一種人工脊柱椎間盤假體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種骨科植入器械，特別涉及一種可替代退化的脊柱椎間盤的人工假體。
【背景技術(shù)】
[0002]目前市面上常用的人工脊柱椎間盤假體形式多樣，但都普遍存在如下缺點(diǎn):一是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)繁瑣，選擇尺寸較為統(tǒng)一，對于一些椎體較小的個(gè)體，植入后假體不能很好地恢復(fù)和維持椎間隙的高度，從而引起椎間隙過寬，難以保持節(jié)段穩(wěn)定，致使小關(guān)節(jié)活動丟失，最終導(dǎo)致非典型性骨化；二是產(chǎn)品抗疲勞和抗磨損性能差，疲勞斷裂、疲勞磨損導(dǎo)致假體易產(chǎn)生磨損顆粒，磨損碎?？梢馃o菌性骨質(zhì)吸收，導(dǎo)致假體置換失敗，術(shù)后產(chǎn)生并發(fā)癥；三是絕大部分產(chǎn)品為全金屬支架結(jié)構(gòu)，術(shù)后假體只起維穩(wěn)作用，而無法實(shí)現(xiàn)減震功能，且其高質(zhì)高彈的力學(xué)性能與原始骨組織相容性極差，出現(xiàn)應(yīng)力遮擋效應(yīng)，破壞人體生物力學(xué)分布規(guī)律，極易導(dǎo)致假體陷落風(fēng)險(xiǎn)。
[0003]經(jīng)查，現(xiàn)有專利號為CN200920035797.3的中國實(shí)用新型專利《一種新型的人工腰椎間盤假體》，其特征是人工腰椎間盤假體的結(jié)構(gòu)為一整體結(jié)構(gòu)，由上、下終板，彈性核心，彈性纖維束，聚合體墊圈組成；其三維的形狀與人腰椎間盤的形狀一致，其構(gòu)造為彈性纖維束穿過上下終板打孔而成的一圈錨固點(diǎn)編織成網(wǎng)，該網(wǎng)內(nèi)容彈性核心，該網(wǎng)四周被聚合體墊圈包裹。這種假體的上、下終板與中間彈性核體是采用彈性纖維束通過編制工藝編織而成，雖然在結(jié)構(gòu)上也能起到減震作用，但是制造較麻煩，需要在上、下終板上開孔，而且上、下終板的表面還要另外噴涂羥基磷灰石涂層，以增加生物穩(wěn)定性，使得成本也較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對上述的技術(shù)現(xiàn)狀而提供一種結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、能適應(yīng)不同個(gè)體需求的人工脊柱椎間盤假體，能更接近人體真實(shí)椎間盤的生物力學(xué)性能，并且無結(jié)構(gòu)磨損。
[0005]本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種人工脊柱椎間盤假體，包括上端板、下端板以及中心組合體，其特征在于:所述中心組合體為若干層由外至內(nèi)負(fù)泊松比單元結(jié)構(gòu)組成，并且單元結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和楊氏模量由外至內(nèi)依次逐層減小，中心組合體與上端板、下端板之間采用3D打印技術(shù)一體化成型。
[0006]作為改進(jìn)，所述中心組合體的負(fù)泊松比單元結(jié)構(gòu)為三層或三層以上，每層單元結(jié)構(gòu)的壁厚為0.1-2.0mm。
[0007]作為改進(jìn)，所述上端板的上表面以及下端板的下表面均設(shè)有凸起的便于插入人體椎骨的棘。
[0008]作為改進(jìn)，所述上端板、下端板的厚度在0.6?Imm之間。
[0009]再改進(jìn)，所述上端板、下端板的粗糙表面形成有微孔隙結(jié)構(gòu)，孔隙率在20%?60%。
[0010]再改進(jìn)，所述中心組合體與上端板、下端板選用可植入人體的金屬或非金屬材料制成。
[0011]再改進(jìn)，所述中心組合體與上端板、下端板選用鈦合金制成。
[0012]進(jìn)一步改進(jìn)，所述中心組合體與上端板、下端板之間采用激光選區(qū)熔化技術(shù)一體成型。
[0013]最后，所述負(fù)泊松比單元結(jié)構(gòu)為內(nèi)凹六邊形呈圓周排列結(jié)構(gòu)，在內(nèi)凹六邊形中，上下兩端橫肋板長度相同，中間四條斜肋板長度相同，橫肋板與斜肋板角度在30°?60°。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:中心組合體為負(fù)泊松比單元結(jié)構(gòu)，并且單元結(jié)構(gòu)由外到內(nèi)的質(zhì)量和彈性模量逐步減小，使得該結(jié)構(gòu)與人體原始椎間盤生物力學(xué)性能更接近，避免應(yīng)力遮擋效應(yīng)，有效減少人體的異物感；中心組合體與上、下端板采用激光3D打印技術(shù)一體化成型，不存在結(jié)構(gòu)件間彼此運(yùn)動磨損的情況，有效避開因磨損顆粒而引發(fā)炎癥的風(fēng)險(xiǎn)，而且上、下端板上凸起的棘與中心組合體的負(fù)泊松比單元結(jié)構(gòu)的一體化成型，能夠起到維穩(wěn)減震的效果；另外，由于采用激光3D打印技術(shù)制造，上、下端板的表面粗糙度較高，無需進(jìn)行表面處理即可形成連續(xù)的微孔結(jié)構(gòu)，有利于人工椎間盤再生骨長入特性，增加生物穩(wěn)定性。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、能適應(yīng)不同個(gè)體需求，能更接近人體真實(shí)椎間盤的生物力學(xué)性能，并且無結(jié)構(gòu)磨損。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]以下結(jié)合附圖實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0017]如圖所示，本實(shí)施例的人工脊柱椎間盤假體，包括上端板1、下端板2以及中心組合體3，上端板1、下端板2與中心組合體3均選用可植入人體的醫(yī)用鈦合金材料制成，上端板I的上表面以及下端板2的下表面均設(shè)有凸起的便于插入人體椎骨的棘11和21，中心組合體3為負(fù)泊松比單元結(jié)構(gòu)，是由三層由外至內(nèi)的第一單元結(jié)構(gòu)31、第二單元結(jié)構(gòu)32、第三單元結(jié)構(gòu)33組成，每層單元結(jié)構(gòu)的壁厚為0.1-2.0mm，負(fù)泊松比單元結(jié)構(gòu)為內(nèi)凹六邊形呈圓周排列結(jié)構(gòu)，在內(nèi)凹六邊形中，上下兩端橫肋板長度相同，中間四條斜肋板長度相同，橫肋板與斜肋板角度在30°?60°，然后通過連接邊連接排列而成；并且第一單元結(jié)構(gòu)31、第二單元結(jié)構(gòu)32、第三單元結(jié)構(gòu)33的質(zhì)量和楊氏模量依次減??；中心組合體3與上端板1、下端板2之間采用3D打印技術(shù)一體化成型，優(yōu)選采用激光選區(qū)熔化技術(shù)一體化成型，不存在結(jié)構(gòu)件間彼此運(yùn)動磨損的情況，有效避開因磨損顆粒而引發(fā)炎癥的風(fēng)險(xiǎn)；由于采用激光3D打印技術(shù)制造，使得上端板1、下端板2的表面粗糙度較高，無需進(jìn)行表面處理即可形成連續(xù)的微孔結(jié)構(gòu)，有利于人工椎間盤再生骨長入特性，增加生物穩(wěn)定性，通過對3D打印機(jī)工藝參數(shù)的調(diào)整，上端板1、下端板2的厚度在0.6?Imm之間，粗糙的表面形成微孔隙結(jié)構(gòu)，孔隙率在20%?60%。
[0018]具體使用時(shí)，通過手術(shù)將本實(shí)施例的人工脊柱椎間盤假體植入人體的兩椎骨之間，上端板1、下端板2上凸起的棘11和21插入人體椎骨內(nèi)，由于中心組合體3與上端板1、下端板2之間為一體化成型，不存在結(jié)構(gòu)件間彼此運(yùn)動磨損的情況，有效避開因磨損顆粒而引發(fā)炎癥的風(fēng)險(xiǎn)，并且中心3由外到內(nèi)的質(zhì)量和彈性模量逐步減小，該結(jié)構(gòu)與人體原始椎間盤生物力學(xué)性能更接近，有效減少人體的異物感，上端板1、下端板2凸起的棘11和21與中心組合體3的負(fù)泊松比結(jié)構(gòu)的一體化成型，能夠起到維穩(wěn)減震的效果，上端板1、下端板2表面粗糙度較高，在表面形成微孔結(jié)構(gòu)，有利于人工椎間盤再生骨長入，增加生物穩(wěn)定性。
[0019]以上所述實(shí)施例僅僅是對本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對本實(shí)用新型的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對本實(shí)用新型的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種人工脊柱椎間盤假體，包括上端板、下端板以及中心組合體，其特征在于:所述中心組合體為若干層由外至內(nèi)負(fù)泊松比單元結(jié)構(gòu)組成，并且單元結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和楊氏模量由外至內(nèi)依次逐層減小，中心組合體與上端板、下端板之間采用3D打印技術(shù)一體化成型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工脊柱椎間盤假體，其特征在于:所述中心組合體的負(fù)泊松比單元結(jié)構(gòu)為三層或三層以上，每層單元結(jié)構(gòu)的壁厚為0.1-2.0mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工脊柱椎間盤假體，其特征在于:所述上端板的上表面以及下端板的下表面均設(shè)有凸起的便于插入人體椎骨的棘。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的人工脊柱椎間盤假體，其特征在于:所述上端板、下端板的厚度在0.6?1_之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的人工脊柱椎間盤假體，其特征在于:所述上端板、下端板的粗糙表面形成有微孔隙結(jié)構(gòu)，孔隙率在20%?60%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一權(quán)利要求所述的人工脊柱椎間盤假體，其特征在于:所述中心組合體與上端板、下端板選用可植入人體的金屬或非金屬材料制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的人工脊柱椎間盤假體，其特征在于:所述中心組合體與上端板、下端板選用鈦合金制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一權(quán)利所述的人工脊柱椎間盤假體，其特征在于:所述中心組合體與上端板、下端板之間采用激光選區(qū)熔化技術(shù)一體成型。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一權(quán)利所述的人工脊柱椎間盤假體，其特征在于:所述負(fù)泊松比單元結(jié)構(gòu)為內(nèi)凹六邊形呈圓周排列結(jié)構(gòu)，在內(nèi)凹六邊形中，上下兩端橫肋板長度相同，中間四條斜肋板長度相同，橫肋板與斜肋板角度在30°?60°。
【專利摘要】一種人工脊柱椎間盤假體，包括上、下端板以及中心組合體，中心組合體為若干層由外至內(nèi)負(fù)泊松比單元結(jié)構(gòu)組成，單元結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和楊氏模量由外至內(nèi)依次減小，中心組合體與上、下端板之間采用3D打印技術(shù)一體化成型。中心組合體為負(fù)泊松比單元結(jié)構(gòu)，且由外到內(nèi)的質(zhì)量和彈性模量逐步減小，使得結(jié)構(gòu)與人體原始椎間盤生物力學(xué)性能更接近，避免應(yīng)力遮擋效應(yīng)，有效減少人體的異物感，起到維穩(wěn)減震的效果；中心組合體與上、下端板采用激光3D打印技術(shù)一體化成型，不存在結(jié)構(gòu)件間彼此運(yùn)動磨損情況，有效避開因磨損顆粒而引發(fā)炎癥的風(fēng)險(xiǎn)，上、下端板表面粗糙度較高，無需進(jìn)行表面處理即可形成連續(xù)的微孔結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、能適應(yīng)不同個(gè)體需求的特點(diǎn)。
【IPC分類】A61F2-44
【公開號】CN204542473
【申請?zhí)枴緾N201520167983
【發(fā)明人】王群, 湯進(jìn)軍, 楊陽, 郭智敏, 劉子瑜, 李雨蕾, 王興, 戴悅來
【申請人】中國兵器科學(xué)研究院寧波分院
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年3月24日