專利名稱：一種人工頸椎復(fù)合關(guān)節(jié)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種頸椎椎體次全切除后進行頸椎重建的裝置，特別涉及一種人
工頸椎復(fù)合關(guān)節(jié)，該人工頸椎復(fù)合關(guān)節(jié)采用模擬正常頸椎進行頸椎解剖、穩(wěn)定性和運動三 方面生理性重建的仿生而得以實現(xiàn)。
背景技術(shù)：
臨床上對于頸椎的感染、腫瘤或退變性疾病，很多情況下需要進行頸椎椎體次全 切除，之后則需要對切除的節(jié)段進行重建。目前，臨床上常見的重建方法主要包括兩種，即 節(jié)段植骨融合和人工椎體置換。植骨融合的方法，作為現(xiàn)在臨床行頸椎椎體次全切除后重 建的標(biāo)準(zhǔn)方法，是用自體或異體骨組織充填缺損節(jié)段，同時附加內(nèi)固定進行頸椎穩(wěn)定性重 建。這種方法通過植骨與上下位椎體間的骨性融合實現(xiàn)了頸椎的穩(wěn)定性重建，消除了疼痛， 但是這種重建方式并不是理想的解剖重建，而且使重建節(jié)段完全喪失了活動，影響了頸椎 的整體運動功能，同時遠期也會造成臨近節(jié)段椎間盤因應(yīng)力集中引起的退變。人工椎體至 今已有多種設(shè)計，但都是通過植骨融合或自固定或附加內(nèi)固定的方式，來重建頸椎的穩(wěn)定 性，同樣存在節(jié)段活動喪失，遠期鄰近節(jié)段椎間盤退變的問題，都不是真正意義上的生理性 重建。少數(shù)考慮到運動重建而設(shè)計的人工椎體，皆因為其運動方式與生理情況下的運動方 式不同，或穩(wěn)定性差的原因，而導(dǎo)致最終失敗。目前臨床上非融性重建已經(jīng)成為發(fā)展趨勢， 針對這一問題，產(chǎn)生了人工髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)及人工椎間盤等各式各樣的產(chǎn) 品，并且大量應(yīng)用于臨床，治愈快，效果良好，臨床遠期效果可靠，對于脊柱外科，人工椎間 盤的產(chǎn)生無疑具有劃時代意義，目前人工椎間盤已經(jīng)逐漸成熟，頸椎單節(jié)段的非融合重建， 產(chǎn)生了諸如Bryandisc、 Prestige等優(yōu)良的產(chǎn)品，但對于頸椎次全切除術(shù)后的非融合重建， 目前還沒有很好的方法來解決這個問題，因此，申請人前期設(shè)計了一種人工頸椎復(fù)合關(guān)節(jié)， 初步生物力學(xué)研究表明，其球窩關(guān)節(jié)在一定程度上保留了頸椎活動度，在非融合重建之路 上，提出了新的思路，在此基礎(chǔ)上，申請人進一步研究了頸椎的正常運動模式，綜合以往研 究得出結(jié)論，頸椎的運動不是單純的旋轉(zhuǎn)，而是旋轉(zhuǎn)與平移的耦合運動，相鄰椎體之間在旋 轉(zhuǎn)的同時耦合有椎體間的相對位移，上位椎體相對下位椎體具有可變的旋轉(zhuǎn)運動中心，這 樣人工頸椎復(fù)合關(guān)節(jié)的初期設(shè)計_球窩關(guān)節(jié)具有固定的旋轉(zhuǎn)運動中心，它的運動模式為單 純的旋轉(zhuǎn)運動，與正常頸椎的運動模式存在較大差別。 根據(jù)申請人所作的資料檢索，迄今為止，還沒有一種方法能夠兼顧穩(wěn)定性和活動 度及頸椎特殊的耦合運動模式，真正實現(xiàn)生理性重建，只有設(shè)計一種獨特的人工關(guān)節(jié)，模擬 正常頸椎的運動模式，才能真正意義上實現(xiàn)頸椎重建的仿生。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于，提供一種人工頸椎復(fù)合關(guān)節(jié)，該人工頸椎復(fù)合關(guān)節(jié)通過 "再造"原來的椎間盤和椎體，能夠恢復(fù)椎體間活動度，實現(xiàn)了頸椎的生理性重建，既恢復(fù)了 頸椎的解剖序列和穩(wěn)定性，同時又保留了缺損節(jié)段的正常生理活動度。[0005] 為了實現(xiàn)上述任務(wù)，本實用新型采取如下的技術(shù)解決方案 —種人工頸椎復(fù)合關(guān)節(jié)，其特征在于，該人工頸椎復(fù)合關(guān)節(jié)由兩個上下對稱設(shè)置 的固定部件、一個椎體部件及兩個連接部件組成，椎體部件通過連接部件連接在固定部件 之間； 所述的固定部件分為上固定件和下固定件，上固定件和下固定件的形狀均為L 型，固定件上分為前翼部和基底部，其中，上固定件的前翼部與其基底部形成小于90。夾 角，下固定件的前翼部與其基底部形成大于9(T夾角；在前翼部上有鎖定螺釘孔，在基底 部中間設(shè)有凸起的倒齒狀防滑槽； 所述的椎體部件的中間部位設(shè)有橫向貫通的植骨孔，在椎體部件軸線中心的上下 兩側(cè)設(shè)有用于安裝連接部件的型腔，該型腔包括圓柱形凹腔及位于凹腔底面中心的球面凸 起； 所述的連接部件的形狀分為柱狀體和球面結(jié)構(gòu)，球面結(jié)構(gòu)包括凹球面，凹球面與 椎體部件型腔內(nèi)的球面凸起相吻合；椎體部件兩側(cè)分別設(shè)有定位銷鎖定孔，固定環(huán)上設(shè)有 固定環(huán)鎖定孔，通過定位銷將固定環(huán)鎖定在圓柱形凹腔中； 連接部件一端通過固定環(huán)安裝在型腔內(nèi)，另一端與固定部件相連接，構(gòu)成穩(wěn)定的 球窩滑槽關(guān)節(jié)。 所述的固定部件與椎體部件之間的相對運動方式為連接部件的球面結(jié)構(gòu)沿著椎 體部件型腔內(nèi)的球面凸起滑動。 所述的連接部件的球面結(jié)構(gòu)沿著椎體部件型腔內(nèi)的球面凸起旋轉(zhuǎn)，固定部件與椎 體部件之間在各個方向產(chǎn)生0-14度的旋轉(zhuǎn)動度，連接部件的柱狀體在其與固定環(huán)之間的 空隙內(nèi)擺動，固定部件與椎體部件之間產(chǎn)生0-2mm的位移，形成球窩滑槽關(guān)節(jié)的耦合運動 模式。 本實用新型的人工頸椎復(fù)合關(guān)節(jié)帶來的技術(shù)特點是，可以在重建頸椎穩(wěn)定性的同 時，恢復(fù)頸椎節(jié)段正常情況下的耦合運動方式，從而達到真正的生理性重建。有望取代現(xiàn)行 的植骨融合的方法成為臨床行椎體重建的標(biāo)準(zhǔn)方法。

圖1是本實用新型的人工頸椎復(fù)合關(guān)節(jié)外形結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是圖1的垂直向剖面圖。 圖3是圖1的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4是圖1的正面結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5是圖1中固定部件球面立體結(jié)構(gòu)示意圖。 圖6是圖1中固定部件球面垂直向剖面圖。 圖7是圖1中固定環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖8是圖1中固定環(huán)垂直向剖面圖。 圖9是圖1中固定部件的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖10是圖1中椎體部件的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中1、固定部件；2、椎體部件；3、連接部件；4、固定部件基底部；5、鎖定螺釘孔； 6、固定部件前翼部；7、定位銷鎖定孔；8、倒齒狀防滑槽；9、固定環(huán)；10、固定環(huán)鎖定孔；11、
4固定環(huán)弧形面；12、連接部件的柱狀體；13、球面結(jié)構(gòu)；14、球面凸起；15、凹球面；16、圓柱形 凹腔；17、固定環(huán)出口直徑；18、固定環(huán)入口直徑；19、柱狀體直徑；20、球面結(jié)構(gòu)剖面圓弧對 應(yīng)弦；21、植骨孔。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細說明。
具體實施方式
研究表明，單純進行椎體置換和植骨融合來對相當(dāng)于兩個椎間盤和一個椎體的缺
損節(jié)段進行重建，不能從根本上解決頸椎生理性重建的難題。只有完全"再造"原來的椎間 盤和椎體，恢復(fù)椎間關(guān)節(jié)的活動度，才能在真正意義上對頸椎進行生理性重建。 參見附圖l，本實用新型的人工頸椎復(fù)合關(guān)節(jié)，由兩個上下對稱設(shè)置的固定部件1 和一個椎體部件2以及兩個連接部件3組成，椎體部件2通過連接部件3連接在固定部件 1之間； 固定部件1分為上固定件和下固定件，上固定件和下固定件的形狀均為L型，固定 件上分為前翼部6和基底部4，其中，上固定件的前翼部6與其基底部4形成小于90°夾角， 下固定件的前翼部6與其基底部4形成大于90。夾角；在前翼部6上有鎖定螺釘孔5，在基 底部4中間設(shè)有凸起的倒齒狀防滑槽8 ; 椎體部件為上下對稱結(jié)構(gòu)，椎體部件2的中間部位設(shè)有橫向貫通的植骨孔21，在 椎體部件2軸線中心的上下兩側(cè)設(shè)有用于安裝連接部件3的型腔，該型腔包括圓柱形凹腔 16及位于凹腔底面中心的球面凸起14 ; 連接部件3的形狀分為柱狀體12和球面結(jié)構(gòu)13，球面結(jié)構(gòu)13包括凹球面15，凹 球面15與椎體部件型腔內(nèi)的球面凸起14相吻合； 椎體部件2兩側(cè)分別設(shè)有定位銷鎖定孔7，固定環(huán)9上設(shè)有固定環(huán)鎖定孔10，通過 定位銷將固定環(huán)9鎖定在圓柱形凹腔16中；連接部件3 —端通過固定環(huán)9安裝在型腔內(nèi)， 另一端與固定部件1相連接，構(gòu)成穩(wěn)定的球窩滑槽關(guān)節(jié)。 凹球面15與椎體部件型腔內(nèi)的球面凸起14共心，球面結(jié)構(gòu)13與球面凸起14半徑 相差lmm，即為球面結(jié)構(gòu)13的厚度，固定環(huán)出口直徑17比連接部件柱狀體直徑19大2mm， 但固定環(huán)入口直徑18小于球面結(jié)構(gòu)13剖面圓弧對應(yīng)弦20的長度，不僅保證關(guān)節(jié)滑動時， 連接部件的柱狀體12不會脫出，并且實現(xiàn)了關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)的同時，固定部件1與椎體部件2之 間的相對位移，其運動方式為連接部件的球面結(jié)構(gòu)13沿著椎體部件的球面體凸起14滑動。 連接部件3的球面結(jié)構(gòu)13沿著椎體部件型腔內(nèi)的球面凸起14旋轉(zhuǎn)，固定部件1 與椎體部件2之間在各個方向產(chǎn)生0-14度的旋轉(zhuǎn)動度，連接部件的柱狀體12在其與固定 環(huán)9之間的空隙內(nèi)擺動，固定部件1與椎體部件2之間產(chǎn)生0-2mm的位移，形成球窩滑槽關(guān) 節(jié)的耦合運動模式。 以下是實用新型人給出的一個具體的實施例，需要說明的是，本實用新型不限于 該實施例。 在圖1、2、3、4中顯示了本實施例的人工頸椎復(fù)合關(guān)節(jié)的構(gòu)成。由兩個對稱的固定 部件1、中間的一個椎體部件2及兩個連接部件3組成。固定部件1分為上固定件和下固定 件，上固定件和下固定件的形狀均為L型，固定件上分為前翼部6和基底部4，前翼部6上有 2個鎖定螺釘孔5，其中，上、下兩個固定件的前翼部6分別與各自的基底部4形成的夾角不同，分別為80度、100度，以適應(yīng)頸椎的正常曲度；基底部4的中心有倒齒狀防滑槽8，用于 固定人工頸椎復(fù)合關(guān)節(jié)系統(tǒng)，基底部4在與前翼部6相對一側(cè)的中心與連接部件3的柱狀 體12連接，連接部件3由柱狀體12及球面結(jié)構(gòu)13構(gòu)成，球面結(jié)構(gòu)13包括凹球面15 ;椎體 部件2為長方體結(jié)構(gòu)，在椎體部件2上下兩側(cè)的軸線中心有用于安裝連接部件3的型腔，型 腔之間不貫通，型腔包括圓柱形凹腔16及位于凹腔底面中心的球面凸起14 ;固定部件1與 椎體部件2之間為連接部件3的球面結(jié)構(gòu)13與球面凸起14緊密結(jié)合；椎體部件2兩側(cè)分 別設(shè)有定位銷鎖定孔7，固定環(huán)9上設(shè)有固定環(huán)鎖定孔10，通過定位銷將固定環(huán)9鎖定在凹 腔中；連接部件3 —端通過固定環(huán)9安裝在型腔內(nèi)，另一端與固定部件1相連接，形成穩(wěn)定 的球窩滑槽關(guān)節(jié)。 在制作中，應(yīng)當(dāng)使連接部件部件3的凹球面15與椎體部件2的圓柱形凹腔16底 面中心的球面凸起14共心，固定環(huán)9的出口直徑17比連接部件的柱狀體12的直徑19大 2mm，但固定環(huán)9的入口直徑18小于球面結(jié)構(gòu)13剖面圓弧對應(yīng)弦20的長度，不僅保證關(guān)節(jié) 滑動時，連接部件的柱狀體12不會脫出，并且實現(xiàn)了關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)的同時，固定部件1與椎體部 件2之間的相對位移，其運動方式為連接部件的球面結(jié)構(gòu)13沿著椎體部件的球面凸起14 滑動；而且應(yīng)當(dāng)使固定部件1與椎體部件2之間在各個方向存在0-14度的旋轉(zhuǎn)動度，在旋 轉(zhuǎn)的同時產(chǎn)生0-2mm的位移，形成球窩滑槽關(guān)節(jié)的耦合運動模式。其最大位移即為固定環(huán) 出口直徑17與連接部件3的柱狀體直徑19之差。椎體部件2的中間部位設(shè)有橫向貫通的 植骨孔21，用作植骨。 如圖5、6所示連接部件3的形狀分為柱狀體12和球面結(jié)構(gòu)13，球面結(jié)構(gòu)13包括 凹球面15，凹球面15與椎體部件型腔內(nèi)的球面凸起14相吻合；固定部件基底部4與固定 部件前翼部6相對一側(cè)的中心通過螺紋與連接部件的柱狀體12相連接，連接部件3的凹球 面15與椎體部件2的圓柱形凹腔16底面中心的球面凸起14共心，球面結(jié)構(gòu)13與球面凸 起14半徑相差lmm，即為球面結(jié)構(gòu)13的厚度。 如圖7所示固定環(huán)的結(jié)構(gòu)，為一圓環(huán)狀結(jié)構(gòu)，固定環(huán)出口直徑17比連接部件柱狀 體直徑19大2mm，但固定環(huán)入口直徑18小于球面結(jié)構(gòu)13剖面圓弧對應(yīng)弦20的長度，其下 表面的弧形面11與球面結(jié)構(gòu)13相接觸，定位銷通過固定環(huán)鎖定孔10將固定環(huán)9鎖定，形 成穩(wěn)定的球窩滑槽關(guān)節(jié)。 如圖8所示固定部件1結(jié)構(gòu)，固定部件1分為上固定件和下固定件，其形狀呈L形， 固定件上分為前翼部6和基底部4，前翼部6有一定弧度，可與頸椎椎體前緣更好貼合，固定 件前翼部6上設(shè)有2個鎖定螺釘孔5，鎖定螺釘通過鎖定螺釘孔5植入椎體，上、下兩個固 定件的前翼部6分別與其基底部4形成的夾角不同，分別為80度和100度，適應(yīng)頸椎的正 常的曲度變化，基底部4與前翼部同側(cè)的中心有倒齒狀防滑槽8，用于固定人工頸椎復(fù)合關(guān) 節(jié)。 如圖9所示椎體部件的結(jié)構(gòu)，椎體部件2為長方體，椎體部件2的中間部位設(shè)有橫 向貫通的植骨孔21 ，在椎體部件2軸線中心的上下兩側(cè)設(shè)有用于安裝連接部件3的型腔，該 型腔包括圓柱形凹腔16及位于凹腔底面中心的球面凸起14，定位銷穿過定位銷鎖定孔7， 終止于固定環(huán)鎖定孔IO，鎖定固定環(huán)9 ;椎體部件2的植骨孔21周圍形成毛糙狀羥基磷灰 石涂層。 本實施例制備的人工頸椎復(fù)合關(guān)節(jié)實現(xiàn)了頸椎的生理性重建，首先該結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了穩(wěn)定性，恢復(fù)了頸椎的生理活動度，另外該結(jié)構(gòu)在滑動的同時，連接部件的柱狀體12與椎 體部件2型腔底面的球面凸起14之間產(chǎn)生了相對位移，通過固定環(huán)9限制其位移的大小， 保證該關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性和頸椎運動模式的生理性重建。 本實施例制備的人工頸椎復(fù)合關(guān)節(jié)的制作材料選擇鈷鉻鉬合金。 本實用新型的人工頸椎復(fù)合關(guān)節(jié)工作原理是，植入時，通過椎間盤使固定件前翼 部6上的鎖定螺釘孔5向相鄰正常椎體內(nèi)植入螺釘，通過鎖定螺釘孔的螺紋鎖定螺釘，以及 使倒齒狀防滑槽8與相鄰椎體間的緊密結(jié)合，從而獲得固定部件1的即刻穩(wěn)定；通過固定部 件基底部4背側(cè)的鈦多孔涂層誘導(dǎo)骨長入獲得遠期穩(wěn)定。通過椎體部件一側(cè)的毛糙狀羥基 磷灰石涂層的強大摩擦力，來達到椎體部件2的即刻穩(wěn)定；通過貫通的植骨管道內(nèi)植骨與 次全切除后兩端殘余的部分椎體融合，以及側(cè)方粗糙面的骨長入，獲得椎體的遠期穩(wěn)定。通 過固定環(huán)9以及定位銷的鎖定，形成穩(wěn)定的球窩滑槽關(guān)節(jié)，使球窩滑槽關(guān)節(jié)間難以脫位，來 達到椎間關(guān)節(jié)的近遠期穩(wěn)定。這樣對椎間盤和椎體進行解剖性重建，既恢復(fù)了頸椎的穩(wěn)定 性，又恢復(fù)了椎間關(guān)節(jié)的活動度，實現(xiàn)了椎體間在活動過程中的相對位移，該關(guān)節(jié)的耦合運 動模式達到模擬正常頸椎的運動模式的效果。
權(quán)利要求一種人工頸椎復(fù)合關(guān)節(jié)，其特征在于，該人工頸椎復(fù)合關(guān)節(jié)由兩個上下對稱設(shè)置的固定部件(1)和一個椎體部件(2)以及兩個連接部件(3)組成，椎體部件(2)通過連接部件(3)連接在固定部件(1)之間；所述的固定部件(1)分為上固定件和下固定件，上固定件和下固定件的形狀均為L型，固定件上分為前翼部(6)和基底部(4)，其中，上固定件的前翼部(6)與其基底部(4)形成小于90°夾角，下固定件的前翼部(6)與其基底部(4)形成大于90°夾角；在前翼部(6)上有鎖定螺釘孔(5)，在基底部(4)中間設(shè)有凸起的倒齒狀防滑槽(8)；所述的椎體部件(2)的中間部位設(shè)有橫向貫通的植骨孔(21)，在椎體部件(2)軸線中心的上下兩側(cè)設(shè)有用于安裝連接部件(3)的型腔，該型腔包括圓柱形凹腔(16)及位于凹腔底面中心的球面凸起(14)；所述的連接部件(3)的形狀分為柱狀體(12)和球面結(jié)構(gòu)(13)，球面結(jié)構(gòu)(13)包括凹球面(15)，凹球面(15)與椎體部件型腔內(nèi)的球面凸起(14)相吻合；所述的椎體部件(2)兩側(cè)分別設(shè)有定位銷鎖定孔(7)，固定環(huán)(9)上設(shè)有固定環(huán)鎖定孔(10)，通過定位銷將固定環(huán)(9)鎖定在圓柱形凹腔(16)中；連接部件(3)的一端通過固定環(huán)(9)安裝在型腔內(nèi)，另一端與固定部件(1)相連接，構(gòu)成穩(wěn)定的球窩滑槽關(guān)節(jié)。
2. 如權(quán)利要求l所述的人工頸椎復(fù)合關(guān)節(jié)，其特征在于，所述的固定部件(1)與椎體部 件(2)之間的相對運動方式為連接部件(3)的球面結(jié)構(gòu)(13)沿著椎體部件型腔內(nèi)的球面 凸起(14)滑動。
3. 如權(quán)利要求l所述的人工頸椎復(fù)合關(guān)節(jié)，其特征在于，所述連接部件(3)的球面結(jié) 構(gòu)(13)沿著椎體部件型腔內(nèi)的球面凸起(14)旋轉(zhuǎn)，固定部件(1)與椎體部件(2)之間在 各個方向產(chǎn)生0-14度的旋轉(zhuǎn)動度，連接部件的柱狀體(12)在其與固定環(huán)(9)之間的空隙 內(nèi)擺動，固定部件(1)與椎體部件(2)之間產(chǎn)生0-2mm的位移，形成球窩滑槽關(guān)節(jié)的耦合運 動模式。
4. 如權(quán)利要求l所述的人工頸椎復(fù)合關(guān)節(jié)，其特征在于，所述的凹球面(15)與所述球 面凸起(14)共心。
5. 如權(quán)利要求l所述的人工頸椎復(fù)合關(guān)節(jié)，其特征在于，所述的固定環(huán)(9)的出口直徑 比連接部件(3)上的柱狀體(12)直徑大2mm，但固定環(huán)(9)入口直徑小于球面結(jié)構(gòu)剖面圓 弧對應(yīng)弦(20)的長度。
6. 如權(quán)利要求l所述的人工頸椎復(fù)合關(guān)節(jié)，其特征在于，所述的椎體部件(2)為長方體 結(jié)構(gòu)，其側(cè)面上涂覆有毛糙狀羥基磷灰石涂層。
專利摘要本實用新型公開了一種人工頸椎復(fù)合關(guān)節(jié)，由兩個上下對稱設(shè)置的固定部件和一個椎體部件及兩個連接部件組成，椎體部件通過連接部件連接在固定部件之間；固定部件的形狀為L型，分為固定部件前翼部和固定部件基底部，在固定部件前翼部上有鎖定螺釘孔，在固定部件基底部中間有設(shè)凸起的倒齒狀防滑槽；椎體部件的中間部位設(shè)有橫向貫通的植骨孔，在椎體部件軸線中心的上下兩側(cè)設(shè)有用于安裝連接部件的型腔；連接部件的一端通過固定環(huán)安裝在型腔內(nèi)，另一端與固定部件相連接，構(gòu)成穩(wěn)定的球窩滑槽關(guān)節(jié)。本實用新型有望取代現(xiàn)行的植骨融合的方法成為臨床行椎體重建的標(biāo)準(zhǔn)方法。
文檔編號A61F2/44GK201445571SQ20092003414
公開日2010年5月5日 申請日期2009年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月6日
發(fā)明者付索超, 吳子祥, 周江軍, 趙雄, 雷偉, 韓寶君 申請人:雷偉;韓寶君