[发明专利]一种3D打印个性化定制人工椎体及其制备方法

权利要求书

1.一种3D打印个性化定制人工椎体，其特征在于，包括中空、两端通透的高度与缺损椎体相邻的正常椎体终板之间距离相等的多孔纺锤型人工椎体，椎体两端直径小于病椎相邻的正常椎体终板外径2mm-4mm；椎体中段直径为两端终板等比缩小25％-35％并与两端连接形成流线体，多孔纺锤型人工椎体的孔径0.4mm-0.6mm，丝径0.25mm-0.4mm，孔隙率55％-75％；椎体上、下两端有向内平行延伸1mm-3mm，厚度为2mm的上、下端屋檐多孔结构(4、5)，沿上、下端屋檐多孔结构(4、5)向内平行延伸有厚1mm-1.5mm，宽2mm的上、下端环形实体梁(1、3)，椎体中部设置有中间环形实体梁(2)，椎体中轴线的矢状位和冠状位各设置一组高度与椎体一致厚1.5mm-2.5mm，宽3mm的前后、左右实体梁(6、7)。

2.根据权利要求1所述的3D打印个性化定制人工椎体，其特征在于，所述的多孔纺锤型人工椎体的多孔结构(8)采用正十二面体结构或者骨小梁结构。

3.一种3D打印个性化定制人工椎体的制备方法，其特征在于：

1)多孔钛合金个性化人工椎体制备

将待打印的个性化定制人工椎体模型数据输入EBM设备，并在EBM设备中加入钛合金粉末，首先在650℃以30mA的电子束流，以15000mm/s的扫描速度预热粉末，然后以6mA的电子束流，400mm/s的扫描速度逐层熔化钛合金粉末，最后制备成与预期形状一致的多孔钛合金个性化人工椎体；

2)人工椎体活性处理

2-1)构建微米级氧化钛活性表面涂层

将制备的多孔钛合金个性化人工椎体作为工作电极，采用恒电压模式制备涂层：将制备的多孔钛合金个性化人工椎体置于醋酸钙浓度为0.2mol/L，β甘油磷酸钠浓度为0.04mol/L的电解液，在频率为200Hz，占空比为15％，以恒定350V电压下脉冲-直流电源对试件进行微弧氧化处理后在恒温水浴下再处理5min，得到表面具有氧化钛的多孔钛合金个性化人工椎体；

2.2构建纳米级钛酸钡压电活性表面涂层

以表面具有氧化钛的多孔钛合金个性化人工椎体作为钛源，原位自转化合成钛酸钡压电陶瓷涂层：在100-120℃下不锈钢高压反应釜中，将表面具有氧化钛的多孔钛合金个性化人工椎体置于Ba²⁺浓度为0.25mol/L的Ba(OH)₂溶液中，采用NaOH调节PH值至13，反应压力控制在0.7-1.1MPa，反应时间1-3小时，氧化钛溶解与溶液中的钡离子原位反应在氧化钛的多孔钛合金个性化人工椎体表面生成钛酸钡。