自穩(wěn)定節(jié)段人工骨的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種骨缺損植入物，特別涉及一種用于長(zhǎng)骨節(jié)段缺損修復(fù)用自穩(wěn)定人工骨，屬于植入醫(yī)療器械領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]由各種原因?qū)е碌墓?jié)段性長(zhǎng)骨缺損是骨科中常見的疾病。大段骨缺損后的修復(fù)與重建一直是骨科領(lǐng)域的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。自體或異體骨移植、骨搬運(yùn)及骨延長(zhǎng)等方法雖已應(yīng)用于臨床上，但這些方法都有各自的局限性，限制了其的廣泛應(yīng)用。
[0003]近年來，組織工程技術(shù)的興起為長(zhǎng)段骨缺損的治療帶來了新的希望。人們已經(jīng)嘗試使用不同的生物材料和支架設(shè)計(jì)方法研制出了不但生物相容性好，而且具有很好的骨傳導(dǎo)甚至具有骨誘導(dǎo)的硬組織支架，并在不斷的試錯(cuò)試驗(yàn)中獲得了很多寶貴的結(jié)果，并研制出了不同支架。盡管如此，由于其受力學(xué)性能的限制，當(dāng)前的硬組織支架還很難應(yīng)用到大段骨節(jié)段缺損修復(fù)。比如多孔生物陶瓷，雖然其具有很好的骨傳導(dǎo)甚至骨誘導(dǎo)性能，但其是實(shí)脆性材料，其力學(xué)性能不能滿足長(zhǎng)骨，特別是需要承力的股骨節(jié)段缺損修復(fù)用。
[0004]另外，當(dāng)前大段骨缺損治療手術(shù)都需要骨板作為前期固定和支撐。在骨愈合后，通常要二次手術(shù)取出支撐骨板。而如此的手術(shù)帶來很多問題，如二次手術(shù)容易導(dǎo)致感染，手術(shù)費(fèi)用增加，再骨折的風(fēng)險(xiǎn)等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種可以用于因各種疾病導(dǎo)致的大段骨節(jié)段缺損后的修復(fù)與重建的人工骨。該節(jié)段人工骨在植入宿主后，在不需要骨板固定和支撐的條件下，可以直接使其穩(wěn)定并能和宿主骨骨性融合;同時(shí)，該人工骨又能有效抗沉陷，持續(xù)保持所替代節(jié)段骨的高度，手術(shù)簡(jiǎn)單可靠。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下設(shè)計(jì)方案:
[0007]—種自穩(wěn)定節(jié)段人工骨，該人工骨由節(jié)段人工骨主體和固定螺釘組成，其特征在于所述節(jié)段人工骨主體為一管狀形體，在節(jié)段人工骨主體上下兩端有用于固定節(jié)段人工骨主體的外沿。
[0008]在上述方案中，所述節(jié)段人工骨主體的管狀形體是由正交交替疊加的棒狀體構(gòu)成，正交交替疊加的棒狀體之間的間距構(gòu)成多向的、相互貫通的微孔結(jié)構(gòu)。
[0009]在上述方案中，所述的正交交替疊加的棒狀體的直徑為50-2000微米。
[0010]在上述方案中，所述的正交交替疊加的棒狀體在棒與棒的交疊點(diǎn)恪為一體。
[0011 ]在上述方案中，所述的由正交交替疊加的棒狀體構(gòu)成的微孔結(jié)構(gòu)，在Z軸方向微孔的孔徑為100-2000微米，在X-Y軸平面方向微孔的孔徑為1-1000微米。
[0012]在上述方案中，所述的自穩(wěn)定節(jié)段人工骨主體上下兩端用于固定節(jié)段人工骨主體的外沿設(shè)置有不少于4個(gè)螺釘孔，螺釘孔的孔徑為2-10毫米。
[0013]在上述方案中，所述的節(jié)段人工骨主體的管狀橫截面形狀為圓環(huán)形、橢圓環(huán)形、扇圓環(huán)形。
[0014]在上述方案中，所述的棒狀體表面上覆蓋有磷灰石層。
[0015]由本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的自穩(wěn)定節(jié)段人工骨，由于其具有豐富的、適合密質(zhì)骨生長(zhǎng)的微孔隙，所以宿主的骨細(xì)胞能爬行長(zhǎng)入人工骨孔隙結(jié)構(gòu)內(nèi)，從而和宿主骨實(shí)現(xiàn)骨性結(jié)合。另夕卜，由于本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的節(jié)段人工骨含有用于固定人工骨結(jié)構(gòu)，這就不需要在使用骨板固定和支撐即可使人工骨穩(wěn)定。
[0016]本實(shí)用新型自穩(wěn)定節(jié)段人工骨，其節(jié)段人工骨主體和固定螺釘?shù)炔考捎冕t(yī)用金屬，醫(yī)用高分子，以及醫(yī)用高分子復(fù)合材料制作，這類醫(yī)用材料都已經(jīng)在臨床廣泛使用，已經(jīng)被證實(shí)具有良好的生物醫(yī)學(xué)性能。同樣，表面覆蓋的磷灰石也已經(jīng)廣泛應(yīng)用于硬組織。
[0017]本實(shí)用新型自穩(wěn)定節(jié)段人工骨的一個(gè)植入手術(shù)過程描述如下:
[0018](I)根據(jù)本實(shí)用新型所描述的自穩(wěn)定節(jié)段人工骨結(jié)構(gòu)結(jié)合宿主所需被替代的受損宿主長(zhǎng)骨節(jié)段的形狀，使用專業(yè)計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行三維建模并隨后連接使用激光或高能電子束增材制造設(shè)備自穩(wěn)定節(jié)段人工骨；
[0019](2)去除需被替代的受損宿主長(zhǎng)骨節(jié)段；
[0020](3)把制備的節(jié)段人工骨植入已被去掉的受損宿主節(jié)段骨部位，必要時(shí)在自穩(wěn)定節(jié)段人工骨微孔內(nèi)植入自體骨的碎骨顆粒以誘導(dǎo)宿主骨細(xì)胞的爬行長(zhǎng)入；
[0021](4)使用適當(dāng)直徑及長(zhǎng)度的人工骨固定螺釘，將骨固定螺釘通過人工骨主體外沿上的螺釘孔擰入上下相鄰宿主骨內(nèi)，上下兩相鄰宿主骨將通過固定螺釘及外沿與人工骨主體緊密連接。
[0022]對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，手術(shù)方案依據(jù)患者具體情況以及術(shù)者對(duì)治療的判斷會(huì)有很多種，因此在這里不做更為詳盡的描述。自穩(wěn)定節(jié)段人工骨被植入人體后，該人工骨與宿主骨緊密連接，未來骨細(xì)胞將長(zhǎng)入自穩(wěn)定節(jié)段人工骨的微孔結(jié)構(gòu)，這樣自穩(wěn)定節(jié)段人工骨將會(huì)與宿主骨形成骨性融合以達(dá)到自穩(wěn)定人工骨的后期穩(wěn)定。
【附圖說明】
:
[0023]構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0024]圖1是本實(shí)用新型自穩(wěn)定節(jié)段人工骨結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2是另一種本實(shí)用新型自穩(wěn)定節(jié)段人工骨結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3是本實(shí)用新型自穩(wěn)定節(jié)段人工骨微孔結(jié)構(gòu)實(shí)施例示意圖；
[0027]圖4是本實(shí)用新型的自穩(wěn)定節(jié)段人工骨使用狀態(tài)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面用具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但不應(yīng)理解為是對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)內(nèi)容的任何限定。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改，等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型發(fā)保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0029]如圖1、圖2、圖3所示的本實(shí)用新型自穩(wěn)定節(jié)段人工骨是用醫(yī)用金屬制成，因此具有良好的生物相容性。所述的節(jié)段骨主體I為一管狀形體，其管狀橫截面形狀為圓環(huán)形、橢圓環(huán)形、扇圓環(huán)形。人工骨主體I的管狀形體是由正交交替疊加的棒狀體ill構(gòu)成，這些正交交替疊加的棒狀體111的直徑為50-2000微米，而且棒狀體在棒與棒的交疊點(diǎn)112是熔為一體的。
[0030]優(yōu)選地，正交交替疊加的棒狀體111的直徑為100-1000微米。
[0031]正交交替疊加的棒狀體111之間的間距構(gòu)成多向的、相互貫通的微孔結(jié)構(gòu)121。其中，在Z軸方向微孔的孔徑為100-2000微米，在X-Y軸平面方向微孔的孔徑為1-1000微米。這些適當(dāng)直徑的孔隙的有利于填充自體骨或異體骨，并且有利于骨細(xì)胞爬行如這些孔隙而使植入的節(jié)段人工骨和宿主骨緊密骨性融合。
[0032]優(yōu)選地，在Z軸方向微孔的孔徑為200-800微米，在X-Y軸平面方向微孔的孔徑為1-400微米。
[0033]為了避免使用骨板等固定和支撐植入物，在節(jié)段人工骨上下兩端設(shè)置了用于固定節(jié)段人工骨主體I的外沿101或102，且外沿上設(shè)置有不少于4個(gè)固定螺釘孔1011或1021，螺釘孔的孔徑為2-10毫米。
[0034]為了提高制備的節(jié)段人工骨的骨再生活性，如骨傳導(dǎo)和骨誘導(dǎo)性，在節(jié)段人工骨主體I的棒狀體111表面上覆蓋上磷灰石層。
[0035]如圖1、圖2所示的本實(shí)用新型的自穩(wěn)定節(jié)段人工骨，安裝在圖4所示的長(zhǎng)段骨由于腫瘤、創(chuàng)傷所引起的疼痛、無法正常發(fā)揮生理功能等而被移除的節(jié)段骨3所形成的空位，所述的自穩(wěn)定節(jié)段人工骨包括人工骨主體I和固定螺釘2，其中節(jié)段人工骨主體I先植入因節(jié)段骨移除而形成的空位與并宿主上下骨3進(jìn)行骨融合，然后固定螺釘2擰入人工骨外沿螺釘孔1011或1021上下相鄰宿主骨3，從而使節(jié)段人工骨于宿主骨即刻緊密連接并固定宿主骨。
[0036]自穩(wěn)定節(jié)段人工骨的加工方法采用激光燒結(jié)或高能電子束熔融等增材制造成型技術(shù)熔融成型，具體方法包括三個(gè)步驟:
[0037](i)計(jì)算機(jī)建模。根據(jù)本實(shí)用新型所描述的自穩(wěn)定節(jié)段人工骨結(jié)構(gòu)結(jié)合宿主所需被替代的受損宿主長(zhǎng)骨節(jié)段的形狀，使用專業(yè)計(jì)算機(jī)軟件對(duì)在計(jì)算機(jī)中設(shè)計(jì)建造的自穩(wěn)定節(jié)段人工骨部件進(jìn)行三維數(shù)據(jù)建模，以獲得一系列單層切片的輪廓數(shù)據(jù)。
[0038](ii)三維增材成型。把建模獲得的三維數(shù)據(jù)輸入激光或高能電子束增材制造設(shè)備進(jìn)行快速熔融成型。在整個(gè)快速熔融成型過程中，增材制造設(shè)備會(huì)根據(jù)輸入的三維數(shù)據(jù)自動(dòng)運(yùn)行，并獲得所需要結(jié)構(gòu)的自穩(wěn)定節(jié)段人工骨。由于用于建造自穩(wěn)定節(jié)段人工骨的三維數(shù)據(jù)模型已經(jīng)將所需要的實(shí)體和微孔等結(jié)構(gòu)一并設(shè)計(jì)在數(shù)據(jù)文件中，因此所述自穩(wěn)定節(jié)段人工骨在激光或高能電子束熔融過程中將一次性完成制造。
[0039](iii)后處理。獲得的自穩(wěn)定節(jié)段人工骨通過電化學(xué)層積使自穩(wěn)定節(jié)段人工骨覆蓋磷灰石涂層。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種自穩(wěn)定節(jié)段人工骨，該自穩(wěn)定節(jié)段人工骨由節(jié)段人工骨主體(I)和節(jié)段人工骨固定螺釘(2)組成，其特征在于所述節(jié)段人工骨主體(I)為一管狀形體，管狀形體是由正交交替疊加的棒狀體(I 11)構(gòu)成，由正交交替疊加的棒狀體(111)之間的間距構(gòu)成多向的、相互貫通的微孔結(jié)構(gòu)(121)，在節(jié)段人工骨主體(I)上下兩端有用于固定節(jié)段人工骨主體的外沿(1l)02.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自穩(wěn)定節(jié)段人工骨，其特征在于，所述由正交交替疊加的棒狀體(111)的直徑為50-2000微米。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自穩(wěn)定節(jié)段人工骨，其特征在于，所述由正交交替疊加的棒狀體在棒與棒的交疊點(diǎn)(112)熔為一體。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自穩(wěn)定節(jié)段人工骨，其特征在于，所述多向的、相互貫通的微孔結(jié)構(gòu)在Z軸方向微孔的孔徑為100-2000微米，在X-Y軸平面方向微孔的孔徑為1-1000微米。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自穩(wěn)定節(jié)段人工骨，其特征在于，所述用于固定節(jié)段人工骨主體的外沿設(shè)置有不少于4個(gè)固定螺釘孔(1011)，螺釘孔的孔徑為2-10毫米。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自穩(wěn)定節(jié)段人工骨，其特征在于，節(jié)段人工骨主體(I)的管狀橫截面形狀為圓環(huán)形、橢圓環(huán)形、扇圓環(huán)形。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自穩(wěn)定節(jié)段人工骨，其特征在于，所述由正交交替疊加的棒狀體棒狀體(111)表面上覆蓋有磷灰石層。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種用于植入替代被切除或缺失的宿主長(zhǎng)段骨節(jié)段的自穩(wěn)定節(jié)段人工骨。該節(jié)段人工骨由節(jié)段人工骨主體和人工骨固定螺釘組成。自穩(wěn)定節(jié)段人工骨主體由正交交替疊加的棒狀體和用于固定人工骨外沿構(gòu)成。節(jié)段人工骨主體具有多向的、相互貫通的微孔隙，能使骨細(xì)胞長(zhǎng)入微孔隙實(shí)現(xiàn)骨性融合。手術(shù)中根據(jù)宿主骨缺損長(zhǎng)度制定適當(dāng)長(zhǎng)度的人工骨植入被取出的受損宿主節(jié)段部位，用人工骨固定螺釘通過人工骨主體外沿螺釘孔將人工骨與上下相鄰宿主骨固定。本實(shí)用新型自穩(wěn)定節(jié)段人工骨在不需要骨板固定和支撐的條件下，術(shù)后可以直接使其穩(wěn)定并能和宿主骨骨性融合；同時(shí)，該人工骨又能有效抗沉陷，持續(xù)保持所替代節(jié)段骨的高度，手術(shù)簡(jiǎn)單可靠。
【IPC分類】A61F2/28
【公開號(hào)】CN205359713
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201620014744
【發(fā)明人】洪友良
【申請(qǐng)人】四川大學(xué)
【公開日】2016年7月6日
【申請(qǐng)日】2016年1月8日