專利名稱：一種人工寰齒關節(jié)的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于醫(yī)用假體制造技術領域，尤其是一種人工寰齒關節(jié)。
背景技術：
人體的寰樞關節(jié)包括3個獨立的關節(jié)，即由寰椎下關節(jié)突和樞椎上關節(jié)突構成的兩個寰樞外側關節(jié)；以及由樞椎齒突與寰椎前弓后面的后關節(jié)面和寰椎橫韌帶之間構成的寰樞正中關節(jié)，又稱寰齒關節(jié)。寰樞外側關節(jié)為平面狀，寰齒關節(jié)為車軸狀，兩者配合能使頭連同寰椎繞齒突作旋轉運動，同時允許少量的屈伸和側曲運動。目前，各種原因導致的寰樞椎不穩(wěn)和頸上段脊髓受壓均需手術以解除神經(jīng)壓迫， 前路齒狀突切除減壓術是較為理想的手術方式，但由于該手術破壞了寰齒關節(jié)結構，會造成或加重頸椎不穩(wěn)，因此必須再行融合術以消除不穩(wěn)，這種減壓加融合的治療方法一直被認為是標準的治療技術，然而在長期的實踐過程中也出現(xiàn)了不少的問題和缺陷。譬如融合的結果是在獲得穩(wěn)定的同時，犧牲了寰樞關節(jié)最主要的旋轉功能，致使患者術后頭頸部活動特別是旋轉運動明顯受限，而且融合后的頸椎由于運動和彈性功能的喪失將會對頸椎的生理及生物力學特性產(chǎn)生長期的負面影響。此外，最為關注的問題是融合后臨近未融合節(jié)段的應力傳導和應力集中所導致的頸椎逐漸退變、失穩(wěn)和疼痛等并發(fā)癥，以及由此引發(fā)的二次手術等問題。因此，如何在充分減壓的基礎上維持枕寰樞復合體的穩(wěn)定性，并且最大限度的保留其運動功能將是今后該部位內固定技術發(fā)展的趨勢。針對這一問題，近年來頸椎外科醫(yī)生開始尋求可以保留寰椎間部分或全部活動的脊柱非融合技術來取代傳統(tǒng)的融合技術。一些學者設計出了人工寰齒關節(jié)，期望以此達到既穩(wěn)定了寰樞關節(jié)又保留其旋轉運動的目的。譚明生等(中國脊柱脊髓雜志，2004年第14卷第10期601-604)針對寰椎橫韌帶斷裂的患者設計了一種人工寰齒半關節(jié)，在齒狀突完整的前提下，通過鉤狀關節(jié)面重建寰齒后關節(jié)，既能防止寰椎向前脫位，又保留了寰樞椎之間的旋轉活動。該假體的植入前提是齒狀突必須是完整的，因此該方法具有較大的局限性。胡勇等(中國脊柱脊髓雜志， 2007年第17卷第2期133-136)設計的人工寰齒關節(jié)也是由寰椎部件和樞椎部件組成，兩者通過環(huán)套狀結構相關節(jié)。植入前必須要在樞椎椎體上開骨槽，破壞了樞椎的骨性結構， 降低了穩(wěn)定性，并且手術操作復雜，增加了創(chuàng)傷和出血量，這些都限制了其進一步的應用研究。我們依據(jù)正常成年人的解剖測量數(shù)據(jù)，仿生設計出了人工寰椎齒狀突關節(jié)(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，樞椎部件和螺釘，寰椎部件由對稱的弧形固定板以及旋轉袖套組成，固定板兩端設有螺釘孔，樞椎部件由旋轉軸和固定板組成，其固定板上也設有兩個螺釘孔。經(jīng)過解剖實驗和生物力學測試，該假體具有放置穩(wěn)定、操作簡便等顯著優(yōu)點。但是，改假體只保留了寰樞椎之間的旋轉功能，無法進行側屈和屈伸運動，不符合正常人體運動規(guī)律，同時固定螺釘均為椎體松質骨螺釘，其釘?shù)垒^短把持力較弱，這些缺點均會導致該假體在人體長期放置后發(fā)生松動乃至固定失敗。綜上所述，在現(xiàn)階段，國內外尚無成功設計完全符合人體生理功能的人工寰齒關節(jié)并取得滿意實驗結果的報道。

實用新型內容本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的缺點，提供一種人工寰齒關節(jié)，這種人工寰齒關節(jié)能夠從形態(tài)學和力學兩方面對正常人體寰齒關節(jié)進行仿生，使之既保證了寰樞椎之間正常的運動，又具有可靠的固定效果，減少假體松動發(fā)生的可能。本實用新型的目的是通過以下技術方案來解決的這種人工寰齒關節(jié)，包括寰椎部件、樞椎部件、關節(jié)部件和螺釘，所述寰椎部件由對稱的弧形固定板以及固定于所述弧形固定板對稱軸上的旋轉袖套組成，弧形固定板的兩端分別對稱設有第一螺釘孔；所述樞椎部件由固定板和連接于固定板上方的底座組成，固定板分別向左下和右下方對稱伸出兩對臂，其兩端分別設有第二螺釘孔和第三螺釘孔；所述底座為短圓柱形，在底座的上方有一半球形的關節(jié)窩；所述關節(jié)部件由圓柱形的旋轉軸和位于旋轉軸下方的球形關節(jié)頭組成；所述旋轉軸與寰椎部件的旋轉袖套相關節(jié)，球形關節(jié)頭與樞椎部件底座上的關節(jié)窩相關節(jié)。上述關節(jié)窩包繞關節(jié)頭三分之二以防止關節(jié)在運動中脫出；所述螺釘分別設于第一螺釘孔、第二螺釘孔和第三螺釘孔內。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。上述旋轉袖套的橫截面外徑為10. Omm,內徑為6. Omm,高6. 0mm。上述弧形固定板的兩側第一螺釘孔孔直徑3. 5mm,螺釘孔圓心間距離為32. 0mm。上述樞椎部件的固定板板厚1.6mm，該固定板向兩側對稱伸出的兩對臂，其中上方一對臂之間的夾角為140°，下方一對臂之間的夾角為60°，兩對臂的末端各對稱設有兩個螺釘孔，由上向下依次為第二螺釘孔和第三螺釘孔，第二螺釘孔為椎弓根螺釘孔，橢圓形，其中心點之間的距離為14. 0mm，第三螺釘孔為樞椎椎體螺釘孔，直徑3. 5mm,圓心間距離為8. Omm ；所述底座高5. Omm,直徑為10. Omm,底座上方關節(jié)窩直徑為6. Omm,關節(jié)窩底部距離底座底部1. 4mm。上述關節(jié)部件的旋轉軸高6. 0mm，直徑6. Omm ；所述關節(jié)頭為球形，直徑為6. 0mm。上述第一螺釘孔和第三螺釘孔對應螺釘為松質骨自攻螺釘，直徑3. 5mm,長13 22mm ；所述第二螺釘孔對應螺釘為椎弓根螺釘，直徑3. 5mm，長M 30mm。上述第一螺釘孔進釘點位于寰椎側塊中點，螺釘與矢狀面呈向外10°夾角；第三螺釘孔進釘點位于樞椎椎體與側塊連線中點，螺釘與矢狀面呈向內10°夾角，第二螺釘孔進釘點為上關節(jié)面下5mm與前正中矢狀面旁6mm交匯處，螺釘與矢狀面呈向外25°夾角，與水平面呈向下25°夾角。上述的人工寰齒關節(jié)，其特征在于，所述寰椎部件、樞椎部件、關節(jié)部件和螺釘均采用醫(yī)用鈦合金材質。本實用新型與現(xiàn)有技術相比，具備以下有益效果本實用新型的人工寰齒關節(jié)假體從形態(tài)學和力學上對正常人體寰齒關節(jié)進行了仿生，與現(xiàn)有技術僅僅保留旋轉功能相比，本假體采用了車軸和球窩雙重關節(jié)，能夠保留寰樞椎在各個方向上的運動，更加符合人體生理狀態(tài)，降低了運動過程中螺釘?shù)膽?，減少假體發(fā)生松動的可能；寰椎部件采用向下和向后的弧度使寰椎部件更加符合人體正常寰椎前弓形態(tài)；同時本實用新型采用椎弓根螺釘和椎體螺釘雙重固定樞椎部件，其優(yōu)點在于能夠顯著增加假體的固定強度。因此，本實用新型在穩(wěn)定的前提下，最大限度的保留了寰樞椎的運動功能，并且提供了更為可靠和有效的固定。

圖1為本實用新型的寰椎部件結構后視圖；圖2為本實用新型的寰椎部件結構俯視圖；圖3為本實用新型的關節(jié)部件結構示意圖；圖4為本實用新型的樞椎部件結構示意圖；圖5為本實用新型的樞椎部件結構剖切圖；圖6為本實用新型的寰椎部件、關節(jié)部件和樞椎部件組合后示意圖；圖7A為本實用新型安裝示意圖；圖7B為本實用新型寰椎部件螺釘進釘示意圖；圖7C為本實用新型樞椎部件椎體螺釘進釘示意圖；圖7D、7E為本實用新型樞椎部件椎弓根螺釘進釘示意圖；其中，1為弧形固定板；2為旋轉袖套；3為第一螺釘孔；4為旋轉軸；5為球型關節(jié)頭；6為底座；7為關節(jié)窩；8為樞椎固定板的上方臂；9為第二螺釘孔；10為樞椎固定板的下方臂；11為第三螺釘孔。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步詳細描述參見圖本實用新型的人工寰齒關節(jié)，包括寰椎部件、樞椎部件、關節(jié)部件和螺釘。
以下結合附圖對各部件進行詳細描述寰椎部件參見圖1和圖2 寰椎部件由對稱的弧形固定板1以及固定于弧形固定板對稱軸上的旋轉袖套2組成，弧形固定板1的兩端分別對稱設有第一螺釘孔3。本實用新型的較佳實施例中，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的兩側第一螺釘孔3孔直徑3. 5mm,螺釘孔圓心間距離為32. Omm ；并且旋轉袖套2的橫截面外徑為10. Omm,內徑為6. Omm,高6. 0mm。樞椎部件參見圖4和圖5 樞椎部件由固定板和連接于固定板上方的底座6組成，固定板分別向左下和右下方對稱伸出兩對臂，其兩端分別設有第二螺釘孔9和第三螺釘孔11 ；底座6 為短圓柱形，在底座6的上方有一半球形的關節(jié)窩7。，所述關節(jié)窩7包繞關節(jié)頭5三分之二以防止關節(jié)在運動中脫出；螺釘分別設于第一螺釘孔3、第二螺釘孔9和第三螺釘孔11內。在本實用新型的較佳實施例中，樞椎部件的固定板板厚1. 6mm，該固定板向兩側對稱伸出的兩對臂，其中上方一對臂8(即樞椎固定板的上方臂)之間的夾角為140°，下方一對臂10(即樞椎固定板的下方臂)之間的夾角為60°，兩對臂的末端各對稱設有兩個螺釘孔，由上向下依次為第二螺釘孔9和第三螺釘孔11，第二螺釘孔9為椎弓根螺釘孔，橢圓形， 其中心點之間的距離為14. 0mm，第三螺釘孔11為樞椎椎體螺釘孔，直徑3. 5mm,圓心間距離為8. Omm ；底座6高5. Omm,直徑為10. Omm,底座上方關節(jié)窩7直徑為6. Omm,關節(jié)窩7底部距離底座6底部1. 4mm。所述第一螺釘孔3和第三螺釘孔11對應螺釘為松質骨自攻螺釘， 直徑3. 5mm,長13 22mm ；所述第二螺釘孔9對應螺釘為椎弓根螺釘，直徑3. 5mm,長M 30mmo關節(jié)部件參見圖3 關節(jié)部件由圓柱形的旋轉軸4和位于旋轉軸4下方的球形關節(jié)頭5組成；旋轉軸4與寰椎部件的旋轉袖套2相關節(jié)，球形關節(jié)頭5與樞椎部件底座上的關節(jié)窩7 相關節(jié)。在本實用新型的較佳實施例中，關節(jié)部件的旋轉軸4高6. 0mm，直徑6. Omm ；關節(jié)頭 5為球形，直徑為6. 0mm。另外，以上本實用新型所述的寰椎部件、樞椎部件、關節(jié)部件和螺釘均采用醫(yī)用鈦合金材質。本實用新型的人工寰齒關節(jié)假體的裝配關系見圖6，旋轉袖套2套在旋轉軸4上， 球型關節(jié)頭5位于關節(jié)窩7內，螺釘分別設于第一螺釘孔3、第二螺釘孔9和第三螺釘孔11 內。轉袖套與旋轉軸、關節(jié)頭與關節(jié)窩接觸部位均拋光為關節(jié)面光潔度，保證關節(jié)在運動過程中較小的摩擦和磨損。寰椎部件固定板具有向下和向后的弧度，與寰椎前弓的正常形態(tài)一致，旋轉軸4與旋轉袖套2組成的車軸關節(jié)能夠保證寰樞椎之間不受限制的旋轉運動，關節(jié)頭5與關節(jié)窩7所組成的球窩關節(jié)則能夠使寰樞椎產(chǎn)生屈伸和側屈運動，本實用新型采用關節(jié)窩包繞關節(jié)頭三分之二的設計，保證了 10°的屈伸和側屈運動，并且關節(jié)頭在運動中不會脫出，車軸關節(jié)和球窩關節(jié)配合則能允許寰樞椎之間的多軸運動，這樣的設計更加符合正常人體生理運動規(guī)律。圖7A為本實用新型安裝于寰樞椎后的示意圖，寰椎部件采用側塊螺釘固定，第一螺釘孔3進釘點位于寰椎側塊中點，螺釘與矢狀面呈向外10°夾角(圖 7B)；樞椎部件采用椎體螺釘和椎弓根螺釘雙重固定，樞椎椎體螺釘進釘點(即第三螺釘孔 11進釘點)位于樞椎椎體與側塊連線中點，螺釘與矢狀面呈向內10°夾角(圖7C)，樞椎椎弓根螺釘進釘點(即第二螺釘孔9進釘點)為上關節(jié)面下5mm與前正中矢狀面旁6mm交匯處，螺釘與矢狀面呈向外25°夾角，與水平面呈向下25°夾角(圖7D，圖7E)。本實用新型的最佳實施例已被闡明，由本領域普通技術人員做出的各種變化或改型都不會脫離本實用新型的范圍。
權利要求1.一種人工寰齒關節(jié)，包括寰椎部件、樞椎部件、關節(jié)部件和螺釘，其特征在于，所述寰椎部件由對稱的弧形固定板(1)以及固定于所述弧形固定板對稱軸上的旋轉袖套(2)組成，弧形固定板(1)的兩端分別對稱設有第一螺釘孔(3)；所述樞椎部件由固定板和連接于固定板上方的底座(6)組成，固定板分別向左下和右下方對稱伸出兩對臂，其兩端分別設有第二螺釘孔(9)和第三螺釘孔(11)；所述底座(6)為短圓柱形，在底座(6)的上方有一半球形的關節(jié)窩(7)；所述關節(jié)部件由圓柱形的旋轉軸(4)和位于旋轉軸(4)下方的球形關節(jié)頭( 組成；所述旋轉軸(4)與寰椎部件的旋轉袖套( 相關節(jié)，球形關節(jié)頭( 與樞椎部件底座上的關節(jié)窩(7)相關節(jié)。
2.根據(jù)權利要求1所述的人工寰齒關節(jié)，其特征在于，所述關節(jié)窩(7)包繞關節(jié)頭(5) 三分之二以防止關節(jié)在運動中脫出；所述螺釘分別設于第一螺釘孔(3)、第二螺釘孔(9)和第三螺釘孔(11)內。
3.根據(jù)權利要求1所述的人工寰齒關節(jié)，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.根據(jù)權利要求1所述的人工寰齒關節(jié)，其特征在于，所述旋轉袖套( 的橫截面外徑為 10. Omm,內徑為 6. Omm,高 6. 0_。
5.根據(jù)權利要求1所述的人工寰齒關節(jié)，其特征在于，所述弧形固定板(1)的兩側第一螺釘孔(3)孔直徑3. 5mm，螺釘孔圓心間距離為32. 0mm。
6.根據(jù)權利要求1所述的人工寰齒關節(jié)，其特征在于，所述樞椎部件的固定板板厚 1.6mm，該固定板向兩側對稱伸出的兩對臂，其中上方一對臂(8)之間的夾角為140°，下方一對臂(10)之間的夾角為60°，兩對臂的末端各對稱設有兩個螺釘孔，由上向下依次為第二螺釘孔(9)和第三螺釘孔(11)，第二螺釘孔(9)為椎弓根螺釘孔，橢圓形，其中心點之間的距離為14. 0mm，第三螺釘孔(11)為樞椎椎體螺釘孔，直徑3. 5mm,圓心間距離為8. Omm ； 所述底座(6)高5. Omm,直徑為10. Omm,底座上方關節(jié)窩(7)直徑為6. Omm,關節(jié)窩(7)底部距離底座(6)底部1. 4mm。
7.根據(jù)權利要求1所述的人工寰齒關節(jié)，其特征在于，所述關節(jié)部件的旋轉軸(4)高 6. 0mm，直徑6. Omm ；所述關節(jié)頭(5)為球形，直徑為6. 0mm。
8.根據(jù)權利要求1所述的人工寰齒關節(jié)，其特征在于，所述第一螺釘孔C3)和第三螺釘孔(11)對應螺釘為松質骨自攻螺釘，直徑3. 5mm，長13 22mm ；所述第二螺釘孔(9)對應螺釘為椎弓根螺釘，直徑3. 5mm,長M 30mm。
9.根據(jù)權利要求1所述的人工寰齒關節(jié)，其特征在于，所述第一螺釘孔C3)進釘點位于寰椎側塊中點，螺釘與矢狀面呈向外10°夾角；第三螺釘孔(11)進釘點位于樞椎椎體與側塊連線中點，螺釘與矢狀面呈向內10°夾角，第二螺釘孔(9)進釘點為上關節(jié)面下5mm與前正中矢狀面旁6mm交匯處，螺釘與矢狀面呈向外25°夾角，與水平面呈向下25°夾角。
專利摘要本實用新型公開了一種人工寰齒關節(jié)，包括寰椎部件、樞椎部件、關節(jié)部件和螺釘。寰椎部件由對稱的弧形固定板以及后方的旋轉袖套組成，固定板兩端分別對稱設有第一螺釘孔；樞椎部件由固定板和上方的底座組成，固定板向左下和右下方對稱伸出2對臂，其兩端分別設有第二和第三螺釘孔，底座的上方有一半球形的關節(jié)窩；關節(jié)部件由旋轉軸和下方的球形關節(jié)頭組成；旋轉軸與寰椎部件的旋轉袖套相關節(jié)，球形關節(jié)頭與樞椎部件底座上的關節(jié)窩相關節(jié)，關節(jié)窩包繞關節(jié)頭三分之二以防止關節(jié)在運動中脫出；所述螺釘分別設于第一螺釘孔、第二螺釘孔和第三螺釘孔內。本實用新型在穩(wěn)定的前提下，最大限度的保留了寰樞椎的運動功能，并且提供了更為可靠和有效的固定。
文檔編號A61F2/44GK202096313SQ20112012639
公開日2012年1月4日 申請日期2011年4月26日 優(yōu)先權日2011年4月26日
發(fā)明者蔡璇, 賀西京 申請人:西安交通大學