CN116172761A - 可撑开型人工椎体及其安装工具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可撑开型人工椎体及其安装工具，包括：底座，底座包括基座和至少两个扇形插片；所有的扇形插片设置于基座的顶面上；扇形插片的厚度小于基座的壁厚；每个扇形插片的顶部设有向外延伸的卡扣；卡扣的底面、扇形插片的外侧面以及基座的顶面围成卡槽；导向柱的外侧面上设有柱体外螺纹，导向柱的外侧面上还设有至少两个扇形凹槽，扇形凹槽供扇形插片插入；驱动件上设有轴向通孔，轴向通孔的孔壁上设有通孔内螺纹；驱动件套在所有的扇形插片的外部，且嵌入于卡槽中。本发明的可撑开型人工椎体，可在未撑开时植入人体，减轻对周围组织及神经的牵拉，植入人体后可原位进行高度调节，恢复理想的椎体高度；结构简单，安全可靠。

Description

可撑开型人工椎体及其安装工具

本案为以下专利申请的分案申请：

申请号：202010803160.5；

申请日：2020年08月11日；

发明名称：可撑开型人工椎体及其安装工具

技术领域

本发明涉及骨科手术医疗器械技术领域，特别是涉及一种可撑开型人工椎体及其安装工具。

背景技术

对于椎体爆裂骨折、脊柱后凸畸形、脊柱肿瘤等患者，常需要对受损或病变的椎体进行切除，切除后使用椎体替代物移植以维持正常的脊柱载荷及生理曲度。近年来，人工椎体作为一类有效的椎体替代物，在脊柱肿瘤领域得到了广泛认可，广泛的应用于椎体肿瘤切除后脊柱稳定性的重建。

一般情况下，人工椎体为固定型的人工椎体，固定型的人工椎体植入人体后高度不可调整，在植入人体前需严格选择规格，不容易获得理想的椎体高度。如何设计一种结构简单、撑开方便、高度可以调节的人工椎体，是本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明解决的技术问题在于提供一种可撑开型人工椎体及其安装工具。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种可撑开型人工椎体，包括：

底座，所述底座包括基座和至少两个扇形插片；所述基座为圆柱形，所述基座为具有圆形空腔的中空结构；所有的所述扇形插片设置于所述基座的顶面上，所有的所述扇形插片沿着所述基座的周向均匀分布；每个所述扇形插片的长度方向与所述基座的轴向同向；所述扇形插片的厚度小于所述基座的壁厚；每个所述扇形插片的顶部设有向外延伸的卡扣；所述卡扣的底面、所述扇形插片的外侧面以及所述基座的顶面围成卡槽；

导向柱，所述导向柱为圆柱形，所述导向柱的外侧面上设有柱体外螺纹，所述导向柱的外侧面上还设有至少两个扇形凹槽，所有的所述扇形凹槽沿着所述导向柱的周向均匀分布；所述扇形凹槽与所述扇形插片一一对应，所述扇形凹槽供所述扇形插片插入；每个所述扇形凹槽的长度方向与所述导向柱的轴向同向；

驱动件，所述驱动件为圆柱形，所述驱动件上设有轴向通孔，所述轴向通孔的孔壁上设有与所述柱体外螺纹相应的通孔内螺纹；所述驱动件套在所有的所述扇形插片的外部，且嵌入于所述卡槽中。

优选地，所述导向柱的顶面上设有平台；所述平台的底面上设有底部凹槽，所述底部凹槽为扇形结构，所述底部凹槽与所述扇形凹槽一一对应，所述底部凹槽处于所述扇形凹槽的正上方，且所述底部凹槽与所述扇形凹槽连通。

优选地，所述的可撑开型人工椎体，还包括至少两个终板，其中一个所述终板用于安装于所述基座的底面上，另一个所述终板用于安装于所述平台的顶面上。

进一步地，所述基座的底面和所述平台的顶面上均设有凸起，所述凸起的外周面为八角形结构；所述终板上设有供所述凸起卡入的安装槽，所述安装槽的横截面为四边形；所述终板上还设有两个长圆形开槽，两个所述长圆形开槽相对设置，且分别处于所述安装槽的两个相对侧边的外侧。

优选地，所述基座包括座体底板和围绕在所述座体底板周边并由此向上延伸的座体侧板；所述座体侧板的顶面为所述基座的顶面；所述座体侧板上设有至少两个镂空结构，所述镂空结构贯通至所述座体侧板的顶面，每个所述镂空结构处于两个所述扇形插片之间；所有的所述镂空结构将所述座体侧板分隔为多个侧板单元，每个所述侧板单元处于相应的扇形插片的下方，每个侧板单元可插入于所述扇形凹槽。

优选地，所述的可撑开型人工椎体采用高分子材料或者高分子基复合材料制成。

优选地，沿着所述驱动件的外侧面的周向，在所述驱动件的下部设有向外凸出的下边缘部，所述下边缘部向下延伸，所述下边缘部套在所述基座的外侧面上；沿着所述下边缘部的周向，在所述下边缘部的底面上设有多个限位槽；所述驱动件的底面为环形平面，所述驱动件的底面与所述基座顶面接触；所述基座上设有锁紧通孔，所述锁紧通孔的轴向与所述基座的轴向垂直；锁紧件安装于锁紧通孔中，且可相对于所述锁紧通孔的轴向移动。

进一步地，所述基座上还设有齿轮部安装孔，所述齿轮部安装孔的轴向与所述基座的轴向垂直。

本发明还涉及一种可撑开型人工椎体的安装工具，用于所述的可撑开型人工椎体，所述安装工具包括：锁紧起子和转动齿轮件；所述锁紧起子用于驱动所述锁紧件沿着所述锁紧通孔的轴向移动；所述转动齿轮件包括芯轴、转动轴和齿轮，所述转动轴的头部安装有齿轮，所述芯轴插入于所述转动轴中，所述芯轴与所述转动轴为同轴设置，所述芯轴的头部穿出于齿轮；所述芯轴的头部设有外螺纹，所述芯轴的头部用于穿入于齿轮部安装孔中；所述齿轮可与所述限位槽啮合。

如上所述，本发明的可撑开型人工椎体及其安装工具，具有以下有益效果：

本发明的可撑开型人工椎体，可在未撑开时植入人体，减轻对周围组织及神经的牵拉，植入人体后可原位进行高度调节，恢复理想的椎体高度；结构简单，安全可靠。

附图说明

图1显示为本实施例的可撑开型人工椎体的立体结构示意图。

图2显示为本实施例的可撑开型人工椎体的侧面结构示意图。

图3显示为图2的A-A向的剖面结构示意图。

图4显示为本实施例的可撑开型人工椎体的底座的立体结构示意图。

图5显示为本实施例的可撑开型人工椎体的底座的侧面结构示意图。

图6显示为本实施例的可撑开型人工椎体的驱动件的立体结构示意图。

图7显示为本实施例的可撑开型人工椎体的驱动件的剖面结构示意图。

图8显示为本实施例的可撑开型人工椎体的导向柱的立体结构示意图。

图9显示为本实施例的可撑开型人工椎体的终板的立体结构示意图。

图10显示为本实施例的锁紧起子插入可撑开型人工椎体的锁紧通孔时的立体结构示意图。

图11显示为本实施例的转动齿轮件的齿轮与可撑开型人工椎体的限位槽啮合时的立体结构示意图。

图12显示为本实施例的转动齿轮件的立体结构示意图。

附图标号说明

100 底座

101 锁紧通孔

102 齿轮部安装孔

103 锁紧件

110 扇形插片

120 卡扣

130 卡槽

140 镂空结构

150 基座

151 基座的顶面

152 座体底板

153 座体侧板

1531 侧板单元

200 导向柱

210 柱体外螺纹

220 扇形凹槽

230 平台

231 底部凹槽

300 驱动件

310 轴向通孔

320 通孔内螺纹

330 下边缘部

331 限位槽

400 终板

410 安装槽

420 长圆形开槽

430 锥形凸部

500 凸起

600 锁紧起子

700 转动齿轮件

710 转动轴

720 齿轮

730 芯轴

T 扇形插片的厚度

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1至图12所示，本实施例的可撑开型人工椎体，包括：

底座100，底座100包括基座150和至少两个扇形插片110；基座150为圆柱形，基座150为具有圆形空腔的中空结构；所有的扇形插片110设置于基座150的顶面151上，所有的扇形插片110沿着基座150的周向均匀分布；每个扇形插片110的长度方向与基座150的轴向同向；扇形插片110的厚度T小于基座150的壁厚；每个扇形插片110的顶部设有向外延伸的卡扣120；卡扣120的底面、扇形插片110的外侧面以及述基座150的顶面151围成卡槽130；

导向柱200，导向柱200为圆柱形，导向柱200的外侧面上设有柱体外螺纹210，导向柱200的外侧面上还设有至少两个扇形凹槽220，所有的扇形凹槽220沿着导向柱200的周向均匀分布；扇形凹槽220与扇形插片110一一对应，扇形凹槽220供扇形插片110插入；每个扇形凹槽220的长度方向与导向柱200的轴向同向；

驱动件300，驱动件300为圆柱形，驱动件300上设有轴向通孔310，轴向通孔310的孔壁上设有与柱体外螺纹210相应的通孔内螺纹320；驱动件300套在所有的扇形插片110的外部，且嵌入于卡槽130中。

本实施例的可撑开型人工椎体安装时，先将驱动件300嵌入卡槽130中，然后通过驱动件300与导向柱200之间的螺纹副，将导向柱200旋入驱动件300中。此时，导向柱200、驱动件300和底座100成为一个整体结构，可承受颈椎椎体传递的载荷。顺时针或逆时针旋转驱动件300时，驱动件300能够驱动导向柱200沿着基座150的轴向移动，即可实现人工椎体的高度调节。

本实施例中，扇形凹槽220和扇形插片110的数量均为三个。当扇形插片110插入扇形凹槽220后，导向柱200与基座150的相对旋转将被限制，导向柱200只能沿着扇形凹槽220的长度方向直线运行。

驱动件300内部设有通孔内螺纹320，通孔内螺纹320与导向柱200的柱体外螺纹210匹配，将驱动件300通过扇形插片110的弹性变形，插入卡槽130中。卡槽130将限制驱动件300垂直方向位移，使其仅可绕基座150的轴线旋转。驱动件300与基座150的顶面151的接触面较大，能够降低驱动件300与基座150的顶面151接触处的应力水平。

导向柱200的顶面上设有平台230；平台230的底面上设有底部凹槽231，底部凹槽231为扇形结构，底部凹槽231与扇形凹槽220一一对应，底部凹槽231处于扇形凹槽220的正上方，且底部凹槽231与扇形凹槽220连通。底部凹槽231用于容纳扇形插片110顶部的卡扣120，该结构可有效降低人工椎体最小高度。

可撑开型人工椎体，还包括至少两个终板400，其中一个终板400用于安装于基座150的底面上，另一个终板400用于安装于平台230的顶面上。终板400可设置多种厚度以及角度规格，能够在手术中根据患者解剖特征进行选择、适配。选择合适的终板400在可撑开型人工椎体上安装，能够充分恢复椎体高度，增大接触面积，降低应力遮挡或终板400沉降的风险。

基座150的底面和平台230的顶面上均设有凸起500，凸起500的外周面为八角形结构；终板400上设有供凸起500卡入的安装槽410，安装槽410的横截面为四边形；终板400上还设有两个长圆形开槽420，两个长圆形开槽420相对设置，且分别处于安装槽410的两个相对侧边的外侧。

凸起500的设置便于安装终板400；凸起500的外周面为八角形结构，终板400与八角形凸起500的配合方式使得终板400可以有8个安装角度，使其可以适用于前、后、侧、前侧、后侧等多种手术入路方式。安装槽410设置于终板400中部，四边形安装槽410的设置长圆形开槽420的两个相对侧边与八角形凸起500为紧配合，即凸起500卡入到四边形安装槽410的设置长圆形开槽420的两个相对侧边时，四边形安装槽410与凸起500干涉配合，插入时利用弹性变形原理，将终板400嵌入八角形凸起500，实现固定。四边形安装槽410的另外两侧与八角形另外两个面贴合。四个贴合面实现对终板400的固定及定位。

当终板400安装在基座150或者平台230上时，终板400的远离驱动件300的侧面为齿形面，终板400的远离驱动件300的侧面上设有锥形凸部430，在人工椎体撑开的最终过程中，齿形面与椎体骨面接触，锥形凸部430进入椎体骨组织中，可增加人工椎体的稳定性，降低脱落或错位的风险。本实施例中，锥形凸部430为4个。

目前临床的人工椎体大部分为钛合金材料制成，少数为医用聚醚醚酮、钛合金混合结构，钛合金材料的人工椎体用于脊柱肿瘤患者时主要存在以下问题：1、钛合金与人体骨骼模量差异较大，容易产生应力遮挡，导致骨组织吸收及沉降；2、钛合金在CT、MRI检查下高亮，影响术后对肿瘤病灶、骨融合情况的影像判定；3、钛合金遮挡射线，影响放疗效果。本发明的可撑开型人工椎体采用高分子材料或者高分子基复合材料制成。本实施例中，高分子材料为医用聚醚醚酮，高分子基复合材料为碳纤维增强的医用聚醚醚酮。相对于现有的钛合金材料制成的人工椎体，本实施例子的可撑开的人工椎体，其弹性模量与人体骨骼相近，应力遮挡较小，具有良好的生物相容性，减小了骨不连及沉降的概率即降低了人工椎体沉降及骨组织吸收的风险；采用高分子材料或者高分子基复合材料制成的人工锥体无磁性、对X射线无遮挡，不影响CT、MRI影像检查判定及后续的放疗；本实施例子的可撑开的人工椎体无磁性、可穿透X射线，对肿瘤病灶CT、MRI检查无干扰，对肿瘤患者的后续放疗无影响。

沿着驱动件300的外侧面的周向，在驱动件300的下部设有向外凸出的下边缘部330，下边缘部330向下延伸，下边缘部330套在基座150的外侧面上；沿着下边缘部330的周向，在下边缘部330的底面上设有多个限位槽331；驱动件300的底面340为环形平面，驱动件300的底面340与基座150顶面接触；基座150上设有锁紧通孔101，锁紧通孔101的轴向与基座150的轴向垂直；锁紧件103安装于锁紧通孔101中，且可相对于锁紧通孔101的轴向移动。

驱动件300的下部设有下边缘部330，则驱动件300的外径小于下边缘部330的外径；基座150顶面支撑驱动件300的底面340；多个限位槽331形成齿部结构，人工椎体撑开后，使用锁紧起子600驱动锁紧件103沿着锁紧通孔101的轴向向外移动，锁紧件103能够伸入到限位槽331中，则驱动件300无法转动，则人工椎体的高度将不能改变。本实施例中，锁紧通孔101为螺纹孔，锁紧件103为螺钉。

基座150上还设有齿轮部安装孔102，齿轮部安装孔102的轴向与基座150的轴向垂直。将芯轴730的头部插入到齿轮部安装孔102中，使转动轴710旋转，转动轴710上的齿轮720与限位槽331啮合，则能够便捷的利用导向柱200与驱动件300之间的螺纹副实现升降功能。齿轮部安装孔102用于人工椎体的持取及利用齿轮720旋转时芯轴730的固定。

本实施例的可撑开型人工椎体的安装工具，包括：锁紧起子600和转动齿轮件700；锁紧起子600用于驱动锁紧件103沿着锁紧通孔101的轴向移动；转动齿轮件700包括芯轴730、转动轴710和齿轮720，转动轴710的头部安装有齿轮720，芯轴730插入于转动轴710中，芯轴730与转动轴710为同轴设置，芯轴730的头部穿出于齿轮720；芯轴730的头部设有外螺纹，芯轴730的头部用于穿入于齿轮部安装孔102中，齿轮部安装孔102设有内螺纹；齿轮720可与限位槽331啮合。

将转动齿轮件700的芯轴730的头部安装于基座150的螺纹孔中，使齿轮720与下边缘部330底端的多个限位槽331形成齿部结构啮合，旋转转动齿轮件700中的转动轴710，则转动轴710带动齿轮720转动，即可实现高度调整。当人工椎体撑开到位后，使用锁紧起子600顺时针旋紧锁紧件103，即可彻底锁紧。

基座150包括座体底板152和围绕在座体底板152周边并由此向上延伸的座体侧板153；座体侧板153的顶面为基座150的顶面151；座体侧板153上设有至少两个镂空结构140，镂空结构140贯通至座体侧板153的顶面，每个镂空结构140处于两个扇形插片110之间；所有的镂空结构140将座体侧板153分隔为多个侧板单元1531，每个侧板单元1531处于相应的扇形插片110的下方，每个侧板单元1531可插入于扇形凹槽220。螺旋撑开后，导向柱200与基座150之间将形成空腔，可用于填充植骨，植骨通过镂空结构140进入导向柱200与基座150之间的空腔中。

本发明使用简单的机构实现了人工椎体的高度调整、锁紧、稳定承载的功能，降低了传力路径上的应力水平。本发明解决了强度、刚度较弱的高分子材料或者高分子基复合材料，在小尺寸可撑开型人工椎体运动机构中的应用难题。为需要进行人工椎体置换，且后续需要CT、MRI检查及放疗的脊柱肿瘤患者提供了良好的解决方案。

本发明的人工椎体可原位高度调节，结构简单，安全可靠，拥有高度锁紧机制。本发明的人工椎体与终板400结合可与上、下椎体紧密贴合，增大接触面积，为不同解剖特征的患者提供安全、可靠、适应性强的稳定支撑。八角形凸起500与终板400的配合方式使终板400可多角度调整，可适用于多种手术入路。

本发明的人工椎体撑开前高度较小，植入时可减轻对周围组织及神经的牵拉；植入人体后撑开，更容易获得理想的椎体高度；可与相邻椎体紧密结合，能有效减少应力集中，减少骨不连及下沉的概率；更容易获得正确的脊柱生理曲度及三维稳定性。

综上，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种可撑开型人工椎体，其特征在于，包括：

底座(100)，所述底座(100)包括基座(150)和至少两个扇形插片(110)；所述基座(150)为圆柱形，所述基座(150)为具有圆形空腔的中空结构；所有的所述扇形插片(110)设置于所述基座(150)的顶面(151)上，所有的所述扇形插片(110)沿着所述基座(150)的周向均匀分布；每个所述扇形插片(110)的长度方向与所述基座(150)的轴向同向；所述扇形插片(110)的厚度小于所述基座(150)的壁厚；每个所述扇形插片(110)的顶部设有向外延伸的卡扣(120)；所述卡扣(120)的底面、所述扇形插片(110)的外侧面以及所述基座(150)的顶面(151)围成卡槽(130)；

导向柱(200)，所述导向柱(200)为圆柱形，所述导向柱(200)的外侧面上设有柱体外螺纹(210)，所述导向柱(200)的外侧面上还设有至少两个扇形凹槽(220)，所有的所述扇形凹槽(220)沿着所述导向柱(200)的周向均匀分布；所述扇形凹槽(220)与所述扇形插片(110)一一对应，所述扇形凹槽(220)供所述扇形插片(110)插入；

每个所述扇形凹槽(220)的长度方向与所述导向柱(200)的轴向同向；

驱动件(300)，所述驱动件(300)为圆柱形，所述驱动件(300)上设有轴向通孔(310)，所述轴向通孔(310)的孔壁上设有与所述柱体外螺纹(210)相应的通孔内螺纹(320)；所述驱动件(300)套在所有的所述扇形插片(110)的外部，且嵌入于所述卡槽(130)中；

所述可撑开型人工椎体至少两个终板(400)，其中一个所述终板(400)用于安装于所述基座(150)的底面上，另一个所述终板(400)用于安装于所述平台(230)的顶面上；所述终板(400)的远离所述驱动件(300)的侧面为齿形面，所述终板(400)的远离所述驱动件(300)的侧面上设有锥形凸部(430)。

2.根据权利要求1所述的可撑开型人工椎体，其特征在于：所述导向柱(200)的顶面上设有平台(230)；所述平台(230)的底面上设有底部凹槽(231)，所述底部凹槽(231)为扇形结构，所述底部凹槽(231)与所述扇形凹槽(220)一一对应，所述底部凹槽(231)处于所述扇形凹槽(220)的正上方，且所述底部凹槽(231)与所述扇形凹槽(220)连通。

3.根据权利要求1所述的可撑开型人工椎体，其特征在于：所述基座(150)包括座体底板(152)和围绕在所述座体底板(152)周边并由此向上延伸的座体侧板(153)；所述座体侧板(153)的顶面为所述基座(150)的顶面(151)；所述座体侧板(153)上设有至少两个镂空结构(140)，所述镂空结构(140)贯通至所述座体侧板(153)的顶面，每个所述镂空结构(140)处于两个所述扇形插片(110)之间；所有的所述镂空结构(140)将所述座体侧板(153)分隔为多个侧板单元(1531)，每个所述侧板单元(1531)处于相应的扇形插片(110)的下方，每个侧板单元(1531)可插入于所述扇形凹槽(220)。

4.根据权利要求1所述的可撑开型人工椎体，其特征在于：所述的可撑开型人工椎体采用高分子材料或者高分子基复合材料制成。

5.根据权利要求1所述的可撑开型人工椎体，其特征在于：沿着所述驱动件(300)的外侧面的周向，在所述驱动件(300)的下部设有向外凸出的下边缘部(330)，所述下边缘部(330)向下延伸，所述下边缘部(330)套在所述基座(150)的外侧面上；沿着所述下边缘部(330)的周向，在所述下边缘部(330)的底面上设有多个限位槽(331)；所述驱动件(300)的底面(340)为环形平面，所述驱动件(300)的底面(340)与所述基座(150)顶面接触；所述基座(150)上设有锁紧通孔(101)，所述锁紧通孔(101)的轴向与所述基座(150)的轴向垂直；锁紧件(103)安装于锁紧通孔(101)中，且可相对于所述锁紧通孔(101)的轴向移动。

6.根据权利要求6中任意一项所述的可撑开型人工椎体，其特征在于：所述基座(150)上还设有齿轮部安装孔(102)，所述齿轮部安装孔(102)的轴向与所述基座(150)的轴向垂直。

7.一种可撑开型人工椎体的安装工具，用于如权利要求7所述的可撑开型人工椎体，其特征在于，所述安装工具包括：锁紧起子(600)和转动齿轮件(700)；

所述锁紧起子(600)用于驱动所述锁紧件(103)沿着所述锁紧通孔(101)的轴向移动；所述转动齿轮件(700)包括芯轴(730)、转动轴(710)和齿轮(720)，所述转动轴(710)的头部安装有齿轮(720)，所述芯轴(730)插入于所述转动轴(710)中，所述芯轴(730)与所述转动轴(710)为同轴设置，所述芯轴(730)头部穿出于齿轮(720)；所述芯轴(730)的头部设有外螺纹，所述芯轴(730)的头部用于穿入于齿轮部安装孔(102)中；

所述齿轮(720)可与所述限位槽(331)啮合。

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