多孔拓扑金属螺钉

弹性模量降15倍促骨长入

将四种增材制造多孔结构引入螺钉设计，同步缓解应力遮挡并大幅提升螺钉表面骨再生效果。

Luo, Wangwang · Wang, Yang · 王中汉 · Jiao, Jianhang · Yu, Tong · Jiang, Weibo · Zhang, Han · Chao, Bo · Liu, Shixian · 王金成 · 吴敏飞

Materials Today Bio 2024

具体参数

弹性模量降低倍数

{'zh': '2~15', 'en': '2~15'}

骨再生效果提高倍数

{'zh': '1~50', 'en': '1~50'}

技术优势

应力遮挡大幅缓解

引入四种多孔拓扑后，螺钉弹性模量降至实心的1/15~1/2，与松质骨模量更接近，从而显著降低应力遮挡的发生。

骨再生能力倍增

多孔结构使螺钉表面骨再生效果提高约1~50倍，促进更多骨组织长入螺钉内表面，形成更牢固的骨-植入物结合。

长期固定效果改善

骨组织在多孔螺钉内表面的长入增强了界面结合刚度，极大提升了螺钉的长期固定效果。

拓扑设计可定制

四种增材制造多孔结构（Fischer-Koch S, Octet, Diamond, Double Gyroid）的成骨功能已充分探索，可为正交固定螺钉提供先进的拓扑优化方案。

应用场景

• 骨整合植入物：多孔拓扑表面促进骨细胞长入与分化，加速植入物与宿主骨融合。
• 增材制造骨科器械：3D打印实现复杂多孔结构一体化成形，无需传统减材加工的二次装配。
• 医用多孔金属结构：互连孔隙提供力学匹配与营养输送通道，替代无孔实心金属的应力集中与隔绝。
• 骨折内固定：螺钉弹性模量降至近似松质骨，避免固定段骨质疏松和二次骨折。