一種個(gè)性化定制型鉭植入物的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明屬于植入物的制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種個(gè)性化定制型鉭植入物的制造方法。
【背景技術(shù)】
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[0002]與目前醫(yī)學(xué)上使用最普遍的鈦合金相比，多孔鉭在兩個(gè)方面存在優(yōu)勢(shì)。一方面，多孔鉭的生物相容性相較于鈦合金更好，鉭是生物惰性材料，常溫下不與酸堿反應(yīng)，在人體內(nèi)不會(huì)被腐蝕。另一方面，多孔鉭的彈性模量在2.5?20GPa，與人體骨骼彈性模量接近，可以有效避免應(yīng)力屏蔽現(xiàn)象的發(fā)生，從而降低植入失敗的風(fēng)險(xiǎn)。然而，鉭屬于難熔金屬，難以用傳統(tǒng)的機(jī)械加工方式加工。個(gè)性化定制型鉭植入物的加工更是困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種個(gè)性化定制型鉭植入物的制造方法，該制造方法將快速成型、化學(xué)氣相沉積技術(shù)以及添加造孔劑的方法結(jié)合起來(lái)，解決了定制化鉭植入物的制造難題。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
[0005]一種個(gè)性化定制型鉭植入物的制造方法，包括如下的步驟:
[0006]I)在三維建模軟件中重建骨組織三維模型，然后將骨組織三維模型導(dǎo)入到反求軟件中，設(shè)計(jì)出個(gè)性化骨修復(fù)植入物模型；
[0007]2)對(duì)個(gè)性化骨修復(fù)植入物模型進(jìn)行抽殼處理，得到抽殼后模型外殼，然后在抽殼后模型外殼內(nèi)部添加縱橫交錯(cuò)的網(wǎng)架，得到內(nèi)部含有網(wǎng)架的植入物負(fù)型模具，其中，植入物負(fù)型模具的厚度h為0.5?2.5mm，網(wǎng)架直徑d為0.5?2.5mm，相鄰網(wǎng)架之間的間距為I?1mm ；
[0008]3)利用3D打印機(jī)制備步驟2)中的內(nèi)部含有網(wǎng)架的植入物負(fù)型模具；
[0009]4)向內(nèi)部含有網(wǎng)架的植入物負(fù)型模具中填滿可燒失球形珠粒，得到填充了可燒失球形珠粒的植入物負(fù)型模具；
[0010]5)將樹(shù)脂與固化劑或者樹(shù)脂、固化劑與石墨粉按照一定的比例均勻混合，形成液態(tài)混合物或者混合漿料；
[0011]6)將步驟5)得到的液態(tài)混合物或者混合漿料注入步驟4)中已經(jīng)填充了可燒失球形珠粒的植入物負(fù)型模具；
[0012]7)將步驟6)的植入物負(fù)型模具固化，得到固化后的植入物負(fù)型模具；
[0013]8)在真空爐或者保護(hù)氣氛爐中熱解步驟7)固化后的植入物負(fù)型模具，制備具有球形孔洞的碳支架；
[0014]9)利用氣相沉積的方法在步驟8)得到的具有球形孔洞的碳支架表面沉積鉭涂層，得到個(gè)性化定制型鉭植入物。
[0015]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟I)中，利用臨床患者骨組織的CT或MRI多平面重建圖像在三維建模軟件中重建骨組織三維模型。
[0016]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟4)中，可燒失球形珠粒為可發(fā)性聚苯乙烯樹(shù)脂，可發(fā)性聚甲基丙烯酸甲酯，可發(fā)性甲基丙烯酸甲脂與苯乙烯共聚樹(shù)脂珠粒，或者球形石蠟珠粒中的一種。
[0017]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟4)中，可燒失球形珠粒的尺寸大小為100?1000 μmD
[0018]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟5)中，選用糠醛樹(shù)脂，以對(duì)甲苯磺酸和糠醇作為固化劑，將糠醛樹(shù)脂與糠醇混合均勻后，在溫度為80°C的環(huán)境下保溫5小時(shí)，然后加入對(duì)甲苯磺酸并攪拌均勻，得到液態(tài)混合物；其中，糠醛樹(shù)脂與糠醇的質(zhì)量比為3?5:1，對(duì)甲苯磺酸占液態(tài)混合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2 %?6 %。
[0019]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟5)中，選用酚醛樹(shù)脂粉末，以六次甲基四胺作為固化劑，將酚醛樹(shù)脂和六次甲基四胺混合均勻，得到混合漿料；其中，六次甲基四胺占混合漿料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%?15%。
[0020]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟5)中，選用聚氨酯A膠，以B膠作為固化劑，將石墨粉與聚氨酯A膠混合均勻，再加入B膠；其中，石墨粉的粒徑為0.5 μ m?5 μ m，A膠與B膠的質(zhì)量比為1:1，石墨粉的占混合漿料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%?70%。
[0021]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟9)中，鉭涂層在個(gè)性化定制型鉭植入物中的厚度為5?70 μπι;具有球形孔洞的碳支架在個(gè)性化定制型鉭植入物中所占質(zhì)量比為1%?10%。
[0022]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn):
[0023]1、多孔鉭的彈性模量在2.5?20GPa，與人體骨骼的彈性模量接近，可以有效避免應(yīng)力屏蔽效應(yīng)，從而使植入的成功率提尚。
[0024]2、采用本制造方法，可以根據(jù)不同的病人個(gè)性化定制植入物，避免了由于植入物尺寸外形不合適造成的植入失敗。
[0025]3、個(gè)性化定制型多孔鉭內(nèi)部有球形孔洞，有利于骨細(xì)胞的生存進(jìn)而促進(jìn)病人術(shù)后康復(fù)。
[0026]4、制得的個(gè)性化定制型多孔鉭植入內(nèi)部有連通的管道，有利于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的輸送，有利于成骨。
【附圖說(shuō)明】
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[0027]圖1是個(gè)性化定制型植入物負(fù)型模具的示意圖。
[0028]圖2是向負(fù)型模具中添加可燒失球形珠粒的示意圖。
[0029]圖3是向負(fù)型模具中可燒失球形珠粒間隙填充樹(shù)脂混合液或者漿料的示意圖。
[0030]圖4是熱解之后具有球形孔洞的碳支架示意圖。
[0031]圖5是碳支架表面?幾積組涂層之后的最終植入物不意圖。
[0032]圖中:I是網(wǎng)架；2是可燒失球形珠粒；3是液態(tài)混合物或者混合漿料；4是碳支架；
5是球形孔洞；6是鉭涂層。
【具體實(shí)施方式】
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[0033]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0034]實(shí)施例1:
[0035]I)利用臨床患者骨組織的CT或MRI多平面重建圖像在三維建模軟件中重建骨組織三維模型，然后將骨組織三維模型導(dǎo)入到反求軟件中，設(shè)計(jì)出個(gè)性化骨修復(fù)植入物模型；
[0036]2)對(duì)個(gè)性化骨修復(fù)植入物模型進(jìn)行抽殼處理，得到抽殼后模型外殼，然后在抽殼后模型外殼內(nèi)部添加縱橫交錯(cuò)的網(wǎng)架1，得到內(nèi)部含有網(wǎng)架I的植入物負(fù)型模具，其中，植入物負(fù)型模具的厚度h為0.5mm，網(wǎng)架I直徑d為0.5mm，相鄰網(wǎng)架I之間的間距為Imm ；
[0037]3)利用3D打印機(jī)制備步驟2)中的內(nèi)部含有網(wǎng)架的植入物負(fù)型模具，如圖1所示；
[0038]4)向內(nèi)部含有網(wǎng)架I的植入物負(fù)型模具中填滿直徑450?600 μπι的可發(fā)性甲基丙烯酸甲脂與苯乙烯共聚樹(shù)脂(STMMA-2)球形珠粒，得到填充了可燒失球形珠粒2的植入物負(fù)型模具，如圖2所示；
[0039]5)將糠醛樹(shù)脂與糠醇均勻混合，在溫度為80°C的環(huán)境下保溫5小時(shí)，然后加入對(duì)甲苯磺酸，形成液態(tài)混合物3 ;其中糠醇糠醛的比例為1:3，對(duì)甲苯磺酸的占液態(tài)混合液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的2% ；
[0040]6)將步驟5)得到的液態(tài)混合物3注入步驟4)中已經(jīng)填充了可燒失球形珠粒2的植入物負(fù)型模具，如圖3所示；
[0041]7)將模具放置于烘箱中，在溫度為40°C情況下保溫5小時(shí)，然后升溫至100°C，保溫24小時(shí)，使其固化，得到固化后的植入物負(fù)型模具；
[0042]8)在真空下熱解步驟7)固化后的植入物負(fù)型模具，制備具有球形孔洞5的碳支架4 ;其中，熱解工藝為:以2°C /min的升溫速率由室溫升溫至240°C，再以1°C /min的升溫速率升溫至320 °C，隨后以2°C /min的升溫速率升溫至800 °C，然后在800°C保溫Ih，最后隨爐冷卻至室溫，如圖4所示；
[0043]9)利用氣相沉積的方法在步驟8)得到的具有球形孔洞5的碳支架4表面沉積鉭涂層6，得到個(gè)性化定制型鉭植入物；其中，鉭涂層6的厚度為5 μπι。最終的個(gè)性化定制型鉭植入物是表面沉積有鉭涂層6，內(nèi)部為碳支架4的混合物，其中具有球形孔洞5的碳支架4在個(gè)性化定制型鉭植入物中所占質(zhì)量比為10%，如圖5所示。
[0044]實(shí)施例2:
[0045]I)利用臨床患者骨組織的CT或MRI多平面重建圖像在三維建模軟件中重建骨組織三維模型，然后將骨組織三維模型導(dǎo)入到反求軟件中，設(shè)計(jì)出個(gè)性化骨修復(fù)植入物模型；
[0046]2)對(duì)個(gè)性化骨修復(fù)植入物模型進(jìn)行抽殼處理，得到抽殼后模型外殼，然后在抽殼后模型外殼內(nèi)部添加縱橫交錯(cuò)的網(wǎng)架1，得到內(nèi)部含有網(wǎng)架I的植入物負(fù)型模具，其中，植入物負(fù)型模具的厚度h為0.5mm，網(wǎng)架I直徑d為0.5mm，相