[发明专利]一种骨植入物制造方法及系统

说明书

本发明公开了一种骨植入物制造方法及系统，涉及医疗材料技术领域，所述方法包括：获取骨缺损部位的骨骼影像数据并构建骨植入物模型；将骨植入物的材料性能参数导入至骨植入物模型中进行优化计算，以获得骨植入物模型中的应力、应变和温度分布结果。当分布结果符合预设的约束条件时，根据骨植入物模型中的材料性能参数的分布结果从预设的性能‑材料‑多孔结构的映射关参数据库中筛选出对应的骨植入物的光热响应复合材料组分及多孔结构数据以重构出骨植入物几何模型，最后通过3D打印技术进行制造。本发明能设计调整骨植入物的光热响应复合材料组分及多孔结构以使制得的骨植入物具有可靠的承载安全性、良好的抗肿瘤与促进成骨能力。

技术领域

本发明涉及医疗材料技术领域，尤其涉及一种骨植入物制造方法及系统。

背景技术

临床治疗恶性骨肿瘤常采用外科手术彻底切除病灶，并植入骨替代物进行修复重建，再术后联合辅助放/化疗。由于现有骨植入物多以金属材料、陶瓷材料、聚合物材料及其复合材料来重建人体宿主骨缺损形态和承载能力，但面向肿瘤性骨缺损的修复，骨植入物在满足形态和力学承载能力的基础上，还需兼具抗肿瘤、抗菌、促进成骨等多功能特性以提高临床治疗效果。

随着纳米材料和光学技术的迅猛发展，相比传统手术治疗、放/化疗等，光热治疗在增加肿瘤治疗效果、减少副作用、促进骨再生等方面表现出独特的优势，被认为是极具临床前景的癌症治疗方法之一。光热治疗是通过对光热转换材料进行近红外照射，产生局部高温得以杀死癌细胞和消融肿瘤，同时一定的热刺激也能有助于诱导和加速新骨再生。因此，采用光热响应材料与骨植入物材料融合，通过近红外光照射将有利于进一步改善和提高肿瘤性骨缺损修复的抗肿瘤、抗菌、力学适配和促进成骨的多功能特性。

目前，前沿基础研究从材料学和生物学层面已证实光热治疗在抗肿瘤与促进成骨方面起到良好作用，但现有技术主要侧重于光热响应复合材料的组分设计与制备方法，以及通过设计光热响应复合材料多孔支架或通过多孔支架表面涂覆光热响应材料改性方式来修复肿瘤性骨缺损。然而对于人体复杂的生物力学环境和抗肿瘤等多方面功能需求作用下，缺乏一种基于人体的力学环境和不同功能需求下调整骨植入物内部光热响应复合材料组分配制及其微观多孔结构，以适应不同情况的骨缺损修复并满足在安全性要求的前提下，具有良好的抗肿瘤与促进成骨能力的骨植入物。因此，亟需一种骨植入物制造方法及系统来解决上述技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种骨植入物制造方法及系统，能根据不同情况下的骨缺损修复环境来设计调整骨植入物的光热响应复合材料组分及多孔结构以使制得的骨植入物具有可靠的承载安全性、良好的抗肿瘤与促进成骨能力。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种骨植入物制造方法，包括：

S1、通过医学影像技术获取骨缺损部位的骨骼影像数据并构建骨骼三维模型；

S2、根据骨骼三维模型及模拟环境参数进行有限元模型构建处理以获得骨植入物模型；

S3、将预设的材料性能参数导入至骨植入物模型中进行优化计算，以获得骨植入物模型中的应力、应变和温度分布结果，其中，材料性能参数包括刚度参数、屈服强度参数和导热参数；

S4、判断骨植入物模型中的应力、应变和温度分布结果是否符合预设的约束条件，判断为是时，执行步骤S5，判断为否时，筛选出不符合约束条件的分布区域并调整其材料性能参数，返回步骤S3；

S5、根据优化所得的骨植入物模型中的材料性能参数的分布结果从预设的性能-材料-多孔结构的映射关参数据库中筛选出对应的骨植入物的光热响应复合材料组分及多孔结构数据以重构出骨植入物几何模型；

S6、将骨植入物几何模型导入至3D打印设备中，以制造出所需的骨植入物。