CN108969159B - 椎间运动保留装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种椎间运动保留装置。包括上接骨板、下接骨板，上接骨板、下接骨板之间嵌入由内衬与髓核构成的球面摩擦副；上接骨板内凹成型有嵌入槽，内衬设有嵌入所述嵌入槽的止退构件；内衬相对于上接骨板静止不动或实现旋转或平移，髓核相对于下接骨板静止不动或实现旋转或平移，内衬与髓核形成的球面摩擦副旋转中心则无轴向位移或实现前、后、左、右方向的自由移动。本发明提供窝槽结构与接骨板结构相分离的设计方案，窝槽结构设置在内衬构件中与上接骨板以嵌套方式直接连接在一起，同髓核和下接骨板嵌套结构配合使用形成完整的椎间运动保留装置，使得性能优异的不同材料种类的非金属‑非金属摩擦副在椎间运动保留装置中的应用成为可能。

Description

椎间运动保留装置

技术领域

本发明涉及骨科医疗用品的结构设计和应用技术领域，特别涉及一种椎间运动保留装置。

背景技术

椎间运动保留装置作为非融合手术产品的代表，拥有广阔的市场前景，国内目前尚无一款自主研发的人工椎间运动保留装置获得CFDA批准，国内椎间运动保留装置均处在专利保护阶段，已经授权和在申请的专利多是在国外已应用产品基础上对结构外形或者材料进行部分改动，产品部件之间的相对运动形式以及产品部件之间的连接固定方式并没有进行较大的改动或者显著的结构创新。

传统椎间运动保留装置通常采用三片式或者两片式结构设计，三片式结构设计通常采用上接骨板上表面内凹球形槽设计，充当窝槽与髓核球面凸起形成球窝关节面，两片式结构设计通常是球形凸起直接与上接骨板或者下接骨板一体加工成型，而窝槽直接内凹成型在另外一个接骨板表面，窝槽与接骨板一体式成型设计在进行材料选择时既要考虑接骨板的承载强度和骨长入性，又要同时考虑摩擦配副的耐磨损性能，使得接骨板的材料选择受到一定限制，而市场上较少有产品采用窝槽与接骨板分离的结构设计。

鉴于国内目前该技术领域产品研发状况，一款拥有自主研发创新结构、窝槽结构与接骨板以两个构件的形式直接连接、摩擦配副可以选择耐磨损性能更优的材料组合的椎间运动保留装置产品拥有十分迫切的市场需求。

发明内容

本发明所解决的第一个技术问题是提供一种窝槽结构与接骨板以两个构件的形式直接连接、摩擦配副可以选择耐磨损性能更优的材料组合的椎间运动保留装置。本发明所解决的第二个技术问题是提供一种采用窝槽结构与接骨板结构相分离的设计，窝槽结构设置在内衬构件中与上接骨板以嵌套方式直接连接在一起，同髓核和下接骨板嵌套结构配合使用形成完整的椎间运动保留装置，使得性能优异的不同材料种类的非金属-非金属(聚醚醚酮-超高分子量聚乙烯)摩擦副在椎间运动保留装置中的应用成为可能，避免传统椎间运动保留装置产品同种金属或非金属材料形成摩擦副导致的产品耐磨性能较差，金属与非金属形成的摩擦配副易产生非金属磨屑，进而导致骨质溶解、植入物松弛和假体失效等并发症问题。本发明所解决的第三个技术问题是提供一种止退环作为内衬与上接骨板的锁定结构，保障内衬与上接骨板之间的长期有效连接，同时止退环的设计还能实现内衬相对于上接骨板之间的旋转运动，可转动式内衬确保在较大摩擦力作用下将髓核与内衬之间的相对运动转移到内衬与上接骨板之间，能够有效将最大应力转移，能够减小球窝关节摩擦面之间的磨损量，延长摩擦副的使用寿命，进而延长产品使用寿命的椎间运动保留装置。本发明所解决的的第四个技术问题是提供一种内衬与上接骨板左、右可动配合方式，结合髓核与下接骨板前、后可动配合方式，组成的椎间运动保留装置能够实现旋转中心前、后、左、右四个方向的平移，扩大装置的旋转中心运动范围，更接近健康人群脊柱的运动范围，利于术后手术节段快速恢复正常运动，另一方面，装置旋转中心位置可动，运动范围较大，使得装置植入位置要求严苛程度降低，降低骨科医生的手术难度，提高手术效率的椎间运动保留装置。

本发明的技术解决方案是所述椎间运动保留装置，包括上接骨板、下接骨板，其特殊之处在于，所述上接骨板、下接骨板之间嵌入由内衬与髓核构成的球面摩擦副；所述上接骨板内凹成型有嵌入槽，所述内衬设有嵌入所述嵌入槽的止退构件；内衬相对于上接骨板静止不动或实现旋转或平移，髓核相对于下接骨板静止不动或实现旋转或平移，内衬与髓核形成的球面摩擦副旋转中心则无轴向移动或实现前、后、左、右方向的自由移动。

作为优选：所述内衬由沿衬体顶面经缩径凸伸的凸环体构成，所述内衬的凸环体外周壁所设外槽嵌套止退环后一并嵌入所述上接骨板嵌入槽槽壁所设的内槽内，止退环弹性张开，卡扣在止退环内槽和止退环外槽之间。

作为优选：所述止退环通过止退缺口变形张开，卡扣在内衬凸环体的止退环外槽内，相对于内衬凸环体自由转动而不脱出，将卡扣有止退环的内衬由下至上推进上接骨板嵌入槽，止退环接触嵌入槽时，止退环在嵌入槽的挤压作用下止退缺口收缩变形外径尺寸减小到与嵌入槽尺寸相同，进入嵌入槽内部，至嵌入槽止退环内槽位置时，止退环弹性张开，卡扣在止退环内槽和止退环外槽之间，将内衬牢固固定在上接骨板内。

作为优选：所述内衬板上表面设有经缩径凸伸的凸起结构，凸起结构外径尺寸小于内衬的外形尺寸，上接骨板下端设有阶梯型嵌入槽，凸起结构完全进入嵌入槽，内衬一部分进入嵌入槽内部，在梯度式增加上接骨板的厚度确保上接骨板承载能力的原则下实现阶梯型过盈配合。

作为优选：所述内衬板两侧壁自前而后设有锥形止退块，所述内衬板上部设有自前而后的锥形止退块，所述上接骨板板面开设一端开口的嵌入槽、位于开口部位的嵌入槽内槽壁对称内凹与所述锥形止退耳板外形匹配的耳板槽、位于开口部位的嵌入槽槽底凹设与止退块外形一致的坡度状止退块槽；所述内衬自前往后进入上接骨板嵌入槽，锥形止退耳板和止退块在嵌入槽挤压作用下收缩变形，直至进入到耳板槽和止退块槽内，恢复变形卡扣在其中，从而将内衬牢固卡扣在上接骨板内。

作为优选：所述内衬的侧壁凸设自下而上的锥形止退耳板、所述上接骨板板面凹设嵌入槽、所述嵌入槽槽壁对称内凹与所述锥形止退耳板外形匹配的耳板槽，所述内衬自下往上进入上接骨板嵌入槽，锥形止退耳板在嵌入槽挤压作用下收缩变形，直至进入到耳板槽内，恢复变形卡扣在其中，从而将内衬牢固卡扣在上接骨板内。

作为优选：所述内衬四周壁凸设自上而下的锥形耳板，所述锥形耳板环绕内衬四周壁连成一圈，所述上接骨板嵌入槽槽壁周设外形尺寸与所述锥形耳板相对应的耳板槽，内衬自下而上植入上接骨板嵌入槽，在嵌入槽挤压作用下，耳板变形收缩进入嵌入槽内，至耳板槽位置恢复变形，卡扣在耳板槽内，从而实现内衬与上接骨板的配合。

作为优选：所述内衬前、后两侧壁设有锥度自上而下的锥形耳板，上接骨板嵌入槽前后两侧相应设有外形与锥形耳板一致，但长度大于锥形耳板长度的耳板槽，所述锥形耳板通过上接骨板嵌入槽的挤压变形进入耳板槽后，卡扣在耳板槽内，沿所述锥形耳板槽左右移动，实现内衬相对于上接骨板左右平移。

作为优选：所述球面摩擦副的内衬由非金属聚醚醚酮材料制成，所述球面摩擦副的髓核由超高分子量聚乙烯材料制成；所述球面摩擦副呈间隙配合，且所述内衬下表面的内凹摩擦球面半径值比所述髓核的外凸摩擦球面半径值大0.05～0.2mm，便于在内凹摩擦球面和外凸摩擦球面之间形成液体润滑层，减小摩擦副之间的摩擦力，增加球面摩擦副运动灵活度。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

⑴本发明采用窝槽结构与接骨板结构相分离的设计，窝槽结构设置在内衬构件中与上接骨板以嵌套方式直接连接在一起，同髓核和下接骨板嵌套结构配合使用形成完整的椎间运动保留装置，使得性能优异的不同材料种类的非金属-非金属(聚醚醚酮-超高分子量聚乙烯)摩擦副在椎间运动保留装置中的应用成为可能，避免传统椎间运动保留装置产品同种金属或非金属材料形成摩擦副导致的产品耐磨性能较差，金属与非金属形成的摩擦配副易产生非金属磨屑，进而导致骨质溶解、植入物松弛和假体失效等并发症问题。

⑵本发明内衬与上接骨板之间设有多种固定连接方式，除了有依靠传统机械结构外形实现两者之间连接的方式，还有设有保障性结构的连接方式，止退环结构作为内衬与上接骨板的固定方式的保障结构，保障内衬与上接骨板之间的长期有效连接，同时止退环结构的设计还能实现内衬相对于上接骨板之间的旋转运动，可转动式内衬确保在较大摩擦力作用下将髓核与内衬之间的相对运动转移到内衬与上接骨板之间，能够有效将最大应力转移，能够减小球窝关节摩擦面之间的磨损量，延长摩擦副的使用寿命，进而延长产品的使用寿命。

⑶本发明的上接骨板下端设有阶梯型嵌入槽，凸起结构完全进入嵌入槽，内衬部分进入嵌入槽内部，阶梯型过盈配合能够梯度式增加上接骨板的厚度，避免整体嵌入式进入上接骨板结构过多，导致上接骨板承载能力下降问题。

⑷本发明的止退环通过止退缺口变形张开卡扣在内衬凸起结构止退环槽内，可以相对于内衬凸起结构自由转动而不脱出，将卡扣有止退环的内衬由下至上推进上接骨板嵌入槽，止退环接触嵌入槽时，止退环在嵌入槽的挤压作用下止退缺口收缩变形外径尺寸减小到与嵌入槽尺寸相同，进入嵌入槽内部，至嵌入槽止退环外槽位置时，止退环弹性张开，卡扣在止退环内槽和止退环外槽之间，将内衬牢固固定在上接骨板内，有效避免内衬与上接骨板配合因为运动磨损而导致的配合不牢、脱出问题。

⑸本发明内衬与上接骨板左、右可动配合方式，结合髓核与下接骨板前、后可动配合方式，组成的椎间运动保留装置能够实现旋转中心前、后、左、右四个方向的平移，扩大装置的旋转中心运动范围，更接近健康人群脊柱的运动范围，利于术后手术节段快速恢复正常运动，另一方面，装置旋转中心位置可动，运动范围较大，使得装置植入位置要求严苛程度降低，降低骨科医生的手术难度，提高手术效率。

附图说明

图1是本发明椎间运动保留装置立体结构示意图；

图2是本发明椎间运动保留装置的矢状面剖视图；

图3是本发明椎间运动保留装置的内衬与上接骨板设有止退环的结构示意图；

图4是本发明椎间运动保留装置的内衬与上接骨板阶梯嵌套配合的矢状面剖视图；

图5是本发明椎间运动保留装置设有止退块和止退耳板的内衬结构示意图；

图6是本发明椎间运动保留装置设有止退块槽和止退耳板槽的上接骨板结构示意图；

图7是本发明椎间运动保留装置的内衬与上接骨板设有多个锥形止退耳板结构的配合示意图。

主要组件符号说明：

上接骨板1	环形嵌入槽11	止退环内槽111	嵌入槽12
				耳板槽13	坡度状止退块槽14	上接骨板倒齿15	下接骨板2
嵌入槽21	下接骨板倒齿22	内衬3	止退环31
				止退缺口311	内凹摩擦球面槽32	凸环体33	止退环外槽331
锥形止退耳板34	锥形止退块35	髓核4	外凸摩擦球面槽41
				髓核支撑体42	应力过渡斜锥面43	过渡圆角/倒角44

具体实施方式

本发明下面将结合附图作进一步详述：

图1、图2示出了本发明的第一个实施例。

请参阅图1所示，该椎间运动保留装置，包括上接骨板1、下接骨板2，所述上接骨板1、下接骨板2之间嵌入由内衬3与髓核4构成的球面摩擦副；所述上接骨板1内凹成型有嵌入槽12；内衬3相对于上接骨板1静止不动或实现旋转或平移，髓核4相对于下接骨板2实现前、后平移，内衬3与髓核4形成的球面摩擦副旋转中心则无轴向移动或实现前、后、左、右方向的自由移动。

本实施例中，所述球面摩擦副的内衬3由非金属聚醚醚酮材料制成，所述球面摩擦副的髓核4由超高分子量聚乙烯材料制成；所述球面摩擦副呈间隙配合，且所述内衬3下表面的内凹摩擦球面槽半径值比所述髓核4的外凸摩擦球面槽41半径值大0.05～0.2mm，便于在内凹摩擦球面槽32和外凸摩擦球面槽41之间形成液体润滑层，减小摩擦副之间的摩擦力，增加球面摩擦副运动灵活度。

请参阅图1、图2所示，上接骨板倒齿15、下接骨板倒齿22均是直角三棱锥倒齿，两直角面分别与假体后端平行或成一定夹角，与假体侧端平行；所述直角三棱锥固定倒齿在上接骨板1上表面和下接骨板2下表面呈非对称式布置，上接骨板1倒齿布局呈“O”型，六个直角三棱锥倒齿对称布在“O”型左右侧边，左右边各三个倒齿呈120°～175°钝角三角形布局，每个倒齿15均与所在位置点的切面垂直，保证倒齿能够垂直插入上椎体下表面，确保初始植入假体时的有效固定；所述下接骨板2固定倒齿22布局自前端至后端呈“八”字型，左右对称各三个直角三棱锥倒齿。

本实施例中，所述下接骨板2内凹成型有嵌入槽21；所述髓核4由髓核支撑体42、髓核支撑体42侧壁设置的侧翼板(图中未示)、沿髓核支撑体42上平面缩径凸伸的应力过渡斜锥面43、应力过渡斜锥面43顶端经圆角/倒角44过渡成型的外凸摩擦球面槽41组成。

请参阅图2所示，所述内衬3内凹球冠状摩擦球面槽32的球面半径值大于所述髓核外凸摩擦球顶摩擦球面槽41；内衬3相对于上接骨板1静止不动或实现旋转或平移，髓核4相对于下接骨板2静止不动或实现旋转或平移，内衬3与髓核4形成的球面摩擦副旋转中心则无轴向移动或实现前、后、左、右方向的自由移动。

图3示出了本发明的第二个实施例。

请参阅图3所示，本实施例与第一实施例的区别在于，所述上接骨板1由板体上凹设的环形嵌入槽11、环形嵌入槽11槽壁设有供止退环31嵌入的止退环内槽111组成。所述内衬3由沿衬体顶面经缩径凸伸的凸环体33构成，所述内衬3的凸环体33外周壁设有用于嵌套止退环31的止退环外槽331，当内衬3的止退环外槽331嵌套止退环31后一并嵌入所述上接骨板环形嵌入槽11槽壁所设的止退环内槽111内，止退环31弹性张开，卡扣在止退环内槽111和止退环外槽331之间。

本实施例中，所述止退环31通过止退缺口311变形张开，卡扣在内衬凸环体33的止退环外槽331内，相对于内衬凸环体33自由转动而不脱出，将卡扣有止退环31的内衬3由下至上推进上接骨板环形嵌入槽11，止退环31接触环形嵌入槽11时，止退环31在环形嵌入槽11的挤压作用下止退缺口311收缩变形外径尺寸减小到与环形嵌入槽11尺寸相同，进入环形嵌入槽11内部，至环形嵌入槽止退环内槽111位置时，止退环31弹性张开，卡扣在止退环内槽111和止退环外槽331之间，将内衬3牢固固定上接骨板1内。内衬3相对于上接骨板1可以自由转动，但是不能产生任何方向的移动，髓核4相对于下接骨板2静止不动或者实现旋转或平移，内衬3与髓核4形成的球面摩擦副旋转中心则可以静止不动或者可实现前、后、左、右方向的自由移动。

图4示出了本发明的第三个实施例。

请参阅图4所示，所述内衬3板上表面设有经缩径凸伸的凸起结构33，凸起结构33外径尺寸小于内衬的外形尺寸，上接骨板1下端设有阶梯型嵌入槽12，凸起结构33完全进入嵌入槽12，内衬3一部分进入嵌入槽12内部，在梯度式增加上接骨板1的厚度确保上接骨板承载能力的原则下实现阶梯型过盈配合，最终内衬3相对于上接骨板1静止不动，髓核4相对于下接骨板2静止不动或者实现旋转或平移，内衬3与髓核4形成的球面摩擦副旋转中心则可以静止不动或者可实现前、后、左、右方向的自由移动。

图5～图6示出了本发明的第四个实施例。

请参阅图5所示，所述内衬3板两侧壁自前而后设有锥形止退耳板34，所述内衬3板上部设有自前而后的锥形止退块35。

请参阅图6所示，上接骨板1板面开设一端开口的嵌入槽12、位于开口部位的嵌入槽12内槽壁对称内凹与锥形止退耳板34外形匹配的耳板槽13、位于开口部位的嵌入槽12槽底凹设与锥形止退块35外形一致的坡度状止退块槽14；所述内衬3自前往后进入上接骨板嵌入槽12，锥形止退耳板34和锥形止退块35在嵌入槽12挤压作用下收缩变形，直至进入到耳板槽13和止退块槽14内，恢复变形卡扣在其中，从而将内衬3牢固卡扣在上接骨板1内；内衬3相对于上接骨板1静止不动，髓核4相对于下接骨板2静止不动或实现旋转或平移，内衬3与髓核4形成的球面摩擦副旋转中心则无轴向移动或实现前、后、左、右方向的自由移动。

图7示出了本发明的第五个实施例。

请参阅图7所示，所述内衬3的侧壁凸设自下而上的锥形止退耳板34、所述上接骨板1板面凹设嵌入槽12、所述嵌入槽12槽壁对称内凹与所述锥形止退耳板34外形匹配的耳板槽13，所述内衬3自下往上进入上接骨板嵌入槽12，锥形止退耳板34在嵌入槽12挤压作用下收缩变形，直至进入到耳板槽13内，恢复变形卡扣在其中，从而将内衬3牢固卡扣在上接骨板1内；内衬3相对于上接骨板1静止不动，髓核4相对于下接骨板2静止不动或实现旋转或平移，内衬3与髓核4形成的球面摩擦副旋转中心则无轴向移动或实现前、后、左、右方向的自由移动。

本实施例的另一种变形是，所述内衬3四周壁凸设自上而下的锥形耳板(图中未示)，所述锥形耳板环绕内衬3四周壁连成一圈，所述上接骨板嵌入槽(图中未示)槽壁周设外形尺寸与所述锥形耳板相对应的耳板槽(图中未示)，内衬3自下而上植入上接骨板嵌入槽，在嵌入槽挤压作用下，耳板变形收缩进入嵌入槽内，至耳板槽位置恢复变形，卡扣在耳板槽内，从而实现内衬与上接骨板的配合。

本实施例的再一种变形是，内衬3前、后两侧壁设有锥度自上而下的锥形耳板34，上接骨板嵌入槽12前后两侧相应设有外形与锥形耳板34一致，但长度大于锥形耳板长度的耳板槽13，所述锥形耳板34通过上接骨板嵌入槽12的挤压变形进入耳板槽13后，卡扣在耳板槽13内，可沿所述锥形耳板槽13左右移动，实现内衬3相对于上接骨板1左右平移；内衬3相对于上接骨板1可以左右移动，髓核4相对下接骨板2静止不动或者可以实现旋转或移动，内衬3与髓核4形成的球面摩擦副旋转中心则可实现前、后、左、右方向的自由移动。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (3)

1.一种椎间运动保留装置，包括上接骨板、下接骨板，所述上接骨板、下接骨板之间嵌入由内衬与髓核构成的球面摩擦副；所述上接骨板内凹成型有嵌入槽，所述内衬设有嵌入所述嵌入槽的止退构件；内衬相对于上接骨板静止不动，髓核相对于下接骨板静止不动，内衬与髓核形成的球面摩擦副旋转中心则无轴向位移；所述内衬由沿衬体顶面经缩径凸伸的凸环体构成，其特征在于，所述内衬的凸环体外周壁所设外槽嵌套止退环后一并嵌入所述上接骨板嵌入槽的槽壁所设的内槽内，止退环弹性张开，卡扣在止退环内槽和止退环外槽之间；所述止退环通过止退缺口变形张开，卡扣在内衬凸环体的止退环外槽内，相对于内衬凸环体自由转动而不脱出，将卡扣有止退环的内衬由下至上推进上接骨板嵌入槽，止退环接触嵌入槽时，止退环在嵌入槽的挤压作用下止退缺口收缩变形外径尺寸减小到与嵌入槽尺寸相同，进入嵌入槽内部，至嵌入槽止退环内槽位置时，止退环弹性张开，卡扣在止退环内槽和止退环外槽之间，将内衬牢固固定在上接骨板内。

2.根据权利要求1所述椎间运动保留装置，其特征在于，所述球面摩擦副的内衬由非金属聚醚醚酮材料制成，所述球面摩擦副的髓核由超高分子量聚乙烯材料制成；所述球面摩擦副呈间隙配合，且所述内衬下表面的内凹摩擦球面半径值比所述髓核的外凸摩擦球面半径值大0.05～0.2mm，便于在内凹摩擦球面和外凸摩擦球面之间形成液体润滑层，减小摩擦副之间的摩擦力，增加球面摩擦副运动灵活度。

3.根据权利要求1所述椎间运动保留装置，其特征在于，所述内衬上表面设有经缩径凸伸的凸起结构，凸起结构外径尺寸小于内衬的外形尺寸，上接骨板下端设有阶梯型嵌入槽，凸起结构完全进入嵌入槽，内衬一部分进入嵌入槽内部，在梯度式增加上接骨板的厚度确保上接骨板承载能力的原则下实现阶梯型过盈配合。

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