一种空心人工骨制造技术

本实用新型专利技术公开了一种空心人工骨，包括具有空心结构的上段人工骨和下段人工骨，上段人工骨和下段人工骨通过榫卯结构连接成一整体空心的人工骨。本实用新型专利技术公的人工骨通过榫卯结构连接，设计结构简单并且牢固性好。该人工骨具有空心结构，其与活体骨在形态、质量、质心、形心以及惯性主轴等物理量保持一致，从而消除患者对人工骨的产生的异物或丢失感，保证了骨联合的结构和功效。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于骨骼植入物
，具体涉及一种整体的空心人工骨。
技术介绍
人工骨是指用人工材料制造的人骨替代品或者骨折固定材料。钛合金材料制造人工骨的常用材料。人体对钛几乎没有排异反应，钛也就成为制造人工骨的理想材料。由于钛合金的密度是人体骨骼密度的几倍，导致在相同几何形态的人工骨的质量、惯性主轴等物理量与活体骨存在差异，会使人感到存在异物或丢失感，而惯性主轴会影响人工骨与活体骨之间的相互作用，从而导致骨联合的结构和功能失效。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种空心人工骨，以克服现有人工骨存在的上述缺陷。该人工骨与活体骨在形态、质量、质心、形心以及惯性主轴等物理量保持一致人工骨，从而消除异物或丢失感，不影响人工骨与其相联骨之间的相互作用。为了实现上述目的，本技术采取的技术方案是:一种空心人工骨，包括具有空心结构的上段人工骨和下段人工骨，上段人工骨和下段人工骨通过榫卯结构连接成一整体空心的人工骨。进一步地，所述上段人工骨的一端封闭，另一端具有榫部结构；所述下段人工骨的一端封闭，另一端具有与所述榫部结构相配合的卯部结构。作为技术方案的优选，所述上段人工骨的榫部结构呈燕尾状，下段人工骨的卯部结构呈燕尾槽状作为技术方案的优选，所述上段人工骨和下段人工骨的制造材质为钛合金材料。与现有技术相比，本技术具有的有益效果是:(I)本技术的空心人工骨是由空心的上段人工骨和下段人工骨通过榫卯结构连接成一整体人工骨，通过热胀冷缩的原理，基于范德华力实现榫部和卯部两个部分的永居固定。本技术设计合理，人工骨连接方式简便而牢固。(2)本技术的空心人工骨与活体骨的质量、质心、形心以及惯性主轴等物理量保持一致，消除骨伤患者的异物或丢失感，不影响人工骨与相联骨之间的相互作用。【附图说明】图1是实施例所述上段人工骨的结构示意图。图2是实施例所述下段人工骨的结构示意图。图3是实施例所述空心人工骨的整体结构示意图。【具体实施方式】为了便于理解本技术的目的、技术方案及其效果，现将结合实施例对本技术做进一步详细阐述。为了消除骨伤患者机体对人工骨产生的异物或丢失感，并且保证骨联合的结构和功效，本技术提供了一种空心人工骨。特别地，该人工骨的形态、质量、质心和形心以及惯性主轴等物理量与活体骨保持一致。本技术所述的人工骨为一整体空心的人工骨，包括具有空心结构的上段人工骨和下段人工骨，上段人工骨和下段人工骨通过榫卯结构连接在一起。作为实施例的优选，上段人工骨的一端封闭，另一端具有榫部结构；下段人工骨的一端封闭，另一端具有与所述榫部结构相配合的卯部结构。更进一步地，上段人工骨的榫部结构呈燕尾状，下段人工骨的卯部结构呈燕尾槽状。上段人工骨通过燕尾状榫部结构与呈燕尾槽状的下段人工骨的卯部结构相嵌合。作为技术方案的优选，所述上段人工骨和下段人工骨的制造材质可以选用不会引起人体产生排异反应的钛合金材料。为了使本技术所述的空心人工骨在临床上得以应用。现结合一具体的实施例进行说明。该人工骨可以通过下述步骤制备:活体骨三维重建、活体骨本体姿态定位、活体骨中空、人工骨榫卯结构设计、人工骨快速制造。为了更好地实现本技术，所述活体骨三维重建包括活体骨断层扫描和断层影像堆栈；活体骨本体姿态定位包括活体骨的惯性主轴计算和活体骨本体坐标构建；活体骨中空包括活体骨缩小和布尔运算；人工骨榫卯结构设计包括人工骨榫部设计和人工骨卯部设计；体感骨快速制造包括激光烧结和打磨抛光。本技术制造人工骨的工作原理是:由断层扫描设备获得活体骨的连续的断层影像，在影像逆向工程软件中对连续断层进行堆栈，实现活体骨的三维重建；接着计算活体骨的惯性主轴，把惯性主轴定义为活体骨的本体坐标，完成骨姿态定位；缩小定位后的活体骨，把缩小的与未缩小的骨做布尔运算，获得活体骨的中空体；把中空体视为均质体，并以钛合金的密度作为中空体的密度，调节中空体的中空体积，原则人工骨的质量、质心和形心以及转动惯量与活体骨一致的体感骨；人工骨榫卯结构包括把人工骨分成榫部和卯部，根据钛合金的热胀冷缩系数，确定榫部与卯部的形态。人工骨以标准化的3D文件格式储存，由金属打印机把人工骨烧结成模具，对模具打磨抛光，完成人工骨的快速制造。本实施例中，通过CT扫描获得一位志愿者的足的第一跖骨的断层影像，以DICOM(Digital Imaging and Communicat1ns in Medicine，即医学数字成像和通信，是医学图像和相关信息的国际标准，ISO 12052)文件格式存储。由影像逆向工程软件重建活体骨，在影像逆向工程软件软件中把第一跖骨缩放到0.9倍，缩小的第一跖骨与未缩小的第一跖骨采用布尔运算，得到第一跖骨的中空结构。把人工骨赋值为均质的钛合金材料，计算人工骨的质量、质心、形心和惯性主轴等物理量。改变中空的放大倍数，以空骨的质量等物理量与活体骨一致为最终缩放系数。根据骨的形态特征(第一跖骨为长骨)，选择截面和位置，在这里选择与第一跖骨长轴垂直的截面为分割面，且此分割面通过第一跖骨的质心。把人工骨分割成量部分，把两部分设计成榫部和卯部，根据钛合金的热涨冷缩特性，调节榫卯结构之间的关系，使之具有在同温时不能组合为一体，而在适当的温差下(在这里两部分温差设定为23度，榫部为5度，榫卯部为-18度)。把人工骨的榫部和卯部的数字模型存储为STUStereo lithographic，文件格式是美国3D SYSTEMS公司提出的三维实体造型系统的一个接口标准，其接口格式规范。是快速成形领域的标准文件格式)格式文件，由金属打印机把中空骨的榫部和卯部烧结成模具，对模具打磨抛光。同时把榫部模具放置在5度环境，把榫卯部模具放置在-18度环境中10分钟。取出后立即装配，完成人工骨快速制造。采用上述方法制备的上段人工骨的结构见图1 ;下段人工骨的结构见图2 ;完整的空心人工骨见图3。综上，中空的上段人工骨的榫部和下段人工骨的卯部组成人工骨。榫部和卯部的外部形态通过逆向工程技术保持与活体骨的形态是一致。榫部与卯部之间通过榫卯结构联接，通过热胀冷缩，使榫部和卯部固结，形成一个整体的人工骨。上面结合实施例对本技术做了进一步的叙述，但本技术并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本技术宗旨的前提下做出各种变化。【主权项】1.一种空心人工骨，其特征在于，包括具有空心结构的上段人工骨和下段人工骨，上段人工骨和下段人工骨通过榫卯结构连接成一整体空心的人工骨。2.根据权利要求1所述的空心人工骨，其特征在于，所述上段人工骨的一端封闭，另一端具有榫部结构；所述下段人工骨的一端封闭，另一端具有与所述榫部结构相配合的卯部结构。3.根据权利要求2所述的空心人工骨，其特征在于，所述上段人工骨的榫部结构呈燕尾状，下段人工骨的卯部结构呈燕尾槽状。4.根据权利要求1或2或3所述的空心人工骨，其特征在于，所述上段人工骨和下段人工骨的制造材质为钛合金材料。【专利摘要】本技术公开了一种空心人工骨，包括具有空心结构的上段人工骨和下段人工骨，上段人工骨和下段人工骨通过榫卯结构连接成一整体空心的人工骨。本技术公的人工骨通过榫卯结构连接，设计结构简单并且牢固性好。该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空心人工骨，其特征在于，包括具有空心结构的上段人工骨和下段人工骨，上段人工骨和下段人工骨通过榫卯结构连接成一整体空心的人工骨。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：范雨舟，
申请(专利权)人：广州丰祥生物科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44