CN101507663B - 一种仿真人工脊柱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种仿真人工脊柱，其被定位于人体的上位椎体和下位椎体之间，所述仿真人工脊柱从上到下依次包括顶部间盘座、顶部椎体环以及底部间盘座，所述顶部椎体环与底部间盘座之间可设置有至少一组脊柱单元，顶部椎体环、底部间盘座与脊柱单元之间互相构成可以前屈、后伸、左右侧屈、旋转的活动关节。所述仿真人工脊柱内还包括一弹性构件，使所述仿真人工脊柱具有一定伸缩功能，通过对弹性构件的塑形实现仿真人工脊柱具有人体脊柱的生理弯曲。这样，本发明提供的仿真人工脊柱可以仿真人的脊柱所有运动功能，并且实现任意长节段的椎体置换，甚至置换全脊柱。

Description

一种仿真人工脊柱

技术领域

本发明涉及骨科内植物技术领域，更具体地说，是涉及一种仿真人工脊柱。

背景技术

脊柱肿瘤、脊柱结核，严重的脊柱粉碎性骨折，脊柱畸形，颈椎多节段退变等，很多脊柱疾病的手术都要切除椎体，椎体切除后的脊柱往往需要维持脊柱的高度和重建其稳定性。以往用自身骨块、异体骨条或是人工骨植入，后来结合钛笼一类的支撑物一起植入，并且辅助前路或者后路手术固定。近年来，有利用人工椎体植入替代。但现有技术的上述做法存在以下缺点：

一、传统的植骨内固定和刚性不能活动的人工椎体都有个共同的缺点，就是虽然它可以支撑固定，但不能活动，术后脊柱强直，人体活动受到限制，因此植入后相邻的椎节负荷增大，易发生和加重脊椎退行性变。更严重的是作为一长期植入物，因为不能活动，所以对脊柱内在力学环境影响较大，在脊柱活动时易在假体两端与椎体骨界面上产生应力集中，致假体松动，引起脱出等严重后果。二、切除替换的椎体节段有限。只能应用在短节段，黄洪报道病变累及相邻两个以上椎体人工椎体需要特制。三、活动范围有限，不能仿真模拟脊柱的所有活动。四、通过一系列的生物力学测试和临床应用，显示出人工椎体在轴向旋转方面的不足，有些常需与其他内固定器联合使用，因为扭转性能方面往往不足，多数人工椎体需要辅加额外固定。五、不具备脊柱的生理弯曲。

目前还没有能完全仿真模拟人类脊柱活动的植入物。在多个椎体切除时，植骨的长度也难以满足，应用钛笼和长的人工骨等均无法灵活满足脊柱的生理弯曲需要和实现植入物的活动。

在脊柱侧凸的矫形治疗领域，目前只能用松解、截骨和长节段的矫形刚性内固定，脊柱丧失更多的活动功能，越长的固定节段，脊柱邻近节段继发性退变发生也越高。在强直性脊柱炎脊柱畸形的手术治疗领域，仍然无法解决脊柱的活动功能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种仿真人工脊柱，可以仿真人体脊柱的所有活动功能，可以实现一个、多个椎体甚至全脊柱置换，可以重建脊柱的稳定性，恢复脊柱高度，并具有人体脊柱的生理弧度。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：提供一种仿真人工脊柱，其被定位于人体的上位椎体和下位椎体之间，所述仿真人工脊柱从上到下依次包括与上位椎体固定连接的顶部间盘座、与所述顶部间盘座固定连接的顶部椎体环、与所述顶部椎体环下端活动连接的底部间盘座，所述仿真人工脊柱还包括一弹性构件，所述顶部椎体环下部和所述底部间盘座上部对应设有上、下容纳槽，所述弹性构件的两端分别通过所述上、下容纳槽定位，所述顶部椎体环与底部间盘座之间设置有至少一组脊柱单元，所述脊柱单元包括活动连接在一起的中间椎体环和中间间盘座，所述弹性构件贯穿所述脊柱单元。

更具体地，所述顶部椎体环的上容纳槽内壁设有向下逐渐扩大的第一环形弧面，所述底部间盘座上端具有一结合部，所述下容纳槽位于所述结合部的中心，沿所述结合部外侧壁周向设有曲率小于所述第一环形弧面并且向上逐渐缩小的第二环形弧面，所述结合部嵌设于所述顶部椎体环下部的上容纳槽内，并通过所述第一环形弧面和第二环形弧面的接触而实现活动连接。

更具体地，所述顶部椎体环与底部间盘座之间设置有至少一组脊柱单元，所述脊柱单元包括活动连接在一起的中间椎体环和中间间盘座，所述弹性构件贯穿所述脊柱单元。

更具体地，所述中间椎体环的上部内壁设有向上逐渐扩大的上环形弧面，所述中间椎体环的下部内壁设有向下逐渐扩大的下环形弧面；所述中间间盘座的上、下端分别设有上部凸起和下部凸起，所述上部凸起外侧壁周向设有曲率小于所述下环形弧面并且向上逐渐缩小的上结合环形弧面，所述下部凸起外侧壁周向设有曲率小于所述上环形弧面并且向下逐渐缩小的下结合环形弧面。

更具体地，所述中间间盘座上、下凸起的高度之和小于所述中间椎体环的高度。

更具体地，所述中间椎体环的横截面与人体脊椎的横截面相似。

更具体地，所述顶部间盘座包括水平连接盘及在上述水平连接盘侧方的连接板，所述连接板上设有螺孔，并通过螺孔与所述人体的上位椎体和所述顶部椎体环固定连接，所述水平连接盘嵌设在所述上位椎体和顶部椎体环之间。

更具体地，所述水平连接盘与人体的上位椎体接触结合的一面设有粗糙面，所述粗糙面上设有微粒孔隙结构。

更具体地，所述底部间盘座包括固定连接在一起的底座和上结合部，所述底座的下底面上有若干尖钉并通过所述尖钉与所述下位椎体上端固定连接，所述底座的下底面设有粗糙面，所述粗糙面上设有微粒孔隙结构。

更具体地，所述底部间盘座的一侧还设有一固定板，所述固定板上设有螺孔，并通过所述螺孔与所述人体的下位椎体固定连接

这样，本发明提供的仿真人工脊柱可以克服多个椎体切除、长节段植骨内固定的困难和刚性内固定继发的邻近节段退变的发生。可以实现置换的节段数目不受限制，甚至全脊柱置换。可以仿真人的脊柱所有运动功能，并且即可以实现稳定性又兼顾运动功能，可以有效恢复椎体高度和脊柱长度。可以不用辅加额外固定，并且结构简单植入容易。可以让仿真人工脊柱具有人脊柱的生理弯曲。为脊柱侧凸和强直性脊柱炎的治疗提供一种新的治疗手段。

附图说明

图1是本发明一较佳实施例的主视示意图；

图2是图1的剖视示意图；

图3是图1所示实施例中顶部间盘座的主视示意图；

图4是图3的侧视剖视示意图；

图5是图1所示实施例中顶部椎体环的主视示意图；

图6是图5的剖视示意图；

图7是图1所示实施例中底部间盘座的主视示意图；

图8是在图1所示实施例中增设脊椎单元的主视示意图；

图9是图8的剖视示意图；

图10是图8中中间椎体环的立体示意图；

图11是图10的剖视示意图；

图12是图8中中间间盘座的主视示意图；

图13是图12的剖视示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参照图1及图2，为本发明的一较佳实施例，该仿真人工脊柱被定位于人体的上位椎体1和下位椎体5之间，所述仿真人工脊柱从上到下依次包括与上位椎体1固定连接的顶部间盘座2、与所述顶部间盘座2固定连接的顶部椎体环3、与所述顶部椎体环3下端活动连接的底部间盘座4，所述仿真人工脊柱还包括一弹性构件6，所述顶部椎体环3下部和所述底部间盘座4上部对应设有上、下容纳槽34、45，所述弹性构件6的两端分别通过所述上、下容纳槽34、45定位。这样，由于本实施例采用顶部间盘座2和底部间盘座4分别与人体上位椎体1和下位椎体5固定连接，在顶部间盘座2和底部间盘座4之间还设有顶部椎体环3，所述顶部椎体环3下端与所述底部间盘座4活动连接。

以下对上述各组成部分分别作详细介绍。

请参照图3及图4，所述顶部间盘座2包括水平连接盘22以及在上述水平连接盘22侧方与所述水平连接盘22垂直的连接板21，所述连接板21上设有四个螺孔211，所述四个螺孔211被分为两组，其中上部的一组螺孔211与所述上位椎体1固定连接，下部的一组螺孔211与顶部椎体环3固定连接。所述水平连接盘22的上表面与所述人体的上位椎体1的下端固定连接，水平连接盘22的上表面为粗糙面221，粗糙面221上设有微粒孔隙结构，以便所述人体的上位椎体1的骨质向下生长并与水平连接盘22的粗糙面221结合。本实施例中，所述连接板21和水平连接盘22均可由金属材料制成，也可由具有较高强度的聚合材料制成。

请参照图5及图6，所述顶部椎体环3竖直截面呈n字形，其上部侧壁上设有一组螺孔31，用以与所述顶部间盘座2上靠下的一组螺孔211对接。所述顶部椎体环3的上容纳槽34设有向下逐渐扩大的第一环形弧面32，并通过第一环形弧面32与所述底部间盘座4的上结合部42活动连接。所述顶部椎体环3的顶面33可以固定所述弹性构件6的上端。

请参照图2及图7，所述底部间盘座4包括固定连接在一起的底座41和上结合部42，所述下容纳槽45位于所述结合部42的中心。所述底座41的下底面上均布若干尖钉411并通过所述尖钉411与所述人体的下位椎体5上端固定连接。所述底座41的下底面为粗糙面412，粗糙面412上设有微粒孔隙结构，以便所述人体的下位椎体5的骨质向上生长并与该粗糙面412结合。为了实现底部间盘座4与所述下位椎体5在沿脊柱径向上的固定连接，所述底部间盘座4的一侧还设有一固定板43，所述固定板43上设有螺孔431，并通过所述螺孔431与所述人体的下位椎体5固定连接。所述上结合部42位于所述底部间盘座4的上端，沿所述结合部42外侧壁周向设有曲率小于所述第一环形弧面32并且向上逐渐缩小的第二环形弧面44，所述结合部42嵌于所述顶部椎体环3下部的容纳槽34内，并通过所述第一环形弧32和第二环形弧面44的接触而实现活动连接。

本实施例中，所述弹性构件6为一螺旋弹簧，并由记忆合金制成，其上端容纳于所述顶部椎体环3的上容纳槽34内并固定在顶面33上，其下端容纳于所述底部间盘座4的下容纳槽45中并被固定在底座41。

当手术切除了多个椎体时，需要使仿真人工脊柱具有相应的长度和活动单元，此时可在所述顶部椎体环3与底部间盘座4之间增加设置有至少一组脊椎单元，请参照图8及图9，所述脊椎单元包括活动连接在一起的中间椎体环7和中间间盘座8，所述弹性构件6贯穿所述脊椎单元。

请参照图10至图13，所述中间椎体环7的上部内壁设有向上逐渐扩大的上环形弧面71，所述中间椎体环7的下部内壁设有向下逐渐扩大的下环形弧面72；所述中间间盘座8的上、下端分别设有上部凸起81和下部凸起82，所述上部凸起81外侧壁周向设有曲率小于所述下环形弧面72并且向上逐渐缩小的上结合环形弧面83，所述下部凸起82外侧壁周向设有曲率小于所述上环形弧面71并且向下逐渐缩小的下结合环形弧面84。为了防止两相邻的中间间盘座8互相干涉，所述中间间盘座8上、下凸起81、82的高度之和小于所述中间椎体环7的高度，这样就可在两相邻的中间间盘座8的上、下凸起81、82之间形成间距，方便患者的屈伸和侧弯动作。所述上、下凸起81、82末端的直径小于椎体环的内径。

所述顶部间盘座2、顶部椎体环3、中间椎体环7、中间间盘座8和底部间盘座4的横截面与人体脊椎的横截面相似，当然还可以为圆形、梯形、多边形、三角形、方形等。

由于增加了多个脊椎单元，所述弹性构件6也需要相应延长，并依次贯穿与所述中间椎体环7和中间间盘座8。

顶部椎体环3、中间椎体环7与中间间盘座8、底部间盘座4之间通过环形弧面的接触面设置，使所述仿真人工脊柱具有前屈、后伸、左右侧屈、旋转的功能，通过环形弧面的曲率不同，让所述仿真人工脊柱的活动范围控制在预设的范围。

所述弹性构件6可以使仿真人工脊柱具有一定伸缩功能，所述弹性构件6可以根据所置换脊柱节段的生理弯曲进行塑形，从而使所述仿真人工脊柱具有脊柱的生理弯曲，有了弹性构件6也让中间椎体环7和中间间盘座8更稳定。

由于所述仿真人工脊柱的部件可设置成不同型号和大小，所以可以应用在脊柱颈、胸、腰不同的部位。

这样，本发明提供的仿真人工脊柱可以克服多个椎体切除、长节段植骨内固定的困难和刚性内固定继发的邻近节段退变的发生。可以实现置换的节段数目不受限制，甚至全脊柱置换。可以仿真人的脊柱所有运动功能，并且即可以实现稳定性又兼顾运动功能，可以有效恢复椎体高度和脊柱长度。可以不用辅加额外固定，并且结构简单植入容易。可以让仿真人工脊柱具有人脊柱的生理弯曲。为脊柱侧凸和强直性脊柱炎的治疗提供一种新的治疗手段。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种仿真人工脊柱，其被定位于人体的上位椎体和下位椎体之间，其特征在于：所述仿真人工脊柱从上到下依次包括与上位椎体固定连接的顶部间盘座、与所述顶部间盘座固定连接的顶部椎体环、与所述顶部椎体环下端活动连接的底部间盘座，所述仿真人工脊柱还包括一弹性构件，所述顶部椎体环下部和所述底部间盘座上部对应设有上、下容纳槽，所述弹性构件的两端分别通过所述上、下容纳槽定位，所述顶部椎体环与底部间盘座之间设置有至少一组脊柱单元，所述脊柱单元包括活动连接在一起的中间椎体环和中间间盘座，所述弹性构件贯穿所述脊柱单元。

2.如权利要求1所述的仿真人工脊柱，其特征在于：所述顶部椎体环的上容纳槽内壁设有向下逐渐扩大的第一环形弧面，所述底部间盘座上端具有一结合部，所述下容纳槽位于所述结合部的中心，沿所述结合部外侧壁周向设有曲率小于所述第一环形弧面并且向上逐渐缩小的第二环形弧面，所述结合部嵌设于所述顶部椎体环下部的上容纳槽内，并通过所述第一环形弧面和第二环形弧面的接触而实现活动连接。

3.如权利要求1所述的仿真人工脊柱，其特征在于：所述中间椎体环的上部内壁设有向上逐渐扩大的上环形弧面，所述中间椎体环的下部内壁设有向下逐渐扩大的下环形弧面；所述中间间盘座的上、下端分别设有上部凸起和下部凸起，所述上部凸起外侧壁周向设有曲率小于所述下环形弧面并且向上逐渐缩小的上结合环形弧面，所述下部凸起外侧壁周向设有曲率小于所述上环形弧面并且向下逐渐缩小的下结合环形弧面。

4.如权利要求3所述的仿真人工脊柱，其特征在于：所述中间间盘座上、下凸起的高度之和小于所述中间椎体环的高度。

5.如权利要求3所述的仿真人工脊柱，其特征在于：所述弹性构件根据人体脊柱的生理弯曲进行塑形。

6.如权利要求1所述的仿真人工脊柱，其特征在于：所述顶部间盘座包括水平连接盘及在上述水平连接盘侧方的连接板，所述连接板上设有螺孔，并通过螺孔与所述人体的上位椎体和所述顶部椎体环固定连接，所述水平连接盘嵌设在所述上位椎体和顶部椎体环之间。

7.如权利要求6所述的仿真人工脊柱，其特征在于：所述水平连接盘与人体的上位椎体接触结合的一面设有粗糙面，所述粗糙面上设有微粒孔隙结构。

8.如权利要求1所述的仿真人工脊柱，其特征在于：所述底部间盘座包括固定连接在一起的底座和上结合部，所述底座的下底面上有若干尖钉并通过所述尖钉与所述下位椎体上端固定连接，所述底座的下底面设有粗糙面，所述粗糙面上设有微粒孔隙结构。

9.如权利要求8所述的仿真人工脊柱，其特征在于：所述底部间盘座的一侧还设有一固定板，所述固定板上设有螺孔，并通过所述螺孔与所述人体的下位椎体固定连接。

Images