一种分段多孔种植体及其设计制造方法技术

本发明专利技术涉及一种分段多孔种植体及其设计制造方法，所述分段多孔种植体包括头部和体部，在所述体部上沿其轴向设置有环绕其分布的螺纹结构，在所述体部和所述螺纹结构上设置有多孔结构，所述多孔结构沿所述体部的周向间隔设置并沿所述体部的轴向延伸，将所述体部分隔为体部主体段和体部多孔段，并且所述多孔结构将所述螺纹结构分隔为螺纹主体段和螺纹多孔段，所述螺纹多孔段与所述体部多孔段在同一个扇形截面内。本发明专利技术解决了现有种植体的多孔结构容易破损的问题，强度高，使用更安全。

Segmented porous implant and design and manufacturing method thereof

The invention relates to a segmented porous implant design and manufacturing method of the segmented porous implant includes head and body, which is arranged around the axial distribution along the thread structure in the body, the body and the thread structure is arranged on the porous structure of the porous structure. Along the body week to extend the interval set and along the axial direction of the body, the body is separated into a main body section and the body of the porous section, and the porous structure separates the thread structure for the threaded body section and the threaded section of the porous, multi threaded hole section and the body of the porous section in the same sector section. The invention solves the problem that the porous structure of the existing implant is easy to be damaged, and the utility model has the advantages of high strength and safe use.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种医用植入生物材料及其设计制造方法，具体涉及一种分段多孔种植体及其设计制造方法。
技术介绍
多孔种植体的粗糙表面利于植入后和周围骨结合，形成稳固的固定。现有的种植体多通过等离子喷涂或喷砂的方法制造粗糙的表面，而这些方法获取的粗糙表面在结构上容易造成颗粒脱落或污染。用3D打印的方法制造多孔种植体，可以解决上述问题。且3D打印的多孔种植体能预先设计孔的形状、大小和分布，使之满足骨生长的要求和种植体本身的强度。现有用3D打印制造多孔种植体的专利申请号为201410691945.2，其公开号为CN104352285A，该专利中的种植体包括头部和体部两部分，体部外侧为多孔网架体。多孔网架体具有不同的弹性模量，手术时选择和患者自身骨骼弹性模量最为接近的产品。但该专利存在以下问题：一、该专利没有考虑多孔结构对种植体强度的影响，多孔结构所占体积较大时，种植体可能会出现断裂的情况；二、该专利整个种植体体部和螺纹处均为多孔结构，在植入的过程中或者植入后种植体受较大的横向力时，可能会出现多孔结构破损的情况。
技术实现思路
鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种强度高、避免多孔结构破损的分段多孔种植体及其设计制造方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种分段多孔种植体，所述分段多孔种植体包括头部和体部，在所述体部上沿其轴向设置有环绕其分布的螺纹结构，在所述体部和所述螺纹结构上设置有多孔结构，所述多孔结构沿所述体部的周向间隔设置并沿所述体部的轴向延伸，将所述体部分隔为体部主体段和体部多孔段，并且所述多孔结构将所述螺纹结构分隔为螺纹主体段和螺纹多孔段，所述螺纹多孔段与所述体部多孔段在同一个扇形截面内。优选的，所述体部多孔段的孔径沿径向从内到外梯度增大，所述体部多孔段的孔径为150-400μm，所述体部多孔段的厚度为0.5-1.3mm，所述体部主体段的表面粗糙，粗糙度是4-20μm。优选的，所述螺纹多孔段的孔径一致，所述螺纹多孔段的孔径为60-140μm，所述螺纹多孔段的厚度为0.3-0.9mm。优选的，所述分段多孔种植体的外部被平均分成6块、8块或10块区域，所述多孔结构与主体段分别为交错设置的3块、4块或5块区域。优选的，所述分段多孔种植体的材料是纯钛或者钛合金。优选的，所述体部多孔段和所述螺纹多孔段的应力均小于所述分段多孔种植体的材料屈服强度的60％。优选的，所述体部的内部设置有通孔。本专利技术解决其技术问题所采用的另一个技术方案是：一种分段多孔种植体的设计制造方法，包括如下步骤：(1)利用通用医学软件计算患者需植入种植体部位骨骼的弹性模量；(2)建立分段多孔种植体的CAD设计模型，所述分段多孔种植体包括头部和体部，在所述体部上沿其轴向设置有环绕其分布的螺纹结构，在所述体部和所述螺纹结构上设置有多孔结构，所述多孔结构沿所述体部的周向间隔设置并沿所述体部的轴向延伸，将所述体部分隔为体部主体段和体部多孔段，并且所述多孔结构将所述螺纹结构分隔为螺纹主体段和螺纹多孔段，所述螺纹多孔段与所述体部多孔段在同一个扇形截面内；(3)调节所述多孔结构CAD模型的孔径和厚度，使得所述体部的弹性模量与植入部位的骨骼的弹性模量相匹配，并利用通用有限元分析软件对所设计的分段多孔种植体的CAD模型进行有限元分析，模拟所述分段多孔种植体被植入患者体内后的力学环境，计算所述体部多孔段和所述螺纹多孔段的最大应力，以确保所述多孔结构满足强度要求；(4)将满足强度要求的所述分段多孔种植体进行3D打印。优选的，所述体部多孔段的孔径沿径向从内到外梯度增大，所述体部多孔段的孔径为150-400μm，所述体部多孔段的厚度为0.5-1.3mm，所述体部主体段的表面粗糙，粗糙度是4-20μm。优选的，所述螺纹多孔段的孔径一致，所述螺纹多孔段的孔径为60-140μm，所述螺纹多孔段的厚度为0.3-0.9mm。优选的，所述分段多孔种植体的外部被平均分成6块、8块或10块区域，所述多孔结构与主体段分别为交错设置的3块、4块或5块区域。优选的，所述分段多孔种植体的材料是纯钛或者钛合金。优选的，所述体部多孔段和所述螺纹多孔段的应力均小于所述分段多孔种植体的材料屈服强度的60％。优选的，所述体部的内部设置有通孔。同现有技术相比，本专利技术的优点与进步如下：1、本专利技术分段多孔种植体的主体结构与多孔结构交错分布，使得实体部分能承担较大的力，多孔结构不易破损。2、本专利技术的螺纹多孔段的孔径小于体部多孔段的孔径，并且体部多孔段的孔径沿径向从内到外梯度增大，满足种植体的弹性模量和患者骨骼的弹性模量相匹配，在保证螺纹多孔结构具有足够的强度的同时，利于骨组织长入。3、本专利技术利用有限元分析软件对上述结构进行有限元强度校核，使得多孔结构具有足够的强度，保证了种植体的强度和使用安全。附图说明图1是本专利技术分段多孔种植体的结构示意图；图2是本专利技术分段多孔种植体沿A-A的剖面图；其中，1是头部，2是体部，3是体部多孔段，4是螺纹多孔段，5是体部内通孔。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例对本专利技术进行详细说明。如图1和2所示，一种分段多孔种植体，所述分段多孔种植体包括头部1和体部2，在所述体部2上沿其轴向设置有环绕其分布的螺纹结构，在所述体部2和所述螺纹结构上设置有多孔结构，所述多孔结构沿所述体部2的周向间隔设置并沿所述体部的轴向延伸，将所述体部2分隔为体部主体段和体部多孔段3，并且所述多孔结构将所述螺纹结构分隔为螺纹主体段和螺纹多孔段4，所述螺纹多孔段4与所述体部多孔段3在同一个扇形截面内，所述螺纹主体段和所述体部主体段也在同一个扇形截面内，在所述体部2的周向上所述多孔结构与主体结构交错分布。本专利技术分段多孔种植体的主体结构与多孔结构交错分布，使得实体部分能承担较大的力，多孔结构不易破损。如图2所示，所述体部2包括体部内通孔5，所述体部内通孔5设置有沿轴向延伸的内螺纹。所述体部多孔段3的孔径沿径向从内到外梯度增大，所述体部多孔段3的孔径为150-400μm，所述螺纹多孔段4的孔径一致，所述螺纹多孔段4的孔径为60-140μm。本专利技术将螺纹多孔段4的孔径设计为小于体部多孔段3的孔径，并且将体部多孔段3的孔径沿径向从内到外梯度增大，这种结构设计满足种植体的弹性模量和患者骨骼的弹性模量相匹配，保证了多孔结构具有足够的强度。所述体部多孔段3的厚度为0.5-1.3mm，所述体部主体段的表面粗糙，粗糙度是4-20μm。所述螺纹多孔段4的厚度为0.3-0.9mm。所述分段多孔种植体的外部被平均分成6块、8块或10块区域，所述多孔结构与所述主体段分别为交错设置的3块、4块或5块区域。所述分段多孔种植体的材料优选是纯钛或者钛合金。所述体部多孔段3和所述螺纹多孔段4的应力均小于所述分段多孔种植体的材料屈服强度的60％，以确保多孔结构满足强度要求。这种分段多孔种植体可以用下列方法设计制造出来：A、利用通用医学软件如Mimics计算患者需植入种植体部位骨骼的弹性模量。B、建模：设计分段多孔种植体的CAD模型，模型设计的结构：所述分段多孔种植体包括头部1和体部2，在所述体部2上沿其轴向设置有环绕其分布的螺纹结构，在所述体部2和所述螺纹结构上设置有多孔结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分段多孔种植体，其特征在于：所述分段多孔种植体包括头部和体部，在所述体部上沿其轴向设置有环绕其分布的螺纹结构，在所述体部和所述螺纹结构上设置有多孔结构，所述多孔结构沿所述体部的周向间隔设置并沿所述体部的轴向延伸，将所述体部分隔为体部主体段和体部多孔段，并且所述多孔结构将所述螺纹结构分隔为螺纹主体段和螺纹多孔段，所述螺纹多孔段与所述体部多孔段在同一个扇形截面内。

【技术特征摘要】
1.一种分段多孔种植体，其特征在于：所述分段多孔种植体包括头部和体部，在所述体部上沿其轴向设置有环绕其分布的螺纹结构，在所述体部和所述螺纹结构上设置有多孔结构，所述多孔结构沿所述体部的周向间隔设置并沿所述体部的轴向延伸，将所述体部分隔为体部主体段和体部多孔段，并且所述多孔结构将所述螺纹结构分隔为螺纹主体段和螺纹多孔段，所述螺纹多孔段与所述体部多孔段在同一个扇形截面内。2.根据权利要求1所述的分段多孔种植体，其特征在于：所述体部多孔段的孔径沿径向从内到外梯度增大，所述体部多孔段的孔径为150-400μm，所述体部多孔段的厚度为0.5-1.3mm，所述体部主体段的表面粗糙，粗糙度是4-20μm。3.根据权利要求1所述的分段多孔种植体，其特征在于：所述螺纹多孔段的孔径一致，所述螺纹多孔段的孔径为60-140μm，所述螺纹多孔段的厚度为0.3-0.9mm。4.根据权利要求1所述的分段多孔种植体，其特征在于：所述分段多孔种植体的外部被平均分成6块、8块或10块区域，所述多孔结构与主体段分别为交错设置的3块、4块或5块区域。5.根据权利要求1所述的分段多孔种植体，其特征在于：所述分段多孔种植体的材料是纯钛或钛合金。6.根据权利要求5所述的分段多孔种植体，其特征在于：所述体部多孔段和所述螺纹多孔段的应力均小于所述分段多孔种植体的材料屈服强度的60％。7.一种分段多孔种植体的设计制造方法，包括如下步骤：(1)利用通用医学软件计算患者需植入种植体部位骨骼的弹性模量；(2)建立分段多孔种植体的CAD设计模型，所述分段多孔种植体包括头部和体部，在所述体部上沿其轴向设置有环绕其分布的螺纹结构，在所述体部和所述螺纹结构上设置有多孔结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦勉，宫海波，刘亚雄，王玲，
申请(专利权)人：宁波创导三维医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33