CN114366393A - 骨缺损用包裹松质骨植骨的网状骨水泥间隔及其制备方法 - Google Patents

骨缺损用包裹松质骨植骨的网状骨水泥间隔及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种骨缺损用包裹松质骨植骨的网状骨水泥间隔的制备方法，包括如下步骤：步骤一：制作具有横、纵向沟槽的模具，并在沟槽内预设用于控制网孔间隙的筋；步骤二：在横、纵向沟槽内填充骨水泥，待骨水泥塑形硬化后，取出带筋的网状骨水泥间隔。本发明制备得到的网状骨水泥间隔，较细的横向连接可折断，使网具有可塑形性，满足不同形状和大小的骨缺损包裹用；由于横、纵间隔中有缝线或细钢丝构成的筋，间隔折断后仍不会散开，可恒定保持孔间隙大小，具备优异包裹植骨材料效果；本发明网状骨水泥间隔可刺激周围软组织形成诱导膜，起到生物性促进成骨效果，较单纯机械性包裹植骨方法的骨愈合效果更好，具有良好可重复性和满意成骨效果。

Description

骨缺损用包裹松质骨植骨的网状骨水泥间隔及其制备方法
技术领域
本发明涉及生物医用材料技术领域，具体涉及一种骨缺损用包裹松质骨植骨的网状骨水泥间隔及其制备方法。
背景技术
由高能量创伤、骨感染、骨肿瘤和先天性骨骼畸形切除导致的节段性骨缺损临床多见，大段骨缺损修复仍然具有挑战性。传统的游离植骨仅适合小段骨缺损，被认为不适合大段骨缺损，因为在大段骨缺损传统游离植骨后植骨材料容易松动和发生骨吸收现象，不愈合率很高。近来，出现改良游离植骨方法，如钛网、线网和筋膜等包裹松质骨等植骨材料的包裹植骨技术。由于具有机械性包裹作用，植骨材料不会松动和发生骨吸收现象，骨愈合率很高；同时，网孔提供周围毛细血管长入和营养物质进入的通道，所以包裹植骨技术是修复大段骨缺损有效方法。诱导膜技术是一种较特殊的包裹植骨方法。诱导膜技术需要二阶段手术，第一阶段手术是清创后填塞骨水泥间隔（传统诱导膜技术是填塞实心骨水泥），填塞在体内后，由于异物反应，在骨水泥周围形成诱导膜；6-8 周后行第二阶段手术，取出骨水泥间隔，在形成的诱导膜内植入松质骨等植骨材料。诱导膜除具有机械性隔离和包裹植骨材料作用外，还具有生物成骨活性和丰富血供，以及含干细胞，所以诱导膜技术较钛网、线网和筋膜等包裹植骨方法的骨愈合更快、愈合率更高。但是，诱导膜技术存在需要二阶段手术的缺陷。其次，传统的诱导膜技术是在骨缺损处直接制作成形实心结构骨水泥间隔，而且要求包裹少许骨残端，缺点是骨水泥间隔包裹紧密、取出困难，取出时容易损伤诱导膜和残端骨。
另外，由于骨缺损的形状、大小各不相同，如人体股骨和胫骨上段骨缺损直径为50-60mm，而小动物（如大鼠）股骨直径为4.0mm，胫骨上段横断面为三角形，而下段为近似圆形。因此，包裹材料不仅大小需要限制，而且还需要具备可塑形性。
发明内容
本发明的目的是在于克服现有技术中存在的不足，提供骨缺损用包裹松质骨植骨的网状骨水泥间隔及其制备方法，本发明的网状骨水泥间隔中由于存在筋，较细的横向连接骨水泥间隔可以折断，折断后使得网具有可塑形性，可满足不同形状和大小的骨缺损需要，而且筋在折断后仍能保持原来恒定的网孔间隙大小，可实现优异的包裹植骨材料的效果。骨水泥间隔还可以缓慢刺激周围组织形成诱导膜，而形成的诱导膜具有生物成骨活性，可以促进骨愈合。本发明能克服传统诱导膜技术填塞实心骨水泥间隔，没有植骨空间，无法同时植骨，以及需要二期取出骨水泥间隔再植骨的二阶段手术的缺陷，实现同时填塞骨水泥间隔和包裹植骨的一阶段手术的改良诱导膜技术修复骨缺损的目的。
本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：
一种骨缺损用包裹松质骨植骨的网状骨水泥间隔的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：制作具有横、纵向沟槽的模具，并在沟槽内预先设置用于控制网状骨水泥间隔的网孔间隙的筋；
步骤二：在横、纵向沟槽内填充骨水泥，待骨水泥硬化塑形后，取出带筋的网状骨水泥间隔。
优选的，步骤一中，所述模具包括至少三条横向沟槽和至少四条纵向沟槽，使用缝针将所述筋埋设于横向沟槽和纵向沟槽内；埋设过程中，所述横向沟槽内的筋的两端分别穿过模具的左右两个侧面的中心，并在模具的底面打结连接；所述纵向沟槽内的筋的两端分别穿过所述模具的上下两个侧面的中心，并在模具的底面打结连接。这样可以保证筋始终位于骨水泥间隔的中央。
优选的，步骤二中，筋设置好后，在横、纵向沟槽内填充骨水泥，静置一段时间，骨水泥凝固后取出带筋的网状骨水泥间隔。
优选的，静置6-10分钟，骨水泥凝固后取出带筋的网状骨水泥间隔。
优选的，所述筋为医用缝线或医用细钢丝。
优选的，所述模具的材质为塑料、硬纸板、泡沫及树脂材料中的任意一种
优选的，每条所述横向沟槽的长度为10mm-200mm，宽度为0.8mm-1.5mm，深度为0.8mm-1.5mm；每相邻两条横向沟槽之间的距离为3mm-30mm。
优选的，每条所述纵向沟槽的长度为10mm-150mm，宽度为1mm-5mm，深度为0.8mm-2mm；每相邻两条纵向沟槽之间的距离为0.8mm-3mm。
本发明还提供一种网状骨水泥间隔，采用所述的骨缺损用包裹松质骨植骨的网状骨水泥间隔的制备方法制得。
优选的，所述网状骨水泥间隔包括横向间隔和纵向间隔；多条横向间隔和纵向间隔相互交错设置并连为一体；每条所述横向间隔和每条所述纵向间隔内均包裹有筋；每相邻两条横向间隔之间的距离为3mm-30mm；每相邻两条纵向间隔之间的距离为0.8mm-3.0mm。
优选的，每条所述横向间隔的长度为10-200mm、宽度为0.8-1.5mm、厚度为0.8-1.5mm；每条所述纵向间隔的长度为10-150mm、宽度为1-5mm、厚度为0.8-2mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1. 本发明制备的网状骨水泥间隔具有可塑形性，通过制作具有多条纵向沟槽和多条较细的横向沟槽的模具，将医用不可吸收缝线或医用细钢丝埋设于横向沟槽和纵向内，两端用缝针穿过模具侧壁的中央打结固定于背侧，将调制好的骨水泥填充于模具的横向沟槽和纵向沟槽内，待其塑形，塑形和凝固硬化完成后取出带线的网状骨水泥间隔，将其放置在骨缺损的周围，在骨缺损的中央植骨，然后将网状骨水泥间隔中间的横向缝线或细钢丝收紧、塑形，包裹好植骨材料后，再固定在钢板和残段骨的上下两端。
2. 由于本发明每相邻两条纵向沟槽之间的距离为0.8mm-3mm，所以使得制备得到的网状骨水泥间隔的每相邻两条纵向间隔之间的距离也为0.8mm-3mm；包裹材料的网孔过大的话，松质骨等颗粒状植骨材料容易溢出，起不到理想包裹效果；网孔过小和孔过少的话，不利于周围新生血管和营养物质长入或进入到植骨材料中，因此，本发明将每相邻两条纵向间隔之间的距离保证在0.8mm-3mm之间，可以具备最佳的包裹效果。
3. 由于本发明每条所述横向沟槽的宽度为0.8mm-1.5mm，所以使得制备得到的网状骨水泥间隔的每条横向间隔之间的距离也为0.8mm-1.5mm，横向间隔较细，在包裹过程中，网状骨水泥间隔中的横向和纵向缝线或细钢丝收紧，分别固定在骨缺损两侧残端骨上时；较细的横向间隔在收紧包裹过程中，容易折断，但是筋始终位于骨水泥间隔的中央，周围缝线收紧后使得网具有良好的可塑形性，可以满足不同形状和大小的骨缺损。由于横、纵间隔中有缝线或细钢丝，网状骨水泥间隔折断后仍不会散开和移位，可以保持网原来的网孔大小。本发明在网状骨水泥间隔中包裹医用缝线或医用细钢丝，不仅具备优异的包裹植骨材料的效果，而且成本远低于钛网、线网等其他包裹材料。
4. 本发明制备得到的网状骨水泥间隔可以是多种形状，具体形状不做限定。
5. 本发明制备得到的网状骨水泥间隔还可缓慢刺激周围组织产生异物反应形成诱导膜，而形成的诱导膜具有生物成骨活性，可以促进骨愈合，同时，网孔为周围新生血管和营养物质长入或进入到植骨材料提供通道，有利于形成新骨痂，克服了传统诱导膜技术填塞骨水泥为实心间隔，没有植骨空间，无法同时填塞骨水泥和植骨，需要二阶段手术的缺陷。
6. 本发明实现了同时填塞骨水泥间隔和包裹植骨的一阶段手术修复骨缺损的目的，既可以满足人体，也可以满足小动物的骨缺损行一阶段手术的改良诱导膜技术应用网状骨水泥间隔包裹松质骨植骨的需求，而且本发明制备得到的网状骨水泥间隔具有较好的可重复性和稳定的骨愈合效果。
7. 本发明的制备方法简单易操作，可以快速制作网状骨水泥间隔，且制备的网状骨水泥间隔具有良好的可塑形性。
附图说明
图1为本发明所述网状骨水泥间隔的结构示意图。
图2为本发明所述模具的结构示意图。
图3为本发明所述模具另一角度的结构示意图。
图4为本发明所述网状骨水泥间隔的使用示意图。
图中，1-模具、11-横向沟槽、12-纵向沟槽、2-筋、31-横向间隔、31-纵向间隔、4-钢板。
具体实施方式
下面将结合附图与实施例对本发明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，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1-图4所示：
清创后人体胫骨上段骨缺损长度为100mm、直径为60mm，用钢板4固定骨缺损两端；包裹骨缺损的网需要分别包裹两残段1cm，故网的宽度为100+10+10=120mm，长度为60×3.1415=188mm。
一种骨缺损用包裹松质骨植骨的网状骨水泥间隔的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：选用泡沫材料通过3D打印技术制作具有4条横向沟槽和30条纵向沟槽的模具1；其中，每条横向沟槽的长度为188mm、宽度为1mm、深度为1mm；每条纵向沟槽的长度为120mm、宽度为2mm、深度为2mm；每相邻两条横向沟槽之间的距离为25mm；每相邻两条纵向沟槽之间的距离为2mm；
步骤二：使用缝针将4号医用不可吸收缝线穿过模具1的左右两个侧面的中心使其填充于横向沟槽内，并将缝线的两端在模具1的底面打结连接；
步骤三：使用缝针将4号医用不可吸收缝线穿过模具1的上下两个侧面的中心使其填充于纵向沟槽内，并将缝线的两端在模具1的底面打结连接；
步骤四：缝线设置好后，在横、纵向沟槽内填充骨水泥，将高出沟槽的多余骨水泥去除，仅保留在沟槽内的骨水泥，静置10分钟，待骨水泥塑形硬化后，解开模具1底面的缝线结，取出带缝线的网状骨水泥间隔即可。
通过上述步骤制得的网状骨水泥间隔的每条横向间隔的长度为188mm、宽度为1mm、厚度为1mm；每条纵向间隔的长度为120mm、宽度为2mm、厚度为2mm；即通过上述步骤制得的网状骨水泥间隔的整体长度为188mm，整体宽度为120mm，即大小与包裹人体胫骨上段骨缺损相吻合。
将本实施例制备得到的网状骨水泥间隔用于修复人体胫骨上段骨缺损，具体步骤如下：
S1：将带缝线的网状骨水泥间隔放置在胫骨上段骨缺损的周围，折断较细的横向连接骨水泥间隔使其可以弯曲塑形，在骨缺损的中央植入直径1mm的颗粒状松质骨植骨材料，然后将网状骨水泥间隔中央的横向缝线收紧；
S2：将网状骨水泥间隔中间的缝线固定在钢板4上，将网状骨水泥间隔两端的缝线分别固定在残段骨上下两端，去除重叠部分多余的骨水泥间隔，然后收紧缝线打结固定；
S3：缝合切口。
本实施例的网状骨水泥间隔在早期可以对人体起到良好的完整的包裹植骨材料的作用；还可以缓慢刺激周围组织产生异物反应形成诱导膜，而形成的诱导膜具有生物成骨活性，可以促进骨愈合。同时，网孔为周围新生血管和营养物质长入或进入到植骨材料提供了通道，克服了传统诱导膜技术填塞骨水泥为实心间隔，没有植骨空间，无法同时填塞骨水泥和植骨，需要二阶段手术的缺陷。
实施例2
如图1-图4所示：
SD级大鼠股骨中段直径为4mm，制作SD级大鼠股骨中段骨缺损长度为10mm的骨缺损，即4mm×10mm骨缺损，用钢板4固定骨缺损两端；包裹骨缺损的网需要分别包裹两残段2mm，故网的长度为10+2+2=14mm，宽度为4×3.141=12mm。
一种骨缺损用包裹松质骨植骨的网状骨水泥间隔的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：选用硬纸板材料压模塑形制作具有3条横向沟槽和5条纵向沟槽的模具1；其中，每条横向沟槽的长度为14mm、宽度为1mm、深度为0.8mm；每条纵向沟槽的长度为12mm、宽度为1.5mm、深度为0.8mm；每相邻两条横向沟槽之间的距离为3mm；每相邻两条纵向沟槽之间的距离为0.8mm；
步骤二：使用缝针将1号医用不可吸收缝线穿过模具1的左右两个侧面的中心使其填充于横向沟槽内，并将缝线的两端在模具1的底面打结连接；
步骤三：使用缝针将1号医用不可吸收缝线穿过模具1的上下两个侧面的中心使其填充于纵向沟槽内，并将缝线的两端在模具1的底面打结连接；
步骤四：缝线设置好后，在横、纵向沟槽内填充骨水泥，将高出沟槽的多余骨水泥去除，仅保留在沟槽内的骨水泥，静置6分钟，待骨水泥硬化塑形后，解开模具1底面的缝线结，取出带缝线的网状骨水泥间隔即可。
通过上述步骤制得的网状骨水泥间隔的每条横向间隔的长度为14mm、宽度为1mm、厚度为0.8mm；每条纵向间隔的长度为12mm、宽度为1.5mm、厚度为0.8mm；即通过上述步骤制得的网状骨水泥间隔的整体长度为14mm，整体宽度为12mm，即大小与包裹大鼠股骨中段骨缺损相吻合。
将本实施例制备得到的网状骨水泥间隔用于修复大鼠股骨中段骨缺损，具体步骤如下：
S1：将带缝线的网状骨水泥间隔放置在大鼠股骨中段骨缺损的周围，折断较细的横向连接骨水泥间隔使其具有可塑形性，在骨缺损的中央植入直径1mm的颗粒状松质骨植骨材料，然后将网状骨水泥间隔中央的横向缝线收紧；
S2：将网状骨水泥间隔中间的缝线固定在钢板4上，将网状骨水泥间隔两端的缝线分别固定在残段骨上下两端，若叠骨水泥间隔有重叠，去除重叠部分的骨水泥间隔，然后收紧缝线打结固定；
S3：缝合切口。
实施例3
如图1-4所示：
清创后人体股骨中段骨缺损长度为60mm、股骨直径为50mm，用钢板4固定骨缺损两端；包裹骨缺损的网需要分别包裹两残段1cm，故需要网的宽度为60+10+10=80mm，长度为50×3.14=160mm。
一种骨缺损用包裹松质骨植骨的网状骨水泥间隔的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：选用树脂材料通过3D打印技术制作具有3条横向沟槽和32条纵向沟槽的模具1；其中，每条横向沟槽的长度为160mm、宽度为1mm、深度为1mm；每条纵向沟槽的长度为80mm、宽度为3mm、深度为2mm；每相邻两条横向沟槽之间的距离为20mm；每相邻两条纵向沟槽之间的距离为2mm；
步骤二：使用缝针将1号医用不可吸收缝线穿过模具1的左右两个侧面的中心使其填充于横向沟槽内，并将缝线的两端在模具1的底面打结连接；
步骤三：使用缝针将1号医用不可吸收缝线穿过模具1的上下两个侧面的中心使其填充于纵向沟槽内，并将缝线的两端在模具1的底面打结连接；
步骤四：缝线设置好后，在横、纵向沟槽内填充骨水泥，在具体填充过程中，可以根据实际需求填充骨水泥，从而制得形状不同的骨水泥间隔，可以是长方型、H型，也可以是不规则型；填充好后将高出沟槽的多余骨水泥去除，仅保留在沟槽内的骨水泥，静置8分钟，待骨水泥硬化塑形后，解开模具1底面的缝线结，取出带缝线的网状骨水泥间隔即可。
通过上述步骤制得的网状骨水泥间隔的整体长度为160mm，整体宽度为80mm，即大小与包裹人体胫骨中段骨缺损相吻合。
将本实施例制备得到的网状骨水泥间隔用于修复人体胫骨中段骨缺损，具体步骤如下：
S1：将带缝线的网状骨水泥间隔放置在胫骨中段骨缺损的周围，折断较细的横向连接骨水泥间隔使其具有可塑形性，在骨缺损的中央植入直径1mm的颗粒状松质骨植骨材料，然后将网状骨水泥间隔中央的横向缝线收紧；
S2：将网状骨水泥间隔中间的缝线固定在钢板4上，将网状骨水泥间隔两端的缝线分别固定在残段骨上下两端，去除重叠部分的骨水泥间隔，然后收紧缝线打结固定；
S3：缝合切口。
本实施例的网状骨水泥间隔可以对骨缺损起到良好的完整的包裹植骨材料的作用；还可以缓慢刺激周围组织产生异物反应形成诱导膜，而形成的诱导膜具有生物成骨活性，可以促进骨愈合。同时，网孔为周围新生血管和营养物质长入或进入到植骨材料提供了通道，克服了传统诱导膜技术填塞骨水泥为实心间隔，没有植骨空间，无法同时填塞骨水泥和植骨，需要二阶段手术的缺陷，该网状骨水泥间隔具有稳定的可重复性和良好的成骨效果。
综上所述，本发明制备得到的网状骨水泥间隔既可以应用于小动物骨缺损，也可以用于人体大段骨缺损。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种骨缺损用包裹松质骨植骨的网状骨水泥间隔的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：制作具有横、纵向沟槽的模具（1），并在沟槽内预设用于控制网状骨水泥间隔的网孔间隙的筋（2）；
步骤二：在横、纵向沟槽内填充骨水泥，待骨水泥硬化塑形后，取出带筋的网状骨水泥间隔。
2.根据权利要求1所述的骨缺损用包裹松质骨植骨的网状骨水泥间隔的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述模具（1）包括至少三条横向沟槽（11）和至少四条纵向沟槽（12）；使用缝针将所述筋（2）埋设于横向沟槽（11）和纵向沟槽（12）内；埋设过程中，所述横向沟槽（11）内的筋（2）的两端分别穿过模具（1）的左右两个侧面，并在模具（1）的底面打结连接；所述纵向沟槽（12）内的筋（2）的两端分别穿过所述模具（1）的上下两个侧面，并在模具（1）的底面打结连接。
3.根据权利要求1所述的骨缺损用包裹松质骨植骨的网状骨水泥间隔的制备方法，其特征在于：步骤二中，筋（2）设置好后，在横、纵向沟槽内填充骨水泥，静置一段时间，骨水泥凝固后取出带筋的网状骨水泥间隔。
4.根据权利要求3所述的骨缺损用包裹松质骨植骨的网状骨水泥间隔的制备方法，其特征在于：静置6-10分钟，骨水泥凝固后取出带筋的网状骨水泥间隔。
5.根据权利要求1所述的骨缺损用包裹松质骨植骨的网状骨水泥间隔的制备方法，其特征在于：所述筋（2）为医用缝线或医用细钢丝。
6.根据权利要求2所述的骨缺损用包裹松质骨植骨的网状骨水泥间隔的制备方法，其特征在于：所述模具（1）的材质为塑料、硬纸板、泡沫或树脂材料中的任意一种。
7.根据权利要求2所述的骨缺损用包裹松质骨植骨的网状骨水泥间隔的制备方法，其特征在于：每条所述横向沟槽（11）的长度为10mm-200mm，宽度为0.8mm-1.5mm，深度为0.8mm-1.5mm；每相邻两条横向沟槽（11）之间的距离为3.0mm-30mm。
8.根据权利要求2所述的骨缺损用包裹松质骨植骨的网状骨水泥间隔的制备方法，其特征在于：每条所述纵向沟槽（12）的长度为10mm-150mm，宽度为1mm-5mm，深度为0.8mm-2mm；每相邻两条纵向沟槽（12）之间的距离为0.8mm-3mm。
9.一种网状骨水泥间隔，其特征在于：采用如权利要求1至8任意一项所述的骨缺损用包裹松质骨植骨的网状骨水泥间隔的制备方法制得；所述网状骨水泥间隔包括多条横向间隔（31）和纵向间隔（32）；多条横向间隔（31）和纵向间隔（32）相互交错设置并连为一体；每条所述横向间隔（31）和每条所述纵向间隔（32）内均包裹有筋（2）；每相邻两条横向间隔（31）之间的距离为3mm-30mm；每相邻两条纵向间隔（32）之间的距离为0.8mm-3.0mm。
10.根据权利要求9所述的网状骨水泥间隔，其特征在于：每条所述横向间隔（31）的长度为10mm-200mm、宽度为0.8mm-1.5mm、厚度为0.8mm-1.5mm；每条所述纵向间隔（32）的长度为10mm-150mm、宽度为1mm-5mm、厚度为0.8mm-2mm。
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