具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图7。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

一种骨缺损修复支架，如图1所示，包括骨缺损修复支架本体1，所述骨缺损修复支架本体1内设有分支前孔道11、若干第一孔道12和若干穿通孔道13，所述分支前孔道11贯通所述骨缺损修复支架本体1，所述若干第一孔道12以环形阵列方式设于所述分支前孔道11的四周且在平行于所述分支前孔道11的中心轴的方向上贯通所述骨缺损修复支架本体1，所述穿通孔道13在与所述分支前孔道11的中心轴相交的方向上贯通所述骨缺损修复支架本体1且与所述分支前孔道11和所述第一孔道12相通。

所述分支前孔道11内部具有血管功能，可为骨质内的细胞提供养分，带走代谢废物。所述第一孔道12内部具有血管功能，提供营养，带走代谢废物。所述穿通孔道13在与所述分支前孔道11的中心轴相交的方向上贯通所述骨缺损修复支架本体1且与所述分支前孔道11和所述第一孔道12相通，为连接所述分支前孔道11和所述第一孔道12的重要结构，具有血管功能，提供营养，带走代谢废物。该骨缺损修复支架具有分支前孔道11、第一孔道12和穿通孔道13，仿生性能强，具有更佳的成血管效果，进而为骨缺损修复支架内负载的成骨相关细胞提供养分，带走废物，促进成骨发生。

在一个优选的实施例中，所述骨缺损修复支架使用时，向所述骨缺损修复支架中所述分支前孔道11、所述第一孔道12和所述穿通孔道13内灌注选自细胞、混有细胞的水凝胶和混有细胞和细胞因子的水凝胶中的一种。

在一个优选的实施例中，所述细胞选自内皮细胞和内皮祖细胞中的至少一种。

在一个优选的实施例中，所述细胞因子为促血管生成因子。促血管生成因子可以为VEGF，PPGF-BB和CXCL-12中的至少一种。

在一个优选的实施例中，细胞浓度为10⁶个/ml～10⁸个/ml。

在一个优选的实施例中，细胞因子浓度为5ug/m～50ug/m。

在一个优选的实施例中，所述骨缺损修复支架的形状为圆柱体、立方体或与缺损骨组织的形状一致。

当所述骨缺损修复支架的形状具有中心轴时，所述分支前孔道11优选设于所述骨缺损修复支架本体1的中心轴上且在所述骨缺损修复支架本体1的中心轴方向上贯通所述骨缺损修复支架本体1。

在一个优选的实施例中，所述分支前孔道11的中心轴平行于骨的长轴方向。

在一个优选的实施例中，所述分支前孔道11与所述第一孔道12的直径差为0mm～1.5mm；所述第一孔道12与所述穿通孔道13的直径差为0mm～1.4mm。更优选地，所述分支前孔道11与所述第一孔道12的直径差大于0mm；所述第一孔道12与所述穿通孔道13的直径差大于0mm。所述该骨缺损修复支架具有不同直径的各级管道即分支前孔道11、第一孔道12和穿通孔道13，模拟生理结构，更加符合生理特点，成血管效果更佳。

在一个优选的实施例中，所述分支前孔道11的直径为1mm～2mm。

在一个优选的实施例中，所述第一孔道12的直径为0.5mm～1.5mm。

在一个优选的实施例中，所述穿通孔道13的直径为0.1mm～1.0mm。

以上各孔道直径的设计模拟生理结构，更加符合生理特点，成血管效果更佳。

在一个优选的实施例中，所述若干第一孔道12呈一级或多级同心圆分布，同心圆的圆心在所述分支前孔道11的中心轴上。如图2所示为若干第一孔道呈两级同心圆分布，穿通孔道13与分支前孔道11和一级和/或两级的第一孔道12相通。

在一个优选的实施例中，每级同心圆分布的第一孔道12的个数为2～20个。

在一个优选的实施例中，离所述分支前孔道11最近的第一孔道12和所述分支前孔道11之间的最短距离为0.1～2mm。

在一个优选的实施例中，相邻级第一孔道12之间的最短距离为0.1～2mm。

在一个优选的实施例中，所述若干穿通孔道13在所述分支前孔道11的中心轴方向的不同高度上呈一级或多级分布，如图3所示为两级分布，其中，每级分布的穿通孔道的中心轴在同一平面上，各级穿通孔道的中心轴所在的平面平行；如图4所示为三级分布，其中，每级分布的穿通孔道的中心轴在同一平面上，各级穿通孔道的中心轴所在的平面平行。

在一个优选的实施例中，相邻级分布的穿通孔道13的间距为0.2mm～3mm。相邻级分布的穿通孔道的中心轴所在的平面平行，间距为平行平面的垂直距离。

在一个优选的实施例中，所述穿通孔道13与垂直于所述分支前孔道11的中心轴方向的夹角为-45°～+45°。

上述若干穿通孔道13多级分布使骨缺损修复支架内部交通更加充分。

在一个优选的实施例中，如图5和图6所示，所述骨缺损修复支架还包括若干横向连接孔道14，所述横向连接孔道14连接相邻的第一孔道12。

在一个优选的实施例中，所述若干横向连接孔道14在所述分支前孔道11的中心轴方向的不同高度上呈一级或多级分布，在同一级上设有一个或两个以上横向连接孔道14，如图5和图6所示为两级分布，其中，每级分布的横向连接孔道的中心轴在同一平面上，各级横向连接孔道的中心轴所在的平面平行。

在一个优选的实施例中，相邻级分布的横向连接孔道14的间距为0.2mm～3mm。相邻级分布的横向连接孔道的中心轴所在的平面平行时，间距为平行平面的垂直距离。

在一个优选的实施例中，每级第一孔道12设有至少一个横向连接孔道14连接相邻的第一孔道12。

在一个优选的实施例中，所述横向连接孔道14与垂直于所述分支前孔道11的中心轴方向的夹角为-45°～+45°。

在一个优选的实施例中，所述第一孔道12与所述横向连接孔道14的直径差为0mm～1.4mm。

在一个优选的实施例中，所述横向连接孔道14的直径为0.1mm～1.0mm。

上述若干横向连接孔道14多级分布使骨缺损修复支架内部交通更加充分。

在一个优选的实施例中，所述骨缺损修复支架使用时，向所述横向连接孔道14内灌注选自细胞、混有细胞的水凝胶和混有细胞和细胞因子的水凝胶中的一种。

在一个优选的实施例中，所述细胞选自内皮细胞和内皮祖细胞中的至少一种。

在一个优选的实施例中，所述细胞因子为促血管生成因子。促血管生成因子可以为VEGF，PPGF-BB和CXCL-12中的至少一种。

在一个优选的实施例中，细胞浓度为10⁶个/ml～10⁸个/ml。

在一个优选的实施例中，细胞因子浓度为5ug/m～50ug/m。

在一个优选的实施例中，如图7所示，所述骨缺损修复本体1包括若干交替设置的第一支架层15和第二支架层16，所述第一支架层15包括若干平行的第一支架单元151，所述第二支架层16包括若干平行的第二支架单元161，所述第一支架单元151与所述第二支架单元161交叉形成微孔。

在一个优选的实施例中，不同层的第一支架单元151平行排布。

在一个优选的实施例中，不同层的第二支架单元161平行排布。

在一个优选的实施例中，同一层中相邻第一支架单元的间距为0.1mm～0.5mm；同一层中相邻第二支架单元的间距为0.1mm～0.5mm。

在一个优选的实施例中，第一支架单元为圆柱形，直径为0.1mm～0.4mm；第二支架单元为圆柱形，直径为0.1mm～0.4mm。

上述平行关系为打印设置的关系。第一支架单元的直径和第二支架单元的直径为打印设置的直径。

在一个优选的实施例中，相邻层中第一支架单元151与第二支架单元161交叉的角度α为60°～120°。

在一个优选的实施例中，所述第一支架单元151和所述第二支架单元161的材料选自如下之任一：

I：所述第一支架单元151和所述第二支架单元161的材料为高分子材料；

II：所述第一支架单元151和所述第二支架单元161的材料为混有细胞和/或细胞因子的水凝胶；

III：所述第一支架单元151的材料为高分子材料，所述第二支架单元161的材料为混有细胞和/或细胞因子的水凝胶；

IV：在所述第一支架层15内，第一支架单元的材料为高分子材料和混有细胞和/或细胞因子的水凝胶；在所述第二支架层16内，第二支架单元的材料为高分子材料和混有细胞和/或细胞因子的水凝胶。即在所述第一支架层15内，部分第一支架单元的材料为高分子材料，部分第一支架单元的材料为混有细胞和/或细胞因子的水凝胶；在所述第二支架层16内，部分第二支架单元的材料为高分子材料，部分第二支架单元的材料为混有细胞和/或细胞因子的水凝胶。

在一个优选的实施例中，所述高分子材料选自聚己内酯、聚乙交酯、聚丙交酯、乙交酯-丙交酯共聚物、左旋聚乳酸、外消旋聚乳酸、聚乳酸乙醇酸共聚物、聚乳酸聚己内酯共聚物和聚乳酸聚三亚甲基碳酸酯共聚物中的至少一种。所述高分子材料为支撑材料，为骨缺损修复支架提供必要的力学支撑。

在一个优选的实施例中，所述混有细胞和/或细胞因子的水凝胶中水凝胶选自海藻酸盐、明胶、基质胶、胶原、壳聚糖、纤维蛋白、聚乙二醇、甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酸化水凝胶中的至少一种。

在一个优选的实施例中，所述细胞选自骨髓间充质干细胞、间充质干细胞、成骨细胞和成骨祖细胞中的至少一种。

在一个优选的实施例中，所述混有细胞和/或细胞因子的水凝胶中细胞浓度为10⁶个/ml～10⁸个/ml。

在一个优选的实施例中，所述细胞因子选自骨形态发生蛋白2、骨形态发生蛋白-4、骨形态发生蛋白-7、血清碱性磷酸酶、骨桥蛋白、RUNX2和骨钙素中的至少一种。

在一个优选的实施例中，所述混有细胞和/或细胞因子的水凝胶中细胞因子浓度为5ug/ml～50ug/ml。

所述的骨缺损修复支架的使用方法，包括如下步骤：

1)向所述骨缺损修复支架中所述分支前孔道11、所述第一孔道12和所述穿通孔道13内灌注选自细胞、混有细胞的水凝胶和混有细胞和细胞因子的水凝胶中的一种；

2)将步骤1)得到的所述骨缺损修复支架放置于骨缺损处。

在一个优选的实施例中，步骤1)中，所述细胞选自内皮细胞和内皮祖细胞中的至少一种。

在一个优选的实施例中，步骤1)中，细胞浓度为10⁶个/ml～10⁸个/ml。

在一个优选的实施例中，步骤1)中，所述细胞因子为促血管生成因子。促血管生成因子可以为VEGF，PPGF-BB和CXCL-12中的至少一种。

在一个优选的实施例中，步骤1)中，细胞因子浓度为5ug/m～50ug/m。

在一个优选的实施例中，步骤1)中，所述使用方法还包括：向所述横向连接孔道14内灌注选自细胞、混有细胞的水凝胶和混有细胞和细胞因子的水凝胶中的一种。

在一个优选的实施例中，所述细胞选自内皮细胞和内皮祖细胞中的至少一种。

在一个优选的实施例中，细胞浓度为10⁶个/ml～10⁸个/ml。

在一个优选的实施例中，所述细胞因子为促血管生成因子。促血管生成因子可以为VEGF，PPGF-BB和CXCL-12中的至少一种。

在一个优选的实施例中，细胞因子浓度为5ug/m～50ug/m。

本发明第二方面提供上述骨缺损修复支架模型的构建方法，包括如下步骤：

1)构建骨三维模型；

所述骨三维模型通常包括各组织的模型，例如，所述模型可以包括皮肤、骨骼、血管、神经和病变部位(例如，肿瘤)等组织的模型，所述模型可以反映出个体(例如，患者)的皮肤表面形状和位置等，还可以反映出个体的骨骼形状和位置等，还可以反映出个体的血管、神经等组织的形状和位置等，还可以反映出个体中肿瘤的形状、位置、以及其肿瘤的具体参数等(例如，体积等)。所述骨三维模型通常可以根据CT数据和/或MRI数据进行构建，构建过程中可以将数据导入E3D等三维重建设计软件等软件，并进行配准融合，从而构建所述骨三维模型；

2)确定骨缺损范围，在所述骨三维模型上以所述骨缺损范围作为初始骨缺损修复支架模型；或者，确定切除范围，在所述骨三维模型上模拟切除得到切除后的骨三维模型，并以切除部分作为初始骨缺损修复支架模型；

确定切除范围时，通常在模型中选定肿瘤病变活性最强的部位(例如，肿瘤病变范围内代谢最活跃的区域)，作为切除目标，在模型中确定位置和大小。本领域技术人员可选择合适大小和形状进行切除；

3)以初始骨缺损修复支架模型的外轮廓为基准，构建分支前孔道、若干第一孔道和若干穿通孔道，所述分支前孔道贯通所述初始骨缺损修复支架模型，所述若干第一孔道以环形阵列方式设于所述分支前孔道的四周且在平行于所述分支前孔道的中心轴的方向上贯通所述初始骨缺损修复支架模型，所述穿通孔道在与所述分支前孔道的中心轴相交的方向上贯通所述初始骨缺损修复支架模型且与所述分支前孔道和所述第一孔道相通，从而获得所述骨缺损修复支架模型。

在一个优选的实施例中，步骤1)中，由CT数据和/或MRI数据构建所述骨三维模型。

在一个优选的实施例中，步骤3)中，构建分支前孔道的中心轴平行于骨的长轴方向。

在一个优选的实施例中，步骤3)中，构建分支前孔道与第一孔道的直径差为0mm～1.5mm；构建第一孔道与穿通孔道的直径差为0mm～1.4mm。

在一个优选的实施例中，步骤3)中，构建分支前孔道的直径为1mm～2mm。

在一个优选的实施例中，步骤3)中，构建第一孔道的直径为0.5mm～1.5mm。

在一个优选的实施例中，步骤3)中，构建穿通孔道的直径为0.1mm～1.0mm。

在一个优选的实施例中，步骤3)中，构建若干第一孔道呈一级或多级同心圆分布，同心圆的圆心在所述分支前孔道的中心轴上。

在一个优选的实施例中，构建每级同心圆分布的第一孔道的个数为2～20个。

在一个优选的实施例中，构建离所述分支前孔道最近的第一孔道和所述分支前孔道之间的最短距离为0.1～2mm。

在一个优选的实施例中，相邻级第一孔道之间的最短距离为0.1～2mm。

在一个优选的实施例中，步骤3)中，构建若干穿通孔道在所述分支前孔道的中心轴方向的不同高度上呈一级或多级分布。

在一个优选的实施例中，构建相邻级分布的穿通孔道的间距为0.2mm～3mm。

在一个优选的实施例中，步骤3)中，构建穿通孔道与垂直于所述分支前孔道的中心轴方向的夹角为-45°～+45°。

在一个优选的实施例中，步骤3)中，构建若干横向连接孔道：横向连接孔道连接相邻的第一孔道。

在一个优选的实施例中，构建所述若干横向连接孔道在所述分支前孔道的中心轴方向的不同高度上呈一级或多级分布，在同一级上设有一个或两个以上横向连接孔道。

在一个优选的实施例中，构建相邻级分布的横向连接孔道的间距为0.2mm～3mm。

在一个优选的实施例中，构建每级第一孔道设有至少一个横向连接孔道连接相邻的第一孔道。

在一个优选的实施例中，构建横向连接孔道与垂直于所述分支前孔道的中心轴方向的夹角为-45°～+45°。

在一个优选的实施例中，构建第一孔道与横向连接孔道的直径差为0mm～1.4mm。

在一个优选的实施例中，构建横向连接孔道的直径为0.1mm～1.0mm。

在一个优选的实施例中，步骤3)中，在构建分支前孔道、若干第一孔道和若干穿通孔道之前，构建若干交替设置的第一支架层模型和第二支架层模型，所述第一支架层模型包括若干平行的第一支架单元模型，所述第二支架层模型包括若干平行的第二支架单元模型，第一支架单元模型与第二支架单元模型交叉形成微孔。

在一个优选的实施例中，构建不同层的第一支架单元模型平行排布。

在一个优选的实施例中，构建不同层的第二支架单元模型平行排布。

在一个优选的实施例中，构建同一层中相邻第一支架单元模型的间距为0.1～0.5mm；构建同一层中相邻第二支架单元模型的间距为0.1～0.5mm。

在一个优选的实施例中，构建第一支架单元模型的形状为圆柱形，直径为0.1～0.4mm；构建第二支架单元模型的形状为圆柱形，直径为0.1～0.4mm。

在一个优选的实施例中，构建相邻层中第一支架单元模型与第二支架单元模型交叉的角度α为60～120°。

在一个优选的实施例中，步骤3)中，当所述初始骨缺损修复支架模型具有中心轴时，构建所述分支前孔道设于所述初始骨缺损修复支架模型的中心轴上且在所述初始骨缺损修复支架模型的中心轴方向上贯通所述所述初始骨缺损修复支架模型。

本发明第三方面提供上述骨缺损修复支架的制备方法，所述制备方法包括：根据上述骨缺损修复支架模型的构建方法构建获得骨缺损修复支架模型，制备骨缺损修复支架。

在一个优选的实施例中，通过3D打印制备骨缺损修复支架，3D打印时使用1或2个喷头；当使用2个喷头时，一个喷头用于打印第一支架层，另一个喷头用于打印第二支架层，或者同一支架层内，2个喷头打印。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如上述骨缺损修复支架模型的构建方法的步骤，或如上述骨缺损修复支架的制备方法的步骤。

所述计算机可读存储介质，本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过计算机程序相关的硬件来完成。前述的计算机程序可以存储于一计算机可读存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

一种设备，包括：处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述设备执行如上述骨缺损修复支架模型的构建方法的步骤，或如上述骨缺损修复支架的制备方法的步骤。

一种上述骨缺损修复支架的使用方法，包括如下步骤：

1)向所述骨缺损修复支架中所述分支前孔道11、所述第一孔道12和所述穿通孔道13内灌注选自细胞、混有细胞的水凝胶和混有细胞和细胞因子的水凝胶中的一种；

步骤1)中，在一个优选的实施例中，所述细胞选自内皮细胞和内皮祖细胞中的至少一种。

步骤1)中，在一个优选的实施例中，细胞浓度为10⁶个/ml～10⁸个/ml。

步骤1)中，在一个优选的实施例中，所述细胞因子为促血管生成因子。促血管生成因子可以为VEGF，PPGF-BB和CXCL-12中的至少一种。

步骤1)中，在一个优选的实施例中，细胞因子浓度为5ug/m～50ug/m。

步骤1)中，在一个优选的实施例中，所述使用方法还包括：向所述横向连接孔道14内灌注选自细胞、混有细胞的水凝胶和混有细胞和细胞因子的水凝胶中的一种。

在一个优选的实施例中，所述细胞选自内皮细胞和内皮祖细胞中的至少一种。

在一个优选的实施例中，所述细胞因子为促血管生成因子。促血管生成因子可以为VEGF，PPGF-BB和CXCL-12中的至少一种。

在一个优选的实施例中，细胞浓度为10⁶个/ml～10⁸个/ml。

在一个优选的实施例中，细胞因子浓度为5ug/m～50ug/m。

2)将步骤1)得到的所述骨缺损修复支架放置于骨缺损处。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。