[發(fā)明專利]一種復(fù)合結(jié)構(gòu)的定制化可降解接骨板的設(shè)計(jì)與制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810177509.1
• 申請(qǐng)日: 2018-03-05
• 公開（公告）號(hào): CN108338828B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 烏日開西·艾依提;阿依古麗·喀斯木;帕提古麗·艾合麥提
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 新疆大學(xué)
• 主分類號(hào): A61B17/80
• 分類號(hào): A61B17/80;B33Y80/00;B33Y50/00;A61L31/14;A61L31/16;A61L31/12;A61L31/10;A61L31/08
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1.一種復(fù)合結(jié)構(gòu)的定制化可降解接骨板，其特征在于，接骨板由具有多孔微結(jié)構(gòu)的可降解聚合物-生物陶瓷復(fù)合層、長纖維增強(qiáng)聚合物層、骨折斷口處的具有多孔微結(jié)構(gòu)的藥物緩釋層構(gòu)成；其中，所述可降解聚合物-生物陶瓷復(fù)合層設(shè)置在骨折骨骼與所述長纖維增強(qiáng)聚合物層之間，所述長纖維增強(qiáng)聚合物層由可吸收的醫(yī)用羊腸縫合線與可降解的左旋聚乳酸聚合物制成；

所述接骨板與骨骼的接觸面的形狀根據(jù)患者骨折部位的形狀進(jìn)行定制化設(shè)計(jì)；接骨板的整體形狀與結(jié)構(gòu)根據(jù)安裝部位的力學(xué)特點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)；所述接骨板采用3D打印方式進(jìn)行制造。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合結(jié)構(gòu)的定制化可降解接骨板，其特征在于，其制造方法包括有以下步驟：

步驟1：利用CT影像學(xué)檢查方法掃描患者的骨折部位，并輸出掃描數(shù)據(jù)；

步驟2：在醫(yī)學(xué)圖像處理軟件中輸入步驟1采集的患者數(shù)據(jù)，提取接骨板安裝部位的骨骼表面數(shù)據(jù)，并輸出重構(gòu)后的骨骼表面三維模型；

步驟3：在三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件中，以步驟2輸出的骨骼表面三維模型為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)接骨板的三維結(jié)構(gòu)；

步驟4：采用3D打印技術(shù)制備步驟3設(shè)計(jì)的接骨板；

步驟5：對(duì)步驟4制備的接骨板進(jìn)行力學(xué)實(shí)驗(yàn)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種復(fù)合結(jié)構(gòu)的定制化可降解接骨板，其特征在于，步驟1包括以下步驟：

A、用CT掃描患者的骨折部位，掃描層厚小于1mm，將掃描得到的數(shù)據(jù)以DICOM格式輸出；

B、將得到的DICOM格式的數(shù)據(jù)導(dǎo)入醫(yī)學(xué)三維圖像處理軟件，提取出需安裝接骨板的骨折部位骨骼的外層數(shù)據(jù)，以STL格式輸出。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種復(fù)合結(jié)構(gòu)的定制化可降解接骨板，其特征在于，步驟2包括以下步驟：

A、在醫(yī)學(xué)圖像處理軟件中導(dǎo)入步驟1中提取的骨折部位的數(shù)據(jù)，調(diào)整骨折部分的位置使其復(fù)原，并以STL格式輸出；

B、在逆向工程軟件導(dǎo)入STL格式文件，根據(jù)骨折情況預(yù)設(shè)接骨板整體尺寸及安裝位置，并提取接骨板安裝位置的骨表面的曲面數(shù)據(jù)，并以STEP格式輸出。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種復(fù)合結(jié)構(gòu)的定制化可降解接骨板，其特征在于，步驟3包括以下步驟：

A、在三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件中導(dǎo)入步驟2中輸出的STEP格式的骨骼表面的曲面數(shù)據(jù)，進(jìn)行增厚處理，增厚預(yù)設(shè)范圍3～4mm，得到接骨板的基礎(chǔ)三維模型；

B、在基礎(chǔ)三維模型上設(shè)計(jì)用于將接骨板固定在骨骼上的固定孔，在骨折線兩側(cè)各設(shè)計(jì)不少于兩個(gè)的固定孔；

C、設(shè)計(jì)可降解聚合物-生物陶瓷復(fù)合層，層厚為1mm，網(wǎng)格單元橫截面尺寸為1×1mm；

D、設(shè)計(jì)藥物緩釋層，長度為5～10mm，且對(duì)稱于骨折線，寬度與接骨板等寬，厚度為1mm；緩釋層的微孔直徑范圍為0.05～0.3mm；

E、設(shè)計(jì)長纖維增強(qiáng)聚合物層，預(yù)設(shè)纖維直徑0.1～0.3mm，纖維間距1～2mm；

F、將完成的復(fù)合結(jié)構(gòu)接骨板導(dǎo)入計(jì)算機(jī)輔助工程軟件，并進(jìn)行受力情況的有限元分析；若分析結(jié)果顯示所設(shè)計(jì)的接骨板模型不能滿足力學(xué)性能要求，則根據(jù)具體情況修改接骨板的薄弱部位，直至獲得滿足力學(xué)性能要求的模型。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種復(fù)合結(jié)構(gòu)的定制化可降解接骨板，其特征在于，步驟4包括以下步驟：

A、在3D打印機(jī)控制軟件中導(dǎo)入步驟3設(shè)計(jì)的接骨板模型，并通過3D打印機(jī)控制軟件在工作臺(tái)面上平行布置5個(gè)模型，模型間隔在3～5mm之間；

B、打印接骨板。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種復(fù)合結(jié)構(gòu)的定制化可降解接骨板，其特征在于，步驟5包括以下步驟：

A、對(duì)步驟4制作的接骨板做三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)；

B、若力學(xué)性能不能滿足要求，則需根據(jù)具體情況修改薄弱部位的結(jié)構(gòu)，直至接骨板的力學(xué)性能滿足要求；

C、當(dāng)接骨板的力學(xué)性能滿足要求時(shí)，再以相同工藝參數(shù)制作接骨板用于手術(shù)。