一种3d打印的头骨替代装置及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种头骨替代装置及其制备方法，具体涉及一种3D打印的头骨替代装置及其制备方法。
【背景技术】
[0002]头盖骨作为传递外部冲击到大脑的介质，对于维持人的生命安全具有重要的作用。头盖骨受到外物挤压及撞击造成的损伤是临床医疗中常见的颅骨外伤疾病。全世界范围内，每年由于车辆碰撞和运动行为导致的创伤性脑损伤事故达数百万。头盖骨受到损伤后不可恢复，因此对头盖骨替代物的研究至关重要。
[0003]现有的头盖骨替代物无法满足患者缺损部位的精细化要求，使大脑组织得不到充分保护，存在经常因为不匹配导致功能障碍的问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了解决现有的头盖骨替代物无法满足患者缺损部位的精细化要求，使大脑组织得不到充分保护，存在经常因为不匹配导致功能障碍的问题，进而提供一种3D打印的头骨替代装置及其制备方法。
[0005]本发明的技术方案是:它包括固定片、密质层一、密质层二和过渡层，固定片与密质层一由上至下依次位于过渡层的上方，密质层二位于过渡层下方且密质层一与密质层二通过过渡层连接，密质层一、过渡层和密质层二与缺损头骨的形状相同，过渡层为微观桁架结构。
[0006]本发明还提供了制造一种3D打印的头骨替代装置的方法，该方法包括以下步骤:
[0007]步骤一:对受损的头骨进行3D成像，从而确定头骨的几何尺寸及参数，得到需要替代头骨原始数据；
[0008]步骤二:设计头盖骨替代结构的三维模型，打印设计模型；
[0009]将影像中的头骨资料转换成立体模型，设计出解剖形状、结构以及力学性能与缺损头骨完全匹配的模型，导入3D打印计算机程序中，利用快速成型设备，将打印材料进行逐层堆积粘结，按照由下至上依次为密质层二、过渡层、密质层一、固定片的顺序叠加成型，固定片的外沿大于密质层一的外沿，用于开设多个螺纹孔；
[0010]步骤三:向密质层一、密质层二和过渡层的表面进行表面改性，至此，完成对头骨替代装置的3D打印。
[0011]本发明与现有技术相比具有以下效果:
[0012]方法优势:
[0013]1、制备快速，可以在3_5h内成型，成型时间较其他的制备方法短。
[0014]2、能够成型与病人缺损头骨形状和力学性能相匹配的替代物。
[0015]3、此方法可以制作任意形状的替代物，制作出的替代物具有较强的适用性，可以替代人头盖骨的任意部位，适应于任意形状和大小的头骨损伤，可以适用于较大范围的人群。
[0016]4、在此微观点阵结构的表面沉积羟基磷灰石，工艺简单，成本低，涂层厚度及形貌可控。
[0017]装置优势:
[0018]1、替代材料与头骨的弹性模量一致，避免了替代材料在应力作用下与头骨产生不同的应变，从而在金属与骨的接触界面处出现相对位移，造成界面处的松动，影响植入器件的功能；或是造成应力屏蔽，引起骨组织的功能退化或吸收。
[0019]2、该类植入物带有可供骨头长入的孔隙，本发明的微观桁架结构层为相邻骨头在生长的过程中会进入孔隙，使真骨与假骨之间结成一体。
[0020]3、羟基磷灰石涂层与骨骼有相似的结构和成分，具有良好的生物相容性和活性。金属基体表面沉积的羟基磷灰石涂层，既保留了金属基体的力学性能，又兼顾了涂层的相容性和生物活性。有利于组织细胞的附着生长，促进骨整合。
【附图说明】
[0021]图1是采用本发明的方法待制造的受损头骨结构示意图；图2是本发明的结构示意图；图3是图2的仰视图；图4是图2在A处的放大图。
【具体实施方式】
[0022]【具体实施方式】一:结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式的一种3D打印的头骨替代装置，包括固定片4、密质层一 1、密质层二 2和过渡层3，固定片4与密质层一 I由上至下依次位于过渡层3的上方，密质层二 2位于过渡层3下方且密质层一 I与密质层二2通过过渡层3连接，密质层一 1、过渡层3和密质层二 2与缺损头骨的形状相同，过渡层3为微观桁架结构。
[0023]本实施方式在使用时与头骨之间的连接是通过多个螺栓安装在固定片4的外周的，以此来实现头骨与本实施方式之间的连接。
[0024]【具体实施方式】二:结合图2至图4说明本实施方式，本实施方式它还包括活性涂层5，活性涂层5沉积于密质层一 1、密质层二 2和过渡层3的外表面上。如此设置，既保留了金属基体的力学性能，又兼顾了涂层的相容性和生物活性其它组成和连接关系与【具体实施方式】一相同。
[0025]【具体实施方式】三:结合图2说明本实施方式，本实施方式的活性涂层5为羟基磷灰石涂层。如此设置，有利于组织细胞的附着生长，促进骨整合。其它组成和连接关系与【具体实施方式】二相同。
[0026]【具体实施方式】四:结合图2说明本实施方式，本实施方式的活性涂层5的厚度为30-50 μm0如此设置，可以诱导骨组织迅速向其生长使种植体与周围骨组织形成化学键结合。其它组成和连接关系与【具体实施方式】二或三相同。
[0027]【具体实施方式】五:结合图2至图3说明本实施方式，本实施方式的固定片4的外沿设有多个螺纹孔6。如此设置，便于与人体其他骨头连接。其它组成和连接关系与【具体实施方式】四相同。
[0028]【具体实施方式】六:结合图2至图4说明本实施方式，本实施方式的固定片4的面积大于头骨的面积，且固定片4为曲面固定片。如此设置，便于与其他骨头对接。其它组成和连接关系与【具体实施方式】五相同。
[0029]【具体实施方式】七:结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式的一种制造3D打印的头骨替代装置的方法，该方法包括以下步骤:
[0030]步骤一:对受损的头骨进行3D成像，从而确定头骨的几何尺寸及参数，得到需要替代头骨原始数据；
[0031]步骤二:设计头盖骨替代结构的三维模型，打印设计模型；
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