CN110141347A - 一种防爆丝的外置弹簧式椎弓根钉 - Google Patents

Abstract

本发明申请涉及一种应用于骨外科及神经外科手术中所使用到的植入物，具体就是采用侧置棒式布局的一种能够防止爆丝的外置弹簧式椎弓根钉；这种采用将连接棒侧置于钉座一侧的结构形式，可以从根本上解决了为患多年的“爆丝”难题的椎弓根钉，并具有较低的切迹，且能进行“动态钉”与“固定钉”两种形式的切换，从而解决了在手术过程中，撑开或夹紧相邻两椎弓根钉时，可能出现的偏差，亦减轻了备货的麻烦，并且，能从根本上避免了“动态钉”中磨损问题，以及能够具有“自动复位”与“轴向支撑”功能。

Description

一种防爆丝的外置弹簧式椎弓根钉

技术领域

本发明申请涉及一种应用于骨外科及神经外科手术中所使用到的植入物，具体就是采用侧置棒式布局的一种能够防止爆丝的外置弹簧式椎弓根钉。

背景技术

目前，在骨外科及神经外科领域内，对治疗椎间盘突出及椎管狭窄的传统方案，是根据被称为“黄金定律”的“刚性固定融合”理论而配套使用的椎弓根钉，包括单轴钉及万向钉，均统称为“固定钉”； 而随着临床医学的发展，衍生出一个新的学术流派，即“非融合固定”理论，符合这个逐步被术界所接受的理论的椎弓根钉，则被称为“动态钉”；这两种不同类型的椎弓根钉（以下简称钉）的主要区别是：当手术完成后，整个具有“固定钉”功能的椎弓根钉，连同被钉体所植入的病变椎体，均连结成一个刚体；而具有“动态钉”功能的椎弓根钉，其被钉体所植入的病变椎体，则依然可以相对钉座及连接棒，作微量的摆动，值此，能够在支撑保护脊柱的同时，减少相邻节段的应力集中，从而减少相邻节段退变的发生与漫延。

由于“固定钉”与“动态钉”是各有其优点，在临床上，同一台手术中，往往要同时使用到这两类型的钉，即术界称为“混搭”，故此，必须同时准备这两类钉在现场备用，这就在临床上增添了备货的难度。

而且，这两类型的钉，在传统做法上，基本上都是在钉座的轴心线的正上方设置有U形开口通槽，此开口通槽的开口处，还设有与螺塞相配合的内螺纹，螺塞需要通过足够的压迫力将连接棒固定在开口通槽内，但此同时，螺塞亦会产生一定的分力，将开口通槽的两侧向外撑开，容易造成螺塞返松；虽然近年来采用新的工艺，即将螺塞的牙形设置成负角，以尽量减少螺塞产生的侧向分力，但未能从根本上解决此难题，螺塞返松导致连接棒脱落等引起的手术失败的医疗事故，时有发生。

再由于这类结构的构件组成特点，其切迹，（术界内的术语，一般可近似地认为，就是钉座的高度）一般在16~19mm之间，即：切迹偏高，增加了植入物对肌肉刺激而产生的疼痛等不适。

此外，由于在手术的过程中，其中一个程序是需要将相邻的椎弓根钉撑开，然后填入CAGE，再夹紧，最后才用螺塞将连接棒锁紧；这在属于“固定钉”中的单轴钉，则很容易进行，但由于现场手术及人体脊柱的特点，夹紧工具只能是作用于钉座上，“动态钉”的钉尾于钉座，可相对摆动，在夹紧过程中，受CAGE的影响，钉尾较难做到保持对钉座的垂直状态，其结果是影响了“动态钉”的功能特点的发挥。

如何能够从根本上消除“爆丝”这个导致手术失败的重要因素，同时，尽量降低“切迹”，并能实现“固定钉”与“动态钉”的互相转换，且方便在术中对“动态钉”的正确锁定，这是临床上迫切需要解决的难题。

发明内容

针对业界对椎弓根钉在临床上迫切需要解决的“防爆丝”、“降切迹”、“可互换”及“易锁定”四大难题，在本发明申请所公开的技术方案中，均得到有效的解决办法：就是将连接棒设置成“侧置式”，将占用切迹的连接棒设置于钉座的一侧，而不是像传统的做法设置于钉座的轴线上方的正中央，这就为降低切迹而腾出了相当的空间。

并且，由于连接棒被置于一侧，与螺塞组成螺纹副的钉座，则可以改变传统的“U形开口槽”结构，而设置成环抱形，这就从根本上解决了结构相对薄弱的开口通槽受螺塞的侧向外分力而“向外撑开”所形成的“爆丝”现象。

由于连接棒被置于一侧，不再阻隔螺塞对钉体的控制，这就为在螺塞中间再设置一个控制螺钉用于对钉体的选择性控制而成为了可能,正是这种可能性，就使本发明申请所公开的椎弓根钉，具有可逆性的“可互换”的功能，从而只需备一款钉，就能满足临床上有所要求的“混搭”，也就解决了备货问题。

而利用这样的可在手术中将“动态钉”切换成“固定钉”的功能，只需要用常用工具，就可能轻易相邻两钉撑开或夹紧而保持钉体与钉座的垂直；就这样，本发明申请所公开的技术方案，就能很好地解决了在临床上迫切需要解决的四个难题。

进一步地，所述的螺塞，具有内外螺纹，分别与控制螺钉，及钉座的内腔中的内螺纹相配合；螺塞顶端向外延伸的扁平状上盖，其中央有供旋具用的凹槽，可以将套接后所述的钩框压紧并锁定于钉座上。

再进一步地，所述的钩框为一个内壁带锥度的管状体，其内壁与所述的钉座外表面相配合；在这个管状体的一侧，设置有一个缺口，在此缺口的上方，向外延伸出一个压棒臂，压棒臂设有一个向下开口的U形槽，这个缺口所露出的钉座上外侧的夹棒凹槽，连同压棒臂上的U形槽，共同夹持并固定着所述的连接棒。

再进一步地，所述的连接棒，就沿用传统椎弓根钉上的通用件，以节省研发费用；而所述钉体的下半部，即尾部，为带外螺纹的钉状体，用于植入病者的椎体内；而钉体的上半部，为一柱状弹簧。

再进一步地，所述钉体的下半部的端面上，加工出一个与弹簧相匹配的凹槽，以利于与属于上半部的弹簧连接并作永久性固定。

再进一步地，所述的钉座，其上半部，外表面带有锥度，内腔为加工有内螺纹的空腔；下半部的外表面，为带倒圆角的柱体，并设置有一个用于支承并夹持连接棒的夹棒凹槽，其内腔，设有一个带螺纹性质的下开口；钉体的上半部，即柱状弹簧，就被装配于此下开口并作永久固定。

再进一步地，所述钉体的上半部的柱状弹簧的两端，分别与钉体的下半部及钉座的向下开口相连接并作永久性固定后，则成为两者的可作相对微量摆动的活动区。

再进一步地，可供选择的，钉体的上半部的弹簧，可设置成“疏簧”或“密簧”形式（俗称，即弹簧的线距大于或等于线径），可实现临床上的“减少冲击力”或“增加轴向支撑力”的各有所侧重的临床效果。

再进一步地，可供选择的，所述的控制螺钉被置于所述的螺塞中央，利用其与螺塞中央的内螺纹所形成的螺纹副，可通过旋入并卡着弹簧的中空腔，从而实现“固定钉”与“动态钉”的可逆式切换。

有益效果

本发明申请的有益效果，就是通过改进传统椎弓根钉的结构形式，即将连接棒侧置，为将U形开口通槽改造成环形提供了可能性，这就从根本上解决了困扰临床多年的“爆丝”难题；同时亦为降低“切迹”提供了足够的空间；另外，所可供选择的控制螺钉，通过与位于螺塞中央的内螺纹的配合，亦可实现两种状态的切换，使得在临床上，只需要配备一款钉，即可满足临床上“混搭”的备货问题；且由于可随时进行这样的可逆的切换，更有利于在手术中，调整将钉进行“夹紧”与“放松”的操作，从而充份发挥动态钉的固有的优势。

另外，通过选择弹簧的“疏”、“密”程度，满足学术上各有所侧重的不同流派的需要；而采用外置的弹簧作为钉体相对于钉座，可作微量摆动的活动区的尝试性研发，亦从根本上避免了动态钉中，因钉体与钉座的相对摆动而产生的“磨损”难题。

综上所述，本发明申请具有新颖性与创造性，并且，能够解决目前临床上所面临的迫切需要四个难题，以及“减冲击”及“无磨损”两个新的研发课题，具有较强的实用性，且能产生极大的社会效益。

附图说明

在下文中，结合附图及具体实施方案，对本发明申请作出进上步的解释说明；

图1是本发明申请的二维图与效果图；

图2是本发明申请的局部剖视图及爆炸分解图；

图3是本发明申请的两种状态的切换示意图；

图4是本发明申请所能解决的“爆丝”与“切迹”的原理示意图；

图5是本发明申请所能解决的“锁定”与“互换”的原理示意图；

图6是本发明申请所具有的“支撑力”及“复位力”的原理示意图；

其中：

螺塞1； 钩框2； 连接棒3； 钉体4； 钉座5； 控制螺钉6； 弹簧7；

螺塞外螺纹11； 螺塞内螺孔12； 螺塞上盖13；

钩框内壁21； 钩框缺口22； 钩框压棒臂23； 压棒槽24；

钉体尾部41； 钉体适配槽42；（夹持器G；）

钉座外锥面51； 钉座内螺纹52； 钉座夹棒凹槽53； 钉座下开口54。

具体实施方式

为了更容易理解本发明申请的实用性，先通过附图，简介目前在临床上所需要解决的四个难题：如附图4右侧效果图所示，传统的椎弓根钉，基本上都是由螺塞利用开口通槽上的螺纹，将连接棒向下压迫在钉座的U形开口通槽内，以达到相邻的钉的连接；螺塞向下的对连接棒的作用力越大，同时所产生的对钉座的侧向分力F亦越大，较薄弱的钉座上的开口通槽上端产生变形，向外张开增大到一定程度时，螺纹副的配合减弱，甚至失效，这就是困扰了术界多年的被称为“爆丝”现象；另外，图4中间，所示的是传统的椎弓根钉的二维图，其连接棒3及螺塞1位置居中，必然占用了一定的高度，而左侧所示的本发明申请的二维图，所述的连接棒3被移到一侧，有效地腾出高度方向上的空间，所减少的切迹高度h，达6~9mm。

另外，如图5所示，动态钉之所以产生“微动态促进融合”的功能，必须在手术完成后，其钉体尾部42，连同所植入的椎体，依然能相对于已经固定成一体的连接棒3与钉座5，作一定的正负方向的摆动，如图5左侧的钉所示；而由于在手术过程中，在尚未锁紧所述的螺塞1时，必须用夹持工具G，先将相邻的钉撑开，置入被称为CAGE的支撑物（图5中间所示），由于夹持工具G的作用点在钉座5上，而钉体4可相对钉座5是能够摆动的，当再将相邻的钉夹紧，并锁定螺塞1后，经常会形成如右侧所示，动态钉之所以能够呈现动态功能的摆动角度已失去一半，更甚者，已到极限角度，这就影响了动态钉的有效功能的发挥；故此，若能在撑开或夹紧过程中，使得所述的椎弓根钉的钉体4与钉座5保持同轴线，呈单轴钉的状态，则可有效地避免图5右侧所示的情况出现。

本发明申请采用的技术方案是：将连接棒3设置成“侧置式”，从而从根本上取消了极易产生“爆丝”的钉座5的设有U形开口槽的结构形式，其具体的改进要点在下文作说明解释。

从图1及图2所示的本发明申请的二维图及爆炸图中可以看出，所述的钉座5的上半段的钉座外锥面51，带有锥度，与所述的钩框2的内壁21相配合；内腔为设置有内螺纹52的空腔，与所述的螺塞1的外螺纹11相配合，从而实现将所述的钩框2锁紧并固定套置于钉座5上；与螺塞组成螺纹副的钉座，则可以将传统的“U形开口槽”结构，改进成为环抱形，这就从根本上解决了结构相对薄弱的开口通槽受螺塞的侧向外分力而“向外撑开”所形成的“爆丝”现象。

而且，外螺纹11与钉座内螺纹52所组成的螺纹副，亦无须采用加工难度较大的负倒角螺纹，而可以采用加工极容易的普通三角牙形即可，大大减轻了加工费用，在本研发过程中，使用通用的M8~M10三角齿形普通螺纹，即能达到理想的锁紧效果。

所述的钩框2为一个中空的圆管状体，为便于共同实行对连接棒3的固定，设置有一个缺口22，此缺口精准露出所述的钉座5上的钉座夹棒凹槽53，在钩框缺口22相应的上方，向外延伸出一个压棒臂23，其带锥度的内壁21，能够准确地与所配合的钉座5的轴线重合，从而准确定位并结合压棒臂23的向下开口的压棒槽24，及钉座夹棒槽53，共同实施对连接棒3的锁定；在本研发过程中，所设的锥度为10度，即能达到原设计的精准定位的目的。

所述的螺塞1，为一段螺钉，中央设有一个与所述的被称为控制螺钉6相配合的内螺孔12，在螺塞1的顶端，向外延伸出一个螺塞上盖13，其中央设有一个供旋具用的槽孔，使用工具，利用螺塞上盖13，压紧套接在所述钉座外的钩框2，从而锁定连接棒3；而所述的控制螺钉6，在本研发过程中，设置其主体为M4的螺钉，其下半部为一段刚好能插入弹簧7中央的圆棒。

从图2中所示的钉体尾部42的不同角度中可以看出，钉体的端面上设有的与所述弹簧7的端面相匹配的凹面的适配槽42，是为了更好地彼此贴合以利于取终焊接牢固。

从图2中所示的钉座5的向下开口，被加工成一个与弹簧7相配合的带内螺纹性质的开口54，将弹簧7的一端面与适配槽42连接并作永久性固定后，即可将弹簧7的另一端旋入钉座下开口54中，这样的带螺纹副性质的配合，既可以调节弹簧7的伸入后在合适的位置再作例如焊接的永久性固定，其螺纹副还可以大大增加弹簧7从钉座下开口54中垂直拨出的难度。

在临床应用时，钉体的尾部41，与同属于钉体的弹簧7及钉座5，成串连成一体的状态，只需要使用旋具，即可将钉体4植入病变的椎体内，然后将所述的钩框2，套接在钉座上，再将连接棒3置入于相邻的钉的钩框2的压棒槽24内，实现连接；由于钩框内壁21与钉座外锥面51是呈锥形配合，从而使得钩框2上的压棒槽24呈半个圆周的弧面，自动或稍作调整，即可与钉座上的夹棒凹槽53上的弧面，彼此所形成的轴心线重合，当将所述的螺塞1旋入钉座内壁21并锁紧后，螺塞上盖13压迫钩框2，使得夹棒凹槽53与压棒槽24这两个弧面共同对连接棒3的圆周作约为250°的包容，足以将其约束并锁紧，使得螺塞1、钩框2、连接棒3与钉座5连成为一个整体。

当控制螺钉6未置入时，如图1二维图中的中心线左侧及图3左侧效果图所示，整个椎弓根钉呈动态钉功能，即钉体的尾部41，利用弹簧7作活动区，可相对于钉座5及连接棒棒3作微量的摆动；而当控制螺钉6置入后，其下端的柱形体，卡住弹簧7的中间孔内，导致整个弹簧7只得保持直立状态，其作为活动区的功能消失，此状态下，如图1二维图中的中心线右侧，及图3右侧的效果图所示；这就是控制螺钉6对本发明申请所示的椎弓根钉进行“动态钉”与“固定钉”的可逆式切换。

十分明显，与普通的动态钉是利用钉体上的球头在钉座的内腔中作摆动的动态方式不同，本实用所示的动态方式是利用外置的弹簧7作活动区，使得钉体中的钉尾41连同所植入的椎体，能够相对于已连成一体的连接棒及钉座，作一定角度的微量摆动，如图6中所示，这就从根本上避免了普通动态钉中，因钉体与钉座的相对摆动而产生的“磨损”难题。

另外，本发明申请亦同时能够回应并满足目前在学术界，特别是在神经外科对椎弓根钉所提出的，如“轴向支撑力”、“自动复位力”及“减少冲击力”等更趋于完美的新的高端要求；如图6所示，人的椎体Z在自然状态下，在自身重力W的作用下，普通动态钉所使用的球头在钉座内腔摆动的形式，其轴向支撑力M,极小，在较大程度上，只得依靠两椎体间的CAGE去支撑，这就影响了动态钉的“动态”功能的发挥。

而本发明申请所公开的技术方案中所使用的外置式弹簧，则可以有效地解决此难题，如图6上方的图所示：当人体平卧时，W与M均趋向于零；而当人体起立时，椎体Z所受的重力W只要不超过某个临界点时，弹簧7所产生的轴向支撑力M必等于W，用以维持椎体的平衡；而当人体作出前弯或后仰（图6下方为前弯）时，即W超出M所能承受的作用力时，导致弹簧7在产生弯曲变形的同时，亦将所受的外力转化为势能储存在内，（如图6中的局部放大图中所示，弹簧7的一侧被拉开），一旦外力W减少或消失，储存于弹簧7内的势能就释放出来，协助椎体复位；-----这就是学术界希望具有的“轴向支撑力”及“自动复位力”的产生原理；本发明申请在研发时采用的弹簧线径为1.8~2mm时，实验数据十分理想。

同理，当将弹簧7设置成“疏簧”形式（即线距大于线径）时，当椎体受与钉体轴线相同方向的外力作用时，弹簧7会受挤压的而成“密簧”形式的同时，亦大大减轻了这样的冲击力；从此亦可以说明本发明申请的申请，具有足够的新颖性与创造性，并具有较强的实用性，更能对某些具有前瞻性的学术探索，提供了解决的技术方案。

综上所述，本发明申请所提出的技术方案，能够解决目前困扰临床界多年的“易爆丝”、“切迹高”、“备货烦”及“难锁定”等技术难题，而采用的关键的核心技术措施，即“侧置棒”，以及外置弹簧式所产生的“轴向支撑力”、“自动复位功能”、“减冲击力”“无磨损”等前瞻性学术研讨方向，提供了新的概念，故此，本发明申请具有创造性；其构思，极具新颖性；在临床效果中，更极具实用性；而且，上述实施例为本发明申请优选实施方式，并非穷尽本发明申请的其它实施例，因此，只要运用本发明申请的说明书和附图内容所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种防爆丝的外置弹簧式椎弓根钉，由螺塞、钩框、连接棒、钉体、钉座，控制螺钉所组成的，其特征在于：

所述的连接棒，为一圆柱状棒体，其装配位置被置于所述钉座的一侧，用于与相邻的椎弓根钉作连接固定；

所述螺塞将套接在所述钉座上的所述钩框压紧，且通过钩框与钉座之间的带锥度的接触面作准确定位，使得钉座上的夹棒凹槽与钩框上的压棒臂能共同固定并锁紧所述的连接棒。

2.所述的控制螺钉通过所述螺塞中央的内螺孔，去实现对所述钉体与钉座之间的约束状态，以达到可逆的“动态钉”与“固定钉”的切换；

所述钉座，其上半部，外表面带有锥度，内腔设有内螺纹；其下半部，外表面设有一个协助夹持连接棒的凹槽；内腔的向下端，设有一个与所述钉体的上半部的弹簧相配合的向下开口；

所述的钉体的上半部为一段柱状弹簧，柱状弹簧的两端，分别与所述钉座的向下开口，及钉体的下半部，即带外螺纹的钉状体作固定连接。

3.根据权利要求1所述的防爆丝的外置弹簧式椎弓根钉，其特征在于：所述螺塞，设有分别与所述控制螺钉及钉座内腔相配合的内外螺纹，螺塞顶端外延伸出一扁平状上盖，用于将套接在所述钉座上的所述钩框压紧，上盖中央还设有供旋具使用的凹槽。

4.根据权利要求1所述的防爆丝的外置弹簧式椎弓根钉，其特征在于：所述钩框，为一内壁带有锥度的管状体，其一侧设置有一缺口，在此缺口的上方，向外延伸出一个压棒臂，压棒臂设有一个向下开口的U形槽，用于夹持并固定所述连接棒。

5.根据权利要求3与权利要求1所述的钩框与钉座，其特征在于：通过钩框与钉座之间的带锥度的接触面的定位，钩框上的压棒臂的向下开口的U形槽，与钉座外表面的凹槽，两者的弧面所形成的轴线重合，用于共同夹持并固定所述的连接棒。

6.根据权利要1所述的防爆丝的外置弹簧式椎弓根钉中的钉体，其特征在于，所述下半段的与所述弹簧的连接端面，加工出与弹簧端面相匹配的有利于彼此作永久性连接的凹槽。

7.根据权利要求1所述的防爆丝的外置弹簧式椎弓根钉，其特征在于：所述的钉座的向下开口，设置成带内螺纹性质，以利于所述钉体上半部的柱状弹簧旋入并调整至合理长度后再行作永久性连接。

8.根据权利要求5所述的防爆丝的外置弹簧式椎弓根钉中的钉体，其特征在于：所述钉体的上半部的柱状弹簧的一端，置入所述钉座的向下开口中并作固定连接，弹簧的外露部分，则成为同属钉体的下半部可相对于所述的钉座作微量摆动的活动区。

9.根据权利要求1所述的防爆丝的外置弹簧式椎弓根钉中的控制螺钉，其特征在于：可根据使用者的临床需要，在整个手术过程，选择置入与否，从而实现椎弓根钉的可逆转的功能切换。