[發(fā)明專利]一種緊密排列的人工多孔骨結構

在審

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• 申請日: 2016-03-24
• 公開（公告）號: CN105769389A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發(fā)明（設計）人: 張春雨;陳賢帥;顏瑜;王亞玲;林志生
• 申請（專利權）人: 廣州市健齒生物科技有限公司
• 主分類號: A61F2/28
• 分類號: A61F2/28;A61L27/56;A61L27/06;A61L27/04
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 馮劍明

技術領域

本發(fā)明涉及人工骨骼技術領域，特別是一種緊密排列的人工多孔骨結構。

背景技術

當代由于各種不良原因使得越來越多的人受到骨折、骨缺損甚至截肢的困擾，加上生物醫(yī)療器械領域高速發(fā)展，修復假體骨組織的技術應運而生，而且越發(fā)受到關注。當前已有相關一些骨修復技術被應用于臨床醫(yī)療或醫(yī)學實驗中。1885年Macewan就首次應用自體骨移植的方法對顱骨進行修補，之后這種方法便被加以推廣，雖然自體骨移植技術不需要考慮移植體和宿主的生物相容性和排斥反應，而且能夠較好愈合，但是畢竟自體骨來源短缺，不能作為充分考慮的對象；1908年Lexer提出并應用同種異體骨移植的技術，其將死去的健康人的尸體的骨架作為移植體，將其植入缺損骨組織的病人并固定。由于異體骨的來源充足這種技術也在一定程度上得到了應用，但是異體骨存在異體相克和排斥免疫的缺點，也難以得到廣泛適用；另外有利用生物降解材料作為臨床醫(yī)用的移植，雖然其能保證一定的生物活性，避免應力遮蔽現(xiàn)象，但是由于材料特點導致其強度有限，容易發(fā)生二次骨折所帶來的不必要的麻煩，因此該技術也只是適用于小范圍的骨移植技術，很難應用于承重較大的骨骼部位；骨組織工程是通過對自體分離出來的骨細胞及相關組織液進行培養(yǎng)擴增后得到的天然的人工骨植入體，這種方式生成的骨植入體不會產(chǎn)生對自體骨的排斥反應，但是培養(yǎng)需要一定周期且由骨組織工程所得到的移植體的機械強度還有待提高等，因此骨組織工程還有待進一步突破。

目前對于人工制作骨小梁植入物的設計方法主要是采用CT技術對骨骼橫斷面進行切片還原，然后采用一定的算法，利用程序對人體骨微觀結構圖像進行邊緣檢測及提取輪廓的操作，得到的數(shù)據(jù)進行插值修補生成矢量圖，最后將各層數(shù)據(jù)進行求和得到三維多孔結構。這種設計方法便于控制孔徑大小，形狀及孔隙率，也能得到不同規(guī)則的多孔，然而由于程序的復雜，難免出現(xiàn)封閉的死單元，這將使得植入體失去生物活性；另外由于單元不規(guī)則統(tǒng)一難免導致受力不平衡或出現(xiàn)應力集中現(xiàn)象，這在骨組織移植中是致命的；再者，由于隨機性無法預測生成孔隙的大小也難以控制孔隙形狀，這將不便于對骨小梁形態(tài)進行評估；最后，這樣得到的圖形往往難以較好的加工，不如自下而上的特征建模方式所得的模型一樣具有較好的加工可行性。

現(xiàn)在對于公開多孔鈦人工結構骨小梁的加工方法主要是以鈦粉作為原材料，其先后經(jīng)過配置材料、制作漿料、發(fā)泡、激光燒結和加工后清潔處理的工藝流程。這樣得到的多孔鈦人工結構骨已進行試驗，但是，其多孔鈦塊體結構難以控制甚至是不可控的，很難保證結構體的形狀，導致孔隙率低，難免出現(xiàn)死單元，存在應力遮擋的危機，而且，其生產(chǎn)出來的人工骨實體還需進一步經(jīng)過機加工及表面處理等操作方可得到人工骨植入體，所以業(yè)內對于這種加工方式值得的骨小梁植入物的性能也存在疑慮。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供一種緊密排列的人工多孔骨結構，能夠克服現(xiàn)有圖像還原技術難以設計多孔骨單元及其堆疊結構的缺點，以及彌補現(xiàn)有公開多孔骨制備方法的不足之處。

一種緊密排列的人工多孔骨結構，包括殼體和殼體內的多孔體，所述多孔體由多個網(wǎng)格單元緊密連接排列而成，所述網(wǎng)格單元是鏤空截角八面體，所述網(wǎng)格單元的框架厚度為200～300μm，所述網(wǎng)格單元的孔徑為500～1000μm，所述多孔體的孔隙率為80%～85%。

所述密連接排列是指多個截角八面體在堆疊時，任意一個截角八面體的每一個表面均與另一個截角八面體相同形狀的表面對接，即任意一個截角八面體同時與另外十個截角八面體連接。

本發(fā)明所述殼體是規(guī)則的幾何加厚實體。

本發(fā)明所述殼體是與人體骨骼的外圍輪廓無縫相切而成的曲面加厚實體。

本發(fā)明所述網(wǎng)格單元之間高度互聯(lián)，所述多孔體呈現(xiàn)空間網(wǎng)格狀。

本發(fā)明所述殼體和多孔體為一體成型構件。

本發(fā)明所述殼體和多孔體通過3D激光選區(qū)熔化一體成型。

本發(fā)明所述人工多孔骨結構是鈦、鈦合金或不銹鋼構件。

本發(fā)明公開的一種緊密排列的人工多孔骨結構，其利用3D激光選區(qū)熔化一體成型制備出的多孔體孔隙率高、強度高，高度互聯(lián)的空間貫通孔結構能夠提供廣泛的骨長入，高摩擦系數(shù)提供良好的移植體的初始穩(wěn)定性，具有可觀的臨床醫(yī)用前景。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單說明。顯然，所描述的附圖只是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部實施例，本領域的技術人員在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他設計方案和附圖。