[0001] 本发明涉及骨修补材料及其固定部件在制备修复幼小动物骨缺损的产品中的应用。

[0002] 随着社会经济发展和医学科学的进步，既往严重危害儿童健康的感染性疾病逐渐被控制，而儿童意外损伤已成为导致我国0～14岁儿童死亡的首要原因，其中0～3岁这一年龄所占的比例竟高达47.89％，头外伤的发生在各年龄组各种损伤类型中排第一位(婴幼儿多为意外跌落所致)。

[0003] 头外伤引起脑内血肿、大面积脑梗死、脑挫裂伤和急性硬脑膜下血肿等，去骨瓣减压术是缓解颅内压增高,挽救病人生命,改善预后的一种有效的治疗方法。但儿童尤其是婴幼儿去骨瓣后，是否应行颅骨缺损修补术及修补的危险因素，修补的时机在国内外一直是神经外科探讨的焦点。目前，对于成年人患者，医学界广泛认同的是颅骨缺损患者在病情平稳后早期手术修补。对于小儿患者，医学领域普遍认为较大的颅骨缺损一般不会随年龄增长而自行愈合，颅骨随年龄增长变化很大，不主张早期行颅骨修补术，需要等病人5岁以后再行修补(部分学者认为应该在七岁以后进行修补)。这种观点主要是考虑到手术缺损修补可能会对小儿颅脑限制性生长(restrictionf growth RG)，延迟手术可能会避免术后不可预知的损害发生。临床上部分患儿在等待手术期间因再次外伤而使病情加重甚至失去生命。

[0004] 本发明的目的是提供骨修补材料及其固定部件在制备修复幼小动物骨缺损的产品中的应用。

[0005] 本发明提供了骨修补材料及其固定部件在制备修复幼小动物骨缺损的产品中的应用。骨修补材料通过固定部件固定于幼小动物骨骼上，固定部件在幼小动物骨骼内滑动(从而对幼小动物骨骼发育不产生束缚或其他影响)。骨修补材料通过固定部件固定于幼小动物骨骼上，随着幼小动物生长，固定部件在骨骼内的位置与固定初始时刻相比发生相对位移，固定部件在骨修补材料的位置与固定初始时刻相比没有发生相对位移。带有所述骨缺损的被修补骨骼，可以进行流动式的再生长。骨修补材料初始接触的骨组织，在后续过程中，发生了改变，由于骨细胞和组织的流动，初始接触的骨组织(骨细胞)和后续生长过程中的再接触的骨组织(骨细胞)，在不断的变化中。所述骨修补材料具体可为补丁式骨修补材料。所述骨修补材料具体可为钛网。所述固定部件具体可为钛钉。所述幼小动物为颅骨发育迅速的动物，例如0-5岁幼儿、0-3岁幼儿或0-2月幼羊(例如1个月龄小尾寒羊)。所述骨具体可为颅骨。所述骨缺损具体可为颅骨缺损。所述骨缺损具体可为去骨瓣减压术造成的骨缺损。所述颅骨缺损具体可为缺损面积占颅盖骨面积的3-20％的颅骨缺损。所述颅骨缺损具体可为缺损面积占颅盖骨面积的8-20％的颅骨缺损。通过固定部件固定于幼小动物骨骼后，骨修补材料无需再移除。

[0006] 本发明还提供了骨修补材料及其固定部件在修复幼小动物骨缺损中的应用。骨修补材料通过固定部件固定于幼小动物骨骼上，固定部件在幼小动物骨骼内滑动(从而对幼小动物骨骼发育不产生束缚或其他影响)。骨修补材料通过固定部件固定于幼小动物骨骼上，随着幼小动物生长，固定部件在骨骼内的位置与固定初始时刻相比发生相对位移，固定部件在骨修补材料的位置与固定初始时刻相比没有发生相对位移。带有所述骨缺损的被修补骨骼，可以进行流动式的再生长。骨修补材料初始接触的骨组织，在后续过程中，发生了改变，由于骨细胞和组织的流动，初始接触的骨组织(骨细胞)和后续生长过程中的再接触的骨组织(骨细胞)，在不断的变化中。所述骨修补材料具体可为补丁式骨修补材料。所述骨修补材料具体可为钛网。所述固定部件具体可为钛钉。所述幼小动物为颅骨发育迅速的动物，例如0-5岁幼儿、0-3岁幼儿或0-2月幼羊(例如1个月龄小尾寒羊)。所述骨具体可为颅骨。所述骨缺损具体可为颅骨缺损。所述骨缺损具体可为去骨瓣减压术造成的骨缺损。所述颅骨缺损具体可为缺损面积占颅盖骨面积的3-20％的颅骨缺损。所述颅骨缺损具体可为缺损面积占颅盖骨面积的8-20％的颅骨缺损。通过固定部件固定于幼小动物骨骼后，骨修补材料无需再移除。

[0007] 本发明还保护骨修补材料在制备具有如下功能的产品中的应用：通过固定部件将骨修补材料固定于发生骨缺损的骨骼的缺损部位，骨骼(包括缺损部位以及非缺损部位)继续生长，随着骨骼的生长，骨修补材料相对于骨骼的位置产生滑行，但骨修补材料并不影响骨骼的正常生长发育。所述骨骼为处于发育期的骨骼。所述骨骼具体可为幼小动物的骨骼。所述幼小动物为骨发育迅速的动物，例如0-5岁幼儿、0-3岁幼儿或0-2月幼羊(例如1个月龄小尾寒羊)。所述骨修补材料具体可为补丁式骨修补材料。所述骨修补材料具体可为钛网。
所述固定部件具体可为钛钉。所述骨具体可为颅骨。所述骨缺损具体可为颅骨缺损。所述幼小动物为颅骨发育迅速的动物，例如0-5岁幼儿、0-3岁幼儿或0-2月幼羊(例如1个月龄小尾寒羊)。所述颅骨缺损具体可为缺损面积占颅盖骨面积的3-20％的颅骨缺损。所述颅骨缺损具体可为缺损面积占颅盖骨面积的8-20％的颅骨缺损。所述骨缺损具体可为去骨瓣减压术造成的骨缺损。通过固定部件固定于骨骼后，骨修补材料无需再移除。所述骨骼的正常生长发育包括骨骼形状、大小、性能。

[0008] 本发明还保护幼小动物模型在研究骨发育机制中的应用。

[0009] 本发明还保护幼小动物模型在研究骨缺损修复对骨发育的影响中的应用。

[0010] 本发明还保护幼小动物模型在研究骨缺损修复材料及其固定部件在骨骼内的滑行机制中的应用。

[0011] 以上任一所述幼小动物模型为在幼小动物的骨骼上固定骨修补材料的固定部件后的动物。

[0012] 以上任一所述幼小动物模型为在幼小动物的骨骼上通过固定部件固定骨修补材料后的动物。

[0013] 以上任一所述所述幼小动物模型为在幼小动物的骨骼上制造缺损并在缺损处通过固定部件固定骨修补材料后的动物。

[0014] 以上任一所述骨发育具体可为颅骨发育。

[0015] 以上任一所述骨缺损具体可为颅骨缺损。

[0016] 以上任一所述骨骼具体可为颅骨。

[0017] 以上任一所述骨修补材料具体可为钛网。以上任一所述固定部件具体可为钛钉。

[0018] 以上任一所述颅骨发育机制为幼小动物的颅骨发育机制。

[0019] 以上任一所述颅骨发育机制为：顶骨生长速度和/或骨缝生长速度。

[0020] 以上任一所述幼小动物为0-2月幼羊。

[0021] 颅骨缺损后如缺损面积较大，会逐渐在缺损区域出现硬脑膜钙化现象，钙化区较薄，曲度较平直，不会随颅脑发育而增长，因此可限制大脑发育。颅骨缺损后，颅腔的完整性遭到破坏，颅内血流动力学及脑脊液循环均会不同程度的受到影响，这对正处在生长发育关键时期的小儿是极为不利的。本发明的发明人在前期研究中，建立生长发育期小羊颅骨缺损修补模型，发现在对小羊进行颅骨缺损建立并修补后，待小羊成熟处死后发现其原缺损区除修补所用钛网外，还可见新生骨以钛网为支架爬行生长，但新生骨骨质薄而脆，无板障层,无骨小梁形成。试想如不进行颅骨缺损修补，根据颅骨自身生长特性，缺损区也可有新生骨生长，但其骨质根本无法对脑组织起到满意有效的保护。如在受到外力的情况下，该新生骨极易碎裂而刺破硬膜，导致脑组织损伤。因此，对小儿行颅骨缺损修补手术，恢复颅腔的完整性是必要的。颅骨缺损修补后可使脑脊液循环恢复正常，同时还可以增加脑组织血流供应，静脉回流加快，改善体位变化时脑血流量的调节功能,提升脑血管储备容量及改善伤侧半球脑糖代谢。

[0022] 对于小儿患者，医学领域普遍认为较大的颅骨缺损一般不会随年龄增长而自行愈合，颅骨随年龄增长变化很大，不主张早期行颅骨修补术，需要等病人5岁以后再行修补(部分学者认为应该在七岁以后进行修补)。本发明的发明人克服了上述技术偏见，逆向思维，对幼小动物颅骨缺损模型进行颅骨修补，发现了骨修补材料在骨骼中的滑行机制，证明了颅骨修补并未对动物的发育造成不利影响。具有如下重大意义：(1)小儿颅骨缺损可随脑组织的发育而变，缺损边缘向外翻，凸出的脑组织也逐渐呈进行性萎缩及囊变，所以小儿更需要完整的颅骨保证脑的正常发育；(2)早期修补小儿缺损的颅骨可以保持颅骨的相对完整，给大脑的发育提供好的条件，促进外伤后小儿的脑发育与脑功能的康复；(3)儿童自我保护能力较差且好动易受伤,缺损的颅骨失去了对脑的保护，缺损区脑组织易遭受再次损伤，早期颅骨修补可起保护作用；(4)出于安全考虑，颅骨缺损患儿家长常限制其活动和游戏,颅骨缺损所致的畸形易招致同伴的歧视,因而导致患儿心理不健全与社交障碍，早期行颅骨修补术可以解决此类问题；(5)小儿自觉症状重者，有严重的精神负担，对缺陷存有恐惧心理，对学习及生活有明显影响。随着现代医学和审美学的发展，越来越多的外科医生想通过科技创新的手段来达到人体损伤后重建与美容效果，这是未来医学必然发展趋势。附图说明

[0023] 图1为第二组固定钛钉后的照片。

[0024] 图2为第四组固定钛钉后的照片。

[0025] 图3为第二组试验动物的A-B线、A-D线、a-b线、a-d线。

[0026] 图4为第四组试验动物的A-B线、A-D线、a-b线、a-d线。

[0027] 图5为顶结节镜下图片。

[0028] 图6为顶骨镜下图片。

[0029] 图7为骨缝镜下图片。

[0030] 图8为脑组织显微镜低、中、高倍视野观察图。

[0031] 以下的实施例便于更好地理解本发明，但并不限定本发明。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为自常规生化试剂商店购买得到的。以下实施例中的定量试验，均设置三次重复实验，结果取平均值。麻醉的方法：3％戊巴比妥钠溶液颈外静脉注射，每千克体重给予1ml。消毒的方法：2.5％碘伏和75％酒精常规消毒。冲洗液：将8万单位庆大霉素加至500ml生理盐水。

[0032] 小尾寒羊：内蒙古巴彦淖尔市乌拉特前旗朝阳镇羊场。钛网和钛钉：天津市康尔医疗器械有限公司；生产地址：天津市武清区大碱厂镇兰家庄村；生产许可证号：津食药监械生产许20110096；产品注册证号：国食药监械(准)字2011第3461259号；执行标准：YZB/国3759-2011≤颅骨网板及钛钉≥。

[0033] 实施例1、

[0034] 一、分组处理

[0035] 1个月龄小尾寒羊40只(雄、雌各半，体重4.5-5.2公斤)，随机分为4组。

[0036] 第一组(10只，A1-A10)：不进行任何处理。

[0037] 第二组(10只，B1-B10)：先进行麻醉，然后头顶备皮后消毒；由两眼眶上缘连线的中点至双外耳道连线的中点线形切开头顶部皮肤，切透骨膜并向两侧牵开，充分暴露顶骨，以颅骨矢状缝为中线一侧以四枚钛钉将钛网固定在颅盖骨上，对侧与该四枚钛钉完全对称的位置直接固定四枚钛钉，然后用冲洗液冲洗，全层缝合头皮；术后当天开始每天通过肌肉注射给予青霉素(早晚各一次，共80万单位)，连续三天，术后十天拆线。固定钛钉后的照片见图1。

[0038] 第三组(10只，C1-C10)：先进行麻醉，然后头顶备皮后消毒；由两眼眶上缘连线的中点至双外耳道连线的中点线形切开头顶部皮肤，切透骨膜并向两侧牵开，充分暴露顶骨，用直径10.0mm手摇式颅骨钻(作用方向与颅骨垂直)在暴露区域中央钻一个孔，通过该孔用咬骨钳咬除一定面积形成颅盖骨缺损(骨窗面积＝3-4cm×3-4cm，缺损面积占颅盖骨面积的17％-20％)，然后用钛网完全覆盖缺损区并用四枚钛钉固定，然后用冲洗液冲洗，全层缝合头皮；术后当天开始每天通过肌肉注射给予青霉素(早晚各一次，共80万单位)，连续三天，术后十天拆线。

[0039] 第四组(10只，D1-D10)：先进行麻醉，然后头顶备皮后消毒；由两眼眶上缘连线的中点至双外耳道连线的中点线形切开头顶部皮肤，切透骨膜并向两侧牵开，充分暴露顶骨，以颅骨矢状缝为中线跨矢状缝顶骨上以四枚钛钉将钛网固定在颅盖骨上，再以钛网紧接前方跨矢状缝将四枚游离钛钉以完全相同于固定钛网的钛钉间的距离直接固定在颅盖骨上。固定钛钉后的照片见图2。

[0040] 各组实验动物在相同的饲养条件下正常饲养，持续观察。实验全程为12个月。实验过程中，实验动物全部存活至实验结束，正常哺乳进食。在实验期间均未发现神经系统症状、体征，进食状态佳，步态稳。

[0041] 二、结果检测与分析

[0042] 1、头围测量

[0043] 头围反映脑和颅骨的发育程度，是生长发育的重要指标。头围直接反映了颅骨和脑的生长，因此掌握头围增长的动态变化易于发现异常。实验结束时刻，用皮尺分别测量各个实验动物的M1线(从眉间到枕后粗隆经正中线的连线)、M2线(经M1线的中点连接两侧外耳门的连线)和M3线(从眉间经两侧外耳门向后与枕骨粗隆的连线)的长度。

[0044] 结果见表1。结果显示：各组相比较p>0.05，说明各组间的M1线、M2线、M3线的平均长度无显著性差异。

[0045] 表1头围标志线的测量值(cm)

[0046]

[0047] 2、体重测量

[0048] 体重反映了身体各部分、各种组织重量的总和，是反映整体发育情况的一个综合指标。实验结束时刻，测量各个实验动物的体重。

[0049] 结果见表2。spss软件进行统计分析，各组之间统计结果p>0.05,无统计学意义。

[0050] 表2体重测量值

[0051]  体重(kg)
第一组 20.50±5.20
第二组 21.27±6.57
第三组 20.98±5.27
第四组 21.30±6.02

[0052] 3、脑组织体积及重量测量

[0053] 颅脑是中枢神经系统的最高级部分，颅脑的体积和重量在同一时期，其变化相对恒定，对脑组织体积和重量进行测量分析，是比较直接反映颅脑发育情况的一个重要指标。实验结束时刻，宰杀实验动物，将延髓以上的脑组织完整取出(不包括垂体)，测量体积和重量。

[0054] 结果见表3。spss软件进行统计分析，各组之间统计结果p>0.05,无统计学意义。

[0055] 表3脑组织体积和重量的测量值

[0056]  脑组织体积(mL) 脑组织重量(g)
第一组 92.13±8.92 105
第二组 92.26±9.73 103
第三组 92.33±9.45 104
第四组 92.87±9.89 107

[0057] 4、同一动物模型游离钛钉与固定钛网钛钉间距离比较

[0058] 第二组试验动物：固定钛钉后，用游标卡尺测量各钛钉间距离及钛钉至矢状缝的水平距离；实验结束时刻，通过头颅64排CT及颅骨重建图像测量四枚游离钛钉距离(a-b线、a-d线)和固定钛网的四枚钛钉距离(A-B线、A-D线)。A-B线、A-D线、a-b线、a-d线见图3。对a-b线和A-B线、a-d线和A-D线进行比较，结果见表4。通过t检验，A-B线和a-b线之间有统计学意义(P＜0.05)，A-D线和a-d线之间有统计学意义(P＜0.05)。

[0059] 表4第二组试验动物标志线的长度测量值(mm)

[0060]  平均值 最小值 最大值
A-B线 19.8±1.67 15.2 22.6
a-b线 20.1±1.62 16.8 21.4
A-D线 6.3±1.67 5.8 6.67
a-d线 9.1±1.62 8.8 10.4

[0061] 第四组试验动物：固定钛钉后，用游标卡尺测量各钛钉间距离及钛钉至矢状缝的水平距离；实验结束时刻，宰杀实验动物，用游标卡尺测量四枚游离钛钉距离(a-b线、a-d线)和固定钛网的四枚钛钉距离(A-B线、A-D线)。A-B线、A-D线、a-b线、a-d线见图4。对a-b线和A-B线、a-d线和A-D线进行比较，结果见表5。A-B线、A-D线、a-b线、a-d线见图4。通过t检验，A-B线和a-b线之间有统计学意义(P＜0.05)，A-D线和a-d线之间有统计学意义(P＜0.05)。

[0062] 表5第四组试验动物标志线的长度测量值(mm)

[0063]  平均值 最小值 最大值
A-B线 20±1.67 15.2 21.6
a-b线 20.1±1.62 16.8 24.4
A-D线 5±1.67 4.2 6.6
a-d线 6±1.62 5.8 7.4

[0064] 5、颅骨多点取材组织学镜下比较

[0065] 实验结束时刻，宰杀实验动物，颅盖骨多点取标本组织学镜下比较。

[0066] 第二组实验动物的照片见图5至图7。其他各组实验动物的结果与第二组试验动物的结果一致。骨髓腔形成，腔内见造血细胞。顶骨镜下特点：骨小梁少，其内可见散在骨细胞，边缘骨母细胞量少，虽然形成骨髓腔相比顶结节量少。骨缝镜下特点：可见大量骨小梁并其内存在量骨细胞，边缘见大量骨母细胞，同时可见少量破骨细胞，部分区域钙盐沉积，符合生长活跃新生骨的特点。

[0067] 6、脑的组织学观察

[0068] 实验结束时刻，宰杀实验动物，进行脑的组织学观察。

[0069] 第二组实验动物的照片见图8。其他各组实验动物的结果与第二组试验动物的结果一致。钛网下方脑组织显微镜下观察结果为正常脑组织，其各部位结构及细胞层次清晰，无淋巴细胞渗出、无胶质细胞增生，未发现脑萎缩现象。

[0070] 第二组试验动物四枚钛钉间距离与固定钛网的对应钛钉间距离进行比较，距离不同，结果有统计意义；以头围指标测量到矢状缝两侧颅盖骨发育对称，所以可以间接理解为固定钛网的四枚钛钉在颅骨内滑行。第四组试验动物四枚游离钛钉间距离与固定钛网的对应钛钉间距离进行比较，距离不同，结果有统计学意义；以头围指标测量到矢状缝两侧颅盖骨发育对称，所以同样可以理解为固定钛网的四枚钛钉在颅骨内滑行。与第四组试验动物四枚游离钛钉间距离与固定钛网的对应钛钉间距离变化相比，第二组试验动物四枚钛钉间距离与固定钛网的对应钛钉间距离变化相对缓慢，可以得出的结论为：顶骨生长速度及幅度与骨缝生长速度、幅度相比相对缓慢，即颅骨生长主要以骨缝生长。各组试验动物的头围、体重、脑组织体积和重量均无显著差异，头颅发育均正常堆成，体征均正常良好。综上所述，小儿颅骨缺损早期进行钛网材料修补应不能对颅脑发育有限制性。