CN108348338B - 医疗设备、生产医疗设备的方法以及多孔结构 - Google Patents

Abstract

公开了一种包括多孔结构(1)的医疗设备(9)，其中多孔结构(1)的配置取决于施加到多孔结构(1)的载荷而变化，使得当载荷为第一量级时多孔结构(1)具有第一配置，并且当载荷具有比第一量级更大的第二量级时多孔结构具有第二配置。多孔结构(1)包括第一表面部分(2)和第二表面部分(3)。当多孔结构(1)具有第一配置时，第一表面部分(2)与第二表面部分(3)脱离，并且其中当多孔结构(1)具有第二配置时，第一表面部分(2)与第二表面部分(3)接合。

Description

医疗设备、生产医疗设备的方法以及多孔结构

技术领域

本发明涉及多孔结构、包括多孔结构的医疗设备，以及生产此医疗设备的方法和将此医疗设备附接到患者的方法。

背景技术

结合多孔结构的设备在医学上用于替换、支撑或以其它方式修复身体的部分。期望改善此类多孔结构，使得它们更适合于它们在医学和其它领域中的应用或使用。还期望改善结合或包括此多孔结构的医疗设备，使得所提供的替换、支撑或修复得到改善。

发明内容

根据本文所述的一些实施例，提供包括多孔结构的医疗设备，其中多孔结构的配置取决于施加到多孔结构的载荷而变化，使得当载荷为第一量级时多孔结构具有第一配置，并且当载荷具有比第一量级更大的第二量级时多孔结构具有第二配置。

包括如本文所述的多孔结构的医疗设备可能够承受相对较高的非典型载荷，而不会在相对较低的载荷下损害多孔结构的低刚度。

例如，在设计包括多孔结构的医疗设备时，人们可能注重加强医疗设备以便向医疗设备所附接到的身体部分提供更大的支撑。通过加强医疗设备所包括的多孔结构可实现医疗设备的加强以应对冲击。

已知的多孔结构通常包括具有分布的孔隙或空隙的骨架或基体。因此可考虑通过增厚多孔结构的基体或框架的梁，例如通过扩大这些梁或类似构件的横截面来加强多孔结构以承受特殊或意外载荷。实际上，梁的厚度通常基于特殊或意外载荷的预测或估计的量级来确定。然而，增厚梁可以使得它们非常坚硬，继而使得多孔结构非常坚硬。因此，在涉及骨的应用中，包括此刚性多孔结构的医疗设备可危及骨重塑和/或向内生长。

本文描述了多孔结构，其结合正常载荷下的低刚度和高机械强度以承受特殊或意外载荷。在典型或正常载荷下，多孔结构的低刚度可在涉及骨的应用中降低部分骨接合的风险，并因此加强骨接合。这可继而帮助在相对长的时间段内稳定医疗设备，例如在医疗设备是骨植入物的情况下。当处于典型或正常载荷下时，刚度低于健康骨的刚度的多孔结构甚至可促进骨向内生长：允许损坏已经在多孔结构中生长的骨可促使骨重塑并且进一步定殖多孔结构。这种骨的损坏和重建一直持续到骨可以承受典型或正常载荷。

多孔结构的配置取决于施加到多孔结构的载荷而变化，使得当载荷具有第一量级时多孔结构具有第一配置，并且当载荷增加到第二量级时多孔结构转变到第二配置。

在一些实施例中，当多孔结构具有第二配置时，抵抗由于载荷的施加而导致的多孔结构变形的阻力大于当多孔结构具有第一配置时抵抗由于载荷的施加而导致的多孔结构变形的阻力。

在一些实施例中，多孔结构具有仅当多孔结构具有第二配置时才达到的最大机械强度。

医疗设备的该取决于施加到其上的载荷的演化机械性能可允许医疗设备在较低载荷下例如在多孔结构内促进骨向内生长。这可能是因为可能有更高的刺激，例如可导致骨生成的骨细胞的刺激。这可改善医疗设备的长期稳定性。在较高载荷下，例如在特殊和暂时的基础上，医疗设备可提供足够的机械强度以帮助减少对医疗设备和/或承载医疗设备的患者的损害。在一些示例中，第一载荷可为零。

在一些示例中，多孔结构的配置取决于施加到多孔结构的载荷而变化，使得当载荷是压缩载荷、拉伸载荷、剪切载荷和扭转载荷中的一种时，多孔结构从具有第一配置转变成具有第二配置。

在本发明的一些实施例中，多孔结构包括第一表面部分和第二表面部分，其中当多孔结构具有第一配置时，第一表面部分与第二表面部分脱离，并且其中当多孔结构具有第二配置时，第一表面部分与第二表面部分接合。在一些示例中，第一表面部分和第二表面部分是多孔结构的一个主体的表面部分。例如，多孔结构的主体可为成形为使得主体的两个表面能够彼此接合或接触的撑杆或梁。在其它示例中，第一表面部分是第一单元的表面部分，并且第二表面部分是第二单元的表面部分。也就是说，第一表面部分和第二表面部分可为分离或离散单元的部分。

在本发明的一些实施例中，医疗设备可包括第一单元和第二单元以及连接第一单元和第二单元的一个或多个连接构件。在示例中，当多孔结构具有第二配置时，一个或多个连接构件中的每个连接构件比当多孔结构具有第一配置时更为线性。在其它示例中，当多孔结构具有第二配置时，一个或多个连接构件中的每个连接构件比当多孔结构具有第一配置时更不具有线性。在一些示例中，一个或多个连接构件可为弹性的。例如，一个或多个连接构件中的每个连接构件可被配置成在多孔结构从第一配置转变到第二配置期间弹性变形。

在本发明的一些实施例中，多孔结构的孔隙率可在25％和75％之间。例如，孔隙率可在40％和60％之间。

在本发明的一些实施例中，多孔结构是弹性的。

在本发明的一些实施例中，多孔结构可由金属和/或金属合金形成。金属可为例如钛。金属合金可为例如钛合金、钴铬合金或不锈钢。在其它实施例中，多孔结构可由陶瓷材料或聚合物材料形成，例如聚醚醚酮。

在一些实施例中，医疗设备可为生物相容的。也就是说，医疗设备可由一种或多种对活组织无害或无毒的材料制成。

在本发明的一些实施例中，医疗设备可为植入物。植入物可为例如整形外科植入物、颅骨植入物、颌面植入物、颅颌面植入物、关节替换植入物、骨接合植入物、骨缺损填充植入物、髋植入物、脊柱植入物、支架或移植物。在其它实施例中，医疗设备可为矫形器，例如支柱、脚踝矫形器、外骨骼、鞋底、夹板或头盔。在其它实施例中，医疗设备可为假体设备，例如手部假体、足部假体或肢体假体。

根据本文所述的一些实施例，提供生产包括多孔结构的医疗设备的方法，该方法包括：确定多孔结构在使用中可经受的载荷范围；以及制造包括多孔结构的医疗设备，使得多孔结构具有取决于施加到多孔结构的载荷而变化的结构，使得当载荷具有第一量级时多孔结构具有第一配置，并且当载荷具有大于第一量级并且在载荷范围内的第二量级时多孔结构具有第二配置。

多孔结构的配置取决于施加到多孔结构的载荷而变化，使得当载荷具有第一量级时多孔结构具有第一配置，并且当载荷增加到第二量级时多孔结构转变到第二配置。

在一些实施例中，当多孔结构具有第二配置时，抵抗由于载荷的施加而导致的多孔结构变形的阻力大于当多孔结构具有第一配置时抵抗由于载荷的施加而导致的多孔结构变形的阻力。

在一些实施例中，多孔结构具有仅当多孔结构具有第二配置时才达到的最大机械强度。

在一些实施例中，制造可以包括增材制造，例如选择性激光熔化。在其它实施例中，增材制造可包括立体光刻、选择性激光烧结和/或熔融沉积建模。

根据本文描述的一些实施例，提供了将医疗设备附接到患者的方法，其中该方法包括：提供包括多孔结构的医疗设备，其中多孔结构的配置取决于施加到多孔结构的载荷而变化，使得当载荷具有第一量级时多孔结构具有第一配置，并且当载荷具有大于第一量级并且在载荷范围内的第二量级时多孔结构具有第二配置；以及将医疗设备的第一部件附接到患者的第一部分。

多孔结构的配置取决于施加到多孔结构的载荷而变化，使得当载荷具有第一量级时多孔结构具有第一配置，并且当载荷增加到第二量级时多孔结构转变到第二配置。

在一些实施例中，当多孔结构具有第二配置时，抵抗由于载荷的施加而导致的多孔结构变形的阻力大于当多孔结构具有第一配置时抵抗由于载荷的施加而导致的多孔结构变形的阻力。

在一些实施例中，多孔结构具有仅当多孔结构具有第二配置时才达到的最大机械强度。

在一些实施例中，该方法还可包括将医疗设备的第二部件附接到患者的第二部分。在一些实施例中，患者的第一部分可为患者的第一骨部分。在一些实施例中，患者的第二部分可为患者的第二骨部分。

根据本文所述的一些实施例，提供了多孔结构，其具有取决于施加到多孔结构的载荷而变化的配置，使得当载荷具有第一量级时多孔结构具有第一配置，并且当载荷具有比第一量级更大的第二量级时多孔结构具有第二配置。

多孔结构的配置取决于施加到多孔结构的载荷而变化，使得当载具有第一量级时多孔结构具有第一配置，并且当载荷增加到第二量级时多孔结构转变到第二配置。

在一些示例中，第一载荷可为零。在一些示例中，多孔结构的配置取决于施加到多孔结构的载荷而变化，使得当载荷是压缩载荷、拉伸载荷、剪切载荷和扭转载荷中的一种时，多孔结构从具有第一配置转变成具有第二配置。

在一些实施例中，当多孔结构具有第二配置时，抵抗由于载荷的施加而导致的多孔结构变形的阻力大于当多孔结构具有第一配置时抵抗由于载荷的施加而导致的多孔结构变形的阻力。

在一些实施例中，多孔结构具有仅当多孔结构具有第二配置时才达到的最大机械强度。

在本发明的一些实施例中，多孔结构包括第一表面部分和第二表面部分，其中当多孔结构具有第一配置时，第一表面部分与第二表面部分脱离，并且其中当多孔结构具有第二配置时，第一表面部分与第二表面部分接合。

在一些示例中，第一表面部分和第二表面部分是多孔结构的一个主体的表面部分。例如，多孔结构的主体可为成形为使得主体的两个表面能够彼此接合或接触的撑杆或梁。在其它示例中，第一表面部分是第一单元的表面部分，并且第二表面部分是第二单元的表面部分。因此，第一表面部分和第二表面部分可为分离或离散单元的部分。

在本发明的一些实施例中，多孔结构可包括第一单元和第二单元以及连接第一单元和第二单元的一个或多个连接构件。在示例中，当多孔结构具有第二配置时，一个或多个连接构件中的每个连接构件比当多孔结构具有第一配置时更为线性。在其它示例中，当多孔结构具有第二配置时，一个或多个连接构件中的每个连接构件比当多孔结构具有第一配置时更不具有线性。

在一些示例中，一个或多个连接构件可为弹性的。例如，一个或多个连接构件中的每个可被配置成在多孔结构从第一配置转变到第二配置期间弹性变形。

在本发明的一些实施例中，多孔结构的孔隙率可在25％和75％之间。例如，孔隙率可在40％和60％之间。

在本发明的一些实施例中，多孔结构是弹性的。

在本发明的一些实施例中，多孔结构可以由金属和/或金属合金形成。金属可以是例如钛。金属合金可以是例如钛合金，钴铬合金或不锈钢。在其它实施例中，多孔结构可以由陶瓷材料或聚合物材料形成，例如聚醚醚酮。在一些实施例中，多孔结构可为生物相容的。也就是说，多孔结构可由一种或多种对活组织无害或无毒的材料制成。

附图说明

现在将参考附图仅以举例的方式描述本发明的实施例，其中：

图1a至图7示意性地示出根据本发明实施例的多孔结构的各种示例；

图8a和图8b示出根据本发明实施例的医疗设备的示例的示意图；

图9a和图9b示出根据本发明实施例的作为植入物的医疗设备的示例的示意图；

图10a至图11b示出根据本发明实施例的多孔结构的示例的示意图；

图12示出根据本发明实施例的多孔结构的示例的示意性平面图；

图13a至图17b示出单元的示例和包括多个单元的多孔结构的示例的示意性透视图；

图18示出三种类型的多孔结构的机械性能图；以及

图19a至图19d示出在机械性能模拟期间根据实施例的多孔结构的示例的示意性透视图。

具体实施方式

如本文所使用的，术语载荷可以被认为是指施加到或加压在物体上的力或力的量。该术语也可以被认为是指施加到或加压在物体上的压力或压力的量，其可为每单位面积的力的量。以这种方式，可以说此物体经受载荷。

图1a和图1b示意性地示出根据本发明实施例的多孔结构的示例。在一些示例中可包括在医疗设备内的多孔结构1取决于施加到多孔结构1的载荷而改变其配置。所施加的载荷的方向在每个图中由箭头示出。图1a示出当载荷具有第一量级时多孔结构1的第一配置。图1b示出当载荷具有大于第一量级的第二量级时多孔结构1的第二配置。

多孔结构1的配置取决于施加到多孔结构1的载荷而变化，使得当载荷具有第一量级时多孔结构1具有第一配置，并且当载荷增加到第二量级时多孔结构1转变到第二配置。

在该实施例中，多孔结构1可具有抵抗由于载荷的施加而导致多孔结构1变形的阻力，多孔结构具有第二配置时的该阻力大于多孔结构具有第一配置时的该阻力。

在其它实施例中，多孔结构1还可或替代地具有仅当多孔结构具有第二配置时才达到的最大机械强度。

在图1a和图1b所示的示例中，载荷是压缩的，由朝向多孔结构1的箭头示出。在其它示例中，载荷可为拉伸载荷、剪切载荷、扭转载荷或载荷类型和/或方向性的组合。在一些示例中，第一量级可为零，例如当没有载荷施加到多孔结构时，多孔结构可处于第一配置。

在该实施例中，多孔结构1包括第一表面部分2和第二表面部分3。当多孔结构1具有第一配置时，第一表面部分2与第二表面部分3脱离，如图1a所示。当多孔结构具有第二配置时，第一表面部分2与第二表面部分3接合，如图1b所示。在该实施例中，第一表面部分2和第二表面部分3是多孔结构1的一个主体的表面部分。在其它实施例中，如下所述，医疗设备可包括多个单元。在此类实施例中，第一表面部分2可为多个单元中的第一单元的表面部分，并且第二表面部分3可为多个单元中的第二单元的表面部分。

图2a和图2b示意性地示出根据本发明实施例的另一种多孔结构的示例。图2a示出多孔结构1的第一配置，并且图2b示出多孔结构1的第二配置。在该示例中，载荷是拉伸的。除了第一表面部分2和第二表面部分3的位置和相对布置之外，图2a和图2b的多孔结构1与图1a和图1b的多孔结构1相同。当多孔结构1具有第一配置时，第一表面部分2与第二表面部分3脱离，如图2a所示，并且当多孔结构具有第二配置时，第一表面部分2与第二表面部分3接合，如图2b所示。参考图1a和图1b对多孔结构1进行的本文描述的可能的变型中的任一个可对图2a和图2b的多孔结构1进行，以形成单独的相应的实施例。

图3a、图3b和图3c示意性地示出根据本发明实施例的另一种多孔结构的示例。在该实施例中，多孔结构1包括第一单元4和第二单元5以及连接第一单元4和第二单元5的多个连接构件6。在一些替代实施例中，多孔结构可仅具有一个连接第一单元4和第二单元5的连接构件6。在该实施例中，当多孔结构具有第二配置时，连接构件6中的每个比当多孔结构具有第一配置时更为线性，如图3c和图3a分别所示。在该示例中，可认为连接构件6在第一配置中弯曲或成角度，并且在第二配置中伸直，如图3c所示。在其它实施例中，多孔结构包括第一单元4和第二单元5以及一个或多个连接构件6，当多孔结构具有第二配置时，一个或多个连接构件6比当多孔结构具有第一配置时更不具有线性。例如，连接构件6在多孔结构1具有第二配置时可比在多孔结构1具有第一配置时更加收缩、弯曲或收拢。

图3b示出在从图3a所示的第一配置转变到图3c所示的第二配置期间的多孔结构1。连接构件6可为弹性的。例如，一个或多个连接构件6中的每个均可被配置成在多孔结构1从第一配置转变到第二配置期间弹性变形。这可允许当载荷从第二量级返回到第一量级时，多孔结构1从第二配置返回到第一配置。

图4a、图4b和图4c示意性地示出除了连接构件6的形式之外与上面参考图3a、图3b和图3c描述的实施例相同的根据本发明实施例的另一多孔结构的示例。在该实施例中，连接构件6中的每个当多孔结构具有第二配置时再次比当多孔结构1具有第一配置时更为线性。然而，在多孔结构1从具有第一配置转变到具有第二配置期间，连接构件6中的每个均展开。

图4a示意性地示出多孔结构1的第一配置，并且图4c示意性地示出多孔结构1的第二配置。图4b示意性地示出从具有第一配置转变到具有第二配置期间的多孔结构1。参考图3a、图3b和图3c以及对应的附图标记和相关描述对上述实施例的功能和结构的描述同样适用于该实施例，因此为了简洁起见将不再详细描述。类似地，参考图3a、图3b和图3c对多孔结构1进行的本文描述的可能的变型中的任一个可对图4a、图4b和图4c的多孔结构1进行，以形成单独的相应的实施例。

图5a、图5b和图5c示意性地示出根据本发明实施例的另一种多孔结构的示例。多孔结构1包括第一表面部分2和第二表面部分3，它们取决于多孔结构1的配置而脱离和接合，如上参考图1a、图1b和图2a、图2b所示的实施例所述。该实施例的多孔结构1包括第一单元4、第二单元5以及连接第一单元4和第二单元5的连接构件6。在该实施例中，第一表面部分2和第二表面部分3是第一单元4和第二单元5的相应的表面部分。这些单元各自连接或附接到连接构件6，如图5a、图5b和图5c所示。在其它实施例中，如下所述，第一表面部分2和第二表面部分3可为连接部件6本身的表面部分。

在图5a、图5b和图5c的实施例中，连接构件6在多孔结构1从具有第一配置转变到具有第二配置期间变得更为线性。在一些实施例中，这可以扩展。在其它实施例中，更为线性可意味着伸直、展开或拉伸。在该实施例中，连接构件6变得更为线性，结合第一表面部分2与第二表面部分3接合，这在多孔结构经受增加的载荷时为多孔结构提供增加的机械强度。多孔结构1具有仅当多孔结构1具有第二配置时才达到的最大机械强度，如本实施例中图5c所示。

这些特征可与多孔结构1的应力-应变曲线结合考虑，例如图18所示的图中的实线30，其在下面进行描述。在低载荷或应力值处，例如在图的原点附近，期望曲线的相对较低的梯度或斜率，因为这代表低刚度。比另一个更硬的材料或结构将具有更大的梯度，并且因此将用更陡峭的曲线表示。降低上面参考图5a至图5c描述的多孔结构1的斜度的一种方式是使连接构件6更弯曲。连接构件6越弯曲，则整个结构变得越柔性。然而，连接构件6越弯曲，在连接构件6伸直之前所花的时间就越长。换句话说，多孔结构1在其破裂之前将呈现更大的变形。如图5a、图5b和图5c所示，将接合的表面部分2和3作为例如第一单元4和第二单元5的单元的各自连接到连接构件6的相应表面部分有助于限制多孔结构1的变形。换句话说，接合表面部分2、接合表面部分3以及连接部件6的该布置有助于实现应力-应变曲线的左侧区段的低斜率，而且还实现右侧区段中曲线到高斜率的转变，从而减小多孔结构1的最大变形。

图6a、图6b和图6c示意性地示出根据本发明实施例的另一种多孔结构的示例。该实施例类似于上面关于图5a、图5b和图5c描述的实施例，因为该实施例中的多孔结构1也包括第一单元4、第二单元5以及连接第一单元4和第二单元5的连接构件6。然而，在该实施例中，第一表面部分2和第二表面部分3是连接构件6的表面部分。

在该实施例中，如从图6a和图6c的比较将理解，连接构件6中的每个连接构件在多孔结构具有第二配置时比在多孔结构具有第一配置时更不具线性。图6b示意性地示出从具有第一配置转变到具有第二配置期间的多孔结构1。

图7示意性地示出根据本发明实施例的另一种多孔结构的示例。在该实施例中，多孔结构1包括多个单元7，例如由多个单元7形成。图7所示的虚线描绘第一单元7并且点划线描绘来自多个单元中的其它单元的第二单元7。在该示例中，当在平面图中观察时，每个单元7具有基本上六边形的形状，如图7所示。在其它示例中，当在平面图中观察时，单元7可具有不同的形状，例如另一种多边形。上述实施例中的任一实施例的第一单元4和第二单元5可对应于本实施例的多个单元中的第一单元和第二单元7。两个单元7分别包括第一表面部分2和第二表面部分3，其可取决于多孔结构1的配置而脱离和接合，如参考上述其它实施例所述。在该特定示例中，当多孔结构1具有第一配置时，第一表面部分2和第二表面部分3也各自与另一单元的第三表面部分8脱离，如图7所示。因此，在该示例中，当多孔结构1具有第二配置时，第一表面部分2和第二表面部分3能够与第三表面部分8接合。在其它示例中，可存在多于三个的表面部分，它们在多孔结构的第一配置中彼此脱离，并且在多孔结构的第二配置中彼此接合。

在该实施例中，多个单元7相对定位成二维阵列。在其它实施例中，多个单元7可相对定位成一维阵列，诸如图1a至图6c的实施例中的阵列，或定位成三维阵列，如下面将描述的。

图8a和图8b示出根据本发明实施例的医疗设备的示例的示意图。医疗设备9包括第一端部部分10和第二端部部分11以及位于第一端部部分10和第二端部部分11之间的多孔结构1。多孔结构1可对应于本文描述的多孔结构的实施例中的任一个。多孔结构1连接或结合第一端部部分10和第二端部部分11。在其它实施例中，医疗设备9可仅包括一个端部部分或多于两个端部部分。

在该实施例中，第一端部部分10和第二端部部分11中的每个比多孔结构1的孔更少。在其它实施例中，第一端部部分10和第二端部部分11中仅一个比多孔结构1的孔更少，或两者都不比多孔结构1的孔更少。在多个实施例中，第一端部部分10和第二端部部分11中的一个或每个与多孔结构1是一样多孔的。在该实施例中，第一端部部分10和第二端部部分11中的每个分别包括用于接收紧固件的孔12。紧固件可为螺钉、铆钉或螺栓，或其它机械紧固件。在其它实施例中，第一端部部分10和第二端部部分11中仅一个可具有用于接收紧固件的孔12。在一些实施例中，多孔结构1可包括分别用于接收一个或多个紧固件的一个或多个孔。

图8b示出参考图8a描述的医疗设备9的实施例，但还具有护套13。在一些示例中，护套13可为部分或完全覆盖医疗设备的皮肤或薄膜。护套13可包括护套元件14。护套元件14在一些示例中可为皮肤或薄膜元件，其被重复以形成护套13。例如，覆盖层或薄膜可为医疗设备提供额外的保护，或可具有可添加至医疗设备功能的额外的元件。在该示例中，一个或多个护套元件14中的每个连接到多孔结构1，而不直接连接到护套元件14中的另一个。在其它示例中，两个或更多个护套元件14反而可直接彼此连接。护套13可改善或增加多孔结构1的最外表面的光滑度。

图9a和图9b示出本发明的实施例，其中图8a和图8b的医疗设备9是植入物15。在该示例中，植入物15是颌面植入物，例如用于替换患者16的下颌骨。在其它示例中，医疗设备9可为另一种类的植入物，例如整形外科植入物、颅骨植入物、颅颌面植入物、关节替换植入物、骨接合植入物、骨缺损填充植入物、髋植入物、脊柱植入物(例如脊柱笼)、支架或移植物。

在该实施例中，第一端部部分10被配置成用于附接到患者16的第一骨部分17，并且第二端部部分11被配置成用于附接到患者16的第二骨部分18。在其它实施例中，植入物15可被配置成仅附接到第一骨部分17。在所示示例中，医疗设备9的第一端部部分10和第二端部部分11是患者特异性的(patient-specific)，因为它们包括设计成与患者16的解剖结构表面配对的表面。在其它实施例中，医疗设备9可包括不是医疗设备9的端部部分的表面的患者特异性表面。例如，在一些实施例中，植入物15可直接附接到骨骼而没有任何端部部分。在一些实施例中，医疗设备9的第一端部部分10和第二端部部分11不是患者特异性的。

在其它实施例中，医疗设备9可为矫形设备，诸如支柱、脚踝矫形器、外骨骼、鞋底或头盔。在其它实施例中，医疗设备9可为假体设备，例如手部假体、足部假体或肢体假体。

图10a和图10b示出根据本发明实施例的多孔结构的示例的示意图。多孔结构1可为包括在图8a至图9b的医疗设备9中的多孔结构1的一部分。在该实施例中，多孔结构包括第一单元4和第二单元5，它们可分别为如本文所述的第一单元和第二单元中的任一个的实现。第一单元4和第二单元5中的每个分别包括主体和臂部。第一表面部分2是第一单元4的臂部19的表面部分，臂部19从第一单元4的主体20延伸。第二表面部分3是第二单元5的臂部21的表面部分，臂部21从第二单元5的主体22延伸，如图10a所示。在该示例中，臂部19、21形成完整的环，其在不止一个部位处附接或连接到它们各自的主体20、22。作为环，臂部19、21可能够彼此互连。在其它示例中，臂部19、21可形成钩，它们在不止一个部位处附接或连接到它们各自的主体20、22，并且能够彼此互锁或耦接。

在一些示例中，第一单元4的主体20和第二单元5的主体22可各自为多孔的。在该示例中，第一单元4和第二单元5的臂部19和21分别是具有矩形横截面和直的部分的梁。在其它示例中，臂部19和21可为杆、撑杆、柱、块、板或海绵结构，并且可为直的、平坦的或弯曲的，和/或具有平坦或弯曲的部分。在该示例中，臂部19、21具有沿它们的长度的恒定的横截面，但在其它示例中，臂部19、21可具有沿它们的长度变化的横截面。在其它示例中，臂部19、21可各自具有圆形、椭圆形或另一个多边形横截面。在一些实施例中，主体20和22可例如通过一个或多个连接构件6连接，如上所述。

图10b示出参考图10a描述的多孔结构的实施例，但还具有护套13，护套13具有护套元件14。如前所述，在一些示例中，护套元件14中的每个可连接到多孔结构1，但不直接连接到另一个护套元件14。护套13可帮助改善或增加多孔结构1的最外表面的光滑度。因此，在医疗设备9具有护套13的示例中，护套13可允许降低对患者16的解剖结构的刺激的风险，该刺激可能导致感染并且因此可限制多孔结构1的内部运动。

在该实施例中，第一单元4的臂部19与第二单元5的臂部21互连。当第一单元和第二单元相应的表面部分(第一表面部分2和第二表面部分3)分别以第一配置和第二配置彼此脱离和接合时，第一单元4的臂部19与第二单元5的臂部21保持互连。在其它实施例中，情况可并非如此：例如，在一些实施例中，臂部可被成形为使得第一单元4的臂部19可在第一单元和第二单元相应的表面部分(第一表面部分2和第二表面部分3)以第二配置彼此接合时仅与第二单元5的臂部21互连。在一些此类实施例中，一个或两个可互连臂部可为钩形的，等等。

在采用护套13的图10b所示的示例中，护套元件14连接到单独的单元但不彼此连接。即，第一护套单元14连接到第一单元4，第二护套单元14连接到第二单元5但不直接连接到第一护套单元14。在其它示例中，护套单元14可相互连接。

图11a和图11b示出根据实施例的多孔结构的另一个示例，多孔结构1具有带有多孔主体20的第一单元4和带有多孔主体22的第二单元5。第一单元4具有从主体20延伸的臂部19，并且第二单元5具有从主体22延伸的臂部21。每个标记的特征可为用对应的附图标记在本文描述的特征的实现。

如图11b的分解图所示，第一单元4通过连接构件6连接到第二单元5，连接构件6例如可为前述连接构件6的实现。

图12示出根据本发明实施例的多孔结构的示例的示意性平面图。在该示例中，多孔结构1包括具有第一孔隙尺寸24的一个或多个孔隙23，如图所示。在该实施例中，孔隙尺寸被认为是可适合于孔隙内的最大圆或球的直径。然而，在其它实施例中，孔隙尺寸可为孔隙的最大宽度。在该实施例中，第一孔隙尺寸在0.3mm和1.5mm之间，这可允许骨向内生长和/或毛细管作用。在该示例中，多孔结构1包括一个或多个具有第二孔隙尺寸26的孔隙25。在该实施例中，第二孔隙尺寸26介于0.75mm与5mm之间，其可允许形成血管。在该示例中，第二孔隙尺寸大于第一孔隙尺寸。然而，在其它示例中，第一孔隙尺寸可大于或等于第二孔隙尺寸。

这些描述的关于多孔性的变化可应用于多孔结构的任何实施例或多孔主体的任何实施例，例如如图12所示的单元4的多孔主体20。

图13a示出本发明实施例的离散单元的示例的示意性透视图。单元4包括主体20和从主体20的相对侧延伸的两个臂部19、21。

图13b示出包括多个相同的离散单元的多孔结构的示例的示意性透视图，该离散单元包括第一单元4和第二单元5，每个均与图13a的单元4相同。第一单元4的臂部19与第二单元5的臂部21互连，并且可以通过将单元的臂部互连以形成链或串来将另外的单元添加到多孔结构1，如图13b所示。每个单元通过一个或多个连接构件6连接到相邻单元，这可为已经描述的连接构件的实现。单元4、5因此在图13b中以一维阵列布置。

图13c示出包括相对定位成三维阵列的多个相同的离散单元的多孔结构的示例的示意性透视图。在该示例中，图13b的多条链彼此相邻排列以形成三维阵列。在一个方向上彼此相邻的单元形成三维阵列的层27。三维阵列的相邻层27的单元通过互连臂部19、21连接在一起并且通过连接元件6连接在一起。

图14a示出本发明实施例的离散单元的另一个示例的示意性透视图。在该示例中，单元4包括主体20和从主体20的四侧延伸的四个臂部19、21、33、35。一对臂部19、21从主体20的相对的第一侧和第二侧延伸，另外两个臂部33、35以相对臂部对19、21为90度从主体20的相对的第三侧和第四侧延伸。因此，当如图14b和图14c所示复制以构建多孔结构时，单元4可在四个方向上或沿两个轴线连接到其它相同的离散单元。因此，该类型的单元可以被复制为相对定位成二维阵列的多个单元，如图14b的示意性透视图所示。两个或更多个二维阵列可被堆叠以形成三维阵列，如图14c所示，其示出包括相对定位成三维阵列的多个单元的多孔结构的示例的示意性透视图。

图15a、图15b和图15c示出从图15a所示的多个单元4构建包括多个离散单元的多孔结构的另一个示例的示意性透视图。在该示例中，单元4具有六个臂部19，并且因此可在六个方向上或沿三个轴线连接到其它单元，例如第一单元4的复制品。因此，三维阵列可由多个彼此相对定位的单元形成，遵循与图13a至图13c和图14a至图14c中相同的构建模式。

图16a、图16b和图17a、图17b示出构建包括多个离散单元的多孔结构1的其它示例的示意性透视图。图16b的多孔结构1包括相对定位成二维阵列的多个单元。图17b的多孔结构1包括相对定位成三维阵列的多个单元。

在本文所述的任何实施例中，多孔结构可具有25％至75％之间的孔隙度，例如40％至60％之间。

在一些实施例中，多孔结构1可由金属(例如钛)和/或金属合金(例如钛合金，钴铬合金或不锈钢)形成。在其它实施例中，多孔结构可由陶瓷材料或聚合物材料(例如聚醚醚酮(PEEK))形成。在一些实施例中，多孔结构可为生物相容的。在一些实施例中，包括多孔结构的医疗设备，例如医疗设备9可为生物相容的。生物相容性医疗设备可被认为是对生物系统，例如患者16的解剖结构无毒或没有有害作用的设备。因此，在一些示例中，医疗设备9可由多于一种的材料形成并且可为生物相容的。

在一些实施例中，多孔结构1可为弹性的。例如，当多孔结构1在从在第一载荷或载荷条件下的第一配置转变到在第二载荷或载荷条件下的第二配置时可变形，并且当增加的第二载荷的应力被去除时多孔结构基本上恢复到其原始尺寸和形状，并且多孔结构1转变回到其第一配置。弹性可由(一个或多个)连接构件提供。

在本文描述的多孔结构或包含多孔结构的医疗设备的实施例中，多孔结构的配置取决于施加到多孔结构的载荷而变化。当载荷具有第一量级时，多孔结构具有第一配置，并且当载荷具有大于第一量级的第二量级时多孔结构具有第二配置。

在一些实施例中，当多孔结构具有第二配置时，抵抗由于载荷的施加而导致的多孔结构1变形的阻力大于当多孔结构具有第一配置时抵抗由于载荷的施加而导致的多孔结构变形的阻力。

在一些实施例中，多孔结构具有仅当多孔结构具有第二配置时才达到的最大机械强度。

这些特征中的一个或二者均可允许多孔结构在相对于其应用较低或正常的载荷下基本上是柔性的，并且仍然具有高的机械强度，例如相对高的屈服应力值。因此，在实施例中，多孔结构具有足够的机械强度以承受相对于其应用的高的载荷。例如，在包括此多孔结构的医疗设备的一些实施例中，当多孔结构具有第一配置时，多孔结构具有比骨更低的刚度值，例如在600兆帕(MPa)和6千兆帕(GPa)之间。下颌骨的刚度例如在6.9GPa和17.3GPa之间。在医疗设备是骨植入物的示例中，当多孔结构在相对较低或正常载荷下具有第一配置时，相对于具有较高刚度(例如等于或高于骨的刚度值)的其它骨植入物，这可允许增强的骨重新定植或刺激导致骨生成的细胞。骨生成还可改善植入物的长期稳定性。在这些示例中，多孔结构可具有相对高的平均屈服压缩应力值，例如纵向基本为200MPa，切向基本为110MPa，径向基本为100MPa的值。这些是骨的典型的平均屈服压缩应力值。在一些示例中，屈服应力值可为仅在多孔结构具有第二配置时才达到的多孔结构的最大机械强度。最大机械强度可被认为是结构在不破裂或变形的情况下可承受的每单位面积的力的量，或应力。

在一些实施例中，抵抗由于载荷的施加而导致的多孔结构变形的阻力可被认为是刚度值。在这些实施例中，当多孔结构具有第二配置时的多孔结构的刚度值大于当多孔结构具有第一配置时多孔结构的刚度值。

图18示出三种类型的多孔结构的机械性能图。该图具有沿水平轴线的应变值，其可被认为是结构变形的量级，等于变形材料结构的尺寸的变化除以其原始尺寸。该图具有沿竖直轴线的载荷或应力值，其可以被认为是作用在结构上的每单位面积上的力的量级。

点划线28描述多孔结构的应力-应变性能，其具有比由虚线29描述的多孔结构更高的刚度。实线30描述根据本文描述的实施例的多孔结构的应力-应变性能。在较低的载荷或应力下，多孔结构在第一配置中具有相对较低的抵抗变形的阻力，或刚度。在较高的载荷或应力下，多孔结构转变成使得其具有相对高的机械强度值31，例如，相对高的最大机械强度值。

例如，在设计包括多孔结构的医疗设备时，人们可能注重加强医疗设备以便向医疗设备附接到的身体部分提供更大的支撑。当考虑可能发生的对医疗设备的冲击时，可能尤其如此。尽管冲击(特别是大的冲击)通常可能并不频繁，但与正常使用条件下的典型载荷相比，它们也使多孔结构经受相对高的或极端的载荷。可通过加强医疗设备所包括的多孔结构来加强医疗设备以应对冲击。多孔结构通常包括具有分布的孔隙或空隙的骨架或基体。因此可考虑通过增厚多孔结构的基体或框架的梁、撑杆、杆或其它构件，例如通过扩大这些梁或类似构件的横截面来加强多孔结构。然而，增厚骨架或基体的梁也可以增加材料的刚度。然后该增加的刚度在正常或典型载荷下也适用，例如在正常使用医疗设备时所预期的载荷。因此，当医疗设备附接到患者(例如植入患者)时，较硬的框架部件可将载荷转移或分布到身体部分，例如骨头的某些位置而不是其它位置。在医疗设备附接到骨的应用中，施加到医疗设备的载荷的该不均匀分布可引起局部的骨接合(osteosynthesis)或局部刺激骨生长。这是不期望的并且有时可以导致骨吸收。对于典型载荷而言太硬的植入物也可以导致应力屏蔽。这正是例如硬的植入物从剩余骨的部分去除典型应力的情况，这意味着骨可不再被刺激重塑，因此可能密度变低。

包括如本文根据实施例描述的多孔结构的医疗设备可提供增强的医疗设备，其可以承受相对高的非典型载荷而不会在相对低的载荷下损害多孔结构的低刚度。在典型或正常载荷下，多孔结构的低刚度可在涉及骨的应用中降低部分骨接合的风险，并且因此增强骨接合。这继而可帮助在相对长的时期内稳定医疗设备，例如在医疗设备是骨植入物的情况下。

图19a至图19d示出在多孔结构的机械性能模拟期间根据实施例的多孔结构的示例的示意性透视图。例如，多孔结构1可为根据本文参考图11a和图11b描述的实施例的多孔结构1的实现。该实施例的功能和结构的描述以及对应的附图标记和相关描述同样适用于该实施例。在该实施例中，多孔结构1处于由方向箭头描绘的拉伸载荷下，该拉伸载荷随多孔结构1从具有图19a所示的第一配置转变成具有图19d所示的第二配置而在量级上增加。图19b和图19c示出在从具有第一配置转变成具有第二配置期间随施加到多孔结构1的拉伸载荷的量级增加的多孔结构1。

多孔结构1的部件的相对变形由阴影的明暗示出。较亮的区域比较暗的区域变形更大。最初，在拉伸载荷的第一量级下，只有连接构件6变形，如图19a中连接构件6的较亮阴影所示。随着拉伸载荷的大小增加到大于第一量级的第二量级，互锁臂部19、21的相应表面部分接合并且臂部19、21开始变形，如图19c所示。当拉伸载荷的量级增加到第二量级时，臂部19、21进一步变形，如图19d所示。在该第二配置中，与当多孔结构1处于第一配置时相比，多孔结构1可具有更大的抵抗由于施加拉伸载荷导致的(进一步)变形的阻力。

本文已经描述了根据实施例的多孔结构的医疗应用。然而，这些多孔结构的实施例也可或替代地在非医疗领域中实现。例如，根据实施例，诸如汽车保险杠和自行车头盔的缓冲或保护设备可实施多孔结构。在较低载荷下的第一配置中的较低刚度可为有益的，例如在多孔结构被包括在由人佩戴的物品中的应用中，而例如在高得多的载荷下的高机械强度可提供抗冲击的保护。

根据本发明的另一方面，提供生产包括多孔结构的医疗设备的方法，例如包括图中所示的多孔结构1的医疗设备9的实施例。该方法包括确定多孔结构1在使用中可经受的载荷范围。载荷范围可例如为多孔结构1在其预期的应用或使用中理论上可经受的载荷或机械应力值的范围。该方法还包括制造包括多孔结构1的医疗设备9，使得多孔结构1具有取决于施加到多孔结构的载荷而变化的配置：当载荷具有第一量级时，多孔结构具有第一配置并且当载荷具有大于第一量级并且在载荷范围内的第二量级时多孔结构具有第二配置。

在一些实施例中，当多孔结构具有第二配置时，抵抗由于施加负载而导致的多孔结构变形的阻力大于比当多孔结构具有第一配置时抵抗由于施加负载而导致的多孔结构变形的阻力。在一些实施例中，多孔结构具有仅当多孔结构具有第二配置时才达到的最大机械强度。

在该方法的一些实施例中，制造可包括增材制造。

增材制造(AM)可表征用于通常使用物体的三维(3D)计算机辅助设计(CAD)数据来制作物体的有形模型的一组技术。目前，多种增材制造技术是可用的，包括立体光刻、选择性激光烧结、熔融沉积建模、基于箔片的技术等。

选择性激光烧结使用高功率激光或另一种聚焦热源来将塑料、金属或陶瓷粉末的小颗粒烧结或焊接到表示待形成的三维物体的物质中。

通常由于加热，熔融沉积建模和相关技术利用从固体材料到液体状态的临时转变。例如，材料以受控方式通过挤压喷嘴被驱动并且沉积在所需位置。

基于箔片的技术通过胶合或光聚合或其它技术将涂层彼此固定，并且从这些涂层切割物体或使物体聚合。

通常，AM技术从待形成的3D物体的数字表示开始。通常，数字表示被切割成一系列横截面层，其可以被覆盖以整体形成物体。AM设备可将该数据用于在逐层的基础上构建物体。表示3D物体的层数据的横截面数据可以使用计算机系统和计算机辅助设计和制造(CAD/CAM)软件来生成。

在一些实施例中，增材制造可包括选择性激光熔化。在其它实施例中，增材制造可包括立体光刻、选择性激光烧结或熔融沉积建模。

例如可从一个或多个医疗图像、光学扫描或步态测量获得对应于患者的解剖结构的数据，并且该数据用于生产医疗设备9的外在形状或形式，其与患者的解剖结构相对应或匹配，使得医疗设备9是患者特异性的。在一些示例中，意图用于接触患者的解剖结构(例如患者的软组织部分或骨部分)的医疗设备的特定表面可制成患者特异性的；如图9a和图9b的实施例所示。在医疗设备9是骨缺损填充植入物的示例中，例如被配置成替换患者的骨骼解剖结构的缺失部分的植入物，除了接触表面之外的植入物的外表面可使用类似的解剖结构的库来设计。这可例如通过镜像患者的对侧，或通过使用统计形状模型来完成。非接触外表面因此也可以是患者特异性的。

可基于所确定的载荷范围来确定第一配置和第二配置中的多孔结构1的机械强度和/或刚度的优选值。多孔结构1的单元的尺寸、形状和/或形式也可基于载荷范围和多孔结构1的机械强度和/或刚度的优选值来设计或选择。在一些示例中，也可设计用于将医疗设备9附接到患者的解剖结构的装置。在该方法的一些实施例中，可设计护套或护套元件，例如图中所示的护套13和护套元件14。该设计可基于医疗设备9的预期应用。

在该方法的一些实施例中，可设计例如图中所示的连接构件6的一个或多个连接构件，以确定多孔结构的初始刚度或提供多孔结构的特定初始刚度。例如，可选择或确定连接构件6的曲率、长度和/或厚度，以允许确定多孔结构1在针对其预期应用的正常或典型载荷下的初始刚度。再次参考图18中所示的应力-应变图以及先前的相关描述，例如当多孔结构1具有第一配置时，多孔结构1的该初始刚度可通过应力-应变曲线的初始左侧区段的斜率描述。因此，可设计连接构件6的曲率、长度和/或厚度，以便降低多孔结构1的应力-应变曲线的初始区段的斜率。

在该方法的一些实施例中，多孔结构1的单元的臂部(例如图中所示的臂部19、21)也可设计成确定多孔结构的机械强度或向多孔结构提供特定的机械强度。例如，为此目的，在一些示例中，臂部19、21的厚度可结合选择或确定连接构件6的厚度来选择或确定。这可允许确定多孔结构1的最大机械强度，其在一些实施例中仅在多孔结构1具有第二配置时才达到。再次参考图18中所示的应力-应变图，材料或结构的最大机械强度通过材料或结构的应力-应变曲线的最后区段的高度来描述。因此，可设计臂部19、21和连接构件6的厚度，以便增加多孔结构1的最大机械强度，并且因此提高多孔结构1的应力-应变曲线的最终区段。

在该方法的一些实施例中，当多孔结构1具有第一配置时，单元或单元的臂部或它们的可接合表面部分之间的相对距离或间隔可被设计成确定变形的程度，多孔结构在该变形上具有低刚度。在多孔结构1从具有第一配置转变成具有第二配置期间，单元和/或臂部和/或表面部分相对于彼此的位移可影响在具有低刚度时多孔结构1在转变期间经历的变形的量。再次参考图18中的应力-应变图，这可由多孔结构1的应力-应变曲线的初始区段的长度表示，如实线30所示。因此，当多孔结构1具有第一配置时，单元或单元的臂部或它们的表面部分之间的相对距离或间隔可被选择或确定，以便减少或限制当具有低刚度时，多孔结构1在第一配置和第二配置之间转变期间经历的变形的量。当考虑对多孔结构1的高应力冲击时，这可为有利的，因为期望具有有限的变形滞后的第一配置和第二配置之间的转变，以便快速增加多孔结构1的机械强度，使得其可更好地承受冲击。

根据本发明的另一方面，提供将医疗设备附接到患者的方法。该方法包括提供包括多孔结构的医疗设备。这可为包括根据前述实施例之一的多孔结构1的医疗设备9，其中多孔结构的配置取决于施加到多孔结构的载荷而变化。当经受第一载荷时，多孔结构具有第一配置，该配置具有第一机械强度。当经受比第一载荷大的第二载荷时，多孔结构具有第二配置，第二配置具有比第一机械强度大的第二机械强度。

该方法还包括将医疗设备的第一部件附接到患者的第一部分。在一些示例中，患者的第一部分可为患者的第一骨部分。在其它示例中，患者的第一部分可为另一种类的组织，例如第一软组织部分、韧带部分、肌腱部分、肌肉部分或皮肤部分。

在一些实施例中，当多孔结构具有第二配置时，抵抗由于施加载荷而导致的多孔结构变形的阻力大于当多孔结构具有第一配置时由于施加载荷而导致的多孔结构变形的阻力。在一些实施例中，多孔结构具有仅当多孔结构具有第二配置时才达到的最大机械强度。

在一些实施例中，该方法还包括将医疗设备的第二部分附接到患者的第二部分。在一些示例中，患者的第二部分可为患者的第二骨部分。在其它示例中，患者的第二部分可为另一种类的组织，例如第一软组织部分、韧带部分、肌腱部分、肌肉部分或皮肤部分。

在该方法的一些实施例中，第二骨部分与第一骨部分分离，而不存在将第一骨部分连接至第二骨部分的任何骨。例如，参考图9a，第一骨部分17和第二骨部分18可为患者下颚骨的部分，在它们之间没有任何骨。在其它实施例中，可以存在将第一骨部分联接到第二骨部分的骨。在这些实例中的一些中，医疗设备可被插入到腔或骨缺损中以替换缺失的骨。在其它示例中，医疗设备可在骨外侧植入患者体内以加强或支撑骨。

在本发明的一些实施例中，医疗设备可为植入物。植入物可为例如整形外科植入物、颅骨植入物、颌面植入物、颅颌面植入物、关节替换植入物、骨接合植入物、骨缺损填充植入物、髋植入物、诸如脊柱笼的脊柱植入物、支架或移植物。

在植入物是颅骨植入物、颌面植入物、颅颌面植入物、髋植入物或脊柱植入物的实施例中，将医疗设备的第一部件附接到患者的第一骨部分可包括将医疗设备的第一部件分别附接到患者的第一颅骨部分、第一颌面骨部分、第一颅颌面骨部分、第一髋骨部分或第一椎骨部分。在这些实施例中的一些中，其中该方法还包括将医疗设备的第二部件附接到患者的第二骨部分，这可包括将医疗设备的第二部分分别附接到患者的第二颅骨部分、第二颌面骨部分、第二颅颌面骨部分、第二髋骨部分或第二椎骨部分。

在其它实施例中，医疗设备可为矫形器，例如支柱、脚踝矫形器、外骨骼、鞋底、夹板或头盔。在这些实施例中，患者的第一部分和/或第二部分可为患者的外部区域。例如，医疗设备可放置在患者的足部的鞋底上，或放置在患者的头部或肢体上。

在其它实施例中，医疗设备可为假体设备，例如手部假体、足部假体或肢体假体。在这些实施例中，医疗设备可附接到患者的一个部分，第一部分，并替换缺失的身体部分，例如肢体。

上述实施例应被理解为本发明的说明性示例。设想本发明的另外的实施例。例如，多孔结构或医疗设备的一些实施例可包括除在图中所示和本文描述之外的形状的离散单元。应当理解的是，关于任何一个实施例描述的任何特征可单独使用，或与所描述的其它特征组合使用，并且还可与任何其它实施例或任何其它实施例的任何组合的一个或多个特征组合使用。此外，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，也可采用上面未描述的等同物和修改。

Claims (53)

1.一种包括多孔结构的医疗设备，其中，所述多孔结构的配置取决于施加到所述多孔结构的载荷而变化，使得当所述载荷为第一量级时所述多孔结构具有第一配置，并且当所述载荷具有比第一量级更大的第二量级时所述多孔结构具有第二配置，

其中所述多孔结构包括第一表面部分和第二表面部分，其中当所述多孔结构具有所述第一配置时，所述第一表面部分与所述第二表面部分脱离，并且其中当所述多孔结构具有所述第二配置时，所述第一表面部分与所述第二表面部分接合，

其中所述医疗设备包括多个单元，其中所述第一表面部分是所述多个单元中的第一单元的表面部分，并且所述第二表面部分是所述多个单元中的第二单元的表面部分，

其中所述多个单元中的每个单元分别包括主体和从所述主体延伸的臂部，其中所述第一表面部分是所述第一单元的所述臂部的一部分，并且其中所述第二表面部分是所述第二单元的所述臂部的一部分。

2.根据权利要求1所述的医疗设备，其中当所述多孔结构具有所述第二配置时，抵抗由于所述载荷的施加而导致的所述多孔结构变形的阻力大于当所述多孔结构具有所述第一配置时抵抗由于所述载荷的施加而导致的所述多孔结构变形的阻力。

3.根据权利要求1所述的医疗设备，其中所述多孔结构具有仅当所述多孔结构具有所述第二配置时才达到的最大机械强度。

4.根据权利要求1所述的医疗设备，其中所述第一单元的所述臂部与所述第二单元的所述臂部互连。

5.根据权利要求1所述的医疗设备，其中所述第一单元和所述第二单元中的至少一个的主体是多孔的。

6.根据权利要求1所述的医疗设备，其中所述多个单元相对定位成一维阵列、二维阵列或三维阵列。

7.根据权利要求1所述的医疗设备，其中全部的所述多个单元基本上彼此相同。

8.根据权利要求1所述的医疗设备，其中所述多孔结构的所述配置取决于施加到所述多孔结构的所述载荷而变化，使得当所述载荷是压缩载荷、拉伸载荷、剪切载荷和扭转载荷中的一种时，所述多孔结构从具有所述第一配置转变成具有所述第二配置。

9.根据权利要求1所述的医疗设备，其中所述多孔结构的孔隙率在25％和75％之间，任选地，其中所述孔隙率在40％和60％之间。

10.根据权利要求1所述的医疗设备，其中所述多孔结构包括具有0.3mm至1.5mm之间的第一孔隙尺寸的一个或多个孔隙。

11.根据权利要求10所述的医疗设备，其中所述多孔结构包括具有0.75mm至5mm之间的第二孔隙尺寸的一个或多个孔隙。

12.根据权利要求11所述的医疗设备，其中所述第二孔隙尺寸大于所述第一孔隙尺寸。

13.根据权利要求1所述的医疗设备，包括第一端部部分以及第二端部部分，其中所述多孔结构位于所述第一端部部分和所述第二端部部分之间，并且其中所述第一端部部分和所述第二端部部分中的一个或每个与所述多孔结构一样是多孔的，或相比所述多孔结构少孔。

14.根据权利要求13所述的医疗设备，其中所述第一端部部分和所述第二端部部分中的至少一个分别包括用于接收紧固件的孔。

15.根据权利要求1所述的医疗设备，其中所述多孔结构是弹性的。

16.根据权利要求1所述的医疗设备，其中所述多孔结构由金属和/或金属合金形成。

17.根据权利要求16所述的医疗设备，其中所述金属是钛和/或其中所述金属合金选自由钛合金、钴铬合金和不锈钢组成的组。

18.根据权利要求1所述的医疗设备，其中所述多孔结构由陶瓷材料或聚合物材料形成。

19.根据权利要求18所述的医疗设备，其中所述聚合物材料是聚醚醚酮。

20.根据权利要求1所述的医疗设备，其中所述医疗设备是生物相容的。

21.根据权利要求1所述的医疗设备，其中所述医疗设备是植入物、矫形设备和假体设备中的一种，

其中所述植入物是整形外科植入物、颅骨植入物、颌面植入物、颅颌面植入物、关节替换植入物、骨接合植入物、骨缺损填充植入物、髋植入物、脊柱植入物、支架或移植物；

所述矫形设备是支柱、脚踝矫形器、外骨骼、鞋底、夹板或头盔；

所述假体设备是手部假体、足部假体或肢体假体。

22.根据权利要求1至21中任一项所述的医疗设备，其中所述多孔结构包括将所述第一单元连接到所述第二单元的一个或多个连接构件。

23.根据权利要求22所述的医疗设备，其中当所述多孔结构具有所述第二配置时，所述一个或多个连接构件中的每个连接构件比当所述多孔结构具有所述第一配置时更为线性。

24.根据权利要求22所述的医疗设备，其中当所述多孔结构具有所述第二配置时，所述一个或多个连接构件中的每个连接构件比当所述多孔结构具有所述第一配置时更不具有线性。

25.根据权利要求22所述的医疗设备，其中所述一个或多个连接构件中的每个连接构件被配置成在所述多孔结构从所述第一配置转变到所述第二配置期间弹性变形。

26.一种生产包括多孔结构的医疗设备的方法，所述方法包括：

确定所述多孔结构在使用中可经受到的载荷范围；以及

制造包括所述多孔结构的所述医疗设备，使得所述多孔结构具有取决于施加到所述多孔结构的载荷而变化的配置，使得当所述载荷具有第一量级时，所述多孔结构具有第一配置，并且当所述载荷具有大于所述第一量级且在所述载荷范围内的第二量级时，所述多孔结构具有第二配置，

其中所述多孔结构包括第一表面部分和第二表面部分，其中当所述多孔结构具有所述第一配置时，所述第一表面部分与所述第二表面部分脱离，并且其中当所述多孔结构具有所述第二配置时，所述第一表面部分与所述第二表面部分接合，

其中所述制造包括提供这样的所述医疗设备，所述医疗设备包括多个单元，其中所述第一表面部分是所述多个单元中的第一单元的表面部分，并且所述第二表面部分是所述多个单元中的第二单元的表面部分，

其中所述多个单元中的每个单元分别包括主体和从所述主体延伸的臂部，其中所述第一表面部分是所述第一单元的所述臂部的一部分，并且其中所述第二表面部分是所述第二单元的所述臂部的一部分。

27.根据权利要求26所述的方法，其中当所述多孔结构具有所述第二配置时，抵抗由于所述载荷的施加而导致的所述多孔结构变形的阻力大于当所述多孔结构具有所述第一配置时抵抗由于所述载荷的施加而导致的所述多孔结构变形的阻力。

28.根据权利要求26所述的方法，其中所述多孔结构具有仅当所述多孔结构具有所述第二配置时才达到的最大机械强度。

29.根据权利要求26至28中任一项所述的方法，其中所述制造包括增材制造。

30.根据权利要求29所述的方法，其中所述增材制造包括选择性激光熔化。

31.一种多孔结构，所述多孔结构具有根据施加到多孔结构上的载荷而变化的配置，使得当所述载荷具有第一量级时，所述多孔结构具有第一配置，并且当所述载荷具有大于所述第一量级的第二量级时，所述多孔结构具有第二配置，

其中所述多孔结构包括第一表面部分和第二表面部分，其中当所述多孔结构具有所述第一配置时，所述第一表面部分与所述第二表面部分脱离，并且其中当所述多孔结构具有所述第二配置时，所述第一表面部分与所述第二表面部分接合，

所述多孔结构包括多个单元，其中所述第一表面部分是所述多个单元中的第一单元的表面部分，并且所述第二表面部分是所述多个单元中的第二单元的表面部分，

其中所述多个单元中的每个单元分别包括主体和从所述主体延伸的臂部，其中所述第一表面部分是所述第一单元的所述臂部的一部分，并且其中所述第二表面部分是所述第二单元的所述臂部的一部分。

32.根据权利要求31所述的多孔结构，其中当所述多孔结构具有所述第二配置时，抵抗由于所述载荷的施加而导致的所述多孔结构变形的阻力大于当所述多孔结构具有所述第一配置时抵抗由于所述载荷的施加而导致的所述多孔结构变形的阻力。

33.根据权利要求31所述的多孔结构，其中所述多孔结构具有仅当所述多孔结构具有所述第二配置时才达到的最大机械强度。

34.根据权利要求31所述的多孔结构，其中所述第一单元的所述臂部与所述第二单元的所述臂部互连。

35.根据权利要求31所述的多孔结构，其中所述第一单元和所述第二单元中的至少一个的所述主体是多孔的。

36.根据权利要求31所述的多孔结构，其中所述多个单元相对定位成一维阵列、二维阵列或三维阵列。

37.根据权利要求31所述的多孔结构，其中全部的所述多个单元基本上彼此相同。

38.根据权利要求31所述的多孔结构，其中所述多孔结构的所述配置取决于施加到所述多孔结构的所述载荷而变化，使得当所述载荷是压缩载荷、拉伸载荷、剪切载荷和扭转载荷中的一种时，所述多孔结构从具有所述第一配置转变成具有所述第二配置。

39.根据权利要求31所述的多孔结构，其中所述多孔结构的孔隙率在25％和75％之间。

40.根据权利要求31所述的多孔结构，其中所述多孔结构包括具有0.3mm至1.5mm之间的第一孔隙尺寸的一个或多个孔隙。

41.根据权利要求40所述的多孔结构，其中所述多孔结构包括具有0.75mm至5mm之间的第二孔隙尺寸的一个或多个孔隙。

42.根据权利要求41所述的多孔结构，其中所述第二孔隙尺寸大于所述第一孔隙尺寸。

43.根据权利要求31所述的多孔结构，其中所述多孔结构是弹性的。

44.根据权利要求31所述的多孔结构，其中所述多孔结构由金属和/或金属合金形成。

45.根据权利要求44所述的多孔结构，其中所述金属是钛和/或其中所述金属合金选自由钛合金、钴铬合金和不锈钢组成的组。

46.根据权利要求31所述的多孔结构，其中所述多孔结构由陶瓷材料或聚合物材料形成。

47.根据权利要求46所述的多孔结构，其中所述聚合物材料是聚醚醚酮。

48.根据权利要求31所述的多孔结构，其中所述多孔结构是生物相容的。

49.根据权利要求31至48中任一项所述的多孔结构，其中所述多孔结构包括将所述第一单元连接到所述第二单元的一个或多个连接构件。

50.根据权利要求49所述的多孔结构，其中当所述多孔结构具有所述第二配置时，所述一个或多个连接构件中的每个连接构件比当所述多孔结构具有所述第一配置时更为线性。

51.根据权利要求49所述的多孔结构，其中当所述多孔结构具有所述第二配置时，所述一个或多个连接构件中的每个连接构件比当所述多孔结构具有所述第一配置时更不具有线性。

52.根据权利要求49所述的多孔结构，其中所述一个或多个连接构件中的每个连接构件被配置成在所述多孔结构从所述第一配置转变到所述第二配置期间弹性变形。

53.根据权利要求39所述的多孔结构，其中所述多孔结构的孔隙率在40％和60％之间。

Images