[发明专利]一种低模量防沉降椎体融合器及其制备方法

说明书

本发明涉及骨科植入物领域，尤其涉及到一种低模量防沉降椎体融合器及其制备方法。利用增材制造技术结合低模量钛合金材料直接制备形状复杂的椎体融合器，所制备融合器模量与人体骨模量相匹配；按原子百分比计，低模量钛合金材料的化学成分如下：Nb元素含量为14～16％，Zr元素含量为2～4％，Sn元素含量为3～5％，氧元素含量为0.3～2％，余量为Ti。融合器与椎体接触面可凸起，外形设计更加贴合椎体终板的生理结构。融合器几何轮廓内使用多孔网状结构填充，进一步降低模量，使融合器模量尽可能接近人体骨模量，从而有效减小应力集中，防止术后发生椎体塌陷，通过增材制造技术可制备出强度高、模量低、防沉降的钛合金椎体融合器。

技术领域：

本发明涉及骨科植入物领域，尤其涉及到一种低模量防沉降椎体融合器及其制备方法。

背景技术：

椎体间盘突出、椎体滑脱、脊柱畸形等引起的腰颈疼痛是临床上很常见的疾病之一。其有效治疗方法之一是椎体后路手术，需在手术过程中需要切除病变椎间盘，使用人工椎体融合器替代。人工椎体融合器需采用低模量材料制备，从而防止其发生沉降而造成植入物失效。并且，融合器形状与内部结构极其复杂，无法通过常规材料制备技术生产。

发明内容：

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种低模量防沉降椎体融合器及其制备方法，使用低模量钛合金粉末，结合增材制造技术，利用此方法制备的椎体融合器与人体骨组织模量匹配，同时具有模量低、刚度低等特点，从而能够有效的防止术后椎体沉降问题。

本发明的技术方案：

一种低模量防沉降椎体融合器，利用增材制造技术结合低模量钛合金材料直接制备形状复杂的椎体融合器，所制备的融合器模量更加接近人体骨模量，能有效防止术后椎体沉降；按原子百分比计，所用低模量钛合金材料的化学成分如下：Nb元素含量为14～16％，Zr元素含量为2～4％，Sn元素含量为3～5％，氧元素含量为0.3～2％，余量为Ti。

所述的低模量防沉降椎体融合器，基于病患处的CT影像数据，按照椎体终板与融合器接触面最佳匹配贴合的方式设计融合器的上下接触面，融合器与椎体接触面为凸起设计，凸起面与椎体终板凹面契合，凸起尺寸范围为0～10mm。

所述的低模量防沉降椎体融合器，椎体融合器具有多孔网状结构，多孔网状结构的孔隙率范围在30～80％，孔径、丝径尺寸范围在300～1500μm。

所述的低模量防沉降椎体融合器的制备方法，采用增材制造技术的工艺参数为：温度100～850℃，压力2.0×10^-5～1.0×10³mbar，能量源功率30～6000W，扫描速度150～4500mm/s。

所述的低模量防沉降椎体融合器的制备方法，低模量钛合金材料的性能指标如下：屈服强度≥550MPa，杨氏模量≤50GPa。

所述的低模量防沉降椎体融合器的制备方法，低模量防沉降椎体融合器的性能指标如下：椎体融合器压缩刚度≤70kN/mm，椎体融合器依据YY/T 0960-2014方法测得刚度Kp值≥1kN/mm。

本发明的设计思想是：

传统椎体融合器采用的医用钛合金材料弹性模量较高，作为融合器材料植入人体后容易发生椎体沉降，造成植入失败。因此，选择低模量钛合金材料制备融合器是有意义的。本发明利用低模量钛合金材料，通过增材制造方式制备具有多孔结构的椎体融合器，能够进步一降低模量，能与人体骨的力学性能更加匹配，起到有效防止椎体沉降的效果。

本发明的优点及有益效果是：