CN111419367A - 中立撑压且由静至动自转化固定态式的弹簧式椎弓根钉 - Google Patents

Abstract

本发明为一种能在术中以静态钉的中立方式撑开、加压并可在术后从静态固定自动转化为动态固定的弹簧式椎弓根钉，其钉体与钉座相连处为柱形弹簧，安装连接棒并紧固螺塞完成固定后所固定节段仍可适度活动。其特征是,设有一个以生物可降解材料制造的可以自钉座旋入弹簧内腔的内芯式限位器，加入限位器后，不仅能将钉体与钉座约束在中立位，便于植钉和撑开、加压操作以及最大限度发挥其所设定的屈伸活动度，还能维持静态固定一段日子，待到限位器逐渐降解变软直至吸收后，钉棒系统又自动逐渐转化为允许所固定节段适当运动的动态固定方式，从而适应早期坚强固定，骨愈合后又自动转为弹性固定以恢复活动度、减轻相邻节段退变的临床需求。

Description

中立撑压且由静至动自转化固定态式的弹簧式椎弓根钉

技术领域

本发明属于脊柱固定手术器械，确切地说属于一种椎弓根钉棒固定系统。

背景技术

目前，在骨外科及神经外科领域内使用的椎弓根钉棒固定系统，主要分为两大类，一种是使所固定节段失去任何活动的静态型椎弓根钉，简称为“静态钉”，所进行的固定称为刚性固定；另一种是所固定节段可以作适当屈伸活动的动态型椎弓根钉，简称为“动态钉”，所进行的固定为非刚性固定。

刚性固定较为坚强，利于骨折愈合和椎体间骨性融合，但因固定过强，可使固定节段发生应力遮挡，造成脊椎的废用性骨质疏松；进而因过度依赖内固定物的长久保护，反而会使内固定装置发生疲劳断裂或松动等保护失效现象；而疏松的脊椎一旦失去其所依赖的椎弓根钉的有效支撑，又更容易发生骨质疏松性骨折等伤病；因此临床上常需在骨愈合后特意手术取出内固定装置。

另外，有些伤病需要在手术早期利用椎弓根钉棒系统支撑脊柱，减少椎体和椎间所受的压力，而随着切口的愈合，脊柱稳定性的增强，又希望所固定节段具有一定的屈伸活动，即希望能降低椎弓根钉棒系统的固定强度，防止相邻节段应力集中所导致的退变。

为防止相邻节段退变，非刚性固定的动态钉应运而生，由于椎弓根钉多半不是原位固定的，操作过程中，在完成所有椎弓根螺钉的植入并安装连接棒后，常常先用撑开器或夹紧器通过撑开或夹紧椎弓根螺钉的钉座，带动与钉座呈刚性连接的钉体来挑起椎弓根螺钉所固定着的椎体，使相邻椎体、椎间隙张开或合拢至所需位置后，才拧紧所有螺塞以维持住该位置并维护所固定节段的脊柱稳定性；但是钉体与钉座呈铰接状态的动态钉因撑开和加压工具只是作用于钉座上，受椎间盘及韧带等软组织阻力影响，钉体前端无法与钉座同步平行移动，而是暂时留在原位，使钉座与钉体两者之间的同轴关系遭到破坏，出现夹角，只有当工具所施加的撑开或夹紧力继续作用，使钉体与钉座轴线的摆动夹角到达设计极限值时，钉体下端方能挑动椎体前缘移动，产生撑开或夹紧的效果，如此，动态钉所设定的摆动角度将全部丢失，失去了屈伸功能中的屈曲或伸直运动方式，而使反方向的伸直或屈曲幅度加倍，即所固定节段只能作0～2倍设计角度(0～2*∠)的摆动；运动幅度过与不足这两种结果都违背了动态钉的设计初衷，对人体均有可能产生不利影响，也就无法体现“动态钉”的优势性能，严重影响了动态固定这一先进理念的实际应用。

钉体与钉座不能实时同步同方向移动，必将导致相邻脊椎间在被撑开的同时，出现向前成角趋势，导致前屈位固定；而相邻脊椎间在压缩的同时，又出现身后成角的趋势，导致后伸位固定。

但是，目前尚没有可以在手术时将动态铰接的钉体与钉座临时限制为两者在撑开或加压方向上相对固定以便于操作的动态钉，也没有能在固定早期提供坚强的刚性固定，之后又自动转换为固定强度相对较弱的非刚性固定的椎弓根钉棒固定系统。

发明内容

针对临床上迫切需要解决的难题，本发明申请公开了一种中立撑压且由静至动自转化固定态式的弹簧式椎弓根钉，其特征在于，包括椎弓根钉、连接棒及螺塞；所述椎弓根钉包括钉座与钉体，所述钉座与钉体之间设置有柔性连接部件，所述钉座和所述钉体可以以所述柔性连接部件为转折点相对摆动；所述柔性连接部件还连接有用于阻止所述钉座与所述钉体相互摆动的可降解限位器，随着所述可降解限位器的逐渐降解，该椎弓根钉棒系统的固定方式将由固定初始的刚性固定逐渐转换为非刚性固定方式。

进一步的，所述柔性连接部件包括弹簧，所述弹簧一端与所述钉座连接，另一端与所述钉体连接。

进一步的，所述钉座为中空圆柱状，所述钉座上端设有U形槽，并设有与螺塞匹配的内螺纹，所述钉座下端为通孔，所述通孔的大小形状为与所述弹簧上端外型相匹配的内螺孔状。

进一步的，所述钉体上端无钉头，上端面为平面，中央沿轴向设有一个圆形盲孔，优选的，所述钉体上端圆形盲孔呈圆柱状、或圆锥形或圆台形；所述钉体上端面边缘还设有与所述弹簧下端形状相匹配的适配槽。

进一步的，所述弹簧上端与所述钉座下端的轴向设置的内螺纹状通孔螺接并作永久性机械式固定，所述弹簧下端与钉体上端适配槽适配连接后作永久性机械式固定；优选的，所述钉体、钉座和连接于两者间的弹簧以及所述连接棒中的柔性体与刚性体及其两者间的连接均以增材制造方式一体成型制造。

进一步的，所述可降解限位器外表面为与所述弹簧内壁螺纹形状相匹配的外螺纹，所述可降解限位器上端面中央设有旋具接口，所述限位器下端中央沿轴向设有与所述钉体上端盲孔匹配的凸起，优选的，所述限位器下端凸起呈圆柱状、或圆锥形或圆台形。

进一步的，所述可降解限位器由可降解生物材料如金属镁、镁合金、镁-聚乳酸复合物、锌等制造而成，优选的，所述可降解生物材料制成的内芯式限位器以弹性模量更高、降解速度更快的镁金属为内芯，以弹性模量更低、降解速度更慢的聚乳酸为表面层的镁金属/聚乳酸复合材料制成。

概括来说，本发明针对钉座与钉体以弹簧相连的动态钉，在钉体上端的弹簧内设置一个用可降解的硬质生物材料制成的可旋入弹簧内腔的内芯式限位器，且内芯式限位器下端能旋入钉体上端；如此，钉座与钉体间柔性连接的弹簧将变成刚性连接，从而将作非刚性固定的动态椎弓根钉转化为作刚性固定的静态椎弓根钉；而随着所述限位器的逐渐降解直至消失，椎弓根钉亦将逐渐呈现出钉座与钉体间可摆动的弹性，从而由固定初始发挥刚性固定作用的静态椎弓根钉逐渐转变成发挥非刚性固定作用的动态椎弓根钉。

有益效果

以可降解的硬质生物材料作为动态椎弓根钉的限动装置，一来便于植入体内及撑开或压缩操作，二可在固定初期实现坚强的静态固定，三能在限动装置逐渐降解过程中逐渐转化为允许所固定节段作呈适度活动的动态固定，且因其在植入时和撑开或加压后均呈中立位状态，因此，限动装置降解后，可以使动态椎弓根钉在前屈和后伸方向均具有活动度，可以最大限度地保证动态椎弓根钉棒系统的动态固定效果。

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一步的解释说明；

图1是本发明申请实施例的二维示意图；

图2是本发明申请实施例的分解效果图；

其中：螺塞1；连接棒2；

内芯式限位器3e；限位器上端面31；限位器旋具接口32；内芯式限位器外螺纹33；内芯式限位器下端凸起34；

钉座4；钉座U形槽底部42；钉座U形槽43；钉座的向下开口49；

钉体5；钉体尾部51；钉体颈部弹簧55；钉体上端盲孔56；钉体上端适配槽57；

具体实施方式

为了使本发明申请所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解的是，在本发明申请的描述中，术语“左右”、“上下”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申请，而不是要求本发明申请必须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。

目前最常见的动态钉是“连接棒中置式”的，即钉体上端与钉座下端铰接，钉座上端设有U形开口通槽，并设有与螺塞匹配的内螺纹，连接棒卡入U形开口通槽内并被螺塞紧固后，钉体与钉座仍可摆动；而实现钉体与钉座的摆动方式可以有多种，因此限动装置也就必然要有多种不同方案，本发明针对钉体与钉座以弹簧相连的动态椎弓根钉，发明了内芯式限动装置，现通过以下实施方案详细说明。

具体实施例：针对钉座与钉体以弹簧相连的动态钉，图1示出了本发明的二维图，其中，图1左侧示出了钉体5以其颈部的弹簧55连接在钉座4下端的二维图，可以清楚看出钉体5能以颈部弹簧55为转折点相对钉座4摆动，成为动态固定用的弹簧钉；图1右侧为在图1左侧图的基础上，在所述钉体颈部弹簧55内腔旋入了一个内芯式限位器3e的二维图；优选的，所述钉体上端中央设有以中轴为圆心的一个盲孔56；所述限位器3e由可降解的硬质生物材料制成，所述限位器3e外表面为与所述弹簧55内壁螺纹形状相匹配的外螺纹33，所述限位器3e下端中央沿轴向设有与所述钉体上端盲孔56匹配的凸起34，这样相匹配的盲孔56与凸起34，可以是圆柱状，亦可以是圆锥形或是半球形；所述限位器3e上端面31中央设有旋具接口32，通过旋具接口32可将所述限位器3e经所述钉座4的内腔旋入所述弹簧55并将限位器下端凸起34插入所述钉体上端盲孔56内；所述限位器3e旋入钉体颈部弹簧55内腔后，原本由弹簧55作柔性连接的钉体5与钉座4就变成了刚性连接，因而固定初始所发挥的便是静态钉的刚性固定作用；而随着限位器3的逐渐降解直至消失，弹簧55的内腔失去制约，使得椎弓根钉亦将逐渐呈现出钉座4与钉体5间可摆动的弹性，从而又由静态钉所发挥的刚性固定转变成动态钉所产生的非刚性固定作用了。

图2所示的是本发明的分解效果图：将传统的钉体的头部取消，以改为柱型弹簧55，并将传统的钉座下端口改进成带内螺纹性质的与弹簧55外表面大小形状相配合的内螺孔状，再将柱型弹簧55的上端旋入钉座下端，并作永久性机械式连接，即为本发明所述的动态钉；此状态下，由于弹簧55的柔性连接，已植入椎弓根内的钉体尾部51，可以相对于钉座4及连接棒2作相对的摆动，这就是“弹簧钉”的基本作用原理；而当呈刚性状态的限位器3e，通过其外螺纹旋入弹簧55的内腔后，必导致所述的弹簧55无法再弯曲，其结果是“弹簧钉”无法摆动而呈现“静态钉”的功能；而一旦限位器3逐步降解而消失，制约弹簧55不能摆动的因素亦消失，“弹簧钉”又恢复其“动态钉”的功能，这就达到了本发明申请所要达到的临床效果。

图2还示出了钉体尾部51与柱形弹簧55的连接方式，即将钉体5上端边缘制成与弹簧55下端匹配的适配槽57，将所述弹簧55下端与钉体上端适配槽57适配连接后进行永久性机械式固定。

本发明所述可降解生物材料制成的内芯式限位器优选镁金属/聚乳酸复合材料制造，确切的说，优选弹性模量更高、降解速度更快的镁金属为内芯，以弹性模量更低、降解速度更慢的聚乳酸为表面层的镁金属/聚乳酸复合材料制成。

手术时，以旋具插入内芯式限位器旋具接口32将其拧入弹簧55内，使钉体5与钉座4成为同轴的刚性连接后，即可方便地将弹簧钉拧入已开好钉道的椎弓根内，再将连接棒2卡入脊柱同侧所有椎弓根钉的钉座U形槽43中，并以螺塞1拧入钉座4上端的内螺纹，阻止连接棒2松脱后，即可用撑开器或加压器对钉座4实施沿连接棒2轴向的撑开或加压，由于钉体5与钉座4已成中立位的刚性固定，故可带动钉体5即时同步同方向撑开或回缩，方便而完美实现预期的手术方案；最后以螺塞1将连接棒2下缘压死在U形槽底部42，即可完成整个椎弓根钉棒系统的固定，并使整个椎弓根钉棒系统成为发挥刚性固定作用的静态钉并能在固定初始维持一段日子；而当内芯式限位器3逐渐降解吸收后，整个椎弓根钉棒系统将逐渐变为允许固定节段受外力驱使在预设范围内活动的、发挥非刚性固定作用的动态钉。

上述所示的实施例，仅是本发明申请所列举中的一种，因此，只要运用本发明说明书和附图内容所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种中立撑压且由静至动自转化固定态式的弹簧式椎弓根钉，其特征在于，包括椎弓根钉、连接棒及螺塞；所述椎弓根钉包括钉座与钉体，所述钉座与钉体之间设置有柔性连接部件，所述钉座和所述钉体可以以所述柔性连接部件为转折点相对摆动；所述柔性连接部件还连接有用于阻止所述钉座与所述钉体相互摆动的可降解限位器，随着所述可降解限位器的逐渐降解，该椎弓根钉棒系统的固定方式将由固定初始的刚性固定逐渐转换为非刚性固定方式。

2.根据权利要求1所述的中立撑压且由静至动自转化固定态式的弹簧式椎弓根钉，其特征是：其特征在于，所述柔性连接部件包括弹簧，所述弹簧一端与所述钉座连接，另一端与所述钉体连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种中立撑压且由静至动自转化固定态式的弹簧式椎弓根钉，其特征是：所述钉座为中空圆柱状，所述钉座上端设有U形槽，并设有与螺塞匹配的内螺纹，所述钉座下端为通孔，所述通孔的大小形状为与所述弹簧上端外型相匹配的内螺孔状。

4.根据权利要求1或2所述的中立撑压且由静至动自转化固定态式的弹簧式椎弓根钉，其特征在于，所述钉体上端无钉头，上端面为平面，中央沿轴向设有一个圆形盲孔；所述钉体上端面边缘还设有与所述弹簧下端形状相匹配的适配槽。

5.根据权利要求4所述的中立撑压且由静至动自转化固定态式的弹簧式椎弓根钉，其特征在于，所述钉体上端圆形盲孔呈圆柱状、或圆锥形或圆台形。

6.根据权利要求3或4所述的中立撑压且由静至动自转化固定态式的弹簧式椎弓根钉，其特征在于，所述弹簧上端与所述钉座下端的轴向设置的内螺纹状通孔螺接并作永久性机械式固定，所述弹簧下端与钉体上端适配槽适配连接后作永久性机械式固定。

7.根据权利要求2所述的中立撑压且由静至动自转化固定态式的弹簧式椎弓根钉，其特征在于，所述钉体、钉座和连接于两者间的弹簧以及所述连接棒中的柔性体与刚性体及其两者间的连接均以增材制造方式一体成型制造。

8.根据权利要求2或4所述的中立撑压且由静至动自转化固定态式的弹簧式椎弓根钉，其特征在于，所述可降解限位器外表面为与所述弹簧内壁螺纹形状相匹配的外螺纹，所述可降解限位器上端面中央设有旋具接口，所述限位器下端中央沿轴向设有与所述钉体上端盲孔匹配的凸起。

9.根据权利要求7所述的中立撑压且由静至动自转化固定态式的弹簧式椎弓根钉，其特征在于，所述限位器下端凸起呈圆柱状、或圆锥形或圆台形。

10.根据权利要求1或8所述的一种中立撑压且由静至动自转化固定态式的弹簧式椎弓根钉，其特征是：所述可降解生物材料制成的内芯式限位器以弹性模量更高、降解速度更快的镁金属为内芯，以弹性模量更低、降解速度更慢的聚乳酸为表面层的镁金属/聚乳酸复合材料制成。

Images