专利名称：一种人工寰齿关节的制作方法
技术领域：
本实用新型属于医用假体制造技术领域，尤其是一种人工寰齿关节。
背景技术：
人体的寰枢关节包括3个独立的关节，即由寰椎下关节突和枢椎上关节突构成的两个寰枢外侧关节；以及由枢椎齿突与寰椎前弓后面的后关节面和寰椎横韧带之间构成的寰枢正中关节，又称寰齿关节。寰枢外侧关节为平面状，寰齿关节为车轴状，两者配合能使头连同寰椎绕齿突作旋转运动，同时允许少量的屈伸和侧曲运动。目前，各种原因导致的寰枢椎不稳和颈上段脊髓受压均需手术以解除神经压迫， 前路齿状突切除减压术是较为理想的手术方式，但由于该手术破坏了寰齿关节结构，会造成或加重颈椎不稳，因此必须再行融合术以消除不稳，这种减压加融合的治疗方法一直被认为是标准的治疗技术，然而在长期的实践过程中也出现了不少的问题和缺陷。譬如融合的结果是在获得稳定的同时，牺牲了寰枢关节最主要的旋转功能，致使患者术后头颈部活动特别是旋转运动明显受限，而且融合后的颈椎由于运动和弹性功能的丧失将会对颈椎的生理及生物力学特性产生长期的负面影响。此外，最为关注的问题是融合后临近未融合节段的应力传导和应力集中所导致的颈椎逐渐退变、失稳和疼痛等并发症，以及由此引发的二次手术等问题。因此，如何在充分减压的基础上维持枕寰枢复合体的稳定性，并且最大限度的保留其运动功能将是今后该部位内固定技术发展的趋势。针对这一问题，近年来颈椎外科医生开始寻求可以保留寰椎间部分或全部活动的脊柱非融合技术来取代传统的融合技术。一些学者设计出了人工寰齿关节，期望以此达到既稳定了寰枢关节又保留其旋转运动的目的。谭明生等(中国脊柱脊髓杂志，2004年第14卷第10期601-604)针对寰椎横韧带断裂的患者设计了一种人工寰齿半关节，在齿状突完整的前提下，通过钩状关节面重建寰齿后关节，既能防止寰椎向前脱位，又保留了寰枢椎之间的旋转活动。该假体的植入前提是齿状突必须是完整的，因此该方法具有较大的局限性。胡勇等(中国脊柱脊髓杂志， 2007年第17卷第2期133-136)设计的人工寰齿关节也是由寰椎部件和枢椎部件组成，两者通过环套状结构相关节。植入前必须要在枢椎椎体上开骨槽，破坏了枢椎的骨性结构， 降低了稳定性，并且手术操作复杂，增加了创伤和出血量，这些都限制了其进一步的应用研究。我们依据正常成年人的解剖测量数据，仿生设计出了人工寰椎齿状突关节(Bin Lu, Xijing He,Chenguang Zhao,Haopeng Li,DongWang. Biomechanical Study of Artificial Atlanto-Odontoid Joint. Spine. 2009. Volume 34. Number 18，ppl893_1899)，其包括寰椎部件，枢椎部件和螺钉，寰椎部件由对称的弧形固定板以及旋转袖套组成，固定板两端设有螺钉孔，枢椎部件由旋转轴和固定板组成，其固定板上也设有两个螺钉孔。经过解剖实验和生物力学测试，该假体具有放置稳定、操作简便等显著优点。但是，改假体只保留了寰枢椎之间的旋转功能，无法进行侧屈和屈伸运动，不符合正常人体运动规律，同时固定螺钉均为椎体松质骨螺钉，其钉道较短把持力较弱，这些缺点均会导致该假体在人体长期放置后发生松动乃至固定失败。综上所述，在现阶段，国内外尚无成功设计完全符合人体生理功能的人工寰齿关节并取得满意实验结果的报道。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种人工寰齿关节，这种人工寰齿关节能够从形态学和力学两方面对正常人体寰齿关节进行仿生，使之既保证了寰枢椎之间正常的运动，又具有可靠的固定效果，减少假体松动发生的可能。本实用新型的目的是通过以下技术方案来解决的这种人工寰齿关节，包括寰椎部件、枢椎部件、关节部件和螺钉，所述寰椎部件由对称的弧形固定板以及固定于所述弧形固定板对称轴上的旋转袖套组成，弧形固定板的两端分别对称设有第一螺钉孔；所述枢椎部件由固定板和连接于固定板上方的底座组成，固定板分别向左下和右下方对称伸出两对臂，其两端分别设有第二螺钉孔和第三螺钉孔；所述底座为短圆柱形，在底座的上方有一半球形的关节窝；所述关节部件由圆柱形的旋转轴和位于旋转轴下方的球形关节头组成；所述旋转轴与寰椎部件的旋转袖套相关节，球形关节头与枢椎部件底座上的关节窝相关节。上述关节窝包绕关节头三分之二以防止关节在运动中脱出；所述螺钉分别设于第一螺钉孔、第二螺钉孔和第三螺钉孔内。上述弧形固定板具有向下42°和向后27°的弧度，板厚1.6mm，高6. 0mm。上述旋转袖套的横截面外径为10. Omm,内径为6. Omm,高6. 0mm。上述弧形固定板的两侧第一螺钉孔孔直径3. 5mm,螺钉孔圆心间距离为32. 0mm。上述枢椎部件的固定板板厚1.6mm，该固定板向两侧对称伸出的两对臂，其中上方一对臂之间的夹角为140°，下方一对臂之间的夹角为60°，两对臂的末端各对称设有两个螺钉孔，由上向下依次为第二螺钉孔和第三螺钉孔，第二螺钉孔为椎弓根螺钉孔，椭圆形，其中心点之间的距离为14. 0mm，第三螺钉孔为枢椎椎体螺钉孔，直径3. 5mm,圆心间距离为8. Omm ；所述底座高5. Omm,直径为10. Omm,底座上方关节窝直径为6. Omm,关节窝底部距离底座底部1. 4mm。上述关节部件的旋转轴高6. 0mm，直径6. Omm ；所述关节头为球形，直径为6. 0mm。上述第一螺钉孔和第三螺钉孔对应螺钉为松质骨自攻螺钉，直径3. 5mm,长13 22mm ；所述第二螺钉孔对应螺钉为椎弓根螺钉，直径3. 5mm，长M 30mm。上述第一螺钉孔进钉点位于寰椎侧块中点，螺钉与矢状面呈向外10°夹角；第三螺钉孔进钉点位于枢椎椎体与侧块连线中点，螺钉与矢状面呈向内10°夹角，第二螺钉孔进钉点为上关节面下5mm与前正中矢状面旁6mm交汇处，螺钉与矢状面呈向外25°夹角，与水平面呈向下25°夹角。上述的人工寰齿关节，其特征在于，所述寰椎部件、枢椎部件、关节部件和螺钉均采用医用钛合金材质。本实用新型与现有技术相比，具备以下有益效果本实用新型的人工寰齿关节假体从形态学和力学上对正常人体寰齿关节进行了仿生，与现有技术仅仅保留旋转功能相比，本假体采用了车轴和球窝双重关节，能够保留寰枢椎在各个方向上的运动，更加符合人体生理状态，降低了运动过程中螺钉的应力，减少假体发生松动的可能；寰椎部件采用向下和向后的弧度使寰椎部件更加符合人体正常寰椎前弓形态；同时本实用新型采用椎弓根螺钉和椎体螺钉双重固定枢椎部件，其优点在于能够显著增加假体的固定强度。因此，本实用新型在稳定的前提下，最大限度的保留了寰枢椎的运动功能，并且提供了更为可靠和有效的固定。
图1为本实用新型的寰椎部件结构后视图；图2为本实用新型的寰椎部件结构俯视图；图3为本实用新型的关节部件结构示意图；图4为本实用新型的枢椎部件结构示意图；图5为本实用新型的枢椎部件结构剖切图；图6为本实用新型的寰椎部件、关节部件和枢椎部件组合后示意图；图7A为本实用新型安装示意图；图7B为本实用新型寰椎部件螺钉进钉示意图；图7C为本实用新型枢椎部件椎体螺钉进钉示意图；图7D、7E为本实用新型枢椎部件椎弓根螺钉进钉示意图；其中，1为弧形固定板；2为旋转袖套；3为第一螺钉孔；4为旋转轴；5为球型关节头；6为底座；7为关节窝；8为枢椎固定板的上方臂；9为第二螺钉孔；10为枢椎固定板的下方臂；11为第三螺钉孔。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步详细描述参见图本实用新型的人工寰齿关节，包括寰椎部件、枢椎部件、关节部件和螺钉。
以下结合附图对各部件进行详细描述寰椎部件参见图1和图2 寰椎部件由对称的弧形固定板1以及固定于弧形固定板对称轴上的旋转袖套2组成，弧形固定板1的两端分别对称设有第一螺钉孔3。本实用新型的较佳实施例中，弧形固定板1具有向下42°和向后27°的弧度，其板厚1. 6mm,高6. Omm,弧形固定板1的两侧第一螺钉孔3孔直径3. 5mm,螺钉孔圆心间距离为32. Omm ；并且旋转袖套2的横截面外径为10. Omm,内径为6. Omm,高6. 0mm。枢椎部件参见图4和图5 枢椎部件由固定板和连接于固定板上方的底座6组成，固定板分别向左下和右下方对称伸出两对臂，其两端分别设有第二螺钉孔9和第三螺钉孔11 ；底座6 为短圆柱形，在底座6的上方有一半球形的关节窝7。，所述关节窝7包绕关节头5三分之二以防止关节在运动中脱出；螺钉分别设于第一螺钉孔3、第二螺钉孔9和第三螺钉孔11内。在本实用新型的较佳实施例中，枢椎部件的固定板板厚1. 6mm，该固定板向两侧对称伸出的两对臂，其中上方一对臂8(即枢椎固定板的上方臂)之间的夹角为140°，下方一对臂10(即枢椎固定板的下方臂)之间的夹角为60°，两对臂的末端各对称设有两个螺钉孔，由上向下依次为第二螺钉孔9和第三螺钉孔11，第二螺钉孔9为椎弓根螺钉孔，椭圆形， 其中心点之间的距离为14. 0mm，第三螺钉孔11为枢椎椎体螺钉孔，直径3. 5mm,圆心间距离为8. Omm ；底座6高5. Omm,直径为10. Omm,底座上方关节窝7直径为6. Omm,关节窝7底部距离底座6底部1. 4mm。所述第一螺钉孔3和第三螺钉孔11对应螺钉为松质骨自攻螺钉， 直径3. 5mm,长13 22mm ；所述第二螺钉孔9对应螺钉为椎弓根螺钉，直径3. 5mm,长M 30mmo关节部件参见图3 关节部件由圆柱形的旋转轴4和位于旋转轴4下方的球形关节头5组成；旋转轴4与寰椎部件的旋转袖套2相关节，球形关节头5与枢椎部件底座上的关节窝7 相关节。在本实用新型的较佳实施例中，关节部件的旋转轴4高6. 0mm，直径6. Omm ；关节头 5为球形，直径为6. 0mm。另外，以上本实用新型所述的寰椎部件、枢椎部件、关节部件和螺钉均采用医用钛合金材质。本实用新型的人工寰齿关节假体的装配关系见图6，旋转袖套2套在旋转轴4上， 球型关节头5位于关节窝7内，螺钉分别设于第一螺钉孔3、第二螺钉孔9和第三螺钉孔11 内。转袖套与旋转轴、关节头与关节窝接触部位均抛光为关节面光洁度，保证关节在运动过程中较小的摩擦和磨损。寰椎部件固定板具有向下和向后的弧度，与寰椎前弓的正常形态一致，旋转轴4与旋转袖套2组成的车轴关节能够保证寰枢椎之间不受限制的旋转运动，关节头5与关节窝7所组成的球窝关节则能够使寰枢椎产生屈伸和侧屈运动，本实用新型采用关节窝包绕关节头三分之二的设计，保证了 10°的屈伸和侧屈运动，并且关节头在运动中不会脱出，车轴关节和球窝关节配合则能允许寰枢椎之间的多轴运动，这样的设计更加符合正常人体生理运动规律。图7A为本实用新型安装于寰枢椎后的示意图，寰椎部件采用侧块螺钉固定，第一螺钉孔3进钉点位于寰椎侧块中点，螺钉与矢状面呈向外10°夹角(图 7B)；枢椎部件采用椎体螺钉和椎弓根螺钉双重固定，枢椎椎体螺钉进钉点(即第三螺钉孔 11进钉点)位于枢椎椎体与侧块连线中点，螺钉与矢状面呈向内10°夹角(图7C)，枢椎椎弓根螺钉进钉点(即第二螺钉孔9进钉点)为上关节面下5mm与前正中矢状面旁6mm交汇处，螺钉与矢状面呈向外25°夹角，与水平面呈向下25°夹角(图7D，图7E)。本实用新型的最佳实施例已被阐明，由本领域普通技术人员做出的各种变化或改型都不会脱离本实用新型的范围。
权利要求1.一种人工寰齿关节，包括寰椎部件、枢椎部件、关节部件和螺钉，其特征在于，所述寰椎部件由对称的弧形固定板(1)以及固定于所述弧形固定板对称轴上的旋转袖套(2)组成，弧形固定板(1)的两端分别对称设有第一螺钉孔(3)；所述枢椎部件由固定板和连接于固定板上方的底座(6)组成，固定板分别向左下和右下方对称伸出两对臂，其两端分别设有第二螺钉孔(9)和第三螺钉孔(11)；所述底座(6)为短圆柱形，在底座(6)的上方有一半球形的关节窝(7)；所述关节部件由圆柱形的旋转轴(4)和位于旋转轴(4)下方的球形关节头( 组成；所述旋转轴(4)与寰椎部件的旋转袖套( 相关节，球形关节头( 与枢椎部件底座上的关节窝(7)相关节。
2.根据权利要求1所述的人工寰齿关节，其特征在于，所述关节窝(7)包绕关节头(5) 三分之二以防止关节在运动中脱出；所述螺钉分别设于第一螺钉孔(3)、第二螺钉孔(9)和第三螺钉孔(11)内。
3.根据权利要求1所述的人工寰齿关节，其特征在于，所述弧形固定板(1)具有向下 42°和向后27°的弧度，板厚1.6mm，高6. 0mm。
4.根据权利要求1所述的人工寰齿关节，其特征在于，所述旋转袖套( 的横截面外径为 10. Omm,内径为 6. Omm,高 6. 0_。
5.根据权利要求1所述的人工寰齿关节，其特征在于，所述弧形固定板(1)的两侧第一螺钉孔(3)孔直径3. 5mm，螺钉孔圆心间距离为32. 0mm。
6.根据权利要求1所述的人工寰齿关节，其特征在于，所述枢椎部件的固定板板厚 1.6mm，该固定板向两侧对称伸出的两对臂，其中上方一对臂(8)之间的夹角为140°，下方一对臂(10)之间的夹角为60°，两对臂的末端各对称设有两个螺钉孔，由上向下依次为第二螺钉孔(9)和第三螺钉孔(11)，第二螺钉孔(9)为椎弓根螺钉孔，椭圆形，其中心点之间的距离为14. 0mm，第三螺钉孔(11)为枢椎椎体螺钉孔，直径3. 5mm,圆心间距离为8. Omm ； 所述底座(6)高5. Omm,直径为10. Omm,底座上方关节窝(7)直径为6. Omm,关节窝(7)底部距离底座(6)底部1. 4mm。
7.根据权利要求1所述的人工寰齿关节，其特征在于，所述关节部件的旋转轴(4)高 6. 0mm，直径6. Omm ；所述关节头(5)为球形，直径为6. 0mm。
8.根据权利要求1所述的人工寰齿关节，其特征在于，所述第一螺钉孔C3)和第三螺钉孔(11)对应螺钉为松质骨自攻螺钉，直径3. 5mm，长13 22mm ；所述第二螺钉孔(9)对应螺钉为椎弓根螺钉，直径3. 5mm,长M 30mm。
9.根据权利要求1所述的人工寰齿关节，其特征在于，所述第一螺钉孔C3)进钉点位于寰椎侧块中点，螺钉与矢状面呈向外10°夹角；第三螺钉孔(11)进钉点位于枢椎椎体与侧块连线中点，螺钉与矢状面呈向内10°夹角，第二螺钉孔(9)进钉点为上关节面下5mm与前正中矢状面旁6mm交汇处，螺钉与矢状面呈向外25°夹角，与水平面呈向下25°夹角。
专利摘要本实用新型公开了一种人工寰齿关节，包括寰椎部件、枢椎部件、关节部件和螺钉。寰椎部件由对称的弧形固定板以及后方的旋转袖套组成，固定板两端分别对称设有第一螺钉孔；枢椎部件由固定板和上方的底座组成，固定板向左下和右下方对称伸出2对臂，其两端分别设有第二和第三螺钉孔，底座的上方有一半球形的关节窝；关节部件由旋转轴和下方的球形关节头组成；旋转轴与寰椎部件的旋转袖套相关节，球形关节头与枢椎部件底座上的关节窝相关节，关节窝包绕关节头三分之二以防止关节在运动中脱出；所述螺钉分别设于第一螺钉孔、第二螺钉孔和第三螺钉孔内。本实用新型在稳定的前提下，最大限度的保留了寰枢椎的运动功能，并且提供了更为可靠和有效的固定。
文档编号A61F2/44GK202096313SQ20112012639
公开日2012年1月4日 申请日期2011年4月26日 优先权日2011年4月26日
发明者蔡璇, 贺西京 申请人:西安交通大学