一种可定制的3D打印再生多孔脊柱骨骼支架

本发明涉及医疗器械，具体涉及一种可定制、可降解的多孔脊柱骨骼支架。

背景技术：

1、随着生活节奏的加快和工作压力的增大，许多年轻人长期驻扎在工作岗位上，繁重的工作任务和长时间的久坐，在充实自我的同时也带来了许多健康问题，尤其是久坐所造成的脊柱侧弯问题，脊柱侧弯是一种脊柱的三维畸形，包括冠状位、矢状位和轴位上的序列异常，如果拍摄的正位x线片显示脊柱有大于10度的侧方弯曲，即可诊断为脊柱侧弯。

2、脊柱侧弯大体分为两大类，一类是先天性脊柱侧弯，另一类是后天形成的脊柱侧弯，先天性脊柱侧弯是由于脊柱在胚胎时期出现脊椎的分节不完全、一侧有骨桥或者一侧椎体发育不完全或者混合有上述两种因素，造成脊柱两侧生长不对称，从而引起脊柱侧弯，往往同时合并其他畸形，包括脊髓畸形、先天性心脏病、先天性泌尿系畸形等，造成后天形成的脊柱侧弯的原因有很多，比较普遍的是长时间的坐姿不正确，脊柱侧弯的严重程度也不同，轻度的脊柱侧弯通常没有明显的不适，外观上也看不到明显的躯体畸形，可通过调整坐姿来改善，较重的脊柱侧弯则会影响婴幼儿及青少年的生长发育，使身体变形，甚至会影响心肺功能、累及脊髓，造成瘫痪。

3、早期针对这一问题发明了背背佳，用过一段时间之后，并没有解决这一问题，而且体验效果欠佳，渐渐地针对严重的脊柱侧弯问题进行手术治疗，术后恢复的较慢，二次手术的可能性也极高，本发明与传统的手术不同，首先通过拍摄正位x线片确定发生侧弯的一节，然后通过手术进行摘除，在手术摘除的位置植入多孔支架，所用的材料具有较高的生物活性，尺寸可根据患者脊柱的大小进行定制，支架结构采用不同的孔隙率，为骨细胞的再生提供条件，植入过程较简单，可有效的解决脊柱侧弯问题。

技术实现思路

1、本发明专利的目的是针对脊柱弯曲后无法恢复或者通过常规手术治疗效果不佳的情况下，提供了一种具有高性能仿生结构的多孔骨骼支架，本发明提供的支架，其结构与脊柱骨有较高的贴合度，所用的材料具有较高的生物相容性，在保证支架力学性能的同时还具有较高的生物活性，促进骨骼的再生。

2、本发明主要分为以下几个部分：

3、1.多孔脊柱骨骼支架的建模

4、采用ct扫描设备对脊柱进行扫描，获得具体的骨骼图像数据，根据图像的数据确定多孔骨骼支架的尺寸，按照患者脊柱骨表面积的70%进行定制。

5、用ug三维制图软件设计出多孔骨骼支架的结构模型，支架采用的是多层结构的设计，主要分为2个部分，分别命名为支架一，支架二，支架一的侧面采用贯穿式均匀分布的圆形多孔结构，孔径为100μm，接触脊柱的面上有凸台，其中凸台的表面积占支架一的表面积的75%，凸台的高与支架一的总高比为1:10，支架一与支架二的接触面是一个水平面，凸台内部采用均匀分布的圆角正六边形多孔结构，孔径为300μm，支架一的整体孔隙率为40%，支架一的长、宽和高的比为8:4:1；支架二的侧面为四边形结构，孔隙率为30%，孔径为900μm，与支架一接触的面的内部为中空结构，中空部分的表面积与支架一中凸台的表面积相同，支架二的长度、宽度与支架一相同，支架一的高度和支架二的高度比为1:3。

6、2.可降解金属混合粉末的制备

7、采用化学反应法，将直径30-50μm的羟基磷灰石粉末、壳聚糖和聚乳酸按质量分数比为9:7:1进行取量均匀混合，命名为材料a，将材料a与水按照质量分数比为1:3的比例进行混合，混合均匀后静置半个小时，半个小时后加入1ml浓度为99.9%的甲醇溶液，再静置半个小时，半个小时后将残留的溶液倒出，取出粉末进行烘干处理，完全烘干后的粉末命名为材料b，采用氩气雾化法得到钛合金粉末，将钛合金粉末和材料b按照质量分数比为3:1进行均匀混合，得到可降解金属混合粉末。

8、3.支架组合与应用

9、用骨钉先固定支架，支架的上下装配顺序为支架一、支架二、支架一中没有凸台的一面作为支架与支架的接触面，根据ct扫描的结果确定脊柱弯曲的部位，通过手术，摘除弯曲的脊椎骨，将组合好的完整的多孔骨骼支架通过骨钉植入脊柱中，其中支架一中的凸台嵌入脊柱骨中，不同患者的脊柱骨的间隙不同，针对脊柱骨间隙较大的患者，在原有支架结构的基础上对支架二进行叠加设计。

技术特征：

1.一种可定制的3d打印再生多孔脊柱骨骼支架，其特征在于：采用ct扫描设备对脊柱进行扫描，获得具体的骨骼图像数据，根据图像的数据确定多孔骨骼支架的尺寸，利用3d打印机将金属混合材料为原料打印多孔骨骼支架，将羟基磷灰石粉末-壳聚糖-聚乳酸-钛合金粉末作为原料进行逐层打印，通过该方法制备的多孔骨骼支架具有良好的生物相容性，不同孔隙率的设置有利于细胞在支架中流动与增殖，所述支架的结构与材料制备具体如下：

2.根据权利要求1所述一种可定制的3d打印再生多孔脊柱骨骼支架，其特征在于：用骨钉先固定支架，支架的上下装配顺序为支架一、支架二、支架一，支架一上没有凸台的一面作为支架与支架的接触面，根据ct扫描的结果确定脊柱弯曲的部位，通过手术，摘除弯曲的脊椎骨，将组合好的完整的多孔骨骼支架通过骨钉植入脊柱中，其中支架一中的凸台嵌入脊柱骨中，不同患者的脊柱骨的间隙不同，针对脊柱骨间隙较大的患者，在原有支架结构的基础上对支架二进行叠加设计。

技术总结
本发明涉及一种可定制的3D打印再生多孔脊柱骨骼支架，解决脊柱弯曲问题，本发明采用CT扫描设备对脊柱进行扫描，根据图像的数据确定多孔骨骼支架的尺寸，以羟基磷灰石粉末、壳聚糖、聚乳酸、钛合金粉末等为原料制备的可降解金属混合物作为多孔骨骼支架材料，通过3D打印的形式制作，支架主要分为两部分，各部分的孔隙率不同，两支架的组装可根据患者脊柱间间隙的大小进行叠加，来提高多孔骨骼支架与脊柱的贴合度，此支架植入方式独特，成本低，具有可降解，生物活性高，能够很好的促进骨细胞的形成等优点。

技术研发人员：徐淑波,鞠晓瑜,张森,胡馨支,孙康伟,刘人珲
受保护的技术使用者：山东建筑大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12