[发明专利]一种个性化β‑Ti‑15Mo合金‑Al2O3陶瓷胫骨平台人工骨支架

说明书

技术领域

本发明属于医用器械领域，具体为一种个性化β-Ti-15Mo合金-Al₂O₃陶瓷胫骨平台人工骨支架。

背景技术

在骨科手术中，骨修复、骨填充和骨支撑是常用的治疗手段。胫骨平台骨折由于累及关节面，对于替代植入材料的力学强度、生物相容性，以及关节面部分的表面摩擦系数以及耐磨性具有更高的要求。此外由于缺损结构形态的不规则性，造成植入物与缺损区的不匹配，就要求手术者在术中对传统植入物的塑形与反复的匹配，延长了手术时间、增加了术中的出血量，最终影响手术的效果。现有许多医用植入物，例如专利201110154931.3一种多孔生物陶瓷微球的人工骨支架制备方法，其利用三维打印机浇注生物陶瓷浆料制造三维壳体。但骨折并非规则的几何形状，应用电脑设计无法完全贴合缺损部位。另外三维打印技术的精度差，关节面人工骨支架要避免台阶，其无法满足人工骨支架对精度的要求。且考虑胫骨平台是承重部位，陶瓷材料在韧性、弹性、疲劳特性等力学性能上差强人意。因此要求我们探索新的人工骨支架。在材料方面，β相的Ti相比较传统的α+βTi-6Al-4V合金而言，具有更高的强度水平和更好的切口性能及柔韧性，Ti-15Mo合金以其低弹性模量、优异的成形性和抗腐蚀性被美国FDA推荐至医学领域。高孔隙率的医用钛合金骨小梁的强度约为自然松质骨的两倍，而弹性和柔韧性则与之接近，可模拟真正骨质的物理和力学特性，为植骨材料提供了新的选择。而Al₂O₃陶瓷是惰性生物陶瓷的一种，具有良好的生物相容性、抗疲劳、低表面摩擦系数以及极高的耐磨性，因而已广泛用于牙齿和人工关节中，具备较为成熟的制备工艺。在个体化设计方面，随着现代影像技术及计算机辅助设计技术的发展，3D打印技术使得关节周围骨缺损的高度个体化设计成为可能。2012年2月比利时和荷兰的医生首次使用3D打印为一名下颌骨坏死的患者植入个体定制人工下颔骨。3D打印具有快速，精确成形等优点。但针对包含承重关节面的关节周围骨缺损的应用研究仍是空白。

发明内容

本发明的目的在于提供一种个性化β-Ti-15Mo合金-Al₂O₃陶瓷胫骨平台人工骨支架。

本发明提出的个性化β-Ti-15Mo合金-Al₂O₃陶瓷胫骨平台人工骨支架由多孔隙β-Ti-15Mo合金人工骨小梁3和Al₂O₃陶瓷关节面2构成，Al₂O₃陶瓷关节面2贴合于多孔隙β-Ti-15Mo合金人工骨小梁3上方，所述多孔隙β-Ti-15Mo合金人工骨小梁3上设有螺钉孔洞5，所述多孔隙β-Ti-15Mo合金人工骨小梁3与新生骨之间通过螺钉穿过螺钉孔洞5固定；新生骨借由多孔隙β-Ti-15Mo合金人工骨小梁结构长入，使人工骨支架更为牢固。陶瓷关节面起到代替缺损软骨的作用，可耐受膝关节活动带来的磨损；具体制备工艺如下：

(1)根据患者胫骨平台骨折的情况，利用反求工程建立骨折缺损部位三维模型，采用CAD技术设计与骨折缺损部位相匹配的人工骨支架，减少手术中因塑形带来的麻烦；

(2)将15wt%Mo、85wt%Ti粉末和Al₂O₃粉末分别加入选择性激光烧结系统粉末槽，利用选择性激光烧结技术，在惰性气体保护下加温至1200℃，升温速度为5℃/min~10℃/min，烧结出一体化多孔隙β-Ti-15Mo合金骨小梁和Al₂O₃陶瓷关节面的主体部分，保温2小时后随炉逐步冷却，降温速度为5℃/min~10℃/min，进行退火处理；

(3)采用直径为3.5mm螺钉，螺钉长度视损伤情况尽量保证打入人工骨支架内10扣纹以上。

本发明的有益效果在于：本发明旨在利用SLS技术制备个性化β-Ti-15Mo合金-Al₂O₃陶瓷胫骨平台人工骨支架，创造了精确、贴合解剖特点的胫骨平台骨折修复方法。所述β-Ti-15Mo合金骨小梁具有相互连通的孔隙结构，可用于骨长入。Al₂O₃陶瓷关节面具有低表面摩擦系数以及极高的耐磨性，可耐受膝关节的长期磨损。

附图说明

图1为本发明的冠状面图示。

图2为本发明的矢状面图示。

图3为本发明的修复效果图示。