CN104224407A - 一种杆系孔隙结构及其骨科植入物 - Google Patents

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Abstract

一种杆系孔隙结构，用于骨科植入物，该杆系孔隙结构包括多个由四根杆件按照特定的空间相互位置组成的结构单元，该多个结构单元再通过变换或复制方法组合成三维空间孔隙结构体系；所述四根杆件包括第一杆件、第二杆件、第三杆件和Z杆件；根据临床实际需要赋予该杆系孔隙结构以特定的外形，形成所述骨科植入物。本发明的杆系孔隙结构具有类似人体骨小梁的结构特征，且孔隙率高，能够为新骨的长入提供理想的空间结构；在力学性能方面，其结构刚度低，机械强度高，能够很好降低应力遮挡，保持有效力学支撑；由该杆系孔隙结构形成的骨科植入物具有优良的力学性能、骨传输和骨诱导特性，广泛适用于人体骨骼的维持、支撑、修补等临床使用。

Description

一种杆系孔隙结构及其骨科植入物
技术领域
本发明涉及一种医用外科植入物，具体涉及一种杆系孔隙结构及其骨科植入物，属于生物医学工程技术领域。
背景技术
由疾病和创伤造成的骨缺损是临床上的常见病，也是骨科治疗的世界性难题之一，严重地影响着患者的生活质量。骨科植入物是人体骨骼替代、修复、补充及充填的一大类植入物的统称，用于人体骨骼的维持、支撑和修补，是目前临床使用较为普遍的骨科用医疗材料。骨科植入物在骨科治疗中的广泛应用显著改善了过去临床无法解决的问题并且植入成功率也已达到了相当满意的效果。然而现有的骨科植入物由于其孔隙结构与天然骨的结构还不能十分接近，普遍存在有强度和韧性较低等不足，使其使用范围受到限制。因此如何改进骨科植入物的孔隙结构，使其既具有理想的机械强度和与人体骨组织相匹配的弹性模量，对于提高骨缺损治疗的远期疗效具有重要的科学意义和实用价值。
经对现有技术文献的检索，至今尚未发现与本发明主题相同或者类似的文献报道。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种杆系孔隙结构及其骨科植入物，克服现有骨科植入物孔隙结构不能很好地满足临床需要的缺陷，从力学和生物学两方面实现骨科植入物与宿主骨的良好适配与整合。
本发明解决其技术问题的技术方案是：
一种杆系孔隙结构，用于骨科植入物，其特征在于：所述杆系孔隙结构包括多个由四根杆件按照特定的空间相互位置组成的结构单元，该多个结构单元再通过变换或复制方法组合成三维空间孔隙结构体系；所述四根杆件包括第一杆件、第二杆件、第三杆件和Z杆件。
作为进一步改进，所述的四根杆件的特定空间相互位置是指，该四根杆件两两相互之间的角度为120°。
作为进一步改进，所述的四根杆件的特定空间相互位置是指，所述第一杆件、第二杆件和第三杆件两两相互之间的角度为120°，该第一杆件、第二杆件和第三杆件分别与所述Z杆件之间的夹角相等且范围为100°～150°。
作为进一步改进，所述的四根杆件的截面是圆形、矩形或多边形，截面尺寸与杆长的比例为1：1～1：10。
作为进一步改进，通过改变所述四根杆件的截面尺寸以及改变该四根杆件的截面尺寸与杆长之间的比例，分别控制所述杆系孔隙结构的孔隙率为40％-90％和孔隙尺寸为300-1000微米。
作为进一步改进，所述的四根杆件的长度相同，或者所述Z杆件的长度与第一杆件、第二杆件和第三杆件的长度不同。
本发明的另一技术方案是：
一种骨科植入物，其包括有上述的杆系孔隙结构，根据临床实际需要赋予该杆系孔隙结构以特定的外形，形成所述骨科植入物。
作为进一步改进，所述的特定的外形包括髋关节部件外形、膝关节部件外形、椎间融合器部件外形以及颅颌面骨缺损外形。
与现有的骨植入材料相比，本发明的杆系孔隙结构具有类似人体骨小梁的结构特征，且孔隙率高，能够为新骨的长入提供理想的空间结构；在力学性能方面，其结构刚度低，机械强度高，能够很好降低应力遮挡，保持有效力学支撑；由该杆系孔隙结构形成的骨科植入物具有优良的力学性能、骨传输和骨诱导特性，广泛适用于人体骨骼的维持、支撑、修补等临床使用。
附图说明
图1是本发明结构单元的示意图。
图2是本发明的结构示意图。
图3是本发明的应用示意图。
具体实施方式
本发明由四根杆件按照特定的相互位置组成结构单元，再通过变换、复制等方法将结构单元组合成三维空间孔隙结构体系，最后根据临床实际需要，赋予孔隙结构体特定的外形。
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：以下实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图2所示，所述杆系孔隙结构用于骨科植入物，该杆系孔隙结构包括多个结构单元，该多个结构单元再通过变换或复制方法组合成三维空间孔隙结构体系。
请参阅图1，所述结构单元由四根杆件按照特定的空间相互位置组成，所述四根杆件包括第一杆件1、第二杆件2、第三杆件3和Z杆件4，该Z杆件4沿垂直方向。
所述的四根杆件的特定空间相互位置是指，该四根杆件两两相互之间的角度为120°，即第一杆件1分别与其它三个杆件之间的角度为120°，第二杆件2分别与其它三个杆件之间的角度为120°，第三杆件3分别与其它三个杆件之间的角度为120°，Z杆件4分别与其它三个杆件之间的角度为120°。
或者，所述的四根杆件的特定空间相互位置是指，所述第一杆件1、第二杆件2和第三杆件3两两相互之间的角度为120°，该第一杆件1、第二杆件2和第三杆件3分别与所述Z杆件之间的夹角相等且范围为100°～150°；即第一杆件1分别与第二杆件2和第三杆件3成120°，第二杆件2分别与第一杆件1和第三杆件3成120°，第三杆件3分别与第二杆件2和第一杆件1成120°，同时，第一杆件1与Z杆件4之间的角度、第二杆件2与Z杆件4之间的角度以及第三杆件3与Z杆件4之间的角度均相同，并且范围为100°～150°。
所述的四根杆件，即第一杆件1、第二杆件2、第三杆件3和Z杆件4的长度相同，或者所述Z杆件4的长度与第一杆件1、第二杆件2和第三杆件3的长度不同。
所述的第一杆件1、第二杆件2、第三杆件3和Z杆件4的截面是圆形、矩形或多边形，截面尺寸与杆长的比例为1：1～1：10。通过改变所述四根杆件的截面尺寸以及改变该四根杆件的截面尺寸与杆长之间的比例，能够控制所述杆系孔隙结构的孔隙率为40％-90％，控制所述杆系孔隙结构的孔隙尺寸为300-1000微米。
请参阅图3，所述骨科植入物包括有所述的杆系孔隙结构，根据临床实际需要赋予该杆系孔隙结构以特定的外形，如髋关节部件外形、膝关节部件外形、椎间融合器部件外形、颅颌面骨缺损外形或者其他部位骨缺损外形，形成具有杆系孔隙结构的所述骨科植入物。
本发明中的杆系孔隙结构具有类似人体骨小梁的结构特征，并且孔隙率高，能够为新骨的长入提供理想的空间结构；在力学性能方面，其结构刚度低、机械强度高，能够很好降低应力遮挡，保持有效力学支撑。

Claims (8)

1.一种杆系孔隙结构，用于骨科植入物，其特征在于：所述杆系孔隙结构包括多个由四根杆件按照特定的空间相互位置组成的结构单元，该多个结构单元再通过变换或复制方法组合成三维空间孔隙结构体系；所述四根杆件包括第一杆件、第二杆件、第三杆件和Z杆件。
2.根据权利要求1所述的杆系孔隙结构，其特征在于：所述的四根杆件的特定空间相互位置是指，该四根杆件两两相互之间的角度为120°。
3.根据权利要求1所述的杆系孔隙结构，其特征在于：所述的四根杆件的特定空间相互位置是指，所述第一杆件、第二杆件和第三杆件两两相互之间的角度为120°，该第一杆件、第二杆件和第三杆件分别与所述Z杆件之间的夹角相等且范围为100°～150°。
4.根据权利要求1所述的杆系孔隙结构，其特征在于：所述的四根杆件的截面是圆形、矩形或多边形，截面尺寸与杆长的比例为1：1～1：10。
5.根据权利要求4所述的杆系孔隙结构，其特征在于：通过改变所述四根杆件的截面尺寸以及改变该四根杆件的截面尺寸与杆长之间的比例，分别控制所述杆系孔隙结构的孔隙率为40％-90％和孔隙尺寸为300-1000微米。
6.根据权利要求1所述的杆系孔隙结构，其特征在于：所述的四根杆件的长度相同，或者所述Z杆件的长度与第一杆件、第二杆件和第三杆件的长度不同。
7.一种骨科植入物，其特征在于：该骨科植入物包括有权利要求1所述的杆系孔隙结构，根据临床实际需要赋予该杆系孔隙结构以特定的外形，形成所述骨科植入物。
8.根据权利要求7所述的骨科植入物，其特征在于：所述的特定的外形包括髋关节部件外形、膝关节部件外形、椎间融合器部件外形以及颅颌面骨缺损外形。
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