一種仿生骨小梁腰椎融合器及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及人體脊柱腰椎手術(shù)融合器械，尤其涉及一種仿生骨小梁腰椎融合器及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)椎體間融合器械采用高分子材料或者金屬材料機(jī)械加工而成，在人體內(nèi)只能起到物理支撐的作用，但存在不能誘導(dǎo)成骨長(zhǎng)入，不能達(dá)到提高脊柱融合率的技術(shù)缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種仿生骨小梁腰椎融合器及其制作方法，克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明采用3D打印技術(shù)，在微觀結(jié)構(gòu)上仿生，能夠誘導(dǎo)成骨長(zhǎng)入，達(dá)到提高脊柱融合率的效果。
[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
[0005]一種仿生骨小梁腰椎融合器，包括融合器支撐柱、填充槽、錐形尖部、仿人工骨結(jié)構(gòu)構(gòu)成的整體骨小梁結(jié)構(gòu)；
[0006]所述骨小梁結(jié)構(gòu)設(shè)有后端連接部。
[0007]所述填充槽填充有松質(zhì)骨和骨；所述松質(zhì)骨骨小梁為顆粒狀。
[0008]所述融合器支撐柱具有支撐填充的作用，所述填充槽用于填充松質(zhì)骨和骨頭；所述錐形尖部有利于打入椎體部位；所述仿人工骨結(jié)構(gòu)為填充后的結(jié)構(gòu)；所述后端連接部的后端實(shí)體用于連接把持器械，方便使用打入椎體。
[0009]本發(fā)明還提供了所述一種仿生骨小梁腰椎融合器制作方法，包括以下步驟:
[0010](一 )原始骨小梁參數(shù)測(cè)算:
[0011 ] 對(duì)腰2至腰7椎體進(jìn)行全椎體的CT螺旋掃描；
[0012]選取椎體的正中橫斷以及運(yùn)動(dòng)終板近3mm處進(jìn)行Imm層厚上中下共三個(gè)層面成像；
[0013]對(duì)取得的圖像進(jìn)行閾值為250HU像素的處理，使低于250HU的圖像像素隱匿，產(chǎn)生灰度圖形；進(jìn)一步二值化處理，使圖像轉(zhuǎn)化成為二值圖像；
[0014]確立以椎體中心旁開圖像分析的目標(biāo)測(cè)量區(qū)，并進(jìn)行長(zhǎng)度定標(biāo)；
[0015]采用顆粒定量系統(tǒng)，圖像的輸入采用攝像方式；
[0016]所述圖像中的松質(zhì)骨骨小梁顆粒定義為顆粒；
[0017]通過測(cè)量，計(jì)算出腰椎松質(zhì)骨骨小梁的平均孔徑和孔隙率以及骨小梁的結(jié)構(gòu)，最后得出腰椎骨小梁的平均孔徑和空隙率；
[0018](二)建立目標(biāo)模型:
[0019]使用三維設(shè)計(jì)軟件UG，設(shè)計(jì)擬制作的骨小梁融合器的模型；經(jīng)過計(jì)算機(jī)建模后3D打印，然后在3D打印設(shè)備上生產(chǎn)產(chǎn)品；
[0020](三)在目標(biāo)模型的邊界范圍內(nèi)無序堆積特定的孔單元體；設(shè)定孔單元體的尺寸、孔單元之間的距離、孔單元體內(nèi)部筋的尺寸、孔單元體之間連接筋的尺寸、整體骨小梁結(jié)構(gòu)精度及外觀精度；
[0021]最后刪除原有目標(biāo)模型，保留填充后的骨小梁結(jié)構(gòu)。
[0022]所述全椎體的CT螺旋掃描條件為120KV，210mA，I周/秒；
[0023]所述確立以椎體中心旁開10mm，共400mm2的圖像分析的目標(biāo)測(cè)量區(qū)，并長(zhǎng)度定標(biāo)；
[0024]所述采用顆粒定量系統(tǒng)，圖像顯分辨率1024X 1024X8bit，IM楨存的動(dòng)靜態(tài)圖形采集卡，圖像的輸入采用攝像方式，分辨率為625線，50場(chǎng)/秒；采用全自動(dòng)功能。
[0025]所述圖像分析的指標(biāo)包括:(I)目標(biāo)測(cè)量區(qū)內(nèi)小梁顆粒數(shù)量；(2)小梁顆粒直徑；
(3)小梁顆粒平均長(zhǎng)軸；(4)小梁顆粒平均短軸；(5)小梁顆粒平均細(xì)長(zhǎng)度。
[0026]所述形成骨小梁體后需測(cè)量微孔直徑、整體孔隙率，若無法滿足要求，則需重新設(shè)計(jì)參數(shù)、重新填充，完成后重新測(cè)量；
[0027]所述最后刪除原有目標(biāo)模型，保留填充后的骨小梁結(jié)構(gòu)，然后添加致密結(jié)構(gòu)，即為最終軟骨墊骨小梁模型。
[0028]所述攝像頭型號(hào)為Min Tron 的 CCD-MTV-1881CB。
[0029]本發(fā)明采用上述技術(shù)方案具有以下技術(shù)效果:
[0030]克服了傳統(tǒng)椎體間融合器械在人體內(nèi)只能起到物理支撐的作用，但存在不能誘導(dǎo)成骨長(zhǎng)入，不能達(dá)到提高脊柱融合率的技術(shù)缺陷。采用3D打印技術(shù)，在微觀結(jié)構(gòu)上仿生，能夠誘導(dǎo)成骨長(zhǎng)入，達(dá)到并提高了脊柱融合率的效果。
【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明孔單元體圖
[0032]圖2為本發(fā)明填充后的孔單元體效果圖
[0033]圖3為本發(fā)明圖2所示孔單元參數(shù)設(shè)定完成后，刪除原有填充目標(biāo)體后形成的骨小梁結(jié)構(gòu)
[0034]圖4為本發(fā)明圖3所示骨小梁結(jié)構(gòu)添加致密結(jié)構(gòu)后形成的最終軟骨墊骨小梁模型
[0035]其中，1-融合器支撐柱，2-填充槽，3-錐形尖部，4-仿人工骨結(jié)構(gòu)，5-骨小梁結(jié)構(gòu)，6-后端連接部
【具體實(shí)施方式】
[0036]如圖1、圖2、圖3、圖4所示的一種仿生骨小梁腰椎融合器，包括融合器支撐柱1、填充槽2、錐形尖部3、仿人工骨結(jié)構(gòu)4構(gòu)成的整體骨小梁結(jié)構(gòu)5 ;所述骨小梁結(jié)構(gòu)5設(shè)有后端連接部6。所述融合器支撐柱I具有支撐填充的作用，所述填充槽2用于填充松質(zhì)骨和骨頭；所述錐形尖部3有利于打入椎體部位；所述仿人工骨結(jié)構(gòu)為填充后的結(jié)構(gòu)；所述后端連接部6的后端實(shí)體用于連接把持器械，方便使用打入椎體。
[0037]所述仿生骨小梁腰椎融合器制作方法，包括以下步驟:
[0038](一 )原始骨小梁參數(shù)測(cè)算:
[0039]對(duì)腰2至腰7椎體進(jìn)行全椎體的CT螺旋掃描，條件為120KV，210mA，I周/秒；選取椎體的正中橫斷以及運(yùn)動(dòng)終板近3mm處進(jìn)行Imm層厚上中下共三個(gè)層面成像；對(duì)取得的圖像進(jìn)行閾值為250HU的處理，使低于250HU的圖像像素隱匿，產(chǎn)生灰度圖形，進(jìn)一步采用該機(jī)的二值化處理功能，使圖像轉(zhuǎn)化成為二值圖像。
[0040]確立以椎體中心旁開10mm，共400mm2的圖像分析的目標(biāo)測(cè)量區(qū)，并長(zhǎng)度定標(biāo)。采用TJTY-300V1.0顆粒定量系統(tǒng)，圖像顯分辨率1024X1024X8bit，lM楨存的動(dòng)靜態(tài)圖形采集卡，圖像的輸入采用攝像方式，攝像頭型號(hào)為Min Tron的CXD-MTV-1881CB，其分辨率為625線，50場(chǎng)/秒。采用其全自動(dòng)功能以減少