[发明专利]一种小型实验动物内置种植加载方法及内置加载装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于小型实验动物内置种植加载方法以及加载装置，属于骨内种植动物实验相关领域。 

背景技术

20世纪60年代，瑞典诺贝尔实验室的骨科专家 教授领导的研究小组提出了骨整合理论，同时成功研发了应用于临床的现代口腔种植系统，并于1965年完成了世界上第一例口腔种植手术，至此以后，这种仿生性假牙在临床得到迅速的发展和应用，并被相继借鉴到正畸支抗、颅颌面创伤重建、假指附着甚至残肢修复等领域，直接推动了这些学科的发展和临床诊治水平的提高。 

但经典骨整合理论提出：种植体植入后需经历一段无负载愈合期(3～6个月)，才能装置修复体。否则早期负重会对骨组织细胞产生不良的机械刺激，形成纤维骨性结合界面，导致种植失败。可见传统种植不但疗程长、程序繁琐、费用高，而且易给患者工作、生活、心理造成沉重负担。因此有研究者尝试缩短等待骨整合的时间，甚至进行即刻负载，在临床获得一定的成功率。同时随着骨组织形态学和生物力学等基础研究的进一步发展，更多学者开始关注力学刺激对骨重建、骨塑形、骨整合的影响，并从组织、细胞和分子不同层面，由浅入深的展开科学研究。研究的手段方法可以归纳为：临床评价、有限元模拟和动物实验三个方面。其中临床实验因以患者为研究对象，很多有效地骨重建评价手段，如组织切片，拔出实验等无法在体实现，因此通过临床研究仅能对成功与否做出表观评价，对载荷作用下骨的组织学变化无法给出确定解答，可见临床研究在这类问题的研究中并没有触及问题的根本。而在有限元研究中也存在明显不足：交界面处的接触关系定义不准确；具有不均匀材质属性和微结构特征的骨组织被简化成均匀连续体；现有骨重建的数学模型仍然是假说。因此基于以上存在的问题，有学者指出目前的有限元不足以成为研究骨整合问题的技术手段。鉴于临床实践与有限元法研究的不足，动物实验目前已经成为一种公认的研究骨内种植的有效方法，且有文献证明动物的骨重建过程与人体相似。 

目前，在力学刺激对骨内种植影响的动物实验研究过程中，学者一般会在动物种植手术后，研究不同的加载时间点、不同类型的载荷(动载、静载)、以及不同强度的载荷对种植体周围骨组织的影响。其中在即刻静态载荷的动物研究中，学者通常采用三点式外部加载方式，即在受试区，种植三个种植体，中间一个为用于加载的研究对象，而两侧的种植体则被用于辅助固位，来承接外置的框架式的加载装置。这种三点式式的加载装置，会凸显在实验动物的体外，不仅笨重，而且容易感染引发术后并发症，同时在动物运动过程中，很容易被磕碰，从而影响预订载荷的强度，造成实验过程载荷的浮动，从而导致实验结果的不确定性甚至实验的失败。 

发明内容

本发明的目的在于：提出一种适用于小型实验动物骨内种植实验的内置的、连接可靠的、不易松动的、加工和安装都容易实现的静态加载方法以及内置加载装置，以克服现有动物实验中静态加载方法的不足。 

本发明预解决现有问题所采用的方法为：将外置加载方式优化为内置加载方式，用医用级纯钛或钛合金制作基体(1)、垫片(2)和固位帽(4)，用医用级不锈钢制作与基体、垫片和固位帽相配合使用的压簧(3)；在小型实验动物的胫骨或股骨的受试区，沿垂直骨干(5)方向钻孔，孔的尺寸与基体的圆锥外形相匹配；在种植孔中植入基体，然后在基体(1)带有外螺纹的一侧，依次安装垫片(2)、弹簧(3)和固位帽(4)，其中固位帽(4)与基体(1)是螺纹配合，旋紧固位帽(4)时需要压缩弹簧(3)，直至固位帽(4)与垫片(2)形成相互嵌合的密闭结构。 

用于上述方法的内置加载装置包括四部分：基体(1)、垫片(2)、压簧(3)和固位帽(4)，其外形设计如下： 

所述基体(1)，从上至下分为整合段(10)和固定段(20)，其中整合段具有上大下小圆台外形(101)，在靠近大头端具有一环形凹槽(102)，而固定段(20)为圆柱结构，该圆柱上设均匀分布的外螺纹(201)。 

所述垫片(2)为一阶梯状短轴，其中上半段为一较大直径圆柱(30)，下半段为一相对较小直径圆柱(40)，同时沿垫片的轴心设有一圆柱通孔(50)，孔直径d₁较基体(1)的外螺纹(201)直径 略大。 

所述弹簧(3)为压缩弹簧，其外径D₀小于垫片(2)较小端(40)的外径尺寸d₂的外形尺寸，其内径d₃要大于基体(1)的外螺纹(201)的外径尺寸 其自由高度L₀要大于基体装配状态下，在垫片(2)和固位帽(4)之间所形成的封闭空间的高度H。