CN115887074A - 一种人工椎间盘 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种人工椎间盘，包括上终板，用于与上椎体接触连接；下终板，用于与下椎体接触连接；弹性体，设置在上终板和下终板之间，所述弹性体包括上下设置的多层结构，每一层的截面呈环形，每一层的所述环形由多个n型单元组成，相邻的两个n型单元的相邻的两条边在所述环形的内圈端部连接；每一层的纵向截面也呈n型结构，相邻的上下两层的n型结构上下对齐设置，开口朝向内环并在内环位置彼此连接；球囊，具有弹性，在上下方向位于所述上终板和下终板之间，水平方向设置在所述弹性体的环形内。通过设置弹性体以及球囊的结构，模拟了人体椎间盘的纤维环和髓核的缓冲和减震功能，具有和人体原生组织近似的性能，并且易于操作。

Description

一种人工椎间盘

技术领域

本公开涉及医疗机械技术领域，具体而言涉及一种人工椎间盘。

背景技术

人造关节已经是现有技术中常见的骨科植入物，例如踝关节、膝关节等。近年来还出现了人工椎间盘等涉及脊椎部分的关节假体。通过使用人工椎间盘等关节假体替代人体中损坏的部分能够为患者带来脊椎功能上的替代一定程度上减轻了患者的痛苦，提高了患者的生活质量。

现有技术中人工椎间盘多以类关节结构设计，此类人工椎间盘虽然能够在较大程度上模拟关节的结构，并模拟关节的功能，但是由于材料和结构的限制，这些椎间盘假体虽然可以实现椎间盘的前后扭曲及扭转运动，但无法模拟人体椎间盘对载荷的缓冲功能，且类关节设计的活动范围具有局限性。

由于人体椎间盘内高、外底的解剖结构，导致普通人工椎间盘在植入时需大量切除上下终板结构，然后将人工椎间盘敲击置入。致使手术过程复杂且存在风险。

为防止人工椎间盘术后失效，在人工椎间盘的手术置入中需特别注意人工椎间盘位置的放置，使假体能够沿颈椎重力负荷轴精确传导应力，传导轴线的偏移会导致假体在术后出现前后凸错位，造成手术失败。

现有技术中出现了多种采用球囊作为中心，弹性体作为周围弹性材料，分别模拟髓核和纤维环的弹性。但是这些结构中弹性体通常采用合成材料制成其弹性容易衰减并且强度不足。

发明内容

本公开正是基于现有技术的上述需求而提出的，本公开要解决的技术问题是提供一种人工椎间盘，能够提高耐用性和稳定性。

为了解决上述问题，本公开提供的技术方案包括：

一种人工椎间盘，其特征在于，包括上终板，用于与上椎体接触连接；下终板，用于与下椎体接触连接；金属弹性体，由金属制成，设置在上终板和下终板之间，所述弹性体包括上下设置的多层结构，每一层的截面呈环形，每一层的所述环形由多个n型单元组成，相邻的两个n型单元的相邻的两条边在所述环形的内圈端部连接；每一层的纵向截面也呈n型结构，相邻的上下两层的n型结构上下对齐设置，开口朝向内环并在内环位置彼此连接；球囊，具有弹性，在上下方向位于所述上终板和下终板之间，水平方向设置在所述弹性体的环形内。

优选地，所述弹性体由整块环形钛合金/镍钛合金/医用不锈钢通过切割及热处理而成。

优选地，所述上终板的下表面和所述下终板的上表面上分别设置有环型的槽，所述环形槽的壁卡设在所述弹性体的上下两层之间，而所述弹性体的上层和下层又分别置入到所述上终板和所述下终板的凹槽中。

优选地，所述球囊包括球囊体，所述球囊体为柔性材料制成，球囊的侧部设置有开口，所述开口中设置有阀门。

优选地，通过在所述球囊中填充盐溶液、基于硅胶的弹性体、水凝胶、硅酮中的一种或多种材料。

优选地，在所述上终板的下表面和所述下终板的上表面分别设置有凹槽，所述凹槽容纳所述球囊的上部和下部，上终板的凹槽壁向下凸出设置，下终板的凹槽壁向上凸出设置。

优选地，所述上终板包括上终板座、上终板滑盖和锁定销；所述上终板座的上表面的前后两处设置有横向滑槽，横向滑槽之间设置有贯通的中间滑槽，所述中间滑槽包括宽槽部和窄槽部，宽槽部从上终板座左侧的端部向右延伸，窄槽部从上终板座右侧的端部向左延伸，所述宽槽部和所述窄槽部交汇在交汇处形成台阶；宽槽部的前后侧壁上设置有锯齿；上终板滑盖设置在所述上终板滑座上，其下表面的前后两侧部设置有与所述滑槽相配合的滑块；在所述上终板滑盖的下表面设置有两个弹性臂，两个所述弹性臂的左侧与所述上终板滑盖的下表面固定，两个所述弹性臂的右侧为自由端；前侧的弹性臂的前表面和后侧弹性臂的后表面上设置有，与所述宽槽部的前侧壁的锯齿和后侧壁的锯齿分别配合的弹性臂锯齿；所述锁定销自所述窄槽部滑动***所述宽槽部并植入至两个弹性臂之间，通过锁定销将两个弹性臂撑开，弹性臂的锯齿啮合至所述宽槽部的锯齿中，固定所述上终板滑盖的位置。

优选地，所述滑动销的右侧设置有弹性锁定臂，所述锁定臂的右侧固定设置在所述滑动销本体上，左侧为自由端，自由端设置有向外延伸的凸起，当所述锁定销植入到位后，所述弹性锁定臂的左侧从所述窄槽部伸出，所述凸起抵靠所述宽槽部右端的台阶上。

优选地，所述窄槽部的右侧设置有定位部，所述定位部的宽度大于所述窄槽部的宽度，所述滑动销右侧的形状与所述定位部相配定位所述锁定销的向左***的极限位置。

优选地，所述上终板和所述下终板上设置有固定齿。

与现有技术相比，通过设置金属弹性体以及球囊的结构，模拟了人体椎间盘的纤维环和髓核的缓冲和减震功能，独特的金属弹性结构具有较高的弹性并且抗衰减和老化，并且具有和人体原生组织近似的性能，并且易于操作。

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为椎体中的椎间盘结构示意图；

图2为本具体实施方式中人工椎间盘的结构示意图；

图3为本具体实施方式中人工椎间盘的上终座结构示意图；

图4为本具体实施方式中人工椎间盘的上终座滑盖结构示意图；

图5为本具体实施方式中人工椎间盘的结构示意图。

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。

在本公开实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”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。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

全文中描述使用的术语“顶部”、“底部”、“在……上方”、“下”和“在……上”是相对于装置的部件的相对位置，例如装置内部的顶部和底部衬底的相对位置。可以理解的是装置是多功能的，与它们在空间中的方位无关。

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。

如图1所示，所述椎间盘001是指脊椎中，尤其是人体脊椎中两个相邻椎骨的上椎体002和下椎体003之间的软骨。人体的椎间盘包括***的纤维环和中心的髓核。

纤维环由多层交错排列的纤维软骨环组成，牢固地将椎体连接在一起，具有较大的弹性和坚韧性，除承受压力之外，还可防止髓核溢出。髓核为白色胶状物质，富有弹性。当髓核受重力作用时便向四周扩展，并挤压纤维环向周围延伸和膨胀。

在脊柱运动时，椎间盘产生楔形形变。若脊柱前屈时，椎间盘前半部分被压扁变薄，而后半部分增厚，髓核向后移动；脊柱后伸时则相反。若脊柱向右侧屈时，椎间盘右半部变薄而左半部增厚，髓核向左移动；脊柱向左侧屈时则产生相反的变化。因此，椎间盘具有增大脊柱运动幅度、承受压力、缓冲震动、保护大脑和脊髓的作用；同时也是身高早晚变化的主要原因。

由于纤维环和中心的髓核都具有缓冲的作用，并且在人体椎间盘中，尤其是纤维环能够在多个角度和位置提供缓冲，因此在现有技术中的椎间盘假体力争做到与人体椎间盘的结构相同但是却难以完全还原人体住键盘的全部性能，并且椎间盘所处的位置是人体脊椎的核心敏感位置，在此位置中植入假体操作中应当尽量避免对原有的脊椎组织造成破坏以保留人体尽可能完整的功能。

为此本具体实施方式中提供了一种人工椎间盘1。在本具体实施方式中，所述人工椎间盘的结构如图2-图5所示。

所述人工椎间盘包括彼此间隔预定距离设置的上终板2和下终板3。所述上终板2和下终板3由刚性材料制成以提供必要的支撑力。所述上终板2与植入所述人工椎间盘位置的上椎体接触，所述下终板3与注入所述人工椎间盘位置的下椎体接触，所述上终板和所述下终板与相应的上椎体和下椎体的形状相匹配从而便于人工椎间盘的放置和产生作用。

除了上下方向的抵靠作用之外，上终板和下终板还需要与所述上椎体和下椎体之间保持足够的把持力以防止人工椎间盘的脱位或偏移，因此在本具体实施方式中，所述上终板的上表面和所述下终板的下表面还设置有固定齿4，所述固定齿从所述上终板或所述下终板向各自固定的椎体延伸从而与所述上椎体和下椎体接触并固定。在一种实施方式中，所述锯齿固定设置在所述上终板或所述下终板的外表面，这种方式能够提供较为固定的连接从而提高连接的稳定性。

更为优选地，如图3所示，所述上终板包括上终板座21，上终板滑盖22，锁定销23。

所述上终板座设置在所述上终板的下方，其整体呈大致梯形的形状以和上椎体的形状相配，所述上终板座的上表面的前后两处设置有横向滑槽211，所述滑槽为细长的滑槽，横向滑槽之间设置有贯通的中间滑槽，所述中间滑槽包括宽槽部212和窄槽部213，宽槽部从左侧的端部向右延伸，窄槽部从右侧的端部向左延伸。所述宽槽部和所述窄槽部交汇在交汇处形成台阶。

所述上终板滑盖22设置在所述上终板滑座上，所述上终板滑盖的上表面设置有固定齿4，其下表面的前后两侧部设置有与所述滑槽相配合的滑块221，这样基于所述滑槽211和滑块221的导向作用，所述上终板滑盖可以在所述上终板滑座上左右滑动以调节其合适的位置，这样可以调节所述上终板的尺寸和位置。

虽然滑槽211和滑块221提供了滑动，但是椎间盘是需要和椎体固定以提供稳定的缓冲，因此还需要设置既方便调节又方便固定的结构。在椎间盘的人工假体植入过程中，由于各个方位阻挡，因此滑动和固定都需要便于操作。

在本具体实施方式中，所述宽槽部212的前后侧壁上设置有锯齿2121，在所述上终板滑盖的下表面设置有两个弹性臂222，两个所述弹性臂的左侧与所述上终板滑盖的下表面固定，两个所述弹性臂的右侧为自由端，这样两个所述弹性臂具有沿着前后方向回弹的弹性。

前侧的弹性臂的前表面和后侧弹性臂的后表面上设置有与所述宽槽部的前侧壁的锯齿2121和后侧壁的锯齿分别配合的弹性臂锯齿2221。当所述弹性臂锯齿嵌入所述宽槽部的锯齿中时形成稳定的啮合。此时如果固定所述弹性臂的位置则所述上终盖座和上终盖滑盖之间就可以通过多个锯齿稳定固定而不会轻易晃动位移。

为此在本具体实施方式中设置有锁定销23，所述锁定销自所述窄槽部213滑动***所述宽槽部并植入至两个弹性臂之间，这样通过锁定销可以将两个弹性臂撑开，弹性臂的锯齿2221就啮合至所述宽槽部的锯齿2121中，固定所述上终板滑盖的位置。所述滑动销的右侧设置有弹性锁定臂231，所述锁定臂的右侧固定设置在所述滑动销本体上，左侧为自由端，自由端设置有向外延伸的凸起，当所述锁定销植入到位后，所述弹性锁定臂的左侧从所述窄槽部伸出，所述凸起抵靠所述宽槽部右端的台阶上，从而锁定所述锁定销的位置。在本具体实施方式中，进一步优选地，还可以在所述窄槽部的右侧设置有定位部2131，所述定位部的宽度大于所述窄槽部的宽度，所述滑动销的右侧形状与所述定位部相配从而进一步定位所述锁定销的位置。即锁定所述锁定销既不能向左移动又不能向右移动。

虽然本具体实施方式中描述了前后左右的方向，但是本领域技术人员可以理解的是前后方向设置的结构是可以互换的，左右方向设置的结构也可以互换，这并不影响本具体实施方式的上终板的工作。

所述下终板可以具有与所述上终板同样的结构，当然下终板因为需要和下椎体配合，因此下终板滑盖设置在下终板座的下方。

通过将上终板/下终板或二者设计为双层结构。即包括终板座和终板滑盖，以及锁定销的结构。可以在人工椎间盘植入后，可以在假体置入后对椎体的位置进行微调并锁定，因此具备了提拉复位功能，使椎体和假***置更符合生理需求，降低手术失败风险。而且这些操作是从侧部进行的不受阻挡，便于操作。

在本具体实施方式中，在所述上终板和下终板之间设置有弹性体5，所述弹性体包括多层结构，每一层的截面呈环形，相邻的两层上下间隔预定的距离设置。每一层的所述环形由多个n型单元51组成，多个所述n型单元沿着圆环均匀排列。相邻的两个n型单元的相邻的两条边在所述环形的内圈端部连接，这样就形成了一个能够沿着横向平面有旋转余量和缓冲空间的结构。

每一层的纵向截面52也呈n型，即所述n型单元不仅在横向截面上大致呈n型，而且在纵向截面上大致呈n型结构。在纵向截面上，相邻的上下两层的n型结构上下对齐设置，开口朝向内环位置并在内环位置彼此连接。

这样就形成了彼此互相连接的多层结构，这种多层结构既能够提供前后左右四个方向的缓冲，还能够提供上下方向、扭转方向的缓冲具有和人体椎间盘接近的缓冲和连接效果。

所述弹性体的上层与所述上终板相连，所述弹性体的下层与所述下终板相连。为了方便并稳固地连接，所述上终板的下表面和所述下终板的上表面上分别设置有环形的槽，所述环形槽的壁卡设在所述弹性体的上下两层之间，而所述弹性体的上层和下层又分别置入到所述上终板和所述下终板的凹槽中。这样上、下终板与所述弹性体相互嵌合设置能够提高上、下终板与所述弹性体之间的稳固连接程度。

所述弹性体5将环形钛合金/镍钛合金/医用不锈钢金属块通过特殊切割及热处理工艺使其具有径向、轴向弹性功能，并实现拉压，弯曲扭转运动。

所述上、下终板之间还设置有一球囊6，所述球囊包括球囊体61，所述球囊体为柔性材料制成，优选地采用弹性材料，例如热塑性弹性体(TPE)、热塑型聚氨酯(TPU)中的一种材料制成等制成。所述球囊体在竖直方向上位于所述上终板和所述下终板之间，在水平方向上位于所述弹性体的环中。优选地，所述球囊为椭球状，其上下方向的高度小于横向方向的长度，这样比较贴近于髓核的形状，能够提供类似的弹性性质。

在所述上终板的下表面和所述下终板的上表面分别设置有凹槽，所述凹槽容纳所述球囊的上部和下部，上终板的凹槽壁向下凸出设置，下终板的凹槽壁向上凸出设置，这样一方面能够容纳所述球囊，另一方面，两个凹槽壁还能够起到限位作用即限制上终板和下终板之间彼此靠近的位置。

所述球囊的侧部设置有开口62，所述开口中设置有阀门63，这样可以通过在所述球囊中注入填充盐溶液、基于硅胶的弹性体、水凝胶、硅酮中的一种物质使其具有更好的弹性缓冲能力和使用寿命。在没有注入填充物之前，所述球囊的体积可以缩小，为了便于安装球囊，在本具体实施方式中，所述弹性体的外侧壁上设置有开孔，所述球囊可以从所述开孔中植入，球囊的开口与所述开孔相对设置，球囊植入到弹性体中之后，从球囊的开口中注入填充物，此时即可将所述人工椎间盘撑开。方便植入操作。

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)

1.一种人工椎间盘，其特征在于，包括

上终板，用于与上椎体接触连接；

下终板，用于与下椎体接触连接；

金属弹性体，设置在上终板和下终板之间，由金属制成，所述金属弹性体包括上下设置的多层结构，每一层的截面呈环形，每一层的所述环形由多个n型单元组成，相邻的两个n型单元的相邻的两条边在所述环形的内圈端部连接；每一层的纵向截面也呈n型结构，相邻的上下两层的n型结构上下对齐设置，开口朝向内环并在内环位置彼此连接；

球囊，具有弹性，在上下方向位于所述上终板和下终板之间，水平方向设置在所述弹性体的环形内。

2.根据权利要求1所述的一种人工椎间盘，其特征在于，所述金属弹性体由整块环形钛合金/镍钛合金/医用不锈钢块通过切割及热处理而成。

3.根据权利要求1所述的一种人工椎间盘，其特征在于，所述上终板的下表面和所述下终板的上表面上分别设置有环形的槽，所述环形槽的壁卡设在所述弹性体的上下两层之间，而所述弹性体的上层和下层又分别置入到所述上终板和所述下终板的凹槽中。

4.根据权利要求1所述的一种人工椎间盘，其特征在于，所述球囊包括球囊体，所述球囊体为柔性材料制成，球囊的侧部设置有开口，所述开口中设置有阀门。

5.根据权利要求4所述的一种人工椎间盘，其特征在于，通过在所述球囊中填充盐溶液、基于硅胶的弹性体、水凝胶、硅酮中的一种或多种材料。

6.根据权利要求1所述的一种人工椎间盘，其特征在于，在所述上终板的下表面和所述下终板的上表面分别设置有凹槽，所述凹槽容纳所述球囊的上部和下部，上终板的凹槽壁向下凸出设置，下终板的凹槽壁向上凸出设置。

7.根据权利要求1所述的一种人工椎间盘，其特征在于，所述上终板包括上终板座、上终板滑盖和锁定销；

所述上终板座的上表面的前后两处设置有横向滑槽，横向滑槽之间设置有贯通的中间滑槽，所述中间滑槽包括宽槽部和窄槽部，宽槽部从上终板座左侧的端部向右延伸，窄槽部从上终板座右侧的端部向左延伸，所述宽槽部和所述窄槽部交汇在交汇处形成台阶；宽槽部的前后侧壁上设置有锯齿；

上终板滑盖设置在所述上终板滑座上，其下表面的前后两侧部设置有与所述滑槽相配合的滑块；在所述上终板滑盖的下表面设置有两个弹性臂，两个所述弹性臂的左侧与所述上终板滑盖的下表面固定，两个所述弹性臂的右侧为自由端；前侧的弹性臂的前表面和后侧弹性臂的后表面上设置有，与所述宽槽部的前侧壁的锯齿和后侧壁的锯齿分别配合的弹性臂锯齿；

所述锁定销自所述窄槽部滑动***所述宽槽部并植入至两个弹性臂之间，通过锁定销将两个弹性臂撑开，弹性臂的锯齿啮合至所述宽槽部的锯齿中，固定所述上终板滑盖的位置。

8.根据权利要求7所述的一种人工椎间盘，其特征在于，所述滑动销的右侧设置有弹性锁定臂，所述锁定臂的右侧固定设置在所述滑动销本体上，左侧为自由端，自由端设置有向外延伸的凸起，当所述锁定销植入到位后，所述弹性锁定臂的左侧从所述窄槽部伸出，所述凸起抵靠所述宽槽部右端的台阶上。

9.根据权利要求8所述的一种人工椎间盘，其特征在于，所述窄槽部的右侧设置有定位部，所述定位部的宽度大于所述窄槽部的宽度，所述滑动销右侧的形状与所述定位部相配定位所述锁定销的向左***的极限位置。

10.根据权利要求8所述的一种人工椎间盘，其特征在于，所述上终板和所述下终板上设置有固定齿。

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