一种薄壁鞍形钛牙槽骨植入件的制备方法
技术领域
本发明涉及一种医用材料加工制备领域，具体涉及一种薄壁鞍形钛牙槽骨植入件的制备方法。
技术背景
牙齿脱落、牙周炎或意外损伤等原因都可能造成牙槽骨缺失，这不仅影响美观，还可能导致进一步的口腔问题，影响患者的身心健康。为了修复牙槽骨缺失，一种治疗方式是铺垫骨粉并使用牙槽骨植入件诱导牙槽骨生长。这种治疗方式对植入件的形状有较高要求，其结构需要符合患者原本健康牙槽骨的形状。目前，牙槽骨缺损修复的植入体均采用传统机加工制备而成，然而该种植入体的尺寸和形状固定，难以完全贴合患者的要求，极大影响了患者的舒适度和牙槽骨的生长。
纯钛和镍钛合金具有良好的生物相容性和力学性能，是制作牙槽骨植入件的理想材料。传统的加工方式在制备结构复杂的植入体，针对不同患者进行结构精细调整，进行力学结构优化设计等方面都存在困难。这导致成品植入件弹性模量相对人骨过高容易产生应力集中和应力屏蔽，其形状也不能与患者良好结合，对治疗效果产生负面影响。
选区激光熔化(SLM)技术是一种增材制造(俗称3D打印)技术，具有近净成形制备复杂形状零件的制造技术。在植入体中，较大的孔径可以促进营养物质的运输传递，较小的孔径有利于组织的形成。因此，利用SLM技术制备多级孔薄壁鞍形牙槽骨植入体不但可以有效降低弹性模量，还能促进营养物质的传输，达到促进细胞生长的目的，满足医学和力学等要求，已成为一种口腔颌面修复医学中重要的发展方向。
发明内容
本发明的目的，就是为了解决上述问题而提供了一种薄壁鞍形钛牙槽骨植入件的制备方法，利用选区激光熔化技术并且进行孔结构优化设计，降低了植入件整体的弹性模量，实现了快速定制化生产。
一种薄壁鞍形钛牙槽骨植入件的制备方法，包括如下步骤:
(1)多级孔牙槽骨植入件设计：对患者口腔牙槽骨进行断层扫描(CT)，还原缺损处结构，并结合多级孔设计思路制定缺损处牙槽骨模型。
(2)编写打印程序：依据目标患者的牙槽骨形状建立植入件结构模型，并在3D打印设备软件界面输入打印工艺参数，生成打印程序；
(3)打印植入件：使用NiTi预合金粉末，按照设定的程序进行打印；
(4)表面处理：将打印好的植入件从基板切下，去除支撑脚，对植入件进行喷砂表面处理。
进一步地，所述多级孔是设计尺寸在0.3～1.5mm范围的圆形孔隙，并且不同直径的孔进行交叉排列。
进一步地，所述粉末为流化处理氢化脱氢纯钛粉末或雾化NiTi预合金粉末。
进一步地，该牙槽骨植入体采用选区激光熔化技术制备。
进一步地，所述打印参数为层厚20～50μm，扫描速度300～1300mm/s，功率100～220W，扫描间距0.10～0.15mm。
所述鞍形为其大致形状，具体形状依据患者的牙槽骨结构设计，能与患者良好结合。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
(1)本发明采用多级孔结构，有效降低了植入体的弹性模量，降低了植入后的应力集中和应力屏蔽；
(2)本发明采用多级孔结构，有利于提高植入体的生物相容性和营养物质的运输，能加速骨细胞增殖和骨组织的生长；
(3)本发明采用选区激光熔融技术打印制备，实现了复杂结构植入体的近净成形，提高了效率并降低了成本；
(4)本发明采用选区激光熔融技术打印制备，实现了针对不同患者个性化定制，使植入件能与患者良好结合，提高治疗效果。
为了获得上述的薄壁鞍形钛牙槽骨植入件，本发明采用了以下技术方案，具体步骤如下：
(1)多级孔牙槽骨设计：对患者口腔牙槽骨进行断层扫描(CT)，还原缺损处结构，并结合多级孔设计思路制定缺损处牙槽骨模型。
(2)编写打印程序：依据目标患者的牙槽骨形状建立植入件结构模型，设计形状、孔隙数量和孔隙尺寸。在3D打印设备软件界面输入打印工艺参数，生成打印程序。
(3)打印植入件：使用流化处理氢化脱氢纯钛粉末或雾化NiTi预合金粉末，按照设定的程序进行打印。
(4)表面处理：将打印好的植入件从基板切下，去除支撑脚，对植入件进行喷砂等表面处理。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
附图说明
图1是本发明涉及的一种薄壁鞍形钛牙槽骨植入件制备方法的流程图。
图2是本发明产品的示意图。
具体实施方式
实施例1
1、通过计算机断层扫描数据建立植入件多级孔结构模型，设计交叉分布直径为1mm、0.6mm、0.5mm的孔隙，孔隙数量为30个。设定打印工艺参数为：层厚h＝30μm，扫描速度v＝1000mm/s，激光功率P＝200W，扫描间距HD＝0.12mm，生成打印程序。
2、以NiTi预合金粉末为原料，使用SLM打印设备按既定程序打印成形植入件。
3、将打印完毕的植入件从基板上切下。除去植入件上的支撑，再喷砂处理5分钟。清洗干燥后得到成品牙槽骨植入件。
4、生物实验结果显示细胞增殖良好，植入体具有优异的生物相容性。
实施例2
1、通过计算机断层扫描数据建立植入件多级孔结构模型，设计交叉分布直径为1mm、0.6mm、0.5mm的孔隙，孔隙数量为36个。设定打印工艺参数为：层厚h＝30μm，扫描速度v＝1250mm/s，激光功率P＝225W，扫描间距HD＝0.12mm。生成打印程序。
2、以NiTi预合金粉末为原料，使用SLM打印设备按既定程序打印成形植入件。
3、将打印完毕的植入件从基板上切下。除去植入件上的支撑，再喷砂处理5分钟。清洗干燥后得到成品牙槽骨植入件。
4、生物实验结果显示细胞增殖良好，植入体具有优异的生物相容性。
实施例3
1、通过计算机断层扫描数据建立植入件多级孔结构模型，设计交叉分布直径为1mm、0.6mm、0.5mm的孔隙，孔隙数量为33个。设定打印工艺参数为：层厚h＝30μm，扫描速度v＝500mm/s，激光功率P＝125W，扫描间距HD＝0.12mm。生成打印程序。
2、以流化处理氢化脱氢纯钛粉末为原料，使用SLM打印设备按既定程序打印成形植入件。
3、将打印完毕的植入件从基板上切下。除去植入件上的支撑，再喷砂处理8分钟。清洗干燥后得到成品牙槽骨植入件。
4、生物实验结果显示细胞增殖良好，植入体具有优异的生物相容性。
实施例4
1、通过计算机断层扫描数据建立植入件结构模型，设计植入体孔隙的直径为1mm，孔隙数量为30个。设定打印工艺参数为：层厚h＝30μm，扫描速度v＝1250mm/s，激光功率P＝200W，扫描间距HD＝0.12mm。生成打印程序。
2、以流化处理氢化脱氢纯钛粉末为原料，使用SLM打印设备按既定程序打印成形植入件。
3、将打印完毕的植入件从基板上切下。除去植入件上的支撑，再喷砂处理5分钟。清洗干燥后得到成品牙槽骨植入件。
4、生物实验结果显示细胞增殖状态较差，单孔径植入体和多级孔植入体相比生物兼容性较差。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出材料更换或者结构变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。
