本发明专利技术公开了一种无规则多孔椎间融合器，包括融合器本体，所述融合器本体包括上表面和下表面，所述上表面和下表面之间的相对两侧面分别为第一侧面和第二侧面，所述上表面和下表面均形成倾斜坡面，两个所述倾斜坡面的较低端之间形成第一弧面，两个所述倾斜坡面的较高端之间形成第二弧面，所述融合器的上表面、下表面、第一侧面、第二侧面、第一弧面和第二弧面上均开设有若干通孔，若干通孔中的任意两个或多个通孔贯通形成若干无规则通道，若干无规则通道基于泰格多边形晶格构建。本发明专利技术实现融合器良好的弹性，达到稳定融合效果，促进骨细胞在结构多个表面的黏附和骨长入，解决目前椎间融合器的结构达不到预定融合效果和沉降性过高的问题。的问题。的问题。
【技术实现步骤摘要】
一种无规则多孔椎间融合器及其加工方法
[0001]本专利技术涉及医疗设备
，尤其涉及一种无规则多孔椎间融合器及其加工方法。
技术介绍
[0002]脊柱融合己成为脊柱外科的常规技术，广泛应用于腰椎退变、颈椎不稳定、椎间盘损伤和脊柱畸形的治疗。一般来说，脊柱融合手术是实现脊柱稳定和神经减压的有效方法。脊柱融合主要是利用自体骨、异体骨或者人工假体进行植入手术，但由于自体骨的植入会受到自体骨的一些缺点的限制，包括额外的外科创伤、术后并发症(如感染、血肿和供体部位疼痛)的风险增加以及供应有限，目前金属植入物越来越受到医疗领域的青睐，利用椎间融合器来维持椎间间隙高度并减轻神经压迫或刺激，从而使脊柱达到稳定及良好的骨组织生长的效果。
[0003]传统机械加工方法无法制造植入物的多孔结构，容易产生应力屏障。而3D打印技术作为一种新兴的前沿技术，不需要传统的刀具、夹具及多道加工工序，利用三维设计数据在一台设备上可快速而精确地制造出任意复杂形状的零件，从而实现“自由制造”，解决应力屏障问题。
[0004]过去，医疗领域都是利用带螺纹的融合器去促进骨组织融合、生长紧凑，但随着时间的推移，螺纹融合器的沉降率很高，对融合效果有一定的缺陷。国内自主设计融合器结构普遍是部分区域规则的点阵孔径结构并开设大尺寸孔洞，不利于融合器的支撑性和阻碍细胞的物质交换，影响成骨能力，如专利CN111529134A中所设计的融合器结构只是在上下端面和内外弧面开设通孔和窗口，而多孔结构只在其内外弧面某一区域，其余全为实体，可能会存在应力集中现象，导致融合器力学性能与自体骨不匹配造成传力不均匀且不利于融合器多方位进行融合长入。目前无螺纹的椎间融合器也越来越兴起，但是与人体骨骼力学性能相匹配且具有无规则多孔的个性化融合器结构设计研究尚少。
技术实现思路
[0005]本专利技术的一个目的在于提出一种无规则多孔椎间融合器及其加工方法，本专利技术利用增材制造打印工艺的灵活性，打印出与人体骨骼力学相配的复杂无规则多孔结构的脊柱椎间融合器，通过结构与材料的有机结合，避免结构过刚性，实现融合器良好的弹性，达到稳定融合效果，促进骨细胞在结构多个表面的黏附和骨长入，解决目前椎间融合器的结构达不到预定融合效果和沉降性过高的问题。
[0006]根据本专利技术实施例的一种无规则多孔椎间融合器及其加工方法，
[0007]具体地，一种无规则多孔椎间融合器，包括融合器本体，所述融合器本体包括上表面和下表面，所述上表面和下表面之间的相对两侧面分别为第一弧面和第二弧面，所述上表面和下表面均形成倾斜坡面，两个所述倾斜坡面的较低端之间形成第一弧面，两个所述倾斜坡面的较高端之间形成第二弧面，所述融合器的上表面、下表面、第一侧面、第二侧面、
第一弧面和第二弧面上均开设有若干通孔，若干通孔中的任意几个通孔贯通形成若干无规则通道，若干无规则通道基于泰格多边形晶格构建。
[0008]在上述方案的基础上，若干所述通孔的孔径范围为0.5mm
‑
1mm。
[0009]在上述方案的基础上，所述上表面和下表面上均设置有若干棱齿状的防滑凸起。
[0010]在上述方案的基础上，两个所述倾斜坡面的较低端之间形成第一侧面，两个所述倾斜坡面的较高端之间形成第二侧面。
[0011]在上述方案的基础上，两个所述倾斜坡面的较低端的延伸线之间形成的夹角的角度范围为6
°‑
10
°
，两个所述倾斜坡面与水平面之间的夹角的角度范围均为3
°‑5°
。
[0012]在上述方案的基础上，所述融合器本体为类腰果型结构，所述第一弧面的内弧面和第二弧面的内弧面同向设置，所述第一侧面和第二侧面均为弧面。
[0013]在上述方案的基础上，所述融合器本体为类橄榄球结构，所述第一弧面的内弧面和第二弧面的内弧面相对设置，所述第一侧面和第二侧面均为弧面。
[0014]在上述方案的基础上，所述融合器本体的长度为20
‑
30mm，宽度为10mm，高度为8
‑
12mm。
[0015]在上述方案的基础上，所述融合器本体上表面和下表面采用钽合金材料，所述融合器本体除上表面和下表面外采用钛合金材料。
[0016]一种无规则多孔椎间融合器加工方法，适用于任一项所述的一种无规则多孔椎间融合器，包括以下步骤：
[0017]S1：根据CT扫描的影像数据，利用3D图像生成软件对患者脊柱进行逆向工程还原，将STL格式导入编辑处理软件将其实体化，得到椎间隙数据；
[0018]S2：将步骤S1中得到的椎间隙数据，利用计算机辅助设计软件，基于Voronoi泰森多边形结构，改变孔径直径范围为0.5mm
‑
1mm和密度参数范围0.5mm
‑
0.75mm，设计适合骨生长的孔径结构；
[0019]S3：将步骤S2的孔径结构文件以IGS格式导入ANSYS，利用ANSYS有限元仿真进行分析，设置皮质骨、松质骨和软骨，皮质骨弹性模量为12GPa，松质骨弹性模量为100MPa，软骨弹性模量为50MPa和泊松比0.3的材料参数模拟融合器弹性模量，调整结构孔径大小，调整结构尺寸；
[0020]S4：利用SLM技术，将无规则多孔融合器数据以STL格式导入至切片处理软件，切层厚度为0.02mm，开始加工过程中，在成形缸的基板上先铺上一层很薄的钽合金粉末，高功率激光束对当前层进行选择性激光熔化，熔化的金属粉末冷却固化后，加工平台降低一个层厚高度，打印出厚度2mm的钛合金层后用滚筒在加工好的片层之上铺好钽合金粉末，激光束开始扫描新一层，如此层层叠加，加工厚度为8mm处时再次换成钛合金粉末进行打印，直至整个零件成形；
[0021]其中打印钛合金粉末时的工艺参数：激光功率为230
‑
250W、扫描速度为800
‑
1000mm/s、扫描间距为0.1
‑
0.12mm；打印钽合金粉末时的工艺参数：激光功率为300W
‑
340W、扫描速度为1200mm/s、扫描间距为0.07mm，利用SLM技术采用两种合金材料打印融合器的形状，且融合器长度尺寸范围是25
‑
30mm，宽度尺寸范围是10
‑
15mm；
[0022]S5：将步骤S4中得到的零件进行打磨及抛光，得所需无规则多孔融合器。
[0023]本专利技术的有益效果是：
[0024](1)本专利技术为无螺纹的无规则多孔结构，打破传统融合器的结构，无螺纹可防止高沉降性，术后不再取出，简便手术操作；无规则多孔结构仿生人体骨骼，不仅可以增加骨组织的接触面积，促进骨组织长入，加快融合效率，同时保证在高孔径率情况下，通过结构与材料的相结合，满足人体骨组织力学性能，提高融合器的融合效果；
[0025](2)本专利技术无规则多孔椎间融合器加工方法利用快速成型技术，由于无规则多孔椎间融合器的独特结构，可实现不同位置的不本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种无规则多孔椎间融合器，包括融合器本体，所述融合器本体包括上表面和下表面，所述上表面和下表面之间的相对两侧面分别为第一侧面和第二侧面，所述上表面和下表面均形成倾斜坡面，两个所述倾斜坡面的较低端之间形成第一弧面，两个所述倾斜坡面的较高端之间形成第二弧面，其特征在于，所述融合器的上表面、下表面、第一侧面、第二侧面、第一弧面和第二弧面上均开设有若干通孔，若干通孔中的任意两个或多个通孔贯通形成若干无规则通道，若干无规则通道基于泰格多边形晶格构建。2.根据权利要求1所述的一种无规则多孔椎间融合器，其特征在于，若干所述通孔的孔径范围为0.5mm
‑
1mm。3.根据权利要求1所述的一种无规则多孔椎间融合器，其特征在于，所述上表面和下表面上均设置有若干棱齿状的防滑凸起。4.根据权利要求1所述的一种无规则多孔椎间融合器，其特征在于，两个所述倾斜坡面的较低端的延伸线之间形成的夹角的角度范围为6
°‑
10
°
，两个所述倾斜坡面与水平面之间的夹角的角度范围均为3
°‑5°
。5.根据权利要求1所述的一种无规则多孔椎间融合器，其特征在于，所述融合器本体为类腰果型结构，所述第一弧面的内弧面和第二弧面的内弧面同向设置，所述第一侧面和第二侧面均为弧面。6.根据权利要求1所述的一种无规则多孔椎间融合器，其特征在于，所述融合器本体为类橄榄球结构，所述第一弧面的内弧面和第二弧面的内弧面相对设置，所述第一侧面和第二侧面均为弧面。7.根据权利要求1所述的一种无规则多孔椎间融合器，其特征在于，所述融合器本体的长度为20
‑
30mm，宽度为10
‑...
【专利技术属性】
技术研发人员：李素丽，赵京生，马凯悦，高状，熊杰，王聪，徐超，
申请(专利权)人：西安泰辉机械科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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