[发明专利]基于增材制造的个性化人工椎体植入物及其设计方法

权利要求书

1.一种基于增材制造的个性化人工椎体植入物，包括人工椎体主体(1)，其特征在于：所述人工椎体主体(1)包括内部孔隙层(9)和包裹住所述内部孔隙层(9)四周的外部致密层(8)，所述内部孔隙层(9)为轻量化设计的孔隙结构，所述孔隙结构的孔隙率为75％～80％，孔隙直径为500～700μm，所述内部孔隙层(9)的上端面(3)和下端面(4)上各设有两个置钉孔(7)，四个所述置钉孔(7)形成两个钉道，所述外部致密层(8)厚度大于2mm；

还包括两个对称布置在所述人工椎体主体(1)两侧的侧方辅助固定装置(2)，所述侧方辅助固定装置(2)根据患者病损处椎弓根的走形设计，所述侧方辅助固定装置(2)的位置与患者病损处椎弓根位置相匹配，所述侧方辅助固定装置(2)与所述人工椎体主体(1)形成与患者椎弓根实际角度相匹配的夹角，所述侧方辅助固定装置(2)的纵轴长度不小于椎弓根钉长度的1.5倍，所述侧方辅助固定装置(2)通过增材制造技术制造而成；

两个所述侧方辅助固定装置(2)内各设有一个椎弓根钉通道，所述椎弓根钉通道的内径大于椎弓根钉外径，所述椎弓根钉通道内壁粗糙。

2.根据权利要求1所述基于增材制造的个性化人工椎体植入物，其特征在于：所述内部孔隙层(9)的上端面(3)和下端面(4)上设有植骨区域，所述内部孔隙层(9)的上端面(3)和下端面(4)上设有涂层，所述涂层由羟基磷灰石通过等离子喷涂、电化学沉积或仿生沉积中的一种或多种方式形成，所述内部孔隙层(9)采用的孔隙结构与所述人工椎体植入物的安放位置及所述患者的骨缺损区域数据相匹配，所述孔隙结构采用钛合金、高分子材料或生物陶瓷中的一种通过激光烧结技术、选择性激光熔融技术或电子术熔融技术中的一种制作而成，所述内部孔隙层(9)的上端面(3)对应于目标重建区域上位椎体的接触面，所述内部孔隙层(9)的下端面(4)对应于目标重建区域下位椎体的接触面，所述上端面(3)与下端面(4)形成与患者病变拟手术节段上下椎体前缘生理弧度相匹配的夹角，所述上端面(3)和下端面(4)均为模仿骨质的粗糙面，在患者术前影像学原始数据中提取患者目标骨缺损区域数据建立脊柱模型，根据患者目标骨缺损区域数据设计人工椎体植入物与所述脊柱模型接触的曲面，使所述脊柱模型与所述内部孔隙层(9)的上端面(3)和下端面(4)紧密贴合。

3.根据权利要求2所述基于增材制造的个性化人工椎体植入物，其特征在于：所述上端面(3)和下端面(4)分别对应目标重建区域上位椎体的下终板和下位椎体的上终板，所述上端面(3)和下端面(4)的横轴长度比椎体终板横径最大值少6mm，所述上端面(3)和下端面(4)的纵轴长度比椎体正中矢状径最大值少5mm。

4.根据权利要求1所述基于增材制造的个性化人工椎体植入物，其特征在于：所述外部致密层(8)分为前端面(5)和后方椎管面(6)，所述前端面(5)与患者病变拟手术节段上下椎体前缘生理弧度相匹配，所述后方椎管面(6)为光滑面，所述后方椎管面(6)中央部位呈弧形凹陷变窄。

5.根据权利要求1所述基于增材制造的个性化人工椎体植入物，其特征在于：在患者术前影像学原始数据中提取患者目标骨缺损区域数据建立脊柱模型，所述人工椎体主体(1)根据所述脊柱模型模拟两个所述钉道，所述人工椎体主体(1)的横截面呈肾形，若病损椎体未发生塌陷，所述人工椎体主体(1)设计高度比病损椎体运动单元高度少2mm，若病损椎体发生塌陷，所述人工椎体主体(1)设计高度比上下位椎体运动单元高度平均值少2mm，所述人工椎体主体(1)与后路椎弓根钉相连，所述人工椎体主体(1)通过增材制造技术制造而成。

6.根据权利要求1所述基于增材制造的个性化人工椎体植入物，其特征在于：所述置钉孔(7)的方向根据患者病目标重建区域的上位椎体和下位椎体正中矢状面确定，从所述人工椎体主体(1)前缘指向椎体后上缘，所述置钉孔(7)的开口处均设有便于前路螺钉进行锁定的螺纹，所述置钉孔(7)的孔径大于4.6mm，所述置钉孔(7)的内聚角度与患者椎体数据相匹配，所述置钉孔(7)的内聚方向分别与所述上端面(3)和下端面(4)形成与患者椎体数据相匹配的夹角。