寰枢关节假体的制作方法

1.本发明涉及假体技术领域，具体而言，涉及一种寰枢关节假体。


背景技术：

2.寰枢椎作为最重要的颈椎上部区域的运动单元，常因外伤、畸形、类风湿性疾病、感染等造成寰枢椎失稳、脱位、骨质破坏等病理改变，继而造成关节功能障碍和脊髓受压，可引起四肢无力、颈部活动受限、大小便无力等症状，严重者可引起瘫痪或危及生命。
3.寰枢关节包括颈椎的第一和第二关节及其中间的韧带结构。这个颈椎关节的独特之处在于它没有椎间盘，其主要关节面是左右小关节面。寰枢关节的最大轴向转动范围为90
°
，其占大部分的颈部转动范围。其大范围的活动角度是通过寰椎围绕枢椎的垂直方向的齿状突枢转而实现的。
4.颈椎的损伤或其他病理性发生可使寰椎和枢椎之间的枢转配合不稳定。在这种情况下，神经损伤的风险很高。寰枢关节不稳定的损伤可以通过手术治疗；现市场上多使用钉棒系统和骨板来修复骨折。为解决关节的不稳定，外科医生可从颈椎后路植入椎弓根螺钉和连接杆以固定寰枢关节，然后进行植骨进行融合。然而，这种手术的后果是患者的颈部旋转受到限制。
5.具体地，传统融合手术需融合固定寰椎和枢椎，这将牺牲掉寰枢椎的旋转功能，并且大部分情况下不会取出内固定装置；即使骨质愈合或融合后取出内固定装置，也会牺牲颈部大部分的转动功能；传统寰枢椎复位钉棒系统均为万向螺钉，其通过横连器加固稳定，同时内固定系统牺牲了寰枢椎大部分转动功能，在术后活动中复位钉棒与横连器的连接可能会发生松动，导致术后内固定不稳定进而影响植骨融合效果。


技术实现要素：

6.本发明的主要目的在于提供一种寰枢关节假体，以解决相关技术中的融合固定寰椎和枢椎使得患者颈部旋转受到限制的问题。
7.为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种寰枢关节假体，设置在寰椎和枢椎之间，寰枢关节假体包括：第一关节假体，设置在寰椎上；第二关节假体，设置在枢椎上；导向结构，包括滑槽座和滑块，滑槽座内设置有弧形滑槽，滑块位于弧形滑槽内，滑槽座和滑块中的一个设置在第一关节假体上，另一个设置在第二关节假体上。
8.进一步地，滑块设置在第一关节假体上并向下延伸，第二关节假体上设置有安装槽，滑槽座设置在安装槽内。
9.进一步地，弧形滑槽的中心线所在圆的圆心位于枢椎的齿突的中轴线上，和/或，弧形滑槽的槽深小于滑槽座的厚度。
10.进一步地，滑槽座包括座体和设置在座体的侧壁上的环形支撑板，安装槽为阶梯槽，环形支撑板设置在阶梯槽的台阶面上。
11.进一步地，弧形滑槽的槽宽由上至下逐渐减小。
12.进一步地，第二关节假体的侧壁上设置有贯穿第二关节假体的侧壁的第一安装孔，第一安装孔内穿设有与滑槽座抵顶配合的紧固件。
13.进一步地，第一关节假体上设置有第一连接结构，第一连接结构包括第一连杆和第一螺钉，第一关节假体的侧壁上设置有第二安装孔，第一螺钉包括第一螺纹段和设置在第一螺纹段的一端的第一连接座，第一连杆的第一端穿设在第二安装孔内，第一连杆的第二端穿设在第一连接座内。
14.进一步地，第二关节假体上设置有第二连接结构，第二连接结构包括第二连杆和第二螺钉，第二关节假体的侧壁上设置有第三安装孔，第二螺钉包括第二螺纹段和设置在第二螺纹段的一端的第二连接座，第二连杆的第一端穿设在第三安装孔内，第二连杆的第二端穿设在第二连接座内。
15.进一步地，第一关节假体靠近寰椎的一侧设置有第一连接部，第一连接部向上延伸；第二关节假体靠近枢椎的一侧设置有第二连接部，第二连接部向下延伸。
16.进一步地，第一连接部靠近寰椎的一侧设置有第一多孔结构层；第二连接部靠近枢椎的一侧设置有第二多孔结构层。
17.应用本发明的技术方案，寰枢关节假体包括设置在寰椎上的第一关节假体和设置在枢椎上的第二关节假体。导向结构设置在第一关节假体和第二关节假体之间，导向结构包括滑槽座和滑块，滑块能够在滑槽座的弧形滑槽内进行滑动，以恢复寰椎和枢椎之间的旋转功能。因此，本技术的技术方案能够有效地解决相关技术中的融合固定寰椎和枢椎使得患者颈部旋转受到限制的问题。
附图说明
18.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
19.图1示出了根据本发明的寰枢关节假体的实施例与患者的寰枢关节连接的立体结构示意图；
20.图2示出了图1的寰枢关节假体和患者的寰枢关节的俯视图；
21.图3示出了图1的寰枢关节假体的立体结构示意图；
22.图4示出了图1的寰枢关节假体的部分结构的立体结构示意图；
23.图5示出了图4的寰枢关节假体的另一角度的立体结构示意图；
24.图6示出了图5的寰枢关节假体的部分结构的立体结构示意图；
25.图7示出了图1的寰枢关节假体的第一关节假体的立体结构示意图；
26.图8示出了图7的第一关节假体的部分结构的立体结构示意图；
27.图9示出了图1的寰枢关节假体的第二关节假体和滑槽座的立体结构示意图；
28.图10示出了图9的第二关节假体的部分结构的立体结构示意图；
29.图11示出了图9的滑槽座的立体结构示意图；
30.图12示出了图11的滑槽座的剖视示意图；以及
31.图13示出了图1的寰枢关节假体的第一螺钉的立体结构示意图。
32.其中，上述附图包括以下附图标记：
33.1、寰椎；2、枢椎；10、第一关节假体；11、第一连接结构；111、第一连杆；112、第一螺
钉；1121、第一螺纹段；1122、第一连接座；12、第二安装孔；13、第一连接部；131、第一多孔结构层；14、第四安装孔；20、第二关节假体；21、安装槽；22、第一安装孔；23、第二连接结构；231、第二连杆；232、第二螺钉；2321、第二螺纹段；2322、第二连接座；24、第三安装孔；25、第二连接部；251、第二多孔结构层；30、导向结构；31、滑槽座；311、弧形滑槽；312、座体；313、环形支撑板；32、滑块；a、夹角。
具体实施方式
34.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
36.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
37.如图1至图3所示，在本实施例中，寰枢关节假体设置在寰椎1和枢椎2之间，寰枢关节假体包括：第一关节假体10、第二关节假体20和导向结构30。其中，第一关节假体10设置在寰椎1上；第二关节假体20设置在枢椎2上；导向结构30包括滑槽座31和滑块32，滑槽座31内设置有弧形滑槽311，滑块32位于弧形滑槽311内，滑槽座31和滑块32中的一个设置在第一关节假体10上，另一个设置在第二关节假体20上。
38.应用本实施例的技术方案，寰枢关节假体包括设置在寰椎1上的第一关节假体10和设置在枢椎2上的第二关节假体20。导向结构30设置在第一关节假体10和第二关节假体20之间，导向结构30包括滑槽座31和滑块32，滑块32能够在滑槽座31的弧形滑槽311内进行滑动，以恢复寰椎1和枢椎2之间的旋转功能。因此，本实施例的技术方案能够有效地解决相关技术中的融合固定寰椎和枢椎使得患者颈部旋转受到限制的问题。
39.在本实施例中，滑槽座31由超高分子量聚乙烯或者陶瓷制成，上述材料具有较好的耐磨性能。寰枢关节假体除滑槽座31以外的其他的结构均采用金属合金制成，例如可以由钛合金制成。钛合金具有轻度高、耐腐蚀性能好的优点，采用钛合金制造出的假体也具有上述的优点。
40.如图1至图3所示，在本实施例中，滑块32设置在第一关节假体10上并向下延伸，第
二关节假体20上设置有安装槽21，滑槽座31设置在安装槽21内。当然，在其他可行的实施方式中，滑槽座可以设置在第一关节假体上；对应地，滑块设置在第二关节假体上。
41.如图1和图2所示，弧形滑槽311的中心线所在圆的圆心位于枢椎2的齿突的中轴线上，弧形滑槽311的槽深小于滑槽座31的厚度。具体地，弧形滑槽311的中心线是指沿径向方向上，距离弧形滑槽311靠近齿突的侧壁和弧形滑槽311远离齿突的侧壁距离相等的弧线，这也是滑块32滑动的路径。弧形滑槽311的中心线所在圆的圆心位于枢椎2的齿突的中轴线上，使得第一关节假体10和第二关节假体20之间的旋转运动的旋转轴心与位于枢椎2的齿突的中轴线重合，以模拟人体健康状态下寰椎1和枢椎2之间的旋转运动，符合人体工学设计。弧形滑槽311的槽深小于滑槽座31的厚度，即弧形滑槽311的槽底具有一定的厚度，能够对滑块32进行支撑，这样滑块32的弧形滑槽311内滑动时，滑块32的底部不会触碰到患者的健康骨质。
42.如图8所示，在本实施例中，第一关节假体10上设置有第四安装孔14，滑块32插设在第四安装孔14内。具体地，第四安装孔14可以为具有一定弧度的楔形，滑块32上部的形状与第四安装孔14相匹配，这样能够保证滑块32和第一关节假体10之间连接的稳定性。当然，在其他可行的实施方式中，第四安装孔14也可以是横截面为矩形、圆形或者椭圆形的孔。
43.在本实施例中，滑块32的数量为一个。在其他可行的实施方式中，滑块的数量也可以为多个，对应地，第四安装孔的数量也为多个，这样能够增加结构强度。
44.如图9至图12所示，在本实施例中，滑槽座31包括座体312和设置在座体312的侧壁上的环形支撑板313，安装槽21为阶梯槽，环形支撑板313设置在阶梯槽的台阶面上。通过安装槽21的台阶面支撑环形支撑板313，使得滑槽座31和安装槽21之间的装配更加稳定，同时具有结构简单、易于生产制造的优点。
45.如图7和图12所示，在本实施例中，弧形滑槽311的槽宽由上至下逐渐减小。即弧形滑槽311沿径向方向的纵向截面为倒梯形。这样设置使得植入假体时，更容易实现滑块32和弧形滑槽311之间的对位，使得假体的植入更加容易。
46.在本实施例中，安装槽21包括第一安装槽和位于第一安装槽下方的第二安装槽，第一安装槽的槽宽大于第二安装槽的槽宽，座体312与第二安装槽之间通过锥面配合。随着滑块32在弧形滑槽311内滑动向滑槽座31施加向下的力使得座体312与第二安装槽之间的锥面配合更为紧密，这样能够实现安装槽21和座体312之间的紧密配合，避免滑槽座31安装槽21中脱出，保证寰枢关节假体的稳定性。
47.如图4、图9和图10所示，在本实施例中，第二关节假体20的侧壁上设置有贯穿第二关节假体20的侧壁的第一安装孔22，第一安装孔22内穿设有与滑槽座31抵顶配合的紧固件。在本实施例中，紧固件为圆头螺钉，通过紧固件抵紧滑槽座31，可以使得滑槽座31和安装槽21之间的装配更加稳定，进而保证假体植入患者体内之后的稳定性。
48.在其他可行的实施方式中，例如当滑槽座由超高分子量聚乙烯材料制成时，紧固件也可以为尖头螺钉，紧固件的尖端可以旋拧至滑槽座内，使得滑槽座和第二关节假体之间的连接更为紧密。
49.如图1至图6以及图13所示，在本实施例中，第一关节假体10上设置有第一连接结构11，第一连接结构11包括第一连杆111和第一螺钉112，第一关节假体10的侧壁上设置有第二安装孔12，第一螺钉112包括第一螺纹段1121和设置在第一螺纹段1121的一端的第一
连接座1122，第一连杆111的第一端穿设在第二安装孔12内，第一连杆111的第二端穿设在第一连接座1122内。具体地，在本实施例中，第一关节假体10的周向上的两端分别设置有一个第一连接结构11。第一连杆111的第一端与设置于第一关节假体10的周向上的端部的第二安装孔12之间过盈配合或者通过焊接连接在一起，第一连杆111的第二端与第一螺钉112的第一连接座1122使用螺塞紧固配合，第一螺钉112的第一螺纹段1121旋拧进患者的寰椎内，以实现将第一关节假体10固定到患者的寰椎上。
50.如图1至图6以及图13所示，在本实施例中，第二关节假体20上设置有第二连接结构23，第二连接结构23包括第二连杆231和第二螺钉232，第二关节假体20的侧壁上设置有第三安装孔24，第二螺钉232包括第二螺纹段2321和设置在第二螺纹段2321的一端的第二连接座2322，第二连杆231的第一端穿设在第三安装孔24内，第二连杆231的第二端穿设在第二连接座2322内。具体地，在本实施例中，第二关节假体20的周向上的两端分别设置有一个第二连接结构23。第二连杆231的第一端与设置于第二关节假体20的周向上的端部的第三安装孔24之间过盈配合或者通过焊接连接在一起，第二连杆231的第二端与第二螺钉232的第二连接座2322使用螺塞紧固配合，第二螺钉232的第二螺纹段2321旋拧进患者的枢椎内，以实现将第二关节假体20固定到患者的枢椎上。
51.具体地，第一连杆111和第二连杆231的直径有3.0mm和3.5mm两种规格，第一连杆111和第二连杆231的长度在20mm至70mm之间。在植入假体时，可以通过弯棒器调整第一连杆111和第二连杆231的弯曲方式，以适应不同患者的寰椎和枢椎的形态。在本实施例中，第一螺钉112和第二螺钉232均为椎弓根螺钉。
52.如图1、图3至图6所示，第一关节假体10靠近寰椎1的一侧设置有第一连接部13，第一连接部13向上延伸；第二关节假体20靠近枢椎2的一侧设置有第二连接部25，第二连接部25向下延伸。将假体植入至患者体体内时，通过第一连接部13与患者的寰椎的骨骼连接，并通过第二连接部25与患者的枢椎的骨骼连接，同时，第一连接部13向上延伸、第二连接部25向下延伸，增大了第一关节假体10和第二关节假体20和患者骨骼之间的连接面积，保证了假体植入之后的稳定性。
53.如图5和图6所示，第一连接部13靠近寰椎1的一侧设置有第一多孔结构层131；第二连接部25靠近枢椎2的一侧设置有第二多孔结构层251。第一多孔结构层131和第二多孔结构层251便于骨细胞的长入，能够保证假体植入之后的稳定性。具体地，第一多孔结构层131和第二多孔结构层251为相互连通的多向微孔隙结构；孔隙直径范围设置在500-1200μm的范围之间，可以根据不同人群的骨质密度来设置孔隙率，加速成骨细胞的附着和生长，加快融合效率，术后第一多孔结构层131和第二多孔结构层251会与松质骨结构融合以达到长期稳定寰枢关节假体的效果。
54.在本实施例中，寰枢关节假体除第一连接结构11、第二连接结构23和滑槽座31以外的结构均采用增材制造(3d打印)加工而成，增材制造能够加工出复杂结构，适用于关节假体的加工制造。同时，增材制造的加工方式较为灵活，可以根据不同的患者的需求对第一关节假体10、第二关节假体20以及滑槽座31的曲率进行设计调整。具体地，如图2所示，在本实施例中，弧形滑槽311的中心线的圆心角为夹角a(即为寰枢关节假体的活动度)，夹角a在45
°
至90
°
的范围内，根据不同患者的伤病程度的不同，将夹角a设置在该范围区间内，可以防止过度活动导致的损伤。第一连杆111和第二连杆231采用传统的减材制造方式加工而
成，具有易于加工、成本低的优点。
55.应用本实施例的技术方案，可以治疗寰枢椎失稳、脱位、骨质破坏等病理改变导致的一系列疾病，实现寰枢椎脱位的复位与固定，避免植入颅骨螺钉，能够减轻患者的心理压力，降低并发症发病概率。传统寰枢椎复位的内固定系统牺牲了寰枢椎的转动功能，在术后活动中存在复位钉棒与横连器的连接会发生松动的风险。本实施例的技术方案不仅能够解决相关技术中术后固定不稳定的问题还可以最大程度地保留颈椎关节的活动度。寰枢关节假体的制造同时采用增材制造与减材制造技术，能够实现寰枢关节假体的定制化生产，适配不同的患者，减少患者的不适感。
56.在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
57.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
58.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
59.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种寰枢关节假体，设置在寰椎(1)和枢椎(2)之间，其特征在于，所述寰枢关节假体包括：第一关节假体(10)，设置在寰椎(1)上；第二关节假体(20)，设置在枢椎(2)上；导向结构(30)，包括滑槽座(31)和滑块(32)，所述滑槽座(31)内设置有弧形滑槽(311)，所述滑块(32)位于所述弧形滑槽(311)内，所述滑槽座(31)和所述滑块(32)中的一个设置在所述第一关节假体(10)上，另一个设置在所述第二关节假体(20)上。2.根据权利要求1所述的寰枢关节假体，其特征在于，所述滑块(32)设置在所述第一关节假体(10)上并向下延伸，所述第二关节假体(20)上设置有安装槽(21)，所述滑槽座(31)设置在所述安装槽(21)内。3.根据权利要求2所述的寰枢关节假体，其特征在于，所述弧形滑槽(311)的中心线所在圆的圆心位于枢椎(2)的齿突的中轴线上，和/或，所述弧形滑槽(311)的槽深小于所述滑槽座(31)的厚度。4.根据权利要求2所述的寰枢关节假体，其特征在于，所述滑槽座(31)包括座体(312)和设置在所述座体(312)的侧壁上的环形支撑板(313)，所述安装槽(21)为阶梯槽，所述环形支撑板(313)设置在所述阶梯槽的台阶面上。5.根据权利要求3所述的寰枢关节假体，其特征在于，所述弧形滑槽(311)的槽宽由上至下逐渐减小。6.根据权利要求2所述的寰枢关节假体，其特征在于，所述第二关节假体(20)的侧壁上设置有贯穿所述第二关节假体(20)的侧壁的第一安装孔(22)，所述第一安装孔(22)内穿设有与所述滑槽座(31)抵顶配合的紧固件。7.根据权利要求1至6中任一项所述的寰枢关节假体，其特征在于，所述第一关节假体(10)上设置有第一连接结构(11)，所述第一连接结构(11)包括第一连杆(111)和第一螺钉(112)，所述第一关节假体(10)的侧壁上设置有第二安装孔(12)，所述第一螺钉(112)包括第一螺纹段(1121)和设置在所述第一螺纹段(1121)的一端的第一连接座(1122)，所述第一连杆(111)的第一端穿设在所述第二安装孔(12)内，所述第一连杆(111)的第二端穿设在所述第一连接座(1122)内。8.根据权利要求1至6中任一项所述的寰枢关节假体，其特征在于，所述第二关节假体(20)上设置有第二连接结构(23)，所述第二连接结构(23)包括第二连杆(231)和第二螺钉(232)，所述第二关节假体(20)的侧壁上设置有第三安装孔(24)，所述第二螺钉(232)包括第二螺纹段(2321)和设置在所述第二螺纹段(2321)的一端的第二连接座(2322)，所述第二连杆(231)的第一端穿设在所述第三安装孔(24)内，所述第二连杆(231)的第二端穿设在所述第二连接座(2322)内。9.根据权利要求1至6中任一项所述的寰枢关节假体，其特征在于，所述第一关节假体(10)靠近所述寰椎(1)的一侧设置有第一连接部(13)，所述第一连接部(13)向上延伸；所述第二关节假体(20)靠近所述枢椎(2)的一侧设置有第二连接部(25)，所述第二连接部(25)向下延伸。10.根据权利要求9所述的寰枢关节假体，其特征在于，
所述第一连接部(13)靠近所述寰椎(1)的一侧设置有第一多孔结构层(131)；所述第二连接部(25)靠近所述枢椎(2)的一侧设置有第二多孔结构层(251)。

技术总结
本发明提供了一种寰枢关节假体，设置在寰椎和枢椎之间，寰枢关节假体包括：第一关节假体，设置在寰椎上；第二关节假体，设置在枢椎上；导向结构，包括滑槽座和滑块，滑槽座内设置有弧形滑槽，滑块位于弧形滑槽内，滑槽座和滑块中的一个设置在第一关节假体上，另一个设置在第二关节假体上。本申请的技术方案能够有效地解决相关技术中的融合固定寰椎和枢椎使得患者颈部旋转受到限制的问题。患者颈部旋转受到限制的问题。患者颈部旋转受到限制的问题。


技术研发人员：郭宇辰 王圣林 李健
受保护的技术使用者：北京理贝尔生物工程研究所有限公司
技术研发日：2021.12.28
技术公布日：2022/3/8