CN111317597B - 一种3d打印的仿生人工颈椎间关节 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种3D打印的仿生人工颈椎间关节，包括上结合体、髓核、下结合体，所述上结合体、下结合体为上下对称结构，所述髓核包括上球面、加强筋、下球面、连接所述上球面、下球面的连接柱，所述加强筋设置于所述上球面、下球面与所述连接柱之间；所述上结合体包括上椎体与上终板，所述下结合体包括下椎体与下终板，所述上终板与下终板的相对面上设置有与所述上球面、下球面形状吻合的凹面，所述上椎体的上表面、所述下椎体的下表面侧边设置有侧向的固定孔。采用本发明，有效地解决了以往传统的人工颈椎间盘假体置换手术后产生的异位骨化以及上下椎体间融合的问题，具有可操作性高、安全度高、较好的经济性等优点。

Description

一种3D打印的仿生人工颈椎间关节

技术领域

本发明涉及医疗假体和3D打印技术领域，尤其涉及一种3D打印的仿生人工颈椎间关节。

背景技术

近年来，我国颈椎疾病发病率逐年升高，且趋于年轻化。据统计，我国颈椎的患病人群有数亿人。颈椎共有7块颈椎骨和六块椎间盘，是脊柱中最复杂、最特殊的部分，既要承受头部载荷，还要进行屈伸、旋转多方位活动，最易劳损和拉伤。颈椎间盘主要由上终板、髓核、下终板三部分组成，它是椎体之间的主要连接方式，其生理功能是缓冲减震、维持椎体序列以及增加颈椎活动度，由于自然老化、颈部压力以及应力作用，颈椎间盘会出现损伤或者退变，椎间盘高度的丢失或髓核脱出均可引起颈髓或脊神经根受压，引发颈部疼痛、单侧上肢或手部麻木或剧烈疼痛，上肢无力等一系列临床症状，严重者可致截瘫。针对颈椎病的治疗，人工颈间盘置换术是近年来治疗颈椎间盘疾病的新方法，目前已有的人工颈椎间盘假体只是单一的替换掉病变或者退化的颈椎间盘，对椎体部分切除少量薄层骨组织以便人工颈椎间盘的植入，由于上下椎体截骨范围过小，没有切除增生的骨赘，没有彻底清除掉分泌成骨诱导因子的组织，导致术后异位骨化。同时软骨下终板的硬化骨没有彻底切除，会影响假体愈合，形成脱位。椎间隙过窄容易导致上下椎体融合。

3D打印技术，即快速成型技术的一种。它是先通过计算机建模软件建立三维数字模型文件，再将建好的模型经过切片处理，指导打印机进行逐层堆叠将模型的实体构造出来的一种技术，运用到的材料主要是粉末状的金属或塑料等可粘合材料。随着3D打印技术以及生物医疗技术的发展，3D打印技术将被广泛地应用到生物医疗业，针对上述所说的人工颈椎间盘，目前市场上已有的人工颈椎间盘形式单一，每一位患者的颈椎终板形状都存在差异，用一个现成的标准植入物不可能匹配所有患者的生理参数，难以适应个性化的需求以及柔性制造的要求。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种3D打印的仿生人工颈椎间关节。可解决现有人工颈椎间盘置换术后存在的异位骨化、假体脱位、上下椎体融合以及个性化匹配等问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种3D打印的仿生人工颈椎间关节，包括上结合体、髓核、下结合体，所述上结合体、下结合体为上下对称结构，所述髓核包括上球面、加强筋、下球面、连接所述上球面、下球面的连接柱，所述加强筋设置于所述上球面、下球面与所述连接柱之间；所述上结合体包括上椎体与上终板，所述下结合体包括下椎体与下终板，所述上终板与下终板的相对面上设置有与所述上球面、下球面形状吻合的凹面，所述上椎体的上表面、所述下椎体的下表面侧边设置有侧向的固定孔。

其中，所述上椎体的上表面、下椎体的下表面设置有若干圆柱小孔，所述若干圆柱小孔用于装入成骨诱导因子。

其中，所述固定孔为一对。

其中，所述上椎体与上终板之间具有阶梯，所述下椎体与下终板之间具有阶梯。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

(1)本发明有效地解决了以往传统的人工颈椎间盘假体置换手术后产生的异位骨化以及上下椎体间融合的问题。

(2)与传统人工颈椎间盘的结构相比，本发明创新性的设计出人工颈椎间关节，采用整体替换的思想，大大的提高了手术的可操作性以及安全性，通过切除掉人体颈椎上下椎体结构的三分之一部分，安装人工颈椎间关节，大大的降低了术后下终板硬化以及颈椎间盘脱位等问题。

(3)本发明结合最新前沿技术，采用3D打印技术制造人工颈椎间关节，3D打印仿生人工颈椎间关节正好能解决上述价格昂贵、尺寸不匹配等问题，同时3D假体的弹性、密度和孔隙可以仿生骨小梁结构，优化假体结构。

附图说明

图1为发明结构的爆炸视图；

图2为本发明上结合体的轴测图；

图3为本发明下结合体的俯视图；

图4为本发明髓核的主视图

图中：1上结合体；2髓核；3下结合体；4上球面；5加强筋；6下球面。

7圆柱小孔；8固定孔；9凹面；10凹面；11上锥体；12上终板；31下锥体；32下终板。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

参照图1－4所示的结构示意图。

本发明实施例的一种3D打印的仿生人工颈椎间关节，包括上结合体1、髓核2、下结合体3三部分；髓核2包括上球面4、加强筋5、下球面6、连接上球面、下球面的连接柱。

上结合体、下结合体为上下对称结构。

上椎体11设置有圆柱小孔7；固定孔8；9凸面；所述的上结合体1包括上锥体11和上终板12；所述的下结合体3与上结合1具有相同的结构，包括下椎体31和下终板32，下椎体31下设置有圆柱小孔7、固定孔8以及凹面10。

圆柱小孔7设置于上椎体的上表面、下椎体的下表面，用于装入成骨诱导因子。

固定孔8设置于上椎体的上表面、下椎体的下表面的侧向，且为一对。

上椎体与上终板之间具有阶梯，下椎体与下终板之间具有阶梯，使得上结合体1、下结合体3围绕髓核2运动时，有足够的空间。

如图3所示，由下结合体3的俯视图可知，下结合体3的整体结构与上结合体1完全相同，采用相同结构的上下结合体作为人工椎间关节的主体部分，可以优化人工椎间关节的设计过程以及降低3D打印设计工艺过程，降低制造成本，结合人体形体学和力学可知采用上下椎体部分同种结构可以提高人工椎间关节的稳定性和可靠性。

如图4可知，髓核2包括上球面4、加强筋5以及下球面6组成，加强筋设置于上球面、下球面与连接柱之间，结合人体颈椎活动度以及承受载荷需求，采用上球面4与下球面6相同结构，均设计成球形弧面，采用球形弧面可以降低髓核主体的磨损，因为髓核是高活动度的运动单元，在人体颈部强烈的运动中会受到不同方向在载荷的压迫，因此在上球面4和下球面6之间添加加强筋5可以提供髓核2的抗压抗载能力，同时提高髓核运动的高灵活性和强度。

本发明的人工颈椎间关节，设计巧妙，制造简单，通过髓核2的上球面4与上终版12内部的凹面9配合，实现人工颈椎关节的上半部分的结合，通过髓核2的下球面6与下结合体内部的凹面10相结合，实现人工颈椎关节的下半部分的结合，上球面4可以在凹面9内部进行360度的全方位旋转运动，同理，下球面6可以在凹面10内部进行全方位的旋转运动，在髓核2运动过程中，始终有加强筋5的支撑保护，可以提高运动的强度和髓核2的使用寿命。上椎体11与下椎体31与人体颈椎椎体通过固定孔8相链接，连接方式简单，强度可靠。

本发明可用于多种人工椎间关节手术治疗中，针对不同的个体颈椎间盘以及颈椎结构可以依照本发明通过对3D打印工艺的调整，实现个性化需求，扩大人工颈椎间关节的应用范围，为广大患者带去福音。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (3)

1.一种3D打印的仿生人工颈椎间关节，其特征在于，包括上结合体、髓核、下结合体，所述上结合体、下结合体为上下对称结构，所述髓核包括上球面、加强筋、下球面、连接所述上球面、下球面的连接柱，所述加强筋设置于所述上球面、下球面与所述连接柱之间，所述加强筋用于提供所述髓核的抗压抗载能力，同时提高所述髓核运动的高灵活性和强度；所述上结合体包括上椎体与上终板，所述下结合体包括下椎体与下终板，所述上终板与下终板的相对面上设置有与所述上球面、下球面形状吻合的凹面，所述上椎体的上表面、所述下椎体的下表面侧边设置有侧向的固定孔，所述上椎体与上终板之间具有阶梯，所述下椎体与下终板之间具有阶梯，所述仿生人工颈椎间关节在切除掉人体颈椎上椎体和下椎体结构的三分之一部分后进行安装。

2.根据权利要求1所述的3D打印的仿生人工颈椎间关节，其特征在于，所述上椎体的上表面、下椎体的下表面设置有若干圆柱小孔，所述若干圆柱小孔用于装入成骨诱导因子。

3.根据权利要求1所述的3D打印的仿生人工颈椎间关节，其特征在于，所述固定孔为一对。

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