CN108523975A - 基于机体成骨功能的医用螺钉 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于机体成骨功能的医用螺钉，涉及医疗器械的技术领域，包括螺钉帽和与螺钉帽连接的螺杆；螺杆包括主杆和螺旋缠绕在主杆上的螺纹；主杆的横截面形状为非圆形。本发明提供的基于机体成骨功能的医用螺钉，可应用于骨科学(脊柱、四肢骨盆、关节等)、颌面外科学、牙科学、兽医等医学领域，植入后可有效防止螺钉在手术后出现松动。

Description

基于机体成骨功能的医用螺钉
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，尤其是涉及一种基于机体成骨功能的医用螺钉。
背景技术
自人类有史记载以来，“骨折”这个词就一直伴随着我们。而人体骨骼存在“破骨-成骨”的功能，骨折具有自愈倾向。骨折的自然愈合过程大致经血肿机化期(2周)、骨痂形成期(1-2月)、骨重塑期(2月-2年)。现今，借助内固定材料的“切开内固定手术”已广泛应用于创伤骨科(粉碎性或开放性等严重骨折)、脊柱外科(滑脱、侧弯、结核、肿瘤、严重退变性疾病等)、关节外科(关节置换等)、颅颌面外科(义齿植入等)以及兽医等领域，有效维持了骨折的稳定性，促使骨折愈合过程安全度过“骨痂形成期”进入“骨重塑期”，可显著减少骨折不愈合、义齿不稳定等并发症。另外，待骨折度过“骨痂形成期”后，内固定材料即完成了其作用，一般在后期均需拆除，以防止因其存在“应力遮挡”作用而阻碍骨折后期的进一步重塑。
随着内固定材料在医学领域的广泛应用，部分患者在内固定术后仍存在一些问题，其中最主要的就是内固定材料(螺钉)松动。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于机体成骨功能的医用螺钉，可应用于骨科学(脊柱、四肢骨盆、关节等)、颌面外科学、牙科学、兽医等医学领域，植入后可有效防止螺钉在手术后出现松动。
为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供一种基于机体成骨功能的医用螺钉，包括：螺钉帽和与所述螺钉帽连接的螺杆；
所述螺杆包括主杆和螺旋缠绕在所述主杆上的螺纹；所述主杆的横截面形状为非圆形。
进一步地，所述主杆的横截面为胖三角形或者四边形或者五边形或者六边形或者椭圆形。
进一步地，当所述主杆的横截面为胖三角形时，所述螺纹的外圆横截面积是所述主杆的横截面积的1.49-3.61倍。
进一步地，所述主杆的横截面为正四边形，所述螺纹的外圆横截面积是所述主杆的横截面积的1.59-3.61倍。
进一步地，所述主杆的横截面为正五边形，所述螺纹的外圆横截面积是所述主杆的横截面积的1.44-3.61倍。
进一步地，所述主杆的横截面为正六边形，所述螺纹的外缘横截面积是所述主杆的横截面积的1.49-3.61倍。
进一步地，当所述主杆的横截面为椭圆形时，所述椭圆形的长、短半轴之比小于所述螺纹的外缘横截面积是所述主杆的横截面积的1.49-3.61倍。
进一步地，所述螺纹外圆半径与所述主杆外接圆半径比为1.2-1.9。
进一步地，所述螺纹的外径与螺距比为1.5-5.5。
进一步地，所述螺杆背离所述螺钉帽的一端带攻丝槽。
进一步地，所述主杆内部形成有空腔结构；
或者，所述主杆内部为实心结构。
进一步地，所述螺钉帽为圆形，且所述螺钉帽上形成有六角槽或者十字槽或者一字槽或者梅花槽或者米字槽；
或者，所述螺钉帽为燕尾形。
本发明提供的基于机体成骨功能的医用螺钉具有以下有益效果：
本发明提供一种基于机体成骨功能的医用螺钉，包括：螺钉帽和与螺钉帽连接的螺杆；螺杆包括主杆和螺旋缠绕在主杆上的螺纹；主杆的横截面形状为非圆形。
采用本发明提供的基于机体成骨功能的医用螺钉应用于临床后，螺钉攻丝植入后形成骨道，螺纹切割进入骨道侧壁形成抓持；而在螺钉主径和骨道之间存在间隙，且间隙内被攻丝后形成的“骨渣”充填。因生物体骨骼具有成骨功能，在术后1-2月左右，“骨渣”在“骨痂形成期”以后即似“混凝土硬化”般形成骨性骨痂乃至正常的新生骨组织，构筑成坚硬的非圆柱形骨道并紧贴在螺钉主径周围，对螺钉主杆的侧面存在明显的限制作用，在螺钉拧出时产生较为强大的侧推阻力，该侧推阻力远远大于在传统螺钉表面与骨道之间的摩擦力，具有卡顿螺钉的作用，故而能明显降低松动率、拔出率，具有明显的防松动作用。另外，骨愈合后期，若需要拆除防松动螺钉，只要加大螺钉拧出力矩即可顺利拆除。
本发明提供的基于机体成骨功能的医用螺钉，可应用于骨科学(脊柱、四肢骨盆、关节等)、颌面外科学、牙科学、兽医等医学领域，植入后可有效防止螺钉在手术后出现松动。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的基于机体成骨功能的医用螺钉的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的主杆的横截面为胖三角形的示意图；
图3为本发明实施例提供的主杆的横截面为正四边形的示意图；
图4为本发明实施例提供的主杆的横截面为正五边形的示意图；
图5为本发明实施例提供的主杆的横截面为正六边形的示意图；
图6为本发明实施例提供的主杆的横截面为椭圆形的示意图。
图标：1-螺钉帽；2-螺杆；21-主杆；22-螺纹。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
请参照图1、图2、图3、图4、图5和图6，下面将结合附图对本发明实施例提供的基于机体成骨功能的医用螺钉作详细说明。
本发明的实施例提供了一种基于机体成骨功能的医用螺钉，包括：螺钉帽1和与螺钉帽1连接的螺杆2；
螺杆2包括主杆21和螺旋缠绕在主杆21上的螺纹22；主杆21的横截面形状为非圆形。
采用本发明的实施例提供的基于机体成骨功能的医用螺钉应用于临床后，螺钉攻丝植入后形成骨道，螺纹22切割进入骨道侧壁形成抓持；而在螺钉主径和骨道之间存在间隙，且间隙内被攻丝后形成的“骨渣”充填。因生物体骨骼具有成骨功能，在术后1-2月左右，“骨渣”在“骨痂形成期”以后即似“混凝土硬化”般形成骨性骨痂乃至正常的新生骨组织，构筑成坚硬的非圆柱形骨道并紧贴在螺钉主径周围，对螺钉主杆21的侧面存在明显的限制作用，在螺钉拧出时产生较为强大的侧推阻力，该侧推阻力远远大于在传统螺钉表面与骨道之间的摩擦力，具有卡顿螺钉的作用，故而能明显降低松动率、拔出率，具有明显的防松动作用。另外，骨愈合后期，若需要拆除防松动螺钉，只要加大螺钉拧出力矩即可顺利拆除。
本发明的实施例提供的基于机体成骨功能的医用螺钉，可应用于骨科学(脊柱、四肢骨盆、关节等)、颌面外科学、牙科学、兽医等医学领域，与传统的医用螺钉相比，植入后可有效防止螺钉在手术后出现松动。
本实施例可选的方案中，更进一步地，主杆21的横截面为胖三角形或者四边形或者五边形或者六边形或者椭圆形。
在至少一个实施例中，如图1和图2所示，该医用螺钉的主杆21的横截面为胖三角形。该螺钉应用于临床后，螺钉攻丝植入后形成骨道，螺纹22切割进入骨道侧壁形成抓持；而在螺钉主杆21和骨道之间存在“新月形”间隙，且间隙内被攻丝后形成的“骨渣”充填。因生物体骨骼具有成骨功能，在术后1-2月左右，“骨渣”在“骨痂形成期”以后即似“混凝土硬化”般形成骨性骨痂乃至正常的新生骨组织，构筑成坚硬的胖三棱柱形骨道并紧贴在螺钉主杆21周围，对螺钉胖三棱柱形主杆21的侧面存在明显的限制作用，在螺钉拧出时产生较为强大的侧推阻力(类似内六角螺丝刀的驱动力)，该侧推阻力远远大于在传统螺钉表面与骨道之间的摩擦力，具有卡顿螺钉的作用，故而能明显降低松动率、拔出率，具有明显的防松动作用。另外，骨愈合后期，若需要拆除防松动螺钉，只要加大螺钉拧出力矩即可顺利拆除。
需要说明的是，设传统螺钉主杆21半径R2＝1(螺纹22半径R1＝1.5)，以下分别就不同的主杆21横截面形状作详细说明：
当主杆21的横截面为胖三角形时，螺纹22的外圆横截面积是主杆21的横截面积的1.49-3.61倍，例如可以但不仅限于为1.49、1.69、1.96、2.25、2.56、2.89、3.24或3.61。如图2所示，横截面上作假想同心圆⊙3，半径为R3，R1≥R3＝a＞R2＝1；A、B、C为⊙3上的三等分点，互为半径作弧BC、弧AC、弧AB，定义“胖△ABC”为“胖三角形”的主杆21边界，呈“恒高”，且满足S⊙2＝S△ABC；取弧BC的中点D，并作各标准辅助线(如图虚线)，则： 计算得：R3＝a＝1.22；主杆21横截面的恒高AD＝2.11；螺纹22外缘半径R1＝(1.22-1.9)，例如R1可以但不仅限于为1.22、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8或1.9。螺纹22的外圆横截面积是主杆21的横截面积的1.49-3.61倍。
本实施例可选的方案中，更进一步地，主杆21的横截面为正四边形，螺纹22的外圆横截面积是主杆21的横截面积的1.59-3.61倍，例如可以但不仅限于为1.59、1.69、1.96、2.25、2.56、2.89、3.24或3.61。如图3所示，横截面上作假想同心圆⊙3，半径为R3，R1＞R3＞R2＝1；A、B、C、D为⊙3上的四等分点，则□ABCD呈正方形，并定义为四边形螺钉的主杆21边界，作各辅助线如图3，边长为a，对角线为b，则且满足：S⊙2＝S□ABCD；计算得：主杆21边长为对角线为螺纹22外缘半径R1的范围为(1.26-1.9)，例如R1可以但不仅限于为1.26、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8或1.9。螺纹22的外圆横截面积是主杆21的横截面积的1.59-3.61倍。
本实施例可选的方案中，更进一步地，主杆21的横截面为正五边形，螺纹22的外圆横截面积是主杆21的横截面积的1.44-3.61倍，例如可以但不仅限于为1.44、1.69、1.96、2.25、2.56、2.89、3.24或3.61。如图4所示，横截面上作假想同心圆⊙3，半径为R3，R1＞R3＞R2＝1；A、B、C、D、E为⊙3上的五等分点，则五边形ABCDE呈正五边形，并定义为五边形螺钉的主杆21边界；且满足S⊙2＝S五边形ABCDE；作各辅助线如图4，边长AE＝c；最小径为“高”：AG＝a+b，最大径“对角线”AD；各边长AB＝BC＝CD＝DE＝AE＝c，五边形相关计算方法：
面积S五边形ABCDE＝1.720×c×c；
外切圆半径R3＝a＝0.851×c；
内切圆半径b＝0.688×c；
高AG＝1.539×c；
对角线AD＝1.618×c＝1.902×a
且R1＞R3＞R2＝1；满足S⊙2＝S五边形ABCDE，S⊙2＝π×R2×R2＝S五边形ABCDE＝1.720×c×c；
计算得：外切圆半径a＝0.851×c＝1.15；边长c＝1.35；
最小径即“高”AG＝1.539×c＝2.08；
最大径即“对角线”AD＝1.618×c＝2.19；
螺纹22外圆半径R1的范围为(1.2-1.9)，例如R1可以但不仅限于为1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8或1.9。螺纹22的外圆横截面积是主杆21的横截面积的1.44-3.61倍。
本实施例可选的方案中，更进一步地，主杆21的横截面为正六边形，螺纹22的外缘横截面积是主杆21的横截面积的1.49-3.61倍，例如可以但不仅限于为1.49、1.69、1.96、2.25、2.56、2.89、3.24或3.61。如图5所示，横截面上作假想同心圆⊙3，半径为R3，且R1＞R3＞R2＝1；A、B、C、D、E、F为⊙3上的六等分点，则六边形ABCDEF呈正六边形，并定义为六边形螺钉的主杆21边界；且满足S⊙2＝S六边形ABCDEF，作各辅助线如图5；各边长及外接圆半径为：AB＝BC＝CD＝DE＝EF＝OF＝a＝R3；对角线AD＝2a，高
计算得：边长及外切圆半径AB＝a＝R3＝1.10，最小径即“高”：最大径即“对角线”：AD＝2a＝2.20；螺纹22外圆半径R1的范围为(1.2-1.9)，例如R1可以但不仅限于为1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8或1.9。螺纹22的外圆横截面积是主杆21的横截面积的1.49-3.61倍。
本实施例可选的方案中，更进一步地，当主杆21的横截面为椭圆形时，椭圆形的长、短半轴之比小于螺纹22的外缘横截面积是主杆21的横截面积的1.49-3.61倍，例如可以但不仅限于为1.49、1.69、1.96、2.25、2.56、2.89、3.24或3.61。如图6所示，横截面上作假想同心椭圆⊙3，定义椭圆长、短半轴长分别为a、b，半径为R3，R1＞a＞R2＝1＞b，且满足S⊙2＝S⊙3，作各辅助线如图6；由S⊙2＝π×R2×R2＝S⊙3＝π×a×b，得：a×b＝1；建议：计算得：椭圆长半轴a＝1.19，短半轴b＝0.84；螺纹22外圆半径R1的范围为(1.2-1.9)，例如R1可以但不仅限于为1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8或1.9。螺纹22的外圆横截面积是主杆21的横截面积的1.49-3.61倍。
本实施例可选的方案中，更进一步地，主杆21横截面除了为以上的胖三角形、正四边形、正五边形、正六边形或椭圆形之外，还可以为其他非圆形形状，且螺纹22外圆半径与主杆21外接圆半径比为1.2-1.9，例如可以但不仅限于为1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8或1.9。
本实施例可选的方案中，更进一步地，螺纹22的外径与螺距比为1.5-5.5，例如可以但不仅限于为1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5或5.5。螺纹22与主杆21轴线的夹角α，可将其“正切×2”(即“外径与螺距比”或“一个外径的距离内有几圈完整的螺纹22”)，可作为螺纹22的相对密度和抓持力的指标，比值范围为1.5-5.5，双螺纹22螺钉该比值可低至1。该比值越大提示α角度越大，螺纹22越接近垂直于主杆21轴线、密度越高，抗拔出力越大。
本实施例可选的方案中，更进一步地，螺杆2背离螺钉帽1的一端带攻丝槽。在至少一个实施例中，螺钉尖端还可附加设计为带攻丝槽的自攻螺钉。
本实施例可选的方案中，更进一步地，主杆21内部形成有空腔结构；
或者，主杆21内部为实心结构。
本实施例可选的方案中，更进一步地，螺钉帽1为圆形，且螺钉帽1上形成有六角槽或者十字槽或者一字槽或者梅花槽或者米字槽；
或者，螺钉帽1为燕尾形。
需要说明的是，依照应用领域的专业差异，螺钉帽1可设计成圆形内六角槽、圆形十字槽、圆形一字槽、圆形内梅花槽、圆形米字槽(创伤骨科、关节外科、颅颌面外科)，或设计成燕尾万向或固定、长燕尾提拉螺钉帽1(脊柱外科)等；
以上对本发明的基于机体成骨功能的医用螺钉进行了说明，但是，本发明不限定于上述具体的实施方式，只要不脱离权利要求的范围，可以进行各种各样的变形或变更。本发明包括在权利要求的范围内的各种变形和变更。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (12)

1.一种基于机体成骨功能的医用螺钉，其特征在于，包括：螺钉帽和与所述螺钉帽连接的螺杆；
所述螺杆包括主杆和螺旋缠绕在所述主杆上的螺纹；所述主杆的横截面形状为非圆形。
2.根据权利要求1所述的基于机体成骨功能的医用螺钉，其特征在于，所述主杆的横截面为胖三角形或者四边形或者五边形或者六边形或者椭圆形。
3.根据权利要求2所述的基于机体成骨功能的医用螺钉，其特征在于，当所述主杆的横截面为胖三角形时，所述螺纹的外圆横截面积是所述主杆的横截面积的1.49-3.61倍。
4.根据权利要求2所述的基于机体成骨功能的医用螺钉，其特征在于，所述主杆的横截面为正四边形，所述螺纹的外圆横截面积是所述主杆的横截面积的1.59-3.61倍。
5.根据权利要求2所述的基于机体成骨功能的医用螺钉，其特征在于，所述主杆的横截面为正五边形，所述螺纹的外圆横截面积是所述主杆的横截面积的1.44-3.61倍。
6.根据权利要求2所述的基于机体成骨功能的医用螺钉，其特征在于，所述主杆的横截面为正六边形，所述螺纹的外缘横截面积是所述主杆的横截面积的1.49-3.61倍。
7.根据权利要求2所述的基于机体成骨功能的医用螺钉，其特征在于，当所述主杆的横截面为椭圆形时，所述椭圆形的长、短半轴之比小于所述螺纹的外缘横截面积是所述主杆的横截面积的1.49-3.61倍。
8.根据权利要求1所述的基于机体成骨功能的医用螺钉，其特征在于，所述螺纹外圆半径与所述主杆外接圆半径比为1.2-1.9。
9.根据权利要求1所述的基于机体成骨功能的医用螺钉，其特征在于，所述螺纹的外径与螺距比为1.5-5.5。
10.根据权利要求1所述的基于机体成骨功能的医用螺钉，其特征在于，所述螺杆背离所述螺钉帽的一端带攻丝槽。
11.根据权利要求1所述的基于机体成骨功能的医用螺钉，其特征在于，所述主杆内部形成有空腔结构；
或者，所述主杆内部为实心结构。
12.根据权利要求1所述的基于机体成骨功能的医用螺钉，其特征在于，所述螺钉帽为圆形，且所述螺钉帽上形成有六角槽或者十字槽或者一字槽或者梅花槽或者米字槽；
或者，所述螺钉帽为燕尾形。
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