CN111714257A - 椎体假体 - Google Patents

Abstract

本公开是关于一种椎体假体。该椎体假体包括椎体主体，所述椎体主体包括第一段、第二段以及位于所述第一段与第二段之间的第三段，所述第一段包括与第一目标生理椎体的接触面匹配的第一端面，所述第二段包括与第二目标生理椎体的接触面匹配的第二端面；所述第一段内包括第一多孔结构，所述第一多孔结构至少从所述第一端面露出；所述第二段内包括第二多孔结构，所述第二多孔结构至少从所述第二端面露出；所述第三段内包括第三多孔结构，所述第三多孔结构至少从所述第三段的局部外表面露出；所述第三多孔结构的孔径大于第一多孔结构与第二多孔结构的孔径。本公开提供的椎体假体，骨性融合后能更好地维持脊柱稳定性。

Description

椎体假体

技术领域

本公开涉及医疗假体技术领域，具体而言，涉及一种椎体假体。

背景技术

椎体是脊柱肿瘤等疾病的病变部位，病变部位的长度、涉及的脊柱不同的生理弯曲、上下终板的倾斜角度各异、手术入路不同，在单个椎体切除、多个椎体切除、或部分椎体切除后脊柱重建需要根据患者的具体情况制作合适的假体进行重建。

定制3D打印的椎体假体，能够充分考虑上述问题，使假体与患者相匹配，考虑手术入路问题设计合适的假体固定方式，术前明确假体高度、与上下终板接触面积及形状，假体的曲度，简化手术难度，节约手术时间。

但是，目前采用3D打印技术的定制椎体假体，椎体假体植入患者身体后，与上下椎体的骨融合情况较差，容易产生沉陷等问题，且长期稳定性较低。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种骨性融合后能更好地维持脊柱稳定性的椎体假体。

根据本公开的一个方面，提供了一种椎体假体。该椎体假体

包括椎体主体，所述椎体主体包括第一段、第二段以及位于所述第一段与第二段之间的第三段，所述第一段包括与第一目标生理椎体的接触面匹配的第一端面，所述第二段包括与第二目标生理椎体的接触面匹配的第二端面；

所述第一段内包括第一多孔结构，所述第一多孔结构至少从所述第一端面露出；所述第二段内包括第二多孔结构，所述第二多孔结构至少从所述第二端面露出；所述第三段内包括第三多孔结构，所述第三多孔结构至少从所述第三段的局部外表面露出；所述第三多孔结构的孔径大于第一多孔结构与第二多孔结构的孔径。

在本公开的一种示例性实施例中，所述椎体主体还包括：

植骨孔，设于所述椎体主体内，并连通所述第一端面与所述第二端面，所述植骨孔的内壁上设有第四多孔结构，所述第四多孔结构的孔径大于所述第一多孔结构、所述第二多孔结构以及所述第三多孔结构的孔径。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一多孔结构的孔径为400～800μm，所述第二多孔结构的孔径为400～800μm。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第三多孔结构的孔径为600～1200μm。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第四多孔结构的孔径为3000～4000μm。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一段沿所述椎体主体延伸方向的长度为所述椎体主体在延伸方向长度的5％～10％，所述第二段沿所述椎体主体延伸方向的长度为所述椎体主体在延伸方向长度的5％～10％。

在本公开的一种示例性实施例中，所述椎体假体还包括：

支撑结构，包括第一侧面、第二侧面，从所述椎体假体的外表面向内延伸至所述植骨孔处的多个第一加强筋，以及从所述椎体假体的第一端面延伸至第二端面的多个第二加强筋；

所述第一侧面与所述第二侧面位于所述椎体主体相对的两侧，且至少在所述第一段与第三段、第二段与第三段连接的位置设有所述第一加强筋，所述第二加强筋从侧面延伸至所述植骨孔。

在本公开的一种示例性实施例中，所述椎体假体还包括：

多个连接部，分别设于所述椎体主体的两侧。

在本公开的一种示例性实施例中，所述椎体主体上还包括：

钉孔，内壁上设有防退钉结构。

在本公开的一种示例性实施例中，所述椎体主体上至少一端从所述第一侧面延伸出有固定部，所述固定部上设有固定孔。

本公开提供的椎体假体，与生理椎体接触的第一端面和第二端面均具有多孔结构，多孔结构的设置，可诱导骨长入，并具有增强细胞黏附、促进细胞分化等功能，骨性融合后能更好地维持脊柱稳定性；此外，椎体主体的侧面也具有多孔结构，该多孔结构不同于端面的多孔结构，多孔结构与软组织接触，利于软组织的长入；此外，第三多孔结构的孔径大于第一多孔结构与第二多孔结构的孔径，多种不同孔径的多孔结构的设计，有利于第一端面和第二端面骨长入，以及椎体主体外表面软组织长入，同时平衡了椎体假体的重量和力学稳定性，减少了应力遮挡，植入患者体内后能承受较大的压力载荷，使假体弹性模量与骨近似，降低了沉陷发生的几率，提高了椎体假体的初始稳定性与长期稳定性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开的一种实施例提供的椎体假体的示意图；

图2为本公开的一种实施例提供的椎体假体的示意图；

图3为本公开的另一种实施例提供的椎体假体的示意；

图4为本公开的又一种实施例提供的椎体假体的示意图；

图5为本公开的一种实施例提供的钉孔的截面示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本公开将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。

用语“一个”、“一”、“该”、“所述”和“至少一个”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”和“第三”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

本公开实施方式提供了一种椎体假体。如图1-图4所示，该椎体假体包括椎体主体，椎体主体包括第一段10、第二段20以及位于第一段10与第二段20之间的第三段30。第一段10包括与第一目标生理椎体的接触面匹配的第一端面，第二段20包括与第二目标生理椎体的接触面匹配的第二端面。

第一段10内包括第一多孔结构，第一多孔结构至少从第一端面露出；第二段20内包括第二多孔结构，第二多孔结构至少从第二端面露出；第三段30内包括第三多孔结构，第三多孔结构至少从第三段30的局部外表面露出；其中，第三多孔结构的孔径大于第一多孔结构与第二多孔结构的孔径。

具体地，获取患者需要进行替换的目标椎体的模型数据，明确假体高度、与第一目标生理椎体及第二目标生理椎体接触的面积及形状，以及假体的曲度，进而确定目标椎体模型。

本公开提供的椎体假体，与生理椎体接触的第一端面和第二端面均具有多孔结构，多孔结构的设置，可诱导骨长入，并具有增强细胞黏附、促进细胞分化等功能，骨性融合后能更好地维持脊柱稳定性；此外，椎体主体的侧面也具有多孔结构，该多孔结构不同于端面的多孔结构，多孔结构与软组织接触，利于软组织的长入；此外，第三多孔结构的孔径大于第一多孔结构与第二多孔结构的孔径，多种不同孔径的多孔结构的设计，有利于第一端面和第二端面骨长入，以及椎体主体外表面软组织长入，同时平衡了椎体假体的重量和力学稳定性，植入患者体内后能承受较大的压力载荷，使假体弹性模量与骨近似，减少了应力遮挡，降低了沉陷发生的几率，提高了椎体假体的初始稳定性与长期稳定性。

具体地，第一多孔结构的孔径为400～800μm，例如可为400μm、500μm、600μm、700μm、800μm等，优选地为400-550μm，在此不一一列举，第一多孔结构的孔隙率为40％～80％，丝径为0.25～0.35mm；第二多孔结构的孔径为400～800μm，例如可为400μm、500μm、600μm、700μm、800μm等，优选地为400-550μm，在此不一一列举，第一多孔结构的孔隙率为40％～80％，丝径为0.25～0.35mm。

第一多孔结构和第二多孔结构上述孔径的设计，能够平衡支撑面和融合面的面积，能够保证融合率，促进骨愈合，又能够保证强度，避免沉陷现象。

第一多孔结构与第二多孔结构的孔径、孔隙率、丝径等参数可完全相同，即第一多孔结构与第二多孔结构完全相同，也可部分或全部参数不同。

此外，第一多孔结构与第二多孔结构可均为不规则多孔结构。采用不规则的第一多孔结构与第二多孔结构，能够更加有利用第一端面与第二端面的骨长入，进一步增强了细胞黏附、促进细胞分化等功能，骨性融合后能更好地维持脊柱稳定性。当然，第一多孔结构与第二多孔结构也可均为规则多孔结构，或其中一个为不规则多孔结构，另一个为规则多孔结构。

此外，第一段10沿椎体主体延伸方向的长度为椎体主体在延伸方向长度的5％～10％，第二段20沿椎体主体延伸方向的长度为椎体主体在延伸方向长度的5％～10％。其中，第一段10沿椎体主体延伸方向的长度与第二段20沿椎体主体延伸方向的长度可以相同或不同。第一段10与第二段20的长度采用这种设计，既能够保证第一端面与第二端面的骨长入的深度，也能保证第三段30外表面的软组织具有足够的长入面积，进而保证了椎体假体植入患者体内后的初始稳定性与长期稳定性。

具体地，第三多孔结构的孔径为600～1200μm，例如可为600μm、700μm、800μm、900μm、1000μm、11000μm、12000μm等，优选地为650-1200μm，在此不一一列举，优选地，第三多孔结构的孔径为9000～1200μm，第三多孔结构的孔隙率为60％～90％，丝径为0.35～0.45mm。

第三多孔结构的上述孔径的设计，不同于第一多孔结构与第二多孔结构孔径的设计，椎体假体的侧面与软组织接触，采用这种孔径，有利于软组织的长入，同时又考虑了假体本身的重量、假体主体的强度要求，有效削减和避免了应力遮挡，提高了椎体假体的稳定性。

此外，第三多孔结构为规则多孔结构。采用规则多孔结构的第三多孔结构，更有易于软组织长入，提高了椎体假体的稳定性。当然，第三多孔结构也可为不规则多孔结构。

如图2-图4所示，椎体主体还包括植骨孔40，植骨孔40设于椎体主体内，并连通第一端面与第二端面。植骨孔40的内壁上设有第四多孔结构50，第四多孔结构50的孔径大于第一多孔结构、第二多孔结构以及第三多孔结构的孔径。

植骨孔40内壁上第四多孔结构50的孔径相对第一多孔结构、第二多孔结构以及第三多孔结构的孔径较大，一方面有利于促进金属粉末的清洗，另一方面在保证假体强度的同时也起到减重的作用。

具体地，第四多孔结构50的孔径为3000～4000μm，例如可为3000μm、3200μm、3400μm、3600μm、3800μm、4000μm等，在此不一一列举，第三多孔结构的孔隙率为60％～90％，丝径为0.55～0.65mm。

在一实施例中，第四多孔结构50为桁架结构，在选用大孔径的多孔结构时，桁架结构具有较好的结构强度，植入患者体内后能承受较大的压力载荷，平衡了椎体假体的重量和力学稳定性。

具体地，植骨孔40的横截面可为圆形、椭圆形、四边形等形状，植骨孔40的大小根据患者的实际目标椎体进行确定，例如，植骨孔40的横径占椎体假体横径的0.2～0.7，优选0.25～0.67，纵径占椎体假体纵径的0.3～0.7，优选0.37～0.67，或者，植骨孔40的横截面的面积占椎体假体横截面的面积的9％～45％。

在一实施例中，植骨孔40位于椎体假体的中心位置，或位于靠近椎体假体中心的位置，以提高椎体假体的结构强度。

此外，植骨孔40可为等径孔或不等径孔，只要植骨孔40的尺寸位于上述限定的范围内即可。

此外，第四多孔结构50为规则多孔结构。采用规则多孔结构的第四多孔结构50，更有利于促进金属粉末的清洗。当然，第三多孔结构也可为不规则多孔结构。

如图1-图2所示，椎体假体还包括支撑结构。该支撑结构包括第一侧面60、第二侧面70，以及从假体外表面向内横向延伸至植骨孔的多个第一加强筋80。第一侧面60与第二侧面70位于椎体主体相对的两侧，且至少在第一段10与第三段30、第二段20与第三段30连接的位置设有第一加强筋80。

通过支撑结构的设置，提高了椎体假体的强度，增强了支撑力，降低了出现沉陷现象的几率；第一段10、第二段20与第三段30从第一侧面60与第二侧面70之间能够露出多孔结构，以便椎体假体的骨融合和软组织的长入；在第一段10与第三段30、第二段20与第三段30连接的位置设有第一加强筋80，能够增强第一段10与第三段30、第二段20与第三段30连接的位置的强度，提高了椎体假体的强度，避免椎体假体从第一段10与第三段30、第二段20与第三段30连接的位置出现裂纹或断裂的情况。

在一实施例中，第一加强筋80从椎体假体的外面向内横向延伸至植骨孔40处。如图1所示，第一加强筋80设有三个，第一段10、第二段20与第三段30之间均设有第一加强筋80。根据实际需要，在其他位置也可设置横向延伸的第一加强筋80。

进一步地，支撑结构还包括多个第二加强筋90。如图4所示，多个第二加强筋90位于椎体主体内，从第一端面延伸至第二端面，各第二加强筋90的一侧与侧面连接，另一侧延伸至植骨孔处。附图4中的实施方式，有四个加强筋，围绕植骨孔40呈X形分布。本公开对加强筋的数量和分布不做限制，例如加强筋可以两个、三个、五个或更多。

通过第二加强筋90的设置，将第一侧面60和第二侧面70与第四多孔结构50连接在一起，第一侧面60与第二侧面70也间接的连接在一起，多个第一加强筋80与多个第二加强筋90同时连接在一起，使得支撑结构形成了一个整体框架结构，提高了支撑结构的强度，从而提高了椎体假体的强度，进一步降低了出现沉陷现象的几率，提升了椎体假体的稳定性。

如图4所示，椎体主体上设置有钉孔603，椎体假体通过从钉孔603旋入螺钉从而固定在患者体内。钉孔603的内壁上设有防退钉结构，通过防退钉结构的设置，采用螺钉将椎体假体植入患者体内后，能够避免螺钉在经过一段时间后出现松动甚至退出而导致椎体假体固定失效的情况出现，进而保证了椎体假体植入患者体内后的初始稳定性与长期稳定性。

在一实施例中，如图5所示，防退钉结构为从钉孔603内壁上突出的三角形突刺604，三角形突刺604朝向钉孔603开口的斜面与钉孔603内壁的夹角为钝角，三角形突刺604背向钉孔603开口的斜面与钉孔603内壁的夹角为锐角或直角。钉孔603拧入螺钉时，螺钉的螺纹沿着三角形突刺604的朝向开口的斜面螺旋进入钉道，螺钉顺利进入后，若螺钉后退，其螺纹走向受到三角形突刺604背向钉孔603出口的斜面的阻挡，从而起到防退的作用。可选地，三角形突刺604设有四个，对应呈环形均匀分布在钉孔603的内壁上。本公开对三角形突刺604的数量和位置不作限制，三角形突刺604可设置在靠近钉孔603出口的位置，或靠近钉孔603进口的位置，或位于钉孔603的中间位置。

本领域技术人员还可以选取其他防退钉结构，例如从钉孔603内壁突出且端部朝向钉孔603出口的柱状突刺，凡是能达到同样技术效果的防退钉结构，均属于本公开的保护范围。

在一实施例中，钉孔603呈T字型，即钉孔603在开口出具有台阶状的沉孔605，螺钉从钉孔603旋入后，螺钉的头部能够完全位于钉孔603内。此外，当螺钉旋入钉孔603后，可在沉孔605处填充骨水泥，以进一步将螺钉固定在钉孔603内，以防止螺钉松动或退出，更进一步地提高了椎体假体的稳定性。

具体地，椎体主体上至少一端从第一侧面延伸出有固定部，固定部上设有固定孔。

在一实施例中，如图1所示，椎体主体上两端从第一侧面60一侧均延伸出有固定部601，固定部601的内表面与与其连接的上下椎体面相贴和，该固定部601为固定板，固定部601上均设有固定孔602。通过固定孔602与螺钉，可将椎体假体固定在相邻的两个生理椎体之间。

进一步地，可同时在椎体主体的两端分别设有上述钉孔603，通过钉孔603和固定孔602能够将椎体假体更加稳固地固定在患者体内。

在另一实施例中，如图3所示，椎体主体上一端从第一侧面60一侧延伸出固定部601，固定部601的内表面与与其连接的椎体面相贴和，该固定部601为固定板，固定部601上设有固定孔602。椎体假体的另一端在椎体主体上设有钉孔603，通过钉孔603和固定孔602，能够将椎体假体固定在相邻的两个生理椎体之间。

在又一实施例中，如图4所示，椎体主体两端均设有钉孔603，椎体假体通过从钉孔603旋入螺钉从而固定在患者体内。

本公开对椎体假体的固定方式不作限制，本领域技术人员还可以采取其他形式，凡是包括上述钉孔603的技术方案，均属于本公开的保护范围。

具体地，椎体假体还包括多个连接部。多个连接部分别设于椎体主体的两侧，连接部用于通过连接件将椎体假体与固定棒连接起来，固定棒用于设置在生理椎体的棘突的两侧。所述连接部包括两个连接臂以及固定连接在两个所述连接臂之间的枢轴，所述连接臂的端部固定连接在所述椎体主体上，所述连接件一端通过卡钩与所述枢轴连接、另一端与固定棒连接；所述连接部也可以设置为以其他形式连接在椎体主体两侧的枢轴。

在一实施例中，如图4所示，连接部604设有两个，分别位于椎体主体的两侧，且与第二侧面70连接，提高了连接部604与椎体主体连接的强度。

具体地，本公开提供的椎体假体为一体式结构。采用一体式结构，能够提高椎体假体的结构强度，从而提高椎体假体置入患者体内的稳定性。在一实施例中，采用3D打印技术制作上述椎体假体，3D打印技术可个性化定制，能够根据目标椎体模型制造出理想的椎体假体。

具体地，椎体假体可采用钛合金、高分子材料、生物陶瓷等材料或其混合材料制成，本公开对此不作限制。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (10)

1.一种椎体假体，其特征在于，包括椎体主体，所述椎体主体包括第一段、第二段以及位于所述第一段与第二段之间的第三段，所述第一段包括与第一目标生理椎体的接触面匹配的第一端面，所述第二段包括与第二目标生理椎体的接触面匹配的第二端面；

所述第一段内包括第一多孔结构，所述第一多孔结构至少从所述第一端面露出；所述第二段内包括第二多孔结构，所述第二多孔结构至少从所述第二端面露出；所述第三段内包括第三多孔结构，所述第三多孔结构至少从所述第三段的局部外表面露出；所述第三多孔结构的孔径大于第一多孔结构与第二多孔结构的孔径。

2.根据权利要求1所述的椎体假体，其特征在于，所述椎体主体还包括：

植骨孔，设于所述椎体主体内，并连通所述第一端面与所述第二端面，所述植骨孔的内壁上设有第四多孔结构，所述第四多孔结构的孔径大于所述第一多孔结构、所述第二多孔结构以及所述第三多孔结构的孔径。

3.根据权利要求1所述的椎体假体，其特征在于，所述第一多孔结构的孔径为400～800μm，所述第二多孔结构的孔径为400～800μm。

4.根据权利要求1所述的椎体假体，其特征在于，所述第三多孔结构的孔径为600～1200μm。

5.根据权利要求2所述的椎体假体，其特征在于，所述第四多孔结构的孔径为3000～4000μm。

6.根据权利要求1所述的椎体假体，其特征在于，所述第一段沿所述椎体主体延伸方向的长度为所述椎体主体在延伸方向长度的5％～10％，所述第二段沿所述椎体主体延伸方向的长度为所述椎体主体在延伸方向长度的5％～10％。

7.根据权利要求1所述的椎体假体，其特征在于，所述椎体假体还包括：

支撑结构，包括第一侧面、第二侧面，从所述椎体假体的外表面向内延伸至所述植骨孔处的多个第一加强筋，以及从所述椎体假体的第一端面延伸至第二端面的多个第二加强筋；

所述第一侧面与所述第二侧面位于所述椎体主体相对的两侧，且至少在所述第一段与第三段、第二段与第三段连接的位置设有所述第一加强筋，所述第二加强筋从侧面延伸至所述植骨孔。

8.根据权利要求1所述的椎体假体，其特征在于，所述椎体假体还包括：

多个连接部，分别设于所述椎体主体的两侧。

9.根据权利要求1所述的椎体假体，其特征在于，所述椎体主体上还包括：

钉孔，内壁上设有防退钉结构。

10.根据权利要求1所述的椎体假体，其特征在于，所述椎体主体上至少一端从所述第一侧面延伸出有固定部，所述固定部上设有固定孔。

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