CN110179570B - 一种梯度多孔颈椎椎间融合器的设计方法 - Google Patents

一种梯度多孔颈椎椎间融合器的设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种梯度多孔颈椎椎间融合器的设计方法，涉及骨科植入物领域，本发明设计的梯度多孔颈椎椎间融合器包括多孔结构、第一齿结构、第二齿结构、植骨窗；所述多孔结构为多孔的六面体构件，所述多孔结构的上表面和前表面为圆弧面，所述多孔结构的其余表面均为倾斜的平面，所述多孔结构的各个表面之间平滑过渡；所述第一齿结构设置在所述多孔结构的上表面，所述第二齿结构设置在所述多孔结构的下表面；所述植骨窗为联通所述多孔结构的上表面和下表面的通孔；本发明设计的颈椎椎间融合器，具有梯度分布的孔隙结构，能有效促进椎间融合器与椎骨融合为一体，减少应力集中，兼具良好的生物力学性能与生物相容性的优点。

Description

一种梯度多孔颈椎椎间融合器的设计方法
技术领域
本发明涉及骨科植入物领域，尤其涉及一种梯度多孔颈椎椎间融合器的设计方法。
背景技术
目前，颈椎退变在中年人群中占50％以上。常见的颈椎退变包括颈椎间盘突出，骨赘形成，韧带肥后等。颈椎退变常导致神经功能紊乱，严重时需要手术进行治疗。前路颈椎间盘切除减压融合术是治疗颈椎退变的一种常见手术，其手术的目的在于获得骨性融合。使用颈椎椎间融合器，能够避免自体骨融合中的移植骨脱落，坍塌的风险，恢复颈椎椎间盘高度，缓解疼痛，解除神经压迫等症状，并促进骨骼的生长，增强椎体的稳定性。
将多孔结构应用到椎间融合器的设计中，会使椎间融合器具有很多优点，主要表现为：多孔结构既降低了融合器本身材料的刚度，避免了应力遮挡效应；又有助于骨组织向内生长到孔隙中，与融合器形成紧密结合的整体，增强其长期的稳定性。良好的骨头间隙分布，既能保证了椎间融合器生物力学性能的要求，又有利于骨传导与骨诱导作用，是一种理想的椎间融合器结构。
本申请日之前，临床上使用的椎间融合器一般没有孔隙结构，更没有梯度分布的孔隙结构，造成骨细胞无法长入融合器，即椎间融合器无法与椎骨融合为一体，以及椎间融合器的长期稳定性不好；少数公开的多孔椎间融合器设计，所用的孔隙结构都是通过CAD软件建模得到，内部存在大量尖角，导致应力集中现象十分明显，从而造成强度刚度的削弱，其抗疲劳性能也很薄弱。
因此，本领域的技术人员致力于开发一种梯度多孔颈椎椎间融合器的设计方法，采用梯度分布的孔隙结构，促进椎间融合器与椎骨融合为一体，应力集中现象小，兼具良好的生物力学性能与生物相容性。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是现有多孔椎间融合器存在的应力集中现象，强度，刚度以及抗疲劳性能不高，生物力学性能与生物相容性低。
为实现上述目的，本发明公开了一种梯度多孔颈椎椎间融合器的设计方法，所述梯度多孔颈椎椎间融合器包括多孔结构、第一齿结构、第二齿结构、植骨窗；所述多孔结构为多孔的六面体构件，所述多孔结构的上表面和前表面为圆弧面，所述多孔结构的其余表面均为倾斜的平面，所述多孔结构的各个表面之间平滑过渡，所述多孔结构的各个表面之间的过渡符合人体解剖学设计；所述第一齿结构设置在所述多孔结构的上表面，所述第二齿结构设置在所述多孔结构的下表面；所述植骨窗为联通所述多孔结构的上表面和下表面的通孔，所述植骨窗设置在所述多孔结构上表面和下表面的中部，所述多孔结构靠近所述植骨窗区域的孔隙率高，所述多孔结构远离所述植骨窗区域的孔隙率低，所述多孔结构的孔隙率在所述多孔结构的高度方向上分布均匀，所述多孔结构的高度方向为垂直于所述多孔结构的上表面与下表面的方向，所述多孔结构的孔隙率呈梯度设置，所述多孔结构的孔隙率梯度上升方向与所述梯度多孔颈椎椎间融合器的外缘线方向垂直，所述多孔结构的前部设置有带螺纹孔的凹槽，所述多孔结构的空隙的孔径与杆径均呈梯度分布，所述多孔结构的空隙的孔径与所述多孔结构的孔隙率成正比，所述多孔结构的空隙的杆径与所述多孔结构的孔隙率成反比，所述多孔结构的空隙的孔径范围为150～800μm，所述多孔结构的空隙的杆径范围为100～600μm，所述多孔结构的空隙采用造孔单元获得，所述造孔单元采用基于三周期极小曲面在二维平面上连续偏置闭合得到，所述三周期极小曲面的周期为0.5～2mm，所述造孔单元的正方体包围盒长、宽和高的大小为0.5～2mm，所述三周期极小曲面的周期与所述造孔单元的正方体包围盒的长、宽和高的尺寸一致，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：初步构建整体结构；
利用三维建模软件，根据所述多孔结构的轴向二维尺寸设计所述多孔结构的外缘线草图，将所述多孔结构的所述外缘线向内偏置2～4mm得到内偏置线草图，所述外缘线与所述内偏置线的中间区域为所述多孔结构的设计区域，所述内偏置线以内为所述植骨窗；
步骤2：构建所述多孔结构的孔隙率分布层次；
在所述多孔结构的所述外缘线与所述内偏置线围成的闭合区域内，将所述多孔结构的外缘线向内等距偏置，偏置距离的范围为0.5～1mm，得到包含所述内偏置线和所述外缘线在内的共6条曲线，由内向外的闭合曲线分别命名为曲线1，曲线2，曲线3，曲线4，曲线5和曲线6；
步骤3：构建坐标数据；
分别在所述曲线1～所述曲线6上等距取数据点，每条曲线上选取10～30个点，所述曲线1上的点集称作点集1，所述曲线2上的点集称作点集2，所述曲线3上的点集称作点集3，所述曲线4上的点集称作点集4，所述曲线5上的点集称作点集5，所述曲线6上的点集称作点集6，分别将所有点集的坐标导出作为数据文件；
步骤4：设计梯度值；
所述步骤2中所述曲线1～所述曲线6的每条曲线代表一个孔隙率值，利用所述步骤3中的所述点集1～所述点集6代替所述曲线1～所述曲线6对所述多孔结构的孔隙率分布进行控制；所述曲线1的孔隙率设定为80％，所述曲线2的孔隙率设定为70％，所述曲线3的孔隙率设定为60％，所述曲线4的孔隙率设定为50％，所述曲线5的孔隙率设定为40％，所述曲线6的孔隙率设定为30％，在这种设定下，实现了所述多孔结构的孔隙率由内向外的梯度下降分布；
步骤5：设计控制方程；
选取三周期极小曲面单元中的Gyoid单元作为所述多孔结构的造孔单元；所述Gyoid单元由Gyoid曲面形成，周期为1的所述Gyoid曲面的基本方程可以描述为：
cos(2πx)sin(2πy)+cos(2πy)sin(2πz)+cos(2πz)sin(2πx)＝0；
定义所述Gyoid曲面为所述多孔结构的实体部分与孔隙部分的分界面，
所述多孔结构的实体部分为：
cos(2πx)sin(2πy)+cos(2πy)sin(2πz)+cos(2πz)sin(2πx)＜0；
所述多孔结构的孔隙部分为：
cos(2πx)sin(2πy)+cos(2πy)sin(2πz)+cos(2πz)sin(2πx)＞0；
所述三周期极小曲面单元的偏置设计，通过改变所述Gyoid曲面的基本方程以及所述多孔结构的实体部分和孔隙不等式的右边的数值，从而将所述Gyoid曲面向两侧移动，所述Gyoid曲面的基本方程以及所述多孔结构的实体部分和孔隙不等式的右边的数值称为偏置常数；根据所述步骤4，所述点集1～点集6对应的孔隙率分别为80％，70％，60％，50％，40％，30％，因此所述偏置常数分别为0.91,0.61,0.30,0,-0.30,-0.61，计所述点集1的控制方程为：
Figure GDA0003069793410000031
计所述点集2的控制方程为：
Figure GDA0003069793410000032
计所述点集3的控制方程为：
Figure GDA0003069793410000033
计所述点集4的控制方程为：
Figure GDA0003069793410000034
计所述点集5的控制方程为：
Figure GDA0003069793410000035
计所述点集6的控制方程为：
Figure GDA0003069793410000036
步骤6：建立全局结构方程；
根据所述步骤3～所述步骤5，
将所述点集1的所有坐标计作(x1i,y1i)，式中i＝1,2,3…N，N为所述点集1中点的数目，
所述点集2的坐标计作(x2i,y2i)，式中i＝1,2,3…N，N为所述点集2中点的数目，
所述点集3的坐标计作(x3i,y3i)，式中i＝1,2,3…N，N为所述点集3中点的数目，
所述点集4的坐标计作(x4i,y4i)，式中i＝1,2,3…N，N为所述点集4中点的数目，
所述点集5的坐标计作(x5i,y5i)，式中i＝1,2,3…N，N为所述点集5中点的数目，
所述点集6的坐标计作(x6i,y6i)，式中i＝1,2,3…N，N为所述点集6中点的数目，
基于空间点的反距离加权插值算法，将全局结构方程计作：
Figure GDA0003069793410000041
式中，λj为加权因子，
Figure GDA0003069793410000042
Figure GDA0003069793410000043
式中p＝2～4；ε为防止分母为0引进的一个小常数，ε＝0.0001～0.001,
Figure GDA0003069793410000044
为所述步骤5确定的
Figure GDA0003069793410000045
取所述三周期极小曲面单元曲面
Figure GDA0003069793410000046
为所述多孔结构的实体部分与所述多孔结构的孔隙部分的分界线，并且
Figure GDA0003069793410000047
为所述多孔结构的实体部分，
Figure GDA0003069793410000048
为所述多孔结构的孔隙部分；
步骤7：初步构建所述多孔结构；
根据所述全局结构方程，基于所述三周期极小曲面单元，编写所述多孔结构建模程序，并定义计算域，所述多孔结构建模程序基于所述全局结构方程以及Marching Cubes算法实现，利用三维建模软件初步构建所述多孔结构；
步骤8：进一步构建所述多孔结构；
利用所述三维建模软件初步完善所述多孔结构的宏观模型，令所述多孔结构的上表面与前表面为圆弧面，所述多孔结构的其余表面为具有一定倾角的平面；将所述多孔结构的宏观模型与所述步骤6求交集进一步构建所述多孔结构；
步骤9：构建所述第一齿结构和所述第二齿结构；
利用所述三维建模软件建立所述第一齿结构和所述第二齿结构，所述第一齿结构和所述第二齿结构的齿高均为0.5～0.8mm，所述第一齿结构和所述第二齿结构的齿排数均为5～8排，靠近所述多孔结构的前表面的两排齿与靠近所述多孔结构的后表面的一排齿的齿宽与所述步骤8中构建的所述多孔结构的宏观模型的两侧边位置宽度一致，其余所述第一齿结构和所述第二齿结构的齿宽均为2～3mm；
步骤10：构建所述带螺纹孔的凹槽；
利用所述三维建模软件在所述多孔结构的前表面构建所述带螺纹孔的凹槽；
步骤11：布尔运算；
将所述步骤8得到的所述多孔结构、所述步骤9得到的所述第一齿结构和所述第二齿结构、与所述步骤10得到的所述带螺纹孔的凹槽，通过布尔运算合并为一体。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明将椎间融合器设计为多孔结构，并保留植骨窗，避免了应力遮挡现象，促进了骨的快速融合，其长期治疗的稳定性增加；
2、本发明将多孔结构设计为梯度多孔结构，靠近植骨窗的多孔结构孔隙率高，外边缘区域孔隙率低，孔隙率梯度上升方向与外缘线方向垂直。梯度多孔结构的设计能够同时满足生物与机械性能的要求。中心高孔隙率区域有利于骨细胞的迁移，增殖和分化，边缘低孔隙率的区域则保证了足够的承载要求，上下贯通的植骨窗促进了骨的快速融合。
3、本发明使用基于曲面结构的造孔单元，采用三周期极小曲面造孔单元，其内部孔道连续，没有尖角，减小了应力集中，从而提高了强度与抗疲劳性能。
附图说明
图1是本发明的一个较佳实施例的梯度多孔椎间融合器示意图；
图2是本发明的一个较佳实施例的梯度多孔椎间融合器的俯视图示意图；
图3是本发明的一个较佳实施例的梯度多孔椎间融合器的剖面图示意图；
图4是本发明的一个较佳实施例的梯度多孔椎间融合器的造孔单元示意图；
图5是本发明的一个较佳实施例的外缘线与内缘线二维轮廓示意图；
图6是本发明的一个较佳实施例的外缘线向内等距偏置曲线后的示意图；
图7是本发明的一个较佳实施例的在外缘线及其偏置曲线上等距取点集的示意图；
图8是本发明的一个较佳实施例的多孔结构部分的轮廓模型示意图；
图9是本发明的一个较佳实施例的带边缘特征面的多孔结构示意图；
图10是本发明的一个较佳实施例的梯度多孔颈椎间融合器第一齿结构和第二齿结构示意图；
图11是本发明的一个较佳实施例的带螺纹的凹槽示意图；
图12是本发明的另一个较佳实施例的梯度多孔椎间融合器示意图。
具体实施方式
以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
实施例1：
在本实施例中，患者颈椎椎间隙高度为6mm，故取椎间融合器高度为6mm，也可以根据患者椎间隙特征进行个性化定制。
如图1所示，本实施例提供的一种梯度多孔颈椎椎间融合器包括多孔结构1、第一齿结构2、第二齿结构3、植骨窗4；多孔结构1为多孔的六面体构件，多孔结构1的上表面和前表面为圆弧面，多孔结构1的其余表面均为倾斜的平面，多孔结构1的各个表面之间平滑过渡，多孔结构1的各个表面之间的过渡符合人体解剖学设计；第一齿结构2设置在多孔结构1的上表面，第二齿结构3设置在多孔结构1的下表面；如图2所示，植骨窗4为联通多孔结构1的上表面和下表面的通孔，植骨窗4设置在多孔结构1上表面和下表面的中部，多孔结构1靠近植骨窗4区域的孔隙率高，多孔结构1远离植骨窗4区域的孔隙率低，本实施例中多孔结构靠近植骨窗区域的孔隙率为80％，多孔结构边缘区域孔隙率为30％，梯度多孔颈椎椎间融合器的前表面和后表面之间的尺寸a是10mm，梯度多孔颈椎椎间融合器的左表面和右表面之间的尺寸b是12mm。如图3所示，多孔结构1的孔隙率在多孔结构1的高度方向上分布均匀，多孔结构1的高度方向为垂直于多孔结构1的上表面与下表面的方向,梯度多孔颈椎椎间融合器的上表面和下表面之间的尺寸e是6mm。
多孔结构1的孔隙率呈梯度设置，多孔结构1的孔隙率梯度上升方向于梯度多孔颈椎椎间融合器外缘线方向垂直。
多孔结构1的前部设置有带螺纹孔的凹槽。
多孔结构1孔隙采用造孔单元获得，如图4所示，本实例所采用的造孔单元结构为三周期极小曲面单元中的Gyoid单元，其中造孔单元包围盒大小为1mm，即单元结构体的长f，宽g，高h均为1mm。单元孔隙率为30％～90％，不同孔隙率的单元包围盒大小均为1mm。
多孔结构1孔隙的孔径与杆径均呈梯度分布，多孔结构1孔隙的孔径与多孔结构1的孔隙率成正比，多孔结构1孔隙的杆径与多孔结构1的孔隙率成反比，多孔结构1孔隙的孔径范围为150～800μm，多孔结构1孔隙的杆径范围为100～600μm。
第一齿结构2和第二齿结构3均具有7排齿，齿高k为0.5～0.8mm,齿宽m均为2～3mm。
本实施例的梯度多孔颈椎椎间融合器的设计方法包括以下步骤：
步骤1：初步构建整体结构；
如图5所示，利用三维建模软件，根据多孔结构1的轴向二维尺寸设计多孔结构1的外缘线草图，将多孔结构1的外缘线向内偏置3.5mm设计内偏置线草图，多孔结构1的外缘线与内偏置线的中间区域为多孔结构1的设计区域，内偏置线以内为植骨窗4；
步骤2：构建多孔结构1的孔隙率分布层次；
如图6所示，在多孔结构1的外缘线与内偏置线围成的闭合区域内，将多孔结构1的外缘线向内等距偏置出5条曲线，根据内偏距离3.5mm可知偏置距离为0.7mm，由内向外的闭合曲线分别命名为曲线1，曲线2，曲线3，曲线4，曲线5和曲线6；
步骤3：构建坐标数据；
如图7所示，分别在曲线1～曲线6上等距取数据点n，每条曲线上选取20个点，将曲线1上的点集称作点集1，以此类推，并分别将所有点集的坐标导出作为数据文件；
步骤4：设计梯度值；
步骤2中曲线1～曲线6的每条曲线代表一个孔隙率值，并利用步骤3中的点集1～点集6代替曲线1～曲线6对多孔结构1的孔隙率分布进行控制；曲线1设定为80％，曲线2孔隙率同样设定为70％，曲线3孔隙率设定为60％，曲线4的孔隙率设定为50％，曲线5的孔隙率设定为40％，曲线6上的孔隙率设定为30％，在这种设定下，实现了多孔结构1的孔隙率由内向外的梯度下降分布；
步骤5：设计控制方程；
选取三周期极小曲面单元中的Gyoid单元作为多孔结构1的造孔单元；Gyoid单元由Gyoid曲面形成，周期为1的Gyoid曲面的基本方程可以描述为：
cos(2πx)sin(2πy)+cos(2πy)sin(2πz)+cos(2πz)sin(2πx)＝0；
定义Gyoid曲面为多孔结构1的实体部分与孔隙部分的分界面，
多孔结构1的实体部分为：
cos(2πx)sin(2πy)+cos(2πy)sin(2πz)+cos(2πz)sin(2πx)＜0；
多孔结构1的孔隙部分为：
cos(2πx)sin(2πy)+cos(2πy)sin(2πz)+cos(2πz)sin(2πx)＞0；
三周期极小曲面单元的偏置设计，通过改变Gyoid曲面的基本方程以及多孔结构1的实体部分和孔隙不等式的右边的数值，从而将Gyoid曲面向两侧移动，Gyoid曲面的基本方程以及多孔结构1的实体部分和孔隙不等式的右边的数值称为偏置常数；根据步骤4，点集1～点集6对应的孔隙率分别为80％，70％，60％，50％，40％，30％，因此偏置常数分别为0.91,0.61,0.30,0,-0.30,-0.61，计点集1的控制方程为：
Figure GDA0003069793410000071
计所述点集2的控制方程为：
Figure GDA0003069793410000072
计所述点集3的控制方程为：
Figure GDA0003069793410000073
计所述点集4的控制方程为：
Figure GDA0003069793410000074
计所述点集5的控制方程为：
Figure GDA0003069793410000075
计所述点集6的控制方程为：
Figure GDA0003069793410000081
步骤6：建立全局结构方程；
根据步骤3～步骤5，
将点集1的所有坐标计作(x1i,y1i)，式中i＝1,2,3…N，N为点集1中点的数目，
点集2的坐标计作(x2i,y2i)，式中i＝1,2,3…N，N为点集2中点的数目，
点集3的坐标计作(x3i,y3i)，式中i＝1,2,3…N，N为点集3中点的数目，
点集4的坐标计作(x4i,y4i)，式中i＝1,2,3…N，N为点集4中点的数目，
点集5的坐标计作(x5i,y5i)，式中i＝1,2,3…N，N为点集5中点的数目，
点集6的坐标计作(x6i,y6i)，式中i＝1,2,3…N，N为点集6中点的数目，
基于空间点的反距离加权插值算法，将全局结构方程计作：
Figure GDA0003069793410000082
式中，λj为加权因子，
Figure GDA0003069793410000083
Figure GDA0003069793410000084
式中p＝2～4；ε为防止分母为0引进的一个小常数，ε＝0.0001～0.001,
Figure GDA0003069793410000085
为步骤5确定的
Figure GDA0003069793410000086
取三周期极小曲面单元曲面
Figure GDA0003069793410000087
为多孔结构1的实体部分与多孔结构1的孔隙部分的分界线，并且
Figure GDA0003069793410000088
为多孔结构1的实体部分，
Figure GDA0003069793410000089
为多孔结构1的孔隙部分；
步骤7：初步构建多孔结构1；
根据全局结构方程，基于三周期极小曲面单元，编写多孔结构1建模程序，并定义计算域，该程序基于全局结构方程以及Marching Cubes算法实现，利用三维建模软件初步构建多孔结构1；通过建模程序直接输出STL模型；
步骤8：进一步构建多孔结构1；
如图8所示，利用三维建模软件初步完善多孔结构1的宏观模型，令多孔结构1的上表面与前表面为圆弧面，其余多孔结构1的表面为具有一定倾角的平面；内部贯通孔作为植骨窗4；如图9所示，将多孔结构1的宏观模型与步骤6求交集进一步构建多孔结构1；
步骤9：构建第一齿结构2和第二齿结构3；
如图10所示，利用三维建模软件建立第一齿结构2和第二齿结构3，齿高为0.5～0.8mm，排数均为7排，第一齿结构2和第二齿结构3中，靠近多孔结构1的前表面的两排齿与靠近多孔结构1的后表面的一排齿的齿宽与步骤8得到多孔结构1的宏观模型的两侧边位置宽度一致，其余第一齿结构和第二齿结构的齿宽均为2～3mm；
步骤10：构建带螺纹孔的凹槽；
如图11所示，利用三维建模软件构建带螺纹孔的凹槽；
步骤11：布尔运算；
将步骤8得到的多孔结构1、步骤9得到的第一齿结构2和第二齿结构3、与步骤10得到的带螺纹孔的凹槽，通过布尔运算合并为一体。
实施例2：
在本实施例中，患者颈椎椎间隙高度为4mm，故取椎间融合器高度为4mm，也可以根据患者椎间隙特征进行个性化定制。
在实施例1的基础上，多孔结构靠近植骨窗区域的孔隙率为90％，多孔结构边缘区域孔隙率为20％，梯度多孔颈椎椎间融合器的前表面和后表面之间的尺寸a是16mm，梯度多孔颈椎椎间融合器的左表面和右表面之间的尺寸b是18mm。
本实施例的梯度多孔颈椎椎间融合器的设计方法在实施例1的基础上进行如斯下改动：在步骤5中，选取三周期极小曲面单元中的D单元或P单元或IWP单元代替Gyoid单元，作为多孔结构1的造孔单元，相应的在构建控制方程时改变三周期极小曲面单元的曲面方程。
实施例3：
在实施例1的基础上，如图12所示，梯度多孔颈椎椎间融合器改为无植骨窗4的结构。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (1)

1.一种梯度多孔颈椎椎间融合器的设计方法，所述梯度多孔颈椎椎间融合器包括多孔结构、第一齿结构、第二齿结构、植骨窗；所述多孔结构为多孔的六面体构件，所述多孔结构的上表面和前表面为圆弧面，所述多孔结构的其余表面均为倾斜的平面，所述多孔结构的各个表面之间平滑过渡，所述多孔结构的各个表面之间的过渡符合人体解剖学设计；所述第一齿结构设置在所述多孔结构的上表面，所述第二齿结构设置在所述多孔结构的下表面；所述植骨窗为联通所述多孔结构的上表面和下表面的通孔，所述植骨窗设置在所述多孔结构上表面和下表面的中部，所述多孔结构靠近所述植骨窗区域的孔隙率高，所述多孔结构远离所述植骨窗区域的孔隙率低，所述多孔结构的孔隙率在所述多孔结构的高度方向上分布均匀，所述多孔结构的高度方向为垂直于所述多孔结构的上表面与下表面的方向，所述多孔结构的孔隙率呈梯度设置，所述多孔结构的孔隙率梯度上升方向与所述梯度多孔颈椎椎间融合器的外缘线方向垂直，所述多孔结构的前部设置有带螺纹孔的凹槽，所述多孔结构的空隙的孔径与杆径均呈梯度分布，所述多孔结构的空隙的孔径与所述多孔结构的孔隙率成正比，所述多孔结构的空隙的杆径与所述多孔结构的孔隙率成反比，所述多孔结构的空隙的孔径范围为150～800μm，所述多孔结构的空隙的杆径范围为100～600μm，所述多孔结构的空隙采用造孔单元获得，所述造孔单元采用基于三周期极小曲面在二维平面上连续偏置闭合得到，所述三周期极小曲面的周期为0.5～2mm，所述造孔单元的正方体包围盒长、宽和高的大小为0.5～2mm，所述三周期极小曲面的周期与所述造孔单元的正方体包围盒的长、宽和高的尺寸一致；其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：初步构建整体结构；
利用三维建模软件，根据所述多孔结构的轴向二维尺寸设计所述多孔结构的外缘线草图，将所述多孔结构的所述外缘线向内偏置2～4mm得到内偏置线草图，所述外缘线与所述内偏置线的中间区域为所述多孔结构的设计区域，所述内偏置线以内为所述植骨窗；
步骤2：构建所述多孔结构的孔隙率分布层次；
在所述多孔结构的所述外缘线与所述内偏置线围成的闭合区域内，将所述多孔结构的外缘线向内等距偏置，偏置距离的范围为0.5～1mm，得到包含所述内偏置线和所述外缘线在内的共6条曲线，由内向外的闭合曲线分别命名为曲线1，曲线2，曲线3，曲线4，曲线5和曲线6；
步骤3：构建坐标数据；
分别在所述曲线1～所述曲线6上等距取数据点，每条曲线上选取10～30个点，所述曲线1上的点集称作点集1，所述曲线2上的点集称作点集2，所述曲线3上的点集称作点集3，所述曲线4上的点集称作点集4，所述曲线5上的点集称作点集5，所述曲线6上的点集称作点集6，分别将所有点集的坐标导出作为数据文件；
步骤4：设计梯度值；
所述步骤2中所述曲线1～所述曲线6的每条曲线代表一个孔隙率值，利用所述步骤3中的所述点集1～所述点集6代替所述曲线1～所述曲线6对所述多孔结构的孔隙率分布进行控制；所述曲线1的孔隙率设定为80％，所述曲线2的孔隙率设定为70％，所述曲线3的孔隙率设定为60％，所述曲线4的孔隙率设定为50％，所述曲线5的孔隙率设定为40％，所述曲线6的孔隙率设定为30％，在这种设定下，实现了所述多孔结构的孔隙率由内向外的梯度下降分布；
步骤5：设计控制方程；
选取三周期极小曲面单元中的Gyoid单元作为所述多孔结构的造孔单元；所述Gyoid单元由Gyoid曲面形成，周期为1的所述Gyoid曲面的基本方程可以描述为：
cos(2πx)sin(2πy)+cos(2πy)sin(2πz)+cos(2πz)sin(2πx)＝0；
定义所述Gyoid曲面为所述多孔结构的实体部分与孔隙部分的分界面，
所述多孔结构的实体部分为：
cos(2πx)sin(2πy)+cos(2πy)sin(2πz)+cos(2πz)sin(2πx)＜0；
所述多孔结构的孔隙部分为：
cos(2πx)sin(2πy)+cos(2πy)sin(2πz)+cos(2πz)sin(2πx)＞0；
所述三周期极小曲面单元的偏置设计，通过改变所述Gyoid曲面的基本方程以及所述多孔结构的实体部分和孔隙不等式的右边的数值，从而将所述Gyoid曲面向两侧移动，所述Gyoid曲面的基本方程以及所述多孔结构的实体部分和孔隙不等式的右边的数值称为偏置常数；根据所述步骤4，所述点集1～点集6对应的孔隙率分别为80％，70％，60％，50％，40％，30％，因此所述偏置常数分别为0.91,0.61,0.30,0,-0.30,-0.61，计所述点集1的控制方程为：
Figure FDA0003069793400000021
计所述点集2的控制方程为：
Figure FDA0003069793400000022
计所述点集3的控制方程为：
Figure FDA0003069793400000023
计所述点集4的控制方程为：
Figure FDA0003069793400000024
计所述点集5的控制方程为：
Figure FDA0003069793400000025
计所述点集6的控制方程为：
Figure FDA0003069793400000026
步骤6：建立全局结构方程；
根据所述步骤3～所述步骤5，
将所述点集1的所有坐标计作(x1i,y1i)，式中i＝1,2,3…N，N为所述点集1中点的数目，
所述点集2的坐标计作(x2i,y2i)，式中i＝1,2,3…N，N为所述点集2中点的数目，
所述点集3的坐标计作(x3i,y3i)，式中i＝1,2,3…N，N为所述点集3中点的数目，
所述点集4的坐标计作(x4i,y4i)，式中i＝1,2,3…N，N为所述点集4中点的数目，
所述点集5的坐标计作(x5i,y5i)，式中i＝1,2,3…N，N为所述点集5中点的数目，
所述点集6的坐标计作(x6i,y6i)，式中i＝1,2,3…N，N为所述点集6中点的数目，
基于空间点的反距离加权插值算法，将全局结构方程计作：
Figure FDA0003069793400000031
式中，λj为加权因子，
Figure FDA0003069793400000032
Figure FDA0003069793400000033
式中p＝2～4；ε为防止分母为0引进的一个小常数，ε＝0.0001～0.001
Figure FDA0003069793400000034
为所述步骤5确定的
Figure FDA0003069793400000035
取所述三周期极小曲面单元曲面
Figure FDA0003069793400000036
为所述多孔结构的实体部分与所述多孔结构的孔隙部分的分界线，并且
Figure FDA0003069793400000037
为所述多孔结构的实体部分，
Figure FDA0003069793400000038
为所述多孔结构的孔隙部分；
步骤7：初步构建所述多孔结构；
根据所述全局结构方程，基于所述三周期极小曲面单元，编写所述多孔结构建模程序，并定义计算域，所述多孔结构建模程序基于所述全局结构方程以及Marching Cubes算法实现，利用三维建模软件初步构建所述多孔结构；
步骤8：进一步构建所述多孔结构；
利用所述三维建模软件初步完善所述多孔结构的宏观模型，令所述多孔结构的上表面与前表面为圆弧面，所述多孔结构的其余表面为具有一定倾角的平面；将所述多孔结构的宏观模型与所述步骤6求交集进一步构建所述多孔结构；
步骤9：构建所述第一齿结构和所述第二齿结构；
利用所述三维建模软件建立所述第一齿结构和所述第二齿结构，所述第一齿结构和所述第二齿结构的齿高均为0.5～0.8mm，所述第一齿结构和所述第二齿结构的齿排数均为5～8排，靠近所述多孔结构的前表面的两排齿与靠近所述多孔结构的后表面的一排齿的齿宽与所述步骤8中构建的所述多孔结构的宏观模型的两侧边位置宽度一致，其余所述第一齿结构和所述第二齿结构的齿宽均为2～3mm；
步骤10：构建所述带螺纹孔的凹槽；
利用所述三维建模软件在所述多孔结构的前表面构建所述带螺纹孔的凹槽；
步骤11：布尔运算；
将所述步骤8得到的所述多孔结构、所述步骤9得到的所述第一齿结构和所述第二齿结构、与所述步骤10得到的所述带螺纹孔的凹槽，通过布尔运算合并为一体。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11819419B2 (en) 2015-04-29 2023-11-21 Institute for Musculoskeletal Science and Education, Ltd. Implant with curved bone contacting elements
US11826261B2 (en) 2015-04-29 2023-11-28 Institute for Musculoskeletal Science and Education, Ltd. Coiled implants and systems and methods of use thereof
US11938039B2 (en) 2017-03-13 2024-03-26 Institute for Musculoskeletal Science and Education, Ltd. Implant with structural members arranged around a ring
US11951018B2 (en) 2017-11-21 2024-04-09 Institute for Musculoskeletal Science and Education, Ltd. Implant with improved flow characteristics
US12097123B2 (en) 2015-04-29 2024-09-24 Institute for Musculoskeletal Science and Education, Ltd. Implant with arched bone contacting elements
US12208011B2 (en) 2016-10-25 2025-01-28 Institute for Musculoskeletal Science and Education, Ltd. Implant with multi-layer bone interfacing lattice

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10709570B2 (en) 2015-04-29 2020-07-14 Institute for Musculoskeletal Science and Education, Ltd. Implant with a diagonal insertion axis
US10478312B2 (en) 2016-10-25 2019-11-19 Institute for Musculoskeletal Science and Education, Ltd. Implant with protected fusion zones
US10744001B2 (en) 2017-11-21 2020-08-18 Institute for Musculoskeletal Science and Education, Ltd. Implant with improved bone contact
CN110481002A (zh) * 2019-09-05 2019-11-22 北京工业大学 一种3d打印制备个性化硬质防护服的方法
CN111631843A (zh) * 2020-06-05 2020-09-08 北京市春立正达医疗器械股份有限公司 一种髋关节股骨柄假体及其制作方法
US11744711B2 (en) 2021-03-22 2023-09-05 Orthofix Us Llc Spinal interbody devices with density gradients and associated methods
CN113017939A (zh) * 2021-04-27 2021-06-25 深圳大洲医学科技有限公司 椎间融合器及其制备方法
CN113413250A (zh) * 2021-07-01 2021-09-21 四川大学 一种主动诱导骨组织再生融合脊柱修复系统及其制作方法
CN113768672B (zh) * 2021-09-24 2024-05-03 右江民族医学院附属医院 一种融合器
CN115252234A (zh) * 2022-06-10 2022-11-01 南京师范大学 一种基于三周期极小曲面的椎间盘植入物的建模方法
CN119523693A (zh) * 2023-08-28 2025-02-28 河北工业大学 一种zta陶瓷椎间融合器及其制备方法和应用
US20260053633A1 (en) * 2024-08-23 2026-02-26 Alphatec Spine, Inc. Porous interbodies
CN120053154A (zh) * 2024-12-20 2025-05-30 大连理工大学附属中心医院(大连市中心医院) 一种3d打印超材料压电型椎间融合器

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101170967A (zh) * 2005-03-28 2008-04-30 华沙整形外科股份有限公司 包括侧向通路的脊柱系统及方法
CN108327287A (zh) * 2018-01-16 2018-07-27 浙江大学 一种三周期极小曲面三维打印切片轮廓的快速生成方法
CN109145427A (zh) * 2018-08-14 2019-01-04 大连理工大学 一种基于三周期极小曲面的多孔结构设计与优化方法
CN208464352U (zh) * 2017-11-20 2019-02-05 四川大学华西医院 一种多孔颈椎椎间融合器
CN109376497A (zh) * 2018-12-20 2019-02-22 华中科技大学 一种极小曲面连续梯度多孔结构的获取方法
CN109622958A (zh) * 2018-12-20 2019-04-16 华中科技大学 一种采用极小曲面多孔结构制备钛合金植入体的方法
CN109872769A (zh) * 2018-12-20 2019-06-11 华中科技大学 一种孔隙率梯度变化的植入体的制备方法
CN110008529A (zh) * 2019-03-15 2019-07-12 浙江大学 一种基于三周期极小曲面的多尺度多孔支架设计方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101170967A (zh) * 2005-03-28 2008-04-30 华沙整形外科股份有限公司 包括侧向通路的脊柱系统及方法
CN208464352U (zh) * 2017-11-20 2019-02-05 四川大学华西医院 一种多孔颈椎椎间融合器
CN108327287A (zh) * 2018-01-16 2018-07-27 浙江大学 一种三周期极小曲面三维打印切片轮廓的快速生成方法
CN109145427A (zh) * 2018-08-14 2019-01-04 大连理工大学 一种基于三周期极小曲面的多孔结构设计与优化方法
CN109376497A (zh) * 2018-12-20 2019-02-22 华中科技大学 一种极小曲面连续梯度多孔结构的获取方法
CN109622958A (zh) * 2018-12-20 2019-04-16 华中科技大学 一种采用极小曲面多孔结构制备钛合金植入体的方法
CN109872769A (zh) * 2018-12-20 2019-06-11 华中科技大学 一种孔隙率梯度变化的植入体的制备方法
CN110008529A (zh) * 2019-03-15 2019-07-12 浙江大学 一种基于三周期极小曲面的多尺度多孔支架设计方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11819419B2 (en) 2015-04-29 2023-11-21 Institute for Musculoskeletal Science and Education, Ltd. Implant with curved bone contacting elements
US11826261B2 (en) 2015-04-29 2023-11-28 Institute for Musculoskeletal Science and Education, Ltd. Coiled implants and systems and methods of use thereof
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US12208011B2 (en) 2016-10-25 2025-01-28 Institute for Musculoskeletal Science and Education, Ltd. Implant with multi-layer bone interfacing lattice
US11938039B2 (en) 2017-03-13 2024-03-26 Institute for Musculoskeletal Science and Education, Ltd. Implant with structural members arranged around a ring
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