[发明专利]一种人工椎体及其制造方法

说明书

本发明公开一种人工椎体及其制造方法，其中，人工椎体包括承重部和骨细胞长入部，承重部由外向内依次设置有实体的高支撑层和密布有孔结构的低支撑层，骨细胞长入部包括上融合层、下融合层、外层以及植骨孔层，上融合层、下融合层以及外层分别与承重部上表面、下表面、外侧壁贴合，植骨孔层呈筒状并贯穿上融合层、低支撑层和下融合层，骨细胞长入部的表面分布有若干供骨细胞长入的孔槽结构。承重部能够根据人体原椎体结构、所受载荷情况进行设计，避免出现支撑强度不够以及应力遮挡等情况，骨细胞长入部表面开设的孔槽结构能够根据更加适合骨细胞长入的情况进行设计，避免受到其他因素的影响，使人体原骨质结构与人工椎体的融合性更好。

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种人工椎体及其制造方法。

背景技术

脊柱是一条复杂的运动功能链，是人体的中轴支柱，起着支撑躯干、保护脊髓和其他器官的作用。因结核、肿瘤、创伤、畸形等导致的椎体病变通常需要切除患者的病变椎体，脊柱的完整性和生物力学特性遭到破坏，因此需要植入人工椎体替代物来重构脊柱的序列完整性和脊柱原有的生物力学特性。

目前，人工椎体的结构类型由仿人体自身骨结构形式以及为实现更好的力学性能进行的拓扑优化结构。如申请号为202010471134.7的发明专利申请公开了一种椎体假体，其包括翼板、椎体上端、椎体中部和椎体下端，椎体上端和椎体下端直接与骨质面接触，椎体中部包括骨小梁结构和实体结构，实体结构设置在骨小梁外侧，模仿人体原有的皮质骨，骨小梁结构设置有多个孔，诱导骨长入。但该专利中仅在上下表面以及内部的植骨孔中能够诱导骨细胞长入，但在椎体中部的外层为实体结构，无法使骨细胞长入，与人体自身骨细胞融合性较差；同时骨小梁结构既起支撑作用又起使骨细胞长入的作用，两种作用对孔的大小以及分布形式要求不同，不能够很好的同时满足二者需求。申请号为201911022199.7的发明专利申请公开了一种拓扑优化人工椎体及其设计方法，人工椎体包括开孔的拓扑薄壁结构和置于开孔拓扑薄壁结构内的多孔结构，其中拓扑薄壁结构进行轻量化设计，在满足假体在不同运动状态下所需的强度需求基础上，增加多孔结构来满足骨长入需求，但该结构是需要在满足轻量化设计以及支撑结构的强度的基础上来增加多孔结构使骨细胞长入，也即此结构需优先考虑拓扑薄壁结构支撑强度以及与人体自身脊柱结构支撑强度相匹配的情况、应力分布情况等，在此基础上选择开孔位置、开孔大小，而基于此进行的开孔设置并不能够很好的适应骨细胞的长入情况，因此人工椎体与人体自身骨的融合性也较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种人工椎体及其制造方法，以解决上述现有技术存在的问题，通过设置承重部和骨细胞长入部，使承重部能够根据人体原椎体结构、所受载荷情况进行设计，避免出现支撑强度不够以及应力遮挡等情况，而骨细胞长入部与承重部表面贴合，表面开设的孔槽结构能够根据更加适合骨细胞长入的情况进行设计，避免受到其他因素的影响，使人体原骨质结构与人工椎体的融合性更好。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种人工椎体，包括承重部和骨细胞长入部，所述承重部由外向内依次设置有实体的高支撑层和密布有孔结构的低支撑层，所述骨细胞长入部包括上融合层、下融合层、外层以及植骨孔层，所述上融合层、所述下融合层以及所述外层分别与所述承重部上表面、下表面、外侧壁贴合，所述植骨孔层呈筒状并贯穿所述上融合层、低支撑层和下融合层，所述骨细胞长入部的表面分布有若干供骨细胞长入的孔槽结构。

优选地，所述承重部采用高强度材质，所述骨细胞长入部采用生物相容性强的材质。

优选地，所述承重部采用CFR-PEEK材料，所述骨细胞长入部采用PEEK/GO/HA复合材料。

优选地，所述低支撑层包括若干呈蜂窝状阵列的管结构，所述管结构的轴线沿所述低支撑层的轴向布置。

优选地，所述管结构的直径从外向内直径依次递增。

优选地，所述孔槽结构的尺寸为400～600微米。