CN102579163A - 骶骨人工假体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种骶骨人工假体，设置在腰椎和左、右髂骨之间以替代生理骶骨，包括：假体主体；上关节融合面，设置在假体主体上部，用于与腰椎的下终板贴合；左、右耳状关节融合面，分别设置在假体主体的两侧，用于分别与左、右髂骨的耳状面贴合。本发明的主要优点是，骶骨人工假体的上部和两侧具有关节融合面，分别与生理腰椎和髂骨连接融合以替代生理骶骨，可以很快促成骨细胞生成，促进骨融合，恢复骶骨的功能，达到重建腰骶髂关节稳定的目的。

Description

骶骨人工假体
技术领域
本发明涉及骨科植入物领域，特别是一种替代自然骶骨的骶骨人工假体。
背景技术
骶骨是脊柱向骨盆过渡的重要环节，对支撑脊柱、维持骨盆稳定、传递身体上部生理载荷以及体外负重等具有极其重要的作用。骶骨肿瘤在脊柱肿瘤病例中占有一定比例，手术切除是当前治疗骶骨肿瘤的主要手段。但是由于骶骨所处位置的特殊性，手术难度较大，且由于手术通常部分地甚至全部地破坏了腰骶、骶髂关节，术后如何恢复重建稳定的腰骶力学功能一直是医学界高度关注的难题。目前常规采用的脊柱下腰段重建的方法，例如钉棒重建术、自体骨或异体骨的植骨重建术等均存在一定的局限及不足，术后的松动、断裂、排异与融合不良等等时有发生。
发明内容
本发明提供一种骶骨人工假体，以解决现有的钉棒重建术或植骨重建术的术后松动、断裂、排异与融合不良等治疗效果不佳的问题。
本发明通过如下技术方案实现：一种骶骨人工假体，设置在腰椎与左、右髂骨之间以替代生理骶骨，包括：假体主体；上关节融合面，设置在假体主体上部，用于与腰椎的下终板贴合；左、右耳状关节融合面，分别设置在假体主体的两侧，用于分别与左、右髂骨的耳状面贴合。
进一步地，上关节融合面和左、右耳状关节融合面的表面具有微孔结构。
进一步地，假体主体具有微孔结构。
进一步地，微孔结构是相互连通的多向微孔隙结构，孔隙直径为100μm至1800μm。
进一步地，假体主体由医用金属制成。
进一步地，假体主体的周边表面与生理骶骨的周边表面平齐或位于生理骶骨的周边表面以内。
进一步地，假体主体的上部和两侧设有螺钉孔。
进一步地，骶骨人工假体的占位高度与生理骶骨一致。
进一步地，骶骨人工假体向上延伸直至替代腰椎的第五腰椎椎体或更多的椎体。
进一步地，骶骨人工假体向左、右延伸直至替代部分左、右髂骨。
进一步地，假体主体上设有多个植骨孔。
进一步地，植骨孔的孔径为2mm至30mm。
进一步地，假体主体的表面和/或内部设置有加强筋或加强板。
进一步地，假体主体的外表面和/或内部表面的全部或局部涂敷有羟基磷灰石涂层。
通过上述技术方案，本发明的主要优点是，骶骨人工假体的上部和两侧具有关节融合面，分别与生理腰椎和髂骨连接融合以替代生理骶骨，可以很快促成骨细胞生成，促进骨融合，恢复骶骨的功能，达到重建腰骶髂关节稳定的目的。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了本发明的骶骨人工假体的立体示意图；
图2示出了本发明的骶骨人工假体与周边骨结构配合示意图；
图3示出了本发明的骶骨人工假体的正视图；
图4示出了本发明的骶骨人工假体的侧视图；以及
图5示出了本发明的骶骨人工假体的微孔结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
图1中示出了本发明的一个实施例的骶骨人工假体。该骶骨人工假体依照患者的生理骶骨三维实际数据制作，在尺寸上与患者原生理骶骨相一致，患者的骶骨三维实际数据可由CT/MRI/UCT等断层扫描方法和其他可行的方法例如X光片等获得，所述骶骨人工假体在形状与尺寸上满足矫正重建方案所需要的空间占位与关节面对接吻合要求。骶骨人工假体包括：骶骨人工假体主体10，在骶骨人工假体主体10上部设有与L5腰椎椎体下终板相吻合的上关节融合面20，同时还具有与左、右髂骨耳状面相对应并良好吻合的左、右耳状关节融合面30。
图2示出了骶骨人工假体与周边骨结构配合的示意图。在该实施例中，骶骨人工假体替代了生理骶骨，图中以虚线标出周边的生理骨结构。当患者腰椎因病灶累及导致多个椎体缺失而需要由假体替代时，骶骨人工假体可以向上延伸加长以涵盖替代L5腰椎椎体乃至更多的腰椎椎体节段，此时所述骶骨人工假体上关节融合面20将与L4或其他节段腰椎椎体的下终板衔接固定，其固定融合方式与上述L5腰椎椎体对接固定的方式相同。同时，当患者左、右髂骨因病灶累及而导致骶髂关节周边骨缺损而需要由假体填补占位替代时，所述骶骨人工假体的耳状关节融合面30可以向相应缺损的空间延伸填充占位直至到达预期结合的骨质轮廓并与其衔接固定，其固定融合方式类似于与髂骨耳状面对接结合的方式。
骶骨人工假体的上关节融合面20和左、右耳状关节融合面30是分别提取L5腰椎椎体下终板及左、右髂骨耳状面的曲面数据后由数控机床加工，也可以利用激光烧结或高能电子束熔融等快速成型技术建造具有曲面高度拟合特性的表面，骶骨人工假体上关节融合面20依据腰椎椎体下终板数据建造并与腰椎椎体的下终板良好吻合，骶骨人工假体左、右关节融合面30依据髂骨耳状面数据建造并与髂骨耳状面良好吻合。
除必要的功能性设计改变外，该骶骨人工假体在尺寸上与患者原生理骶骨保持基本一致，骶骨人工假体植入人体后其总体占位大小与原生理骶骨一致，以保证周围组织保持原有位置状态。骶骨人工假体在植入后其表面不突出于原骶骨生理表面即医学界所说的零切迹，因此对骶骨附近各种软组织解剖位置无任何不良影响。
如图3和图4所示，骶骨人工假体上关节融合面20和左、右耳状关节融合面30中及其临近部位分别设有多个螺钉孔40，在术中直接与L5腰椎椎体下终板及左、右髂骨耳状面良好对接吻合并通过骨螺钉50将L5腰椎椎体、骶骨人工假体、左、右髂骨紧密连接形成初始稳定固定的整体，待上关节融合面20和左、右耳状关节融合面30分别实现与L5腰椎椎体下终板及左、右髂骨耳状面之间的骨融合后即可达到重建稳定的腰骶髂力学结构的目的。
本发明骶骨人工假体的各关节融合面表面设有便于骨细胞长入的微孔结构60，该微孔结构60是一种相互连通的多向微孔隙结构，孔隙直径为100μm～1800μm，该孔隙有利于骨细胞爬行长入，术后骶骨人工假体结合面将与生理骨结构发生骨融合以达到长期稳定。图5示出了该多向微孔结构的一个示意图。
骶骨人工假体内可以设有植骨孔70以容纳自体或异体骨块和骨颗粒，术前或术中在该植骨孔70内植入自体或异体骨块和骨颗粒可以起到诱导骨细胞爬行长入促进骨融合的作用，植骨孔70孔径为2mm～30mm，植骨孔70之间相互贯通或通过微孔结构60连接，所述微孔结构60孔径100μm～1800μm。
优选地，所述骶骨人工假体主体10为医用金属制成的微孔结构60，该微孔结构60的表面及内部孔隙相互贯通，所述微孔结构60的孔隙直径100μm～1800μm，因此其具有良好生物相容性。
优选地，所述骶骨人工假体主体10表面和/或内部设置有加强筋或加强板。
优选地，所述骶骨人工假体的主体10表面和/或内部的全部或局部涂敷有羟基磷灰石涂层，具有诱导骨细胞生长的功能。该羟基磷灰石涂层的加工方法是：采用常规的等离子喷涂法或电化学沉积法以及烧结法形成。
本发明所述骶骨人工假体的加工方法是：获得患者骶骨部位的CT/MRI/UCT等断层扫描数据→在计算机中建立病变部位的三维数据模型→提取骶骨模型并进行修改设计生成骶骨人工假体三维数据模型→用骶骨人工假体三维数据模型模拟替代生理骶骨以检查并验证设计方案→加工成型。
根据目前的加工技术有两条较理想的加工路径：
a.采用数控加工机床依据在计算机中生成的骶骨人工假体数据转换成的加工程序进行加工成型，然后使用电火花加工、化学腐蚀、机械钻孔切削、高温等离子金属喷涂等方法钻铣加工以及涂覆出所需要的植骨孔、螺钉孔与微孔结构；
b.利用激光烧结或高能电子束熔融等快速成型技术熔融成型，具体方法如下：
a)使用专业软件对在计算机中设计建造的骶骨人工假体三维数据模型进行分层，以获得一系列单层切片的轮廓数据；
b)向激光或高能电子束快速成型设备输入上述系列层片数据；
c)在激光或高能电子束快速成型设备加工舱内铺设与前述三维数据模型分层时层高相应厚度的医用金属粉末；
d)由计算机控制激光束或高能电子束对医用金属粉末进行扫描并有选择的熔化；
e)重复前述铺设粉末、扫描熔化步骤以使各层被选择熔化的材料相互熔结成整体；
f)完成全部层面的熔融过程后去除未熔融的粉末即可得到所需要形状结构的骶骨人工假体；
g)由于在建造骶骨人工假体三维数据模型时已经将所需要的实体、植骨孔、螺钉孔、微孔等等结构一并设计在数据文件中，因此上述各种结构在激光烧结或高能电子束熔融过程中将一次性完成制造。
根据本发明的骶骨人工假体，具有如下有益效果：
在尺寸上与患者原生理骶骨保持一致，保证周围组织保持原有位置状态；骶骨人工假体关节融合面依据骶骨关节面数据建造并与临近生理关节面良好吻合；假体植入人体后将与周围生理骨结构嵌合并形成骨融合以达到长期稳定。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种骶骨人工假体，设置在腰椎与左、右髂骨之间以替代生理骶骨，其特征在于，包括：假体主体(10)；
上关节融合面(20)，设置在所述假体主体(10)上部，用于与所述腰椎的下终板贴合；
左、右耳状关节融合面(30)，分别设置在所述假体主体(10)的两侧，用于分别与所述左、右髂骨的耳状面贴合。
2.根据权利要求1所述的骶骨人工假体，其特征在于，所述上关节融合面(20)和所述左、右耳状关节融合面(30)的表面具有微孔结构。
3.根据权利要求1所述的骶骨人工假体，其特征在于，所述假体主体(10)具有微孔结构。
4.根据权利要求2或3所述的骶骨人工假体，其特征在于，所述微孔结构是相互连通的多向微孔隙结构，孔隙直径为100μm至1800μm。
5.根据权利要求1所述的骶骨人工假体，其特征在于，所述假体主体(10)的周边表面与所述生理骶骨的周边表面平齐或位于所述生理骶骨的周边表面以内。
6.根据权利要求1所述的骶骨人工假体，其特征在于，所述假体主体(10)的上部和两侧设有螺钉孔(40)。
7.根据权利要求1所述的骶骨人工假体，其特征在于，所述骶骨人工假体的占位高度与所述生理骶骨一致。
8.根据权利要求1所述的骶骨人工假体，其特征在于，所述骶骨人工假体向上延伸直至替代所述腰椎的第五腰椎椎体或更多的椎体。
9.根据权利要求1所述的骶骨人工假体，其特征在于，所述骶骨人工假体向左、右延伸直至替代部分所述左、右髂骨。
10.根据权利要求1所述的骶骨人工假体，其特征在于，所述假体主体(10)上设有多个植骨孔(70)。
11.根据权利要求10所述的骶骨人工假体，其特征在于，所述植骨孔(70)的孔径为2mm至30mm。
12.根据权利要求1所述的骶骨人工假体，其特征在于，所述假体主体(10)的表面和/或内部设置有加强筋或加强板。
13.根据权利要求1所述的骶骨人工假体，其特征在于，所述假体主体(10)的外表面和/或内部表面的全部或局部涂敷有羟基磷灰石涂层。
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