CN209048361U - 一种基于3d打印成型的三维骨修复支架 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于3D打印成型的三维骨修复支架，包括基于3D打印成型，外形与人体骨缺损部位形状匹配的多孔负重框架；所述多孔负重框架的内部填充有生物活性骨填充物；所述多孔负重框架的壁上分布有用于将所述生物活性骨填充物填充入所述多孔负重框架，并可使人体组织与所述生物活性骨填充物接触的表面多孔结构。其技术效果是：其在保证三维骨修复支架的刚度符合负重区使用要求的前提下，最大程度实现复杂解剖结构骨缺损的解剖修复，并且最大程度实现骨组织的再生，还原自体骨组织结构。
Description
技术领域
本实用新型涉及医疗器械领域的一种基于3D打印成型的三维骨修复支架。
背景技术
骨缺损的修复，尤其是负重区的骨缺损的修复，一直是骨科医学中的难点和重点，因为负重区的骨缺损带来的不仅是患者精神上和身体上的痛苦，更可能是终身的残疾。目前，对于负重区复杂解剖结构骨缺损的修复尚无有效方法。
以羟基磷酸钙、β-磷酸三钙等可降解生物陶瓷、45S5玻璃等可降解生物玻璃、聚乳酸/羟基磷酸钙可降解生物复合材料等为主的述生物活性骨填充物具有可降解和诱导骨组织自体修复的能力，已经广泛地使用于非负重区的骨缺损，如鼻梁骨、小指骨等骨缺损的骨修复，但是羟基磷酸钙、β-磷酸三钙、聚乳酸/羟基磷酸钙复合材料的刚度往往不能满足在负重区进行骨缺损修复的力学承重要求，因此不能单独用于负重区复杂解剖结构的骨缺损的修复。
单纯采用3D打印技术，将医用金属材料，如钛合金、316L不锈钢等打印成与骨缺损为相匹配的形状，虽可以修复与负重区复杂解剖结构的骨缺损，但其面临自体骨长入不足，长期而言面临内置物松动、骨溶解等问题；即使在医用金属材料表面进行了羟基磷酸钙、β-磷酸三钙涂层处理，效果仍然是有限的。
人工骨，异体骨的应用，虽可以解决单纯使用医用金属材料或者生物活性骨填充物中所存在的问题，但是也存在成骨不全，异种抗原，病毒传播等问题。
发明内容
本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种基于3D打印成型的三维骨修复支架，其可以在保证三维骨修复支架的刚度符合负重区使用要求的前提下，最大程度实现复杂解剖结构骨缺损的解剖修复，并且最大程度实现骨组织的再生，还原自体骨组织结构。
实现上述目的的一种技术方案是：包括基于3D打印成型，外形与人体骨缺损部位形状匹配的多孔负重框架；
所述多孔负重框架的内部填充有生物活性骨填充物；所述多孔负重框架的壁上分布有用于将所述生物活性骨填充物填充入所述多孔负重框架，并使人体组织与所述生物活性骨填充物接触的表面多孔结构。
进一步的，所述多孔负重框架的内部具有三维网络结构，所述三维网络结构是由分布于所述多孔负重框架内，用于填充所述生物活性骨填充物的填充腔构成的，任意一个填充腔均连通与其相邻的所有填充腔；所述三维网络结构通过位于所述多孔负重框架的壁上的表面多孔结构与外部连通。
进一步的，所述多孔负重框架采用钛合金或其它医用金属材料，3D打印成型。
进一步的，所述生物活性骨填充物为可降解生物陶瓷、可降解生物玻璃、可降解生物复合材料。
进一步的，所述生物活性骨填充物在所述多孔负重框架内集合成有型的可降解多孔生物支架。
再进一步的，所述可降解多孔生物支架通过烧结、溶胶凝胶法、3D打印或生物粘结剂粘结成型。
再进一步的，所述可降解多孔生物支架具有孔径为300～800μm的多孔结构。
再进一步的，所述可降解多孔生物支架上种植有可诱导骨组织再生的干细胞。
进一步的，所述多孔负重框架的壁上可以涂覆有生物陶瓷涂层、生物玻璃涂层或生物等离子涂层。
采用了本实用新型的一种基于3D打印成型的三维骨修复支架的技术方案，包括基于3D打印成型，外形与人体骨缺损部位形状匹配的多孔负重框架；所述多孔负重框架的内部填充有生物活性骨填充物；所述多孔负重框架的壁上分布有用于将所述生物活性骨填充物填充入所述多孔负重框架，并使人体骨组织与所述生物活性骨填充物接触的表面多孔结构。其技术效果是：其在保证三维骨修复支架的刚度符合负重区使用要求的前提下，最大程度实现复杂解剖结构骨缺损的解剖修复，并且最大程度实现骨组织的再生，还原自体骨组织结构。
附图说明
图1为本实用新型的一种基于3D打印成型的三维骨修复支架的实施例1的结构示意图。
图2为本实用新型的一种基于3D打印成型的三维骨修复支架的实施例2的多孔负重框架内部的三维网络结构的示意图。
具体实施方式
请参阅图1，本实用新型的发明人为了能更好地对本实用新型的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例，并结合附图进行详细地说明：
实施例1
请参阅图1，本实用新型的一种基于3D打印成型的三维骨修复支架，包括基于3D打印成型，外形与人体骨缺损部位形状匹配的多孔负重框架1。多孔负重框架1的内部填充有生物活性骨填充物；多孔负重框架1的壁上分布有用于将生物活性骨填充物填充入多孔负重框架1，使人体骨组织与生物活性骨填充物接触的表面多孔结构。表面多孔结构是由贯穿多孔负重框架1的壁的通孔11组成的。通孔11的孔径应满足插入骨钉3的要求，以保证本实用新型的一种基于3D打印成型的三维骨修复支架能在骨缺损部位与人体骨组织固定。
其中多孔负重框架1采用具有生物相容性的刚性材料，如钛合金、316L不锈钢等医用金属，或者是氧化铝等，上述材料都是生物惰性的材料，而生物活性骨填充物为可降解的生物陶瓷、可降解生物玻璃、可降解生物复合材料等，上述材料具有诱导骨组织再生的生物活性。由此，人体骨组织可以在多孔负重框架1内的生物活性骨填充物的诱导下，随着生物活性骨填充物的降解，长入多孔负重框架1的内部。
由此，本实用新型的一种基于3D打印成型的三维骨修复支架，充分利用3D打印技术的精细塑性能力，采用3D打印技术打印复杂形状的多孔负重框架1，解决了骨缺损部位的复杂形态重建，保证了负重区的力学要求，而在多孔负重框架1内部填充生物活性骨填充物，实现最大程度的自体骨再生，从而在负重区具有复杂解剖结构骨缺损部位最大程度实现自体骨修复，充分利用了刚性材料的承重能力和生物活性骨填充物的成骨能力。最大程度实现复杂解剖结构骨缺损的解剖修复，并且最大程度实现骨组织的再生，还原自体骨组织结构。
生物活性骨填充物可以为可降解的生物陶瓷、可降解的生物玻璃、可降解的生物复合材料等的颗粒，生物活性骨填充物在多孔负重框架1内集合成有型的可降解多孔生物支架。可降解多孔生物支架2通过壳聚糖等生物粘结剂粘结成型，也可以通过溶胶凝胶法成型，或通过烧结成型或通过3D打印成型。可降解多孔生物支架2具有孔径为300～800μm的多孔结构，以使人体骨组织长入可降解多孔生物支架2，从而与本实用新型的一种基于3D打印成型的三维骨修复支架牢固结合，从而最大程度实现负重区具有复杂解剖结构骨缺损部位最大程度实现自体骨修复。
为了最大程度地实现自体骨修复，可降解多孔生物支架2上可种植诱导骨组织再生的干细胞。
为了使本实用新型的一种基于3D打印成型的三维骨修复支架与人体骨组织的结合更加紧密，多孔负重框架1的壁上涂覆有生物陶瓷涂层或生物玻璃涂层。
实施例2
请参阅图2，本实用新型的一种基于3D打印成型的三维骨修复支架，包括基于3D打印成型，外形与人体骨缺损部位形状匹配的多孔负重框架1。多孔负重框架1的内部填充有生物活性骨填充物；多孔负重框架1的壁上分布有表面多孔结构。表面多孔结构是由贯穿多孔负重框架1的壁的通孔11组成的。
多孔负重框架1的内部具有三维网络结构12。三维网络结构12由分布于多孔负重框架1内，用于填充生物活性骨填充物的填充腔121构成，任意一个填充腔121均连通与其相邻的所有填充腔121；三维网络结构12通过位于多孔负重框架1的壁上的表面多孔结构与外部连通。三维网络结构12的另外一个作用在于增强了多孔负重框架1的力学性能。填充腔121的直径不大于通孔11孔径的十分之一。
本实施例中，三维网络结构12中的填充腔121在多孔负重框架1呈蜂窝状有序分布。通孔11的作用在于：将生物活性骨填充物填充入多孔负重框架1的三维网络结构12中，使人体骨组织与生物活性骨填充物接触。通孔11的孔径应满足插入骨钉3的要求，以保证本实用新型的一种基于3D打印成型的三维骨修复支架能在骨缺损部位与人体骨组织固定。
多孔负重框架1内部采用三维网络结构12的目的在于：利用三维网络结构12的力学支撑作用，在保证多孔负重框架1强度的前提下，充分降低多孔负重框架1的壁的厚度，充分利用多孔负重框架1内部空间，填充尽量多的生物活性骨填充物，最大程度地诱导人体骨组织再生，同时多孔负重框架1壁的厚度的减小也增强了人体骨组织与多孔负重框架1内生物活性骨填充物接触的结合强度，使得本实用新型的一种基于3D打印成型的三维骨修复支架的使用效果大大增强。三维网络结构12中的填充腔121在多孔负重框架1呈蜂窝状有序分布的原因在于多孔负重框架1内部空间的利用率最高，力学强度最高。
其中多孔负重框架1采用具有生物相容性的刚性材料，如钛合金、316L不锈钢等医用金属，或者是氧化铝等，上述材料都是生物惰性的材料，而生物活性骨填充物为可降解生物陶瓷、可降解生物玻璃、可降解生物复合材料等，上述材料具有诱导骨组织再生的生物活性。由此，人体骨组织可以在多孔负重框架1内的生物活性骨填充物的诱导下，随着生物活性骨填充物的降解，长入多孔负重框架1的内部。
由此，本实用新型的一种基于3D打印成型的三维骨修复支架，充分利用3D打印技术的精细塑性能力，采用3D打印技术打印复杂形状的多孔负重框架，解决了骨缺损部位的复杂形态重建，保证了负重区的力学要求，而在多孔负重框架1内部填充生物活性骨填充物，实现最大程度的自体骨再生，从而实现负重区具有复杂解剖结构骨缺损部位最大程度实现自体骨修复，充分利用了刚性材料的承重能力和生物活性骨填充物的成骨能力。由此在保证三维骨修复支架的刚度符合负重区使用要求的前提下，最大程度实现复杂解剖结构骨缺损的解剖修复，并且最大程度实现骨组织的再生，还原自体骨组织结构。
生物活性骨填充物可以为可降解的生物陶瓷、可降解的生物玻璃、可降解的生物复合材料等的颗粒，生物活性骨填充物在多孔负重框架1内集合成有型的可降解多孔生物支架。可降解多孔生物支架2通过壳聚糖等生物粘结剂粘结成型，也可以通过溶胶凝胶法成型。可降解多孔生物支架2具有孔径为300～800μm的多孔结构，以使人体骨组织长入可降解多孔生物支架2，从而与本实用新型的一种基于3D打印成型的三维骨修复支架牢固结合，从而最大程度实现负重区具有复杂解剖结构骨缺损部位最大程度实现自体骨修复。
同时由于三维网络结构12中各个填充腔121是相互连通的，可降解多孔生物支架2在三维网络结构12中整体成型后，三维网络结构12和可降解多孔生物支架2之间形成了相互贯穿的结构，使得本实用新型的一种基于3D打印成型的三维骨修复支架的力学强度进一步提高，与人体骨组织结合更加牢固，人体骨组织长入更快。
为了最大程度地实现自体骨修复，可降解多孔生物支架2上可种植诱导骨组织再生的干细胞。
为了使本实用新型的一种基于3D打印成型的三维骨修复支架与人体骨组织的结合更加紧密，多孔负重框架1的壁上涂覆有生物陶瓷涂层或生物玻璃涂层。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。
Claims (9)
1.一种基于3D打印成型的三维骨修复支架，包括基于3D打印成型，外形与人体骨缺损部位形状匹配的多孔负重框架；其特征在于：
所述多孔负重框架的内部填充有生物活性骨填充物；所述多孔负重框架的壁上分布有用于将所述生物活性骨填充物填充入所述多孔负重框架，并使人体组织与所述生物活性骨填充物接触的表面多孔结构。
2.根据权利要求1所述的一种基于3D打印成型的三维骨修复支架，其特征在于：所述多孔负重框架的内部具有三维网络结构，所述三维网络结构是由分布于所述多孔负重框架内，用于填充所述生物活性骨填充物的填充腔构成的，任意一个填充腔均连通与其相邻的所有填充腔；所述三维网络结构通过位于所述多孔负重框架的壁上的表面多孔结构与外部连通。
3.根据权利要求1所述的一种基于3D打印成型的三维骨修复支架，其特征在于：所述多孔负重框架采用钛合金或其它医用金属材料，3D打印成型。
4.根据权利要求1所述的一种基于3D打印成型的三维骨修复支架，其特征在于：所述生物活性骨填充物为可降解生物陶瓷、可降解生物玻璃、可降解生物复合材料。
5.根据权利要求1所述的一种基于3D打印成型的三维骨修复支架，其特征在于：所述生物活性骨填充物在所述多孔负重框架内集合成有型的可降解多孔生物支架。
6.根据权利要求5所述的一种基于3D打印成型的三维骨修复支架，其特征在于：所述可降解多孔生物支架通过烧结、溶胶凝胶法、3D打印或生物粘结剂粘结成型。
7.根据权利要求5所述的一种基于3D打印成型的三维骨修复支架，其特征在于：所述可降解多孔生物支架具有孔径为300-800μm的多孔结构。
8.根据权利要求5所述的一种基于3D打印成型的三维骨修复支架，其特征在于：所述可降解多孔生物支架上种植有可诱导骨组织再生的干细胞。
9.根据权利要求1所述的一种基于3D打印成型的三维骨修复支架，其特征在于：所述多孔负重框架的壁上可以涂覆有生物陶瓷涂层、生物玻璃涂层或生物等离子涂层。
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|---|---|---|---|---|
| CN112043872A (zh) * | 2020-10-09 | 2020-12-08 | 上海交通大学医学院附属第九人民医院 | 一种用于成骨的药物释放体系及其制备方法和用途 |
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| CN112043872A (zh) * | 2020-10-09 | 2020-12-08 | 上海交通大学医学院附属第九人民医院 | 一种用于成骨的药物释放体系及其制备方法和用途 |
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