1、清華大學安康產業系列研討新成果清華大學安康產業系列研討新成果國家級國家級 雜志專家引薦雜志專家引薦;清華人工骨：成人清華人工骨：成人顱骨修補首選！顱骨修補首選！-礦化膠原人工骨礦化膠原人工骨修復資料及其在顱修復資料及其在顱骨修復中的運用骨修復中的運用1. 清華大學玉泉醫院神經外科清華大學玉泉醫院神經外科2. 清華大學資料學院清華大學資料學院3. 北京奧精醫藥科技北京奧精醫藥科技;n 方案一，鈦網修補方案一，鈦網修補n 優點：板材薄，質地輕，硬度高，價錢較低優點：板材薄，質地輕，硬度高，價錢較低n 缺陷：缺陷： n 兒童顱骨處于發育階段，顱骨會不斷增長發生變化，金屬資料無法與兒童顱骨處于發育階段

2、，顱骨會不斷增長發生變化，金屬資料無法與組織交融生長，會呵斥顱骨不對稱影響美觀，影響大腦發育，不適宜組織交融生長，會呵斥顱骨不對稱影響美觀，影響大腦發育，不適宜兒童。兒童。n 金屬資料，篩孔狀，薄，無法重建正常顱骨板障和內板，為顱骨不完金屬資料，篩孔狀，薄，無法重建正常顱骨板障和內板，為顱骨不完全性修復，直接接觸腦組織，對外界冷、熱、電、磁、聲變化敏感，全性修復，直接接觸腦組織，對外界冷、熱、電、磁、聲變化敏感，腦維護欠佳。腦維護欠佳。;n 方案二，仿生資料顱骨修復方案二，仿生資料顱骨修復n 優點：優點：n 與本身顱骨一樣厚度，優良的強度和韌度，可抵抗一定外界力量和噪與本身顱骨一樣厚度，優良的

3、強度和韌度，可抵抗一定外界力量和噪音沖擊；音沖擊；n 組織相容性好，無過敏原，無人體排斥反響；組織相容性好，無過敏原，無人體排斥反響；n 冷熱傳導性差，接近人體皮質骨，對腦組織無刺激；冷熱傳導性差，接近人體皮質骨，對腦組織無刺激；n 無電磁傳導性，惰性資料，不影響無電磁傳導性，惰性資料，不影響X線和線和MRI檢查；檢查；n 可以與人體本身顱骨缺損邊緣交融生長，更適宜小兒患者；可以與人體本身顱骨缺損邊緣交融生長，更適宜小兒患者；n 按照醫生要求按照醫生要求3D塑形和打印，術中也可恣意修剪，安裝簡便。塑形和打印，術中也可恣意修剪，安裝簡便。;n 方案三，鈦網外板方案三，鈦網外板+仿生資料內板仿生資

4、料內板n 優點：優點：n 雙重維護人類大腦，尤其適用于大面積顱骨缺損的成人患者。雙重維護人類大腦，尤其適用于大面積顱骨缺損的成人患者。n 具有最正確的抗外界沖擊、抗熱、抗冷、抗電磁烈日輻射、抗強聲震具有最正確的抗外界沖擊、抗熱、抗冷、抗電磁烈日輻射、抗強聲震蕩的功能。蕩的功能。;n 方案四，終極完美修復方案方案四，終極完美修復方案n 優點：優點：n 仿生骨泥外塑形美容修復臨床最常見的顳肌萎縮后部分毀容，與仿生骨泥外塑形美容修復臨床最常見的顳肌萎縮后部分毀容，與鈦網或仿生骨手術合用，具有完美的美容整形效果。鈦網或仿生骨手術合用，具有完美的美容整形效果。n 患者自體骨髓基質細胞提取，多點種植在仿生

5、骨內，構成多個骨生發患者自體骨髓基質細胞提取，多點種植在仿生骨內，構成多個骨生發中心，最終到達人體顱骨最全面解剖修復和生理功能完美重建。中心，最終到達人體顱骨最全面解剖修復和生理功能完美重建。;礦化膠原資料引見礦化膠原資料引見Introduction to mineralized collagen;礦化膠原礦化膠原n 天然骨的成分和微觀構造天然骨的成分和微觀構造n 礦化膠原礦化膠原 (mineralized collagen)n 在成分和微觀構造上均模擬天然骨基質的一種仿生復合資料在成分和微觀構造上均模擬天然骨基質的一種仿生復合資料n 經過體外仿生礦化技術構建而成經過體外仿生礦化技術構建而成b

6、y Dr. William J. Landis骨基質 (bone matrix)羥基磷灰石hydroxyapatite膠原collagen主要有機成分骨基質的約35wt%主要無機成分骨基質的約65wt%;礦化膠原礦化膠原n 礦化膠原的制備工藝道路礦化膠原的制備工藝道路n 資料表征資料表征礦化膠原纖維的透射電鏡照片羥基磷灰石的c軸與膠原纖維平行，與天然骨構造一致by Dr. William J. Landis;礦化膠原礦化膠原n 礦化膠原基仿生骨資料礦化膠原基仿生骨資料A. HR-TEM, c-axis of the Hyaluronan (HA) is parallel to the coll

7、agen fibril;B. TEM, periodic mineralized collagen周期性礦化膠原蛋白with the length of 60 nm could be observed;C. TEM and SAED選區電子衍射, mineralized collagen fibrils with the mineral of hydroxyapatite礦化膠原纖維與羥基磷灰石礦物;D. SEM, mineralized collagen based bone repair material with interconnected pores連通孔隙of 200300 m.;

8、礦化膠原礦化膠原n 礦化膠原基仿生骨資料礦化膠原基仿生骨資料獲得國際學術界高度評價媒體報道;礦化膠原礦化膠原n 相關研討和產業化榮獲國家自然科學二等獎和國家技術發明二等獎相關研討和產業化榮獲國家自然科學二等獎和國家技術發明二等獎;礦化膠原礦化膠原n 礦化膠原醫療器械產品礦化膠原醫療器械產品n 奧精公司礦化膠原人工骨修復資料產品奧精公司礦化膠原人工骨修復資料產品“骼金骼金、“顱睿顱睿、“奧固奧固已獲得已獲得3項項SFDA III類醫療器械產品注冊證，迄今已臨床類醫療器械產品注冊證，迄今已臨床運用逾運用逾10萬例，修復效果良好。萬例，修復效果良好。中國醫療器械產品注冊證;礦化膠原礦化膠原n 礦化膠

9、原醫療器械產品礦化膠原醫療器械產品n 奧精公司礦化膠原人工骨修復資料產品奧精公司礦化膠原人工骨修復資料產品“骼金骼金Bongold于于2019年年7月獲得美國月獲得美國FDA 510(k)市場準入答應市場準入答應141725。美國FDA網站查詢結果“骼金產品美國FDA注冊證;礦化膠原礦化膠原n 礦化膠原的骨缺損修復效果動物實驗研討礦化膠原的骨缺損修復效果動物實驗研討Repair of 20 mm critical bone defect on the radius of beagle doga. immediate postoperative; b. 4 weeks postoperative

10、; 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;礦化膠原礦化膠原n 礦化膠原骨修復產品的臨床運用礦化膠原骨修復產品的臨床運用骨科骨科Treatment of bone no

11、nuniona. 1 day postoperative; b. 1 month postoperative; c. 8 month postoperative; d. 10 month postoperativeKou J. M., et al. J. Biomater. Tissue Eng., 2019, 4: 1107-1112Used for cervical spinal fusiona. X-ray film preoperative; b. MRI preoperative; c. immediate postoperative; d. 14 weeks postoperati

12、veYu X., et al. J. Biomater. Tissue Eng., 2019, 2: 170-176;n 礦化膠原骨修復產品的臨床運用礦化膠原骨修復產品的臨床運用口腔科口腔科礦化膠原礦化膠原術前術后即刻術后3月術前術后即刻術后1月術后3月;礦化膠原在顱骨修復中的運用礦化膠原在顱骨修復中的運用Application of mineralized collagen in repairing cranial defects;顱骨缺損顱骨缺損n 顱骨的缺損需求采用適當方法進展修復，以提供生物力學穩定性、維顱骨的缺損需求采用適當方法進展修復，以提供生物力學穩定性、維護腦組織、維持外形美觀

13、護腦組織、維持外形美觀n 導致骨缺損的要素導致骨缺損的要素n 先天性先天性n 閉合不全，骨骼畸形閉合不全，骨骼畸形n 后天性后天性n 創傷，感染，腫瘤，生長性骨折創傷，感染，腫瘤，生長性骨折CT scan showing cerebral contusions, hemorrhage within the hemispheres, subdural hematoma, and skull fracturesRehman T., et al. Cases journal, 2019, 1(1): 203;用于顱骨成形術的資料用于顱骨成形術的資料Representative intraoperat

14、ive images 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 pericardiu

15、m. B: Hydroxyapatite 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.Fer

16、oze A. H., et al. J Neurosurg. 2019, 20:1-10鈦網羥基磷灰石骨水泥聚醚醚酮 (PEEK);用于顱骨成形術的資料用于顱骨成形術的資料n 常用顱骨成形術資料的優缺陷對比分析常用顱骨成形術資料的優缺陷對比分析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

17、cost, ease of useinfection, fracture, exothermic burn reaction, inflammation, lack of incorporationHydroxyapatite羥羥基磷灰石基磷灰石noninflammatory, decent chemical bonding to bone, excellent cosmesis & contouring abilitylow tensile strength, brittle, infection, fragmentation, lack of osteointegrationtit

18、anium meshnoninflammatory, noncorrosive, strong, 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, str

19、ong, elastic, does not create artifacts on imaging, comfortable, does not conduct temperaturecost, need for additional 3D planning & imaging, difficult to bond to other materials, infectionShah A. M., et al. Neurosurg Focus, 2019, 36 (4): E19;用于顱骨成形術的資料用于顱骨成形術的資料n 對于生長發育期的兒童而言，顱骨的修復不斷以來是一項挑戰對于生長

20、發育期的兒童而言，顱骨的修復不斷以來是一項挑戰n 在不斷生長的顱頜面骨中，骨替代資料會限制植入部位周圍骨組織的在不斷生長的顱頜面骨中，骨替代資料會限制植入部位周圍骨組織的生長，從而導致骨發育畸形生長，從而導致骨發育畸形n 理想的顱骨修復資料的特點理想的顱骨修復資料的特點n 與顱骨缺損相匹配，可以到達完好閉合與顱骨缺損相匹配，可以到達完好閉合n 可透射線可透射線n 抗感染抗感染n 受熱不膨脹受熱不膨脹n 具備足夠的生物力學強度具備足夠的生物力學強度n 易于塑形易于塑形n 價錢不貴價錢不貴n 對于兒童來說，資料還應具備骨傳導性和生物可降解性對于兒童來說，資料還應具備骨傳導性和生物可降解性;礦化膠原

21、顱骨塞礦化膠原顱骨塞n 用于開顱手術鉆孔修復的礦化膠原顱骨塞用于開顱手術鉆孔修復的礦化膠原顱骨塞 (burr-hole plug)開顱手術表示圖 Jane Doe礦化膠原顱骨塞產品礦化膠原顱骨塞運用的模型例如;礦化膠原顱骨塞礦化膠原顱骨塞n 礦化膠原顱骨塞在開顱手術中的臨床運用礦化膠原顱骨塞在開顱手術中的臨床運用n Subarachnoid cyst removal at the left temporal region術后X線片a, the 1st month; b, the 3rd month; c, the 10th month;礦化膠原顱骨塞礦化膠原顱骨塞n 礦化膠原顱骨塞在開顱手術中

22、的臨床運用礦化膠原顱骨塞在開顱手術中的臨床運用n Evacuation of intracranial hematoma at the skull術中照片及術后CT影像a, the 1st month; b, the 6th month; c, the 10th month;礦化膠原顱骨定制體礦化膠原顱骨定制體n 主要步驟主要步驟n 利用利用CT掃描獲得臨床顱骨缺損數據；掃描獲得臨床顱骨缺損數據；n 根據根據CT數據和顱骨解剖特點重建缺損區域數據和顱骨解剖特點重建缺損區域3D模型；模型；n 運用快速原型制造運用快速原型制造3D打印技術進展資料成型加工；打印技術進展資料成型加工；n 外表處置、清洗、包裝及滅菌。外表處置、清洗、包裝及滅菌。;礦化膠原顱骨定制體礦化膠原顱骨定制體礦化膠原顱骨定制體植入顱骨缺損模型抗壓強度 (MPa)抗彎強度 (MPa)材料密度 (g/cm3)顱骨169 *82.0 25.5 *1.7-1.8 *礦化膠原112.3 7.776.5 5.21.7