1、清华大学健康产业系列研究新成果清华大学健康产业系列研究新成果国家级国家级临床转化神经科学临床转化神经科学杂志专家推荐杂志专家推荐清华人工骨：成人清华人工骨：成人颅骨修补颅骨修补-矿化胶原人工骨修复材料及其在颅骨修复中的应用矿化胶原人工骨修复材料及其在颅骨修复中的应用n 方案一，钛网修补方案一，钛网修补n 优点：板材薄，质地轻，硬度高，价格较低优点：板材薄，质地轻，硬度高，价格较低n 缺点：缺点：儿童颅骨处于发育阶段，颅骨会不断增长发生变化，金属材料无法与儿童颅骨处于发育阶段，颅骨会不断增长发生变化，金属材料无法与组织融合生长，会造成颅骨不对称影响美观，影响大脑发育，不适合组织融合生长，会造成颅
2、骨不对称影响美观，影响大脑发育，不适合儿童。儿童。金属材料，筛孔状，薄，无法重建正常颅骨板障和内板，为颅骨不完金属材料，筛孔状，薄，无法重建正常颅骨板障和内板，为颅骨不完全性修复，直接接触脑组织，对外界冷、热、电、磁、声变化敏感，全性修复，直接接触脑组织，对外界冷、热、电、磁、声变化敏感，脑保护欠佳。脑保护欠佳。n 方案二，仿生材料颅骨修复方案二，仿生材料颅骨修复n 优点：优点：与自身颅骨相同厚度，优异的强度和韧度，可抵抗一定外界力量和噪与自身颅骨相同厚度，优异的强度和韧度，可抵抗一定外界力量和噪音冲击；音冲击；组织相容性好，无过敏原，无人体排斥反应；组织相容性好，无过敏原，无人体排斥反应；冷
3、热传导性差，接近人体皮质骨，对脑组织无刺激；冷热传导性差，接近人体皮质骨，对脑组织无刺激；无电磁传导性，惰性材料，不影响无电磁传导性，惰性材料，不影响X X线和线和MRIMRI检查；检查；可以与人体自身颅骨缺损边缘融合生长，更适合小儿患者；可以与人体自身颅骨缺损边缘融合生长，更适合小儿患者；按照医生要求按照医生要求3D3D塑形和打印，术中也可任意修剪，安装简便。塑形和打印，术中也可任意修剪，安装简便。n 方案三，钛网外板方案三，钛网外板+仿生材料内板仿生材料内板n 优点：优点：双重保护人类大脑，尤其适用于大面积颅双重保护人类大脑，尤其适用于大面积颅骨骨缺损的缺损的成人患者。成人患者。具有最佳的
4、抗外界冲击、抗热、抗冷、抗电磁烈日辐射、抗强声震荡具有最佳的抗外界冲击、抗热、抗冷、抗电磁烈日辐射、抗强声震荡的功能。的功能。n 方案四，终极完美修复方案方案四，终极完美修复方案n 优点：优点：仿生仿生骨泥外塑形（美容修复临床最常见的颞骨泥外塑形（美容修复临床最常见的颞肌萎缩肌萎缩后局部毁容），与后局部毁容），与钛网或钛网或仿生仿生骨手术合用，具有完美的美容骨手术合用，具有完美的美容整形整形效果。效果。患者自体骨髓基质细胞提取，多点种植在患者自体骨髓基质细胞提取，多点种植在仿生仿生骨内，形成多个骨生发骨内，形成多个骨生发中心，最终达到人体颅骨最全面解剖修复和生理功能完美重建。中心，最终达到人体
5、颅骨最全面解剖修复和生理功能完美重建。矿化矿化胶原胶原材料材料介绍介绍Introduction to mineralized collagen矿化胶原矿化胶原n 天然骨的成分和微观结构天然骨的成分和微观结构n 矿化胶原矿化胶原(mineralized collagen)在成分和微观结构上均模仿天然骨基质的一种仿生复合材料 通过体外仿生矿化技术构建而成by Dr.William J.Landis骨基质(bone matrix)羟基磷灰石hydroxyapatite胶原collagen主要有机成分骨基质的约35wt%主要无机成分骨基质的约65wt%矿化胶原矿化胶原n 矿化矿化胶原的制备工艺路线胶原
6、的制备工艺路线n 材料材料表征表征矿化胶原纤维的透射电镜照片羟基磷灰石的c轴与胶原纤维平行，与天然骨结构一致by Dr.William J.Landis矿化胶原矿化胶原n 矿化胶原基仿生骨材料矿化胶原基仿生骨材料A.HR-TEM,c-axis of the Hyaluronan(HA)is parallel to the collagen fibril;B.TEM,periodic mineralized collagen周期性矿化胶原蛋白with the length of 60 nm could be observed;C.TEM and SAED选区电子衍射,mineralized co
7、llagen fibrils with the mineral of hydroxyapatite矿化胶原纤维与羟基磷灰石矿物;D.SEM,mineralized collagen based bone repair material with interconnected pores连通孔隙of 200300 m.矿化胶原矿化胶原n 矿化胶原基仿生骨材料矿化胶原基仿生骨材料获得国际学术界高度评价媒体报道矿化胶原矿化胶原n 相关研究和相关研究和产业化荣获产业化荣获国家国家自然科学二等奖自然科学二等奖和和国家国家技术发明二等奖技术发明二等奖矿化胶原矿化胶原n 矿化矿化胶原医疗器械产品胶原医疗器械
8、产品 奥精公司矿化胶原人工骨修复材料产品“骼金”、“颅睿”、“奥固”已获得3项SFDA III类医疗器械产品注册证，迄今已临床使用逾逾10万例万例，修复效果良好。中国医疗器械产品注册证矿化胶原矿化胶原n 矿化胶原医疗器械产品矿化胶原医疗器械产品 奥精公司矿化胶原人工骨修复材料产品“骼金”（Bongold）于2015年7月获得美国FDA 510(k)市场准入许可（141725）。美国FDA网站查询结果“骼金”产品美国FDA注册证矿化胶原矿化胶原n 矿化胶原的骨缺损修复效果动物实验研究矿化胶原的骨缺损修复效果动物实验研究Repair of 20 mm critical bone defect on
9、 the radius of beagle doga.immediate postoperative;b.4 weeks postoperative;c.8 weeks postoperative;d.12 weeks postoperativeRepair of 15 mm critical bone defect on rabbit radiusa.immediate postoperative;b:X-ray film 12 weeks postoperative;c:tissue slice of the 8th week;d:tissue slice of the 12th week
10、矿化胶原矿化胶原n 矿化矿化胶原骨修复产品的临床应用胶原骨修复产品的临床应用骨科骨科Treatment of bone nonuniona.1 day postoperative;b.1 month postoperative;c.8 month postoperative;d.10 month postoperativeKou J.M.,et al.J.Biomater.Tissue Eng.,2014,4:1107-1112Used for cervical spinal fusiona.X-ray film preoperative;b.MRI preoperative;c.immedi
11、ate postoperative;d.14 weeks postoperativeYu X.,et al.J.Biomater.Tissue Eng.,2012,2:170-176n 矿化胶原骨修复产品的临床矿化胶原骨修复产品的临床应用应用口腔科口腔科矿化胶原矿化胶原术前术后即刻术后3月术前术后即刻术后1月术后3月矿化胶原矿化胶原在颅骨修复中的应用在颅骨修复中的应用Application of mineralized collagen in repairing cranial defects颅骨缺损颅骨缺损n 颅骨的缺损需要采用适当方法进行修复，以颅骨的缺损需要采用适当方法进行修复，以提供生
12、物力学稳定性提供生物力学稳定性、保保护脑组织护脑组织、维持外形美观维持外形美观n 导致骨缺损的因素导致骨缺损的因素 先天性先天性 闭合不全，骨骼畸形 后天性后天性 创伤，感染，肿瘤，生长性骨折CT scan showing cerebral contusions,hemorrhage within the hemispheres,subdural hematoma,and skull fracturesRehman T.,et al.Cases journal,2008,1(1):203用于颅骨成形术的材料用于颅骨成形术的材料Representative intraoperative imag
13、es of current cranioplasty materialsA:Right parietal split calvarial bone graft with titanium plate and mesh used for the repair of a right frontal forehead defect after tumor resection,radiation,and bone flap removal in a 38-year-old patient.Dura was reconstructed with bovine pericardium.B:Hydroxya
14、patite cement and resorbable plate repair of 2 defects on the upper forehead in a 9-year-old child following metopic repair during the 1st year of life.C:Custom-made PEEK implant used for cranioplasty in a 30-year-old woman with a defect of right frontal and temporoparietal areas.Feroze A.H.,et al.J
15、 Neurosurg.2015,20:1-10钛网羟基磷灰石骨水泥聚醚醚酮(PEEK)用于颅骨成形术的材料用于颅骨成形术的材料n 常用颅骨成形术材料的优缺点对比分析常用颅骨成形术材料的优缺点对比分析MaterialAdvantagesDisadvantagesautologous boneaccepted by host,low rate of fracturebone resorption,infection,limited sourceMMA甲基丙烯酸甲甲基丙烯酸甲酯酯strong,heat resistant,inert,low cost,ease of useinfection,fra
16、cture,exothermic burn reaction,inflammation,lack of incorporationHydroxyapatite羟羟基磷灰石基磷灰石noninflammatory,decent chemical bonding to bone,excellent cosmesis&contouring abilitylow tensile strength,brittle,infection,fragmentation,lack of osteointegrationtitanium meshnoninflammatory,noncorrosive,strong,
17、malleability,low infection rate,good cosmesisexpensive,image artifact on imaging,heat conductionalumina ceramicshard,chemically stable,tissue compatible,low infection rateexpensive,prone to shatterPEEK implantradiolucent,chemically inert,strong,elastic,does not create artifacts on imaging,comfortabl
18、e,does not conduct temperaturecost,need for additional 3D planning&imaging,difficult to bond to other materials,infectionShah A.M.,et al.Neurosurg Focus,2014,36(4):E19用于颅骨成形术的材料用于颅骨成形术的材料n 对于生长发育期的儿童而言，颅骨的修复一直以来是一项挑战对于生长发育期的儿童而言，颅骨的修复一直以来是一项挑战 在不断生长的颅颌面骨中，骨替代材料会限制植入部位周围骨组织的生长，从而导致骨发育畸形n 理想的颅骨修复材料的特点
19、理想的颅骨修复材料的特点 与颅骨缺损相匹配，能够达到完整闭合 可透射线 抗感染 受热不膨胀 具备足够的生物力学强度 易于塑形 价格不贵 对于儿童来说，材料还应具备骨传导性和生物可降解性矿化胶原颅骨塞矿化胶原颅骨塞n 用于开颅手术钻孔修复的用于开颅手术钻孔修复的矿化胶原颅骨塞矿化胶原颅骨塞(burr-hole plug)开颅手术示意图 Jane Doe矿化胶原颅骨塞产品矿化胶原颅骨塞使用的模型示例矿化胶原颅骨塞矿化胶原颅骨塞n 矿化胶原颅骨塞在开颅手术中的临床应用矿化胶原颅骨塞在开颅手术中的临床应用 Subarachnoid cyst removal at the left temporal r
20、egion术后X线片a,the 1st month;b,the 3rd month;c,the 10th month矿化胶原颅骨塞矿化胶原颅骨塞n 矿化胶原颅骨塞在开颅手术中的临床应用矿化胶原颅骨塞在开颅手术中的临床应用 Evacuation of intracranial hematoma at the skull术中照片及术后CT影像a,the 1st month;b,the 6th month;c,the 10th month矿化胶原颅骨定制体矿化胶原颅骨定制体n 主要步骤主要步骤1.利用CT扫描获得临床颅骨缺损数据；2.根据CT数据和颅骨解剖特点重建缺损区域3D模型；3.使用快速原型制
21、造（3D打印）技术进行材料成型加工；4.表面处理、清洗、包装及灭菌。矿化胶原颅骨定制体矿化胶原颅骨定制体矿化胶原颅骨定制体植入颅骨缺损模型抗压强度(MPa)抗弯强度(MPa)材料密度(g/cm3)颅骨169*82.0 25.5*1.7-1.8*矿化胶原112.3 7.776.5 5.21.72 0.05人颅骨与矿化胶原颅骨缺损定制体的比较*Park H.K.,et al.Neurol Res.2001,23:267-276*Roberts J.C.,et al.Front Bioeng Biotechnol.2013,1:13*Wu H.,et al.Mater Sci Prog.1991,5
22、(5):455-459矿化胶原颅骨定制体矿化胶原颅骨定制体n 矿化胶原颅骨定制矿化胶原颅骨定制体的临床应用体的临床应用材料准备植入术后1月观察矿化胶原颅骨定制体矿化胶原颅骨定制体n 矿化胶原颅骨定制体的临床矿化胶原颅骨定制体的临床应用应用骨缺损（左）与颅骨定制体（右）的形状比较矿化胶原颅骨定制体矿化胶原颅骨定制体n 矿化胶原颅骨定制体的临床应用矿化胶原颅骨定制体的临床应用 半年的随访结果术后半年CT术后半年观察矿化胶原人工骨泥矿化胶原人工骨泥n 特点特点 可注射及任意塑形 可载药物（如抗生素）n 适应症适应症 非承重部位不规则骨缺损的填充 骨缺损的微创治疗 骨折中碎骨的粘合矿化胶原人工骨泥丰富的矿化胶原产品丰富的矿化胶原产品Thank you就诊咨询提示：就诊咨询提示：请一定诊后患者在“好大夫网站”报到，以便更好指导您出院就诊后续治疗。电脑用户：http:/
