[发明专利]一种具有分区骨小梁结构的个性化胫骨植入物

权利要求书

1.一种具有分区骨小梁结构的个性化胫骨植入物，其特征在于：包括符合人体胫骨结构的个性化胫骨植入物；个性化胫骨植入物由胫骨托(1)和胫骨茎(2)组成，胫骨茎(2)由不同骨小梁层组成；骨小梁层根据胫骨骨骼弹性模量划分；选择合适孔隙率的骨小梁结构对各个区域进行填充；骨小梁结构的孔隙率由其支杆直径调控。

2.根据权利要求1所述的一种具有分区骨小梁结构的个性化胫骨植入物，其特征在于：个性化胫骨植入物根据全膝置换手术规则，模拟胫骨近端截骨，根据胫骨近端模型形态参数设计符合人体胫骨结构的个性化植入物。

3.根据权利要求1所述的一种具有分区骨小梁结构的个性化胫骨植入物，其特征在于：胫骨植入物包括胫骨托(1)和胫骨茎(2)，材料全部采用Ti6Al4V合金。

4.根据权利要求1所述的一种具有分区骨小梁结构的个性化胫骨植入物，其特征在于：胫骨茎(2)不同骨小梁层的弹性模量根据其胫骨皮质骨的CT值进行分区划分，多层CT图像的CT值变化超过100HU定为一个阈值区间，计算每个CT阈值区间内最大和最小CT值，确定其阈值区间所对应的弹性模量值。

5.根据权利要求1所述的一种具有分区骨小梁结构的个性化胫骨植入物，其特征在于：骨小梁结构的孔隙率范围为60%-90%，孔隙率由其支杆直径调控。

6.根据权利要求1所述的一种具有分区骨小梁结构的个性化胫骨植入物，其特征在于：不同孔隙率的骨小梁结构通过有限元压缩仿真实验获得对应的弹性模量值，弹性模量由孔隙率调控。

7.根据权利要求1所述的一种具有分区骨小梁结构的个性化胫骨植入物，其特征在于：根据各个骨小梁层的弹性模量区间，通过调整骨小梁结构的支杆直径来改变孔隙率，将不同孔隙率的骨小梁结构连续梯度填充骨小梁层。

8.根据权利要求1所述的一种具有分区骨小梁结构的个性化胫骨植入物，其特征在于：胫骨植入物采用选区激光熔融技术进行制备，成型工艺参数为：激光功率200W、扫描速度1200mm/s、扫描间距140μm、铺粉层厚30μm，以及99.99%纯度的氩气作为保护气体，保持成型仓内的氧含量低于1000ppm。

9.根据权利要求1所述的一种具有分区骨小梁结构的个性化胫骨植入物，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：模拟胫骨近端截骨：将STL格式的膝关节骨骼模型导入3-Matic软件，根据全膝置换手术规则，对胫骨近端沿胫骨平台截骨平面进行模拟截骨，对截骨后的胫骨模型几何形态参数进行测量；

步骤2：个性化胫骨植入物设计：根据胫骨近端模型形态参数测量结果确定模型的主要参数，通过建立特征、曲面缝合、形状优化、合并实体等操作，设计出符合患者膝关节解剖结构的胫骨植入物实体模型；

步骤3：胫骨茎(2)骨小梁层分区划分：根据胫骨皮质骨CT值划分不同骨小梁层，为保证骨小梁层满足皮质骨强度要求，把多层CT图像的皮质骨CT值变化超过100HU定为一个阈值区间，即构成一层骨小梁，骨骼表观密度误差不超过0.1g/cm³；

步骤4：胫骨茎(2)骨小梁层弹性模量：根据不同骨小梁层的CT阈值区间，计算各骨小梁层最大和最小CT值所对应的弹性模量值；

步骤5：骨小梁结构弹性模量范围：骨小梁结构单元在三维空间阵列成为2×2×2个，进行有限元压缩仿真，获得孔隙率范围在60%-90%区间内的不同弹性模量，对孔隙率-弹性模量进行拟合，弹性模量由其孔隙率调控；

步骤6：不同孔隙率的骨小梁结构分区填充骨小梁层：根据各个骨小梁层的弹性模量区间，通过调整骨小梁结构的支杆直径，得到不同孔隙率的骨小梁结构单元，对分区骨小梁层进行连续梯度填充；

步骤7：个性化胫骨植入物制备：采用选区激光熔融技术，成型工艺参数为：激光功率200W、扫描速度1200mm/s、扫描间距140μm、铺粉层厚30μm，以及99.99%纯度的氩气作为保护气体，保持成型仓内的氧含量低于1000ppm。