CN115670755A - 一种定制化可降解牙槽骨修复网及其增材制造方法 - Google Patents

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李亚庚
王鲁宁
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    • Y02P10/25—Process efficiency

Abstract

本发明提供一种定制化可降解牙槽骨修复网及其增材制造方法，涉及牙槽骨修复网领域。该定制化可降解牙槽骨修复网，包括修复网主体和多个固定螺钉，修复网主体表面固定开设有多个不规则孔洞，修复网主体前端面中间位置和两侧位置分别固定开设有多个固定孔，多个固定螺钉分别螺纹套设于固定孔内部位置，多个固定螺钉和修复网主体之间位置均活动套设有螺钉垫圈，修复网主体、多个螺钉垫圈和多个固定螺钉使用材质均为可降解金属，包括镁合金、铁合金、锌合金和钼合金。该定制化可降解牙槽骨修复网及其制备方法实用性强，牙槽骨修复网通过可降解材料制作，可根据患者实际情况进行定制，同时生产便利快捷，造价成本低，实用性大大增强。

Description

一种定制化可降解牙槽骨修复网及其增材制造方法
技术领域
本发明涉及牙槽骨修复网领域，具体为一种定制化可降解牙槽骨修复网及其增材制造方法。
背景技术
牙槽骨指上颌骨下缘、下颌骨的上缘镶嵌牙根的部位，上、下颌骨的牙槽突部分，由骨皮质、骨松质和固有牙槽骨构成，固有牙槽骨接近牙根和牙周膜的内壁，是一层有筛孔的骨密质，内有牙槽窝以容纳牙根，并附着牙周膜纤维，固有牙槽骨可因受力而改建，在张力侧有新骨沉积，在压力侧有骨质吸收，骨松质位于骨密质和固有牙槽骨间，其中有许多彼此相通的骨髓小腔，骨小梁顺力和肌力的方向排列，骨密质为位于颌骨唇、颊、舌侧表面的致密骨，与颌骨的骨外板相连，可以适应力的分散，牙槽骨为全身骨骼系统中最易变化的部分，其变化可反映出骨组织的改建过程，它随牙的生长和萌出而生长，因获得生理性的功能刺激而发育良好，牙齿缺失后，失去了正常的功能刺激，可产生废用性萎缩，过大的刺激，又可引起创伤性吸收，临床上错颌矫治，常是根据牙槽骨的这种生物特性，促使错位牙移向正常位置，当牙槽骨发生病变外伤，可通过外部植入修复网帮助恢复，采用可降解材料制作修复网，避免二次手术，临床应用效果更佳。
传统的牙槽骨修复网植入后，在恢复后需要二次手术取出植入体，且传统工艺生产周期长，造价昂贵，并且植入后可能会出现不能很好相溶的情况，阻碍血运重建，且不利多层CT造影，导致实用性差。为克服这些缺点，因此，如何提供一种定制化可降解牙槽骨修复网及其增材制造方法在当前的生产生活环境中显得尤为重要。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种定制化可降解牙槽骨修复网及其增材制造方法，解决了传统生产工艺弊端和修复网实用性差的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种定制化可降解牙槽骨修复网，包括修复网主体和多个固定螺钉，修复网主体表面固定开设有多个不规则孔洞，修复网主体前端面中间位置和两侧位置分别固定开设有多个固定孔，多个固定螺钉分别螺纹套设于固定孔内部位置。
优选的，多个固定螺钉和修复网主体之间位置均活动套设有螺钉垫圈。
优选的，修复网主体、多个螺钉垫圈和多个固定螺钉使用材质均为可降解金属，包括镁合金、铁合金、锌合金和钼合金。
优选的，一种定制化可降解牙槽骨修复网增材制造方法，具体包括以下步骤：
S1.患者信息
收集患者既往病史、年龄、病症严重程度、伤病部位，以及可能对牙槽骨修复网植入产生干扰影响的所有因素；
S2.支架选型
根据患者实际伤病情况，结合医生指导意见，同时尽可能征集考虑患者意见想法，对牙槽骨修复网进行定型，确定所需定制修复网使用材料、尺寸、型号以及外观形状；
S3.建立3D打印模型
利用三维建模软件对牙槽骨修复网植入位置以及口腔相关内部环境和器官进行三维建模，并将所建模型以STL格式进行保存；
S4.选取原料
选取可降解的金属材料作为牙槽骨修复网制作材料；
S5.进行力学分析
通过建模数据进行有限元应力分析，对模型数据加以完善；
S6.最终定型
根据力学分析数据完善后的结果，对初始建模进行修改，确立牙槽骨修复网最终结构模型；
S7.增材制作支架
将最终定型的STL格式三维模型导入分层软件中，添加支撑并进行切片处理，设置打印参数，生成打印文件，将打印文件传输至激光粉末床，设置激光粉末床的熔融打印参数并进行打印；
S8.修复网分离再处理
对制作完成的修复网进行分离，使之脱离打印基板，并采用盐酸、硝酸或其他酸的酒精溶液对修复网进行抛光处理。
优选的，增材制造过程中，需持续通入氩气和氮气作为保护气体，当采用镁合金和锌合金进行打印时，工作环境通氧含量需低于30ppm。
优选的，S8中盐酸和硝酸在酒精中各自的体积浓度范围为1％-5％，盐酸和硝酸的体积比为1。
优选的，S7中激光粉末床的熔融打印参数为，所使用激光光斑直径为20-100μm，激光功率为40-200W，激光扫描速率为100-2000mm/s，激光填充间距为熔池宽度的50％-80％，铺粉厚度为20-80μm，相邻铺粉层之间激光扫描方向的夹角为45-90°。
优选的，S8中修复网成品冷却至室温需5-6小时。
(三)有益效果
本发明提供了一种定制化可降解牙槽骨修复网及其增材制造方法。具备以下有益效果：
1、本发明提供了一种定制化可降解牙槽骨修复网及其增材制造方法，该牙槽骨修复网采用可降解金属作为制作材料，植入人体后可进行缓慢降解，无需二次手术取出，患者接受度高，且具有良好的生物相容性，还有一定的杀菌效果，对植入位置损伤小，减小植入引起的后续影响，治疗效果优异。
2、本发明提供了一种定制化可降解牙槽骨修复网及其增材制造方法，该支架采用增材制造技术制作而成，相较于传统制作方式，成型速度快，制作效果好，且造价更低，市场接受程度高，实用性强。
3、本发明提供了一种定制化可降解牙槽骨修复网及其增材制造方法，使用可降解金属制作牙槽骨修复网，具有良好的机械性能，能满足承重部位固定受力的需要，且可根据实际情况进行定制，实用性大大增加。
附图说明
图1为本发明轴侧示意图；
图2为本发明实物打印示意图；
图3为本发明涉及材料力学参数示意图。
其中，1、修复网主体；2、固定孔；3、固定螺钉；4、不规则孔洞；5、螺钉垫圈。
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：
如图1-3所示，本发明实施例提供一种定制化可降解牙槽骨修复网，包括修复网主体1和多个固定螺钉3，修复网主体1表面固定开设有多个不规则孔洞4，便于伤病部位血管的生成，利于术后恢复，同时减轻修复网自重，减小患者不适感，修复网主体1前端面中间位置和两侧位置分别固定开设有多个固定孔2，用于对修复网主体1进行固定，多个固定螺钉3分别螺纹套设于固定孔内部位置，使连接更加牢靠。
多个固定螺钉3和修复网主体1之间位置均活动套设有螺钉垫圈5，有利于增强固定效果，修复网主体1、多个螺钉垫圈5和多个固定螺钉3使用材质均为可降解金属，包括镁合金、铁合金、锌合金和钼合金，可降解金属具有良好的生物相容性，并且可以生物降解，减小了患者后续的的痛苦和负担，其良好的机械性能，能满足承重部位固定骨折的需要，可降解金属还具有一定抑菌作用，不干扰CT成像，在MRI检查中伪影产生较少；
一种定制化可降解牙槽骨修复网增材制造方法，具体包括以下步骤：
S1.患者信息
收集患者既往病史、年龄、病症严重程度、伤病部位，以及可能对牙槽骨修复网植入产生干扰影响的所有因素；
S2.支架选型
根据患者实际伤病情况，结合医生指导意见，同时尽可能征集考虑患者意见想法，对牙槽骨修复网进行定型，确定所需定制修复网使用材料、尺寸、型号以及外观形状；
S3.建立3D打印模型
利用三维建模软件对牙槽骨修复网植入位置以及口腔相关内部环境和器官进行三维建模，并将所建模型以STL格式进行保存；
S4.选取原料
选取可降解的金属材料作为牙槽骨修复网制作材料，0.6mm厚度可降解金属修复网的最大等效应力和平均应力始终处于安全范围之内，修复网还必须能将骨增量部位的各种应力均匀的传递到周围的骨组织，这与材料的弹性模量密切相关，当修复网与周围骨组织的力学性能相匹配时，才能获得良好的生物力学相容性，如图3所示，可降解镁合金的弹性模量为42000Mpa,泊松比为0.31，皮质骨弹性模量为15000Mpa，泊松比为0.3，镁合金与人体骨的弹性模量和密度最相适应，能有效降低应力遮挡进而诱导骨生长，0.6mm厚度的可降解金属修复网是口腔较大面积骨缺损的修复术的较为理想的材料；
S5.进行力学分析
通过建模数据进行有限元应力分析，对模型数据加以完善，将材料和上颌骨的三维模型导入ANSYS Workbench17.0，考虑到我国居民咀嚼力，将100N的载荷加载于牙合面作有限元的力学分析，实验中相关材料的弹性模量和泊松比见图3；
S6.最终定型
根据力学分析数据完善后的结果，对初始建模进行修改，确立牙槽骨修复网最终结构模型；
S7.增材制作支架
将最终定型的STL格式三维模型导入分层软件中，添加支撑并进行切片处理，设置打印参数，生成打印文件，将打印文件传输至激光粉末床，设置激光粉末床的熔融打印参数并进行打印；
S8.修复网分离再处理
对制作完成的修复网进行分离，使之脱离打印基板，并采用盐酸、硝酸或其他酸的酒精溶液对修复网进行抛光处理；
增材制造过程中，需持续通入氩气作为保护气体，当采用镁合金和锌合金进行打印时，工作环境通氧含量需低于30ppm，S8中盐酸和硝酸在酒精中各自的体积浓度范围为1％-5％，盐酸和硝酸的体积比为1，S7中激光粉末床的熔融打印参数为，所使用激光光斑直径为20-100μm，激光功率为40-200W，激光扫描速率为100-2000mm/s，激光填充间距为熔池宽度的50％-80％，铺粉厚度为20-80μm，相邻铺粉层之间激光扫描方向的夹角为45-90°，S8中修复网成品冷却至室温需5-6小时。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种定制化可降解牙槽骨修复网，包括修复网主体(1)和多个固定螺钉(3)，其特征在于：所述修复网主体(1)表面固定开设有多个不规则孔洞(4)，所述修复网主体(1)前端面中间位置和两侧位置分别固定开设有多个固定孔(2)，多个所述固定螺钉(3)分别螺纹套设于固定孔内部位置。
2.根据权利要求1所述的一种定制化可降解牙槽骨修复网，其特征在于：多个所述固定螺钉(3)和修复网主体(1)之间位置均活动套设有螺钉垫圈(5)。
3.根据权利要求1所述的一种定制化可降解牙槽骨修复网，其特征在于：所述修复网主体(1)、多个螺钉垫圈(5)和多个固定螺钉(3)使用材质均为可降解金属，包括镁合金、铁合金、锌合金和钼合金。
4.一种定制化可降解牙槽骨修复网增材制造方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1.患者信息
收集患者既往病史、年龄、病症严重程度、伤病部位，以及可能对牙槽骨修复网植入产生干扰影响的所有因素；
S2.支架选型
根据患者实际伤病情况，结合医生指导意见，同时尽可能征集考虑患者意见想法，对牙槽骨修复网进行定型，确定所需定制修复网使用材料、尺寸、型号以及外观形状；
S3.建立3D打印模型
利用三维建模软件对牙槽骨修复网植入位置以及口腔相关内部环境和器官进行三维建模，并将所建模型以STL格式进行保存；
S4.选取原料
选取可降解的金属材料作为牙槽骨修复网制作材料；
S5.进行力学分析
通过建模数据进行有限元应力分析，对模型数据加以完善；
S6.最终定型
根据力学分析数据完善后的结果，对初始建模进行修改，确立牙槽骨修复网最终结构模型；
S7.增材制作支架
将最终定型的STL格式所述三维模型导入分层软件中，添加支撑并进行切片处理，设置打印参数，生成打印文件，将打印文件传输至激光粉末床，设置所述激光粉末床的熔融打印参数并进行打印；
S8.修复网分离再处理
对制作完成的修复网进行分离，使之脱离打印基板，并采用盐酸、硝酸或其它酸的酒精溶液对所述修复网进行抛光处理。
5.根据权利要求4所述的一种定制化可降解牙槽骨修复网增材制造方法，其特征在于：增材制造过程中，需持续通入氩气或氮气作为保护气体，当采用镁合金和锌合金进行打印时，工作环境通氧含量需低于30ppm。
6.根据权利要求4所述的一种定制化可降解牙槽骨修复网增材制造方法，其特征在于：所述S8中盐酸和硝酸在酒精中各自的体积浓度范围为1％-5％，盐酸和硝酸的体积比为1。
7.根据权利要求4所述的一种定制化可降解牙槽骨修复网增材制造方法，其特征在于：所述S7中激光粉末床的熔融打印参数为，所使用激光光斑直径为20-100μm，激光功率为40-200W，激光扫描速率为100-2000mm/s，激光填充间距为熔池宽度的50％-80％，铺粉厚度为20-80μm，相邻铺粉层之间激光扫描方向的夹角为45-90°。
8.根据权利要求4所述的一种定制化可降解牙槽骨修复网增材制造方法，其特征在于：所述S8中修复网成品冷却至室温需5-6小时。
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