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CN107736956B - 一种可记录压力和运动的人工智能颈椎间盘 - Google Patents

一种可记录压力和运动的人工智能颈椎间盘 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种可记录压力和运动的人工智能颈椎间盘，包括上板、支撑体、下板、至少一个压力传感器、角度位移感受器、无线通讯模块以及微型电池，支撑体与上板可相对活动，支撑体为高分子材料，支撑体内设有压力传感器、无线通讯模块和微型电池，上板和下板内均设有角度位移感受器、无线通讯模块和微型电池。本发明中支撑体可单独更换，可通过微创手术进行更换，避免板骨愈合界面的再次破坏；支撑体通过压力感受器可实时感应压力变化以及压力位置分布，角度位移感受器可独立实时记录三维空间的角度变化参数，可无创、不间断的实时监测假体的功能和状态，从而详细评估患者在颈椎人工椎间盘置换术后近期及中远期风险、指导康训练。

Description

一种可记录压力和运动的人工智能颈椎间盘
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种可记录压力和运动的人工智能颈椎间盘
背景技术
颈椎为了适应视觉，听觉和嗅觉的刺激反应，需要有较大而敏锐的可动性。因此，颈椎的活动范围要比胸椎和腰椎大得多，如前屈后伸、左右侧屈、左右旋转以及上述运动综合形成的环转运动。
颈椎间盘是位于颈椎两椎体之间，由软骨板、纤维环、髓核组成的一个密封体。上下有软骨板，是透明软骨覆盖于椎体上，下面骺环中间的骨面。上下的软骨板与纤维环一起将髓核密封起来。纤维环由胶原纤维束的纤维软骨构成，位于髓核的四周。纤维环的纤维束相互斜行交叉重叠，使纤维环成为坚实的组织，能承受较大的弯曲和扭转负荷。对于颈椎间盘切除后的患者需要用到人工颈椎间盘。
但是通过手术植入人工颈椎间盘后，医生只能定期(例如术后1周、3个月、6个月、1年、2年等)通过多次复查颈椎X线、CT等办法对病人进行人工椎间盘在体内的功能评估，这种状态评估实际是对某时间点状态的评估，不能反应人工椎间盘在各种姿势、动作、状态下的全面动态的状态。且目前复查的X、CT等检查手段所产生的辐射，是患者复查时难以避免的。
发明内容
本发明旨在提供一种可记录压力和运动的人工智能颈椎间盘，以代替原来的颈椎间盘并行使其功能，实现保留运动节段、避免相邻节段出现继发性退变，并通过其内的感应器实时反应人工颈椎间盘的功能状态。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种可记录压力和运动的人工智能颈椎间盘，包括上板、支撑体、下板、至少一个压力传感器、角度位移感受器、无线通讯模块以及用于供电的微型电池，支撑体顶部与上板连接，支撑体底部与下板连接，支撑体与下板静联接，所述支撑体与上板可相对活动，所述支撑体为高分子材料，所述支撑体内设有压力传感器、无线通讯模块和微型电池，上板和下板内均设有角度位移感受器、无线通讯模块和微型电池，所述压力传感器和角度位移感受器均与无线通讯模块电联接。
进一步的，支撑体的上表面为外凸的弧面，上板的下表面有与支撑体上表面适配的圆形凹槽，支撑体与圆形凹槽间隙配合，所述支撑体的下表面设有至少两个卡槽，所述卡槽围绕支撑体的轴线等间隔设置，下板的顶面有与卡槽适配的卡块。
进一步的，所述支撑体的上表面为外凸的弧面，所述支撑体的下表面为平面。
进一步的，所述上板和下板内各设有一个陀螺仪，所述陀螺仪与无线通讯模块电联接。
其中，所述上板的上表面的中央设有一排齿棘A，下板的下表面设有两排齿棘B，两排齿棘B分别位于下板的左右两侧，齿棘A的排列方向与齿棘B的排列方向平行。
进一步的，所述下板左右两侧上翘。
其中，所述上板和下板的左右两侧均有便于夹持的缺口，上板上的缺口贯通上板的上表面和下表面，下板上的缺口贯通下板的上表面和下表面。
进一步的，上板和下板的外表面有钽金属涂层。
其中，支撑体的材质为聚醚醚酮。进一步的，卡槽贯穿支撑体的上表面、下表面和侧面。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.支撑体通过压力感受器可实时感应压力变化以及压力位置分布，上下板内的角度位移感受器可独立实时记录三维空间X、Y、Z轴空间的角度变化参数。以上压力和角度记录参数均可通过无线通讯模块汇总并与外界匹配的通讯模块进行数据传输。该装置能实现无创、持续不间断的实时监测假体的功能和状态，从而详细评估患者在颈椎人工椎间盘置换术后近期及中远期风险、指导康训练；
2.本发明中支撑体可单独更换，当支撑体磨损后或体内工作不理想时，可通过微创手术进行更换，避免板骨愈合界面的再次破坏。
附图说明
图1是实施例1的分解图；
图2是实施例1中支撑体安装在下板上时的示意图；
图3是本发明的三维图；
图4是上板的结构示意图；
图5是实施例1中下板的立体图；
图6是实施例1中下板的主视图；
图7是支撑体的结构示意图；
图中：1-上板、2-支撑体、3-下板、4-卡槽、5-卡块、6-齿棘A、7-齿棘B、8-弯曲部、9-缺口、10-圆形凹槽。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。
实施例1
如图1、2、3所示，本实施例公开的可记录压力和运动的人工智能颈椎间盘，包括上板1、支撑体2、下板3、至少一个压力传感器、角度位移感受器、无线通讯模块以及用于供电的微型电池，支撑体2顶部与上板1连接，支撑体2底部与下板3连接，支撑体2与下板3静联接，支撑体2与上板1可相对活动，支撑体2为高分子材料，支撑体2内设有压力传感器、无线通讯模块和微型电池，上板1和下板3内均设有角度位移感受器、无线通讯模块和微型电池，压力传感器和角度位移感受器均与无线通讯模块电联接。压力传感器可准确测量压力的变化，，通过实时监测，方便指导术后康复及训练跟进，压力过大或分布不均可导致假体功能损失和磨损。无线通讯模块将压力传感器、角度位移感受器的测量信号传输至体外终端以及接收处理执行指令。上板1和下板3的外表面有钽金属涂层，支撑体2的材质为聚醚醚酮，polyetheretherketone(简称PEEK)。
支撑体2内可设置等横截面积的压力传感器也可以设置多个压力感受器。使用时，每一个支撑体2具有唯一数码识别标志，可通过软件或者APP读取其在体内的压力变化。
如图7所示，支撑体2的上表面为外凸的弧面，上板1的下表面有与支撑体4上表面适配的圆形凹槽10，支撑体2与圆形凹槽10间隙配合，使支撑体2可相对于上板1转动。支撑体2的下表面设有至少两个卡槽4，卡槽4围绕支撑体2的轴线等间隔设置，下板3的顶面有与卡槽4适配的卡块5。支撑体2的下表面为平面，下板3与支撑体2的接触面为平面。卡槽4贯穿支撑体2的上表面、下表面和侧面。
其中，如图4所示，上板1的上表面的中央设有一排齿棘A6，齿棘A6有3个。如图5所示，下板3的下表面设有两排齿棘B7，两排齿棘B7分别位于下板3的左右两侧，齿棘A6的排列方向与齿棘B7的排列方向平行，每排有两个齿棘B7。
如图5、6所示，下板3左右两侧上翘，形成顺应钩椎关节形态的弯曲部8，当支撑体2安装在下板3上时，弯曲部8的高度不高于支撑体2。其中，上板1和下板3的左右两侧均有便于夹持的缺口9，上板1上的缺口9贯通上板1的上表面和下表面，下板3上的缺口9贯通下板3的上表面和下表面。
本发明中支撑体2与上板1间隙配合，与下板3卡接，可单独取下支撑体2，当支撑体2磨损后或体内工作不理想时，可进行微创手术单独更换，避免板骨界面的损害。
通过压力，指导术中人工颈椎间盘的高度及置入位置的判断，操作简单安全。实时记录术后假体在体内真实的压力变化，无损无害实时监测假体的功能和状态，从而评估患者在置换术后近期及中远期风险、指导康复训练。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于：上板1和下板3内各设有一个陀螺仪，陀螺仪与无线通讯模块电联接。陀螺仪也由微型电池供电。上板1和下板3内的角度位移感受器可独立实时记录三维空间X、Y、Z轴空间的角度变化参数。无线通讯模块将陀螺仪的信号传输至体外终端以及接收处理执行指令。
本发明中支撑体可单独更换，当支撑体磨损后或体内工作不理想时，可通过微创手术进行更换，避免板骨愈合界面的再次破坏；支撑体通过压力感受器可实时感应压力变化以及压力位置分布，上下板内的角度位移感受器可独立实时记录三维空间X、Y、Z轴空间的角度变化参数。以上压力和角度记录参数均可通过无线通讯模块汇总并与外界匹配的通讯模块进行数据传输。该装置能实现无创、持续不间断的实时监测假体的功能和状态，从而详细评估患者在颈椎人工椎间盘置换术后近期及中远期风险、指导康训练。
当然，本发明还可有其它多种实施方式，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种可记录压力和运动的人工智能颈椎间盘，其特征在于:包括上板(1)、支撑体(2)、下板(3)、至少一个压力传感器、角度位移感受器、无线通讯模块以及用于供电的微型电池，支撑体(2)顶部与上板(1)连接，支撑体(2)底部与下板(3)连接，支撑体(2)与下板(3)静联接，所述支撑体(2)与上板(1)可相对活动，所述支撑体(2)为高分子材料，所述支撑体(2)内设有压力传感器、无线通讯模块和微型电池，上板(1)和下板(3)内均设有角度位移感受器、无线通讯模块和微型电池，所述压力传感器和角度位移感受器均与无线通讯模块电联接。
2.根据权利要求1所述的可记录压力和运动的人工智能颈椎间盘，其特征在于：所述支撑体(2)的上表面为外凸的弧面，上板(1)的下表面有与支撑体(4)上表面适配的圆形凹槽(10)，支撑体(2)与圆形凹槽(10)间隙配合，所述支撑体(2)的下表面设有至少两个卡槽(4)，所述卡槽(4)围绕支撑体(2)的轴线等间隔设置，下板(3)的顶面有与卡槽(4)适配的卡块(5)。
3.根据权利要求2所述的可记录压力和运动的人工智能颈椎间盘，其特征在于：所述支撑体(2)的下表面为平面。
4.根据权利要求1所述的可记录压力和运动的人工智能颈椎间盘，其特征在于：所述上板(1)和下板(3)内各设有一个陀螺仪，所述陀螺仪与无线通讯模块电联接。
5.根据权利要求1所述的可记录压力和运动的人工智能颈椎间盘，其特征在于：所述上板(1)的上表面的中央设有一排齿棘A(6)，下板(3)的下表面设有两排齿棘B(7)，两排齿棘B(7)分别位于下板(3)的左右两侧，齿棘A(6)的排列方向与齿棘B(7)的排列方向平行。
6.根据权利要求1或5所述的可记录压力和运动的人工智能颈椎间盘，其特征在于：所述下板(3)左右两侧上翘。
7.根据权利要求1所述的可记录压力和运动的人工智能颈椎间盘，其特征在于：所述上板(1)和下板(3)的左右两侧均有便于夹持的缺口(9)，上板(1)上的缺口(9)贯通上板(1)的上表面和下表面，下板(3)上的缺口(9)贯通下板(3)的上表面和下表面。
8.根据权利要求1所述的可记录压力和运动的人工智能颈椎间盘，其特征在于：上板(1)和下板(3)的外表面有钽金属涂层。
9.根据权利要求1所述的可记录压力和运动的人工智能颈椎间盘，其特征在于：支撑体(2)的材质为聚醚醚酮。
10.根据权利要求2所述的可记录压力和运动的人工智能颈椎间盘，其特征在于：卡槽(4)贯穿支撑体(2)的上表面、下表面和侧面。
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