一种3D打印金属骨小梁表面髋关节假体的制作方法

本实用新型属于人工髋关节假体技术领域，具体涉及一种3D打印金属骨小梁表面髋关节假体。

背景技术：

近年来，随着我国医疗器械技术的不断更新，将3D打印技术引入医疗器械制造领域可实现人工关节的个性化定制与直接快速成型，从而快速有效的保障了手术的成功率。特别是在骨科领域，人工髋关节的置换手术，已经成为医学界治疗髋关节致残类疾病所采取的唯一有效的方法，术后植入的髋臼杯和股骨柄与自然骨之间的固定效果实决定人工关节使用的关键。目前医学界普遍采用的固定方法有两种，一种是骨水泥固定技术，另一种是使用表面涂层的生物固定技术。采用骨水泥固定技术由于在关节长期使用后期出现应力遮挡比较严重，所以一般只用于高龄患者。采用表面涂层生物固定技术具体有以下三种涂层：1.钛涂层2.羟基磷灰石涂层3.钽涂层。其都是通过在髋臼杯和股骨柄表面喷涂的方式，使之表面形成微孔粗糙表面，诱导骨细胞的长入。但是，钛合金易磨损，容易导致微粒渗透使软组织变黑，羟基磷灰石在一定时间内会被吸收，失去相应的作用。钽涂层虽然生物相容性很好，其骨小梁能有效避免应力屏蔽，但由于其采用离子喷涂的方式，孔型结构不可控，不能实现个性化定制。

骨小梁是骨皮质在松质骨内的延伸部分，即骨小梁与骨皮质相连接，在骨髓腔中呈不规则立体网状结构，如丝瓜络样或海绵状，在网络之间形成无数互相贯通的微孔，起支持造血组织的作用。现阶段，如何利用现代3D打印技术将钛合金粉末或其他生物合金粉末扫描熔融成带有骨小梁结构的各个骨缺损部位假体，并合理设计其结构形态以达到修复、填充、支撑、再造以及整形等功能是本领域所面临的新任务。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种3D打印金属骨小梁表面髋关节假体。其通过在髋关节股骨柄的中段套设有袖套，所述袖套由形状为管状的套装部和设置于套装部侧壁且形状为倒锥状的突起部一体成型而成，所述突起部外壁呈锯齿状或阶梯状，外表面具有金属骨小梁微孔层，套在股骨柄上。当假体植入人体时，由于人体重力使倒锥形的突起部与人体股骨髓腔紧密贴合，同时锥体上的锯齿状或阶梯状沟纹增大了袖套与人体股骨髓腔的接触面积，有利于骨组织的长入，当自然骨和假体长在一起后，实现了一体化固定，有效的防止了关节假体因应力遮挡出现的松动和下沉，延长了植入体的使用寿命。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种3D打印金属骨小梁表面髋关节假体，其特征在于，包括髋关节股骨柄，所述髋关节股骨柄的中段套设有袖套，所述髋关节股骨柄的柄颈上端套设有股骨球头，所述股骨球头外套设有髋臼内衬，所述髋臼内衬外套设有髋臼杯，所述髋臼内衬和髋臼杯均为半球形结构；所述袖套由形状为管状的套装部和设置于套装部侧壁且形状为倒立的直角斜圆锥状的突起部一体成型而成，所述突起部的倾斜侧壁上设置有锯齿状或阶梯状沟纹；所述袖套和髋臼杯均为3D打印金属产品。

上述的一种3D打印金属骨小梁表面髋关节假体，其特征在于，所述套装部、突起部以及髋臼杯的外表面均设置有微孔层。

上述的一种3D打印金属骨小梁表面髋关节假体，其特征在于，所述微孔层的厚度为0.05mm～15mm，所述微孔层的孔隙率为10％～90％，所述微孔层的通孔率为100％。

上述的一种3D打印金属骨小梁表面髋关节假体，其特征在于，所述微孔层中微孔的孔径为0.5mm～3mm，所述微孔层中孔筋的厚度为0.1mm～3mm。

上述的一种3D打印金属骨小梁表面髋关节假体，其特征在于，所述3D打印金属产品的材质为钛合金或钴合金。

上述的一种3D打印金属骨小梁表面髋关节假体，其特征在于，所述髋臼杯上开设有用于螺钉固定髋臼的通孔。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：本实用新型在髋关节股骨柄的中段套设有袖套，所述袖套由形状为管状的套装部和设置于套装部侧壁且形状为倒立直角斜圆锥状的突起部一体成型而成，所述突起部的倾斜侧壁上设有锯齿状或阶梯状沟纹，外表面具有金属骨小梁微孔层，套在股骨柄上。当假体植入人体时，由于人体重力使倒锥形的突起部与人体股骨髓腔紧密贴合，同时锥体上的锯齿状或阶梯状沟纹增大了袖套与人体股骨髓腔的接触面积，有利于骨组织的长入，当自然骨和假体长在一起后，实现了一体化固定，有效的防止了关节假体因应力遮挡出现的松动和下沉，延长了植入体的使用寿命。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型袖套的结构示意图。

图3为本实用新型髋臼杯的结构示意图。

附图标记说明:

1—股骨柄； 2—袖套； 2-1—套装部；

2-2—突起部； 3—股骨球头； 4—髋臼内衬；

5—髋臼杯； 5-1—通孔； 6—沟纹。

具体实施方式

实施例1

如图1和图2所示的一种3D打印金属骨小梁表面髋关节假体，包括髋关节股骨柄1，所述髋关节股骨柄1的中段套设有袖套2，所述髋关节股骨柄1的柄颈上端套设有股骨球头3，所述股骨球头3外套设有髋臼内衬4，所述髋臼内衬4外套设有髋臼杯5，所述髋臼内衬4和髋臼杯5均为半球形结构；所述袖套2)由形状为管状的套装部2-1和设置于套装部2-1侧壁且形状为倒立的直角斜圆锥状的突起部2-2一体成型而成，所述突起部2-2的倾斜侧壁上设置有锯齿状或阶梯状沟纹6；所述袖套2和髋臼杯5均为3D打印金属产品。

如图2所示，所述袖套2由形状为管状的套装部2-1和设置于套装部2-1侧壁且形状为倒立的直角斜圆锥状的突起部2-2一体成型而成，所述突起部2-2外壁呈锯齿状或阶梯状，外表面具有金属骨小梁微孔层，套在股骨柄上。当假体植入人体时，由于人体重力使倒锥形的突起部2-2与人体股骨髓腔紧密贴合，同时椎体上的锯齿状或阶梯状沟纹增大了袖套2与人体股骨髓腔的接触面积，有利于骨组织的长入，当自然骨和假体长在一起后，实现了一体化固定，有效的防止了关节假体因应力遮挡出现的松动和下沉，延长了植入体的使用寿命。

如图2所示，所述套装部2-1和突起部2-2的外表面均设置有微孔层。如图3所示，所述髋臼杯5外表面具有层厚可调的微孔层；所述髋臼杯5的外表面设有通孔5-1，用以采用螺钉连接来固定髋臼。

本实施例中，微孔层的厚度为0.05mm～15mm，所述微孔层的孔隙率为10％～90％，所述微孔层的通孔率为100％；所述微孔层中微孔的孔径为0.5mm～3mm，所述微孔层中孔筋的厚度为0.1mm～3mm。本实施例中，所述袖套2和髋臼杯5采用的3D打印材料为钛合金粉末或钴合金粉末。

结合图1、图2和图3，本实用新型使用时，强所述髋关节假体植入人体髋关节部位，用所述股骨柄1的下端插入人体股骨髓腔中，直至紧密契合，所述髋臼杯5植入人体髋臼窝内。

所述袖套2和髋臼杯5均采用3D打印制备。具体是由计算机完成其结构设计和外表面骨小梁结构添加，将设计好的模型信息输入由计算机控制的金属3D打印设备中，利用高能束流对成形设备中的钛合金粉末或其他医用生物合金粉末进行分层扫描、高温熔融，按照模型形状层层选区熔融堆积成型，成型后的袖套2和髋臼杯5外表面具有骨小梁多孔结构，髋臼垫块4整体为骨小梁多孔结构，其结构抗压强度和弹性模量均达到人工骨关节要求。

袖套2和髋臼杯5的金属骨小梁微孔层厚度在0.05mm～15mm范围内可调，以1～3mm为最优；孔径为0.5～3mm，以1.5～3mm为最优；孔筋为0.1～3mm，以0.5mm为最优；孔隙率为10％～90％，以70％～80％为最优，通孔率可达到100％，具体参数根据不同年龄阶段患者定制打印。其特殊的微孔结构增大了与松质骨的接触面积，其孔隙结构能促进营养物质和代谢产物的运输，加速细胞的黏附及血管与神经的长入，为“骨长入”提供结构性骨诱导条件，引导骨细胞长入植入物内部，最终将人体骨与植入物“固连”在一起，延长了该植入体的使用寿命。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制。凡是根据实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。