一种仿生低摩擦人工寰齿关节制造技术

本实用新型专利技术公开了一种仿生低摩擦人工寰齿关节，包括寰椎部件、枢椎部件及螺钉，寰椎部件由杵窝关节及侧翼组成，杵窝关节由球窝及下方圆台状壳体组成，侧翼设计有对称的锁定螺钉孔，枢椎部件分为上下两部分，上部包括聚乙烯球头套和下方的不规则圆柱体平台组件构成，圆柱体平台底面设计为多齿状结构，下部分与枢椎椎体前方结构相匹配，其上设计有三个呈品字排列的锁定螺钉孔，关节与骨面接触处均设计羟基磷灰石涂层，本实用新型专利技术在保留寰枢椎旋转功能的前提下，实现了寰枢椎有限的侧屈及屈伸功能，且杵窝关节的设计深度大，减小了脱位的风险，更接近人体生理状态，寰椎和齿状突之间关节为金属对聚乙烯，减少了摩擦和撞击声音，减小翻修几率。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种仿生低摩擦人工寰齿关节
本技术属于医用假体制造
，尤其涉及一种保留三维运动的仿生低摩擦人工寰齿关节。
技术介绍
人体上颈椎为第一二颈椎，即寰枢椎。寰枢椎与下方颈椎结构不同，无椎间盘结构，由三个关节和多条韧带构成，即枢椎齿状突和寰椎前弓后方关节面以及寰椎横韧带、翼状韧带组成的正中关节，两侧的寰椎下关节面和枢椎上关节面构成的两个近似水平略带倾斜的关节面组成。寰齿正中关节为类车轴状，与双方的侧块关节共同协作完成寰枢椎之间多方向的活动:主要的旋转运动以及少量的侧屈以及前屈后伸动作。目前，由于齿状突骨折陈旧性愈合或者风湿性关节炎、创伤等引起的寰枢椎不稳造成上段颈髓压迫刺激出现神经症状时，通常根据情况选择后方的直接复位融合固定，或者前方松解减压，切除齿状突，进行固定或者旷置。但两种手术方案均效果不理想。单纯齿状突切除术后破坏了正常结构，寰枢椎之间不稳定性增加，活动范围加大，对于神经的刺激性加大。前方或者后方融合术后不稳消除，但是新的问题出现。颈椎约50%的旋转功能位于寰枢椎，融合后颈椎旋转活动度降低，对于人体正常生活影响较大，且融合后的颈椎由于运动和弹性功能丧失，颈椎生物力学发生改变，可能对邻近节段出现应力集中等改变，并可能出现相应并发症，面临二次手术可能。非融合技术的出现使人们将目光投向寰枢椎，如何将非融合技术应用于寰枢椎，在解除神经压迫、局部畸形的同时保留局部功能才成为了研究的热点。在这个基础上，国内陈坚、曹正霖、谭明生、胡勇、贺西京等人分别对寰枢椎的解剖形态进行了研究分析、数据测量，并分别设计出形态不同、功能类似的人工寰齿关节。例如:曹正霖等研究设计的人工寰齿关节，由人工齿状突和人工寰椎前弓组成。人工齿状突类似空心钉，分为椎体部和齿突部等连续的2部分，椎体部固定于枢椎椎体，齿突部突出枢椎体，与人工寰椎前弓的齿突环部相扣套。人工寰椎前弓左右对称，由I块前弓板和2枚相同的侧块螺钉组成，前弓板分为两侧的侧块板、连接板和中间的齿突环等连续的3部分，齿突环为圆环状，与人工齿状突的齿突部相关节。而谭明生等研制的人工寰齿半关节和其他人工寰齿关节均不同，主要侧重于通过寰枢横韧带的恢复重建寰齿后关节的稳定性，既能防止寰椎向前脱位，又能保留寰齿关节的主要旋转功能。虽然不同人工关节间形态上存在部分差异，但是设计思路基本相同，即最大限度的仿生并保留正常寰齿关节的旋转功能。以上人工寰齿关节均存在一定的保留关节功能的效果。上述人工寰齿关节设计上仅仅保留了旋转功能，为类车轴关节。但人体寰齿关节之间由后方的翼状韧带及十字韧带等连接，除了旋转功能外，还存在少量的屈伸以及侧屈功能。因此上述人工关节没有完全达到正常人体关节的功能，存在部分缺陷。针对所发现的缺点，贺西京等对人工寰齿关节进行了更新设计，设计了第二代人工寰齿关节。将关节分为上下两个关节:上方采用车轴关节，下方采用球窝关节。球窝关节的活动度保证了关节间可以多方向活动，达到了寰枢椎旋转及侧屈、屈伸等方向活动的目的。但是贺西京等设计的第二代人工寰齿关节仍具有以下不足:I)采用了两个关节，增加了设计的复杂性，关节的高灵活度增大了关节脱位的可能性。2)球窝关节接触面小，局部应力大。3)关节为倒置，与人体生理状态不符。4)关节与骨之间直接接触，骨长入无可能性，脱位风险较大。5)金属对金属关节摩擦系数大，在活动过程中关节长期处于磨损状态，摩擦产生的金属碎屑对身体局部组织产生刺激，易出现相应的并发症；长期磨损会面临关节损耗，增加了进行二期翻修手术的可能性；且在关节活动过程中金属与金属的撞击声音会引起患者不适。综上所述，目前国内外尚未成功设计出完全符合人体生理状态的人工寰齿关节。
技术实现思路
本技术的目的在于克服传统融合技术的缺点，并将现有人工寰齿关节的缺点加以改进，提供一种仿生低摩擦人工寰齿关节，该仿生低摩擦人工寰齿关节不仅在外观上同正常人体寰齿关节接近，且在力学上能够对关节活动度进行限制，不仅保留旋转功能，并有效的保留寰枢椎之间少量的侧屈及前屈后伸功能，更加接近生理状态；同时活动过程中撞击声音微弱，降低了关节翻修几率以及患者术后的不适感。为达到上述目的，本技术采用了以下技术方案:该人工寰齿关节包括寰椎部件以及枢椎部件，所述寰椎部件由杵窝关节以及与杵窝关节相连的弧形侧翼板组成，弧形侧翼板的两端对称分布于杵窝关节两侧，杵窝关节由球窝以及与球窝下端相连的圆台状壳体组成，圆台状壳体与球窝相连通，枢椎部件由球头关节以及弧形板组成，球头关节由聚乙烯球头套、圆柱体平台以及连接件组成，聚乙烯球头套由实心聚乙烯球头以及与实心聚乙烯球头下端相连的中空聚乙烯圆柱体组成，中空聚乙烯圆柱体套于连接件上，圆柱体平台的上端与连接件相连，圆柱体平台的下端与弧形板相连，球头关节设置于杵窝关节内。所述弧形侧翼板的两端上开设有螺钉孔，弧形板上开设有若干个螺钉孔。所述弧形板上开设有三个呈品字形排列的螺钉孔。所述人工寰齿关节还包括设置于弧形侧翼板以及弧形板上的螺钉孔内的螺钉。所述寰椎部件、圆柱体平台、连接件、弧形板以及螺钉均采用医用钛合金材质。所述圆柱体平台的下底面为锯齿状。所述连接件包括与圆柱体平台相连的中央圆柱体以及设置于中央圆柱体侧面上的柱状突起，柱状突起沿中央圆柱体的圆周等间隔分布。所述中空聚乙烯圆柱体的内壁上开设有柱状凹槽，柱状突起对应镶嵌于柱状凹槽内。所述杵窝关节与弧形侧翼板采用一体成型，圆柱体平台、连接件以及弧形板采用一体成型。所述弧形侧翼板、杵窝关节以及弧形板的表面均设置有羟基磷灰石涂层。本技术的有益效果体现在:本技术所述仿生低摩擦人工寰齿关节从形态以及生物力学特征上进行仿生，通过球头关节与杵窝关节对应部分的配合，不仅保留了旋转功能，而且增加了侧屈及前屈后伸功能，与现有人工寰齿关节相比，关节数量相对较少，结构的复杂性降低，且为正常状态正向关节，更加符合生理状态；同时，能够对侧屈以及屈伸角度进行限制，更加符合正常生理状态的活动度，减少了脱位的可能性；另外，关节设计中球头关节部分采用了聚乙烯结构，降低了摩擦系数，且聚乙烯具有部分吸能作用，活动过程中撞击声音微弱，能够降低关节翻修几率以及患者术后的不适感，本技术能够更好地对正常寰齿关节进行仿生，保留了接近正常的运动功能，并提供了更好地固定可靠性。本技术所述圆柱体平台的下底面为与骨截面相接触的面，圆柱体平台的下底面为锯齿状结构，使得在与骨截面相接触的面上增加了锯齿状接触面，增加了骨长入的可能性，减少了脱位的风险；本技术中在与皮质骨相接触的面上，比如，弧形侧翼板、杵窝关节以及弧形板的表面，增加了羟基磷灰石涂层，可以增加骨长入，增强了关节的牢固性。本技术通过弧形侧翼板以及弧形板上的螺钉孔内的多枚螺钉把持，可以从不同角度固定，增加了角度稳定性，降低了松动脱出的风险。[0031 ] 本技术通过柱状突起以及柱状凹槽的设计增加了枢椎部件钛合金内芯(连接件)与聚乙烯球头套间的条形接触面，消除了旋转过程中两者之间的摩擦，增加了稳定性。【附图说明】图1为本技术的主视图；图2为本技术的后视图；图3为本技术的俯视图；图4为本技术的仰视图；图5为图1的A-A剖视图；图6为本技术所述圆台状壳体的截面示意图；图7本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种仿生低摩擦人工寰齿关节，其特征在于：该人工寰齿关节包括寰椎部件以及枢椎部件，所述寰椎部件由杵窝关节以及与杵窝关节相连的弧形侧翼板（1）组成，弧形侧翼板（1）的两端对称分布于杵窝关节两侧，杵窝关节由球窝（3）以及与球窝下端相连的圆台状壳体（4）组成，圆台状壳体（4）与球窝（3）相连通，枢椎部件由球头关节以及弧形板（7）组成，球头关节由聚乙烯球头套（5）、圆柱体平台（10）以及连接件（6）组成，聚乙烯球头套（5）由实心聚乙烯球头（5‑1）以及与实心聚乙烯球头下端相连的中空聚乙烯圆柱体（5‑2）组成，中空聚乙烯圆柱体（5‑2）套于连接件（6）上，圆柱体平台（10）的上端与连接件（6）相连，圆柱体平台（10）的下端与弧形板（7）相连，球头关节设置于杵窝关节内。

【技术特征摘要】
1.一种仿生低摩擦人工寰齿关节，其特征在于:该人工寰齿关节包括寰椎部件以及枢椎部件，所述寰椎部件由杵窝关节以及与杵窝关节相连的弧形侧翼板(I)组成，弧形侧翼板(I)的两端对称分布于杵窝关节两侧，杵窝关节由球窝(3)以及与球窝下端相连的圆台状壳体(4)组成，圆台状壳体(4)与球窝(3)相连通，枢椎部件由球头关节以及弧形板(7)组成，球头关节由聚乙烯球头套(5)、圆柱体平台(10)以及连接件(6)组成，聚乙烯球头套(5)由实心聚乙烯球头(5-1)以及与实心聚乙烯球头下端相连的中空聚乙烯圆柱体(5-2)组成，中空聚乙烯圆柱体(5-2)套于连接件(6)上，圆柱体平台(10)的上端与连接件(6)相连，圆柱体平台(10)的下端与弧形板(7)相连，球头关节设置于杵窝关节内。2.根据权利要求1所述一种仿生低摩擦人工寰齿关节，其特征在于:所述弧形侧翼板(O的两端上开设有螺钉孔(2)，弧形板(7)上开设有若干个螺钉孔(2)。3.根据权利要求1所述一种仿生低摩擦人工寰齿关节，其特征在于:所述弧形板(7)上开设有三个呈品字形排列的螺钉孔(2 )。4.根据权利要求1所述一种仿生低摩擦人工寰齿关节，其特征在于:所述人工寰齿关节还包括设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺西京，臧全金，
申请(专利权)人：西安交通大学医学院第二附属医院，
类型：新型
国别省市：陕西;61