CN113171489A - 一种透明的新型脑骨替代装置及其制备方法 - Google Patents

一种透明的新型脑骨替代装置及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113171489A
CN113171489A CN202011240100.3A CN202011240100A CN113171489A CN 113171489 A CN113171489 A CN 113171489A CN 202011240100 A CN202011240100 A CN 202011240100A CN 113171489 A CN113171489 A CN 113171489A
Authority
CN
China
Prior art keywords
skull
replacement device
closed frame
rigid
brain
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011240100.3A
Other languages
English (en)
Inventor
李箐
杨娜娜
张馨月
葛松
刘风雨
许胜勇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Peking University
Original Assignee
Peking University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Peking University filed Critical Peking University
Priority to CN202011240100.3A priority Critical patent/CN113171489A/zh
Publication of CN113171489A publication Critical patent/CN113171489A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/02—Inorganic materials
    • A61L27/04—Metals or alloys
    • A61L27/06—Titanium or titanium alloys
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02—Prostheses implantable into the body
    • A61F2/28—Bones
    • A61F2/2875—Skull or cranium
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02—Prostheses implantable into the body
    • A61F2/30—Joints
    • A61F2/3094—Designing or manufacturing processes
    • A61F2/30942—Designing or manufacturing processes for designing or making customized prostheses, e.g. using templates, CT or NMR scans, finite-element analysis or CAD-CAM techniques
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/14—Macromolecular materials
    • A61L27/18—Macromolecular materials obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A61L27/54—Biologically active materials, e.g. therapeutic substances
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
    • B33Y70/10—Composites of different types of material, e.g. mixtures of ceramics and polymers or mixtures of metals and biomaterials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02—Prostheses implantable into the body
    • A61F2/30—Joints
    • A61F2/3094—Designing or manufacturing processes
    • A61F2002/30985—Designing or manufacturing processes using three dimensional printing [3DP]
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2400/00—Materials characterised by their function or physical properties
    • A61L2400/06—Flowable or injectable implant compositions
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2430/00—Materials or treatment for tissue regeneration
    • A61L2430/02—Materials or treatment for tissue regeneration for reconstruction of bones; weight-bearing implants

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Neurosurgery (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Surgical Instruments (AREA)
  • Prostheses (AREA)

Abstract

本发明提供一种透明的新型脑骨替代装置及其制备方法，涉及颅骨修复技术领域，旨在解决现有脑骨替代装置无法完全满足患者精细化要求、热导率高，容易造成脑组织热损伤、不利于光学成像和观察、系统匹配度差的问题；包括刚性网状支架和浇注于刚性网状支架上的柔性材料层；所述刚性网状支架包括一闭合边框以及设在闭合边框内的网架，所述网架的外周与闭合边框固定连接。该脑骨替代装置由透明的柔性聚合物材料浇注于刚性的网状支架中复合形成，具有可以与脑机接口、光遗传和脑部药物注射治疗等技术有机结合在一起用于各类神经疾病的治疗以及神经科学的研究的潜力，这将为神经疾病的治疗以及神经科学的研究提供新的思路和途径。

Description

一种透明的新型脑骨替代装置及其制备方法
技术领域
本发明涉及颅骨修复技术领域，具体为一种透明的新型脑骨替代装置及其制备方法。
背景技术
头盖骨作为大脑的外部保护，对于维持生命安全至关重要。而因颅骨闭合不全、畸形等先天缺陷或者是脑外伤和开颅手术等导致的颅骨缺损是常见的疾病。其通常会引发颅骨缺损综合征、感染、脑积水、偏瘫等复杂的并发症，颅骨缺损的患者也常会有较重的不安全感等思想负担甚至更严重的心理疾病。颅骨缺损的时间愈长，颅骨缺损综合征及继发性脑损害的发生率愈高。为了恢复颅腔的密闭性，保持生理性颅内压稳定，减轻颅骨缺损综合征，对颅骨缺损面积较大，无肌肉覆盖，无禁忌症的患者进行颅骨修补是非常必要的。
目前用于颅骨修补的常用材料除自体颅骨和异体骨外还有医用钛合金、钛网、生物玻璃、骨水泥(PMMA)、羟基磷灰石、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醚醚酮(PEEK)等人工材料。由这些人工材料构成的脑骨替代物虽然一定程度上达到了恢复颅腔密闭性、保持颅内压稳定的作用且一定程度上满足了生物力学性能和组织兼容性的要求，但现有的脑骨替代装置仍然存在以下问题：(1)无法完全满足患者缺损部位的精细化要求；(2)单一的钛合金、钛网等金属材料有高的热导率，很容易造成脑组织的热损伤；(3)不透明使得不利于脑部损伤区域的光学成像和观察；(4)无法与用于电刺激、光刺激治疗或给药治疗等的脑机接口系统相匹配。
发明内容
针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种透明的新型脑骨替代装置及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种透明的新型脑骨替代装置，包括刚性网状支架和浇注于刚性网状支架上的柔性材料层；所述刚性网状支架包括一闭合边框以及设在闭合边框内的网架，所述网架的外周与闭合边框固定连接。
优选地，所述闭合边框和网架一体成型。
优选地，所述闭合边框的上端面对称设有两个半圆弧形耳朵，所述闭合边框的底端侧壁设有卡槽。
优选地，所述柔性材料层的底面设有柔性神经电极，所述柔性神经电极的引线经由闭合边框的内边缘引出。
优选地，所述柔性材料层在浇注成型后可结合注射器注射及吸取液体。
优选地，还包括顶部保护盖和螺钉，所述闭合边框上设有与其配合的螺孔。
优选地，所述刚性网状支架可以承受的最大载荷在100-900N之间。
优选地，所述柔性材料包括钛合金、钛、生物玻璃、羟基磷灰石、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醚醚酮中任一种。
优选地，所述柔性材料包括聚二甲基硅氧烷、有机玻璃、聚酰亚胺、Su-8、聚氨酯、聚酯碳酸酯、聚碳酸酯、环氧树脂中任意一种。
优选地，所述柔性材料层的透光率大于90％。
优选地所述柔性材料层无自发荧光。
优选地，所述柔性材料层是透明的。
优选地，所述柔性材料具有良好的绝热特性，其导热系数≤0.064W/(m·℃)。
需要说明的是，所述脑骨替代装置的使用对象包括但不限于鼠、兔子、猴子、人等动物，构成脑骨替代装置的刚性网状支架可依据应用场景、人或者动物的体型大小的不同而设计成为不同形状和尺寸，其形状类型包括但不限于圆形、正方形、长方形、菱形、六边形、三角形、八边形等规则形状与其组合形状以及其它不规则形状。
需要说明的是，所述构成脑骨替代装置的刚性网状支架的网孔形状可以根据应用场景、人或者动物的体型大小及观察区域的不同而设计成不同的形状和尺寸，其形状类型包括但不限于圆形、正方形、长方形、菱形、六边形、三角形、八边形等规则形状与其组合形状以及其它不规则形状。
需要说明的是，所述脑骨替代装置的固定方式包括但不限于螺孔-螺钉固定、C型卡槽固定、生物胶水粘连固定、牙科水泥粘连固定等固定方式。
需要说明的是，所述脑骨替代装置具有便于拆装、改换或修补的优势，使得该装置在植入脑部使用后可以根据使用对象所处阶段的不同拆装、改换不同的脑骨替代装置以达到使适用对象舒适的目的；且在结合药物注射治疗之后方便对注射器针眼进行修补。
需要说明的是，应根据应用场景的不同选择具有不同折射率的柔性聚合物来浇注形成脑骨替代装置。
本发明还提供一种透明的新型脑骨替代装置的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1、扫描治疗或研究对象的脑部轮廓对其进行3D成像并提取出待替换部位的形状、尺寸及厚度原始参数信息；
步骤S2、根据提取出来的待替代脑骨的参数信息，用三维正向设计软件设计出与待替换部位形状、尺寸及厚度参数完全一致的刚性网状支架的3D模型，用支撑设计软件设计3D打印支撑文件；
步骤S3、将设计好的文件导入到3D金属打印机的程序，利用3D打印机将根据应用场景选取材料打印成型，制备出用于构成新型脑骨替代装置的刚性网状支架；
步骤S4、将透明柔性聚合物浇注于刚性网状支架中待其固化成型后便形成完整的脑骨替代装置。
本发明的有益效果在于：该脑骨替代装置由透明的柔性聚合物材料浇注于刚性的网状支架中复合形成，具有可以与脑机接口、光遗传和脑部药物注射治疗等技术有机结合在一起用于各类神经疾病的治疗以及神经科学的研究的潜力，这将为神经疾病的治疗以及神经科学的研究提供新的思路和途径。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1提供的一种透明的新型脑骨替代装置替代大鼠部分颅骨的示意图；
图2为本发明实施例1提供的一种透明的新型脑骨替代装置的立体结构示意图；
图3为本发明实施例1提供的一种透明的新型脑骨替代装置的正面结构示意图；
图4为本发明实施例1提供的一种透明的新型脑骨替代装置的侧面结构示意图；
图5为本发明实施例1提供的一种透明的新型脑骨替代装置结合注射器使用的一个状态示意图；
图6为本发明实施例1提供的一种透明的新型脑骨替代装置结合注射器使用的另一个状态示意图；
图7为本发明实施例2提供的一种透明的新型脑骨替代装置结合柔性神经电极使用的一个状态示意图；
图8为本发明实施例2提供的一种透明的新型脑骨替代装置结合柔性神经电极使用的另一个状态示意图；
图9为本发明实施例3提供的圆形边界7mm网格边长的透明的新型脑骨替代装置的力学曲线图；
图10为本发明实施例3提供的圆形边界2mm网格边长的透明的新型脑骨替代装置的力学曲线图；
图11为本发明实施例4提供的带有顶部保护盖的透明的新型脑骨替代装置的正面立体结构示意图；
图12为本发明实施例4提供的带有顶部保护盖的透明的新型脑骨替代装置的侧面立体结构示意图；
图13为本发明实施例4提供的带有顶部保护盖的透明的新型脑骨替代装置的底面立体结构示意图。
附图标记说明：
1-脑骨替代装置，2-闭合边框，3-网架，4-半圆弧形耳朵，5-环形卡槽，6-注射器，7-柔性神经电极，8-顶部保护盖，9-螺孔，10-螺钉。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
参照图1，在本发明一具体实施例中一种透明的新型脑骨替代装置被用于替代大鼠的部分脑骨。参照图2和图3，在本实施例中新型脑骨替代装置1的网状支架被设计成了以椭圆形的闭合边框2为边界的内部包含网孔为六边形的网架3及其它图形的立体结构，其上左右边缘设置了小的环形结构作为半圆弧形耳朵4便于手术时对脑骨替代装置的夹取。参照图4，该新型脑骨替代装置的两个侧边设计成了环形卡槽5，便于脑骨替代装置与大鼠原有脑骨的稳固结合。在本实施例中颅骨替代装置的安装方式是对大鼠脑部消毒进行颅骨开窗手术，将大鼠颅骨需要被替代的部分取掉，然后将定制的新型脑骨替代装置一个侧边的环形卡槽镶嵌于大鼠颅窗边缘留存的颅骨上，利用骨组织让性通过轻推的方式将另一个侧边的环形卡槽也卡在大鼠颅窗边缘留存的颅骨上，最后用牙科水泥或生物胶水将颅骨替代装置的边缘粘连颅窗边缘留存的颅骨上完成固定。参照图5、图6，该新型脑骨替代装置替代了部分大鼠颅骨后，可以将注射器6穿过柔性材料浇注区域向大鼠脑部注射药物对其进行疾病治疗或脑部药物调控，而在完成注射之后可以利用凡士林或聚二甲基硅氧烷(PDMS)等材料对脑骨替代装置进行修补，防止因为动物脑部因接触空气而导致的感染。此外，该新型脑骨替代装置替代了部分大鼠颅骨后可以借助光学手段观察被替代区域大鼠的脑组织状态、可以借助双光子技术观察大鼠脑部神经元的活动。
实施例2
参照图7、图8，在本发明一具体实施例中一种透明的新型脑骨替代装置与柔性的神经电极结合在一起应用。在本实施例中，一种以透明的柔性聚合物材料为基底的柔性神经电极7贴附或键合在脑骨替代装置的底部，其引线经由脑骨替代装置的内边缘引出。当脑骨替代装置及柔性神经电极被以具体实施例一中的方式安装于动物脑部之后，其除了可以实现利用光学方法观察被替代区域大鼠的脑组织状态、借助双光子技术观察大鼠脑部神经元的活动之外，还可以记录动物在静止状态或在施加外部刺激时的神经信号以及通过电刺激对动物进行行为调控或神经电刺激治疗。
实施例3
在本发明一具体实施例中透明的新型脑骨替代装置针对人和猴子等大型动物的脑骨替代被设计出来。在本实施例中，形成新型脑骨替代装置所采用的刚性网状支架材料是医用钛合金而浇注于其中的透明柔性聚合物材料使用了聚二甲基硅氧烷(PDMS)。该新型脑骨替代装置的网状支架被设计成了厚度为1mm的以51mm直径的圆形为边界的内部包含立体六边形及其它图形的立体结构，其内部六边形网孔结构的宽度为0.3mm，而其边长被设计成了2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、5mm、7mm等7种不同的规格。参照图9、图10，在这种设计下，该脑骨替代装置可以承受的垂直方向的最大压力随着刚性网状支架中六边形网孔边长的减小而增大。在网孔边长为7mm时，其所能承受的垂直方向的最大压力可以达到200N以上，而当网孔边长缩小至2mm时，其所能承受的垂直方向的最大压力可以达到800N以上，而当钛合金支架的厚度增大后其可承受的最大压力还会进一步增大，完全能够满足脑骨替代所需要的承力能力。在本实施例中颅骨替代装置的安装方式是对大鼠脑部消毒进行颅骨开窗手术，将大鼠颅骨需要被替代的部分取掉，然后将定制的新型脑骨替代装置镶嵌进已经打开的颅窗中，最后用牙科水泥或生物胶水将颅骨替代装置的边缘粘连颅窗边缘留存的颅骨上完成固定。
实施例4
参照图11至图13，在本发明一具体实施例中透明的新型脑骨替代装置中设置了防止浇注的柔性聚合物被划伤或剐蹭的顶部保护盖8和用于固定的螺孔9。在本实施例中，该新型脑骨替代装置包含了脑骨替代装置主体和用于保护脑骨替代装置的保护盖8两部分，脑骨替代装置主体的网状支架被设计成了以圆形为边界的内部包含立体六边形及其它图形的立体结构，在其圆形边界上设置了四个圆形的螺孔9结合螺钉10用于固定。保护盖8被设计成了具有与脑骨替代装置主体中刚性网状结构圆形边界同样大的圆形片状边界的壳状结构，同样再起其圆片边界上设置了与脑骨替代装置主体中刚性网状结构圆形边界螺孔一一对应的四个螺孔9结合螺钉10用于固定保护盖、脑骨替代装置主体与动物脑骨。在本实施例中颅骨替代装置的安装方式是对大鼠脑部消毒进行颅骨开窗手术，将大鼠颅骨需要被替代的部分取掉，确定好新型脑骨替代装置的摆放方向，并在颅窗边缘留存的颅骨上对应位置打上螺孔9，然后将定制的新型脑骨替代装置楔入大鼠颅窗边缘留存的颅骨上，利用骨组织让性敲击固位。最后将螺钉10拧入新型脑骨替代装置与其保护盖上及颅窗边缘留存的颅骨上的螺孔9中完成固定。本实施例中所涉及的这种脑骨替代装置除了具有不易于损伤的作用之外还具有便于改装、更换的优势。
实施例5
一种透明的新型脑骨替代装置的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1、扫描治疗或研究对象的脑部轮廓对其进行3D成像并提取出待替换部位的形状、尺寸及厚度原始参数信息；
步骤S2、根据提取出来的待替代脑骨的参数信息，用三维正向设计软件设计出与待替换部位形状、尺寸及厚度参数完全一致的刚性网状支架的3D模型，用支撑设计软件设计3D打印支撑文件；
步骤S3、将设计好的文件导入到3D金属打印机的程序，利用3D打印机将根据应用场景选取材料打印成型，制备出用于构成新型脑骨替代装置的刚性网状支架；
步骤S4、将透明柔性聚合物浇注于刚性网状支架中待其固化成型后便形成完整的脑骨替代装置
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种透明的新型脑骨替代装置，其特征在于，包括刚性网状支架和浇注于刚性网状支架上的柔性材料层；所述刚性网状支架包括一闭合边框以及设在闭合边框内的网架，所述网架的外周与闭合边框固定连接，所述闭合边框和网架一体成型；所述闭合边框的上端面对称设有两个半圆弧形耳朵，所述闭合边框的底端侧壁设有卡槽。
2.如权利要求1所述的一种透明的新型脑骨替代装置，其特征在于，所述柔性材料层的底面设有柔性神经电极，所述柔性神经电极的引线经由闭合边框的内边缘引出。
3.如权利要求1或2所述的一种透明的新型脑骨替代装置，其特征在于，还包括顶部保护盖和螺钉，所述闭合边框上设有与其配合的螺孔。
4.如权利要求1或2所述的一种透明的新型脑骨替代装置，其特征在于，所述刚性网状支架可以承受的最大载荷在100-900N之间。
5.如权利要求1或2所述的一种透明的新型脑骨替代装置，其特征在于，所述柔性材料包括钛合金、钛、生物玻璃、羟基磷灰石、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醚醚酮中任一种。
6.如权利要求1或2所述的一种透明的新型脑骨替代装置，其特征在于，所述柔性材料包括聚二甲基硅氧烷、有机玻璃、聚酰亚胺、Su-8、聚氨酯、聚酯碳酸酯、聚碳酸酯、环氧树脂中任意一种。
7.如权利要求1或2所述的一种透明的新型脑骨替代装置，其特征在于，所述柔性材料层是透明的，其透光率大于90％，且其本身无自发荧光。
8.如权利要求1或2所述的一种透明的新型脑骨替代装置，其特征在于，所述柔性材料层在浇注成型后可结合注射器注射及吸取液体。
9.如权利要求1或2所述的一种透明的新型脑骨替代装置，其特征在于，所述柔性材料具有良好的绝热特性，其导热系数≤0.064W/(m·℃)。
10.如权利要求1或2所述的一种透明的新型脑骨替代装置的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、扫描治疗或研究对象的脑部轮廓对其进行3D成像并提取出待替换部位的形状、尺寸及厚度原始参数信息；
步骤S2、根据提取出来的待替代脑骨的参数信息，用三维正向设计软件设计出与待替换部位形状、尺寸及厚度参数完全一致的刚性网状支架的3D模型，用支撑设计软件设计3D打印支撑文件；
步骤S3、将设计好的文件导入到3D金属打印机的程序，利用3D打印机将根据应用场景选取材料打印成型，制备出用于构成新型脑骨替代装置的刚性网状支架；
步骤S4、将透明柔性聚合物浇注于刚性网状支架中待其固化成型后便形成完整的脑骨替代装置。
CN202011240100.3A 2020-11-09 2020-11-09 一种透明的新型脑骨替代装置及其制备方法 Pending CN113171489A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011240100.3A CN113171489A (zh) 2020-11-09 2020-11-09 一种透明的新型脑骨替代装置及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011240100.3A CN113171489A (zh) 2020-11-09 2020-11-09 一种透明的新型脑骨替代装置及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113171489A true CN113171489A (zh) 2021-07-27

Family

ID=76921727

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011240100.3A Pending CN113171489A (zh) 2020-11-09 2020-11-09 一种透明的新型脑骨替代装置及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113171489A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220183844A1 (en) * 2020-12-10 2022-06-16 Longeviti Neuro Solutions Llc Cranial plug including a lucent disk

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN203564382U (zh) * 2013-12-04 2014-04-30 赵殿东 复合颅骨修复网板
WO2014093840A1 (en) * 2012-12-13 2014-06-19 IINN, Inc. Device to protect the brain in craniectomy patients
CN105748139A (zh) * 2014-12-19 2016-07-13 姚安会 头皮外颅骨缺失修补技术
US20160263277A1 (en) * 2015-03-12 2016-09-15 Research & Business Foundation Sungkyunkwan University Partial skull replacements capable of monitoring in real time and delivering substances into brain tissue, and uses thereof
CN106236326A (zh) * 2016-08-26 2016-12-21 天津市赛宁生物工程技术有限公司 大阶段骨修复系统
CN106859816A (zh) * 2017-01-19 2017-06-20 武汉康酷利科技有限公司 解剖型3d打印网状颅骨补片
CN106923935A (zh) * 2017-03-15 2017-07-07 马驰原 一种解剖重建颅骨补片及其快速制作方法
CN108175539A (zh) * 2016-12-08 2018-06-19 西安康拓医疗技术有限公司 一种人体颅骨缺损修复用骨板及其制备方法、使用方法
CN109223248A (zh) * 2018-11-29 2019-01-18 北京奥精医药科技有限公司 一种诱导骨组织再生的颅骨修复体及其制备方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014093840A1 (en) * 2012-12-13 2014-06-19 IINN, Inc. Device to protect the brain in craniectomy patients
CN203564382U (zh) * 2013-12-04 2014-04-30 赵殿东 复合颅骨修复网板
CN105748139A (zh) * 2014-12-19 2016-07-13 姚安会 头皮外颅骨缺失修补技术
US20160263277A1 (en) * 2015-03-12 2016-09-15 Research & Business Foundation Sungkyunkwan University Partial skull replacements capable of monitoring in real time and delivering substances into brain tissue, and uses thereof
CN106236326A (zh) * 2016-08-26 2016-12-21 天津市赛宁生物工程技术有限公司 大阶段骨修复系统
CN108175539A (zh) * 2016-12-08 2018-06-19 西安康拓医疗技术有限公司 一种人体颅骨缺损修复用骨板及其制备方法、使用方法
CN106859816A (zh) * 2017-01-19 2017-06-20 武汉康酷利科技有限公司 解剖型3d打印网状颅骨补片
CN106923935A (zh) * 2017-03-15 2017-07-07 马驰原 一种解剖重建颅骨补片及其快速制作方法
CN109223248A (zh) * 2018-11-29 2019-01-18 北京奥精医药科技有限公司 一种诱导骨组织再生的颅骨修复体及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHAEJEONG HEO: "A soft, transparent, freely accessible cranial window for chronic imaging and electrophysiology", 《SCIENTIFIC REPORTS》 *
党浩珂: "建立一种用于清醒小鼠双光子成像的颅窗方法", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 医药卫生科技辑》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220183844A1 (en) * 2020-12-10 2022-06-16 Longeviti Neuro Solutions Llc Cranial plug including a lucent disk

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104661695B (zh) 用于皮肤改善的递送装置和方法
Marin et al. Biocompatibility of intracortical microelectrodes: current status and future prospects
US20200054454A1 (en) Bone reconstruction implant
AU2017313453B2 (en) Wearable medical device and systems derived therefrom
Liao et al. Auricle shaping using 3D printing and autologous diced cartilage
CN113171489A (zh) 一种透明的新型脑骨替代装置及其制备方法
Chunhua et al. Application and development of 3D printing in medical field
Overton et al. Improved methods for acrylic-free implants in nonhuman primates for neuroscience research
Kiran et al. An Introduction to Biomaterials Science and Engineering
Hu et al. Osseointegrated implants and prosthetic reconstruction following skull base surgery
Padmaja An insight into the future beckons of maxillofacial prosthodontics: Anaplastology
CN110384571A (zh) 一种大段骨缺损植入物及其制备方法
Jethwani et al. Functional impression technique for an ocular prosthesis
Berghaus Implants for reconstructive surgery of the nose and ears
Pereira Novel Nanotechnology-Driven Prototypes for AI-Enriched Implanted Prosthetics Following Organ Failure
CN208640859U (zh) 一种具有斜面的颅骨修补体
US20230009416A1 (en) Novel nanotechnology-driven prototypes for ai-enriched biocompatible prosthetics following either risk of organ failure or moderate to severe impairment
CN204814289U (zh) 框架式非融合技术人工椎体
Singh et al. Rehabilitation of an Orbital Defect with Silicone Orbital Prosthesis: A Case Report
CN219332108U (zh) 一种带有通道的可降解生物骨瓣
CN202619938U (zh) 非植入式外固定支架
CN2882673Y (zh) 治疗脑神经疾病的磁疗装置
Sun et al. Application and Development of 3D Printing in Medical Field J
CN211433235U (zh) 一种颌面自复位外固定系统
CN2383473Y (zh) 头部放疗固定装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210727