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专利号: 2016112573060
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 医学或兽医学;卫生学
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种具有PEKK支撑固定单元与组织工程生长单元的下颌骨植入体的制作方法,其特征在于:所述方法包括以下步骤:

1)图像采集及三维模型建立:

①对患者下颌骨进行影像数据采集并将采集的影像数据存储到存储设备;

②重建患者的下颌骨模型:根据患者下颌骨的影像数据进行下颌骨模型的三维重建,并确定患者下颌骨的病变区域;

③截除病变区域颌骨:根据三维下颌骨模型上的病变区域,将患者下颌骨的病变区域完整切除得到缺损区域;

④利用镜像技术,将待修复下颌骨的健侧部位对称到缺损区域,构建出修复后的完整下颌骨以及分离出的复合结构植入体的初始结构;

⑤分割复合结构植入体的初始结构,根据量取的皮质骨厚度,将其分成皮质骨模型与松质骨模型两部分;

2)塑型单元及固定单元设计:

①以镜像技术得到完整下颌骨为基础,构建有限元模型,将升颌肌群以一定刚度的弹簧代替,在复合结构植入体的初始结构上施加咬合力,进行有限元计算后,得到完整下颌骨的应力和应变分布,以及复合结构植入体的初始结构的应力和应变分布;

②以复合结构植入体的初始结构中的皮质骨模型为基础,根据完整下颌骨有限元分析得到的应变分布,并确定复合结构植入体的塑型单元的厚度;

③以完整下颌骨应变分布为基础,确定复合结构植入体的固定单元的厚度,按其拉伸应变方向设计固定单元,固定单元上的固定孔的位置需避开周围健康牙齿的牙根及下颌神经管;

3)支撑单元设计:

①有限元模型的建立

将复合结构植入体的初始结构的皮质骨模型、松质骨模型及固定单元完成网格划分后,设置相应的骨材料属性及边界条件,设定分析步,施加相应的力学加载,完成有限元模型的建立;

②拓扑优化设计

采用有限元前处理软件,以最小化柔度为优化目标、结构体积分数作为优化的约束条件,采用变密度法进行拓扑优化设计,得到复合结构植入体的支撑单元;

4)生长单元设计

根据去除支撑单元后剩余的松质骨模型,设置相应的3D打印机型号和打印材料后,添加预先设计好的可降解多孔单元体,并预留出下颌神经管的位置,得到可降解组织工程支架也就是生长单元的结构模型;

5)个性化复合结构植入体的装配

将生长单元套装在支撑单元外,塑型单元套装在生长单元外,固定单元同时与支撑单元、塑型单元相连接,得到个性化复合结构植入体。

2.如权利要求1所述的制作方法,其特征在于:所述方法包括以下步骤:6)个性化复合结构植入体的制作:塑型单元、固定单元和支撑单元采用PEKK材料,生长单元采用可降解高分子材料,两种材料的丝材通过双挤出头3D打印机挤出,分别控制两个挤出头的温度,一次性成型出个性化复合结构植入体;打印的个性化复合结构植入体需经过表面喷砂处理;

3.如权利要求1或2所述的制作方法,其特征在于:所述方法包括以下步骤:7)体外培养:将个性化复合结构植入体内添加营养成分、生长因子及骨细胞后,在培养液中培养,使其生物活化。

4.一种基于权利要求1所述的制作方法制作的植入体,其特征在于:所述植入体包括用于塑型的塑型单元、用于与待修复下颌骨颊侧固定的固定单元、用于支撑咬合力的支撑单元以及引导骨细胞长入的生长单元,所述塑型单元为与复合结构植入体的初始结构的形状相同的筒状结构,所述支撑单元、生长单元均设置在所述塑型单元内,所述塑型单元沿着其拉伸应变方向的两端、所述支撑单元沿着其拉伸应变方向的两端均设有所述固定单元,一个固定单元同时与同一端的塑型单元和支撑单元连接,所述支撑单元与塑型单元的内壁固定连接,所述生长单元的左右两端分别与待修复下颌骨两端断面相贴合;

所述生长单元为n个可降解多孔单元体形成的多孔结构,n为大于0的自然数,n个可降解多孔单元体分别分布在所述支撑单元与塑型单元之间的空隙内。

5.如权利要求4所述的植入体,其特征在于:所述塑型单元、支撑单元和固定单元采用PEKK材料制成,生长单元采用可降解高分子材料制成。

6.如权利要求5所述的植入体,其特征在于:所述固定单元通过钛钉与待修复下颌骨颊侧固接。