CN110192937A - 椎体假体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医用假体技术领域，公开了一种椎体假体。该椎体假体包括：骨架本体，骨架本体包括：至少一个环形连接板，间隔形成在环形连接板的外周壁上的多个纵向板，各纵向板自骨架本体的顶端至底端延伸，以在顶端与底端之间形成用于填充骨质的环形通道，以及与各纵向板的顶端或底端固定相连的椎体固定架，椎体固定架构造为至少部分贴合人体椎骨的外周；第一立体多孔结构，第一立体多孔结构形成在环形通道的周向内边缘与由各纵向板形成的周向外边缘之间；以及第一固定件，第一固定件穿过椎体固定架的与人体椎骨的外周相贴合的部分，以将椎体固定架固定在人体的椎骨上。本发明的椎体假体在置换后的固定更为稳定。

Description

椎体假体

技术领域

本发明涉及医用假体技术领域，尤其涉及一种椎体假体。

背景技术

人体的脊柱会由于病患或外力影响而发生破坏，例如椎体肿瘤、严重粉碎性骨折以及结核等感染性疾病，并可能导致脊髓、神经损害或出现椎节的塌陷及脊柱的成角畸形，神经功能障碍或成角畸形明显者常需行椎体切除术。椎体假体的出现，给脊柱肿瘤、脊柱结核及外伤患者等提供了一个较为可靠的治疗方法。

现有的椎体假体主要包括用于与患处的椎骨上下连接的假体本体和设置在假体本体上的用于固定假体本体的锁定结构。锁定结构可设置成：设置在钉棒系统上的螺钉与形成在假体本体上的螺纹孔螺纹连接；或者，用机加工的螺钉穿过假体本体上形成的通孔与人体的椎骨固定连接后，再增加挡板以防止螺钉退出。然而，现有锁定结构的螺钉和螺纹孔均为机加工螺纹，其抗旋出的阻力小，椎体假体固定后常会发生松动甚至螺钉退出等现象，这就直接降低了椎体假体固定的稳定性。而对于老年患者来说，一般也都存在不同程度的骨质疏松，这种情况下，也会直接造成螺钉的松动或脱出，从而不能很好的起到固定椎体假体的作用，这不仅给后期的骨长入带来困难，还影响了椎体假体的中长期稳定性；此外，螺钉的脱出还使其成为人体内的金属异物，很容易对人体造成损伤。

针对现有技术的不足，本领域的技术人员急需寻求一种在置换后固定更为稳定的椎体假体，以弥补现有技术的不足。

发明内容

本发明提出了一种椎体假体，使其能够在置换后的固定更为稳定，以弥补现有技术的不足。

根据本发明的椎体假体包括：骨架本体，骨架本体包括：至少一个环形连接板，间隔形成在环形连接板的外周壁上的多个纵向板，各纵向板自骨架本体的顶端至底端延伸，以在顶端与底端之间形成用于填充骨质的环形通道，以及与各纵向板的顶端或底端固定相连的椎体固定架，椎体固定架构造为至少部分贴合人体椎骨的外周；第一立体多孔结构，第一立体多孔结构形成在环形通道的周向内边缘与由各纵向板形成的周向外边缘之间；以及第一固定件，第一固定件穿过椎体固定架的与人体椎骨的外周相贴合的部分，以将椎体固定架固定在人体的椎骨上。

进一步地，骨架本体包括沿纵向板的长度方向间隔分布的多个环形连接板。

进一步地，椎体固定架包括位于各纵向板的顶端或底端的水平固定板和形成在水平固定板的外边缘上的竖直固定板，水平固定板上形成有与环形通道相连通的通孔，第一固定件穿过竖直固定板以将椎体固定架固定在人体的椎骨上。

进一步地，水平固定板由第二立体多孔结构制成。

进一步地，竖直固定板上形成有螺纹孔，第一固定件为与螺纹孔相配合的第一螺钉，螺纹孔的内周壁和/或第一螺钉的外周壁上形成有立体多孔结构层。

进一步地，骨架本体还包括连接在纵向板上的位于纵向板的顶端与底端之间的区域的用于与人体的钉棒系统固定连接的钉棒固定部。

进一步地，椎体假体还包括第二固定件，第二固定件穿过钉棒固定部将椎体假体固定在人体的钉棒系统上。

进一步地，钉棒固定部构造为与纵向板固定连接的固定螺纹孔，第二固定件为与固定螺纹孔相配合的第二螺钉，固定螺纹孔的内表面和/或第二螺钉的外表面上形成有立体多孔结构层。

进一步地，椎体假体还包括第三固定件，第三固定件依次穿过第一立体多孔结构和水平固定板后将椎体假体固定在人体的椎骨上。

进一步地，第一固定件、第二固定件和第三固定件均为螺钉，螺钉包括与椎体假体相连的第一连接段和与第一连接段同轴相连且与人体的椎骨相连的第二连接段，第二连接段的直径小于第一连接段的直径。

与现有技术相比，本发明的椎体假体具有以下优点：

1)本发明的椎体假体的骨架本体由横向的环形连接板和纵向的纵向板构成基本的骨架，在保持了骨架本体的结构的稳定性的同时，还提供了用于填充人体的骨质或碎骨的环形通道，同时骨架本体还包括的位于其顶端和底端的椎体固定架还能够有效地支撑人体的椎骨的端面并部分包裹人体的椎骨的外周，使得骨架本体能够实现对人体椎骨更稳定的支撑和固定；

2)本发明的椎体假体在环形通道的周向内边缘与由各纵向板形成的周向外边缘之间形成有第一立体多孔结构，使得椎体假体能够获得更好的骨长入和骨爬行的能力，进而有助于椎体假体在与人体的椎骨连接后的稳定性。环形通道能够用于填充人体的骨质或碎骨，使得骨质能够在环形通道内更好的融合，从而进一步的提高了椎体假体在置换后的稳定性；

3)通过对本发明的椎体假体的大小进行定制化生产，还可使椎体假体能够更适应患者的健康的椎体的曲度，从而进一步加强了椎体假体与人体的椎体的配合的稳定性，而且定制化生产的椎体假体还有利于人体的椎体的美观；

4)本发明椎体假体将螺纹孔的内周壁和螺钉的外周壁上形成为多孔结构，使得骨质能够快速的长入到该立体多孔结构层中，从而对螺钉提供额外的固定作用，这就进一步地增强了螺钉的固定效果，这样，不仅能够进一步的提高了椎体假体的固定的稳定性，还有效的避免现有技术中，患者在活动过程中会因螺钉受到的剪切力和人体内的电化学腐蚀的双重作用而发生折断的现象发生，从而有效的避免了因螺钉脱出假体而在人体内形成金属异物，并造成其在患者体内的游离的现象发生，进而有效的避免了对患者造成损伤。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为根据本发明的椎体假体的结构示意图；

图2为图1所示的椎体假体的俯视图；

图3为图1所示的骨架本体的结构示意图；

图4为图1所示的第一固定件的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

图1和图2示出了根据本发明的椎体假体100的结构。如图1和图2所示，该椎体假体100包括：骨架本体1，结合图3所示，骨架本体1包括：至少一个环形连接板11，间隔形成在环形连接板11的外周壁上的多个纵向板12，各纵向板12自骨架本体1的顶端至底端延伸，以在顶端与底端之间形成用于填充骨质的环形通道13(如图2所示)，以及与各纵向板12的顶端或底端固定相连的椎体固定架14，椎体固定架14构造为至少部分贴合人体椎骨的外周；第一立体多孔结构15，第一立体多孔结构15形成在环形通道13的周向内边缘与由各纵向板12形成的周向外边缘之间；以及第一固定件16，第一固定件16穿过椎体固定架14的与人体椎骨的外周相贴合的部分，以将椎体固定架14固定在人体的椎骨上。

本发明的椎体假体100在使用时，将其放置于人体椎体的骨缺损处，以替换骨缺损的椎体。形成在各纵向板12的顶端和底端的椎体固定架14与人体的椎体的端面和外周贴合后，通过第一固定件16穿过椎体固定架14并与人体的椎骨固定连接，以将椎体假体100固定在人体的椎骨上。本发明的椎体假体100一方面，骨架本体1由横向的环形连接板11和纵向的纵向板12构成基本的骨架，该设置在保持了骨架本体1的结构的稳定性的同时还提供了用于填充人体的骨质或碎骨的环形通道13，需要说明的是，环形通道13可理解为由间隔形成在环形连接板11的外周壁上的多个纵向板12沿长度方向围绕而成的通道，同时骨架本体1还包括的位于其顶端和底端的椎体固定架14还能够有效地支撑人体的椎骨的端面并部分包裹人体的椎骨的外周，使得骨架本体1能够实现对人体椎骨更稳定的支撑和固定；另一方面，在环形通道13的周向内边缘与由各纵向板12形成的周向外边缘之间形成有第一立体多孔结构15，使得椎体假体100的表面形成为多孔结构，该多孔结构可形成为类似于人体的骨小梁结构，使得骨质能够快速的长入到椎体假体100中，从而使得本发明的椎体假体100能够获得更好的骨长入和骨爬行的能力，进而有助于椎体假体100在与人体的椎骨连接后的稳定性。另外，环形通道13的内壁实际上由第一立体多孔结构15形成，使得骨质能够在环形通道13内更好的融合，从而进一步的提高了椎体假体100在置换后的稳定性；此外，通过对本发明的椎体假体100的大小进行定制化生产，还可使椎体假体100能够更适应患者的健康的椎体的曲度，从而进一步加强了椎体假体100与人体的椎体的配合的稳定性，而且定制化生产的椎体假体100还有利于人体的椎体的美观。

优选地，环形通道13的横截面可构造为圆形或椭圆形，且环形通道13的最小直径的尺寸可大于等于5mm，以使环形通道13更易于骨质的填充，从而使骨质与椎体假体100更快速的融合，以进一步的提高椎体假体100初期的稳定性。

在一个优选地实施方式中，骨架本体1可包括沿纵向板12的长度方向间隔分布的多个环形连接板11，以进一步的提高骨架本体1的强度和稳定性。

在如图1所示优选地实施例中，椎体固定架14可包括位于各纵向板12的顶端或底端的水平固定板141和形成在水平固定板141的外边缘上的竖直固定板142，水平固定板141上形成有与环形通道13相连通的通孔143，第一固定件16穿过竖直固定板142以将椎体固定架14固定在人体的椎骨上。通过该设置，椎体假体100与人体的椎骨连接后，水平固定板141可对人体的椎骨的端面进行更好地支撑，竖直固定板142可与人体的椎骨的外周进行更好地贴合，从而使得椎体假体100能够通过椎体固定架14实现与人体椎骨的更稳定的固定，以提高椎体假体100连接后的稳定性。

在一个优选地实施方式中，水平固定板141可由第二立体多孔结构146制成。通过该设置，可使水平固定板141同样形成为多孔结构，这样，水平固定板141能够具有与人体的椎骨更大的接触面积，人体的椎骨的骨质可快速长入多孔结构中，从而使得水平固定板141获得了更好的骨长入能力，进而有助于椎体假体100与人体的椎骨在连接后的稳定性。

在如图1所示优选地实施例中，竖直固定板142上可形成有螺纹孔145，第一固定件16可为与螺纹孔145相配合的第一螺钉16，螺纹孔145的内周壁和/或第一螺钉16的外周壁上形成有立体多孔结构层。通过该设置，可使螺纹孔145的内周壁和/或第一螺钉16的外周壁上形成为多孔结构，该多孔结构一方面可增加第一螺钉16与螺纹孔145之间的摩擦力，从而使第一螺钉16在与螺纹孔145配合后很难再脱出，进而能够提高椎体假体100的固定的稳定效果；另一方面还使得第一螺钉16的外周壁和/或螺纹孔145的内周壁能够获得更好的骨长入和骨爬行的能力，从而使得骨质能够快速的长入到该立体多孔结构层中。由于骨质更易长入该立体多孔结构层中，使得骨质可以对第一螺钉16提供额外的固定作用，这就进一步地增强了第一螺钉16的固定效果，这样，不仅能够进一步的提高了椎体假体100的固定的稳定性，还有效的避免现有技术中，患者在活动过程中会因螺钉受到的剪切力和人体内的电化学腐蚀的双重作用而发生折断的现象发生，从而有效的避免了因螺钉脱出假体而在人体内形成金属异物，并造成其在患者体内的游离的现象发生，进而有效的避免了对患者造成损伤。

值得注意的是，上述第一立体多孔结构15、第二立体多孔结构146以及立体多孔结构层均可包括多条丝径和由多条丝径相互交错连接形成的多个孔隙，各孔隙可相互连通。

优选地，形成在各纵向板12的周向外边缘上的和环形通道13的周向内边缘上的第一立体多孔结构15中各孔隙的直径的范围可为100μm至800μm，且40％至70％的孔隙的直径的范围可为100μm至200μm，30％至60％的孔隙的直径的范围可为600μm至800μm；形成在各纵向板12的周向外边缘与环形通道13的周向内边缘之间的第一立体多孔结构15中各孔隙的直径的范围可为600μm至800μm。第二立体多孔结构146中各孔隙的直径的范围可优选为100μm至400μm，且30％至50％的孔隙的直径的范围可为100μm至200μm，50％至70％的孔隙的直径的范围可为200μm至400μm；形成在螺纹孔145的内周壁和/或第一螺钉16的外周壁上的立体多孔结构层中各孔隙的直径的范围可为200μm至800μm，且立体多孔结构层的孔隙率的范围为30％至80％。

根据上述设置，通过将由丝径相互交错连接形成的各孔隙相互连通，且将各孔隙的直径大小构造不一致，并对第一立体多孔结构15、第二立体多孔结构146以及立体多孔结构层的孔隙的直径的范围进行具体设置，使得第一立体多孔结构15、第二立体多孔结构146以及立体多孔结构层的结构与人体的骨小梁结构更为接近，具有较高的孔隙率和联通性的第一立体多孔结构15、第二立体多孔结构146以及立体多孔结构层能够很好的诱导骨长入，这样人体的骨质可快速自然地长入第一立体多孔结构15、第二立体多孔结构146以及立体多孔结构层的孔隙中，从而提高了成骨细胞的粘附、增值、分化的能力，有效地促进了骨质的长入和爬行，进而有利于椎体假体100在术后与人体的骨质快速融合和固定，因此有效地提高了患者术后的恢复效果。

需要注意的是，由丝径形成的各孔隙的截面不是规则的圆形，其截面形状可以是各种形状，鉴于此，这里提到的各孔隙的“直径”应当理解为将各孔隙的截面等效为圆形时，该圆形的直径。由于该截面等效为圆形的直径是按照截面的实际面积计算得出，因此所得的直径的数值为精确的数值。

优选地，形成在各纵向板12的周向外边缘上的和环形通道13的周向内边缘上的第一立体多孔结构15的厚度范围可优选为1mm至3mm，优选为2mm。

在如图1所示优选地实施例中，骨架本体1还可包括连接在纵向板12上的位于纵向板12的顶端与底端之间的区域的用于与人体的钉棒系统固定连接的钉棒固定部17，以使人体的钉棒系统能够直接与本发明的椎体假体100固定连接，以进一步地提高椎体假体100在与人体的椎骨连接后的稳定性效果。

在一个优选地实施方式中，椎体假体100还可包括第二固定件(图中未示出)，第二固定件可穿过钉棒固定部17将椎体假体100固定在人体的钉棒系统上，以提高椎体假体100与人体的钉棒系统的固定的稳定性。

在如图1所示优选地实施例中，结合图3所示，钉棒固定部17可构造为与纵向板12固定连接的固定螺纹孔171，第二固定件为与固定螺纹孔171相配合的第二螺钉(图中未示出)，固定螺纹孔171的内表面和/或第二螺钉的外表面上形成有立体多孔结构层。根据上文可知，形成有立体多孔结构层可使固定螺纹孔171的内表面和/或第二螺钉的外周壁上形成为类似于人体的骨小梁结构，从而进一步提高椎体假体100与人体的钉棒系统的固定的稳定性，这里不再赘述。

在一个优选地实施方式中，椎体假体100还可包括第三固定件(图中未示出)，第三固定件可依次穿过第一立体多孔结构15和水平固定板141后将椎体假体100固定在人体的椎骨上。优选地，第三固定件可为螺钉，骨架本体1的外表面的第一立体多孔结构15上可形成有螺纹孔172(如图1所示)。通过该设置，一方面，可通过使用第三固定件进一步地将椎体假体100与人体的椎骨进行二次固定连接，从而进一步提高椎体假体100与人体的椎骨的连接强度和固定效果；另一方面，第三固定件的固定连接的方向与椎体假体100的纵向受力方向近似一致，即第三固定件的固定方向接近于椎体假体100的长度方向，从而使得第三固定件可以避免椎体假体100固定后产生的剪切力作用，这样，不仅能够有效地避免了椎体假体100发生折断的风险，还能够在其他的固定件因椎体假体100产生的剪切力而发生折断后，第三固定件仍能够具有稳定的固定和连接的效果，从而使椎体假体100的使用更安全。

在一个优选地实施方式中，第一固定件16、第二固定件(图中未示出)和第三固定件(图中未示出)可均为螺钉，三者的结构可完全相同，但各部分的结构可存在尺寸上的区别。结合图4所示，螺钉(例如第一固定件16)可包括与椎体假体100相连的第一连接段161和与第一连接段161同轴相连且与人体的椎骨相连的第二连接段162，第二连接段162的直径可小于第一连接段161的直径。这里需要说明的是，本发明中第一连接段161与第二连接段162的直径的大小应当理解为包括形成在其外表面上的立体多孔结构层的厚度值。

例如，当第一固定件16与螺纹孔145(或固定螺纹孔171)配合使用时，可将第一连接段161首先穿过螺纹孔145后连接在人体的骨质内，第二连接段162与螺纹孔145螺纹连接以将椎体假体100固定于人体的椎骨上，通过在第二连接段162的外表面上形成的立体多孔结构层，使得第二连接段162的表面能够获得更好的骨长入和骨爬行的能力，从而使得骨质能够快速的长入到该立体多孔结构层中，这就进一步地增强了螺钉的固定效果。

优选地，形成在第二连接段162的外表面的立体多孔结构层的厚度可小于等于形成在第一连接段161的外表面的立体多孔结构层的厚度，形成在螺纹孔145上的立体多孔结构层的厚度可大于形成在第一连接段161的外表面的立体多孔结构层的厚度。通过该设置，可使螺钉的外表面的骨爬行的能力依次从第二连接段162的外表面、第一连接段161的外表面以及螺纹孔145的内表面逐渐增加，从而使得三者的表面均能够具有更好的骨质的覆盖，以增强其固定椎体假体100的强度和稳定性。

在如图4所示的优选地实施例中，螺钉(例如第一固定件16)还包括与第一连接段161同轴相连的钉帽段163，钉帽段163外表面可形成有立体多孔结构层。通过该设置，在螺钉完全旋入至骨质内以固定椎体假体100后，钉帽段163上的立体多孔结构层能够增大钉帽段163与竖直固定板142之间的摩擦力，从而能够有效的阻碍螺钉发生反向旋转，进而避免了螺钉的脱出。

进一步优选地，形成在第一连接段161的外表面的立体多孔结构层的厚度范围可为1mm至2mm；形成在第二连接段162的外表面的立体多孔结构层的厚度范围为0.5mm至1mm；形成在螺纹孔145上的立体多孔结构层的厚度范围为4mm至10mm。

还进一步优选地，螺纹孔145在加工时可首先将螺纹孔145加工为通孔再进行攻丝处理。其中，通孔的直径范围可设置为3.3mm至6.2mm，优选为3.3～3.7mm、4.3～4.7mm、5～5.4mm、5.8～6.2mm。通孔加工完成后，采用机加工的螺钉对其进行1～6次攻丝，攻丝的具体次数可根据具体地螺钉与螺纹孔145的配合旋出扭矩来确定。通过该设置，能够保证螺纹孔145与螺钉的螺纹连接的强度，和螺钉的旋出扭矩，从而能够有效地提高二者连接的稳定性，进而提高相应的假体的固定效果。

在一个优选地实施方式中，第一立体多孔结构15、第二立体多孔结构146以及立体多孔结构层均可采用金属粉末通过3D技术打印形成，该金属粉末可以是钛合金、纯钛或钽金属等。优选地，第一立体多孔结构15、第二立体多孔结构146以及立体多孔结构层由钛合金材料制成，优选由Ti6Al4V制成。进一步优选地，骨架本体1也可由钛合金材料制成，以提高骨架本体1的结构强度。本发明的椎体假体100加工更方便，力学强度更好，能够有效提高其与人体的椎骨的固定的稳定性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种椎体假体，其特征在于，包括：

骨架本体，所述骨架本体包括：

至少一个环形连接板，

间隔形成在所述环形连接板的外周壁上的多个纵向板，各所述纵向板自所述骨架本体的顶端至底端延伸，以在所述顶端与所述底端之间形成用于填充骨质的环形通道，以及，

与各所述纵向板的顶端或底端固定相连的椎体固定架，所述椎体固定架构造为至少部分贴合人体椎骨的外周；

第一立体多孔结构，所述第一立体多孔结构形成在所述环形通道的周向内边缘与由各所述纵向板形成的周向外边缘之间；以及，

第一固定件，所述第一固定件穿过所述椎体固定架的与人体椎骨的外周相贴合的部分，以将所述椎体固定架固定在人体的椎骨上。

2.根据权利要求1所述的椎体假体，其特征在于，所述骨架本体包括沿所述纵向板的长度方向间隔分布的多个所述环形连接板。

3.根据权利要求2所述的椎体假体，其特征在于，所述椎体固定架包括位于各所述纵向板的顶端或底端的水平固定板和形成在所述水平固定板的外边缘上的竖直固定板，所述水平固定板上形成有与所述环形通道相连通的通孔，所述第一固定件穿过所述竖直固定板以将所述椎体固定架固定在人体的椎骨上。

4.根据权利要求3所述的椎体假体，其特征在于，所述水平固定板由第二立体多孔结构制成。

5.根据权利要求3所述的椎体假体，其特征在于，所述竖直固定板上形成有螺纹孔，所述第一固定件为与所述螺纹孔相配合的第一螺钉，所述螺纹孔的内周壁和/或所述第一螺钉的外周壁上形成有立体多孔结构层。

6.根据权利要求3所述的椎体假体，其特征在于，所述骨架本体还包括连接在所述纵向板上的位于所述纵向板的顶端与底端之间的区域的用于与人体的钉棒系统固定连接的钉棒固定部。

7.根据权利要求6所述的椎体假体，其特征在于，所述椎体假体还包括第二固定件，所述第二固定件穿过所述钉棒固定部将所述椎体假体固定在人体的钉棒系统上。

8.根据权利要求7所述的椎体假体，其特征在于，所述钉棒固定部构造为与所述纵向板固定连接的固定螺纹孔，所述第二固定件为与所述固定螺纹孔相配合的第二螺钉，所述固定螺纹孔的内表面和/或所述第二螺钉的外表面上形成有立体多孔结构层。

9.根据权利要求7所述的椎体假体，其特征在于，所述椎体假体还包括第三固定件，所述第三固定件依次穿过所述第一立体多孔结构和所述水平固定板后将所述椎体假体固定在人体的椎骨上。

10.根据权利要求9所述的椎体假体，其特征在于，所述第一固定件、所述第二固定件和所述第三固定件均为螺钉，所述螺钉包括与所述椎体假体相连的第一连接段和与所述第一连接段同轴相连且与人体的椎骨相连的第二连接段，所述第二连接段的直径小于所述第一连接段的直径。