3d打印仿生骨小梁結構腰椎融合裝置、制作方法及應用
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種3D打印仿生骨小梁結構腰椎融合裝置、制作方法及應用。
【背景技術】
[0002]目前腰椎手術中，需要切除病變的椎間盤，用人工腰椎融合器替代?，F(xiàn)在臨床上使用的融合器需要大量植入自體骨或異體骨以達到完成椎間融合的目的。自體骨不足的情況下需要取髂骨，這樣給病人帶來的額外的傷害，如果過多植入異體骨填充材料，存在發(fā)生炎性反應或者是異體排除反應，進而造成手術的失敗。
【發(fā)明內容】
[0003]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種3D打印仿生骨小梁結構腰椎融合裝置、制作方法及應用，克服了上述現(xiàn)有技術的缺點。
[0004]本發(fā)明基于以下原理:
[0005]通過現(xiàn)在3D打印技術的發(fā)展，我們可以在計算機上模擬松質骨的結構，然后通過建模制造具有松質骨結構的實體支撐，當具有松質骨結構的實體支撐置入后能夠起到支架的作用，有利于成骨過程的發(fā)生，進而促進快速骨融合。
[0006]本發(fā)明所要解決的技術問題是通過以下技術方案來實現(xiàn)的:
[0007]—種3D打印仿生骨小梁結構腰椎融合裝置，包括實體支撐，所述實體支撐包括水平面實體支撐、前端實體支撐、尾端實體支撐;所述實體支撐中間為多孔結構。
[0008]所述尾端實體支撐設有把持器卡口。
[0009]所述多孔結構為微孔多孔八面體結構。
[0010]本發(fā)明還提供了3D打印仿生骨小梁結構腰椎融合裝置的制造方法，包括以下步驟:
[0011]一、取原料鈦合金粉末Ti6A14V粉末，所述鈦合金粉末Ti6A14V為40-100um粒度；
[0012]二、電子束快速選區(qū)熔化成形制作；
[0013]三、去除成形融合器多孔結構支架的粉末，檢驗即得。
[0014]所述制作是通過成形設備電子束選區(qū)熔化成形機，將所述原料粉末成形；該成形加工參數(shù):成形底板每層0.03-0.07mm對模型進行切層，保存數(shù)據(jù);設定初始工藝參數(shù):底板預熱溫度700°C-800°C，粉末床預熱電流8-12mA，預熱時間8-12s，掃描電流15?35mA;支撐結構實施離散掃描，掃描電流12?65mA。
[0015]本發(fā)明還提供了3D打印仿生骨小梁結構腰椎融合裝置的應用，包括用于進行腰椎椎融合術時支撐椎體，提供即刻穩(wěn)定性，支持正常的骨性融合過程。
[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有技術的融合器相比，具有以下技術效果:
[0017]1.本發(fā)明用3D打印制作的仿生松質骨結構的腰椎融合器完全仿人體松質骨結構，不需要植骨。
[0018]2.成骨效果因有支架作用，效果更好，融合時間更短。
[0019]3.因不需要大量植自體骨，該融合裝置可以用于微創(chuàng)手術。
【附圖說明】
[0020]圖1-1為本發(fā)明用于腰椎前路手術主視圖
[0021]圖1-2為本發(fā)明用于腰椎前路手術俯視圖
[0022]圖1-3為本發(fā)明用于腰椎前路手術側視圖
[0023]圖2-1為本發(fā)明用于腰椎后路手術主視圖
[0024]圖2-2為本發(fā)明用于腰椎后路手術俯視圖
[0025]圖2-3為本發(fā)明用于腰椎后路手術另一種主視圖
[0026]圖2-4為本發(fā)明用于腰椎后路手術另一種俯視圖
[0027]圖3-1為本發(fā)明用于腰椎側路手術主視圖
[0028]圖3-2為本發(fā)明用于腰椎側路手術俯視圖
[0029]圖4為本發(fā)明多孔結構不意圖
[0030]1-水平面實體支撐，2-多孔結構，3-前端實體支撐，4-尾端實體支撐，5-把持器卡P
【具體實施方式】
[0031]如圖1-1、圖1-2、圖1-3、圖2-1、圖2-2、圖2-3、圖2-4、圖3-1、圖3-2、圖4所示的一種腰椎手術的3D打印仿生骨小梁結構腰椎融合裝置，包括實體支撐，所述實體支撐包括水平面實體支撐1、前端實體支撐3、尾端實體支撐4;所述實體支撐中間為多孔結構2。
[0032]所述尾端實體支撐4設有把持器卡口5。
[0033]所述多孔結構2為微孔多孔八面體結構。
[0034]產品四周為實體支撐部分其功能作用為增加融合器的壓縮強度，腰椎融合器設計可以分為從前路、后路、側路分別植入，根據(jù)植入部位的不同分別設計為長方體、圓弧體、和扁長方體結構。整體加強結構主要分為水平面加強圓弧框和垂直方向支撐柱結構。
[0035]所述腰椎手術的3D打印仿生骨小梁結構腰椎融合裝置的制造方法，包括以下步驟:
[0036]一、取原料鈦合金粉末Ti6A14V粉末，所述鈦合金粉末Ti6A14V為40-100um粒度；
[0037]二、電子束快速選區(qū)熔化成形制作；
[0038]三、去除成形融合器多孔結構支架的粉末，檢驗即得。
[0039]所述電子束快速制造通過ArcamA2型電子束選區(qū)熔化成形機，將所述原料粉末成形;該成形加工參數(shù):成形底板尺寸2 1mm X 210mm;每層0.0,3-0.07mm，尤其選用0.05mm對模型進行切層，保存數(shù)據(jù);設定初始工藝參數(shù):底板預熱溫度可以是700°C-800°C，如730°C，粉末床預熱電流8_12mA，尤其10mA，預熱時間8-12s，尤其10s，掃描電流15?35mA;支撐結構實施離散掃描，掃描電流12?65mA。
[0040]本發(fā)明還提供了所述3D打印仿生骨小梁結構腰椎融合裝置的應用，包括用于進行腰椎椎融合術時支撐椎體，提供即刻穩(wěn)定性，支持正常的骨性融合過程。
[0041 ]本發(fā)明產品孔隙率60%_80%，孔徑范圍600-800μπι;以人體松質骨為數(shù)據(jù)模型，精確測定松質骨骨小梁各參數(shù)區(qū)間，通過調整骨小梁孔徑、孔隙率、骨小梁直徑工藝參數(shù)，實現(xiàn)對骨融合器孔隙結構的控制，使孔隙率不小于80%。
[0042]本發(fā)明產品優(yōu)勢:
[0043]1.模擬人體骨小梁結構設計，更能適應脊柱的解剖結構；
[0044]2.粗糙的產品表面，有利于細胞組織的粘附生長；
[0045]3.更接近人體密質骨的彈性模量，減少了應力遮擋；
[0046]4.聯(lián)通的孔隙結構、合理設計的孔隙率和孔徑范圍，提供了誘導骨組織長入的結構性條件；
[0047]5.真空環(huán)境和加工過程中適當?shù)臏囟龋巩a品獲得均勻的顯微組織結構、形狀穩(wěn)定性和低殘余應力特性，其力學性能遠優(yōu)于普通鑄造零件。
[0048]6.良好的生物相容性，降低了植入物的異物反應；
[0049]7.術中不需要植骨，減少對于自體骨骼的損傷；
[0050]8.3D成型技術，不受產品內部復雜結構限制，自由成形；
[0051]9.材料的利用率高，不需要模具，節(jié)省了設計開發(fā)和生產成本；
[0052]10.可用于椎體微創(chuàng)手術中，完全仿人體松質骨結構，融合時間更短，因不需要大量植自體骨，減少了患者手術創(chuàng)傷。用于微創(chuàng)手術，因有支架作用成骨效果更好。
【主權項】
1.一種3D打印仿生骨小梁結構腰椎融合裝置，其特征是:包括實體支撐，所述實體支撐包括水平面實體支撐(I)、前端實體支撐(3)、尾端實體支撐(4)；所述實體支撐中間為多孔結構(2)。2.根據(jù)權利要求1所述的3D打印仿生骨小梁結構腰椎融合裝置，其特征是:所述尾端實體支撐(4)設有把持器卡口(5)。3.根據(jù)權利要求1所述的3D打印仿生骨小梁結構腰椎融合裝置，其特征是:所述多孔結構(2)為微孔多孔八面體結構。4.權利要求1-3之一的3D打印仿生骨小梁結構腰椎融合裝置的制造方法，包括以下步驟: 一、取原料鈦合金粉末Ti6A14V粉末； 二、電子束快速選區(qū)熔化成形制作； 三、去除成形融合器多孔結構支架的粉末，檢驗即得。5.根據(jù)權利要求4所述的3D打印仿生骨小梁結構腰椎融合裝置的制造方法，所述制作是通過成形設備電子束選區(qū)熔化成形機，將所述原料粉末成形;所述鈦合金粉末Ti6A14V為40-100um粒度;該成形加工參數(shù):成形底板每層0.03-0.07mm對模型進行切層，保存數(shù)據(jù);設定初始工藝參數(shù):底板預熱溫度7000C-8000C，粉末床預熱電流8-12mA，預熱時間8_12s，掃描電流15?35mA;支撐結構實施離散掃描，掃描電流12?65mA。6.根據(jù)權利要求4或5所述的3D打印仿生骨小梁結構腰椎融合裝置的制造方法，所述成形設備為Arcam A2型電子束選區(qū)熔化成形機。7.根據(jù)權利要求4或5所述的3D打印仿生骨小梁結構腰椎融合裝置的制造方法，所述成形加工參數(shù):成形底板尺寸21mm X 210mm;每層0.05mm對模型進行切層，保存數(shù)據(jù);設定初始工藝參數(shù):底板預熱溫度730 0C，粉末床預熱電流I OmA，預熱時間I Os。8.—種權利要求1-3之一的3D打印仿生骨小梁結構腰椎融合裝置的應用，包括用于進行腰椎椎融合術時支撐椎體，提供即刻穩(wěn)定性，支持正常的骨性融合過程。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種腰椎手術的3D打印仿生骨小梁結構腰椎融合裝置、制作方法及應用，其特征是：包括實體支撐，所述實體支撐包括水平面實體支撐(1)、前端實體支撐(3)、尾端實體支撐(4)；所述實體支撐中間為多孔結構(2)。本發(fā)明用于微創(chuàng)手術，完全仿人體松質骨結構，融合時間更短，因不需要大量植自體骨。因有支架作用成骨效果更好。
【IPC分類】A61F2/44
【公開號】CN105662660
【申請?zhí)枴緾N201610019339
【發(fā)明人】李鵬
【申請人】李鵬
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年1月13日