CN113456320B - 一种零切迹融合器***静态压缩弯曲试验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本专利涉及一种零切迹融合器***静态压缩弯曲试验装置及方法,该试验装置包括:夹具和试验块,夹具包括两个支座,第一支座具有第一面和第二面,第二支座具有第三面和第四面,第一面与第三面相对设置;试验块包括第一试验块和第二试验块,用于模拟待连接的两个椎体;第一试验块和第二试验块分别固定于第一面和第三面;待测试的零切迹融合器***安装于第一面与第三面之间,并与第一试验块和第二试验块固定连接。本发明能够依据现实手术中零切迹融合器***与脊柱的位置关系来装配,能够模拟零切迹融合器***在实际植入后的工作环境,通过施加载荷来模拟术后零切迹融合器***受压的情形,能够更加准确的测定零切迹融合器***的抗压缩弯曲能力。
Description
技术领域
本专利属于医疗器械技术领域,具体而言涉及一种零切迹融合器***静态压缩弯曲试验装置及方法。
背景技术
随着我国人口老龄化及脊柱病发生的年轻化,国内外脊柱病的发病率呈逐年上升趋势。对于有神经症状和体征的患者经严格保守治疗无效,常需行手术治疗。在众多手术方法中,脊柱板减压+融合器植入+钢板内固定是常用术式。
目前临床常用椎间融合器主要起支撑作用,而不具备诱导成骨的作用。所以需要在融合器中植入自体骨或同种异体骨,以达到促进骨性融合的目的,然而自体骨需要从患者的自身取出,这常常给患者带来手术副损伤,增加了患者的痛苦,而同种异体骨植入又容易出现排异反应、骨融合效果差等情况。
脊柱手术中,为使脊柱达到即刻稳定,常使用脊柱板。脊柱板的使用可以提供脊柱的即刻稳定,提高脊柱手术术后融合率。随着脊柱板的广泛使用,也出现了相关并发症,早期并发症有内固定松动、螺钉松动拔出损伤其他组织,导致其他并发症,产生强烈的异物感;另外,如采用相对较长钢板,还可以增加临近椎体退变,并最终导致临椎病的发生。
零切迹融合器是针对现有技术的现状,提供结构简单,生物相容性好,操作方便的一种零切迹人工椎体,采用零切迹设计,植入后完全位于椎体间隙内,可有效降低或避免邻近节段退行性病变和术后异物感等并发症,是对传统融合术产品的改进,又是对新型人工椎间盘置换术产品的必要补充。但是,患者进行脊柱减压融合术后,零切迹融合器会替代椎间盘,承受上下椎体间的压力,如果零切迹融合器***的力学性能不足,会造成稳定性不足,不能保证脊柱正常的生理曲度,严重时会造成内固定松动。内固定松动是最主要、最严重的并发症。
然而,目前针对椎间融合器的要求为YY/T 1502-2016《脊柱植入物椎间融合器》,其关于机械性能所要求的试验方法为YY/T 0959《脊柱植入物椎间融合器力学性能试验方法》、YY/T 0960《脊柱植入物椎间融合器静态轴向压缩沉陷试验方法》、GB/T 4340.1《金属材料维氏硬度试验第1部分:试验方法》及YY/T 0586《医用高分子制品X射线不透性试验方法》。对于零切迹融合器***,依据上述标准进行测试,所对比反映的性能主要是零切迹融合器的轴向压缩、剪切、扭转、沉陷、硬度、尺寸及可视性等特性,由于其所涉及的试验加载方法和实际受力方式有所不同,并不能反映零切迹融合器组装后***的性能。故对零切迹融合器***并不完全适用。目前还尚未有针对零切迹融合器***力学性能对比的试验方法,无法对不同型号的零切迹融合器***的性能进行全面评价。
发明内容
鉴于上述的分析,本专利要解决的技术问题是提供一种零切迹融合器***静态压缩弯曲试验装置及方法,用以在最大程度模拟零切迹融合器实际使用状态条件下测试零切迹融合器***的相应物理性能,测试结果更准确。
本发明的目的是这样实现的:
一方面,提供一种零切迹融合器***静态压缩弯曲试验装置,包括:
夹具,所述夹具包括两个支座,第一支座具有第一面和第二面,第二支座具有第三面和第四面,所述第一面与第三面相对设置;
试验块,所述试验块包括第一试验块和第二试验块,用于模拟待连接的两个椎体;所述第一试验块和第二试验块分别固定于所述第一面和第三面;待测试的零切迹融合器***安装于所述第一面与第三面之间,并与所述第一试验块和第二试验块固定连接。
本发明一优选实施方式,所述第一面设有第一安装槽,所述第一试验块固定安装于所述第一安装槽内;
所述第三面设有第二安装槽,所述第二试验块固定安装于所述第二安装槽内;
所述第一支座和所述第二支座的第一侧壁面分别设有第一开口和第二开口,所述第一开口与所述第一安装槽连通,所述第二开口与所述第二安装槽连通。
本发明一优选实施方式,所述第一试验块通过第一连接块固定在所述第一支座上,所述第一连接块与所述第一支座拆卸连接,且所述第一连接块至少部分覆盖所述第一试验块的顶面;
所述第二试验块通过第二连接块固定在所述第二支座上,所述第二连接块与所述第二支座拆卸连接,且所述第二连接块至少部分覆盖所述第二试验块的顶面。
本发明一优选实施方式,所述第一连接块和第二连接块均为U形板。
本发明一优选实施方式,所述第一安装槽和第二安装槽均为U形阶梯槽;
由槽底至槽口,所述U形阶梯槽具有连通的第一空间和第二空间,第一空间具有第一横截面尺寸,第二空间具有第二横截面尺寸,第一横截面尺寸小于第二横截面尺寸;
所述第一试验块和第二试验块的纵向截面为凸形,所述第一试验块和第二试验块均包括第一段和第二段,所述第一段的尺寸大于所述第二段的尺寸,所述第一段的横截面尺寸等于所述第二横截面尺寸。
本发明一优选实施方式,所述第一段无缝安装于所述第二空间内,所述第一段的高度等于所述第二空间的高度;
所述U形板安装于第一空间,且所述U形板套设于所述第二段。
本发明一优选实施方式,所述U形板的上表面与所述第二段最低处平齐;
所述U形板在水平面的投影能够同时覆盖所述支座的至少部分顶面和试验块第一段宽出第二段的端面。
本发明一优选实施方式,所述U形阶梯槽具有一阶梯面,所述阶梯面设有螺钉孔,所述U形板通过螺钉固定于所述阶梯面上。
本发明一优选实施方式,所述第一侧壁面为凸圆弧结构,所述凸圆弧结构与椎体前侧面外缘形状近似;
所述第一试验块安装于第一支座后,所述第一试验块的内侧壁面与所述第一安装槽的槽壁面无缝拼接,所述第一试验块的外侧壁面与所述凸圆弧结构共形。
本发明一优选实施方式,所述试验装置还包括试验机和连接装置,所述连接装置包括两个连接架,第一连接架的第一端与第一支座连接,第一连接架的第二端与试验机的第一施压端连接;第二连接架的第一端与第二支座连接,第二连接架的第二端与试验机的第二施压端连接。
本发明一优选实施方式,所述试验块由聚氨酯材料制成,所述聚氨酯为15级,抗压缩强度极限应为3.82~6.05Mpa。
另一方面,提供一种零切迹融合器***静态压缩弯曲试验方法,利用上述的零切迹融合器***静态压缩弯曲试验装置,包括如下步骤:
组装所述试验装置,并将零切迹融合器***固定安装在第一支座和第二支座之间;将装配好的所述试验装置连接在试验机上;
设计试验方案,设置所述试验机的运动方式;
启动试验机,利用试验机产生的静压力,对第一试验块和第二试验块加压,同时连续测量变化的载荷和位移,并输出位移和载荷的对应数据;
基于所述位移和载荷数据,得到零切迹融合器***的力学性能参数。
与现有技术相比,本发明至少可实现如下有益效果之一:
a)试验装置能够依据现实手术中零切迹融合器***与脊柱的位置关系来装配,能够模拟零切迹融合器在实际植入后的工作环境,通过施加载荷来模拟术后零切迹融合器受压失稳的情形,能够更加准确的测定零切迹融合器***的抗压缩弯曲能力,对零切迹融合器***的设计提供依据,同时建立统一的试验方案,根据该试验方案可以对不同材料,不同型号,不同厂家生产的零切迹融合器***进行力学性能对比。
b)利用所述试验块模拟椎体,并且将试验块的外形设置为模仿脊柱骨前缘形状,第一试验块和第二试验块分别固定于两个支座上,将待测试的零切迹融合器***固定于所述第一试验块和第二试验块之间,能够模拟零切迹融合器在实际植入后的工作环境,保证了测试结果的准确性和可靠性。
c)利用静压力对零切迹融合器***测试装置加压,同时连续测量变化的载荷和位移,并输出位移和载荷的对应数据,操作简单,对于不同型号的零切迹43,其尺寸不同,可以通过改变试验块第二段的高度,以实现对不同尺寸零切迹融合器的试验测试,提高了试验装置的通用性。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本说明书实施例中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为零切迹融合器术后脊椎的前侧面视图;
图2为本发明的零切迹融合器***静态压缩弯曲试验装置的一种优选实施例结构示意图;
图3为图2中A区域的局部放大图;
图4为一种零切迹融合器***的结构示意图;
图5为本发明零切迹融合器***静态压缩弯曲试验装置装配在试验机上的结构示意图;
图6为利用本发明试验装置测试获得的一种载荷位移曲线图。
附图标记:
1-支座;2-连接块;3-试验块;4-零切迹融合器***;41-固定板;42-融合器;43-固定螺钉;5-连接架;6-铰链销。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
为便于对本申请实施例的理解,下面将结合附图以具体实施例做进一步的解释说明,实施例并不构成对本申请实施例的限定。
实施例1
所述零切迹融合器***通常用于脊柱减压融合,替换病变椎间盘使用。在使用零切迹融合器***的过程中,在脊椎的预定位置选择横切口入路,做一长约3~4cm切口,将皮肤、浅筋膜、肌肉依次切开,常规暴露病变节段椎间盘,将椎间盘组织、后纵韧带切开,清除病变组织及增生椎体,使用高速磨钻磨除目标间隙上下终板软骨,外力头部牵引,试模测试并量取间隙高度,取大小合适的零切迹融合器植入同种异体骨后植入椎间隙,经X射线透视确认位置适宜后,依零切迹融合器锁定钉孔电钻打孔测深,由上下椎体上下缘上入固定螺钉43,锚定锁紧。连接后脊椎的各视图如图1(a)所示。图1(b)-(d)为其它零切迹融合器连接示意的举例。此时,由于脊椎是人体主要的受力骨骼,因此在人体中零切迹融合器通常要承担相应的应力,零切迹融合器的性能和其在不同应力作用下的表现直接相关。
基于零切迹融合器的上述工作方式,本发明的一个具体实施例,公开了一种零切迹融合器***静态压缩弯曲试验方法,用于对于零切迹融合器***进行力学测试,能够通过零切迹融合器模拟椎体工作环境的方式来测试零切迹融合器的力学性能,从而获得更为准确的力学性能参数。如图2所示,零切迹融合器***静态压缩弯曲试验装置包括:
夹具,所述夹具包括两个支座1,第一支座与第二支座的结构相同;第一支座具有第一面和第二面,第二支座具有第三面和第四面,第一面与第三面相对设置,所述第一面和第三面用于夹持试验块3。
试验块3,所述试验块3用于模拟椎体;所述试验块3的数量为两个,第一试验块和第二试验块分别固定于所述第一面和第三面,用于模拟待连接的两个椎体,第一试验块和第二试验块夹持待测试的零切迹融合器***4,且分别与待测试的零切迹融合器***4的上、下表面贴合,第一试验块与第二试验块的夹持面形状,与待测试的零切迹融合器***4的上、下表面相适配。
测试时,先将第一试验块和第二试验块分别固定安装于第一支座的第一面和第二支座的第三面,试验块固定安装完成后,再将待测试的零切迹融合器***通过第一螺钉和第二螺钉分别***第一试验块和第二试验块,使得零切迹融合器***4固定于所述第一试验块和第二试验块之间,从而能够模拟零切迹融合器***4在实际植入后的工作环境。
如图3至图4所示,待测试的零切迹融合器***4包括零切迹融合器和固定螺钉43,固定板41和融合器42组成零切迹融合器,固定螺钉43用于将零切迹融合器固定在试验块3上。可选的,所述固定板41及固定螺钉43为钛合金制作而成,所述融合器42由peek(聚醚醚酮)制作而成。每次试验,对1个零切迹融合器***4进行测试,安装在两侧的试验块3中间,具体的,零切迹融合器通过第一螺钉和第二螺钉分别***第一试验块和第二试验块。
本实施例的一个优选实施方式,所述第一支座和第二支座的结构相同或者相似,支座1还具有第一侧壁面和第二侧壁面,第一侧壁面位于椎体前侧面方向,第二侧壁面位于椎体后侧面方向。第一支座的第一面设有第一安装槽,第二支座的第三面设有第二安装槽,所述第一试验块固定安装于所述第一安装槽内,所述第二试验块固定安装于所述第二安装槽内,试验块3的底面与安装槽的槽底面贴合,所述试验块3的侧面与所述安装槽的槽壁面贴合,所述试验块3的外形形状与支座1的安装槽的形状基本一致;两个支座1的第一侧壁面均设有开口,所述开口与所述安装槽连通,也就是说,所述第一支座和所述第二支座的第一侧壁面分别设有第一开口和第二开口,所述第一开口与所述第一安装槽连通,所述第二开口与所述第二安装槽连通。
本实施例的一个优选实施方式,试验块3通过连接块2固定在支座1的安装槽内,连接块2与支座1拆卸固定连接,且连接块2至少部分覆盖试验块3的顶面。也就是说,所述第一试验块通过第一连接块固定在所述第一支座上,所述第一连接块与所述第一支座拆卸连接,且所述第一连接块至少部分覆盖所述第一试验块的顶面;所述第二试验块通过第二连接块固定在所述第二支座上,所述第二连接块与所述第二支座拆卸连接,且所述第二连接块至少部分覆盖所述第二试验块的顶面。可选的,连接块2为U形板,利用连接块2将试验块3固定在安装槽中后,试验块3的顶面露出部分在水平面的投影面积大于零切迹融合器在水平面的投影面积,最大限度的接近实际应用环境。
本实施例的一个优选实施方式,安装槽为U形阶梯槽,由安装槽的槽底至安装槽的顶部开口,安装槽具有连通的第一空间和第二空间,第一空间具有第一横截面尺寸,第二空间具有第二横截面尺寸,第一横截面尺寸小于第二横截面尺寸;所述试验块3的纵向截面为凸形,所述试验块3包括第一段和第二段,第一段的尺寸大于第二段的尺寸,第一段的横截面尺寸等于安装槽的第二横截面尺寸,也就是说,第一段无缝安装于第二空间内,第一段的高度等于第二空间的高度,第二段和U形连接块2安装在第一空间,且第二段位于U形连接板的U形空间内,且第二段的外形形状与U形连接块2的U形空间的内壁形状相同,U形连接块2能够无缝套设于第二段上。可选的,安装后,连接块2的上表面与第二段的最低处平齐,连接块2在水平面的投影同时覆盖支座1的至少部分顶面和试验块3第一段宽出第二段的端面。对于不同型号的零切迹融合器,其尺寸不同,可以通过改变试验块3第二段的设计,以实现对不同尺寸零切迹融合器的测试,提高了试验装置的通用性。
本实施例的一个优选实施方式,U形阶梯槽具有一阶梯面,阶梯面为U形平面,连接后,连接块2的底面与U形平面持平,第一段宽出第二段的端面与U形平面持平。连接块2通过螺钉将试验块3固定在安装槽内,U形阶梯槽的阶梯面设有螺钉孔,可选的,阶梯面上分散布设三个螺钉孔,连接块2设有相应数量的螺钉孔。
本实施例的一个优选实施方式,所述支座1的第一侧壁面为凸圆弧结构,所述凸圆弧结构为一个与椎体前侧面外缘形状近似的弧形结构,试验块3安装于第一支座和第二支座后,所述试验块3的内侧壁面与安装槽的槽壁面无缝拼接,所述试验块3的外侧壁面与所述凸圆弧结构共形,也就是说,试验块3安装于第一支座和第二支座后,所述试验块3的外侧壁面形状与脊柱骨椎体前侧面外缘形状相同或近似,且基本上位于同一个凸圆弧面上。通过将所述支座1设置为基本前凸的形状,用于模拟人体椎体形状,以最大程度符合零切迹融合器***4的实际应用环境,从而获得更为准确、可靠的力学性能参数。
本实施例中,零切迹融合器***静态压缩弯曲试验装置,还包括试验机和连接装置,所述试验装置通过连接装置与试验机连接,所述试验装置与试验机连接后的结构如图5所示。连接装置包括两个连接架5,第一连接架的第一端与第一支座连接,第一连接架的第二端与试验机的第一施压端连接;第二连接架的第一端与第二支座连接,第二连接架的第二端与试验机的第二施压端连接;测试时,试验机的第一施压端和第二施压端向第一支座和第二支座施加压力后,力传递至零切迹融合器***4。
本实施例的一个优选实施方式,所述支座1还具有第三侧壁面和第四侧壁面,所述第三侧壁面和第四侧壁面位于椎体前侧面的两侧,所述支座1的第三侧壁面和第四侧壁面均设有第一连接孔,第一连接孔起到支座定位以及与连接装置连接的作用。
本实施例中,所述连接架5的上端为块状结构,所述块状结构的上端与试验机通过连接销、插拔或螺纹的方式连接;所述连接架5的下端为倒“凵”形状,具有安装支座1的安装空间,可选的,连接架5的下端设有两个竖直平板状,两个竖直平板之间构成支座1的安装空间,竖直平板设有第二连接孔,利用圆柱状的铰链销6穿过支座1的第一连接孔和竖直平板的第二连接孔中,从而将支座1固定在连接装置的连接架5上,第一连接孔能够定位试验机的连接架5的加载输出端,一方面可以保证测试时施力的稳定,另一方面可以确定施力位置保证加载的施力平衡,通过试验机加载相应的测试力从而完成所述零切迹融合器***4的不同性能测试。
具体而言,第一连接架的第一端通过第一铰链销与第一支座连接,第一连接架的第二端与试验机的第一施压端拆卸连接;第二连接架的第一端通过第二铰链销与第二支座拆卸连接。此结构设置,便于支座1的安装与拆卸,当所述试验机施加力后通过所述连接架5就可以传递到所述试验装置上,试验机利用静压力对试验块3加压,同时连续测量变化的载荷和位移,并输出位移和载荷的对应数据。
本实施例的一个优选实施方式,支座1和连接块2为铝合金材料,保证连接强度。
本实施例的一个优选实施方式,所述试验块3由聚氨酯材料制成,制备试验块3的聚氨酯为15级,其抗压缩强度极限应为3.82~6.05Mpa,每个试验块3只能使用一次,采用聚氨酯块可以消除骨特性和形态测量学带来的影响。
利用本实施例的零切迹融合器***静态压缩弯曲试验对零切迹融合器***进行测试,包括如下步骤:
步骤一:组装所述试验装置,并将零切迹融合器***4固定安装在试验装置上。
具体的,准备好支座1、连接块2及试验块3;将支座1平置,将两个试验块3分别固定安装于两个支座1的安装槽中,利用连接块2将试验块3固定在支座1上,并用螺钉拧紧连接块2,完成试验装置的装配。
基于上述操作进行装配,参照手术中零切迹融合器植入过程及位置,将零切迹融合器置于两试验装置中间,并保证零切迹融合器前侧面与试验块3弧形侧面齐平;参照手术中零切迹融合器***植入过程,用丝锥(直径根据固定螺钉尺寸选取)沿零切迹融合器开孔方向,分别在上、下试验块3中预先钻好孔,利用套筒保证钻孔角度;在钻好的孔中旋入固定螺钉43,并用不大于2.5N·m的力矩紧固,优选紧固扭矩为1.2~2N·m,完成试验装置和零切迹融合器***的装配,得到试样。
步骤二:设计试验方案,设置所述试验机的运动方式。
设定软件环境,打开试验机编辑试验方案,并设置所述试验机的运动方式为位移控制方式,并将位移控制设置为加载速度不大于25mm/min,优选加载速度为5~10mm/min。
步骤三、将步骤一装配好的试样装在试验机上进行试验,得到试验数据。
基于上述操作,将步骤一中装配好的试样通过连接装置与试验机的两个施力端连接。启动试验机,利用试验机产生的静压力,对试样加压,同时连续测量变化的载荷和位移,并输出位移和载荷的对应数据。
步骤四、基于所述位移和载荷数据,得到零切迹融合器***的力学性能参数。
基于步骤三中获得的载荷和位移数据,获得零切迹融合器***的力学性能参数,力学性能参数包括2%残余位移、压缩弯曲屈服载荷、压缩弯曲刚度和压缩弯曲极限载荷。其中,
2%残余位移:通过加载器测量的0.020倍部件工作长度的残余变形(见图6中B点),工作长度乘以0.02为2%残余位移。
压缩弯曲刚度:由压缩弯曲的屈服载荷除以弹性位移(见图6中BC的斜率)。为零切迹融合器***4抵抗变形的能力,压缩弯曲刚度越大,力学性能越好。
压缩弯曲屈服载荷:产生0.020倍纵向部件工作长度的残余变形所需在纵向上施加的压缩载荷(见图6中D点的载荷),压缩弯曲屈服载荷越大,零切迹融合器的力学性能越好。
压缩弯曲极限载荷:施加在组件上的最大压缩载荷(见图6中E点的载荷),压缩弯曲屈服载荷越大零切迹融合器的力学性能越好。零切迹融合器抵抗压缩弯曲变形时所能抵抗的最大力。
具体的,利用数据处理软件,将试验机输出的载荷位移数据整理得到零切迹融合器压缩弯曲位移载荷曲线a,对曲线的初始直线部分进行线性拟合得到拟合曲线b,将拟合曲线进行线性偏置,偏置距离为2%残余位移,得到偏置曲线c。位移载荷曲线a与偏置直线c的交点纵坐标为压缩弯曲屈服载荷,拟合曲线b的斜率为压缩弯曲刚度,位移载荷曲线a上纵坐标的最大值为压缩弯曲极限载荷,曲线a-c如图6所示。
与现有技术相比,本实施例提供的零切迹融合器***静态压缩弯曲试验方法,可以依据现实手术中零切迹融合器***与脊柱的位置关系来装配,通过施加载荷来模拟术后零切迹融合器***受压的情形,能够更加准确测定零切迹融合器***的抗压缩弯曲能力,对零切迹融合器***的设计提供依据,同时有助于建立统一的试验方案,根据该试验方案可以对不同材料,不同型号,不同厂家生产零切迹融合器***进行力学性能对比。具体的,利用所述试验块模拟椎体,测试时,第一试验块和第二试验块分别固定于两个支座上,将待测试的零切迹融合器***固定于所述第一试验块和第二试验块之间,能够模拟零切迹融合器***在实际植入后的工作环境,保证了测试结果的准确性和可靠性。对于不同型号的零切迹融合器,其尺寸不同,可以通过改变试验块第二段的设计,以实现对不同尺寸零切迹融合器的试验,提高了试验装置的通用性。
以上所述的具体实施方式,对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本申请的具体实施方式而已,并不用于限定本申请的保护范围,凡在本申请的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种零切迹融合器***静态压缩弯曲试验装置,其特征在于,包括:
夹具,所述夹具包括两个支座(1),第一支座具有第一面和第二面,第二支座具有第三面和第四面,所述第一面与第三面相对设置;
试验块(3),所述试验块(3)用于模拟椎体;所述试验块(3)包括第一试验块和第二试验块,所述第一试验块和第二试验块分别固定于所述第一面和第三面,用于模拟待连接的两个椎体,第一试验块和第二试验块夹持待测试的零切迹融合器***(4),且分别与待测试的零切迹融合器***(4)的上、下表面贴合,第一试验块与第二试验块的夹持面形状,与待测试的零切迹融合器***(4)的上、下表面相适配;
所述待测试的零切迹融合器***(4)包括零切迹融合器和固定螺钉(43),固定板(41)和融合器(42)组成零切迹融合器,固定螺钉(43)用于将零切迹融合器固定在试验块(3)上。
2.根据权利要求1所述的零切迹融合器***静态压缩弯曲试验装置,其特征在于,所述第一面设有第一安装槽,所述第一试验块固定安装于所述第一安装槽内;
所述第三面设有第二安装槽,所述第二试验块固定安装于所述第二安装槽内;
所述第一支座和所述第二支座的第一侧壁面分别设有第一开口和第二开口,所述第一开口与所述第一安装槽连通,所述第二开口与所述第二安装槽连通。
3.根据权利要求2所述的零切迹融合器***静态压缩弯曲试验装置,其特征在于,所述第一试验块通过第一连接块固定在所述第一支座上,所述第一连接块与所述第一支座拆卸连接,且所述第一连接块至少部分覆盖所述第一试验块的顶面;
所述第二试验块通过第二连接块固定在所述第二支座上,所述第二连接块与所述第二支座拆卸连接,且所述第二连接块至少部分覆盖所述第二试验块的顶面。
4.根据权利要求3所述的零切迹融合器***静态压缩弯曲试验装置,其特征在于,所述第一连接块和所述第二连接块均为U形板。
5.根据权利要求4所述的零切迹融合器***静态压缩弯曲试验装置,其特征在于,所述第一安装槽和第二安装槽均为U形阶梯槽;
由槽底至槽口,所述U形阶梯槽具有连通的第一空间和第二空间,所述第一空间具有第一横截面尺寸,所述第二空间具有第二横截面尺寸,所述第一横截面尺寸小于第二横截面尺寸;
所述第一试验块和第二试验块的纵向截面为凸形,所述第一试验块和第二试验块均包括第一段和第二段,所述第一段的尺寸大于所述第二段的尺寸,所述第一段的横截面尺寸等于所述第二横截面尺寸。
6.根据权利要求5所述的零切迹融合器***静态压缩弯曲试验装置,其特征在于,所述第一段无缝安装于所述第二空间内,所述第一段的高度等于所述第二空间的高度;
所述U形板安装于第一空间,且所述U形板套设于所述第二段。
7.根据权利要求6所述的零切迹融合器***静态压缩弯曲试验装置,其特征在于,所述U形板的上表面与所述第二段最低处平齐;
所述U形板在水平面的投影能够同时覆盖所述支座(1)的至少部分顶面和所述第一段宽出第二段的端面。
8.根据权利要求7所述的零切迹融合器***静态压缩弯曲试验装置,其特征在于,所述第一侧壁面为凸圆弧结构,所述凸圆弧结构与椎体前侧面外缘形状近似;
所述第一试验块安装于第一支座后,所述第一试验块的内侧壁面与所述第一安装槽的槽壁面无缝拼接,所述第一试验块的外侧壁面与所述凸圆弧结构共形。
9.一种零切迹融合器***静态压缩弯曲试验方法,其特征在于,利用权利要求1-8任一项所述的零切迹融合器***静态压缩弯曲试验装置。
10.根据权利要求9所述的试验方法,其特征在于,包括如下步骤:
组装所述试验装置,并将零切迹融合器***(4)固定安装在第一支座和第二支座之间;将装配好的所述试验装置连接在试验机上;
设计试验方案,设置所述试验机的运动方式;
启动试验机,利用试验机产生的静压力,对第一试验块和第二试验块加压,同时连续测量变化的载荷和位移,并输出位移和载荷的对应数据;
基于所述位移和载荷数据,得到零切迹融合器***的力学性能参数。
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Citations (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5127920A (en) * | 1987-03-27 | 1992-07-07 | Macarthur A Creig | Prosthesis and methods for subtotal dome arthroplasty of the hip joint |
EP1818025A2 (en) * | 1996-02-19 | 2007-08-15 | Warsaw Orthopedic, Inc. | Spinal infusion implants and tools for insertion and revision |
CN103293056A (zh) * | 2013-04-19 | 2013-09-11 | 空军工程大学 | 加筋板结构轴向压缩稳定性试验夹具及方法 |
CN205924251U (zh) * | 2016-06-24 | 2017-02-08 | 上海三友医疗器械股份有限公司 | 一种前入路椎间融合器 |
WO2017123506A1 (en) * | 2016-01-11 | 2017-07-20 | Behzadi Kambiz | Orthopedic systems and methods |
CN107116495A (zh) * | 2017-05-02 | 2017-09-01 | 中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心 | 一种端部夹具、力学试验装置及安装方法 |
CN108969163A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-12-11 | 浙江德康医疗器械有限公司 | 一种零切迹融合器装置 |
CN109142036A (zh) * | 2018-10-19 | 2019-01-04 | 浙江德康医疗器械有限公司 | 一种椎板固定板***静态压缩弯曲试验方法 |
JP2019015260A (ja) * | 2017-07-10 | 2019-01-31 | 株式会社ケーヒン | 駆動力制御装置 |
CN110123492A (zh) * | 2019-06-10 | 2019-08-16 | 浙江德康医疗器械有限公司 | 一种诱导骨长入脊柱融合*** |
CN110633490A (zh) * | 2019-07-23 | 2019-12-31 | 北京航空航天大学 | 基于公理设计的植介入医疗器械关键参数提取及评价方法 |
CN110793870A (zh) * | 2019-10-30 | 2020-02-14 | 长安大学 | 一种岩石节理双面抗剪强度测试装置及测试方法 |
CN111044357A (zh) * | 2020-03-16 | 2020-04-21 | 山东奇美仪器有限公司 | 一种大型结构构件静力加载试验机 |
CN215937821U (zh) * | 2021-02-02 | 2022-03-04 | 浙江德康医疗器械有限公司 | 一种零切迹融合器***静态压缩弯曲试验装置 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6875212B2 (en) * | 2000-06-23 | 2005-04-05 | Vertelink Corporation | Curable media for implantable medical device |
GB0418421D0 (en) * | 2004-08-18 | 2004-09-22 | Pearsalls Ltd | Improvements in and relating to testing |
US7488330B2 (en) * | 2005-01-27 | 2009-02-10 | Depuy Spine, Inc. | Modular static intervertebral trial |
WO2007126622A2 (en) * | 2006-04-03 | 2007-11-08 | Ib Medical, Llc | Static compression device |
EP2376730A2 (en) * | 2008-12-31 | 2011-10-19 | Omar F. Jimenez | Flexible joint arrangement incorporating flexure members |
FR2942131B1 (fr) * | 2009-02-18 | 2012-11-16 | Fournitures Hospitalieres Ind | Prothese de disque intervertebral |
US20140135744A1 (en) * | 2012-11-09 | 2014-05-15 | Orthosensor Inc | Motion and orientation sensing module or device for positioning of implants |
-
2021
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Patent Citations (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5127920A (en) * | 1987-03-27 | 1992-07-07 | Macarthur A Creig | Prosthesis and methods for subtotal dome arthroplasty of the hip joint |
EP1818025A2 (en) * | 1996-02-19 | 2007-08-15 | Warsaw Orthopedic, Inc. | Spinal infusion implants and tools for insertion and revision |
CN103293056A (zh) * | 2013-04-19 | 2013-09-11 | 空军工程大学 | 加筋板结构轴向压缩稳定性试验夹具及方法 |
WO2017123506A1 (en) * | 2016-01-11 | 2017-07-20 | Behzadi Kambiz | Orthopedic systems and methods |
CN205924251U (zh) * | 2016-06-24 | 2017-02-08 | 上海三友医疗器械股份有限公司 | 一种前入路椎间融合器 |
CN107116495A (zh) * | 2017-05-02 | 2017-09-01 | 中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心 | 一种端部夹具、力学试验装置及安装方法 |
JP2019015260A (ja) * | 2017-07-10 | 2019-01-31 | 株式会社ケーヒン | 駆動力制御装置 |
CN108969163A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-12-11 | 浙江德康医疗器械有限公司 | 一种零切迹融合器装置 |
CN109142036A (zh) * | 2018-10-19 | 2019-01-04 | 浙江德康医疗器械有限公司 | 一种椎板固定板***静态压缩弯曲试验方法 |
CN110123492A (zh) * | 2019-06-10 | 2019-08-16 | 浙江德康医疗器械有限公司 | 一种诱导骨长入脊柱融合*** |
CN110633490A (zh) * | 2019-07-23 | 2019-12-31 | 北京航空航天大学 | 基于公理设计的植介入医疗器械关键参数提取及评价方法 |
CN110793870A (zh) * | 2019-10-30 | 2020-02-14 | 长安大学 | 一种岩石节理双面抗剪强度测试装置及测试方法 |
CN111044357A (zh) * | 2020-03-16 | 2020-04-21 | 山东奇美仪器有限公司 | 一种大型结构构件静力加载试验机 |
CN215937821U (zh) * | 2021-02-02 | 2022-03-04 | 浙江德康医疗器械有限公司 | 一种零切迹融合器***静态压缩弯曲试验装置 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
一种新型无螺塞自锁式椎弓根螺钉的研发及其生物力学研究;王博文;《中国博士学位论文全文数据库》;20200615(第06期);E066-61 * |
Also Published As
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