[發(fā)明專利]一種強(qiáng)化骨髓復(fù)合的個(gè)體化人工骨支架、構(gòu)建方法及其應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010870409.4
• 申請(qǐng)日: 2020-08-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111991123A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉鳳祥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院
• 主分類號(hào): A61F2/28
• 分類號(hào): A61F2/28
• 代理公司: 上海精晟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31253
• 代理人: 周瓊

本發(fā)明公開(kāi)了一種強(qiáng)化骨髓復(fù)合的個(gè)體化人工骨支架、構(gòu)建方法及其應(yīng)用，該支架的構(gòu)建方法包括以下步驟：(1)骨缺損電子模型獲取及個(gè)體化人工骨支架制作；(2)應(yīng)用RIA裝置提取強(qiáng)化骨髓；(3)強(qiáng)化骨髓復(fù)合的個(gè)體化骨支架。本發(fā)明首次將eBM引入復(fù)合材料骨移植，證實(shí)了eBM復(fù)合個(gè)體化人工骨支架與膜誘導(dǎo)技術(shù)在臨界性骨缺損治療中發(fā)揮重要的作用，本申請(qǐng)不僅可為個(gè)體化修復(fù)長(zhǎng)骨骨缺損提供依據(jù)，還將為假體松動(dòng)、頜面部等復(fù)雜骨缺損重建提供新的思路和方法學(xué)參考，具有重要理論價(jià)值和廣闊應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物醫(yī)用材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種強(qiáng)化骨髓復(fù)合的個(gè)體化人工骨支架、構(gòu)建方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

臨界性骨缺損的修復(fù)與重建是骨科難點(diǎn)和重點(diǎn)問(wèn)題之一。膜誘導(dǎo)技術(shù)(Masquelet骨重建技術(shù))分兩階段重建骨結(jié)構(gòu)，為臨界性骨缺損修復(fù)帶來(lái)希望。然而，“移植骨來(lái)源不足”是限制該技術(shù)應(yīng)用的瓶頸問(wèn)題。盡管組織工程技術(shù)有助于拓展移植骨來(lái)源，然而，其關(guān)鍵步驟—種子細(xì)胞體外擴(kuò)增過(guò)程，除涉及倫理學(xué)問(wèn)題外，還可能累積染色體變異及細(xì)胞惡變傾向。

近年來(lái)，非細(xì)胞型組織工程化骨相關(guān)研究取得重要進(jìn)展。采用該技術(shù)，種子細(xì)胞不需體外擴(kuò)增，可以與支架材料復(fù)合后即時(shí)植入骨缺損，不存在種子細(xì)胞性狀改變及倫理學(xué)問(wèn)題，使組織工程修復(fù)大段骨缺損成為可能。然而，由于未能找到適宜的多潛能種子細(xì)胞，組織工程很難向臨床轉(zhuǎn)化。

擴(kuò)髓－灌洗－吸引裝置(RIA)的設(shè)計(jì)初衷是解決髓內(nèi)釘植入手術(shù)中，擴(kuò)髓所致的骨質(zhì)溫度及髓腔內(nèi)壓升高問(wèn)題。研究表明，RIA擴(kuò)髓后不僅可自行恢復(fù)骨結(jié)構(gòu)，其磨屑(強(qiáng)化骨髓，eBM)含有大量骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞。與髂骨骨髓比較，eBM內(nèi)間充質(zhì)干細(xì)胞數(shù)量更多，成骨潛能亦優(yōu)于髂骨骨髓源干細(xì)胞。我們的前期研究證實(shí)，eBM可以作為非細(xì)胞型組織工程化骨的種子細(xì)胞，eBM復(fù)合3D打印人工骨支架與膜誘導(dǎo)技術(shù)可以有效修復(fù)兔橈骨節(jié)段性骨缺損。個(gè)體化治療是未來(lái)骨科發(fā)展的重要方向之一。本研究擬以臨界性骨缺損為研究對(duì)象，構(gòu)建骨缺損－誘導(dǎo)膜模型，膜內(nèi)植入復(fù)合eBM的個(gè)體化人工骨支架，觀察骨缺損修復(fù)情況并分析其可能機(jī)制。由于種子細(xì)胞易于獲得、eBM取材后可自行恢復(fù)骨結(jié)構(gòu)，允許重復(fù)取材；個(gè)體化人工骨支架可實(shí)現(xiàn)宏觀與微觀結(jié)構(gòu)骨重建，因此，本研究結(jié)果不僅在個(gè)體化修復(fù)臨界性骨缺損方面具有重要意義，還將為假體松動(dòng)、頜面部等復(fù)雜骨缺損重建提供新的思路和方法學(xué)參考。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種強(qiáng)化骨髓復(fù)合的個(gè)體化人工骨支架、構(gòu)建方法及其應(yīng)用，本發(fā)明以臨界性骨缺損為研究對(duì)象，利用膜誘導(dǎo)技術(shù)，構(gòu)建四肢長(zhǎng)骨骨缺損－誘導(dǎo)膜模型；應(yīng)用個(gè)體化人工骨制作技術(shù)，制備力學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、具有合適孔徑、孔隙率，與待修復(fù)區(qū)域解剖形態(tài)相匹配的支架材料；應(yīng)用RIA裝置，制備eBM；將eBM與個(gè)體化人工骨支架材料復(fù)合后，植入骨缺損，觀察骨缺損重建及eBM供區(qū)修復(fù)過(guò)程、分析并發(fā)癥，并進(jìn)行功能評(píng)價(jià)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

一種強(qiáng)化骨髓復(fù)合的個(gè)體化人工骨支架的構(gòu)建方法，包括以下步驟：

(1)骨缺損電子模型獲取及個(gè)體化人工骨支架制作

行骨水泥間隔植入術(shù)后，通過(guò)CT掃描獲取斷層數(shù)據(jù)；基于CT斷層掃描圖像利用Mimic軟件的計(jì)算機(jī)三維重建技術(shù)獲得骨缺損三維模型；各部位個(gè)體化人工骨支架參數(shù)如下：沿材料縱軸，保留直徑3～9mm中空隧道，其中股骨9mm、脛骨6mm、肱骨6mm、尺橈骨3mm，根據(jù)CT獲取的數(shù)據(jù)制造與患者適配的骨支架；

(2)應(yīng)用RIA裝置提取強(qiáng)化骨髓

行骨水泥間隔取出術(shù)手術(shù)麻醉成功后，患者平臥手術(shù)臺(tái)；患肢對(duì)側(cè)下肢常規(guī)消毒、鋪無(wú)菌巾；經(jīng)股骨大轉(zhuǎn)子近側(cè)切口，顯露股骨大轉(zhuǎn)子尖端，植入導(dǎo)針；對(duì)于不適宜股骨RIA病例，選擇脛骨為供區(qū)；術(shù)中選擇脛骨髓腔延長(zhǎng)線與脛骨平臺(tái)前緣交點(diǎn)為進(jìn)針點(diǎn)；經(jīng)髕韌帶內(nèi)側(cè)入路顯露并植入導(dǎo)針；C臂機(jī)透視證實(shí)導(dǎo)針位置；開(kāi)口，RIA裝置順行插入股骨/脛骨髓腔；收集骨髓，無(wú)菌條件下，以500μm濾網(wǎng)過(guò)濾獲得強(qiáng)化骨髓；