[發明專利]一種多材料多孔股骨遠端植入體的制造方法

有效

• 申請號: 202011500116.3
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112690930B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 宋長輝;雷浩楊;余家闊;劉子彬;楊永強
• 申請（專利權）人: 華南理工大學;北京大學第三醫院（北京大學第三臨床醫學院）
• 主分類號: A61F2/28
• 分類號: A61F2/28;A61F2/30;A61F2/36;B33Y10/00;B33Y70/10;B33Y80/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

本發明公開了一種多材料多孔股骨遠端植入體及其制造方法，植入體包括硬質梯度多孔股骨遠端植入軀干以及軟質水凝膠軟骨；所述硬質梯度多孔股骨遠端植入軀干為多孔結構，外輪廓分為錐型的股骨體以及兩個類球形的仿股骨踝；所述軟質水凝膠軟骨為兩個半圓環狀覆蓋物，分別覆蓋在所述兩個仿股骨踝上。本發明采用硬質材料和軟質材料相結合的仿生設計，能夠最大程度的模仿人體正常股骨遠端的結構組成，通過采用軟質材料和相對應的干細胞組合的方式，可通過組織工程，在植入后刺激其生成毛細血管，提高植入體在人體中的適應性。并且，采用羥基磷灰石和鈦合金結合的方式，能夠避免單材料羥基磷灰石植入體存在的脆性問題。

技術領域

本發明屬于増材制造技術領域，具體涉及一種多材料多孔股骨遠端植入體及其制造方法。

背景技術

股骨，作為人體最長的長管骨頭，承受了來自人體上半身絕大部分的負重，是人體極為重要的骨頭之一。而由于一些疾病或是創傷，股骨極容易產生斷裂，而這些斷裂通常是無法通過自身恢復的，最好的治療方法是通過股骨置換手術來替換缺損的部分。

現行使用的用于置換的股骨假體大多為單材料的植入體，這類植入體通常是由一種金屬材料(鈦以及其合金)或是生物陶瓷(羥基磷酸鈣，氧化鋯)等硬質材料制造而成。這類植入體通常只是作為硬質的仿生股骨植入到人體當中，而且采用純陶瓷材料制造的植入體脆性很大，力學性能不好，容易斷裂，而以鈦合金為主的材料，又因其楊氏模量無法與自然骨匹配，容易產生應力屏蔽，使得植入體松動。此外股骨的軟骨部分只能通過使用如高分子聚合物，如聚醚醚酮樹脂等作為軟骨的替代物，而這種替代物只能減少股骨植入體與自然骨之間的摩擦，而無法真正的實現軟骨的功能，且通過化學方法的粘合，容易產生脫落，會有術后翻修的風險。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提出一種多材料多孔股骨遠端植入體及其制造方法，通過采用以硬質材料為基體，并且輔以軟質水凝膠，實現對自然骨的仿生設計并提高其力學性能。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種多材料多孔股骨遠端植入體，由3D打印技術一體成型，包括硬質梯度多孔股骨遠端植入軀干以及軟質水凝膠軟骨；

所述硬質梯度多孔股骨遠端植入軀干為多孔結構，外輪廓分為錐型的股骨體以及兩個類球形的仿股骨踝；

所述軟質水凝膠軟骨為兩個半圓環狀覆蓋物，分別覆蓋在所述兩個仿股骨踝上。

進一步的，所述軟質水凝膠軟骨根據成分的區別，分為外層與內層；所述外層為軟質軟骨層，成分為水凝膠、外周血干細胞以及外周血干細胞生長因子；

所述內層，與所述仿股骨踝接觸，為硬質軟骨層，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％到40％，越接近仿股骨踝，羥基磷灰石含量越高。

進一步的，所述多孔結構具體為仿生梯度多孔結構，以正八面體為拓撲，分為多個多孔結構單元，每個多孔結構單元互相連通。

進一步的，在所述硬質梯度多孔股骨遠端植入軀干的任一水平截面上，所述多孔結構單元的內孔直徑呈梯度連續變化，具體為由中心向邊緣，內孔直徑逐漸減小，從500微米減少至200微米。

進一步的，所述硬質梯度多孔股骨遠端植入軀干采用羥基磷灰石以及鈦合金；內孔直徑為500微米的多孔結構單元采用羥基磷灰石，內孔直徑為200-300 微米的多孔結構單元采用鈦合金。

進一步的，所述硬質梯度多孔股骨遠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。

本發明還包括提供的多材料多孔股骨遠端植入體的制造方法，包括以下步驟：

根據患者CT或MRI掃描得到的連續斷層數據，利用醫學圖像處理軟件，將患者的股骨遠端進行三維重建；在醫學圖像處理軟件中經過處理得到硬質股骨遠端CAD模型和軟骨CAD模型；