[发明专利]多孔植入物的3D打印

说明书

提供了制造多孔植入物的计算机实施的方法，所述方法包括获得预定组织修复部位的3D图像；基于预定组织修复部位的3D图像，生成多孔植入物的3D数字模型。所述方法还包括确定植入物材料和添加至植入物材料中以使多孔植入物获得所需孔隙率的致孔剂的量。所需孔隙率是基于大孔、微孔和/或纳米孔结构的组合。所产生的3D数字模型被存储在耦合至处理器的数据库上，其中所述处理器具有有关基于所存储的3D数字模型组合植入物材料与致孔剂以及有关指示3D打印机制造多孔植入物的指令。还提供了由所述计算机实施的方法制备的分层式3D打印的多孔植入物。

背景技术

三维(3D)打印是用于从数字模型制作三维实体的增材打印工艺。3D打印技术由于涉及连续材料层的应用而被认为是增材工艺。

3D打印技术被用于各种行业中进行制造和规划。例如，汽车、航空航天和消费品行业使用3D打印来制作零件和产品的原型。3D打印也被用于建筑行业以打印结构模型。3D打印在私人和政府防御中的应用也在快速增长。

3D打印在医疗领域中具有显著影响。医疗应用是用于制作牙科植入物和假体。3D打印还被用于制造可以用于直接治疗的药物递送装置。可以创造出实现可定制的药物释放特征的多种药物递送装置。

传统的3D打印允许通过一次一层地将材料沉积在平坦的制造平台上来创造物体。在沉积第一层后，即在第一层的顶部上沉积第二层。根据需要，重复所述过程以创造多层固体物品。但是，3D打印不能通过连续挤出来创造物品。

骨缺损可能由许多不同的因素引起，包括但不限于创伤、病理性疾病或手术介入。由于骨骼既能向生物体提供稳定性，又能提供保护，故这些缺损可能引起问题。为了解决这些缺损，已经开发出含有天然和合成材料的组合物。取决于这些组合物所包含的材料，这些组合物可以用于修复组织并赋予骨缺损所需的生物和/或机械特性。

已知的骨修复材料和骨空隙填充物是自体松质骨。这种类型的骨具有成骨诱导性和非免疫原性的优点。不幸的是，这种类型的骨不可用于所有情况。此外，供体部位的发病和创伤增加了自体松质骨的局限性。

为了避免与使用自体松质骨有关的问题，可以使用合成材料。然而，已知的合成材料有以下缺点中的一个或多个，包括不可接受的可加工性、处理及设定参数；密度不足；不合需要的吸收速率；以及无法赋予适当的稳定性。

通常，通过用骨移植物填充骨修复部位来实现骨组织再生。随着时间的推移，骨移植物被宿主并入，并且新骨重塑骨移植物。为了放置骨移植物，通常使用整体骨移植物或在载体中形成包含颗粒状骨的骨植入物。因此，选择的载体材料应为生物相容的、可再吸收的并且具有使骨移植物可接近的释放特征。通常，所形成的植入物无论是整体式的还是呈颗粒状并且在载体中的，在植入时基本上都是固体，并因此可能不易于贴合植入部位。此外，植入物在植入时基本上是完整的，并因此通过例如添加或减去自体移植材料进行定制的能力较弱。

传统的3D打印方法不能通过控制在制造期间添加至植入物中以在植入物中形成所需的大孔、微孔和/或纳米孔的致孔剂的量来制造多孔植入物，这些大孔、微孔和/或纳米孔帮助细胞的流入和流出以修复破坏的组织。因此，需要一种制造用于插入组织修复部位中的多孔植入物的计算机实施的方法，所述多孔植入物在植入物中具有所需的大孔、微孔和/或纳米孔帮助细胞的流入和流出以修复破坏的组织。还需要一种能用于实施制造多孔植入物所需的步骤的计算机系统，所述多孔植入物在植入物中具有所需的大孔、微孔和/或纳米孔。

发明内容