多孔钛椎间融合器及其制备方法与流程

文档序号:11870873阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种多孔钛椎间融合器,为通过3D打印机将钛合金材料一体打印成型的结构件,其特征在于:包括支撑结构部(1)和孔隙结构部(2);支撑结构部(1)与孔隙结构部(2)相互呈一体状固定连接在一起;支撑结构部(1)用于承担外部载荷,孔隙结构部(2)用于引导新骨长入;支撑结构部(1)的体积占融合器总体积的5%至20%;孔隙结构部(2)在融合器的上侧、下侧、前侧、后侧和右侧呈开放式地向外露出。

2.根据权利要求1所述的多孔钛椎间融合器,其特征在于:所述的支撑结构部(1)包括依次相连的安装部(11)、左支架(12)、连接部(13)和右支架(14);安装部(11)设有一对分前后设置的器械槽(11-1)和一个沿左右向设置的位于所述的一对器械槽中间的器械孔(11-2)。

3.根据权利要求1所述的多孔钛椎间融合器,其特征在于:所述的支撑结构部(1)包括依次相连的安装部(11)、左支架(12)、连接部(13)和右支架(14);左支架(12)和右支架(14)均采用上下分布设置的一对十字板结构且通过相应的立柱相连的结构,左支架(12)与右支架(14)之间通过连接部(13)相连。

4.根据权利要求3所述的多孔钛椎间融合器,其特征在于:所述的支撑结构部(1)的连接部(13)包括前立柱(13-1)、后立柱(13-2)、上横梁(13-3)和下横梁(13-4);前立柱(13-1)与后立柱(13-2)之间通过上横梁(13-3)和下横梁(13-4)相连;

左支架(12)具有左上架(12-1)、左下架(12-2)和左中立柱(12-3);左中立柱(12-3)连接在左上架(12-1)与左下架(12-2)之间;左上架(12-1)与左下架(12-2)均呈十字板结构,并同时呈从左前至右后以及从左后至右前的交叉结构设置,并且左中立柱(12-3)位于左上架(12-1)和左下架(12-2)各自的交叉部位处;

左上架(12-1)的左侧的前后两端与安装部(11)的上部的右侧相连,左下架(12-2)的左侧的前后两端与安装部(11)的下部的右侧相连;左上架(12-1)的右侧前端与前立柱(13-1)的上部左侧相连,左上架(12-1)的右侧后端与后立柱(13-2)的上部左侧相连;左下架(12-2)的右侧的前端与前立柱(13-1)的下部左侧相连,左下架(12-2)的右侧的后端与后立柱(13-2)的下部左侧相连;从而使得左支架(12)的前后两侧均具有三角柱形的开放空间;

右支架(14)具有右上架(14-1)、右下架(14-2)和右中立柱(14-3);右中立柱(14-3)连接在右上架(14-1)与右下架14-2之间;右上架(14-1)与右下架(14-2)均呈十字板结构,并同时呈从左前至右后以及从左后至右前的交叉结构设置,并且右中立柱(14-3)位于右上架(14-1)和右下架(14-2)各自的交叉部位处;

右上架(14-1)的左侧的前端与前立柱(13-1)的上部右侧相连,右上架(14-1)的左侧的后端与后立柱(13-2)的上部右侧相连;右下架(14-2)的左侧的前端与前立柱(13-1)的下部右侧相连,右下架(14-2)的左侧的后端与后立柱(13-2)的下部右侧相连;从而使得右支架(14)的前后两侧和右侧均具有三角柱形的开放空间。

5.根据权利要求4所述的多孔钛椎间融合器,其特征在于:所述的支撑结构部(1)还设有右前立柱(15)和右后立柱(16);右前立柱(15)连接在右上架(14-1)的右前端与右下架(14-2)的右前端之间,右后立柱(16)连接在右上架(14-1)的右后端与右下架(14-2)的右后端之间。

6.根据权利要求1所述的多孔钛椎间融合器,其特征在于:所述的支撑结构部(1)的长度L为22mm至36mm,宽W为8mm至14mm,高度H为3mm至18mm。

7.根据权利要求1所述的多孔钛椎间融合器,其特征在于:所述的空隙结构部(2)为由呈正四面体结构的空隙单元组合构成;其中,结构单元的均由4根长度相同的长方体柱形的钛柱(21)连接构成,并且各钛柱(21)相互之间的夹角为109度28分。

8.根据权利要求7所述的多孔钛椎间融合器,其特征在于:所述的空隙结构部(2)中的每根钛柱(21)的长度l为0.3mm至0.6mm,宽度w和厚度h相同,为0.1mm至0.3mm;空隙结构部(2)的孔隙率为70%至90%。

9.一种多孔钛椎间融合器的制备方法,具体包括以下步骤:

① 利用计算机辅助设计(CAD)软件进行椎间融合器的外形设计,使其能够与人椎体的解剖学外形相匹配;所述CAD软件为Unigraphics、Pro/E、Solidworks等;

② 在融合器外形轮廓内设计与之匹配的力学支撑结构,本实施例1支撑结构体积占融合器总体积的10%,力学支撑结构CAD数据以独立的STL数据格式存储;

③ 在去除力学支撑结构的剩余空间内设计微观孔隙结构,孔隙尺寸为200μm,微观孔隙结构CAD数据以独立的STL数据格式存储;

④ 将力学支撑结构的STL数据和微观孔隙结构STL数据分别导入分层切片处理软件,并保持力学支撑结构与微观孔隙结构设计时的相对空间位置,然后,利用分层切片处理软件对力学支撑结构和微观孔隙结构STL数据进行分层切片处理,分别转换成两个独立的二维数据信息文件;

⑤ 将力学支撑结构和微观孔隙结构两个独立的二维数据信息文件导入3D打印设备控制软件,保持力学支撑结构和微观孔隙结构设计时的相对空间位置,设置相应的3D打印工艺参数;

⑥ 以钛合金粉末为原材料,进行一体化3D打印制作,获得多孔钛椎间融合器。

10.根据权利要求9所述的一种多孔钛椎间融合器的制备方法,其特征在于其中步骤⑤所设置的对应于力学支撑结构的3D打印制作工艺参数为:激光的功率是120W至180W,扫描速度为800mm/s至1200mm/s,铺粉厚度为0.02mm,扫描间距:60μm至100μm;

对应于微观孔隙结构3D打印制作工艺参数为:激光的功率是60W至160W,扫描速度为100mm/s至360mm/s,铺粉厚度为0.02mm,扫描间距,80μm至250μm。

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