一种非融合人工椎体

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，尤其是涉及一种非融合人工椎体。

背景技术

人工椎体作为骨科植入性医疗器械，在治疗脊柱肿瘤、结核、骨折等疾病方面取得了较好的效果。

在人工椎体出现之前，往往需要在髌骨、腓骨等部位获取长方体型的松质骨块作为椎体切除后的重建材料。虽然松质骨块移植后脊柱手术区域能够获得极高的融合率和稳定性，但松质骨块取材部位的手术并发症较高。据报道，取材部位术后出血、疼痛、感染的发生率在25%左右，一定程度地限制了该手术的实施。

直到1986年，钛合金圆柱形网状人工椎体被报到应用于颈椎椎体次全切手术，俗称钛笼，也就是现在比较常见的融合型人工椎体。椎体切除后，将其松质骨填充至钛笼内部，并移植到手术部位，可避免松质骨块取材所引起的并发症。并且使用钛笼重建椎体也可获得极高的脊柱融合率和稳定性。在缓解疼痛、纠正畸形、提高患者生存质量等方面取了较满意的疗效。因此，目前钛笼被广泛应用于脊柱手术椎体的重建。

但是近年来，传统融合型人工椎体的弊端逐渐显现出来：在植入人体数月后会出现塌陷，且可引起许多严重的手术并发症，如椎体后凸畸形、黄韧带再褶皱及椎间孔再缩小引起的神经症状复发、植入物移位断裂、正常生理活动度的丧失等是其无法克服的缺陷。造成这些临床不良反应的原因在于：传统融合型人工椎体上下两端面与相邻终板之间为点状接触，接触面积较小，使得钛笼与椎体上终板之间应力分布不均匀，容易出现应力集中，从而出现人工椎体塌陷。生物力学研究表明，由于融合型人工椎体活动度丧失引起其相邻节段椎间隙内压力明显增大，椎间活动度增加，最终导致相邻节段椎间盘退变。

随着中国老龄化问题的日趋严重，在假体选择方面需兼顾术后长期稳定性与脊柱的正常活动功能，避免因力学改变造成邻近椎间盘退变等并发症的出现，这对人工假体的设计与制作材料提出了更高的要求，有待人工椎体的进一步完善与优化。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种非融合型人工椎体，用于解决上述现有技术存在的不足，所述非融合人工椎体能够保留了椎体的弯曲变形、轴向变形及旋转等功能，在生物力学及动力学方面更符合脊椎的正常生理状态，在一定程度上可以降低邻近椎间盘的退变等并发症的发生率。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种非融合人工椎体，包括上托板、弹性件和下托板，上托板设置有凹槽；下托板设置有支撑柱；支撑柱远离下托板的一端位于凹槽中，且与凹槽间隙配合；弹性件套设在支撑柱上，且弹性件两端分别与上托板和下托板固定连接。

进一步地，所述凹槽末端设置防退环，支撑柱远离下托板的一端设置与防退环配合的防退凸起。

进一步地，所述支撑柱远离下托板的一端为弹性端。

进一步地，所述支撑柱远离下托板的一端设置有开槽。

进一步地，所述上托板与椎体接触的表面及下托板与椎体接触的表面独立地设置有与椎体连接的连接部。

进一步地，所述连接部侧面设有出骨槽。

进一步地，所述上托板与椎体接触的表面及下托板与椎体接触的表面设置有生物涂层。

进一步地，所述上托板和下托板独立地为椭圆柱形，周边为R角结构。

进一步地，所述弹性件包括螺旋弹簧。

进一步地，所述上托板和下托板的材质包括钛合金，弹性件的材质包括记忆合金。

相对于现有技术，本发明提供的非融合人工椎体具有以下优势：

本发明提供的非融合人工椎体通过弹性结构设计，实现了弹性固定，保留了椎体的弯曲变形、轴向变形及旋转等功能；同时可以有效改善因坚强刚性固定造成相邻节段负荷增加、退变加速等并发症的影响；整体保留了良好椎体所起到的稳定性和椎间盘所起到的活动性；在生物力学及动力学方面更符合脊椎的正常生理状态，在一定程度上可以降低邻近椎间盘的退变等并发症的发生率；

本发明提供的非融合人工椎体上托板和下托板的设计大大增加了与相邻椎体的接触面积，减小了与椎体间的压强，消除应力分布不均匀、应力集中的现象；有效降低人工椎体塌陷的发生，方便医生将产品植入人体；

本发明提供的非融合人工椎体上托板和下托板相互插入配合时操作方便快捷，能达到刚度高，稳定性好的要求；配合后能够防止退出，配合安全、可靠，使用方便；

本发明提供的非融合人工椎体上托板和下托板与椎体能够快速结合，且表面设置有生物涂层，有利于骨长入，进一步提高结合的稳定性。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一种实施方式提供的非融合人工椎体的爆炸示意图；

图2为本发明一种实施方式提供的非融合人工椎体的剖视图；

图3为本发明一种实施方式提供的下托板的结构示意图。

附图标记说明：

1、上托板；2、弹性件；3、下托板；4、连接部；5、支撑柱；6、凹槽；7、出骨槽；8、开槽；9、防退凸起；10、防退环。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为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，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供了一种非融合人工椎体，包括上托板、弹性件和下托板，上托板设置有凹槽；下托板设置有支撑柱；支撑柱远离下托板的一端位于凹槽中，且与凹槽间隙配合；弹性件套设在支撑柱上，且弹性件两端分别与上托板和下托板固定连接。

所述上托板与下托板分别与椎体的终板接触，宜采用生物相容性的金属材料制成，如钛合金材料，其形状优选椭圆柱状，周边均为R角结构，更加仿椎体终板结构设计，大大增加了与相邻椎体的接触面积，减小了与椎体间的压强，消除应力分布不均匀、应力集中的现象；有效降低人工椎体塌陷的发生，方便医生将产品植入人体。

支撑柱起到整个非融合人工椎体的支撑、限位作用。

弹性件具有弹性可变形性，优选为记忆合金材质的螺旋弹簧；弹性件上下两端分别与上托板和下托板固定连接，且支撑柱与凹槽间隙配合，使得所述非融合人工椎体在一定程度上具备人工椎体所需的轴向变形、旋转和弯曲变形的作用，整体保留了良好的椎体所起到的稳定性和椎间盘所起到的活动性；实现了弹性固定，同时又可以有效改善相邻节段负荷增加、退变加速等并发症的影响；在生物力学及动力学方面更符合脊椎的正常生理状态，在一定程度上可以降低邻近椎间盘的退变等并发症的发生率，为脊柱的康复治疗提供了一种有效的方法。

进一步地，所述凹槽末端设置防退环，支撑柱远离下托板的一端设置与防退环配合使用的防退凸起。

防退环与防退凸起的配合确保了上托板与下托板连接后不会轻易分离，使得非融合人工椎体的使用安全性和可靠性提高，且使用方便。

优选所述凹槽设置于上托板的中心位置处，支撑柱设置于下托板的中心位置处。

所述防退环设置于凹槽的末端，凹槽内表面呈阶梯状；防退凸起可设计为带有倒角的凸台，倒角设计便于防退凸起的导向。防退凸起设置于凹槽中，防退环能够阻止防退凸起退出凹槽。

进一步地，为了便于防退凸起快速通过防退环位于凹槽中，支撑柱远离下托板的一端为弹性端，当防退凸起穿过防退环时，支撑柱变形，尺寸变小，穿过防退环时，支撑柱尺寸恢复，由于防退凸起的尺寸大于防退环的尺寸，防退凸起不会轻易从防退环中退出，确保了上托板与下托板不会相互分离。

进一步地，为了使得支撑柱远离下托板的一端具有弹性，所述支撑柱远离下托板的一端设置有开槽，所述开槽可为U型槽或十字槽等。所述开槽可为多个，如两个交叉的U型槽。

支撑柱与上托板的上述间隙配合还有利于上托板相对于下托板的相对运动，如旋转等。

进一步地，所述上托板与椎体接触的表面及下托板与椎体接触的表面独立地设置有与椎体连接的连接部，以使得上托板和下托板与椎体紧密连接，便于非融合人工椎体固定在体内。所述连接部可设计为三棱锥。

进一步地，所述连接部侧面设有出骨槽，以利于连接部与椎体连接时椎体骨的排出，从而有利于连接部快速插入椎骨中。优选所述出骨槽为局部圆柱槽。

进一步地，为了便于上托板和下托板与椎体紧密的连接和固定，所述上托板与椎体接触的表面及下托板与椎体接触的表面设置有生物涂层，所述生物涂层能够满足促进骨长入具有生物相容性的要求即可，优选为羟基磷灰石涂层。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1-图3所示，一种非融合人工椎体，包括上托板1、弹性件2和下托板3，多个所述连接部4分别安装在所述上托板1和下托板3的表面，所述上托板1远离所述连接部4一端的中心位置处设置有凹槽6，凹槽6为圆柱形，凹槽6末端设置有防退环10，下托板3远离连接部4一端的中心位置处设置有与凹槽6相配合的支撑柱5，起到整个人工椎体的支撑、限位作用，所述支撑柱5的末端设置有开槽8，使得所述支撑柱5的顶端具有弹性，所述弹性件2套在所述支撑柱5外侧，同时所述弹性件2的一端与所述上托板1固定连接，另一端与所述下托板3固定连接，固定方式可为焊接等；所述三棱椎的三个侧面上分别设置有出骨槽7，出骨槽7可为局部圆柱槽（即圆柱与连接部侧面相切形成的槽），更加有利于快速、充实、牢靠地插入到椎骨内。

所述上托板1和下托板3分别为椭圆柱实体结构，同时所述上托板1和下托板3安装有连接部4（优选为正四面体）的端面边缘处分别设置有圆弧倒角，更加仿椎体终板结构设计，除此之外还大大增加了与相邻椎体的接触面积，减小了与椎体间的压强，消除应力分布不均匀、应力集中的现象，有效降低人工椎体塌陷的发生，方便医生将产品植入人体；所述上托板1和下托板3的材质分别为钛合金材料。

本领域技术人员应知，所述上托板和下托板与椎体接触的表面可为解剖型设计，如设计为具有一定的弧度，以更好地与椎骨贴合连接。

所述开槽8为两个相交的U型槽结构，有效保证了所述人工椎体能够进行屈伸、侧伸等运动。

所述支撑柱5的顶端设置有带有倒角的防退凸起9，当所述上托板1内的凹槽6装配到所述下托板3时起到收缩插入的作用，且装配后所述上托板1无法退出，确保人工椎体安全、牢靠。

所述上托板1和下托板3与椎体接触的部位分别设置有羟基磷灰石的涂层结构，其对骨组织有亲和作用，能诱导未分化间充质细胞分化成骨细胞，后者直接附着于羟基磷灰石表面，使得人工椎体与人体自身的生理骨发生骨融合以达到长期稳定的效果。

所述弹性件2采用记忆合金材质。

所述支撑柱5与所述凹槽6为间隙配合，通过间隙配合可一定程度仿真脊柱的屈伸、侧弯等运动，并且可以改善因坚强刚性固定造成邻近节段应力增加的情况。

所述非融合人工椎体的装配过程可采用下述方法：

将弹性件2套在下托板3的支撑柱5上，且弹性件2一端与下托板3机械固定，再将上托板1通过凹槽6装配到下托板3的支撑柱5上，并与弹性件2另一端机械固定。

使用所述非融合人工椎体的方法如下：

显露并切除目标椎体后，清除空腔内残留组织，用试模器械测量所需人工椎体的规格尺寸后通过相应器械将人工椎体植入人体；

在人体正常活动时，弹性件2像拉手风琴一样，通过支撑柱5与凹槽6的间隙配合，可一定程度仿真脊柱的屈伸、侧弯等运动，并且可以改善因坚强刚性固定造成邻近节段应力增加的情况。

所述非融合人工椎体通过弹性结构设计，实现了弹性固定，保留了椎体的弯曲变形、轴向变形及旋转等功能；同时可以有效改善因坚强刚性固定造成相邻节段负荷增加、退变加速等并发症的影响；整体保留了良好椎体所起到的稳定性和椎间盘所起到的活动性；在生物力学及动力学方面更符合脊椎的正常生理状态，在一定程度上可以降低邻近椎间盘的退变等并发症的发生率；

所述非融合人工椎体上托板和下托板的设计大大增加了与相邻椎体的接触面积，减小了与椎体间的压强，消除应力分布不均匀、应力集中的现象；有效降低人工椎体塌陷的发生，方便医生将产品植入人体；

所述非融合人工椎体上托板和下托板相互插入配合时操作方便快捷，能达到刚度高，稳定性好的要求；配合后能够防止退出，配合安全、可靠，使用方便；

所述非融合人工椎体上托板和下托板与椎体能够快速结合，且表面设置有生物涂层，有利于骨长入，进一步提高结合的稳定性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。