CN109157312B - 一种基于金属橡胶的腰椎间盘假体结构及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于金属橡胶的腰椎间盘假体结构，包括从上到下顺序设置的上终板、髓核以及下终板，所述上终板的下表面设置有球面凹槽，所述髓核的上表面设置有球面穹顶，所述球面凹槽与球面穹顶相配合形成球窝关节，所述下终板的四角均设置有限位挡块，所述髓核设置在四个限位挡块之间；本发明还涉及一种基于金属橡胶的腰椎间盘假体结构的工作方法。本发明不仅结构设计简单、合理，所述上终板相对髓核与下终板进行左旋转、右旋转、前屈、后伸、左侧弯以及右侧弯六个工况的自由运动，所述髓核沿着下终板的矢径、横径方向平行移动，良好地模拟了正常腰椎间盘的耦合运动，实现了高度的重建、符合腰椎间盘的生物力学性能，具有广阔的应用前景。

Description

一种基于金属橡胶的腰椎间盘假体结构及其工作方法
技术领域
本发明涉及一种基于金属橡胶的腰椎间盘假体结构及其工作方法。
背景技术
人工椎间盘置换手术是治疗退行性椎间盘疾病的一种有效方法，它正在日益取代目前常用的脊柱融合手术。人工椎间盘置换试图通过非融合的方法稳定脊柱，消除椎间盘源性疼痛，同时又不牺牲脊柱运动节段的功能。它采用的是把满足一定生物力学性能的人工椎间盘作为植入物来代替原有天然腰椎间盘的活动功能。
目前，国外用于人工腰椎间盘置换的假体设计已有几百种，已有假体投入到临床应用，但是目前所采用人工腰椎间盘置换的假体设计在实际应用中均无法很好的兼顾刚度和阻尼这两项生物力学性能。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于金属橡胶的腰椎间盘假体结构及其工作方法，不仅结构设计合理，而且高效便捷。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种基于金属橡胶的腰椎间盘假体结构，包括从上到下顺序设置的上终板、髓核以及下终板，所述上终板的下表面设置有球面凹槽，所述髓核的上表面设置有球面穹顶，所述球面凹槽与球面穹顶相配合形成球窝关节，所述下终板的四角均设置有限位挡块，所述髓核设置在四个限位挡块之间。
进一步的，所述髓核整体呈十字形，所述髓核的四角均设置有限位凹槽，所述限位凹槽与限位挡块一一对应配合，所述限位凹槽与限位挡块之间具有运动间隙。
进一步的，所述髓核的下表面压紧在下终板的上表面上。
进一步的，所述上终板的下表面前端与后端对称设置有一个旋转上挡块，所述下终板的上表面前端与后端对称设置有一对旋转下挡块，每个所述旋转上挡块均插入至与其相对应的一对旋转下挡块之间，每个所述旋转上挡块与其相对应的一对旋转下挡块之间均具有运动间隙。
进一步的，所述上终板的上表面设置有上弧形凸起，所述上终板的上表面设置有上倒齿。
进一步的，所述上终板的外侧壁设置有若干个上夹持凹槽。
进一步的，所述下终板的下表面设置有下弧形凸起，所述下终板的下表面设置有下倒齿。
进一步的，所述下终板的外侧壁设置有若干个下夹持凹槽。
进一步的，所述髓核由金属橡胶制成。
一种基于金属橡胶的腰椎间盘假体结构的工作方法，包括上述任意一项所述的一种基于金属橡胶的腰椎间盘假体结构，包含以下步骤：所述上终板、髓核以及下终板从上到下顺序设置，所述上终板的球面凹槽与髓核的球面穹顶相配合形成球窝关节，所述髓核与下终板形成“十字形”可动结构，所述上终板相对髓核进行左旋转、右旋转、前屈、后伸、左侧弯以及右侧弯六个工况的自由运动，所述髓核沿着下终板的矢径、横径方向平行移动，构成半限制型运动形式，共同来完成腰椎间盘的复杂耦合运动。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明不仅结构设计简单、合理，而且良好地模拟了正常腰椎间盘的耦合运动，实现了高度的重建、符合腰椎间盘的生物力学性能，具有广阔的应用前景。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
附图说明
图1为本发明实施例构造的装配示意图。
图2为本发明实施例构造的分解示意图。
图3为本发明实施例髓核与下终板的构造示意图。
图4为本发明实施例髓核与下终板的俯视示意图。
图5为本发明实施例上终板的底部构造示意图。
图6为本发明实施例下终板的底部构造示意图。
图中：1-上终板，2-髓核，3-下终板，4-球面凹槽，5-球面穹顶，6-限位挡块，7-限位凹槽，8-旋转上挡块，9-旋转下挡块，10-上弧形凸起，11-上倒齿，12-上夹持凹槽，13-下弧形凸起，14-下倒齿，15-下夹持凹槽。
具体实施方式
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
如图1~6所示，一种基于金属橡胶的腰椎间盘假体结构，包括从上到下顺序设置的上终板1、髓核2以及下终板3，所述上终板1的下表面设置有球面凹槽4，所述髓核2的上表面设置有球面穹顶5，所述球面凹槽4与球面穹顶5相配合形成球窝关节，所述下终板3的四角均设置有限位挡块6，所述髓核2设置在四个限位挡块6之间。
在本发明实施例中，所述髓核2整体呈十字形，所述髓核2的四角均设置有限位凹槽7，所述限位凹槽7与限位挡块6一一对应配合，所述限位凹槽7与限位挡块6之间具有运动间隙，所述髓核2可以沿着下终板3左右前后运动，所述限位挡块6与限位凹槽7的配合限制髓核2过度移动及旋转，防止所述髓核2在压力过大下脱出下终板3。
在本发明实施例中，所述髓核2的下表面压紧在下终板3的上表面上。
在本发明实施例中，所述上终板1的下表面前端与后端对称设置有一个旋转上挡块8，所述下终板3的上表面前端与后端对称设置有一对旋转下挡块9，每个所述旋转上挡块8均插入至与其相对应的一对旋转下挡块9之间，每个所述旋转上挡块8与其相对应的一对旋转下挡块9之间均具有运动间隙；一对旋转下挡块9之间具有用以旋转上挡块8插入的并运动的间隙，所述旋转上挡块8与旋转下挡块9形成旋转限制机构，所述旋转上挡块8与旋转下挡块9之间的运动间隙可以限制假体的旋转活动度，使上终板1与下终板3之间转动角度限制在6°~15°范围内，达到一定的约束要求，尽量的满足人体仿生学要求；当所述上终板1相对髓核2与下终板3左旋转、右旋转、前屈、后伸、左侧弯以及右侧弯六个工况的自由运动时，所述髓核2沿着下终板3的矢径、横径方向平行移动，构成半限制型运动形式，共同来完成腰椎间盘的复杂耦合运动，同时所述限位挡块6与限位凹槽7的配合限制髓核2过度移动及旋转，防止所述髓核2在压力过大下脱出下终板3。
在本发明实施例中，所述上终板1的上表面设置有上弧形凸起10，所述上终板1的上表面设置有上倒齿11；所述上弧形凸起10可以是整个上终板1上表面的弧形凸起，也可以是上终板1上表面的部分位置的局部弧形凸起，是为了更好地与人体或动物体的椎体凹型解剖面配合，达到良好的稳定效果；所述上倒齿11呈三棱锥状，所述上倒齿11的数量为6~10枚，所述上倒齿11分布在上终板1的上表面四角处，所述上倒齿11利于上终板1与人体或动物体的椎体连接固定；所述上终板1的上表面具有倾角，所述上终板1的上表面的倾斜角度为5°~30°，利于与人体或动物体的椎体凹型解剖面配合。
在本发明实施例中，所述上终板1的外侧壁设置有若干个上夹持凹槽12，所述上夹持凹槽12成对设置，利于配合相应的夹持工具，便于本结构的手术安装。
在本发明实施例中，所述下终板3的下表面设置有下弧形凸起13，所述下终板3的下表面设置有下倒齿14；所述下弧形凸起13可以是整个下终板3下表面的弧形凸起，也可以是下终板3下表面的部分位置的局部弧形凸起，是为了更好地与人体或动物体的椎体凹型解剖面配合，达到良好的稳定效果；所述下倒齿14呈三棱锥状，所述下倒齿14的数量为6~10枚，所述下倒齿14分布在下终板3的下表面四角处，所述下倒齿14利于下终板3与人体或动物体的椎体连接固定；所述下终板3的下表面具有倾角，所述下终板3的下表面的倾斜角度为5°~30°，利于与人体或动物体的椎体凹型解剖面配合。
在本发明实施例中，所述下终板3的外侧壁设置有若干个下夹持凹槽15，所述下夹持凹槽15成对设置，利于配合相应的夹持工具，便于本结构的手术安装。
在本发明实施例中，所述髓核2由金属橡胶制成，金属橡胶是一种新型均质的弹性多孔材料，金属橡胶由细金属丝径经过一定工序将一定质量、拉伸开、螺旋状的金属丝有序地排放在冲压或碾压模具中，通过冲压成型的方法制成需要的形状，金属丝可以使用医用钛合金金属丝，其弹性模量接近椎间盘并且具有很好的生物相容性，具有类似橡胶材料的空间网状连接；在所述髓核2受到载荷作用时候，可以起到减震缓冲作用，在保有金属良好的抗疲劳强度和抗腐蚀性的同时，又呈现出类似橡胶材料的弹性和阻尼性能，所述髓核2受到载荷作用时候，可以起到减震缓冲作用，同时具有耐摩擦，强度高，寿命长等特点，符合腰椎间盘的生物学性能。
在本发明实施例中，所述上终板1与下终板3均呈椭圆盘状，符合腰椎间盘的生物学性能。
在本发明实施例中，所述上终板1的外表面与下终板3的外表面均喷涂生物活性或骨诱导材料促进本结构与体或动物体的椎体的固定。
在本发明实施例中，一种基于金属橡胶的腰椎间盘假体结构的工作方法，包括上述任意一项所述的一种基于金属橡胶的腰椎间盘假体结构，包含以下步骤：所述上终板1、髓核2以及下终板3从上到下顺序设置并安装在两个人体或动物体的椎体之间，所述上终板1的球面凹槽4与髓核2的球面穹顶5相配合形成球窝关节，所述髓核2与下终板3形成“十字形”可动结构，所述上终板1相对髓核2进行左旋转、右旋转、前屈、后伸、左侧弯以及右侧弯六个工况的自由运动，所述髓核2沿着下终板3的矢径、横径方向平行移动，构成半限制型运动形式，共同来完成腰椎间盘的复杂耦合运动。
上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。
本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (7)

1.一种基于金属橡胶的腰椎间盘假体结构，其特征在于：包括从上到下顺序设置的上终板、髓核以及下终板，所述上终板的下表面设置有球面凹槽，所述髓核的上表面设置有球面穹顶，所述球面凹槽与球面穹顶相配合形成球窝关节，所述下终板的四角均设置有限位挡块，所述髓核嵌在四个限位挡块之间；
所述上终板的下表面前端与后端对称设置有一个旋转上挡块，所述下终板的上表面前端与后端对称设置有一对旋转下挡块，每个所述旋转上挡块均插入至与其相对应的一对旋转下挡块之间，每个所述旋转上挡块与其相对应的一对旋转下挡块之间均具有运动间隙；
所述髓核由金属橡胶制成；
基于金属橡胶的腰椎间盘假体结构的工作方法，包含以下步骤：所述上终板、髓核以及下终板从上到下顺序设置，所述上终板的球面凹槽与髓核的球面穹顶相配合形成球窝关节，所述髓核与下终板形成“十字形”可动结构，所述上终板相对髓核与下终板进行左旋转、右旋转、前屈、后伸、左侧弯以及右侧弯六个工况的自由运动，所述髓核沿着下终板的矢径、横径方向平行移动，构成半限制型运动形式。
2.根据权利要求1所述的一种基于金属橡胶的腰椎间盘假体结构，其特征在于：所述髓核整体呈十字形，所述髓核的四角均设置有限位凹槽，所述限位凹槽与限位挡块一一对应配合，所述限位凹槽与限位挡块之间具有运动间隙。
3.根据权利要求1所述的一种基于金属橡胶的腰椎间盘假体结构，其特征在于：所述髓核的下表面压紧在下终板的上表面上。
4.根据权利要求1所述的一种基于金属橡胶的腰椎间盘假体结构，其特征在于：所述上终板的上表面设置有上弧形凸起，所述上终板的上表面设置有上倒齿。
5.根据权利要求1所述的一种基于金属橡胶的腰椎间盘假体结构，其特征在于：所述上终板的外侧壁设置有若干个上夹持凹槽。
6.根据权利要求1所述的一种基于金属橡胶的腰椎间盘假体结构，其特征在于：所述下终板的下表面设置有下弧形凸起，所述下终板的下表面设置有下倒齿。
7.根据权利要求1所述的一种基于金属橡胶的腰椎间盘假体结构，其特征在于：所述下终板的外侧壁设置有若干个下夹持凹槽。
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