一種仿生骨小梁的頸椎融合器及其制作方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種仿生骨小梁的頸椎融合器，其特征是：該裝置主體呈六棱柱柱狀，內(nèi)部為立體網(wǎng)狀，上下和前后端面的中部均開有方形通孔(1)，所述融合器的制作方法，包括以下步驟：(一)原始骨小梁參數(shù)測算：(二)建立目標(biāo)模型：(三)在目標(biāo)模型的邊界范圍內(nèi)無序堆積特定的孔單元體；設(shè)定孔單元體的尺寸、孔單元之間的距離、孔單元體內(nèi)部筋的尺寸、孔單元體之間連接筋的尺寸、整體骨小梁結(jié)構(gòu)精度及外觀精度；最后刪除原有目標(biāo)模型，保留填充后的骨小梁結(jié)構(gòu)。本發(fā)明專利技術(shù)通過3D打印產(chǎn)品在微觀結(jié)構(gòu)上仿生人體松質(zhì)骨結(jié)構(gòu)，克服了傳統(tǒng)椎體間融合器只能起到力學(xué)支撐的作用，而不能誘導(dǎo)成骨長入的技術(shù)問題。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及人體椎體外科手術(shù)用的器械，尤其涉及。
技術(shù)介紹
傳統(tǒng)椎體間融合器械采用高分子材料或者金屬材料機(jī)械加工而成，在人體內(nèi)只能起到物理支撐的作用，但存在不能誘導(dǎo)成骨長入，不能達(dá)到提高脊柱融合率的技術(shù)缺陷。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是提供，克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:一種仿生骨小梁的頸椎融合器，該裝置主體呈六棱柱柱狀，內(nèi)部為立體網(wǎng)狀，上下和前后端面的中部均開有方形通孔。所述裝置主體右側(cè)端面還設(shè)有圓形螺旋孔。所述裝置上下面和左右面密集排布有圓形通孔，上下面上還有棱形齒紋。所述裝置前后端面密集排布有扇形孔。所述裝置主體材料采用Ti6A4V鈦合金粉末。本專利技術(shù)還提供了所述仿生骨小梁的頸椎融合器制作方法，包括以下步驟:(一)原始骨小梁參數(shù)測算:對頸2至頸7椎體進(jìn)行全椎體的CT螺旋掃描；選取椎體的正中橫斷以及運(yùn)動終板近3mm處進(jìn)行Imm層厚上中下共三個層面成像；對取得的圖像進(jìn)行閾值為250HU像素的處理，使低于250HU的圖像像素隱匿，產(chǎn)生灰度圖形；進(jìn)一步二值化處理，使圖像轉(zhuǎn)化成為二值圖像；確立以椎體中心旁開圖像分析的目標(biāo)測量區(qū)，并進(jìn)行長度定標(biāo)；采用顆粒定量系統(tǒng)，圖像的輸入采用攝像方式；所述圖像中的松質(zhì)骨骨小梁顆粒定義為顆粒；通過測量，計(jì)算出頸椎松質(zhì)骨骨小梁的平均孔徑和孔隙率以及骨小梁的結(jié)構(gòu)，最后得出頸椎骨小梁的平均孔徑和空隙率；(二)建立目標(biāo)模型:使用三維設(shè)計(jì)軟件UG，設(shè)計(jì)擬制作的骨小梁融合器的模型；經(jīng)過計(jì)算機(jī)建模后3D打印，然后在3D打印設(shè)備上生產(chǎn)產(chǎn)品；(三)在目標(biāo)模型的邊界范圍內(nèi)無序堆積特定的孔單元體；設(shè)定孔單元體的尺寸、孔單元之間的距離、孔單元體內(nèi)部筋的尺寸、孔單元體之間連接筋的尺寸、整體骨小梁結(jié)構(gòu)精度及外觀精度；最后刪除原有目標(biāo)模型，保留填充后的骨小梁結(jié)構(gòu)。所述全椎體的CT螺旋掃描條件為120KV，210mA，I周/秒；所述確立以椎體中心旁開10mm，共400mm2的圖像分析的目標(biāo)測量區(qū)，并長度定標(biāo)；所述采用顆粒定量系統(tǒng)，圖像顯分辨率1024X1024X8bit，lM楨存的動靜態(tài)圖形采集卡，圖像的輸入采用攝像方式，分辨率為625線，50場/秒；采用全自動功能。所述圖像分析的指標(biāo)包括:(I)目標(biāo)測量區(qū)內(nèi)小梁顆粒數(shù)量；(2)小梁顆粒直徑；(3)小梁顆粒平均長軸；(4)小梁顆粒平均短軸；(5)小梁顆粒平均細(xì)長度。所述形成骨小梁體后需測量微孔直徑、整體孔隙率，若無法滿足要求，則需重新設(shè)計(jì)參數(shù)、重新填充，完成后重新測量；所述最后刪除原有目標(biāo)模型，保留填充后的骨小梁結(jié)構(gòu)，然后添加致密結(jié)構(gòu)，即為最終軟骨墊骨小梁模型。所述攝像頭型號為Min Tron 的 CCD-MTV-188ICB。本專利技術(shù)采用上述技術(shù)方案具有以下技術(shù)效果:本專利技術(shù)克服了傳統(tǒng)椎體間融合器械在人體內(nèi)只能起到物理支撐的作用，但存在不能誘導(dǎo)成骨長入，不能達(dá)到提高脊柱融合率的技術(shù)缺陷。采用3D打印技術(shù)，在微觀結(jié)構(gòu)上仿生，能夠誘導(dǎo)成骨長入，達(dá)到并提高了脊柱融合率的效果。該裝置通過3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)對骨小梁的內(nèi)部機(jī)構(gòu)的仿生設(shè)計(jì)，獨(dú)特的網(wǎng)狀構(gòu)造的椎間融合裝置能夠承受脊椎更大的擠壓力作用，具有良好的醫(yī)療恢復(fù)效果。【附圖說明】下面結(jié)合附圖對本專利技術(shù)作進(jìn)一步說明圖1為本專利技術(shù)的整體結(jié)構(gòu)示意圖圖2為本專利技術(shù)的豎向剖面圖圖3為本專利技術(shù)的俯視圖圖4為本專利技術(shù)安裝示意圖其中，1-方形通孔，2-螺旋孔，3-圓形通孔，4-棱形齒紋，5-扇形孔【具體實(shí)施方式】如圖1、圖2、圖3、圖4所示的一種仿生骨小梁的頸椎融合器，該裝置主體呈六棱柱柱狀，內(nèi)部為立體網(wǎng)狀，上下和前后端面的中部均開有方形通孔I。所述裝置主體右側(cè)端面還設(shè)有圓形螺旋孔2。所述裝置上下面和左右面密集排布有圓形通孔3，上下面上還有棱形齒紋4。所述裝置前后端面密集排布有扇形孔5。所述裝置主體材料可以采用Ti6A4V鈦合金粉末。制作方法，包括以下步驟:(一 )原始骨小梁參數(shù)測算:對頸2至頸7椎體進(jìn)行全椎體的CT螺旋掃描，條件為120KV，210mA，I周/秒；選取椎體的正中橫斷以及運(yùn)動終板近3mm處進(jìn)行Imm層厚上中下共三個層面成像；對取得的圖像進(jìn)行閾值為250HU的處理，使低于250HU的圖像像素隱匿，產(chǎn)生灰度圖形，進(jìn)一步采用該機(jī)的二值化處理功能，使圖像轉(zhuǎn)化成為二值圖像。確立以椎體中心旁開10mm，共400mm2的圖像分析的目標(biāo)測量區(qū)，并長度定標(biāo)。采用TJTY-300V1.0顆粒定量系統(tǒng)，圖像顯分辨率1024X1024X8bit，lM楨存的動靜態(tài)圖形采集卡，圖像的輸入采用攝像方式，攝像頭型號為Min Tron的CXD-MTV-1881CB，其分辨率為625線，50場/秒。采用其全自動功能以減少主觀因素的干擾。圖像中的松質(zhì)骨骨小梁顆粒定義為顆粒。圖像分析的指標(biāo)包括:(I)目標(biāo)測量區(qū)內(nèi)小梁顆粒數(shù)量(Total Numberof Objects, TNO) ； (2)小梁顆粒直徑(Mean Diameter, MD) ； (3)小梁顆粒平均長軸(MeanMax-Axis, MMA) ； (4)小梁顆粒平均短軸(Mean Min-Axis, MNA) ； (5)小梁顆粒平均細(xì)長度(Thin-D)。通過測量，計(jì)算出頸椎松質(zhì)骨骨小梁的平均孔徑和孔隙率以及骨小梁的結(jié)構(gòu)，最后得出頸椎骨小梁的平均孔徑和空隙率。(二)建立目標(biāo)模型使用三維設(shè)計(jì)軟件UG，設(shè)計(jì)擬制作的骨小梁融合器的模型，如圖1和圖2所示。(三)在目標(biāo)模型的邊界范圍內(nèi)無序堆積特定的孔單元體，設(shè)定孔單元體的尺寸、孔單元之間的距離、孔單元體內(nèi)部筋的尺寸、孔單元體之間連接筋的尺寸及整體骨小梁結(jié)構(gòu)精度、外觀精度，最后刪除原有目標(biāo)模型，保留填充后的骨小梁結(jié)構(gòu)。本專利技術(shù)產(chǎn)品的性能指標(biāo):(I)孔隙率不小于70%，孔徑范圍400-600 μπι:本專利技術(shù)以人體松質(zhì)骨為數(shù)據(jù)模型，精確測定松質(zhì)骨骨小梁各參數(shù)區(qū)間，通過調(diào)整骨小梁孔徑、孔隙率、骨小梁直徑工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對骨融合器孔隙結(jié)構(gòu)的控制，使孔隙率不小于70%、孔徑400-600 μmD如圖1、圖2所示將孔單元體填充后效果；如圖3所示參數(shù)設(shè)定完成后，刪除原有填充目標(biāo)體后即形成骨小梁結(jié)構(gòu)，形成骨小梁體后需測量微孔直徑、整體孔隙率，若無法滿足要求，則需重新設(shè)計(jì)參數(shù)、重新填充，完成后重新測量；圖4所示添加致密結(jié)構(gòu)，即為最終軟骨墊骨小梁模型。【主權(quán)項(xiàng)】1.一種仿生骨小梁的頸椎融合器，其特征是:該裝置主體呈六棱柱柱狀，內(nèi)部為立體網(wǎng)狀，上下和前后端面的中部均開有方形通孔(I)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種仿生骨小梁的頸椎融合器，其特征是:所述裝置主體右側(cè)端面還設(shè)有圓形螺旋孔(2)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種仿生骨小梁的頸椎融合器，其特征是:所述裝置上下面和左右面密集排布有圓形通孔(3)，上下面上還有棱形齒紋(4)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種仿生骨小梁的頸椎融合器，其特征是:所述裝置前后端面密集排布有扇形孔(5)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種仿生骨小梁的頸椎融合器，其特征是:所述裝置主體材料采用Ti6A4V鈦合金粉末。6.權(quán)利要求1-5的一種仿生骨小梁的頸椎融合器制作方法，包括以下步驟: (一)原始骨小梁參數(shù)測算: 對頸2至頸7椎體進(jìn)行全椎體的CT螺旋掃描； 選取椎體的正中橫斷以及運(yùn)動終板近3mm處本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種仿生骨小梁的頸椎融合器，其特征是：該裝置主體呈六棱柱柱狀，內(nèi)部為立體網(wǎng)狀，上下和前后端面的中部均開有方形通孔(1)。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李鵬，
申請(專利權(quán))人：李鵬，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11