CN108158696B - 骨缺损填充支架结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种骨缺损填充支架结构，包括：多层筒状基层，筒状基层上具有网孔结构，多层筒状基层逐层嵌套设置；其中，位于内层的若干层筒状基层的轴向长度大于位于外层的若干层筒状基层的轴向长度，以使位于内层的若干层筒状基层的两端沿其轴向向外部突出以形成两个固定部，两个固定部用于在骨缺损填充支架结构植入骨缺损位置时分别插入骨缺损位置的两个断端的髓腔内以将骨缺损填充支架结构固定。从而在骨缺损修复手术中在将本实施例的骨缺损填充支架结构植入缺损位置后，能够有效防止支架结构出现滑移。解决了现有技术中的骨缺损修复支架在植入骨缺损断端表面后容易出现滑移的问题。

Description

骨缺损填充支架结构
技术领域
本发明涉及医疗器材领域，具体而言，涉及一种骨缺损填充支架结构。
背景技术
各种创伤、感染和骨科疾病导致的骨缺损的治疗仍是医学难题之一，现有的骨缺损治疗一般是通过在骨缺损处植入修复支架，通过修复支架引导骨组织的生长修复。
但是传统的骨缺损修复支架一般是结合于两侧骨缺损断端表面，导致修复支架容易出现滑移，从而使新生血管和组织破裂，进而导致严重的炎症产生，甚至继发骨坏死。
另外，在骨科基础研究领域，大量的体内实验证实，骨缺损发生后，两侧断端骨皮质不会直接成骨，新生骨组织主要来源于骨外膜和骨内膜。其中，骨内膜的成骨能力最强，可在短期内形成大量的骨小梁封闭髓腔，防止骨髓外流。然而，这种自然现象可能不利于骨组织工程的修复：
(1)传统的骨缺损修复支架在植入两侧骨缺损断端表面后，修复支架的两端与大量的内膜成骨有一定间隙，两者之间不能直接相连，导致内膜成骨浪费；
(2)内膜成骨封闭髓腔，使髓腔内的成骨相关细胞和因子不能有效渗透支架材料。因此，接引内膜成骨和骨髓因子对于组织工程修复骨缺损有重要意义。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种骨缺损填充支架结构，以至少解决现有技术中的骨缺损修复支架在植入骨缺损断端表面后容易出现滑移的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种骨缺损填充支架结构，包括：多层筒状基层，筒状基层上具有网孔结构，多层筒状基层逐层嵌套设置；其中，位于内层的若干层筒状基层的轴向长度大于位于外层的若干层筒状基层的轴向长度，以使位于内层的若干层筒状基层的两端沿其轴向向外部突出以形成两个固定部，两个固定部用于在骨缺损填充支架结构植入骨缺损位置时分别插入骨缺损位置的两个断端的髓腔内以将骨缺损填充支架结构固定。
进一步地，骨缺损填充支架结构还包括：层间连接杆，设置在相邻的两层筒状基层之间，用于将多层筒状基层相互连接固定。
进一步地，层间连接杆为多根，多根层间连接杆沿筒状基层周向间隔设置和/或多根层间连接杆沿筒状基层轴向间隔设置。
进一步地，筒状基层包括：多个环形圈，多个环形圈沿筒状基层的轴向相互间隔设置；多根环间连接杆，多根环间连接杆沿筒状基层的周向相互间隔设置以将多个环形圈相互连接；其中，各个环形圈与各根环间连接杆相互交错以形成筒状基层的网孔结构。
进一步地，多个环形圈之间相互平行且间距相等。
进一步地，各根环间连接杆之间相互平行且间距相等。
进一步地，位于内层的若干层筒状基层上的网孔结构的孔径大于位于外层的若干层筒状基层上的网孔结构的孔径。
进一步地，骨缺损填充支架结构由磷酸三钙、羟基磷灰石、壳聚糖、胶原蛋白采用3D打印技术制成。
进一步地，固定部中有机质的含量大于筒状基层中的有机质的含量。
进一步地，骨缺损填充支架结构中添加有以下各种组织修复因子的至少之一：骨形态发生蛋白、血管内皮生长因子、成纤维细胞生长因子、转化生长因子-β、胶原、富血小板纤维蛋白、富血小板血浆。
应用本发明技术方案的骨缺损填充支架结构，包括：多层筒状基层，筒状基层上具有网孔结构，多层筒状基层逐层嵌套设置；其中，位于内层的若干层筒状基层的轴向长度大于位于外层的若干层筒状基层的轴向长度，以使位于内层的若干层筒状基层的两端沿其轴向向外部突出以形成两个固定部，两个固定部用于在骨缺损填充支架结构植入骨缺损位置时分别插入骨缺损位置的两个断端的髓腔内以将骨缺损填充支架结构固定。从而在骨缺损修复手术中在将本实施例的骨缺损填充支架结构植入缺损位置后，能够有效防止支架结构出现滑移。解决了现有技术中的骨缺损修复支架在植入骨缺损断端表面后容易出现滑移的问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例可选的一种骨缺损填充支架结构的第一视角的结构示意图；
图2是根据本发明实施例可选的一种骨缺损填充支架结构的第二视角的结构示意图；
图3是根据本发明实施例可选的一种骨缺损填充支架结构在手术时的安装结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、筒状基层；11、环形圈；12、环间连接杆；20、层间连接杆；30、固定部；40、固定支板；50、支架结构；60、自体骨。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
根据本发明实施例的骨缺损填充支架结构，如图1和图2所示，包括：多层筒状基层10，筒状基层10上具有网孔结构，多层筒状基层10逐层嵌套设置；其中，位于内层的若干层筒状基层10的轴向长度大于位于外层的若干层筒状基层10的轴向长度，以使位于内层的若干层筒状基层10的两端沿其轴向向外部突出以形成两个固定部30，两个固定部30用于在骨缺损填充支架结构植入骨缺损位置时分别插入骨缺损位置的两个断端的髓腔内以将骨缺损填充支架结构固定。
应用本发明技术方案的骨缺损填充支架结构，包括：多层筒状基层10，筒状基层10上具有网孔结构，多层筒状基层10逐层嵌套设置；其中，位于内层的若干层筒状基层10的轴向长度大于位于外层的若干层筒状基层10的轴向长度，以使位于内层的若干层筒状基层10的两端沿其轴向向外部突出以形成两个固定部30，两个固定部30用于在骨缺损填充支架结构植入骨缺损位置时分别插入骨缺损位置的两个断端的髓腔内以将骨缺损填充支架结构固定。从而在骨缺损修复手术中在将本实施例的骨缺损填充支架结构植入缺损位置后，能够有效防止支架结构出现滑移。解决了现有技术中的骨缺损修复支架在植入骨缺损断端表面后容易出现滑移的问题。
具体实施时，位于内层的若干层筒状基层10的主要用于接引内膜成骨和髓腔细胞。因此，位于内层的若干层筒状基层10上的网孔结构的孔径大于位于外层的若干层筒状基层10上的网孔结构的孔径，从而有效增强内层的筒状基层10的细胞浸润效果。为了将各层筒状基层10进行连接固定，进一步地，骨缺损填充支架结构还包括：层间连接杆20，层间连接杆20设置在相邻的两层筒状基层10之间，用于将多层筒状基层10相互连接固定。
具体地，筒状基层10包括：多个环形圈11和多根环间连接杆12，多个环形圈11沿筒状基层10的轴向相互间隔设置；多根环间连接杆12沿筒状基层10的周向相互间隔设置以将多个环形圈11相互连接；其中，各个环形圈11与各根环间连接杆12相互交错以形成筒状基层10的网孔结构。
为了保证网孔结构的孔隙率、孔径和规格均匀，进一步地，多个环形圈11之间相互平行且间距相等，各根环间连接杆12之间相互平行且间距相等。本实施例的骨缺损填充支架结构的筒状基层10上的网孔结构的孔隙率、孔径和规格都可根据实际需要进行调整。
层间连接杆20为多根，多根层间连接杆20沿筒状基层10周向间隔设置和/或多根层间连接杆20沿筒状基层10轴向间隔设置。其中，每根层间连接杆20与其中一个环形圈11共面；且，每根层间连接杆20与其中一根环间连接杆12或者沿环形圈11的径向相对的两根环间连接杆12相交，从而有效减小层间连接杆20对内源性细胞迁移阻碍的作用，加速细胞的迁移浸润速度和数量。
进一步地，本实施例的骨缺损填充支架结构由磷酸三钙、羟基磷灰石、壳聚糖、胶原蛋白的混合材料采用3D打印技术制成。上述材料为可降解材料，在植入骨缺损位置后会逐渐降解，随之被迁移生长的组织细胞替代，最终达到修复缺损器官的目的。本实施例的骨缺损填充支架结构在具体制造过程中采用上述混合材料通过3D打印的方式由内层向外层逐层打印，从而打印成一体式的支架结构。
进一步地，固定部30中有机质的含量大于筒状基层10中的有机质的含量。其中，筒状基层10中磷酸三钙、羟基磷灰石、壳聚糖、胶原蛋白的混合比例为3：1：1：1；固定部30中磷酸三钙、羟基磷灰石、壳聚糖、胶原蛋白的混合比例为1：1：1：3。固定部30在湿润状态下为软质结构，方便外科手术植入两侧断端骨髓腔，接引内膜成骨。两个固定部30的最大直径根据骨缺损位置的两端断端的髓腔内径进行调整，使两个固定部30在手术过程中能够嵌入髓腔内。提高支架结构在骨缺损位置的稳定性。
为了提高支架结构的生物活性，使细胞容易迁移和附着，进一步地，骨缺损填充支架结构中添加有以下各种组织修复因子的至少之一：骨形态发生蛋白(BMP)、血管内皮生长因子(VEGF)、成纤维细胞生长因子(FGF)、转化生长因子-β(TGF-β)、胶原、富血小板纤维蛋白(PRF)、富血小板血浆(PRP)。
骨形态发生蛋白可诱导机体间充质干细胞分化为骨、软骨、韧带、肌腱和神经组织；血管内皮生长因子能够诱导血管新生；成纤维细胞生长因子能够促进新血管形成，并参与组织修复；转化生长因子-β能够调节细胞生长和分化；胶原能够介导细胞迁移和发育；富血小板纤维蛋白或富血小板血浆中富含多种生长因子，能够促进骨损伤修复。
本实施例的骨缺损填充支架结构可以通过外科手术植入缺损部位，替代缺损组织器官，支架结构手术植入前可以在生物反应器内复合自体干细胞，该步骤为可选步骤。
在手术过程中，如图3所示，由于两个固定部30的有机质含量更高，在液体浸润后成为一种弹性较好的软质材料，将两个固定部30分别插入骨缺损位置的两个断端的髓腔内形成类似铆钉样的嵌套结构。这种结构稳定性高，可以避免支架结构50滑移导致的新生血管和组织撕裂。随后通过固定支板40将缺损的自体骨60的两端固定以形成初期固定，防止支架结构50的脱落或滑移。
两个固定部30插入到内膜成骨发生的位置，由于在支架结构50内复合了促成骨、促迁移的外源性生长因子，可以使新生骨沿筒状基层10的轴向导入筒状基层10内，加速骨形成；同时避免膜内成骨导致的髓腔封闭，使髓腔内容物可以沿着筒状基层10内的空间渗透到支架结构50的内部，导入这种内源性的成骨因素，加速骨组织修复。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种骨缺损填充支架结构，其特征在于，包括：
多层筒状基层(10)，所述筒状基层(10)上具有网孔结构，多层所述筒状基层(10)逐层嵌套设置；
其中，位于内层的若干层所述筒状基层(10)的轴向长度大于位于外层的若干层所述筒状基层(10)的轴向长度，以使位于内层的若干层所述筒状基层(10)的两端沿其轴向向外部突出以形成两个固定部(30)，两个所述固定部(30)用于在所述骨缺损填充支架结构植入骨缺损位置时分别插入骨缺损位置的两个断端的髓腔内以将所述骨缺损填充支架结构固定；
所述筒状基层(10)和固定部(30)均由磷酸三钙、羟基磷灰石、壳聚糖、胶原蛋白采用3D打印技术制成，所述筒状基层(10)中磷酸三钙、羟基磷灰石、壳聚糖、胶原蛋白的混合比例为3：1：1：1；所述固定部(30)中磷酸三钙、羟基磷灰石、壳聚糖、胶原蛋白的混合比例为1：1：1：3。
2.根据权利要求1所述的骨缺损填充支架结构，其特征在于，所述骨缺损填充支架结构还包括：
层间连接杆(20)，设置在相邻的两层所述筒状基层(10)之间，用于将多层所述筒状基层(10)相互连接固定。
3.根据权利要求2所述的骨缺损填充支架结构，其特征在于，所述层间连接杆(20)为多根，多根所述层间连接杆(20)沿所述筒状基层(10)周向间隔设置和/或多根所述层间连接杆(20)沿所述筒状基层(10)轴向间隔设置。
4.根据权利要求1所述的骨缺损填充支架结构，其特征在于，所述筒状基层(10)包括：
多个环形圈(11)，多个所述环形圈(11)沿所述筒状基层(10)的轴向相互间隔设置；
多根环间连接杆(12)，多根所述环间连接杆(12)沿所述筒状基层(10)的周向相互间隔设置以将多个所述环形圈(11)相互连接；
其中，各个所述环形圈(11)与各根所述环间连接杆(12)相互交错以形成所述筒状基层(10)的网孔结构。
5.根据权利要求4所述的骨缺损填充支架结构，其特征在于，多个所述环形圈(11)之间相互平行且间距相等。
6.根据权利要求4所述的骨缺损填充支架结构，其特征在于，各根所述环间连接杆(12)之间相互平行且间距相等。
7.根据权利要求1所述的骨缺损填充支架结构，其特征在于，位于内层的若干层所述筒状基层(10)上的网孔结构的孔径大于位于外层的若干层所述筒状基层(10)上的网孔结构的孔径。
8.根据权利要求1所述的骨缺损填充支架结构，其特征在于，所述固定部(30)中有机质的含量大于筒状基层(10)中的有机质的含量。
9.根据权利要求1所述的骨缺损填充支架结构，其特征在于，所述骨缺损填充支架结构中添加有以下各种组织修复因子的至少之一：
骨形态发生蛋白、血管内皮生长因子、成纤维细胞生长因子、转化生长因子-β、胶原、富血小板纤维蛋白、富血小板血浆。
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