專(zhuān)利名稱(chēng)：一種制備新型個(gè)體化可降解人工骨髓內(nèi)支架的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬生物醫(yī)藥技術(shù)領(lǐng)域，是涉及管狀骨缺損修復(fù)治療的技術(shù)，具體說(shuō)是ー種制備新型個(gè)體化可降解人工骨髄內(nèi)支架的方法。
背景技術(shù)：
高能量創(chuàng)傷導(dǎo)致四肢管狀骨的粉碎性骨折，造成管狀骨的節(jié)段性骨缺損。管狀骨大段粉碎性骨折的治療，不僅難度極大，而且需要很大的植骨量，還要求滿(mǎn)足術(shù)后承重等各項(xiàng)生物學(xué)功能，尤其是涉及到干骺端的這類(lèi)骨折臨床處理難度更大，術(shù)后骨折不愈合及發(fā)生患肢短縮等畸形的機(jī)率很大，故在骨科領(lǐng)域里管狀骨大段粉碎性骨折一直是ー個(gè)極富有挑戰(zhàn)性的課題，對(duì)管狀骨大段粉碎性骨折的治療方法研究也一直是ー個(gè)研究熱點(diǎn)。目前對(duì)其治療方法較多，但因各種方法都存在其臨床應(yīng)用的局限性，效果參差不齊。先簡(jiǎn)單介紹如下 I、髓內(nèi)釘內(nèi)固定.目前較為常用的內(nèi)固定方式，特別是帶鎖髓內(nèi)釘，具有適應(yīng)癥廣、手術(shù)創(chuàng)傷小、固定牢靠、抗扭轉(zhuǎn)能力強(qiáng)、應(yīng)カ遮擋作用小等優(yōu)點(diǎn)，從而得到廣泛的應(yīng)用和推廣。但是髓內(nèi)釘技術(shù)仍有各種各樣的缺陷尚待解決，例如術(shù)中可能發(fā)生醫(yī)源性骨折、遠(yuǎn)端置釘困難等，對(duì)于管狀骨的大段粉碎性骨折，使用髓內(nèi)釘技術(shù)不僅使遠(yuǎn)端置釘更加困難、術(shù)后感染的發(fā)生率也較高，而且術(shù)后很容易造成肢體短縮。如若是波及到干骺端的這類(lèi)骨折，髓內(nèi)釘技術(shù)尚無(wú)辦法進(jìn)行治療。2、鋼板內(nèi)固定技木.種類(lèi)繁多，為了適應(yīng)各種各樣的骨折類(lèi)型，設(shè)計(jì)了大量各種特點(diǎn)的鋼板，例如動(dòng)カ加壓髁鋼板(DCS)、解剖型鋼板(AP)、鎖定加壓鋼板(LCP)等，故鋼板內(nèi)固定技術(shù)使用范圍很廣。但是對(duì)于管狀骨大段粉碎性骨折常因缺乏必要的支撐結(jié)構(gòu)(包括為眾多粉碎骨折塊復(fù)位提供立體幾何機(jī)構(gòu)支撐和為兩骨折斷端間提供力學(xué)支撐)及無(wú)法一期重建巨大骨缺損而無(wú)法實(shí)施，即使使用超長(zhǎng)鋼板，也會(huì)因?yàn)楣悄冸x過(guò)多，應(yīng)カ遮擋作用，損傷過(guò)大等原因致使治療時(shí)間漫長(zhǎng)，骨愈合速度緩慢，甚至引起陳舊性大段骨缺損。3、骨移植技術(shù).骨移植主要是針對(duì)骨缺損的治療，在其治療過(guò)程中給予植骨有利于骨折的愈合，還可滿(mǎn)足管狀骨骨折術(shù)后早期負(fù)重的力學(xué)要求。目前的骨移植技術(shù)有ー下幾種I)自體骨移植雖然有極大的優(yōu)越性，但自體骨量的不足及供區(qū)感染、術(shù)后疼痛等原因在很大程度上限制了自體骨移植的使用。2)異體骨雖然已建立各種骨庫(kù)，解決了來(lái)源問(wèn)題，但免疫原性的殘存和病原菌的漏診是不可避免的，再加上在處理過(guò)程中對(duì)成骨活性的破壞，致使術(shù)后骨愈合緩慢，并發(fā)癥較多。3)人工骨無(wú)免疫排斥反應(yīng)、可塑性強(qiáng)、有良好的生物兼容性，但是無(wú)成骨活性，骨愈合緩慢是其致命弱點(diǎn)。多種人工骨的復(fù)合材料的研究和生長(zhǎng)因子(如BMP、FGFs、TGF2等)的加入使骨愈合速度得到較大的改善，但至今為止，仍未找到一種滿(mǎn)意的人工骨替代材料
發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種制備新型個(gè)體化可降解人工骨髄內(nèi)支架的方法，在此支架基礎(chǔ)上盡量保留骨折碎片骨膜的前提下，將破碎的骨折碎片在此髓內(nèi)支架上按原骨組織解剖結(jié)構(gòu)予以原位復(fù)位重建。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種制備新型個(gè)體化可降解人工骨髄內(nèi)支架的方法，包括以下步驟 ( I)對(duì)管狀骨大段粉碎性骨折部位行CT掃描，將CT掃描數(shù)據(jù)導(dǎo)入三維重構(gòu)軟件中處理，從而導(dǎo)出骨髄腔的三維立體形態(tài)；(2)應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件對(duì)圖像進(jìn)行編輯、修改，建立髓內(nèi)支架最終形態(tài)主體(I)與除去皮質(zhì)骨后的管狀骨大段粉碎性骨折的骨缺損形態(tài)大小完全一致，在骨髄腔位置上下端分別設(shè)有一個(gè)高于骨缺損最上緣O. 2cm O. 5cm及一個(gè)低于骨缺損最下緣
0.2cm O. 5cm且直徑小于骨髓腔并可插入骨髄腔的圓柱形突起(2 )，在主體(I)上下兩端各保留2 4個(gè)高度、厚度均與皮質(zhì)骨厚度相同的三棱錐樣支撐結(jié)構(gòu)(3)；(3)將設(shè)計(jì)好的骨髄內(nèi)支架CAD模型轉(zhuǎn)化成快速成型文件格式輸入快速成型機(jī)，即可得到骨髄內(nèi)支架光固化樹(shù)脂模具；(4)選用復(fù)合骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2 (BMP-2)的殼聚糖/PVA/CPC復(fù)合材料，調(diào)成漿體狀，將漿體灌入模具中通過(guò)振蕩使模具被復(fù)合材料填充密實(shí)，待其完全干燥、固化后，去除模具，得到復(fù)合BMP-2的殼聚糖/PVA/CPC的材料制作的人工替代骨髓內(nèi)支架。所述的復(fù)合BMP-2的殼聚糖/PVA/CPC復(fù)合材料由以下步驟制備(I)將可降解高分子聚合物聚こ烯醇(PVA)溶入250ml 500ml磷酸鹽緩沖溶液中，充分?jǐn)嚢枋筆VA完全溶解，配制成PH=6. 8 7. 1，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為I % 5%的PVA/KH2P04/Na2HPO4混合體系調(diào)和液，繼續(xù)攪拌10 20min ；(2)吸取2ml 4ml混合體系調(diào)和液，將骨形態(tài)發(fā)生蛋白_2 (BMP-2)以10 μ g :
1.Oml 15 μ g :1. Oml的比例溶于混合體系調(diào)和液中，繼續(xù)攪拌10 20min ；(3)將殼聚糖纖維剪成小段與自固化磷酸鈣骨水泥(CPC)粉末以質(zhì)量比I :20 I 30的比例混合均勻，再將混合有殼聚糖纖維的CPC粉末與混合體系調(diào)和液以固液比I :O. 6g/ml I 0. 9g/ml調(diào)成衆(zhòng)體狀。由以上的技術(shù)方案可見(jiàn)，本發(fā)明制得的個(gè)體化可降解人工骨髄內(nèi)支架提供了ー個(gè)可以進(jìn)行自體骨重建的可降解髓內(nèi)支架，并使整個(gè)手術(shù)復(fù)位固定操作過(guò)程較原先的手術(shù)復(fù)位固定操作過(guò)程更為簡(jiǎn)單易行。利用個(gè)體化人工骨髄內(nèi)支架將原先破碎的骨折片進(jìn)行骨組織原位重建，可最大限度増加骨折的接觸面，在手術(shù)中盡量保留骨折碎片骨膜的完整，使骨折修復(fù)更快。管狀骨干骺端的大段粉碎性骨折一直是該類(lèi)型骨折治療難點(diǎn)，用該方法也可得到相應(yīng)的解決，這是常用的髓內(nèi)釘技術(shù)所無(wú)法達(dá)到的?？山到馊斯す荂PC具有良好的藥物、生長(zhǎng)因子載體功能，可以使藥物或生長(zhǎng)因子在骨折部位緩慢釋放，加快骨愈合。


圖I、本發(fā)明用于管狀骨缺損修復(fù)可降解人工骨髄內(nèi)支架結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖I(a)是可降解人工骨髄內(nèi)支架正視圖；圖1(b)是可降解人工骨髄內(nèi)支架俯視圖。圖2、可降解人工骨髓內(nèi)支架的應(yīng)用示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本領(lǐng)域的人員更好地理解本申請(qǐng)中的技術(shù)方案，現(xiàn)將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本申請(qǐng)的附圖，對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行描述。如圖I所示，該可降解人工骨髓內(nèi)支架包括支架主體I、支架主體兩端圓柱形突起2和主體支撐結(jié)構(gòu)3。圖2為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的可降解人工骨髓內(nèi)支架的應(yīng)用示意圖。如圖2所示，大段粉碎性骨折管狀骨4在骨折斷端植入本發(fā)明制得的個(gè)體化可降解人工骨髄內(nèi)支架5，得到管狀骨與個(gè)體化可降解人工骨髄內(nèi)支架的復(fù)合體6。下面結(jié)合該骨髓內(nèi)支架的制作過(guò)程，對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例提供的可降解人工骨髓內(nèi)支架進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明( I)利用醫(yī)學(xué)CT對(duì)患者管狀骨大段粉碎性骨折部位行CT掃描，獲得大段粉碎性 骨折的骨折后的輪廓數(shù)據(jù)，對(duì)與骨折部位相対的健側(cè)行CT掃描，作為粉碎性骨折的位置數(shù)據(jù)。將CT掃描數(shù)據(jù)導(dǎo)入三維重構(gòu)軟件Mimics中處理，從而導(dǎo)出大段粉碎性骨折節(jié)段的骨髓腔的三維立體形態(tài)。(2)用三維CAD軟件的實(shí)物構(gòu)建功能對(duì)圖像進(jìn)行編輯、修改，以達(dá)到我們所設(shè)計(jì)的髓內(nèi)支架的形態(tài)。本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的髓內(nèi)支架最終形態(tài)為主體I與除去皮質(zhì)骨后的粉碎性骨折的骨缺損形態(tài)大小完全一致，在骨髄腔位置上下端分別增加一個(gè)高于骨缺損最上緣
O.3cm及一個(gè)低于骨缺損最下緣O. 3cm，直徑小于骨髓腔并可插入骨髄腔的圓柱形突起2，在主體上下兩端各保留2 4個(gè)(可按髓腔粗細(xì)程度而改變)高度、厚度均與皮質(zhì)骨厚度相同的三棱錐樣支撐結(jié)構(gòu)3，三棱錐底面形態(tài)與骨折處相吻合。(3)設(shè)計(jì)完成的圖像數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)進(jìn)行重新分層，分層間距控制在O. I O. 2mm,以保證各層樹(shù)脂能夠緊密粘結(jié)，利用快速原型數(shù)據(jù)準(zhǔn)備軟件RpData將所需的模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成STL格式。將準(zhǔn)備完畢的數(shù)據(jù)輸入快速成型機(jī)，從而制作出滿(mǎn)足我們?cè)O(shè)計(jì)要求的髓內(nèi)支架光固化樹(shù)脂模具。(4)稱(chēng)取PVA 2. 5g加入250ml去離子水中，用立式磁力攪拌機(jī)加熱攪拌，使PVA完全溶解，待完全冷卻后，再稱(chēng)取3. 4gKH2P0jP 10. 6gNa2HP(V混合后加入該液，調(diào)至pH為6. 9，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為I %的PVA/KH2P04/Na2HP04混合體系調(diào)和液。吸取2ml混合調(diào)和液，將BMP-2以10ygl. Oml的比例溶于混合調(diào)和溶液中，將殼聚糖纖維剪成小段與CPC粉末以I :20的比例混合均勻，再將混合有殼聚糖纖維的CPC粉末與混合調(diào)和溶液以固液比I :0. 6g/ml調(diào)成漿體狀，將漿體灌入模具中，通過(guò)振蕩、按壓等手段使模具被復(fù)合材料填充密實(shí)，待其完全干燥、固化后，去除模具，從而得到以復(fù)合了殼聚糖纖維、BMP-2、PVA和CPC的材料制作的人エ替代骨髓內(nèi)支架。
權(quán)利要求
1.一種制備新型個(gè)體化可降解人工骨髓內(nèi)支架的方法，其特征在于包括以下步驟 (1)對(duì)管狀骨大段粉碎性骨折部位行CT掃描，將CT掃描數(shù)據(jù)導(dǎo)入三維重構(gòu)軟件中處理，從而導(dǎo)出骨髓腔的三維立體形態(tài)； (2)應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件對(duì)圖像進(jìn)行編輯、修改，建立髓內(nèi)支架最終形態(tài)主體(I)與除去皮質(zhì)骨后的管狀骨大段粉碎性骨折的骨缺損形態(tài)大小完全一致，在骨髓腔位置上下端分別設(shè)有一個(gè)高于骨缺損最上緣0. 2cm 0. 5cm及一個(gè)低于骨缺損最下緣0. 2cm 0.5cm且直徑小于骨髓腔并可插入骨髓腔的圓柱形突起(2)，在主體(I)上下兩端各保留2 4個(gè)高度、厚度均與皮質(zhì)骨厚度相同的三棱錐樣支撐結(jié)構(gòu)(3)； (3)將設(shè)計(jì)好的骨髓內(nèi)支架CAD模型轉(zhuǎn)化成快速成型文件格式輸入快速成型機(jī)，即可得到骨髓內(nèi)支架光固化樹(shù)脂模具； (4)選用復(fù)合骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2(BMP-2)的殼聚糖/PVA/CPC復(fù)合材料，調(diào)成漿體狀，將漿體灌入模具中通過(guò)振蕩使模具被復(fù)合材料填充密實(shí)，待其完全干燥、固化后，去除模具，得到復(fù)合BMP-2的殼聚糖/PVA/CPC的材料制作的人工替代骨髓內(nèi)支架。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種制備新型個(gè)體化可降解人工骨髓內(nèi)支架的方法，其特征在于所述的復(fù)合BMP-2的殼聚糖/PVA/CPC復(fù)合材料由以下步驟制備 (1)將可降解高分子聚合物聚乙烯醇(PVA)溶入250ml 500ml磷酸鹽緩沖溶液中，充分?jǐn)嚢枋筆VA完全溶解，配制成PH=6. 8 7. 1，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為I % 5%的PVA/KH2P04/Na2HP04混合體系調(diào)和液，繼續(xù)攪拌10 20min ； (2)吸取2ml 4ml混合體系調(diào)和液，將骨形態(tài)發(fā)生蛋白_2(BMP_2)以10y g :1. Oml 15 u g 1. Oml的比例溶于混合體系調(diào)和液中，繼續(xù)攪拌10 20min ； (3)將殼聚糖纖維剪成小段與自固化磷酸鈣骨水泥(CPC)粉末以質(zhì)量比I:20 I :30的比例混合均勻，再將混合有殼聚糖纖維的CPC粉末與混合體系調(diào)和液以固液比I :0. 6g/ml I 0. 9g/ml調(diào)成衆(zhòng)體狀。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種制備新型個(gè)體化可降解人工骨髓內(nèi)支架的方法，屬于生物醫(yī)藥技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明利用快速成型技術(shù)制作與管狀骨大段粉碎性骨折節(jié)段骨髓腔形態(tài)一致的光固化樹(shù)脂模具，用復(fù)合材料澆鑄人工骨髓內(nèi)支架。使用該支架治療管狀骨大段粉碎性骨折手術(shù)操作簡(jiǎn)單易行、療效可靠、骨愈合速度較快且并發(fā)癥少，特別是可以治療一些管狀骨干骺端的粉碎性骨折，具有很高的潛在臨床應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)A61B17/72GK102697548SQ201210207760
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月21日
發(fā)明者閆宏偉 申請(qǐng)人:閆宏偉