总额2295.4万元，中科大附属第一医院拟转化一款自固定多孔髋臼杯垫块

日前，中国科学技术大学附属第一医院发布了科技成果转化公示。医院采用共有知识产权合作实施与技术合作开发相结合的方式，对相关成果进行转化。拟将“一自固定多孔钽金属人工髋臼杯垫块”系列专利授权给重庆润泽医药有限公司使用。授权协议总金额为2295.4万元，其中包括科技成果转化合作实施合同金额95.4万元及技术合作开发合同金额2200万元。该专利的发明人为朱晨教授及其团队。

受让方为重庆润泽医药有限公司，是一家聚焦生物医用材料与医疗器械研发、生产及临床转化的科技创新型企业，凭借自主研发的多孔钽骨填充材料填补国内高端骨修复领域空白，成为推动国产医疗器械国产化替代的重要力量。

该发明公开了一种自固定多孔髋臼杯垫块。该垫块通过限位支耳与支耳安装孔的紧密配合、限位支耳的多孔结构与骨组织小梁多孔结构的挤压契合，以及大面积多向机械互锁，有效防止垫块主体移位，并显著减小微动，从而提升垫块主体的植入精度和初期稳定性。研发团队利用多孔结构，高效分散和传导应力，消除应力遮挡，增强生物力学刺激，促进骨组织长入，实现垫块主体的再生性生物融合，确保垫块主体终生生物固定。

在髋关节翻修手术领域，髋臼骨缺损修复是确保手术成功的关键环节。髋臼杯垫块作为核心植入器械，其临床应用长期面临“材料不兼容、操作不精准、修复稳定性差”的三重难题，严重影响了患者的术后康复和生活质量。据临床数据统计，约35%的髋关节翻修手术因髋臼骨缺损需要使用垫块辅助修复。其中，传统垫块在术后2-3年的松动率高达10%-15%，需进行二次手术调整的患者比例超过8%。这不仅增加了医疗成本，更给患者带来了额外的痛苦。

从材料性能的角度来看，现有垫块存在“生物力学不匹配”这一核心缺陷。目前临床上主流使用的钛合金或陶瓷垫块，其弹性模量高达110-130GPa，而人体松质骨的弹性模量仅为0.1-0.5GPa，两者之间的差异超过200倍，极易引发“应力遮挡效应”。具体表现为，植入后的垫块承担了大部分生理载荷，导致周围骨组织因受力不足而逐渐被吸收，进而引发垫块松动和假体移位。

更为关键的是，传统垫块通常采用致密结构，无法实现骨组织的长入，只能依赖机械固定。长期使用后，由于骨界面微动普遍大于0.5mm，容易导致固定失效，成为术后假体松动的主要诱因。

在术中操作层面，传统垫块面临“定位精度差、二次损伤风险高”的难题。由于缺乏专用的夹持与定位工具，医生只能使用通用器械抓取垫块，操作过程中容易发生打滑和移位，导致垫块放置精度偏差常超过1毫米，部分严重案例甚至达到1厘米以上。为调整垫块位置，医生需反复撬动，这不仅延长了手术时间（平均增加20至30分钟），还可能造成髋臼骨组织的二次损伤，进一步削弱骨缺损区域的支撑能力。此外，传统垫块与髋臼窝缺损区的贴合度依赖于医生的经验判断，难以实现精准匹配，容易形成间隙，影响后续髋臼杯安装的稳定性，甚至导致螺钉安装时与垫块发生干涉，迫使手术中断进行调整。

从患者的个体化需求出发，现有技术在“适配性”方面仍存在明显局限。不同患者的髋臼骨缺损在大小和形态上差异显著，如节段性缺损和腔隙性缺损等，而传统垫块仅提供3-5种固定规格，难以精准匹配复杂的缺损类型。例如，对于髋臼上壁大面积缺损的患者，常规垫块难以提供有效支撑，往往需要叠加使用多块垫块，这不仅增加了操作的复杂度，还可能因垫块间受力不均而导致局部应力集中，加速假体的失效。此外，传统垫块缺乏自固定设计，植入后需依赖髋臼杯螺钉进行间接固定，若螺钉位置与垫块发生冲突，将进一步限制手术方案的选择，影响修复效果。

更关键的是，现有技术难以同时满足“初期稳定与长期融合”的临床需求。部分垫块通过增加表面粗糙度来提升初期固定效果，但仍无法有效解决应力遮挡问题；少数多孔结构垫块虽能促进骨组织长入，却因缺乏定位结构而导致植入精度不足，术后仍存在移位风险。这种“单一功能优化、整体性能失衡”的现状，使得临床医生在选择垫块时面临“精度优先”或“稳定性优先”的两难抉择，难以实现髋关节翻修手术对“精准修复、长期稳定”的核心需求。

在临床实践中，髋臼杯垫块存在“材料不兼容、操作不精准、修复稳定性差”的显著痛点，这一问题促使中国科学技术大学附属第一医院的朱晨团队与重庆润泽医药携手开展技术革新。此次成功转化的“自固定多孔钽金属人工髋臼杯垫块”专利技术，其核心优势在于采用“多孔钽仿生材料”与“一体化自固定结构”，构建了一套完整的解决方案。该技术从生物相容性、术中操作精度到长期修复稳定性，实现了全方位的突破，彻底打破了传统垫块依赖机械固定、精度不足的局限性。

该技术首先在材料创新方面实现了颠覆性的突破——成功克服了传统钛合金和陶瓷垫块“生物力学不匹配”的缺陷，首创了“多孔钽仿生骨小梁结构”。传统垫块的弹性模量（110-130GPa）与人体松质骨（0.1-0.5GPa）存在显著差异，极易引发应力遮挡问题。而本专利研发的多孔钽垫块，通过精确调控孔隙率（50%-90%，优选70%-80%）和微观结构（丝径100-800μm、空孔200-800μm），使其弹性模量与人体松质骨高度匹配，彻底消除了应力遮挡效应。

更为关键的是，多孔结构的孔隙相互连通，能够有效促进骨组织长入，形成生物融合。经测试，植入后3个月骨组织长入率超过60%，术后2-3年的松动率可从传统的10%-15%降至3%以下，从而解决了“短期固定易失效、长期融合难实现”的临床难题。

在自固定功能设计方面，该垫块通过“限位支耳+精准定位”的创新方案，实现了术中零位移和长期高稳定性，有效解决了“操作精度差、二次损伤风险高”的难题。首先，其创新性地设计了三棱锥状限位支耳：3个限位支耳沿垫块主体凸状曲面外周等间距分布，底面边长、侧面棱长及内凹曲率半径均为3-10mm（优选5-7mm）。植入时，这些支耳与髋臼窝内预开的支耳安装孔形成轻微过紧配合，结合多孔结构与骨小梁的挤压嵌合，实现了多向机械互锁。相较于传统垫块“无定位结构、位移超1mm”的局限性，该设计将垫块位移量控制在0.2mm以内，骨界面微动从0.5mm以上降至0.2mm以下，显著提升了初期稳定性。

其二，配套开发三点式自适应夹持工具：该工具结合定位刻度线，能够精准抓取垫块并实现毫米级定位，有效避免传统通用器械夹持打滑的问题。临床模拟操作显示，使用该工具可将垫块放置时间从20分钟缩短至5分钟，无需反复调整，从而降低髋臼骨组织二次损伤的风险；同时，垫块主体开设4-9mm（优选7mm）的贯通孔，能够避让髋臼杯安装螺钉，解决了传统垫块与螺钉干涉的问题，适配市面上绝大多数髋臼杯型号，显著提升了普适性。

此外，该技术在“结构优化与产业化适配”方面取得了双重突破。在结构优化方面，限位支耳与垫块主体实现了一体成型，消除了组装界面，使得应力传导更加均匀；支耳中轴线与垫块主体中轴线形成10-60°的夹角，有效扩大了受力面积，避免了应力在髋骨局部的集中。在产业化方面，垫块采用医用钽金属或钛合金材质，既具备良好的生物相容性，又确保了加工的可行性。通过粉末冶金工艺，该垫块能够实现规模化生产，并且可根据髋臼缺损的大小和形态，定制多种尺寸，以适配节段性、腔隙性等不同类型的缺损，从而满足个体化修复的需求。

在髋关节翻修领域的多孔钽植入器械赛道，国内外企业已形成“国际巨头主导高端市场、本土企业加速创新突围”的竞争格局，各类多孔钽修复产品在材料优化、结构设计与临床适配性上持续迭代，共同推动该领域技术升级。

美国捷迈邦美（Zimmer Biomet）作为多孔钽骨修复材料的先驱，长期占据全球高端市场的主导地位。其核心产品“Trabecular Metal™（小梁金属）”系列髋臼垫块，采用钽金属粉末冶金工艺精制而成，孔隙率高达75%-85%。

凭借其与人体骨组织高度相似的仿生结构，该产品实现了卓越的骨整合效果，被临床广泛认可为“金标准”产品。该系列已演进至第三代，通过优化垫块曲面弧度及螺钉孔位设计，能够适配更多类型的髋臼骨缺损。

目前，该产品在全球范围内已完成广泛的临床应用，累计植入案例超过百万例，术后5年松动率控制在5%以内。然而，其产品仍缺乏专用的自固定结构，术中需依赖医生的经验进行精准定位，且高昂的价格（单枚垫块售价超过3万元）限制了其在基层医疗机构的普及。

国内企业以“填补技术空白、适配临床需求”为导向，在多孔钽修复器械领域加速突破，形成了各具特色的发展路径。

爱康医疗在个性化骨科植入器械领域推出的3D打印个性化髋臼补块，是国内3D打印技术在髋关节翻修领域的代表性产品。该产品基于患者CT影像数据精准建模，采用金属3D打印技术（如EBM）打印成型，可根据节段性、腔隙性等不同类型髋臼骨缺损定制外形，实现与骨缺损区域“拼图式”紧密贴合，重建髋关节旋转中心。

部分高端型号采用梯度多孔结构设计，结合等离子喷涂微孔表面处理技术，孔隙率达50%-70%，既降低弹性模量以减少应力遮挡，又能促进骨组织长入；搭配高交联聚乙烯内衬，提升假体耐磨性，支持32mm、36mm大直径股骨头配置，适配不同患者的活动需求。

该自固定多孔钽金属人工髋臼杯垫块技术，通过融合多孔钽仿生材料与一体化自固定结构，有效解决了髋臼缺损修复过程中材料生物力学不匹配、术中操作精度低以及长期稳定性差等核心问题，或许能重新提出一种既保障修复效果又确保手术安全性的创新解决方案。