一种可降解椎间融合器及其增材制造方法技术

本发明专利技术提供一种可降解椎间融合器及其增材制造方法，涉及医疗器械领域。该一种可降解椎间融合器，包括第一融合面和第二融合面，所述第一融合面和第二融合面上端开设有贯穿上下的通孔，所述融合器侧壁为多孔结构，所述融合器由可降解金属通过增材制造一次性加工而成。通过使用增材制造椎间融合器可以模拟天然骨小梁结构，个性化设计更好地与上下椎体终板相匹配，引入具有成骨活性的可降解金属材料有望克服现有增材制造椎间融合器材料长期留存导致的炎症移位风险和融合作用较差的问题，力学性能与人骨的力学性能更加匹配，内部联通多孔结构利于骨组织与血管再生，可降解金属材料生物相容性好，弥补了业内可承力和可降解材料的空缺。的空缺。的空缺。

【技术实现步骤摘要】
一种可降解椎间融合器及其增材制造方法


[0001]本专利技术涉及医疗器械领域，具体为一种可降解椎间融合器及其增材制造方法。

技术介绍

[0002]椎间融合器由椎间融合器和椎间融合器的配件螺钉构成，材料采用Ti6Al4V钛合金，产品适用范围适用于脊柱椎间融合，椎间融合器能够在椎体融合中发挥维持椎间隙高度和增强局部稳定性作用而广泛应用于多种脊柱疾病。
[0003]传统制造椎间融合器无法精准地与上下椎体终板相匹配，厂家按照固定的型号和尺寸批量生产的，其形态、大小是固定的，但是每个患者的椎间盘及相邻上下终板的结构、尺寸、骨密度都不相同，手术植入的椎间融合器并不能完美契合患者的需求，且现有的椎间融合器材料无法长期留存导致炎症移位风险、促融合作用较差的问题。

技术实现思路

[0004](一)解决的技术问题
[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种可降解椎间融合器及其增材制造方法，解决了传统椎间融合器形态、大小是固定的，材料无法长期留存导致炎症移位风险、促融合作用较差的问题。
[0006](二)技术方案
[0007]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种可降解椎间融合器，包括第一融合面1和第二融合面4，所述第一融合面1和第二融合面4上端开设有贯穿上下的通孔2，所述椎间融合器5的侧壁3为多孔结构，所述椎间融合器5由可降解金属通过增材制造一次性加工而成，增材制造为3D打印技术，融合了计算机辅助设计、材料加工与成型技术、以数字模型文件为基础，通过软件与数控系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料，按照熔融方式逐层堆积，制造出实体物品的制造技术，解决了复杂结构难以成型，大大减少了加工工序，提高了工作效率。
[0008]优选的，一种可降解椎间融合器的增材制造方法，具体包括以下步骤：
[0009]S1.选材
[0010]选择多种不同可降解的金属粉末材料；
[0011]S2.干燥与预热
[0012]选择与金属粉末相同材质的合金作为基板，将所选取的多种不同可降解金属粉末材料和合金基板分别放置在两个真空干燥箱内进行加热干燥和预热；
[0013]S3.绘制模型
[0014]通过医学成像设备获取医学影像数据，使用三维制图软件设计所述椎间融合器的三维模型，并以STL格式保存所述三维模型；
[0015]S4.增材制造
[0016]将STL格式的所述三维模型导入分层软件中，添加支撑并进行切片处理，设置打印
参数，生成打印文件，将打印文件传输至激光粉末床，设置所述激光粉末床的熔融打印参数并进行打印；
[0017]S5.成体分离与抛光
[0018]将打印完成的所述椎间融合器与基板分离，获得所述椎间融合器成品，自然冷却至室温后，采用盐酸和硝酸、磷酸或其他酸组成的酒精溶液对所述椎间融合器进行抛光处理。
[0019]优选的，所述增材制造采用激光粉末床融合，所述激光粉末床的熔融打印参数为：熔池宽度为20
‑
100μm，激光功率为40
‑
200W，激光扫描速率为20
‑
100mm/s，激光填充间距为熔池宽度的30％
‑
90％，铺粉厚度为20
‑
80μm，相邻铺粉层之间激光扫描方向的夹角为45
‑
90
°
。
[0020]优选的，所述金属粉末材料为镁基金属、锌基金属、铁基金属或钼基金属，铁、锌、镁和钼金属在人体内具有可降解性，且因各自可降解率不同可针对不同情况进行分类使用。
[0021]优选的，所述金属粉末材料加热温度为60
‑
150℃，干燥时间为3
‑
6个小时，所述合金基板预热温度为50
‑
800℃。
[0022]优选的，所述盐酸和硝酸在酒精中各自的体积浓度范围为1％
‑
5％，盐酸和硝酸的体积比为1。
[0023]优选的，所述椎间融合器孔径在100到2000um之间可调节，孔隙率10％
‑
90％可调节，压缩强度10到300MPa可调，弹性模量在0.8GPa到20GPa可调，可实现梯度结构设计。
[0024]优选的，所述镁基金属1个月降解10％
‑
30％，铁基金属1个月降解2
‑
10％，锌基金属1个月降解5％
‑
15％，根据ISO10993:5和10993:12标准，体外细胞活性大于75％。
[0025](三)有益效果
[0026]本专利技术提供了一种可降解椎间融合器及其增材制造方法。具备以下有益效果：
[0027]1、本专利技术提供了一种可降解椎间融合器及其增材制造方法，本专利技术的可降解椎间融合器结构精细无裂纹，力学性能与人骨的力学性能更加匹配，规则或不规则形使其填充性更好，内部联通多孔结构利于骨组织与血管再生，可降解金属材料生物相容性好，且能够促进成骨细胞在其内部黏附、增殖或分化，弥补了业内可承力和可降解材料的空缺。
[0028]2、本专利技术提供了一种可降解椎间融合器及其增材制造方法，本专利技术使用增材制造椎间融合器可以模拟天然骨小梁结构，通过个性化设计更好地与上下椎体终板相匹配，引入具有成骨活性的可降解金属材料有望克服现有增材制造椎间融合器材料长期留存导致的炎症移位风险和融合作用较差的问题，更加匹配临床需求。
附图说明
[0029]图1为本专利技术的轴测示意图；
[0030]图2为本专利技术的侧俯轴测示意图；
[0031]图3为本专利技术的正俯轴测示意图。
[0032]其中，1、第一融合面；2、通孔；3、侧壁；4、第二融合面；5、椎间融合器。
具体实施方式
[0033]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，显然，所描述的实施例仅仅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。
[0034]实施例：
[0035]如图1
‑
3所示，本专利技术实施例提供一种可降解镁基合金金属椎间融合器，包括第一融合面1和第二融合面4，第一融合面1和第二融合面4上端开设有贯穿上下的通孔2，椎间融合器5的侧壁3为多孔结构，椎间融合器5由可降解金属通过增材制造一次性加工而成，增材制造为3D打印技术，融合了计算机辅助设计、材料加工与成型技术、以数字模型文件为基础，通过软件与数控系统将专用的镁基合金金属材料，按照熔融方式逐层堆积，制造出实体物品。
[0036]一种可降解镁基合金金属椎间融合器增材制造方法，具体包括以下步骤：
[0037]S1.选材
[0038]选择可降解的镁基金属粉末材料；
[0039]S2.干燥与预热
[0040]选择与镁基金属粉末相同材质的镁基合金作为基板，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可降解椎间融合器，包括第一融合面(1)和第二融合面(4)，其特征在于：所述第一融合面(1)和第二融合面(4)上端开设有贯穿上下的通孔(2)，所述椎间融合器(5)的侧壁(3)为多孔结构，所述椎间融合器(5)由可降解金属通过增材制造一次性加工而成。2.一种可降解椎间融合器的增材制造方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1.选材选择多种不同可降解的金属粉末材料；S2.干燥与预热选择与金属粉末相同材质的合金作为基板，将所选取的多种不同可降解金属粉末材料和合金基板分别放置在两个真空干燥箱内进行加热干燥和预热；S3.绘制模型通过医学成像设备获取医学影像数据，使用三维制图软件设计所述椎间融合器(5)的三维模型，并以STL格式保存所述三维模型；S4.增材制造将STL格式的所述三维模型导入分层软件中，添加支撑并进行切片处理，设置打印参数，生成打印文件，将打印文件传输至激光粉末床，设置所述激光粉末床的熔融打印参数并进行打印；S5.成体分离与抛光将打印完成的所述椎间融合器(5)与基板分离，获得所述椎间融合器(5)成品，自然冷却至室温后，采用盐酸和硝酸、磷酸或其他酸组成的酒精溶液对所述椎间融合器(5)进行抛光处理。3.根据权利要求1所述的一种可降解椎间融合器的增材制造方法，其特征在于：所述增材制造采用激光粉末床融合，所述激光粉末床的熔融打印参数为：熔池宽度为20
‑
100μm，激光功率为40
‑
200W，激光扫描速率为20
‑
100mm/s，激光填充间距为熔池宽度的30％
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：李亚庚，王鲁宁，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：