CN105534623A - 仿生人工椎间盘 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种仿生人工椎间盘，包括上金属板、下金属板、上高分子板、下高分子板、核心、纤维环和外膜，所述上高分子板和下高分子板分别设在核心的上下两端，所述上金属板设在上高分子板的上端，所述下金属板设在下高分子板下端，所述纤维环套装在核心外层上，所述外模套装在纤维环外层上，所述外膜两端分别与上金属板和下金属板连接，上金属板上表面和下金属板下表面均设有尖刺。本发明结构简单，使用方便，可靠性好，能实现椎体间的屈伸、侧偏和旋转活动，能重现正常颈椎间盘在活动过程中的旋转中心轨迹，同时该仿生人工椎间盘还具有缓冲、减震的作用。

Description

仿生人工椎间盘
技术领域
本发明涉及医疗用品技术领域，尤其涉及一种仿生人工椎间盘。
背景技术
自20世纪50年代起，颈椎前路融合术已成为治疗颈椎病的常用术式，在切除病变的椎间盘后，使用自体骨或人工骨填补上、下椎体间的间隙，使得相邻椎体融合成一个整体，达到治疗的目的。但此方法可造成邻近节段活动度的增大、椎间盘压力的增大，是术后相邻节段椎间盘退变加速的原因之一，从而影响手术的远期疗效。
人工椎间盘置换术是20世纪后期，为解决颈椎前路融合术的上述缺点，应运而生的新技术。该手术使用一个可活动的装置，即人工椎间盘，替代自体骨或人工骨植入椎间隙，既保留了椎间高度，又有效维持了手术节段的活动度，从而减少了对邻近节段活动度、椎间盘内压力的影响，从而与颈椎前路融合术相比可减缓手术邻近节段椎间盘的退变速度。
人工椎间盘还应能重现正常椎间盘在活动过程中的旋转中心轨迹，而这一点目前的人工椎间盘很难实现。目前常用的人工椎间盘多为球-窝型或球-槽型设计；球-窝型椎间盘的旋转中心是固定的，明显不同于正常椎间盘；球-槽型椎间盘虽然其旋转中心有一定分布范围，但基本位于对应假体下板的下方、下方椎体内，而这与正常椎间盘在运动过程中所呈现的旋转中心的轨迹也不相符。而旋转中心的不匹配可导致椎间活动的异常以及颈部后方肌肉的异常受力，造成术后颈痛。
除了维持椎间高度、可活动外，椎间盘还具有缓冲作用。目前，大多数的人工椎间盘假体为金属-聚乙烯-金属、金属-金属、陶瓷-陶瓷结构，缺乏弹性，无法实现理想的缓冲效果。
此外，目前人工椎间盘对活动的限制主要通过上、下板之间的接触来实现，但在反复碰撞的过程中可能会产生金属或陶瓷碎屑，导致局部炎症反应和异位骨化的发生。
发明内容
本发明旨在提供一种仿生人工椎间盘，结构简单，使用方便，可靠性好，能实现椎体间的屈伸、侧偏和旋转活动，能重现正常颈椎间盘在活动过程中的旋转中心轨迹，同时椎间盘还具有缓冲作用。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明公开的一种仿生人工椎间盘，包括上金属板、下金属板、上高分子板、下高分子板、核心、纤维环和外膜，所述上高分子板和下高分子板分别设在核心的上下两端，所述上金属板设在上高分子板的上端，所述下金属板设在下高分子板下端，所述纤维环套装在核心外层上，所述外模套装在纤维环外层上，所述外膜两端分别与上金属板和下金属板连接。
进一步的，所述上高分子板和下高分子板上分别设有密布的小孔。
进一步的，所述纤维环为多层纤维层重叠而成，每层纤维层由同一方向地斜向左上方或右上方布置的纤维构成，相邻两层纤维的倾斜方向不同，每层纤维层的纤维倾斜角度为25度至45度，并穿通上高分子板和下高分子板上的小孔与之连接。
进一步的，所述上金属板下表面和下金属板上表面均设有凹槽，所述核心两端分别设有连接埠，所述上高分子板和下高分子板上均设有圆形通孔，所述连接埠分别穿过上高分子板和下高分子板上的圆形通孔与上金属板和下金属板上的凹槽适配。
进一步的，所述核心为鼓形，所述连接埠为圆柱形，连接埠端面上设有十字槽，所述凹槽底部设有与十字槽适配的凸楞。
进一步的，所述上金属板上表面和下金属板下表面均设有尖刺。
进一步的，所述上金属板上表面设有弧形凸部。
进一步的，所述上金属板和下金属板均为圆形板或椭圆形板，上金属板和下金属板的侧壁上均设有凸片，所述凸片上设有通孔。
进一步的，所述核心和纤维环均为高分子材料。
进一步的，所述上金属板、下金属板、弧形凸部和尖刺的外表面设有羟基磷灰石涂层。
本发明具有以下有益效果：
(1)上高分子板、下高分子板以核心作为支点，可进行前屈、后伸和旋转活动；
(2)通过调节纤维环的纤维长度和走行角度，限制高分子板的活动范围；
(3)通过调节纤维的长度，可调整仿生人工椎间盘的开口角度范围；
(4)核心主要维持椎间隙高度，还具有减震作用；
(5)上金属板上的弧形突起有利于和骨性终板的接触；
(6)上金属板和下金属板上的凸片方便器械抓握并安放人工椎间盘，而且可以辅助检查安放后假体是否在正中位置。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为图1的A-A剖视图；
图3为核心的结构示意图；
图4为本发明具有预定开口角度的结构示意图；
图中：1-上金属板、2-下金属板、3-上高分子板、4-下高分子板、5-核心、6-纤维环、7-外模、8-尖刺、9-弧形凸部、10-凹槽、11-凸片、12-通孔、13-连接埠、14-圆形通孔、15-十字槽。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。
如图1-图3所示，本发明公开的一种仿生人工椎间盘，包括上金属板1、下金属板2、上高分子板3、下高分子板4、核心5、纤维环6和外膜7，上金属板1和下金属板2均为圆形板，上金属板1和下金属板2的外圆周面均上设有凸片11，凸片11上设有通孔12，方便假体的抓握，上金属板1上表面和下金属板2下表面均设有尖刺8，上金属板1上表面设有弧形凸部9，有利于和骨性终板的接触，上金属板1下表面和下金属板2上表面均设有凹槽10，凹槽10内设有十字形凸楞，上高分子板3和下高分子板4中心均设有圆形通孔14，上高分子板3和下高分子板4上还设有密布的小孔，小孔均布在与圆形通孔14同圆心的圆周上，核心5为鼓形，核心5两端分别设有连接埠13，连接埠13为圆柱形，连接埠13的横截面直径小于核心5其余部位横截面直径，连接埠13端面上设有十字槽15，核心5上端的连接埠13穿过上高分子板3上的圆形通孔14与上金属板1下表面的凹槽10适配，核心5下端的连接埠13穿过下高分子板4上的圆形通孔14与下金属板2上表面的凹槽10适配，纤维环6套装在核心5外层上，纤维环6为多层纤维层重叠而成，每层纤维层由向同一方向斜向左上方或右上方布置的纤维构成，相邻两层纤维层的纤维倾斜方向不同，每层的纤维倾斜角度为25度至45度，并穿通上高分子板3和下高分子板4上的小孔与之连接，外模7套装在纤维环6外层上，外膜7两端分别与上金属板1和下金属板2连接。
核心5的作用主要为维持椎间高度，为高分子材料制造，能吸收一定能量，具有减震作用。
高分子板以核心为支点，可进行前屈、后伸和旋转活动。
纤维环6的纤维为高分子材料，通过调节纤维环6的纤维长度和走行角度，可限制高分子板的活动范围，使与正常椎间盘在运动过程中所呈现的旋转中心的轨迹相符，可较好地避免因旋转中心的不匹配导致椎间活动的异常以及颈部后方肌肉的异常受力，避免术后颈痛。
优选的，所述上高分子板3、下高分子板4、核心5和纤维环6的高分子材料为聚氨酯。
上金属板1、下金属板2、弧形凸部9和尖刺8的外表面设有羟基磷灰石涂层，有利于促进仿生人工椎间盘与骨界面的骨整合。
优选的，上金属板1、下金属板2为钛合金。
进一步的，通过调节纤维环6各方位的纤维长度，可以使本发明人工椎间盘具有预定的开口角度，避免术后出现颈椎曲度不良。如图4所示，通过调节各方位的纤维长度，使设有凸片11一侧的上高分子板3和下高分子板4之间的间距大于其相对侧的上高分子板3和下高分子板4之间的间距，从而使仿生人工椎间盘具有需要的开口角度。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种仿生人工椎间盘，其特征在于：包括上金属板(1)、下金属板(2)、上高分子板(3)、下高分子板(4)、核心(5)、纤维环(6)和外膜(7)，所述上高分子板(3)和下高分子板(4)分别设在核心(5)的上下两端，所述上金属板(1)设在上高分子板(3)的上端，所述下金属板(2)设在下高分子板(4)下端，所述纤维环(6)套装在核心(5)外层上，所述外模(7)套装在纤维环(6)外层上，所述外膜(7)两端分别与上金属板(1)和下金属板(2)连接。
2.根据权利要求1所述的仿生人工椎间盘，其特征在于：所述上高分子板(3)和下高分子板(4)上分别设有密布的小孔。
3.根据权利要求2所述的仿生人工椎间盘，其特征在于：所述纤维环(6)为多层纤维层重叠而成，每层纤维层由同一方向地斜向左上方或右上方布置的纤维构成，相邻两层纤维的倾斜方向不同，每层纤维层的纤维倾斜角度为25度至45度，并穿通上高分子板(3)和下高分子板(4)上的小孔与之连接。
4.根据权利要求1所述的仿生人工椎间盘，其特征在于：所述上金属板(1)下表面和下金属板(2)上表面均设有凹槽(10)，所述核心(5)两端分别设有连接埠(13)，所述上高分子板(3)和下高分子板(4)上均设有圆形通孔(14)，所述连接埠(13)分别穿过上高分子板(3)和下高分子板(4)上的圆形通孔(14)与上金属板(1)和下金属板(2)上的凹槽(10)适配。
5.根据权利要求4所述的仿生人工椎间盘，其特征在于：所述核心(5)为鼓形，所述连接埠(13)为圆柱形，连接埠(13)端面上设有十字槽(15)，所述凹槽(10)底部设有与十字槽(15)适配的凸楞。
6.根据权利要求1所述的仿生人工椎间盘，其特征在于：所述上金属板(1)上表面和下金属板(2)下表面均设有尖刺(8)。
7.根据权利要求1所述的仿生人工椎间盘，其特征在于：所述上金属板(1)上表面设有弧形凸部(9)。
8.根据权利要求1所述的仿生人工椎间盘，其特征在于：所述上金属板(1)和下金属板均(2)为圆形板或椭圆形板，上金属板(1)和下金属板(2)的侧壁上均设有凸片(11)，所述凸片(11)上设有通孔(12)。
9.根据权利要求1所述的仿生人工椎间盘，其特征在于：所述核心(5)和纤维环(6)均为高分子材料。
10.根据权利要求1所述的仿生人工椎间盘，其特征在于：所述上金属板(1)、下金属板(2)、弧形凸部(9)和尖刺(8)的外表面设有羟基磷灰石涂层。
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