CN108814776A - 兼具弹性及运动能力的人工椎间盘假体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种兼具弹性及运动能力的人工椎间盘假体，包括上终板和下终板，所述上终板和下终板之间夹设有金属橡胶件，所述上终板可相对金属橡胶件转动；所述上终板上侧面和下终板下侧面分别设置有的球面隆起部，上终板下侧面设置有向上凹的球面凹部，所述金属橡胶件上部呈球面形并与上终板的球面凹部相配合。本发明兼具弹性及运动能力的人工椎间盘假体同时兼顾刚度和阻尼两项生物力学性能；可以更大幅度的吸收震动冲击力。

Description

兼具弹性及运动能力的人工椎间盘假体
技术领域
本发明涉及一种兼具弹性及运动能力的人工椎间盘假体，属于医疗器械领域。
背景技术
颈椎前路融合内固定是颈椎退行性疾病的经典手术方式，但是椎体节段融合后可能引起临近节段的生物力学变化，丢失颈椎关节活动度，可能加速邻近节段的椎间盘退变从而引起新的颈肩痛，而且有椎体不融合的风险，远期效果不如人意，故现在通常采用人工椎间盘技术来替代传统的植骨融合术
目前，人工椎间盘假体常采用高分子聚合体或合金作为髓核材料。高分子聚合体材料能提供光滑的关节表面并在一定的程度吸收震荡，但它的刚度却存在先天性不足。而合金材料虽可以保证刚度，却缺乏弹性及阻尼。两者都无法在使用过程中兼顾刚度和阻尼这两项生物力学性能。故目前常用的假体分为两大类，一类基本放弃了对弹性的要求，而注重椎间盘运动方面的实现。另一类诸如由硅橡胶、弹簧活塞等弹性元件设计而成的假体更多的关注于椎间盘的弹性，牺牲了假体运动功能。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种兼具弹性及运动能力的人工椎间盘假体，力学性能好，使用寿命长，解决现有人工椎间盘假体无法兼具弹性与运动的问题。
本发明采用以下方案实现：一种兼具弹性及运动能力的人工椎间盘假体，包括上终板和下终板，所述上终板和下终板之间夹设有金属橡胶件，所述上终板可相对金属橡胶件转动；所述上终板上侧面和下终板下侧面分别设置有的球面隆起部，上终板下侧面设置有向上凹的球面凹部，所述金属橡胶件上部呈球面形并与上终板的球面凹部相配合。
进一步的，所述球面凹部的球形面和金属橡胶件的球形面上均涂设有聚氨酯涂层，上终板上侧和下终板下侧分别设置有用以与相邻椎骨固定连接的连接耳部，连接耳部上具有连接孔。
进一步的，所述下终板上端面上设置有直径由槽底往槽口渐变小的固定槽，所述金属橡胶件下部嵌入固定槽中。
进一步的，所述金属橡胶件由密度不同的多层金属橡胶件组成，各层金属橡胶件的密度由上往下逐层递增。
进一步的，所述上终板下端面边缘处设置有多个向下凸起上限位块，所述下终板上端面边缘处设置有多对向上凸起的下限位块，每个上限位块伸入至所对应的一对下限位块中间并可随上终板转动在两下限位块之间往复移动。
进一步的，所述上限位块与两侧的下限位块之间分别间隔3~7°，上限位块与下终板的上端面之间以及下限位块与上终板的下端面之间均留有间隔。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）与传统高分子聚合体材料或是合金材料构成的髓核相比，金属橡胶构成的髓核保留了两者的优点，即同时兼顾刚度和阻尼两项生物力学性能；
（2）采用多层金属橡胶，上面密度小，下面密度大，低密度的金属橡胶使假体无需受到很大的力便可产生相应形变，减轻患者的用力的负担，高密度的金属橡胶可以保证髓核不会被外力破坏，且与低密度的金属橡胶组成多级吸能系统，从而可以更大幅度的吸收震动冲击力。
（3）髓核与上终板配合的弧面结合限位块的应用，给假体提供了相对运动的条件，且将运动幅度控制于一定范围内。
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例构造立体图；
图2是本发明实施例纵向剖面图；
图3是本发明实施例中上限位块和下限位块配合示意图；
图中标号说明：1-上终板、2-连接耳部、3-上限位块、4-下终板、5-下限位块、6-聚氨酯涂层、7-下层金属橡胶、8-上层金属橡胶。
具体实施方式
如图1~3所示，一种兼具弹性及运动能力的人工椎间盘假体，包括上终板1和下终板4，所述上终板1和下终板4之间夹设有金属橡胶件，金属橡胶件由不锈钢金属丝编织冲压而成；所述上终板可相对金属橡胶件转动；所述上终板1上侧面和下终板4下侧面分别设置有的球面隆起部，球面隆起部与相邻椎骨端部配合，上终板下侧面设置有向上凹的球面凹部，所述金属橡胶件上部呈球面形并与上终板的球面凹部相配合。本发明通过采用金属橡胶材质髓核，以实现假体在患者运动时的压缩及吸能作用，由优秀材质金属丝制成的金属橡胶比传统的高分子髓核材料具有更强的耐磨、耐腐蚀性能，从而使本假体具有更长使用寿命，解决现有人工椎间盘假体并未兼具弹性与运动等问题，以及在中长期使用中性能下降甚至失效的缺陷，符合了理想假体设计的原则。
在本实施例中，所述球面凹部的球形面和金属橡胶件的球形面上均涂设有聚氨酯涂层6，聚氨酯涂层6用以形成光滑关节面，且由于聚氨酯的可压缩特性，使得涂层会随内部的金属橡胶压缩而产生相应变形，避免了涂层因内部产生空隙而破裂，同时聚氨酯高耐磨的特性使接触面使用寿命大大加长。
在本实施例中，上终板上侧和下终板下侧分别设置有用以与相邻椎骨固定连接的连接耳部2，连接耳部2上具有连接孔。
在本实施例中，所述下终板上端面上设置有直径由槽底往槽口渐变小的固定槽，所述金属橡胶件下部嵌入固定槽中，由于固定槽上窄下宽的设计，由金属橡胶件形成髓核在放置时可以通过底端四周向中心施压的方式将其嵌入固定槽中，且在撤去压力后实现卡位。
在本实施例中，所述金属橡胶件是由密度不同的上层金属橡胶件8和下层金属橡胶件7组成，密度较低的上层金属橡胶件覆盖在密度较高的下层金属橡胶件上，下层金属橡胶件上表面也是球面，本发明采用两层具有弹性多孔特性的金属橡胶作为髓核材料，在具体实施过程中，金属橡胶件可以由多层金属橡胶件组成，各层金属橡胶件的密度由上往下逐层递增。
在本实施例中，所述上终板下端面边缘处设置有多个向下凸起上限位块3，所述下终板上端面边缘处设置有多对向上凸起的下限位块5，每个上限位块伸入至所对应的一对下限位块中间并可随上终板转动在两下限位块之间往复移动；从而实现假体转动的限位功能。
在本实施例中，所述上限位块与两侧的下限位块之间分别间隔3~7°，具体根据假体安放部位决定，颈椎间隔角度大于腰椎；上限位块与下终板的上端面之间以及下限位块与上终板的下端面之间均留有间隔，保证假体轴向有一定的压缩预留空间。
当本产品实际应用时，将上终板1和下终板4的球面隆起部与对应椎骨凹面配合，再通过连接耳部对假体进行可靠固定，球面隆起部的设计使上、下终板与相连椎骨结合更密切，有助于日后骨组织长入以及附着。
当假体需被动运动时，涂有聚氨酯涂层6的上层金属橡胶件8与上终板1产生相对滑移或挤压力，从而实现假体的运动，此过程中若有挤压力的产生，则上层金属橡胶8件首先受压变形，如果挤压力较大时，下层金属橡胶件7也会有一定相应形变，从而形成多级耗能系统，对运动中的能量进行更为有效的吸收。
假体轴向运动或前后倾时，上、下限位块3、5随上、下终板1、4运动到一定程度时，限位块会先顶住对应的终板，从而限制假体的进一步运动，实现假体弯曲及轴向移动的限位功能；假体绕轴线转动时，当转动超过一定角度时，上限位块3与下限位块5高度重叠部分会相接触，从而限制假体的进一步转动，实现假体绕轴转动的限位功能。
本发明兼具弹性及运动能力的人工椎间盘假体是在对传统已实际应用的椎间盘假体进行优化改进的基础上提出的一种全新的假体结构，它具有以下优点：
（1）与传统高分子聚合体材料或是合金材料构成的髓核相比，金属橡胶构成的髓核保留了两者的优点，即同时兼顾刚度和阻尼两项生物力学性能；
（2）采用多层金属橡胶，上面密度小，下面密度大，低密度的金属橡胶使假体无需受到很大的力便可产生相应形变，减轻患者的用力的负担，高密度的金属橡胶可以保证髓核不会被外力破坏，且与低密度的金属橡胶组成多级吸能系统，从而可以更大幅度的吸收震动冲击力。
（3）髓核与上终板配合的弧面结合限位块的应用，给假体提供了相对运动的条件，且将运动幅度控制于一定范围内。
本发明兼具弹性及运动能力的人工椎间盘假体可用于腰椎间盘突出症、颈椎间盘退行性病变等脊椎骨疾病治疗。
上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种兼具弹性及运动能力的人工椎间盘假体，其特征在于：包括上终板和下终板，所述上终板和下终板之间夹设有金属橡胶件，所述上终板可相对金属橡胶件转动；所述上终板上侧面和下终板下侧面分别设置有的球面隆起部，上终板下侧面设置有向上凹的球面凹部，所述金属橡胶件上部呈球面形并与上终板的球面凹部相配合。
2.根据权利要求1所述的兼具弹性及运动能力的人工椎间盘假体，其特征在于：所述球面凹部的球形面和金属橡胶件的球形面上均涂设有聚氨酯涂层，上终板上侧和下终板下侧分别设置有用以与相邻椎骨固定连接的连接耳部，连接耳部上具有连接孔。
3.根据权利要求1所述的兼具弹性及运动能力的人工椎间盘假体，其特征在于：所述下终板上端面上设置有直径由槽底往槽口渐变小的固定槽，所述金属橡胶件下部嵌入固定槽中。
4.根据权利要求1、2或3所述的兼具弹性及运动能力的人工椎间盘假体，其特征在于：所述金属橡胶件由密度不同的多层金属橡胶件组成，各层金属橡胶件的密度由上往下逐层递增。
5.根据权利要求1所述的兼具弹性及运动能力的人工椎间盘假体，其特征在于：所述上终板下端面边缘处设置有多个向下凸起上限位块，所述下终板上端面边缘处设置有多对向上凸起的下限位块，每个上限位块伸入至所对应的一对下限位块中间并可随上终板转动在两下限位块之间往复移动。
6.根据权利要求4所述的兼具弹性及运动能力的人工椎间盘假体，其特征在于：所述上限位块与两侧的下限位块之间分别间隔3~7°，上限位块与下终板的上端面之间以及下限位块与上终板的下端面之间均留有间隔。
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