CN111936087A - 用于骨向内生长的三维多孔结构的表面纹理以及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种整形外科假体部件。该假体部件包括基部、多孔三维结构和至少一个接合螺柱，该至少一个接合螺柱延伸穿过多孔三维结构的表面边界以接合患者的骨。

Description

用于骨向内生长的三维多孔结构的表面纹理以及制备方法

本申请要求美国临时申请62/650,775的优先权，该临时申请提交于2018年3月30日并且明确地以引用方式并入本文。

背景技术

本文所公开的实施方案整体涉及用于骨向内生长的三维多孔结构的表面特征部以及制备所述结构的方法。

这些年来，快速成型和增材制造领域已取得许多进展，尤其是对于诸如原型部件和模制模具的制品的快速成型而言。与常规机加工工艺诸如其中材料(例如金属)开始作为材料块然后因此被机加工成成品的那些相比，这些进展降低了制造成本和时间，同时提高了成品的精度。

然而，快速成型三维结构的主要焦点在于快速成型结构的密度增加。现代快速成型/增材制造技术的示例包括片材层合、粘附粘结、激光烧结(或选择性激光烧结)、激光熔融(或选择性激光烧结)、光聚合、液滴沉积、立体光刻、3D打印、熔融沉积建模和3D绘图。特别是在选择性激光烧结、选择性激光熔融和3D打印的领域中，高密度部件的生产的改进使得那些技术可用于设计和精确地生产诸如高密度金属部件的制品。

在组织工程学领域，需要多孔三维生物相容性支架来容纳哺乳动物细胞并促进其三维生长和再生，并且因此可用作例如植入物/假体部件或其他假体。此外，该支架或向内生长涂层需要足够的表面纹理以促进快速有效的骨向内生长所必需的稳定的植入物-骨界面。

某些过去的向内生长涂层依赖于突出超过平均涂层高度的颗粒/小珠的随机存在来提供微凸体并且增大与骨的初始摩擦。这可发生在例如传统的烧结多孔涂层中。使用增材制造技术诸如3D打印的其他向内生长涂层已变得可商购获得，并且例如使用在向内生长涂层的顶表面上方延伸的圆柱形尖峰或钩的图案。虽然这些增材制造解决方案确实增大了摩擦，但由于实现适当嵌插所必需的设计属性和尺寸，它们在嵌插期间易于断裂或者在嵌插到骨中时可产生大量碎屑。

发明内容

根据本公开的一个方面，公开了整形外科假体部件。整形外科假体部件包括基部和附接到基部的多孔三维结构。多孔三维结构被构造成允许骨向内生长并且具有外表面边界。整形外科假体部件还包括接合螺柱，该接合螺柱从多孔三维结构的外表面边界向外延伸到被构造成接合患者的骨的外部嵌插末端。在外表面边界与外部嵌插末端之间限定距离，该距离在0.05毫米至0.30毫米的范围内。

在一些实施方案中，接合螺柱可包括定位在多孔三维结构中的细长主体，以及从细长主体延伸到外部嵌插末端的嵌插头。另外，在一些实施方案中，狭槽可延伸穿过细长主体。在一些实施方案中，细长主体可从附接到基部的第一端部延伸到附接到嵌插头的第二端部。

在一些实施方案中，接合螺柱和基部可为单个整体部件。在一些实施方案中，接合螺柱和多孔三维结构可为单个整体部件。

在一些实施方案中，接合螺柱可为从多孔三维结构的外表面边界向外延伸的多个接合螺柱中的一个接合螺柱。每个接合螺柱可具有被构造成接合患者的骨的外部嵌插末端。在外表面边界与每个外部嵌插末端之间限定在0.03毫米至0.30毫米范围内的距离。

另外，在一些实施方案中，每个接合螺柱可沿着中心轴线延伸，第一数量的接合螺柱中的每个接合螺柱可围绕其中心轴线定位在第一旋转位置处，并且第二数量的接合螺柱中的每个接合螺柱可围绕其中心轴线定位在第二旋转位置处。第二旋转位置可不同于第一旋转位置。在一些实施方案中，第二旋转位置可与第一旋转位置成90度。

在一些实施方案中，多孔三维结构具有厚度，并且每个距离相对于厚度的比率可小于0.25。

在一些实施方案中，基部可包括被构造成接纳胫骨插入件的胫骨平台。另外，在一些实施方案中，细长杆可从胫骨平台延伸到远侧末端。细长杆可被构造成植入患者的胫骨的外科准备的近侧端部中。在一些实施方案中，多孔三维结构可附接到胫骨平台的远侧表面，并且细长杆向外延伸穿过三维结构。

根据另一方面，整形外科假体部件包括基部和附接到基部的多孔三维结构。多孔三维结构被构造成允许骨向内生长并且具有外表面边界。整形外科假体部件也包括多个接合螺柱，该多个接合螺柱沿中心轴线从多孔三维结构的外表面边界向外延伸。每个接合螺柱具有被构造成接合患者的骨的外部嵌插末端。一定数量的多个接合螺柱中的每个接合螺柱围绕其中心轴线与多个接合螺柱中的至少一个其他接合螺柱成一角度旋转。

在一些实施方案中，多个接合螺柱可被定位在沿着多孔三维结构的外表面边界延伸的假想线上。

在一些实施方案中，第一数量的接合螺柱中的每个接合螺柱可围绕其中心轴线定位在第一旋转位置处，并且第二数量的接合螺柱中的每个接合螺柱可围绕其中心轴线定位在第二旋转位置处。第二旋转位置可不同于第一旋转位置。

另外，在一些实施方案中，第一数量的接合螺柱中的接合螺柱可与第二数量的接合螺柱中的接合螺柱交替。

在一些实施方案中，基部可包括被构造成接纳胫骨插入件的胫骨平台。另外，在一些实施方案中，细长杆可从胫骨平台延伸到远侧末端。细长杆可被构造成植入患者的胫骨的外科准备的近侧端部中。

根据另一个方面，本发明公开了制造整形外科假体部件的方法。该方法包括沉积并扫描金属粉末的连续层，以形成多孔三维结构并形成延伸超过多孔三维结构的表面边界的至少一个接合螺柱。

根据本公开的另一方面，公开了具有表面特征部或纹理的向内生长涂层或主体，该表面特征部或纹理提供与骨组织的稳定机械性互锁，从而允许组织向内生长。本发明公开了整形外科植入物/假体部件的示例性表面特征部或纹理，该表面特征部或纹理限制植入物“悬垂”在骨上、防止植入物座置和/或减小植入物的与周围组织紧密接触的表面积的机会。本发明还公开了向内生长涂层，该向内生长涂层限制在植入、使用或提取期间出现的涂层或表面特征部的松散或破裂部分的量。

在一个方面，提供了整形外科植入物/假体部件。该植入物可包括基部和具有多个单元格的多孔三维结构，以及延伸穿过多孔三维结构的表面边界的至少一个表面特征部。至少一个表面特征部锚固到基部并且包括终止于一点处的末端区域。

在一些实施方案中，至少一个表面特征部可由在该点处相交的多个翅片构成。另外，在一些实施方案中，末端区域可为三角形形状的。在一些实施方案中，至少一个表面特征部可为锥形形状的。

在一些实施方案中，至少一个表面特征部和基部可形成为单件。

在一些实施方案中，整形外科植入物/假体部件可由多个表面特征部构成。在一些实施方案中，多个表面特征部中的至少一个表面特征部可在中心轴线处以与多个表面特征部中的至少一个其他表面特征部不同的角度旋转到基部。在一些实施方案中，多个表面特征部可被定位在跨多孔三维结构的表面的至少一行中。

在一些实施方案中，该至少一行中的表面特征部可在中心轴线处以该行中的重复图案在至少第一位置与第二位置之间交替地旋转到基部。

在一些实施方案中，该至少一行中的表面特征部可在中心轴线处以该行中的非重复图案在至少第一位置与第二位置之间交替地旋转到基部。

在一些实施方案中，至少一个表面特征部可由比基部和多孔三维结构中的至少一者更硬的材料构成。

在一些实施方案中，至少一个表面特征部可由可降解材料构成。

在一些实施方案中，多孔三维结构可由至少两种不同材料构成。

在一些实施方案中，至少一个表面特征部可被构造和布置成增大多孔三维结构的静摩擦。

在一些实施方案中，至少一个表面特征部可具有相对于表面边界在约30微米至1毫米之间的高度。

在一些实施方案中，至少一个表面特征部还可包括开口。

在另一方面，提供了整形外科植入物。该植入物可包括具有多个单元格的多孔三维结构，以及延伸穿过多孔三维结构的边界的至少一个表面特征部。至少一个表面特征部具有开口并且包括在一点处相交的多个翅片。

在一些实施方案中，至少一个表面特征部可由至少三个翅片构成。

在一些实施方案中，至少一个表面特征部可为三角形形状的。

在一些实施方案中，至少一个表面特征部可为锥形形状的。

在一些实施方案中，整形外科植入物还可由多个表面特征部和基部构成。在一些实施方案中，多个表面特征部中的至少一个表面特征部可在中心轴线处以与多个表面特征部中的至少一个其他表面特征部不同的角度旋转到基部。在一些实施方案中，多个表面特征部可被定位在跨多孔三维结构的表面的至少一行中。在一些实施方案中，该至少一行中的表面特征部可在中心轴线处以该行中的重复图案在至少第一位置与第二位置之间交替地旋转到基部。在一些实施方案中，该至少一行中的表面特征部可在中心轴线处以该行中的非重复图案在至少第一位置与第二位置之间交替地旋转到基部。

在一些实施方案中，整形外科植入物还可由基部和至少一个表面特征部构成，该至少一个表面特征部锚固到基部并且由与基部和多孔三维结构中的至少一者不同的材料构成。在一些实施方案中，至少一个表面特征部可由比基部和多孔三维结构中的至少一者更硬的材料构成。

在一些实施方案中，至少一个表面特征部可由可降解材料构成。

在一些实施方案中，多孔三维结构可由至少两种不同材料构成。

在一些实施方案中，至少一个表面特征部可具有相对于表面边界介于约30微米和约1毫米之间的高度。

在又一方面，提供了整形外科植入物。该植入物可包括基部和具有多个单元格的多孔三维结构，以及延伸穿过多孔三维结构的边界的多个表面特征部。多个表面特征部中的至少一个表面特征部围绕中心轴线以与多个表面特征部中的至少一个其他表面特征部不同的角度相对于基部旋转。

在一些实施方案中，至少一个表面特征部可由在一点处相交的多个翅片构成。在一些实施方案中，至少一个表面特征部可由至少三个翅片构成。

在一些实施方案中，至少一个表面特征部可为三角形形状的。

在一些实施方案中，至少一个表面特征部可为锥形形状的。

在一些实施方案中，多个表面特征部可被定位在跨多孔三维结构的表面的至少一行中。在一些实施方案中，该至少一行中的表面特征部可在中心轴线处以该行中的重复图案在至少第一位置与第二位置之间交替地旋转到基部。在一些实施方案中，该至少一行中的表面特征部可在中心轴线处以该行中的非重复图案在至少第一位置与第二位置之间交替地旋转到基部。

在一些实施方案中，至少一个表面特征部可锚固到基部并且包含与基部和多孔三维结构中的至少一者不同的材料。在一些实施方案中，至少一个表面特征部可由比至少基部或多孔三维结构更硬的材料构成。

在一些实施方案中，至少一个表面特征部可由可降解材料构成。

在一些实施方案中，多孔三维结构可由可降解材料构成。

在一些实施方案中，多孔三维结构可由至少两种不同材料构成。

在一些实施方案中，至少一个表面特征部可被构造和布置成增大多孔三维结构的静摩擦。

在一些实施方案中，至少一个表面特征部可具有相对于表面边界约30微米至约1毫米的高度。

在一些实施方案中，至少一个表面特征部可具有开口。

在一些实施方案中，多个表面特征部中的至少一个表面特征部可围绕中心轴线以与多个表面特征部中的至少一个其他表面特征部成约90度的角度相对于基部旋转。

在另一方面，提供了整形外科植入物。该植入物可包括具有多个单元格的多孔三维结构，以及延伸穿过多孔三维结构的表面边界的至少一个表面特征部。单元格中的每个单元格还由具有第一几何形状的外部几何结构和具有第二几何形状的内部几何结构构成。外部几何结构由第一撑条构成。内部几何结构由多个第二撑条构成，该多个第二撑条连接到多个第一撑条的一部分以在另一个几何结构内形成内部几何结构。

在一些实施方案中，整形外科植入物还可由基部和至少一个表面特征部构成，该至少一个表面特征部锚固到基部并且由三角形形状区域构成。在一些实施方案中，至少一个表面特征部还可包括为三角形形状区域的末端区域。

在一些实施方案中，至少一个表面特征部可为锥形形状的。

在一些实施方案中，至少一个表面特征部和基部可形成为单件。

在一些实施方案中，整形外科植入物还可由基部和多个表面特征部构成。在一些实施方案中，多个表面特征部中的至少一个表面特征部可在中心轴线处以与多个表面特征部中的至少一个其他表面特征部不同的角度旋转到基部。在一些实施方案中，多个表面特征部可被定位在跨多孔三维结构的表面的至少一行中。在一些实施方案中，该至少一行中的表面特征部可在中心轴线处以该行中的重复图案在至少第一位置与第二位置之间交替地旋转到基部。在一些实施方案中，该至少一行中的表面特征部可在中心轴线处以该行中的非重复图案在第一位置或第二位置之间交替地旋转到基部。

在一些实施方案中，至少一个表面特征部可由在一点处相交的多个翅片构成。在一些实施方案中，至少一个表面特征部可由至少三个翅片构成。

在一些实施方案中，至少一个表面特征部可被构造和布置成增大多孔三维结构的静摩擦。

在一些实施方案中，至少一个表面特征部可具有相对于表面边界介于约30微米和约1毫米之间的高度。

在一些实施方案中，至少一个表面特征部可具有开口。

在一些实施方案中，多个表面特征部中的至少一个表面特征部可在中心轴线处以与多个表面特征部中的至少一个其他表面特征部成约90度的角度旋转到基部。

在又一方面，提供了用于制备整形外科植入物的方法。该方法可包括沉积并扫描金属粉末的连续层，以形成包括多个单元格的多孔三维结构并形成延伸超过多孔三维结构的表面边界的至少一个表面特征部。至少一个表面特征部包括终止于一点处的末端区域。

在一些实施方案中，金属粉末可被烧结以形成多孔三维结构。

在一些实施方案中，金属粉末可被熔融以形成多孔三维结构。

在一些实施方案中，用于制备整形外科植入物的方法还可包括提供基部以及在基部上形成表面特征部中的至少一个表面特征部。在一些实施方案中，可在基部上形成多个表面特征部。在一些实施方案中，多个表面特征部中的至少一个表面特征部可在中心轴线处以与多个表面特征部中的至少一个其他表面特征部不同的角度旋转到基部。在一些实施方案中，多个表面特征部可被定位在跨多孔三维结构的表面的至少一行中。在一些实施方案中，该至少一行中的表面特征部可在中心轴线处以该行中的重复图案在至少第一位置与第二位置之间交替地旋转到基部。在一些实施方案中，该至少一行中的表面特征部可在中心轴线处以该行中的非重复图案在第一位置与第二位置之间交替地旋转到基部。

在一些实施方案中，至少一个表面特征部可由比多孔三维结构更硬的金属构成。

在一些实施方案中，至少一个表面特征部可由可降解材料构成。

在一些实施方案中，多孔三维结构可由至少两种不同材料构成。

在一些实施方案中，至少一个表面特征部可被构造和布置成增大多孔三维结构的静摩擦。

在另一方面，提供了用于制备整形外科植入物的方法。该方法可包括以预定速度将金属粒子流施加到基部，以形成包括多个单元格的多孔三维结构并形成延伸超过多孔三维结构的表面边界的至少一个表面特征部。至少一个表面特征部包括终止于一点处的末端区域。

在一些实施方案中，预定速度可为在嵌插基部时金属粒子粘结所需的临界速度。在一些实施方案中，临界速度可大于约340m/s。

在一些实施方案中，用于制备整形外科植入物的方法还可包括以预定功率设置将激光施加到基部的其中嵌插金属粒子流的区域。

在一些实施方案中，可形成多个表面特征部。

在一些实施方案中，多个表面特征部中的至少一个表面特征部可在中心轴线处以与多个表面特征部中的至少一个其他表面特征部不同的角度旋转到基部。

在一些实施方案中，多个表面特征部可被定位在跨多孔三维结构的表面的至少一行中。在一些实施方案中，该至少一行中的表面特征部可在中心轴线处以该行中的重复图案在至少第一位置与第二位置之间交替地旋转到基部。

在一些实施方案中，该至少一行中的表面特征部可在中心轴线处以该行中的非重复图案在至少第一位置与第二位置之间交替地旋转到基部。

在一些实施方案中，至少一个表面特征部可由比多孔三维结构更硬的金属构成。

在一些实施方案中，至少一个表面特征部可由可降解材料构成。

在一些实施方案中，多孔三维结构可由可降解材料构成。

在一些实施方案中，多孔三维结构可由至少两种不同材料构成。

在一些实施方案中，至少一个表面特征部可被构造和布置成增大多孔三维结构的静摩擦。

本发明提供了用于制备整形外科植入物的方法。该方法可包括将金属线材的连续进料引入到基部表面上并且以预定功率设置向其中金属线材接触基部表面的区域施加光束，以形成包括多个单元格的多孔三维结构并形成延伸超过多孔三维结构的表面边界的至少一个表面特征部。至少一个表面特征部包括终止于一点处的末端区域。

在一些实施方案中，光束可为电子束。

在一些实施方案中，光束可为激光束。

在一些实施方案中，该方法可形成多个表面特征部。在一些实施方案中，多个表面特征部中的至少一个表面特征部可在中心轴线处以与多个表面特征部中的至少一个其他表面特征部不同的角度旋转到基部。在一些实施方案中，多个表面特征部可被定位在跨多孔三维结构的表面的至少一行中。在一些实施方案中，该至少一行中的表面特征部可在中心轴线处以该行中的重复图案在至少第一位置与第二位置之间交替地旋转到基部。在一些实施方案中，该至少一行中的表面特征部可在中心轴线处以该行中的非重复图案在至少第一位置与第二位置之间交替地旋转到基部。

在又一方面，提供了用于制备整形外科植入物的方法。该方法可包括将嵌入有金属元件的聚合物材料的连续进料引入到基部表面上并且向其中聚合物材料接触基部表面的区域施加热，以形成包括多个单元格的多孔三维结构并形成延伸超过多孔三维结构的表面边界的至少一个表面特征部。至少一个表面特征部包括终止于一点处的末端区域。

在一些实施方案中，该方法还可包括用光束扫描多孔三维结构以烧掉聚合物材料。在一些实施方案中，可使用加热元件将热施加到该区域。在一些实施方案中，加热元件可为加热炉系统的一部分。在一些实施方案中，该方法可形成多个表面特征部。在一些实施方案中，多个表面特征部中的至少一个表面特征部可在中心轴线处以与多个表面特征部中的至少一个表面特征部不同的角度旋转到基部。在一些实施方案中，多个表面特征部可被定位在跨多孔三维结构的表面的至少一行中。在一些实施方案中，该至少一行中的表面特征部可在中心轴线处以该行中的重复图案在至少第一位置与第二位置之间交替地旋转到基部。在一些实施方案中，该至少一行中的表面特征部可在中心轴线处以该行中的非重复图案在至少第一位置与第二位置之间交替地旋转到基部。

在另一方面，提供了用于制备整形外科植入物的方法。该方法可包括通过喷嘴将金属浆料引入到基部表面上，以形成包括多个单元格的多孔三维结构并形成延伸超过多孔三维结构的表面边界的至少一个表面特征部。至少一个表面特征部包括终止于一点处的末端区域。

在一些实施方案中，该方法可形成多个表面特征部。在一些实施方案中，多个表面特征部中的至少一个表面特征部可在中心轴线处以与多个表面特征部中的至少一个其他表面特征部不同的角度旋转到基部。在一些实施方案中，多个表面特征部可被定位在跨多孔三维结构的表面的至少一行中。在一些实施方案中，该至少一行中的表面特征部可在中心轴线处以该行中的重复图案在至少第一位置与第二位置之间交替地旋转到基部。在一些实施方案中，该至少一行中的表面特征部可在中心轴线处以该行中的非重复图案在至少第一位置与第二位置之间交替地旋转到基部。

在又一方面，提供了用于制备整形外科植入物的方法。该方法可包括将熔融金属的连续层引入到基部表面上，以形成包括多个单元格的多孔三维结构并形成延伸超过多孔三维结构的表面边界的至少一个表面特征部。至少一个表面特征部包括终止于一点处的末端区域。

在一些实施方案中，熔融金属可作为连续流被引入到基部表面上。

在一些实施方案中，熔融金属可作为离散的熔融金属小滴的流被引入到基部表面上。

在一些实施方案中，该方法可形成多个表面特征部。在一些实施方案中，多个表面特征部中的至少一个表面特征部可在中心轴线处以与多个表面特征部中的至少一个其他表面特征部不同的角度旋转到基部。在一些实施方案中，多个表面特征部可被定位在跨多孔三维结构的表面的至少一行中。在一些实施方案中，该至少一行中的表面特征部可在中心轴线处以该行中的重复图案在至少第一位置与第二位置之间交替地旋转到基部。在一些实施方案中，该至少一行中的表面特征部可在中心轴线处以该行中的非重复图案在至少第一位置与第二位置之间交替地旋转到基部。

在另一方面，提供了用于制备整形外科植入物的方法。该方法可包括将嵌入有金属元件的光敏聚合物的连续层施加到基部表面上并且进行光活化，以形成包括多个单元格的多孔三维结构并形成延伸超过多孔三维结构的表面边界的至少一个表面特征部。至少一个表面特征部包括终止于一点处的末端区域。

在一些实施方案中，该方法可形成多个表面特征部。在一些实施方案中，多个表面特征部中的至少一个表面特征部可在中心轴线处以与多个表面特征部中的至少一个其他表面特征部不同的角度旋转到基部。在一些实施方案中，多个表面特征部可被定位在跨多孔三维结构的表面的至少一行中。在一些实施方案中，该至少一行中的表面特征部可在中心轴线处以该行中的重复图案在至少第一位置与第二位置之间交替地旋转到基部。在一些实施方案中，该至少一行中的表面特征部可在中心轴线处以该行中的非重复图案在至少第一位置与第二位置之间交替地旋转到基部。

在另一方面，提供了用于制备整形外科植入物的方法。该方法可包括沉积金属粉末的连续层并且将其与粘结剂材料粘结，以形成包括多个单元格的多孔三维结构并形成延伸超过多孔三维结构的表面边界的至少一个表面特征部。至少一个表面特征部包括终止于一点处的末端区域。

在一些实施方案中，该方法还可包括用光束烧结或熔融粘结的金属粉末。在一些实施方案中，光束可为电子束。在一些实施方案中，光束可为激光束。

在一些实施方案中，该方法还可包括用加热元件烧结或熔融粘结的金属粉末。

在一些实施方案中，该方法可形成多个表面特征部。在一些实施方案中，多个表面特征部中的至少一个表面特征部可在中心轴线处以与多个表面特征部中的至少一个其他表面特征部不同的角度旋转到基部。在一些实施方案中，多个表面特征部可被定位在跨多孔三维结构的表面的至少一行中。在一些实施方案中，该至少一行中的表面特征部可在中心轴线处以该行中的重复图案在至少第一位置与第二位置之间交替地旋转到基部。在一些实施方案中，该至少一行中的表面特征部可在中心轴线处以该行中的非重复图案在至少第一位置与第二位置之间交替地旋转到基部。

在又一方面，提供了用于制备整形外科植入物的方法。该方法可包括将金属材料的小滴沉积到基部表面上并且向其中金属材料接触基部表面的区域施加热，以形成包括多个单元格的多孔三维结构并形成延伸超过多孔三维结构的表面边界的至少一个表面特征部。至少一个表面特征部包括终止于一点处的末端区域。

在一些实施方案中，金属材料可为嵌入有金属元素的金属浆料。

在一些实施方案中，金属材料可为金属粉末。

在一些实施方案中，该方法可形成多个表面特征部。在一些实施方案中，多个表面特征部中的至少一个表面特征部可在中心轴线处以与多个表面特征部中的至少一个其他表面特征部不同的角度旋转到基部。在一些实施方案中，多个表面特征部可被定位在跨多孔三维结构的表面的至少一行中。在一些实施方案中，该至少一行中的表面特征部可在中心轴线处以该行中的重复图案在至少第一位置与第二位置之间交替地旋转到基部。在一些实施方案中，该至少一行中的表面特征部可在中心轴线处以该行中的非重复图案在至少第一位置与第二位置之间交替地旋转到基部。

附图说明

图1是整形外科假体部件的透视图；

图2是图1的整形外科假体部件的详细透视图，示出了整形外科假体部件的三维向内生长主体和多个接合螺柱；

图3示出了根据各种实施方案的表面特征部；

图4示出了包括在图1的整形外科假体部件中的三维向内生长主体的另一个实施方案的详细透视图，该整形外科假体部件包括以各种取向布置的多个接合螺柱；

图5示出了图4的表面特征部中的一个表面特征部；

图6是由三维向内生长主体围绕的图4的接合螺柱中的一个接合螺柱的透视图；

图7是测试数据的图表，这些数据记录了根据各种实施方案的结合针对多种表面特征部类型的各种嵌插力的碎屑形成；

图8是根据各种实施方案的从多孔结构的表面边界向外突出的多个接合螺柱的另一个透视图；

图9是根据各种实施方案的表面特征部和对应的静摩擦系数值的图表；并且

图10是示出根据各种实施方案的用于制备整形外科假体部件的方法的流程图。

具体实施方式

本说明书描述了本公开的示例性实施方案和应用。然而，本公开不限于这些示例性实施方案和应用，也不限于在本文中操作或描述的示例性实施方案和应用的方式。此外，附图可能显示简化视图或局部视图，并且附图中元件的尺寸可能被放大或以其他方式不是成比例的。此外，在本文中使用术语“在……上”、“附接到……”、“连接到……”、“联接到……”或类似词语时，一个元件(例如，材料、层、基部等)可“在另一个元件上”、“附接到另一个元件”、“连接到另一个元件”或“联接到另一个元件”，而不论一个元件是直接在另一个元件上、附接到另一个元件、连接到另一个元件、还是联接到另一个元件，在一个元件与另一个元件之间存在一个或多个居间元件，或者两个元件被集成为单件。另外，除非上下文另有规定，否则方向(例如，之上、之下、顶部、底部、侧面、向上、向下、下方、上方、上部、下部、水平、竖直、“x”、“y”、“z”等)(如果提供的话)是相对的，并且仅以举例的方式和为了便于说明和讨论而非限制的方式提供。此外，在提及要素列表(例如，要素a、b、c)的情况下，此类提及旨在包括单独所列要素中的任一个、少于所列要素中的全部的任何组合和/或所列要素中的全部的组合。本说明书中的章节划分只是为了便于查看，并不限制所讨论的元素的任何组合。

如本文所用，“结合到”或“结合”表示由于多种物理化学机制(包括但不限于金属键合、静电吸引和/或粘合力)而导致的金属与金属的附接。

除非另有定义，否则结合本文所述的本教导内容使用的科学和技术术语应具有本领域普通技术人员通常理解的含义。

本公开涉及多孔三维金属结构及其针对医学应用的制造方法。如下文更详细的描述，多孔金属结构促进植入患者体内的假体部件与患者的周围硬组织或软组织之间的硬组织或软组织互锁。例如，当包括在被构造成植入患者体内的整形外科假体部件上时，多孔三维金属结构可用于提供整形外科假体部件的多孔外层以形成骨向内生长结构。另选地，多孔三维金属结构可用作具有所需结构完整性的植入物，以实现植入物的预期功能和为与周围组织形成组织互锁(例如骨向内生长)提供互连的孔隙率两者。

根据各种实施方案，提供了整形外科假体部件，该假体部件包括基部、多孔三维结构以及延伸穿过多孔三维结构的表面边界的至少一个表面特征部(下文称为接合螺柱)。多孔结构可包括多个单元格。

根据设计，整形外科植入物/假体部件可为被构造用于植入患者的骨中的外科植入物。例如，如图1所示，整形外科假体部件10为全膝关节成形术假体的胫骨托。部件10包括平台12，该平台具有远离其下表面16延伸的杆14。胫骨杆14延伸到远侧末端18并且被构造成植入患者的胫骨(未示出)的外科准备近侧端部中。平台12还具有与下表面16相背对定位的上表面20以及在表面16与20之间延伸的弯曲外壁22。在例示性实施方案中，弯曲外壁22被成形为对应于患者的胫骨的近侧端部上的外科准备表面的其他边缘。平台12还具有附接到上表面20的各种接合结构(未示出)，该接合结构被构造成接合全膝关节成形术假体的插入件或支承件。示例性接合特征部以及膝关节成形术假体的示例性其他部件在美国专利8,470,047中示出和描述，该专利明确地以引用方式并入本文。

部件10的平台12由生物相容性金属构造，诸如钴铬合金或钛合金，但也可使用其他材料。如图1所示，部件10包括三维向内生长主体100，该三维向内生长主体附接到平台12的下表面16，使得平台12为向内生长主体100提供基部。向内生长主体100被构造成促进骨向内生长以用于永久性固定，如下文更详细的描述。

在例示性实施方案中，向内生长主体100包括附接到平台12的下表面16的板102和从板102向外延伸的多个栓104。向内生长主体100还附接到杆14，该杆穿过板102向外延伸到其远侧末端18。应当理解，虽然示出了胫骨假体部件，但本文所述的各种多孔结构(包括本文所述的接合螺柱结构)可结合到各种整形外科植入物设计中，使得植入物的设计将不影响使用本文所讨论的接合螺柱的各种实施方案中的任一个的能力。例如，本文所述的多孔结构可包括在类似于美国专利8,470,047中所示的股骨部件的股骨假体部件中，或包括在被成形为接合股骨假体部件的髌骨部件上。多孔结构也可包括在其他整形外科植入物设计中，包括用于髋关节或肩关节成形术的假体部件。

应当指出的是，就前述和后面的内容而言，基部可为能够例如接触、支撑、连接到或锚固到本文的各种实施方案的部件、或者与这些部件连接或锚固的任何类型的结构。基部可包括例如金属或非金属平台、金属或非金属托、金属或非金属基板、位于托上的金属或非金属结构等。

现在参见图2，向内生长主体100包括多孔三维结构110，该多孔三维结构包括多个单元格120，每个单元格由多个撑条125构成。多个单元格120以重复图案提供，以形成具有表面边界130(在图8中也示出为表面边界520)的结构110。单元格120限定孔或空隙，该孔或空隙允许骨在整形外科假体部件10植入患者的骨中之后向内生长，从而促进部件10与周围骨组织之间的固定。

在例示性实施方案中，表面边界130(由图2中的假想平面指示)由撑条125的最远突出端部135建立并且是相对平坦的，因为突出撑条125具有基本上相同的高度。在其他实施方案中，当突出撑条具有各种高度时，表面边界的轮廓可相对不均匀。在不均匀轮廓的情况下，表面边界可简化为例如单元格的突出撑条的高度的平均值。

撑条高度可以各种方式测量，包括例如形成表面边界的撑条的实际高度、相对于平行于且低于表面边界的给定平面的距离、或距与表面边界130相对的一个基部或附接到多孔结构110的基部(例如下表面16)的距离。当如下所述相对于接合螺柱进行讨论时，对于平均高度的此类考虑可能变得相关。回到图1，在下上方向上测量从整形外科假体部件10的平台12的下表面16到撑条125的端部135的撑条高度S。撑条高度S等于约1.20毫米，使得多孔结构110具有为约1.20毫米的厚度。应当理解，根据应用，撑条高度(以及由此多孔结构的厚度)可大于或小于在例示性实施方案中提供的撑条高度S。例如，撑条高度(以及由此多孔结构的厚度)可在0.90毫米至1.60毫米的范围内。

撑条125的端部135在主体100的板102的表面边界130处赋予表面纹理。图2的向内生长主体100还包括多个接合螺柱140，该接合螺柱在多孔结构110的表面边界130之外赋予另外的表面纹理。应当理解，向内生长主体100可如图2所示具有多个接合螺柱140，或具有仅一个此类接合螺柱。在其他实施方案中，向内生长主体100可包括从栓104延伸的接合螺柱140。接合螺柱140可具有各种形状，包括例如图2所示的具有尖的嵌插末端或表面145的圆锥形状。在例示性实施方案中，每个接合螺柱140是实心的。在其他实施方案中，每个接合螺柱140可以是中空的、具有间隙或开口、多孔的(多孔几何形状)或实心的。例如，图1的锥形接合螺柱140可以是中空的、实心的或多孔的。

当从表面边界130突出一定距离(下文讨论的突出部的范围或高度)时，除了别的以外，圆锥形状还通过具有窄嵌插表面145和宽基部区域来增加特征部的强度，同时在延伸穿过表面边界的部分上保留相对窄的轮廓。具有嵌插表面145的锥形形状允许容易地座置到骨组织上。圆锥形状的强效基部区域还降低了接合螺柱在嵌插期间断裂的机会。

如图2所示，多个接合螺柱140沿假想线150以多个有序行布置在表面边界130上。应当理解，多个接合螺柱也可定位成一行。特征部可以是随机分布的。单个接合螺柱140之间的距离(例如，沿一行或以随机分布方式相邻)可基本上相同或可不同。接合螺柱140的尺寸(例如，高度、宽度、长度、周长、体积等)可相同或可不同。沿表面边界分布的接合螺柱140的距离和尺寸的图案可重复或可为随机的。单个接合螺柱140和一组分布式接合螺柱140的这些特性可根据需要变化。例如，单个接合螺柱140相对于所包括的其他接合螺柱140的取向以及形状可被设计并布置成抵抗可在胫骨假体部件10的表面上不同的特定方向上的力。

根据各种实施方案，每个接合螺柱140相对于表面边界130的高度在0.03毫米和0.30毫米的范围内，使得每个接合螺柱140小于多孔三维结构的厚度。比率由每个接合螺柱140的高度和多孔结构的厚度限定，并且该比率小于0.25，这意味着每个接合螺柱140小于多孔结构的厚度的四分之一。在其他实施方案中，该比率可在0.025至0.25的范围内。在其他实施方案中，该比率可在0.025至0.050的范围内。

在其他实施方案中，每个接合螺柱140的高度可介于0.03毫米和1.00毫米之间。在其他实施方案中，每个接合螺柱140相对于表面边界130的高度可介于0.10毫米和0.25毫米之间。应当理解，每个接合螺柱140的高度显著小于每个栓104的长度，每个栓从表面边界130延伸12.80毫米的距离/高度。比率也由每个接合螺柱140的高度和每个栓的距离/高度限定，并且该比率小于0.02。在其他实施方案中，该比率可在0.02至0.08的范围内。

多个接合螺柱140在单个特征部或特征部组之间可具有基本上类似的高度或具有不同的高度。可根据需要改变整个成品(例如整形外科植入物)上的接合螺柱140高度的相似性和差异，以在整个植入物上提供预定粗糙度或为植入物的特定区域提供特定设计的粗糙度。

根据各种实施方案，每个接合螺柱140可在制造期间锚固或固定到平台12。这可通过例如将接合螺柱140和平台12制成单个整体部件来完成，其中接合螺柱不是物理地锚固到平台12的单独部件，而是被加工为从平台12的表面突出的突起部。此外，每个接合螺柱可适用于纯实心材料，诸如平台12或其他基部，以制造不包括任何多孔结构的产品(例如，整形外科植入物)。

如图2所示，在涂层的制造过程中将接合螺柱140示例性地结合到多孔结构110中，使得一些撑条125延伸到接合螺柱140中(并且其他撑条125延伸出接合螺柱)。例如，除了给定的多孔结构轮廓之外，还可添加接合螺柱，使得接合螺柱改变或不改变多孔结构轮廓。除了根据本文的各种实施方案提供的现有对齐特性之外，作为多孔结构的一部分的接合螺柱140的结合(例如，作为单个设计文件)可提供接合螺柱与多孔单元格结构的进一步对齐，以便最大化接合螺柱/多孔结构接触，从而增强接合螺柱强度。接合螺柱140与多孔单元格结构的对齐可进一步最小化接合螺柱140对多孔结构的总孔隙率的影响，并且也最大化实心基部与多孔结构之间的结合强度。可规定接合螺柱与多孔单元格结构的对齐，使得接触特征部的末端的任何组织具有引导路径以沿着接合螺柱生长到多孔结构中。

每个接合螺柱140可包括与平台12和多孔三维结构110中的至少一者不同的材料。例如，每个接合螺柱140可包含比基部/基部、多孔结构110或两者更硬的材料。虽然多孔结构和/或基部/基部可由例如钽、不锈钢、钛、钛合金或一些其他具有较低刚度水平的金属或金属合金制成，但接合螺柱可由以下材料制成：例如，不锈钢、钴铬合金、陶瓷-金属复合材料、其中嵌入有氮化钛或碳化硅颗粒的金属，或一些其他具有更大刚度水平的金属或金属合金。

就多孔结构110组合物而言，使用例如钽、聚醚醚酮、钛和钛合金，这是由于其优异的生物相容性和临床历史、其通过蚀刻和其他工艺处理以增强植入物-骨界面的能力、以及比例如不锈钢或钴铬的材料略低的刚度。较低的刚度更好地匹配骨的机械性能，从而导致通常更好的植入物-骨整合。

另选地和/或除此之外，每个接合螺柱140可包含可降解材料，例如可降解镁合金。这将允许接合螺柱140提供与骨的初始机械性互锁，但随后随着骨与多孔结构完全整合随时间推移而消蚀。

类似地，多孔结构110可包含除其金属基体材料之外的可降解材料。例如，多孔结构110的一部分可包含可降解的某物，诸如例如生物相容性镁合金，使得当骨生长到多孔结构中时，撑条中的一些随时间推移而消失，从而为骨组织生长提供更多空间。

无论多孔结构110、接合螺柱140和基部的组合物如何，该组合物都可包含一种材料(例如金属类型)或至少两种不同的材料。例如，可对部件中的任一者使用不同金属的共混物以实现如上所述的所需目的。也可使用如上所述的可降解材料。又如，可在部件的不同部分(例如多孔结构110)中使用不同的材料。这将允许改变多孔结构110的刚度和强度，而不改变生物有利的孔尺寸和互连性。例如，可在高应力区域处使用较硬的合金以改善植入物的疲劳寿命。

根据各种实施方案，图3示出了可包括在整形外科假体部件10中的接合螺柱200。接合螺柱200包括嵌插表面210和可向外辐射以形成接合螺柱200的基部的多个翅片220。该棱锥型形状与图2的圆锥形状的相似之处在于，通过提供具有面向每个方向的宽表面的基部，接合螺柱200能够抵抗那些方向上的移动，包括相对于向内生长主体的侧向运动。接合螺柱200的宽基部还为特征部提供了强度和刚度，并且减小了在嵌插到例如骨中时产生碎屑的可能性。类似于图2的嵌插表面145，嵌插表面210的轮廓确保有效地嵌入例如骨中。

翅片220的形状可变化。例如，翅片220可为在嵌插表面210(在这种情况下)的一点处相交的多个撑条。翅片220或撑条的数量也可变化。在各种实施方案中，接合螺柱200可包括至少三个翅片220。在各种实施方案中，接合螺柱200可包括介于三个和六个之间的翅片220。在各种实施方案中，接合螺柱200可包括至少六个翅片220。接合螺柱200的另一个优点在于，通过使用翅片220来提供基部，接合螺柱200将自然地具有一定程度的孔隙度，这有助于促进骨生长，非常类似于多孔结构。

现在参见图4至图6，多个接合螺柱(下文称为接合螺柱300)与三维向内生长主体(下文称为向内生长主体302)的另一个实施方案一起示出。向内生长主体302的一些特征部类似于上文关于向内生长主体100所述的特征部。与图1至图2中使用的参考标号相同或类似的参考标号将在图4至图6中用于表示类似的特征部。类似于向内生长主体100，三维向内生长主体302附接到整形外科假体部件10的平台12的下表面16，使得平台12为向内生长主体302提供基部。向内生长主体302被构造成促进骨向内生长以用于永久性固定，并且包括板102和栓104(未示出)，类似于向内生长主体100。

向内生长主体302包括多孔结构304，该多孔结构包括多个单元格120，每个单元格由多个撑条125构成。多个单元格120以重复图案提供，以形成具有表面边界130(在图8中也示出为表面边界520)的三维多孔结构。在例示性实施方案中，表面边界130(由图6中的假想平面指示)由撑条125的最远突出端部135建立并且是相对平坦的，因为突出撑条125具有基本上相同的高度。

在例示性实施方案中，每个接合螺柱300与多孔结构304整体形成，使得接合螺柱和多孔结构形成单个整体部件，并且撑条125延伸到每个接合螺柱300中和从每个接合螺柱延伸出，如图4和图6所示。应当理解，在其他实施方案中，接合螺柱300中的一个或多个接合螺柱可与平台12一起形成，与多孔结构分开，使得接合螺柱和平台形成单个整体部件。多孔结构304和接合螺柱300由生物相容性金属诸如例如钛合金形成。在其他实施方案中，可对部件中的任一者使用不同金属或其他材料的共混物。

如图4所示，每个接合螺柱300的构型在例示性实施方案中是相同的。现在参见图5，每个接合螺柱300包括基部区域310，该基部区域附接到整形外科假体部件10的下表面(在图5中标识为基部370)。基部区域310包括细长主体312，该细长主体沿着接合螺柱300的中心轴线314从基部370向外延伸到远侧端部316。主体312的远侧端部316连接到朝远侧延伸到外部嵌插末端330的嵌插头318。嵌插头318和外部末端330的尺寸被设定成从表面边界130向外延伸并且限定每个接合螺柱300的嵌插区域320。在例示性实施方案中，嵌插头318为三棱柱。

嵌插头318包括一对沿近侧-远侧方向延伸的平坦面340。在例示性实施方案中，平坦面340彼此平行地延伸。在例示性实施方案中，嵌插头318还包括从细长主体312的远侧端部316延伸到外部末端330的一对倾斜面350。每个倾斜面350连接相对的平坦面340。应当理解，尽管外部末端330被示出为具有连接倾斜面350的线性边缘，但外部末端330可包括连接面340、350的凸形曲面。

如图5所示，狭槽或间隙360限定在细长主体312中，使得细长主体312包括一对平行延伸的横梁362、364。在其他实施方案中，基部区域310的细长主体312可为实心的，或者包括具有多种尺寸和形状中的任一种的一个或多个间隙或狭槽。例如，间隙可具有任何三维形状，包括例如一个或多个正方形、矩形、椭圆形、圆形、随机形状设计或这些形状中任一种的组合。

接合螺柱300锚固到基部370。在基部370处，接合螺柱300具有长度L和宽度W。如图6所示，接合螺柱300在多孔三维结构304的表面边界130上方突出高度H。如上所述并且如图6所示，表面边界130可由多孔结构304的最外撑条端部135限定。在例示性实施方案中，嵌插头318和接合螺柱300的外部末端330限定高度H。

回到图4，多个接合螺柱300以网格图案、以行和列布置。在例示性实施方案中，相邻的接合螺柱300(诸如例如接合螺柱400、402、404、406)相对于彼此成角度并且以正方形图案间隔开2.0毫米。这样，每平方毫米表面积有0.25个接合螺柱。接合螺柱402围绕其中心轴线314相对于接合螺柱400旋转90度，而接合螺柱404平行于接合螺柱400延伸。接合螺柱406围绕其中心轴线314相对于接合螺柱400旋转90度，但平行于接合螺柱402延伸。这样，耳状物在位置上交替。应当理解，在其他实施方案中，接合螺柱300可以其他几何图案或随机地布置在表面边界130上。在其他实施方案中，相邻的接合螺柱300可相对于彼此以其他角度定位。

一些已知的表面特征部为具有尖峰的窄的或圆柱形的，该尖峰相对于骨或其他组织以一定角度延伸。此类成角度的尖峰嵌入到骨或其他组织中，以帮助植入物抵靠骨或组织保持(例如机械性互锁)，从而促进骨向内生长。这些已知的表面特征部的缺点在于，它们在与骨或其他致密组织嵌插时更容易断裂。此外，一些已知的表面特征部在嵌插期间产生大量碎屑。此外，为了实现充分的互锁，一些已知的特征部显著突出(从植入物表面突出很大程度)，以至于它们在嵌插期间可悬垂在骨上。有效地，这些突出特征部需要大的力，并且可能造成这样的错觉：当事实上植入物仅由表面特征部支撑时，植入物完全座置，从而留下骨-植入物间隙。这样做时，表面特征部可能永远不会完全植入，从而阻止了足够的植入物座置，这减少了植入物和骨/组织之间更容易促进骨向内生长所必需的表面积接触量。

根据各种实施方案，本发明所公开的接合螺柱的取向和尺寸(高度、长度、宽度)可根据需要变化，以得到具有若干优点的接合螺柱。例如，本文提供的各种实施方案通过其设计和尺寸提供与骨组织的稳定机械性互锁，从而允许组织向内生长，同时不太突出(例如，从表面边界突出的对肉眼显而易见的特征部的量)，以最小化植入物“悬垂”在骨上、防止植入物座置和/或减小植入物与周围组织直接接触的表面积的机会。此外，例如，本文提供的各种实施方案通过它们的设计和尺寸最小化或消除在植入(例如嵌插)期间、在使用期间或甚至在提取期间出现的涂层或接合螺柱的松散或破裂部分。

例如，如图2和图3所示，各种实施方案可采用锥形或棱锥状形状。因此，每个接合螺柱的基部区域的长度和宽度可几乎相同。采用此类设计的一些实施方案实际上在基部处可为圆形的，从而具有周长而不是长度和宽度。这些设计提供足够尖锐的嵌插表面以允许嵌插，同时具有强效基部以最小化或消除嵌入时的破损或侧向运动。例如，对于图3的接合螺柱200，翅片220可以与垂直方向(相对于多孔表面的表面边界的平面)成介于30度至60度之间的角度提供。该角度有助于随着翅片220在嵌插表面处相交而形成必要的尖锐嵌插表面，而且还提供对侧向运动的阻力。取决于所用的材料以及所用的翅片220的数目，翅片角度可与上面不同。例如，对于较硬的材料或对于具有图3所示的多于六个翅片的接合螺柱，该角度可更尖锐(小于30度)并且仍然实现必要的嵌插表面以及总体结构中的足够强度两者。

采用诸如图4至图6所示的接合螺柱设计的各种其他实施方案可被设计成最小化突出物，同时保持必要的尖锐嵌插表面和结构完整性。如图6所示，接合螺柱300可从边界表面突出高度H，该高度可为例如嵌插区域320的高度。通过将基部区域保持在表面边界130的下方，提供了最小突出物。接合螺柱300相对于表面边界135的高度H在介于0.03毫米与1.00毫米之间的范围内。另选地，高度可介于0.05毫米和0.30毫米之间，或可介于0.10毫米和0.25毫米之间。

为了使接合螺柱300的设计的优点最大化，可利用长度(L)与宽度(W)的比率。如图5所示，接合螺柱300的长度L在基部370与嵌插末端330之间是相同的，并且大于宽度W。通过使宽度(W)小于其长度(L)，接合螺柱300可具有窄翅片设计，该设计使嵌插区域320的锐度质量最大化并且扩展到使嵌插末端330的锐度质量最大化。关于宽度，通过提供更大的长度，每个接合螺柱300可在基部区域310和嵌插区域320提供必要的强度以抵抗剪切力，最小化或消除侧向运动，并且消除或防止破损或碎屑形成。因此，在例示性实施方案中，每个接合螺柱300具有介于1.5至3.5之间的长宽比。在其他实施方案中，每个接合螺柱300可具有至少1.5的长宽比。

取决于骨或组织的应用和预期硬度，接合螺柱的比率和高度可根据需要变化，以提供有效的植入物座置，同时最大化摩擦。这将导致对剪切的阻力和对接合螺柱与受嵌插的骨或组织之间的侧向运动的阻力。例如，根据本文各种实施方案的接合螺柱可用于植入物直接嵌插到骨上(诸如嵌插到胫骨基板或髋臼壳上)的应用。在其中也存在剪切运动的环境中，诸如在髋部杆上，可改变尺寸以最小化剪切运动或由其产生的效应。

关于碎屑形成和避免，相对于已知的向内生长主体(例如Titanium

)测试根据本文所述的各种实施方案的接合螺柱(锥体、棱锥、三棱柱)，以结合各种嵌插力检测碎屑形成。此测试的结果提供于图7的表700中。每个接合螺柱的试样块(例如，设置在多孔主体上的每个接合螺柱的测试盘)在低嵌插力(例如，使用例如1.25lb手术锤的轻击)、真实嵌插力(例如，在外科手术期间的典型嵌插，如在尸体实验室和实际外科手术中观察到那样)和高嵌插力(例如，经由锤产生足以在骨上留下圆形凹痕并且在试样块的背面上留下凹痕的力)。在这种情况下，试样块的直径为约0.75英寸。如所观察到的并且如图7所提供的那样，在每种力水平下，对代表本文所述各种实施方案的示例的接合螺柱以及用于钛

的三个测试试样块执行了测试。因此，代表本文各种实施方案的示例的接合螺柱对碎屑形成提供了所需的阻力。

如上所述，接合螺柱可相对于多孔结构的表面边界或植入物的其他表面以多种不同的图案布置。图8示出了根据各种实施方案的植入物500的多个接合螺柱510的布置。每个接合螺柱510突出到植入物500的多孔三维结构530的表面边界520上方。如前所述，多孔结构可设置在胫骨平台或其他基部540上。另选地，多孔结构530(或本文多个实施方案中的任一个)可为自立式的。接合螺柱510锚固到基部540并且整合到多孔结构530中。另选地，可将接合螺柱整合到多孔结构530中(无论是否提供基部)，或整合到基部540中(无论是否提供多孔结构530)。

图8所示的接合螺柱具有与图4至图6所示的接合螺柱基本上相同的设计。然而，可使用本文各种实施方案的接合螺柱中的任一个。多个接合螺柱可沿着表面边界520定位在至少一行中。在图8中，接合螺柱510被示出为呈多个行，每个行定位在沿表面边界520平行于其他假想线延伸的假想线542上。

每个接合螺柱510可被取向在相同的位置。然而，如图8所示，接合螺柱510可在第一位置550与第二位置560之间交替。这些交替位置可遵循图案或可为随机的。此外，接合螺柱510可在两个以上的不同位置之间交替。例如，如图8所示，接合螺柱510以一行中的重复图案在第一位置550与第二位置560之间交替。此外，接合螺柱510可以每行中的相同或不同重复图案在第一位置550与第二位置560之间交替。甚至进一步地，接合螺柱510可以一行中或每行中的非重复图案在第一位置550与第二位置560之间交替。因此，接合螺柱的位置可遵循任何设想的位置图案，或随机分布的位置，其中期望任何数量的不同位置。

根据各种实施方案，多个接合螺柱510中的至少一个接合螺柱可相对于多个接合螺柱510中的至少一个其他接合螺柱以一定角度定位。图8示出了用作第一位置550和第二位置560的不同角度的一个示例。在图8中，第一位置和第二位置围绕每个接合螺柱510的中心轴线562旋转90度而变化，并且在每行上来回重复。同样，这是提供两个交替位置的接合螺柱分布的重复图案的一个示例。另一个示例可包括通过使接合螺柱围绕z轴旋转一定角度而变化的第一位置和第二位置。在这种情况下，当抵靠不平坦的骨/组织表面植入时，接合螺柱取向的设计灵活性(就旋转而言)可能是有益的。通过允许不同的位置，接合螺柱的设计和取向可针对受嵌插的骨/组织界面的表面轮廓专门定制。

如上所述，改进型接合螺柱的目的之一是在接合螺柱被嵌插到骨/组织时最小化侧向运动。换句话讲，每个接合螺柱可被设计成增大嵌插后的静摩擦或接合螺柱与骨或组织材料之间的摩擦。增大的静摩擦允许最小化接合螺柱和骨/组织相对于彼此的移动。由于实心表面处的多个长度尺度上的表面粗糙度特征部，可产生静摩擦。这些被称为微凸体的特征部可以低至纳米级尺寸存在，并且导致仅在仅占表观或标称接触面积的一部分的有限数量点处存在真正的固体至固体接触。由微凸体变形引起的施加的负载与真实接触区域之间的线性度产生静摩擦力与法向力之间的线性度。

所施加的力必须克服静摩擦力，之后物体才可移动。滑动开始之前两个表面之间的最大可能摩擦力是静摩擦力系数与法向力的乘积。一旦所施加的力超过该值，所施加的力即克服静摩擦力并且导致滑动发生。因此，静摩擦系数越大，允许接合螺柱滑动或侧向运动的抵抗力将越大。

参见图9，相对于已知的多孔结构(Titanium

Titanium

)和一个没有多孔结构的变型(无纹理3DP)测试了根据本文的各种实施方案的接合螺柱(锥体、棱锥翅片、三棱柱)的静摩擦系数(静态CoF)值。如图9中的表800所示，对新的接合螺柱设计的示例(即，锥体(参见例如图2)、棱锥翅片(参见例如图3)和三棱柱(参见例如图4至图6))以及其他测试变量执行了测试，这意味着新的接合螺柱设计提供与已知装置的性能一致的所需滑动阻力。此外，每个新的接合螺柱具有超过1.0的静态CoF值，这意味着特征部具有比其相关联的法向力更大的摩擦力。

如上文详细讨论并且根据各种实施方案，可提供包括多孔三维结构和延伸穿过多孔三维结构的边界的至少一个接合螺柱的整形外科植入物，该结构包括多个单元格。至少一个接合螺柱可具有间隙或开口，并且可包括在一点处相交的多个翅片。

如上文详细讨论并且根据各种实施方案，可提供包括多孔三维结构和延伸穿过多孔三维结构的边界的多个接合螺柱的整形外科植入物，该结构包括多个单元格。多个接合螺柱中的至少一个接合螺柱可相对于多个接合螺柱中的至少一个其他接合螺柱以一定角度定位。

根据各种实施方案，提供了用于制备整形外科植入物的方法。该方法可包括沉积并熔融金属粉末的连续层，以形成包括多个单元格的多孔三维结构并形成延伸超过多孔三维结构的边界的多个接合螺柱。多个接合螺柱可具有间隙或开口，并且可包含与多孔三维结构的金属不同的金属。另选地，接合螺柱可包含与多孔结构相同的材料。该方法还可包括提供基部，其中接合螺柱锚固到基部。该方法还可包括将金属粉末的连续层沉积并熔融到所提供的基部上，由此植入物包括基部、多孔结构和多个接合螺柱。

如上所述，多个接合螺柱中的至少一个接合螺柱可包括在一点(例如嵌插表面)处相交的多个翅片(例如至少三个翅片)。接合螺柱可为例如三角形形状或锥形形状。接合螺柱可在多孔三维结构的整个表面上或沿着多孔三维结构的边界(例如表面边界)定位在至少一行中。接合螺柱可沿着表面或边界定位在多个行中。

另外，根据接合螺柱将影响的骨/组织界面，接合螺柱可具有相对于彼此的任何取向或定位。例如，接合螺柱(无论是以行分布、随机分布还是一些其他有组织的分布)可以重复图案或非重复图案在至少第一位置与第二位置之间交替。如果接合螺柱确实以行分布，则该位置图案可在至少一行或多行中出现。

同样，接合螺柱可包括与多孔结构、基部(如果提供的话)或两者相同的材料。接合螺柱可包括与多孔结构、基部(如果提供的话)或两者不同的材料。如果是这样，则接合螺柱可包含比多孔三维结构更硬的金属。另选地或除较硬的材料之外，接合螺柱可包含可降解材料。同样，多孔三维结构可包含可降解材料。多孔三维结构还可包含至少两种不同材料。

如上所述，接合螺柱有助于在受嵌插时避免或最小化剪切或侧向运动，接合螺柱可被设计成具有大静摩擦系数。因此，根据各种实施方案，接合螺柱中的至少一个接合螺柱可具有等于或大于1.0的静摩擦系数。至于接合螺柱的高度，接合螺柱中的至少一个接合螺柱具有相对于表面边界介于0.03毫米和1.00毫米之间的高度。

制造工艺

上文所公开的多孔三维金属结构可使用各种不同的金属部件制造技术来制备，包括但不限于：铸造工艺(铸造工艺涉及将熔融金属倾注到模具腔体中，其中一旦为固体，金属即呈现腔体的形状。示例包括可膨胀模铸、永久模铸和粉末压实冶金)、变形工艺(变形工艺包括涉及使用向金属施加超过金属屈服应力的机械应力的工具的金属成形和片材金属加工工艺)、材料去除工艺(这些工艺从工件去除多余的材料以实现期望的形状。材料去除工艺的示例包括工具机加工和研磨机加工)和增材制造工艺(这些工艺涉及使用数字3D设计数据通过沉积连续的材料层来逐层构建金属部件)。仅以举例的方式，增材制造工艺可包括粉末床熔融打印(例如熔融和烧结)、冷喷涂3D打印、线材进料3D打印、熔融沉积3D打印、挤出3D打印、液体金属3D打印、立体光刻3D打印、粘结剂喷射3D打印、材料喷射3D打印等。然而，应当理解，由于包括那些类型结构的单元格的几何形状和结构元件的复杂性，在多孔三维金属结构(上文所公开)的制造方面，增材制造工艺提供优于其他金属部件制造技术的一些独特优点。

根据各种实施方案，例如通过图10所示的方法900提供了用于制备整形外科植入物的方法。该方法可包括沉积并扫描金属粉末的连续层，以形成多孔三维结构并形成延伸超过多孔三维结构的表面边界的至少一个接合螺柱。至少一个接合螺柱包括终止于一点处的末端区域。多孔三维结构可由多个单元格构成。

金属粉末可被烧结以形成多孔三维结构。另选地，金属粉末可被熔融以形成多孔三维结构。

该方法还可包括提供基部，以及在基部上形成至少一个接合螺柱。

该方法还可包括在基部上形成多个接合螺柱。多个接合螺柱中的至少一个接合螺柱可在中心轴线处以与多个接合螺柱中的至少一个其他接合螺柱不同的角度旋转到基部。多个接合螺柱可在多孔三维结构的整个表面上或沿着多孔三维结构的边界定位在至少一行中。另选地，该至少一行中的多个接合螺柱中的每一个接合螺柱可在中心轴线处以该行中的重复图案在至少第一位置与第二位置之间交替地旋转到基部。另选地，该至少一行中的多个接合螺柱中的每一个接合螺柱可在中心轴线处以该行中的非重复图案在至少第一位置与第二位置之间交替地旋转到基部。

至少一个接合螺柱可包含比多孔三维结构更硬的金属。至少一个接合螺柱可包含可降解材料。另选地，多孔三维结构可包含可降解材料。多孔三维结构可包含至少两种不同材料。接合螺柱中的至少一个接合螺柱可被构造和布置成增大多孔三维结构的静摩擦。

如图10所示，步骤910包括沉积金属粉末层。步骤920包括扫描金属粉末层。如步骤930中所提供，重复步骤910和920，直到形成多孔三维结构并且形成延伸超过多孔三维结构的表面边界的至少一个接合螺柱。多孔三维结构可由多个单元格构成。至少一个接合螺柱可由终止于一点处的末端区域构成。

根据各种实施方案，提供了用于制备整形外科植入物的方法。该方法可包括以预定速度将金属粒子流施加到基部，以形成多孔三维结构并形成延伸超过多孔三维结构的表面边界的至少一个接合螺柱。多孔三维结构可由多个单元格构成。至少一个接合螺柱包括终止于一点处的末端区域。预定速度可为在嵌插基部时金属粒子粘结所需的临界速度。临界速度可大于约340m/s。在各种实施方案中，可使用的金属粒子的类型包括但不限于钛、钛合金、不锈钢、钴铬合金、钽或铌粒子。

该方法还可包括以预定功率设置将激光施加到基部的其中嵌插金属粒子流的区域。

该方法还可包括形成多个接合螺柱。多个接合螺柱中的至少一个接合螺柱可在中心轴线处以与多个接合螺柱中的至少一个其他接合螺柱不同的角度旋转到基部。多个接合螺柱可在多孔三维结构的整个表面上或沿着多孔三维结构的边界定位在至少一行中。该至少一行中的多个接合螺柱中的每一个接合螺柱可在中心轴线处以该行中的重复图案在至少第一位置与第二位置之间交替地旋转到基部。另选地，该至少一行中的接合螺柱中的每一个接合螺柱可在中心轴线处以该行中的非重复图案在至少第一位置与第二位置之间交替地旋转到基部。预定功率设置可改变，或随时间推移而变化。功率设置可在例如约50瓦至约1000瓦的范围内。

至少一个接合螺柱可包含比多孔三维结构更硬的金属。至少一个接合螺柱可包含可降解材料。另选地，多孔三维结构可包含可降解材料。多孔三维结构可包含至少两种不同材料。接合螺柱中的至少一个接合螺柱可被构造和布置成增大多孔三维结构的静摩擦。

根据各种实施方案，提供了用于制备整形外科植入物的方法。该方法可包括将金属线材的连续进料引入到基部表面上，以预定功率设置向其中金属线材接触基部表面的区域施加光束，以形成多孔三维结构并形成延伸超过多孔三维结构的表面边界的至少一个接合螺柱。多孔三维结构可由多个单元格构成。至少一个接合螺柱包括终止于一点处的末端区域。

光束可为电子束。光束可为激光束。

该方法可形成多个接合螺柱。多个接合螺柱中的至少一个接合螺柱可在中心轴线处以与多个接合螺柱中的至少一个其他接合螺柱不同的角度旋转到基部。多个接合螺柱可在多孔三维结构的整个表面上或沿着多孔三维结构的边界定位在至少一行中。该至少一行中的接合螺柱中的每一个接合螺柱在中心轴线处以该行中的重复图案在至少第一位置与第二位置之间交替地旋转到基部。该至少一行中的接合螺柱中的每一个接合螺柱可在中心轴线处以该行中的非重复图案在至少第一位置与第二位置之间交替地旋转到基部。预定功率设置可改变，或随时间推移而变化。功率设置可在例如约50瓦至约1000瓦的范围内。在各种实施方案中，可使用的金属线材的类型包括但不限于钛、钛合金、不锈钢、钴铬合金、钽或铌线材。

根据各种实施方案，提供了用于制备整形外科植入物的方法。该方法可包括将嵌入有金属元件的聚合物材料的连续进料引入到基部表面上，向其中聚合物材料接触基部表面的区域施加热，以形成多孔三维结构并形成延伸超过多孔三维结构的表面边界的至少一个接合螺柱。多孔三维结构可由多个单元格构成。至少一个接合螺柱包括终止于一点处的末端区域。

该方法还可包括用光束扫描多孔三维结构以烧掉聚合物材料。光束(或扫描光束)可为电子束。光束(或扫描光束)可为激光束。另选地，该方法还可包括将多孔三维结构和至少一个接合螺柱放置在加热系统诸如加热炉中以烧掉聚合物材料。另选地，可将聚合物材料通过喷嘴加热并挤出到基部表面上。在各种实施方案中，聚合物材料的连续进料可通过加热的喷嘴供应，从而不再需要向其中聚合物材料接触基部表面以形成多孔三维结构的区域施加热。在各种实施方案中，可用于嵌入聚合物材料的金属元素的类型可包括但不限于钛、钛合金、不锈钢、钴铬合金、钽和铌。

该方法还可形成多个接合螺柱。多个接合螺柱中可在中心轴线处以与多个接合螺柱中的至少一个其他接合螺柱不同的角度旋转到基部。多个接合螺柱可在多孔三维结构的整个表面上或沿着多孔三维结构的边界定位在至少一行中。该至少一行中的接合螺柱中的每一个接合螺柱可在中心轴线处以该行中的重复图案在至少第一位置与第二位置之间交替地旋转到基部。该至少一行中的接合螺柱中的每一个接合螺柱可在中心轴线处以该行中的非重复图案在至少第一位置与第二位置之间交替地旋转到基部。

根据各种实施方案，提供了用于制备整形外科植入物的方法。该方法可包括通过喷嘴将金属浆料引入到基部表面上，以形成多孔三维结构并形成延伸超过多孔三维结构的表面边界的至少一个接合螺柱。多孔三维结构可由多个单元格构成。至少一个接合螺柱包括终止于一点处的末端区域。喷嘴可为加热的或未加热的。另选地，将加热的喷嘴设定为使金属浆料进料可流动所需的温度。另选地，应用蒸发以将金属浆料的金属元素粘结到基部表面。此外，金属浆料的组合物可提供必要的粘结，而无需另外的工艺步骤。在各种实施方案中，在将金属浆料的金属元素粘结到基部表面所需的温度下加热喷嘴。

在各种实施方案中，金属浆料为水性悬浮液，其包含金属粒子连同一种或多种添加剂(液体或固体)以改善制造过程或多孔三维结构的性能。在各种实施方案中，金属浆料为有机溶剂悬浮液，其包含金属粒子连同一种或多种添加剂(液体或固体)以改善制造过程或多孔三维结构的性能。在各种实施方案中，可在金属浆料中使用的金属粒子的类型包括但不限于钛、钛合金、不锈钢、钴铬合金、钽或铌粒子。

该方法还可形成多个接合螺柱。多个接合螺柱中的至少一个接合螺柱可在中心轴线处以与多个接合螺柱中的至少一个其他接合螺柱不同的角度旋转到基部。多个接合螺柱可在多孔三维结构的整个表面上或沿着多孔三维结构的边界定位在至少一行中。该至少一行中的接合螺柱中的每一个接合螺柱可在中心轴线处以该行中的重复图案在至少第一位置与第二位置之间交替地旋转到基部。该至少一行中的接合螺柱中的每一个接合螺柱可在中心轴线处以该行中的非重复图案在至少第一位置与第二位置之间交替地旋转到基部。

根据各种实施方案，提供了用于制备整形外科植入物的方法。该方法可包括将熔融金属的连续层引入到基部表面上，以形成多孔三维结构并形成延伸超过多孔三维结构的表面边界的至少一个接合螺柱。多孔三维结构可由多个单元格构成。至少一个接合螺柱包括终止于一点处的末端区域。熔融金属可作为连续流被引入到基部表面上。熔融金属可作为离散的熔融金属小滴的流被引入到基部表面上。在各种实施方案中，可使用的熔融金属的类型包括但不限于钛、钛合金、不锈钢、钴铬合金、钽或铌。

该方法可形成多个接合螺柱。多个接合螺柱中的至少一个接合螺柱可在中心轴线处以与多个接合螺柱中的至少一个其他接合螺柱不同的角度旋转到基部。多个接合螺柱可位于在多孔三维结构的整个表面上或沿着多孔三维结构的边界的至少一行中。该至少一行中的接合螺柱中的每一个接合螺柱可在中心轴线处以该行中的重复图案在至少第一位置与第二位置之间交替地旋转到基部。该至少一行中的接合螺柱中的每一个接合螺柱可在中心轴线处以该行中的非重复图案在至少第一位置与第二位置之间交替地旋转到基部。

根据各种实施方案，提供了用于制备整形外科植入物的方法。该方法可包括将嵌入有金属元件的光敏聚合物的连续层施加到基部表面上并且进行光活化，以形成多孔三维结构并形成延伸超过多孔三维结构的表面边界的至少一个接合螺柱。多孔三维结构可由多个单元格构成。至少一个接合螺柱包括终止于一点处的末端区域。在各种实施方案中，可用于嵌入聚合物材料的金属元素的类型可包括但不限于钛、钛合金、不锈钢、钴铬合金、钽或铌。

该方法还可包括多个接合螺柱。多个接合螺柱中的至少一个接合螺柱可在中心轴线处以与多个接合螺柱中的至少一个其他接合螺柱不同的角度旋转到基部。多个接合螺柱可在多孔三维结构的整个表面上或沿着多孔三维结构的边界定位在至少一行中。该至少一行中的接合螺柱中的每一个接合螺柱可在中心轴线处以该行中的重复图案在至少第一位置与第二位置之间交替地旋转到基部。该至少一行中的接合螺柱中的每一个接合螺柱可在中心轴线处以该行中的非重复图案在至少第一位置与第二位置之间交替地旋转到基部。

根据各种实施方案，提供了用于制备整形外科植入物的方法。该方法可包括沉积金属粉末的连续层将其与粘结剂材料粘结，以形成多孔三维结构并形成延伸超过多孔三维结构的表面边界的至少一个接合螺柱。多孔三维结构可由多个单元格构成。至少一个接合螺柱包括终止于一点处的末端区域。该方法还可包括用光束烧结或熔融粘结的金属粉末。光束可为电子束。光束可为激光束。粘结剂材料可为例如聚合物粘结剂。另选地，该方法还可包括在加热系统诸如加热炉中烧结多孔三维结构和至少一个接合螺柱。在各种实施方案中，可使用的金属粉末的类型包括但不限于钛、钛合金、不锈钢、钴铬合金、钽或铌粉末。

该方法还可包括用光束烧结或熔融粘结的金属粉末。光束可为电子束。光束可为激光束。

该方法还可形成多个接合螺柱。多个接合螺柱中的至少一个接合螺柱可在中心轴线处以与多个接合螺柱中的至少一个其他接合螺柱不同的角度旋转到基部。多个接合螺柱可在多孔三维结构的整个表面上或沿着多孔三维结构的边界定位在至少一行中。该至少一行中的接合螺柱中的每一个接合螺柱可在中心轴线处以该行中的重复图案在至少第一位置与第二位置之间交替地旋转到基部。该至少一行中的接合螺柱中的每一个接合螺柱可在中心轴线处以该行中的非重复图案在至少第一位置与第二位置之间交替地旋转到基部。

根据各种实施方案，提供了用于制备整形外科植入物的方法。该方法可包括将金属材料的小滴沉积到基部表面上，向其中金属材料接触基部表面的区域施加热，以形成多孔三维结构并形成延伸超过多孔三维结构的表面边界的至少一个接合螺柱。多孔三维结构可由多个单元格构成。至少一个接合螺柱包括终止于一点处的末端区域。光束可为电子束。光束可为激光束。金属材料可为嵌入有金属元素的金属浆料。金属材料可为金属粉末。在各种实施方案中，可使用的金属材料的类型包括但不限于钛、钛合金、不锈钢、钴铬合金、钽或铌。

该方法还可形成多个接合螺柱。多个接合螺柱中的至少一个接合螺柱可在中心轴线处以与多个接合螺柱中的至少一个其他接合螺柱不同的角度旋转到基部。多个接合螺柱可在多孔三维结构的整个表面上或沿着多孔三维结构的边界定位在至少一行中。该至少一行中的接合螺柱中的每一个接合螺柱可在中心轴线处以该行中的重复图案在至少第一位置与第二位置之间交替地旋转到基部。该至少一行中的接合螺柱中的每一个接合螺柱可在中心轴线处以该行中的非重复图案在至少第一位置与第二位置之间交替地旋转到基部。

虽然在本说明书中已经描述了具体实施方案及其应用，但这些实施方案和应用仅是示例性的，并且许多变型是可能的。

虽然结合各种实施方案描述了本教导内容，但并不旨在将本教导内容限于此类实施方案。相反，本教导内容涵盖各种替代形式、修改形式和等同形式，如本领域的技术人员将理解的那样。

此外，在描述各种实施方案时，本说明书可能将方法和/或过程呈现为特定步骤顺序。然而，在该方法或过程不依赖于本文示出的特定步骤顺序的程度下，该方法或过程不应限于所述的特定步骤顺序。本领域的普通技术人员将会知道，其他步骤顺序也是可能的。因此，本说明书中示出的特定步骤顺序不应理解为对权利要求书的限制。此外，涉及该方法和/或过程的权利要求不应限于以书写的顺序执行其步骤，并且本领域的技术人员可容易地认识到这些顺序可以变化并仍保持在各种实施方案的实质和范围内。

Claims (20)

1.一种整形外科假体部件，包括：

基部，

附接到所述基部的多孔三维结构，所述多孔三维结构被构造成允许骨向内生长并且具有外表面边界，以及

接合螺柱，所述接合螺柱从所述多孔三维结构的外表面边界向外延伸到被构造成接合患者的骨的外部嵌插末端，

其中在所述外表面边界与所述外部嵌插末端之间限定距离，所述距离在0.03毫米至0.30毫米的范围内。

2.根据权利要求1所述的整形外科假体部件，其中所述接合螺柱包括定位在所述多孔三维结构中的细长主体，以及从所述细长主体延伸到所述外部嵌插末端的嵌插头。

3.根据权利要求2所述的整形外科假体部件，其中狭槽延伸穿过所述细长主体。

4.根据权利要求2所述的整形外科假体部件，其中所述细长主体从附接到所述基部的第一端部延伸到附接到所述嵌插头的第二端部。

5.根据权利要求1所述的整形外科假体部件，其中所述接合螺柱和所述基部是单个整体部件。

6.根据权利要求1所述的整形外科假体部件，其中所述接合螺柱和所述多孔三维结构是单个整体部件。

7.根据权利要求1所述的整形外科假体部件，其中所述接合螺柱是从所述多孔三维结构的外表面边界向外延伸的多个接合螺柱中的一个接合螺柱，每个接合螺柱具有被构造成接合患者的骨的外部嵌插末端，

其中在所述外表面边界与每个外部嵌插末端之间限定在0.03毫米至0.30毫米范围内的距离。

8.根据权利要求7所述的整形外科假体部件，其中：

每个接合螺柱沿中心轴线延伸，

第一数量的接合螺柱中的每个接合螺柱围绕其中心轴线定位在第一旋转位置处，并且

第二数量的接合螺柱中的每个接合螺柱围绕其中心轴线定位在第二旋转位置处，所述第二旋转位置不同于所述第一旋转位置。

9.根据权利要求8所述的整形外科假体部件，其中所述第二旋转位置与所述第一旋转位置成90度。

10.根据权利要求1所述的整形外科假体部件，其中所述多孔三维结构具有厚度，并且每个距离相对于所述厚度的比率小于0.25。

11.根据权利要求1所述的整形外科假体部件，其中所述基部包括被构造成接纳胫骨插入件的胫骨平台。

12.根据权利要求11所述的整形外科假体部件，其中细长杆从所述胫骨平台延伸到远侧末端，所述细长杆被构造成植入患者的胫骨的外科准备的近侧端部中。

13.根据权利要求12所述的整形外科假体部件，其中所述多孔三维结构附接到所述胫骨平台的远侧表面，并且所述细长杆向外延伸穿过所述三维结构。

14.一种整形外科假体部件，包括：

基部，

附接到所述基部的多孔三维结构，所述多孔三维结构被构造成允许骨向内生长并且具有外表面边界，以及

多个接合螺柱，所述多个接合螺柱沿中心轴线从所述多孔三维结构的外表面边界向外延伸，每个接合螺柱具有被构造成接合患者的骨的外部嵌插末端，

其中一定数量的所述多个接合螺柱中的每个接合螺柱围绕其中心轴线与所述多个接合螺柱中的至少一个其他接合螺柱成一角度旋转。

15.根据权利要求14所述的整形外科假体部件，其中所述多个接合螺柱被定位在沿所述多孔三维结构的所述外表面边界延伸的假想线上。

16. 根据权利要求14所述的整形外科假体部件，其中：

第一数量的接合螺柱中的每个接合螺柱围绕其中心轴线定位在第一旋转位置处，并且

第二数量的接合螺柱中的每个接合螺柱围绕其中心轴线定位在第二旋转位置处，所述第二旋转位置不同于所述第一旋转位置。

17.根据权利要求16所述的整形外科假体部件，其中所述第一数量的接合螺柱中的接合螺柱与所述第二数量的接合螺柱中的接合螺柱交替。

18.根据权利要求14所述的整形外科假体部件，其中所述基部包括被构造成接纳胫骨插入件的胫骨平台。

19.根据权利要求18所述的整形外科假体部件，其中细长杆从所述胫骨平台延伸到远侧末端，所述细长杆被构造成植入患者的胫骨的外科准备的近侧端部中。

20.一种用于制备整形外科假体部件的方法，包括：

沉积并扫描金属粉末的连续层，以形成多孔三维结构并且形成延伸超过所述多孔三维结构的表面边界的至少一个接合螺柱。

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