CN115813613A - 一种带有表面织构的耐磨型半月板假体及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种带有表面织构的耐磨型半月板假体及其制备方法，所述带有表面织构的耐磨型半月板假体所述半月板假体的一侧设有凹陷部，所述凹陷部的表面形成圆弧形的凹形面，所述凹形面设有表面织构，所述表面织构由多个规格排列的织构单元构成，且所述织构单元之间的间距相等。本发明通过在半月板假体的凹形面设置多个规格排列的织构单元，使得半月板假体在压力状态下仍能存储关节液作为润滑液，减少半月板假体的摩擦损耗，增加半月板假体的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及骨外科植入物技术领域，特别是涉及一种带有表面织构的耐磨型半月板假体及其制备方法。
背景技术
长期高强度的运动或者重体力劳动容易导致人体的半月板损伤、骨关节炎或创伤性关节炎；胫骨髁或平台的陈旧性骨折常需要进行半月板置换治疗。
现有的半月板假体材料常采用超高分子量聚乙烯，与之配合的股骨端假体材料为钛合金、钴铬合金或者陶瓷等刚性材料，在半月板假体和股骨假体组成的摩擦副中，高分子材料的硬度远小于金属或者陶瓷材料，这导致磨损主要发生在硬度较低的半月板假体上，易造成半月板假体提前失效。
另外，在受到身体重量的压力下，该摩擦副的摩擦界面由于股骨端和半月板相互挤压，导致摩擦界面间关节液被排出，最终形成的摩擦形式是摩擦系数较高、可导致较高磨损的干摩擦模式。进一步地，经过反复摩擦后半月板假体表面存在剥落的摩擦屑，在摩擦界面可导致磨粒磨损这种加快磨损的磨损失效形式，不利于关节假体长期有效的运行。
发明内容
基于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种带有表面织构的耐磨型半月板假体，通过在半月板假体的凹形面设置多个规格排列的织构单元，使得半月板假体在压力状态下仍能存储关节液作为润滑液，减少半月板假体的摩擦损耗，增加半月板假体的使用寿命。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种带有表面织构的耐磨型半月板假体，所述半月板假体的一侧设有凹陷部，所述凹陷部的表面形成圆弧形的凹形面，所述凹形面设有表面织构，所述表面织构由多个规格排列的织构单元构成，且所述织构单元之间的间距相等。
作为一种实施方式，所述织构单元为圆形凹坑，所述圆形凹坑之间的间距为50μm~500μm。
作为一种实施方式，所述圆形凹坑的直径为50μm~500μm，所述圆形凹坑的坑深为10μm~30μm。
作为一种实施方式，所述织构单元为椭圆形凹坑，所述椭圆形凹坑之间的间距为50μm~500μm。
作为一种实施方式，所述椭圆形凹坑的两个定点之间的距离为40μm~550μm，所述椭圆形凹坑的坑深为20μm~40μm。
作为一种实施方式，所述织构单元为矩形凹坑，所述矩形凹坑之间的间距为50μm~500μm。
作为一种实施方式，所述织构单元为三角形凹坑，所述三角形凹坑之间的间距为50μm~500μm。
与传统技术相比，本发明的带有表面织构的耐磨型半月板假体的有益效果是：
本发明通过在半月板假体的凹形面设置多个规格排列的织构单元，使得半月板假体在压力状态下仍能存储关节液作为润滑液，实现由摩擦系数较高、可导致严重磨损的干摩擦模式转变为摩擦系数较低、磨损较少的流体摩擦模式，进而有效减少半月板假体的摩擦损耗，同时织构单元可存储摩擦剥落下来的碎屑，避免碎屑进入摩擦界面导致磨粒磨损，从而增加半月板假体的使用寿命。
另外，本发明的另一目的在于，提供一种带有表面织构的耐磨型半月板假体的制备方法，其包括以下步骤：
S1、基于患者半月板的医学影像数据建立半月板假体的三维模型；
S2、将步骤S1中建立的半月板假体的三维模型输入3D打印设备并通过3D打印设备进行打印以得到半月板假体半成品；
S3、将步骤S2中的半月板假体半成品进行去边、打磨、抛光等处理；
S4、设定激光发生器的激光功率、扫描速度、扫描路径和对焦距离以形成表面织构的图形阵列打印数据；
S5、激光发生器根据步骤S4中预设的图形阵列打印数据对步骤S3中处理后的半月板假体半成品进行激光处理后，形成具有表面织构的耐磨性半月板假体。
作为一种实施方式，所述步骤S1中，所述半月板假体的三维模型一侧设有凹陷部，所述凹陷部的表面形成圆弧形的凹形面。
作为一种实施方式，将所述步骤S5中得到的具有表面织构的耐磨性半月板假体，进行超声波清洗、烘干、消毒。
与传统技术相比，本发明的带有表面织构的耐磨型半月板假体的制备方法，利用激光发生器在半月板假体的凹形面制备多个规格排列的织构单元，使得半月板假体在压力状态下仍能存储关节液作为润滑液，减少半月板假体的摩擦损耗，增加半月板假体的使用寿命。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
图1为本发明带有表面织构的耐磨型半月板假体的结构示意图；
图2为本实施例的半月板假体的表面织构白光干涉三维形貌图；
图3为本实施例的半月板假体的表面织构的电子扫描显微镜微观形貌图；
图4a为未经过表面织构处理的半月板假体磨损形貌图；
图4b为经过表面织构处理的半月板假体磨损形貌图。
附图标记说明：10、半月板假体；11、凹形面；12、织构单元。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域的普通技术人员应能理解其他可能得实施方式以及本发明的优点。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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，因此不能理解对本发明的限制。
实施例1
请参阅图1至图3，本实施例提供一种带有表面织构的耐磨型半月板假体，所述半月板假体10的一侧设有凹陷部，该凹陷部的表面形成圆弧形的凹形面11，该凹形面11设有表面织构，该表面织构由多个规格排列的织构单元12构成，且织构单元12之间的间距相等。
具体地，在本实施例中，织构单元12为圆形凹坑，圆形凹坑之间的间距为50μm~500μm，圆形凹坑的直径为50μm~500μm，圆形凹坑的坑深为10μm~30μm。
其中，本实施例的圆形凹坑之间的间距可以是，但不限于50μm、100μm、150μm、200μm、250μm、300μm、350μm、400μm、450μm、500μm的其中一种；本实施例的圆形凹坑的直径可以是，但不限于50μm、100μm、150μm、200μm、250μm、300μm、350μm、400μm、450μm、500μm的其中一种；本实施例的圆形凹坑的坑深可以是，但不限于10μm、15μm、20μm、25μm、30μm的其中一种。
请参阅图2，图2为本实施例的半月板假体的表面织构白光干涉三维形貌图。如图2所示，在本实施例中，圆形凹坑之间的间距为500μm，且圆形凹坑呈规格排列以形成表面织构。
请参阅图3，图3为本实施例的半月板假体的表面织构的电子扫描显微镜微观形貌图。如图3所示，经过在半月板假体10的凹形面11制备表面织构，在表面可观察到具有一定尺寸和几何特征的织构单元12，这些织构单元12可以存储一部分的关节液，当半月板假体10受到压力后，织构单元12内的关节液不会随表面的关节液被排出，而是存储在织构单元12的凹坑中，并且被存储起来的关节液在半月板假体10与股骨假体组成的摩擦表面形成一层液体薄膜，能够起到不断补充润滑液的作用，使该摩擦表面始终处于流体摩擦的模式中，可有效减小半月板假体10的摩擦系数，从而降低半月板假体10的摩擦损耗。
请参阅图4a和图4b，图4a为未经过表面织构处理的半月板假体磨损形貌图，图4b为经过表面织构处理的半月板假体磨损形貌图。
本实施例使用陶瓷球模拟陶瓷股骨和未经过表面织构处理的半月板假体进行磨损实验，得到如图4a所示的磨损形貌图。如图4a所示，可以看到磨痕较宽，在磨痕中存在多条清晰的犁沟，这类明显的磨粒磨损的磨痕形貌，为脱落下来的摩擦屑在摩擦副间积累、反复参与摩擦导致的。另外，本实施例使用陶瓷球模拟陶瓷股骨和经过表面织构处理的半月板假体进行磨损实验，得到如图4b所示的磨损形貌图。如图4b所示，可以看到磨痕较窄，并且磨损较轻，在织构单元12的凹坑内存在摩擦屑积累，说明织构单元12可以有效地存储摩擦屑，避免其进入摩擦副表面导致磨粒磨损。由此，对比两者的磨损形貌可知，相比于经过表面织构处理的半月板假体10，未经过表面织构处理的半月板假体的磨损更严重。
由此，本实施例通过在半月板假体10的凹形面11设置多个规格排列的织构单元12，使得半月板假体10在压力状态下仍能存储关节液作为润滑液，实现由摩擦系数较高、可导致严重磨损的干摩擦模式转变为摩擦系数较低、磨损较少的流体摩擦模式，进而有效减少半月板假体10的摩擦损耗，同时织构单元12可存储摩擦剥落下来的碎屑，避免碎屑进入摩擦界面导致磨粒磨损，从而增加半月板假体10的使用寿命。
实施例2
本实施例与实施例1基本相同，其区别在于，本实施例的织构单元12为椭圆形凹坑，该椭圆形凹坑之间的间距为50μm~500μm，椭圆形凹坑的两个定点之间的距离为40μm~550μm，椭圆形凹坑的坑深为20μm~40μm。
其中，本实施例的椭圆形凹坑之间的间距可以是，但不限于50μm、100μm、150μm、200μm、250μm、300μm、350μm、400μm、450μm、500μm的其中一种；本实施例的椭圆形凹坑的两个定点之间的距离可以是，但不限于40μm、100μm、150μm、200μm、250μm、300μm、350μm、400μm、450μm、500μm、550μm的其中一种；本实施例的椭圆形凹坑的坑深可以是，但不限于20μm、25μm、30μm、35μm、40μm的其中一种。
实施例3
本实施例与实施例1基本相同，其区别在于，本实施例的织构单元12为矩形凹坑，该矩形凹坑之间的间距为50μm~500μm。其中，实施例的矩形凹坑之间的间距可以是，但不限于50μm、100μm、150μm、200μm、250μm、300μm、350μm、400μm、450μm、500μm的其中一种。
实施例4
本实施例与实施例1基本相同，其区别在于，本实施例的织构单元12为三角形凹坑，该三角形凹坑之间的间距为50μm~500μm。其中，实施例的三角形凹坑之间的间距可以是，但不限于50μm、100μm、150μm、200μm、250μm、300μm、350μm、400μm、450μm、500μm的其中一种。
实施例5
本实施例提供一种带有表面织构的耐磨型半月板假体的制备方法，其包括以下步骤：
S1、基于患者半月板的医学影像数据建立半月板假体的三维模型；
S2、将步骤S1中建立的半月板假体的三维模型输入3D打印设备并通过3D打印设备进行打印以得到半月板假体半成品；
S3、将步骤S2中的半月板假体半成品进行去边、打磨、抛光等处理；
S4、设定激光发生器的激光功率、扫描速度、扫描路径和对焦距离以形成表面织构的图形阵列打印数据；
S5、激光发生器根据步骤S4中预设的图形阵列打印数据对步骤S3中处理后的半月板假体半成品进行激光处理后，形成具有表面织构的耐磨性半月板假体。
其中，步骤S1中，半月板假体的三维模型一侧设有凹陷部，凹陷部的表面形成圆弧形的凹形面。另外，本实施例将所述步骤S5中得到的具有表面织构的耐磨性半月板假体，进行超声波清洗、烘干、消毒。
与传统技术相比，本实施例的带有表面织构的耐磨型半月板假体的制备方法，利用激光发生器在半月板假体的凹形面制备多个规格排列的织构单元，使得半月板假体在压力状态下仍能存储关节液作为润滑液，减少半月板假体的摩擦损耗，增加半月板假体的使用寿命。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明带有表面织构的耐磨型半月板假体及其制备方法范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种带有表面织构的耐磨型半月板假体，其特征在于：
所述半月板假体的一侧设有凹陷部，所述凹陷部的表面形成圆弧形的凹形面，所述凹形面设有表面织构，所述表面织构由多个规格排列的织构单元构成，且所述织构单元之间的间距相等。
2.根据权利要求1所述的带有表面织构的耐磨型半月板假体，其特征在于：
所述织构单元为圆形凹坑，所述圆形凹坑之间的间距为50μm~500μm。
3.根据权利要求2所述的带有表面织构的耐磨型半月板假体，其特征在于：
所述圆形凹坑的直径为50μm~500μm，所述圆形凹坑的坑深为10μm~30μm。
4.根据权利要求1所述的带有表面织构的耐磨型半月板假体，其特征在于：
所述织构单元为椭圆形凹坑，所述椭圆形凹坑之间的间距为50μm~500μm。
5.根据权利要求4所述的带有表面织构的耐磨型半月板假体，其特征在于：
所述椭圆形凹坑的两个定点之间的距离为40μm~550μm，所述椭圆形凹坑的坑深为20μm~40μm。
6.根据权利要求1所述的带有表面织构的耐磨型半月板假体，其特征在于：
所述织构单元为矩形凹坑，所述矩形凹坑之间的间距为50μm~500μm。
7.根据权利要求1所述的带有表面织构的耐磨型半月板假体，其特征在于：
所述织构单元为三角形凹坑，所述三角形凹坑之间的间距为50μm~500μm。
8.一种带有表面织构的耐磨型半月板假体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、基于患者半月板的医学影像数据建立半月板假体的三维模型；
S2、将步骤S1中建立的半月板假体的三维模型输入3D打印设备并通过3D打印设备进行打印以得到半月板假体半成品；
S3、将步骤S2中的半月板假体半成品进行去边、打磨、抛光等处理；
S4、设定激光发生器的激光功率、扫描速度、扫描路径和对焦距离以形成表面织构的图形阵列打印数据；
S5、激光发生器根据步骤S4中预设的图形阵列打印数据对步骤S3中处理后的半月板假体半成品进行激光处理后，形成具有表面织构的耐磨性半月板假体。
9.根据权利要求8所述的带有表面织构的耐磨型半月板假体的制备方法，其特征在于：
所述步骤S1中，所述半月板假体的三维模型一侧设有凹陷部，所述凹陷部的表面形成圆弧形的凹形面。
10.根据权利要求8所述的带有表面织构的耐磨型半月板假体的制备方法，其特征在于：
将所述步骤S5中得到的具有表面织构的耐磨性半月板假体，进行超声波清洗、烘干、消毒。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20230321 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |