[发明专利]一种聚醚醚酮仿生多层次人工关节的设计与制造方法

权利要求书

1.一种聚醚醚酮仿生多层次人工关节的设计与制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据实际需求，对关节置换进行术前规划；

2)通过术前规划的结果指导关节的设计：借助人体健康关节的几何模型重建患者的关节三维模型，然后对关节三维模型进行力学分析，判断是否满足关节需求，得到关节应力分布结果；

3)根据患者的年龄、体重、骨骼尺寸、骨质情况以及关节应力分布结果，对关节进行模量和强度的分区设计，得到设计关节三维模型；对设计关节三维模型划分出第1层、第2层、…、第n层，形成有不同模量、强度、功能性区域划分的最终关节模型；

4)最终关节模型根据不同需求的区域要求进行分区数据处理，并通过软件形成包含3D打印参数的工艺数据包；

5)将3D打印工艺数据包导入3D打印机，控制3D打印过程，采用多喷头同时打印的方式，不同的打印喷头进料不同，通过调控不同的温度、层高的打印参数进行打印，最终得到所需的人工关节。

2.根据权利要求1所述的一种聚醚醚酮仿生多层次人工关节的设计与制造方法，其特征在于：所述的步骤3)中第1层位于人工关节外部，沿径向向内依次为第2层、…、第n层，第n层位于人工关节的最内层。

3.根据权利要求1所述的一种聚醚醚酮仿生多层次人工关节的设计与制造方法，其特征在于：所述步骤5)中，在3D打印制备不同层时，采用的原材料各不相同，制备第1层时，选择高耐磨、高模量的PEEK复合增强材料；制备第2层至第n-1层时，根据不同的力学性能要求，具有不同的强度和弹性模量，选择低模量、高韧性的PEEK材料或PEEK复合增强材料；制备第n层时，与人体骨骼直接接触，具有生物相容性要求，同时具有多孔结构，选择生物材料与PEEK复合材料。

4.根据权利要求3所述的一种聚醚醚酮仿生多层次人工关节的设计与制造方法，其特征在于：制备第1层时，选择碳纤维(CF)/PEEK复合材料。

5.根据权利要求3所述的一种聚醚醚酮仿生多层次人工关节的设计与制造方法，其特征在于：制备第2层至第n-1层时，选择PEEK材料或CF/PEEK复合材料。

6.根据权利要求3所述的一种聚醚醚酮仿生多层次人工关节的设计与制造方法，其特征在于：制备第n层时，选择羟基磷灰石(HA)/PEEK复合材料或磷酸三钙(TCP)/PEEK复合材料。

7.根据权利要求3所述的一种聚醚醚酮仿生多层次人工关节的设计与制造方法，其特征在于：制备第n层采用的多孔结构的孔隙尺寸为1-2000μm。