本发明属于医用假体制造技术领域， 尤其是一种人工寰齿关节。 背景技术

人体的寰枢关节包括 3个独立的关节， 即由寰椎下关节突和枢椎上 关节突构成的两个寰枢外侧关节； 以及由枢椎齿突与寰椎前弓后面的后 关节面和寰椎横韧带之间构成的寰枢正中关节 ， 又称寰齿关节。 寰枢外 侧关节为平面状， 寰齿关节为车轴状， 两者配合能使头连同寰椎绕齿突 作旋转运动， 同时允许少量的屈伸和侧曲运动。

目前， 各种原因导致的寰枢椎不稳和颈上段脊髓受压 均需手术以解 除神经压迫， 前路齿状突切除减压术是较为理想的手术方式 ， 但由于该 手术破坏了寰齿关节结构， 会造成或加重颈椎不稳， 因此必须再行融合 术以消除不稳， 这种减压加融合的治疗方法一直被认为是标准 的治疗技 术， 然而在长期的实践过程中也出现了不少的问题 和缺陷。 譬如融合的 结果是在获得稳定的同时， 牺牲了寰枢关节最主要的旋转功能， 致使患 者术后头颈部活动特别是旋转运动明显受限， 而且融合后的颈椎由于运 动和弹性功能的丧失将会对颈椎的生理及生物 力学特性产生长期的负面 影响。 此外， 最为关注的问题是融合后临近未融合节段的应 力传导和应 力集中所导致的颈椎逐渐退变、 失稳和疼痛等并发症， 以及由此引发的 二次手术等问题。

因此， 如何在充分减压的基础上维持枕寰枢复合体的 稳定性， 并且 最大限度的保留其运动功能将是今后该部位内 固定技术发展的趋势。 针 对这一问题， 近年来颈椎外科医生开始寻求可以保留寰椎间 部分或全部 活动的脊柱非融合技术来取代传统的融合技术 。

一些学者设计出了人工寰齿关节， 期望以此达到既稳定了寰枢关节 又保留其旋转运动的目的。谭明生等（中国脊 柱脊髓杂志， 2004年第 14 卷第 10期 601-604)针对寰椎横韧带断裂的患者设计了一种� ��工寰齿半 关节， 在齿状突完整的前提下， 通过钩状关节面重建寰齿后关节， 既能 防止寰椎向前脱位， 又保留了寰枢椎之间的旋转活动。 该假体的植入前 提是齿状突必须是完整的， 因此该方法具有较大的局限性。 胡勇等 （中 国脊柱脊髓杂志， 2007年第 17卷第 2期 133-136)设计的人工寰齿关节 也是由寰椎部件和枢椎部件组成， 两者通过环套状结构相关节。 植入前 必须要在枢椎椎体上开骨槽， 破坏了枢椎的骨性结构， 降低了稳定性， 并且手术操作复杂， 增加了创伤和出血量， 这些都限制了其进一步的应 用研究。 我们依据正常成年人的解剖测量数据， 仿生设计出了人工寰椎 齿状突关节 (Bin Lu, Xijing He, Chenguang Zhao, Haopeng Li, Dong Wang.Biomechanical Study of Artificial Atlanto- Odontoid Joint. Spine. 2009. Volume 34. Number 18, pp 1893- 1899 ) , 其包括寰椎部件， 枢椎部件 和螺钉， 寰椎部件由对称的弧形固定板以及旋转袖套组 成， 固定板两端 设有螺钉孔， 枢椎部件由旋转轴和固定板组成， 其固定板上也设有两个 螺钉孔。 经过解剖实验和生物力学测试， 该假体具有放置稳定、 操作简 便等显著优点。 但是， 改假体只保留了寰枢椎之间的旋转功能， 无法进 行侧屈和屈伸运动， 不符合正常人体运动规律， 同时固定螺钉均为椎体 松质骨螺钉， 其钉道较短把持力较弱， 这些缺点均会导致该假体在人体 长期放置后发生松动乃至固定失败。

综上所述， 在现阶段， 国内外尚无成功设计完全符合人体生理功能 的人工寰齿关节并取得满意实验结果的报道。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点， 提供一种人工寰齿关 节， 这种人工寰齿关节能够从形态学和力学两方面 对正常人体寰齿关节 进行仿生， 使之既保证了寰枢椎之间正常的运动， 又具有可靠的固定效 果， 减少假体松动发生的可能。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：

这种人工寰齿关节， 包括寰椎部件、 枢椎部件、 关节部件和螺钉， 所述寰椎部件由对称的弧形固定板以及固定于 所述弧形固定板对称轴上 的旋转袖套组成， 弧形固定板的两端分别对称设有第一螺钉孔； 所述枢 椎部件由固定板和连接于固定板上方的底座组 成， 固定板分别向左下和 右下方对称伸出两对臂， 其两端分别设有第二螺钉孔和第三螺钉孔； 所 述底座为短圆柱形， 在底座的上方有一半球形的关节窝； 所述关节部件 由圆柱形的旋转轴和位于旋转轴下方的球形关 节头组成； 所述旋转轴与 寰椎部件的旋转袖套相关节， 球形关节头与枢椎部件底座上的关节窝相 关节。

上述关节窝包绕关节头三分之二以防止关节在 运动中脱出；所述螺 钉分别设于第一螺钉孔、 第二螺钉孔和第三螺钉孔内。

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。

上述旋转袖套的横截面外径为 10.0mm, 内径为 6.0mm， 高 6.0mm。 上述弧形固定板的两侧第一螺钉孔孔直径 3.5mm，螺钉孔圆心间距 离为 32.0mm。

上述枢椎部件的固定板板厚 1.6mm，该固定板向两侧对称伸出的两 对臂， 其中上方一对臂之间的夹角为 140° , 下方一对臂之间的夹角为 60°, 两对臂的末端各对称设有两个螺钉孔， 由上向下依次为第二螺钉孔 和第三螺钉孔， 第二螺钉孔为椎弓根螺钉孔， 椭圆形， 其中心点之间的 距离为 14.0mm， 第三螺钉孔为枢椎椎体螺钉孔， 直径 3.5mm， 圆心间 距离为 8.0mm; 所述底座高 5.0mm, 直径为 10.0mm, 底座上方关节窝 直径为 6.0mm， 关节窝底部距离底座底部 1.4mm。

上述关节部件的旋转轴高 6.0mm，直径 6.0mm;所述关节头为球形， 直径为 6.0mm。

上述第一螺钉孔和第三螺钉孔对应螺钉为松质 骨自攻螺钉， 直径 3.5mm, 长 13~22mm; 所述第二螺钉孔对应螺钉为椎弓根螺钉， 直径 3.5mm, 长 24~30mm。

上述第一螺钉孔进钉点位于寰椎侧块中点， 螺钉与矢状面呈向外 10°夹角； 第三螺钉孔进钉点位于枢椎椎体与侧块连线中 点， 螺钉与矢状 面呈向内 10°夹角， 第二螺钉孔进钉点为上关节面下 5mm与前正中矢状 面旁 6mm交汇处， 螺钉与矢状面呈向外 25°夹角， 与水平面呈向下 25° 夹角。

上述的人工寰齿关节， 其特征在于， 所述寰椎部件、 枢椎部件、 关 节部件和螺钉均采用医用钛合金材质。

本发明与现有技术相比， 具备以下有益效果：

本发明的人工寰齿关节假体从形态学和力学上 对正常人体寰齿关节 进行了仿生， 与现有技术仅仅保留旋转功能相比， 本假体采用了车轴和 球窝双重关节， 能够保留寰枢椎在各个方向上的运动， 更加符合人体生 理状态， 降低了运动过程中螺钉的应力， 减少假体发生松动的可能； 寰 椎部件采用向下和向后的弧度使寰椎部件更加 符合人体正常寰椎前弓形 态； 同时本发明采用椎弓根螺钉和椎体螺钉双重固 定枢椎部件， 其优点 在于能够显著增加假体的固定强度。 因此， 本发明在稳定的前提下， 最 大限度的保留了寰枢椎的运动功能，并且提供 了更为可靠和有效的固定。 附图说明

图 1为本发明的寰椎部件结构后视图；

图 2为本发明的寰椎部件结构俯视图；

图 3为本发明的关节部件结构示意图；

图 4为本发明的枢椎部件结构示意图；

图 5为本发明的枢椎部件结构剖切图；

图 6为本发明的寰椎部件、 关节部件和枢椎部件组合后示意图； 图 7A为本发明安装示意图；

图 7B为本发明寰椎部件螺钉进钉示意图；

图 7C为本发明枢椎部件椎体螺钉进钉示意图；

图 7D、 7E为本发明枢椎部件椎弓根螺钉进钉示意图； 其中， 1为弧形固定板； 2为旋转袖套； 3为第一螺钉孔； 4为旋转 轴； 5为球型关节头； 6为底座； 7为关节窝； 8为枢椎固定板的上方臂； 9为第二螺钉孔； 10为枢椎固定板的下方臂； 11为第三螺钉孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图

本发明的人工寰齿关节， 包括寰椎部件、 枢椎部件、 关节部件和螺 钉。 以下结合附图对各部件进行详细描述：

寰椎部件

参见图 1和图 2: 寰椎部件由对称的弧形固定板 1以及固定于弧形 固定板对称轴上的旋转袖套 2组成， 弧形固定板 1的两端分别对称设有 第一螺钉孔 3。

本发明的较佳实施例中， 弧形固定板 1具有向下 42°和向后 27°的 弧度， 其板厚 1.6mm， 高 6.0mm， 弧形固定板 1的两侧第一螺钉孔 3孔 直径 3.5mm， 螺钉孔圆心间距离为 32.0mm; 并且旋转袖套 2的横截面 外径为 10.0mm, 内径为 6.0mm， 高 6.0mm。

枢椎部件

参见图 4和图 5 : 枢椎部件由固定板和连接于固定板上方的底座 6 组成， 固定板分别向左下和右下方对称伸出两对臂， 其两端分别设有第 二螺钉孔 9和第三螺钉孔 11 ; 底座 6为短圆柱形， 在底座 6的上方有一 半球形的关节窝 7。，所述关节窝 7包绕关节头 5三分之二以防止关节在 运动中脱出； 螺钉分别设于第一螺钉孔 3、 第二螺钉孔 9和第三螺钉孔 11内。

在本发明的较佳实施例中， 枢椎部件的固定板板厚 1.6mm， 该固定 板向两侧对称伸出的两对臂， 其中上方一对臂 8 (即枢椎固定板的上方 臂） 之间的夹角为 140° ， 下方一对臂 10 (即枢椎固定板的下方臂） 之 间的夹角为 60° , 两对臂的末端各对称设有两个螺钉孔， 由上向下依次 为第二螺钉孔 9和第三螺钉孔 11， 第二螺钉孔 9为椎弓根螺钉孔， 椭圆 形，其中心点之间的距离为 14.0mm，第三螺钉孔 11为枢椎椎体螺钉孔， 直径 3.5mm， 圆心间距离为 8.0mm; 底座 6高 5.0mm， 直径为 10.0mm, 底座上方关节窝 7直径为 6.0mm，关节窝 7底部距离底座 6底部 1.4mm。 所述第一螺钉孔 3和第三螺钉孔 11对应螺钉为松质骨自攻螺钉， 直径 3.5mm, 长 13~22mm; 所述第二螺钉孔 9对应螺钉为椎弓根螺钉， 直径 3.5mm, 长 24~30mm。

关节部件

参见图 3 : 关节部件由圆柱形的旋转轴 4和位于旋转轴 4下方的球 形关节头 5组成； 旋转轴 4与寰椎部件的旋转袖套 2相关节， 球形关节 头 5与枢椎部件底座上的关节窝 7相关节。

在本发明的较佳实施例中， 关节部件的旋转轴 4 高 6.0mm， 直径 6.0mm; 关节头 5为球形， 直径为 6.0mm。

另外， 以上本发明所述的寰椎部件、 枢椎部件、 关节部件和螺钉均 采用医用钛合金材质。

本发明的人工寰齿关节假体的装配关系见图 6，旋转袖套 2套在旋转 轴 4上， 球型关节头 5位于关节窝 7内， 螺钉分别设于第一螺钉孔 3、 第二螺钉孔 9和第三螺钉孔 11内。转袖套与旋转轴、关节头与关节窝接 触部位均抛光为关节面光洁度， 保证关节在运动过程中较小的摩擦和磨 损。 寰椎部件固定板具有向下和向后的弧度， 与寰椎前弓的正常形态一 致， 旋转轴 4与旋转袖套 2组成的车轴关节能够保证寰枢椎之间不受限 制的旋转运动， 关节头 5与关节窝 7所组成的球窝关节则能够使寰枢椎 产生屈伸和侧屈运动， 本发明采用关节窝包绕关节头三分之二的设计 ， 保证了 10° 的屈伸和侧屈运动， 并且关节头在运动中不会脱出， 车轴关 节和球窝关节配合则能允许寰枢椎之间的多轴 运动， 这样的设计更加符 合正常人体生理运动规律。 图 7A为本发明安装于寰枢椎后的示意图， 寰椎部件采用侧块螺钉固定， 第一螺钉孔 3进钉点位于寰椎侧块中点， 螺钉与矢状面呈向外 10° 夹角 （图 7B); 枢椎部件采用椎体螺钉和椎弓 根螺钉双重固定， 枢椎椎体螺钉进钉点（即第三螺钉孔 11进钉点）位于 枢椎椎体与侧块连线中点， 螺钉与矢状面呈向内 10° 夹角 （图 7C ) , 枢 椎椎弓根螺钉进钉点 （即第二螺钉孔 9进钉点） 为上关节面下 5匪与前 正中矢状面旁 6匪交汇处， 螺钉与矢状面呈向外 25° 夹角， 与水平面呈 向下 25° 夹角 （图 7D, 图 7E)。

本发明的最佳实施例已被阐明， 由本领域普通技术人员做出的各种 变化或改型都不会脱离本发明的范围。