CN116999220A - 一种曲线轴柔性人工椎间盘假体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及人工椎间盘假体技术领域，特别涉及一种曲线轴柔性人工椎间盘假体，包括依次相连的第一刚性顶板、曲线轴柔性铰链和第二刚性顶板，所述曲线轴柔性铰链的中心轴线为平面曲线，所述曲线轴柔性铰链垂直其中心轴的横截面为四个顶点带有相同的非对称圆角的矩形，所述横截面的边长沿中心轴线是变化的且在曲线轴柔性铰链中部时较小、在两端时较大，所述横截面的圆角半径与其所在边的边长的比值沿中心轴线是变化的且在曲线轴柔性铰链中部时较大、在两端时较小。本发明曲线轴柔性铰链可模拟人颈椎的自然曲度，曲率可调空间大，能满足不同患者的需求；采用带非对称圆角的矩形截面，圆角比例变化利于刚度与应力的平衡，可实现多种构型设计。

Description

一种曲线轴柔性人工椎间盘假体

技术领域

本发明涉及人工椎间盘假体技术领域，特别涉及一种曲线轴柔性人工椎间盘假体。

背景技术

随着现代生产方式及生活习惯的改变，椎间盘异常引发的颈椎疾病呈高发病率及年轻化态势，极大影响患者生活质量，已成为一个社会性问题。

椎间盘病变、退变或损伤是颈椎病的主要致病原因，程度轻的通过按摩可缓解痛苦，严重者出现肢体运动感知障碍甚至瘫痪。由于椎间组织生物修复和再生能力低，椎间盘人工置换成为后期治疗的主要途径，即通过手术切除病变椎间盘，再植入人工假体恢复椎间高度及活动能力，可提高患者生活自理能力，具有重要的治疗价值。

现有人工椎间盘假体主要有刚性和柔性两类，目前临床主要使用刚性假体，其受膝/髋等大型关节重建术启发，采用球窝、滑槽结构，其滑动副易导致关节失稳，且不具备天然椎间盘的柔性缓冲作用，对脊柱生物力学系统影响较大。柔性人工椎间盘假体是主要的发展方向，但现有柔性人工椎间盘假体存在缺陷：现有假体结构设计不足，与颈椎自然曲度不匹配；构型变化少，尺寸选择单一，导致临床适配困难，增加了手术风险，影响疗效。

发明内容

本发明解决了相关技术中的问题，提出一种曲线轴柔性人工椎间盘假体，与颈椎自然曲度匹配，结构更通用化，设计空间更大，选择多样化，能满足不同的患者需求。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种曲线轴柔性人工椎间盘假体，包括位于两端的第一刚性顶板、第二刚性顶板以及处于两者之间的曲线轴柔性铰链，所述曲线轴柔性铰链的中心轴线为平面曲线，所述曲线轴柔性铰链垂直其中心轴的横截面为四个顶点带有相同的非对称圆角的矩形，所述横截面的边长沿中心轴线是变化的且在曲线轴柔性铰链中部时较小、在两端时较大，所述横截面的圆角半径与其所在边的边长的比值记为圆角比例，所述圆角比例沿中心轴线是变化的且在曲线轴柔性铰链中部时较大、在两端时较小。

作为优选方案，所述曲线轴柔性铰链的中心轴线为圆锥曲线、正弦曲线、摆线或样条曲线的其中一种。

作为优选方案，所述横截面的边长和圆角比例相对中心轴线的变化规律满足以下几种方式的一种、或其两种及以上的组合、或直线方程与其中一种及以上的组合：圆锥曲线方程、正弦曲线方程、摆线方程、样条曲线方程。

作为优选方案，所述曲线轴柔性铰链与两端的第一刚性顶板、第二刚性顶板固接。

作为优选方案，所述第一刚性顶板和第二刚性顶板上设置有棘齿和/或螺栓孔。

作为优选方案，所述第一刚性顶板的上表面和第二刚性顶板的下表面喷涂羟基磷灰石。

作为优选方案，所述曲线轴柔性铰链采用医用高分子材料，所述第一刚性顶板和第二刚性顶板采用医用金属材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)假体的曲线轴柔性铰链的中心轴线为平面曲线，具有与天然颈椎相近的曲度，可提高假体结构和力学特性匹配程度；

(2)柔性铰链的带非对称圆角的矩形截面，圆角比例沿中心轴线是变化的，在中部区域采用大圆角可降低应力集中效应，两端降低圆角可调控刚柔度，可提高结构刚度与变形应力的平衡程度。

附图说明

图1是本发明的主视图；

图2是本发明的左视图；

图3是本发明的轴测图；

图4是本发明的曲线轴柔性铰链的横截面图；

图5是本发明的曲线轴柔性铰链的横截面图；

图6是本发明带非对称圆角的矩形截面图；

图中：

1、第一刚性顶板，101、棘齿，102、螺栓孔，2、第二刚性顶板，3、曲线轴柔性铰链。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1至6所示，一种曲线轴柔性人工椎间盘假体，包括位于两端的第一刚性顶板1、第二刚性顶板2以及处于两者之间的曲线轴柔性铰链3，曲线轴柔性铰链3的中心轴线为平面曲线，曲线轴柔性铰链3垂直其中心轴的横截面为四个顶点带有相同的非对称圆角的矩形，横截面的边长(w和t)沿中心轴线是变化的且在曲线轴柔性铰链3中部时较小、在两端时较大，横截面的圆角半径(a和b)与其所在边的边长的比值(和/>)记为圆角比例，圆角比例沿中心轴线是变化的且在曲线轴柔性铰链3的中部时较大，可降低应力集中效应，在两端时较小，可调控刚柔度。

在一个实施例中，曲线轴柔性铰链的中心轴线为圆锥曲线、正弦曲线、摆线或样条曲线的其中一种，这使得曲线轴柔性铰链3的中心轴线的曲度与人颈椎在矢状面曲度相近。

在一个实施例中，横截面边长(w和t)和圆角比例(和/>)相对中心轴线的变化规律满足以下几种方式的一种、或其两种及以上的组合、或直线方程与其中一种及以上的组合：圆锥曲线方程、正弦曲线方程、摆线方程、样条曲线方程。

在一个实施例中，曲线轴柔性铰链3与两端的第一刚性顶板1、第二刚性顶板2固接，如可以采用化学粘接或者机械连接。

在一个实施例中，第一刚性顶板1和第二刚性顶板2上设置有棘齿101和/或螺栓孔102，有利于术中即时固定。

在一个实施例中，第一刚性顶板1的上表面和第二刚性顶板2的下表面喷涂羟基磷灰石，可提高骨结合度。

在一个实施例中，曲线轴柔性铰链采用医用高分子材料，如医用聚乙烯，提供椎间运动所需高弹性，第一刚性顶板和第二刚性顶板采用医用金属材料，如医用不锈钢，保证骨结合的稳定性。

以上为本发明较佳的实施方式，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改，因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种曲线轴柔性人工椎间盘假体，包括位于两端的第一刚性顶板、第二刚性顶板以及处于两者之间的曲线轴柔性铰链，其特征在于：所述曲线轴柔性铰链的中心轴线为平面曲线，所述曲线轴柔性铰链垂直其中心轴的横截面为四个顶点带有相同的非对称圆角的矩形，所述横截面的边长沿中心轴线是变化的且在曲线轴柔性铰链中部时较小、在两端时较大，所述横截面的圆角半径与其所在边的边长的比值记为圆角比例，所述圆角比例沿中心轴线是变化的且在曲线轴柔性铰链中部时较大、在两端时较小。

2.根据权利要求1所述的曲线轴柔性人工椎间盘假体，其特征在于：所述曲线轴柔性铰链的中心轴线为圆锥曲线、正弦曲线、摆线或样条曲线的其中一种。

3.根据权利要求1所述的曲线轴柔性人工椎间盘假体，其特征在于：所述横截面的边长和圆角比例相对中心轴线的变化规律满足以下几种方式的一种、或其两种及以上的组合、或直线方程与其中一种及以上的组合：圆锥曲线方程、正弦曲线方程、摆线方程、样条曲线方程。

4.根据权利要求1所述的曲线轴柔性人工椎间盘假体，其特征在于：所述曲线轴柔性铰链与两端的第一刚性顶板、第二刚性顶板固接。

5.根据权利要求1所述的曲线轴柔性人工椎间盘假体，其特征在于：所述第一刚性顶板和第二刚性顶板上设置有棘齿和/或螺栓孔。

6.根据权利要求1所述的曲线轴柔性人工椎间盘假体，其特征在于：所述第一刚性顶板的上表面和第二刚性顶板的下表面喷涂羟基磷灰石。

7.根据权利要求1所述的曲线轴柔性人工椎间盘假体，其特征在于：所述曲线轴柔性铰链采用医用高分子材料，所述第一刚性顶板和第二刚性顶板采用医用金属材料。