CN115399925A - 旋转中心可调的椎间盘假体 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及智能医疗器械技术领域，公开了一种旋转中心可调的椎间盘假体。本发明包括上终板、下终板及设置在上终板与下终板之间的髓核假体，髓核假体包括上下设置的第一假体与第二假体，所述第一假体设有球头部，第二假体设有与球头部相适应的球形凹槽，第一假体与第二假体相互扣接且能够相对转动，满足植入人体后的运动灵活性；上终板与下终板之间设置有供髓核假体整体在竖直方向上和水平方向上移动的配合空间，本发明通过驱动机构对髓核假体位置进行调节，使得假体与颈椎运动功能单元解剖协调工作，从而减少骨和软组织结构中的非生理性应力和应变，能够最大限度地重建运动节段的生理性旋转中心，提高CDR手术疗效，减少不良事件的发生。
Description
技术领域
本发明涉及智能医疗器械技术领域，尤其涉及一种旋转中心可调的椎间盘假体。
背景技术
目前，颈椎间盘置换术(CDR)已被证明是治疗神经根型颈椎病与脊髓型颈椎病的有效术式，CDR的目的在于恢复颈椎病变节段正常的生物力学功能。CDR相对于经典的颈前路减压植骨融合术(ACDF)的优点在于其可以保留手术节段的运动功能、延缓邻近节段退变的发生。CDR的设计理念不仅要保留节段运动的数量，更要能够模拟运动的自然性质，保证运动的质量。目前临床通常使用椎间盘的活动范围(ROM)来评价人工椎间盘的活动能力，反映运动数量的变化，而旋转中心(COR)能够反映运动学性质的变化。在脊柱运动学研究中，COR通常用于描述上位椎体相对于下位椎体的运动，即脊柱功能单位(FSU)的运动情况。
现有的椎间盘假体的旋转中心不能进行调节，因此不能充分匹配生理状态下脊柱功能节段的旋转中心，导致椎间盘假体植入后，容易对钩椎关节、小关节以及软组织产生非生理性的碰撞、负荷等，加速退变；并且这种不匹配致使内植物—骨界面在日常活动中可能会存在相对运动，导致假体下沉移位、骨溶解甚至假体脱出等不良事件。此外，不同患者的颈椎、同一患者不同的手术节段的旋转中心都不尽相同，而现有的假体设计的旋转中心无法适应不同颈椎特征的患者以及不同节段的旋转中心。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种旋转中心可调的椎间盘假体，可以调节旋转中心的位置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：旋转中心可调的椎间盘假体，包括上终板、下终板及设置在上终板与下终板之间的髓核假体，髓核假体包括上下设置的第一假体与第二假体，所述第一假体设有球头部，第二假体设有与球头部相适应的球形凹槽，第一假体与第二假体相互扣接且能够相对转动；所述上终板与下终板之间设置有供髓核假体整体在竖直方向上和水平方向上移动的配合空间，还包括用于驱动髓核假体整体移动的驱动机构。
进一步的是：所述上终板靠近髓核假体一侧和下终板靠近一侧均设置有安装凹槽；所述驱动机构包括水平移动机构，水平移动机构包括设置在第一水平方向上的第一滑杆和设置在第二水平方向上的第二滑杆，第一水平方向与第二水平方向相互垂直，所述第一滑杆、所述第二滑杆固设于安装凹槽内壁，所述第一滑杆、所述第二滑杆上均滑动连接有第一滑块；所述髓核假体滑动连接有连接杆，连接杆一端与第一滑块通过连接件固定连接，所述连接杆包括与第一滑杆平行的第一连接杆、与第二滑杆平行的第二连接杆；所述驱动机构还包括用于驱动第一滑块滑动的第一驱动装置。
优选的是：所述驱动机构包括升降机构，升降机构包括竖直设置在第一滑块上的第三滑杆，第三滑杆一端部固定设置在第一滑块上，所述第三滑杆上滑动连接有第二滑块，所述第一连接杆、第二连接杆均与第二滑块固定连接，所述驱动机构还包括用于驱动第二滑块滑动的第二驱动装置。
更优选的是：所述髓核假体上设置有第一距离传感器，所述第一滑块与第二滑块上均设置有第二距离传感器。
更优选的是：所述第一滑杆、第二滑杆和第三滑杆均为丝杆，所述第一滑块、第二滑块内均设有相对应的螺纹通孔。
进一步的：所述第三滑杆连接端设置有卡接环，第一滑块内设置有与卡接环相适配的卡接槽，卡接环卡接设置在卡接槽内；所述第三滑杆端部沿其轴向开设有轴孔，第一滑块靠近第三滑杆一侧设有与轴孔相适应的转轴。
进一步的是：所述第一滑杆、第二滑杆均设有两根，两根所述第一滑杆与两根所述第二滑杆围设成矩形设置。
进一步的是：所述髓核假体靠近上终板的安装凹槽一侧和下终板的安装凹槽一侧设置永磁体，所述安装凹槽内设置有若干个用于磁力驱动髓核假体水平运动和升降运动的电感线圈。
进一步的是：所述驱动机构包括第一驱动机构和第二驱动机构，第一驱动机构用于驱动髓核假体下部移动；第二驱动机构用于驱动髓核假体上部移动。
本发明的有益效果是：
1、本发明中第一假体与第二假体相互扣接设置且能够相对转动，满足植入人体后的运动灵活性，通过驱动机构对髓核假体整体的位置进行调节，使其旋转中心可以调节至对应生理状态下的适应位置，使得假体与颈椎运动功能单元解剖协调工作，从而减少骨和软组织结构中的非生理性应力和应变，能够最大限度地重建运动节段的生理性旋转中心，提高CDR手术疗效，减少不良事件的发生；
2、通过滑杆、滑块等机构建立髓核假体的移动导轨系统，髓核假体在驱动机构作用下得以实现移动；本发明采用丝杆传动，在不依靠机械设备或控制系统的情况下，通过手动扭转即可实现位置的调节，方便调节；本发明的另一种驱动方式采用磁力驱动髓核假体运动，通过控制不同位置的电感线圈的电流，利用磁力吸引或排斥来控制髓核假体运动，适用于椎间盘假体这类的小型精密装置，再通过与自动控制元件的配合，更便于对旋转中心的调节。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为下终板内的驱动结构示意图；
图3为下终板的结构示意图；
图4为第三滑杆与第一滑块的连接结构示意图；
图5为电感线圈在安装槽内布置的示意图；
图中标记为：上终板1、下终板2、第一假体3、第二假体4、第一滑杆5、第二滑杆6、第一滑块7、第三滑杆8、第二滑块9。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要说明的是，指示的方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，这类术语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”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本文中，“平行”、“垂直”等并非严格的数学和/或几何学意义上的限制，还包含本领域技术人员可以理解的且制造或使用等允许的误差。
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1中所示本发明所述旋转中心可调的椎间盘假体，包括上终板1、下终板2及设置在上终板1与下终板2之间的髓核假体，髓核假体包括上下设置的第一假体3与第二假体4，所述第一假体3设有球头部，第二假体4设有与球头部相适应的球形凹槽，第一假体3与第二假体4相互扣接且能够相对转动，模仿脊椎椎间盘的生理性动作，如前屈、后伸、左右侧屈、旋转及其耦合运动等运动模式，保证植入后人体运动灵活性；具体，第二假体4设置一个并设置在下终板2内，第一假体3设置在第二假体4上方并设置在上终板1内，两者通过球头部与球形凹槽卡接并转动配合；第二假体4也可设置两个并分别设置在上终板1和下终板2内，第一假体4的上部和下部均设置有球头部，第一假体4转动连接在上下方的第二假体4之间。为了使髓核假体旋转中心适应不同颈椎特征的患者以及不同节段的旋转中心，还设置有可以调整髓核假体位置的驱动机构，驱动机构设置在下终板2与上终板1的安装凹槽内，下终板2与上终板1的两个安装凹槽之间构成配合空间，驱动机构包括第一驱动机构和第二驱动机构，第一驱动机构设置在髓核假体靠近下终板2一侧的安装凹槽内，用于驱动髓核假体下部移动；第二驱动机构设置在髓核假体靠近上终板1一侧的安装凹槽内，用于驱动髓核假体上部移动。第一驱动机构与第二驱动机构同时对髓核假体的下部和上部进行驱动，髓核假体整体的移动同步进行。
进一步的，驱动机构包括升降机构和水平移动机构，所述水平移动机构包括设置在第一水平方向上的第一滑杆5和设置在第二水平方向上的第二滑杆6，第一水平方向与第二水平方向相互垂直，第一滑杆5、所述第二滑杆6上均滑动连接有第一滑块7，以供髓核假体在同一水平面内实现位置调整，第一驱动机构的第一滑杆5、所述第二滑杆6固定设置在下终板2内，第二驱动机构的第一滑杆5、所述第二滑杆6固定设置在上终板1内，用于驱动第一滑块7滑动的驱动装置可采用微型的直线电机、步进电机等，当然也可以直接通过手动直接进行调节；髓核假体滑动连接在连接杆上，连接杆一端通过连接件与第一滑块7固定连接，所述连接杆包括与第一滑杆5平行的第一连接杆、与第二滑杆6平行的第二连接杆，髓核假体在调整位置时，连接杆起到支撑作用。
进一步的，为了提高髓核假体移动过程中的稳定性，所述第一滑杆5、第二滑杆6均设有两根，两根所述第一滑杆5与两根所述第二滑杆6围设成矩形设置，然后通过两根组成“十”字形的连接杆与第三滑杆8上的第二滑块9连接。应当理解的是，两根连接杆均水平设置，连接杆在假体上的相对位置设定为一个在上一个在下，避免运动干扰。
更进一步的，本实施方式中，升降机构与水平移动机构联动设置，所述升降机构包括竖直设置在第一滑块7上的第三滑杆8，第三滑杆8一端部固定设置在第一滑块7上，所述第三滑杆8上滑动连接有第二滑块9，第一连接杆、第二连接杆均与第二滑块9固定连接。第三滑杆8作为连接件，将竖直移动的第二滑块9与水平移动的第一滑块7联接起来。
在需要对髓核假体的旋转中心调节时，同时对髓核假体底部和顶部的第一滑杆5或第二滑杆6进行正时针或逆时针转动，第一滑块7在对应滑杆上进行正方向或反方向的滑动，第一滑块7带动髓核假体整体在水平面上进行位置调节；同时沿同一方向转动所设置的多根第三滑杆8，第二滑块9实现上升或下降动作，髓核假体整体在两个安装凹槽之间进行竖直方向上的位置调节。
更进一步的，为了实现调节距离的控制，髓核假体上设置有第一距离传感器，第一滑块与第二滑块上均设置有第二距离传感器。第一距离传感器用于测试髓核假体与安装凹槽内壁之间的相对位置，便于监测其移动的距离，第二距离传感器用于测试滑块与上终板1内壁之间或滑块与下终板2内壁之间对应滑动方向上的距离，进一步对髓核假体的移动进行监测和控制，提高旋转中心位置的控制精度。
更进一步的，为了方便控制滑块的启停，如图2和图3所示，第一滑杆5、第二滑杆6和第三滑杆8均为丝杆，第一滑块7、第二滑块9内均设有相对应的螺纹通孔，通过丝杆的转动控制滑块的移动；第一滑杆5、第二滑杆6转动连接在上终板1内壁和下终板2内壁。在需要调节髓核假体位置时，转动对应滑杆即可实现第一滑块7、第二滑块9位置调整，上述滑杆在进行转动的同时，也限位固定在安装凹槽上。用于驱动第一滑杆5、第二滑杆6转动的驱动装置可采用微型驱动电机、步进电机等，当然也可以直接通过手动直接进行调节。优选的，如图4所示，第三滑杆8连接端设置有卡接环，第一滑块7内设置有与卡接环相适配的卡接槽，卡接环卡接设置在卡接槽内；所述第三滑杆8端部沿其轴向开设有轴孔，第一滑块7靠近第三滑杆8一侧设有与轴孔相适应的转轴。通过上述限位结构实现第三滑杆8固定，同时也不影响第三滑杆8的转动带到第二滑块9上下运动。
本发明中的驱动装置并不局限于通过上述描述的机械动力装置来实现驱动，只要是能够达到驱动髓核假体在上终板跟下终板之间调节位置的目的即可，本发明中的驱动装置还可以采用磁力驱动，根据同性相吸，异性互斥的原理进行作用。髓核假体的顶部和底部均固定设置有永磁体，安装凹槽内布置有若干个电感线圈，如图5所示，图中圆圈示意为电感线圈的轴向截面，永磁体磁极对应电感线圈通电时的磁极设置，电感线圈的轴向设置在水平方向或竖直方向上。
具体，在安装凹槽内壁的第一水平方向上和第二水平方向上分别设置电感线圈，电感线圈的轴向与第一水平方向上、第二水平方向位于同一方向，位于同一水平方向上的电感线圈通电时相对两侧的电感线圈端部磁极为相异或相同的磁极，在安装凹槽底面沿竖直方向也设有电感线圈，该电感线圈的轴向位于竖向方向上，在水平或竖直方向上的永磁体磁极与该方向上的电感线圈磁极相对设置。应当理解的是，可通过调节不同位置的电感线圈的电流方向，改变其端部的磁极，也可通过调节不同位置的电感线圈的电流通断或电流大小控制其吸引力或排斥力的大小。优选的，还可以设置电流控制装置和控制系统，电流控制装置、距离传感器均与控制系统电性连接，通过控制系统更便于操作髓核假体的位置调节。
利用磁力驱动髓核假体运动，在需要对水平位置进行调节时，对第一水平方向和第二水平方向上的电感线圈进行通电，利用磁极的吸引力和排斥力将髓核假体底部和顶部同时作用，使其整体在水平方向实现移动，进行水平面上的位置调节；在需要对竖直方向上的位置进行调节时，对竖直方向上的电感线圈通电，利用竖直设置的电感线圈的磁极同时对髓核假体底部和顶部作用，使其整体进行竖直方向上的升降。
以上仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (9)
1.旋转中心可调的椎间盘假体，包括上终板(1)、下终板(2)及设置在上终板(1)与下终板(2)之间的髓核假体，其特征在于：髓核假体包括上下设置的第一假体(3)与第二假体(4)，所述第一假体(3)设有球头部，第二假体(4)设有与球头部相适应的球形凹槽，第一假体(3)与第二假体(4)相互扣接且能够相对转动；所述上终板(1)与下终板(2)之间设置有供髓核假体整体在竖直方向上和水平方向上移动的配合空间，还包括用于驱动髓核假体整体移动驱动机构。
2.如权利要求1所旋转中心可调的椎间盘假体，其特征在于：所述上终板(1)靠近髓核假体一侧和下终板(2)靠近髓核假体一侧均设置有安装凹槽；所述驱动机构包括水平移动机构，水平移动机构包括设置在第一水平方向上的第一滑杆(5)和设置在第二水平方向上的第二滑杆(6)，第一水平方向与第二水平方向相互垂直，所述第一滑杆(5)、所述第二滑杆(6)固设于安装凹槽内壁，所述第一滑杆(5)、所述第二滑杆(6)上滑动连接有第一滑块(7)；所述髓核假体滑动连接有连接杆，连接杆一端与第一滑块(7)通过连接件固定连接，所述连接杆包括与第一滑杆(5)平行的第一连接杆、与第二滑杆(6)平行的第二连接杆；所述驱动机构还包括用于驱动第一滑块(7)滑动的第一驱动装置。
3.如权利要求2所述旋转中心可调的椎间盘假体，其特征在于：所述驱动机构包括升降机构，升降机构包括竖直设置在第一滑块(7)上的第三滑杆(8)，第三滑杆(8)一端部固定设置在第一滑块(7)上，所述第三滑杆(8)上滑动连接有第二滑块(9)，所述第一连接杆、第二连接杆均与第二滑块(9)固定连接，所述驱动机构还包括用于驱动第二滑块(9)滑动的第二驱动装置。
4.如权利要求3所述旋转中心可调的椎间盘假体，其特征在于：所述髓核假体上设置有第一距离传感器。
5.如权利要求3所述旋转中心可调的椎间盘假体，其特征在于：所述第一滑杆(5)、第二滑杆(6)和第三滑杆(8)均为丝杆，所述第一滑块(7)、第二滑块(9)内均设有相对应的螺纹通孔。
6.如权利要求5所述旋转中心可调的椎间盘假体，其特征在于：所述第三滑杆(8)连接端设置有卡接环，第一滑块(7)内设置有与卡接环相适配的卡接槽，卡接环卡接设置在卡接槽内；所述第三滑杆(8)端部沿其轴向开设有轴孔，第一滑块(7)靠近第三滑杆(8)一侧设有与轴孔相适应的转轴。
7.如权利要求2所述旋转中心可调的椎间盘假体，其特征在于：所述第一滑杆(5)、第二滑杆(6)均设有两根，两根所述第一滑杆(5)与两根所述第二滑杆(6)围设成矩形设置。
8.如权利要求2、3或4所述旋转中心可调的椎间盘假体，其特征在于：所述髓核假体靠近上终板(1)安装凹槽一侧和靠近下终板(2)安装凹槽一侧设有永磁体，所述安装凹槽内设置有若干个用于磁力驱动髓核假体水平运动和升降运动的电感线圈。
9.如权利要求1所述旋转中心可调的椎间盘假体，其特征在于：所述驱动机构包括第一驱动机构和第二驱动机构，第一驱动机构用于驱动髓核假体下部移动；第二驱动机构用于驱动髓核假体上部移动。
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