[發(fā)明專利]一種3D打印制備金屬墊塊用于髖臼骨缺損重建的方法

在審

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• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113425462A
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方盛;李歡;徐鵬;王益民;孫曉亮
• 申請（專利權(quán)）人: 常州市第一人民醫(yī)院
• 主分類號: A61F2/34
• 分類號: A61F2/34
• 代理公司: 南通毅帆知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32386
• 代理人: 任毅

本發(fā)明公開了一種3D打印制備金屬墊塊用于髖臼骨缺損重建的方法，包括如下步驟：S1、電子束熔融3D打印的鈦金屬植入物的制備、表征以及細(xì)胞相容性檢測；S2、電子束熔融3D打印的鈦金屬植入物生物學(xué)特性的體外表征；S3、電子束熔融3D打印的鈦金屬植入物生物學(xué)特性的體內(nèi)表征；S4、電子束熔融3D打印的鈦金屬植入物的臨床研究。本方案基于CT三維重建髖臼骨缺損形態(tài)，借助計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)建立數(shù)字化墊塊填充物模型，利用電子束熔融(EMB)3D打印技術(shù)制作個(gè)性化且具有良好生物學(xué)特性的金屬墊塊內(nèi)植物,以實(shí)現(xiàn)對髖臼骨缺損的有效重建，從而為髖關(guān)節(jié)翻修術(shù)中骨缺損難題帶來新的解決方案。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種3D打印制備金屬墊塊用于髖臼骨缺損重建的方法。

背景技術(shù)

隨著我國人口老齡化進(jìn)程的加快以及國人生活質(zhì)量的不斷提升，因髖關(guān)節(jié)疾患接受關(guān)節(jié)置換的患者數(shù)量逐年增加且呈年輕化的趨勢；據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國每年接受髖關(guān)節(jié)置換的患者高達(dá)近30萬人次，隨之而來的髖關(guān)節(jié)翻修數(shù)量也與日俱增；髖關(guān)節(jié)翻修的常見原因包括假體無菌性松動(dòng)、感染、聚乙烯內(nèi)襯磨損、骨溶解、假體周圍骨折等；在髖關(guān)節(jié)翻修術(shù)中，嚴(yán)重骨缺損的處理可謂是最具挑戰(zhàn)性的難題；骨缺損通常以髖臼側(cè)較為多見，髖臼骨缺損過多將直接導(dǎo)致翻修術(shù)中臼杯無法獲得有效支撐，壓配失效，假體穩(wěn)定性難以保證；據(jù)Johanson所報(bào)道，在髖關(guān)節(jié)翻修手術(shù)中合并髖臼骨缺損的占17％，但手術(shù)失敗率卻高達(dá)30％；因此，髖臼骨缺損是否能得到有效重建，將直接影響髖關(guān)節(jié)翻修手術(shù)的成敗；

正確評估和處理髖臼骨缺損是髖關(guān)節(jié)翻修手術(shù)成功的關(guān)鍵；Paprosky分型由Paprosky等學(xué)者在1994年提出，由于這種分型方法可以判斷預(yù)后和指導(dǎo)治療，被越來越多地應(yīng)用于臨床；Paprosky分型主要根據(jù)坐骨骨溶解程度、淚滴破壞程度、股骨頭中心內(nèi)移及上移程度將髖臼骨缺損分為三型；其中PaproskyⅠ、ⅡA型髖臼骨缺損，由于骨缺損較小通常無需進(jìn)行額外的植骨；而對于PaproskyⅡB及以上的骨缺損類型則需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)性植骨，通常需借助自體、異體骨塊或成品金屬墊塊來充填；但髖臼骨缺損形態(tài)多變，對于結(jié)構(gòu)性植骨，無論是采用自體/異體骨還是使用成品金屬墊塊，從外型而言都無法與宿主骨的缺損部分形成完好的契合，術(shù)中需進(jìn)行額外的修整磨搓，操作比較繁瑣，且無法達(dá)到解剖重建的目的；同時(shí)同種異體骨塊或成品金屬墊塊價(jià)格都十分昂貴，臨床也很難推廣；因此，對于髖關(guān)節(jié)翻修術(shù)中髖臼側(cè)骨缺損重建的問題目前臨床尚缺乏便捷有效且經(jīng)濟(jì)實(shí)用的填充物；

3D打印技術(shù)是快速成形(RapidPrototype,RP)技術(shù)的一種，其以三維數(shù)據(jù)模型為基礎(chǔ)，通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(ComputerAidedDesign，CAD)完成一系列模塊設(shè)計(jì)和數(shù)字切片處理，并將這些切片的信息傳送到3D打印機(jī)上,以粉末狀或液態(tài)的金屬、塑料等粘合材料為原料，通過分層加工、疊加成型的方式來構(gòu)建實(shí)體物件，也稱為“增材制造”；電子束熔融技術(shù)(ElectronBeamMelting，EBM)，是近年來新興的快速成型制造技術(shù)，其原理是將三維模型數(shù)據(jù)導(dǎo)入EBM打印設(shè)備，在真空環(huán)境中以金屬粉末為原料，通過高能電子束經(jīng)磁場誘導(dǎo)偏轉(zhuǎn)聚焦后所產(chǎn)生的高能使金屬微粒熔融，再通過凝固融合形成金屬薄層，經(jīng)過逐層鋪設(shè)的方式完成金屬實(shí)體的構(gòu)建；目前，國內(nèi)已有一些采用EBM技術(shù)3D打印鈦合金內(nèi)植物(見圖1)用于臨床，其短期療效令人滿意，但是此方法難以實(shí)現(xiàn)對髖臼骨缺損的有效重建。

隨著3D打印技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的不斷發(fā)展與革新，為骨關(guān)節(jié)外科個(gè)性化人工植入物的運(yùn)用帶來了曙光；本課題基于CT三維重建髖臼骨缺損形態(tài)，借助計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)建立數(shù)字化墊塊填充物模型，利用電子束熔融(EMB)3D打印技術(shù)制作個(gè)性化且具有良好生物學(xué)特性的金屬墊塊內(nèi)植物,以實(shí)現(xiàn)對髖臼骨缺損的有效重建，從而為髖關(guān)節(jié)翻修術(shù)中骨缺損難題帶來新的解決方案。

因此需要設(shè)計(jì)一種3D打印制備金屬墊塊用于髖臼骨缺損重建的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種3D打印制備金屬墊塊用于髖臼骨缺損重建的方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：