[發明專利]局部梯度孔隙結構人工關節假體及其制備方法

無效

• 申請號: 200810036140.9
• 申請日: 2008-04-17
• 公開（公告）號: CN101254139A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發明（設計）人: 李祥;王成燾
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: A61F2/30
• 分類號: A61F2/30;A61L27/06;C22C14/00;B22F9/00;B22F3/00;B23K26/00
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及的是一種生物醫學工程技術領域的骨科內植物假體及其制備方法，具體涉及一種局部梯度孔隙結構人工關節假體及其制備方法。

背景技術

人工關節置換術是臨床上治療因創傷或疾病導致的關節損傷的一種常見手術方法，臨床應用效果良好。人工關節的力學和生物學性能是影響其臨床修復關節損傷效果的關鍵要素。由不銹鋼、鈦及其合金等金屬材料制造的關節假體通常都具有良好的力學性能，植入人體后，能夠滿足患者日常行為活動過程中受力的要求。雖然鈦及其合金具有良好的耐腐蝕性和生物相容性。但是，目前臨床上使用的各種鈦及其合金材料的假體在生物學性能方面仍然存在嚴重的缺陷，如：大塊金屬假體不能與人體軟硬組織很好的長合。為了克服這一問題，假體的局部被嘗試著制作成了多孔結構，以便為人體細胞、組織的長入提供空間，促進新生組織與假體的長合，實現生物固定。

等離子噴涂技術是目前普遍采用的一種在假體表面的局部制備多孔結構的方法。這一技術是采用等離子弧作為熱源，將金屬材料加熱到熔融或半熔融狀態，并以高速噴向經過預處理的工件表面而形成附著牢固的表面層的方法，屬于高溫熱處理技術。在向假體表面噴涂金屬粉末的過程中，由于高溫的作用，假體本身的力學性能就會受到影響，導致假體力學性能的降低，置換到人體后容易發生斷裂。因此，在不降低假體本身力學性能的前提下，構建假體表面局部的孔隙結構，為細胞、組織的長入提供空間，促進新生組織與假體的長合，具有重要的工程意義和臨床應用價值。

經對現有技術文獻的檢索發現，申請號：87101194.8，公開號：CN1033559名稱：《多孔層燒結面人工關節制造工藝》，該技術公開的是一種將球形顆粒直接燒結在假體柄上的一種制造工藝，這種工藝過程中的假體柄同樣要受到高溫的作用，從而影響假體柄本身的力學性能；全球著名的Zimmer公司開發的多孔結構人工關節假體(www.zimmer.com)，是采用等離子噴涂技術制備的一種局部多孔結構人工關節假體，假體柄的力學性能會受到高溫的影響而有所降低。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種局部梯度孔隙結構人工關節假體及其制備方法，使其克服現有制備人工關節假體表面多孔結構過程中損傷假體本身力學性能的不足，為人體細胞、組織的長入提供空間，促進新生組織與關節假體的長合，實現假體的生物固定。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明所述的局部梯度孔隙結構人工關節假體，包括：假體柄、梯度孔隙結構體，梯度孔隙結構體焊接在假體柄的預設部位，形成局部梯度孔隙結構的人工關節假體。

所述梯度孔隙結構體包括：金屬鈦板、第一金屬鈦球、第二金屬鈦球、第三金屬鈦球。第一金屬鈦球、第二金屬鈦球、第三金屬鈦球尺寸由小到大，并分層次的燒結在金屬鈦板上，其中尺寸最小的第一金屬鈦球與金屬鈦板接觸。

所述第一金屬鈦球，其直徑為100-200μm。

所述第二金屬鈦球，其直徑為200-300μm。

所述第三金屬鈦球，其直徑為300-500μm。

所述梯度孔隙結構體，其孔隙率在20-50％。

所述金屬鈦板是鈦及其合金板。

所述金屬鈦球，是球形鈦及其合金粉末。

上述的假體中，假體柄的作用是承載受力，梯度孔隙結構體的作用是為細胞、組織的生長提供空間，實現假體的生物固定。

本發明所述局部梯度孔隙結構人工關節假體的制備方法，包括如下步驟：

第一步，在一塊鈦及其合金板上依次鋪設三種直徑的球形鈦及其合金粉末，其中最小直徑的球形鈦及其合金粉末直接平鋪在一塊鈦及其合金板上，鋪1～2層，然后，在最小直徑的球形鈦及其合金粉末層上鋪設中等直徑的鈦及其合金粉末，鋪1～2層，最后在中等直徑的鈦及其合金粉末層上鋪一層直徑最大的球形鈦及其合金粉末；

所述最小直徑的球形鈦及其合金粉末，其直徑為100～200μm。

所述中等直徑的鈦及其合金粉末，其直徑為200-300μm。

所述直徑最大的球形鈦及其合金粉末，其直徑為300～500μm。

所述鈦及其合金板，其長30～50mm、寬20～30mm、厚度3～5mm。

第二步，將上述鋪有球形鈦及其合金粉末的鈦及其合金板置入真空燒結爐，進行燒結，入爐溫度為室溫，將爐溫升溫至1200-1400℃，燒結過程中向鋪有球形粉末的鈦及其合金板施加壓力，保溫、保壓，其后將爐溫爐冷卻至室溫，獲得一種表面梯度孔隙結構的鈦及其合金板；

所述燒結爐，其真空度為1×10^-3Pa。