一种腰椎融合器及其制备方法技术

一种腰椎融合器及其制备方法，腰椎融合器设置有多孔结构，多孔结构设置有泰森多边形微孔。多孔结构设置有骨小梁，任意两个相邻的泰森多边形微孔的孔壁均为骨小梁。多孔结构的孔隙率为50～90％，泰森多边形微孔的孔径为200～1000μm，骨小梁的直径为100～500mm。腰椎融合器还设置有框架，多孔结构固定装配于框架内部。框架设置有主体和至少两个支撑部，支撑部与主体固定连接。定义支撑部与主体连接的一端为支撑部尾端，支撑部的头端以及两个侧端均为圆弧状，支撑部的中间为镂空结构。支撑部两个侧端朝向外侧的一面设置有多个凸起。该腰椎融合器具有各向异性的类骨多孔，可以维持椎间盘的高度，使融合器牢靠固定于腰椎且有利于骨细胞、血管和神经的长入以及长入所需物质的代谢，且制备过程方便。且制备过程方便。且制备过程方便。

【技术实现步骤摘要】
一种腰椎融合器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及临床骨科修复领域，特别是涉及一种腰椎融合器及其制备方法。

技术介绍

[0002]腰椎间盘突出症、腰椎管狭窄症、腰椎滑脱症、脊柱畸形等疾病引起的下腰痛在临床上很常见。腰椎后路手术是治疗严重下腰痛的有效方法，在腰椎后路手术中，需要切除病变的椎间盘，用人工腰椎融合器替代。
[0003]钛、钛合金和钽等金属具有优越的骨长入性能，使用这些金属制备的腰椎融合器早期就可以获得较好的稳定性。但是这些金属的弹性模量远大于30GPa，而人体天然骨的弹性模量为0.5
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30GPa，这种弹性模量的不匹配会导致应力遮挡和椎间融合器的下沉等问题。将钛、钛合金和钽等金属融合器设计为多孔结构可以降低这些金属融合器的弹性模量，使之接近人体天然骨的弹性模型，避免应力遮挡和椎间融合器的下沉等问题。
[0004]但是，现有的多孔腰椎融合器的孔径结构是将立方体、球体、圆柱体、六边形和多面体等标准多面体通过布尔运算创建单元晶胞，再对创建的单元晶胞进行阵列构建多孔三维模型，这种各向同性的多孔结构与人体松质骨各向异性孔隙结构存在较大差距，不利于骨细胞的黏附、生长、增殖与分化以及细胞所需氧气和营养物的运输、代谢产物的排除和血管、神经的长入。
[0005]因此，针对现有技术不足，提供一种腰椎融合器及其制备方法以克服现有技术不足甚为必要。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的之一在于避免现有技术的不足之处而提供一种腰椎融合器，具有各向异性的类骨多孔，可以维持椎间盘的高度、使融合器牢靠固定于腰椎且有利于骨细胞、血管和神经的长入以及长入所需物质的代谢。
[0007]本专利技术的上述目的通过以下技术措施实现。
[0008]提供一种腰椎融合器，设置有多孔结构，所述多孔结构设置有泰森多边形微孔。
[0009]优选的，所述多孔结构设置有骨小梁，任意两个相邻的泰森多边形微孔的孔壁均为骨小梁。
[0010]优选的，所述多孔结构的孔隙率为50～90％，所述泰森多边形微孔的孔径为200～1000μm，所述骨小梁的直径为100～500mm。
[0011]优选的，还设置有框架，所述多孔结构固定装配于所述框架内部。
[0012]优选的，所述框架设置有主体和至少两个支撑部，所述支撑部与主体固定连接。
[0013]优选的，定义支撑部与主体连接的一端为支撑部尾端，所述支撑部的头端以及两个侧端均为圆弧状；
[0014]所述支撑部的中间为镂空结构；
[0015]所述支撑部两个侧端朝向外侧的一面设置有多个凸起；
[0016]所述凸起为三棱锥、四棱锥或者半球型，所述凸起的高度为0.3～0.6mm。
[0017]优选的，所述主体嵌入设置有固定孔和一对夹持槽。
[0018]优选的，所述框架还设置有U型连接部，U型连接部与两个支撑部的头端固定连接。
[0019]本专利技术的一种腰椎融合器，设置有多孔结构，多孔结构设置有泰森多边形微孔。泰森多边形微孔为各向异性多孔，类似于人骨多孔结构，有利于骨细胞的黏附、生长、增殖与分化以及细胞所需氧气和营养物的运输、代谢产物的排除和血管、神经的长入。
[0020]本专利技术的另一目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种腰椎融合器的制备方法，制备出的腰椎融合器具有各向异性的类骨多孔，有利于骨细胞、血管和神经的长入以及长入所需物质的代谢。
[0021]本专利技术的上述目的通过以下技术措施实现。
[0022]提供一种腰椎融合器的制备方法，用于制备上述腰椎融合器。
[0023]优选的，腰椎融合器的制备方法包括如下步骤：
[0024]S1：设计多孔结构模型参数和框架模型参数；
[0025]S2：根据多孔模型参数，在Grasshopper中创建一个长方体边界范围，通过Populate 3D运算器在长方体范围内设定随机分布的点，然后由Voronoi 3D运算器依据随机点生成泰森多边形结构单元，再依次对泰森多边形结构单元进行缩放、提取、放样、网格转换和网格求交操作后，得到多孔结构模型；
[0026]根据框架模型参数在UG软件中通过画草图、拉伸、倒圆角和布尔运算设计出框架模型；
[0027]S3：将步骤S1中的多孔结构模型和步骤S2中的框架模型一起导入magics软件中，检查多孔结构模型和框架模型的质量，修复多孔结构模型和框架模型的错误和缺失结构，然后将多孔结构模型和框架模型进行布尔运算，获得腰椎融合器模型；
[0028]S4：将步骤S3中的腰椎融合器模型保存为STL格式文件并导出到3D打印机中进行打印，打印完成后获得成型的腰椎融合器。
[0029]S5：对成型的腰椎融合器进行冷却，清除多孔结构中残存的打印材料颗粒和光滑表面，然后将成型的腰椎融合器置于25℃蒸馏水中超声清洗，然后放置在丙酮溶液以及70％乙醇溶液中超声清洗，再经蒸馏水超声清洗；
[0030]清洗完成后，将成型的腰椎融合器置于热风下烘干表面水分。
[0031]S6：通过生物力学试验机和有限元软件对成型的腰椎融合器进行力学分析验证，当成型的腰椎融合器的弹性模量为0.5～30GPa时，腰椎融合器制备完成，否则，调整多孔结构模型参数和框架模型参数后返回步骤S2。
[0032]本专利技术的一种腰椎融合器的制备方法，制备出的腰椎融合器设置有多孔结构，多孔结构设置有泰森多边形微孔。泰森多边形微孔为各向异性多孔，类似于人骨多孔结构。该方法制备出的腰椎融合器可以维持椎间盘的高度、使融合器牢靠固定于腰椎且有利于骨细胞的黏附、生长、增殖与分化以及细胞所需氧气和营养物的运输、代谢产物的排除和血管、神经的长入。
附图说明
[0033]利用附图对本专利技术作进一步的说明，但附图中的内容不构成对本专利技术的任何限
制。
[0034]图1是本专利技术实施例1中腰椎融合器的结构示意图。
[0035]图2是本专利技术一种腰椎融合器的多孔结构的结构示意图。
[0036]图3是图2的另一个角度示意图。
[0037]图4是实施例2中框架的结构示意图。
[0038]图5是实施例2中支撑部的结构示意图。
[0039]图6是本专利技术一种腰椎融合器的主体所在一侧的结构示意图。
[0040]图7是实施例3中腰椎融合器的结构示意图。
[0041]图8是实施例3中框架的结构示意图。
[0042]在图1至图8中，包括：
[0043]多孔结构100、框架200、支撑部210、凸起211、主体220、固定孔221、夹持槽222、U型连接部230。
具体实施方式
[0044]结合以下实施例对本专利技术作进一步说明。
[0045]实施例1。
[0046]一种腰椎融合器，如图1所示，设置有多孔结构100。如图2和图3所示，多孔结构100设置有泰森多边形微孔。泰森多边形微孔为各向异性，类似于人骨的多孔构造，有利于骨细胞的黏附、生长本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种腰椎融合器，其特征在于：设置有多孔结构，所述多孔结构设置有泰森多边形微孔。2.根据权利要求1所述的腰椎融合器，其特征在于：所述多孔结构设置有骨小梁，任意两个相邻的泰森多边形微孔的孔壁均为骨小梁。3.根据权利要求2所述的腰椎融合器，其特征在于：所述多孔结构的孔隙率为50～90％，所述泰森多边形微孔的孔径为200～1000μm，所述骨小梁的直径为100～500mm。4.根据权利要求1所述的腰椎融合器，其特征在于：还设置有框架，所述多孔结构固定装配于所述框架内部。5.根据权利要求4所述的腰椎融合器，其特征在于：所述框架设置有主体和至少两个支撑部，所述支撑部与主体固定连接。6.根据权利要求5所述的腰椎融合器，其特征在于：定义支撑部与主体连接的一端为支撑部尾端，所述支撑部的头端以及两个侧端均为圆弧状；所述支撑部的中间为镂空结构；所述支撑部两个侧端朝向外侧的一面设置有多个凸起；所述凸起为三棱锥、四棱锥或者半球型，所述凸起的高度为0.3～0.6mm。7.根据权利要求6所述的腰椎融合器，其特征在于：所述主体嵌入设置有固定孔和一对夹持槽。8.根据权利要求4所述的腰椎融合器，其特征在于：所述框架还设置有U型连接部，U型连接部与两个支撑部的头端固定连接。9.一种腰椎融合器的制备方法，其特征在于：用于制备如权利要求1至8任意一项所述的腰椎融合器。10.根据权利要求9所述的腰椎融合器的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：S1...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄文华，罗林聪，林东鑫，
申请(专利权)人：南方医科大学，
类型：发明
国别省市：