[发明专利]一种增材制造镍钛合金股骨柄假体及其制备方法

说明书

本发明涉及医用假体技术领域，提供了一种增材制造镍钛合金股骨柄假体及其制备方法。假体本体通过微调镍钛合金中镍的含量调整形变‑回复区的相变温度，进而改变形变‑回复区在人体温度下的弹性模量；当形变‑回复区处于冰水温度时为马氏体状态，处于10℃‑20℃时为奥氏体状态；调整弹性模量后的具有多孔结构的形变‑回复区在冰水中通过外加应力对其进行变形，在植入人体后变形回复，并与人体柔性连接。本发明的有益效果在于：通过调整制备材料自身的弹性模量再与多孔结构设计相结合，可降低植入体的弹性模量，缓解应力遮挡效应。同时，假体在植入前可通过低温变形使其形状缩小，植入人体后形状回复，可以极大地降低手术难度简化手术流程。

技术领域

本发明涉及医用假体技术领域，具体涉及一种增材制造镍钛合金股骨柄假体及其制备方法。

背景技术

人工髋关节置换术是治疗严重性髋关节疾病(例如股骨粗隆间骨折、骨肿瘤等)的有效方法。人工髋关节由股骨柄、股骨头、臼杯座以及股骨头和臼杯座之间的衬套等组成。

传统股骨柄假体一般采用钛合金(弹性模量110GPa)、钴铬钼(弹性模量200GPa)或不锈钢(弹性模量180GPa)等金属材料，与人体骨骼的弹性模量(10-30GPa)相差较大，二者接触部位由于模量差异产生应力遮挡效应，导致无菌松动。

现有技术中的增材制造多孔技术制备的股骨柄假体，选用的材料为钛合金或钴铬钼合金，虽然多孔结构可以降低整体弹性模量，能够降低应力遮挡效应，如中国专利CN106510903A，但是其仍存在如下问题：(1)钛合金材料耐磨性较差，会造成植入物与骨骼接触的表面发生磨损，易造成炎症甚至是植入体失效；(2)传统金属材料制备的多孔金属材料，整体弹性极限较小，在植入过程中仍需要严格按照植入体的尺寸对股骨髓腔进行磨削，通过物理楔入压配的方式实现初始固定，手术过程较为复杂；(3)虽然多孔植入物假体的整体模量较低，但是在假体与人体骨骼接触部位，仍然为高模量金属材料与低模量人体骨骼的结合，仍然会存在一定的应力遮挡效应。

发明内容

本发明的目的在于提供一种增材制造镍钛合金股骨柄假体及其制备方法，以解决现有技术中存在的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种增材制造镍钛合金股骨柄假体，包括：假体本体，所述假体本体设置有远端和近端，所述近端为多孔结构；所述多孔结构由梯度过渡区和形变-回复区组成，其中，所述梯度过渡区覆盖于所述假体本体的实体区的表面，所述形变-回复区覆盖于所述梯度过渡区的表面；通过改变镍钛合金中镍的含量调整所述形变-回复区的相变温度，进而改变所述形变-回复区在人体温度下的弹性模量；当所述形变-回复区处于冰水温度时为马氏体状态，处于10℃-20℃时为奥氏体状态；调整弹性模量后的具有多孔结构的所述形变-回复区在冰水中通过外加应力对其进行变形，在植入人体后变形回复，并与人体柔性连接。

可选实施例中，通过改变镍钛合金中镍的含量调整所述梯度过渡区的相变温度，进而改变所述梯度过渡区的弹性模量；其中，所述梯度过渡区的弹性模量由内向外呈梯度变化。

可选实施例中，通过改变镍钛合金中镍的含量调整所述形变-回复区的材料的弹性模量为40-60GPa，与多孔结构结合后所述形变-回复区的弹性模量为10-30GPa。

可选实施例中，所述多孔结构为FCC面心立方晶格、BCC体心立方晶格、钻石型或骨小梁结构。

可选实施例中，所述多孔结构为均匀多孔结构或梯度多孔结构，所述多孔结构的各部分相互连通。

另一方面，本发明另一实施例中还提供了一种上述的增材制造镍钛合金股骨柄假体的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，根据不同年龄患者的实际情况、医生诊疗结果和医学影像数据获取骨损伤图像，构建三维模型；