CN113332003A - 一种防松动骨固定植入物及其设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种防松动骨固定植入物及其设计方法，涉及骨科医疗器械领域。本发明一种防松动骨固定植入物，包括：骨固定植入本体；所述骨固定植入本体是由负泊松比单胞和正泊松比单胞呈空间分散布置构成的多孔梯度结构，且根据受力情况，植入本体受拉力一侧布置负泊松比单胞，受压力一侧布置正泊松比单胞；其中，所述负泊松比单胞和正泊松比单胞均为三维多孔结构，多孔梯度结构是沿轴向及径向负泊松比单胞和正泊松比单胞的布置使得骨植入本体的弹性模量呈梯度分布。本发明可以达到防止松动、脱落，及提高疲劳强度的效果，且有利于骨长入和骨整合，有利于提高植入物的稳定性和寿命。

Description

一种防松动骨固定植入物及其设计方法

技术领域

本发明属于骨科医疗器械领域，特别涉及一种防松动骨固定植入物及其设 计方法。

背景技术

随着人工植入物普及，每年有许多植入物存在寿命问题需要翻新。据统计， 需要进行关节置换手术的患者高达200万，而有10-15％的患者在十年内需要接 受植入物二次翻修手术。究其原因，因为植入物微动摩擦造成的无菌性松动问 题占需翻新植入物案例的大多数，此外植入物弹性模量远高于人骨弹性模量产 生应力屏蔽现象导致骨溶解和疲劳断裂造成的植入物断裂，亦导致植入物二次 翻新问题。

通过合理设计多孔结构，可以在降低植入物弹性模量的同时促进骨细胞与 骨固定植入物整合。通过分析计算骨固定各部分在体内受力的等效弹性模量， 梯度设计弹性模量，可以保证骨固定的支撑治疗效果。

拉胀材料即负泊松比材料。当其受拉伸时，材料在弹性范围内横向会发生 膨胀；而受压缩时，材料的横向反而会发生收缩。这种现象被称作拉胀效应， 即负泊松比效应，这有异于自然界中的绝大部分天然材料。拉胀材料的机械性 能在一些方面优于普通材料，例如剪切模量、断裂韧性、热冲击、强度和疲劳 耐久性等，其减震性能也由于其他普通材料。通过设计单元结构的拓扑结构可 以实现拉胀效应。但是这种结构通常来说非常复杂，常见的制造工艺难以实现， 但通过3D打印工艺可以实现这种结构。骨固定植入物在体内时，端部受力，导 致沿中性轴一侧拉伸，一侧压缩。常规的正泊松比骨固定植入物受拉伸一侧会离开骨界面，导致无菌性松动和磨粒磨损的情况。根据骨固定植入物的不同位 置形变情况，在拉伸一侧布置负泊松比单元，在压缩一侧布置正泊松比单元， 可以使植入物整体膨胀，防止植入物在体内出现松动的同时亦减少了磨屑进入 骨界面的可能性。

随着研究和治疗方法的深入发展，传统的标准化植入物已不能满足患者的 治疗需求。结合增材制造工艺快速成型特点，利用CT、BR等影像技术，重建 骨能的三维图像，然后采用分层实体制造技术获得骨骼的原型。这种技术优势 是形状结构个性化程度高，可实现产品个性化设计。如用于精准的辅助术前诊 断、术前规划和模拟手术等的骨模型，实现个性化手术的匹配、提高手术精准 度的个性化手术导向模板，为达到更好治疗效果而依据患者的特定需求生产的 个性化骨科植入物。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种防松动骨固定植入物及其设计方法，本发明 的骨固定植入物可以有效地防止骨固定植入物松动、脱落。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种防松动骨固定植入物，包括：骨固定植入本体；

所述骨固定植入本体是由负泊松比单胞和正泊松比单胞呈空间分散布置构 成的多孔梯度结构，且根据受力情况，骨植入本体受拉力一侧布置负泊松比单 胞，受压力一侧布置正泊松比单胞；

其中，所述负泊松比单胞和正泊松比单胞均为三维多孔结构，多孔梯度结 构是沿轴向及径向负泊松比单胞和正泊松比单胞的布置使得骨植入本体的弹性 模量呈梯度分布。

作为本发明的进一步改进，所述负泊松比单胞为三维拉胀结构单元，三维 拉胀结构单元是由拉胀几何单元结构在二维方向上增厚、叠加所形成的内凹多 边形结构。

作为本发明的进一步改进，所述拉胀几何单元结构包括第一竖边、第一斜 边、第二竖边、第二斜边、第三竖边、第三斜边、第四竖边、第四斜边和第五 竖边；第一竖边与第一斜边连接，第二竖边与第二斜边连接，第三竖边与第三 斜边连接，第四竖边与第四斜边连接，第一斜边、第二斜边、第三斜边、第四 斜边均和第五竖边连接，形成轴对称结构。

作为本发明的进一步改进，所述负泊松比单胞和正泊松比单胞两种结构沿 钽棒植入本体中性轴对称分布。

作为本发明的进一步改进，所述骨固定植入本体的互通孔隙率为75％-85％， 孔径为400-600μm。

作为本发明的进一步改进，所述正泊松比单胞为三维圆孔单元，三维圆孔 单元包括单胞立方体，单胞立方体每个面上均设置有圆孔，多个圆孔在单胞立 方体内部连通形成多孔结构。

作为本发明的进一步改进，所述骨固定植入本体采用3D打印制成，原料为 金属。

作为本发明的进一步改进，所述骨固定植入本体外表面沿轴向依次包括螺 纹部和多孔级部，且由螺纹部向多孔级部，负泊松比单胞和正泊松比单胞的大 小、内部结构直径、分散比例均呈渐变状态。

作为本发明的进一步改进，所述骨固定植入本体的弹性模量与人体骨骼的 弹性模量一致。

一种防松动骨固定植入物设计方法，包括以下步骤：

根据CT断层扫描结果对骨植入物的进行建模，得到原始设计数据；

根据植入物受力特点，设计植入物的正负泊松比结构分配；根据大数据对 骨植入物的结构进行空间拓扑优化获得具有梯度分布特性三维模型；

对三维模型进一步优化，调整部分结构使得所有结构具备自支撑特性和力 学性能结构；

利用最终3D模型进行打印，得到骨固定植入本体。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明根据骨固定植入物在人体内的受力情况，正负泊松比单元呈空间分 散布置，比如在受拉一侧梯度布置负泊松比单元，受压一侧布置正泊松比单元， 最终钽棒植入物受拉与受压时均不会收缩。当人工植入物植入人体后，一侧受 拉应力，一侧受压应力。在受拉应力一侧使用负泊松比拉胀单元设计，压应力 一侧使用常规正泊松比单元设计，在人体运动产生的力作用后体积膨胀，从而 防止骨/假体界面的微动出现，达到防止松动、脱落，及提高疲劳强度的效果。 本发明制造方法包括3D打印。同时本发明所设计的骨固定植入物的多孔结构有 利于细胞的附着与增殖，有利于骨长入和骨整合，有利于提高植入物的稳定性 和寿命。

同时本发明给出一种满足个性化需求的防松动骨固定植入物及其设计方 法，简化开发流程，只需导入断层扫描图像，便能快速基于程序自动设计出满 足个性化定制需求的骨固定植入物。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领 域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并 不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的 部件。

图1中为典型的拉胀几何单元结构。

图2为图1在二维方向上增厚、叠加所形成的三维拉胀结构单元。

图3为所述结构单元的俯视图。

图4为常规的正泊松比的三维圆孔单元结构。

图5为具有复合泊松比结构的骨固定示意图及其梯度弹性模量位置剖视图。 1为负泊松比单胞，2为正泊松比单胞，3为螺纹部(紧固连接)，4为多孔级部。

图6为骨固定植入物的弹性模量梯度布置示意图。A、B、C、D四部分为 骨固定植入物轴向等效弹性模量不同的四部分。每部分的剖视图中为径向等效 弹性模量不同的部分。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将参照附图更 详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例， 然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。 相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的 范围完整的传达给本领域的技术人员。

在本发明实施例的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理 解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限 定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明 的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的 限定。

本发明旨在设计并制造一种骨固定植入物。当人工植入物植入人体后，一 侧受拉应力，一侧受压应力。在受拉应力一侧使用负泊松比拉胀单元设计，压 应力一侧使用常规正泊松比单元设计，这种设计可以有效地防止植入物松动、 脱落。

由于负泊松比结构的抗疲劳性能优异，可以减少疲劳断裂现象的产生。

且多孔植入物两侧均对骨骼产生压迫，促进骨长入，防止摩擦碎屑进入骨 界面从而导致人体骨和植入物间的松动，这样可以延长植入物的体内植入寿命。

同时本发明给出一种满足个性化需求的防松动骨固定植入物设计方法，简 化开发流程，只需导入断层扫描图像，便能快速基于程序自动设计出满足个性 化定制需求的植入物。

本发明所采用的技术方案是：

一种满足个性化定制需求的3D打印制造的防松动骨固定植入物。

所述植入物具有多孔梯度结构，根据人体自身骨头受力以及植入物在体内 的受力情况，同时合理分布内凹多边形结构10负泊松比结构单元和常规三维圆 孔正泊松比结构单元，在植入物受拉力一侧布置内凹多边形结构10负泊松比结 构单元，在受压力一侧布置常规三维圆孔正泊松比结构单元，两种结构沿中性 轴对称分布。

根据内凹多边形结构10负泊松比结构单元内凹角和支柱厚度与弹性模量的 函数关系、常规三维圆孔正泊松比结构单元孔径与弹性模量的函数关系梯度布 置不同内凹角和支柱厚度的内凹多边形结构10负泊松比结构单元与不同孔径的 常规三维圆孔正泊松比结构单元，使植入物的刚度(弹性模量)接近人体骨骼 的刚度(弹性模量)。

基于abaqus软件设计一套快速开发流程，导入骨缺损断层扫描图像，键入 所需弹性模量即可自动生成所需植入物模型。

本发明使用3D打印技术，以金属作为原料。

本发明提供了一种满足个性化定制需求的3D打印制造的防松动骨固定植 入物及其设计方法。植入物的多孔分布均匀且可控，单元结构分为常规三维圆 孔正泊松比结构单元与内凹多边形结构10负泊松比结构单元，分配在植入物的 受压与受拉侧。能够促进骨传导和骨融合，孔道结构可调控，弹性模量等力学 性能可调控，更接近人体骨骼性能，有效防止应力屏蔽的发生。所述梯度分布 的单元结构可以优化植入物在体内受力，防止松动，减少磨粒，提高抗破坏性 能，从而提高植入物的寿命。设计一套快速化开发流程能够可根据CT断层扫描 结果以及目标患者人群的骨参数大数据分析，快速个性化定制设计符合患者实 际情况的骨植入物。提高医院临床效率，减少制造成本，提高患者术后生活质 量。

本发明植入物由正负泊松比两种结构单元构成，设计方法可使得植入物弹 性模量呈梯度分布并接近人体骨的弹性模量，并且，该设计方法具有人体生物 数据自学习特点，通过参数化设计流程实现快速个性化定制；设计方法得到的 设计模型具备自支撑特性，使用增材制造工艺制造。

作为优选，根据骨植入物在人体内的受力情况，正负泊松比单元呈空间分 散布置，比如在受拉一侧梯度布置负泊松比单元，受压一侧布置正泊松比单元， 最终植入物受拉与受压时均不会收缩。

进而使得正负泊松比单元的大小、内部结构直径、正负泊松比单元分散比 例，均呈渐变状态，更接近人体自然骨的力学性能。

其中，负泊松比单元为内凹多边形单元，可调控内凹角度和支柱厚度实现 弹性模量和泊松比的改变；正泊松比单元为三维圆孔结构，可调控孔径实现弹 性模量的改变。

所述的正负泊松比结构单元均满足现有增材制造工艺的设计需求，具有自 支撑特点。可以实现3D打印的基本要求。

基于一套快速参数化建模流程，可根据CT断层扫描结果以及目标患者人群 的骨参数大数据分析，个性化设计骨参数如弹性模量、孔隙率等；对植入物模 型进行有限元分析，获得静态分析结果，根据应力应变云图中弹性模量及屈服 极限分布，实现宏微观结合个性化定制快速设计符合患者实际情况的骨固定植 入物。

上述实施例所述的复合泊松比结构的骨植入物的制造方法，其步骤如下：

(1)根据CT断层扫描结果初步对患者所需的骨植入物的进行建模，得到 原始设计数据。

(2)根据植入物受力特点，设计植入物的正负泊松比结构分配；

(3)根据大数据分析结果对骨植入物的结构进行空间拓扑优化设计获得具 有梯度分布特性三维模型；

(4)对三维模型进行进一步优化，调整部分结构，使得所有结构特别是内 部结构具备子支撑特性，同时并不影响主要力学性能结构。

(5)利用最终3D模型进行打印，得到骨植入物模型。

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细说明。

如图2所示，本拉胀结构单元在上下方向的中间杆受到拉伸力时，与中间 杆相连的四根杆会由弯曲向水平方向伸展，因此此拉胀结构的的四周会向外伸 展，从而达到拉伸后膨胀的效果，实现负泊松比的性能。本发明所涉及的骨科 植入物一部分由这种拉胀结构单元在三维维度上堆叠而成。本发明所涉及拉胀 结构包含所有具有负泊松比的结构，包括但不限于附图所示结构。

负泊松比单胞1为内凹多边形结构10单元，内凹多边形结构10单元是由 拉胀几何单元结构100在二维方向上增厚、叠加所形成的三维拉胀结构单元。 三维拉胀结构单元为中心对称的内凹多边形结构10。

拉胀几何单元结构100包括第一竖边101、第一斜边102、第二竖边103、 第二斜边104、第三竖边105、第三斜边106、第四竖边107、第四斜边108和 第五竖边109；第一竖边101与第一斜边102连接，第二竖边103与第二斜边 104连接，第三竖边105与第三斜边106连接，第四竖边107与第四斜边108连 接，第一斜边102、第二斜边104、第三斜边106、第四斜边108均和第五竖边 109连接，形成轴对称结构。

第一竖边101-第一斜边102与第二竖边103-第二斜边104关于第五竖边109 对称，第三竖边105-第三斜边106与第四竖边107-第四斜边108关于第五竖边 109对称。

所述植入物由内凹多边形结构10负泊松比结构单元和常规三维圆孔正泊松 比结构单元两种单元构成，两种结构根据骨植入物在人体内的受力情况植入物 进行合理空间分散布置，受拉一侧梯度布置内凹多边形结构10单元，受压一侧 布置常规三维圆孔单元。由于所述结构分配的特点，可以使得植入物在人体内 均处于膨胀状态，防止松动，促进骨整合，延长植入物在人体骨内的寿命。同 时由于植入物多孔结构的特点，其互通孔隙率在75％-85％之间，其孔径在 400-600μm之间，有利于组织细胞的附着、生长以及繁殖，同时组织细胞的长入 有利于植入物与周围骨组织的整合，防止其松动。

本发明所涉及的一种满足个性化定制需求的3D打印制造的防松动骨固定 植入物，所述三维负泊松比内凹多边形结构10单元支柱厚度和内凹角度可以改 变单元与结构的弹性模量、孔隙率、切变模量、孔径，沿轴向及径向更改三维 负泊松比内凹多边形结构10单元支柱厚度和内凹角度使弹性模量在植入物中呈 梯度分布；改变所述常规三位圆孔孔径可以改变单元与结构的弹性模量、孔隙 率、切变模量和泊松比，沿轴向及径向更改常规三维圆孔单元支孔径使弹性模 量在植入物中呈梯度分布；同时正负泊松比单元的大小、内部结构直径、正负 泊松比单元分散比例，均呈渐变状态，更接近人骨弹性模量。

骨固定植入物的设计建模基于一套快速参数化建模流程，可根据CT断层扫 描结果以及目标患者人群的骨参数大数据分析，快速个性化定制设计符合患者 实际情况的骨固定植入物。由此实现本发明所涉及的骨固定植入物的设计一体 化以及个性化的需求。

设计符合现有增材制造技术的要求，在快速设计建模后可直接用于现有的 增材制造技术进行制造。

本实施例中以纯钽粉为原料，其设计符合现有增材制造技术的要求，在快 速设计建模后可直接用于现有的增材制造技术进行制造。经增材制造的方式， 保证了植入物本身的结构要求以及致密度，保证了植入物能够具有所期望的优 异的力学性能；同时以纯钽为原料也保证了植入物良好的生物相容性。当然本 申请还可以采用其他金属材料，需要满足良好的生物相容性即可，故本申请对 材料不做具体限定。

所述骨固定植入物的制备步骤包括：

1)根据CT断层扫描结果以及目标患者人群的骨参数大数据分析，获得患 者骨缺损及坏死情况，获得患处的尺寸形状特征等，以及匹配目标患者人群的 骨参数，得到初步设计标准与数据。

2)根据CT断层扫描结果初步对患者所需的骨植入物的进行建模，根据模 型在仿真软件中受力分析结果设计植入物的正负泊松比结构分配情况；

3)根据患者的静态分析结果得到应力应变云图，基于目标患者人群的骨参 数大数据分析结果对骨固定植入物的结构进行空间拓扑优化设计，依据分析所 得的骨参数如弹性模量、切变模量等个性化设计植入物，得到个性化设计的具 有梯度分布弹性模量的骨固定植入物的三维模型；

4)对三维模型进行进一步优化，调整部分结构，使得所有结构特别是内部 结构具备自支撑特性，同时并不影响主要力学性能结构；

5)确定所述步骤4)得到的三维模型的打印方向和设置基板后，对所述三维 模型进行分层处理，保存并导入相应格式的文件；

6)将所述步骤3)得到的格式文件导入现有的3D打印机进行3D打印，得 到骨固定植入物。

分析骨固定植入物在人体中的等效弹性模量，得到骨固定植入物的梯度等 效弹性模量分配依据，如附图6所示。1-1部分等效弹性模量为4.062GPa，1-2 部分等效弹性模量为2.387GPa，1-3部分等效弹性模量为1.603GPa，1-4部分等 效弹性模量为0.952GPa；2-1部分等效弹性模量为2.387GPa，2-2部分等效弹性 模量为1.603GPa，2-3部分等效弹性模量为0.925GPa；3-1部分等效弹性模量为 1.603GPa，3-2部分等效弹性模量为0.925GPa；4-1部分等效弹性模量为 0.925GPa。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详 述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述 的系统，设备和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程， 在此不再赘述。

在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备固有 相关。各种通用系统也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构 造这类系统所要求的结构是显而易见的。此外，本发明也不针对任何特定编程 语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且 上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发 明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细 示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或 多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一 起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法 解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确 记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发 明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式 的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为 本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适 应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实 施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它 们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的 至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要 求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有 过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、 摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征 来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它 实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意 味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求 书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器 上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解， 可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施 例的一种确定水平井步井策略的方法及装置中的一些或者全部部件的一些或者 全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部 的设备或者设备程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发 明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形 式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者 以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并 且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施 例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的 限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的 单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不 同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干设备的单元 权利要求中，这些设备中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词 第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

Claims (10)

1.一种防松动骨固定植入物，其特征在于，包括：骨固定植入本体；

所述骨固定植入本体是由负泊松比单胞(1)和正泊松比单胞(2)呈空间分散布置构成的多孔梯度结构，且根据受力情况，植入本体受拉力一侧布置负泊松比单胞(1)，受压力一侧布置正泊松比单胞(2)；

其中，所述负泊松比单胞(1)和正泊松比单胞(2)均为三维多孔结构，多孔梯度结构是沿轴向及径向负泊松比单胞(1)和正泊松比单胞(2)的布置使得骨固定植入本体的弹性模量呈梯度分布。

2.根据权利要求1所述的一种防松动骨固定植入物，其特征在于，所述负泊松比单胞(1)为三维拉胀结构单元，三维拉胀结构单元是由拉胀几何单元结构(100)在二维方向上增厚、叠加所形成的内凹多边形结构(10)。

3.根据权利要求2所述的一种防松动骨固定植入物，其特征在于，所述拉胀几何单元结构(100)包括第一竖边(101)、第一斜边(102)、第二竖边(103)、第二斜边(104)、第三竖边(105)、第三斜边(106)、第四竖边(107)、第四斜边(108)和第五竖边(109)；第一竖边(101)与第一斜边(102)连接，第二竖边(103)与第二斜边(104)连接，第三竖边(105)与第三斜边(106)连接，第四竖边(107)与第四斜边(108)连接，第一斜边(102)、第二斜边(104)、第三斜边(106)、第四斜边(108)均和第五竖边(109)连接，形成轴对称结构。

4.根据权利要求1所述的一种防松动骨固定植入物，其特征在于，所述负泊松比单胞(1)和正泊松比单胞(2)两种结构沿骨固定植入本体中性轴对称分布。

5.根据权利要求(1)所述的一种防松动骨固定植入物，其特征在于，所述植入本体的互通孔隙率为75％-85％，孔径为400-600μm。

6.根据权利要求(1)所述的一种防松动骨固定植入物，其特征在于，所述正泊松比单胞(2)为三维圆孔单元，三维圆孔单元包括单胞立方体(20)，单胞立方体(20)每个面上均设置有圆孔(21)，多个圆孔(21)在单胞立方体(20)内部连通形成多孔结构。

7.根据权利要求1所述的一种防松动骨固定植入物，其特征在于，所述正负泊松比单胞均具有自支撑结构，并采用3D打印制成。

8.根据权利要求1所述的一种防松动骨固定植入物，其特征在于，所述骨固定植入本体外表面沿轴向依次包括螺纹部(3)和多孔级部(4)，且由螺纹部(3)向多孔级部(4)，负泊松比单胞(1)和正泊松比单胞(2)的大小、内部结构直径、分散比例均呈渐变状态。

9.根据权利要求1所述的一种防松动骨固定植入物，其特征在于，所述骨固定植入本体的弹性模量与人体骨骼的弹性模量一致。

10.如权利要求1所述的防松动骨固定植入物的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据CT断层扫描结果对骨固定植入物的进行建模，得到原始设计数据；

根据植入物受力特点，设计植入物的正负泊松比结构分配；根据大数据对骨植入物的结构进行空间拓扑优化获得具有梯度分布特性三维模型；

对三维模型进一步优化，调整部分结构使得所有结构具备子支撑特性和力学性能结构；

利用最终3D模型进行打印，得到骨固定植入本体。

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