CN103908357B - 一种人造骨骼结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种人造骨骼结构，其能降低生物钛合金制造的人造骨骼的弹性模量，使其与自然骨骼更加接近。其包括人造骨骼本体，其特征在于：人造骨骼本体内部开有若干沿长度方向贯通人造骨骼本体的空腔，从而形成人造骨骼本体内的中空结构。

Description

一种人造骨骼结构

技术领域

本发明涉及生物工程技术领域，具体为一种人造骨骼结构。

背景技术

金属生物材料中，第一代的不锈钢和第二代的钴铬或钴铬钼合金由于其弹性模量远比自然骨骼高，植入后不利于自然骨骼组织的再造和愈合，因此临床应用在逐步减少。生物钛合金与第一和第二代金属生物材料相比具有明显的优越性，例如，非常理想的生物兼容性、优秀的抗腐蚀性能、高的疲劳强度、低弹性模量，因此钛合金是长效或永久人体植入最理想的金属生物材料。

虽然生物钛合金的弹性模量远低于第一和第二代金属生物材料，但与自然骨骼相比仍然较高(生物钛合金：50～120GPa；骨头：20～30GPa)，因此若能进一步降低生物钛合金的弹性模量则能使生物钛合金与自然骨骼更加接近，从而满足人造骨骼在生物工程中的应用。目前，有通过采用泡沫钛或者泡沫钛合金等泡沫金属的来制造人造骨骼，由于泡沫金属材料的弹性模量与自然骨骼较接近，尤其是泡沫金属中存在的泡沫孔隙对促进人体组织的愈合也有着重要的意义，但是由泡沫金属材料制成的人造骨骼其人造骨骼内的泡沫孔隙多为单体闭合结构，各孔隙之间无法贯通，从而导致该人造骨骼植入体内后骨骼内的体液或者骨髓不能渗透与流动，从而不利于人造骨骼与自然骨骼的生长结合，也不利于骨骼功能的恢复；另外，目前采用泡沫金属制造人造骨骼的工艺复杂，一方面泡沫金属的加工工艺复杂，另一方面泡沫金属多是通过精密铸造的形式加工成人造骨骼，而在实际应用中常常因个体差异、植入位置不同而导致需要预先设计制造不同的骨状铸模，从而导致人造骨骼的制造成本高、制造周期长。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种人造骨骼结构，其能解决因现有泡沫金属材料制造的人造骨骼内孔隙无法贯通而导致的人造骨骼植入体内后体液或者骨髓不能渗透与流动的问题，其与自然骨骼更加接近，有利于人造骨骼与自然骨骼的生长结合。

其技术方案是这样的，其包括人造骨骼本体，其特征在于：所述人造骨骼本体内部开有若干沿长度方向贯通所述人造骨骼本体的空腔，从而形成所述人造骨骼本体内的中空结构。

其进一步特征在于：

所述若干空腔沿人造骨骼本体的径向均匀分布，所述空腔沿人造骨骼本体径向的分布密度为10%～90%；

所述若干空腔沿人造骨骼本体的径向由内向外按由疏向密逐渐过渡分布。

其更进一步特征在于：

所述空腔为骨骼孔隙，所述若干骨骼孔隙均沿骨骼长度方向贯通所述人造骨骼本体形成中空结构；

所述若干骨骼孔隙沿所述人造骨骼本体长度方向层状分布；

所述相邻层的所述骨骼孔隙完全层叠贯通，形成筒状的中空结构；

所述相邻层的所述骨骼孔隙局部交错层叠，形成网状的中空结构。

其更进一步特征还在于：

所述人造骨骼本体内的中空结构由若干相互邻接的内部镂空的三维支架结构构成，所述若干三维支架结构相互邻接使得相邻所述三维支架结构内部镂空的空腔互相贯通从而形成贯通所述人造骨骼本体的空腔。

所述空腔内置有治疗药物。

本发明人造骨骼结构的有益效果在于：其在人造骨骼本体内开有若干沿长度方向贯通所述人造骨骼的空腔，从而形成人造骨骼本体内的中空结构，使得人造骨骼结构与自然骨骼结构更为接近，而人造骨骼的中空结构有利于体液或者骨髓在人造骨骼内的渗透与流动，进而有利于人造骨骼植入后与自然骨骼的生长结合，既而有利于骨骼功能的恢复；另外，人造骨骼内的若干空腔的径向分布可以是均匀分布，也可以是由内向外的方向按由疏向密逐渐过渡分布，从而保证人造骨骼结构能够满足不同自然骨骼密度的要求，使得人造骨骼结构与待生长结合的自然骨骼结构更加趋于接近，既而更有利于骨骼功能的恢复；此外，人造骨骼内的空腔，可以直接由骨骼孔隙构成，也可以由内部镂空的三维支架结构构成，从而满足不同的人造骨骼结构的要求；另外骨骼孔隙内置有治疗药物，当人造骨骼植入体内后，治疗药物可以随着骨骼内体液或骨髓的渗透与流动起到局部缓释给药的作用。

附图说明

图1为本发明人造骨骼结构的断面示意图；

图2为本发明中骨骼孔隙为正六边形且径向均匀分布的筒状中空结构示意图；

图3为本发明中骨骼孔隙为正六边形且径向均匀分布的的网状中空结构示意图；

图4为本发明中骨骼孔隙为正六边形且径向均匀分布的的网状中空结构的立体示意图；

图5为本发明中骨骼孔隙为正三角形且径向均匀分布的的筒状中空结构示意图；

图6为本发明中骨骼孔隙为正三角形且径向均匀分布的的网状中空结构示意图；

图7为为本发明中骨骼孔隙为正三角形且径向均匀分布的的网状中空结构的立体示意图；

图8为本发明中由若干正八面体三维支架结构邻接而成的三维支架结构空腔示意图；

图9为本发明中由若干菱形十二面体三维支架结构邻接而成的三维支架结构空腔示意图；

图10为图9中单个菱形十二面体三维支架结构示意图；

图11为本发明中若干骨骼孔隙2在人造骨骼本体的径向面上由内向外按由密向疏逐渐过渡分布的示意图。

具体实施方式

本发明人造骨骼结构包括人造骨骼本体1，人造骨骼本体1内部开有若干沿长度方向贯通人造骨骼的空腔，从而形成所述人造骨骼本体内的中空结构。

见图1，若干空腔由若干骨骼孔隙2构成，若干骨骼孔隙均沿骨骼长度方向贯通所述人造骨骼本体形成中空结构；若干骨骼孔隙2在人造骨骼本体的径向面上均匀分布，并且骨骼孔隙2的密度为10%～90%；若干骨骼孔隙2在人造骨骼本体的径向面上也可以由内向外按由疏向密逐渐过渡分布，见图11；骨骼孔隙2内置有治疗药物；若干骨骼孔隙呈沿人造骨骼本体长度方向层状分布，其中当相邻层的骨骼孔隙完全层叠贯通，则形成筒状的中空结构，见图2和图4；当相邻层的骨骼孔隙局部交错层叠，形成网状的中空结构，见图3、图4、图6和图7；

人造骨骼本体内的中空结构也可以由若干相互邻接的内部镂空的三维支架结构3构成，若干内部镂空的三维支架结构相互邻接使得相邻三维支架结构的空腔互相贯通从而形成贯通所述人造骨骼本体的空腔，内部镂空的三维支架结构可以采用正八面体支架结构（见图8）、或者菱形十二面体支架结构（见图9、图10）。

本发明的人造骨骼结构通过3D打印的方法即能制得，采用3D打印制造人造骨骼其不需要预先设计制造骨状铸模，因而制造快速，制造成本低，适合人造骨骼应用过程中实时定制的原则。

Claims (2)

1.一种人造骨骼结构，其包括人造骨骼本体，其特征在于：所述人造骨骼本体内部开有沿长度方向贯通所述人造骨骼本体的空腔，从而形成所述人造骨骼本体内的中空结构；所述空腔沿所述人造骨骼本体径向的分布密度为10%～90%、且径向由内而外按由疏向密逐渐过渡分布；所述空腔为骨骼孔隙，所述骨骼孔隙均沿骨骼长度方向贯通所述人造骨骼本体形成中空结构；所述空腔内置有治疗药物；所述骨骼孔隙沿所述人造骨骼本体长度方向层状分布；相邻层的所述骨骼孔隙局部交错层叠，形成网状的中空结构；所述人造骨骼本体内的中空结构由相互邻接的内部镂空的三维支架结构构成，所述三维支架结构相互邻接使得相邻所述三维支架结构的空腔互相贯通从而形成贯通所述人造骨骼本体的空腔。

2.根据权利要求1所述的一种人造骨骼结构，其特征在于：相邻层的所述骨骼孔隙完全层叠贯通，形成筒状的中空结构。