[發(fā)明專利]增材制造鈦合金分區(qū)骨小梁人工髖關(guān)節(jié)袖套及制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011190156.2
• 申請(qǐng)日: 2020-10-30
• 公開（公告）號(hào): CN112155795A
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 提浩強(qiáng);葉金鐸;曹雨;徐福東;李莉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 嘉思特華劍醫(yī)療器材（天津）有限公司
• 主分類號(hào): A61F2/32
• 分類號(hào): A61F2/32;A61F2/30;B22F5/00;B33Y10/00;B33Y70/00;B33Y80/00;C22C14/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 陸藝

本發(fā)明公開了增材制造鈦合金分區(qū)骨小梁人工髖關(guān)節(jié)袖套及制備方法，制備步驟為：1)以鈦合金粉為原料，經(jīng)3D打印一體成型得到增材制造鈦合金分區(qū)骨小梁人工髖關(guān)節(jié)袖套的中間產(chǎn)物，經(jīng)熱等靜壓、深冷工藝，得到增材制造鈦合金分區(qū)骨小梁人工髖關(guān)節(jié)袖套；所述袖套的結(jié)構(gòu)包括上大下小的變徑圓管，變徑圓管的上部外表面連接有凸塊，變徑圓管和凸塊的外表面設(shè)置有分區(qū)設(shè)置的骨小梁；本發(fā)明，骨組織有限元模型中骨長(zhǎng)入?yún)^(qū)域占比達(dá)75％，利于骨長(zhǎng)入，提高植入后的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。本發(fā)明采用3D打印一體成型，骨小梁與實(shí)體結(jié)合強(qiáng)度高，不易脫落，提升假體壽命。本發(fā)明的實(shí)體部分釋放殘余應(yīng)力，提高其塑性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及人工關(guān)節(jié)技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，尤其涉及增材制造鈦合金分區(qū)骨小梁人工髖關(guān)節(jié)袖套及制備方法。

背景技術(shù)

人工髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)是治療股骨頭壞死、髖關(guān)節(jié)發(fā)育不良、退行性髖骨關(guān)節(jié)炎、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等疾病終末期病變最重要和最有效的手術(shù)之一，隨著人口老齡化的加劇，該類患者逐年增加。

目前臨床上使用的人工髖關(guān)節(jié)假體包括骨水泥固定型假體和非骨水泥固定型假體。其中非骨水泥固定型假體由于良好的骨長(zhǎng)入性能，得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。非骨水泥固定型假體的骨整合界面通常采用表面噴涂羥基磷灰石涂層或鈦涂層，但表面涂層容易脫落，影響使用效果。因此在骨柄與宿主骨組織結(jié)合表面打印骨小梁樣多孔結(jié)構(gòu)的方式可以有效地解決涂層柄涂層容易脫落的問(wèn)題。與采用涂層骨柄相比，采用骨小梁結(jié)構(gòu)骨柄的最大優(yōu)勢(shì)是將骨組織在涂層骨柄表面的骨生長(zhǎng)改為骨長(zhǎng)入，而且在骨整合界面骨組織與骨小梁的結(jié)合強(qiáng)度也優(yōu)于涂層柄。

目前袖套外表面的骨小梁結(jié)構(gòu)多采用均勻分布方式，臨床資料顯示，采用均勻骨小梁結(jié)構(gòu)的袖套，骨組織在袖套上外側(cè)，下內(nèi)側(cè)和下外側(cè)的骨長(zhǎng)入還不理想。進(jìn)一步的研究顯示，在上外側(cè)和下內(nèi)側(cè)骨長(zhǎng)入不理想的主要原因是袖套和骨組織的接觸壓力小，而且與袖套上外側(cè)和下內(nèi)側(cè)結(jié)合骨組織的壓縮應(yīng)變數(shù)值偏小，低于1000微應(yīng)變，不滿足骨組織的生長(zhǎng)的條件，同時(shí)在下外側(cè)區(qū)域，袖套和骨組織的接觸壓力過(guò)大，與袖套結(jié)合的骨組織的壓縮應(yīng)變數(shù)值偏大，高于3000微應(yīng)變，也不滿足骨組織生長(zhǎng)的條件。

3D打印技術(shù)，作為一種增材制造技術(shù)，突破面向制造工藝的產(chǎn)品設(shè)計(jì)概念，實(shí)現(xiàn)面向性能的產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念，即解決復(fù)雜零件難以整體成型難題，又減少機(jī)加工制造帶來(lái)的原材料和能源浪費(fèi)。但3D打印產(chǎn)品實(shí)體部分易存在顯微組織不均勻、內(nèi)部缺陷等問(wèn)題，力學(xué)性能不佳；骨小梁部分結(jié)構(gòu)中粉末未能得到良好熔結(jié)，力學(xué)性能差。因此，制備力學(xué)性能、骨整合性能優(yōu)異的增材制造鈦合金分區(qū)骨小梁人工髖關(guān)節(jié)袖套具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供增材制造鈦合金分區(qū)骨小梁人工髖關(guān)節(jié)袖套。

本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供增材制造鈦合金分區(qū)骨小梁人工髖關(guān)節(jié)袖套的制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案概述如下：

增材制造鈦合金分區(qū)骨小梁人工髖關(guān)節(jié)袖套，包括上大下小的變徑圓管1，所述變徑圓管1的上部外表面連接有凸塊3，所述凸塊3過(guò)中心線的縱截面呈三角形、凸塊的橫截面由部分變徑圓管的弧與橫置的U形圍合而成，呈上大下小設(shè)置，所述變徑圓管和凸塊3的外表面設(shè)置有骨小梁4，與凸塊中心線垂直的變徑圓管的軸截面5和變徑圓管中下部的橫截面15將變徑圓管和凸塊的外表面劃分為內(nèi)側(cè)上區(qū)8和內(nèi)側(cè)下區(qū)9，外側(cè)上區(qū)10和外側(cè)下區(qū)11；變徑圓管的橫截面15以上的高與以下的高的比值為1.5-2.5:1；

內(nèi)側(cè)下區(qū)9和外側(cè)上區(qū)10的骨小梁為第一種骨小梁12；內(nèi)側(cè)上區(qū)8的骨小梁為第二種骨小梁13；外側(cè)下區(qū)11的骨小梁為第三種骨小梁14；

所述第一種骨小梁12的孔徑、孔隙率依次小于第二種骨小梁13和第三種骨小梁14的孔徑和孔隙率。