专利名称：框架式人工椎体的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及骨科内固定器材，尤其涉及一种用于脊柱患病椎体部分三维重建
的框架式人工椎体。
背景技术：
随着科学技术的发展，对脊柱患病的诊断已经不是问题，而治疗是使患者康复的 关键，采用手术治疗，是一种比较有效的方式，近些年来，各种脊柱内固定器材的开发和使 用，更给手术治疗提供了保障，使脊柱患者的治疗效果得到进一步的提高。目前，在一些脊 柱肿瘤、骨折、结核和畸形等疾病的手术治疗中，是将有病的椎体切除后，在其内固定一个 钛合金的人工椎体替代物，同时外加一个侧方或后方的辅助内固定器，以达到治疗目的。 目前使用的钛合金的人工椎体分为可调式与固定式两类，可调式的人工椎体 中使用较多的主要有L型人工椎体和框架式人工椎体(ArtificialVertebral Body of Framework,AVBK)两种。框架式人工椎体包括相对的两个托板以及托板之间设有的可调立 柱；其托板包括主板和侧板；主板为人体脊柱椎体截面形，且设有多个通孔，主板朝向立柱 一侧中心设有轴套，轴套中心设有螺钉孔和与之匹配的斜向螺钉，主板背向立柱一侧的远 端边缘设有两个椎形尖桩，近端边缘上设有垂直于托板的侧板，侧板上设有两个螺钉孔和 与之匹配的横向螺钉，该两个螺钉孔之间设有锁钉孔；立柱包括套筒和轴杆，轴杆两端分别 嵌入相对的两个托板的轴套中形成杵臼连接，并以锁钉固定；两个托板和立柱各部件的表 面均设有羟基磷灰石涂层。 手术治疗中，将托板的主板与固定椎体的断面相接，主板近端的侧板靠近手术创 面，主板远端的椎形尖桩插入固定椎体的断面中，将一枚斜向螺钉和两枚横向螺钉分别固 定在固定椎体中，并在固定椎体中相互交锁，形成立体固定，使框架式人工椎体置入人体脊 柱，代替病变椎体。 在手术中，首先利用专用脊柱撑开矫形器撑开椎体，矫正脊柱畸形；再将两个托板 置入，使主板近端侧板靠近创面一侧，让托板分别贴置在上固定椎体下表面和下固定椎体 上表面，主板远端椎形尖桩分别剌入上下椎体；然后安装上下斜向螺钉和横向螺钉，并借助 锁钉将两个横向螺钉锁定，斜向螺钉和两枚横向螺钉即在固定椎体中相互锁住；最后整体 放入立柱，旋转套筒，并通过调整上半轴和下半轴的相对位置，将立柱调整至适合的高度， 进一步纠正脊柱畸形后固定。 该框架式人工椎体可以在切除病变椎体后，分别与固定椎体，即原病变椎体连接 的上下椎体，连接成为脊椎的一部分，置入人体脊柱代替病变椎体，让患者去除病患，恢复 健康。该框架式人工椎体形成一个框架结构，作为支撑固定器包埋于脊椎植骨中，椎体骨性 结构重建以后，可增加脊柱固定强度。但是，现有的这种框架式人工椎体使用时，由于托板 和立柱需要分别置入，而且横向螺钉穿入固定椎体后，需要再用侧板上的锁钉予以固定，使 得手术繁杂不方便，手术时间延长；另外，由于与固定椎体接触的托板表面光滑，使得托板 与椎体骨性接触不良，生物性能欠佳。
实用新型内容本实用新型的主要目的在于克服现有产品存在的上述缺点，而提供一种框架式人 工椎体，其可调性能提高，在手术治疗中可以整体放置在固定椎体处，使手术操作更为便 捷，有效縮短手术时间，主板固定椎体接触的板面设置为粗糙面，使得主板与椎体骨性接触 良好，提高术后的生物性能。 本实用新型的目的是由以下技术方案实现的。 本实用新型框架式人工椎体，包括两个相对设置的托板以及设置在托板之间的立 柱；该托板包括主板、侧板和轴套；主板为与人体脊柱椎体截面形状相同的板体，主板近端 边缘上设有垂直于托板的侧板，侧板上设有两个带有螺纹的螺钉孔和与之匹配的两个平行 的横向螺钉，主板朝向立柱一侧的中心设有轴套，立柱两端分别嵌入相对的两个托板的轴 套中形成杵臼连接，并以锁钉固定，主板背向立柱一侧的远端边缘设有两个椎形尖桩；两个 托板和立柱为钛合金材料制成，且表面均设有羟基磷灰石涂层；其特征在于，所述主板背向 立柱一侧的板面为粗糙面；所述轴套与主板连接处之间设有主板支撑体，轴套内侧设有具 有升降功能的螺纹；该主板支撑体上设有螺纹孔和与之匹配的螺钉，该螺钉由两个平行的 横向螺钉中间穿过，并与横向螺钉形成互锁状。 前述的框架式人工椎体，其中主板为外沿与脊柱椎体截面形状相近的马蹄形且板 面呈藕根形的板体，主板背向立柱一侧的板面为微孔状粗糙面。 前述的框架式人工椎体，其中主板面积小于脊柱椎体截面面积1/2至1/3. 前述的框架式人工椎体，其中主板支撑体为一体成型在主板朝向立柱一侧的板面
上，且托板支撑体为中空的椎形柱体，该椎形柱体的大直径端与主板朝向立柱一侧的板面
一体成型，椎形柱体的小直径端与轴套一体成型，且椎形柱体的椎形面上设有斜向锁定螺
纹孔和与之匹配的斜向螺钉，该斜向螺钉由两个平行的横向螺钉中间穿过，且该斜向螺钉
中心线与两个平行的横向螺钉中心线之间的相交角为40度至70度。 前述的框架式人工椎体，其中主板支撑体椎形面上设有等距排列的通孔。 前述的框架式人工椎体，其中横向螺钉和斜向螺钉为自攻自锁螺钉，其直径为
5±0. 5mm，螺距为3±0. 5mm，螺丝深度为0. 5±0. lmm，螺钉的长度为26至50mm。 前述的框架式人工椎体，其中立柱直径为4±0. 5mm、8士0. 5mm、12士0. 5mm或者
16±0. 5mm，立柱长度为30至80mm。 本实用新型框架式人工椎体的有益效果，框架式人工椎体是由三枚宽螺纹自攻自 锁螺钉、用钛合金(Tc4)材料制成的两端对称的托板以及设置在托板之间的可调立柱构成 的框架结构，其表面喷涂羟基磷灰石涂层(hydroxy即atite HA);具有撑开椎体、纠正脊柱 畸形、固定并维持脊柱稳定性、提供植骨重建骨性结构的空间的功效，具有良好的诱导骨 细胞生长的作用；其力学性能科学合理，纵行压縮载荷高，材料不容易断裂，两枚横行平行 的螺钉与一枚斜向纵行的自攻自锁螺钉在椎体中心形成立体交锁，有效提高假体的固定 强度；其表面烧结的具有生物活性的羟基磷灰石涂层，不产生热分解，同时不改变钛合金 (Tc4)材料的强度和脆性，使框架式人工椎体能够保持原有的抗疲劳断裂性能，保证使用的 安全性；框架式人工椎体的使用符合脊柱外科的发展方向。
图1为本实用新型整体结构示意图。 图中主要标号说明1主板、11椎形尖桩、12主板支撑体、121支撑体椎形面、2侧 板、3立柱、4轴套、41锁钉、5横向螺钉、6斜向螺钉。
具体实施方式参阅图1所示，本实用新型框架式人工椎体，包括两个相对设置的托板以及设置 在托板之间的立柱3 ;该托板包括主板1、侧板2和轴套4 ;主板1为与人体脊柱椎体截面形
状相同的板体，主板1近端边缘上设有垂直于托板的侧板2，侧板2上设有两个带有螺纹的 螺钉孔和与之匹配的两个平行的横向螺钉5，主板1朝向立柱3 —侧的中心设有轴套4，立 柱3两端分别嵌入相对的两个托板的轴套4中形成杵臼连接，并以锁钉41固定，主板1背 向立柱3 —侧的远端边缘设有两个椎形尖桩11 ;两个托板和立柱3为钛合金材料制成，且 表面均设有羟基磷灰石涂层；其改进之处在于，该主板1背向立柱3 —侧的板面为粗糙面； 该轴套4与主板1连接处之间设有主板支撑体12，轴套4内侧设有具有升降功能的螺纹； 该主板支撑体12上设有螺纹孔和与之匹配的螺钉6，该螺钉6由两个平行的横向螺钉5中 间穿过，并与横向螺钉5形成互锁状。 参阅图1所示，本实用新型框架式人工椎体，其中，主板1为外沿与脊柱椎体截面 形状相近的马蹄形且板面呈藕根形的板体，主板1背向立柱3 —侧的板面为微孔状粗糙面； 主板1面积小于脊柱椎体截面面积1/2至1/3 ;主板支撑体12为一体成型在主板1朝向立 柱3 —侧的板面上，且托板支撑体12为中空的椎形柱体，该椎形柱体的大直径端与主板朝 向立柱一侧的板面一体成型，椎形柱体的小直径端与轴套一体成型，且椎形柱体的椎形面 上设有斜向锁定螺纹孔和与之匹配的斜向螺钉6，该斜向螺钉6由两个平行的横向螺钉5中 间穿过，且该斜向螺钉中心线与两个平行的横向螺钉中心线之间的相交角为40度至70度； 主板支撑体12椎形面上设有等距排列的通孔(图中未示)；横向螺钉5和斜向螺钉6为自 攻自锁螺钉，其直径为5±0. 5mm，螺距为3±0. 5mm，螺丝深度为0. 5±0. lmm，螺钉的长度为 26至50mm ;立柱3直径为4±0. 5mm、8士0. 5mm、12士0. 5mm或者16±0. 5mm，立柱长度为30 至80mm。 本实用新型框架式人工椎体的使用，在手术中，彻底清除病灶，切除椎体的病变部 分至正常骨质，尽可能达到残端面与终板修平行，病椎骨膜及软组织尽量保留完整，椎管前 方完全减压，用碘伏或者洗必泰浸泡10至15分钟，再用庆大霉素液反复冲洗2至3次。利 用脊柱撑开矫形器撑开残腔的上下椎体，尽量矫正脊柱畸形，借助脊柱撑开维持器维持撑 开。测量残腔的高度和上下椎体的直径，选择适合型号的假体，然后将框架式人工椎体整体 置入安装于被切除病灶的残腔内；置入时，两个托板有左右方向置入，使主板近端侧板靠近 创面一侧，让托板分别贴置在上固定椎体下表面和下固定椎体上表面，主板远端椎形尖桩 分别剌入上下椎体；调整立柱至适合高度后，安装上下斜向纵行螺钉和横向平行螺钉，借助 锁钉将两个横向螺钉锁定，使分别位于上托板和下托板处的一枚斜向纵行螺钉和两枚横向 平行螺钉在固定椎体中相互锁住；最后消炎药物放入病灶内，进行缝合，完成手术。 临床治疗效果，随访采用框架式人工椎体或者间盘治疗的胸腰脊柱病变患者33 例。1、随访时间为24至51个月，8例不全截瘫和10例马尾综合症，24个月基本康复。4例完全截瘫，术后1至2个月开始恢复，其中2例24个月Frankel功能分级E级；1例24个月 Frankel功能分级B级；1例24个月Frankel功能分级C级。全部病例最后一次复查血沉、 血象基本正常。2、两年后随访X光、CT检查。X光显示假体位置无变化，周围呈较均匀的骨 性融合影像，术后侧凸畸形全部纠正，20例后凸畸形纠正角度15至30度，平均纠正21. 03 度。CT或者三维CT检查，可见植骨间模糊或者融合，假体和骨膜边缘呈高密度成骨影像假 体两端处与固定椎体骨质融合良好，而且未发现新的病灶。 本实用新型框架式人工椎体的工作原理是该框架式人工椎体是由三枚宽螺纹自 攻自锁螺钉、用钛合金(Tc4)材料制成的两端对称的托板以及设置在托板之间的可调立柱 构成的框架结构，是融制成和固定为一体的脊柱内固定骨科器材。钛合金框架表面喷涂的 羟基磷灰石涂层(hydroxy即atite HA)，具有骨传导性能，能够利于骨的形成。假体两端 的藕根仿生学托板由主板和侧板组成，主板是撑起上下椎体两端的带翼的外沿呈马蹄形而 板面呈藕根状结构的截面，该外沿呈马蹄形而板面呈藕根状结构的截面与脊柱椎体截面相 似，可以给椎管留下空间以防止椎管受压迫；侧板是位于椎体侧面，安装两枚横向平行的自 锁固定螺钉，与主板支撑体设置的一枚斜向螺钉在椎体内相互交锁固定假体。立柱与设置 在主板支撑体的轴套形成可升降调节的杵臼关节式连接，提高了立柱的调节性能，因此在 手术治疗中可以将该框架式人工椎体整体放置在固定椎体处，使手术操作更为便捷，有效 縮短手术时间；且在该处可以具有5至10度的微动功能，使假体具有应力环境，可承担重 建的骨性结构的主要负重，有利于骨性结构的形成。主板固定椎体接触的板面设置为粗糙 面，使得主板与椎体骨性接触良好，提高术后的生物性能。当框架式人工椎体的整体高度在 20mm以下时，成为人工椎间盘，可用于椎间盘的置换。框架式人工椎体的结构设计，力学性 能科学合理，其纵行压縮载荷高，材料不容易断裂，两枚横行平行的螺钉与一枚斜向纵行的 自攻自锁螺钉在椎体中心形成立体交锁，有效提高假体的固定强度。框架式人工椎体表面 烧结的具有生物活性的羟基磷灰石涂层，不产生热分解，同时不改变钛合金(Tc4)材料的 强度和脆性，使框架式人工椎体能够保持原有的抗疲劳断裂性能，保证使用的安全性。 本实用新型框架式人工椎体的优点是1、假体与手术椎体截面之间具有坚强的固 定效果，术后即刻稳定，并能与手术椎体截面形成永久性骨融合，具有长期的稳定性。2、充 分恢复椎体的高度，部分或者全部矫正脊柱畸形，使之恢复生理功能。3、整体植入，方便操 作，提高手术的成功率。3、材料具有良好的生物相容性和较好的抗疲劳性，不会影响核磁共 振(MR)检查。 以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上 的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与 修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
权利要求一种框架式人工椎体，包括两个相对设置的托板以及设置在托板之间的立柱；该托板包括主板、侧板和轴套；主板为与人体脊柱椎体截面形状相同的板体，主板近端边缘上设有垂直于托板的侧板，侧板上设有两个带有螺纹的螺钉孔和与之匹配的两个平行的横向螺钉，主板朝向立柱一侧的中心设有轴套，立柱两端分别嵌入相对的两个托板的轴套中形成杵臼连接，并以锁钉固定，主板背向立柱一侧的远端边缘设有两个椎形尖桩；两个托板和立柱为钛合金材料制成，且表面均设有羟基磷灰石涂层；其特征在于，所述主板背向立柱一侧的板面为粗糙面；所述轴套与主板连接处之间设有主板支撑体，轴套内侧设有具有升降功能的螺纹；该主板支撑体上设有螺纹孔和与之匹配的螺钉，该螺钉由两个平行的横向螺钉中间穿过，并与横向螺钉形成互锁状。
2. 根据权利要求1所述的框架式人工椎体，其特征在于，所述主板为外沿与脊柱椎体 截面形状相近的马蹄形且板面呈藕根形的板体，主板背向立柱一侧的板面为微孔状粗糙 面。
3. 根据权利要求1或2所述的框架式人工椎体，其特征在于，所述主板面积小于脊柱椎 体截面面积1/2至1/3。
4. 根据权利要求1所述的框架式人工椎体，其特征在于，所述主板支撑体为一体成型 在主板朝向立柱一侧的板面上，且托板支撑体为中空的椎形柱体，该椎形柱体的大直径端 与主板朝向立柱一侧的板面一体成型，椎形柱体的小直径端与轴套一体成型，且椎形柱体 的椎形面上设有斜向锁定螺纹孔和与之匹配的斜向螺钉，该斜向螺钉由两个平行的横向螺 钉中间穿过，且该斜向螺钉中心线与两个平行的横向螺钉中心线之间的相交角为40度至 70度。
5. 根据权利要求1所述的框架式人工椎体，其特征在于，所述主板支撑体椎形面上设 有等距排列的通孔。
6. 根据权利要求1或4所述的框架式人工椎体，其特征在于，所述横向螺钉和斜向螺钉 为自攻自锁螺钉，其直径为5±0. 5mm，螺距为3±0. 5mm，螺丝深度为0. 5±0. lmm，螺钉的长 度为26至50mm。
7. 根据权利要求1或4所述的框架式人工椎体，其特征在于，所述立柱直径为 4±0. 5mm、8士0. 5mm、12士0. 5mm或者16±0. 5mm，立柱长度为30至80mm。
专利摘要一种框架式人工椎体，包括两个相对设置的托板及设在托板间的立柱；托板包括主板、侧板和轴套；主板为与人体脊柱椎体截面形状相同的板体，主板近端边缘上设垂直于托板的侧板，侧板上设带有螺纹的螺钉孔和与之匹配的横向螺钉，主板朝向立柱一侧的中心设轴套，立柱两端分别嵌入相对两个托板轴套中形成杵臼连接并以锁钉固定，主板背向立柱一侧远端边缘设两个椎形尖桩；两个托板和立柱为钛合金材料制成且表面均设羟基磷灰石涂层；主板背向立柱一侧板面为粗糙面；轴套与主板连接处间设主板支撑体，轴套内侧设具有升降功能的螺纹；主板支撑体上设螺纹孔和与之匹配的螺钉，螺钉由两个平行横向螺钉中间穿过形成互锁状；手术操作便捷，术后生物性能提高。
文档编号A61B17/86GK201453419SQ20092009611
公开日2010年5月12日 申请日期2009年3月31日 优先权日2009年3月31日
发明者王永清 申请人:王永清