[发明专利]一种3D打印制备金属垫块用于髋臼骨缺损重建的方法

说明书

本发明公开了一种3D打印制备金属垫块用于髋臼骨缺损重建的方法，包括如下步骤：S1、电子束熔融3D打印的钛金属植入物的制备、表征以及细胞相容性检测；S2、电子束熔融3D打印的钛金属植入物生物学特性的体外表征；S3、电子束熔融3D打印的钛金属植入物生物学特性的体内表征；S4、电子束熔融3D打印的钛金属植入物的临床研究。本方案基于CT三维重建髋臼骨缺损形态，借助计算机辅助设计(CAD)建立数字化垫块填充物模型，利用电子束熔融(EMB)3D打印技术制作个性化且具有良好生物学特性的金属垫块内植物,以实现对髋臼骨缺损的有效重建，从而为髋关节翻修术中骨缺损难题带来新的解决方案。

技术领域

本发明属于医疗技术领域，具体涉及一种3D打印制备金属垫块用于髋臼骨缺损重建的方法。

背景技术

随着我国人口老龄化进程的加快以及国人生活质量的不断提升，因髋关节疾患接受关节置换的患者数量逐年增加且呈年轻化的趋势；据不完全统计，我国每年接受髋关节置换的患者高达近30万人次，随之而来的髋关节翻修数量也与日俱增；髋关节翻修的常见原因包括假体无菌性松动、感染、聚乙烯内衬磨损、骨溶解、假体周围骨折等；在髋关节翻修术中，严重骨缺损的处理可谓是最具挑战性的难题；骨缺损通常以髋臼侧较为多见，髋臼骨缺损过多将直接导致翻修术中臼杯无法获得有效支撑，压配失效，假体稳定性难以保证；据Johanson所报道，在髋关节翻修手术中合并髋臼骨缺损的占17％，但手术失败率却高达30％；因此，髋臼骨缺损是否能得到有效重建，将直接影响髋关节翻修手术的成败；

正确评估和处理髋臼骨缺损是髋关节翻修手术成功的关键；Paprosky分型由Paprosky等学者在1994年提出，由于这种分型方法可以判断预后和指导治疗，被越来越多地应用于临床；Paprosky分型主要根据坐骨骨溶解程度、泪滴破坏程度、股骨头中心内移及上移程度将髋臼骨缺损分为三型；其中PaproskyⅠ、ⅡA型髋臼骨缺损，由于骨缺损较小通常无需进行额外的植骨；而对于PaproskyⅡB及以上的骨缺损类型则需要进行结构性植骨，通常需借助自体、异体骨块或成品金属垫块来充填；但髋臼骨缺损形态多变，对于结构性植骨，无论是采用自体/异体骨还是使用成品金属垫块，从外型而言都无法与宿主骨的缺损部分形成完好的契合，术中需进行额外的修整磨搓，操作比较繁琐，且无法达到解剖重建的目的；同时同种异体骨块或成品金属垫块价格都十分昂贵，临床也很难推广；因此，对于髋关节翻修术中髋臼侧骨缺损重建的问题目前临床尚缺乏便捷有效且经济实用的填充物；

3D打印技术是快速成形(RapidPrototype,RP)技术的一种，其以三维数据模型为基础，通过计算机辅助设计(ComputerAidedDesign，CAD)完成一系列模块设计和数字切片处理，并将这些切片的信息传送到3D打印机上,以粉末状或液态的金属、塑料等粘合材料为原料，通过分层加工、叠加成型的方式来构建实体物件，也称为“增材制造”；电子束熔融技术(ElectronBeamMelting，EBM)，是近年来新兴的快速成型制造技术，其原理是将三维模型数据导入EBM打印设备，在真空环境中以金属粉末为原料，通过高能电子束经磁场诱导偏转聚焦后所产生的高能使金属微粒熔融，再通过凝固融合形成金属薄层，经过逐层铺设的方式完成金属实体的构建；目前，国内已有一些采用EBM技术3D打印钛合金内植物(见图1)用于临床，其短期疗效令人满意，但是此方法难以实现对髋臼骨缺损的有效重建。

随着3D打印技术在医疗领域的不断发展与革新，为骨关节外科个性化人工植入物的运用带来了曙光；本课题基于CT三维重建髋臼骨缺损形态，借助计算机辅助设计(CAD)建立数字化垫块填充物模型，利用电子束熔融(EMB)3D打印技术制作个性化且具有良好生物学特性的金属垫块内植物,以实现对髋臼骨缺损的有效重建，从而为髋关节翻修术中骨缺损难题带来新的解决方案。

因此需要设计一种3D打印制备金属垫块用于髋臼骨缺损重建的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种3D打印制备金属垫块用于髋臼骨缺损重建的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：