本發(fā)明涉及醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種骨科植入物人工關(guān)節(jié)金屬外杯及其制備方法。

背景技術(shù)：

由疾病和創(chuàng)傷造成的人工關(guān)節(jié)疾病是臨床上的常見病，也是骨科治療的世界性難題之一，嚴(yán)重地影響著患者的生活質(zhì)量。人工關(guān)節(jié)金屬外杯是目前臨床應(yīng)用較為普遍的骨科用材料。人工關(guān)節(jié)金屬外杯在骨科治療中的廣泛應(yīng)用，顯著改善了過去臨床無法解決的問題并且植入成功率也已達(dá)到了相當(dāng)滿意的效果?，F(xiàn)有的人工關(guān)節(jié)金屬外杯要么采用增材制造技術(shù)在人工關(guān)節(jié)金屬外杯本體上形成一定的粗糙面，要么采用減材制造技術(shù)在人工關(guān)節(jié)金屬外杯本體上生成孔洞等結(jié)構(gòu)，然而單純采用增材制造技術(shù)或減材制造技術(shù)制備的人工關(guān)節(jié)金屬外杯與骨骼之間的骨長入效果不好、融合不充分、長期固定效果不穩(wěn)定，嚴(yán)重時造成手術(shù)失敗或術(shù)后康復(fù)不良。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種人工關(guān)節(jié)金屬外杯及其制備方法，使人工關(guān)節(jié)金屬外杯與患者骨質(zhì)結(jié)合力強，有利于骨組織長入，可實現(xiàn)較優(yōu)的生物學(xué)固定效果。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種人工關(guān)節(jié)金屬外杯的制備方法，包括：先采用各種加工方法在人工關(guān)節(jié)金屬外杯本體上生成孔或槽，再采用增材制造技術(shù)在孔或槽內(nèi)構(gòu)建柱突、球突或其他立體形狀。

進(jìn)一步地，所述孔的孔徑為50-10000μm，深為25-5000μm；所述槽的寬為50-10000μm，深為25-5000μm。

進(jìn)一步地，所述柱突、球突或其他立體形狀的高為2-6000μm，形成粗糙面，有利于成骨細(xì)胞的爬行與固定。

進(jìn)一步地，所述增材制造技術(shù)為3d打印。

進(jìn)一步地，所述人工關(guān)節(jié)金屬外杯本體通過生物相容性的金屬材料真空脫蠟鑄造或鍛造制成。

進(jìn)一步地，在人工關(guān)節(jié)金屬外杯本體與人體骨質(zhì)長期接觸部位的表面生成孔或槽。

本發(fā)明還提供一種人工關(guān)節(jié)金屬外杯，采用所述的制備方法而制成。

本發(fā)明具有如下有益效果：

（1）本發(fā)明在人工關(guān)節(jié)金屬外杯本體上先采用各種加工方法在人工關(guān)節(jié)金屬外杯本體上生成孔或槽，再采用增材制造技術(shù)在孔或槽內(nèi)構(gòu)建柱突、球突或其他立體形狀，結(jié)合了減材制造技術(shù)和增材制造技術(shù)的優(yōu)點，相較于傳統(tǒng)的僅采用減材制造技術(shù)生成孔洞，以及傳統(tǒng)的僅采用增材制造技術(shù)形成粗糙面，人工關(guān)節(jié)金屬外杯與骨結(jié)合的表面積增大5-10倍，不僅有助于人工關(guān)節(jié)金屬外杯與骨組織之間形成制鎖作用，能夠為新骨的長入提供理想的空間結(jié)構(gòu)，有利于改善骨組織細(xì)胞的附著、增生能力，達(dá)到良好的骨結(jié)合，增強了人工關(guān)節(jié)金屬外杯與自體組織的融合性，有利于人工關(guān)節(jié)金屬外杯在人體中長期有效地發(fā)揮作用；而且力學(xué)性能優(yōu)異，機械強度高，能夠很好降低應(yīng)力遮擋，保持有效力學(xué)支撐。

（2）工序步驟簡單、可控性強、操作簡便。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的俯視圖；

圖2為本發(fā)明的側(cè)視圖。

圖中：1、人工關(guān)節(jié)金屬外杯本體，2、孔，3、柱突。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明，實施例僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，不是對本發(fā)明的限定。

本發(fā)明的人工關(guān)節(jié)金屬外杯的制備方法中，先采用各種加工方法在人工關(guān)節(jié)金屬外杯本體上生成孔或槽，再采用增材制造技術(shù)在孔或槽內(nèi)構(gòu)建柱突、球突或其他立體形狀。

所述各種加工方法為本領(lǐng)域已知的任何可以在人工關(guān)節(jié)金屬外杯本體上生成孔或槽的加工方法，例如鑄造、鍛造、激光熔融、酸腐蝕等。

所述增材制造技術(shù)優(yōu)選但不限定為3d打印。

所述人工關(guān)節(jié)金屬外杯本體優(yōu)選但不限定為通過生物相容性的金屬材料真空脫蠟鑄造或鍛造制成，其中生物相容性的金屬材料優(yōu)選但不限定為鈦合金、鈷鉻合金，其中鈦合金包括ti-8fe-8ta-4zr，ti-8fe-8ta-4zr相較于傳統(tǒng)的鈦合金，大大降低了彈性模量，可以獲得在機械性質(zhì)和生物相容性方面的優(yōu)異結(jié)果。

實施例1

一種人工關(guān)節(jié)金屬外杯，其制備方法包括：通過鈦合金采用真空脫蠟鑄造或鍛造制造人工關(guān)節(jié)金屬外杯本體，然后采用激光熔融方法在所述人工關(guān)節(jié)金屬外杯本體與人體骨質(zhì)長期接觸部位的表面上生成孔或槽，再采用3d打印在孔內(nèi)構(gòu)建柱突、球突或其他立體形狀；該激光熔融方法采用現(xiàn)有技術(shù)，使孔的孔徑為50μm，深為25μm，使槽的寬為50μm，深為25μm；該3d打印技術(shù)采用現(xiàn)有技術(shù)，使柱突、球突或其他立體形狀的高為2μm。

實施例2

一種人工關(guān)節(jié)金屬外杯，其制備方法包括：通過鈦合金采用真空脫蠟鑄造或鍛造制造人工關(guān)節(jié)金屬外杯本體，然后采用激光熔融方法在所述人工關(guān)節(jié)金屬外杯本體與人體骨質(zhì)長期接觸部位的表面上生成孔或槽，再采用3d打印在孔內(nèi)構(gòu)建柱突、球突或其他立體形狀；該激光熔融方法采用現(xiàn)有技術(shù)，使孔的孔徑為10000μm，深為5000μm，使槽的寬為10000μm，深為5000μm；該3d打印技術(shù)采用現(xiàn)有技術(shù)，使柱突、球突或其他立體形狀的高為6000μm。

實施例3

一種人工關(guān)節(jié)金屬外杯，其制備方法包括：通過鈦合金采用真空脫蠟鑄造或鍛造制造人工關(guān)節(jié)金屬外杯本體，然后采用激光熔融方法在所述人工關(guān)節(jié)金屬外杯本體與人體骨質(zhì)長期接觸部位的表面上生成孔或槽，再采用3d打印在孔內(nèi)構(gòu)建柱突、球突或其他立體形狀；該激光熔融方法采用現(xiàn)有技術(shù)，使孔的孔徑為1000μm，深為1000μm，使槽的寬為1000μm，深為3000μm；該3d打印技術(shù)采用現(xiàn)有技術(shù)，使柱突、球突或其他立體形狀的高為500μm。

實施例4

一種人工關(guān)節(jié)金屬外杯，其制備方法包括：通過鈦合金采用真空脫蠟鑄造或鍛造制造人工關(guān)節(jié)金屬外杯本體，然后采用酸腐蝕方法在所述人工關(guān)節(jié)金屬外杯本體與人體骨質(zhì)長期接觸部位的表面上生成孔或槽，再采用3d打印在孔內(nèi)構(gòu)建柱突、球突或其他立體形狀；所述酸腐蝕操作為：人工關(guān)節(jié)金屬外杯本體先用濃度為15%的氫氟酸處理5-60秒，然后用濃度為65%的硝酸在75℃下處理1-10分鐘，再用濃度為36%的鹽酸于70℃下處理1-5分鐘，然后取出利用蒸餾水或去離子水進(jìn)行清洗；所述孔的孔徑為100-6000μm，深為500-3000μm；所述槽的寬為500-3000μm，深為100-2000μm，該3d打印技術(shù)采用現(xiàn)有技術(shù)，使柱突、球突或其他立體形狀的高為2000μm。

對比例1

一種人工關(guān)節(jié)金屬外杯，其制備方法為：通過鈦合金采用真空脫蠟鑄造或鍛造制造人工關(guān)節(jié)金屬外杯本體。

對比例2

一種人工關(guān)節(jié)金屬外杯，其制備方法包括：通過鈦合金采用真空脫蠟鑄造或鍛造制造人工關(guān)節(jié)金屬外杯本體，然后采用激光熔融方法在所述人工關(guān)節(jié)金屬外杯本體與人體骨質(zhì)長期接觸部位的表面上生成多個孔；所述孔的孔徑為50-10000μm，深為25-5000μm。

檢測項目：

a.骨鈣素生成測試

mc3t3-e1成骨細(xì)胞來源于新生小鼠的顱骨，細(xì)胞培養(yǎng)基為α-mem培養(yǎng)基，其中含有10％胎牛血清、100u/ml青/鏈霉素、0.05g/l抗壞血酸和10mmol/lβ-甘油磷酸鈉。將實施例1-4和對比例1-2制備的骨科植入物分別放入24孔板，采用70％乙醇滅菌過夜，用磷酸鹽緩沖液(pbs)洗3次，并用紫外照射消毒2小時。實驗在24孔板的每孔接種10⁵個細(xì)胞，保持溫度為37℃、氣氛中含5％co2，繼續(xù)培養(yǎng)14天后收集上清液，用骨鈣素elisa試劑盒檢測上清液中骨鈣素的含量。單位：ng/ml。

b.抗拉強度

根據(jù)gb/t13810-2007，對實施例1-4和對比例1-2制備的人工關(guān)節(jié)金屬外杯進(jìn)行抗拉強度測試。單位：rm/mpa。

以上所述實施例僅表達(dá)了本發(fā)明的實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制，但凡采用等同替換或等效變換的形式所獲得的技術(shù)方案，均應(yīng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。