一种胫骨假体、制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种胫骨假体、制备方法及应用，涉及医学骨科仿生材料技术领域。胫骨假体包括多孔钽骨小梁外壳、钛合金胫骨平台托以及和高分子量聚乙烯胫骨平台垫，其具有良好的生物相容性、强度、延展性和生物固定效果，有利于骨的长入，具有减少胫骨假体松动、脱位等现象发生的优点，能有效解决因为骨长入量少、弹性模量高和应力遮挡等问题而造成的胫骨假体松动、脱位等现象的发生。制备方法:先将多孔钽骨小梁外壳与钛合金胫骨平台托焊接，再连接高分子量聚乙烯胫骨平台垫；根据制备方法制得的胫骨假体具有良好的稳定性和较高的成品率；且本发明专利技术制得的胫骨假体尤其适合应用于全膝关节置换术。

【技术实现步骤摘要】
一种胫骨假体、制备方法及应用
本专利技术涉及医学骨科仿生材料
，尤其是涉及一种胫骨假体、制备方法及应用。
技术介绍
假体，医学上也称修复体，是一种替代人体某个肢体、器官或组织的医疗器械。根据假体的用途，可分为体外修复体和植入性修复体，体外修复体如假肢、假牙和玻璃眼球等；植入性修复体是全部植入人体内部，替换了器官或组织的修复体，如人工肌腱、人工心瓣膜、人工关节和胫骨假体等。起初，人们研发了骨水泥型胫骨假体，骨水泥型胫骨假体由钴、铬、钼合金材料和超高分子量聚乙烯材料制成，骨水泥型胫骨假体可与经过处理的患者胫骨连接。但是，常见的骨水泥型胫骨假体，不能同时满足骨长入、良好即期固定效果和低弹性模量等条件，存在一定的缺陷。为克服骨水泥型胫骨假体的缺陷，人们研发了非骨水泥型假体，非骨水泥型假体是指通过生物相容性好的材料，诱导骨长入假体表面，能从而达到生物固定的效果。在当前的技术水平下，常用的生物相容性好的材料一般为生物涂层，常用生物涂层包括等离子喷Ti涂层、等离子喷Ti和HA(羟基磷灰石)涂层、钛珠烧结多孔涂层、钛珠烧结和HA涂层和3D打印多孔涂层等。这些生物涂层都可以诱导骨长入，并使胫骨假体存在一定的即期固定稳定性，但其固定效果欠佳，仍然存在术后松动和脱位现象的发生。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的一在于提供一种胫骨假体，其具有减少胫骨假体松动、脱位等现象发生的优点。本专利技术的目的二在于提供一种胫骨假体的制备方法，根据该制备制得的胫骨假体具有良好的稳定性和成品率。本专利技术的目的三在于提供一种胫骨假体的应用，本专利技术制得的胫骨假体尤其适合应用于全膝关节置换术。为实现上述第一个目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种胫骨假体，包括多孔钽骨小梁外壳、与多孔钽骨小梁外壳焊接的钛合金胫骨平台托以及与钛合金胫骨平台托连接的高分子量聚乙烯胫骨平台垫。通过采用上述技术方案，由多孔钽骨小梁外壳、钛合金胫骨平台托和高分子量聚乙烯胫骨平台垫连接而成胫骨假体具有良好的生物相容性，从而可诱导骨长入胫骨假体表面，从而达到生物固定的效果；其具有良好的强度和延展性，且其弹性模量低，从而可减少应力遮挡。本专利技术中多孔钽骨小梁外壳具有蜂窝状结构，可高度联通且具有高摩擦系数，从而有利于骨的长入，为植入物提供了良好初始环境，有利于骨生长的初始稳定性，多孔钽骨小梁外壳具有优良的很好的强度和延展性，可抵抗化学性侵蚀。本专利技术中，多孔钽骨小梁外壳与钛合金胫骨平台托相连，多孔钽骨小梁外壳的优点可结合在钛合金胫骨平台托上，从而能有效的解决因为骨长入量少、弹性模量高和应力遮挡等问题而造成的胫骨假体松动、脱位等现象的发生。进一步地，所述多孔钽骨小梁外壳包括如下制备步骤：将五氯化钽气体与高纯氢气在温度为900～1050℃、真空度为4～13.3Pa的真空环境下反应6～9h，置换得到钽金属；使钽金属沉积在多孔碳基体表面，即可制得多孔钽骨小梁外壳；所述五氯化钽气体进入真空环境中的通入速率为10000～13000ml/min；所述高纯氢气进入真空环境的通入速率为530～570ml/min。进一步地，所述多孔碳基体的平均孔径为600～800μm，平均丝径为100～250μm，平均孔隙率为81～90％；再进一步地，沉积在多孔碳基体表面的钽金属层的厚度为40～100μm。通过采用上述技术方案，制备得到的钽金属骨小梁材料孔隙率高、生物相容性好、摩擦系数高、强度高，且与人体松质骨高度相似，是更为理想的骨植入材料。本专利技术的制备方法难度低，操作简单，且在上述反应温度、反应时间、真空度以及五氯化钽气体和高纯氩气的通入速率等条件的共同配合下，提高了医用钽金属骨小梁材料的制备效率。碳材料比较稳定，不会与置换出的钽金属发生反应，因此可以作为钽金属沉积包覆的理想载体。本专利技术，采用特定的多孔碳基体，反应置换出的钽金属在特定的多孔碳基体的表面形成与多孔碳基体形状相适应的的多孔结构，使得多孔钽骨小梁外壳具有优良蜂窝状结构、高摩擦系数和高度联通性；反应置换出的钽金属与特定多孔碳基体的共同组成碳和钽的结合体，可作为较好的医用钽金属骨小梁材料应用于临床医疗中。另外，多孔碳基体的形状多样，可以根据实际需要的医用钽金属骨小梁的形状选择适当形状的多孔碳基体，无论从操作还是从成本考虑，都是最优选的基体材料。为实现上述第二个目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种胫骨假体的制备方法，包括如下步骤：首先将多孔钽骨小梁外壳与钛合金胫骨平台托在真空或保护气氛中焊接在一起；然后将钛合金胫骨平台托和高分子量聚乙烯胫骨平台垫连接在一起，即可制得胫骨假体；通过采用上述技术方案，制备时，先将多孔钽骨小梁外壳与钛合金胫骨平台托焊接在一起，然后将高分子量聚乙烯胫骨平台垫连接在钛合金胫骨平台托上，有利于提高胫骨假体稳定性且可减少高分子量聚乙烯胫骨平台垫在生产过程中的磨损，有利于提高胫骨假体的成品率。进一步地，所述焊接温度为钛熔点温度的10％～13％，焊接压力为50～70MPa，焊接保压时间为1.5～2.5h；再进一步地，焊接前对所述钛合金胫骨平台托进行表面预处理，使其光洁度达到0.2～0.5。通过采用上述技术方案，焊接前钛合金胫骨平台托进行表面预处理，且在特定的焊接温度、焊接压力和焊接保压时间将多孔钽骨小梁外壳与钛合金胫骨平台托焊接在一起，能减少多孔钽骨小梁外壳与钛合金胫骨平台托在焊接过程中的磨损，能减少形变、提高焊接精度，从而达到较好的焊接效果，能提焊接的成品率。进一步地，所述多孔钽骨小梁外壳的制备包括如下步骤：将五氯化钽气体与高纯氢气在温度为900～1050℃、真空度为4～13.3Pa的真空环境下反应6～9h，置换得到钽金属；使钽金属沉积在多孔碳基体表面，即可制得多孔钽骨小梁外壳；所述五氯化钽气体进入真空环境中的通入速率为10000～13000ml/min；所述高纯氢气进入真空环境的通入速率为530～570ml/min。为实现上述第三个目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种胫骨假体的应用，将上述任一胫骨假体应用于全膝关节置换术。综上所述，本专利技术具有以下有益效果：第一、由多孔钽骨小梁外壳、钛合金胫骨平台托和高分子量聚乙烯胫骨平台垫连接而成胫骨假体具有良好的生物相容性、强度和延展性，具有良好的生物固定的效果，有利于骨的长入，且多孔钽骨小梁外壳的优点可结合在钛合金胫骨平台托上，从而减少术后胫骨假体松动、脱位等现象的发生；第二、本专利技术中制备得到的钽金属骨小梁材料孔隙率高、生物相容性好、摩擦系数高、强度高，且与人体松质骨高度相似，是更为理想的骨植入材料；第三、根据本专利技术的制备方法制得的胫骨假体具有良好的稳定性和成品率；第四、本专利技术制得的胫骨假体尤其适合应用于全膝关节置换术。具体实施方式本专利技术中涉及到的石英反应腔，厂家为CVDEquipmentCorporation，型号为N1213M2103～00；高纯石墨反应腔，厂家为C本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种胫骨假体，其特征在于，包括多孔钽骨小梁外壳、与多孔钽骨小梁外壳焊接的钛合金胫骨平台托以及与钛合金胫骨平台托连接的高分子量聚乙烯胫骨平台垫。/n

【技术特征摘要】
1.一种胫骨假体，其特征在于，包括多孔钽骨小梁外壳、与多孔钽骨小梁外壳焊接的钛合金胫骨平台托以及与钛合金胫骨平台托连接的高分子量聚乙烯胫骨平台垫。


2.根据权利要求1所述的一种胫骨假体，其特征在于，所述多孔钽骨小梁外壳包括如下制备步骤：
将五氯化钽气体与高纯氢气在温度为900～1050℃、真空度为4～13.3Pa的真空环境下反应6～9h，置换得到钽金属；使钽金属沉积在多孔碳基体表面，即可制得多孔钽骨小梁外壳；
所述五氯化钽气体进入真空环境中的通入速率为10000～13000ml/min；
所述高纯氢气进入真空环境的通入速率为530～570ml/min。


3.根据权利要求2所述的一种胫骨假体，其特征在于，沉积在多孔碳基体表面的钽金属层的厚度为40～100μm。


4.根据权利要求2所述的一种胫骨假体，其特征在于，所述多孔碳基体的平均孔径为600～800μm，平均丝径为100～250μm，平均孔隙率为81～90%。


5.如权利要求1～4任一项所述的一种胫骨假体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
首先将多孔钽骨小梁外壳与钛合...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳术同，杨春保，牛犇，
申请(专利权)人：河北春立航诺新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13