一种定制化多孔钽胫骨垫块的制作方法

本发明涉及骨科植入物领域，更具体的涉及一种定制化多孔钽胫骨垫块。
背景技术：
随着老龄化进程的加速以及肥胖率的增加，越来越多人患上骨关节炎，需要进行关节置换手术。在关节置换手术后数年，往往会出现假体移位、假体感染、假体松动下沉导致骨溶解等现象，给患者带来巨大痛苦，利用胫骨垫块进行假体翻修手术是临床上常用的一种治疗手段，这其中针对胫骨平台骨缺损的胫骨垫块需求量较大。传统的胫骨垫块主要由不锈钢、钛合金等材料制备，这几种材料都存在体液环境下容易受到腐蚀，且骨整合性能差的问题，因此均未达到理想的治疗效果。多孔钽是目前医学界公认生物相容性最好的硬组织植入材料，已在临床应用多年，超过250篇文献报道其优异的生物相容性，全球超过100万例多孔钽假体植入人体。目前已植入人体的多孔钽胫骨垫块多采用化学气相淀积法制造，该方法制备的多孔钽植入假体为单一孔结构，导致植入后的多孔钽关节垫存在无法同时满足尺寸、质量、强度以及后期骨长入等性能要求的问题。技术实现要素：本发明实施例提供一种定制化多孔钽胫骨垫块，用以解决现有多孔钽胫骨垫块存在单一孔结构，植入后无法同时满足尺寸、质量、强度以及后期骨长入等性能要求的问题。本发明实施例提供一种定制化多孔钽胫骨垫块，所述胫骨垫块根据患者的骨骼情况通过三维ct扫描、三维建模，以球形钽粉为原料经粉床电子束选区熔化技术制备，所述胫骨垫块的孔隙率为70％～90％，包括第一级孔结构，第二级孔结构以及第三级孔结构；所述第二级孔结构和所述第三级孔结构的顶端与所述第一级孔结构的底端相接触，且所述第二级孔结构将所述第三级孔结构半包裹在所述第二级孔结构内侧；其中，所述第一级孔结构与假体相接触，所述第二级孔结构与软组织相接触，所述第三级孔结构与骨组织相接触。优选地，所述第一级孔结构的孔筋直径介于1.5～2.5mm之间，孔径介于1～2mm之间。优选地，所述第二级孔结构包括承重梁与多孔桁架，所述多孔桁架将所述承重梁包裹在内。优选地，所述承重梁厚度介于1～2mm之间，所述承重梁上分布着直径介于2～3mm的圆形孔，且相邻的两个所述圆形孔的间距介于1～2mm之间。优选地，所述多孔桁架结结构的孔筋直径介于0.6～1mm之间，所述多孔桁架与所述承重梁接触区域的的孔径大小介于1.5～2.5mm之间，与软组织接触区域的孔径大小介于0.6～1mm之间。优选地，所述第三级孔结构的孔筋直径介于为0.3～0.6mm之间，孔径大小介于0.4～0.6mm之间。本发明实施例提供一种多孔钽胫骨垫块，所述胫骨垫块根据患者的骨骼情况通过三维ct扫描、三维建模，以球形钽粉为原料经粉床电子束选区熔化技术制备，所述胫骨垫块的孔隙率为70％～90％，包括第一级孔结构，第二级孔结构以及第三级孔结构；所述第二级孔结构和所述第三级孔结构的顶端与所述第一级孔结构的底端相接触，且所述第二级孔结构将所述第三级孔结构半包裹在所述第二级孔结构内侧；其中，所述第一级孔结构与假体相接触，所述第二级孔结构与软组织相接触，所述第三级孔结构与骨组织相接触。本发明实施例提供的定制化多孔钽胫骨垫块，以球形钽粉为原料经粉床电子束选取熔化技术在真空环境下成形，避免了成型过程中氧、碳等杂质元素的污染，工艺简洁且垫块精度高，能与患者需要修复的部位完美契合。垫块根据接触面的不同，孔结构也各不相同，一方面可以防止骨水泥渗入假体，一方面可以增加垫块强度的同时利于软组织生长，另一方面还可以利于骨组织生长且便于手术中调整尺寸。本发明实施例提供的定制化多孔钽胫骨垫块能同时满足尺寸、质量、强度以及后期骨长入等性能要求的问题，大大缩短了手术时间，减轻了医生的劳动强度及病人的痛苦。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例提供的一种定制化多孔钽胫骨垫块结构示意图；图2为本发明实施例提供的一种定制化多孔钽胫骨垫块第一级孔结构和第二级孔结构示意图。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。图1为本发明实施例提供的一种定制化多孔钽胫骨垫块结构示意图，如图1所示，该多孔钽胫骨垫块主要包括第一级孔结构1、第二级孔结构2以及第三级孔结构3，其中，第二级孔结构2和第三级孔结构3的顶端与第一级孔结构1的一个底端相接触，且第二级孔结构2将第三级孔结构3半包裹在第二级孔结构2的内侧。在实际应用中，第一级孔结构1与假体相接触，第二级孔结构2与软组织相接触，第三级孔结构3与骨组织相接触。需要说明的是，本发明实施例提供的多孔钽钽胫骨垫块包括的三级孔结构由于接触面不同而具有不同的孔结构，该多孔钽胫骨垫块的孔隙率可以达到70％～90％。图2为本发明实施例提供的第一级孔结构和第二级孔结构示意图，如图2所示，由于多孔钽胫骨垫块的第一级孔结构1需要与假体接触，为了防止骨水泥渗入假体内，优选地，第一级孔结构1所包括的孔筋直径介于1.5～2.5mm之间，且孔径的大小介于1～2mm之间。如图2所示，本发明实施例提供的多孔钽胫骨垫块的第二级孔结构2包括有承重梁4和多孔桁架5，其中，承重梁4位于多孔桁架5内部，即多孔桁架5将承重梁4包裹在内。由于第二级孔结构2将第三级孔结构3半包裹在内，即承重梁4与第三级孔结构3之间的垂直距离小于多孔桁架5与第三级孔结构3之间的垂直距离。进一步的，如图2所示，在承重梁4上均匀分布着直径介于2～3mm的圆形孔，且相邻的两个圆形孔之间的距离介于1～2mm之间，进一步地，该承重梁4的厚度介于1～2mm之间。通过对承重梁4的设置，可以显著提高多孔钽胫骨垫块的强度。进一步地，设置在承重梁4外侧的多孔桁架5的孔筋直径为0.6～1mm，为了能够保证多孔桁架提供足够的强度以及保证软组织正常生长，优选地，多孔桁架5的两个侧面上的设置的孔径不相同。具体的，多孔桁架5与承重梁4接触区域的的孔径大小介于1.5～2.5mm之间，与软组织接触区域的孔径大小介于0.6～1mm之间。如图1所示，本发明实施例提供的多孔钽胫骨垫块包括的第三级孔结构3主要是与患者骨组织相接触，由于第三级孔结构3的内部与标准杆相连，外部与骨组织相接触，为了有利于骨组织生长且边缘手术中调整尺寸，优选地，第三级孔结构3包括的孔筋直径介于为0.3～0.6mm之间，孔径大小介于0.4～0.6mm之间。本发明实施例提供一种多孔钽胫骨垫块，其中，第一级孔结构，第二级孔结构和第三级孔结构包括的孔径和孔筋可以包括多种，基于上述区别，以下分别以实施例一至实施例三为例，来具体介绍不同的多孔钽胫骨垫块。实施例一如图1所示，该定制化多孔钽胫骨垫块主要包括第一级孔结构1、第二级孔结构2以及第三级孔结构3，其中，第二级孔结构2和第三级孔结构3的顶端与第一级孔结构1的底端相接触，且第二级孔结构2将第三级孔结构3半包裹在第二级孔结构2的内侧。在实际应用中，第一级孔结构1与假体相接触，第二级孔结构2与软组织相接触，第三级孔结构3与骨组织相接触。需要说明的是，本发明实施例提供的多孔钽胫骨垫块包括的三级结构由于接触面不同而具有不同的孔结构，该多孔钽胫骨垫块的孔隙率可以达到78％。图2为本发明实施例提供的第一级孔结构和第二级孔结构示意图，如图2所示，由于多孔钽胫骨垫块的第一级孔结构1需要与患者需要修复的假体接触，为了能够与修改的假体相接触，且避免接触后防止骨水泥渗入假体内，优选地，第一级孔结构1所包括的孔筋直径为2mm之间，且孔径的大小为1.5mm。如图2所示，本发明实施例提供的多孔钽胫骨垫块的第二级孔结构2包括有承重梁4和多孔桁架5，其中，承重梁4位于多孔桁架5内部，即多孔桁架5将承重梁4包裹在内。由于第二级孔结构2将第三级孔结构3半包裹在内，即承重梁4与第三级孔结构3之间的垂直距离小于多孔桁架5与第三级孔结构3之间的垂直距离。进一步的，如图2所示，在承重梁4上均匀分布着直径为2.5mm的圆形孔，且相邻的两个圆形孔之间的距离为1.5mm，进一步地，该承重梁4的厚度为1.5mm。通过对承重梁4的设置，可以显著提高多孔钽胫骨垫块的强度。再者，设置在承重梁4外侧的多孔桁架5包括的孔筋直径为0.8mm，为了能够保证多孔桁架提供足够的强度以及保证软组织正常生长，优选地，多孔桁架5的两个侧面上的设置的孔径不相同。具体的，多孔桁架5与承重梁4接触区域的的孔径大小为2mm，与软组织接触区域的孔径大小为0.8mm。如图1所示，本发明实施例提供的多孔钽胫骨垫块包括的第三级孔结构3主要是与患者骨组织相接触，由于第三级孔结构3的内部与标准杆相连，外部与骨组织相接触，为了有利于骨组织生长且边缘手术中调整尺寸，优选地，第三级孔结构3包括的孔筋直径为0.4mm，孔径大小为0.5mm。具体地，该关节垫块总质量为120g，弹性模量3.1gpa，抗压强度68mpa，化学成分如表1所示，满足yyt0966-2014外科植入物金属材料纯钽标准，表面摩擦系数1.1，在保证多孔钽同皮质骨相近弹性模量以及高表面高摩擦系数的前提下，能同时满足尺寸、质量、强度以及后期骨长入等性能要求的问题，大大缩短了手术时间，减轻了医生的劳动强度及病人的痛苦。表1定制化多孔钽胫骨垫块化学成分表元素conhfeti含量(ppm)0.0020.0020.0030.0010.0030.001元素siniwmonb含量(ppm)0.0030.001＜0.003＜0.002＜实施例二该定制化多孔钽胫骨垫块主要包括第一级孔结构1、第二级孔结构2以及第三级孔结构3，其中，第二级孔结构2和第三级孔结构3的顶端与第一级孔结构1的底端相接触，且第二级孔结构2将第三级孔结构3半包裹在第二级孔结构2的内侧。在实际应用中，第一级孔结构1与假体相接触，第二级孔结构2与软组织相接触，第三级孔结构3与骨组织相接触。需要说明的是，本发明实施例提供的多孔钽胫骨垫块包括的三级结构由于接触面不同而具有不同的孔结构，该钽胫骨垫块的孔隙率可以达到70％左右。由于多孔钽胫骨垫块的第一级孔结构1需要与患者需要修复的假体接触，为了能够与修改的假体相接触，且避免接触后防止骨水泥渗入假体内，优选地，第一级孔结构1所包括的孔筋直径为2.5mm，且孔径的大小为1mm。本发明实施例提供的多孔钽胫骨垫块的第二级孔结构2包括有承重梁4和多孔桁架5，其中，承重梁4位于多孔桁架5内部，即多孔桁架5将承重梁4包裹在内。由于第二级孔结构2将第三级孔结构3半包裹在内，即承重梁4与第三级孔结构3之间的垂直距离小于多孔桁架5与第三级孔结构3之间的垂直距离。进一步的，在承重梁4上均匀分布着直径为2mm的圆形孔，且相邻的两个圆形孔之间的距离为2mm，进一步地，该承重梁4的厚度为2mm。通过对承重梁4的设置，可以显著提高多孔钽胫骨垫块的强度。再者，设置在承重梁4外侧的多孔桁架5包括的孔筋直径为1mm，为了能够保证多孔桁架提供足够的强度以及保证软组织正常生长，优选地，多孔桁架5的两个侧面上的设置的孔径不相同。具体的，多孔桁架5与承重梁4接触区域的的孔径大小为1mm，与软组织接触区域的孔径大小为0.6mm。本发明实施例提供的多孔钽胫骨垫块包括的第三级孔结构3主要是与患者骨组织相接触，由于第三级孔结构3的内部与标准杆相连，外部与骨组织相接触，为了有利于骨组织生长且边缘手术中调整尺寸，优选地，第三级孔结构3包括的孔筋直径为0.6mm，孔径大小为0.4mm。具体地，该关节垫块总质量为150g，弹性模量4gpa，抗压强度88mpa，化学成分满足yyt0966-2014外科植入物金属材料纯钽标准，表面摩擦系数1.3。实施例三该定制化多孔钽胫骨垫块主要包括第一级孔结构1、第二级孔结构2以及第三级孔结构3，其中，第二级孔结构2和第三级孔结构3的顶端与第一级孔结构1的底端相接触，且第二级孔结构2将第三级孔结构3半包裹在第二级孔结构2的内侧。在实际应用中，第一级孔结构1与假体相接触，第二级孔结构2与软组织相接触，第三级孔结构3与骨组织相接触。需要说明的是，本发明实施例提供的多孔钽胫骨垫块包括的三级结构由于接触面不同而具有不同的孔结构，该多孔钽胫骨垫块的孔隙率为90％。由于多孔钽胫骨垫块第一级孔结构1需要与患者需要修复的假体接触，为了能够与修改的假体相接触，且避免接触后防止骨水泥渗入假体内，优选地，第一级孔结构1所包括的孔筋直径为1.5mm，且孔径的大小为2mm。本发明实施例提供的多孔钽胫骨垫块的第二级孔结构2包括有承重梁4和多孔桁架5，其中，承重梁4位于多孔桁架5内部，即多孔桁架5将承重梁4包裹在内。由于第二级孔结构2将第三级孔结构3半包裹在内，即承重梁4与第三级孔结构3之间的垂直距离小于多孔桁架5与第三级孔结构3之间的垂直距离。进一步的，在承重梁4上均匀分布着直径为3mm的圆形孔，且相邻的两个圆形孔之间的距离为1mm，进一步地，该承重梁4的厚度为1mm。通过对承重梁4的设置，可以显著提高多孔钽胫骨垫块的强度。再者，设置在承重梁4外侧的多孔桁架5包括的孔筋直径为0.6mm之间，为了能够保证多孔桁架提供足够的强度以及保证软组织正常生长，优选地，多孔桁架5的两个侧面上的设置的孔径不相同。具体的，多孔桁架5与承重梁4接触区域的的孔径大小为2.5mm，与软组织接触区域的孔径大小为1mm。本发明实施例提供的多孔钽胫骨垫块包括的第三级孔结构3主要是与患者骨组织相接触，由于第三级孔结构3的内部与标准杆相连，外部与骨组织相接触，为了有利于骨组织生长且边缘手术中调整尺寸，优选地，第三级孔结构3包括的孔筋直径为0.3mm，孔径大小为0.6mm。具体地，该关节垫块总质量为100g，弹性模量2.2gpa，抗压强度55mpa，化学成分满足yyt0966-2014外科植入物金属材料纯钽标准，表面摩擦系数1.0。综上所述，本发明实施例提供一种定制化多孔钽胫骨垫块，所述胫骨垫块根据患者的骨骼情况通过三维ct扫描、三维建模，以球形钽粉为原料经粉床电子束选区熔化技术制备，所述胫骨垫块的孔隙率为70％～90％，包括第一级孔结构，第二级孔结构以及第三级孔结构；所述第二级孔结构和所述第三级孔结构的顶端与所述第一级孔结构的底端相接触，且所述第二级孔结构将所述第三级孔结构半包裹在所述第二级孔结构内侧；其中，所述第一级孔结构与假体相接触，所述第二级孔结构与软组织相接触，所述第三级孔结构与骨组织相接触。本发明实施例提供的多孔钽胫骨垫块，以球形钽粉为原料经粉床电子束选取熔化技术在真空环境下成形，避免了成型过程中氧、碳等杂质元素的污染，工艺简洁且垫块精度高，能与患者需要修复的部位完美契合。垫块根据接触面的不同，孔结构也各不相同，一方面可以防止骨水泥渗入假体，一方面可以增加垫块强度的同时利于软组织生长，另一方面还可以利于骨组织生长且便于手术中调整尺寸。本发明实施例提供的多孔钽胫骨垫块能同时满足尺寸、质量、强度以及后期骨长入等性能要求的问题，大大缩短了手术时间，减轻了医生的劳动强度及病人的痛苦。尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。当前第1页12