CN113975627A - 颅骨螺钉 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种颅骨螺钉，其包括：螺钉头部，包括依次连接的弧面、圆柱面和锥面；螺钉杆部，与螺钉头部连接，包括直形柱体；螺钉尾部，与螺钉杆部连接，包括类锥体；直形柱体和类锥体一体成型且表面形成有螺纹；螺纹为双线螺纹，可以稳定地使颅骨螺钉旋入颅骨，降低了旋入时不稳定造成的打孔倾斜的机率，在同螺距的情况下，双线螺纹的导程是单线螺纹的导程的两倍，该颅骨螺钉可以快速旋入颅骨，从而减少了手术时间；双线螺纹在类锥体上的刃口角α为118°‑135°，从而降低了颅骨螺钉的旋入颅骨的难度，增加了旋入效率。

Description

颅骨螺钉

技术领域

本发明涉及一种颅骨螺钉，属于医疗器械。

背景技术

随着医疗技术的发展，在一些手术过程中，会在人体内植入医疗器械，以达到治疗或者检测的目的。在脑深部刺激术(Deep Brain Stimulation，DBS)的手术中，植入电极等器械的定位和固定是保证植入手术效果的关键。现有技术中，植入电极等器械通常使用颅骨螺钉固定于颅骨上以达到定位和固定的目的。

颅骨螺钉一般采用钛合金或其他生物相容性的高分子材料制成。其一般分为自攻螺钉和非自攻螺钉，自攻螺钉由于无需预先钻孔，且能够充分实现的骨/螺钉接触等优点而被广泛使用。

自攻螺钉的一端为带有十字槽的螺钉头部，该十字槽用于配合螺丝刀，实现旋转操作，自攻螺钉的另一端开设有自攻槽，从而将自攻螺钉顺利攻入骨头之中，以固定或作为辅助修补颅骨的工具之一。

然而现有的自攻型颅骨螺钉的螺纹均采用单线螺纹，由于颅骨的形状大多为不规则圆弧，在单线螺纹的颅骨螺钉旋入颅骨时，存在旋入不稳定的问题，造成打孔位置偏移或孔的径向倾斜，给手术带来操作上的麻烦，同时对患者造成损伤。此外，现有的颅骨螺钉旋入速度较慢，增加了手术时间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种稳定且高效率地旋入颅骨的颅骨螺钉。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种颅骨螺钉，包括：

螺钉头部，包括依次连接的弧面、圆柱面和锥面；

螺钉杆部，与所述螺钉头部连接，包括直形柱体；

螺钉尾部，与所述螺钉杆部连接，包括类锥体；

所述直形柱体和所述类锥体一体成型且表面形成有螺纹；

所述螺纹为双线螺纹；

所述双线螺纹在所述类锥体上的刃口角α为118°-135°。

进一步地，所述螺纹包括形成在所述直形柱体上的第一螺纹段和形成在所述类锥体上的第二螺纹段，所述第二螺纹段和所述第一螺纹段一体设置。

进一步地，所述第一螺纹段为对称螺纹。

进一步地，所述第一螺纹段包括第一线螺纹和第二线螺纹，所述第一线螺纹和第二线螺纹具有相同螺距。

进一步地，所述第一螺纹段和所述第二螺纹段的螺距P为0.6-0.8mm。

进一步地，所述第一螺纹段的底径d1的尺寸为1.2-1.7mm。

进一步地，所述颅骨螺钉还包括至少一个刃口槽，至少一个所述刃口槽形成在所述直形柱体和/或所述类锥体上。

进一步地，所述刃口槽沿所述直形柱体和/或所述类锥体的轴线延伸；所述刃口槽的宽度介于位于同一径向截面的螺纹底径的五分之一至三分之一；所述刃口槽的深度介于位于同一径向截面的螺纹底径的五分之一至三分之一。

进一步地，所述螺纹为双线右旋螺纹。

进一步地，所述螺纹长度d为4.0-5.5mm。

进一步地，所述螺钉头部的锥面的夹角θ为90°-120°。

进一步地，所述弧面的中心处设置有作为驱动接口的十字形驱动槽，所述十字形驱动槽从弧面中心处正交向外延伸。

本发明的有益效果在于：本发明所示的颅骨螺钉的螺纹为双线螺纹，可以稳定地使颅骨螺钉旋入颅骨，降低了旋入时不稳定造成的打孔倾斜的机率，在同螺距的情况下，双线螺纹的导程是单线螺纹的导程的两倍，该颅骨螺钉可以快速旋入颅骨，从而减少了手术时间。双线螺纹在类锥体上的刃口角α为118°-135°，从而降低了颅骨螺钉的旋入颅骨的难度，增加了旋入效率。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为本发明第一实施例所示的颅骨螺钉的结构示意图；

图2为本发明第一实施例所示的颅骨螺钉的另一结构示意图；

图3为本发明第一实施例所示的颅骨螺钉的又一结构示意图；

图4为本发明第一实施例所示的颅骨螺钉的再一结构示意图；

图5为本发明第二实施例所示的颅骨螺钉的结构示意图；

图6为本发明第二实施例所示的颅骨螺钉的另一结构示意图；

图7为本发明第二实施例所示的颅骨螺钉的剖面图。

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机构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。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

请参见图1至图4，本申请第一实施例所示的颅骨螺钉100，其包括螺钉头部1、与螺钉头部1连接的螺钉杆部2、及与螺钉杆部2连接的螺钉尾部3。也就是，颅骨螺钉100的螺钉头部1、螺钉杆部2和螺钉尾部3依次排列。本实施例中，螺钉头部1、螺钉杆部2和螺钉头部1一体成型，以增加颅骨螺钉100的强度，避免因相邻部位连接而产生的连接稳定性差的问题。颅骨螺钉100的制备可使用模具等方式制备得到，其制备方法为现有技术，在此不再赘述。

螺钉头部1包括依次连接的弧面11、圆柱面12和锥面13。

螺钉头部1的锥面13用以连接圆柱面12和螺钉杆部2。锥面13的夹角θ范围为90°-120°，如果夹角θ小于90°，则颅骨螺钉100会轻易沿轴向方向被拉出，稳定性差；如果夹角θ大于120°，则螺钉头部1的圆柱面12和螺钉杆部2之间的径向方向的尺寸相差较大，导致螺钉头部1和螺钉杆部2之间连接稳定性较差。在一较佳实施方式中，锥面13的夹角θ为90°，从而保证颅骨螺钉100的整体性和其固定的稳定性。

需要说明的是，轴向方向为颅骨螺钉100的纵向延伸方向，如图2中的方向a所示。径向方向为颅骨螺钉100的横向延伸方向，如图2中的方向b所示。

弧面11的中心处设置作为驱动接口的十字形驱动槽14，十字形驱动槽14从弧面11中心处正交向外延伸。十字形驱动槽14与螺丝刀的十字形刀头配合，从而操作者转动螺丝刀，向颅骨螺钉100输入驱动扭矩，实现颅骨螺钉100旋转以自攻进入颅骨内。螺丝刀的结构为现有技术，在此不再赘述。

十字形驱动槽14的延伸长度要小于螺钉头部1的圆柱面12直径，具体的十字形驱动槽14的延伸长度在保证即不破坏螺钉头部1外圆完整性与结构强度下，又能提供颅骨螺钉100最大驱动扭矩即可。如果十字形驱动槽14延伸长度过小，则会导致其与螺丝刀不易配合，提供的扭矩小；如果十字形驱动槽14延伸长度过大，则会导致螺钉头部1的弧面11强度低，易变形。

十字形驱动槽14底部为弧形，以减少加工十字形驱动槽14时从螺钉头部1移除的材料量，并最大限度地保证螺钉头部1的强度。

此外，十字形驱动槽14深度保持在其可与螺丝刀的十字形刀头良好配合即可，其深度不易过大，若过大则会导致十字形驱动槽14强度小，易断裂。

螺钉头部1能够提供足够的扭矩，以允许颅骨螺钉100被驱动到颅骨中，并具备足够的强度，能够抵抗螺钉头部1与螺丝刀在安装期间的扭转变形。

螺钉杆部2包括直形柱体21，螺钉尾部3包括类锥体31。直形柱体21和类锥体31一体成型，即，直形柱体21和类锥体31之间为均匀过渡，提高颅骨螺钉100的强度，使得螺钉头部1的驱动扭矩更好地经过螺钉杆部2传递至螺钉头部1。

直形柱体21和类锥体31的表面形成有螺纹4，该螺纹4为双线螺纹。即，颅骨螺钉100具有双线螺纹，颅骨螺钉100可以更容易且更稳定地旋入颅骨内部，增加接触面积和结合力度，与颅骨内部紧密结合，同时降低了旋入时不稳定造成的打孔倾斜的机率，这是因为双线螺纹在攻入端具有两处刃口，且两处刃口在颅骨螺钉100中轴线的两侧，当颅骨螺钉100旋入颅骨时，施加在颅骨螺钉100上的压力可集中在中轴线上，从而保证打孔的准确性，且操作简单。相对而言，具有单线螺纹的螺钉在攻入端只有一处刃口，该刃口在螺钉中轴线的一侧，当螺钉自攻时，压力并不集中在轴线上，就可能导致螺钉打孔倾斜。目前，针对具有单线螺纹的螺钉，是需要操作者扶持才能避免打孔倾斜，操作费力。

在相同螺距的情况下，双线螺纹的导程是单线螺纹的导程的两倍，可以快速旋进颅骨，相对现有的颅骨螺钉100，提高了导入效率，减少了手术时间。该颅骨螺钉100的牢固性高，锁紧性能好，即使被固定物体频繁振动，也不易脱落，紧固效果好。

右旋螺纹则符合人们“顺时针旋转紧固，逆时针旋转放松”的习惯用法。因而，本实施例的螺纹4为双线右旋螺纹。但在其他实施例中，螺纹4也可为双线左旋螺纹，根据具体情况进行选择设置即可。

螺纹4的牙型可为三角形、矩形、梯形、圆弧形或锯齿形等形状，在此不做具体限定。

螺纹4的长度d为4.0-5.5mm，也就是直形柱体21和类锥体31沿轴向方向的长度的4.0-5.5mm。很显然，当颅骨螺钉100旋进颅骨内，直形柱体21和类锥体31进入到颅骨内，颅骨的厚度一般为7mm-10mm，如果直形柱体21和类锥体31的长度大于5.5mm，颅骨螺钉100可能会损伤到硬脑膜，如果直形柱体21和类锥体31的长度小于4.0mm，则颅骨螺钉100的固定作用较差，容易从颅骨脱离。

螺纹4包括形成在直形柱体21上的第一螺纹段41和形成在类锥体31上的第二螺纹段42，第二螺纹段42和第一螺纹段41一体设置。

第一螺纹段41形成在直形柱体21上更有利于颅骨螺钉100具备更高的强度。第一螺纹段41和直形柱体21一体成型设置，进一步增加螺钉杆部2的强度和稳定性。

直形柱体21的外圆面与螺纹4的底径分型面相同，直形柱体21上各圈的第一螺纹段41的顶径与底径分别相同。

其中，第一螺纹段41的底径尺寸d1为1.2-1.7mm，第一螺纹段41的顶径尺寸d2为1.8mm，从而取得自攻性能与结构强度之间较佳的综合性能。如果第一螺纹段41的底径d1小于1.2mm，则螺钉的强度低，具有断裂的风险；如果第一螺纹段41的底径d1大于1.7mm，则颅骨螺钉100的进给量小，不易攻丝，操作时间较长。本实施例中，第一螺纹段41的底径d1为1.20mm。

关于第一螺纹段41的螺纹牙型及其具体参数在此不做具体限定，需要同时保持第一螺纹段41的强度和切削效率即可。

第一螺纹段41为对称螺纹。具体的，第一螺纹段41包括第一线螺纹411和第二线螺纹412，第一线螺纹411和第二线螺纹412交替形成在直形柱体21的外表面上，第一线螺纹411和第二线螺纹412的起点位置在轴向同一横截面上对称，第一线螺纹411和第二线螺纹412的螺距和螺纹升角均相同，第二线螺纹412的牙高和第一线螺纹411的牙高也相同。在其他实施例中，第一线螺纹411和第二线螺纹412的牙型可不同，和/或牙高不同。

螺钉尾部3的类锥体31的沿径向方向的横截面积向远离螺钉杆部2方向逐渐减小，第二螺纹段42为渐变式螺纹4，第二螺纹段42的直径向远离螺钉杆部2方向逐渐减小。类锥体31与第二螺纹段42结构有利于螺钉尾部3的导入与攻丝。

第二螺纹段42具有均匀过渡的顶径与底径，即，双线螺纹4在类锥体31上均匀过渡的顶径与底径，该双线螺纹4在类锥体31上的刃口角α为118°-135°。双线螺纹4使用该范围的刃口角α，可以做出类似钻头的尾端，使颅骨螺钉100更容易钻入骨头内。若刃口角α的角度大于135°，则螺钉尾部3的螺纹4与骨组织接触面增多，摩擦力增大，难进给，不易攻丝；若刃口角α的角度小于118°，则螺钉尾部3的强度低，易断裂。在一较佳实施方式中，双线螺纹4的刃口角α为118°，从而在保证螺钉尾部3的强度的前提下，也能顺利攻丝。

值得注意的是，关于双线螺纹4在类锥体31上的刃口角α为118°-135°的数值包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。

举例来说，阐述的刃口角α为118角，阐述值到，优选为118°-130°，更优选为118°-125°，进一步优选为118°-120°，目的是为说明上述未明确列举的诸如120°、121°、125°、127°等值。

如上述，以5°为间隔单位的示例范围，并不能排除以适当的单位例如1°、2°、4°等数值单位为间隔的增长。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。

除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。

本文中出现的其他关于数值范围的限定说明，可参照上述描述，不再赘述。

因螺纹4的螺距P与驱动力矩成正比，即螺距P越小，所需的驱动力矩越小，螺钉旋入扭矩越小。然而，螺钉的进给量与螺距P相等，即当驱动速率一定时，螺距P越小，螺钉的进给量越小。因此，为了得到螺钉的驱动力矩较小，而旋入速率较快，优选地，第一螺纹段41和第二螺纹段42的螺距P的范围为0.6-0.8mm。当螺距大于0.8mm时，会导致拧入颅骨螺钉100时，需要加大的向下压紧力，比较费力，影响操作者的使用体验感；当螺距小于0.6mm时，颅骨螺钉100与颅骨组织的配合牙小，锁紧力变小，两者的连接稳定性变差，同时进给量小，攻丝效率慢。本实施例中，第一螺纹段41和第二螺纹段42的螺距P为0.8mm。

该颅骨螺钉100采用能够抵抗高扭矩且具有良好生物相容性的高分子材料或钛合金制成，该高分子材料可以为高强度树脂聚合物等，但不仅限于此，在此不一一列举。在一较佳实施例中，颅骨螺钉100采用钛合金制备得到。

请参见图5至图7，本申请第二实施例所示的颅骨螺钉200与第一实施例所示的颅骨螺钉100基本相同，不同点是本实施例所示的颅骨螺钉200还包括至少一个刃口槽5，至少一个刃口槽5形成在直形柱体21和/或类锥体31上。具体的，至少一个刃口槽5形成在直形柱体21和/或类锥体31的外表面上，需要说明的是，刃口槽5可形成在直形柱体21上，或者刃口槽5可形成在类锥体31上，或者刃口槽5可形成在直形柱体21和类锥体31上。

刃口槽5可设置有一个、两个、三个等，在此不一一列举。容易想到的是，刃口槽5的数量为两个或两个以上时，两个或两个以上的刃口槽5可间隔排布在直形柱体21和/或类锥体31的外表面上。

第一实施例所示的颅骨螺钉100攻入颅骨时所产生的碎屑填充在螺纹4和颅骨之间的缝隙里。本实施例中，刃口槽5用于储存产生的碎屑，以减少颅骨螺钉200受到骨组织材料的阻力，从而降低颅骨螺钉200的旋入阻力和旋入扭矩。

刃口槽5沿直形柱体21和/或类锥体31的轴线延伸且穿过螺纹4，即，沿方向a延伸。本实施例中，刃口槽5相对直形柱体21和/或类锥体31偏置设置，具体的，刃口槽5具有相对设置的第一侧壁51和第二侧壁52。其中，沿颅骨螺钉100的横截面所在方向(如图7所示)，第一侧壁51与直形柱体21和/或类锥体31的径向轴线重合，第二侧壁52和第一侧壁51平行设置且位于第一侧壁51的一侧，以颅骨螺钉100旋转方向为前方，第二侧壁52位于第一侧壁51的后方。该布局使得形成于刃口槽5的第二侧壁52的刃口更加锋利，进一步降低旋入阻力。其中，直形柱体21和/或类锥体31的径向轴线如图7中c所示，颅骨螺钉100的旋转方向如图7中d所示。

穿过螺纹4的圈数视螺钉的结构强度而定，在螺钉强度满足要求的前提下，穿过的螺纹4圈数越多越有利于碎屑的储存。刃口槽5在靠近螺钉头部1的一端需要预留一圈至两圈螺纹4，如果螺纹4预留圈数太少，低于一圈，则会导致后续攻入颅骨时，颅骨螺钉200锁紧力差；如果螺纹4预留圈数太多，高于两圈，则会导致在攻入颅骨时费力，减少旋入扭矩的效果不明显，不易攻丝。

刃口槽5在靠近螺钉尾部3的一端需要预留1.25-2圈的螺纹4，如果螺纹4预留圈数太少，低于1.25圈，则会导致颅骨螺钉200强度低，容易断裂；如果螺纹4预留圈数太多，高于2圈，则会导致导致在攻入颅骨时费力，减少旋入扭矩的效果不明显，不易攻丝。

刃口槽5的宽度和深度可为随着螺纹4底径的变化而变化，具体的，刃口槽5的宽度介于位于同一径向截面的螺纹4底径的五分之一至三分之一；刃口槽5的深度介于位于同一径向截面的螺纹4底径的五分之一至三分之一，从而保证刃口槽5的储存量且同时保证了颅骨螺钉200的强度及具有足够小的旋入阻力和旋入扭矩。其中，径向截面为平行于方向b所在面。

综上，本发明所示的颅骨螺钉的螺纹为双线螺纹，可以稳定地使颅骨螺钉旋入颅骨，降低了旋入时不稳定造成的打孔倾斜的机率，在同螺距的情况下，双线螺纹的导程是单线螺纹的导程的两倍，该颅骨螺钉可以快速旋入颅骨，从而减少了手术时间且降低了手术风险。双线螺纹在类锥体上的刃口角α为118°-135°，从而降低了颅骨螺钉的旋入颅骨的难度，增加了旋入效率。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种颅骨螺钉，其特征在于，包括：

螺钉头部，包括依次连接的弧面、圆柱面和锥面；

螺钉杆部，与所述螺钉头部连接，包括直形柱体；

螺钉尾部，与所述螺钉杆部连接，包括类锥体；

所述直形柱体和所述类锥体一体成型且表面形成有螺纹；

所述螺纹为双线螺纹；

所述双线螺纹在所述类锥体上的刃口角α为118°-135°。

2.如权利要求1所述的颅骨螺钉，其特征在于，所述螺纹包括形成在所述直形柱体上的第一螺纹段和形成在所述类锥体上的第二螺纹段，所述第二螺纹段和所述第一螺纹段一体设置。

3.如权利要求2所述的颅骨螺钉，其特征在于，所述第一螺纹段为对称螺纹。

4.如权利要求2所述的颅骨螺钉，其特征在于，所述第一螺纹段包括第一线螺纹和第二线螺纹，所述第一线螺纹和第二线螺纹具有相同螺距。

5.如权利要求2所述的颅骨螺钉，其特征在于，所述第一螺纹段和所述第二螺纹段的螺距P为0.6-0.8mm。

6.如权利要求2所述的颅骨螺钉，其特征在于，所述第一螺纹段的底径d1的尺寸为1.2-1.7mm。

7.如权利要求1所述的颅骨螺钉，其特征在于，所述颅骨螺钉还包括至少一个刃口槽，至少一个所述刃口槽形成在所述直形柱体和/或所述类锥体上。

8.如权利要求7所述的颅骨螺钉，其特征在于，所述刃口槽沿所述直形柱体和/或所述类锥体的轴线延伸；所述刃口槽的宽度介于位于同一径向截面的螺纹底径的五分之一至三分之一；所述刃口槽的深度介于位于同一径向截面的螺纹底径的五分之一至三分之一。

9.如权利要求1至8项中任一项所述的颅骨螺钉，其特征在于，所述螺纹为双线右旋螺纹。

10.如权利要求1至8项中任一项所述的颅骨螺钉，其特征在于，所述螺纹长度d为4.0-5.5mm。

11.如权利要求1至8项中任一项所述的颅骨螺钉，其特征在于，所述螺钉头部的锥面的夹角θ为90°-120°。

12.如权利要求1至8项中任一项所述的颅骨螺钉，其特征在于，所述弧面的中心处设置有作为驱动接口的十字形驱动槽，所述十字形驱动槽从弧面中心处正交向外延伸。

Images