[發明專利]個性化類骨小梁結構膝關節假體及制作方法

在審

• 申請號: 201711139376.0
• 申請日: 2017-11-16
• 公開（公告）號: CN107822746A
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發明（設計）人: 初建宇;羅愛民;孫增輝
• 申請（專利權）人: 北京中安泰華科技有限公司
• 主分類號: A61F2/38
• 分類號: A61F2/38
• 代理公司: 重慶信航知識產權代理有限公司50218
• 代理人: 穆祥維

技術領域

本發明涉及人工膝關節置換設備技術領域，特別是一種個性化類骨小梁結構膝關節假體。

背景技術

骨關節炎是一種以關節軟骨退行性病變為核心，累及骨質并包括滑膜、關節囊及關節其他結構的慢性炎癥，是一種無菌性、慢性、進行性侵犯關節，特別是負重關節的疾病。隨著人口平均壽命的增加和老齡化的加劇，各種骨與關節疾病，特別是退行性疾病的發病率不斷增高，而且目前治療終末期或者嚴重膝關節病變最有效、最成功的方法是人工膝關節置換術，目前TKA假體的10--15年存活率85％-90％，它將明顯改善患者的運動功能和生存質量。

在膝關節置換假體中，脛骨部件和股骨部件之間為硬性直接接觸，即金屬的股骨髁及脛骨平臺部件和聚乙烯墊片之間為硬性接觸，僅靠聚乙烯材料的微弱變形實現彈性功能，股骨髁與墊片之間的磨損嚴重，減少了墊片的壽命，而且墊片的微弱變形并不能實現天然半月板的功能，將其植入人體后給患者帶來不便。

現有技術中的膝關節假體缺陷在于，增加了彈性部件后，實現的是具有彈性的固定膝關節，即不能實現旋轉，這樣就使得股骨髁與墊片之間具有較高的接觸應力，出現邊緣負載，形成應力集中，從而造成聚乙烯的磨損。

同時，大部分膝關節假體中的脛骨托與脛骨墊的配合采用螺絲固定或者卡鉤式結構，采用螺絲固定，破壞了脛骨墊的整體結構，影響產品的使用壽命。采用卡鉤式結構，雖然保留了脛骨墊的整體結構，但是為了增加卡鉤的強度，增加了脛骨托平臺的厚度與脛骨墊的厚度，增加了產品的重量，導致生產成本的增加，同時增加了患者的負擔。

聚醚醚酮(PEEK)是一種聚合物樹脂材料，具備良好的耐磨、耐高溫、良好的機械性能與抗疲勞性能、以及便于加工等優良的綜合性能，廣泛應用于醫療植入物。PEEK材料的彈性模量為3.8Gpa同比鈦合金鈷鉻鉬合金，PEEK與皮質骨17.6Gpa更為接近，同時也減輕了產品重量，減小了應力遮擋，避免引起骨吸收和假體松動的情況。同時在手術安裝過程中，更方便，更快捷。

熔融沉積技術(FDM)3D打印增材制造技術在醫療行業應用已經非常廣泛，熔融沉積技術(FDM)技術借助計算機輔助設計(Computer Aided Design)與制造，通過分層一疊加原理，以能量較高的溫度融化PEEK材料，直接成形所設計的工件，無需工裝模具，不受零件結構的多樣性限制。憑借3D打印的諸多優點，所述3D打印個性化類骨小梁結構膝關節假體一定會更加符合病人需求，提高病人生活質量。

發明內容

本發明的目的是提出一種3D打印個性化類骨小梁結構膝關節假體；該膝關節假體通過 PEEK材料3D整體打印技術來生成，既符合人體生理弧度，同時減小了應力遮擋，避免引起骨吸收和假體松動的情況，還能利于后期骨長入。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

本發明提供的個性化類骨小梁結構膝關節假體，包括脛骨托和脛骨墊；所述脛骨托和脛骨墊之間構成脛骨髓腔；所述脛骨髓腔設置有骨小梁網格結構。

進一步，所述脛骨托和脛骨墊選用PEEK材料通過3D打印機一體打印成型。

進一步，所述骨小梁網格結構參數為：孔隙率60％-90％，孔徑1200μm±200μm。

進一步，還包括感應裝置3、調節機構4和控制裝置5，所述感應裝置設置于脛骨墊上，所述調節機構設置于脛骨托上，所述感應裝置用于獲取股骨髁與脛骨墊之間的壓力信號，所述壓力信號輸入到控制裝置，所述感應裝置和調節機構與控制裝置連接，所述控制裝置用于接收壓力信號并進行處理生成脈沖信號，所述脈沖信號輸入到調節機構，所述調節機構用于調節股骨髁和脛骨墊位置。

進一步，所述脛骨托和脛骨墊之間設置于墊片，所述墊片上設置間距監測裝置，所述間距監測裝置用于感應所述脛骨托和脛骨墊間的間距信號；所述感應機構包括靜觸點、動觸點、彈簧件和觸發電路；

所述彈簧件一端設置于脛骨墊上，所述彈簧件另一端設置靜觸點；所述動觸點設置于脛骨托上，所述觸發電路分別與靜觸點和動觸點連接從而形成閉合回路結構。

進一步，所述觸發電路包括電源、信號發射器；所述電源一端與信號發射器一端連接；所述信號發射器另一端與靜觸點連接；所述電源另一端與動觸點連接。

本發明還提供了一種個性化類骨小梁結構膝關節假體制作方法，包括以下步驟：

S01,獲取醫學影像數據：對病人進行膝關節CT檢查，獲取手術區域全部骨骼數據，保存為醫學影像可識別的格式；