一種由O-intersecting lines單元填充的多孔植入體的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明所屬范疇為生物醫(yī)療器械領域，涉及一種多孔植入體，具體涉及一種由0-1ntersecting Iines(圓柱相貫線)單元填充的多孔植入體。
【背景技術】
[0002]人體中最長的長管狀骨是股骨，其可以分為一體兩端，類似的骨頭如肱骨等。股骨又稱大腿骨，其主要用于支撐人體的軀干、骨盆等，是負重最多的骨頭，在人類等眾多動物中都是極其重要的。
[0003]然而，由于一些不良的疾病或創(chuàng)傷等導致股骨斷裂并造成大面積的骨缺損，且無法通過自身組織進行愈合時，則需要考慮骨移植，特別是對于一些老年人，最好的治療方法就是人工骨或置換關節(jié)，這樣可以避免術后發(fā)生股骨頭缺血壞死的情況。股骨作為人體中支撐和負重最多的骨骼結(jié)構，必須加以重視。
[0004]當前已有很多骨移植的技術。傳統(tǒng)上使用實心金屬骨移植，雖然成本低，但是植入體自重過大，會使患者感到不適，而且其會造成明顯的應力遮蔽效應，這將導致原生骨組織不能很好的受到外界力的刺激，引起其軟化，不僅如此，還因為實心金屬植入體未能提供足夠的空間用于誘導原始組織的再生長，最后可能會導致原生骨組織脫落等，因此這種技術不能很好的解決骨缺損問題；另外有可降解生物材料作為骨植入體的嫁接技術，這種可降解生物材料能夠適應宿主的原生組織，不會產(chǎn)生明顯的排斥反應，但是，其強度難免是不足的，而作為股骨結(jié)構的植入體，基于股骨的負重作用，需要植入體有足夠的強度，因此這種采用可降解生物材料作為骨植入體也不是最佳選擇。
[0005]傳統(tǒng)對于多孔骨小梁的設計方法主要還是基于一定的算法和圖像處理技術，通過對人體骨微觀結(jié)構圖像進行采集，提取周圍輪廓，得到的數(shù)據(jù)進行插值修補生成矢量圖，最后將各層數(shù)據(jù)進行求和得到三維多孔結(jié)構。這種設計難免出現(xiàn)封閉單元，而封閉單元將不適合骨組織的再生和長入等，因為對于股骨模型，保證骨小梁之間的連通是非常必要的，另夕卜，這種方式難以生成規(guī)則統(tǒng)一的單元，因此難以保證受力的均勻性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明旨在針對傳統(tǒng)骨植入體的缺點及骨小梁設計的困難上提出改進辦法，其主要是通過設-H種由O-1ntersecting I ines單元填充的多孔植入體，并針對股骨模型進行設計和制造，用以實現(xiàn)骨植入體的簡易設計及制造，最終為股骨植入技術提供良好的醫(yī)學參考價值。
[0007 ]本發(fā)明通過以下技術手段解決上述問題:
[0008]—種由O-1ntersecting I ines單元填充的多孔植入體，其主要面向股骨柄，包括股骨柄端、多孔主體部分和螺釘定位孔部位，所述股骨柄端用于定位所述多孔植入體，所述螺釘定位孔部位用于固定植入體與宿主，所述多孔主體部分主要由O-1ntersecting lines單元填充而成的三維貫通多孔網(wǎng)絡實體，所述多孔網(wǎng)絡實體是由O-1ntersecting I ines單元圓柱體在空間相貫交叉所掃描而成的鏤空實體，所述多孔網(wǎng)絡實體的孔徑為400-1000μm、單元壁厚為80-120μπι、孔隙率為55%-85%。
[0009]進一步的，所述鏤空實體由O-1ntersecting lines單元圓柱面在空間兩兩互相垂直、線性堆疊而成。
[0010]進一步的，所述多孔植入體主要由可植入人體金屬材料制成，優(yōu)選純鈦金屬、鈦合金、不銹鋼和鈷鉻鉬合金。
[0011]進一步的，所述o-1ntersecting lines單元形式為二階圓柱相貫單元結(jié)構或三階圓柱相貫單元結(jié)構。
[0012]優(yōu)選的，所述O-1ntersecting lines單元形式為二階圓柱單元時所述多孔網(wǎng)格實體孔徑為500μηι、管道壁厚為ΙΟΟμπι、孔隙率為72 % ；所述O-1ntersect ing I ines單元形式為三階圓柱單元時所述多孔網(wǎng)格實體孔徑為500μπι、管道壁厚為ΙΟΟμπι、孔隙率為69%。
[0013]優(yōu)選的，所述股骨柄端、所述多孔主體部分和所述螺釘定位孔部位連成一個整體，不需另外裝配直接一次性成型。
[0014]本發(fā)明所述的多孔植入體的制備方法包括以下步驟:
[0015]SI ?在計算機上利用三維設計軟件繪制o-1ntersecting lines單元的三維模型，三維模型圓柱面在空間兩兩互相垂直，線性堆疊，通過給定具體尺寸控制其孔徑、壁厚以及孔隙率，生成單元晶胞實體；
[0016]S2.對單元晶胞實體進行復制陣列操作，得到空間多孔網(wǎng)絡實體；
[0017]S3.導入通過逆向工程得到的股骨三維曲面模型，對模型縮放至實際需要的比例；
[0018]S4.對多孔網(wǎng)絡實體和股骨三維曲面進行裁剪與布爾運算操作，得到多孔主體部分；
[0019]S5.通過三維建模繪制股骨柄端和螺釘定位孔部位，并合并多孔主體部分使之成為單一輸出多孔植入體實體；
[0020]S6.將多孔植入體實體保存成輸出格式文件并傳輸至分層軟件中，加底面支撐；
[0021]S7.打開光纖選擇性激光熔化設備金屬材料3D打印機，對多孔植入體實體進行打印；
[0022]S8.清理基板，用鏟銼將3D打印的多孔植入體取出；
[0023]S9.對多孔植入體進行噴砂處理，使其表面光潔；
[0024]S10.對多孔植入體進行封裝。
[0025]優(yōu)選的，步驟SI中，所述三維設計軟件為solidworks或pro-e UG0
[0026]優(yōu)選的，步驟S6中，所述輸出格式文件為stl，并且所述分層軟件為ontofab。
[0027]優(yōu)選的，步驟S7中，所述光纖選擇性激光熔化設備金屬材料3D打印機型號為SLM12M1L。
[0028]進一步，步驟S7中，所述打印參數(shù)設定為:純鈦密度為4.55g/cm3、激光光斑直徑d= 80-85μπι、掃描間距 h = 100-200ym、功率 P = 70-100W、掃描速度 V=100-500mm/s、鋪粉厚度t = 40_70ym。
[0029]本發(fā)明提供了由O-1ntersectinglines單元填充的多孔植入體及其制備方法，與現(xiàn)有技術相比，由此鏤空實體所堆疊而成的多孔網(wǎng)絡結(jié)構接近骨結(jié)構，具有高孔隙率、高連通率及較大的表面接觸面積，適合新生骨長入及營養(yǎng)組織液的流通，多孔結(jié)構與純鈦材料提供足夠高強度也避免太多應力遮擋，高度互聯(lián)的貫通孔結(jié)構能夠提供廣泛的骨長入，理想材料使得摩擦系數(shù)提供良好的初始穩(wěn)定性，具備良好植入體的潛力，具有可觀的臨床醫(yī)用前景;多孔植入體的制備方法更可靠可行，便于采用3D打印進行加工。
【附圖說明】
[0030]圖1為二階O-1ntersecting lines單元不意圖；
[0031 ] 圖2為三階O-1ntersecting lines單元不意圖；
[0032]圖3為二階O-1ntersecting lines單元堆疊不意圖；
[0033]圖4為三階O-1ntersecting lines單元堆疊不意圖；
[0034]圖5為由O-1ntersecting lines單元填充的多孔植入體示意圖。
【具體實施方式】
[0035]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面將結(jié)合附圖和具體的實施例對本發(fā)明的技術方案進行詳細說明。
[0036]請參照圖1、圖3和圖5，一種由O-1ntersecting I ines單元填充的多孔植入體，其主要面向股骨柄，包括股骨柄端、多孔主體部