单双侧的脊柱腰椎减震关节突假体

1.本发明属于骨科脊柱手术植入物技术领域，具体涉及一种单双侧的脊柱腰椎减震关节突关节假体。


背景技术：

2.脊柱单一节段中的椎间盘及成对的关节突关节常被合称为三关节复合体。作为真正的滑膜关节，如图1所示，每个关节突关节由下位椎体朝向后外侧的上关节突和上位椎体朝向前内侧的下关节突以及关节囊组成，这样的小关节形状及朝向决定了其主要作用为阻止脊柱过度运动，同时传导和承担部分应力。腰椎的关节突关节朝向趋于矢状位，可以限制脊柱的轴向旋转，但是减少了对剪切应力的限制，而正是该特有的定向使得腰椎可以完成较大范围的屈伸活动。在腰椎屈曲时，相邻两个椎体的上位椎体相对于下位椎体在横截面上做水平的前滑，同时在横轴上做向前的旋转活动。
3.如今腰椎小关节病占慢性腰痛的15％，已引起临床医生的重视。腰椎小关节源性疼痛常常隐匿起病，除了自身的变性、失稳、错位、解剖结构异常等原因，往往还伴有既往腰椎滑脱、椎间盘退变等问题。特别是严重的椎间盘退行性疾病，会造成长期力学异常导致后侧小关节的代偿变性而引发疼痛。因此在腰椎的椎间盘置换术或是椎板切除术中，已经有研究开始尝试关节突关节的置换重建，以期保持病变节段的后侧稳定并保留正常的活动功能。然而目前的关节突关节假体在设计上仍存在一些缺陷，包括：1、体积较大：不仅需要切除病变节段两侧的关节突关节，还需要切除相应节段的棘突和周围韧带等组织以提供植入空间，破坏较大；2、使用复杂：设计的结构分部件较多，术中需要多次拧紧螺钉组装，操作上不够便捷；3、活动性差：整体使用金属等材料连接固定，侧重于稳定腰椎后部结构，但是在活动度的设计上不够满足自然情况，运动较局限；4、功能单一：假体结构功能设计较简单，未能够恢复三关节复合体，不能够限制过度运动或者帮助分散应力。


技术实现要素：

4.针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于，提供一种单双侧的脊柱腰椎减震关节突关节假体。
5.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案予以解决：
6.一种单双侧的脊柱腰椎减震关节突关节假体，包括一个或一对结构相同朝向相反布置的假体装置，所述假体装置包括上固定部件、下固定部件、球窝关节装置及减震装置；其中，所述上固定部件固定于球窝关节装置的斜上方，所述球窝关节装置的底部连接减震装置，所述下固定部件固定在减震装置一侧。
7.进一步的，当包括一对所述假体装置时，该对假体装置之间通过一可拆卸的连接杆固定连接。
8.进一步的，所述上固定部件包括上安装孔及其配套的螺钉，上安装孔内壁设有螺纹。
9.进一步的，所述下固定部件包括l型固定板，l型固定板的一面上设置有下安装孔，其内壁设有螺纹，另一面与减震装置固定为一体。
10.进一步的，所述球窝关节装置包括由上固定部件的上安装孔斜向后下延伸出的连接臂、连接臂末端的关节球和与其匹配的关节窝，所述关节窝包罩着关节球至少超过球面的一半。
11.进一步的，所述关节窝上有椭圆形开口，连接臂由该椭圆形开口进入关节窝(3-3)，且椭圆形长轴平行与矢状径夹角为5
°
到15
°
，短轴平行与冠状径的夹角和长轴与矢状径的夹角相等。
12.进一步的，所述减震装置包括壳体和下端穿入壳体内部的顶杆，该壳体内部中空；顶杆上端与球窝关节装置底部固定，从而将减震装置与球窝装置连接成一体；
13.所述壳体的内壁和外壁之间设有第一空腔，壳体内由上至下设置有活塞和定塞，活塞与顶杆下端固定连接，能够随顶杆在壳体内部上下移动，定塞固定在壳体内壁的底部且与壳体外壁的底面有间距，活塞上方以及活塞与定塞之间分别形成第二空腔和第三空腔；活塞和定塞之间通过弹簧相连接；壳体内部充填有液体，液体容积至少能够填满第二、第三空腔，同时不超过三个空腔的总容量；
14.在活塞和定塞上都设置有一对方向相反的单向阀，液体在压力的作用下通过活塞和定塞上设置的单向阀实现在第一空腔、第二空腔和第三空腔之间流动。
15.进一步的，所述活塞和定塞上相同方向的单向阀位置相对应。
16.进一步的，所述液体在无受力情况下的液面与活塞水平。
17.进一步的，所述液体采用油性液体或者其他粘滞性大的液体。
18.与现有技术相比，本发明的有益的技术效果如下：
19.(1)体积小巧，破坏性小：采用该假体，仅需切除病变节段单侧或双侧的关节突关节以及部分椎板结构即可，无需破坏棘突和相关韧带等解剖组织；同时还可根据患者实际情况，有选择性地单侧或双侧应用，二者都是尽可能地保留了自然结构，减少了不必要的损伤。
20.(2)使用简单，操作性好：一体式的结构设计较好地简化了术中的操作步骤，仅需螺钉上下固定；可转动的球窝关节设计在一定程度上提供了假体长度的变化，使得其适用于不同的个体尺寸，而且植入位置相对宽松，术中可操作性强。
21.(3)多轴可动，灵活性好：假体中球窝关节部件的设计保证了广泛的活动度，通过转动来满足腰椎屈伸、侧弯、扭转等全部自由度的运动；但同时又可通过关节窝开口大小的设计来根据需要限制各轴活动度，阻止脊柱过度运动。
22.(4)减震设计，功能提升：除了基本的结构上重建关节突关节，着眼于三关节复合体的整体考虑，该假体还增设了减震结构，主要目的是帮助椎间盘承担更多载荷、分散应力以避免椎间盘加剧退变。
附图说明
23.图1是脊柱腰椎关节突关节的结构示意图。
24.图2是脊柱腰椎关节突关节的俯视图。
25.图3是本发明的假体的结构示意图，该结构是用于腰椎左侧的结构，用于腰椎右侧
的与该结构相同且镜像对称。
26.图4是假体的球窝关节部件的结构示意图，左侧为球窝关节部件上椭圆形开口的俯视图。
27.图5是假体的减震装置的单向阀示意图。
28.图6是假体减震过程状态示意图。
29.图7是本发明的假体植入腰椎后的示意图。
30.以下结合附图和具体实施方式对本发明进一步解释说明。
具体实施方式
31.如图3所示，本发明提供的单双侧的脊柱腰椎减震关节突关节假体，包括一个或一对结构呈镜像对称的假体装置，其主体适于在病变节段背侧的上下关节突及附近椎板位置处单侧放置或双侧左右对称放置，该假体装置包括上固定部件1、下固定部件2、球窝关节装置3及减震装置4；其中，上固定部件1固定于球窝关节装置3的斜上方，球窝关节装置3的底部连接减震装置4，下固定部件2固定在减震装置4一侧。
32.上述技术方案中，上固定部件1、下固定部件2分别用于将球窝关节装置3、减震装置4固定在椎体上，从而对假体的上下部分实现了椎体上的固定；球窝关节装置3是可转动的，在一定程度上实现了本发明的假体高度的变化，使得其适用于不同的个体尺寸，同时，球窝关节装置3保证了假体广泛的活动度，通过转动能够有效满足腰椎屈伸、侧弯、扭转等全部自由度的运动；减震装置4用于帮助椎间盘承担更多载荷、分散应力以避免椎间盘加剧退变。同时，可根据患者实际情况，有选择性地单侧或双侧固定假体装置。综上，该方案由于体积小巧使其破坏性小，同时灵活性好、减振性好；一体式结构较好简化了术中的操作步骤，仅需螺钉上下固定，操作性好。
33.优选的，当需要双侧固定假体装置时，两个假体装置之间通过一可拆卸的连接杆连接固定保持相对距离，使得整体结构更稳固。
34.优选的，上固定部件1包括上安装孔1-1及其配套的螺钉1-2，上安装孔1-1内壁设有螺纹(目的是增加螺钉与假体的固定，防止松动)，螺钉1-2用于通过此孔经椎弓根拧入从而将上固定部件1固定于椎体。下固定部件2包括l型固定板2-1，l型固定板2-1的一面上设置有下安装孔2-2，其内壁设有螺纹，可供配套的螺钉1-2拧入完成下固定部件2在椎体上的固定，另一面与减震装置4固定为一体(优选焊接)。
35.如图4所示，球窝关节装置3包括由上固定部件1的上安装孔1-1斜向后下延伸出的连接臂3-1、连接臂3-1末端的关节球3-2和与其匹配的关节窝3-3。具体的，关节窝3-3包罩着关节球3-2至少超过球面的一半，以防关节球3-2脱出。
36.优选的，考虑到关节突关节需要阻止腰椎过度运动(正常腰椎单个节段活动度：屈伸12-20度，旋转2-3度，侧弯3-11度)因此关节窝3-3的开口不宜过大，仅在外上象限球面上留一椭圆形开口，连接臂3-1由该椭圆形开口进入关节窝3-3，且椭圆形长轴与失状径夹角为5
°
到15
°
，以保证较大活动度的屈伸运动，椭圆形短轴与冠状径的夹角与长轴与矢状径夹角相等，以限制相对较小的侧弯运动。
37.减震装置4包括壳体4-1和下端穿入壳体4-1内部的顶杆4-2，具体的，该壳体4-1内部中空，用于储留液体；顶杆4-2上端与球窝关节装置3底部焊接固定，从而将减震装置4与
球窝装置3连接成一体。当腰椎活动时，压缩或者拉伸应力可经球窝装置3由顶杆4-2向下方传递。优选的，壳体4-1上表面开有通孔，顶杆4-2下端由该通孔穿入壳体4-1内部，该通孔内设有密封圈。顶杆4-2与孔之间利用密封圈来确保壳体4-1内的液体不会泄露出去。
38.具体的，壳体4-1的内壁和外壁之间设有第一空腔，壳体4-1内由上至下设置有活塞4-3和定塞4-5，活塞4-3与顶杆4-2下端固定连接，能够随顶杆4-2在壳体4-1内部上下移动，定塞4-5固定在壳体4-1内壁的底部且与壳体4-1外壁的底面有间距(间距长度至少满足单向阀的移动度)，活塞4-3上方以及活塞4-3与定塞4-5之间分别形成第二空腔和第三空腔；活塞4-3和定塞4-5之间通过弹簧4-4相连接；壳体4-1内部充填有液体4-7，液体容积至少能够填满第二、第三空腔以满足最大限度减震，同时又不超过三个空腔的总容量，而无受力情况下液面平衡在活塞4-3水平为宜液体优选油性液体因其阻滞性和吸能性好，可用于提供减震效果，也可选用其他具有粘滞性大的液体，水的粘滞性较小故不推荐使用；在活塞4-3和定塞4-5上都设置有一对方向相反的单向阀4-6(为了压缩产生更好的减震效果，优选活塞和定塞上相同方向的单向阀位置相对应)，单向阀4-6用于实现壳体4-1第一空腔、第二空腔和第三空腔的连通，油液在压力的作用下通过活塞4-3和定塞4-5上设置的单向阀4-6实现在第一空腔、第二空腔和第三空腔之间流动。
39.上述减震装置4的结构设计下，当腰椎活动时，顶杆4-2带动活塞4-3在壳体4-1内部上下运动，而位于壳体4-1底部的定塞4-5与壳体4-1固定。不受外力的情况下，活塞4-3和定塞4-5之间的弹簧4-4处于一定程度的压缩状态(但未完全压缩，满足受力时仍有压缩空间)，其通过向上的弹力支撑活塞4-3，使减震装置4维持在一定的高度，处于功能状态。
40.具体的，如图5所示，单向阀4-6只允许液体往一个方向流动，当活塞4-3被顶杆4-2下压时，由于活塞4-3下部分油液4-7压强向上，活塞4-3右边的单向阀4-6被顶起，使得第三空腔内的油液4-7通过空隙往活塞4-3上部分的第二空腔内流动，而左边的单向阀被关闭，没有液体通过。而当活塞4-3上拉时，情况正好相反。定塞4-5上的单向阀4-6同理，油液在第三空腔和第一空腔之间流动，跟随活塞运动，油液在上述三个空腔内的分布此消彼长、形成互补。
41.因此，上述减震装置4完整的减震过程为：如图6所示，当本发明的假体受到应力，顶杆4-2向下推动活塞4-3压缩弹簧4-4，同时活塞4-3上右侧的单向阀和定塞4-5上的左侧单向阀打开，第三空腔内部的油液4-7便开始往活塞4-3上部的第二空腔和第一空腔中流动，完成减震压缩。当应力耗散后，压缩的弹簧4-4通过自身弹性将活塞4-3向上推出，油液4-7又从第二空腔回流到第三空腔，且一部分回流到第一空腔，减震装置4恢复原本的高度，至此，完成一次应力运动。
42.优选的，本发明的假体的所有部件均采用高强度的医用金属材料制备(包括但不限于：医用不锈钢、钛及其合金、钴基合金)。上固定部件1、下固定部件2使用的螺钉1-2选用脊柱固定螺钉(包括但不限于：普通螺钉、皮质骨螺钉、万向螺钉)。综上，本发明采用油液减震与弹簧减震相结合，而不是仅用弹簧减震，最主要的原因是弹簧撤去压缩外力后会上下反复跳动，产生阻尼震动，不利于结构稳定。而油液的吸能性和阻滞性都比较强，能够避免阻尼震动的过多产生，控制减震装置实现快压缩慢回弹，效果更理想。
43.具体的，本发明的单双侧的脊柱腰椎减震关节突关节假体的使用过程如下：
44.步骤一：暴露手术腰椎后部解剖结构，切除病变节段上位椎体的下关节突和下位
椎体的上关节突。取本发明的假体试行放置，为了适配本发明的假体大小，必要时可切除部分椎板以扩大后部空间，并修整切面使l型板能够贴合以固定更稳。随后取螺钉1-2准备固定。
45.步骤二：将螺钉1-2通过下安装孔2-2经椎弓根拧入椎体，从而将减震装置4固定于下位椎体，如图7所示。理想的进钉点同常规椎弓根螺钉内固定术使用的多种位点，优选“ao”法推荐的进钉点，为上关节突外缘的切线与横突中轴线的交点，该点位于横突基底与上关节突之间的交角处。植入角度为垂直椎体后缘并向内倾斜一定角度(该角度与椭圆形开口的长轴与矢状径的夹角相同，为5
°
～15
°
，置钉深度至少超过椎体前后径的50％但不超过80％，在安全前提下以粗钉和长钉为宜。钉头紧贴骨面，必要时切除少量横突骨质使钉头尽可能靠前，缩短与腰椎运动轴的距离并位于关节突外侧。之后将上安装孔1-1以同样要求安装螺钉1-2从而将球窝关节装置3固定于椎体。