CN108245289B - 一种可植入式椎间盘 - Google Patents

一种可植入式椎间盘 Download PDF

Info

Publication number
CN108245289B
CN108245289B CN201810010402.8A CN201810010402A CN108245289B CN 108245289 B CN108245289 B CN 108245289B CN 201810010402 A CN201810010402 A CN 201810010402A CN 108245289 B CN108245289 B CN 108245289B
Authority
CN
China
Prior art keywords
spring
apron
vertical
cover plate
steering
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201810010402.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108245289A (zh
Inventor
周秋萍
熊铃华
丁桦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Industry Technology Guangzhou of CAS
Original Assignee
Institute of Industry Technology Guangzhou of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Industry Technology Guangzhou of CAS filed Critical Institute of Industry Technology Guangzhou of CAS
Priority to CN201810010402.8A priority Critical patent/CN108245289B/zh
Publication of CN108245289A publication Critical patent/CN108245289A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108245289B publication Critical patent/CN108245289B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02—Prostheses implantable into the body
    • A61F2/30—Joints
    • A61F2/44—Joints for the spine, e.g. vertebrae, spinal discs
    • A61F2/442—Intervertebral or spinal discs, e.g. resilient
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02—Prostheses implantable into the body
    • A61F2/30—Joints
    • A61F2002/30001—Additional features of subject-matter classified in A61F2/28, A61F2/30 and subgroups thereof
    • A61F2002/30108—Shapes
    • A61F2002/3011—Cross-sections or two-dimensional shapes
    • A61F2002/30112—Rounded shapes, e.g. with rounded corners
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02—Prostheses implantable into the body
    • A61F2/30—Joints
    • A61F2002/30001—Additional features of subject-matter classified in A61F2/28, A61F2/30 and subgroups thereof
    • A61F2002/30316—The prosthesis having different structural features at different locations within the same prosthesis; Connections between prosthetic parts; Special structural features of bone or joint prostheses not otherwise provided for
    • A61F2002/30535—Special structural features of bone or joint prostheses not otherwise provided for
    • A61F2002/30565—Special structural features of bone or joint prostheses not otherwise provided for having spring elements
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02—Prostheses implantable into the body
    • A61F2/30—Joints
    • A61F2/44—Joints for the spine, e.g. vertebrae, spinal discs
    • A61F2/442—Intervertebral or spinal discs, e.g. resilient
    • A61F2002/4435—Support means or repair of the natural disc wall, i.e. annulus, e.g. using plates, membranes or meshes

Abstract

本发明公开了一种可植入式椎间盘，包括设置在限位结构中的弹簧片组，其中弹簧片组的一侧上设有向外弯曲延伸的垂向弹片，在弹簧片组的另一侧上设有向外弯曲延伸的转向弹片，限位结构包括覆盖在垂向弹片外的第二盖板和覆盖在转向弹片外的第一盖板，第一盖板侧壁和第二盖板侧壁之间存在间隙。本发明的优点是：不易磨损，使用寿命更长，垂向刚度、转向刚度以及扭转刚度基本解耦。

Description

一种可植入式椎间盘
技术领域
本发明涉及生物医用材料技术领域，尤其是涉及一种可植入式椎间盘技术。
背景技术
颈椎病和腰椎病是一种由于椎间盘退行性病变而导致的脊柱疾患，已经成为显著影响中老年人生活质量的常见病和高发病。由于近年来生活方式的巨大变化，中青年患者的数量也在急剧增加。
椎间盘退变疾病的治疗有手术和非手术两种。非手术治疗方法如理疗、牵引等方式只能缓解患者当前的症状，不能达到根治的目的，相当比例的患者还是需要手术治疗。临床中，由于脊柱融合术见效快，疗效好，手术简单，多年来一度成为椎间盘疾病手术治疗的金标准。但该手术会导致颈椎活动度丧失，相邻节段应力增加，加速相邻节段退变等。因此，能够保留颈椎活动度的人工椎间盘置换术自问世以来就备受青睐。与传统的脊柱融合术相比，人工椎间盘置换是一种新兴的脊柱非融合手术方法，能够实现患者术后尽早下床活动，保留置换节段活动度，减缓了相邻节段退变，具有明显的优势。
人工椎间盘基本要求在脊柱稳定的前提下，拥有仿生的旋转活动中心，保留脊椎适当范围内的活动度，在保证脊椎活动灵活的同时又限制了脊椎过度的旋转和屈伸。人工椎间盘还需具有吸收震荡的作用，通过力的传导与自身变形可缓冲压力。从力学的角度就是要求人工椎间盘是一个具有抗压、抗弯以及抗扭能力的弹性体。但是目前的人工椎间盘这些自由度都是耦合在一起的，每个与脊柱相关的运动都会使得人工椎间盘受力，载荷使用频率高，这样会使得人工椎间盘使用寿命降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种使用寿命长、可靠性高、结构简单的可植入式椎间盘。
本发明的技术解决方案是：一种可植入式椎间盘，包括设置在限位结构中的弹簧片组，其中沿弹簧片组的周边分别设有若干个向一侧弯曲延伸的垂向弹片和若干个向另一侧弯曲延伸的转向弹片，限位结构包括覆盖在垂向弹片外的第二盖板和覆盖在转向弹片外的第一盖板，第一盖板侧壁和第二盖板侧壁之间存在间隙。
弹簧片组的垂向弹片和转向弹片，垂向弹片提供抵抗垂向变形的能力，限制垂向自由度，转向弹片主要提供抗屈伸和侧向弯曲的能力，限制弯曲自由度，整个弹簧片组还可以缓冲外部的冲击力，第二盖板的侧壁可以限制垂向弹片弯曲度，进一步限制垂向弹片的压缩变形，从而模拟脊柱椎间盘之间的真实受力情况，第一盖板和第二盖板侧壁之间的间隙可以保证脊椎之间具有适当的水平运动空间，又能限制其水平运动的位移，减轻相邻节段之间的受力；整个椎间盘结构简单，使用寿命长。
在所述垂向弹片和所述转向弹片上分别嵌入有设置无线电子模块的应变感知器。应变感知器可以测量弹片的变形量，并通过无线模块定期向外发送，可以实现长时间的监控。
所述垂向弹片和所述转向弹片沿所述弹簧片组周边间隔设置。弹片在各方向上的受力均匀。
在所述转向弹片侧的所述弹簧片组和所述第一盖板之间设有滚珠，滚珠的直径不小于所述转向弹片的高度。当承受轴向压力时，压力有不易变形的滚珠和容易变形的垂向弹片承受，垂向弹片的变形程度可以直接反映压力的大小，当承受侧向弯曲压力时，滚珠不承受压力，从而实现不同方向受力时变形度的物理解耦，进一步提高数据测量的准确性。
在所述弹簧片组上设有凹坑，所述滚珠设置在凹坑内。限制滚珠的位移，保证变形测量的准确性。
在所述第一盖板侧壁和第二盖板侧壁之间设有弹性元件。可以限制椎间盘的扭转方向位移，防止对弹簧片组的受力冲击，进一步延长使用寿命。
所述弹簧片组上的垂向弹片和转向弹片为冲压一体成型。方便制作。
在所述第一盖板和第二盖板外套设有硅胶材料套。可以使得脊椎受力更均匀，并隔离外部人体组织与内部机构，起到密封作用。
本发明的优点是：不易磨损，使用寿命更长，垂向刚度、转向刚度以及扭转刚度基本解耦。
附图说明
附图1为本发明实施例1的结构示意图；
附图2为本发明实施例1中弹簧片组的结构示意图；
附图3为图1中A部的放大图；
附图4为本发明实施例2的结构示意图；
附图5为图4中B部的放大图；
1、弹簧片组，2、垂向弹片，3、转向弹片，4、第一盖板，5、第二盖板，6、间隙，7、应变感知器，8、滚珠，9、凹坑，10、弹性元件，11、侧壁，12、侧壁，13、硅胶材料套。
具体实施方式
实施例1：
参阅图1-2，一种可植入式椎间盘，包括设置在限位结构中的弹簧片组1，其中弹簧片组1的周边间隔若干个向一侧外弯曲延伸的垂向弹片2和若干个向另一侧外弯曲延伸的转向弹片3，限位结构包括覆盖在垂向弹片2外的第二盖板5和覆盖在转向弹片3外的第一盖板4，第一盖板4的侧壁11和第二盖板5的侧壁12之间存在间隙6，在垂向弹片2和转向弹片3上分别嵌入设有无线模块的应变感知器7。在转向弹片3侧的弹簧片组1和第一盖板4之间设有滚珠8，滚珠8的直径不小于转向弹片3的高度。在弹簧片组1上设有凹坑9，滚珠8设置在凹坑9内。第一盖板4的侧壁11位于第二盖板5的侧壁12的内侧。在第一盖板4的侧壁11和第二盖板5的侧壁12之间设有弹性元件10。弹簧片组1上的垂向弹片2和转向弹片3为冲压一体成型。在第一盖板4和第二盖板5外套设有硅胶材料套13。
弹簧片组1上一体成型垂向弹片2和转向弹片3，垂向弹片2提供抵抗垂向变形的能力，限制垂向自由度，转向弹片3主要提供抗屈伸和侧向弯曲的能力，限制弯曲自由度，整个弹簧片组还可以缓冲外部的冲击力，第二盖板5侧壁12可以限制垂向弹片2弯曲度，进一步限制垂向弹片2的压缩变形，从而模拟脊柱椎间盘之间的真实受力情况，第一盖板4的侧壁11和第二盖板5的侧壁12之间的间隙6可以保证脊椎之间具有适当的水平运动空间，通过弹性元件10的进一步限制，能限制其水平运动的位移，减轻相邻节段之间的受力；应变感知器7可以测量弹片的变形量，并通过无线模块定期向外发送。整个椎间盘结构简单，使用寿命长。当承受轴向压力时，压力由不易变形的滚珠8和容易变形的垂向弹片2承受，垂向弹片3的变形程度可以直接反映压力的大小，当承受侧向弯曲压力时，滚珠8不承受压力，弯矩主要由垂向弹片2和转向弹片3来承受，由于垂向弹片2的弯曲刚度大于转向弹片3的弯曲刚度，因此转向弹片3的变形程度反映了弯矩的大小；当承受扭力时，扭矩主要由上第二盖板之间的弹性元件10承受，从而实现不同方向受力时变形度的物理解耦，进一步提高数据测量的准确性。
为保证本实施例中加入无线模块的应变感知器后的可植入式椎间盘的测量准确，对其进行标定，包括以下步骤：
1)、在限位结构上施加n组可由标准多维力传感器测量的载荷，F0＝(F1，F2，…，Fn)；
2)、测得应变感知器对应的差分电压输出量，U0＝(u1，u2，...un)；
3)、令
Figure BDA0001540101260000041
根据最小二乘法基本原理，对k求偏导且令偏导数等于0，当样本数n足够多时，带入电压和载荷的值，可得到k的值，
Figure BDA0001540101260000042
4)、将k的值写入应变感知器内，完成标定。
应变感知器在人体内工作时，可以将测得的应变电信号结合标定数据直接计算转化为标准的多维受力数据，提高测量的简便性和数据的准确性。
实施例2
参阅图4-5，为另一种可植入式椎间盘，包括设置在限位结构中的弹簧片组1，其中弹簧片组1的周边间隔若干个向一侧外弯曲延伸的垂向弹片2和若干个向另一侧外弯曲延伸的转向弹片3，限位结构包括覆盖在垂向弹片2外的第二盖板5和覆盖在转向弹片3外的第一盖板4，第一盖板4的侧壁11和第二盖板5的侧壁12之间存在间隙6，在垂向弹片2和转向弹片3上分别嵌入设有无线模块的应变感知器7。在转向弹片3侧的弹簧片组1和第一盖板4之间设有滚珠8，滚珠8的直径不小于转向弹片3的高度。在弹簧片组1上设有凹坑9，滚珠8设置在凹坑9内。在第一盖板4的侧壁11和第二盖板5的侧壁12之间设有弹性元件10。弹簧片组1上的垂向弹片2和转向弹片3为冲压一体成型。在第一盖板4和第二盖板5外套设有硅胶材料套13。本实施例与实施例1的区别之处在于：第一盖板4的侧壁11位于第二盖板5的侧壁12的外侧。其它技术特征与实施例1相同，在此不予赘述。

Claims (7)

1.一种可植入式椎间盘，其特征在于：包括设置在限位结构中的弹簧片组，其中沿弹簧片组的周边分别设有若干个向上侧弯曲延伸的垂向弹片和若干个向下侧弯曲延伸的转向弹片，限位结构包括覆盖在垂向弹片外的第二盖板和覆盖在转向弹片外的第一盖板，第二盖板的侧壁用于限制垂向弹片的弯曲，第一盖板侧壁和第二盖板侧壁之间存在间隙，第一盖板的侧壁位于第二盖板的侧壁的内侧，在所述第一盖板和第二盖板外套设有硅胶材料套。
2.根据权利要求1所述的一种可植入式椎间盘，其特征在于：在所述垂向弹片和所述转向弹片上分别嵌入有设置无线电子模块的应变感知器。
3.根据权利要求1或2所述一种可植入式椎间盘，其特征在于：所述垂向弹片和所述转向弹片沿所述弹簧片组周边间隔设置。
4.根据权利要求3所述一种可植入式椎间盘，其特征在于：在所述转向弹片侧的所述弹簧片组和所述第一盖板之间设有滚珠，滚珠的直径不小于所述转向弹片的高度。
5.根据权利要求4所述的一种可植入式椎间盘，其特征在于：在所述弹簧片组上设有凹坑，所述滚珠设置在凹坑内。
6.根据权利要求1或2所述的一种可植入式椎间盘，其特征在于：在所述间隙内的所述第一盖板侧壁和第二盖板侧壁之间设有弹性元件。
7.根据权利要求1或2所述的一种可植入式椎间盘，其特征在于：所述弹簧片组上的垂向弹片和转向弹片为冲压一体成型。
CN201810010402.8A 2018-01-05 2018-01-05 一种可植入式椎间盘 Expired - Fee Related CN108245289B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810010402.8A CN108245289B (zh) 2018-01-05 2018-01-05 一种可植入式椎间盘

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810010402.8A CN108245289B (zh) 2018-01-05 2018-01-05 一种可植入式椎间盘

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108245289A CN108245289A (zh) 2018-07-06
CN108245289B true CN108245289B (zh) 2021-07-20

Family

ID=62724853

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810010402.8A Expired - Fee Related CN108245289B (zh) 2018-01-05 2018-01-05 一种可植入式椎间盘

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108245289B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN210644254U (zh) * 2018-06-12 2020-06-02 深圳市立心科学有限公司 具有缓冲部的椎间融合器

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006091627A2 (en) * 2005-02-23 2006-08-31 Joint Synergy, Llc Interior insert ball and dual socket joint
CN101355916A (zh) * 2005-09-01 2009-01-28 脊椎动力学公司 假体椎间盘
WO2010019289A1 (en) * 2008-08-14 2010-02-18 Mark Darryl Antonacci Expandable cage for intervertebral body fusion
CN105055055A (zh) * 2015-08-12 2015-11-18 陈伟 一种具有活动能力和方便置入的仿生人工椎体
CN105455927A (zh) * 2016-01-13 2016-04-06 吴同申 一种脊柱植入物用双向预应力夹紧装置及其安装方法
CN106037906A (zh) * 2016-07-04 2016-10-26 首都医科大学 一种可转动的腰椎弹性固定装置
CN107638236A (zh) * 2017-04-28 2018-01-30 李照文 一种椎间动态固定器

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020128714A1 (en) * 1999-06-04 2002-09-12 Mark Manasas Orthopedic implant and method of making metal articles
US7291171B2 (en) * 2002-05-10 2007-11-06 Ferree Bret A Artificial disc replacement (ADR) using elastic tether member
US7621956B2 (en) * 2003-07-31 2009-11-24 Globus Medical, Inc. Prosthetic spinal disc replacement
US8323342B2 (en) * 2005-05-17 2012-12-04 Schwab Frank J Intervertebral implant
EP1988854A2 (en) * 2006-02-15 2008-11-12 M. S. Abdou Devices and methods for inter-vertebral orthopedic device placement
US7892285B2 (en) * 2007-01-02 2011-02-22 Zimmer Spine, Inc. Universal joint total disc replacement

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006091627A2 (en) * 2005-02-23 2006-08-31 Joint Synergy, Llc Interior insert ball and dual socket joint
CN101355916A (zh) * 2005-09-01 2009-01-28 脊椎动力学公司 假体椎间盘
WO2010019289A1 (en) * 2008-08-14 2010-02-18 Mark Darryl Antonacci Expandable cage for intervertebral body fusion
CN105055055A (zh) * 2015-08-12 2015-11-18 陈伟 一种具有活动能力和方便置入的仿生人工椎体
CN105455927A (zh) * 2016-01-13 2016-04-06 吴同申 一种脊柱植入物用双向预应力夹紧装置及其安装方法
CN106037906A (zh) * 2016-07-04 2016-10-26 首都医科大学 一种可转动的腰椎弹性固定装置
CN107638236A (zh) * 2017-04-28 2018-01-30 李照文 一种椎间动态固定器

Also Published As

Publication number Publication date
CN108245289A (zh) 2018-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100859827B1 (ko) 동적 척추 안정장치
Gardner‐Morse et al. Physiological axial compressive preloads increase motion segment stiffness, linearity and hysteresis in all six degrees of freedom for small displacements about the neutral posture
Twomey et al. Flexion creep deformation and hysteresis in the lumbar vertebral column
US7235103B2 (en) Artificial intervertebral disc
Teixeira et al. Diaphragmatic dysfunction in patients with idiopathic inflammatory myopathies
Hecht et al. Neurologic morbidity associated with achondroplasia
US20020007124A1 (en) Sensorbed
CN108245289B (zh) 一种可植入式椎间盘
McNally et al. Development and validation of a new transducer for intradiscal pressure measurement
CN201194833Y (zh) 一种腰椎弹性内固定器
CN107157454A (zh) 一种中医脉诊用仿生医生手指系统及信号采集方法
Schmitter et al. Chronic stress and temporalis muscle activity in TMD patients and controls during sleep: a pilot study in females
Ashton-Miller et al. Biomechanics of the human spine
Schroerlucke et al. How does a novel monoplanar pedicle screw perform biomechanically relative to monoaxial and polyaxial designs?
CN105030248A (zh) 一种糖尿病并发症足部溃疡监控系统
Hindle et al. Rotational mobility of the human back in forward flexion
Gholizadeh et al. Comparison of two High-Intensity Interval Training (HIIT) for two weeks on fat oxidation, body fat percentage and vo2max in overweight young males
CN104323846A (zh) 一种万向弹性固定棒
CN203153768U (zh) 仿真负重状态医用检查辅助装置
Moreno et al. Wearable robot technologies
CN205339382U (zh) 一种神经内科理疗枕
SE517276C2 (sv) Komprimerbar fotplatta för registrering av tryck
Ahmadiafshar et al. A study of relation between BCG scar and atopy in schoolchildren of Zanjan city
CN114948153A (zh) 具有力传感检测和推力功能的椎间隙弹性撑开内固定装置
Czerwosz et al. Analysis of postural sway in patients with normal pressure hydrocephalus: effects of shunt implantation

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20210720