[發明專利]一種人工椎體及其制造方法

在審

• 申請號: 202110376105.7
• 申請日: 2021-04-08
• 公開（公告）號: CN113081405A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 烏日開西·艾依提;蔣厚峰
• 申請（專利權）人: 新疆大學
• 主分類號: A61F2/44
• 分類號: A61F2/44;A61F2/30;A61L27/08;A61L27/12;A61L27/18;A61L27/50;A61L27/56
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 王海燕

1.一種人工椎體，其特征在于：包括承重部和骨細胞長入部，所述承重部由外向內依次設置有實體的高支撐層和密布有孔結構的低支撐層，所述骨細胞長入部包括上融合層、下融合層、外層以及植骨孔層，所述上融合層、所述下融合層以及所述外層分別與所述承重部上表面、下表面、外側壁貼合，所述植骨孔層呈筒狀并貫穿所述上融合層、低支撐層和下融合層，所述骨細胞長入部的表面分布有若干供骨細胞長入的孔槽結構。

2.根據權利要求1所述的一種人工椎體，其特征在于：所述承重部采用高強度材質，所述骨細胞長入部采用生物相容性強的材質。

3.根據權利要求2所述的一種人工椎體，其特征在于：所述承重部采用CFR-PEEK材料，所述骨細胞長入部采用PEEK/GO/HA復合材料。

4.根據權利要求1-3任一項所述的一種人工椎體，其特征在于：所述低支撐層包括若干呈蜂窩狀陣列的管結構，所述管結構的軸線沿所述低支撐層的軸向布置。

5.根據權利要求4所述的一種人工椎體，其特征在于：所述管結構的直徑從外向內直徑依次遞增。

6.根據權利要求1所述的一種人工椎體，其特征在于：所述孔槽結構的尺寸為400～600微米。

7.根據權利要求1所述的一種人工椎體，其特征在于：所述上融合層和所述下融合層的外表面上均設置有棘刺狀凸起。

8.一種人工椎體的制造方法，其特征在于：包括以下步驟，

1)獲取人體擬植入部位的脊柱數據，根據所述脊柱數據建造原脊柱模型，在所述原脊柱模型上切除病變部位椎體，得到與人工椎體相鄰的兩段正常椎體模型；

2)獲取所述正常椎體模型與所述人工椎體相鄰面的輪廓數據以及切除部位的原生理曲度數據，根據所得數據建立表面具有孔槽結構的人工椎體外形模型；

3)對人體在站立、坐下、前屈后仰、左右側彎、扭轉時脊柱的受力情況進行分析，得到病變部位椎體最大受力狀態下的載荷，根據獲得的載荷對所述人工椎體外形模型進行拓撲優化設計，將低應力區設置成低支撐層，高應力區設置成高支撐層，得到人工椎體具體結構模型；

4)驗證所述人工椎體具體結構模型的力學性能，若滿足要求，則進行下一步驟，若不滿足要求，則重復步驟3)，直至滿足要求，得到最終人工椎體模型；

5)根據所述最終人工椎體模型進行3D打印，得到人工椎體實體。

9.根據權利要求8所述的一種人工椎體的制造方法，其特征在于：步驟5)中的3D打印采用雙噴頭打印機，其中一個噴頭采用CFR-PEEK材料打印承重部，另一個噴頭采用PEEK/GO/HA復合材料打印骨細胞長入部。

10.根據權利要求9所述的一種人工椎體的制造方法，其特征在于：還包括步驟6)對所述人工椎體實體進行力學驗證，若滿足力學性能，則完成制備，若不滿足力學性能，則重復步驟3)～步驟5)。