[發明專利]含氧化層鋯鈮合金肩關節假體系統及制備方法

有效

• 申請號: 202011200017.3
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112294496B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 蘇波;史文;張鵬;黃振宇;劉璐
• 申請（專利權）人: 嘉思特華劍醫療器材（天津）有限公司
• 主分類號: A61F2/30
• 分類號: A61F2/30;A61F2/40;B22F7/08;B22F10/64;B22F10/62;B33Y10/00;B33Y40/20;B33Y70/00;C22C16/00;C23C8/12
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 陸藝

本發明公開了含氧化層鋯鈮合金肩關節假體系統及制備方法，步驟為：以鋯鈮合金粉為原料，經3D打印一體成型得到帶有關節面的肱骨柄或肩胛盂板的中間產物，經熱等靜壓和深冷和表面氧化，制備成帶有關節面的肱骨柄或肩胛盂板，本發明的結構包括肱骨柄、關節面、肱骨頭和肩胛盂板，在肱骨柄的上部外表面、肩胛盂板的上表面和帶有內螺紋的圓管外表面設置有骨小梁。本發明制備的帶有關節面的肱骨柄或肩胛盂板的骨小梁與實體結合強度高，不易脫落，提升假體壽命。帶有關節面的肱骨柄可一體化實現骨整合界面的優良生物相容性、骨長入性和摩擦界面的超強耐磨性、低磨損率；肱骨頭經氧化后形成氧化層，實現摩擦界面的超強耐磨性、低磨損率。

技術領域

本發明涉及一種肩關節假體，尤其含氧化層鋯鈮合金肩關節假體系統及制備方法。

背景技術

關節置換術是目前臨床上針對終末期關節疾患的有效治療方式。但是，關節假體長期植入人體，在體內復雜生理、力學環境長期作用下，軟體材料，如：超高分子量聚乙烯(UHMWPE)，會因關節面磨損產生大量磨屑顆粒，磨屑聚集可引起一系列組織反應，導致骨溶解，無菌松動，假體失效。并且，對于鈷鉻合金、鎳鈦合金和不銹鋼合金等金屬關節材料，會在體內摩擦、腐蝕長期共同作用下釋放有毒金屬離子，如Cr、Ni、Mn、Mo和V等離子，一方面會引起過敏反應；另一方面也存在其它不明潛在危害。

鋯鈮合金具有優異耐腐蝕性、力學性能和良好生物相容性，被逐漸應用于醫療器械領域。鋯鈮合金可與N、C、O等元素反應在表面形成堅硬的氧化層，具有優異耐磨性和低磨損率，可降低對軟體材料的磨損，即具有關節面界面的優異耐磨性；且氧化層可降低金屬離子的釋放，具有優異生物相容性，即具有骨整合界面的優異生物相容性。低磨損率的關節面與骨長入性能優異的骨整合界面(骨小梁)有機配伍，可使假體同時實現兩界面優點。

目前臨床上使用的關節假體包括骨水泥固定型假體和非骨水泥固定型假體。有研究顯示，采用骨水泥固定的假體在骨水泥凝固過程中產生的高溫會造成部分骨細胞的死亡，影響后期的骨生長。非骨水泥固定型假體由于良好的骨生長性能，因此得到了越來越廣泛的應用。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，其優點是克服了骨水泥凝固時的高溫，有利于骨細胞的生長，缺點是表面涂層容易脫落，影響使用效果，嚴重時會造成手術失敗。隨著金屬3D打印技術的發展，采用3D打印技術在假體與宿主骨組織接觸的表面打印多孔結構的金屬骨小梁不僅解決了涂層的脫落問題，而且實現了骨組織從骨長上向骨長入的轉變。但3D打印產品實體部分易存在顯微組織不均勻、內部缺陷等問題，力學性能不佳；骨小梁部分結構中粉末未能得到良好熔結，力學性能差。

因此，制備一種力學性能優異，且同時具有兩界面優點，骨整合性能優異和摩擦界面低磨損率的關節假體系統，具有重要意義。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術不足，提供含氧化層鋯鈮合金肩關節假體系統。

本發明的第二個目的是提供含氧化層鋯鈮合金肩關節假體系統的制備方法。

本發明的技術方案概述如下：

含氧化層鋯鈮合金肩關節假體系統的制備方法，包括如下步驟：

1)帶有關節面的肱骨柄或肩胛盂板的制備：

1-1)以鋯鈮合金粉為原料，經3D打印一體成型分別得到帶有關節面的肱骨柄的第一中間產物和肩胛盂板的第一中間產物，將兩種第一中間產物放入熱等靜壓爐，在氦氣或氬氣保護下，升溫至1250℃-1400℃，在140MPa-180MPa，恒溫放置1h-3h，降至常壓，隨爐冷卻至200℃以下取出，得到兩種第二中間產物；

1-2)將兩種第二中間產物放置于程序性降溫盒中以1℃/min的速度降溫至-80℃～-120℃，恒溫放置5h-10h，從程序性降溫盒中取出；在液氮中再放置16h-36h，調節溫度至室溫，得到兩種第三中間產物；