一种人工脊柱椎间盘假体的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种骨科植入器械，特别涉及一种可替代退化的脊柱椎间盘的人工假体。
【背景技术】
[0002]目前市面上常用的人工脊柱椎间盘假体形式多样，但都普遍存在如下缺点:一是产品结构繁琐，选择尺寸较为统一，对于一些椎体较小的个体，植入后假体不能很好地恢复和维持椎间隙的高度，从而引起椎间隙过宽，难以保持节段稳定，致使小关节活动丢失，最终导致非典型性骨化；二是产品抗疲劳和抗磨损性能差，疲劳断裂、疲劳磨损导致假体易产生磨损颗粒，磨损碎粒可引起无菌性骨质吸收，导致假体置换失败，术后产生并发症；三是绝大部分产品为全金属支架结构，术后假体只起维稳作用，而无法实现减震功能，且其高质高弹的力学性能与原始骨组织相容性极差，出现应力遮挡效应，破坏人体生物力学分布规律，极易导致假体陷落风险。
[0003]经查，现有专利号为CN200920035797.3的中国实用新型专利《一种新型的人工腰椎间盘假体》，其特征是人工腰椎间盘假体的结构为一整体结构，由上、下终板，弹性核心，弹性纤维束，聚合体垫圈组成；其三维的形状与人腰椎间盘的形状一致，其构造为弹性纤维束穿过上下终板打孔而成的一圈锚固点编织成网，该网内容弹性核心，该网四周被聚合体垫圈包裹。这种假体的上、下终板与中间弹性核体是采用弹性纤维束通过编制工艺编织而成，虽然在结构上也能起到减震作用，但是制造较麻烦，需要在上、下终板上开孔，而且上、下终板的表面还要另外喷涂羟基磷灰石涂层，以增加生物稳定性，使得成本也较高。
【发明内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种结构简单、制造方便、能适应不同个体需求的人工脊柱椎间盘假体，能更接近人体真实椎间盘的生物力学性能，并且无结构磨损。
[0005]本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种人工脊柱椎间盘假体，包括上端板、下端板以及中心组合体，其特征在于:所述中心组合体为若干层由外至内负泊松比单元结构组成，并且单元结构的质量和杨氏模量由外至内依次逐层减小，中心组合体与上端板、下端板之间采用3D打印技术一体化成型。
[0006]作为改进，所述中心组合体的负泊松比单元结构为三层或三层以上，每层单元结构的壁厚为0.1-2.0mm。
[0007]作为改进，所述上端板的上表面以及下端板的下表面均设有凸起的便于插入人体椎骨的棘。
[0008]作为改进，所述上端板、下端板的厚度在0.6?Imm之间。
[0009]再改进，所述上端板、下端板的粗糙表面形成有微孔隙结构，孔隙率在20%?60%。
[0010]再改进，所述中心组合体与上端板、下端板选用可植入人体的金属或非金属材料制成。
[0011]再改进，所述中心组合体与上端板、下端板选用钛合金制成。
[0012]进一步改进，所述中心组合体与上端板、下端板之间采用激光选区熔化技术一体成型。
[0013]最后，所述负泊松比单元结构为内凹六边形呈圆周排列结构，在内凹六边形中，上下两端横肋板长度相同，中间四条斜肋板长度相同，横肋板与斜肋板角度在30°?60°。
[0014]与现有技术相比，本实用新型的优点在于:中心组合体为负泊松比单元结构，并且单元结构由外到内的质量和弹性模量逐步减小，使得该结构与人体原始椎间盘生物力学性能更接近，避免应力遮挡效应，有效减少人体的异物感；中心组合体与上、下端板采用激光3D打印技术一体化成型，不存在结构件间彼此运动磨损的情况，有效避开因磨损颗粒而引发炎症的风险，而且上、下端板上凸起的棘与中心组合体的负泊松比单元结构的一体化成型，能够起到维稳减震的效果；另外，由于采用激光3D打印技术制造，上、下端板的表面粗糙度较高，无需进行表面处理即可形成连续的微孔结构，有利于人工椎间盘再生骨长入特性，增加生物稳定性。本实用新型结构简单、制造方便、能适应不同个体需求，能更接近人体真实椎间盘的生物力学性能，并且无结构磨损。
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
[0017]如图所示，本实施例的人工脊柱椎间盘假体，包括上端板1、下端板2以及中心组合体3，上端板1、下端板2与中心组合体3均选用可植入人体的医用钛合金材料制成，上端板I的上表面以及下端板2的下表面均设有凸起的便于插入人体椎骨的棘11和21，中心组合体3为负泊松比单元结构，是由三层由外至内的第一单元结构31、第二单元结构32、第三单元结构33组成，每层单元结构的壁厚为0.1-2.0mm，负泊松比单元结构为内凹六边形呈圆周排列结构，在内凹六边形中，上下两端横肋板长度相同，中间四条斜肋板长度相同，横肋板与斜肋板角度在30°?60°，然后通过连接边连接排列而成；并且第一单元结构31、第二单元结构32、第三单元结构33的质量和杨氏模量依次减小；中心组合体3与上端板1、下端板2之间采用3D打印技术一体化成型，优选采用激光选区熔化技术一体化成型，不存在结构件间彼此运动磨损的情况，有效避开因磨损颗粒而引发炎症的风险；由于采用激光3D打印技术制造，使得上端板1、下端板2的表面粗糙度较高，无需进行表面处理即可形成连续的微孔结构，有利于人工椎间盘再生骨长入特性，增加生物稳定性，通过对3D打印机工艺参数的调整，上端板1、下端板2的厚度在0.6?Imm之间，粗糙的表面形成微孔隙结构，孔隙率在20%?60%。
[0018]具体使用时，通过手术将本实施例的人工脊柱椎间盘假体植入人体的两椎骨之间，上端板1、下端板2上凸起的棘11和21插入人体椎骨内，由于中心组合体3与上端板1、下端板2之间为一体化成型，不存在结构件间彼此运动磨损的情况，有效避开因磨损颗粒而引发炎症的风险，并且中心3由外到内的质量和弹性模量逐步减小，该结构与人体原始椎间盘生物力学性能更接近，有效减少人体的异物感，上端板1、下端板2凸起的棘11和21与中心组合体3的负泊松比结构的一体化成型，能够起到维稳减震的效果，上端板1、下端板2表面粗糙度较高，在表面形成微孔结构，有利于人工椎间盘再生骨长入，增加生物稳定性。
[0019]以上所述实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。
【主权项】
1.一种人工脊柱椎间盘假体，包括上端板、下端板以及中心组合体，其特征在于:所述中心组合体为若干层由外至内负泊松比单元结构组成，并且单元结构的质量和杨氏模量由外至内依次逐层减小，中心组合体与上端板、下端板之间采用3D打印技术一体化成型。
2.根据权利要求1所述的人工脊柱椎间盘假体，其特征在于:所述中心组合体的负泊松比单元结构为三层或三层以上，每层单元结构的壁厚为0.1-2.0mm。
3.根据权利要求1所述的人工脊柱椎间盘假体，其特征在于:所述上端板的上表面以及下端板的下表面均设有凸起的便于插入人体椎骨的棘。
4.根据权利要求3所述的人工脊柱椎间盘假体，其特征在于:所述上端板、下端板的厚度在0.6?1_之间。
5.根据权利要求4所述的人工脊柱椎间盘假体，其特征在于:所述上端板、下端板的粗糙表面形成有微孔隙结构，孔隙率在20%?60%。
6.根据权利要求1至5任一权利要求所述的人工脊柱椎间盘假体，其特征在于:所述中心组合体与上端板、下端板选用可植入人体的金属或非金属材料制成。
7.根据权利要求6所述的人工脊柱椎间盘假体，其特征在于:所述中心组合体与上端板、下端板选用钛合金制成。
8.根据权利要求1至5任一权利所述的人工脊柱椎间盘假体，其特征在于:所述中心组合体与上端板、下端板之间采用激光选区熔化技术一体成型。
9.根据权利要求1至5任一权利所述的人工脊柱椎间盘假体，其特征在于:所述负泊松比单元结构为内凹六边形呈圆周排列结构，在内凹六边形中，上下两端横肋板长度相同，中间四条斜肋板长度相同，横肋板与斜肋板角度在30°?60°。
【专利摘要】一种人工脊柱椎间盘假体，包括上、下端板以及中心组合体，中心组合体为若干层由外至内负泊松比单元结构组成，单元结构的质量和杨氏模量由外至内依次减小，中心组合体与上、下端板之间采用3D打印技术一体化成型。中心组合体为负泊松比单元结构，且由外到内的质量和弹性模量逐步减小，使得结构与人体原始椎间盘生物力学性能更接近，避免应力遮挡效应，有效减少人体的异物感，起到维稳减震的效果；中心组合体与上、下端板采用激光3D打印技术一体化成型，不存在结构件间彼此运动磨损情况，有效避开因磨损颗粒而引发炎症的风险，上、下端板表面粗糙度较高，无需进行表面处理即可形成连续的微孔结构，具有结构简单、制造方便、能适应不同个体需求的特点。
【IPC分类】A61F2-44
【公开号】CN204542473
【申请号】CN201520167983
【发明人】王群, 汤进军, 杨阳, 郭智敏, 刘子瑜, 李雨蕾, 王兴, 戴悦来
【申请人】中国兵器科学研究院宁波分院
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年3月24日