CN104000674B - 具柔韧性骨小梁结构椎间融合器 - Google Patents

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Abstract

具柔韧性骨小梁结构椎间融合器，涉及一种可以代替椎间盘功能的椎间融合器。提供一种在与上下椎体融合的同时，可保留融合椎体之间的正常间隙与活动度平衡的具柔韧性骨小梁结构椎间融合器。设有板簧骨架，在板簧骨架的上表面设有上骨小梁结构层，在板簧骨架的下表面设有下骨小梁结构层，在板簧骨架的间隙填充聚碳酸酯型聚氨酯弹性体，在上骨小梁结构层和下骨小梁结构层的前沿或后沿设有螺孔，所述螺孔用于通过锁定螺钉将本发明固定于融合节段的上下椎体上。可用于颈椎及腰椎椎间盘源性疾病的手术治疗。在融合相邻椎体的同时，尽量保留椎间盘的功能，避免融合节段椎间的活动度消失。

Description

具柔韧性骨小梁结构椎间融合器
技术领域
本发明涉及一种可以代替椎间盘功能的椎间融合器，尤其是涉及一种在与上下椎体融合的同时，可保留融合椎体之间的正常间隙与活动度平衡的具柔韧性骨小梁结构椎间融合器。
背景技术
椎间盘既坚韧，又富弹性，当承受压力时，被压缩，除去压力后，又复原，具有类似“弹性垫”的作用，可缓冲外力对脊柱的震荡，也可增加脊柱的运动幅度。随着椎间盘的退行性变化越来越严重，椎间盘源引起的脊椎神经压迫也是临床颈肩腰腿痛的主要原因。现有针对椎间盘的处理方法有单纯突出椎间盘摘除术(RiesenburgerRI,DavidCA.Lumbarmicrodiscectomyandmicro-endoscopicdiscectomy.MinimInvasiveTherAlliedTechnol.2006；15(5):267-70.)、椎间的融合(DiPaolaCP,MolinariRW.Posteriorlumbarinterbodyfusion.JAmAcadOrthopSurg.2008Mar；16(3):130-9.)、人工椎间盘置换术(ErricoTJ.Lumbardiscarthroplasty.ClinOrthopRelatRes.2005Jun；(435):106-17.)等。但单纯突出椎间盘髓核摘除术复发率高、椎间负荷减少致使关节突关节负荷增加易导致骨关节炎，远期疗效不满意(靳安民，姚伟涛，张辉.腰椎间盘突出症术后疗效不佳的原因分析及对策.中华骨科杂志，2003，23(11)：657～660.)；椎间通过植骨或椎间融合达到骨性融合虽然对椎间盘源性疾病的短期疗效满意，但是存在部分椎间植骨不融合，椎间融合器移位、沉陷，相邻节段的椎间盘退变加速，以及固定节段的僵硬，远期疗效也不令人满意；人工椎间盘置换术保留了问题椎间盘节段的活动度，但手术创伤大、难度大、费用高、偶发严重不良反应等在使用时有一定限制。因此，希望有一种既易于操作，又有高融合率和柔性固定；既费用不高，又可代替椎间盘功能的椎间柔性固定器。
发明内容
本发明的目的在于针对现有处理椎间盘手术中存在的上述难题，提供一种在与上下椎体融合的同时，可保留融合椎体之间的正常间隙与活动度平衡的具柔韧性骨小梁结构椎间融合器。
本发明设有板簧骨架，在板簧骨架的上表面设有上骨小梁结构层，在板簧骨架的下表面设有下骨小梁结构层，在板簧骨架的间隙填充聚碳酸酯型聚氨酯弹性体，在上骨小梁结构层和下骨小梁结构层的前沿或后沿设有螺孔，所述螺孔用于通过锁定螺钉将本发明固定于融合节段的上下椎体上。
所述上骨小梁结构层上表面可喷涂上羟基磷灰石涂层，所述下骨小梁结构层下表面可喷涂下羟基磷灰石涂层。
所述上骨小梁结构层、下骨小梁结构层均可通过3D打印技术或电子束熔融成型技术采用钛合金粉制作成型，所述上骨小梁结构层、下骨小梁结构层是具有生物松质骨形态、强度及弹性模量、多孔结构形成粗糙疏松外表面的金属人工骨小梁。
所述上羟基磷灰石涂层和下羟基磷灰石涂层是具有良好生物相容性和骨传导性的生物活性材料。
所述板簧骨架可采用具有固有弹性的板簧骨架。所述具有固有弹性的板簧骨架是由具有高强度和超弹性的钛合金或镍钛合金等记忆金属加工制作成S型或Z型板簧结构，这种结构可以有最长的力臂，在负重相同的情况下，可以将应力均匀分散与第一弹性体结构和第二弹性体结构，避免了应力集中造成的融合器移位或沉陷。
所述聚碳酸酯型聚氨酯弹性体由具有优良的力学性能、耐水解性、耐热性、耐氧化性、耐磨性及极好的生物相容性聚碳酸酯型聚氨酯制作而成，填充在S型或Z型板簧结构中间的间隙，不仅封闭了板簧结构中间的死腔，而且由于本身极好的弹性力学性能，可以分担和缓冲板簧的应力。
锁定螺钉是在本发明与椎体接触的表面后沿(腰椎应用时)或前沿(颈椎应用时)用锁定螺钉将融合器固定于融合节段的上下椎体，早期可以达到很好固定的目的。
S型或Z型板簧结构设计对于脊柱的前屈、后伸、侧屈及垂直负重均有很好的应力分散，可较好避免应力集中导致的金属疲劳断裂。
本发明可用于颈椎及腰椎椎间盘源性疾病的手术治疗。
为了保持融合器具有柔韧性，本发明设计了S型或Z型板簧结构，这种结构可以有最长的力臂，在负重相同的情况下，可以将应力均匀分散与第一弹性体结构和第二弹性体结构，避免了应力集中造成的融合器移位或沉陷。
为了加强融合器的弹性，并且封闭第一弹性体结构和第二弹性体结构之间的死腔，在第一弹性体结构和第二弹性体结构之间设计成聚碳酸酯聚氨酯弹性体，该弹性体不仅可以负重，分担和缓冲板簧的应力，而且有良好的生物相容性。
为了加强融合器植入椎间后的初始稳定性，本发明设计了在融合器上下表面的后侧各加入一枚锁定螺钉，通过该螺钉将融合器固定在融合节段的上下椎体上。
为了加强融合器的远期稳定性，本发明在与上下椎体接触的融合器表面设计了具有骨小梁结构的金属涂层和/或羟基磷灰石涂层，方面与融合器接触的椎体骨长入骨小梁结构中，达到融合器的永久稳定。
本发明中具有柔韧性的板簧结构由具有超高强度和超弹性的记忆合金如钛合金或镍钛合金等制作而成。
本发明的锁定螺钉可以为椎体间动态固定融合器植入时提供初始稳定性；骨小梁结构的上下表面便于接触的椎体松质骨长入，使融合器与椎体达到永久固定；弹性板簧以及聚碳酸酯聚氨酯弹性体可以代替椎间盘缓解脊柱在静力位或动力位的负载应力冲击。本发明旨在融合相邻椎体的同时，尽量保留椎间盘的功能，避免融合节段椎间的活动度消失。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明实施例设有板簧骨架2，在板簧骨架2的上表面设有上骨小梁结构层11，在板簧骨架2的下表面设有下骨小梁结构层12，在板簧骨架2的间隙填充聚碳酸酯型聚氨酯弹性体3，在上骨小梁结构层11和下骨小梁结构层12的前沿或后沿设有螺孔，所述螺孔用于通过锁定螺钉4将本发明固定于融合节段的上下椎体上。
所述上骨小梁结构层11上表面可喷涂上羟基磷灰石涂层，所述下骨小梁结构层12下表面可喷涂下羟基磷灰石涂层。
所述上骨小梁结构层11、下骨小梁结构层12均可通过3D打印技术或电子束熔融成型技术采用钛合金粉制作成型，所述上骨小梁结构层11、下骨小梁结构层12是具有生物松质骨形态、强度及弹性模量、多孔结构形成粗糙疏松外表面的金属人工骨小梁。
所述上羟基磷灰石涂层和下羟基磷灰石涂层是具有良好生物相容性和骨传导性的生物活性材料。
所述板簧骨架2可采用具有固有弹性的板簧骨架。所述具有固有弹性的板簧骨架是由具有高强度和超弹性的钛合金或镍钛合金等记忆金属加工制作成S型或Z型板簧结构，这种结构可以有最长的力臂，在负重相同的情况下，可以将应力均匀分散与第一弹性体结构和第二弹性体结构，避免了应力集中造成的融合器移位或沉陷。
所述聚碳酸酯型聚氨酯弹性体3由具有优良的力学性能、耐水解性、耐热性、耐氧化性、耐磨性及极好的生物相容性聚碳酸酯型聚氨酯制作而成，填充在S型或Z型板簧结构中间的间隙，不仅封闭了板簧结构中间的死腔，而且由于本身极好的弹性力学性能，可以分担和缓冲板簧的应力。
锁定螺钉4是在本发明与椎体接触的表面后沿(腰椎应用时)或前沿(颈椎应用时)用锁定螺钉将融合器固定于融合节段的上下椎体，早期可以达到很好固定的目的。
S型或Z型板簧结构设计对于脊柱的前屈、后伸、侧屈及垂直负重均有很好的应力分散，可较好避免应力集中导致的金属疲劳断裂。
本发明可用于颈椎及腰椎椎间盘源性疾病的手术治疗。
在一些实施例中，本发明可以同时使用2个或2个以上具柔韧性骨小梁结构椎间融合器。

Claims (8)

1.具柔韧性骨小梁结构椎间融合器，其特征在于设有板簧骨架，在板簧骨架的上表面设有上骨小梁结构层，在板簧骨架的下表面设有下骨小梁结构层，在板簧骨架的间隙填充聚碳酸酯型聚氨酯弹性体，在上骨小梁结构层和下骨小梁结构层的前沿或后沿设有螺孔，所述螺孔用于通过锁定螺钉将所述具柔韧性骨小梁结构椎间融合器固定于融合节段的上下椎体上；
所述上骨小梁结构层上表面喷涂上羟基磷灰石涂层，所述下骨小梁结构层下表面喷涂下羟基磷灰石涂层。
2.如权利要求1所述具柔韧性骨小梁结构椎间融合器，其特征在于所述上骨小梁结构层、下骨小梁结构层均通过3D打印技术采用钛合金粉制作成型。
3.如权利要求2所述具柔韧性骨小梁结构椎间融合器，其特征在于所述3D打印技术采用电子束熔融成型技术。
4.如权利要求1或2所述具柔韧性骨小梁结构椎间融合器，其特征在于所述上骨小梁结构层、下骨小梁结构层是具有生物松质骨形态、强度及弹性模量、多孔结构形成粗糙疏松外表面的金属人工骨小梁。
5.如权利要求1所述具柔韧性骨小梁结构椎间融合器，其特征在于所述板簧骨架采用具有固有弹性的板簧骨架。
6.如权利要求5所述具柔韧性骨小梁结构椎间融合器，其特征在于所述具有固有弹性的板簧骨架由钛合金记忆金属加工制作成S型或Z型板簧结构。
7.如权利要求6所述具柔韧性骨小梁结构椎间融合器，其特征在于所述钛合金为镍钛合金。
8.如权利要求1所述具柔韧性骨小梁结构椎间融合器，其特征在于所述聚碳酸酯型聚氨酯弹性体填充在S型或Z型板簧结构中间的间隙。
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