陶瓷脛骨平臺(tái)人工骨支架的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于醫(yī)用器械領(lǐng)域，具體為一種個(gè)性化β -T1-15Mo合金-Al2O3陶瓷脛骨平臺(tái)人工骨支架。
【背景技術(shù)】
[0002]在骨科手術(shù)中，骨修復(fù)、骨填充和骨支撐是常用的治療手段。脛骨平臺(tái)骨折由于累及關(guān)節(jié)面，對(duì)于替代植入材料的力學(xué)強(qiáng)度、生物相容性，以及關(guān)節(jié)面部分的表面摩擦系數(shù)以及耐磨性具有更高的要求。此外由于缺損結(jié)構(gòu)形態(tài)的不規(guī)則性，造成植入物與缺損區(qū)的不匹配，就要求手術(shù)者在術(shù)中對(duì)傳統(tǒng)植入物的塑形與反復(fù)的匹配，延長(zhǎng)了手術(shù)時(shí)間、增加了術(shù)中的出血量，最終影響手術(shù)的效果。現(xiàn)有許多醫(yī)用植入物，例如專利201110154931.3 —種多孔生物陶瓷微球的人工骨支架制備方法，其利用三維打印機(jī)澆注生物陶瓷漿料制造三維殼體。但骨折并非規(guī)則的幾何形狀，應(yīng)用電腦設(shè)計(jì)無(wú)法完全貼合缺損部位。另外三維打印技術(shù)的精度差，關(guān)節(jié)面人工骨支架要避免臺(tái)階，其無(wú)法滿足人工骨支架對(duì)精度的要求。且考慮脛骨平臺(tái)是承重部位，陶瓷材料在韌性、彈性、疲勞特性等力學(xué)性能上差強(qiáng)人意。因此要求我們探索新的人工骨支架。在材料方面，β相的Ti相比較傳統(tǒng)的α +β T1-6A1_4V合金而言，具有更高的強(qiáng)度水平和更好的切口性能及柔韌性，T1-15Mo合金以其低彈性模量、優(yōu)異的成形性和抗腐蝕性被美國(guó)FDA推薦至醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。高孔隙率的醫(yī)用鈦合金骨小梁的強(qiáng)度約為自然松質(zhì)骨的兩倍，而彈性和柔韌性則與之接近，可模擬真正骨質(zhì)的物理和力學(xué)特性，為植骨材料提供了新的選擇。而Al2O3陶瓷是惰性生物陶瓷的一種，具有良好的生物相容性、抗疲勞、低表面摩擦系數(shù)以及極高的耐磨性，因而已廣泛用于牙齒和人工關(guān)節(jié)中，具備較為成熟的制備工藝。在個(gè)體化設(shè)計(jì)方面，隨著現(xiàn)代影像技術(shù)及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，3D打印技術(shù)使得關(guān)節(jié)周圍骨缺損的高度個(gè)體化設(shè)計(jì)成為可能。2012年2月比利時(shí)和荷蘭的醫(yī)生首次使用3D打印為一名下頒骨壞死的患者植入個(gè)體定制人工下頷骨。3D打印具有快速，精確成形等優(yōu)點(diǎn)。但針對(duì)包含承重關(guān)節(jié)面的關(guān)節(jié)周圍骨缺損的應(yīng)用研宄仍是空白。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種個(gè)性化β -T1-15Mo合金-Al2O3陶瓷脛骨平臺(tái)人工骨支架。
[0004]本發(fā)明提出的個(gè)性化β -T1-15Mo合金-Al2O3陶瓷脛骨平臺(tái)人工骨支架由多孔隙β -T1-15Mo合金人工骨小梁3和Al2O3陶瓷關(guān)節(jié)面2構(gòu)成，Al 203陶瓷關(guān)節(jié)面2貼合于多孔隙β -T1-15Mo合金人工骨小梁3上方，所述多孔隙β -T1-15Mo合金人工骨小梁3上設(shè)有螺釘孔洞5，所述多孔隙β -T1-15Mo合金人工骨小梁3與新生骨之間通過(guò)螺釘穿過(guò)螺釘孔洞5固定；新生骨借由多孔隙β -T1-15Mo合金人工骨小梁結(jié)構(gòu)長(zhǎng)入，使人工骨支架更為牢固。陶瓷關(guān)節(jié)面起到代替缺損軟骨的作用，可耐受膝關(guān)節(jié)活動(dòng)帶來(lái)的磨損；具體制備工藝如下: (1)根據(jù)患者脛骨平臺(tái)骨折的情況，利用反求工程建立骨折缺損部位三維模型，采用CAD技術(shù)設(shè)計(jì)與骨折缺損部位相匹配的人工骨支架，減少手術(shù)中因塑形帶來(lái)的麻煩；
(2)將15wt%Mo、85wt%Ti粉末和Al2O3粉末分別加入選擇性激光燒結(jié)系統(tǒng)粉末槽，利用選擇性激光燒結(jié)技術(shù)，在惰性氣體保護(hù)下加溫至1200°C，升溫速度為5°C /min~10°C /min，燒結(jié)出一體化多孔隙β -T1-15Mo合金骨小梁和Al2O3陶瓷關(guān)節(jié)面的主體部分，保溫2小時(shí)后隨爐逐步冷卻，降溫速度為5°C /min~10°C /min，進(jìn)行退火處理；
(3)采用直徑為3.5mm螺釘，螺釘長(zhǎng)度視損傷情況盡量保證打入人工骨支架內(nèi)10扣紋以上。
[0005]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明旨在利用SLS技術(shù)制備個(gè)性化β-??_15Μο合金-Al2O3陶瓷脛骨平臺(tái)人工骨支架，創(chuàng)造了精確、貼合解剖特點(diǎn)的脛骨平臺(tái)骨折修復(fù)方法。所述β-??-15Μο合金骨小梁具有相互連通的孔隙結(jié)構(gòu)，可用于骨長(zhǎng)入。Al2O3陶瓷關(guān)節(jié)面具有低表面摩擦系數(shù)以及極高的耐磨性，可耐受膝關(guān)節(jié)的長(zhǎng)期磨損。
【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1為本發(fā)明的冠狀面圖示。
[0007]圖2為本發(fā)明的矢狀面圖示。
[0008]圖3為本發(fā)明的修復(fù)效果圖示。
[0009]圖中標(biāo)號(hào)'2 Al2O3陶瓷關(guān)節(jié)面；3多孔隙β-Ti_15Mo合金骨小梁；4兩個(gè)螺釘；5兩個(gè)螺釘孔洞。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
[0011]實(shí)施例1:對(duì)脛骨平臺(tái)骨折區(qū)域進(jìn)行薄層CT掃描，獲得包含骨折缺損部分的薄層CT影像，應(yīng)用MMCS軟件設(shè)計(jì)出CAD三維模型將最終設(shè)計(jì)參數(shù)輸入3D打印機(jī)，將15wt%Mo、lwt%T1#P 84wt%Ti粉末和Al 203粉末分別加入選擇性激光燒結(jié)系統(tǒng)粉末槽，利用選擇性激光燒結(jié)技術(shù)，在惰性氣體保護(hù)下加溫至1200°C，升溫速度為5°C /min~10°C /min，燒結(jié)出一體化多孔隙β -T1-15Mo合金骨小梁3和Al2O3陶瓷關(guān)節(jié)面2的主體部分，保溫2小時(shí)后隨爐逐步冷卻，降溫速度為5°C /min~10°C /min，進(jìn)行退火處理。將打印好的3多孔隙β -T1-15Mo合金骨小梁和Al2O3陶瓷關(guān)節(jié)面2植入脛骨平臺(tái)骨折區(qū)域，用兩個(gè)螺釘4通過(guò)兩個(gè)螺釘孔洞5固定在骨折區(qū)域，螺釘深度盡量保證打入骨內(nèi)10扣紋以上。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種個(gè)性化β -T1-ΙδΜο合金-Al 203陶瓷脛骨平臺(tái)人工骨支架，其特征在于由多孔隙β -T1-15Mo合金人工骨小梁(3)和Al2O3陶瓷關(guān)節(jié)面(2)構(gòu)成，Al 203陶瓷關(guān)節(jié)面(2)貼合于多孔隙0-T1-15Mo合金人工骨小梁(3)上方，所述多孔隙β-??-15Μο合金人工骨小梁(3)上設(shè)有螺釘孔洞(5)，所述多孔隙β -T1-15Mo合金人工骨小梁(3)與新生骨之間通過(guò)螺釘穿過(guò)螺釘孔洞(5)固定；新生骨借由多孔隙β-??-15Μο合金人工骨小梁結(jié)構(gòu)長(zhǎng)入，使人工骨支架更為牢固；陶瓷關(guān)節(jié)面起到代替缺損軟骨的作用，可耐受膝關(guān)節(jié)活動(dòng)帶來(lái)的磨損；具體制備工藝如下: (1)根據(jù)患者脛骨平臺(tái)骨折的情況，利用反求工程建立骨折缺損部位三維模型，采用CAD技術(shù)設(shè)計(jì)與骨折缺損部位相匹配的人工骨支架，減少手術(shù)中因塑形帶來(lái)的麻煩； (2)將15wt%Mo、85wt%Ti粉末和Al2O3粉末分別加入選擇性激光燒結(jié)系統(tǒng)粉末槽，利用選擇性激光燒結(jié)技術(shù)，在惰性氣體保護(hù)下加溫至1200°C，升溫速度為5°C /min~10°C /min，燒結(jié)出一體化多孔隙β -T1-15Mo合金骨小梁和Al2O3陶瓷關(guān)節(jié)面的主體部分，保溫2小時(shí)后隨爐逐步冷卻，降溫速度為5°C /min~10°C /min，進(jìn)行退火處理； (3)采用直徑為3.5mm螺釘，螺釘長(zhǎng)度視損傷情況盡量保證打入人工骨支架內(nèi)10扣紋以上。
【專利摘要】本發(fā)明屬于醫(yī)用器械領(lǐng)域，具體為一種個(gè)性化β-Ti-15Mo合金-Al2O3陶瓷脛骨平臺(tái)人工骨支架，本發(fā)明根據(jù)患者脛骨平臺(tái)骨折缺損部位的機(jī)構(gòu)，利用反求工程和CAD技術(shù)設(shè)計(jì)并使用選擇性激光燒結(jié)技術(shù)制作與缺損部位相匹配的個(gè)性化β-Ti-15Mo合金-Al2O3陶瓷脛骨平臺(tái)人工骨支架，由多孔隙β-Ti-15Mo合金人工骨小梁和Al2O3陶瓷關(guān)節(jié)面構(gòu)成。本發(fā)明彌補(bǔ)了帶關(guān)節(jié)面脛骨平臺(tái)人工骨支架的空白，更加符合脛骨平臺(tái)骨折解剖特點(diǎn)，為個(gè)性化治療提供了可行的方案。
【IPC分類】A61L27-06, A61L27-50, A61L27-10, A61L27-56
【公開(kāi)號(hào)】CN104857557
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510167962
【發(fā)明人】謝楊, 金光輝, 孫曉飛, 章云童, 馬兵, 李超, 董薇, 夏琰, 李剛
【申請(qǐng)人】中國(guó)人民解放軍第二軍醫(yī)大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2015年4月10日