一种3d打印的人工颅骨修补片及其制备方法
【技术领域】
[0001 ]本发明设及人工烦骨修复体领域，更具体地，设及一种3D打印的人工烦骨修补片 及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 各种原因引起的烦骨缺损，如烦脑外伤手术或脑部肿瘤手术去除烦骨骨瓣，由于 烦骨缺损区形状改变，头皮受大气压的影响，使其内陷压迫脑组织，严重影响脑功能，而且 失去烦骨的保护，大脑极易再次受伤。故而需在烦骨去骨瓣手术后3-6月进行烦骨修补手 术。
[0003] 目前常用的烦骨修复材料可分为自体骨和人工材料两大类。其中，自体骨主要用 于自体骨移植。虽然自体骨具有很好的生物相容性，无免疫排斥反应，但是不可避免地存在 来源受限的问题;人工材料包括有机玻璃、铁板、铁网、骨水泥、高分子纤维增强材料等。但 是，运些人工材料在生物相容性、机械强度、外形匹配等方面没有很好的结合，比如有机玻 璃有一定的组织反应，且脆性大，抗冲击性能较差。理想的烦骨修补植入材料应当具有W下 优点：（1)个体的匹配度好，外形流杨W及和烦骨贴合效果好；（2)良好的生物相容性，极低 或者没有毒性，无免疫原性或低免疫原性；（3)具有良好的组织相容性，并且具有让骨细胞 生长的能力；（4)具有真实骨的机械强度，足够承受烦内压和外界可能形成的撞击来达到保 护大脑的作用；巧)不影响一般的影像检查如CT、磁共振等。
[0004] 传统的烦骨修补手术是由医生在术前或在术中根据患者缺损部位的大小和形状， 手工敲制铁合金网板，在患者烦骨缺损处反复比较，修型，剪裁，直到符合患者缺损部位的 要求，最后用螺钉固定。运种操作对医生提出了非常高的要求，医生必须根据患者烦骨缺损 的形状在手术台上尽快制造出修复体，但由于每个患者烦骨缺损部位的形状均不一样，修 复材料铁合金不易成形，造成手工制备出的烦骨修补铁板与患者的烦骨缺损不能十分契 合，局部时有翅起，影响外观;且反复剪裁铁合金网板会减弱它的强度，增加铁合金螺钉的 使用量，进而增加手术治疗的成本。由于术中需要反复塑形铁板，增加了手术操作时间，增 加了创面暴露时间，同时也增加患者术后感染的风险，而一旦发生感染，可能意味着手术失 败，内置的烦骨修补铁板需要取出，或需再次手术，运都增加了患者的创伤及经济负担。
[0005] 随着计算机技术的发展，计算机辅助=维成型烦骨修补术越来越多的应用到手术 中。但是，如何将计算机辅助设计技术与烦骨修补材料在生物相容性、机械强度、外形匹配、 有利于诱导骨细胞生长等方面进行很好的结合，仍然是本领域中广泛存在的问题。
【发明内容】
[0006] 本发明为克服上述现有技术所述的缺陷，提供一种3D打印的人工烦骨修补片及其 制备方法。所述3D打印的人工烦骨修补片生物外形匹配度高，大大降低医生的工作强度;其 具有良好的抗压强度，生物相容性好，有利于诱导骨细胞生长。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是： 一种3D打印的人工烦骨修补片的制备方法，包括W下步骤： 51. 分别制备自体骨粉和径基憐酸巧，然后将所得的自体骨粉和径基憐酸巧按质量比 为0.8~1.5:1的比例进行混合，得到3D打印的粉末材料； 52. 将所述3D打印的粉末材料和质量分数为5%~25%的憐酸溶液进行混合，制成3D打印 用的混合材料;所述3D打印的粉末材料的质量与所述憐酸溶液的体积之比为0.7g~1.5 g: Iml ； 53. 将所述3D打印用的混合材料装入3D打印设备，在-15~-20°C下进行打印，然后冷冻 干燥，得到所述3的T印的人工烦骨修补片。
[000引本发明通过采用3D打印技术，制备出外形尺寸高度匹配的人工烦骨修补片，大大 降低医生的工作强度。在所述制备的过程中，需要解决人工烦骨修补片的生物相容性W及 机械强度问题。由于烦骨修复时，需要使用的材料通常较牙齿等部位多，依靠自体骨进行修 复并不现实。而如果仅采用径基憐酸巧进行修复，则存在缺少生物活性，并且机械强度不足 的问题。
[0009] 本发明的人工烦骨修补片的制备材料采用的是自体骨和径基憐酸巧，自体骨来源 于缺损的部位，无免疫排斥反应，同时由于自体骨本身具有一定的生物活性，能够诱导骨细 胞的生长，使得制备的人工烦骨修补片在植入人体后，可W提供必要的骨诱导作用，能够促 进人体骨骼的二次生长，从而达到再生的效果;径基憐酸巧是人体骨骼的重要组成部分，具 有良好的生物相容性，可减少自体骨的用量并起到支架作用。
[0010] 另外，考虑到自体骨粉与径基憐酸巧的混合后的均匀性的问题，需要对二者的粒 径进行合理选择。二者的粒径不匹配，则导致混合均匀度下降，从而导致机械性能下降。
[0011] 优选地，所述自体骨粉为粒径在50~200um的颗粒。
[0012] 更优选地，所述自体骨粉为粒径在80~120皿的颗粒。
[0013] 优选地，所述自体骨粉的制备方法包括如下步骤:将自体骨磨成粉，然后过筛，得 到自体骨粉。进一步地，为了减少研磨对自体骨活性的影响，将自体骨在-15°C~-20°C下磨 成粉。
[0014] 优选地，所述径基憐酸巧为粒径在20~120皿的颗粒。
[0015] 将自体骨和径基憐酸巧结合不仅很好的解决了原材料的来源，而且不需要经过另 外单独培养骨髓细胞，增加相应的营养成分，只需经过简单的处理就能激活骨头的生物活 性，操作简单、安全、快捷。
[0016] 为了将自体骨和径基憐酸巧应用到3D打印的技术中，需要将自体骨和径基憐酸巧 制备成粉末，并配制成相应的混合液，发明人通过对自体骨粉、径基憐酸巧和稀憐酸进行合 理的配比，制备出合适的混合材料，并在一定溫度下进行3D打印，最终获得机械强度较高的 人工烦骨修补片。
[0017] 在3D打印人工烦骨修补片之前，通常是先获取患者术前的烦骨图像数据，然后把 所述数据输入=维软件进行=维重建，完成人工烦骨修补片的设计，得到人工烦骨修补片 的=维数据，然后把所述人工烦骨修补片的=维数据导入3D打印设备中。获取患者烦骨图 像数据的方法包括但不限于W下方法:计算机断层扫描(CT)、核磁共振成像、X射线成像、B 超成像或电子成像中的一种或者几种;=维重建是指根据患者烦骨缺损的状况，模拟烦骨 的自然形态，经过数据处理、医学的=维重建、烦骨自然曲面的表面绘制W及计算机图形图 像的辅助设计，设计出与原有的烦颂骨厚度轮廓曲率外形尺寸完全一致的烦骨修补片，使 植入后显得更自然、美观。
[0018] 优选地，所述自体骨粉末和径基憐酸巧的质量比为1:1。
[0019] 优选地，所述径基憐酸巧的制备方法包括如下步骤： 将含Ca2+的溶液与出P〇4溶液按化/P摩尔数比为1.5~1.83的比例进行混合，然后调节抑 值至7~10，老化24~4化，洗涂，在100~105 °C下干燥，研磨、筛分后，得到径基憐酸巧。
[0020] 更具体来说，配制0.025~0.2mol/L的含化h的溶液，按照化/P摩尔比为1.5~1.83 的比例，将含Ca 2+的溶液滴入曲P〇4溶液中，然后用碱性溶液调节pH值至7~10，老化24h~ 4她，生成径基憐酸巧的凝胶体，洗涂，然后在100~105°C下干燥，研磨、筛分后得到径基憐 酸巧。
[0021] 所述含化的溶液可W是化Cl2或化(N03)2溶液;所述碱性溶液可W是氨氧化钢溶 液或氨水。
[0022] 更优选地，将含化的溶液与出P〇4溶液按化/P摩尔数比为1.67的比例