CN116919674A - 金属陶瓷反向型肩关节假体系统以及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及骨科人工关节设计制造技术领域,尤其是涉及一种金属陶瓷反向型肩关节假体系统以及制备方法。金属陶瓷反向型肩关节假体系统包括顺次连接的肱骨柄假体、肱骨托假体、反向型肩盂头假体、锥度适配器假体以及肩盂托假体;肱骨托假体的滑动接触面与反向型肩盂头假体的接触面相适配,且肱骨托假体与反向型肩盂头假体均采用3D打印锆铌合金制造成型;肱骨柄假体与肱骨托假体之间、肱骨托假体与反向型肩盂头假体之间、反向型肩盂头假体与锥度适配器假体之间以及锥度适配器假体与肩盂托假体之间均设置有由锆铌表面氧化形成的金属陶瓷界面层;本申请使用寿命更长,耐磨性强、具有低磨损率、不会引发骨溶解、不会造成假体松动等优点。
Description
技术领域
本申请涉及骨科人工关节设计制造技术领域,尤其是涉及一种金属陶瓷反向型肩关节假体系统以及制备方法。
背景技术
目前,随着老年社会的到来,关节疾病增多;同时由于社会进步人们对健康要求更高,关节置换的数量急剧增加。关节假体置换是一种手术治疗方法,主要目的是恢复关节功能,缓解疼痛,提高患者的生活质量。尽管关节置换手术手术过程及技术目前临床已标准化,但是关节置换后各种并发症时有发生,导致手术失败并需要进行手术翻修。假体与骨界面松动是造成假体失效的主要原因,假体松动的原因十分复杂,无菌性松动是最常见的术后并发症。
在关节假体失效的原因中,活动磨损是无菌性松动的最主要的原因之一。据统计,在人工关节置换术后10年内,活动磨损失效占比约为50-60%。随着使用年限的增加,活动磨损失效的占比也会逐渐增加。因此,减少关节假体的活动磨损,是提高关节假体寿命和减少失效率的重要手段之一。
现有的关节假体多数采用超高分子量聚乙烯制成,由超高分子量聚乙烯制成的关节假体,一方面,其磨屑容易散布到周围组织,从而引发骨溶解现象,造成假体松动;另一方面,耐磨和耐腐蚀性较差。
因此,亟需一种金属陶瓷反向型肩关节假体系统以及制备方法,在一定程度上以解决现有技术中存在的技术问题。
发明内容
本申请的目的在于提供一种金属陶瓷反向型肩关节假体系统以及制备方法,以在一定程度上提高关节假体的耐磨性、耐腐蚀性等有益效果。
本申请提供了一种金属陶瓷反向型肩关节假体系统,包括顺次连接的肱骨柄假体、肱骨托假体、反向型肩盂头假体、锥度适配器假体以及肩盂托假体;
所述肱骨托假体的滑动接触面与所述反向型肩盂头假体的接触面相适配,且所述肱骨托假体与所述反向型肩盂头假体均采用3D打印锆铌合金制造成型;
所述肱骨柄假体与所述肱骨托假体之间、所述肱骨托假体与所述反向型肩盂头假体之间、所述反向型肩盂头假体与所述锥度适配器假体之间以及所述锥度适配器假体与所述肩盂托假体之间均设置有由锆铌表面氧化形成的金属陶瓷界面层;
所述肱骨柄假体的本体、所述肱骨托假体的本体、所述反向型肩盂头假体的本体、所述锥度适配器假体的本体以及所述肩盂托假体的本体均为锆铌合金密实实体结构。
在上述技术方案中,进一步地,所述金属陶瓷界面层包括叠加的氧化层以及富氧扩散层;
所述金属陶瓷界面层的厚度设置在3μm-35μm之间。
在上述技术方案中,进一步地,所述肩盂托假体朝向所述锥度适配器假体的接触摩擦界面设置有微织构结构;
所述金属陶瓷界面层形成于所述微织构结构。
在上述技术方案中,进一步地,所述反向型肩盂头假体朝向所述锥度适配器假体的接触摩擦界面设置有微织构结构;
所述金属陶瓷界面层形成于所述微织构结构。
在上述技术方案中,进一步地,所述肱骨托假体朝向所述反向型肩盂头假体的接触摩擦界面设置有微织构结构;
所述金属陶瓷界面层形成于所述微织构结构。
在上述技术方案中,进一步地,所述微织构结构包括微织构;
所述微织构设置于所述锆铌合金密实实体结构。
在上述技术方案中,进一步地,所述微织构结为凹六棱柱的微织构或凹圆柱的微织构。
在上述技术方案中,进一步地,所述肱骨柄假体包括圆柱形顶部11和柄部12;所述柄部12包括柄部近端部13和柄部远端部14;所述柄部近端部13外表面设置有肱骨柄骨小梁。
本申请还提供一种金属陶瓷反向型肩关节假体系统的制备方法,包括以下步骤:
步骤100:肱骨柄假体和肩盂托假体的制备;
步骤101:以颗粒直径为50微米的锆铌合金粉为原料,经3D打印一体成型分别得到肩盂托的第一中间产物和肱骨柄的第一中间产物,将两种第一中间产物放入热等静压炉,在氦气或氩气保护下,升温至1250℃1400℃,在140MPa 180MPa,恒温放置1h3h,降至常压,随炉冷却至200℃以下取出,得到两种第二中间产物;
步骤102:将两种第二中间产物放置于程序性降温盒中以1℃/min的速度降温至80℃~120℃,恒温放置5h10h,从程序性降温盒中取出;在液氮中再放置16h 36h,调节温度至室温,得到两种第三中间产物;
步骤103:将两种第三中间产物放置于程序性降温盒中以1℃/min的速度降温至80℃~120℃,恒温放置5h10h;从程序性降温盒中取出;在液氮中再放置16h 36h,调节温度至室温;得到两种第四中间产物;
步骤104:将两种第四中间产物进行机加工修整、抛光、清洗和干燥,然后在锆铌合金密实实体结构上加工微织构结构,通过使用微细铣削、车削加工和激光加工等机械方法,制备出微米级微织构结构和/或纳米级微织构结构,使得微织构结构与金属陶瓷界面层的整体具有不同形状的凹或凸微观结构或多级尺度复合结构;得到两种第五中间产物,或者不进行微织构结构的制作而直接得到第五中间产物;步骤105:将两种第五中间产物放置于管式炉内,通入含氧质量百分比为5%15%的常压氦气或氩气,以5℃/min20℃/min加热至500℃700℃,以0.4℃/min0.9℃/min降温至400℃495℃,再自然冷却至200℃以下取出,分别得到肩盂托假体和肱骨柄假体;
步骤200:肱骨托假体和反向型肩盂头假体的制备:
步骤201:将锆铌合金锻件进行机加工、修整、抛光、清洗和干燥,分别得到肱骨托假体和反向型肩盂头假体的中间产物;而后在肱骨托假体和反向型肩盂头假体相对运动接触面上进行微织构结构制作或者不进行微织构结构的制作而直接得到中间产物;
步骤202:分别将肱骨托假体和反向型肩盂头假体的中间产物放置于管式炉内,通入含氧质量百分比为5%15%的常压氦气或氩气,以5℃/min 20℃/min加热至500℃700℃,以0.4℃/min 0.9℃/min降温至400℃495℃,再自然冷却至200℃以下取出,得到肱骨托和反向型肩盂头。
在上述技术方案中,进一步地,所述步骤201中的肱骨托假体的中间产物的内表面的粗糙度为Ra≤0.050μm;反向型肩盂托假体的中间产物的外表面的粗糙度为Ra≤0.050μm。
与现有技术相比,本申请的有益效果为:
本申请提供的本申请提供了一种金属陶瓷反向型肩关节假体系统,包括顺次连接的肱骨柄假体、肱骨托假体、反向型肩盂头假体、锥度适配器假体以及肩盂托假体;
所述肱骨托假体的滑动接触面与所述反向型肩盂头假体的接触面相适配,且所述肱骨托假体与所述反向型肩盂头假体均采用3D打印锆铌合金制造成型;
所述肱骨柄假体与所述肱骨托假体之间、所述肱骨托假体与所述反向型肩盂头假体之间、所述反向型肩盂头假体与所述锥度适配器假体之间以及所述锥度适配器假体与所述肩盂托假体之间均设置有由锆铌表面氧化形成的金属陶瓷界面层;
所述肱骨柄假体的本体、所述肱骨托假体的本体、所述反向型肩盂头假体的本体、所述锥度适配器假体的本体以及所述肩盂托假体的本体均为锆铌合金密实实体结构。
综上,本申请提供的金属陶瓷反向型肩关节假体系统使用寿命更长,耐磨性强、具有低磨损率、不会引发骨溶解、不会造成假体松动等优点。
本申请还提供一种金属陶瓷反向型肩关节假体系统的制备方法,包括以下步骤:
步骤100:肱骨柄假体和肩盂托假体的制备;
步骤101:以颗粒直径为50微米的锆铌合金粉为原料,经3D打印一体成型分别得到肩盂托的第一中间产物和肱骨柄的第一中间产物,将两种第一中间产物放入热等静压炉,在氦气或氩气保护下,升温至1250℃1400℃,在140MPa 180MPa,恒温放置1h3h,降至常压,随炉冷却至200℃以下取出,得到两种第二中间产物;
步骤102:将两种第二中间产物放置于程序性降温盒中以1℃/min的速度降温至80℃~120℃,恒温放置5h10h,从程序性降温盒中取出;在液氮中再放置16h 36h,调节温度至室温,得到两种第三中间产物;
步骤103:将两种第三中间产物放置于程序性降温盒中以1℃/min的速度降温至80℃~120℃,恒温放置5h10h;从程序性降温盒中取出;在液氮中再放置16h 36h,调节温度至室温;得到两种第四中间产物;
步骤104:将两种第四中间产物进行机加工修整、抛光、清洗和干燥,然后在锆铌合金密实实体结构上加工微织构结构,通过使用微细铣削、车削加工和激光加工等机械方法,制备出微米级微织构结构和/或纳米级微织构结构,使得微织构结构与金属陶瓷界面层的整体具有不同形状的凹或凸微观结构或多级尺度复合结构;得到两种第五中间产物,或者不进行微织构结构的制作而直接得到第五中间产物;步骤105:将两种第五中间产物放置于管式炉内,通入含氧质量百分比为5%15%的常压氦气或氩气,以5℃/min20℃/min加热至500℃700℃,以0.4℃/min0.9℃/min降温至400℃495℃,再自然冷却至200℃以下取出,分别得到肩盂托假体和肱骨柄假体;
步骤200:肱骨托假体和反向型肩盂头假体的制备:
步骤201:将锆铌合金锻件进行机加工、修整、抛光、清洗和干燥,分别得到肱骨托假体和反向型肩盂头假体的中间产物;而后在肱骨托假体和反向型肩盂头假体相对运动接触面上进行微织构结构制作或者不进行微织构结构的制作而直接得到中间产物;
步骤202:分别将肱骨托假体和反向型肩盂头假体的中间产物放置于管式炉内,通入含氧质量百分比为5%15%的常压氦气或氩气,以5℃/min 20℃/min加热至500℃700℃,以0.4℃/min 0.9℃/min降温至400℃495℃,再自然冷却至200℃以下取出,得到肱骨托和反向型肩盂头。
综上,采用金属陶瓷反向型肩关节假体系统的制备方法制备的金属陶瓷反向型肩关节假体系统,使用寿命更长,耐磨性强、具有低磨损率、不会引发骨溶解、不会造成假体松动等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本申请的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例一提供的金属陶瓷反向型肩关节假体系统的结构示意图;
图2为本申请实施例一提供的金属陶瓷反向型肩关节假体系统的结构示意图中的一种微织构结构的结构示意图;
图3为本申请实施例一提供的金属陶瓷反向型肩关节假体系统的结构示意图中的另一种微织构结构的结构示意图。
附图标记:1-肱骨柄假体;2-肱骨托假体;3-反向型肩盂头假体;4-锥度适配器假体;5-肩盂托假体;11-圆柱形顶部;12-柄部;13-柄部近端部;14-柄部远端部;15-肱骨柄骨小梁;16-安装部;17-微织构;112-一号骨小梁;113-二号骨小梁;114-三号骨小梁;191-第一侧上区域;192-第一侧下区域;1101-第二侧上区域;1102-第二侧下区域。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。
通常在此处附图中描述和显示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围,而是仅仅表示本申请的选定实施例。
基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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申请和简化描述,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,因此不能理解为对本申请的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
实施例一
结合图1所示,金属陶瓷反向型肩关节假体系统,包括顺次连接的肱骨柄假体1、肱骨托假体2、反向型肩盂头假体3、锥度适配器假体4以及肩盂托假体5。
具体地,所述肱骨托假体的滑动接触面与所述反向型肩盂头假体3的接触面相适配,且所述肱骨托假体与所述反向型肩盂头假体3均采用3D打印锆铌合金制造成型;采用3D打印锆铌合金制造成型第一方面,解决了传统机加工制备复杂的问题,第二方面其耐磨性更好,低磨损率,不易脱落,提高了金属陶瓷反向型肩关节假体系统的寿命;第三方面,其磨屑不容易散布到周围组织,不会引发骨溶解现象,更不会造成假体松动的问题。
进一步地,所述肱骨托假体的滑动接触面与所述反向型肩盂头假体3的接触面相适配是指:肱骨托假体朝向反向型肩盂头的面为滑动接触面,滑动接触面上开设有滑动安装球孔,反向型肩盂头假体3朝向肱骨托假体的接触面为球面,此球面能够在滑动安装球孔内滑动(转动)。
具体地,所述肱骨柄假体1与所述肱骨托假体2之间、所述肱骨托假体2与所述反向型肩盂头假体3之间、所述反向型肩盂头假体3与所述锥度适配器假体4之间以及所述锥度适配器假体4与所述肩盂托假体5之间均设置有由锆铌表面氧化形成的金属陶瓷界面层;金属陶瓷界面层能够提高肱骨柄假体1与所述肱骨托假体2之间、所述肱骨托假体2与所述反向型肩盂头假体3之间、所述反向型肩盂头假体3与所述锥度适配器假体4之间以及所述锥度适配器假体4与所述肩盂托假体5之间的附着力,避免氧化脱落,防止假体松动。
具体地,所述肱骨柄假体1包括圆柱形顶部11和柄部12;所述柄部包括柄部近端部13和柄部远端部14;所述柄部近端部外表面设置有肱骨柄骨小梁15,肱骨柄骨小梁15分区为第二侧上区域1101、第二侧下区域1102、第一侧上区域191和第一侧下区域192;第二侧上区域1101和第一侧下区域192设置的骨小梁为一号骨小梁112;第一侧上区域191设置的骨小梁为一号骨小梁112;第二侧下区域1102设置的骨小梁为一号骨小梁112;肱骨托假体2的第一中间产物、第二中间产物、第三中间产物、第四中间产物、第五中间产物与肱骨托假体2的结构和性能特征得到优化。
进一步地,带有骨小梁的含氧化层锆铌合金假体的第一中间产物、第二中间产物、第三中间产物、第四中间产物、第五中间产物与带有骨小梁的含氧化层锆铌合金假体的结构和性能特征得到优化。
进一步地,一号骨小梁112的孔径和孔隙率、二号骨小梁113的孔径和孔隙率、三号骨小梁114的孔径和孔隙率依次增大。
综上,本申请提供的金属陶瓷反向型肩关节假体系统使用寿命更长,耐磨性强、具有低磨损率、不会引发骨溶解、不会造成假体松动等优点。
在该实施例中,所述金属陶瓷界面层包括叠加的氧化层以及富氧扩散层;所述金属陶瓷界面层的厚度设置在3μm-35μm之间。
优选地,所述金属陶瓷界面层的厚度为18μm。
进一步地,富氧扩散层具有过渡层的作用,能够提高氧化层与肱骨托假体2以及所述肩盂托假体5之间的附着力,避免氧化层脱落。
更进一步地,氧化层硬度较高,其耐磨性更强。
在该实施例中,所述肱骨柄假体1的本体、所述肱骨托假体2的本体、所述反向型肩盂头假体3的本体、所述锥度适配器假体4的本体以及所述肩盂托假体5的本体均为锆铌合金密实实体结构。
具体地,所述肩盂托假体5朝向所述锥度适配器假体4的接触摩擦界面设置有微织构结构;所述金属陶瓷界面层形成于所述微织构结构。
具体地,所述反向型肩盂头假体3朝向所述锥度适配器假体4的接触摩擦界面设置有微织构结构;所述金属陶瓷界面层形成于所述微织构结构。
具体地,所述肱骨托假体2朝向所述反向型肩盂头假体3的接触摩擦界面设置有微织构结构;所述金属陶瓷界面层形成于所述微织构结构。
在实际的制备过程中,先制备微织构结构,然后金属陶瓷界面层形成在微织构结构的表面,即锆铌表面氧化形成在微织构结构上。
具体地,所述微织构结构包括安装部16以及微织构17;所述微织构17设置于所述安装部16。
进一步地,安装部16与锆铌合金密实实体结构一体成型,相当于所述微织构17设置于所述锆铌合金密实实体结构。
综上,微织构17的锆铌合金氧化后形成的金属陶瓷层表面仍存在微织构17,这种微织构17不仅增强了金属陶瓷层的与锆铌合金机体的结合力,而且减少接触面的摩擦磨损。
优选地,结合图2所示,提供一种具有凹六棱柱的微织构结构。
优选地,结合图3所示,提供一种具有凹圆柱的微织构结构。
值得注意的是:本申请不仅限于凹六棱柱的微织构结构、凹圆柱的微织构结构,还可以是其他结构,例如,椭球形微织构结构。
实施例二
在该实施例中提供了一种金属陶瓷反向型肩关节假体系统的制备方法,包括以下步骤:
步骤100:肱骨柄假体和肩盂托假体的制备;
步骤101:以颗粒直径为50微米的锆铌合金粉为原料,经3D打印一体成型分别得到肩盂托的第一中间产物和肱骨柄的第一中间产物,将两种第一中间产物放入热等静压炉,在氦气或氩气保护下,升温至1250℃1400℃,在140MPa180MPa,恒温放置1h 3h,降至常压,随炉冷却至200℃以下取出,得到两种第二中间产物;
步骤102:将两种第二中间产物放置于程序性降温盒中以1℃/min的速度降温至80℃~120℃,恒温放置5h10h,从程序性降温盒中取出;在液氮中再放置16h 36h,调节温度至室温,得到两种第三中间产物;
步骤103:将两种第三中间产物放置于程序性降温盒中以1℃/min的速度降温至80℃~120℃,恒温放置5h10h;从程序性降温盒中取出;在液氮中再放置16h 36h,调节温度至室温;得到两种第四中间产物;
步骤104:将两种第四中间产物进行机加工修整、抛光、清洗和干燥,然后在锆铌合金密实实体结构上加工微织构结构,通过使用微细铣削、车削加工和激光加工等机械方法,制备出微米级微织构结构和/或纳米级微织构结构,使得微织构结构与金属陶瓷界面层的整体具有不同形状的凹或凸微观结构或多级尺度复合结构;得到两种第五中间产物,或者不进行微织构结构的制作而直接得到第五中间产物;
步骤105:将两种第五中间产物放置于管式炉内,通入含氧质量百分比为5%15%的常压氦气或氩气,以5℃/min 20℃/min加热至500℃700℃,以0.4℃/min0.9℃/min降温至400℃495℃,再自然冷却至200℃以下取出,分别得到肩盂托假体和肱骨柄假体;
步骤200:肱骨托假体和反向型肩盂头假体的制备:
步骤201:将锆铌合金锻件进行机加工、修整、抛光、清洗和干燥,分别得到肱骨托假体和反向型肩盂头假体的中间产物;而后在肱骨托假体和反向型肩盂头假体相对运动接触面上进行微织构结构制作或者不进行微织构结构的制作而直接得到中间产物;
步骤202:分别将肱骨托假体和反向型肩盂头假体的中间产物放置于管式炉内,通入含氧质量百分比为5%15%的常压氦气或氩气,以5℃/min 20℃/min加热至500℃700℃,以0.4℃/min 0.9℃/min降温至400℃495℃,再自然冷却至200℃以下取出,得到肱骨托和反向型肩盂头。
进一步地,所述步骤201中的肱骨托假体的中间产物的内表面的粗糙度为Ra≤0.050μm;反向型肩盂托假体的中间产物的外表面的粗糙度为Ra≤0.050μm。
综上,采用金属陶瓷反向型肩关节假体系统的制备方法制备的金属陶瓷反向型肩关节假体系统,使用寿命更长,耐磨性强、具有低磨损率、不会引发骨溶解、不会造成假体松动等优点。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种金属陶瓷反向型肩关节假体系统,其特征在于,包括顺次连接的肱骨柄假体、肱骨托假体、反向型肩盂头假体、锥度适配器假体以及肩盂托假体;
所述肱骨托假体的滑动接触面与所述反向型肩盂头假体的接触面相适配,且所述肱骨托假体与所述反向型肩盂头假体均采用3D打印锆铌合金制造成型;
所述肱骨柄假体与所述肱骨托假体之间、所述肱骨托假体与所述反向型肩盂头假体之间、所述反向型肩盂头假体与所述锥度适配器假体之间以及所述锥度适配器假体与所述肩盂托假体之间均设置有由锆铌表面氧化形成的金属陶瓷界面层;
所述肱骨柄假体的本体、所述肱骨托假体的本体、所述反向型肩盂头假体的本体、所述锥度适配器假体的本体以及所述肩盂托假体的本体均为锆铌合金密实实体结构。
2.根据权利要求1所述的金属陶瓷反向型肩关节假体系统,其特征在于,所述金属陶瓷界面层包括叠加的氧化层以及富氧扩散层;
所述金属陶瓷界面层的厚度设置在3μm-35μm之间。
3.根据权利要求1所述的金属陶瓷反向型肩关节假体系统,其特征在于,所述肩盂托假体朝向所述锥度适配器假体的接触摩擦界面设置有微织构结构;
所述金属陶瓷界面层形成于所述微织构结构。
4.根据权利要求1所述的金属陶瓷反向型肩关节假体系统,其特征在于,所述反向型肩盂头假体朝向所述锥度适配器假体的接触摩擦界面设置有微织构结构;
所述金属陶瓷界面层形成于所述微织构结构。
5.根据权利要求1所述的金属陶瓷反向型肩关节假体系统,其特征在于,所述肱骨托假体朝向所述反向型肩盂头假体的接触摩擦界面设置有微织构结构;
所述金属陶瓷界面层形成于所述微织构结构。
6.根据权利要求3-5中任意一项所述的金属陶瓷反向型肩关节假体系统,其特征在于,所述微织构结构包括微织构;
所述微织构设置于所述锆铌合金密实实体结构。
7.根据权利要求3-5中任意一项所述的金属陶瓷反向型肩关节假体系统,其特征在于,所述微织构结为凹六棱柱的微织构或凹圆柱的微织构。
8.根据权利要求1所述的金属陶瓷反向型肩关节假体系统,其特征在于,所述肱骨柄假体包括圆柱形顶部和柄部;所述柄部包括柄部近端部和柄部远端部;所述柄部近端部外表面设置有肱骨柄骨小梁。
9.一种金属陶瓷反向型肩关节假体系统的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤100:肱骨柄假体和肩盂托假体的制备;
步骤101:以颗粒直径为50微米的锆铌合金粉为原料,经3D打印一体成型分别得到肩盂托的第一中间产物和肱骨柄的第一中间产物,将两种第一中间产物放入热等静压炉,在氦气或氩气保护下,升温至1250℃1400℃,在140MPa 180MPa,恒温放置1h3h,降至常压,随炉冷却至200℃以下取出,得到两种第二中间产物;
步骤102:将两种第二中间产物放置于程序性降温盒中以1℃/min的速度降温至80℃~120℃,恒温放置5h10h,从程序性降温盒中取出;在液氮中再放置16h 36h,调节温度至室温,得到两种第三中间产物;
步骤103:将两种第三中间产物放置于程序性降温盒中以1℃/min的速度降温至80℃~120℃,恒温放置5h10h;从程序性降温盒中取出;在液氮中再放置16h 36h,调节温度至室温;得到两种第四中间产物;
步骤104:将两种第四中间产物进行机加工修整、抛光、清洗和干燥,然后在锆铌合金密实实体结构上加工微织构结构,通过使用微细铣削、车削加工和激光加工等机械方法,制备出微米级微织构结构和/或纳米级微织构结构,使得微织构结构与金属陶瓷界面层的整体具有不同形状的凹或凸微观结构或多级尺度复合结构;得到两种第五中间产物,或者不进行微织构结构的制作而直接得到第五中间产物;
步骤105:将两种第五中间产物放置于管式炉内,通入含氧质量百分比为5%15%的常压氦气或氩气,以5℃/min 20℃/min加热至500℃700℃,以0.4℃/min0.9℃/min降温至400℃495℃,再自然冷却至200℃以下取出,分别得到肩盂托假体和肱骨柄假体;
步骤200:肱骨托假体和反向型肩盂头假体的制备:
步骤201:将锆铌合金锻件进行机加工、修整、抛光、清洗和干燥,分别得到肱骨托假体和反向型肩盂头假体的中间产物;而后在肱骨托假体和反向型肩盂头假体相对运动接触面上进行微织构结构制作或者不进行微织构结构的制作而直接得到中间产物;
步骤202:分别将肱骨托假体和反向型肩盂头假体的中间产物放置于管式炉内,通入含氧质量百分比为5%15%的常压氦气或氩气,以5℃/min 20℃/min加热至500℃700℃,以0.4℃/min 0.9℃/min降温至400℃495℃,再自然冷却至200℃以下取出,得到肱骨托和反向型肩盂头。
10.根据权利要求9所述的金属陶瓷反向型肩关节假体系统的制备方法,其特征在于,所述步骤201中的肱骨托假体的中间产物的内表面的粗糙度为Ra≤0.050μm;反向型肩盂托假体的中间产物的外表面的粗糙度为Ra≤0.050μm。
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