CN113040981A - 一种聚醚醚酮人工椎体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及人工假体技术领域，公开了一种聚醚醚酮人工椎体，包括椎体主体和支撑框架，所述椎体主体采用聚醚醚酮制作而成，所述椎体主体的中部设置有植骨空间，所述支撑框架嵌入所述椎体主体的外周，且所述支撑框架的外周与所述椎体主体的外周平齐。本发明增加了人工椎体－骨界面骨整合效能，提高了人工椎体的融合率和融合速度；并且通过嵌入式的支撑框架使得其与椎体主体结构形成一个稳定的整体，提高了人工椎体的整体刚度，从而提高了人工椎体整体结构的支撑效能，能够满足人工椎体的支撑强度要求。

Description

一种聚醚醚酮人工椎体
技术领域
本发明涉及人工假体技术领域，特别是涉及一种聚醚醚酮人工椎体。
背景技术
由各种疾病原因导致的脊柱大段骨缺损，如脊柱原发恶性骨肿瘤和脊柱转移瘤寡转移病灶整块切除等，均需要假体重建。目前，主要采用的假体包括钛笼、传统机械加工人工椎体和3D打印人工椎体等。其中，以3D打印人工椎体的应用越来越广泛。3D打印技术使得假体能够与骨缺损适形匹配，从而使重建后的假体拥有最优的力学传导效能；另外，3D打印多孔结构骨接触界面实现了快速骨整合，使得重建假体的远期效果大大提升。
上述脊柱重建假体目前在临床上的应用均采用金属材料制造而成。金属假体的弊端在于其在影像学检查时会产生伪影，影响病情的随访观察；另外，对于特殊的恶性骨肿瘤病例，术后需辅助放射治疗时，全金属假体将会对放疗产生较大影响。而采用射线透过性良好的聚醚醚酮材料制造人工椎体将大大改善上述问题。但是，由于聚醚醚酮材料具有生物惰性，即使采用3D打印技术打印人工椎体，其骨整合能力依然比金属材料要低，且聚醚醚酮材料刚度较低，导致人工椎体整体结构的支撑效能较低，难以提供足够的支撑强度。
发明内容
鉴于以上问题，本发明的目的是提供一种聚醚醚酮人工椎体，以解决现有人工椎体骨整合能力较低、人工椎体整体结构的支撑效能较低的问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明所述聚醚醚酮人工椎体，包括椎体主体和支撑框架，所述椎体主体采用聚醚醚酮制作而成，所述椎体主体的中部设置有植骨空间，所述支撑框架嵌入所述椎体主体的外周，且所述支撑框架的外周与所述椎体主体的外周平齐。
优选地，所述椎体主体呈中空圆柱状，所述椎体主体的外周设置有凹槽，所述支撑框架嵌入所述凹槽中。
优选地，所述支撑框架包括顶板和设置在所述顶板上的多个支撑柱，所述椎体主体的顶面设置有与所述顶板相匹配的第一凹槽，所述椎体主体的外周侧面设置有与所述支撑柱相匹配的第二凹槽，所述顶板嵌入所述第一凹槽，所述支撑柱嵌入所述第二凹槽。
优选地，所述顶板上设置有与所述植骨空间连通的通孔，且所述通孔的直径大于或等于所述植骨空间的截面直径。
优选地，所述顶板呈圆环形，圆环形顶板的外边缘径向延伸有与所述支撑柱连接的连接臂，且相邻的连接臂之间通过圆弧过渡连接。
优选地，圆环形顶板与连接臂一体成型设置。
优选地，所述椎体主体的上端面的倾斜角度与所需重建部位的上椎体与横截面之间的夹角相匹配，所述椎体主体的下端面的倾斜角度与所需重建部位的下椎体与横截面之间的夹角相匹配，以使重建后假体与骨缺损之间为零切际接触。
优选地，所述椎体主体上设置有供螺钉穿过的螺钉固定孔。
优选地，所述支撑框架采用金属制作而成。
本发明实施例一种聚醚醚酮人工椎体与现有技术相比，其有益效果在于：
本发明实施例的聚醚醚酮人工椎体通过在椎体主体的中部设置植骨空间，增加了人工椎体－骨界面骨整合效能，提高了人工椎体的融合率和融合速度；通过嵌入式的支撑框架使得其与椎体主体结构形成一个稳定的整体，提高了人工椎体的整体刚度，从而提高了人工椎体整体结构的支撑效能，能够满足人工椎体的支撑强度要求。
附图说明
图1是本发明实施例所述人工椎体的三维结构示意图；
图2是本发明实施例所述人工椎体的主视示意图；
图3是本发明实施例所述人工椎体的俯视示意图；
图4是本发明实施例所述人工椎体的侧视示意图；
图5是本发明实施例所述椎体主体的三维结构示意图一；
图6是本发明实施例所述椎体主体的三维结构示意图二；
图7是本发明实施例所述椎体主体的主视示意图；
图8是本发明实施例所述椎体主体的俯视示意图；
图9是本发明实施例所述椎体主体的侧视示意图；
图10是本发明实施例所述支撑框架的三维结构示意图；
图11是本发明实施例所述支撑框架的主视示意图；
图12是本发明实施例所述支撑框架的俯视示意图；
图13是本发明实施例所述支撑框架的侧视示意图；
图14是本发明实施例所述人工椎体中插入螺钉的三维示意图；
图中，1、椎体主体；11、植骨空间；12、第一凹槽；13、第二凹槽；2、支撑框架；21、顶板；211、通孔；22、支撑柱；3、螺钉。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1－图4所示，本发明优选实施例的一种聚醚醚酮人工椎体包括椎体主体1和支撑框架2，所述椎体主体1的中部设置有植骨空间11，以将骨植入椎体主体1中，可以解决骨长入慢的问题，提高假体－骨界面的骨整合效能，提高假体融合率和融合速度；所述支撑框架2嵌入所述椎体主体1的外周，且所述支撑框架2的外周与所述椎体主体1的外周平齐，使得支撑框架2与椎体主体1形成一个稳定的整体，提高了人工椎体的整体刚度，满足支撑强度要求。
优选地，所述椎体主体1采用聚醚醚酮制作而成，聚醚醚酮的射线透过性良好，避免了金属假体在影像学检查时会产生伪影和在放射治疗时干扰射线的问题，并且，能够大大降低术后假体发生切割、移位等并发症的发生率。
进一步地，优选地，所述支撑框架2采用金属制作而成，以提高人工椎体的整体刚度。更优选地，支撑框架2采用钛合金制作而成，利用3D打印制作而成，且支撑框架2可作为术中可视化的参照物。
如图5－图9所示，本实施例中，所述椎体主体1呈中空圆柱状，植骨空间11即为中部的中空区域，呈空心柱体形状；植骨空间11的中心轴线与圆柱状的椎体主体1的中心轴线同轴设置，且如图6所示，植骨空间11沿中心轴线贯穿整个椎体主体1；优选地，植骨空间11的柱体截面直径为8～12mm。通过设置的植骨空间11可以解决由于聚醚醚酮材料生物惰性带来的骨长入慢的问题。
优选地，所述椎体主体1的外周设置有凹槽，所述支撑框架2嵌入所述凹槽中。所述凹槽与所述支撑框架2的轮廓形状相匹配，以使得支撑框架2可以完全嵌入凹槽，且与椎体主体1的外边缘平齐，如图1所示，支撑框架2与椎体主体1作为一个整体，呈中空圆柱状。
进一步地，所述椎体主体1的上端面和下端面均倾斜设置，所述椎体主体1的上端面的倾斜角度与所需重建部位的上椎体与横截面之间的夹角相匹配，取值范围可能为0°～50°；所述椎体主体1的下端面的倾斜角度与所需重建部位的下椎体与横截面之间的夹角相匹配，取值范围可能为0°～50°；通过设置相匹配的角度，使得重建后假体与骨缺损之间为零切际接触。
优选地，所述椎体主体1为多孔结构，利用3D打印技术制作而成。将椎体主体1－骨接触界面设置为多孔结构形式，可以进一步增加人工椎体－骨界面的骨整合效能，提高假体融合率和融合速度。并且，椎体主体1－骨接触界面采用容易骨长入的孔隙率和孔径，优选地，椎体主体1－骨接触界面的孔隙率为55％～70％，孔直径为100μm～700μm。
需要说明的是，本发明中，椎体主体1－骨接触界面和椎体主体1的其他部分可以采用不同的孔隙率和孔径。
如图10－图13所示，所述支撑框架2包括顶板21和设置在所述顶板21上的多个支撑柱22，所述椎体主体1的顶面设置有与所述顶板21相匹配的第一凹槽12(如图5所示)，所述椎体主体1的外周侧面设置有与所述支撑柱22相匹配的第二凹槽13，所述顶板21嵌入所述第一凹槽12，所述支撑柱22嵌入所述第二凹槽13。顶板21与椎体主体1的顶面平齐，支撑柱22与椎体主体1的侧面平齐，例如，椎体主体1呈中空圆柱状时，支撑柱22与椎体主体1的中心轴线平行，多个支撑柱22沿圆柱体的周向均匀设置，且支撑柱22的外轮廓呈圆弧状，以与椎体主体1的外周侧构成完整的圆柱体。
本实施例中，支撑柱22设置为4个，且四个支撑柱22沿周向均匀设置，每个支撑柱22均与顶板21的连接臂连接，相应地，四个连接臂沿顶板21的周向均匀设置，四个连接臂的中心轴线呈十字形。在其他实施例中，支撑柱22还可以设置为3个、5个、6个等其他数量。
进一步地，当所述椎体主体1的上端面和下端面均倾斜设置时，相对应地，顶板21与支撑柱22呈一定夹角，且多个支撑柱22的长度不同，以使得支撑柱22的端部与椎体主体1的下端面平齐，使得重建后支撑框架2与骨缺损之间零切际接触。本实施例中，如图6所示，第二凹槽13沿轴向贯穿椎体主体1，使得支撑住的端部与椎体主体1的下端面平齐。在其他实施例中，椎体主体1上的多个第二凹槽13的长度可以相同，且第二凹槽13可以不贯穿椎体主体1，相应地，支撑柱22嵌入第二凹槽13中，支撑柱22的长度小于椎体主体1的轴向长度。
进一步地，所述顶板21上设置有与所述植骨空间11连通的通孔211，且所述通孔211的直径大于或等于所述植骨空间11的截面直径，以不干涉向植骨空间11中植骨。优选地，通孔211的直径等于植骨空间11的截面直径。
可选地，所述顶板21呈圆环形，圆环形顶板21的外边缘径向延伸有与所述支撑柱22连接的连接臂，且相邻的连接臂之间通过圆弧过渡连接。圆环形顶板21与连接臂可以是单独的两个部件，也可以一体成型设置。
优选地，所述支撑框架2与骨的接触界面为多孔结构，利用3D打印技术制作而成，以促进骨长入。并且，将支撑框架2－骨接触界面设置为多孔结构形式，可以进一步增加人工椎体－骨界面的骨整合效能，提高假体融合率和融合速度。
如图14所示，所述椎体主体1上设置有供螺钉3穿过的螺钉固定孔，椎体主体1通过螺钉3穿过螺钉固定孔与上椎体、下椎体固定。具体地，螺钉固定孔的数量、大小以及设置位置均可以根据手术入路情况进行设置。图14中仅示出了后路上下各两个螺钉3，螺钉3与矢状面成30～50度，向内与冠状面成20～50度。
综上，本发明实施例提供一种人工椎体，主要应用于各种原因造成脊柱大段骨缺损的重建，其通过在椎体主体1的中部设置植骨空间11和聚醚醚酮椎体主体整体以及金属支撑框架与骨的接触界面的多孔结构设计，增加了人工椎体－骨界面骨整合效能，提高了人工椎体的融合率和融合速度；通过嵌入式的支撑框架2使得其与椎体主体1结构形成一个稳定的整体，提高了人工椎体的整体刚度，满足了人工椎体的支撑强度要求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种聚醚醚酮人工椎体，其特征在于，包括：
椎体主体和支撑框架，所述椎体主体采用聚醚醚酮制作而成，所述椎体主体的中部设置有植骨空间，所述支撑框架嵌入所述椎体主体的外周，且所述支撑框架的外周与所述椎体主体的外周平齐。
2.根据权利要求1所述的聚醚醚酮人工椎体，其特征在于，所述椎体主体呈中空圆柱状，所述椎体主体的外周设置有凹槽，所述支撑框架嵌入所述凹槽中。
3.根据权利要求2所述的聚醚醚酮人工椎体，其特征在于，所述支撑框架包括顶板和设置在所述顶板上的多个支撑柱，所述椎体主体的顶面设置有与所述顶板相匹配的第一凹槽，所述椎体主体的外周侧面设置有与所述支撑柱相匹配的第二凹槽，所述顶板嵌入所述第一凹槽，所述支撑柱嵌入所述第二凹槽。
4.根据权利要求3所述的聚醚醚酮人工椎体，其特征在于，所述顶板上设置有与所述植骨空间连通的通孔，且所述通孔的直径大于或等于所述植骨空间的截面直径。
5.根据权利要求3所述的聚醚醚酮人工椎体，其特征在于，所述顶板呈圆环形，圆环形顶板的外边缘径向延伸有与所述支撑柱连接的连接臂，且相邻的连接臂之间通过圆弧过渡连接。
6.根据权利要求5所述的聚醚醚酮人工椎体，其特征在于，圆环形顶板与连接臂一体成型设置。
7.根据权利要求2所述的聚醚醚酮人工椎体，其特征在于，所述椎体主体的上端面的倾斜角度与所需重建部位的上椎体与横截面之间的夹角相匹配，所述椎体主体的下端面的倾斜角度与所需重建部位的下椎体与横截面之间的夹角相匹配，以使重建后假体与骨缺损之间为零切际接触。
8.根据权利要求1所述的聚醚醚酮人工椎体，其特征在于，所述椎体主体上设置有供螺钉穿过的螺钉固定孔。
9.根据权利要求1所述的聚醚醚酮人工椎体，其特征在于，所述支撑框架采用金属制作而成。
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