[發明專利]一種個體化3D打印種植體的設計與制作方法

有效

• 申請號: 201410691945.2
• 申請日: 2014-11-25
• 公開（公告）號: CN104352285B
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 陸爾奕;李慧武;黃美慧;衛忠
• 申請（專利權）人: 上海交通大學醫學院附屬第九人民醫院
• 主分類號: A61C8/00
• 分類號: A61C8/00
• 代理公司: 上海精晟知識產權代理有限公司31253
• 代理人: 馮子玲

技術領域

本發明涉及一種醫用植入生物材料，尤其涉及的是一種個體化3D打印種植體的設計與制作方法。

背景技術

鈦及鈦合金材料用作種植體的材料已有30余年的歷史，然而鈦的彈性模量(110GPa)與人頜骨的彈性模量(骨皮質3～30GPa，骨松質0.5～3GPa)相差較大，會導致應力遮蔽效應，造成骨吸收，從而導致種植體松動，種植失敗。頜骨本身根據部位不同骨密度也不同，上頜骨以松質骨為主，下頜骨的皮質骨較厚，因此種植部位不同，骨環境的彈性模量也不同。而且有一些患者由于患有牙周病、骨質疏松、糖尿病、腫瘤等疾病，其松質骨骨密度低于正常人，因而頜骨的彈性模量與鈦相差更大，種植風險隨之增大。

多孔結構的引入能降低材料整體的彈性模量，還能使骨組織長入孔隙，增強骨結合。在中國專利200610136835.5“一種多孔結構鈦種植體及制備方法”中對多孔外層進行堿熱處理，仿生沉積羥基磷灰石。

近年來，3D打印技術在多孔生物材料研究領域被廣泛運用，3D打印能精確控制多孔生物材料的微結構，能將多重結構任意結合一體化生產，由于每一種微結構都具備特定的機械性能，因而種植體的機械性能能得以任意調節達到個體化定制的要求。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供了一種個體化3D打印種植體的設計與制作方法，以適合各種骨密度人群。

本發明是通過以下技術方案實現的，本發明的制作方法包括以下步驟：

(1)將多孔網架體的孔徑平均分為n1個等級，孔隙率平均分為n2個等級，厚度平均分為n3個等級，不同孔徑、孔隙率和厚度的多孔網架體組合成n1×n2×n3個不同彈性模量的多孔網架體；

(2)n1×n2×n3個多孔網架體相對應的彈性模量分為n4個等級，匹配n4種骨密度；

(3)對患者進行術前頜骨定量CT的拍攝，根據CT掃描數據對缺牙區域進行三維重建，選擇經過缺牙區域中點的橫斷面CT掃描圖像，在橫斷面圖像上用種植體規格的矩形區域表示，并獲得矩形區域的平均CT值GV；

(4)根據平均CT值GV計算平均骨密度ρ

ρ＝1017*GV-13.4；

根據平均骨密度ρ計算平均骨彈性模量E

E＝5925*ρ-388.8；

(5)根據E值大小對應選取步驟(2)中與E最接近的一種，然后在該彈性模量范圍相近的種植體中選擇多孔網架體的厚度最厚者；

(6)根據步驟(5)選擇的多空網架體，對種植體進行3D打印，頭部和體部一體成型。

所述多孔網架體的孔徑為50～800μm，孔隙率在10～90％，厚度為0.5～1.5mm。

所述步驟(1)中，n1＝4，分別為50～200μm、200～400μm、400～600μm、600～800μm；n2＝8，分別為10～20％、20～30％、30～40％、40～50％、50～60％、60～70％、70～80％、80～90％；n3＝5,分別為0.5～0.7mm、0.7～0.9mm、0.9～1.1mm、1.1～1.3mm、1.3～1.5mm。

本發明制作的打印種植體，包括一體成型的頭部和體部，所述頭部設有用于連接基樁的凹槽，所述體部的外表面設有螺紋，所述體部包括實心體和多孔網架體，多孔網架體覆蓋于實心體的外表面上。

作為本發明的優選方式之一，所述多孔網架體為多孔網格狀結構。

本發明相比現有技術具有以下優點：本發明多孔網架體的孔徑、孔隙率和厚度分級設置，使種植體達到不同大小的彈性模量，適合不同骨密度的人群；種植體內部的實心結構保證了種植體的整體強度，外表面多孔網架結構降低了種植體整體的彈性模量，通過骨組織長入孔隙，增強骨結合；種植體整體結構通過3D打印技術一步生產完成，使內部實心結構和外表面多孔網架結構剛性結合，工藝簡單，成本低。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

具體實施方式

下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。

如圖1所示，本實施例的打印種植體，包括一體成型的頭部1和體部2，頭部1設有用于連接基樁的凹槽11，體部2表面設有螺紋，體部2包括實心體21和多孔網架體22，多孔網架體22覆蓋于實心體21的外表面上。多孔網架體22為多孔網格狀結構。頭部1為穿齦部分，體部2是骨結合部分。

本實施例包括以下步驟：