[发明专利]具有双重空隙的人工骨假体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有双重空隙的人工骨假体的制备方法，属于生物医用假体技术领域。

背景技术

交通事故、自然灾害的发生，易导致人体骨骼的损伤，严重时会造成患者残疾甚至失去生活自理能力，帮助骨损伤患者修复缺损或缺失的硬组织，更好地恢复人体硬组织功能是医学界一直努力探索的课题。

人工骨假体作为解决和修复自体骨骼损伤的一种技术，截至目前，已经得到全世界的认可。然而，人工骨假体在实际使用过程中，其生物相容性和可靠性方面仍存在较大的问题，这是因为，骨假体由金属制成，其本身含有一些毒性元素，置换后易出现排异和不适现象，现有技术中，可通过在骨假体表面进行粗糙化处理，或是纳米化处理，或是进行羟基磷灰石涂层处理等方法提高骨假体的生物相容性，然而，单一的表面处理只能提高骨假体表面的骨诱导性，无法促进假体的长期修复，而且，涂层处理还存在涂层容易脱落的问题，例如，中国专利CN201310122806和CN201310122725，即使在金属假体外进行生物涂层处理，但由于金属与涂层两种材料力学性能不一致，很容易开裂和脱落，从而降低了骨假体的可靠性。

发明内容

鉴于上述原因，本发明的目的在于提供一种具有双重空隙的人工骨假体的制备方法，利用该方法制备出的骨假体，不仅具有良好的生物相容性，同时具有良好的稳定性。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种具有双重空隙的人工骨假体的制备方法，包括以下步骤：

S1：利用医学影像数据构造原始骨骼的三维模型；

S2：根据原始骨骼三维模型和预构造骨体空隙的大小确定基本单元，依据原始骨骼三维模型的形状、大小以该基本单元为基础构建生成整体单元；

S3：将原始骨骼三维模型与该整体单元通过布尔运算处理后，生成具有骨体空隙的骨骼三维模型；

S4：对生成的具有骨体空隙的骨骼三维模型进行优化处理；

S5：基于优化后的骨骼三维模型，利用增材制造技术打印出具有骨体空隙的骨骼基体；

S6：在具有骨体空隙的骨骼基体上，进行生物涂层处理。

进一步的，

所述步骤S6中，进行生物涂层处理包括以下步骤：

在所述骨骼基体上进行第一层的涂层处理，将生物陶瓷溶液通过所述骨骼基体上的骨体空隙进入骨假体内部，形成骨骼基体的第一涂层，该第一涂层形成有稀松的粗空隙；

在所述骨骼基体上进行第二层的涂层处理，将生物陶瓷溶液通过所述骨骼基体上的骨体空隙进入骨假体内部，形成骨骼基体的第二涂层，该第二涂层形成有密集的细空隙。

所述步骤S2中，根据骨假体的具体部位、临床置换方案、固定情况及相关的生物力学知识确定出预构造骨体空隙的分布范围、疏密程度等。

所述步骤S2中，将所述基本单元分别于横向、纵向上进行复制、拼接，生成所述整体单元。

所述步骤S3中，将所述原始骨骼三维模型与整体单元进行对齐处理，然后进行布尔运算，在所述原始骨骼三维模型的范围内减去所述整体单元，得到所述具有骨体空隙的骨骼三维模型，该模型从里到外呈现完全相通的骨体空隙。

所述步骤S2中，所述基本单元的具体形态根据骨骼的体积或薄厚程度确定，该基本单元的受力情况与其微观受力形式相一致。

所述基本单元的形态可以呈HCP、FCC、BCC晶体形态。

所述步骤S4中，对所述具有骨体空隙的骨骼三维模型，进行虚拟仿真分析及优化，该虚拟仿真分析包括静力学分析、运动学分析、动力学分析。

所述步骤S5中，打印所述骨骼基体时，将骨骼三维模型整体缩小一定比例，为后续的生物涂层处理预留厚度空间。

本发明的优点在于：

依本发明的方法制备出的人工骨假体，具有双重空隙：金属制的骨骼基体具有骨体空隙，有利于生物陶瓷溶液经骨体空隙进入基体内部，提高基体与涂层之间的结合稳定性，防止涂层脱落；生物涂层具有两层，且两层涂层具有疏密度不同的空隙，稀疏的空隙有利于细胞的附着、生长与修复，密集的空隙可提高骨假体表面的致密度，提高耐磨性和强度，提高骨假体的可靠性。另外，本发明利用增材制造技术实现，能够快速打印出骨假体，且可节约材料，降低假体质量。

附图说明

图1是本发明的方法流程示意图。

图2是本发明的人工骨假体的截面的微观示意图。

图3是本发明一具体实施例的基本单元的微观结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。