CN217091034U - 个体定制式长骨缺损填充用仿生移植骨块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了个体定制式长骨缺损填充用仿生移植骨块，具有生物兼容性，为拓扑优化结构，由外至内包括支撑筒、中填充体和内填充体。支撑筒为密实的筒状结构，于支撑筒的两端具有与相接骨皮质承插的连接部，于支撑筒内壁的两端还具有融合部，融合部呈环状，为多孔晶格结构的可降解材质，融合部的外侧端面与相接骨皮质的端面相接触；中填充体置于支撑筒内并填充于两融合部之间，为可降解材质，内填充体填充于中填充体内，其两端不伸入融合部内，中填充体和内填充体由多个多孔晶胞单元堆叠构成。既利用密实的非降解材质与疏松多孔的可降解材质结合，通过拓扑结构优化其力学性能，同时又利用不同晶格形态特性实现其生长仿生，促进快速成骨。

Description

个体定制式长骨缺损填充用仿生移植骨块

技术领域

本实用新型涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种个体定制式长骨缺损填充用仿生移植骨块。

背景技术

临床中，长骨骨干多发性骨折是一类揭破复位难度很高的手术，通常方案是只能做简单的功能性复位。而复位后的肢体负重能力会大不如前。

随着近些年生物材料及数字医学技术的飞速发展，多孔结构的仿生假体发展迅猛，为很多患者的康复带来希望，现有长骨骨干假体通常为定制式，根据患者双侧长骨的CT数据，将患者健侧骨模型镜像至患侧，通过配准、切割、修建等命令，一比一还原患侧患病前的形态，最后通过多孔化编辑形成最终的患处替换假体。

现有技术中有多种骨填充假体，通常由均质的多孔结构构成，且通体材质单一，可大体分为金属镁钛合金或可降解材质左旋聚乳酸(PLLA)或己内酰胺单体(MC)等。金属假体由于均质多孔结构与骨骼接触面为线性接触，如中国实用新型专利ZL202021832757.4中公开的一种骨填充块，衔接处比压强大，导致骨面沉降，假体与骨质不愈合，最终导致手术失败。可降解材质虽和骨质结合度较高，但由于现有工艺结构性能较差，无法承载较大的受力，不能满足骨缺损部位的强度、刚度和弹性模量等要求，而且影响骨长入以及植入体在人体中的长期骨整合。

因此需要一种既要力学特性好，又得和骨骼结核性强的假体。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种既利用密实的非降解材质与疏松多孔的可降解材质结合，通过拓扑结构优化其力学性能，同时又利用不同晶格形态特性实现其生长仿生，促进快速成骨个的体定制式长骨缺损填充用仿生移植骨块。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：

个体定制式长骨缺损填充用仿生移植骨块，具有生物兼容性，其特征在于,呈多层的柱状结构，由外至内包括：

支撑筒，为密实的筒状结构，于支撑筒的两端具有与相接骨皮质承插的连接部，于支撑筒内壁的两端还具有融合部，所述融合部呈环状，为多孔晶格结构的可降解材质，融合部的外侧端面与相接骨皮质的端面相接触；

中填充体，置于支撑筒内并填充于两融合部之间，所述中填充体为可降解材质；及

内填充体，填充于中填充体内，其两端不伸入融合部内；

所述中填充体和内填充体均为拓扑优化结构，由多个多孔晶胞单元堆叠构成，每一多孔晶胞单元由多根密实的杆组成镂空的立体结构；

所述中填充体的多孔晶胞单元与内填充体中的多孔晶胞单元相比，内填充体中单个多孔晶胞单元的体积大，组成的杆粗。

进一步的技术方案在于，所述融合部与相接骨皮质相接触的端面为颗粒面。

进一步的技术方案在于，每一所述多孔晶胞单元由两个三棱锥组成的六面体，每一六面体由六根密实的杆组成，多个多孔晶胞单元顶端堆叠。

进一步的技术方案在于，所述仿生移植骨块采用3D打印一体成型。

进一步的技术方案在于，所述连接部的长度为5～300mm。

进一步的技术方案在于，所述融合部为拓扑优化结构，具有内环壁和外环壁，于内环壁和外环壁之间具有多个轴向间隔布置的隔板，于隔板的两端面上具有凸起柱。

进一步的技术方案在于，近端的连接部上最外侧的隔板低于内环壁和外环壁，三者围构成一储液槽。

进一步的技术方案在于，近端的连接部的内环壁上具有缺口。

进一步的技术方案在于，所述中填充体的侧壁上具有贯通的缺口。

进一步的技术方案在于，所述融合部上的孔隙小于中填充体上的孔隙。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

既利用密实的非降解材质与疏松多孔的可降解材质结合，通过拓扑结构优化其力学性能，同时又利用不同晶格形态特性实现其生长仿生，促进快速成骨。

支撑筒为密实的非降解材质，具有一样的强度，为骨块提供整体支撑，增加整体的结构力，支撑筒的两端与相接的长骨近端和长骨远端通过承插的方式相连，实现假体与骨骼的稳定接触，保证骨块植入后位置的稳定。

进一步的，在支撑筒的内臂的两端还具有一圈可降解的融合部，为仿皮质融合生长的多孔晶格结构，融合部为相接的长骨进行面支撑，增加骨骼断面与假体的接触面积，保证受力均匀外还可提升成骨细胞与营养物质的接触面积，从而可保证细胞更强的活性，使假体与骨骼的生长结合更加结实，增加断端的结合程度。

在支撑筒内填充有不同材质和密度的填充体。

内填充体位于骨块的中心部位，竖直生长的晶格形态，其晶格结构根据骨小梁的纵向承载形态设计，每个晶格构成为空间三棱锥顶端堆叠的方式，可将应力集中区域分散到结构各个部分，大大增加了整体结构的稳定性，在保证力学性能的情况下具有大的孔隙，便于外部生物材质附着，且结构通透，不影响骨骼内的血液供给。

中层填充体位于内填充体、支撑筒和融合部围构的环形腔内，中层填为具有一定空间稳定性的疏松结构，为成骨细胞的空间驻留提供了更大空间，同时多孔晶格结构可大大提升成骨细胞与营养物质的接触面积，从而可保证细胞更强的活性，使假体与骨骼的生长结合更加结实。

并且，内填充体的两端不伸入融合部内，即最初植入后，内填充体不与骨骼直接接触，不会因点接触造成骨塌陷，而是在血液流入，成骨细胞成骨之后再与骨骼相融为一体，提高肢体的力学强度。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本公开的仿生移植骨块与长骨结合的意图；

图2是本公开的仿生移植骨块的结构示意图；

图3是本公开的仿生移植骨块的剖面结构示意图；

图4是本公开的仿生移植骨块中填充体的结构示意图；

图5是本公开的仿生移植骨块内填充体的结构示意图。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域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，都属于本实用新型保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1～图5所示，个体定制式长骨缺损填充用仿生移植骨块，具有生物兼容性，不会引起机体免疫系统攻击的生物体嵌入物质。仿生移植骨块呈多层的柱状结构，由外至内包括支撑筒1、中填充体2和内填充体3。仿生移植骨块整体采用喷墨式3D打印技术(3DP)一体成型制得。

支撑筒1为密实的筒状结构，不会被吸收降解，可采用金属材料如纯钛、不锈钢、钴基合金、钛基合金、镁钛合金等，或不可降解的高分子材料如PA塑料、聚乙烯(PE)等制作。

在支撑筒1的两端具有与相接骨皮质承插的连接部101，连接部101可以是包容骨皮质的承口，也可以是插入骨皮质内的插口。连接部101主要是配合骨骼外壁切割区的凸台，使其可以更加稳定的配合，有效避免骨块脱出，连接部101的长度为5～300mm，保证连接的稳定性。支撑筒1为密实的非降解材质，具有一样的强度，为骨块提供整体支撑，增加整体的结构力，支撑筒1的两端与相接的长骨近端和长骨远端通过承插的方式相连，实现假体与骨骼的稳定接触，保证骨块植入后位置的稳定。

在支撑筒1内壁的两端还具有融合部102，所述融合部102呈环状，为多孔晶格结构的可降解材质，融合部102的外侧端面与相接骨皮质的端面相接触。融合部102为拓扑优化结构，具有内环壁和外环壁，于内环壁和外环壁之间具有多个轴向间隔布置的隔板，于隔板的两端面上具有凸起柱，融合部102与相接骨皮质相接触的端面为颗粒面。凸起柱与隔板间形成一个个小凹槽，血液可以进入凹槽内，血液中携带成骨细胞，血液充足流动的地方，将来就可以形成骨骼，类骨小梁结构，这样就可以增大骨骼与植入物间的把持力。

进一步的，近端的连接部101上最外侧的隔板低于内环壁和外环壁，三者围构成一储液槽，来贮存血液，血液充盈区最终就是成骨区。近端的连接部101的内环壁上具有缺口，便于血液的流通。

融合部102为仿皮质融合生长的多孔晶格结构，融合部102为相接的长骨进行面支撑，增加骨骼断面与假体的接触面积，保证受力均匀外还可提升成骨细胞与营养物质的接触面积，从而可保证细胞更强的活性，使假体与骨骼的生长结合更加结实，增加断端的结合程度。

在支撑筒1内填充有不同材质和密度的填充体。中填充体2置于支撑筒1内并填充于两融合部102之间，所述中填充体2为可降解材质。内填充体3，填充于中填充体2内，其两端不伸入融合部102内，不会被吸收降解。其中融合部102和中填充体2的材质可相同，其吸收速率不分先后，通常两周足有成骨开始愈合。

中填充体2和内填充体3均为拓扑优化结构，由多个多孔晶胞单元堆叠构成，每一多孔晶胞单元由多根密实的杆组成镂空的立体结构。优选的，每一所述多孔晶胞单元由两个三棱锥组成的六面体，每一六面体由六根密实的杆组成，多个多孔晶胞单元顶端堆叠。中填充体2的多孔晶胞单元与内填充体3中的多孔晶胞单元相比，内填充体3中单个多孔晶胞单元的体积大，组成的杆粗。

融合部102和中填充体2都为可降解的材质，材质可相同，其吸收速率不分先后，通常两周后有成骨开始愈合。融合部102和中填充体2采用不同的晶格形态，是因为考虑到血液流动方向以及骨小梁的成型方向，由于有血液流动的地方就会成骨，那么做成不同结构的原因是为了在血液成骨后可以更紧密的和骨骼结合，由于已经不是自体骨，因此必须通过多种的空间结构来更好地限制自由度。

该仿生移植骨块中融合部102、中填充体2、内填充体3三者的孔隙依次增大。融合部102中小的竖向缝隙可以使得在血液流过后促进成骨细胞分化为相对结实的皮质。中填充体2是融合部分，目的是为了形成松质骨小梁结构，而该结构最理想的成型尺寸就是300um-1mm的孔径，所以这个结构晶格用该尺寸最合适。内填充体3由于是支撑结构，需要大三角形框架进行力学结构性支撑，且该结构需要有一定的弹性，从而保证在受压时可以轻微形变来分散应力集中，且骨骼长骨骨干区是中空的，内部是骨髓，大尺寸是为了不影响骨髓的正常功能，因为术后骨髓会重新变成红骨髓造血促进成骨，因此需要大填充的结构。

进一步的，中填充体2的侧壁上具有贯通的缺口，为仿生骨骼的滋养孔，便于血供的分化和成型。保证后期植入物内形成的骨结合体活性。

内填充体3位于骨块的中心部位，竖直生长的晶格形态，其晶格结构根据骨小梁的纵向承载形态设计，每个晶格构成为空间三棱锥顶端堆叠的方式，可将应力集中区域分散到结构各个部分，大大增加了整体结构的稳定性，在保证力学性能的情况下具有大的孔隙，便于外部生物材质附着，且结构通透，不影响骨骼内的血液供给。

中层填充体位于内填充体3、支撑筒1和融合部102围构的环形腔内，中层填为具有一定空间稳定性的疏松结构，为成骨细胞的空间驻留提供了更大空间，同时多孔晶格结构可大大提升成骨细胞与营养物质的接触面积，从而可保证细胞更强的活性，使假体与骨骼的生长结合更加结实。

并且，内填充体3的两端不伸入融合部102内，即最初植入后，内填充体3不与骨骼直接接触，不会因点接触造成骨塌陷，而是在血液流入，成骨细胞成骨之后再与骨骼相融为一体，提高肢体的力学强度。

以上仅是本实用新型的较佳实施例，任何人根据本实用新型的内容对本实用新型作出的些许的简单修改、变形及等同替换均落入实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.个体定制式长骨缺损填充用仿生移植骨块，具有生物兼容性，其特征在于,呈多层的柱状结构，由外至内包括：

支撑筒，为密实的筒状结构，于支撑筒的两端具有与相接骨皮质承插的连接部，于支撑筒内壁的两端还具有融合部，所述融合部呈环状，为多孔晶格结构的可降解材质，融合部的外侧端面与相接骨皮质的端面相接触；

中填充体，置于支撑筒内并填充于两融合部之间，所述中填充体为可降解材质；及

内填充体，填充于中填充体内，其两端不伸入融合部内；

所述中填充体和内填充体均为拓扑优化结构，由多个多孔晶胞单元堆叠构成，每一多孔晶胞单元由多根密实的杆组成镂空的立体结构；

所述中填充体的多孔晶胞单元与内填充体中的多孔晶胞单元相比，内填充体中单个多孔晶胞单元的体积大，组成的杆粗。

2.根据权利要求1所述的仿生移植骨块，其特征在于，所述融合部与相接骨皮质相接触的端面为颗粒面。

3.根据权利要求1所述的仿生移植骨块，其特征在于，每一所述多孔晶胞单元由两个三棱锥组成的六面体，每一六面体由六根密实的杆组成，多个多孔晶胞单元顶端堆叠。

4.根据权利要求1所述的仿生移植骨块，其特征在于，所述仿生移植骨块采用3D打印一体成型。

5.根据权利要求1所述的仿生移植骨块，其特征在于，所述连接部的长度为5～300mm。

6.根据权利要求1所述的仿生移植骨块，其特征在于，所述融合部为拓扑优化结构，具有内环壁和外环壁，于内环壁和外环壁之间具有多个轴向间隔布置的隔板，于隔板的两端面上具有凸起柱。

7.根据权利要求6所述的仿生移植骨块，其特征在于，近端的连接部上最外侧的隔板低于内环壁和外环壁，三者围构成一储液槽。

8.根据权利要求6所述的仿生移植骨块，其特征在于，近端的连接部的内环壁上具有缺口。

9.根据权利要求1所述的仿生移植骨块，其特征在于，所述中填充体的侧壁上具有贯通的缺口。

10.根据权利要求1所述的仿生移植骨块，其特征在于，所述融合部上的孔隙小于中填充体上的孔隙。

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