一种双层结构骨螺钉的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种适合用于骨质疏松骨的断骨连接、骨骼病变以及骨畸形修正的双层结构骨螺钉。本发明专利技术经过骨螺钉内层棱柱结构设计与优化、骨螺钉外层结构设计与优化和骨螺钉整体结构打印三个步骤，制备出具有双层结构的骨螺钉，该骨螺钉在保证具有接近骨弹性模量性能的同时，仍保持足够大的扭矩，以满足应用需求。本发明专利技术提供的骨螺钉解决了骨螺钉力学性能不匹配的问题,有效降低了传统骨螺钉带来的应力遮挡效应；提出了骨螺钉的多孔结构设计方法，为寻求促进骨折的骨骼快速恢复、避免术后对骨骼的二次伤害骨螺钉的设计方式与加工方法提供了新思路；解决了传统制造方式无法制作复杂结骨螺钉的难题。

Preparation of a double layered bone screw

The invention relates to a double-layer structural bone screw suitable for bone grafting, bone lesion and bone deformity correction of osteoporotic bone. Through the design and optimization of the inner prism of bone screw, the design and optimization of the outer structure of bone screw, and the whole structure of bone screw, three steps are made to prepare the bone screw with double structure. The screw still holds enough torque to meet the application needs while guaranteeing the performance of the elastic modulus near the bone. Please. The bone screw provided by this invention solves the problem of the mechanical mismatch of bone screw, effectively reduces the stress shielding effect caused by the traditional bone screw, and proposes a porous structure design method for bone screw, in order to seek the rapid recovery of bone fracture and avoid the design and processing of the two injury bone screws after the operation. The method provides a new idea and solves the problem that traditional manufacturing methods can not produce complex bone screws.

【技术实现步骤摘要】
一种双层结构骨螺钉的制备方法
本专利技术涉及医疗器械领域，具体地涉及一种适合用于骨质疏松骨的断骨连接、骨骼病变以及骨畸形修正的双层结构骨螺钉。
技术介绍
骨螺钉，如椎弓根螺钉、动力髋螺钉等，作为脊椎及髋骨的内固定植入物，已经成熟应用于治疗骨折或者骨变形。通常骨螺钉是以手术插入骨骼中固定，但对于骨骼来说，骨螺钉的弹性模量太大，植入后会出现应力屏蔽的现象,影响骨骼生长。由于传统钛合金医用螺钉，其弹性模量与真实骨骼相差较大且与人体的骨骼组织相容性差，很容易手术后出现应力集中而最终导致植入物的脱落或骨骼的二次伤害，甚至出现螺钉经体液腐蚀、生锈，最终对人体产生毒副作用。由于骨骼是人体承受各种力学载荷的主要受力结构，再加上连接好的断骨或修正好的骨骼很容易将所承受的力载荷传递给用于固定的骨螺钉，因此在实际使用中，骨螺钉往往需要承受各种各样周期不同的变力。这就要求骨螺钉具有较高强度,在实际使用过程中,能够承受正常情况下所需承载的力和力矩等。而多孔结构的骨螺钉在相同情况下，其强度要小于传统骨螺钉，所以其强度至少要保证能够在使用过程中可以正常旋入和旋出。
技术实现思路
本专利技术就是针对上述问题，提供一种具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双层结构骨螺钉的制备方法，其特征在于，包括骨螺钉内层棱柱结构设计与优化、骨螺钉外层结构设计与优化和骨螺钉整体结构打印三个步骤。

【技术特征摘要】
1.一种双层结构骨螺钉的制备方法，其特征在于，包括骨螺钉内层棱柱结构设计与优化、骨螺钉外层结构设计与优化和骨螺钉整体结构打印三个步骤。2.根据权利要求1所述的双层结构骨螺钉的制备方法，其特征在于，所述的骨螺钉内层棱柱结构设计与优化包括的步骤为：步骤（1），用CAD软件进行骨螺钉内层单体棱柱结构的设计，其结构为由多个平行四边形以长边为共用边相互拼接，围成底面为多边形的多棱柱结构，其中，长边为0.6mm~1mm，短边为0.6mm~1mm，长短边直径相同为0.6mm~1mm，长短边夹角为30°~90°，平行四边形的数量为3~7，步骤（2），利用有限元模拟软件，在步骤（1）中给出的结构参数的数值范围内，对步骤（1）中设计的骨螺钉内层单体棱柱结构的弹性模量进行计算，选取弹性模量在5-20GPa的内层结构参数作为骨螺钉内层单体棱柱结构的尺寸组合A，步骤（3），将步骤（2）得到的骨螺钉内层单体棱柱结构以棱柱底面为共用面依次拼接，形成骨螺钉内层棱柱结构，步骤（4），利用有限元模拟软件，对步骤（3）得到的骨螺钉内层棱柱结构的弹性模量进行模拟计算，选取弹性模量在5-20GPa的组合A中的内层结构参数作为骨螺钉内层单体棱柱结构的尺寸组合B；所述的骨螺钉外层结构设计与优化包括的步骤为：步骤（5），利用CAD软件进行骨螺钉外层单体棱柱结构的设计，其结构上下底面为圆环，侧面为八条棱柱围绕中心均匀分布而成，其中圆环的内径为4.1mm，外径为5.3mm，两底面间距定义为d，所述八条棱柱的围绕形式有以下三种：①均匀垂直分布于上下底面之间,②均匀分布在底面上，以螺旋线的方式围绕而成，螺旋线直径为底面内径，螺距为8d，③均匀分布在底面上，以螺旋线的方式围绕而成，螺旋线直径为底面内径，螺距为4d，步骤（6），在CAD软件中，将骨螺钉内层棱柱结构嵌入骨螺钉外层结构中，保证骨螺钉内层棱柱结构底面多边形的端点通过横向连接柱均匀地连接于骨螺钉外层结构底面上，且优先连接于骨螺钉外层结构底面的端点上，步骤（7），利用有限元模拟软件，在步骤（5）中给出的外层结构参数的数值范围内，对步骤（6）中设计的骨螺钉结构的弹性模量进行计算，选取弹性模量在15-20GPa的结构参数作为骨螺钉结构的尺寸组合C，步骤（8），利用有限元模拟软件，对步骤（7）得到的骨螺钉结构的最大扭矩进行模拟计算，选取最大扭矩在2N·m以上的结构参数作为骨螺钉结构的尺寸组合D；所述的骨螺钉整体结构打印包括的步骤为：步骤（9），...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁春永，纪瑞龙，王洪水，邹显睿，陈超，魏晋发，雒永超，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12