[发明专利]可植入软骨组织修复装置

说明书

技术领域

本发明通常涉及模拟、修复或再生受损或患病软骨的外科装置，及其制造 方法。尤其是，本发明涉及用于替代、部分替代或增强受损的软骨的装置，从 而适用于修复关节软骨、膝关节半月板、颞下颌关节或椎间盘。

背景技术

成年哺乳动物身体内软骨主要以三种形式存在：透明软骨；白纤维软骨； 和黄色弹性软骨。透明软骨作为关节软骨主要存在于髋和肩的滑液动关节内以 及长骨之间，其中透明软骨形成粘稠和平滑的关节联接的表面。白纤维软骨存 在于膝关节的半月板和颚的颞下颌关节内和椎间盘内。黄色弹性软骨支持会厌， 耳咽管和外耳。

涉及软骨损害的三种病理学条件是非常普通的：关节软骨的骨关节炎；膝 半月板的纤维软骨的损伤，椎间盘的塌陷，破裂或突出。

骨关节炎通常由髋和膝内最普通的关节软骨的累计受损和破坏所导致的， 而这是老年人群中疼痛和活动能力下降的重要原因。半月板纤维软骨的损伤是 普通的运动损伤，在公路交通事故也可以出现这样的情况。

关节软骨的结构和功能已经由HaslerEM，HerzogW，WuJZ，MullerW， WyssU于1999年在刊登于生物医学工程评论(CriticalReviewsInBiomedical Engineering)第27卷第6部分第415-488的文章″关节软骨生物力学：理论 模型，材料性质，和生物合成反应″(“Articularcartilagebiomechanics： Theoreticalmodels，materialproperties，andbiosyntheticresponse”) 内评述。关节软骨专用于在相对刚性的骨之间提供相对无摩擦的，非常润滑的， 耐磨的表面。它也可以起到传递和分散的功能，即传递和分散来自与周围软骨 和支撑软骨下的脊柱骨的载荷接触的力。透明软骨并不被认为可以作为减震器 限制撞击对骨的作用力。这是因为与骨相比，其消散动能的容积非常小，还因 为其在增加应变率的同时增加了刚性，从而使得其用作减震器是不合格的材料。 关节软骨是无脉管的结缔组织，其主要由散布于固相中的流体相构成，该流体 相主要由水和电解液组成，该固相包含II型胶原(collagen)，蛋白聚糖及其 他糖蛋白。后者的成分围绕着软骨细胞并由高度专业化的间质细胞分泌而得， 该软骨细胞占关节软骨的总量的约10％。健康的关节软骨是坚固和刚性的(模量 在1至20MPa之间)。关节内部的胶原纤维的结构对其功能是必不可少的。它 们排布为形成垂直布置和固定于软骨连接的柱形的复合拱形结构。这些柱形体 向上穿过深层软骨，但是在表面的软骨内，主要纤维方向逐渐地转换形成拱廊 结构的拱形。

在与关节间隙邻接的表面层内，胶原纤维的网络要稠密的多，同时小纤维 几乎与软骨表面完全相切。关节软骨内胶原的方向对其机械性能非常重要。

没有完全满意的方法用于替换患骨关节炎的损伤的关节软骨，反而人造的 修复体最通常用于替换整个髋和膝关节。这些在增加活动能力的同时，也减少 了它们遭受自累进的磨损，机械损坏，反向的组织反应和在其与骨的界面处的 松弛所带来的疼痛。