[发明专利]三维人工骨痂牵引术

说明书

技术领域

本发明涉及一种特别是通过三维牵引使骨再生的装置，三维骨痂牵引方法及上述装置的应用。 

背景技术

目前，骨缺损通常采用加入骨修复材料或移植自体或异体骨的方式治疗。 

典型的骨修复材料为无机材料，例如磷酸钙、羟磷灰石或生物活性玻璃(这些都是经过漫长的吸收过程后由再生的骨取代)。而且它只可用于较小的缺损，否则会由于血管形成不足而出现感染。而无机材料无法被充分吸收。这种骨材料即骨修复材料不会发出生物力学脉冲，因此不会引发活性再生)，还有一些人工合成的有机材料，例如聚酯、聚氨基酸、聚酸酐、聚原酸酯、聚磷腈、聚乳酸或聚乙交酯，或同种异体有机材料，如来源于牛同种异体有机材料。由各种类型材料形成的材料组合也可用作复合骨修复材料。骨物质损失也可通过与微血管相连的自体或异体的血管化移植物修补。但是采用同种异体的骨修复材料会导致不良的免疫反应并出现感染。 

从生物学的角度，最佳的骨修复材料是一种自体海绵质移植物。但是这种移植物可供使用的数量有限，并在移植后表现出很高的吸收率。在现有技术中所采用的材料和技术通常无法保证骨的质量，从而导致例如移植床无法安全固定。此外，骨修复材料经常没有充分血管化，加大了感染的风险。并且在现有技术的方法中经常使用生长因子，这将大幅度提高这些方法的成本。 

有时可通过骨的再生填补所缺的骨物质，来代替骨修复材料的使用。在长管状骨上所出现的骨延续性的局部中断可通过牵引成骨治疗。 

骨痂牵引成骨术在一百多年前就已经为人们所知。对于骨形成来说， 最重要的生物学刺激是机械应力。通过这种方式可释放压电力，并激活造骨细胞和破骨细胞。牵引成骨通过骨段的缓慢分离，引发生物生长刺激，从而诱导新骨的形成。利用这种方法，通过牵引可直接形成编织骨(Geflechtsknochen)。在骨的生成过程中，关键的是要确定拉伸应力。如果在骨块上施加这样一个拉伸应力，那么在缝隙中的间充质组织和在邻近的骨块端部就会出现成骨潜能。在存在足够的血管化潜能的情况下，通过进行性的牵引使有机化的血肿出现转化，这种血肿也被称为血凝块，它位于纵向的纤维化组织的一个区域内，这个纤维化组织在理想的外部和内部条件下可直接转化为编织骨。但是困难的是，骨组织在其再生的过程中要处于高度复杂的控制之下。 

WO 01/91663公开了一种通过人工边界面进行双向骨牵引的方法。在现有技术的这种牵引法中，经常在例如颌骨区域只能产生垂直的再生。 

因此，通过牵引而进行的骨再生不能用于每种类型的骨缺损。此外，用于牵引的装置很复杂，并且牵引方法所需要的时间也相对较长。 

发明内容

本发明的目的是提供一种装置，它能够进行骨再生，并克服现有技术中的缺点。本发明的目的还涉及所述装置的制备及其应用和进行简便、低成本的骨再生的方法。本发明的目的还包括该装置的制备及其应用和进行骨再生的方法，所再生的骨具有更好的质量并充分血管化。 

本发明的目的由按照下文所提供的装置、方法和应用加以实现。 

本发明的目的特别是通过提供一种用于骨再生的三维支架来实现，它包括由至少一种支架材料组成的支架纤维和由支架纤维围成的中间空隙，其中，支架材料是生物相容性材料，在预先确定和可控条件下受到内部或外部的力量的作用可膨胀和/或收缩，并且支架可在内部或外部的力的作用下以预定和可控方式改变其原始体积。 

通过提供这种所述的三维支架，可以实现将这种支架插入到骨的缺损处，例如通过外科手术插入。在插入到骨缺损处后，这种插入式的三维支架的体积由于其构造和组成，或者直接和自动且不需借助其它的辅助手段就可改变，或者在施加一个内部或外部的力的情况下改变，例如增加或减小。这样，在将支架插入到骨的缺损处后，迁移并粘附在支架纤维上的骨 原细胞或细胞集合(Zellverbund)以预定方式慢慢地处于一种应力下，即一种生物力学刺激，特别是当它们与支架之间距离为使牵引最为有效的时候，整个缺损中通过牵引立即引入骨痂前体，然后，仅需要骨化的过程即可。较佳地，这种刺激基本上同时达到所有的细胞。按照本发明，生物力学刺激可直接传递到造骨细胞，而不需要成纤维细胞。也就是说，牵引可通过相对较小的力作用于造骨细胞。 

较佳地，本发明所涉及的支架可被用于进行骨再生、特别是进行三维骨痂牵引的方法，优选为根据本发明所述的方法。 

这里所述的装置尤其是指用于骨再生的装置和方法，其中，骨优选地在颌骨区域和/或牙周区域再生。