TW201832730A - 荷重骨構件 - Google Patents

Abstract

一種荷重骨構件，其包含一骨修補材及覆於該骨修補材外部的一金屬網，其中：該骨修補材為塊材，其外型適形於一骨缺損處；以及該金屬網包含一網狀部與一連結部，該網狀部具複數個網格且應該骨修補材之外型與大小；以及該連結部設於該網狀部之末端並包含一連結構造；該金屬網為網格構造，相對於實心結構具有較佳彈性與撓取性，植入患者骨缺損處可減少患者的不適感，且相對於實心結構可使用較少量的金屬材料，相對降低實心金屬植入物的材料成本；本發明可利用3D列印製造，減少高昂模具費用，可客製化設計網格樣式與孔洞率，增加實用性。

Description

荷重骨構件

一種荷重骨構件，特別是應用於修補骨缺損的荷重骨構件。

一般骨缺損/骨折的修補方式是將金屬植入物植入患處，以固定支撐骨頭缺損部位，好讓缺損的骨頭得以穩定生長癒合。常見的金屬植入物包含鋼、鈦材質的骨板、骨釘或肋條，但習知的金屬植入物之缺點詳述如後。

以口腔癌患者切除下顎骨為例，一般口腔癌患者會以外科手術切除下顎骨病變部位，但是缺損的下顎骨往往影響患者的說話、吞嚥或咀嚼等日常生活行為，大幅降低生活品質。因此，醫生會將前述的金屬植入物植入下顎骨缺損位置作為下顎重建的主要支撐修復材料，但是該些金屬植入物為了達到足夠的支撐性、結構強度，通常為實心且具有相當的厚度或寬度，如此一來卻會造成金屬植入物的剛性過高、低彈性或低撓曲性，而與原來之人體骨骼結構匹配性差，導致患者自身的骨頭與實心金屬植入物的接觸位置產生力量分布不匹配或不均問題而產生不適感，實有改善的必要。

而且，用於修補骨缺損的金屬植入物需使用例如鋼、鈦等醫療級的金屬材料，此種昂貴的金屬材料若用於打造實心的結構，不僅會有高昂的模具開模成本，且實心結構導致金屬材料的使用量與成本價格都相當驚人。

為了解決目前習知的實心金屬植入物剛性過高且低彈性、低撓曲性，會造成患者不適感，且實心金屬植入物的材料成本、開模成本高昂的問題，本發明提供一種荷重骨構件，其包含一骨修補材及覆於該骨修補材外部的一金屬網，其中：該骨修補材為塊材，其外型適形於一骨缺損處；該金屬網包含一網狀部與一連結部，該網狀部具有複數個網格，且該網狀部對應該骨修補材之外型與大小；以及該連結部設於該網狀部之末端並於其上設一連結構造。

其中，該骨修補材為生物陶瓷或骨水泥；

較佳的，該骨水泥係由矽酸鈣、矽酸鎂、矽酸鋅、矽酸鈣鎂、矽酸鈣鋅、矽酸鈣鈦或多巴胺-矽酸鈣複合粉體與水或磷酸液體混合而成。

較佳的，該骨修補材具有多孔隙或中空結構。

其中，該金屬網材質為不鏽鋼或鈦。

進一步，該骨修補材與該金屬網於其接觸面部分相互融接。

進一步，該骨修補材之頂面設有複數個呈凹陷狀的牙槽孔。

進一步，另設有一金屬網，兩金屬網對應覆於該骨修補材外部。

進一步地，兩該金屬網進一步以一支撐部連接。

進一步地，該網狀部的複數個網格為三維立體構造網格。

透過前述說明可知，本發明具有以下優點：

1. 本發明的金屬網係為網格構造，相對於實心的結構，網格具有較佳的彈性與撓取性，植入患者骨缺損處後，可減少患者的不適感；且本發明網格的結構相對於實心的結構可使用較少量的金屬材料，並搭配骨修補材的使用，可相對降低金屬植入物的材料成本。

2. 本發明可利用3D列印製程製造，可減少習知金屬植入物需要開模製造的高昂模具費用，且透過3D列印可進一步客製化設計多孔結構、兩部件結構，實用性增加。

請參考圖1～3，本發明第一較佳實施例為下顎骨構件，其包含一骨修補材10及一金屬網20，該骨修補材10為適形或略小於患者下顎骨M缺損位置的骨外型，該金屬網20包覆於該骨修補材10的外表面。

請參考圖2，該骨修補材10作為下顎骨構件較佳於其頂面設有複數個呈凹陷狀的牙槽孔11，其作用在於供假牙插設固定。

請參考圖3，該金屬網20為網格結構而具有可撓性，該金屬網20於底部形成一支撐部21；該金屬網20與該骨水泥材10設置時，該支撐部21支撐該骨水泥材10的底部且將該骨水泥材10限位於下顎骨M的缺損區域，該金屬網20於前、後側分別形成一立起狀的網狀部22，該二網狀部22分別貼覆於該骨水泥材10的前、後側，且該網狀部22左右之寬度與該骨修補材10之寬度相當。於各網狀部22的左、右側分別形成凸出狀的二連結部23，並於各連結部23穿設一連結孔24。

將該骨修補材10及該金屬網20設置於下顎骨M缺損處時，可使用複數個骨釘25穿過連結孔24釘入下顎骨M，以將前、後兩側之網狀部22之連結部23分別固定於下顎骨M的裡面與外面，藉此金屬網20可使該骨修補材10限位於下顎骨M的缺損區域。較佳地，該金屬網20的材質為鈦、不鏽鋼等質輕、較有彈性的金屬材質。本實施例的金屬網20的網格結構，使該金屬網20相對於習知的實心金屬肋條具有一定程度的可撓性及彈性，固定於患處時，能夠減少硬質的金屬植入物與下顎骨M接觸所造成的不適感。

上述之該骨修補材10的材料較佳具有生物相容性、可刺激骨生長或可降解特性的材料，可為生物陶瓷、骨水泥等，藉此，該骨修補材10與下顎骨M接觸的地方，能刺激原本的下顎骨M的細胞逐漸生長，而隨著該骨修補材10的降解，使新生骨頭生長，而下顎骨M與本發明第一較佳實施例能緊密結合。

前述的該骨水泥較佳是由一骨水泥粉與液體均勻混合成漿狀、膏狀或泥狀的骨水泥，以模塑方式硬化成形。該骨水泥粉包含矽酸鈣、矽酸鎂、矽酸鋅、矽酸鈣鎂、矽酸鈣鋅、矽酸鈣鈦或多巴胺-矽酸鈣複合粉體，該液體包含水或磷酸溶液。該骨修補材10可進一步具有多孔隙結構，使新生的下顎骨M生長進入該骨修補材10。

請參考圖4，本發明第二較佳實施例為大腿骨構件，其結構基本與前述第一較佳實施例相同，包含該骨修補材10以及包覆於該骨修補材10外表面的該金屬網20，而本實施例與前述第一較佳實施例的差異在於該骨修補材10的外型如圖4顯示，為中空柱狀的大腿骨W缺損處外型，該金屬網20則對應該骨修補材10的外表面同為中空柱狀，包含有該網狀部22、兩末端之該連結部23以及連結孔24，該網狀部22的軸向長度與該骨修補材10的軸向長度相當，該金屬網20包覆於該骨修補材10的外部，而本實施例的該金屬網20則不設有該支撐部21。

實施時，本實施例會設置於大腿骨W的骨缺損處，將該連結部23套設於該大腿骨W，使用骨釘25穿設於該連結孔24，將本實施例兩端固定於該大腿骨W上，該骨修補材10的兩端即會緊密地頂抵於大腿骨W提供支撐，中空的結構則可提供血液流通、骨髓的生長，促進骨頭的癒合。

本實施例較佳是利用3D列印(3D printing)的方式形成對應該大腿骨W缺損處外型的形狀，且透過3D列印成形時，該骨修補材10可設計為多孔隙的結構，且該骨修補材10與該金屬網20的接觸面，兩種材料可產生部分融接的情形，使得該骨修補材10與該金屬網20可連接的更為緊密與牢靠。

本發明可進一步以軸向方向設計為兩部件的形式，以方便未來該金屬網20的拆卸，請參考圖5，以第二較佳實施例為例，該金屬網20以軸向方向形成兩個半圓形的部件覆於該骨修補材10外部，並於該連結部23以骨釘25固定設置於大腿骨W缺損位置，待該大腿骨W癒合後，將該骨釘25取下，即可將該金屬網20取下。

本發明的該金屬網20的網格樣態，可依據人體骨骼不同強度程度對應調整，由於人體骨骼主要分為緻密骨(皮質骨)與疏鬆骨(海綿骨)，位在骨骼較外層的為緻密骨，內層為疏鬆骨，一般而言，緻密骨的彈性模數(Modulus of Elasticity)約為14 GPa，疏鬆骨的彈性模數約為1.4 GPa，而本發明的該金屬網20的網格較佳為一三維立體構造網格，並可擁有不同的網格樣式與孔洞率，以形成具有不同強度的設計，達到符合人體骨骼強度的效果；前述所謂的三維立體構造網格是指組成該網格之複數線構造係延伸於該網格的厚度方向，且各線構造於該厚度方向皆有結合網點。

請參考圖6與下表1，本發明之該金屬網20的網格樣式較佳可包含Neovius’s surface (圖6中代號A)、Schwartz W (圖6中代號B)與Schwartz Diamond(圖6中代號C)等設計，以Ti₆ Al₄ V材質之該金屬網20為例，下表1表列不同孔隙率與不同網格設計所對應的彈性模數，自表1可看出，本發明可對應不同骨骼所需的強度適應性地設計網格樣式，使得本發明移植於人體時，與移植位置周圍的真實骨骼具有相仿的強度，減少既有金屬植入物過於剛硬的問題。 【表1】

本發明該金屬網20的網格設計不限定僅上述表格1的三種網格設計，亦不侷限該金屬網20上僅有單一種網格種類，本發明之該金屬網20以3D列印製造時，可利用多種網格、不同孔隙率的搭配組合，或甚至是自外而內的強度梯度設計(模仿真實人體的緻密骨與疏鬆骨)等，以達到符合患者移植位置周圍骨骼的最佳適應強度與硬度。

上述僅為本發明的較佳實施例而已，並非用以限定本發明主張的權利範圍，凡其它未脫離本發明所揭示的精神所完成的等效改變或修飾，均應包括在本發明的主張範圍內。

10‧‧‧骨修補材

11‧‧‧牙槽孔

20‧‧‧金屬網

21‧‧‧支撐部

22‧‧‧網狀部

23‧‧‧連結部

24‧‧‧連結孔

25‧‧‧骨釘

M‧‧‧下顎骨

W‧‧‧大腿骨

圖1為本發明第一較佳實施例之示意圖。 圖2為本發明第一較佳實施例之骨修補材示意圖。 圖3為本發明第一較佳實施例之金屬網示意圖。 圖4～5為本發明第二較佳實施例之示意圖與剖面示意圖。 圖6為本發明該金屬網的網格設計示意圖。

Claims (10)

1. 一種荷重骨構件，其包含一骨修補材及覆於該骨修補材外部的一金屬網，其中： 該骨修補材為塊狀； 該金屬網包含一網狀部與一連結部，該網狀部具有複數個網格，且該網狀部對應該骨修補材之外型與大小；以及 該連結部設於該網狀部之末端並於其上設一連結構造。
2. 如申請專利範圍第1項之荷重骨構件，該骨修補材為生物陶瓷或骨水泥。
3. 如申請專利範圍第2項之荷重骨構件，該骨水泥係由矽酸鈣、矽酸鎂、矽酸鋅、矽酸鈣鎂、矽酸鈣鋅、矽酸鈣鈦或多巴胺-矽酸鈣複合粉體與水或磷酸液體混合而成。
4. 如申請專利範圍第1項之荷重骨構件，該骨修補材具有多孔隙或中空結構。
5. 如申請專利範圍第1項之荷重骨構件，該金屬網材質包含不鏽鋼或鈦。
6. 如申請專利範圍第1項之荷重骨構件，該骨修補材與該金屬網於其接觸面部分相互融接。
7. 如申請專利範圍第1項之荷重骨構件，該骨修補材之頂面設有複數個呈凹陷狀的牙槽孔。
8. 如申請專利範圍第1項之荷重骨構件，其設有另一金屬網，兩金屬網對應覆於該骨修補材外部。
9. 如申請專利範圍第8項之荷重骨構件，兩金屬網進一步以一支撐部連接。
10. 如申請專利範圍第1、5、6、8或9項之荷重骨構件，該金屬網的該網狀部之複數個網格為三維立體構造網格。