CN211561236U

CN211561236U - 一种骨缺损修复支架

Info

Publication number: CN211561236U
Application number: CN201921354340.9U
Authority: CN
Inventors: 郝永强; 郭煜; 沈陆; 姜闻博
Original assignee: Ninth Peoples Hospital Shanghai Jiaotong University School of Medicine
Current assignee: Ninth Peoples Hospital Shanghai Jiaotong University School of Medicine
Priority date: 2019-08-16
Filing date: 2019-08-16
Publication date: 2020-09-25
Anticipated expiration: 2029-08-16

Abstract

本实用新型提供一种骨缺损修复支架，所述骨缺损修复支架包括骨缺损修复支架本体和融合面层，所述骨缺损修复支架本体与骨质的接触面设有所述融合面层，所述骨缺损修复支架本体具有中空内腔，所述融合面层为多孔结构，所述骨缺损修复支架的材料为钽金属或钽合金。本实用新型的骨缺损修复支架有效地避免应力遮挡效应，降低二次骨折的风险；钽金属或钽合金为亲生物金属，其本身对于人体没有任何毒副作用，具有优秀的内植物生物学性能，具有促进骨缺损修复的作用；钽金属或钽合金的多孔结构有利于新生骨长入材料内部，取得良好的骨整合效果。

Description

一种骨缺损修复支架

技术领域

本实用新型属于骨修复技术领域，特别是涉及一种骨缺损修复支架。

背景技术

骨缺损是一种临床常见病症，感染，肿瘤，创伤，骨髓炎后的手术清创等各种先天性疾病是导致骨缺损的主要原因。根据骨缺损的范围大小骨骼的稳定性会受到不同程度的影响，失去了稳定性的骨骼对外来冲击的耐受性明显较差，因而在轻微外力的作用下即有可能发生二次骨折。另外，由于失去的部分骨质，病患的骨折愈合，卧床休息和固定的时间也会显著延长，从而带来一系列的并发症。为了修复骨骼的稳定性和避免出现二次骨折，需要及时对骨缺损进行修复。

目前，临床上修复骨缺损的方法有自体或者异体骨移植，人工骨替代等。自体或者异体骨移植存在着不同程度的缺陷：1)自体骨移植会额外增加手术创伤和手术时间.可供骨源有限.移植骨的形态、大小等方面不易满足要求，取骨区可能出现感染、疼痛等并发症。2)同种异体骨移植可能引起血源性疾病的传播及引起免疫反应干扰骨愈合等缺点；另外同种异体骨仅有骨传导作用而无骨诱导作用。移植术后骨折愈合可能相对较慢。因此，临床目前急需一种能够完美代替自体或者同种异体骨的人工骨缺损修复材料。

实用新型内容

目前临床上用于骨缺损修复的人工骨代替物主要存在以下问题：1)内植物与骨骼弹性模量不匹配，植入后容易产生应力遮挡现象，加速骨量丢失的同时二次骨折的风险增加；2)内植物不具备促进骨折愈合的生物学功能，仅提供骨折愈合所需的稳定环境；3)由于传统加工工艺的限制导致填充物的形态与缺损不匹配，会造成磨损并有可能再次造成骨折；4)目前传统工艺加工的多孔材料孔隙率以及孔隙形状不规则影响骨整合效果。针对以上存在的问题，本实用新型提供一种骨缺损修复支架，所述骨缺损修复支架包括骨缺损修复支架本体和融合面层，所述骨缺损修复支架本体与骨质的接触面设有所述融合面层，所述骨缺损修复支架本体具有中空内腔，所述融合面层为多孔结构，所述骨缺损修复支架的材料为钽金属或钽合金。本实用新型的骨缺损修复支架中钽金属或钽合金的弹性模量(186-191Gpa)，与不锈钢(186GPa)类似，高于钛合金(110GPa)，但是经过多孔化处理的钽金属或钽合金支架的弹性模量与钛合金相比则更接近与人体骨骼。因此，将其作为骨缺损填充材料可以有效地避免应力遮挡效应，降低二次骨折的风险；钽金属或钽合金为亲生物金属，其本身对于人体没有任何毒副作用，具有优秀的内植物生物学性能，具有促进骨缺损修复的作用；钽金属的多孔结构有利于新生骨长入材料内部，取得良好的骨整合效果，从而提高骨缺损的修复质量。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供一种骨缺损修复支架，所述骨缺损修复支架包括骨缺损修复支架本体和融合面层，所述骨缺损修复支架本体与骨质的接触面设有所述融合面层，所述骨缺损修复支架本体具有中空内腔，所述融合面层为多孔结构，所述骨缺损修复支架的材料为钽金属或钽合金。

如上所述，本实用新型至少具有以下有益效果之一：

1)多孔钽金属或钽合金的弹性模量与人体骨骼完美匹配，具有良好生物相容性，可以有效地降低二次骨折的风险。

2)钽金属或钽合金的生物活性具有促进骨修复的作用，有利于骨缺损更早的愈合，患者长期卧床的话会出现压疮，坠积性肺炎，深静脉血栓等严重并发症。因此，具有生物活性的钽金属或钽合金可以获得比传统材料更早的稳定，有利于患者更早的下床进行功能锻炼，有效预防此类并发症的出现。

3)所述骨缺损修复支架本体具有中空内腔，可根据需要调整中空内腔的大小，避免假体过重的情况。

附图说明

图1为本实用新型骨缺损修复支架的中空结构示意图。

图2为本实用新型骨缺损修复支架的结构示意图。

图3为本实用新型骨缺损修复支架植入后的示意图。

图4为多孔钽与传统医用钛合金相比更有利于细胞粘附。

图5为动物实验micro-CT结果显示取得了良好的骨整合效果。

附图标记：

1 骨缺损修复支架本体

11 中空内腔

2 融合面层

3 固定螺钉孔

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅图1至图5。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

一种骨缺损修复支架，如图1和图2所示，所述骨缺损修复支架包括骨缺损修复支架本体1和融合面层2，所述骨缺损修复支架本体1与骨质的接触面设有所述融合面层2，所述骨缺损修复支架本体1具有中空内腔11，所述融合面层2为多孔结构，所述骨缺损修复支架的材料为钽金属或钽合金。

所述骨缺损修复支架本体具有中空内腔，可根据需要调整中空内腔的大小，避免假体过重的情况。

通过前期体外实验将SLM技术3D打印的多孔钽金属支架用于体外干细胞的粘附以及增值研究发现，本骨缺损修复支架中钽金属材料与传统材料相比具有更好的生物相容性(图4)：A和C是医用钛合金支架的SEM图，A和C的放大倍数为150倍；B和D是钽金属骨缺损修复支架的SEM图，B和D的放大倍数为1000倍；在此基础上将此钽金属骨缺损修复支架用于动物实验，发现支架可以获得更为优秀的骨整合效果(图5)。

在一个优选的实施例中，所述中空内腔11与所述骨缺损修复支架的体积比为6-8：10-13。

在一个优选的实施例中，钽合金中钽含量为2wt％～60wt％。

在一个优选的实施例中，如图3所示，所述骨缺损修复支架的形状为患者骨缺损的形状。骨缺损修复支架的形状可以根据患者骨缺损的形状进行调整，达到完全符合骨缺损形状的要求。在复杂的肿瘤和创伤病人的骨缺损的匹配方面具有任何以往的植入物不可比拟的优点。

在一个优选的实施例中，所述多孔结构为若干层的层状结构，每层的层状结构具有多个微孔，层与层的微孔相互连通。所述多孔结构层可为钻石形多孔结构层或正方形多孔结构层。

在一个优选的实施例中，所述骨缺损修复支架设有若干个贯通所述骨缺损修复支架的固定螺钉孔3。

在一个优选的实施例中，融合面层的孔隙率为60％～80％。

在一个优选的实施例中，融合面层的厚度为2mm～3.5mm。

在一个优选的实施例中，融合面层的孔径为600μm～800μm。

在一个优选的实施例中，所述骨缺损修复支架设有若干个贯通所述骨缺损修复支架的固定螺钉孔。

实施例1

一种骨缺损修复支架，包括骨缺损修复支架本体1和融合面层2，所述骨缺损修复支架本体1与骨质的接触面设有所述融合面层2，所述骨缺损修复支架本体1具有中空内腔11，所述融合面层2为多孔结构，所述骨缺损修复支架的材料为钽金属。所述中空内腔11与所述骨缺损修复支架的体积比为6：10。所述骨缺损修复支架的形状为患者骨缺损的形状。所述多孔结构为若干层的层状结构，每层的层状结构具有多个微孔，层与层的微孔相互连通。融合面层的厚度为3.5mm，融合面层的孔径为800μm，融合面层的孔隙率为70％。所述骨缺损修复支架设有若干个贯通所述骨缺损修复支架的固定螺钉孔3。所述骨缺损修复支架为类梯形，上融合面层长度为50mm，下融合面层长度为28mm，高度为30mm。

上述骨缺损修复支架的制备方法，包括如下步骤：

1)构建骨三维模型；

所述骨三维模型通常包括各组织的模型，例如，所述模型可以包括皮肤、骨骼、血管、神经和病变部位(例如，肿瘤)等组织的模型，所述模型可以反映出个体(例如，患者)的皮肤表面形状和位置等，还可以反映出个体的骨骼形状和位置等，还可以反映出个体的血管、神经等组织的形状和位置等，还可以反映出个体中肿瘤的形状、位置、以及其肿瘤的具体参数等(例如，体积等)。所述骨三维模型通常可以根据CT数据和/或MRI数据进行构建，构建过程中可以将数据导入E3D三维重建设计软件等软件，并进行配准融合，从而构建所述骨三维模型；

2)确定切除范围，在所述骨三维模型上模拟切除得到切除后的骨三维模型，并以切除部分作为初始骨缺损修复支架模型；

确定切除范围时，通常在模型中选定肿瘤病变活性最强的部位(例如，肿瘤病变范围内代谢最活跃的区域)，作为切除目标，在模型中确定位置和大小。本领域技术人员可选择合适大小和形状进行切除；

3)将初始骨缺损修复支架模型上的切除面作为接触面，将所述接触面向内拉伸并分层构建若干融合面层单元，并在各所述融合面层单元上构建若干通孔获得融合面层模型，将所述初始骨缺损修复支架模型去除融合面层模型后的剩余部分作为初始骨缺损修复支架本体模型；

4)步骤3)得到的初始骨缺损修复支架本体模型中构建中空内腔，得到骨缺损修复支架本体模型，从而获得所述骨缺损修复支架模型；

中空内腔与骨缺损修复支架模型的体积比为6：10；

融合面层模型的孔隙率为60％～80％；

融合面层模型的厚度为2mm～3.5mm；

融合面层单元的通孔孔径为600μm～800μm；

5)制备骨缺损修复支架；

根据患者的影像学(CT数据和/或MRI数据)逆向建模，生成计算机STL文件，然后将文件转移到3D打印机的程序中，开始打印。打印过程：根据STL文件从底部到顶部逐层打印。打印原料为钽金属粉末，整个过程都是在氩气环境中进行。首先，在打印的基板上铺设一层钽金属粉末，然后打印机的激光打印头发射高能量激光，将钽金属粉末根据STL文件中的第一层熔融，然后，机器会将新的一层粉末均匀覆盖在这一层粉末之上开始打印第二层，这个过程重复至打印结束。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种骨缺损修复支架，其特征在于，所述骨缺损修复支架包括骨缺损修复支架本体(1)和融合面层(2)，所述骨缺损修复支架本体(1)与骨质的接触面设有所述融合面层(2)，所述骨缺损修复支架本体(1)具有中空内腔(11)，所述融合面层(2)为多孔结构，所述骨缺损修复支架的材料为钽金属或钽合金。

2.如权利要求1所述的骨缺损修复支架，其特征在于，所述中空内腔(11)与所述骨缺损修复支架的体积比为6-8：10-13。

3.如权利要求1所述的骨缺损修复支架，其特征在于，钽合金中钽含量为2wt％～60wt％。

4.如权利要求1所述的骨缺损修复支架，其特征在于，所述骨缺损修复支架的形状为患者骨缺损的形状。

5.如权利要求1所述的骨缺损修复支架，其特征在于，所述多孔结构为若干层的层状结构，每层的层状结构具有多个微孔，层与层的微孔相互连通。

6.如权利要求1所述的骨缺损修复支架，其特征在于，所述骨缺损修复支架设有若干个贯通所述骨缺损修复支架的固定螺钉孔(3)。

7.如权利要求1所述的骨缺损修复支架，其特征在于，融合面层的孔隙率为60％～80％。

8.如权利要求1所述的骨缺损修复支架，其特征在于，融合面层的厚度为2mm～3.5mm。

9.如权利要求1所述的骨缺损修复支架，其特征在于，融合面层的孔径为600μm～800μm。