[發(fā)明專利]一種多材料多孔股骨遠(yuǎn)端植入體的制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011500116.3
• 申請(qǐng)日: 2020-12-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112690930B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋長(zhǎng)輝;雷浩楊;余家闊;劉子彬;楊永強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué);北京大學(xué)第三醫(yī)院（北京大學(xué)第三臨床醫(yī)學(xué)院）
• 主分類號(hào): A61F2/28
• 分類號(hào): A61F2/28;A61F2/30;A61F2/36;B33Y10/00;B33Y70/10;B33Y80/00
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

1.多材料多孔股骨遠(yuǎn)端植入體的制造方法，其特征在于，多材料多孔股骨遠(yuǎn)端植入體包括硬質(zhì)梯度多孔股骨遠(yuǎn)端植入軀干以及軟質(zhì)水凝膠軟骨；所述硬質(zhì)梯度多孔股骨遠(yuǎn)端植入軀干為多孔結(jié)構(gòu)，外輪廓分為錐型的股骨體以及兩個(gè)類球形的仿股骨踝；所述軟質(zhì)水凝膠軟骨為兩個(gè)半圓環(huán)狀覆蓋物，分別覆蓋在所述兩個(gè)仿股骨踝上；該制造方法包括以下步驟：

根據(jù)患者CT或MRI掃描得到的連續(xù)斷層數(shù)據(jù)，利用醫(yī)學(xué)圖像處理軟件，將患者的股骨遠(yuǎn)端進(jìn)行三維重建；在醫(yī)學(xué)圖像處理軟件中經(jīng)過(guò)處理得到硬質(zhì)股骨遠(yuǎn)端CAD模型和軟骨CAD模型；

根據(jù)實(shí)際病患股骨遠(yuǎn)端骨髓腔中不同區(qū)域的骨質(zhì)情況，設(shè)計(jì)出不同的尺寸的八面體多孔結(jié)構(gòu)單元，然后與獲得的硬質(zhì)股骨遠(yuǎn)端CAD模型進(jìn)行布爾運(yùn)算，得到硬質(zhì)梯度多孔股骨遠(yuǎn)端植入軀干CAD模型；再根據(jù)患者股骨遠(yuǎn)端軟骨的骨質(zhì)情況，拓?fù)鋬?yōu)化獲得的軟骨CAD模型，得到軟質(zhì)水凝膠軟骨CAD模型；

將獲得的硬質(zhì)梯度多孔股骨遠(yuǎn)端植入軀干CAD模型，導(dǎo)入激光選區(qū)熔化3D打印設(shè)備切片軟件中，進(jìn)行打印支撐的添加以及打印參數(shù)的設(shè)置，生成對(duì)應(yīng)的切片文件；

將獲得的軟質(zhì)水凝膠軟骨CAD模型，導(dǎo)入到原位3D打印設(shè)備切片軟件中，在設(shè)置對(duì)應(yīng)的打印參數(shù)后，生成對(duì)應(yīng)的切片文件；

將激光選區(qū)熔化3D打印設(shè)備切片軟件生成的切片文件導(dǎo)入至激光選區(qū)熔化3D打印設(shè)備進(jìn)行硬質(zhì)梯度多孔股骨遠(yuǎn)端植入軀干的增材制造；

硬質(zhì)梯度多孔股骨遠(yuǎn)端植入軀干完成打印后，對(duì)其進(jìn)行消毒，然后將硬質(zhì)梯度多孔股骨遠(yuǎn)端植入軀干進(jìn)行微弧氧化，使其表面形成多孔氧化鈦和羥基磷酸鈣涂層；

將獲得的硬質(zhì)梯度多孔股骨遠(yuǎn)端植入軀干，放入原位3D打印設(shè)備中，并導(dǎo)入原位3D打印設(shè)備切片軟件生成的切片文件，進(jìn)行原位打印形成軟質(zhì)水凝膠軟骨部分。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述醫(yī)學(xué)圖像處理軟件中經(jīng)過(guò)處理具體為：

通過(guò)閾值劃分，將患者的硬質(zhì)的股骨遠(yuǎn)端和股骨遠(yuǎn)端對(duì)應(yīng)的軟骨分離，分別得到硬質(zhì)股骨遠(yuǎn)端CAD模型和軟骨CAD模型。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述進(jìn)行原位打印形成軟質(zhì)水凝膠軟骨部分具體為：

通過(guò)原位打印，在硬質(zhì)梯度多孔股骨遠(yuǎn)端植入軀干表面覆蓋由水凝膠以及羥基磷灰石組成的硬質(zhì)軟骨層；

通過(guò)原位打印，將水凝膠、外周血干細(xì)胞以及外周血干細(xì)胞生長(zhǎng)因子組成的軟質(zhì)軟骨層覆蓋到所述硬質(zhì)軟骨層上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述醫(yī)學(xué)圖像處理軟件具體為Mimic；

所述激光選區(qū)熔化3D打印設(shè)備切片軟件具體為Magic；

所述原位3D打印設(shè)備切片軟件具體為Cura15.0。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述軟質(zhì)水凝膠軟骨根據(jù)成分的區(qū)別，分為外層與內(nèi)層；所述外層為軟質(zhì)軟骨層，成分為水凝膠、外周血干細(xì)胞以及外周血干細(xì)胞生長(zhǎng)因子；

所述內(nèi)層，與所述仿股骨踝接觸，為硬質(zhì)軟骨層，成分為羥基磷灰石以及水凝膠，所述羥基磷灰石的含量呈梯度變化，含量范圍為10％至40％，越接近仿股骨踝，羥基磷灰石含量越高。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述多孔結(jié)構(gòu)具體為仿生梯度多孔結(jié)構(gòu)，以正八面體為拓?fù)洌譃槎鄠€(gè)多孔結(jié)構(gòu)單元，每個(gè)多孔結(jié)構(gòu)單元互相連通。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造方法，其特征在于，在所述硬質(zhì)梯度多孔股骨遠(yuǎn)端植入軀干的任一水平截面上，所述多孔結(jié)構(gòu)單元的內(nèi)孔直徑呈梯度連續(xù)變化，具體為由中心向邊緣，內(nèi)孔直徑逐漸減小，從500微米減少至200微米。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述硬質(zhì)梯度多孔股骨遠(yuǎn)端植入軀干采用羥基磷灰石以及鈦合金；內(nèi)孔直徑為500微米的多孔結(jié)構(gòu)單元采用羥基磷灰石，內(nèi)孔直徑為200-300微米的多孔結(jié)構(gòu)單元采用鈦合金。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述硬質(zhì)梯度多孔股骨遠(yuǎn)端植入軀干的表面覆蓋有多孔氧化鈦以及羥基磷酸鈣涂層。