[发明专利]一种骨修复用复合单元结构多孔支架及加工方法

说明书

一种骨修复用复合单元结构多孔支架，包括多个复合单元结构，所述复合单元结构包括至少两种不同结构的结构单元，所述结构单元的外轮廓均为正四棱柱，所述结构单元由多条连接杆和多个球形节点拼接而成，将不同类型的结构单元在水平方向进行拼接成为复合单元结构，所述复合单元结构进行空间阵列后形成多孔支架。本发明中的复合单元结构由两种或两种以上的结构单元组成，其中部分结构单元用于保障多孔支架的承载能力，部分结构单元为骨骼生长提供生长环境。由于不同结构单元内的空隙直径不同，其中孔径较大结构单元为多孔支架提供营养运输通道，孔径较小的结构单元为细胞粘附提供适宜的微观环境。

技术领域

本发明涉及医疗器械设计技术领域，具体涉及一种骨修复用复合单元结构多孔支架及加工方法。

背景技术

骨组织工程领域中，以金属多孔材料为研究对象，开展了大量涉及植入物生物学、力学相容性的研究。围绕力学相容性和生物学相容性对金属多孔支架结构的要求，研究工作者就多孔支架结构设计开展了大量工作，多孔植入物服役过程中，同时受多种因素影响，其评价标准并不唯一，因此，多孔结构设计需满足多角度要求。

目前存在的多孔支架单元多是基于立方体晶格结构设计而成，单元结构在立方体顶点、体心、面心位置设置球形节点，并通过圆柱形连接杆相互连接，这种结构单元支架力学性能在一定范围内可以与天然骨组织相匹配，实现促进骨生长的目的，但是较长的棱长导致整体结构强度较低，承载能力不足，从而限制骨细胞生长微环境，影响骨组织整合。而且现有研究中多孔结构基本为单元结构阵列形成，或者随机形成。前者具有性能的单一性，不能满足多种需求；后者随机生成孔隙，导致其性能的不可控，不利于实际应用。

发明内容

本发明的为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种骨修复用复合单元结构多孔支架，本发明承载能力高，弹性模量低，可以有效促进骨骼生长。

同时本发明还提供了一种骨修复用复合单元结构多孔支架的加工方法。

本发明的目的可以通过如下技术方案实现：一种骨修复用复合单元结构多孔支架，包括多个复合单元结构，所述复合单元结构包括至少两种不同结构的结构单元，所述结构单元的外轮廓均为正四棱柱，所述结构单元由多条连接杆和多个球形节点拼接而成，将不同类型的结构单元在水平方向进行拼接成为复合单元结构，所述复合单元结构进行空间阵列后形成多孔支架。本发明中的复合单元结构由两种或两种以上的结构单元组成，其中部分结构单元用于保障多孔支架的承载能力，部分结构单元为骨骼生长提供生长环境。由于不同结构单元内的空隙直径不同，其中孔径较大结构单元为多孔支架提供营养运输通道，孔径较小的结构单元为细胞粘附提供适宜的微观环境。

优选的，一种所述结构单元为第一结构单元，所述第一结构单元的外轮廓为立方体，所述第一结构单元包括12条连接杆和8个球形节点，8个所述球形节点设置于立方体的各顶点，12条所述连接杆分别设置在所述立方体的各条边上，12条所述连接杆之间通过球形节点连接。

优选的，所述第一结构单元的连接杆为圆柱形连接杆，所述圆柱形连接杆的截面半径为r1，所述第一结构单元的球形节点半径为R1，其中可以通过增大r1可以提高多孔支架的承载能力。

优选的，一种所述结构单元为第二结构单元，所述的第二结构单元外轮廓为立方体，所述第二结构单元包括9个球形节点和8条连接杆，其中8个所述球形节点设置于立方体的各个顶点，另一个所述球形节点设置于立方体的中心，8个所述连接杆的一端均与中心的球形节点连接，8个所述连接杆的另一端分别与各个顶点上的球形节点连接。

优选的，所述第二结构单元的连接杆为圆柱形连接杆，所述圆柱形连接杆的截面半径为r2，所述第二结构单元的球形节点半径为R2，其中

优选的，可以通过调整连接杆半径r1、r2，以及结构单元的外轮廓边长，从而控制多孔支架的孔隙率。