CN105852953A - 一种可灌注椎弓根螺钉 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可灌注椎弓根螺钉，包括内部具有中空结构的钉身、位于钉身末端一体成型的横杆固定结构、一端与钉身一端连接的灌注筒、与灌注筒相配合的推杆，钉身上设置有外螺纹，钉身上设置有与中空结构连通的渗出口，灌注筒为一通孔结构，其与钉身连接一端设置有与钉身末端中空壁匹配的连接结构，另一端设置有注入口，连接中空结构与渗出口的通道为一向着钉尖方向倾斜的倾斜通道。本发明能使黏稠阶段的PMMA顺利地通过倾斜通道自渗出口渗出，既降低了PMMA渗漏的带来的巨大风险，又大大增强了螺钉的固定强度和稳定性，不易出现螺钉松动、拔出等现象，同时也适用于骨质疏松症人群。

Description

一种可灌注椎弓根螺钉
技术领域
本发明涉及一种外科器械，具体涉及一种在椎弓根螺钉植入手术中使用的可灌注骨水泥等填充料的螺钉。
背景技术
在脊柱外科手术中，使用椎弓根螺钉的内固定技术已有50多年的历史，脊柱内固定的主要作用是稳定脊柱的动力节段以促进其融合。根据“三柱理论”，脊柱可分为前、中、后三柱，而椎弓根为贯通并连接三柱的唯一通道，经椎弓根内固定具有最佳的力学稳定性。以往椎弓根螺钉的植入手术，简单来说，包括钉道准备及植入螺钉固定两道工序。多年临床表明，即使以正确的位置和方向植入螺钉，仍会出现螺钉松动、拔出等现象，尤其是老年性和继发性骨质疏松患者，出现这类情况的比例更高，这是由于螺钉-骨界面的结合强度不够所引起的，出现上述情况时将导致固定失败，常需二次手术，这将再次给患者带来精神上与肉体上的痛苦。
为了增加螺钉固定强度，现有技术中普遍采用的是向中空螺钉内灌注骨水泥的方法。临床上目前最常用的骨水泥是聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA），是一种无机高分子骨修复材料，主要由聚甲基丙烯酸甲脂和单体丙烯酸甲脂聚合而成，属传统的骨替代材料。其聚合过程是一个由液态向固态转变的过程，大致分为四个时相，包括：（1）稀薄阶段（糊状期）：粉液迅速调匀，在开始30～50s内呈稀薄液状；（2）黏稠阶段（拉丝期）：粉液混合50s后PMMA开始变黏稠，呈糨糊至生面团状，约持续到3min，目前现有的可灌注椎弓根螺钉需在此阶段15～25min内迅速将PMMA注入椎体内，否则，则难于将PMMA注入椎体内；（3）硬化阶段（团状期）：约5～7min后PMMA变硬固定、按压不变形；（4）产热阶段（硬化期）：7～12min聚合时产热最高可达70℃，此时组织可能有一定的灼伤。
现有的经验表明，经可灌注椎弓根螺钉灌注的骨水泥在椎体内的弥散有渗漏的风险，如弥散入椎管，引起瘫痪，或随静脉回流至心肺，引起猝死等灾难性并发症。稀薄的骨水泥容易灌注，但容易渗漏，而黏稠的骨水泥则不容易渗漏。临床应用中，骨水泥越黏稠，则渗漏可能性越小，越安全。
由于骨水泥硬化有不同的聚合时期，在不同的聚合时期，灌注时的力传递方式是不同的。当骨水泥稀薄类似于液体时，灌注水泥的力传递方式是压力传递，即灌注时施加的推力通过液体的传递传递到渗出孔，一般的推力就能将糊状水泥通过侧孔渗出；而当骨水泥黏稠则类似于固体时，灌注水泥的力传递方式是直线传递，沿着灌注力的方向传递到远端，即螺钉的中空部分远端，而非我们所需要的向侧面渗出孔渗出，向侧面渗出孔方向渗出的条件仅仅限于当推力足够大、直线阻力足够大时形成的挤压压强使水泥向外弥散。
在现有技术中，可灌注椎弓根螺钉的设计结构是：侧面渗出孔的孔道均为与中空结构呈90°直角，会存在以下多个问题：1、由于PMMA自身产生的回流，此类结构的渗出孔会导致PMMA回流靠后，首先稳固性较差容易拔出，其次较靠近椎管，容易引发风险；2、此类结构阻力过大，过于黏稠的骨水泥难以徒手压出侧面渗出孔。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够安全有效增加植入螺钉固定强度，同时又适用于患有骨质疏松症人群使用的椎弓根螺钉。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种可灌注椎弓根螺钉，包括内部具有中空结构的钉身、位于所述钉身末端一体成型的横杆固定结构、一端与所述钉身一端连接的灌注筒、与所述灌注筒相配合的推杆，所述钉身上设置有外螺纹，所述钉身上设置有与所述中空结构连通的渗出口，所述灌注筒为一通孔结构，其与所述钉身连接一端设置有与所述钉身末端中空壁匹配的连接结构，另一端设置有注入口，连接所述中空结构与所述渗出口的通道为一向着钉尖方向倾斜的倾斜通道，所述渗出口分布在所述钉身前端1/3区域内，所述倾斜通道的直径沿所述钉身往钉尖方向依次增大。
上述“横杆固定结构”为植入两侧椎弓根的螺钉与固定横杆之间的连接结构，该固定结构可为“U”形连接或是螺栓螺母连接等连接结构。
所述倾斜通道为直线通道，所述倾斜通道与所述钉身中轴线的夹角小于等于45°。
所述倾斜通道为弧形通道，所述倾斜通道最长的弦与钉身中轴线的夹角小于等于45°。
优选的技术方案，所述渗出口至少设置有一对且分布于钉身两侧。
进一步技术方案，所述渗出口位于外螺纹各相邻两个螺纹间。这种方式的开口结构，不影响钉身本身的外螺纹结构。
所述钉尖处设置有开口，所述开口与所述中空结构连通。
上述技术方案中，所述中空结构的内壁与钉身的外壁平行设置。目前，一般螺钉按钉身与外螺钉形状的不同，可分为：外锥螺钉、内锥螺钉及圆柱螺钉等，因此，钉身的外壁形状也就分为圆柱形和圆锥形两种，钉身内的中空结构根据钉身的外壁形状不同，亦可分为圆柱形和圆锥形两种。
优选的技术方案，所述中空结构为圆锥状。由于圆锥状的中空结构利于骨水泥之类的推注物的向外渗出，因此，无论钉身外壁为何种形状，其内中空结构均选用圆锥状。
上述技术方案中，所述灌注筒与钉身的连接结构为，钉身末端的中空壁上设有与灌注筒一端配合的内螺纹，灌注筒与钉身构成螺纹连接。
另一技术方案，所述灌注筒与钉身的连接结构为，钉身末端的中空壁上设有一卡扣，所述卡扣的直径与所述灌注筒的外径匹配。
本发明的工作原理：
在植物椎弓根螺钉后，将灌注筒通过连接结构与钉身固定，然后自注入口处多次灌入一定量的黏稠阶段的PMMA,并每次用推杆从注入口处向灌注筒内推动，将PMMA压入钉身内的中空结构中，在不断压入的PMMA互相挤压下，中空结构内的PMMA沿倾斜通道自渗出口处向钉身外的钉道空隙中充填，使得钉身内的PMMA与钉道内的PMMA形成一整体连接，从而大大增强了螺钉的固定强度和稳定性。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1.本发明中的钉身采用中空结构，且与中空结构连接的倾斜通道与钉身中轴线的夹角小于等于45°，能使黏稠阶段的PMMA顺利地通过倾斜通道自渗出口渗出，既降低了PMMA渗漏的带来的巨大风险，又使得钉身内的PMMA与钉道内的PMMA形成一个整体性连接，大大增强了螺钉的固定强度和稳定性，不易出现螺钉松动、拔出等现象，同时也适用于骨质疏松症人群；
2.本发明中的钉身采用中空结构，且与中空结构连接的倾斜通道与钉身中轴线的夹角小于等于45°，当PMMA黏稠度一定时，相对于普通的垂直孔道的椎弓根螺钉，本发明所需要的推杆推力要小，更安全有效；
3.本发明中的钉身采用中空结构，且与中空结构连接的倾斜通道与钉身中轴线的夹角小于等于45°，更有助于PMMA的弥散，极大地增强了螺钉的固定强度和稳定性，不易出现螺钉松动、拔出等现象，同时也适用于骨质疏松症人群；
4.本发明且与中空结构连接的倾斜通道与钉身中轴线的夹角小于等于45°，PMMA从渗出口渗出时，会形成树根状，从而增强了螺钉的固定强度和稳定性，使之不易拔出；
5.本发明且与中空结构连接的倾斜通道与钉身中轴线的夹角小于等于45°，PMMA从渗出口渗出时，PMMA的回流靠前，处在椎体的中心位置，且离椎管及神经组织较远，不仅增强了螺钉的固定强度和稳定性，而且提高了螺钉的安全性；
6.本发明的倾斜通道的孔径由后往前逐步增大，使得PMMA在各个渗出口渗出时状态均匀，可增强螺钉的固定强度和稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例一的结构示意图；
图2为本发明实施例一种灌注筒的结构示意图；
图3为本发明实施例一的局部剖视图一；
图4为本发明实施例一的局部剖视图二；
图5为本发明实施例二的局部剖视图；
图6为本发明实施例三的局部剖视图；
图7为本发明实施例四的局部剖视图；
图8为本发明与现有技术螺钉效果对比示意图。
其中：1、钉身；2、横杆固定结构；3、灌注筒；4、外螺纹；5、渗出口；6、连接结构；7、注入口；8、倾斜通道；9、中空结构；10、钉尖；11、现有技术的椎弓根螺钉；12、可灌注椎弓根螺钉。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例一：
如图1-4所示，一种可灌注椎弓根螺钉，包括内部具有中空结构9的钉身1、位于钉身1末端一体成型的横杆固定结构2、一端与钉身1一端连接的灌注筒3、与灌注筒3相配合的推杆，钉身1上设置有外螺纹4，钉身1上设置有与中空结构9连通的渗出口5，灌注筒3为一通孔结构，其与钉身1连接一端设置有与钉身1末端中空壁匹配的连接结构6，另一端设置有注入口7，连接中空结构9与渗出口5的通道为一向着钉尖10方向倾斜的倾斜通道8，渗出口5分布在钉身1前端1/3区域内（距离钉尖10的16mm范围内），倾斜通道8的直径沿所述钉身1往钉尖10方向依次增大。
钉身1总长度为60mm，外径为6mm，横杆固定结构2长度为20mm，外螺纹4的长度为33mm，中空结构9的直径为3mm。
横杆固定结构2可为“U”形连接结构6。
倾斜通道8为直线通道，倾斜通道8与钉身1中轴线的夹角为45°。
本实施例中，渗出口5设置有三对六个且分布于钉身1四周且渗出口5位于外螺纹4各相邻两个螺纹间。六个渗出口5对应的倾斜通道8按直径大小分成三组，直径分别为1.5mm、2mm、2.5mm，其中一组与另外两组垂直设置。
钉尖10处设置有开口，开口与中空结构9连通。开口的直径为2mm。
所述螺钉为圆柱螺钉，中空结构9的内壁与钉身1的外壁平行设置，也为圆柱形。
灌注筒3与钉身1的连接结构6为，钉身1末端的中空壁上设有与灌注筒3一端配合的内螺纹，灌注筒3与钉身1构成螺纹连接。
如图8所示，为了说明本实施例的效果，将本实施例的可灌注椎弓根螺钉12的倾斜通道8改为与钉身垂直的渗出孔，形成现有技术的椎弓根螺钉11。
将上述两根螺钉同时打入椎体中，位置互为镜像，同时注入PMMA。
注入PMMA的过程中，现有技术的椎弓根螺钉所受到的阻力较大。
当注完PMMA之后，探测两根螺钉分别渗出的PMMA弥散图，发现现有技术的椎弓根螺钉11的PMMA弥散回流靠后，主要处于椎体的后方，渗出口近侧，强度低，容易拔出，并且相对靠近椎孔，易发生渗漏入椎管的危险；本发明的可灌注椎弓根螺钉12的PMMA按照骨水泥出口方向弥散，主要集中在渗出口远端，位于螺钉远端及椎体中心位置，且渗出轨迹均匀并呈树根状，强度大、不易拔出，并且离椎管位置较远，不容易发生渗漏入椎管的危险。
实施例二：
如图5所示，一种可灌注椎弓根螺钉，包括内部具有中空结构9的钉身1、位于钉身1末端一体成型的横杆固定结构2、一端与钉身1一端连接的灌注筒3、与灌注筒3相配合的推杆，钉身1上设置有外螺纹4，钉身1上设置有与中空结构9连通的渗出口5，灌注筒3为一通孔结构，其与钉身1连接一端设置有与钉身1末端中空壁匹配的连接结构6，另一端设置有注入口7，连接中空结构9与渗出口5的通道为一向着钉尖10方向倾斜的倾斜通道8，渗出口5分布在钉身1前端1/3区域内，倾斜通道8的直径沿所述钉身1往钉尖10方向依次增大。
横杆固定结构2可为螺栓螺母连接结构6。
倾斜通道8为直线通道，倾斜通道8与钉身1中轴线的夹角为30°。
本实施例中，渗出口5设置有六个且对称分布于钉身1两侧且渗出口5位于外螺纹4各相邻两个螺纹间。
钉尖10处设置有开口，开口与中空结构9连通。
所述螺钉为外锥螺钉，中空结构9的内壁与钉身1的外壁平行设置，为圆锥形。
灌注筒3与钉身1的连接结构6为，钉身1末端的中空壁上设有一卡扣，所述卡扣的直径与所述灌注筒3的外径匹配。
实施例三：
如图6所示，一种可灌注椎弓根螺钉，包括内部具有中空结构9的钉身1、位于钉身1末端一体成型的横杆固定结构2、一端与钉身1一端连接的灌注筒3、与灌注筒3相配合的推杆，钉身1上设置有外螺纹4，钉身1上设置有与中空结构9连通的渗出口5，灌注筒3为一通孔结构，其与钉身1连接一端设置有与钉身1末端中空壁匹配的连接结构6，另一端设置有注入口7，连接中空结构9与渗出口5的通道为一向着钉尖10方向倾斜的倾斜通道8，渗出口5分布在钉身1前端1/3区域内，倾斜通道8的直径沿所述钉身1往钉尖10方向依次增大。
横杆固定结构2可为“U”形连接结构6。
所述倾斜通道8为弧形通道，倾斜通道8最长的弦与钉身1中轴线的夹角为45°。
本实施例中，渗出口5至少设置有六个且对称分布于钉身1两侧且渗出口5位于外螺纹4各相邻两个螺纹间。
六个渗出口5对应的倾斜通道8按直径大小分成三组。
钉尖10处设置有开口，开口与中空结构9连通。
所述螺钉为圆柱螺钉，中空结构9为圆锥形。
灌注筒3与钉身1的连接结构6为，钉身1末端的中空壁上设有与灌注筒3一端配合的内螺纹，灌注筒3与钉身1构成螺纹连接。
实施例四：
如图7所示，一种可灌注椎弓根螺钉，包括内部具有中空结构9的钉身1、位于钉身1末端一体成型的横杆固定结构2、一端与钉身1一端连接的灌注筒3、与灌注筒3相配合的推杆，钉身1上设置有外螺纹4，钉身1上设置有与中空结构9连通的渗出口5，灌注筒3为一通孔结构，其与钉身1连接一端设置有与钉身1末端中空壁匹配的连接结构6，另一端设置有注入口7，连接中空结构9与渗出口5的通道为一向着钉尖10方向倾斜的倾斜通道8，渗出口5分布在钉身1前端1/3区域内，倾斜通道8的直径沿所述钉身1往钉尖方向依次增大。
横杆固定结构2可为螺栓螺母连接结构6。
所述倾斜通道8为弧形通道，所述倾斜通道8最长的弦与钉身1中轴线的夹角为40°。
本实施例中，渗出口5设置有六个且对称分布于钉身1两侧且渗出口5位于外螺纹4各相邻两个螺纹间。
钉尖10处设置有开口，开口与中空结构9连通。
所述螺钉为外锥螺钉，中空结构9的内壁与钉身1的外壁平行设置，为圆锥形。
灌注筒3与钉身1的连接结构6为，钉身1末端的中空壁上设有一卡扣，所述卡扣的直径与所述灌注筒3的外径匹配。

Claims (10)

1.一种可灌注椎弓根螺钉，包括内部具有中空结构（9）的钉身（1）、位于所述钉身（1）末端一体成型的横杆固定结构（2）、一端与所述钉身（1）一端连接的灌注筒（3）、与所述灌注筒（3）相配合的推杆，所述钉身（1）上设置有外螺纹（4），所述钉身（1）上设置有多个与所述中空结构（9）连通的渗出口（5），所述灌注筒（3）为一通孔结构，其与所述钉身（1）连接一端设置有与所述钉身（1）末端中空壁匹配的连接结构（6），另一端设置有注入口（7），其特征在于：连接所述中空结构（9）与所述渗出口（5）的通道为一向着钉尖（10）方向倾斜的倾斜通道（8），所述渗出口（5）分布在所述钉身（1）前端1/3区域内，所述倾斜通道（8）的直径沿所述钉身（1）往钉尖方向依次增大。
2.根据权利要求1所述的一种可灌注椎弓根螺钉，其特征在于：所述倾斜通道（8）为直线通道，所述倾斜通道（8）与所述钉身（1）中轴线的夹角小于等于45°。
3.根据权利要求1所述的一种可灌注椎弓根螺钉，其特征在于：所述倾斜通道（8）为弧形通道，所述倾斜通道（8）最长的弦与钉身（1）中轴线的夹角小于等于45°。
4.根据权利要求1所述的一种可灌注椎弓根螺钉，其特征在于：所述渗出口（5）至少设置有一对且分布于钉身（1）两侧。
5.根据权利要求1所述的一种可灌注椎弓根螺钉，其特征在于：所述钉尖（10）处设置有开口，所述开口与所述中空结构（9）连通。
6.根据权利要求4所述的一种可灌注椎弓根螺钉，其特征在于：所述渗出口（5）位于外螺纹（4）各相邻两个螺纹间。
7.根据权利要求1所述的一种可灌注椎弓根螺钉，其特征在于：所述中空结构（9）的内壁与钉身（1）的外壁平行设置。
8.根据权利要求7所述的一种可灌注椎弓根螺钉，其特征在于：所述中空结构（9）为圆锥状。
9.根据权利要求1所述的一种可灌注椎弓根螺钉，其特征在于：所述灌注筒（3）与钉身（1）的连接结构（6）为，钉身（1）末端的中空壁上设有与灌注筒（3）一端配合的内螺纹，灌注筒（3）与钉身构成螺纹连接。
10.根据权利要求1所述的一种可灌注椎弓根螺钉，其特征在于：所述灌注筒（3）与钉身（1）的连接结构为，钉身（1）末端的中空壁上设有一卡扣，所述卡扣的直径与所述灌注筒（3）的外径匹配。
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