本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種顱骨修復(fù)材料的制備方法，其包括步驟：(1)基于患者顱骨缺損部位的圖像數(shù)據(jù)，獲得顱骨修補(bǔ)片的三維數(shù)據(jù)；(2)基于顱骨修補(bǔ)片的三維數(shù)據(jù)，采用基材金屬粉末通過3D打印技術(shù)制得顱骨修補(bǔ)片毛坯，所述顱骨修補(bǔ)片毛坯包括：內(nèi)表層、外表層以及設(shè)于內(nèi)表層和外表層之間的疏松網(wǎng)孔層；其中所述內(nèi)表層和外表層上均設(shè)有若干盲孔；(3)將第一復(fù)合粉末加入顱骨修補(bǔ)片毛坯的外表層的盲孔中，將第二復(fù)合粉末加入顱骨修補(bǔ)片毛坯的內(nèi)表層的盲孔中，以得到顱骨修復(fù)材料。此外，本發(fā)明專利技術(shù)還公開了一種顱骨修復(fù)材料，其采用上述的制備方法制得。其采用上述的制備方法制得。其采用上述的制備方法制得。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種顱骨修復(fù)材料及其制備方法
[0001]本專利技術(shù)涉及一種材料及其制備方法,尤其涉及一種修復(fù)材料及其制備方法。
技術(shù)介紹
[0002]顱骨缺損是神經(jīng)外科中的常見問題之一。臨床修復(fù)顱骨缺損的主要方法是顱骨修補(bǔ)成形，主要包括自體骨移植和人工骨移植修復(fù)材料兩大類。自體骨移植雖然被認(rèn)為是最理想的骨移植材料，但是，自體骨移植存在自體骨保管困難、感染率高、骨來源受限、塑性欠佳、整形效果差、成本高昂等問題。因此自體骨移植在臨床應(yīng)用中受到了極大限制，人工骨移植修復(fù)材料開始逐漸替代自體骨移植。
[0003]目前，人工骨移植修復(fù)材料分為非金屬修復(fù)材料和金屬修復(fù)材料。非金屬骨修復(fù)材料主要包括有機(jī)玻璃和骨水泥。有機(jī)玻璃具有機(jī)械性能強(qiáng)、絕熱絕緣性好、對(duì)X射線無影響等優(yōu)勢，但硬度低于顱骨，受較大外力時(shí)易碎。骨水泥為丙烯酸酯類骨固著劑，固著吻合能力較強(qiáng)，堅(jiān)韌性強(qiáng)于顱骨，塑形快、可多次塑性，但成型后脆性強(qiáng)，易感染，術(shù)后并發(fā)癥較多。金屬修復(fù)材料主要是鈦網(wǎng)，其物理性能穩(wěn)定，極少引起過敏及排斥反應(yīng)，組織相容性好。然而，鈦網(wǎng)的成型主要是利用機(jī)床鑄造和模具壓制成型，受工藝水平影響易出現(xiàn)起皺、邊緣翹曲和強(qiáng)度不足等問題。并且，該方法存在生產(chǎn)周期長、修復(fù)材料與顱骨表面粘附程度差、手術(shù)過程中需根據(jù)患者骨窗實(shí)際情況直接手工裁剪塑形、感染率高、修復(fù)效果不理想等問題。
[0004]基于此，期望獲得一種顱骨修復(fù)材料，其可以克服上述的材料所存在的問題，該顱骨修復(fù)材料在作為骨植入材料時(shí)可以表現(xiàn)出極好的力學(xué)性能和生物相容性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
[0005]本專利技術(shù)的目的之一在于提供一種顱骨修復(fù)材料的制備方法，該制備方法解決了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，通過3D打印技術(shù)獲得由基材金屬粉末制得的顱骨修補(bǔ)片毛坯，利用第一復(fù)合粉末和第二復(fù)合粉末分別加入至顱骨修補(bǔ)片毛坯的外表層以及內(nèi)表層從而得到顱骨修復(fù)材料，該制備方法既可以降低生產(chǎn)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件的難度，又可以保證生產(chǎn)得到的復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件具有較高的精度，而最終獲得的顱骨修復(fù)材料力學(xué)性能以及生物相容性表現(xiàn)均良好。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提出了一種顱骨修復(fù)材料的制備方法，其包括步驟：
[0007](1)基于患者顱骨缺損部位的圖像數(shù)據(jù)，獲得顱骨修補(bǔ)片的三維數(shù)據(jù)；
[0008](2)基于顱骨修補(bǔ)片的三維數(shù)據(jù)，采用基材金屬粉末通過3D打印技術(shù)制得顱骨修補(bǔ)片毛坯，顱骨修補(bǔ)片毛坯包括：內(nèi)表層、外表層以及設(shè)于內(nèi)表層和外表層之間的疏松網(wǎng)孔層；其中內(nèi)表層和外表層上均設(shè)有若干盲孔；
[0009](3)將第一復(fù)合粉末加入顱骨修補(bǔ)片毛坯的外表層的盲孔中，將第二復(fù)合粉末加入顱骨修補(bǔ)片毛坯的內(nèi)表層的盲孔中，以得到顱骨修復(fù)材料。
[0010]在本專利技術(shù)所述的顱骨修復(fù)材料的制備方法中，通過對(duì)患者顱骨缺損部位進(jìn)行計(jì)算
機(jī)斷層掃描、核磁共振成像、X射線成像、B超成像或電子成像技術(shù)可以獲得患者顱骨缺損部位的圖像數(shù)據(jù)。隨后通過圖像處理軟件對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分割、提取，以重建患者顱骨及缺損部位三維模型，基于重建的患者顱骨及缺損部位三維模型計(jì)算缺失部分人工顱骨的大小、曲率，進(jìn)而獲得顱骨修補(bǔ)片的三維數(shù)據(jù)。
[0011]基于顱骨修補(bǔ)片的三維數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)顱骨修補(bǔ)片模型，采用基材金屬粉末利用3D打印技術(shù)制得顱骨修補(bǔ)片毛坯。該顱骨修補(bǔ)片毛坯的尺寸和孔隙率應(yīng)當(dāng)與患者顱骨缺損部位相匹配。采用3D打印技術(shù)可以在打印過程中通過逐層打印的方式構(gòu)造所需形狀的結(jié)構(gòu)件，不僅有效降低了生產(chǎn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的難度，而且還能保證復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的精度。
[0012]將第一復(fù)合粉末加入顱骨修補(bǔ)片毛坯的外表層的盲孔中時(shí)，可以對(duì)添加完第一復(fù)合粉末的顱骨修補(bǔ)片毛坯進(jìn)行表面打磨，去除飛邊和毛刺，隨后將第二復(fù)合粉末加入顱骨修補(bǔ)片毛坯的內(nèi)表層的盲孔中時(shí)，可以對(duì)添加完第二復(fù)合粉末的顱骨修補(bǔ)片毛坯進(jìn)行表面打磨，去除飛邊和毛刺，從而最終獲得外表面與內(nèi)表面緊致、疏松網(wǎng)孔層疏松的顱骨修補(bǔ)片
[0013]由此可以看出，通過本專利技術(shù)所述的制備方法可以克服現(xiàn)有技術(shù)中由于采用機(jī)床鑄造和模具壓制成型技術(shù)制備鈦網(wǎng)，隨后需要通過人工裁剪鈦網(wǎng)造成的各種缺陷，例如受工藝水平影響現(xiàn)有技術(shù)的鈦網(wǎng)易出現(xiàn)起皺、邊緣翹曲和強(qiáng)度不足的問題，并且現(xiàn)有技術(shù)存在生產(chǎn)周期長、修復(fù)材料與顱骨表面粘附程度差、手術(shù)過程中需根據(jù)患者骨窗實(shí)際情況直接手工裁剪塑形、感染率高、修復(fù)效果不理想的問題。而區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)，本案由于采用3D打印技術(shù)精確制備獲得所需要的顱骨修補(bǔ)片毛坯，大大縮短了制備周期，且所獲得的顱骨修補(bǔ)片毛坯可以與患者基體充分結(jié)合。
[0014]另外，本案采用的第一復(fù)合粉末與第二復(fù)合粉末可以充分發(fā)揮材料的強(qiáng)度和耐磨性優(yōu)勢，且具有較好的生物相容性，使得最終的顱骨修復(fù)材料兼具作為骨植入材料的高力學(xué)性能以及較強(qiáng)的生物相容性，這非常有利于減少因材料生物相容性所誘發(fā)的手術(shù)并發(fā)癥，對(duì)于提高顱骨修補(bǔ)手術(shù)的成功率具有極高的積極作用。
[0015]進(jìn)一步地，在本專利技術(shù)所述的制備方法中，在步驟(2)中，基材金屬粉末至少包括鈦合金粉末。
[0016]上述方案中，鈦合金粉末可以采用TA、TB以及TC系列。
[0017]進(jìn)一步地，在本專利技術(shù)所述的制備方法中，在步驟(2)中，鈦合金粉末滿足下列各項(xiàng)的至少其中之一：球形度≥98％；粒徑尺寸≤45μm；氧含量≤100ppm。
[0018]進(jìn)一步地，在本專利技術(shù)所述的制備方法中，在步驟(3)中，采用振動(dòng)沉積和攪拌摩擦加工的方式將第一復(fù)合粉末加入顱骨修補(bǔ)片毛坯的外表層的盲孔中；并且/或者采用振動(dòng)沉積和攪拌摩擦加工的方式將第二復(fù)合粉末加入顱骨修補(bǔ)片毛坯的內(nèi)表層的盲孔中。
[0019]上述方案中，考慮到攪拌摩擦加工工藝可以有效實(shí)現(xiàn)材料的組織細(xì)化、均勻化和致密化，從而提高材料的強(qiáng)度和塑性。在一些實(shí)施方式中，可以通過振動(dòng)沉積的方式將第一復(fù)合粉末或是第二復(fù)合粉末加入顱骨修補(bǔ)片毛坯的外表層或內(nèi)表層，隨后，利用攪拌摩擦加工的方式使得加入的第一復(fù)合粉末或是第二復(fù)合粉末與顱骨修補(bǔ)片毛坯充分結(jié)合。
[0020]進(jìn)一步地，在本專利技術(shù)所述的制備方法中，第一復(fù)合粉末至少包括：磷酸三鈣粉末和/或羥基磷灰石粉末。
[0021]進(jìn)一步地，在本專利技術(shù)所述的制備方法中，第二復(fù)合粉末至少包括ZrO2粉末。
[0022]進(jìn)一步地，在本專利技術(shù)所述的制備方法中，ZrO2粉末的粒徑為20-30μm。
[0023]相應(yīng)地，本專利技術(shù)的另一目的在于提供一種顱骨修復(fù)材料，該顱骨修復(fù)材料力學(xué)性能優(yōu)良且生物相容性好。
[0024]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提出了一種顱骨修復(fù)材料，其采用上述的制備方法制得。
[0025]進(jìn)一步地，在本專利技術(shù)所述的顱骨修復(fù)材料中，盲孔的口徑為0.1-3mm，深度為0.3-5mm，相鄰盲孔之間的間距為1-10mm。上述方案中，可以根據(jù)皮下積液的積液量調(diào)整盲孔的口徑或是其間距，以大大減少患者組織與顱骨修復(fù)材料之間的接觸面積，從而降低皮下積液的積液量，進(jìn)而降低感染的發(fā)生率。
[0026]進(jìn)一步地，在本專利技術(shù)所述的顱骨修復(fù)材料中，顱骨修復(fù)材料的厚度為3-15mm。
[0027本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
1.一種顱骨修復(fù)材料的制備方法，其特征在于，其包括步驟：(1)基于患者顱骨缺損部位的圖像數(shù)據(jù)，獲得顱骨修補(bǔ)片的三維數(shù)據(jù)；(2)基于顱骨修補(bǔ)片的三維數(shù)據(jù)，采用基材金屬粉末通過3D打印技術(shù)制得顱骨修補(bǔ)片毛坯，所述顱骨修補(bǔ)片毛坯包括：內(nèi)表層、外表層以及設(shè)于內(nèi)表層和外表層之間的疏松網(wǎng)孔層；其中所述內(nèi)表層和外表層上均設(shè)有若干盲孔；(3)將第一復(fù)合粉末加入顱骨修補(bǔ)片毛坯的外表層的盲孔中，將第二復(fù)合粉末加入顱骨修補(bǔ)片毛坯的內(nèi)表層的盲孔中，以得到顱骨修復(fù)材料。2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟(2)中，所述基材金屬粉末至少包括鈦合金粉末。3.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，在步驟(2)中，所述鈦合金粉末滿足下列各項(xiàng)的至少其中之一：球形度≥98％；粒徑尺寸≤45μm；氧含量≤100ppm。4.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟(3)中，采用振動(dòng)沉積和攪拌摩擦加工的方式將第一復(fù)合...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：徐世偉，唐偉能，謝玉，秦云，王快社，王文，
申請(專利權(quán))人：寶山鋼鐵股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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