一种有多孔性表面结构的假体制造技术

本发明专利技术提供一种有多孔性表面结构的假体，将多孔性表面结构与中间体预先连接形成一复合体；通过中间体与基底连接，使复合体与基底得以连接，进而使多孔性表面结构能够覆在基底表面。基底是实心的或是高致密度的多孔性结构；中间体是实心的或是高致密度的多孔性结构，其致密度介于多孔性表面结构与基底之间。本发明专利技术可以使作为基底的假体主体，便于加工且具有高强度，同时通过与之有效结合的多孔性表面结构优化骨长入的性能，还可以使假体的截面最小化。

A prosthesis with porous surface structure

【技术实现步骤摘要】
一种有多孔性表面结构的假体
本专利技术涉及机械结构的连接技术，特别涉及医疗器械，提供一种有多孔性表面结构的假体。
技术介绍
工程应用常常对机械结构的整体性能和表面性能有不同的要求。比如，人工髋关节的髋臼杯和股骨柄，其整体性能(如疲劳强度)要满足假体在植入体内后几十年、平均每年一百万到两百万次走路时承受的动态载荷下的抗疲劳要求，而且对假体表面有特定的性能需要，以满足假体表面与病人的骨骼组织牢固结合在一起，保证假体不松动。否则病人会有疼痛，就必须取出假体，使病人再经过一次翻修手术，植入一个新的假体。其它骨科植入物(如脊柱)也有类似情况和需求。事实上，在其它领域，也有基底和表面有不同性能需求，而两者之间需要可靠有效连接的情况。关节假体常用的人工材料是钛合金、钴铬钼合金、不锈钢等，和骨头无法形成有效的生物或化学结合。假体和骨之间的界面一般主要通过物理/机械结合。比如，高度抛光的假体表面和骨组织无法形成有效的结合力，所以，现有技术可以在假体表面通过喷砂、等离子喷钛等方式形成粗糙表面，来增加假体和骨组织之间的界面摩擦力，帮助增强假体和骨骼界面的物理/机械固定。在骨科领域，这被称为“骨长上”的表面。有时，可以用羟基磷灰石等材料(或可结合生长因子，干细胞等附加物)作为假体粗糙表面上面的涂层，增加骨传导、骨诱导、骨再生，以加速或加强骨组织在假体表面的附着，进一步提高“骨长上”的性能。另外，有时钛丝或钛珠等可以用烧结或扩散焊等方法在假体(如髋臼杯/股骨柄)的表面形成多孔性的涂层。或者，用金属3D打印增材制造工艺、气相沉淀工艺等等，预先制作出具有多孔结构的薄片1，然后用扩散焊的方式把薄片1与假体的实心基底2结合起来，如图1所示。这些方式为假体提供了多孔性的表面，与假体接触的骨组织能够再生，新的骨组织填充于互相贯通的多孔结构里，达到了“骨长入”假体的效果。但是，这些工艺都有一个不可避免的后果，就是基底的力学强度会大幅降低，从而提高了假体断裂的风险，特别是当假体(比如股骨柄)受到弯曲扭矩或拉伸应力情况下，容易断裂。所以，如何可靠牢固地把一个多孔性结构与其基底结合，同时保证基底力学性能不受太明显的影响成为一个工艺难点。相对而言，焊接工艺对基底的力学性能影响较低。但是，当多孔性结构的孔隙率很高时(>50％)，互相连接的支架占比较低，而且薄弱；支架之间形成大量孔隙。这样的高孔隙率结构无论用金属3D打印增材制造工艺实现，还是通过烧结等方式实现，在直接用激光焊接对多孔性结构和基底进行连接时，只要激光束有效直径接近甚至大于支架宽度时，激光能量可能直接击断支架结构，打透多孔性结构，无法对多孔性结构的支架和基底支架实现焊接连接。又或者，当采用渗透焊对多孔性结构和基底进行连接时，由于必须处于高温高压的工艺条件下，基底结构的强度会大幅降低。
技术实现思路
本专利技术提供一种有多孔性表面结构的假体，通过复合体的中间体与基底连接，使多孔性表面结构与基底有效结合，并保持基底的力学性能；所述假体还基于覆在基底表面的多孔性结构的表面而具备优良的骨长入性能。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是提供一种有多孔性表面结构的假体，其设有：假体主体，作为基底；复合体，包含预先连接的多孔性表面结构与中间体；所述假体主体的至少部分表面作为连接区域，与所述复合体的中间体相连接，使所述多孔性表面结构位于所述假体主体的连接区域的表面。可选地，称所述多孔性表面结构为第一多孔性结构；所述中间体是实心结构，或者是第二多孔性结构；所述第二多孔性结构的致密度，高于所述第一多孔性结构的致密度。可选地，所述基底是实心结构，或者是第三多孔性结构；所述第三多孔性结构的致密度，高于所述第一多孔性结构的致密度。可选地，所述第二多孔性结构的致密度，在所述第一多孔性结构的致密度和所述第三多孔性结构的致密度之间。可选地，所述基底通过锻造或铸造或机加工或粉末冶金或金属粉末注射成型制成。可选地，所述复合体的多孔性表面结构与中间体是一体成型的结构。可选地，所述复合体的多孔性表面结构与中间体，通过3D打印增材制造工艺、或气相沉淀工艺、或烧结实现。可选地，所述基底由金属材料制成；所述多孔性表面结构由金属材料制成；所述中间体由金属材料制成。可选地，所述中间体与基底之间有至少一对接触面；所述中间体与基底在两者之间的至少一对接触面处连接固定。可选地，所述中间体与基底在两者之间的至少一对接触面通过焊接来连接固定。可选地，所述基底包含一个连接区域，其与一个复合体的中间体接触且连接，或分别与多个复合体的中间体接触且连接；或者，所述基底包含多个连接区域，其与同一个复合体的中间体接触且连接；或者，所述基底包含多个连接区域，其中的每个连接区域和与之对应的一个复合体的中间体接触且连接，或每个连接区域和与之对应的多个复合体的中间体分别接触且连接。可选地，所述基底包含有多个连接区域时，所述多个连接区域处在同一平面，或者一部分连接区域与该基底上的其他连接区域不处在同一平面；基底上的多个连接区域各自独立布置，或者基底上的至少一部分连接区域与该基底上的其他连接区域相互连通。可选地，所述中间体与基底在两者之间的至少一对接触面焊接，称一对相互焊接的接触面为一对第一接触面；所述中间体与基底在两者之间的至少一对接触面相应地设置有定位结构，称一对相应设置有定位结构的接触面为一对第二接触面；相应设置有定位结构的第二接触面，属于相互焊接的第一接触面；或者，相应设置有定位结构的第二接触面，不属于相互焊接的第一接触面。可选地，所述定位结构，包含：限位口，形成在任意一对第二接触面之中的一个接触面；突起，形成在所述任意一对第二接触面之中的另一个接触面，并插入到对应位置的所述限位口内。可选地，任意一对第二接触面通过相配合的表面形状及尺寸，来形成定位结构。可选地，所述基底的连接区域包含开设在基底的凹部；所述复合体包含嵌置于凹部内的嵌入部分，位于嵌入部分内的中间体与基底凹部之间有至少一对接触面；位于嵌入部分内的中间体与基底凹部在两者之间的至少一对接触面处焊接。可选地，所述基底的凹部设有开口，以及与所述开口相对的顶面；所述开口与顶面之间设有侧边；位于嵌入部分内的中间体包含底部，所述中间体的底部与基底凹部的顶面之间焊接固定；或者，位于嵌入部分内的中间体包含底部及周边，所述中间体的底部与基底凹部的顶面之间焊接固定，和/或所述中间体的至少一侧周边与基底凹部的至少一侧侧边之间焊接固定。可选地，所述中间体与基底在两者之间的至少一对接触面，通过相配合的表面形成定位结构，所述定位结构，包含：基底凹部的至少一个侧边为斜面，其与基底凹部的顶面形成设定的角度；与所述至少一个侧边相对应的所述中间体的至少一个周边为斜面，其与所述中间体的底部形成设定的角度。可选地，所述角度为锐角。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有多孔性表面结构的假体，其特征在于，设有：/n假体主体，作为基底；/n复合体，包含预先连接的多孔性表面结构与中间体；/n所述假体主体的至少部分表面作为连接区域，与所述复合体的中间体相连接，使所述多孔性表面结构位于所述假体主体的连接区域的表面。/n

【技术特征摘要】
20191230 CN 20191139464421.一种有多孔性表面结构的假体，其特征在于，设有：
假体主体，作为基底；
复合体，包含预先连接的多孔性表面结构与中间体；
所述假体主体的至少部分表面作为连接区域，与所述复合体的中间体相连接，使所述多孔性表面结构位于所述假体主体的连接区域的表面。


2.如权利要求1所述的假体，其特征在于，
称所述多孔性表面结构为第一多孔性结构；
所述中间体是实心结构，或者是第二多孔性结构；
所述第二多孔性结构的致密度，高于所述第一多孔性结构的致密度。


3.如权利要求2所述的假体，其特征在于，
所述基底是实心结构，或者是第三多孔性结构；
所述第三多孔性结构的致密度，高于所述第一多孔性结构的致密度。


4.如权利要求3所述的假体，其特征在于，
所述第二多孔性结构的致密度，在所述第一多孔性结构的致密度和所述第三多孔性结构的致密度之间。


5.如权利要求3所述的假体，其特征在于，
所述基底通过锻造或铸造或机加工或粉末冶金或金属粉末注射成型制成。


6.如权利要求3所述的假体，其特征在于，
所述复合体的多孔性表面结构与中间体是一体成型的结构。


7.如权利要求3所述的假体，其特征在于，
所述复合体的多孔性表面结构与中间体，通过3D打印增材制造工艺、或气相沉淀工艺、或烧结实现。


8.如权利要求3所述的假体，其特征在于，
所述基底由金属材料制成；
所述多孔性表面结构由金属材料制成；
所述中间体由金属材料制成。


9.如权利要求3所述的假体，其特征在于，
所述中间体与基底之间有至少一对接触面；
所述中间体与基底在两者之间的至少一对接触面处连接固定。


10.如权利要求9所述的假体，其特征在于，
所述中间体与基底在两者之间的至少一对接触面通过焊接来连接固定。


11.如权利要求10所述的假体，其特征在于，
所述基底包含一个连接区域，其与一个复合体的中间体接触且连接，或分别与多个复合体的中间体接触且连接；
或者，所述基底包含多个连接区域，其与同一个复合体的中间体接触且连接；
或者，所述基底包含多个连接区域，其中的每个连接区域和与之对应的一个复合体的中间体接触且连接，或每个连接区域和与之对应的多个复合体的中间体分别接触且连接。


12.如权利要求11所述的假体，其特征在于，
所述基底包含有多个连接区域时，所述多个连接区域处在同一平面，或者一部分连接区域与该基底上的其他连接区域不处在同一平面；
基底上的多个连接区域各自独立布置，或者基底上的至少一部分连接区域与该基底上的其他连接区域相互连通。


13.如权利要求9所述的假体，其特征在于，
所述中间体与基底在两者之间的至少一对接触面焊接，称一对相互焊接的接触面为一对第一接触面；
所述中间体与基底在两者之间的至少一对接触面相应地设置有定位结构，称一对相应设置有定位结构的接触面为一对第二接触面；
相应设置有定位结构的第二接触面，属于相互焊接的第一接触面；或者，相应设置有定位结构的第二接触面，不属于相互焊接的第一接触面。


14.如权利要求13所述的假体，其特征在于，
所述定位结构，包含：
限位口，形成在任意一对第二接触面之中的一个接触面；
突起，形成在所述任意一对第二接触面之中的另一个接触面，并插入到对应位置的所述限位口内。


15.如权利要求13所述的假体，其特征在于，
任意一对第二接触面通过相配合的表面形状及尺寸，来形成定位结构。


16.如权利要求1～15中任意一种所述的假体，其特征在于，
所述基底的连接区域包含开设在基底的凹部；
所述复合体包含嵌置于凹部内的嵌入部分，位于嵌入部分内的中间体与基底凹部之间有至少一对接触面；位于嵌入部分内的中间体与基底凹部在两者之间的至少一对接触面处焊接。


17.如权利要求16所述的假体，其特征在于，
所述基底的凹部设有开口，以及与所述开口相对的顶面；所述开口与顶面之间设有侧边；
位于嵌入部分内的中间体包含底部，所述中间体的底部与基底凹部的顶面之间焊接固定；
或者，位于嵌入部分内的中间体包含底部及周边，所述中间体的底部与基底凹部的顶面之间焊接固定，和/或所述中间体的至少一侧周边与基底凹部的至少一侧侧边之间焊接固定。


18.如权利要求17所述的假体，其特征在于，
所述中间体与基底在两者之间的至少一对接触面，通过相配合的表面形成定位结构，所述定位结构，包含：
基底凹部的至少一个侧边为斜面，其与基底凹部的顶面形成设定的角度；
与所述至少一个侧边相对应的所述中间体的至少一个周边为斜面，其与所述中间体的底部形成设定的角度。


19.如权利要求18所述的假体，其特征在于，
所述角度为锐角。


20.如权利要求1～15中任意一项所述的假体，其特征在于，
所述复合体的中间体为板状或片状。


21.如权利要求1～15中任意一项所述的假体，其特征在于，
所述复合体的中间体，包含与所述多孔性表面结构预先连接的若干个锚点；所述复合体通过锚点与所述基底相接触且连接固定；
所述锚点之间相互独立；或者，每个锚点与至少一个其他锚点之间通过联结体相互连接。


22.如权利要求21所述的假体，其特征在于，
所述锚点包含锚点底部，其与所述基底相接触且连接固定；
所述锚点底部的上方有空隙，所述空隙内没有形成所述多孔性表面结构；或者，所述锚点底部的上方被所述多孔性表面结构填充。


23.如权利要求21所述的假体，其特征在于，
所述锚点包含锚点底部，和至少一侧设立在锚点底部上的锚点周边；所述锚点中的锚点底部和/或至少一侧锚点周边，与所述基底相接触；所述锚点与所述基底在两者之间的至少一对接触面连接固定；
所述锚点底部的上方及锚点周边围成的空间为空隙，所述空隙内没有形成所述多孔性表面结构；或者，所述锚点底部的上方及锚点周边围成的空间，被所述多孔性表面结构填充。


24.如权利要求22或23所述的假体，其特征在于，
每个锚点与至少一个其他锚点之间通过联结体相互连接时，所述联结体包含联结体底部，所述联结体底部与锚点连接；
或者，所述联结体包含联结体底部，和至少一侧设立在联结体底部上的联结体侧壁；所述联结体底部和/或至少一侧所述联...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚建清，史金虎，
申请(专利权)人：雅博尼西医疗科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32