多孔钽单髁膝关节假体填充块的制作方法

1.本发明属于人工关节假体领域，具体涉及一种多孔钽单髁膝关节假体填充块。


背景技术：

2.骨小梁膝关节填充块是一种用于膝关节置换术的植入性假体，主要适用于膝关节置换术中骨缺损病症，用于为外科医师提供一种可供选择的结构性移植性假体，适用于重建由于严重退化、创伤或其它病理改变造成的膝关节骨缺损。
3.目前，市场上填充块多为全膝关节3d打印钛合金骨小梁结构填充块，尚无单髁膝关节填充块。通过对市场上同类的骨小梁填充块进行调研，发现其主要存在以下几个缺陷：
4.1)、由于3d打印技术是利用高功率的激光束进行工作，因此功率消耗较大，生产成本高；
5.2)、钛合金骨小梁结构相较于钽金属骨小梁结构生物相容性差，弹性模量较大，应力遮挡大，孔隙率低，使骨小梁块难以较好地与骨相适配，因此在人工骨植入物的初期稳定性较差；
6.3)、钛合金(ti6al4v)材料中的钒在人体环境中析出，会对人体产生危害。
7.因此，当前的钛合金骨小梁结构填充块在植入人体中时，其初期稳定性以及生物相容性差，同时基于其材料特征存在一定的危害，故而难以保证手术质量以及患者的术后效果。


技术实现要素：

8.本发明的目的是提供一种多孔钽单髁膝关节假体填充块，以解决现有技术中钛合金骨小梁结构填充块在植入人体中时，其初期稳定性以及生物相容性差，同时基于其材料特征存在一定的危害，难以保证手术质量以及患者的术后效果的问题。
9.为了实现上述目的，本发明提供一种多孔钽单髁膝关节假体填充块，包括由网状玻璃碳制成的基体，所述基体的表面覆盖有经气相沉积工艺形成的钽金属多孔结构层，所述基体上设有与股骨髁相卡合的限位结构。
10.在一种可能的设计中，所述限位结构包括限位孔，所述限位孔配设为锥孔，且该锥孔的轴线平行于基体的轴线。
11.在一种可能的设计中，所述锥孔的锥度为1:3～4。
12.在一种可能的设计中，所述限位孔设置于所述基体的中心处，并且所述限位孔的轴线与所述基体的轴线重合。
13.在一种可能的设计中，所述限位结构还包括偏心孔，所述偏心孔设置于所述基体的边缘。
14.在一种可能的设计中，所述偏心孔的锥度为1:4～5。
15.在一种可能的设计中，所述基体配设为锥体。
16.在一种可能的设计中，所述基体上设有条形槽。
17.在一种可能的设计中，所述条形槽配设为两个，并且相对于所述限位结构大致对称设置。
18.在一种可能的设计中，所述基体面向所述股骨髁的一端面配设为曲面。
19.通过上述技术方案，基体特有的骨小梁结构可完美的与人体骨匹配，可有效的刺激骨长入，保证了植入产品的术后稳定性。多孔钽骨小梁结构与松质骨力学性能、弹性模量较为接近，植入人体后可很好的避免应力遮挡。多孔钽具有很好的化学稳定性和生物相容性，在人体酸碱环境下基本不会分解出其他有毒有害物质，保证了植入后的安全性。
20.另外，由于限位结构能够与股骨髁相卡合，可以防止基体转动，由此提供较好的植入压配稳定性，使植入后产品与缺损部位的完美压配。该填充块填补了尚无单髁膝关节置换中胫骨缺损产品的空白，为该骨缺损病症提供了较佳的解决方案，具有较好的实用性和应用前景。
附图说明
21.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。
22.图1是本发明提供的多孔钽单髁膝关节假体填充块在一种视角下的立体结构示意图；
23.图2是本发明提供的多孔钽单髁膝关节假体填充块在另一种视角下的立体结构示意图；
24.图3是本发明提供的多孔钽单髁膝关节假体填充块的剖视结构示意图；
25.图4是本发明提供的多孔钽单髁膝关节假体填充块与股骨髁在配合状态下结构示意图。
26.上述附图中：1-基体，2-限位孔，3-偏心孔，4-条形槽，5-曲面，6-股骨髁。
具体实施方式
27.下面结合附图及具体实施例来对本发明作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明虽然是用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本发明示例的实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为本发明限制在本文阐述的实施例中。
28.根据本公开的具体实施方式，提供了一种多孔钽单髁膝关节假体填充块。图1至图4示出了其中一种具体实施例。
29.参阅图1至图4所示，该多孔钽单髁膝关节假体填充块包括由网状玻璃碳制成的基体1，所述基体1的表面覆盖有经气相沉积工艺形成的钽金属多孔结构层，所述基体1上设有与股骨髁6相卡合的限位结构。
30.网状玻璃碳是一种有众多开孔的蜂窝状玻璃碳，其基本结构是微晶尺寸极小的乱层结构，微细组织为非取向。由酚醛树脂、呋喃树脂以及蔗糖、纤维素、聚偏二氯乙烯等炭化得到。玻璃碳的端口形貌和结构特征类似玻璃，与玻璃兼有不透气性、低比表面积和各向同
性等特性。基于网状玻璃碳的材料特征，由该种材料制成的基体1具有较高的化学稳定性、比表面积和电导率，导热率和热膨胀系数都很低，结构强度大，对流体的阻力小。
31.基体在进行气相沉积工艺制备钽金属多孔结构层时，采用的具体方法是：将网状玻璃碳基体放入真空高温反应炉(第二反应室)内，同时在第一反应室放置商业纯钽，同时通入cl2和h2，使得氯气与固体钽发生化学反应，生成tacl5气体。进入第二反应室，使基体与h2在1000℃高温下反应6小时，在玻璃碳基体上置换出钽单质，同时hcl和tacl5的气体进行尾气处理，完成一次工艺。其中tacl5会与空气中的水发生反应，生成taocl3杂质，所以需要先排除反应室中的空气，之后再通入氩气进行保护。工艺重复数次后，即得到钽金属骨小梁填充块。
32.在本公开中，骨小梁多孔结构孔径：500
±
300μm，骨小梁多孔结构丝径：400
±
300μm，骨小梁多孔结构孔隙率：50％～80％。其表面骨小梁多孔结构的高度互联的蜂窝结构可提供广泛的骨长入，材料的高摩擦系数提供植入物良好的初始稳定性，低弹性模量可以减少应力遮挡，钽金属材料本身有很好的强度和延展性，可抵抗化学性侵蚀，钽还具有良好的生物相容性，有利于手术安全有效进行，填充患者股骨髁6内侧骨缺损，增加手术成功率，有效保证了手术质量以及患者的术后效果。
33.通过上述技术方案，基体1特有的骨小梁结构可完美的与人体骨匹配，可有效的刺激骨长入，保证了植入产品的术后稳定性。多孔钽骨小梁结构与松质骨力学性能、弹性模量较为接近，植入人体后可很好的避免应力遮挡。多孔钽具有很好的化学稳定性和生物相容性，在人体酸碱环境下基本不会分解出其他有毒有害物质，保证了植入后的安全性。
34.另外，由于限位结构能够与股骨髁6相卡合，可以防止基体1转动，由此提供较好的植入压配稳定性，使植入后产品与缺损部位的完美压配。该填充块填补了尚无单髁膝关节置换中胫骨缺损产品的空白，为该骨缺损病症提供了较佳的解决方案，具有较好的实用性和应用前景。
35.需要说明的是，气相沉积工艺为现有技术，本领域人员可以在本公开的技术构思下，对基体1进行常规性改进。
36.在本公开提供的一种实施例中，所述限位结构包括限位孔2，所述限位孔2配设为锥孔，且该锥孔的轴线平行于基体1的轴线。这样的结构设计，可很好地防止其转动，有益于使其与股骨髁6稳定匹配，从而保证植入产品的术后稳定性。
37.具体地，所述锥孔的锥度为1:3～4。需要说明的是，对于锥孔的锥度选择，可以根据股骨髁6上的限位轴(也具有锥度)结构灵活配设，以能够有效限定基体1的位置为宜，换句话说，能够有效防止基体1在植入后转动即可。
38.作为一种选择，所述限位孔2设置于所述基体1的中心处，并且所述限位孔2的轴线与所述基体1的轴线重合。这样有益于对基体1进行快速有效的定位，并方便施术者植入。
39.进一步地，所述限位结构还包括偏心孔3，所述偏心孔3设置于所述基体1的边缘。偏心孔3和锥孔的双孔设计，可防止基体1转动，即，限制基体1的自由度，从而保证基体1在植入后的稳定性。
40.进一步地，所述偏心孔3的锥度为1:4～5。相似地，对于偏心孔3的锥度选择，可以根据股骨髁6上的安装轴(也具有锥度)结构灵活配设，以能够有效限定基体1的位置为宜，换句话说，能够有效防止基体1在植入后转动即可。
41.参阅图1和图2所示，所述基体1配设为锥体。即，该基体1也具有锥度。这样设计，可便于在手术中更好的压配，进而提高与松质骨的压配稳定性。当需要说明的是，该基体1的锥度较小，具体可根据植入环境灵活设置。
42.在本公开提供的一种实施例中，所述基体1上设有条形槽4。这样一来，可以使该条形槽4与股骨髁6表面的凸起有效配合，即，通过凹凸配合的方式限定填充块的位置，保证产品植入后的术后稳定性。
43.具体地，所述条形槽4配设为两个，并且相对于所述限位结构大致对称设置，增大填充块与股骨髁6的接触面积，保证填充块与股骨髁6的压配效果。
44.需要说明的是，大致对称设置，旨在表示两个条形槽4的位置相对来说保持对称状态，并且绝对意义上的完全对称，可以存在一定的微量误差。
45.在本公开中，所述基体1面向所述股骨髁6的一端面配设为曲面5。该曲面5的设计，可以使填充块与股骨髁6内面能够更好地贴合，进而保证其植入后的装配稳定性。
46.实施例1
47.在本实施例1中，该多孔钽单髁膝关节假体填充块包括由网状玻璃碳制成的基体1，基体1的表面覆盖有经气相沉积工艺形成的钽金属多孔结构层，基体1上设有与股骨髁6相卡合的限位结构。骨小梁多孔结构孔径：500
±
300μm，骨小梁多孔结构丝径：400
±
300μm，骨小梁多孔结构孔隙率：50％～80％。
48.这样设计，可以使填充块表面骨小梁多孔结构的高度互联的蜂窝结构可提供广泛的骨长入，材料的高摩擦系数提供植入物良好的初始稳定性，低弹性模量可以减少应力遮挡，钽金属材料本身有很好的强度和延展性，可抵抗化学性侵蚀，钽还具有良好的生物相容性，有利于手术安全有效进行，填充患者股骨髁6内侧骨缺损，增加手术成功率，有效保证了手术质量以及患者的术后效果。
49.而基体1特有的骨小梁结构可完美的与人体骨匹配，可有效的刺激骨长入，保证了植入产品的术后稳定性。多孔钽骨小梁结构与松质骨力学性能、弹性模量较为接近，植入人体后可很好的避免应力遮挡。多孔钽具有很好的化学稳定性和生物相容性，在人体酸碱环境下基本不会分解出其他有毒有害物质，保证了植入后的安全性。
50.另外，由于限位结构能够与股骨髁6相卡合，可以防止基体1转动，由此提供较好的植入压配稳定性，使植入后产品与缺损部位的完美压配。该填充块填补了尚无单髁膝关节置换中胫骨缺损产品的空白，为该骨缺损病症提供了较佳的解决方案，具有较好的实用性和应用前景。
51.实施例2
52.在本实施例2中，对限位结构进行了优化设计。
53.具体地，在基体上设置限位孔2，并且限位孔2配设为锥孔，且该锥孔的轴线平行于基体1的轴线。这样的结构设计，可很好地防止其转动，有益于使其与股骨髁6稳定匹配，从而保证植入产品的术后稳定性。
54.在本实施例中，锥孔的锥度为1:4。同时，限位孔2设置于基体1的中心处，并且限位孔2的轴线与基体1的轴线重合。这样有益于对基体1进行快速有效的定位，并方便施术者植入。
55.实施例3
56.在实施例中，对限位结构进行了优化设计。
57.与实施例2不同的是，锥孔的锥度为1:3。这样的结构设计，可很好地防止其转动，有益于使其与股骨髁6稳定匹配，从而保证植入产品的术后稳定性。
58.实施例4
59.在实施例2或者实施例3的基础上，在基体上设置偏心孔3。偏心孔3的锥度为1:5。
60.偏心孔3设置于基体1的边缘。偏心孔3和锥孔的双孔设计，可防止基体1转动，即，限制基体1的自由度，从而保证基体1在植入后的稳定性。
61.这样设置，可以根据股骨髁6上的安装轴(也具有锥度)结构灵活配设，以能够有效限定基体1的位置为宜，换句话说，能够有效防止基体1在植入后转动即可。
62.实施例5
63.参阅图1和图2所示，基体1配设为锥体。即，该基体1也具有锥度。这样设计，可便于在手术中更好的压配，进而提高与松质骨的压配稳定性。当需要说明的是，该基体1的锥度较小，具体可根据植入环境灵活设置。
64.与此同时，在基体1上设有条形槽4。这样一来，可以使该条形槽4与股骨髁6表面的凸起有效配合，即，通过凹凸配合的方式限定填充块的位置，保证产品植入后的术后稳定性。
65.具体地，条形槽4配设为两个，并且相对于限位结构大致对称设置，增大填充块与股骨髁6的接触面积，保证填充块与股骨髁6的压配效果。
66.实施例6
67.在本实施例中，在实施例1至实施例5中任一项实施例的基础上，在基体1面向股骨髁6的一端面配设为曲面5。该曲面5的设计，可以使填充块与股骨髁6内面能够更好地贴合，进而保证其植入后的装配稳定性。
68.该发明的有益效果在于：
69.1.本发明产品填补了尚无单髁膝关节置换中胫骨缺损产品的空白，为该骨缺损病症提供了较佳的解决方案。
70.2.其特有的骨小梁结构可完美的与人体骨匹配，可有效的刺激骨长入，保证了植入产品的术后稳定性。多孔钽骨小梁结构与松质骨力学性能、弹性模量较为接近，植入人体后可很好的避免应力遮挡。
71.3.多孔钽具有很好的化学稳定性和生物相容性，在人体酸碱环境下基本不会分解出其他有毒有害物质，保证了植入后的安全性。
72.4.其独特的结构两锥度孔结构设计，与股骨髁6完美匹配，可很好地防止其转动。端面的曲面设计可很好地与股骨髁6内面贴合，保证了植入后的装配稳定性。
73.5.本发明其独特侧面锥度设计，可实现好的植入压配稳定性，保证植入后产品与缺损部位的完美压配。
74.6.多规格尺寸分布，间隔0.5mm的规格分布，为医师提供了更多的选择，同时保留患者更多骨质，能够为患者提供更好的骨保留。
75.最后应说明的是，本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要
求书。