[发明专利]一种人工腰椎间盘

说明书

技术领域

本发明涉及骨科医疗、材料与力学科学，特别提供了一种用于替代人体腰椎间盘的人工腰椎间盘。

背景技术

在人们的生活中，由于各种原因所致的腰椎间盘病变均可以使椎间盘的完整性受到破坏，从而使腰椎间盘丧失其原有的功能，并影响到人类日常活动。然而无论是椎间盘摘除术还是脊柱融合术，均破坏了病变节段的生理状态，同时也改变了相邻节段椎间盘和其他组织的生物力学状态，导致了退变的加重，因此，其远期疗效均欠佳。

为了克服上述困难，近几十年人们把目光投向了人工腰椎间盘。以下简介其相关知识：

1、人工腰椎间盘的设计原则

1)材料性能：人体植入物必须具有良好的生物相容性、无毒性、无致癌性，在植入后不会引起局部的组织反应，因此这也成为了人工腰椎间盘材料的基本要求。由于椎间盘所承受的是压缩、弯曲和扭转的联合负载，同时产生张应力、压应力和剪切力，是脊柱功能单位的负载活动轴心，因此材料还必须要耐磨、耐腐蚀，并且具有良好的抗破坏、抗疲劳强度。除此之外，人工腰椎间盘材料的弹性模量应该尽量与骨组织相近，避免发生“应力遮挡”效应，防止植入物与椎骨的互相陷入(参见参考文献1 Kostuik JP.Intervertebral discreplacement.Clin Orthop Relat Res，1997；337：27-41.)。

2)运动学：人体脊柱的结构和功能复杂，可以在空间进行三维自由度的复杂运动，不同节段的脊柱，其运动范围和共轭运动特性各不相同。虽然目前暂时还不能在人工腰椎间盘上完全模拟出脊柱的复杂运动，但是在设计人工腰椎间盘时必须要尽可能的保证植入后脊柱运动的范围和运动轴心与原来正常的椎间盘保持一致，能够限制脊柱的过度扭转运动，避免造成脊柱的生物力学紊乱和神经组织损伤(参见参考文献1 Kostuik JP.Intervertebral disc replacement.Clin Orthop Relat Res，1997；337：27-41.)。

3)固定：人工腰椎间盘的固定通常包括即刻固定和长久固定。即刻固定多采用机械固定，通过螺丝钉、钩、刺、栓等与周围骨质嵌合而获得暂时的固定，但如果没有获得长久固定，即刻固定的有效固定作用时间通常小于6周。而无论哪一种即刻固定都可能存在即刻固定装置松动的现象，因此获得有效的长久固定尤为重要。长久固定大多依赖假体与椎体表面的组织反应，因此，植入假体的上下面大多采用螺纹状界面，或设计成多孔面(如表面喷涂羟基磷灰石)，并制动6周，待骨和纤维组织长入才能获得可靠的长久固定(参见参考文献1Kostuik JP.Intervertebral disc replacement.Clin Orthop Relat Res，1997；337：27-41.)。

4)安全性：人工腰椎间盘在设计时还应使安装假体方便安全、手术创伤小、拆除和翻修假体方便。在遭遇车祸和其他突发意外暴力时假体能保持完整。假体万一发生破坏也能保持其整体外形不向周围突出和移位，以免对周围神经血管组织和脊柱之间的关节造成较大的损伤(参见参考文献1 Kostuik JP.Intervertebral disc replacement.Clin Orthop Relat Res，1997；337：27-41.)。

2、人工腰椎间盘的类型和应用进展

根据组成人工腰椎间盘假体材料的不同可以将人工腰椎间盘分为3种：即非金属、金属和两者的结合体，三种材料的人工腰椎间盘目前都有研究。

1)非金属材料人工腰椎间盘

非金属假体的主要优点是机械性能与人体椎间盘相似，其较低的弹性模量更接近于椎间盘的力学特性。植入物包括一个或多个具有缓冲结构的、由各种形状塑料块组成的弹性物以模仿椎间盘的髓核和纤维环。