本發(fā)明屬于人工關(guān)節(jié)假體制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于3d打印的金屬骨小梁技術(shù)的骨界面處理方法。

背景技術(shù)：

眾所周知，通過植入假體構(gòu)件以替換自然骨關(guān)節(jié)的一部分或全部來修復(fù)由于疾病或傷害而受損的骨關(guān)節(jié)。例如，髖關(guān)節(jié)的外科手術(shù)重建可能需要在股骨端部處植入以利用假體支承頭替換自然股骨頭的股骨假體構(gòu)件，以及在經(jīng)絞擴的髖臼腔或自然髖臼內(nèi)植入以接納假體支承頭的假體髖臼杯。

已知一定范圍的用于將假體固定到骨表面上或骨腔內(nèi)的不同固定技術(shù)。此外，這些固定技術(shù)可相結(jié)合地使用。通常，通過使用從假體延伸到骨中的螺釘、釘子、絲線或類似的緊固件固定假體來提供機械固定。還已知的是向假體表面提供涂層，該涂層在植入時與骨相接觸，或者緊鄰骨，其中該涂層選擇為用以促進骨整合。骨整合是指活骨與假體表面之間的直接結(jié)構(gòu)和功能連接。

骨整合可由機械保持產(chǎn)生，由此骨向內(nèi)生長到假體、特別是金屬假體的表面特征中而將假體固定在骨上，或者可由生物活性保持產(chǎn)生，由此植入物涂覆有生物活性材料，該生物活性材料刺激骨形成而引起植入物與骨長合的化學(xué)連結(jié)。

對于諸多普遍在可植入假體內(nèi)使用的金屬(例如鈦或鈦合金)而言，會發(fā)生機械固定引起的骨整合。通過在假體與骨相接觸的表面上設(shè)置拓撲特征如通氣孔、槽縫和凹窩能夠促進骨整合。不存在假體的化學(xué)保持并且這種保持取決于假體的表面積。

通過處理假體的表面部分以增加其表面積，例如蝕刻該表面，可促進通過機械固定的骨整合。已知對金屬基底涂覆多孔涂層使得骨向內(nèi)生長到孔內(nèi)而在假體與骨之間形成牢固連結(jié)。多孔涂層可由在它們的接觸點連結(jié)在一起的金屬材料的多個小的分散顆粒組成，以在涂層中限定多個連接的間隙孔。

申請公布號cn103221000a申請公布日2013.07.24公開了一種多孔金屬層至金屬基體的電阻焊接技術(shù)，用于通過將整形假體的多孔金屬層（22）電阻焊接至整型假體的在下面的金屬基體（20）上而制造整形假體（10）的設(shè)備（100）和方法。電阻焊接工藝包括引導(dǎo)電流經(jīng)過多孔層和基體，所述電流作為熱量散發(fā)以引起材料的、尤其是沿著多孔層與基體之間分界面的軟化和/或熱熔。軟化的和/或熱熔的的材料在多孔層與基體之間的接觸點處經(jīng)受冶金結(jié)合以將多孔層牢固地固定到基體上。

申請公布號cn105105875a申請公布日2015.12.02公開了一種具有內(nèi)生長功能的仿生人工髖關(guān)節(jié)，在股骨柄外表面制備了生物活性的多孔涂層，所述生物活性涂層(6)采用燒結(jié)法、化學(xué)鍍、電鍍、等離子噴涂方法或高能粒子束成型法在股骨柄(5)表面制備具有生物活性的多孔涂層；生物活性涂層(6)從基底由里往外噴涂材料成分呈梯度變化；生物活性涂層(6)材料采用羥基磷灰石納米粉末、生物活性玻璃粉末和氧化鈦納米粉末形成的復(fù)合材料或鈦或鈦合金或鉭，生物活性涂層(6)材料的粉末粒徑為30-100nm，生物活性涂層(6)的厚度為50-200μm；生物活性涂層(6)的孔隙率為10-85％。

從上述現(xiàn)有技術(shù)可以看出，目前人工關(guān)節(jié)骨界面處理技術(shù)應(yīng)用分別是噴涂和燒結(jié)兩種工藝，由于技術(shù)難題原因，一直沒能把3d打印的金屬骨小梁技術(shù)應(yīng)用到人工關(guān)節(jié)的骨界面應(yīng)用中。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述技術(shù)缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種基于3d打印的金屬骨小梁技術(shù)的骨界面處理方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案：該基于3d打印的金屬骨小梁技術(shù)的骨界面處理方法，其特征在于在人工關(guān)節(jié)假體界面上制備孔隙直徑在300-600微米金屬骨小梁微孔層，所述金屬骨小梁微孔層由激光熔覆3d打印機直接在人工關(guān)節(jié)界面上打印制備，或所述金屬骨小梁微孔層先由3d打印機打印出骨小梁薄片，再應(yīng)用燒結(jié)工藝將其結(jié)合到預(yù)制好的人工關(guān)節(jié)假體骨界面上。

所述人工關(guān)節(jié)假體采用鑄造或鍛造技術(shù)制備出假體毛胚，再通過數(shù)控機床雕銑定型，最后通過激光溶覆技術(shù)在假體表面打印出金屬骨小梁微孔。

所述燒結(jié)工藝是先鑄造或鍛造出人工關(guān)節(jié)假體毛胚，再通過數(shù)控機床雕銑出有卡槽的假體，將預(yù)先打印好的鈦合金金屬骨小梁薄片鉗入假體卡槽，放入燒結(jié)設(shè)備中抽真空，再經(jīng)800度右高溫?zé)Y(jié)而成。

所述金屬骨小梁微孔層厚度為2-5mm。

優(yōu)選的，所述金屬骨小梁微孔層厚度為2mm。

采用上述技術(shù)方案的有益效果：該基于3d打印的金屬骨小梁技術(shù)的骨界面處理方法是在人工關(guān)節(jié)假體骨界面上制備350-550微米金屬骨小梁微孔層，金屬骨小梁微孔層厚度為3-5mm，其厚度遠遠大于現(xiàn)有的噴涂方法制備的金屬骨小梁微孔層厚度，大量的動物試驗和臨床試驗證實應(yīng)用3d打印的金屬骨小梁植入體，當(dāng)孔隙直徑在350-550微米時骨長入效果最好，誘導(dǎo)或促進成骨細胞內(nèi)生長的生物型固定相結(jié)合，結(jié)合面厚度為整個骨小梁的厚度，結(jié)合強度大，以保證假體服役期間的穩(wěn)定性。滿足強度和細胞內(nèi)生長的要求，關(guān)節(jié)植入后依然能夠維持原有骨的生物力學(xué)特征，而且最大限度的保存骨量，避免出現(xiàn)“應(yīng)力遮擋”和假體松動。從而使人工關(guān)節(jié)假體與周圍骨組織“生長”成為一體，縮短了假體堅強固定的時間，降低了假體松動下沉的并發(fā)癥，延長了人工關(guān)節(jié)的使用壽命。由3d打印的金屬骨小梁技術(shù)直接在人工關(guān)節(jié)假體骨界面上打印，有利于骨長入，是目前世界上最先進的人工關(guān)節(jié)界面處理技術(shù)，徹底顛覆現(xiàn)有人工關(guān)節(jié)假體界面處理技術(shù)。所述人工關(guān)節(jié)假體由鑄造或鍛造方法制備的金屬假體，其抗疲勞強度大，能夠提高假體的承重能力。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用的激光熔覆技術(shù)是對現(xiàn)有人工關(guān)節(jié)表面處理技術(shù)的一項革命性突破，為3d打印技術(shù)在人工關(guān)節(jié)假體骨界面技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用打下了基礎(chǔ)，現(xiàn)國內(nèi)外尚無同類技術(shù)產(chǎn)品。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例作進一步詳細的說明。

圖1為由激光熔覆3d打印機直接在人工關(guān)節(jié)界面上打印金屬骨小梁微孔層圖。

圖2為通過數(shù)控機床雕銑出有卡槽的假體圖。

圖3為燒結(jié)工藝將其結(jié)合到預(yù)制好的人工關(guān)節(jié)假體骨界面圖。

具體實施方式

如圖1、2、3所示，該基于3d打印的金屬骨小梁技術(shù)的骨界面處理方法，采用3d打印技術(shù)制備各種異型的人工關(guān)節(jié)假體，在人工關(guān)節(jié)假體界面上制備孔隙直徑在300-600微米金屬骨小梁微孔層2，所述金屬骨小梁微孔層2由3d打印機直接在人工關(guān)節(jié)界面1上打印制備，或所述金屬骨小梁微孔層2先由3d打印機打印出骨小梁薄片，再應(yīng)用燒結(jié)工藝將其結(jié)合到預(yù)制好的人工關(guān)節(jié)假體骨界面上，通過燒結(jié)層3將骨小梁薄片與人工關(guān)節(jié)假體骨界面連接為牢固的一個整體。所述3d打印機為激光熔覆設(shè)備。所述人工關(guān)節(jié)假體采用鑄造或鍛造技術(shù)制備出假體毛胚，再通過數(shù)控機床雕銑定型，最后通過激光溶覆技術(shù)在假體表面打印出金屬骨小梁微孔。所述燒結(jié)工藝是先鑄造或鍛造出人工關(guān)節(jié)假體毛胚，再通過數(shù)控機床雕銑出有卡槽的假體，將預(yù)先打印好的鈦合金金屬骨小梁薄片鉗入假體卡槽4，放入燒結(jié)設(shè)備中抽真空，再經(jīng)800度右高溫?zé)Y(jié)而成。

所述金屬骨小梁微孔層厚度為2-5mm。優(yōu)選的，所述金屬骨小梁微孔層厚度為2mm。

以上借助具體實施例對本發(fā)明做了進一步描述，但是應(yīng)該理解的是，這里具體的描述，不應(yīng)理解為對本發(fā)明的實質(zhì)和范圍的限定，本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員在閱讀本說明書后對上述實施例做出的各種修改，都屬于本發(fā)明所保護的范圍。