本发明涉及力学与医学交叉,具体涉及一种具有负泊松比结构的全缝线钉体。
背景技术:
1、带线锚钉常用于骨关节外科手术,主要功能为软组织与骨组织固定。目前临床手术中使用的固定材料为金属带线锚钉和peek材料的锚钉,均存在锚钉骨排除量过大,对骨质的破坏程度较大的现象。并且传统锚钉在植入骨内后的应力集中较为严重,导致骨组织和周围软组织的损伤,不利于植入部位的骨质生长。
2、不同于传统锚钉,全缝线锚钉整体由医用高分子材料组成,锚钉体和牵拉线均为缝线及缝线的编织结构,具有整体尺寸小、重量轻、质地柔软、使用时对骨质的破坏程度较小等优势。
3、在工作时,由于锚钉整体均由缝线及缝线的编织结构组成,因此锚钉可以通过折叠保持在预先形成的骨孔中,通过牵拉缝线使得锚钉直径增大到大于骨孔直径,在松质骨和皮质骨的压力和摩擦力作用下,从而保留在松质骨内和皮质骨下,达到固定软组织的效果。
4、实际使用过程中,全缝线锚钉的固定和生物力学强度受到多种因素的影响,包括植入区域骨皮质的质量、植入深度和角度等。临床中使用的全缝线锚钉因其固定方式的随机性、锚钉球在牵拉下扩张速度和效果的不稳定性,经常出现全缝线锚钉在固定软组织时,直接被缝线拔出骨孔,无法实现功能的情况。
5、2017年,在douglass等人的一项研究中,12组全缝线锚钉样品分别植入0.3g/cm3和0.5g/cm3的测试骨块中,模拟施加锚钉人体后的循环载荷,结果植入0.3g/cm3的12组样品在实验中均被拔出而失效,植入0.5g/cm3的12组样品在实验中有9组被拔出而失效。除了被完全拔出而失效之外,全缝线锚钉在临床上也可能由于移位过大而失效,尤其是在术后早期。
6、究其原因,是现有锚钉的编织结构在牵拉下,锚钉球体直径的扩张程度与扩展速度不够大,松质骨和皮质骨的压力和摩擦力无法与牵拉力抗衡,导致锚钉未完全扩张甚至几乎未扩张即被拔出,无法实现持续固定的功能。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种具有负泊松比结构的全缝线钉体,在现有的全缝线锚钉的边部增加可以快速扩张的编织结构,以解决现有技术中所存在的技术问题。
2、为解决上述技术问题,本发明具体提供下述技术方案:一种具有负泊松比结构的全缝线钉体,包括全缝线锚钉和设置在所述全缝线锚钉边部位置的至少一组扩张结构;
3、所述全缝线锚钉由缝线编织而成,缝线的一端延伸至所述全缝线锚钉的外部形成第一牵拉绳,所述第一牵拉绳用于对所述缝线施加外力,使得所述全缝线锚钉沿着自身的横向方向发生扩张;
4、所述扩张结构设置于所述全缝线锚钉的外侧壁,或者设置在所述全缝线锚钉的内部靠近边部的位置;所述扩张结构用于在受到使得所述全缝线锚钉发生扩张的外力同方向的外力时,沿着自身的横向方向发生扩张。
5、进一步的,所述扩张结构由第一缝线和第二缝线缠绕而成;
6、其中,所述第二缝线为直线状态,所述第一缝线螺旋缠绕在所述第二缝线上;所述第一缝线的直径小于所述第二缝线的直径;所述第一缝线靠近所述第一牵拉绳的端部朝向所述第一牵拉绳的方向延伸形成第二牵拉绳;所述第二牵拉绳用于在受到外力时,使得所述第一缝线被拉直,所述第二缝线螺旋缠绕在所述第一缝线上,进而使得整个所述扩张结构沿着自身的横向方向发生扩张。
7、进一步的,所述第一缝线的弹性模量大于所述第二缝线的弹性模量。
8、进一步的,所述第二缝线由负泊松比结构编织环绕而成,结构的胞元是四个相同三角形组合形成的六边形,每个三角形为底角30°的等腰三角形;未受到外力时,所述第一缝线沿螺纹槽与所述第二缝线紧密贴合。
9、进一步的,未受外力时所述第一缝线与所述第二缝线的夹角与受到外力变形后所述第一缝线与所述第二缝线的夹角的取值范围在30°—60°之间,角度大小随着外力的大小而改变
10、进一步的,所述第一缝线和第二缝线由医用高分子材料制成;所述医用高分子材料包括聚乙醇酸pga、聚乳酸pla、聚乳酸—羟基乙酸pgla、聚对二氧环己酮ppdo和聚乙烯醇pva;以及聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺和聚四氟乙烯ptfe中的一种或多种。
11、进一步的,所述全缝线锚钉的内部在靠近边部的位置设有用于放置所述扩张结构的腔体,所述腔体的外壁能够随着所述扩张结构的扩张而发生变形;
12、且所述腔体设置为:所述扩张结构无法从所述腔体内脱离。
13、进一步的,所述第一缝线远离所述第二牵拉绳的一端与所述第二缝线远离所述第二牵拉绳的一端相固定。
14、进一步的,所述第一缝线远离所述第二牵拉绳的一端与其他所述扩张结构的所述第一缝线远离所述第二牵拉绳的一端相互连接,形成缝线组合结构;且所述全缝线锚钉的内部存在供所述缝线组合结构移动的空间。
15、进一步的,所述第一缝线远离所述第二牵拉绳的一端相对于所述全缝线锚钉的外侧壁的底部相固定;所述全缝线锚钉的侧壁的顶部在所述第一缝线与所述全缝线锚钉连接处的正上方,沿着所述第二牵拉绳所受外力的方向设有贯穿所述全缝线锚钉的孔洞,所述第二牵拉绳穿过所述孔洞。
16、进一步的,所述第一缝线远离第二牵拉绳的一端相对于所述全缝线锚钉的外侧壁的底部相固定;所述全缝线锚钉的外侧壁的顶部在所述第一缝线与所述全缝线锚钉连接处的正上方,沿着所述第二牵拉绳所受外力的方向设有供所述第二牵拉绳穿过的索套。
17、进一步的,所述扩张结构设有至少4组,相对于所述全缝线锚钉的轴线中心对称分布。
18、本发明与现有技术相比较具有如下有益效果:
19、本发明提供的具有负泊松比结构的全缝线钉体,锚钉本体结构结合添加的扩张结构使得整个锚钉可以快速扩张,在松质骨内部完全膨胀,避免其在牵拉下,在锚钉整体未完全扩张之前,就被拔出。
20、本发明结构的全缝线钉体,初始结构更小,易在手术中植入,对患者骨质的破坏程度更小;扩张之后的结构更大,固定效果好、可靠性强。
1.一种具有负泊松比结构的全缝线钉体,其特征在于,
2.根据权利要求1所述的具有负泊松比结构的全缝线钉体,其特征在于,
3.根据权利要求2所述的具有负泊松比结构的全缝线钉体,其特征在于,
4.根据权利要求2所述的具有负泊松比结构的全缝线钉体,其特征在于,
5.根据权利要求4所述的具有负泊松比结构的全缝线钉体,其特征在于,
6.根据权利要求5所述的具有负泊松比结构的全缝线钉体,其特征在于,
7.根据权利要求6所述的具有负泊松比结构的全缝线钉体,其特征在于,
8.根据权利要求7所述的具有负泊松比结构的全缝线钉体,其特征在于,
9.根据权利要求5所述的具有负泊松比结构的全缝线钉体,其特征在于,
10.根据权利要求6-9任意一项所述的具有负泊松比结构的全缝线钉体,其特征在于,
