一种3D打印仿生多孔零切记颈椎前路椎间融合器及其制备方法与流程

本发明涉及脊柱椎体重建技术领域，具体为一种3d打印仿生多孔零切记颈椎前路椎间融合器及其制备方法。

背景技术：

椎间盘切除椎间融合内固定术是治疗颈椎退行性疾病的有效手段，椎间融合器具有支撑、均分载荷等功能，能较好的恢复颈椎的椎间隙高度和生理曲度，术中将病变椎间盘摘除后，对上下两个椎体之间植入椎间融合器，上下两个椎体之间达到骨性结合之后，即可恢复脊柱的序列及稳定性，自椎间融合器成功用于椎间融合以来，各种类型的椎间融合器相继问世，并在临床上广泛应用。

目前临床上最常用的颈椎前路椎间融合器产品的材质为peek，peek具有优异的生物相容性、化学稳定性及耐磨性等优点，且与人体骨质的杨氏模量接近，可以有效避免植入人体后与临近椎体骨质产生的应力遮挡及松动现象；peek具有良好的材料示踪能力，可透过x光，便于术后x线观察融合情况；peek的mri伪影小，便于术后评估脊髓神经功能。

尽管现有的peek材料椎间融合器取得了良好的临床疗效，然而peek材料本身难以与新骨形成骨性结合，易造成植入后期松动、移位的问题；传统成型工艺无法在成型过程中对材料进行改性从而实现其生物学性能的提升；对peek表面喷涂具有骨诱导活性的材料，如羟基磷灰石等，在植入过程中易发生表面涂层脱落等问题，在目前临床应用中，术中通常在椎间融合器中空部分填充自体骨、异体骨、人工骨等，促进上下椎体实现良好的骨性融合，以提高椎间融合器的骨长入能力，操作繁琐，且植骨材料增加手术费用。

颈椎前路零切迹椎间融合器已经有peek、prevail、zero-p等多种产品，已在欧美、亚洲等地区得到广泛的应用，然而目前国内授权的自主设计零切迹颈椎前路融合器产品较少，且3d打印仿生多孔零切记椎间融合器尚无报道，本发明专利设计一种3d打印仿生多孔零切记颈椎前路椎间融合器，采用新型零切迹椎间融合器固定钛合金装置，并与3d打印仿生多孔零切记椎间融合器有机结合。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种3d打印仿生多孔零切记颈椎前路椎间融合器及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的传统椎间融合器临床应用不足的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种3d打印仿生多孔零切记颈椎前路椎间融合器，包括3d打印peek椎间融合器本体，所述3d打印peek椎间融合器本体包括3d打印实心部、显影棒和3d打印中空网格部，所述3d打印peek椎间融合器本体的左侧活动连接有3d打印钛合金固定装置，所述3d打印钛合金固定装置包括固定块、上推件、下推件和固定卡扣，所述上推件和下推件的表面均与固定卡扣固定连接，所述固定块的内壁分别与上推件和下推件活动连接，所述固定卡扣的表面与3d打印实心部活动连接。

优选的，所述上推件和下推件的内部均开设有螺纹孔。

优选的，所述上推件和下推件的表面均开设有螺钉孔，所述螺钉孔的数量为两个。

优选的，所述3d打印peek椎间融合器本体的顶部和底部均呈倾斜设置，且3d打印peek椎间融合器本体的顶部和底部的倾斜角度总和为4°。

优选的，所述3d打印中空网格部与3d打印实心部相适配。

优选的，所述固定卡扣的数量为两组。

一种3d打印仿生多孔零切记颈椎前路椎间融合器的制备方法，包括以下步骤

s1：获取病人的颈椎ct数据，利用有限元分析的方法，构建颈椎的三维数字模型，对生成的三维数字模型进行网格化，得到网格化几何模型，将网格化几何模型结合颈椎的解剖结构，构建颈椎有限元模型；

s2：将构建的颈椎有限元模型进行模拟生物力学实验，分析颈椎有限元模型在正常压应力、旋转应力、屈伸应力及侧方弯曲应力状态下的数据，分析椎间融合器的应力情况；

s3：按照椎间盘切除术后的椎间隙高度，设计椎间融合器，模拟预定手术方式，完成颈椎重建手术，再次分析颈椎前路手术模型在正常压应力、旋转应力、屈伸应力及侧方弯曲应力状态下的数据，分析椎间融合器的应力情况，与术前数据对比，并根据椎间融合器所承受的应力分布，调整椎间融合器的尺寸或位置，得到最符合颈椎生物力学的椎间融合器模型；

s4：利用3d打印技术，使用peek材料打印s3中设计的椎间融合器模型，将椎间融合器中心部分打印成有利于骨长入的多孔结构；

s5：利用3d打印技术，使用钛合金材料打印钛合金零切记固定组件。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明通过利用3d打印技术，使用高性能聚合物材料聚醚醚酮打印椎间融合器模型，将椎间融合器中心部分打印成有利于骨长入的多孔结构，使椎间融合器符合脊柱生物力学要求，生物力学匹配性良好、对影像学检查无干扰，个性化定制，符合生物力学要求，且便于与3d打印的钛合金零切记固定组件进行组合固定。

2、本发明的制备方法通过设置有限元模型进行模拟生物力学实验，根据椎间融合器所承受的应力分布，调整椎间融合器尺寸或位置，得到最符合脊柱生物力学的椎间融合器模型。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明结构仰视剖面图；

图3为本发明结构局部左视图。

图中：1、3d打印peek椎间融合器本体；11、显影棒；12、3d打印中空网格部；13、3d打印实心部；2、3d打印钛合金固定装置；21、固定块；22、上推件；23、固定卡扣；24、下推件；25、螺纹孔；26、螺钉孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，一种3d打印仿生多孔零切记颈椎前路椎间融合器，包括3d打印peek椎间融合器本体1，3d打印peek椎间融合器本体1包括3d打印实心部13、显影棒11和3d打印中空网格部12，3d打印中空网格部12与3d打印实心部13相适配，3d打印peek椎间融合器本体1的左侧活动连接有3d打印钛合金固定装置2，3d打印钛合金固定装置2包括固定块21、上推件22、下推件24和固定卡扣23，固定卡扣23的数量为两组，上推件22和下推件24的表面均与固定卡扣23固定连接，固定块21的内壁分别与上推件22和下推件24活动连接，固定卡扣23的表面与3d打印实心部13活动连接，上推件22和下推件24的内部均开设有螺纹孔25，螺钉孔25的数量为两个，3d打印钛合金固定装置2正前方中心开设有螺纹孔26，3d打印peek椎间融合器本体1的顶部和底部均呈倾斜设置，且3d打印peek椎间融合器本体1的顶部和底部的倾斜角度总和为4°，通过利用3d打印技术，使用高性能聚合物材料聚醚醚酮打印椎间融合器模型，将椎间融合器中心部分打印成有利于骨长入的多孔结构，使椎间融合器符合脊柱生物力学要求，生物力学匹配性良好、对影像学检查无干扰，个性化定制，符合生物力学要求，且便于与3d打印的钛合金零切记固定组件进行组合固定。

一种3d打印仿生多孔零切记颈椎前路椎间融合器的制备方法，包括以下步骤s1：获取病人的颈椎ct数据，利用有限元分析的方法，构建颈椎的三维数字模型，对生成的三维数字模型进行网格化，得到网格化几何模型，将网格化几何模型结合颈椎的解剖结构，构建颈椎有限元模型；s2：将构建的颈椎有限元模型进行模拟生物力学实验，分析颈椎有限元模型在正常压应力、旋转应力、屈伸应力及侧方弯曲应力状态下的数据，分析椎间融合器的应力情况；s3：按照椎间盘切除术后的椎间隙高度，设计椎间融合器，模拟预定手术方式，完成颈椎重建手术，再次分析颈椎前路手术模型在正常压应力、旋转应力、屈伸应力及侧方弯曲应力状态下的数据，分析椎间融合器的应力情况，与术前数据对比，并根据椎间融合器所承受的应力分布，调整椎间融合器的尺寸或位置，得到最符合颈椎生物力学的椎间融合器模型；s4：利用3d打印技术，使用peek材料打印s3中设计的椎间融合器模型，将椎间融合器中心部分打印成有利于骨长入的多孔结构；s5：利用3d打印技术，使用钛合金材料打印钛合金零切记固定组件，通过设置有限元模型进行模拟生物力学实验，根据椎间融合器所承受的应力分布，调整椎间融合器尺寸或位置，得到最符合脊柱生物力学的椎间融合器模型。

通过3d打印制备一体成形的仿生多孔颈椎前路椎间融合器能够简化术中操作步骤，术中不需要在椎间融合器中填充骨材料，并且其仿生多孔有利于椎体骨长入，能够取得更好的临床疗效。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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