[发明专利]一种防松动骨固定植入物及其设计方法

权利要求书

1.一种防松动骨固定植入物，其特征在于，包括：骨固定植入本体；

所述骨固定植入本体是由负泊松比单胞(1)和正泊松比单胞(2)呈空间分散布置构成的多孔梯度结构，且根据受力情况，植入本体受拉力一侧布置负泊松比单胞(1)，受压力一侧布置正泊松比单胞(2)；

其中，所述负泊松比单胞(1)和正泊松比单胞(2)均为三维多孔结构，多孔梯度结构是沿轴向及径向负泊松比单胞(1)和正泊松比单胞(2)的布置使得骨固定植入本体的弹性模量呈梯度分布。

2.根据权利要求1所述的一种防松动骨固定植入物，其特征在于，所述负泊松比单胞(1)为三维拉胀结构单元，三维拉胀结构单元是由拉胀几何单元结构(100)在二维方向上增厚、叠加所形成的内凹多边形结构(10)。

3.根据权利要求2所述的一种防松动骨固定植入物，其特征在于，所述拉胀几何单元结构(100)包括第一竖边(101)、第一斜边(102)、第二竖边(103)、第二斜边(104)、第三竖边(105)、第三斜边(106)、第四竖边(107)、第四斜边(108)和第五竖边(109)；第一竖边(101)与第一斜边(102)连接，第二竖边(103)与第二斜边(104)连接，第三竖边(105)与第三斜边(106)连接，第四竖边(107)与第四斜边(108)连接，第一斜边(102)、第二斜边(104)、第三斜边(106)、第四斜边(108)均和第五竖边(109)连接，形成轴对称结构。

4.根据权利要求1所述的一种防松动骨固定植入物，其特征在于，所述负泊松比单胞(1)和正泊松比单胞(2)两种结构沿骨固定植入本体中性轴对称分布。

5.根据权利要求(1)所述的一种防松动骨固定植入物，其特征在于，所述植入本体的互通孔隙率为75％-85％，孔径为400-600μm。

6.根据权利要求(1)所述的一种防松动骨固定植入物，其特征在于，所述正泊松比单胞(2)为三维圆孔单元，三维圆孔单元包括单胞立方体(20)，单胞立方体(20)每个面上均设置有圆孔(21)，多个圆孔(21)在单胞立方体(20)内部连通形成多孔结构。

7.根据权利要求1所述的一种防松动骨固定植入物，其特征在于，所述正负泊松比单胞均具有自支撑结构，并采用3D打印制成。

8.根据权利要求1所述的一种防松动骨固定植入物，其特征在于，所述骨固定植入本体外表面沿轴向依次包括螺纹部(3)和多孔级部(4)，且由螺纹部(3)向多孔级部(4)，负泊松比单胞(1)和正泊松比单胞(2)的大小、内部结构直径、分散比例均呈渐变状态。

9.根据权利要求1所述的一种防松动骨固定植入物，其特征在于，所述骨固定植入本体的弹性模量与人体骨骼的弹性模量一致。

10.如权利要求1所述的防松动骨固定植入物的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据CT断层扫描结果对骨固定植入物的进行建模，得到原始设计数据；

根据植入物受力特点，设计植入物的正负泊松比结构分配；根据大数据对骨植入物的结构进行空间拓扑优化获得具有梯度分布特性三维模型；

对三维模型进一步优化，调整部分结构使得所有结构具备子支撑特性和力学性能结构；

利用最终3D模型进行打印，得到骨固定植入本体。