一种3D打印仿生人工椎间关节假体制造技术

本发明专利技术实施例公开了一种3D打印仿生人工椎间关节假体，包括人工椎间盘、人工椎体植入假体、表面多孔结构、第一安装盘，人工椎间盘包括与第一椎体终板接触的人工纤维环，与人工椎体结合的第一安装盘；人工椎体植入假体包括与人工椎间盘固定的安装座，与下锥体固定的植入锥体。植入锥体实现对被截骨部分的替代及与第二锥体的固定，第一安装盘与安装座的配合以完成对人工椎间盘的固定，人工椎间盘与第一安装盘接触实现仿生人工椎间关节假体的活动。本发明专利技术可以应对部分椎体损伤或病变需要截骨的情况，对目前限于颈椎间盘的治疗方式做出突破，有效地解决了现有技术中假体适应症范围较窄和术后假体下沉、活动度不够的问题。活动度不够的问题。活动度不够的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印仿生人工椎间关节假体


[0001]本专利技术涉及骨科手术植入体领域，尤其涉及一种3D打印仿生人工椎间关节假体。

技术介绍

[0002]人工椎间盘置换术（total disc replacement TDR）是近年来治疗椎间盘退变性疾病的新方法，于20世纪80年代开始临床应用。它不仅切除了病变椎间盘，同时恢复了该节段椎体的稳定性和活动功能，理论上可以避免脊柱融合术加速相邻节段退变的情况发生。
[0003]自20世纪60年代，人们开始设计人工颈椎间盘假体，选材和设计不断得到优化。
[0004]人工椎间盘置换术主要用于治疗椎间盘源性腰痛等椎间盘退变性疾病。
[0005]近年来国内外开展了人工椎间盘的研制与应用，其目的在于，既可以打到人体椎间盘切除减压和固定融合的效果，又能防止相邻节段的退变，同时保持脊柱的生理活动范围。
[0006]尽管人工椎间盘置换术作为脊柱退变性疾病的治疗方案之一具有许多独特的有点，但是一些客观存在的缺陷也限制了它的广泛应用。3D打印植入物作为骨科个性化治疗的有力补充，是多学科相互融合的结果，更是医学发展的趋势。而作为近几年才逐渐成熟起来的金属材料3D打印技术，全世界都站在同一起跑线上，这无疑是中国医学从追随到超越的一次难能可贵的机遇。2018年2月7日华钛三维与南方医院脊柱骨外科联合澳大利亚技术科学与工程院吴鑫华院士领导的莫纳什大学增材制造研究中心合作的3D打印个性化“人工椎体/椎间盘一体化”植入手术成功实施。2019年5月，西安市红会医院成功实施了一例3D打印人工颈椎间盘置换术。但是其假体设计存在缺陷，假体为两片盘状结构固定于终板，假体高度不够，也没有充分考虑脊柱运动单元意义，极易出现一系列并发症，特别是异位骨化和假体脱位等。
[0007]我国从2003年底开展人工颈椎间盘置换术，多年采用的都是进口产品，目前我国人工颈椎间盘市场上的产品全依赖进口。且目前只有针对椎间盘损坏及病变的治疗手段，对部分椎体病变或损坏的情况没有有效的可以保留部分健康椎体的治疗手段。

技术实现思路

[0008]本专利技术实施例所要解决的技术问题在于，提供一种3D打印仿生人工椎间关节假体。可解决现有技术中椎间盘假体无法应对椎体病变的问题和假体关节面耐磨性不能兼顾的问题以及椎间融合术活动度不足以及椎间盘假体术后异位骨化和假体脱位等问题。与其他治疗手段的主要区别在于，可以截去部分病变及损坏椎体，保留部分健康椎体，进行部分椎体及间盘的替换，尽最大程度保存患者自体骨。
[0009]为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种3D打印仿生人工椎间关节假体，设置在相邻的第一锥体与截骨的第二锥体之间，包括：人工椎间盘（10），包括一体结构的人工纤维环上凸面（11）、人工纤维环（12）、若干孔洞（13）、固定盘（14），所述人工纤维环（12）设置于所述人工纤维环上凸面（11）与所述固
定盘（14）之间，所述孔洞（13）径向贯穿所述人工纤维环（12）；人工椎体植入假体（20），包括安装座（22）、螺钉孔、假体主体（25），所述安装座设置于所述假体主体的顶面，所述固定盘（14）形状吻合地安装于所述安装座中，所述螺钉孔设置于所述假体主体（25），所述假体主体（25）用于安装在所述截骨的第二锥体内部替代被截去部分；表面多孔结构（30），设置于所述假体主体（25）的表面；第一安装盘（40），包括与第一锥体终板进行固定的棘刺（41），与第一椎体终板接触的上接触面（42），与人工纤维环上凸面（11）配合的下凹面（43）以及提供假体运动角度的第一安装盘下表面（44）。
[0010]其中，所述固定盘（14）与所述安装座（22）通过超半圆配合连接。
[0011]其中，所述人工纤维环（12）与所述第一锥体的终板接触，执行人体纤维环的功能。
[0012]其中，所述棘刺（41）数量至少为一个，用于与上终板进行固定连接。
[0013]其中，所述第一安装盘下表面（44）呈8
°
弧面。
[0014]其中，所述螺钉孔数量为两个，通过打椎弓根钉入松质骨进行术中固定。
[0015]其中，两个所述螺钉孔的中心轴线空间异面。
[0016]其中，所述人工间盘（10）所采用的材料为超高分子聚乙烯，所述人工椎体植入假体（20）采用材料为Ti6Al4V
‑
ELI。
[0017]其中，所述多孔结构（30）由SLM技术3D打印于所述假体主体（25）表面。
[0018]实施本专利技术实施例，具有如下有益效果：本专利技术的人工椎间盘上下两个表面不同的工作状态需要不同的性能要求，上表面与终板接触对弹性及耐磨性有较高要求，下表面参与固定，较上表面有更大的刚度，使用SLM技术，充分发挥增材制造的复杂成型梯度打印的优势，使假体结构内外成梯度变化，可以适应不同部位的不同需求，上述结构与特征最大限度地发挥了增材制造的优势，并且根据不同病人病情进行截骨，依据截骨范围进行个性化定制的3D打印仿生人工颈椎间关节假体制造，可以将适应症扩大到整个椎体各种不同需要截骨的病症，并能够解决植入后假体退化移位等问题，且能为患者提供更好的活动度。
附图说明
[0019]图1示出了根据本专利技术的3D打印仿生人工椎间关节假体的实施例的结构示意图；图2示出了图1安装之后半剖的示意图；图3示出了图1的第一安装盘的俯视示意图；图4示出了图1的第一安装盘的平视示意图；图5示出了图1的人工纤维环的平视示意图；图6示出了图1的人工纤维环的俯视示意图；图7示出了图1的人工椎体植入假体的示意图；图8示出了图1的人工椎体植入假体的半剖示意图；其中，上述附图包括以下附图标记：10、人工椎间盘；11、人工纤维环上凸面；12、人工纤维环；13、十二组孔洞；14、固定盘；20、人工椎体植入假体； 22、安装座；23、第一螺钉孔；24、第二螺钉孔；25、假体主体；30、表面多孔结构；40、第一安装盘；41、棘刺；42、上接触面；43、下凹面；44、第一安装盘下表面。
具体实施方式
[0020]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步地详细描述。
[0021]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本专利技术。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。
[0022]需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D打印仿生人工椎间关节假体，设置在相邻的第一锥体与截骨的第二锥体之间，其特征在于，包括：人工椎间盘（10），包括一体结构的人工纤维环上凸面（11）、人工纤维环（12）、若干孔洞（13）、固定盘（14），所述人工纤维环（12）设置于所述人工纤维环上凸面（11）与所述固定盘（14）之间，所述孔洞（13）径向贯穿所述人工纤维环（12）；人工椎体植入假体（20），包括安装座（22）、螺钉孔、假体主体（25），所述安装座设置于所述假体主体的顶面，所述固定盘（14）形状吻合地安装于所述安装座中，所述螺钉孔设置于所述假体主体（25），所述假体主体（25）用于安装在所述截骨的第二锥体内部替代被截去部分；表面多孔结构（30），设置于所述假体主体（25）的表面；第一安装盘（40），包括与第一锥体终板进行固定的棘刺（41），与第一椎体终板接触的上接触面（42），与人工纤维环上凸面（11）配合的下凹面（43）以及提供假体运动角度的第一安装盘下表面（44）。2.根据权利要求1所述的3D打印仿生人工椎间关节假体，其特征在于，所述固定盘（14）与所述安装座（22）通过超半圆配合连接。3.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹晟，马世博，王奉涛，王新家，
申请(专利权)人：汕头大学医学院第二附属医院，
类型：发明
国别省市：