足等局面，甚至影响治疗效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种骨水泥髓内钉，解决了现有技术中存在的骨水泥髓内钉的水泥涂层接缝多，强度低的问题。
本发明的另一目的是提供一种骨水泥髓内钉的制备方法。
本发明所采用的技术方案是，一种骨水泥髓内钉，包括髓内钉，髓内钉表面涂覆有骨水泥涂层。
髓内钉两端均匀开设有多个锁定螺钉孔。
本发明所采用的另一技术方案是，一种骨水泥髓内钉的制备方法，具体按照以下步骤进行：
步骤1，使用薄层CT扫描感染性骨不连骨干的髓腔长度、宽度和曲度，根据薄层CT的扫描结果，通过3D打印机打印髓内钉和髓内钉模具；
步骤2，向聚甲基丙烯酸甲酯中加入万古霉素，混合均匀后，经过聚合反应，得到骨水泥；
步骤3，将骨水泥涂抹于凹槽的内壁上，涂抹均匀后，将髓内钉放入髓内钉模具中，通过螺钉固定髓内钉模具，直至骨水泥干燥塑形，拧开螺钉，去除髓内钉模具，得到表面覆盖有骨水泥涂层的髓内钉。
步骤1中，髓内钉模具中间设置有用于放置髓内钉的凹槽，髓内钉模具侧边上均匀开设有多个加压螺钉孔，髓内钉模具通过螺钉固定髓内钉，螺钉与加压螺钉孔一一对应。
步骤1中，制备髓内钉所用的材料为钛合金，制备髓内钉模具所用的材料为PETG。
步骤1中，髓内钉直径比髓内钉模具的凹槽直径小2～4mm。
步骤2中，万古霉素和聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥的质量比为1:20～23，聚合反应时间12～14min。
步骤3中，选择的髓内钉1为钛合金髓内钉、克氏针、斯氏针和带锁髓内钉中任意一种。
本发明的有益效果是，使用3D打印技术制备髓内钉，制备的髓内钉稳定性强，可作为良好的中心性固定物，支持患者术后早期行康复性训练，同时避免传统办法使用外固定架带来的患者的痛苦和不适，个体化使用带来良好的髓腔占位效果，骨感染治疗的一个重要方面就是消灭死腔，如果死腔不能很好的消灭，带来的问题就是术后感染病灶的复发，而个体化髓内钉的产生可使得术者在术前就结合患者髓腔直径进行设计，术中制作与之匹配的髓内钉及表面水泥涂层。通过与之匹配的骨水泥涂层夹板制作的水泥涂层，可实现涂层均匀且完整，不易脱落松动，骨水泥髓内钉作为慢性骨感染疾病的最终内置物终身使用，有效解决了断端稳定、髓内占位、抗生素缓释抗感染等问题。
附图说明
图1是本发明一种骨水泥髓内钉置于髓内钉模具中的示意图；
图2是本发明一种骨水泥髓内钉中髓内钉的结构示意图；
图3是本发明一种骨水泥髓内钉中髓内钉模具的结构示意图；
图中，1.髓内钉，2.髓内钉模具，3.加压螺钉孔，4.锁定螺钉孔，5.骨水泥涂层，6.凹槽。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种骨水泥髓内钉，如图1、图2和图3所示，包括髓内钉1，所述髓内钉1表面设置有骨水泥涂层5，髓内钉表面设计有多个沟槽，可增加髓内钉1的表面积，使之与骨水泥接触后更稳定。
髓内钉1两端均匀开设有多个锁定螺钉孔4，锁定钉孔4用于对抗髓内钉1在髓腔内的旋转作用，增强髓内钉固定的稳定性。
本发明所采用的另一技术方案是，一种骨水泥髓内钉的制备方法，具体按照以下步骤进行：
步骤1，使用薄层CT扫描感染性骨不连骨干的髓腔长度、宽度和曲度，根据薄层CT的扫描结果，通过3D打印机打印髓内钉1和髓内钉模具2；
步骤2，向聚甲基丙烯酸甲酯中加入万古霉素，混合均匀后，经过聚合反应，得到负载抗生素的骨水泥；
步骤3，将骨水泥涂抹于凹槽6的内壁上，涂抹均匀后，将髓内钉1放入髓内钉模具2中，通过螺钉固定髓内钉模具2，直至骨水泥干燥塑形，拧开螺钉，去除髓内钉模具2，得到表面覆盖有骨水泥涂层的髓内钉1。
步骤1中，髓内钉模具中间设置有用于放置髓内钉1的凹槽6，髓内钉模具2侧边上均匀开设有多个加压螺钉孔3，髓内钉模具2通过螺钉固定髓内钉1，螺钉与加压螺钉孔3一一对应。
步骤1中，制备髓内钉1所用的材料为钛合金，制备髓内钉模具2所用的材料为PETG。
步骤1中，髓内钉1直径比髓内钉模具2的凹槽6直径小2～4mm，髓内钉根据患者髓腔直径设计，如果水泥涂层太厚，髓内钉的直径就过小，稳定性及强度下降。
步骤2中，万古霉素和聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥的质量比为1:20～23，室温下聚合反应时间12～14min。
步骤3中，选择的髓内钉1为钛合金髓内钉、克氏针、斯氏针和带锁髓内钉中任意一种。
一、临床实验数据：
经过平均12个月的随访期后，所有病例的感染得到控制。经过一期手术达到感染控制、骨愈合良好的有3例，经过进一步植骨内固定干预后，达到骨愈合的有8例，1例出现钢板断裂，感染控制良好，更换新的内固定、植骨后达到骨愈合。因此，100％的患者应用自制个体化抗生素骨水泥髓内钉就可达到控制感染，45％的患者仅应用自制抗生素骨水泥髓内钉就可达到控制感染及提供断端稳定性，55％的患者需应用自制抗生素骨水泥髓内钉加锁定钢板达到控制感染及提供断端稳定性，27％的患者应用自制抗生素骨水泥髓内钉就可达到控制感染及骨愈合，73％的患者需行二期植骨内固定以达到骨愈合。
二、实施例
实施例1
一种骨水泥髓内钉的制备方法，具体按照以下步骤进行：
步骤1，使用薄层CT扫描感染性骨不连骨干的髓腔长度、宽度和曲度，根据薄层CT的扫描结果，通过3D打印机打印髓内钉1和髓内钉模具2，髓内钉模具2中间设置有用于放置髓内钉1的凹槽6，髓内钉模具2侧边上均匀开设有多个加压螺钉孔3，髓内钉模具2通过螺钉固定髓内钉1，螺钉与加压螺钉孔3一一对应；
其中，髓内钉1直径比髓内钉模具2的凹槽6直径小2mm，制备髓内钉1所用的材料为钛合金，制备髓内钉模具2所用的材料为PETG；
步骤2，向聚甲基丙烯酸甲酯中加入万古霉素，万古霉素和聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥的质量比为1:22，混合均匀后，聚合反应14min，得到骨水泥；
步骤3，将骨水泥涂抹于凹槽6的内壁上，涂抹均匀后，将3D打印得到的钛合金髓内钉放入髓内钉模具2中，通过螺钉固定髓内钉模具2，直至骨水泥干燥塑形，拧开螺钉，去除髓内钉模具2，得到表面覆盖有骨水泥涂层5的髓内钉1。
实施例2
一种骨水泥髓内钉的制备方法，具体按照以下步骤进行：
步骤1，使用薄层CT扫描感染性骨不连骨干的髓腔长度、宽度和曲度，根据薄层CT的扫描结果，通过3D打印机打印髓内钉1和髓内钉模具2，髓内钉模具2中间设置有用于放置髓内钉1的凹槽6，髓内钉模具2侧边上均匀开设有多个加压螺钉孔3，髓内钉模具2通过螺钉固定髓内钉1，螺钉与加压螺钉孔3一一对应；
其中，髓内钉1直径比髓内钉模具2的凹槽6直径小2mm，制备髓内钉1所用的材料为钛合金，制备髓内钉模具2所用的材料为PETG；
步骤2，向聚甲基丙烯酸甲酯中加入万古霉素，万古霉素和聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥的质量比为1:23，混合均匀后，聚合反应12min，得到骨水泥；
步骤3，将骨水泥涂抹于凹槽6的内壁上，涂抹均匀后，将与髓内钉1尺寸相同的克氏针放入髓内钉模具2中，通过螺钉固定髓内钉模具2，直至骨水泥干燥塑形，拧开螺钉，去除髓内钉模具2，得到表面覆盖有骨水泥涂层5的髓内钉1。
实施例3
一种骨水泥髓内钉的制备方法，具体按照以下步骤进行：
步骤1，使用薄层CT扫描感染性骨不连骨干的髓腔长度、宽度和曲度，根据薄层CT的扫描结果，通过3D打印机打印髓内钉1和髓内钉模具2，髓内钉模具2中间设置有用于放置髓内钉1的凹槽6，髓内钉模具2侧边上均匀开设有多个加压螺钉孔3，髓内钉模具2通过螺钉固定髓内钉1，螺钉与加压螺钉孔3一一对应；
其中，髓内钉1直径比髓内钉模具2的凹槽6直径小4mm，制备髓内钉1所用的材料为钛合金，制备髓内钉模具2所用的材料为PETG；
步骤2，向聚甲基丙烯酸甲酯中加入万古霉素，万古霉素和聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥的质量比为1:20，混合均匀后，聚合反应14min，得到骨水泥；
步骤3，将骨水泥涂抹于凹槽6的内壁上，涂抹均匀后，将将与髓内钉1尺寸相同的斯氏针放入髓内钉模具2中，通过螺钉固定髓内钉模具2，直至骨水泥干燥塑形，拧开螺钉，去除髓内钉模具2，得到表面覆盖有骨水泥涂层5的髓内钉1。
实施例4
一种骨水泥髓内钉的制备方法，具体按照以下步骤进行：
步骤1，使用薄层CT扫描感染性骨不连骨干的髓腔长度、宽度和曲度，根据薄层CT的扫描结果，通过3D打印机打印髓内钉1和髓内钉模具2，髓内钉模具2中间设置有用于放置髓内钉1的凹槽6，髓内钉模具2侧边上均匀开设有多个加压螺钉孔3，髓内钉模具2通过螺钉固定髓内钉1，螺钉与加压螺钉孔3一一对应；
其中，髓内钉1直径比髓内钉模具2的凹槽6直径小3mm，制备髓内钉1所用的材料为钛合金，制备髓内钉模具2所用的材料为PETG；
步骤2，向聚甲基丙烯酸甲酯中加入万古霉素，万古霉素和聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥的质量比为1:21，混合均匀后，聚合反应13min，得到骨水泥；
步骤3，将骨水泥涂抹于凹槽6的内壁上，涂抹均匀后，将将与髓内钉1尺寸相同的带锁髓内钉放入髓内钉模具2中，通过螺钉固定髓内钉模具2，直至骨水泥干燥塑形，拧开螺钉，去除髓内钉模具2，得到表面覆盖有骨水泥涂层5的髓内钉1。
本发明使用3D打印技术制备髓内钉，制备的髓内钉稳定性强，可作为良好的中心性固定物，支持患者术后早期行康复性训练，同时避免传统办法使用外固定架带来的患者的痛苦和不适，个体化使用带来良好的髓腔占位效果，骨感染治疗的一个重要方面就是消灭死腔，如果死腔不能很好的消灭，带来的问题就是术后感染病灶的复发，个体化髓内钉的产生可使得术者在术前就结合患者髓腔直径进行设计，术中制作与之匹配的髓内钉及表面水泥涂层。通过与之匹配的骨水泥涂层夹板制作的水泥涂层，可实现涂层均匀且完整，不易脱落松动，骨水泥髓内钉作为慢性骨感染疾病的最终内置物终身使用，有效解决了断端稳定、髓内占位、抗生素缓释抗感染等问题。
Claims (8)
1.一种骨水泥髓内钉，其特征在于，包括髓内钉(1)，所述髓内钉(1)表面涂覆有骨水泥涂层(5)。
2.根据权利要求1所述的一种骨水泥髓内钉，其特征在于，所述髓内钉(1)两端均匀开设有多个锁定螺钉孔(4)。
3.一种骨水泥髓内钉的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤进行：
步骤1，使用薄层CT扫描感染性骨不连骨干的髓腔长度、宽度和曲度，根据薄层CT的扫描结果，通过3D打印机打印髓内钉(1)和髓内钉模具(2)；
步骤2，向聚甲基丙烯酸甲酯中加入万古霉素，混合均匀后，经过聚合反应，得到骨水泥；
步骤3，将骨水泥涂抹于凹槽(6)的内壁上，涂抹均匀后，将髓内钉(1)放入髓内钉模具(2)中，通过螺钉固定髓内钉模具(2)，直至骨水泥干燥塑形，拧开螺钉，去除髓内钉模具(2)，得到表面覆盖有骨水泥涂层(5)的髓内钉(1)。
4.根据权利要求3中所述的一种骨水泥髓内钉的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，髓内钉模具(2)中间设置有用于放置髓内钉(1)的凹槽(6)，髓内钉模具(2)侧边上均匀开设有多个加压螺钉孔(3)，所述髓内钉模具(2)通过螺钉固定髓内钉(1)，所述螺钉与加压螺钉孔(3)一一对应。
5.根据权利要求3中所述的一种骨水泥髓内钉的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，制备髓内钉(1)所用的材料为钛合金，制备髓内钉模具(2)所用的材料为PETG。
6.根据权利要求3中所述的一种骨水泥髓内钉的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，髓内钉(1)直径比髓内钉模具(2)的凹槽(6)直径小2～4mm。
7.根据权利要求3中所述的一种骨水泥髓内钉的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，万古霉素和聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥的质量比为1:20～23，聚合反应时间12～14min。
8.根据权利要求3中所述的一种骨水泥髓内钉的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，选择的髓内钉(1)为钛合金髓内钉、克氏针、斯氏针和带锁髓内钉中任意一种。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200515 |