CN109893305B - 一种具有分区的组织工程支架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及人体生物工程技术领域，尤其为一种具有分区的组织工程支架，包括支架本体，支架本体由多组且每组之间方向不同的平行网条构成，网条之间设有将它们交织连接的加强棱。支架本体上规则设有稀疏结构区和密实结构区，稀疏结构区与密实结构区之间设有过渡结构区。本发明通过若干间隔分布、通常相互连接成菱形的加强棱，将多组且每组之间方向不同的平行网条连接起来组成特定形状的模型，并着重对模型进行分区使模型的不同部位具有不同的密度和强度，采用3D打印钛合金的方法制作耳廓支架，使人造耳廓支架更加接近真实耳廓的结构，为改良目前常用的小耳畸形外耳廓再造手术做准备，不需通过胸部手术截取肋软骨，减轻了患者的痛苦。

Description

一种具有分区的组织工程支架

技术领域

本发明涉及人体生物工程技术领域，具体为一种具有分区的组织工程支架。

背景技术

先天性小耳畸形的治疗的基础是外耳廓再造。正常耳廓是由细薄的皮肤软组织包裹弹力软骨支架所组成的，具有弹性的薄壳结构，并由耳轮、对耳轮、耳屏、对耳屏、耳垂、耳甲、三角窝、舟状窝等构成，凸凹回旋，形态复杂，因此耳廓再造是一个困难、复杂的手术。目前临床主要应用的手术方式之一是brent-nagata法，即通过截取患者部分肋软骨进行拼接、雕刻，制作成耳廓形态，分期行耳廓再造术。

行耳廓再造术虽然能够造出与正常耳廓形态非常相似的再造耳，但影响再造耳形态的因素很多，残耳及残耳后皮肤的松紧、厚薄、大小等，这些条件都会影响手术的效果；同时，取肋软骨本身对患者有较大创伤，术后遗留肋软骨缺失，难免对以后生活造成不便；此外，作为该手术的难点，所截用肋软骨的长短、形状、厚薄差异都很大，肋软骨的雕刻处理，更是对手术医师的审美及用刀技巧的极大挑战。因此，该手术具有手术难度高，手术时间长，术后造成多根肋软骨缺失等特点。鉴于此，我们提出一种具有分区的组织工程支架。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有分区的组织工程支架，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种具有分区的组织工程支架，包括支架本体，所述支架本体由多组平行的网条构成，每组网条之间相互方向不同，通常为横向组网条和纵向组网条。不同组的网条之间设有将他们交织连接起加强作用的棱，通常四根棱构成菱形格。若干所述横向网条和若干所述纵向网条构成若干网格，所述支架本体上规则设有稀疏结构区和密实结构区，所述稀疏结构区与所述密实结构区之间设有过渡结构区，所述支架本体上规则设有若干加强棱，所述加强棱通常四根连接，组成菱形，四根所述连接条依次通过前支点、左支点、后支点以及右支点连接成型；

所述稀疏结构区的尺寸大于所述密实结构区的尺寸，所述过渡结构区靠近所述稀疏结构区的一端尺寸小于或等于所述稀疏结构区的尺寸，所述过渡结构区靠近所述密实结构区的一端尺寸大于或等于所述密实结构区的尺寸，所述过渡结构区的尺寸从靠近所述稀疏结构区的一端至靠近所述密实结构区的一端逐渐缩小。

优选的，若干所述横向网条并排分布，任意两根所述横向网条互不接触，若干所述纵向网条并列分布，任意两根所述纵向网条互不接触。

优选的，所述横向网条与所述纵向网条互相垂直，且所述横向网条和所述纵向网条互不接触。

优选的，所述横向网条呈锯齿状或弦波状，所述纵向网条呈锯齿状或弦波状，所述纵向网条与所述横向网条的锯齿或弦波的结构能够构成相互编织的形态，但不求结构、形态相同。

优选的，所述菱形格位于网格内，若干所述菱形格呈矩阵分布，任意两个相邻的所述菱形格之间均隔有一个网格。

优选的，所述前支点和所述后支点分别位于相邻的两根横向网条上，所述左支点和所述右支点分别位于相邻的两根纵向网条上。

优选的，所述菱形格与所述支架本体为一体成型结构。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过若干间隔分布的菱形格将若干横向网条和若干纵向网条连接起来组成特定形状的模型，并着重对模型进行分区使模型的不同部位具有不同的密度和强度，采用3D打印钛合金的方法制作耳廓支架，使人造耳廓支架更加接近真实耳廓的结构，为改良目前常用的小耳畸形外耳廓再造手术做准备，不需通过胸部手术截取肋软骨，减轻了患者的痛苦，简化了耳廓支架制作的繁琐步骤，减轻了医师的工作量和工作强度，降低了手术难度，缩短了手术时间，降低了并发症的发生可能性，为患者及其家属提供了更多手术方式的选择，具有良好的应用前景及市场需求。

附图说明

图1为本发明具有分区的组织工程支架的正面结构结构示意图；

图2为本发明的背面结构示意图；

图3为本发明的支架本体(局部)分区处的结构示意图。

图4为本发明的支架本体(局部)的左视结构示意图；

图5为本发明的支架本体(局部)的右视结构示意图；

图中：1、支架本体；10、网格；101、稀疏结构区；102、密实结构区；103、过渡结构区；11、横向网条；12、纵向网条；2、菱形格；20、连接条；201、前支点；202、后支点；203、左支点；204、右支点。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“长度”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，在本发明的描述中，“若干”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：

一种具有分区的组织工程支架，包括支架本体1，支架本体1由若干横向网条11和若干纵向网条12组成，若干横向网条11和若干纵向网条12构成若干网格10，支架本体1上规则设有稀疏结构区101和密实结构区102，稀疏结构区101与密实结构区102之间设有过渡结构区103，支架本体1上规则设有若干菱形格2，菱形格2由四根连接条20组成，四根连接条20依次通过前支点201、左支点203、后支点202以及右支点204连接成型。

本实施例中，若干横向网条11并排分布，任意两根横向网条11互不接触，若干纵向网条12并列分布，任意两根纵向网条12互不接触。

进一步地，横向网条11与纵向网条12互相垂直，且横向网条11和纵向网条12互不接触，使支架本体1整体的结构结实稳固，且具有弹性，避免经3D打印成型的实体模型过硬。

进一步地，横向网条11呈锯齿状，纵向网条12呈锯齿状，纵向网条12与横向网条11的锯齿结构相同，使横向网条11和纵向网条12均具有弹性，且支架本体1受到压力时，横向网条11与纵向网条12发生形变的程度相同。

本实施例中，稀疏结构区101的尺寸大于密实结构区102的尺寸，使密实结构区102的结构更精细、更稳固。

具体地，稀疏结构区101的横纵网条的锯齿段长度均大于密实结构区102的横纵网条的锯齿段长度，稀疏结构区101的连接条20的长度大于密实结构区102的连接条20的长度，密实结构区102的各线段长度相较稀疏结构区101的各线段长度同比例缩小。

进一步地，过渡结构区103靠近稀疏结构区101的一端尺寸小于或等于稀疏结构区101的尺寸，过渡结构区103靠近密实结构区102的一端尺寸大于或等于密实结构区102的尺寸，过渡结构区103的尺寸从靠近稀疏结构区101的一端至靠近密实结构区102的一端逐渐缩小，通过过渡结构区103可以将稀疏结构区101的线条与密实结构区102的线条顺滑连接起来，使支架本体1整体结构平滑且稳固。

本实施例中，菱形格2位于网格10内，若干菱形格2呈矩阵分布，通过菱形格2的连接加固可以有效增强支架本体1整体结构的强度。

进一步地，任意两个相邻的菱形格2之间均隔有一个网格10，通过间隔分布的菱形格2使支架本体1构成立体状，当支架本体1由硬质材料制成时，也能具有良好的弹性。

本实施例中，前支点201和后支点202分别位于相邻的两根横向网条11上，左支点203和右支点204分别位于相邻的两根纵向网条12上，则一个菱形格2可以将两根相邻的横向网条11和两根相邻的纵向网条12连接起来。

进一步地，一根纵向网条12上只存在若干左支点203，其相邻的纵向网条12上只存在若干右支点204，具体地，带有左支点203的纵向网条12与带有右支点204的纵向网条12依次交错分布；进一步地，一根纵向网条12上只存在若干左支点203，其相邻的纵向网条12上只存在若干右支点204，具体地，带有左支点203的纵向网条12与带有右支点204的纵向网条12依次交错分布，以此确保菱形格2可以间隔分布。

本实施例中，菱形格2与支架本体1为一体成型结构，具体地，支架本体1可以通过3D打印的方式将钛合金材料打印制成实体模型，操作简单快捷。

具体地，支架本体1的形状可以根据使用需求进行建模定制，其模型可以为外耳廓、外鼻、鼻假体以及颌假体等，本实施例中支架本体1的形状优选为小耳朵软骨支架的形状，在进行建模时需细化外侧耳轮和内侧三角窝、舟状窝处的密度分布，以便使实体支架更接近真实耳廓的结构。

进一步地，建模过程中可以根据使用的强度和弹性的需求来给小耳朵支架进行分区，在支架模型的不同区域上通过调整网状的形状、密度、分布以及结构来实现不同的强度和弹性，从而使硬质材料制成的人造小耳朵支架具有与真的小耳朵支架相近的弹性和质感，提高人造外耳廓的美观度。

此外，在调整3D打印的模型参数时，可以将稀疏结构区101的层厚设置较高，使稀疏结构区101的实体模型更柔软有弹性，同时将密实结构区102的层厚设置较低，使密实结构区102的实体模型更坚固、精度更高。

本实施例的特定形态与结构的3D打印组织工程支架在使用时，首先用CT扫描出特定的组织结构形状，即外耳廓的软骨支架，并将CT扫描获得的图像转换成数字模型，且该数字模型采用的是支架本体1的网格结构，以正常耳廓的结构和尺寸为依据对模型进行分区，并对不同区域进行形状、密度等方面的调整，确定模型的形状和尺寸后，最后在3D打印机内加入粉末状钛合金材料，将构建的小耳朵支架模型打印成实体支架。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一种具有分区的组织工程支架，包括支架本体（1），其特征在于：所述支架本体（1）由多组平行的网条构成，分为若干横向网条（11）和若干纵向网条（12），若干横向网条（11）和若干纵向网条（12）构成若干网格（10），所述支架本体（1）上规则设有稀疏结构区（101）和密实结构区（102），所述稀疏结构区（101）与所述密实结构区（102）之间设有过渡结构区（103），所述支架本体（1）上设有若干加强棱结构，四根棱构成菱形格（2）作为加强结构，所述菱形格（2）由四根连接条（20）组成，四根所述连接条（20）依次通过前支点（201）、左支点（203）、后支点（202）以及右支点（204）连接成型；

所述稀疏结构区（101）的尺寸大于所述密实结构区（102）的尺寸，所述过渡结构区（103）靠近所述稀疏结构区（101）的一端尺寸小于或等于所述稀疏结构区（101）的尺寸，所述过渡结构区（103）靠近所述密实结构区（102）的一端尺寸大于或等于所述密实结构区（102）的尺寸，所述过渡结构区（103）的尺寸从靠近所述稀疏结构区（101）的一端至靠近所述密实结构区（102）的一端逐渐缩小；若干所述横向网条（11）并排分布，每排横向网条（11）为连续的，任意两根所述横向网条（11）互不接触，若干所述纵向网条（12）并列分布，每列纵向网条（12）为连续的，任意两根所述纵向网条（12）互不接触；所述横向网条（11）与所述纵向网条（12）互相垂直，且所述横向网条（11）和所述纵向网条（12）互不接触；所述横向网条（11）呈锯齿状或弦波状，所述纵向网条（12）呈锯齿状或弦波状，所述纵向网条（12）与所述横向网条（11）的锯齿或弦波的结构能够构成相互编织的形态；所述菱形格（2）位于网格（10）内，若干所述菱形格（2）呈矩阵分布；任意两个相邻的所述菱形格（2）之间均隔一个网格（10）；所述前支点（201）和所述后支点（202）分别位于相邻的两根横向网条（11）上，所述左支点（203）和所述右支点（204）分别位于相邻的两根纵向网条（12）上；所述菱形格（2）与所述支架本体（1）为一体成型结构。

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