CN109077832B - 一种金属骨小梁结构及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种金属骨小梁结构及其应用，包括多个相互连接的正方体外框架，每个正方体外框架内侧均连接有一内框架，相邻的内框架相互连接，内框架包括外圆环及多个连接于外圆环内侧的内圆环，多个内圆环以等间距平行设置均与外圆环所在平面相垂直，外圆环与内圆环均有两个交点，内框架通过内圆环与其他内框架连接。本例中的金属骨小梁结构是通过开发程序辅助排列设计出小孔纵横交错的骨小梁结构，保证孔隙率，增强骨小梁与假体基体之间的粘接强度，更加接近松质骨多孔结构，力学性能优异，减少因为金属疲劳造成的骨小梁结构的断裂，造成大面积骨小梁结构断裂塌陷，迫使骨小梁结构与基体分离。

Description

一种金属骨小梁结构及其应用
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种金属骨小梁结构及其应用。
背景技术
单髁膝关节置换术(Unicompartmental Knee Arthroplasty,UKA)在治疗膝关节内侧间室或外侧间室病变时有着创伤小、失血少、手术时间短的优势，并且能够为将来的翻修手术提供更多的骨质保留。
如我公司所申请的专利号为CN201610780860.0专利名称为保留骨量单关节置换膝关节假体的发明专利申请即公开了单髁膝关节假体的具体结构，目前，单髁膝关节假体按照假体固定方式可分为骨水泥固定假体和生物型固定假体，其中骨水泥固定假体是主流，但是其远期松动率可能更高，且骨水泥在凝固时产生热量可能会对骨组织产生损伤，也可能会出现骨水泥微粒造成栓塞。
采用生物固定的方式，尽管手术技术要求较高，但会缩短手术时间，保存更多骨量提供长期稳定性。当生物型假体植入人体中，植入物与人体自然骨的接触界面应有自然骨长入多孔界面中，以保证植入长期稳定性。为了利于新生骨长入植入物，植入物表面多孔结构需模拟人体松质骨结构，人体自然骨中松质骨直径为300-1000μm，孔隙率为75％-90％，在现有技术中通过喷砂、等离子喷涂、烧结等方法得到的多孔结构表面孔隙率约30-70％，孔径约300-400μm，其孔隙率较低，不便于骨的得生长，但是一味增大孔隙率则会造成强度低，力学性能差，引发断裂。
发明内容
为了更好地解决单髁膝关节置换术后假体与骨界面良好的整合，本发明提供一种金属骨小梁结构及增材制造金属骨小梁单髁膝关节置换系统。本发明是通过以下技术方案予以实现：
一种金属骨小梁结构，包括多个相互连接的正方体外框架，每个正方体外框架内侧均连接有一内框架，相邻的所述内框架相互连接，所述内框架包括外圆环及多个连接于外圆环内侧的内圆环，多个所述内圆环以等间距平行设置均与外圆环所在平面相垂直，所述外圆环与内圆环均有两个交点，所述内框架通过内圆环与其他内框架连接。
所述金属骨小梁结构厚度为1.0-1.5mm。
所述金属骨小梁结构为钴铬钼合金或钛合金材质。
一种增材制造金属骨小梁单髁膝关节置换系统，包括单侧胫骨平台假体，设于单侧胫骨平台假体上的单侧胫骨平台垫假体及设于单侧胫骨平台垫假体上的股骨髁假体，所述股骨髁假体与骨质接触的骨整合界面表面采用上述的金属骨小梁结构。
所述股骨髁假体为固定型髁假体，固定型髁假体对应的单侧胫骨平台垫假体固定于单侧胫骨平台假体，且固定型髁假体对应的单侧胫骨平台垫假体周围有与单侧胫骨平台假体锁定的阶梯型限位槽。
所述股骨髁假体为活动型髁假体，所述活动型髁假体底部为球面。本发明的有益效果是：
本例中的金属骨小梁结构是通过Pro/Program和J-link开发程序辅助排列设计出小孔纵横交错的骨小梁结构，保证孔隙率，增强骨小梁与假体基体之间的粘接强度，更加接近松质骨多孔结构，力学性能优异，减少因为金属疲劳造成的骨小梁结构的断裂，造成大面积骨小梁结构断裂塌陷，迫使骨小梁结构与基体分离。
附图说明
图1、图2、图3是第一种内框架结构、第二种内框架结构、第三种内框架结构示意图。
图4是第一种内框架结构与第二种内框架结构的连接结构示意图。
图5是第一种内框架结构与第三种内框架结构的连接结构示意图，
图6是第二种内框架结构与第三种内框架结构的连接结构示意图，
图7是固定型单髁膝关节假体置换系统结构示意图。
图8是活动型单髁膝关节假体置换系统结构示意图。
图中：1.单侧胫骨平台假体，2.单侧胫骨平台垫假体，3.股骨髁假体，4.三棱锥框架，5.连接梁，6.菱形十二面体框架，7.外圆环，8.内圆环，9.正方体外框架。
具体实施方式
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图及最佳实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图所示，本发明的金属骨小梁结构包括多个相互连接的正方体外框架，每个正方体外框架内侧均连接有一内框架。
金属骨小梁结构为宏观的通过放大数倍后即可被肉眼所观察的结构，并非微观结构。
具体的金属骨小梁结构有由多个正方体外框架9构成为基本单元构成，正方体外框架内侧均连接有一内框架。进一步的，相邻的所述内框架相互连接。由此保证在整体结构的力学性能优秀、强度高，并且具有较高的孔隙率。
本申请中的金属骨小梁结构，其孔隙在空间内沿x、y、z三个方向之间贯通，孔隙率大于80％，通孔率大于90％。
具体而言，内框架的具体结构可为多种形式的组合，本申请提供三种基本的内框架结构；
如图1，第一种内框架结构为三棱锥框架4，所述三棱锥框架以正方体外框架的一个面为底，三棱锥框架顶点连接有用于与其相邻的内框架连接的连接梁5。
如图2，第二种内框架结构为菱形十二面体框架6，所述菱形十二面体框架的四个位置相对应的顶点连接于正方体外框架的相互平行的四条棱中点处，所述菱形十二面体框架通过顶点与相邻的内框架连接。
如图3，第三种内框架结构为近似球体框架，包括外圆环7及多个连接于外圆环内侧的内圆环8，多个所述内圆环以等间距平行设置均与外圆环所在平面相垂直，所述外圆环与内圆环均有两个交点，所述内框架通过内圆环与其他内框架连接。换言之，外圆环为球体的大圆，内圆环为多个小圆，小圆套于大圆内以持整体结构。
优选的，所述金属骨小梁结构厚度为1.0-1.5mm。
金属骨小梁结构为钴铬钼合金或钛合金材质。
三种内框架的可在具体应用中可选取其中的1-2种自由组合为新型多孔结构。
具体而言，如图4所示，为第一种内框架结构与第二种内框架结构的连接结构示意图，其中，连接梁与菱形十二面体框架的顶点连接。
如图5所示，为第一种内框架结构与第三种内框架结构的连接结构示意图，其中，连接梁与内圆环连接。
如图6所示，为第二种内框架结构与第三种内框架结构的连接结构示意图，其中，菱形十二面体框架的顶点与内圆环连接。
本例中的金属骨小梁结构是通过Pro/Program和J-link开发程序辅助排列设计出小孔纵横交错的骨小梁结构，保证孔隙率，增强骨小梁与假体基体之间的粘接强度，更加接近松质骨多孔结构，力学性能优异，减少因为金属疲劳造成的骨小梁结构的断裂，造成大面积骨小梁结构断裂塌陷，迫使骨小梁结构与基体分离。
本例中的金属骨小梁结构可应用于单髁膝关节置换系统。增材制造金属骨小梁单髁膝关节置换系统，包括单侧胫骨平台假体1，设于单侧胫骨平台假体上的单侧胫骨平台垫假体2及设于单侧胫骨平台垫假体上的股骨髁假体3，股骨髁假体与骨质接触的骨整合界面表面采用如上文中的金属骨小梁结构。
优选的，股骨髁假体为固定型髁假体，固定型髁假体对应的单侧胫骨平台垫假体固定于单侧胫骨平台假体，且固定型髁假体对应的单侧胫骨平台垫假体周围有与单侧胫骨平台假体锁定的阶梯型限位槽。
优选的，所述股骨髁假体为活动型髁假体，所述活动型髁假体底部为球面。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种金属骨小梁结构，其特征在于，包括多个相互连接的正方体外框架，每个正方体外框架内侧均连接有一内框架，相邻的所述内框架相互连接，所述内框架包括外圆环及多个连接于外圆环内侧的内圆环，多个所述内圆环以等间距平行设置均与外圆环所在平面相垂直，所述外圆环与内圆环均有两个交点，外圆环为球体的大圆，内圆环为多个小圆，小圆套于大圆内支撑整体结构，所述内框架通过内圆环与其他内框架连接。
2.根据权利要求1所述的一种金属骨小梁结构，其特征在于，金属骨小梁结构厚度为1.0-1.5mm。
3.一种增材制造金属骨小梁单髁膝关节置换系统，其特征在于，包括单侧胫骨平台假体，设于单侧胫骨平台假体上的单侧胫骨平台垫假体及设于单侧胫骨平台垫假体上的股骨髁假体，所述股骨髁假体与骨质接触的骨整合界面表面采用如权利要求1-2任一项所述的金属骨小梁结构。
4.根据权利要求3所述的一种增材制造金属骨小梁单髁膝关节置换系统，其特征在于，所述股骨髁假体为固定型髁假体，固定型髁假体对应的单侧胫骨平台垫假体固定于单侧胫骨平台假体，且固定型髁假体对应的单侧胫骨平台垫假体周围有与单侧胫骨平台假体锁定的阶梯型限位槽。
5.根据权利要求3所述的一种增材制造金属骨小梁单髁膝关节置换系统，其特征在于，所述股骨髁假体为活动型髁假体，所述活动型髁假体底部为球面。
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