一种3D打印多孔钽椎间融合器及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种3D打印多孔钽椎间融合器，包括融合器外层机构，融合器外层机构的中心处设置有支撑融合器外层机构上下端面的支撑件，支撑件与融合器外层机构之间围成的区域内腔设置有多孔结构，多孔结构与融合器外层机构相连通以使骨细胞沿着多孔结构生长并伸出融合器外层机构，通过3D打印技术制造外层套和中间三维多孔结构钽金属界面能够使细胞良好的黏附和成骨分化，而新生骨能够沿多孔三维结构长入，诱导新生骨组织长入至多孔钽金属内部，新生骨与钽金属表面形成理想的骨性结合，保证了植入物的长期稳定，从而具备良好的界面骨长入活性，使得椎间融合器与椎体骨组织之间能实现紧密结合，不会发生松动或移动。不会发生松动或移动。不会发生松动或移动。

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印多孔钽椎间融合器及制备方法


[0001]本专利技术涉及生物医学
，具体涉及一种3D打印多孔钽椎间融合器及制备方法。

技术介绍

[0002]随着我国人口老龄化的逐渐加深，脊柱退行性疾病已成为常见病和多发病，脊柱退行性病变导致的椎间盘突出、椎体节段失稳、骨赘形成等，导致脊髓或神经根压迫症状，严重影响患者的工作和生活，对于药物、物理等保守治疗无效的患者，往往需要进行手术治疗，椎间盘切除椎间融合内固定术是治疗脊柱退行性疾病的有效手段。而目前临床所使用的椎间融合器的界面骨长入活性差，椎间融合器与椎体骨组织之间结合不牢固，容易发生松动或移位。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种3D打印多孔钽椎间融合器，以解决现有技术中3D打印椎间融合器界面骨长入活性差，椎间融合器
‑
宿主骨界面骨结合强度低的技术问题。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术具体提供下述技术方案：
[0005]一种3D打印多孔钽椎间融合器，包括融合器外层机构，所述融合器外层机构的中心处设置有支撑融合器外层机构上下端面的支撑件，所述支撑件与融合器外层机构之间围成的区域内腔设置有多孔结构，所述多孔结构与融合器外层机构相连通以使骨细胞沿着多孔结构生长并伸出融合器外层机构。
[0006]作为本专利技术的一种优选方案，所述融合器外层机构包括头部端面与矩形体框架，所述矩形体框架的一侧壁与头部端面相固接，所述矩形体框架的六个面均为开口的面，且矩形体框架的六个面均与多孔结构相连通，所述矩形体框架的对角线处与支撑件相连接。
[0007]作为本专利技术的一种优选方案，所述支撑件包括第一板件与第二板件，所述第一板件的板心与第二板件的板心相互垂直，所述第一板件与第二板件分别连接在矩形体框架的对角线上，所述第一板件、第二板件与矩形体框架之间围城一个放置多孔结构的容纳腔，
[0008]作为本专利技术的一种优选方案，所述第一板件与第二板件的表面均开设有贯穿板面的通孔，所述通孔与多孔结构相连通以使骨细胞沿着多孔结构生长。
[0009]作为本专利技术的一种优选方案，所述多孔结构为正多边形的蜂巢状结构，所述蜂巢状结构中的正多边形相互连通，所述多孔结构的边缘处分别与所述第一板件、第二板件和矩形体框架的侧壁相连接。
[0010]作为本专利技术的一种优选方案，所述多孔结构中的孔隙尺寸为200～800微米，孔隙率40～80％，抗压强度为50～200Mpa。
[0011]作为本专利技术的一种优选方案，所述头部端面为向外凸出的弧形状结构。
[0012]作为本专利技术的一种优选方案，包括以下步骤：
[0013]S1：获取病人的颈椎CT数据，利用有限元分析的方法，构建颈椎的三维数字模型，
对生成的三维数字模型进行网格化，得到网格化几何模型，将网格化几何模型结合颈椎的解剖结构，构建颈椎有限元模型；
[0014]S2：将颈椎有限元模型导入三维图像软件，得到目标骨组织的三维图像，在计算机中建立多孔钽椎间融合器的三维模型；
[0015]S3：将S2中多孔钽椎间融合器的三维模型导入3D打印设备控制软件中，设定具体的激光加工参数，以高纯钽粉为原材料，铺粉层厚与切片层厚保持一致，进行3D打印，得到多孔颈椎椎间融合器；
[0016]S4：表面处理：采用含钙磷电解质的水溶液进行微弧氧化表面处理，在表面形成含有羟基磷灰石的微弧氧化膜；
[0017]S5：烘干处理：在氮气气氛下烘干，得到多孔钽椎间融合器。
[0018]作为本专利技术的一种优选方案，所述3D打印工艺参数为：铺粉厚度为30～50 μm，激光功率为200～300W，曝光时间20～100μs，光斑点间距20～70μm，线间距20～70μm，扫描速度：800～1250mm/s，搭接率：35％～60％。
[0019]作为本专利技术的一种优选方案，步骤S3中纯钽粉的纯度≥99.99wt％，粉末粒径为15μm
‑
45μm；
[0020]S4中的烘干温度为40～60℃。
[0021]本专利技术与现有技术相比较具有如下有益效果：
[0022]以钽金属为原料，通过3D打印技术制造外层套和中间三维多孔结构钽金属界面能够使细胞良好的黏附和成骨分化，而新生骨能够沿多孔三维结构长入，从而具备良好的界面骨长入活性，钽金属在人体环境中非常稳定，是一种亲生物金属，长期存在于体内不存在有毒离子的释放，同时此3D打印的多孔钽椎间融合器轻松实现了融合器实体部分和多孔部分完全紧密结合在一起的结构特点，实体部分具备充分的力学强度，满足其为植入部位提供充分力学支撑的目的，多孔部分提高了植入物与植入部位之间的摩擦力，提升了植入初期的稳定性，同时多孔钽金属具有良好的骨整合和骨诱导的特点，诱导新生骨组织长入至多孔钽金属内部，新生骨与钽金属表面形成理想的骨性结合，保证了植入物的长期稳定，使得椎间融合器与椎体骨组织之间能实现紧密结合，不会发生松动或移动。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
[0024]本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内
[0025]图1为本专利技术提供的整体结构示意图；
[0026]图2为本专利技术提供的融合器外层机构结构示意图；
[0027]图3为本专利技术提供的融合器外层机构结构去除多孔结构后的结构示意图；
[0028]图4为本专利技术提供的整体结构俯视图；
[0029]图5为本专利技术提供的支撑件立体结构示意图；
[0030]图中的标号分别表示如下：
[0031]1、融合器外层机构；11、头部端面；12、矩形体框架；2、支撑件；21、第一板件；22、第二板件；3、多孔结构。
具体实施方式
[0032]以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0033]实施例一
[0034]如图1
‑
2所示，本专利技术提供了一种3D打印多孔钽椎间融合器，包括融合器外层机构1，融合器外层机构1的中心处设置有支撑融合器外层机构1上下端面的支撑件2，支撑件2与融合器外层机构1之间围成的区域内腔设置有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D打印多孔钽椎间融合器，其特征在于，包括融合器外层机构(1)，所述融合器外层机构(1)的中心处设置有支撑融合器外层机构(1)上下端面的支撑件(2)，所述支撑件(2)与融合器外层机构(1)之间围成的区域内腔设置有多孔结构(3)，所述多孔结构(3)与融合器外层机构(1)相连通以使骨细胞沿着多孔结构(3)生长并伸出融合器外层机构(1)。2.根据权利要求1所述的一种3D打印多孔钽椎间融合器，其特征在于：所述融合器外层机构(1)包括头部端面(11)与矩形体框架(12)，所述矩形体框架(12)的一侧壁与头部端面(11)相固接，所述矩形体框架(12)的六个面均为开口的面，且矩形体框架(12)的六个面均与多孔结构(3)相连通，所述矩形体框架(12)的对角线处与支撑件(2)相连接。3.根据权利要求2所述的一种3D打印多孔钽椎间融合器，其特征在于：所述支撑件(2)包括第一板件(21)与第二板件(22)，所述第一板件(21)的板心与第二板件(22)的板心相互垂直，所述第一板件(21)与第二板件(22)分别连接在矩形体框架(12)的对角线上，所述第一板件(21)、第二板件(22)与矩形体框架(12)之间围城一个放置多孔结构(3)的容纳腔。4.根据权利要求3所述的一种3D打印多孔钽椎间融合器，其特征在于：所述第一板件(21)与第二板件(22)的表面均开设有贯穿板面的通孔(23)，所述通孔(23)与多孔结构(3)相连通以使骨细胞沿着多孔结构(3)生长。5.根据权利要求4所述的一种3D打印多孔钽椎间融合器，其特征在于：所述多孔结构(3)为正多边形的蜂巢状结构，所述蜂巢状结构中的正多边形相互连通，所述多孔结构(3)的边缘处分别与所述第一板件(21)、第二板件(22)和矩形体框架(12)的侧壁相连接。6.根据权利要求5所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨操，梁航，冯晓波，华文斌，
申请(专利权)人：华中科技大学同济医学院附属协和医院，
类型：发明
国别省市：