CN113069195B - 一种经皮椎弓根的病变椎体内植骨器械 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种经皮椎弓根的病变椎体内植骨器械，包括植骨机构和用于驱动植骨机构的驱动机构，所述植骨机构包括植骨筒，丝杆和推料组件，所述植骨筒的一端设有植骨仓；丝杆设于植骨筒内相对植骨筒转动，推料组件与植骨仓对应，所述推料组件与丝杆连接，所述推料组件包括与丝杆连接的螺杆，所述螺杆外周分别套设有连接螺杆的左导块和右导块，所述左导块和右导块通过连接部连接有与植骨仓相适配的推板，所述推板通过推料组件在植骨仓内升起和下落；本发明提供的植骨器械，通过推料机构将植骨仓内的骨粒等植骨材料推出，同时将塌陷的终板推顶复位，达到复位终板、终板下植骨一体化。

Description

一种经皮椎弓根的病变椎体内植骨器械

技术领域

本发明属于骨科医疗器械技术领域，具体涉及一种经皮椎弓根的病变椎体内植骨器械。

背景技术

胸腰段椎体(胸8至腰5)易发生压缩骨折，椎体压缩骨折后有以下变化：1、碎裂骨块挤压椎管可引起脊髓受压肢体瘫痪；2、椎体高度丢失，椎体失稳；3、椎体松质骨压缩成团块状，大量骨浆样物从骨折间隙流出丢失。近年来，人们已广泛运用经椎弓根内固定装置治疗胸腰段椎体压缩骨折，获得了椎体高度恢复，牢靠固定等优良效果，但是由于松质骨压缩成团块，骨浆样物丢失，椎体皮质骨虽然复位，但椎体内有空洞，因此骨折愈合慢，骨折愈合后承载能力下降，病人下床负重后椎体高度再丢失。椎体高度再丢失导致内固定系统松动，椎体失稳，椎管再受挤压。容易发生脊柱骨不愈合、脊柱高度丢失及脊柱后凸畸形等并发症。

胸腰椎骨折临床常见，后路短节段固定复位一直是手术治疗的主流方法，但在后期会出现椎体再丢失、内固定失败及脊柱后凸畸形加剧的情况，上述情况的出现主要是因为在手术过程中，未能对伤椎复位后局部形成的类似“蛋壳样”腔隙进行有针对性的植骨填充，从而使脊柱中前柱丧失了结构的完整性和载力的稳定性。

发明内容

本发明的目的是为了解决背景技术中所提出的问题，而提供一种经皮椎弓根的病变椎体内植骨器械，随着丝杆的旋转，两个螺母导块做相向运动或相背运动，与两个导块关联的连接片分别与推板连接，顺时针旋转丝杆时，两个导块作相向运动，使两臂夹角变小，推板升起，产生较大的推力，将推板降至植骨仓底部，向仓内填塞植骨材料，直至将植骨仓填满，顺时针旋转丝杆，推板上抬，将植骨仓内的骨粒等植骨材料推出，同时将塌陷的终板推顶复位，达到复位终板、终板下植骨一体化。

本发明的目的是这样实现的：

一种经皮椎弓根的病变椎体内植骨器械，包括植骨机构和用于驱动植骨机构的驱动机构，所述植骨机构包括：

植骨筒，为两端开口的空心筒状结构，所述植骨筒的一端设有向内凹陷的植骨仓；

丝杆，设于植骨筒内、朝向植骨仓的一侧，所述丝杆相对植骨筒转动；

推料组件，设于植骨筒的植骨仓的一侧、且与植骨仓对应，所述推料组件与丝杆连接；

所述推料组件包括与丝杆连接的螺杆，所述螺杆的外表面上对称分布有螺纹方向相反的左部和右部，所述左部和右部的外周分别套设有连接螺杆的左导块和右导块，所述左导块和右导块通过连接部连接有与植骨仓相适配的推板，所述推板通过推料组件在植骨仓内升起和下落；

所述驱动机构包括设于丝杆远离推料组件一端的调节轮，所述调节轮与丝杆轴心重合连接，所述调节轮的外周缘通过齿槽啮合连接有由电机驱动的主动轮，所述电机的输出轴与主动轮轴心重合连接。

优选的，所述丝杆和螺杆均通过轴承座固定连接于植骨仓的内侧壁，所述丝杆和螺杆相对轴承座转动连接，所述螺杆的端部与植骨筒的植骨仓的内侧壁抵接。

优选的，所述连接部包括两端具有通孔的长形连接片，所述推板的底部设有与连接片相对应的凸块，所述凸块的两侧设有与连接片的通孔相适配的连接孔，所述左导块和右导块的两侧均设有与连接片的通孔相适配的连接孔，所述连接片与左导块和右导块、所述连接片与凸块均通过通孔和连接孔铰链接。

优选的，所述植骨筒内、对应植骨仓处设有用于限位推板下落距离的限位块。

优选的，所述植骨仓的外部套设有与植骨筒相适配的护套，所述护套上开设有与植骨仓连通的出料通道，所述护套的底部、对应出料通道的出口处呈锥状。

优选的，所述植骨筒远离植骨仓的一端还设有用于调节植骨筒高度的调节机构。

优选的，所述调节机构包括套设于植骨筒外周的定位杆和设于植骨筒上端的支撑杆，所述定位杆通过定位套将植骨筒的外筒壁固定于定位套内，所述支撑杆朝向定位杆的底部连接有固定杆，所述定位杆朝向支撑杆的顶端连接有与固定杆空间错位设置的齿条，所述固定杆和齿条通过齿轮连接，通过所述齿轮的转动调节固定杆和齿条的间距。

优选的，所述定位杆与支撑杆之间、植骨筒的两侧还对称设有两弹簧。

优选的，所述驱动机构通过密封在控制盒内，所述控制盒与丝杆密封连接，所述控制盒上设有用于驱动电机的控制按钮，所述齿轮采用手动或电动，所述植骨筒的外侧壁上设有刻度。

优选的，所述植骨仓与植骨筒的内中空部不连通，所述植骨仓内、对应丝杆处设有用于将丝杆单独封装的分筒，所述分筒靠近推料组件的一端与限位块抵接，所述推板、限位块和分筒一围合形成植骨仓。

优选的，所述推板的上表面设有用于测量推板所受反推力的压力传感器，根据压力传感器传输的压力数值信号判断推料组件所受的阻力，从而判断骨缺损区的植骨情况。

优选的，所述植骨机构采用0Cr18Ni9不锈钢材质，所述植骨机构的抗拉强度αb（MPa）≥500，屈服强度β0.2（MPa）≥195，伸长率δ5（%）≥40，断面收缩率ε（%）≥60，硬度B≤180HV。

优选的，为保证植骨机构在植骨、复位骨折的过程中零件的安全性，所述植骨机构材质的抗弯强度σ满足：

σ=3βL/2bh²，其中L为左导块和右导块的间距（mm），b为推板的宽度（mm），h为推板的高度（mm）。

优选的，所述连接部的应变值F满足：

F=[(α·F₀·B)+(E-118)²]/υ·ρ^1/2，其中F₀为植骨机构材质的应力，υ为植骨机构材质的泊松比，ρ为植骨机构材质的密度，E为植骨机构材质的杨氏模量，且40≤e≤19561MPa。

优选的，植骨机构在破坏前所能承受的最大拉力为0.75-1.83kN。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明提供的一种经皮椎弓根的病变椎体内植骨器械，随着丝杆的旋转，两个螺母导块做相向运动或相背运动，与两个导块关联的连接片分别与推板连接，顺时针旋转丝杆时，两个导块作相向运动，使两臂夹角变小，推板升起，产生较大的推力，将推板降至植骨仓底部，向仓内填塞植骨材料，直至将植骨仓填满，顺时针旋转丝杆，推板上抬，将植骨仓内的骨粒等植骨材料推出，同时将塌陷的终板推顶复位，达到复位终板、终板下植骨一体化。

2、本发明提供的一种经皮椎弓根的病变椎体内植骨器械，通过驱动机构的电机带动主动轮转动，从而使与主动轮啮合的调节轮旋转带动丝杆的转动，电机驱动的旋转精度可控，从而使植骨材料均匀、可靠的填充到骨缺损处。

3、本发明提供的一种经皮椎弓根的病变椎体内植骨器械，通过调节机构的齿轮的正反转，调节固定杆和齿条的相对距离，从而使连接有植骨筒的定位杆朝向或远离支撑杆运动，以此来调节植骨筒的进入深度。

附图说明

图1是本发明一种经皮椎弓根的病变椎体内植骨器械结构示意图。

图2是图1中的A处放大图。

图3是本发明推料组件示意图。

图4是本发明植骨筒俯视图。

图5是本发明植骨筒正视图。

图6是本发明植骨筒右视图。

图7是本发明推板示意图。

图8是本发明护套示意图。

图9是本发明驱动机构示意图。

图10是本发明调节机构示意图。

图中：1、植骨筒；2、丝杆；3、植骨仓；4、限位块；5、推板；6、凸块；7、连接片；8、右导块；9、左导块；10、螺杆；11、左部；12、护套；13、出料通道；14、调节轮；15、主动轮；16、电机；17、支撑杆；18、定位杆；19、定位套；20、弹簧；21、固定杆；22、齿条；23、齿轮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，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。

实施例1

结合图1-8，一种经皮椎弓根的病变椎体内植骨器械，包括植骨机构和用于驱动植骨机构的驱动机构，通过驱动机构驱动植骨机构向骨缺损处进行植骨。

所述植骨机构包括植骨筒1，丝杆2和推料组件，其中植骨筒1为两端开口的中空筒状结构，所述植骨筒1的一端设有向内凹陷的植骨仓3，所述植骨仓3与植骨筒1的中空筒不连通设置，植骨筒1朝向植骨仓3底部的一侧设有用于封装丝杆2的分筒，丝杆2通过轴承座与分筒的内侧壁连接，丝杆2相对轴承座转动连接，推料组件设于植骨筒1的植骨仓3的一侧、且与植骨仓3对应，所述推料组件与丝杆2连接，所述植骨仓3的外部套设有与植骨筒1相适配的护套12，所述护套12上开设有与植骨仓3连通的出料通道13，所述护套12的底部、对应出料通道13的出口处呈锥状。

所述推料组件包括与丝杆2连接的螺杆10，所述螺杆10的外表面上对称分布有螺纹方向相反的左部11和右部12，所述左部11和右部12的外周分别套设有连接螺杆10的左导块9和右导块8，所述左导块9和右导块8通过连接部连接有与植骨仓3相适配的推板5，所述推板5通过推料组件在植骨仓3内升起和下落，所述连接部包括两端具有通孔的长形的连接片7，所述推板5的底部设有与连接片7相对应的凸块6，所述凸块6的两侧设有与连接片7的通孔相适配的连接孔，所述左导块9和右导块8的两侧均设有与连接片7的通孔相适配的连接孔，所述连接片7与左导块9和右导块8、所述连接片7与凸块6均通过通孔和连接孔铰链接。

所述丝杆2和螺杆10均通过轴承座固定连接于植骨仓3的内侧壁，所述丝杆2和螺杆10相对轴承座转动连接，所述螺杆10的端部与植骨筒1的植骨仓3的内侧壁抵接，所述植骨筒1内、对应植骨仓3处设有用于限位推板5下落距离的限位块4，所述分筒靠近推料组件的一端与限位块抵接，所述推板、限位块和分筒一围合形成植骨仓。

随着丝杆的旋转，两个螺母导块做相向运动或相背运动，与两个导块关联的连接片分别与推板连接，顺时针旋转丝杆时，两个导块作相向运动，使两臂夹角变小，推板升起，产生较大的推力，将推板降至植骨仓底部，向仓内填塞植骨材料，直至将植骨仓填满，顺时针旋转丝杆，推板上抬，将植骨仓内的骨粒等植骨材料推出，同时将塌陷的终板推顶复位，达到复位终板、终板下植骨一体化。

先用植骨机构试模经伤椎椎弓根螺钉钉道敲入椎体内，将骨粒填满植骨仓，稍压实，启动电机使丝杆顺时针旋转，推板上抬，将植骨仓内的骨粒等自体骨植骨材料推出，经椎弓根通道插入椎体内将植骨仓开口朝向终板塌陷侧进行挤压植骨骨料，随着植骨量的增多，塌陷的终板逐渐被顶起，同时向椎体中心方向植骨，植骨过程中始终确保植骨仓完全在椎体内。

自体骨具有良好的骨传导、骨诱导和骨生成作用，常规截取自体带外板的髂后上棘修剪成3～4mm的颗粒并混以板层间松质骨作为植骨材料，这样既保证了一定的骨结构强度又能被顺利填充，发挥融合和骨诱导的双重作用。

出料通道13的出口处为约45°的侧向夹角的锥状结构，避免因植骨集中在传统漏斗的直线开处，对椎体腔隙尤其是中心塌陷区不能进行有效填充情况的发生，且45°角在侧向方向形成的合力最大，使得用顶棒进行后续挤压填充的效果达到最大，提高了植骨效果。

实施例2

结合图9，所述驱动机构包括设于丝杆2远离推料组件一端的调节轮14，所述调节轮14与丝杆2轴心重合连接，所述调节轮14的外周缘通过齿槽啮合连接有由电机16驱动的主动轮15，所述电机16的输出轴与主动轮15轴心重合连接，所述驱动机构通过密封在控制盒内，所述控制盒与丝杆密封连接，所述控制盒上设有用于驱动电机的控制按钮，所述齿轮采用手动或电动，所述植骨筒的外侧壁上设有刻度。

通过驱动机构的电机带动主动轮转动，从而使与主动轮啮合的调节轮旋转带动丝杆的转动，电机驱动的旋转精度可控，从而使植骨材料均匀、可靠的填充到骨缺损处。

实施例3

结合图10，所述植骨筒1远离植骨仓3的一端还设有用于调节植骨筒1高度的调节机构。

所述调节机构包括套设于植骨筒1外周的定位杆18和设于植骨筒1上端的支撑杆17，所述定位杆18通过定位套19将植骨筒1的外筒壁固定于定位套19内，所述支撑杆17朝向定位杆18的底部连接有用于固定齿轮的固定杆21，所述定位杆18朝向支撑杆17的顶端连接有与固定杆21空间错位设置的齿条22，所述固定杆21和齿条22通过齿轮23连接，通过所述齿轮23的转动调节固定杆21和齿条22的间距，所述定位杆18与支撑杆17之间、植骨筒1的两侧还对称设有两弹簧20。

通过调节机构的齿轮的正反转，调节固定杆和齿条的相对距离，从而使连接有植骨筒的定位杆朝向或远离支撑杆运动，以此来调节植骨筒的进入深度。

实施例4

所述植骨机构采用0Cr18Ni9不锈钢材质，所述植骨机构的抗拉强度αb（MPa）≥500，屈服强度β0.2（MPa）≥195，伸长率δ5（%）≥40，断面收缩率ε（%）≥60，硬度B≤180HV。

为保证植骨机构在植骨、复位骨折的过程中零件的安全性，所述植骨机构材质的抗弯强度σ满足：σ=3βL/2bh²，其中L为左导块和右导块的间距（mm），b为推板的宽度（mm），h为推板的高度（mm）。

所述连接部的应变值F满足：F=[(α·F₀·B)+(E-118)²]/υ·ρ^1/2，其中F₀为植骨机构材质的应力，υ为植骨机构材质的泊松比，ρ为植骨机构材质的密度，E为植骨机构材质的杨氏模量，且40≤e≤19561MPa。

植骨机构在破坏前所能承受的最大拉力为0.75-1.83kN，足以保证植骨机构在植骨、复位骨折的过程中零部件的安全性。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的保护范围内所做的任何修改，等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种经皮椎弓根的病变椎体内植骨器械，其特征在于：包括植骨机构和用于驱动植骨机构的驱动机构，所述植骨机构包括：

植骨筒，为两端开口的中空筒状结构，所述植骨筒的一端设有向内凹陷的植骨仓；

丝杆，设于植骨筒内、朝向植骨仓的一侧，所述丝杆相对植骨筒转动；

推料组件，设于植骨筒的植骨仓的一侧、且与植骨仓对应，所述推料组件与丝杆连接；

所述推料组件包括与丝杆连接的螺杆，所述螺杆的外表面上对称分布有螺纹方向相反的左部和右部，所述左部和右部的外周分别套设有连接螺杆的左导块和右导块，所述左导块和右导块通过连接部连接有与植骨仓相适配的推板，所述推板通过推料组件在植骨仓内升起和下落；

所述驱动机构包括设于丝杆远离推料组件一端的调节轮，所述调节轮与丝杆轴心重合连接，所述调节轮的外周缘通过齿槽啮合连接有由电机驱动的主动轮，所述电机的输出轴与主动轮轴心重合连接；所述植骨筒内、对应植骨仓处设有用于限位推板下落距离的限位块；

所述植骨仓与植骨筒的内中空部不连通，所述植骨仓内、对应丝杆处设有用于将丝杆单独封装的分筒，所述分筒靠近推料组件的一端与限位块抵接，所述推板、限位块和分筒一围合形成植骨仓；所述推板的上表面设有用于测量推板所受反推力的压力传感器，根据压力传感器传输的压力数值信号判断推料组件所受的阻力，从而判断骨缺损区的植骨情况；

所述植骨机构采用0Cr18Ni9不锈钢材质，所述植骨机构的抗拉强度αb（MPa）≥500，屈服强度β0.2（MPa）≥195，伸长率δ5（%）≥40，断面收缩率ε（%）≥60，硬度B≤180HV；

所述植骨机构材质的抗弯强度σ满足：σ=3βL/2bh²，其中L为左导块和右导块的间距（mm），b为推板的宽度（mm），h为推板的高度（mm）。

2.根据权利要求1所述的一种经皮椎弓根的病变椎体内植骨器械，其特征在于：所述丝杆和螺杆均通过轴承座固定连接于植骨仓的内侧壁，所述丝杆和螺杆相对轴承座转动连接，所述螺杆的端部与植骨筒的植骨仓的内侧壁抵接。

3.根据权利要求1所述的一种经皮椎弓根的病变椎体内植骨器械，其特征在于：所述连接部包括两端具有通孔的长形的连接片，所述推板的底部设有与连接片相对应的凸块，所述凸块的两侧设有与连接片的通孔相适配的连接孔，所述左导块和右导块的两侧均设有与连接片的通孔相适配的连接孔，所述连接片与左导块和右导块、所述连接片与凸块均通过通孔和连接孔铰链接。

4.根据权利要求1所述的一种经皮椎弓根的病变椎体内植骨器械，其特征在于：所述植骨仓的外部套设有与植骨相适配的护套，所述护套上开设有与植骨仓连通的出料通道，所述护套的底部、对应出料通道的出口处呈锥状。

5.根据权利要求1所述的一种经皮椎弓根的病变椎体内植骨器械，其特征在于：所述植骨筒远离植骨仓的一端还设有用于调节植骨筒高度的调节机构。

6.根据权利要求5所述的一种经皮椎弓根的病变椎体内植骨器械，其特征在于：所述调节机构包括套设于植骨筒外周的定位杆和设于植骨筒上端的支撑杆，所述定位杆通过定位套将植骨筒的外筒壁固定于定位套内，所述支撑杆朝向定位杆的底部连接有固定杆，所述定位杆朝向支撑杆的顶端连接有与固定杆空间错位设置的齿条，所述固定杆和齿条通过齿轮连接，通过所述齿轮的转动调节固定杆和齿条的间距。

7.根据权利要求6所述的一种经皮椎弓根的病变椎体内植骨器械，其特征在于：所述定位杆与支撑杆之间、植骨筒的两侧还对称设有两弹簧。

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