骨头置换假体及其制备方法与流程

本发明涉及骨头置换假体，具体而言，涉及骨头置换假体及其制备方法。背景技术：1、股骨头缺血性坏死(anfh)简称股骨头坏死，是骨科常见疾病之一，国际骨坏死和骨微循环学会(arco)把股骨头坏死分为ⅰ期、ⅱ期、ⅲ期和ⅳ期，目前针对股骨头坏死ii期、iii期的治疗方法有髋关节表面置换、半髋置换或全髋关节置换等。而上述置换手术是将坏死部分骨头和未坏死部分骨头一同进行置换，继而导致患者创伤大、切除骨量大，使得后续翻修时支撑假体骨量少，稳定性差以及风险更大。总之，现有的治疗方法均存在骨保留量少、长期稳定性差的问题。2、同时，目前现有技术中进行半髋置换或全髋关节置换时，置换假体分别连接在患者不同部位的骨头上，置换假体之间连接，使得置换假体实现髋关节的功能。然而，常用于半髋置换和全髋置换的材料主要有钛合金、钴铬钼合金、超低碳不锈钢锆以及高分子等。股骨柄与髋臼杯主要以钛合金为主，骨头接触表面增加涂层物质(羟基磷灰石、微小钛珠或者喷砂制成的粗糙面以及骨小梁涂层)；摩擦界面主要采用金属-聚乙烯、陶瓷-陶瓷、陶瓷-聚乙烯、金属-金属，可见，半髋置换和全髋置换不同材料不同，而不同材料之间的摩擦系数不同，那么在置换假体实现髋关节功效时，不同材料摩擦便会产生的碎屑，继而有可能引起过敏反应，导致局部疼痛和病变。同时，髋臼杯和股骨柄与骨接触虽有涂层，具有良好的力学性能和生物相容性，但并没有形成连通的骨小梁结构，植入仍有脱位的风险。因此，需要提供一宗新的骨头置换假体。3、鉴于此，特提出本发明。技术实现思路1、本发明的目的在于提供骨头置换假体及其制备方法。本发明实施例提供的骨头置换假体具有优异抗压性能、抗压屈服强度、塑性、生物相容性、骨长入性和耐磨性。同时，使用其时不需要将坏死部分骨头和未坏死部分骨头一同进行置换，仅置换坏死部分骨头即可，为后期进行表面置换、半髋置换或全髋置换保留了足够的骨质。2、本发明是这样实现的：3、第一方面，本发明提供一种骨头置换假体，其包括锆铌合金形成的锆铌合金关节体和钛合金形成的钛合金基体，所述锆铌合金关节体和所述钛合金基体机械连接；4、所述锆铌合金关节体包括基体和设置于基体上的氧化层；5、所述钛合金基体和所述锆铌合金关节体均具有多孔结构，且所述钛合金基体的多孔结构与所述锆铌合金关节体的多孔结构相通。6、在可选的实施方式中，所述基体和所述氧化层之间设置有过渡含氧层；7、优选地，所述过渡含氧层的厚度为2-4μm。8、在可选的实施方式中，所述氧化层的厚度为2-6mm；9、优选地，所述氧化层为含氧化锆的氧化层。10、在可选的实施方式中，所述多孔结构的孔隙率为30-70％，孔径为150-700微米；所述多孔结构的连通性≥90％；所述多孔结构的每个孔为金刚石结构；11、优选地，所述钛合金基体中多孔结构的厚度为0.5-0.9mm。12、第二方面，本发明提供一种前述实施方式所述的骨头置换假体的制备方法，利用电子束烧结或激光选区熔融3d打印处理锆铌合金；13、利用激光选区熔融3d打印处理钛合金。14、在可选的实施方式中，激光选区熔融3d打印处理钛合金的条件如下：15、其中，形成多孔结构的条件包括：激光功率为140-200w，扫描速度为1000mm/s-1500mm/s，扫描间距0.05mm-0.10mm，铺粉层厚0.03mm-0.06mm；16、实体部分的激光功率为160w-300w，扫描速度为1000mm/s-1600mm/s扫描间距0.07mm-0.15mm；铺粉层厚0.03mm-0.06mm；17、优选地，所述钛合金的粒径范围为15-53微米。18、在可选的实施方式中，电子束烧结3d打印处理锆铌合金的条件如下：打印前参数：加热扫描电流为15ma-25ma,扫描速度为15-23m/s，加热时间为50min-60min；铺粉层厚0.03mm-0.08mm,粉末加热的扫描电流为32ma-36ma,加热速度为16℃/s-19℃/s时间为14s-20s，扫描间距为0.9mm-1.3mm，即成型仓内的温度维持在800℃-1200℃；19、其中，形成多孔结构的条件包括：扫描电流为2ma-6ma，扫描速度为0.25m/s-1.4m/s；20、实体部分的扫描电流为5ma-16ma，扫描速度为0.4m/s-7m/s，扫描间距为0.06mm-0.11mm。21、在可选的实施方式中，激光选区熔融3d打印处理锆铌合金的条件如下：形成多孔结构的条件包括：激光功率为100w-140w，扫描速度为1200mm/s-1600mm/s；扫描间距是0.04mm-0.06mm，铺粉层厚0.03mm-0.06mm；22、实体部分：激光功率为150w-180w，扫描速度为1200mm/s-1600mm/s，扫描间距0.05mm-0.07mm，铺粉层厚0.03mm-0.06mm。23、在可选的实施方式中，包括：对电子束烧结或激光选区熔融3d打印处理锆铌合金形成的中间体进行加热氧化处理；24、优选地，还包括：在对所述中间体进行加热氧化处理之前，对所述中间体进行热等静压处理和精细化处理；25、优选地，热等静压处理的步骤包括：惰性气体氛围下，在1250-1400℃，140-180mpa条件下恒温放置1-3h，而后冷却；26、优选地，精细化处理包括喷砂、机加、精雕、抛光、清洗和干燥中的至少一者；27、优选地，精细化处理后的中间体的粗糙度ra≤0.050μm；28、优选地，加热氧化处理的步骤包括：在氧气含量为19-21％的气体氛围下，将所述中间体在500-550℃的条件下保温4-5h，而后冷却，其中，升温速率为3℃/min-4℃/min。29、在可选的实施方式中，包括：对激光选区熔融3d打印处理钛合金形成的中间体进行热处理；其中，热处理的条件包括700-800℃，1*10-3-6.6*10-3pa，保温2-3小时。30、本发明具有以下有益效果：本发明实施例提供将骨头置换假体的基体部分采用钛合金，与关节接触的部分采用锆铌合金，提升了骨头置换假体生物相容性、耐腐蚀性和抗疲劳性等。设置氧化层能够进一步提升骨头置换假体的硬度和耐磨性，减少金属碎屑的产生，减少过敏可能性；设置多孔结构使得骨头置换假体在植入后不会发生滑脱、松动，能够与骨组织紧密的结合在一起。特别地，采用本发明实施例的骨头置换假体仅去除坏死区域的股骨头，保留正常区域的股骨头，为后期进行表面置换、半髋置换或全髋置换保留了足够的骨质。技术特征：1.一种骨头置换假体，其特征在于，其包括锆铌合金形成的锆铌合金关节体和钛合金形成的钛合金基体，所述锆铌合金关节体和所述钛合金基体机械连接；2.根据权利要求1所述的骨头置换假体，其特征在于，所述基体和所述氧化层之间设置有过渡含氧层；3.根据权利要求1或2所述的骨头置换假体，其特征在于，所述氧化层的厚度为2-6mm；4.根据权利要求1或2所述的骨头置换假体，其特征在于，所述多孔结构的孔隙率为30-70％，孔径为150-700微米；所述多孔结构的连通性≥90％；所述多孔结构的每个孔为金刚石结构；5.一种权利要求1所述的骨头置换假体的制备方法，其特征在于，利用电子束烧结或激光选区熔融3d打印处理锆铌合金；6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，激光选区熔融3d打印处理钛合金的条件如下：7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，电子束烧结3d打印处理锆铌合金的条件如下：8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，激光选区熔融3d打印处理锆铌合金的条件如下：9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，包括：对电子束烧结或激光选区熔融3d打印处理锆铌合金形成的中间体进行加热氧化处理；10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，包括：对激光选区熔融3d打印处理钛合金形成的中间体进行热处理；其中，热处理的条件包括700-800℃，1*10-3-6.6*10-3pa，保温2-3小时。技术总结本发明涉及骨头置换假体技术领域，具体而言，涉及骨头置换假体及其制备方法。骨头置换假体包括锆铌合金形成的锆铌合金关节体和钛合金形成的钛合金基体，锆铌合金关节体和钛合金基体机械连接；锆铌合金关节体包括基体和设置于基体上的氧化层，钛合金基体和锆铌合金关节体均具有多孔结构，且钛合金基体的多孔结构与锆铌合金关节体的多孔结构相通。该骨头置换假体具有优异抗压性能、抗压屈服强度、塑性、生物相容性、骨长入性和耐磨性。同时，使用其时不需要将坏死部分骨头和未坏死部分骨头一同进行置换，仅置换坏死部分骨头即可，为后期进行表面置换、半髋置换或全髋置换保留了足够的骨质。技术研发人员：马腾,曾达,甘艺良,叶连政,杨天玉,林志殊,韩腾鸿受保护的技术使用者：大博医疗科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/16