承载模块化陶瓷的金属假体及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种承载模块化陶瓷的金属假体及其制备方法，所述承载模块化陶瓷的金属假体的制备方法包括：步骤S1，制备金属支架；步骤S2，制备模块化生物陶瓷块；步骤S3，将至少两个所述模块化生物陶瓷块逐个安装和固定于所述金属支架上，以形成承载模块化陶瓷的金属假体。本发明专利技术的技术方案使得能够实现模块化生物陶瓷块与金属支架之间的精准有效匹配，进而实现巨大骨缺损的结构和功能重建。现巨大骨缺损的结构和功能重建。现巨大骨缺损的结构和功能重建。

【技术实现步骤摘要】
承载模块化陶瓷的金属假体及其制备方法


[0001]本专利技术涉及生物医用材料领域，特别涉及一种承载模块化陶瓷的金属假体及其制备方法。

技术介绍

[0002]骨骼是人体支撑结构，小范围的骨组织损伤具有自身修复能力，而大于20毫米的骨缺损完成自身修复骨就很难，需要使用骨替代材料进行治疗。对于交通事故和骨肿瘤常常造成的巨大骨缺损，包括大段骨缺损(长度＞6cm)、极限骨缺损(长度为6cm～12cm)和超极限骨缺损(长度＞12cm)，但是由于长节段力学结构重建和组织再生匹配的世界难题，导致绝大部分患者只能进行截肢。
[0003]随着生物材料和增材制造的快速发展，给巨大骨缺损患者带来了治愈的希望。通过3D打印、组织工程和生物制造等多项技术的组合，实现巨大骨缺损的治疗目标。通过多材料、多结构、多形态、多技术组合的协调和匹配，对骨和关节进行体内重建或再造，实现肢体保全和功能恢复。
[0004]其中，单纯采用金属假体骨长入非常困难，宿主骨与金属界面难以实现有效整合；而单纯采用多孔生物陶瓷骨修复体能解决上述两个难题，但此材料的力学局限性使得很难适合巨大骨缺损重建要求；而采用金属支架与陶瓷同时烧结形成金属假体的方法会产生高温氧化效应，严重影响金属的力学性能以及陶瓷与金属界面分离等难题。
[0005]因此，需要对现有的制造金属假体的方法进行改进，以实现巨大骨缺损的结构和功能重建。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种承载模块化陶瓷的金属假体及其制备方法，使得能够实现模块化生物陶瓷块与金属支架之间的精准有效匹配，从而实现巨大骨缺损的结构和功能重建。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了一种承载模块化陶瓷的金属假体的制备方法，包括：
[0008]步骤S1，制备金属支架；
[0009]步骤S2，制备模块化生物陶瓷块；
[0010]步骤S3，将至少两个所述模块化生物陶瓷块逐个安装和固定于所述金属支架上，以形成承载模块化陶瓷的金属假体。
[0011]可选地，在所述步骤S1中，根据患者骨缺损的影像学数据，建立有限元分析模型，以拓扑数学原理设计所述金属支架的力学结构和材质选用。
[0012]可选地，采用3D打印、注模成型、锻造和机械切削方法中的至少一种制备所述金属支架。
[0013]可选地，所述金属支架的材质包括金及其合金、银及其合金、铜及其合金、铁及其
合金、钛及其合金、钽及其合金、铝及其合金、镁及其合金中的至少一种。
[0014]可选地，所述金属支架的材料结构为多孔、致密或多孔与致密相结合。
[0015]可选地，在所述步骤S2中，根据所述金属支架的形貌、尺寸以及所述模块化生物陶瓷块表面和内部结构的要求设计所述模块化生物陶瓷块。
[0016]可选地，采用3D打印、模压成型、注浆成型和挤出成型方法中的至少一种制备所述模块化生物陶瓷块。
[0017]可选地，所述模块化生物陶瓷块的材质包括羟基磷灰石及其掺杂物、磷酸三钙及其掺杂物、氧化铝及其掺杂物、氧化锆及其掺杂物、二氧化钛及其掺杂物、铝镁尖晶石及其掺杂物中的至少一种。
[0018]可选地，所述模块化生物陶瓷块的结构为多孔陶瓷、致密陶瓷或多孔与致密复合陶瓷。
[0019]可选地，所述模块化生物陶瓷块的形状为三维几何形，包括圆柱体、四边形柱、六边形柱或解剖形。
[0020]可选地，所述模块化生物陶瓷块为等腰楔形体或非等腰楔形体。
[0021]可选地，所述模块化生物陶瓷块的两端面上形成有至少一个榫头和/或至少一个榫眼；在所述承载模块化陶瓷的金属假体中，含有所述榫头的模块化生物陶瓷块与含有所述榫眼的模块化生物陶瓷块之间，通过所述榫头和所述榫眼相互坎入连接。
[0022]可选地，所述模块化生物陶瓷块的两端面上形成有至少一个榫眼，通过至少一个钉销坎入所述榫眼，使得至少两个所述模块化生物陶瓷块连接为一体。
[0023]可选地，所述榫头上和所述钉销的两端含有至少一个半圆形或倒锥形的防松动和防脱离结构。
[0024]可选地，通过生物胶和骨水泥将至少两个所述模块化生物陶瓷块粘合固定为一体。
[0025]可选地，所述模块化生物陶瓷块中形成有至少一个对穿连通孔道；在所述承载模块化陶瓷的金属假体中，通过至少一个钉栓穿过所述对穿连通孔道，使得至少两个所述模块化生物陶瓷块串联为一体。
[0026]可选地，所述金属支架为至少一个立柱和至少两个横向或斜向连接柱形成的一体化三维框架结构，至少两个所述模块化生物陶瓷块安装和固定于所述金属支架内。
[0027]可选地，所述立柱与所述连接柱的连接方式包括一体制造、挤压坎入、热熔焊接和螺丝固定中的至少一种。
[0028]可选地，所述立柱和/或所述连接柱上设置有至少一个螺孔，所述螺孔用于拧入螺钉，使得所述模块化生物陶瓷块被固定在所述金属支架中。
[0029]可选地，所述金属支架上形成有与宿主骨连接的固定结构，所述固定结构包括钢板、钉眼和榫头中的至少一种。
[0030]可选地，至少两个所述模块化生物陶瓷块连接为一体结构，所述一体结构的两端分别设置有顶盘和底盘，所述一体结构通过所述顶盘和所述底盘与所述金属支架连接，所述一体结构中的模块化生物陶瓷块的侧面与所述金属支架接触或未接触。
[0031]可选地，所述顶盘与所述底盘的材料结构为多孔、致密或多孔与致密相结合；所述顶盘与所述底盘的材料为无机材料、有机材料和金属材料中的至少一种。
[0032]可选地，所述模块化生物陶瓷块的侧面形成有至少两个凹槽，以与所述立柱匹配性挤压卡入接触。
[0033]可选地，所述金属支架为至少一个立柱。
[0034]可选地，所述立柱的横断面为圆形、椭圆形、三角形、四边形或六边形，所述立柱的横径为1mm～100mm。
[0035]可选地，所述模块化生物陶瓷块中形成有至少一个对穿连通孔道，通过至少一个所述立柱穿过所述对穿连通孔道，使得至少两个所述模块化生物陶瓷块串联为一体。
[0036]可选地，所述立柱上形成有至少一个螺纹孔，所述模块化生物陶瓷块的侧面形成有至少一个横向孔，采用螺丝穿过所述螺纹孔和所述横向孔，使得所述模块化生物陶瓷块固定于所述立柱上。
[0037]可选地，通过生物胶和/或骨水泥粘合使得所述模块化生物陶瓷块固定在所述立柱上。
[0038]本专利技术还提供一种承载模块化陶瓷的金属假体，采用所述承载模块化陶瓷的金属假体的制备方法制备。
[0039]与现有技术相比，本专利技术的承载模块化陶瓷的金属假体及其制备方法，通过将至少两个模块化生物陶瓷块逐个安装和固定于金属支架上，以形成承载模块化陶瓷的金属假体，使得能够实现所述模块化生物陶瓷块与所述金属支架之间的精准有效匹配，避免金属支架的高温氧化，进而使得能够充分发挥陶瓷优良成骨作用与金属坚强力学支撑作用的互补，实现巨大骨缺损的结构和功能重建。本专利技术的承载模块化陶瓷的金属假体能够实现个性化、精准化、标准化、系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种承载模块化陶瓷的金属假体的制备方法，其特征在于，包括：步骤S1，制备金属支架；步骤S2，制备模块化生物陶瓷块；步骤S3，将至少两个所述模块化生物陶瓷块逐个安装和固定于所述金属支架上，以形成承载模块化陶瓷的金属假体。2.如权利要求1所述的承载模块化陶瓷的金属假体的制备方法，其特征在于，在所述步骤S1中，根据患者骨缺损的影像学数据建立有限元分析模型，以拓扑数学原理设计所述金属支架的力学结构和材质选用。3.如权利要求1所述的承载模块化陶瓷的金属假体的制备方法，其特征在于，采用3D打印、注模成型、锻造和机械切削方法中的至少一种制备所述金属支架。4.如权利要求1所述的承载模块化陶瓷的金属假体的制备方法，其特征在于，所述金属支架的材质包括金及其合金、银及其合金、铜及其合金、铁及其合金、钛及其合金、钽及其合金、铝及其合金和镁及其合金中的至少一种。5.如权利要求1所述的承载模块化陶瓷的金属假体的制备方法，其特征在于，所述金属支架的材料结构为多孔、致密或多孔与致密相结合。6.如权利要求1所述的承载模块化陶瓷的金属假体的制备方法，其特征在于，在所述步骤S2中，根据所述金属支架的形貌、尺寸以及所述模块化生物陶瓷块表面和内部结构的要求设计所述模块化生物陶瓷块。7.如权利要求1所述的承载模块化陶瓷的金属假体的制备方法，其特征在于，采用3D打印、模压成型、注浆成型和挤出成型方法中的至少一种制备所述模块化生物陶瓷块。8.如权利要求1所述的承载模块化陶瓷的金属假体的制备方法，其特征在于，所述模块化生物陶瓷块的材质包括羟基磷灰石及其掺杂物、磷酸三钙及其掺杂物、氧化铝及其掺杂物、氧化锆及其掺杂物、二氧化钛及其掺杂物和铝镁尖晶石及其掺杂物中的至少一种。9.如权利要求1所述的承载模块化陶瓷的金属假体的制备方法，其特征在于，所述模块化生物陶瓷块的结构为多孔陶瓷、致密陶瓷或多孔与致密复合陶瓷。10.如权利要求1所述的承载模块化陶瓷的金属假体的制备方法，其特征在于，所述模块化生物陶瓷块的形状为三维几何形，包括圆柱体、四边形柱、六边形柱或解剖形。11.如权利要求1所述的承载模块化陶瓷的金属假体的制备方法，其特征在于，所述模块化生物陶瓷块为等腰楔形体或非等腰楔形体。12.如权利要求1所述的承载模块化陶瓷的金属假体的制备方法，其特征在于，所述模块化生物陶瓷块的两端面上形成有至少一个榫头和/或至少一个榫眼；在所述承载模块化陶瓷的金属假体中，含有所述榫头的模块化生物陶瓷块与含有所述榫眼的模块化生物陶瓷块之间，通过所述榫头和所述榫眼相互坎入连接。13.如权利要求1所述的承载模块化陶瓷的金属假体的制备方法，其特征在于，所述模块化生物陶瓷块的两端面上形成有至少一个榫眼，通过至少一个钉销坎入所述榫眼，使得至少两个所述模块化生物陶瓷块连接为一体。14.如权利要求12或13所述的承载模块化陶瓷的金属假体的制备方法，其特征在于，所述榫头上和所述钉销的两端含有至少一个半圆形或倒锥形的防松动和防脱离结构。15.如权利要求1所述的承载模块化陶瓷的金属假体的制备方法，其特征在于，通过生
物胶和骨水泥将至少两个所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢霄，卢建熙，范存义，王臻，周超，金芳纯，刘珅，姚宸维，高旭，罗欣，
申请(专利权)人：卢建熙，
类型：发明
国别省市：