[发明专利]一种可调节型自应力刺激人工椎体

说明书

本发明公开一种可调节型自应力刺激人工椎体，包括外套筒、内套筒和可变形结构；外套筒、内套筒均为一端开口，另一端具有端面，外套筒的开口端套装在内套筒的开口端，外套筒、内套筒滑动配合，外套筒与内套筒之间通过可调节弹性支撑结构支撑；可变形结构位于外套筒和内套筒内，可变形结构支撑外套筒和内套筒的端面，可变形结构包括沿外套筒、内套筒的轴向形变；外套筒和/或内套筒的侧壁设有植骨孔。本发明能够提供轴向应力和径向应力，有利于骨骼的生长和融合，并且在患者平卧时也能够提供应力刺激。

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种可调节型自应力刺激人工椎体。

背景技术

现阶段的可调节型自应力刺激人工椎体，有的有撑开作用，但是在撑开的时候操作繁琐；不能产生稳定的合适的弹性形变和应力刺激；尤其是不能精确调整应力大小和解决平卧位时应力刺激缺乏的问题。

应力刺激，人体骨组织的生长发育和骨病康复过程中不断地发生着塑建和重建以适应周围的环境。骨只有在不断地适应承受外力产生应力刺激的力学环境中，才能不断进行骨结构自身的改建、塑形以适应外部环境的变化。

骨的应力适应性又称骨的功能适应性，具体表现就是，当骨需要增加时，有骨形成增加它们完成其功能的本领；当需要减少时，有骨吸收，降低它们完成其功能的本领，可见骨的生长、发育、萎缩和消退等变化与其承受的应力有密切的关系。活体骨不断进行着生长、加强和再吸收，这个过程叫骨的重建。骨重建的目标总是使内部结构和外部形态适应于其载荷环境的变化，分为两种：表面重建和内部重建。表面重建是指在骨表面上发生的骨材料的再吸收或沉积，是一个长期缓慢的过程，一般要延续数月或数年；内部重建是指骨组织内部矿物质含量及孔隙度的变化引起的骨组织体积密度和质量改变，可在很短时间内完成。对人来说，骨受伤重建的时间较短，量级为几周。

俄罗斯和美国的一项研究表明，10个月以上的太空飞行将导致全身骨量丢失，骨盆和股骨分别下降12％和8.2％，但头盖骨由于在失重状态下血液重新进行了分配，流向头部增多，血流应力刺激使头部骨量得到补偿，所以其骨量没有明显下降。

骨生物力学中的应力遮挡效应，应力遮挡的现象是骨重建效应的重要体现。在骨骼中，骨组织中的成骨细胞和破骨细胞通过感受力学刺激来对骨的生长或吸收进行调控。当骨的应变低于50-100微应变、应力低于1-2MPa时，骨组织发生吸收；当骨的应变高于1000-1500微应变、应力高于约20MPa时，骨组织发生生长；而当骨的应变进一步高于约3000微应变、应力高于约60MPa时，骨组织发生损伤。

当骨组织中发生应力遮挡时，骨上的应力水平往往长期处于较低的水平，从而使得骨组织逐渐发生吸收，造成骨折部位的骨质疏松，成为术后再骨折的重要诱因。

Wolff定律：骨骼的功能是承受活动期间骨组织的机械应变，骨骼具有适应这些功能需要的能力，这一现象在一个世纪前就被认识到，称之为Wolff定律(伍尔夫定律)。骨力求达到一种最佳结构，即骨骼的形态与物质受个体活动水平的调控，使之足够承担力学负载，但并不增加代谢转运的负担。

骨骼是生物体，有其自身变化的规律。Wolff定律指出：骨骼的生长会受到力学刺激影响而改变其结构。用之则强，废用则弱。

目前各种弹性形变技术都是利用弹性材料和机械设计，利用自身重力，在站立和负重的情况下和站立活动的时候才可以发生形变，才可以发生“压缩微形变”，才可以让骨折断端或椎骨植骨部分承受更多的应力刺激，从而达到应力促进成骨、骨折愈合、椎间融合的作用。患者平卧、卧床睡觉的时候不能发生“压缩微形变”，而成年人平均睡眠时间可能8小时左右，术后患者因为不能长时间负重，疼痛等原因，患者卧床时间可能达15小时或更多，不利于植骨融合和患者快速康复，因此患者术后卧床时间较长缺乏应力刺激有待改进内植物设计。

发明内容

本发明旨在提供一种可调节型自应力刺激人工椎体，能够提供轴向应力和径向应力，有利于骨骼的生长和融合，并且在患者平卧时也能够提供应力刺激。