[发明专利]十二面体杆结构单元、骨植入体及其传质性能评测方法

说明书

本发明公开了一种十二面体杆结构单元、骨植入体及其传质性能评测方法，十二面体杆结构单元包括由二十四根小梁构成的菱形十二面体，及分别由菱形十二面体的十二个面的相对两顶点向外延伸出的小梁，相邻小梁之间形成孔隙，十二面体杆结构单元形成有呈三维空间分布的多个孔隙；骨植入体由若干十二面体杆结构单元经过排列、拼接构成，可降低骨植入体的刚度，避免应力遮挡风险，具有良好的生物传质性能、组织再生性能；建立了小梁尺寸与平均渗透率之间的第一定量分析关系，可根据预设的平均渗透率，按照第一定量分析关系确定小梁尺寸，为骨植入体的可控、量化、科学设计提供数据依据，有利于个性化仿生骨植入体的临床应用和推广。

技术领域

本发明涉及生物医用假体技术领域，特别是指一种十二面体杆结构单元、骨植入体及其传质性能评测方法。

背景技术

随着老龄化社会的深入以及交通事故、自然灾害的发生，骨修复、骨置换的需求越来越多，如何提供安全可靠，且具有良好组织再生性能的骨植入物(骨植入体包括骨支架和骨假体等，骨假体包括骨板、骨钉等)已成为亟待解决的临床问题之一。与金属实体骨植入体(骨支架和骨假体)相比，多孔仿生骨植入体具有刚度低、应力遮挡风险小、易于细胞粘附生长及组织再生、个性化定制等特点，具有巨大的临床需求和广阔的应用前景。

研究表明，对于多孔仿生骨植入体，其多孔结构的形态及形体参数是影响生物传质性能及组织再生性能的重要因素。目前，大部分多孔仿生骨植入体的多孔结构是沿单方向设计，结构单一，性能差别不大；同时，多孔仿生骨植入体的个性化设计一般依赖于经验，缺乏可控、量化的科学设计方法，存在生物传质性能不佳、无法量化评估等问题，大大限制了多孔仿生骨植入体的临床应用和推广；而且，个性化仿生骨植入体的生物传质性能的检测，是依靠细胞培养实验、动物实验等方法进行定性分析，工作量大、影响因素多，且无法进行术前的定量描述和评估，在一定程度上也阻碍了个性化仿生骨植入体的临床应用和推广；再者，多孔仿生骨植入体的不同孔隙之间的差异大小、程度等形体参数无法进行定量分析，无法为评估组织再生性能提供数据依据。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种十二面体杆结构单元、骨植入体及其传质性能评测方法，十二面体杆结构单元具有呈三维空间分布的若干孔隙，骨植入体由若干十二面体杆结构单元经排列设计而成，能够对十二面体杆结构单元及骨植入体的形体参数、传质性能进行定量分析与调整。

基于上述目的，本发明提供了一种十二面体杆结构单元，包括：

由二十四根小梁构成的菱形十二面体，及分别由所述菱形十二面体的十二个面的相对两顶点向外延伸出的小梁，相邻小梁之间形成孔隙，所述十二面体杆结构单元形成有呈三维空间分布的多个孔隙。

可选的，所述延伸出的小梁，其端部具有三个切面，所述十二面体杆结构单元的外部轮廓呈正方体形状，所述十二面体杆结构单元形成有六个拼接面。

可选的，以所述菱形十二面体任意一个未设延伸出的小梁的顶点为中心点，第一延伸小梁、第二延伸小梁、第三延伸小梁、第四延伸小梁与所述中心点相邻，以其中一对相对的第一延伸小梁、第三延伸小梁所在直线为S轴，以另一对相对的第二延伸小梁、第四延伸小梁所在直线为Z轴，以相邻的第一延伸小梁、第四延伸小梁的端点连线的垂线所在直线为Y轴，以相邻的第三延伸小梁、第四延伸小梁的端点连线的垂线所在直线为X轴，所述十二面体杆结构单元分别以X、Y、Z、S轴为对称轴，呈轴对称结构，所述十二面体杆结构单元具有各向同性的生物传质特性。

可选的，所述小梁的截面是正方形、圆边正三角形、正三角形、圆形、椭圆形中的其中一种。

本发明还提供一种骨植入体，由至少一个所述十二面体杆结构单元利用建模方法拼接构成。