CN108852564A - 基于金属橡胶的人工椎间盘假体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于金属橡胶的人工椎间盘假体，包括上终板、下终板以及位于上终板和下终板之间围成一周的外鞘层；外鞘层内侧设置有被上终板和下终板配合压紧的空心金属橡胶柱体；所述下终板上侧设置有向上伸入金属橡胶柱体内孔中套筒，所述上终板下侧设置有向下伸入套筒中的轴体，所述轴体周部均布有多个顶着套筒内壁的弹性滚珠运动装置。本发明人工椎间盘假体既承担支撑、阻尼作用又同时作为假体运动的接触副，髓核磨损低，使用寿命长；采用由不锈钢金属丝编织冲压而成的金属橡胶柱体既保留了金属材料耐磨、耐腐蚀的性能，还兼具一定的支撑刚度，在相同的使用条件下，其性能更优越，抵抗破坏的能力更强。

Description

基于金属橡胶的人工椎间盘假体

技术领域

本发明涉及一种基于金属橡胶的人工椎间盘假体，属于医疗器械领域。

背景技术

腰椎间盘突出症、颈椎间盘退行性病变是常见病、多发病。流行病学调查表明:大约有高达80%的人一生中有过下腰痛的症状。随着脊椎外科微创和非融合技术的进步，人工椎间盘置换术有望成为腰椎疾病治疗时另一新的可行方案。且人工椎间盘置换术在理论上可以重建脊柱的生物力学，相较于传统的融合术所带的合并症更少。

目前已应用的人工椎间盘假体多采用髓核与上终板成球形面接触配合的方式来实现假体的立体运动，但这种配合方式在髓核变形较大的情况下会由弧面接触变成多点接触，从而加剧髓核的磨损，大大影响人工椎间盘的使用寿命。而其他常用假体，在设计上多牺牲弹性或假体运动能力某一方的需求，从而保留另一功能。且传统人工椎间盘髓核多采用UHMWPE等高分子聚合体材料或纯金属材料构成，无法同时兼顾人工间盘生物力学中支撑刚度及阻尼耗能的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种具有良好支撑刚度，使用寿命长的基于金属橡胶的人工椎间盘假体。

本发明采用以下方案实现：一种基于金属橡胶的人工椎间盘假体，包括上终板、下终板以及位于上终板和下终板之间围成一周的外鞘层；外鞘层内侧设置有被上终板和下终板配合压紧的空心金属橡胶柱体；所述下终板上侧设置有向上伸入金属橡胶柱体内孔中套筒，所述上终板下侧设置有向下伸入套筒中的轴体，所述轴体周部均布有多个顶着套筒内壁的弹性滚珠运动装置。

进一步的，所述弹性滚珠运动装置包括由弹簧推动顶着套筒内壁的滚珠，所述轴体周部设置有多个沿周向均布的孔槽，所述弹簧安装于孔槽内，弹簧朝外一端设置有滚珠固定座，所述滚珠滚动安装于滚珠固定座上。

进一步的，上终板上侧和下终板下侧分别设置有用以与相邻椎骨固定连接的连接耳部，连接耳部上具有连接孔。

进一步的，上终板、下终板以及外鞘层三者形成的腔体内灌满生理盐水，外鞘层与金属橡胶柱体之间留有间隙，外鞘层的材质为聚氨脂。

进一步的，所述套筒上端设置有限位卡环，所述轴体由限位卡环内孔穿过，轴体直径小于限位卡环内孔直径。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明基于金属橡胶的人工椎间盘假体既承担支撑、阻尼作用又同时作为假体运动的接触副，髓核磨损低，使用寿命长；采用由不锈钢金属丝编织冲压而成的金属橡胶柱体既保留了金属材料耐磨、耐腐蚀的性能，又具备高分子材料的可压缩性和吸收震荡冲击的能力，同时还兼具一定的支撑刚度，在相同的使用条件下，其性能更优越，抵抗破坏的能力更强；可用于腰椎间盘突出症、颈椎间盘退行性病变等脊椎骨疾病治疗。

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例立体图；

图2是本发明实施例纵向剖面图；

图3是本发明实施例横向剖面图；

图中标号说明：1-上终板、2外鞘层、3-下终板、4-连接耳部、5-金属橡胶柱体、6-弹性滚珠运动装置、601-弹簧、602-滚珠、603-滚珠固定座、7-轴套组件、701-套筒、702-轴体、703-限位卡环。

具体实施方式

如图1~3所示，一种基于金属橡胶的人工椎间盘假体，包括上终板1、下终板31以及位于上终板1和下终板3之间围成一周的外鞘层2；外鞘层2内侧设置有被上终板和下终板配合压紧的空心金属橡胶柱体5，金属橡胶柱体由不锈钢金属丝编织冲压而成；所述下终板上侧设置有向上伸入金属橡胶柱体内孔中套筒701，所述上终板1下侧设置有向下伸入套筒701中的轴体702，套筒和轴体形成轴套组件7，所述轴体702周部均布有多个顶着套筒内壁的弹性滚珠运动装置6，用以降低套筒和轴体之间相对运动的摩擦力；金属橡胶柱体5轴向有一定预紧量，保证使用时可以更好的与上下两椎骨贴合，且在一定程度上提供相邻两椎骨之间的支撑刚度需求。

在本实施例中，所述弹性滚珠运动装置6包括由弹簧601推动顶着套筒701内壁的滚珠602，所述轴体702周部设置有多个沿周向均布的孔槽，所述弹簧601安装于孔槽内，弹簧朝外一端设置有滚珠固定座603，所述滚珠602滚动安装于滚珠固定座603上，弹簧有一定压缩量，确保滚珠602与套筒701内壁可靠接触。

在本实施例中，上终板1上侧和下终板3下侧分别设置有用以与相邻椎骨固定连接的连接耳部4，连接耳部4上具有连接孔。

在本实施例中，上终板1、下终板3以及外鞘层2三者形成的腔体内灌满生理盐水，用以消除椎间盘假体与周围组织液的静压；外鞘层与金属橡胶柱体之间留有间隙，保证在该椎间盘假体压缩或弯曲变形时给外鞘层2以及金属橡胶柱体5一定变形的空间，确保金属橡胶柱体5不会对外鞘层2造成破坏，外鞘层的材质为聚氨脂，具有半透膜性质。

在本实施例中，所述套筒701上端设置有限位卡环703，所述轴体由限位卡环内孔穿过，轴体直径小于限位卡环内孔直径，卡环703内径大小要确保给轴体702留有上下活动以及前后左右转动的空间且要保证转动幅度控制在一定范围内，并可以在滚珠602滚动到一定位置时限制住滚珠602及滚珠固定座603的进一步移动，从而实现套筒701的移动以及转动的限位。

本发明人工椎间盘假体置于病人体内后，由两对连接耳部4对假体进行固定，并由有一定预紧力的金属橡胶柱体5保证上终板1与上椎体、下终板3与下椎体的可靠接触；当假体随患者运动而需前后、左右向弯曲时，其弯曲方向的外鞘层2以及金属橡胶柱体5会一侧受拉一侧受压，并有相对变形，与此同时，轴体702通过弹性滚珠运动装置6向一侧弯曲，其弯曲侧弹簧受压，而另一侧轴体702与套筒701筒壁间距随轴体702的弯曲而变大，此侧原本带有预紧力而受压的弹簧得到一定释放，从而使滚珠602在假体可弯曲范围内与套筒701内壁持续可靠接触；在患者回复正常***时，假体同时回复原形状，此过程中金属橡胶柱体5完成一个或多个压缩及复原的过程，通过内部金属丝之间的相互摩擦及挤压运动实现对此过程中冲击以及震动能量的吸收；当假体随患者运动而需上下移动时，外鞘层2以及金属橡胶柱体5会轴向受拉或受压，与此同时，轴体702和套筒701通过弹性滚珠运动装置6完成相对轴向运动。与上述转动过程相似，金属橡胶柱体5在拉压过程中同样会通过内部金属丝之间的相互摩擦及挤压运动实现对此过程中冲击以及震动能量的吸收；若假体同时转动以及上下移动时，则其内部运动情况为上述转动以及移动状态的叠加。

在假体长期运行中，金属橡胶柱体5磨损产生的磨屑多数存于其内部孔隙中，少部分会被外鞘层2阻挡，从而限制在假体内，以防止磨屑对周围组织影响，避免炎症的产生。

本发明基于金属橡胶的人工椎间盘假体的优点：

（1）相较于传统人工间盘假体髓核既承担支撑、阻尼作用又同时作为假体运动的接触副，本假体的髓核只负责运动中的阻尼耗能及支撑刚度的要求，故髓核只有内部结构相互摩擦而产生的磨损，在同样的时间内磨损程度较传统人工间盘假体髓核更低，寿命更长；

（2）同UHMWPE等高分子聚合物材料或纯金属材料构成的髓核相比，由不锈钢金属丝编织冲压而成的金属橡胶柱体5既保留了金属材料耐磨、耐腐蚀的性能，又具备高分子材料的可压缩性和吸收震荡冲击的能力，同时还兼具一定的支撑刚度，在相同的使用条件下，其性能更优越，抵抗破坏的能力更强；

（3）通过轴套组件7及配合的弹性滚珠运动装置6可以实现假体结构三维6个自由度上一定的运动功能，并对运动幅度加以控制，且由于不需承担阻尼及支撑作用，滚珠和套筒内壁可以选用高耐磨材料或加耐磨涂层，从而延长使用寿命；

（4）金属橡胶柱体5内部的孔隙可用于吸收自身使用过程中内部摩擦磨损产生的磨屑，从而降低外鞘层2被越积越多的磨屑破坏的可能。

本发明基于金属橡胶的人工椎间盘假体可用于腰椎间盘突出症、颈椎间盘退行性病变等脊椎骨疾病治疗。

上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，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。

Claims (5)

1.一种基于金属橡胶的人工椎间盘假体，其特征在于：包括上终板、下终板以及位于上终板和下终板之间围成一周的外鞘层；外鞘层内侧设置有被上终板和下终板配合压紧的空心金属橡胶柱体；所述下终板上侧设置有向上伸入金属橡胶柱体内孔中套筒，所述上终板下侧设置有向下伸入套筒中的轴体，所述轴体周部均布有多个顶着套筒内壁的弹性滚珠运动装置。

2.根据权利要求1所述的基于金属橡胶的人工椎间盘假体，其特征在于：所述弹性滚珠运动装置包括由弹簧推动顶着套筒内壁的滚珠，所述轴体周部设置有多个沿周向均布的孔槽，所述弹簧安装于孔槽内，弹簧朝外一端设置有滚珠固定座，所述滚珠滚动安装于滚珠固定座上。

3.根据权利要求1所述的基于金属橡胶的人工椎间盘假体，其特征在于：上终板上侧和下终板下侧分别设置有用以与相邻椎骨固定连接的连接耳部，连接耳部上具有连接孔。

4.根据权利要求1所述的基于金属橡胶的人工椎间盘假体，其特征在于：上终板、下终板以及外鞘层三者形成的腔体内灌满生理盐水，外鞘层与金属橡胶柱体之间留有间隙，外鞘层的材质为聚氨脂。

5.根据权利要求1所述的基于金属橡胶的人工椎间盘假体，其特征在于：所述套筒上端设置有限位卡环，所述轴体由限位卡环内孔穿过，轴体直径小于限位卡环内孔直径。