[发明专利]个性化类骨小梁结构膝关节假体及制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及人工膝关节置换设备技术领域，特别是一种个性化类骨小梁结构膝关节假体。

背景技术

骨关节炎是一种以关节软骨退行性病变为核心，累及骨质并包括滑膜、关节囊及关节其他结构的慢性炎症，是一种无菌性、慢性、进行性侵犯关节，特别是负重关节的疾病。随着人口平均寿命的增加和老龄化的加剧，各种骨与关节疾病，特别是退行性疾病的发病率不断增高，而且目前治疗终末期或者严重膝关节病变最有效、最成功的方法是人工膝关节置换术，目前TKA假体的10--15年存活率85％-90％，它将明显改善患者的运动功能和生存质量。

在膝关节置换假体中，胫骨部件和股骨部件之间为硬性直接接触，即金属的股骨髁及胫骨平台部件和聚乙烯垫片之间为硬性接触，仅靠聚乙烯材料的微弱变形实现弹性功能，股骨髁与垫片之间的磨损严重，减少了垫片的寿命，而且垫片的微弱变形并不能实现天然半月板的功能，将其植入人体后给患者带来不便。

现有技术中的膝关节假体缺陷在于，增加了弹性部件后，实现的是具有弹性的固定膝关节，即不能实现旋转，这样就使得股骨髁与垫片之间具有较高的接触应力，出现边缘负载，形成应力集中，从而造成聚乙烯的磨损。

同时，大部分膝关节假体中的胫骨托与胫骨垫的配合采用螺丝固定或者卡钩式结构，采用螺丝固定，破坏了胫骨垫的整体结构，影响产品的使用寿命。采用卡钩式结构，虽然保留了胫骨垫的整体结构，但是为了增加卡钩的强度，增加了胫骨托平台的厚度与胫骨垫的厚度，增加了产品的重量，导致生产成本的增加，同时增加了患者的负担。

聚醚醚酮(PEEK)是一种聚合物树脂材料，具备良好的耐磨、耐高温、良好的机械性能与抗疲劳性能、以及便于加工等优良的综合性能，广泛应用于医疗植入物。PEEK材料的弹性模量为3.8Gpa同比钛合金钴铬钼合金，PEEK与皮质骨17.6Gpa更为接近，同时也减轻了产品重量，减小了应力遮挡，避免引起骨吸收和假体松动的情况。同时在手术安装过程中，更方便，更快捷。

熔融沉积技术(FDM)3D打印增材制造技术在医疗行业应用已经非常广泛，熔融沉积技术(FDM)技术借助计算机辅助设计(Computer Aided Design)与制造，通过分层一叠加原理，以能量较高的温度融化PEEK材料，直接成形所设计的工件，无需工装模具，不受零件结构的多样性限制。凭借3D打印的诸多优点，所述3D打印个性化类骨小梁结构膝关节假体一定会更加符合病人需求，提高病人生活质量。

发明内容

本发明的目的是提出一种3D打印个性化类骨小梁结构膝关节假体；该膝关节假体通过 PEEK材料3D整体打印技术来生成，既符合人体生理弧度，同时减小了应力遮挡，避免引起骨吸收和假体松动的情况，还能利于后期骨长入。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明提供的个性化类骨小梁结构膝关节假体，包括胫骨托和胫骨垫；所述胫骨托和胫骨垫之间构成胫骨髓腔；所述胫骨髓腔设置有骨小梁网格结构。

进一步，所述胫骨托和胫骨垫选用PEEK材料通过3D打印机一体打印成型。

进一步，所述骨小梁网格结构参数为：孔隙率60％-90％，孔径1200μm±200μm。

进一步，还包括感应装置3、调节机构4和控制装置5，所述感应装置设置于胫骨垫上，所述调节机构设置于胫骨托上，所述感应装置用于获取股骨髁与胫骨垫之间的压力信号，所述压力信号输入到控制装置，所述感应装置和调节机构与控制装置连接，所述控制装置用于接收压力信号并进行处理生成脉冲信号，所述脉冲信号输入到调节机构，所述调节机构用于调节股骨髁和胫骨垫位置。

进一步，所述胫骨托和胫骨垫之间设置于垫片，所述垫片上设置间距监测装置，所述间距监测装置用于感应所述胫骨托和胫骨垫间的间距信号；所述感应机构包括静触点、动触点、弹簧件和触发电路；

所述弹簧件一端设置于胫骨垫上，所述弹簧件另一端设置静触点；所述动触点设置于胫骨托上，所述触发电路分别与静触点和动触点连接从而形成闭合回路结构。

进一步，所述触发电路包括电源、信号发射器；所述电源一端与信号发射器一端连接；所述信号发射器另一端与静触点连接；所述电源另一端与动触点连接。

本发明还提供了一种个性化类骨小梁结构膝关节假体制作方法，包括以下步骤：

S01,获取医学影像数据：对病人进行膝关节CT检查，获取手术区域全部骨骼数据，保存为医学影像可识别的格式；