一种3D打印多孔椎间融合器的制作方法

一种3d打印多孔椎间融合器
技术领域
1.本实用新型涉及医疗器械领域，特别是涉及一种3d打印多孔椎间融合器。


背景技术：

2.在椎体间进行椎间融合术是目前治疗腰椎退行性疾病的主要方法之一，常用于治疗腰椎不稳、腰椎管狭窄、退行性椎体滑脱、退行性脊柱侧凸、退行性椎间盘疾病等。理想的椎间融合器要求能纠正脊柱畸形，恢复正常的生理曲度，保持椎间隙的稳定，最重要的是促进骨融合。
3.在临床手术中，椎间融合器的形态设计、材料性质及植入方法都直接决定了融合手术的效果。目前市面上标准化、批量化、序列化生产的椎间融合器难以匹配不同患者的个性化解剖特征以及不同骨骼质量患者的特殊需求，导致融合器植入体内后，发生沉降、疲劳失效、不融合等问题。


技术实现要素：

4.鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种3d打印多孔椎间融合器，用于解决现有技术中的问题。
5.为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种3d打印多孔椎间融合器，包括设有内腔的融合器本体，所述融合器本体包括上椎体接触面和下椎体接触面，所述内腔分别在上椎体接触面和下椎体接触面和融合器本体的前侧壁和后侧壁上设有多孔涂层；所述融合器本体的头端还设有植骨孔，所述融合器本体的尾端还设有敲击组件和夹持部；所述融合器本体自头端至尾端的横截面先增大后减小。
6.在本实用新型的一些实施方式中，所述内腔分别在上椎体接触面和下椎体接触面设有多孔类似骨小梁结构；所述多孔类似骨小梁结构的孔隙率为40％-80％，孔径大小为400μm-900μm。
7.在本实用新型的一些实施方式中，所述内腔分别在融合器本体的前侧壁和后侧壁上设有有序多孔结构；所述有序多孔结构的孔隙率为60％-80％，孔径大小为800μm-1000μm。
8.在本实用新型的一些实施方式中，所述有序多孔结构的孔结构选自不定型孔结构、立方结构、六棱柱结构、菱形十二面体结构、金刚石结构、截面八面体结构中的一种。
9.在本实用新型的一些实施方式中，所述植骨孔的直径为1mm-10mm。
10.在本实用新型的一些实施方式中，所述融合器本体为梭形结构；所述上椎体接触面和下椎体接触面的中心部之间的距离大于等于上椎体接触面和下椎体接触面的端部之间的距离。
11.在本实用新型的一些实施方式中，所述上椎体接触面和下椎体接触面的中心部之间的距离与上椎体接触面和下椎体接触面的端部之间的距离的高度差为0-4mm。
12.在本实用新型的一些实施方式中，所述融合器本体的各侧边倒角直径为1-2mm。
13.在本实用新型的一些实施方式中，所述敲击组件包括分布于融合器本体尾端的多个柱状敲击带。
14.在本实用新型的一些实施方式中，所述夹持部为对称分布于融合器本体尾端的两个机械槽，所述融合器本体尾端还设有与螺纹孔；所述机械槽、螺纹孔与输送工具相配合。
15.本实用新型通过个性化构建的3d打印多孔椎间融合器可以匹配不同患者的解剖特征、骨骼质量与生理曲度要求，既能达到即刻稳定，又能有效促进远期融合，让每个患者接受更个性化的医疗服务。此外，3d打印多孔椎间融合器的另一个重要作用是促进上下椎体的融合，因此在融合器本体上椎体接触面和下椎体接触面上的无序骨小梁结构可以在防止植骨块脱落的同时增大移植骨与上下终板的接触面积，而上下终板接触面的多孔结构(毛糙)结构能够促进骨组织长入。
附图说明
16.图1显示为本实用新型3d打印多孔椎间融合器的一个角度的立体结构示意图。
17.图2显示为本实用新型3d打印多孔椎间融合器的第二个角度的立体结构示意图。
18.图3显示为本实用新型3d打印多孔椎间融合器的第三个角度的立体结构示意图。
19.图4显示为本实用新型3d打印多孔椎间融合器的俯视结构示意图。
20.元件标号说明
[0021]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
融合器本体
[0022]
11
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上椎体接触面
[0023]
12
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下椎体接触面
[0024]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
多孔涂层
[0025]
21
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多孔类似骨小梁结构
[0026]
22
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有序多孔结构
[0027]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
植骨孔
[0028]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
敲击组件
[0029]
41
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柱状敲击带
[0030]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
夹持部
[0031]
51
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机械槽
[0032]6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
螺纹孔
具体实施方式
[0033]
在本实用新型的描述中，需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的装置、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何装置的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因
75％；或70％-80％等。所述有序多孔结构22的孔径大小可以为800μm-1000μm；800μm-900μm；900μm-1000μm；800μm-850μm；850μm-900μm；900μm-950μm；或950μm-1000μm等。其中有序多孔结构22的孔结构为不定型孔结构、立方结构、六棱柱结构、菱形十二面体结构、金刚石结构、截面八面体结构中的一种或几种。
[0040]
本实用新型实施例所提供的3d打印多孔椎间融合器中，如图1所示，融合器本体1的头端还设有植骨孔3。所述植骨孔3用于放置骨粉以及营养剂促进骨长入。所述植骨孔3的直径可以为1mm-10mm；1mm-5mm；5mm-10mm；1mm-3mm；3mm-5mm；5mm-8mm；或8mm-10mm等。需要说明的是，植骨孔3直径根据融合器高度增加而增加，有利于术中大块自体骨的放入，当植骨孔3较小时放入骨粉时，由于植骨孔3空腔四周为多孔涂层2，避免骨粉在手术敲击过程中因为震动而流失。
[0041]
本实用新型实施例所提供的3d打印多孔椎间融合器中，如图4所示，所述融合器本体1为梭形结构；具体的，融合器俯视图截面为两头小中间大的梭形。上椎体接触面11和下椎体接触面12则分别对应梭形结构的上下两个表面。所述融合器本体1自头端至尾端的横截面先增大后减小，在手术植入过程中，融合器的头部逐渐收束是容易钻入的。上椎体接触面11和下椎体接触面12贴合上下椎板弧度，所述上椎体接触面11和下椎体接触面12的中心部之间的距离大于等于上椎体接触面11和下椎体接触面12的端部之间的距离。当上椎体接触面11和下椎体接触面12的中心部之间的距离大于上椎体接触面11和下椎体接触面12的端部之间的距离，使得融合器本体1形成一定的凸度，融合器本体1凸度可以用头尾两端与中心高度差表示。所述上椎体接触面11和下椎体接触面12的中心部之间的距离与上椎体接触面11和下椎体接触面12的端部之间的距离的高度差为0-4mm；0-2mm；2-4mm；0-1mm；1-2mm；2-3mm；或3-4mm等。
[0042]
本实用新型实施例所提供的3d打印多孔椎间融合器中，通常情况下，如图1～3所示，为了防止融合器放入时融合器本体1四周的侧边棱角切割到椎板或神经，需要在所述融合器本体1的各侧边设置倒角，所述所述融合器本体1的各侧边倒角直径可以为1-2mm；1-1.5mm；或1.5-2mm等。
[0043]
本实用新型实施例所提供的3d打印多孔椎间融合器中，如图2～4所示，所述敲击组件4包括分布于融合器本体1尾端的多个柱状敲击带41，多个柱状敲击带41均匀的分别于融合器本体1尾端。输送工具将融合器植入时，可以通过敲击柱状敲击带41使得融合器更容易植入，同时，可以使得植入后的融合器在椎间隙的位置旋转调整到一定的角度。如证明文件。
[0044]
本实用新型实施例所提供的3d打印多孔椎间融合器中，如图3所示，所述夹持部5为对称分布于融合器本体1尾端的两个机械槽51，所述融合器本体1尾端还设有与螺纹孔6；所述螺纹孔6位于两个机械槽51中间。机械槽51和螺纹孔6均可贯通融合器本体1的侧壁，这样设置方便配合输送工具将融合器送入指定椎体位置；同时敲击带均匀分布在融合器尾部区域，方便送入融合器后调整角度。所述机械槽51、螺纹孔6与输送工具相配合，通常输送工具上包括与两个机械槽51相匹配的夹持端，还包括与螺纹孔6配合的螺丝，这样输送工具例如夹持器可以很好的与融合器固定。输送工具与机械槽51及螺纹孔6的配合关系如证明文件。
[0045]
本实用新型实施例所提供的3d打印多孔椎间融合器中，融合器俯视图截面为z型
结构，所述融合器本体1高度方向(与上、下椎体的延伸方向一致)上的尺寸可以为6mm～20mm；6mm～10mm；10mm～20mm；6mm～8mm；8mm～10mm；10mm～12mm；12mm～14mm；14mm～16mm；16mm～18mm；或18mm～20mm等。所述融合器本体1宽度方向上(如图4所示)的尺寸w可以为8mm-18mm；8mm-10mm；10mm-18mm；8mm-12mm；12mm-16mm；16mm-18mm；8mm-10mm；10mm-12mm；12mm-14mm；14mm-16mm；或16mm-18mm等。所述融合器本体1长度方向(如图4所示)的尺寸l可以为24mm-36mm；24mm-30mm；30mm-36mm；24mm-26mm；26mm-28mm；28mm-30mm；30mm-32mm；32mm-34mm；或34mm-36mm等。融合器本体1的壁厚可以为1mm-3mm；1mm-2mm；2mm-3mm；1mm-1.5mm；1.5mm-2mm；2mm-2.5mm；或2.5mm-3mm等。
[0046]
本实用新型实施例所提供的3d打印多孔椎间融合器中，如图4所示，上椎体接触面11或下椎体接触面12的两个相邻边的第一夹角α为90-160
°
；90-120
°
；120-160
°
；90-100
°
；90-100
°
；100-110
°
；110-120
°
；120-130
°
；130-140
°
；140-150
°
；或150-160
°
等。上椎体接触面11或下椎体接触面12的两个相邻边的第二夹角β为20-90
°
；20-60
°
；60-90
°
；20-30
°
；30-40
°
；40-50
°
；50-60
°
；60-70
°
；70-80
°
；或80-90
°
等。
[0047]
本实用新型实施例所提供的3d打印多孔椎间融合器中，克服现有规格化3d打印多孔椎间融合器不能很好地满足不同患者个性化匹配的缺陷。基于患者椎间形态三维测量的个性化3d打印多孔椎间融合器，是通过对椎间三维形态测量得出最佳生理曲度复位形态，并基于对上下终板的形态测量拟合，构建参数化、个性化的3d打印多孔椎间融合器。采用3d打印机将钛合金材料一体打印加工成型。多孔涂层2是3d打印一体成型的。通过slm和ebm等工艺进行实现。由于钛合金弹性模量远大于椎体骨皮质弹性模，全实体融合器放入时会造成应力集中和沉降失效，因此需优化融合器量融合器由涂层与实体组成，上下接触面为无序多孔结构，左右两侧为有序多孔结构22，融合器的设计在强度和刚度之间实现了最佳平衡，从而在最大程度上减少了应力屏蔽和下沉。
[0048]
综上，本实用新型提供的3d打印多孔椎间融合器，能个性化匹配患者椎间解剖结构，在形态上融合器本体1自头端至尾端的横截面先增大后减小梭形结构，前端弧形设计，使得置入时便于调节融合器前进方向，方便操作；融合器内部植骨部分通过多孔涂层2网状结构既保证了骨质在融合器置入过程中不会脱落，同时又能满足上下终板与植骨成分有效接触，促进术后3月内骨性融合，保障融合效果可靠；融合器个性化解剖匹配在设计是已加入整体力线因素，置入后能达到恢复腰椎生理前凸(力线)；而可靠的融合效果可以防止融合器的远期沉降；解剖上的匹配使得融合器与上下终板的接触部分大大提高，满足了术后具有即刻的稳定性的能力。
[0049]
1.植骨孔3设计在融合器本体1头部，且植骨孔3直径根据融合器高度增加而增加，有利于术中大块自体骨的放入，当植骨孔3较小时放入骨粉时，由于植骨孔3空腔四周为多孔涂层2避免骨粉在手术敲击过程中因为震动而流失。
[0050]
2.融合器结构呈梭形，其中植骨孔3头部呈子弹头形向内收缩，减少融合器放入时对周围组织的影响，同时具备一定自动导向性(在手术植入过程中，融合器的头部逐渐收束是容易钻入的，边敲打边旋转)，且植骨孔3设计在融合器本体1头部方便植骨的同时，防止植骨流失；融合器凸度根据上下椎板弧度设计，其中融合器凸度由头尾两端与中心高度差表示。
[0051]
3.多孔结构分布，其中上下接触面多孔结构为类骨小梁无序多孔结构，有效降低
金属融合器与上下椎板的应力集中，有助于骨长入，侧边为有序多孔结构22，保证一定结构强度的前提下降低融合器整体刚度和重量。
[0052]
综上，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0053]
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。