CN112402069A - 一种椎间融合器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种椎间融合器，所述椎间融合器包括：支撑结构；所述支撑结构上布设有晶体结构，所述晶体结构通过空间中相互搭接的连杆构建，所述连杆之间的空隙形成通孔。通过晶体结构匹配人体的骨弹性模量，使得椎间融合器符合人体的骨弹性模量。解决了由于每一个人骨骼的弹性模量都不相同，如果椎间融合器的弹性模量与人骨骼的弹性模量不匹配，则会导致植入人体的椎间融合器应力遮蔽效应，造成骨吸收，进而使骨结构假体松动，骨结构假体种植失败的技术问题。

Description

一种椎间融合器

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，尤其是指一种椎间融合器。

背景技术

目前，骨结构假体，比如椎间融合器的植入是一种常规的治疗方案。椎间融合器的结构设计中需要考虑到人体骨骼的弹性模量，每个人骨骼的弹性模量都不相同，甚至同一个人不同的骨骼，其弹性模量也会有差异。如果椎间融合器的弹性模量与人骨骼的弹性模量不同，植入人体后则会导致椎间融合器的应力遮蔽效应，造成骨吸收，进而使椎间融合器松动，骨结构假体种植失败。

所以发明人发现现有技术中至少存在如下问题，由于每一个人骨骼的弹性模量都不相同，如果椎间融合器的弹性模量与人骨骼的弹性模量不匹配，则会导致植入人体的椎间融合器应力遮蔽效应，造成骨吸收，进而使骨结构假体松动，骨结构假体种植失败的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种椎间融合器，其目的在于，通过晶体结构匹配人体的骨弹性模量，使得椎间融合器符合人体的骨弹性模量。

所述椎间融合器包括支撑结构；

所述支撑结构上布设有晶体结构；

所述晶体结构通过空间中相互搭接的连杆构建，所述连杆之间的空隙形成通孔。

可选地，所述通孔成层状排布。

可选地，所述支撑结构具有位于所述支撑结构两端的第一端面和第二端面，所述晶体结构布设于所述第一端面和所述第二端面之间的侧壁上。

可选地，所述第一端面和/或所述第二端面上分别排布设置多个突起部。

可选地，所述突起部与所述第一端面或所述第二端面连接一端向另一端截面逐渐递减。

可选地，所述第一端面和所述第二端面在所述支撑结构上相对设置，所述支撑结构上设置于有中心孔贯穿所述第一端面和所述第二端面。

可选地，位于所述第一端面与所述第二端面之间所述支撑结构的侧面上设置有器械孔，所述中心孔通过所述器械孔与所述支撑结构的侧面外连通。

可选地，位于所述支撑结构侧壁上所述晶体结构向所述中心孔方向延伸并与所述中心孔相接。

可选地，所述第一端面与所述第二端面之间形成的空间夹角。

可选地，所述支撑结构侧壁轮廓通过圆角实现圆弧过渡。

如上可见，基于上述实施例，通过晶体结构匹配人体的骨弹性模量，使得椎间融合器符合人体的骨弹性模量。解决了由于每一个人骨骼的弹性模量都不相同，如果椎间融合器的弹性模量与人骨骼的弹性模量不匹配，则会导致植入人体的椎间融合器应力遮蔽效应，造成骨吸收，进而使骨结构假体松动，骨结构假体种植失败的技术问题。

附图说明

图1为本发明椎间融合器3D模型示意图；

图2为本发明椎间融合器第一侧的结构示意图；

图3为本发明椎间融合器第二侧的结构示意图；

图4为本发明椎间融合器的俯视图示意图；

图5为本发明椎间融合器第三侧的结构示意图。

标记说明：

1 支撑结构

11 晶体结构

111 连杆

112 通孔

12 第一端面

13 第二端面

14 突起部

15 中心孔

16 器械孔

θ 空间夹角

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

下面以具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面几个具体实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

在本申请的一些实施例中，椎间融合器具有支撑、均分载荷等功能，能较好的恢复椎间隙高度和脊柱的生理曲度；

椎间融合器是聚醚醚酮(PEEK)材料，然而PEEK作为椎间融合器的制作材料不具有生物活性，与上下骨性终板组织不能实现真正的融合，大多数表面被纤维组织覆盖，容易产生微动，进而影响椎体间的生物力学稳定性，即会导致整体结构的稳定性得不到保证；钛合金椎间融合器具有较好的生物相容性和支撑强度；

椎间融合器多由实体框架结构和通孔结构组成。实体支撑多采用实体轴向支撑面或侧方支撑柱，这样会大大占用椎间融合器体积，导致融合器孔隙率过小，影响骨融合效果；现有椎间融合器通孔结构多采用上下表面主通孔或者孔隙结构，主通孔尺寸过大会影响融合器弹性模量；现有孔隙结构多采用规则的空间正八面体结构组成，多分布于椎间融合器的上下表面或左右侧面，孔隙率无法实现个性化定制；本发明中孔隙结构也承担支撑作用，实现椎间融合器孔隙率的最大化，兼顾弹性模量匹配和孔隙率大两个功能。

椎间融合器没有设置增大摩擦系数的，易造成植入后期松动、移位的问题。本发明的融合器有突起部和侧面器械槽，有利于配合输送工具将融合器送入椎间指定位置于融合器的固定。

图1为本发明椎间融合器3D模型示意图，图2为本发明椎间融合器第一侧的结构示意图，图3为本发明椎间融合器第二侧的结构示意图，图4为本发明椎间融合器的俯视图示意图，图5为本发明椎间融合器第三侧的结构示意图。如图1和图2，以及图3和图4、图5所示，在一实施例中，本申请提供了一种椎间融合器，所述椎间融合器包括支撑结构1；

支撑结构1上布设有晶体结构11；

晶体结构11通过空间中相互搭接的连杆111构建，连杆111之间的空隙形成通孔112。

在本实施例中通过在支撑结构1上布设的晶体结构11去匹配不同人的骨弹性模量。如上文中所述的内容，晶体结构11通过连杆111搭接出的桁架结构，连杆111之间的空隙形成通孔112，通孔112孔径(即图3中的D)的优选范围为100μm至800μm，连杆111杆径(即图3中的Dt)的优选范围为100μm至1500μm。另外，在晶体结构11中孔隙率也是非常重要的参数，孔隙率参数的优选范围为5％至90％。最终，晶体结构11会使椎间融合器的刚度接近人体骨骼的刚度，减少应力遮挡作用，刚度为1000至100000N/mm。调整椎间融合器的弹性模量具体的方法就是调整连杆111的杆径，以及空隙形成通孔112孔径，以及上述的孔隙率。椎间融合器的整体宽度为11毫米至16毫米，长度也为11毫米至16毫米，厚度为4毫米到12毫米。

在上述的结构下，有利于骨质的生长，促进骨融合，满足椎间融合手术的需求。

另外，椎间融合器为一体成型结构，其材料可以以钛合金为主，具体而言，椎间融合器材质的成分可以包括Al(铝)、V(钒)、Ti(钛)。Al(铝)的质量分数为5.5％至6.75％，V(钒)的质量分数为3.5％至4.5％，其中，杂质应当控制在Fe(铁)的质量分数在0.3％以下，C(碳)的质量分数在0.08％以下，N(氮)的质量分数在0.05％以下，H(氢)的质量分数在0.015％以下，O(氧)的质量分数在0.2％以下，其余为Ti(钛)。

在一实施例中，通孔112成层状排布。

在本实施例中提供了一种通孔112排布的具体方式，一方面可以使椎间融合器在受力时更加均匀，另一方面方便进行制作，由于椎间融合器的结构比较复杂，而且每个椎间融合器的晶体结构11也不同，晶体结构11对应的结构不同，所以很难通过机加工或者模具加工实现，但是可以采用3D打印的方式进行制作，那么如果通孔112采用层状排布，显然通孔112采用3D打印的逐层加工方式可以更加简单易行。

在一实施例中，支撑结构1具有位于支撑结构1两端的第一端面12和第二端面13，晶体结构11布设于第一端面12和第二端面13之间的侧壁上。

在本实施例中提供了一种晶体结构11在支撑结构1上的布设位置。在植入人体时，椎间融合器会被植入两节椎骨之间，第一端面12和第二端面13分别与上下两节椎骨接触，晶体结构11则设置于第一端面12和第二端面13之间的侧壁上。

在一实施例中，第一端面12和/或第二端面13上分别排布设置多个突起部14。

在本实施例中提供了一种在第一端面12和/或第二端面13上分别排布设置多个突起部14的具体实施方式。在将椎间融合器植入椎骨时，第一端面12和/或第二端面13会与上下两节椎骨接触，接触时为了确保椎间融合器在椎骨间的稳定性需要在接触面上设置突起部14。另外，突起部14设置在第一端面12和/或第二端面13上，也是一体成型到支撑结构1上。

在一实施例中，突起部14与第一端面12和/或第二端面13连接一端向另一端截面逐渐递减。

在本实施例中提供了一种突起部14与椎骨接触时，突起部14与椎骨接触一端的截面会比突起部14与支撑结构1连接一端的截面面积要小。优选地，突起部14可以采用锥台，锥台的下底面与支撑结构1连接并一体成型，锥台的上底面与椎骨接触。

在一实施例中，第一端面12和第二端面13在支撑结构1上相对设置，支撑结构1上设置于有中心孔15贯穿第一端面12和第二端面13。

在本实施例中提供了一种设置有中心孔15的椎间融合器，第一端面12和第二端面13可以理解为上下端面，第一端面12和第二端面13相对设置，在其中部上下贯穿一个中心孔15。另外，中心孔15到支撑结构1侧壁的距离范围为3到6毫米。

在一实施例中，位于第一端面12与第二端面13之间支撑结构1的侧面上设置有器械孔16，中心孔15通过器械孔16与支撑结构1的侧面外连通。

在本实施方式中提供了一种器械孔16在支撑结构1上的设置方式。

在一实施例中，位于支撑结构1侧壁上晶体结构11向中心孔15方向延伸并与中心孔15相接。

在本实施方式中提供了一种晶体结构11和中心孔15之间的设置关系。另外，通孔112也会将支撑结构1的外壁与所述中心孔15贯通。

在一实施例中，第一端面12与第二端面13之间形成的空间夹角θ。

在本实施例中提供了一种第一端面12与第二端面13的设置关系，由于人的椎骨具有生理曲度，所以第一端面12和第二端面13并非是相互平行的两个平面，而是所在延展面会形成夹角，即空间夹角θ。空间夹角θ的优选范围为0度到7度。

在一实施例中，支撑结构1侧壁轮廓通过圆角实现圆弧过渡。

在本实施例中由于最终椎间融合器将植入人体中，所以椎间融合器外轮廓都有必要采用圆角进行过渡。

另外，支撑结构1可以理解为一个矩形结构，其上下端面即为第一端面12和第二端面13，支撑结构1侧壁中的一个侧面为中部凸出，两侧弯曲的曲面。器械孔16设置在该曲面上，第一端面12和第二端面13的空间夹角θ的张开方向朝向该曲面的方向。

本领域技术人员可以理解，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本申请中。特别地，在不脱离本申请精神和教导的情况下，本申请的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合，所有这些组合和/或结合均落入本申请公开的范围。

具有的有益效果：

椎间融合器上设置的晶体结构11弹性模量接近人骨弹性模量，可避免发生应力遮挡。突起部14能够与颈椎关节的上下表面形状吻合，其目的在于防止水平滑移；通孔112有利于骨长入和骨骼融合。

晶体结构11，孔径100um-1500um,孔隙率达到5％至90％；椎间融合器的侧面中有三面分布有通孔，具有器械孔16的一侧，晶体结构11延伸至器械孔16的两侧。

椎间融合器的晶体结构11部分可以填充不同的晶格，成本低。不需要再植入人骨，减少创伤。

本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思路，并不用于限制本申请。对于本领域的技术人员来说，可以依据本发明的思路、精神和原则，在具体实施方式及应用范围上进行改变，其所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种椎间融合器，其特征在于，所述椎间融合器包括：支撑结构(1)；

所述支撑结构(1)上布设有晶体结构(11)；

所述晶体结构(11)通过空间中相互搭接的连杆(111)构建，所述连杆(111)之间的空隙形成通孔(112)。

2.根据权利要求1所述的椎间融合器，其特征在于，所述通孔(112)成层状排布。

3.根据权利要求1所述的椎间融合器，其特征在于，所述支撑结构(1)具有位于所述支撑结构(1)两端的第一端面(12)和第二端面(13)，所述晶体结构(11)布设于所述第一端面(12)和所述第二端面(13)之间的侧壁上。

4.根据权利要求3所述的椎间融合器，其特征在于，所述第一端面(12)和/或所述第二端面(13)上分别排布设置多个突起部(14)。

5.根据权利要求4所述的椎间融合器，其特征在于，所述突起部(14)与所述第一端面(12)和/或所述第二端面(13)连接一端向另一端截面面积逐渐递减。

6.根据权利要求3所述的椎间融合器，其特征在于，所述第一端面(12)和所述第二端面(13)在所述支撑结构(1)上相对设置，所述支撑结构(1)上设置于有中心孔(15)贯穿所述第一端面(12)和所述第二端面(13)。

7.根据权利要求6所述的椎间融合器，其特征在于，位于所述第一端面(12)与所述第二端面(13)之间所述支撑结构(1)的侧面上设置有器械孔(16)，所述中心孔(15)通过所述器械孔(16)与所述支撑结构(1)的侧面外连通。

8.根据权利要求6所述的椎间融合器，其特征在于，位于所述支撑结构(1)侧壁上所述晶体结构(11)向所述中心孔(15)方向延伸并与所述中心孔(15)相接。

9.根据权利要求3所述的椎间融合器，其特征在于，所述第一端面(12)与所述第二端面(13)之间形成的空间夹角(θ)。

10.根据权利要求3所述的椎间融合器，其特征在于，所述支撑结构(1)侧壁轮廓通过圆角实现圆弧过渡。

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