CN110478019B - 一种箍式分体动静两用椎弓根钉 - Google Patents

Abstract

一种箍式分体动静两用椎弓根钉，由钉体和钉座两组各自独立的零部件组成，并与连接棒共同构成椎弓根钉棒固定系统。所述钉体为球头螺钉；所述钉座又由下端呈可涨开球窝状结构的座头及其外壁限制球窝涨开的箍环，以及置于座头内的压环和压紧螺丝构成。术中先植钉，无钉座遮挡的操作可确保钉体植入深度最佳；再将座头下端球窝套接于钉体球头上，并选择与钉体球头呈间隙配合或过盈配合的压环置入座头，安装连接棒后拧紧压紧螺丝即可。以间隙配合组装者，成为钉体可摆动的动态钉，允许所固定节段适度运动作非融合固定；以过盈配合组装则成刚性连接的固定钉，所作的静态固定利于骨性融合。分体结构允许植钉后才确定动态或静态固定，方便修正术前计划。

Description

一种箍式分体动静两用椎弓根钉

技术领域

本发明涉及一种骨科和神经外科用的人体植入物，尤其是一种可动态或静态固定的椎弓根螺钉。

前景技术

目前骨科手术中所使用的椎弓根钉棒固定系统，均是由若干枚椎弓根钉与连接各椎弓根钉的连接棒组成，而椎弓根钉又是由连体的钉座、钉体及分体的压紧螺丝构成的。手术时先用工具连接钉座将钉体拧入不同脊椎的椎弓根内，再用连接棒连接脊柱同侧的各个椎弓根钉的钉座，最后用压紧螺丝将连接棒压紧固定于各个椎弓根钉钉座上。如此便可加固脊柱，并可借此恢复因外伤或病变而压缩变扁的脊椎高度，或矫正脊柱的畸形。根据固定节段可否活动，椎弓根钉棒系统分为融合固定与非融合固定两种。前者指系统有足够的刚度，能完全限制所固定节段的运动，为静态固定方式；后者则特意保留固定节段间适当的屈伸等活动，以其达到减少相邻节段应力集中等目的，为动态固定方式。如申请号为2011201084398，专利号为CN 202136405U，名称为“微增量支撑椎弓根钉”，以及如专利号为CN201085680Y，名称为“销轴式脊柱钉棒固定钉”的非融合椎弓根钉，均是将椎弓根钉的钉体与钉座部分设计成可成角和旋转活动的两部分，并使椎弓根钉体在完成固定手术后仍能相对于连接棒获得动态活动功能，故也称之为动态钉。但这些非融合的动态钉均存在着钉座体积偏大、零部件较多而强度不够等缺点。另外，目前无论是静态还是动态椎弓根钉，均是钉座与钉体连成一体的，在植入椎弓根钉时，由于钉座粗大，遮挡视线，医生很难准确判断其植入深度是否恰到好处，植入过深而使钉尖穿破椎体前缘危及大血管安全，或植入过浅而降低固定强度等情况在临床上并不少见。一旦出现这些情况，植入过浅者尚可拆除固定棒再次拧深些重新固定，只是延长手术时间、增加出血和感染风险而已；但植入过深再将其拆除，不仅有上述弊端，将椎弓根钉反拧退出一些便会大大降低钉道的固定强度，降低手术质量。

发明内容

为此，本发明提出了一种植钉时视线不受钉头遮挡，能够精确判断螺钉植入深度，并在现场组装成利于所固定节段骨性融合的静态固定系统、或允许所固定节段适度动态运动的非融合固定系统的分体式椎弓根钉；这种新型椎弓根钉采用的技术方案是将钉体与钉座分离，钉座下部呈可涨开的球窝状结构，其外缘套有一道可滑动箍环。在手术中，先将钉体植入椎弓根内，由于是无遮挡的操作，可以确保钉体植入深度在最佳状态；再将钉座套接于钉体的球头部，接着按常规安装压环、连接棒和压紧螺丝。通过压紧螺丝下压连接棒时，既可使钉座内腔的压环紧压钉体尾端的球头，又可推动钉座外壁的箍环下移，箍死钉座下部，防止球窝涨开，从而完成固定。值得强调的时，这种低切迹的箍式分体动静两用椎弓根钉可以根据临床需要，选择不同规格的压环或将压环放置在不同旋转方向上，来实现钉体与钉座作柔性连接的非融合方式固定，或是实现钉体与钉座作刚性连接的融合方式固定。

本发明的技术方案具体是：本发明所示的新型椎弓根钉，由钉体和钉座这两组各自独立的零部件组成，并与连接棒共同构成椎弓根钉棒固定系统。所述钉体为球头螺钉。所述钉座由U型座头、箍环、压环和压紧螺丝组成，U型座头主要是用于组合各零件，可在术中作现场装配，将椎弓根钉棒系统连接为一体。所述连接棒为粗细与钉座相匹配的圆棒。

进一步地，所述U型座头为一中空的圆柱体，其外表面分成不同外径的两段，外径稍小的一段位于下部，且在此段的外表面上，设有一环形的变形槽；外径稍大的一段位于上部，在平行于U型座头轴线的方向上，开设有一对中心线穿经钉座轴线的U形开口槽，用于安置所述连接棒。

再进一步地，所述U型座头的内腔的向上开口，加工有内螺纹，用于与所述压紧螺丝配合；向下端设有一个不完整的半球形的空腔，用于与所述钉体的球头部相配合；此半球形空腔的上方，为一段与其相切接的柱状空腔，与所述压环相配合。

再进一步地，所述U型座头的变形槽以下部分，被若干个经其轴线的切割面切分成若干等分，形成切割线倍数的若干瓣，如被4条切割线分为8瓣，被6条线切割为12瓣等，各瓣在受到外翻张力时，均可以变形槽为轴心向外张开。

再进一步地，在所述U型座头的外径稍小的下部的外表面上，设置有一个圆管状中空的可在其外表面上下滑动的箍环，所述箍环在所述U型座头连接钉体前，位于钉座下部的上端，不限制变形槽以下的各瓣涨开；当下压连接棒使箍环下移时，各瓣被其箍紧抱死，可防止钉体的球头松动、脱落。

再进一步地，在所述U型座头的内腔内，设有一个压环，所述压环外表面呈圆柱状，与所述U型座头的内腔呈可旋转的滑动配合；压环的向下面呈不完整的球面，与所述U型座头内腔的下开口共同完成对所述钉体的球头部的包容式约束；所述压环的向上面呈平面，此平面与压环的向下球面的距离即压环厚度的不同设置，可实现整个椎弓根钉呈动态或静态等不同的固定与融合方式。所述压环的向上面还可沿其径向设置出一道与连接棒等径的凹弧槽，将该凹弧槽与U型开口槽平行放置安装时，压环与钉体的球头之间隙较大，产生的是动态固定效应，用于非融合方式的固定；将该凹弧槽与U型开口槽成角度放置安装时，压环与钉体的球头之间隙较小，产生的是静态固定效应，用于融合方式的固定。

再进一步地，所述钉体为上端膨大呈球状的用于植入椎弓根内的带外螺纹的钉状体；所述钉体上端的球体顶端中央，沿钉体轴向开设有供内六角或梅花状起子等旋具配合使用的非圆形截面的盲孔，在此盲孔下端，再设有一个同轴的孔径略小的内螺纹盲孔，以便将旋具与钉体固定为同轴的刚性体，这样植入螺钉时医生便可精准地沿预先钻好的较螺钉略细小的椎弓根螺钉通道植入钉体，甚至可以从钉道入口开始，略微倾斜钉体修正钻偏的钉道。手术操作时，先是将所述钉体植入患者的椎弓根内恰当的位置，再在此套旋具基础上配合使用专用的工具，将U型座头与钉体的球头部分连接，便可完成该枚椎弓根钉的植入程序。完成所有椎弓根钉植入后，再依次依据不同的动态或是静态要求而在每个U型座头内放入一压环，并安装连接棒，最后安装并逐一锁紧各个压紧螺丝，便可完成整个椎弓根钉棒系统的固定。

再进一步地，所述箍环呈圆管状，优选地，其向上面可沿其直径设置出一对与所述连接棒等径的凹弧槽，将该凹弧槽与U型开口槽平行放置时，连接棒可将该凹弧槽下压至与所述U型座头的U型开口槽平齐的位置。

再进一步地，所述U型座头与所述箍环采用适当的公差配合，设置成阻尼状态，确保在所述连接棒未置入时，箍环位于钉座下部的上端，不会因重力作用下移而影响所述各瓣的张开；而当置入连接棒并在锁紧压紧螺丝后，箍环只会下移至锁紧所述各瓣的位置，而不会继续下滑脱落。

再进一步地，为确保所述箍环处于适当的上或下的位置，可在所述钉座表面的适当部位，加工出程度不同的突出物，以确保所述箍环对所述各瓣的控制。

再进一步地，沿用了传统的椎弓根钉所用的压紧螺丝及连接棒，除节省了研发费用外，还可以与目前流行的同类产品作互换使用。

附图说明

在下文中，结合附图和具体的实施方式，对本发明作出进一步的说明：

图1为本发明的二维图及效果图；

图2为本发明的爆炸分解图；

图3为本发明的现场装配过程示意图；

图4为本发明的箍环在装配过程的工作原理图；

图5为本发明在选择静态与动态固定的工作原理图；

图6为本发明在选择静态与动态固定的第三实施方案原理图；

图7为本发明在装配时的专用工具的工作原理图；

其中：压紧螺丝1；连接棒2；U形座头3；箍环4；压环5；钉体6；U形座头的内螺纹31；U形座头的开口通槽32；开口通槽的底部321；U形座头上的变形槽33；U形座头的下端空腔34；下端空腔上的爪尖341；U形座头下端的切割面间隙35；U形座头下端的突出物36；箍环上的弧形缺口41；箍环上的防脱小洞42；压环的环状上平面51；压环的外柱面52；压环的弧形向下面53；压环的环状平面上的凹弧槽54；钉体的球头61；钉体的尾部62；钉体平面上的旋具盲孔63；旋具盲孔内的内螺孔64。

具体实施方式

本发明提供一种箍式分体动静两用椎弓根钉，由钉体6、钉座和连接棒2组成，其中钉座又由U形座头3、箍环4、压环5和压紧螺丝1组成。所述钉座的U形座头3与所述钉体6设置成分体式，如附图1及附图2所示；特别要补充说明的是：所述箍环4，应该预先被装配于所述U形座头3的下端的外表面的。

从附图1再结合附图2，可清楚看出本申请发明的各个零件，特别是主要的零件即所述U形座头3的特征：上方的内螺纹31与所述压紧螺丝1相配合；中部的开口通槽32，用于置入所述连接棒2；中部的变形槽33以下被切割面35分割成若干等分，形成若干瓣，在外力的影响下，这些瓣可以向外张开。

附图3所示的四种状态，就是本发明在临床应用中装配的过程：首先，操作者用通用的旋具，利用所述钉体6上的旋具用盲孔63，将钉体的尾部62，植入椎弓根内，由于此过程中，不受传统一体式椎弓根钉粗大钉座遮挡视线，可大大提高手术的质量，这就是本发明所取得的技术效果，亦是本发明的实用性所在。

当所述钉体6被高质量地植入椎弓根后，接着就应该将所述U形座头3与所述钉体6进行现场装配：将已经预先装配好的所述箍环4及U形座头3，置于所述钉体的球头61的上方，所述U形座头3上的爪尖341被卡在直径较大的球头61上，如图3—a所示，这是装配过程的第一步。

此时，用一个专用的工具，例如附图7所示的工具，以钉体内的内螺纹孔64为作用力点，把持着专用工具上的T形横杠，再转动专用工具上的转轮，转轮就会向下移动，并且会压迫所述U形座头3向下移；由于形成环形的各爪尖341受所述钉体的球头61的表面所作用，及由于变形槽33的存在，各爪尖341必然会在继续下移的同时，向外张开，直到各爪尖341达到所述钉体的球头61的最大外径之处，此时，各爪尖341张开到最大程度，如附图3—b所示，这是装配过程的第二步。

此状态下，再向所述U形座头3施加向下的力，则各爪尖341会在继续向下移的同时，因受到张开后形成的势能的作用，各爪尖341会沿着所述钉体的球头61的表面完成将其包裹在所述U形座头的呈球窝状结构的下端空腔34内的目的，完成了将U形座头3与钉体6进行装配的过程，如附图3—c所示，这是装配过程的第三步。

此时再向U形座头的内腔34置入所述压环5，然后再置入所述连接棒2，再置入并旋紧所述压紧螺丝1，整个椎弓根钉棒系统的手术过程完成，这是装配过程的第四步，如附图3—d及附图4的右侧所示。

请同时参阅附图3—c及附图4左侧，当进行到第三步时，所述箍环4依然是附着在所述U形座头3的较高位置，并未封闭U形座头上的变形槽33，即开口通槽的底部321，依然低于箍环上的弧形缺口41；当进行到第四步时，即手术完成时，连接棒2的柱形表面必然会压着所述箍环上的弧形缺口41而致使所述箍环4向下移，直到封住所述变形槽33，受此约束，变形槽33以下部分，无法再张开，这就确保了所述钉体6不会从U形座头的下端空腔34中脱出。

从附图5可以看到，当所述压环5的环状上平面51低于所述U形座头3的开口通槽32的底部321时，连接棒2是被支承在开口通槽的底部321上，与压环5保持间隙，此状态下，所述钉体6的球头61在压环5与U形座头3的共同柔性约束下，呈非融合的固定连接；而当环状上平面51高于开口通槽的底部321时，连接棒2会直接压在环状上平面51上，从而所述压环5的弧形向下面53会压紧球头61，导致整个椎弓根钉呈刚性连接的融合固定形式。

从以上的所示可知，只要设置不同高度的压环5作备用件，操作者即可在手术过程，根据现场情况而选择不同高度的压环5置入，从而达到对两种不同的固定方式的选择，这就是本发明所示的“两用”的功能。

另外，除了通过对压环5设置不同的高度，以达到“两用”的实施方案之外，还可以使用另外的实施方案达到同样的技术效果：即在所述压环5上端的环状上平面51上沿径向设有与连接棒2等径的凹弧槽54，将所述凹弧槽54与U形座头3的开口通槽32同轴放置时，连接棒2被开口通槽32的底部321所支承，压环5与钉体6的球头61间出现间隙，所述钉座的半球形空腔34和所述压环底面的内凹球面53与所述钉体6的球头61所形成的包容结构为间隙配合，产生动态约束效应；而若将所述凹弧槽54与开口通槽32错位放置，则压环5的环状上平面51高于开口通槽32的底部321，连接棒2直接压在所述压环5的环状上平面51，导致所述钉座的半球形空腔34和所述压环5底面的内凹球面53与所述钉体6的球头61所形成的包容结构为过盈配合，则产生静态约束效应。

还有一种实施例也可达到动静两态固定的临时选择应用。在所述箍环4管状上端的环状平面上沿径向设置与连接棒等径的凹弧槽41，将所述箍环4的凹弧槽41与U形座头3的开口通槽32同轴放置时，所述箍环4被连接棒2向下推挤幅度不足以使之对各瓣产生足够大的聚拢力，所述钉座的半球形空腔34和所述压环5底面的内凹球面53与所述钉体6的球头61所形成的包容结构为间隙配合，产生动态约束效应；而若将所述箍环4的凹弧槽41与U形座头3的开口通槽32错位放置，所述箍环4被连接棒2向下推挤幅度足以使之对各瓣产生强大的聚拢力，使所述钉座的半球形空腔34和所述压环底面的内凹球面53与所述钉体6的球头61所形成的包容结构为过盈配合，则产生静态约束效应。

据用模型进行实物测试证明：当压环上的平面51或凹弧槽54低于开口通槽的底部321仅0.3～0.5mm时，整个椎弓根钉即呈现出良好的动态性能；而当平面51或凹弧槽54高于开口通槽的底部321约0.5～1mm时，则呈现出静态刚性固定功能。

由于精简了一般的动态钉所具有的上、下压块及弹簧之类，本发明所示的椎弓根钉的切迹得到较理想的改善，从附图1的二维图及本申请人在制作样板所测量到，本发明所示的新型椎弓根钉的切迹(实际上就是钉座的高度)仅为15.5mm，这样低的切迹，将大受临床的欢迎。

从以上的说明可知，变形槽33的几何尺寸，及所述U形座头下端被切割的瓣的数量，会影响到装配的顺利程度；本申请人在试制时发现，分成八瓣时，效果较理想，能够在各瓣的张开程度及保证整体的刚性结构这对矛盾中得到合理的平衡。

很明显，所述箍环4所处的位置，将控制着变形槽33以下部分的各瓣的开合，本发明的实施方案中，选择精确的尺寸公差配合的办法，在未置入所述连接棒2时，所述箍环4能够依附在所述U形座头3的较上的位置；而当受到连接棒2的压力时，箍环4则下移到适当的位置，封锁着变形槽33，使得变形槽以下部位的各瓣无法再张开，从而确保所述球头不会滑脱出。

此外，还可以采用另外的实施方案，请参看附图4，如在所述箍环4上加工出若干工艺小孔42，在与此小孔42相对应的U形座头3的位置上，用简单的机械冲击出一小点突出物，则箍环4受此一小点突出物的作用而会维持不动；而当受到较大的作用力时，箍环4就能够克服此一小点突出物的羁绊而向下移，但会受到U形座头3上的在与箍环4装配后才加上的较大的突出物36的阻挡，确保不会让箍环4脱出。

上述实施例为本发明的优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种箍式分体动静两用椎弓根钉，由钉座、箍环、压环、钉体、锁紧螺钉以及连接棒组成，其特征在于：所述钉座设置有用于通过连接棒的U形槽，所述钉座为中空圆柱体，其上部的外径大于下部的外径，所述钉座内的中空腔体上部设置有用于连接锁紧螺钉的内螺纹，所述锁紧螺钉用于压紧所述连接棒，所述钉座的下部外径较小的一段的外表面上设置有环形变形槽，所述环形变形槽的下方的中空腔体内设置有半球形的空腔，所述半球形空腔用于与所述钉体的球头相配合，所述环形变形槽的下方均分成若干瓣且能在外力的作用下向外张开；

所述箍环为圆管状，所述箍环的内腔与所述钉座的下部外径较小的一段的外表面相配合并可沿其上下移动用于箍紧所述环形变形槽下方均分的若干瓣；

所述压环设置于所述钉座的内腔用于约束所述钉体，所述压环的外表面与所述钉座的内腔呈滑动配合，所述压环的底面设置有内凹球面用于与所述钉体的球头相配合；

所述钉座的半球形空腔与所述压环底面的内凹球面共同对所述钉体的球头作包容式动态或静态的约束；

根据现场情况而选择不同高度的压环置入，当所述压环的高度高于所述钉座U形槽的底面时，所述钉座的半球形空腔和所述压环底面的内凹球面与所述钉体的球头所形成的包容结构为过盈配合，产生静态约束效应；当所述压环的高度低于所述钉座U形槽的底面时，所述钉座的半球形空腔和所述压环底面的内凹球面与所述钉体的球头所形成的包容结构为间隙配合，产生动态约束效应。

2.根据权利要求1所述的一种箍式分体动静两用椎弓根钉，其特征在于：所述钉体的球头顶端中间沿钉体轴线设置有一盲孔，所述盲孔内设置有用于与装配工具相配合的内螺纹。

3.根据权利要求1所述的一种箍式分体动静两用椎弓根钉，其特征在于：所述箍环的顶部还设置有用于与所述连接棒相配合的半圆形凹槽。

4.根据权利要求1所述的一种箍式分体动静两用椎弓根钉，其特征在于：所述环形变形槽下方的若干瓣的外表面还设置有用于对所述箍环进行限位的半圆球状凸起。

5.根据权利要求1所述的一种箍式分体动静两用椎弓根钉，其特征在于：当采用静态约束时，所述压环的高度高于所述钉座U形槽底面的优选尺寸为0 .5～1mm；当采用动态约束时，所述压环的高度低于所述钉座U形槽的底面的优选尺寸为0.3～0.5mm。

6.根据权利要求1所述的一种箍式分体动静两用椎弓根钉，其特征在于：所述压环上端的环状平面上沿径向设有与连接棒等径的凹弧槽，将所述凹弧槽与U形座头的开口通槽同轴放置时，连接棒被开口通槽的底部所支承，压环与钉体的球头间出现间隙，所述钉座的半球形空腔和所述压环底面的内凹球面与所述钉体的球头所形成的包容结构为间隙配合，产生动态约束效应；而若将所述凹弧槽与开口通槽错位放置，则压环的环状上平面高于开口通槽的底部，连接棒直接压在所述压环的环状上平面，导致所述钉座的半球形空腔和所述压环底面的内凹球面与所述钉体的球头所形成的包容结构为过盈配合，产生静态约束效应。

7.根据权利要求1所述的一种箍式分体动静两用椎弓根钉，其特征在于：所述箍环管状状上端的环状平面上沿径向设有与连接棒等径的凹弧槽，将所述箍环的凹弧槽与U形座头的开口通槽同轴放置时，所述箍环被连接棒向下推挤幅度不足以使之对各瓣产生足够大的聚拢力，所述钉座的半球形空腔和所述压环底面的内凹球面与所述钉体的球头所形成的包容结构为间隙配合，产生动态约束效应；而若将所述箍环的凹弧槽与U形座头的开口通槽错位放置，所述箍环被连接棒向下推挤幅度足以使之对各瓣产生强大的聚拢力，使所述钉座的半球形空腔和所述压环底面的内凹球面与所述钉体的球头所形成的包容结构为过盈配合，则产生静态约束效应。