CN216495582U - 脊柱用3d打印导向性生物型钛合金骶骨钉-板内固定装置 - Google Patents

Abstract

一种脊柱用3D打印导向性生物型钛合金骶骨钉‑板内固定装置，包括骶骨钛合金板，骶骨钛合金板左侧凸出部上设有骶一椎弓根钉螺钉导向孔道和骶二椎弓根钉螺钉导向孔道，骶骨钛合金板左侧边缘位于骶一椎弓根钉导向孔道上端设有向内凹陷的骶一上关节突切迹，骶骨钛合金板左侧边缘位于骶一椎弓根钉导向孔道和骶二椎弓根钉导向孔道之间设有向内凹陷的第一骶后孔切迹，骶骨钛合金板左侧边缘位于骶二椎弓根钉导向孔道下端设有向内凹陷的第二骶后孔切迹，骶骨钛合金板右侧边缘设有向内凹陷的髂骨翼切迹；骶骨钛合金板为仿松质骨海绵样泡沫孔隙结构，骶骨钛合金板从“皮质骨”面至“松质骨”面孔隙逐渐增大。

Description

脊柱用3D打印导向性生物型钛合金骶骨钉-板内固定装置

技术领域

本实用新型涉及骨科医疗器械技术领域，更具体地说它是一种脊柱用3D 打印导向性生物型钛合金骶骨钉-板内固定装置。

背景技术

骶一椎弓根钉固定是腰椎-骨盆矫形重建固定的远端结构，是治疗腰椎退行性侧弯畸形的主要手术技术，然而，骶骨固定失败是此类手术的常见的严重并发症。其主要原因骶骨本身特殊的解剖结构，以松质骨为主，而且腰椎退行性侧弯畸形疾患多发生在老年，常伴骨质疏松，进一步降低了骶骨固定的力学稳定性。同时，骶骨作为腰椎远端固定点，承受悬臂梁产生的巨大折屈力矩载荷的反复作用，容易导致骶骨固定点的松动、断裂，进而出现手术失败，成为亟待解决的临床难题。

目前，解决的主要方法有增加固定点，如髂骨钉、骶二钉以及骶二骶骨翼髂骨钉(S2 Alar-Iliac screw，S2AI钉)等；期望通过延长固定和增加固定点来提高腰椎-骨盆远端固定结构的生物力学稳定性，来降低内植物断裂、松动等并发症；但是临床研究显示髂骨钉松动、断裂、矫形棒断裂发生率最高达60％，约58％需要二次手术。这些增加固定点的方法，不仅增加了手术的显露范围，增大了创伤面，而且对此类老年患者无疑增加了手术风险；长节段腰椎-骨盆固定一旦失败唯一有效的方法就是再次手术进行翻修。由于脊柱内固定系统是“钉-棒”相互偶联的结构，其特殊性造成翻修极其困难，需要较初次手术更广泛的剥离才能拆除，采用增强固定甚至追加新的固定点，导致二次手术创伤远较初次大；这不仅大大增加了手术风险，而且消耗巨额医疗费用；因此，治疗腰椎退行性侧弯畸形的关键是提高初次手术的成功率，而核心是遵循精准和微创理念的前提下研制一种增强骶骨固定力学稳定性的内固定装置。

发明内容

本实用新型的目的是针对背景技术中所述的问题和不足，提供一种新型的脊柱用3D打印导向性生物型钛合金骶骨钉-板内固定装置，该装置借助3D 打印技术实现精准置钉和金属-骨生物性融合，进而增强骶骨固定的生物力学稳定性。

为实现上述目的，本实用新型所设计的脊柱用3D打印导向性生物型钛合金骶骨钉-板内固定装置，包括：骶骨钛合金板和骶一椎弓根螺钉和骶二椎弓根螺钉。此装置分左右各一套，呈对称性，成对使用，分别固定在骶骨的左右侧。

脊柱用3D打印导向性生物型钛合金骶骨钉-板内固定装置，包括骶骨钛合金板、骶一椎弓根螺钉和骶二椎弓根螺钉，骶一椎弓根螺钉和骶二椎弓根螺钉旋拧在骶骨钛合金板上；

骶骨钛合金板左侧凸出部上设有骶一椎弓根钉导向孔道和骶二椎弓根钉导向孔道；

骶骨钛合金板左侧边缘位于骶一椎弓根钉导向孔道上端设有向内凹陷的骶一上关节突切迹；

骶骨钛合金板左侧边缘位于骶一椎弓根钉导向孔道和骶二椎弓根钉导向孔道之间设有向内凹陷的第一骶后孔切迹；

骶骨钛合金板左侧边缘位于骶二椎弓根钉导向孔道下端设有向内凹陷的第二骶后孔切迹；

骶骨钛合金板右侧边缘设有向内凹陷的髂骨翼切迹；

骶骨钛合金板为仿松质骨海绵样泡沫孔隙结构，骶骨钛合金板从皮质骨面至松质骨面孔隙逐渐增大。

骶一椎弓根螺钉包括钉体和钉尾；

钉体从上至下依次包括内凹式槽体连接区、无螺纹区和松质骨螺纹区；

槽体连接区上端面设有内六角式旋拧孔；

钉尾上端设有贯穿的卡槽，卡槽内设有螺纹，且钉尾外壁对称设有把持孔，便于手术过程中把持调整；

钉尾转动限位在骶一椎弓根螺钉的槽体连接区外侧。

骶二椎弓根螺钉从上至下依次包括内凹式钉尾旋拧和松质骨螺纹区。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供一种新型的脊柱用3D打印导向性生物型钛合金骶骨钉- 板内固定装置，可以增强腰椎-骨盆固定结构的稳定性，降低腰椎退行性侧弯畸形手术的内固定失效的并发症。该装置体现了个性化精准医疗，有利于腰椎骨-盆重建技术的智能化发展。

附图说明

图1是本实用新型的俯视图。

图2是图1中A-A处的剖视图。

图3是图2中B处局部放大示意图。

图4是本实用新型的立体示意图。

图5是骶骨钛合金板俯视图。

图6是骶一椎弓根螺钉立体示意图。

图7是骶一椎弓根螺钉主视图。

图8是骶二椎弓根螺钉主视图。

图9是骶一椎弓根螺钉分解示意图。

图10是本实用新型的使用状态图示意图。

具体实施方式

参阅图1至图10所示，脊柱用3D打印导向性生物型钛合金骶骨钉-板内固定装置，包括骶骨钛合金板1、骶一椎弓根螺钉2和骶二椎弓根螺钉3，骶一椎弓根螺钉2和骶二椎弓根螺钉3旋拧在骶骨钛合金板1上；

以下以右侧的骶骨钛合金板-钉装置为例结合附图阐释：

骶骨钛合金板1左侧凸出部上设有骶一椎弓根钉导向孔道10和骶二椎弓根钉导向孔道11；

骶骨钛合金板1左侧边缘位于骶一椎弓根钉导向孔道10上端设有向内凹陷的骶一上关节突切迹12；

骶骨钛合金板1左侧边缘位于骶一椎弓根钉导向孔道10和骶二椎弓根钉导向孔道11之间设有向内凹陷的第一骶后孔切迹17；

骶骨钛合金板1左侧边缘位于骶二椎弓根钉导向孔道11下端设有向内凹陷的第二骶后孔切迹13；

骶骨钛合金板1右侧边缘设有向内凹陷的髂骨翼切迹14；

骶骨钛合金板1为仿松质骨海绵样泡沫孔隙结构，骶骨钛合金板1从皮质骨面15至松质骨面16孔隙逐渐增大。

骶一椎弓根螺钉2包括钉体20和钉尾21；

钉体20从上至下依次包括内凹式槽体连接区200、无螺纹区201和松质骨螺纹区202；

槽体连接区200上端面设有内六角式旋拧孔；

钉尾21上端设有贯穿的卡槽210，卡槽210内设有螺纹，且钉尾21外壁对称设有把持孔211，便于手术过程中把持调整；

钉尾21转动限位在骶一椎弓根螺钉2的槽体连接区200外侧。

骶二椎弓根螺钉3从上至下依次包括内凹式钉尾旋拧30和松质骨螺纹区 202。

更进一步而言，所述的骶骨钛合金板1的“松质骨”面15，通过沉降技术对其松质骨海绵样泡沫孔隙结构进行羟基磷灰石(hydroxyapatite，HA)涂层处理。

工作原理及使用过程：

骶骨钛合金板1，由于匹配骶骨解剖结构，左右各一块，呈镜像对称。采用3D打印技术打印制备。每一块骶骨钛合金板1与骶骨后方皮质相接触贴合的一面，采用仿松质骨海绵样泡沫孔隙结构，称为“松质骨”面，另一面则称为“皮质骨”面。骶骨钛合金板海绵样泡沫孔隙结构，从“皮质骨”面至“松质骨”面的孔隙逐渐增大。此三维孔隙结构增大了与人体骶骨的接触面积，利于与人体骶骨的充分贴合，在骶一椎弓根螺钉2和骶二椎弓根螺钉3加压下，可嵌入骨内。

所述的骶骨钛合金板1的松质骨面16，通过沉降技术对其松质骨海绵样泡沫孔隙进行羟基磷灰石(hydroxyapatite，HA)涂层。这种带有HA涂层的三维孔隙结构，有利于骨长入形成“骨-钛合金”界面的生物性融合，从而达到长期力学稳定的作用。

所述的骶骨钛合金板1具有骶一椎弓根钉导向孔道10和骶二椎弓根钉导向孔道11，其中头侧的骶一椎弓根钉导向孔道10引导置入骶一椎弓根螺钉2，尾侧骶二椎弓根钉导向孔道11引导置入骶二椎弓根螺钉3。骶一椎弓根钉导向孔道10和骶二椎弓根钉导向孔道11的方向与骶骨钛合金板1成一定角度，其角度由骶骨椎弓根的方向决定。骶一椎弓根钉导向孔道10和骶二椎弓根钉导向孔道11的导向性是实现精准置钉的关键所在。螺钉孔道方向的角度，根据术前患者的骶骨三维CT重建，模拟沿骶骨椎弓根建立最佳的置钉通道，然后通过3D打印制备。在骨科中，为了避免神经损伤和特殊的解剖结构决定了脊柱的置钉需要精准。因而，3D打印辅助置钉技术在脊柱外科领域提高了精准度，例如椎弓根导板(专利CN110025372A)，作为非植入性的辅助工具在颈椎、胸椎和腰椎区域有应用。

所述的骶骨钛合金板，其内侧缘设有三个切迹和外侧设有一个切迹。内侧上方的骶一上关节突切迹12可以与骶一上关节突关节外缘相毗邻，进而避开而与骶后皮质更好的贴合；中间的第一骶后孔切迹17与骶一椎弓根钉导向孔道10外缘相贴合，其作用是避开对第一骶神经后支的影响；下方的第二骶后孔切迹13与骶二椎弓根钉导向孔道11外缘相贴合，其作用是避开对第二骶神经后支的影响。外侧缘的大弧形髂骨翼切迹14可以与髂骨翼后方髂后上棘水平内侧缘弧线一致，可避开髂后上棘的遮挡，同时可以充分利用骶后皮质的空间和增大骶骨钛合金板的面积。

所述的骶骨钉，一枚为骶一椎弓根螺钉2，钉尾21具有多轴设计的卡槽 210，可以与腰椎椎弓根螺钉通过矫形棒相连接，并用螺母拧入尾槽内锁紧，从而实现腰椎与骨盆的固定。骶一椎弓根螺钉2的直径与所述的骶骨钛合金板1头侧的骶一椎弓根钉导向孔道10内径一致。骶一椎弓根螺钉2通过骶一椎弓根钉导向孔道10并沿着孔道的方向置入，进而准确置入骶骨的椎弓根、椎体内。另一枚为骶二椎弓根螺钉3，骶二椎弓根螺钉3的直径与所述的骶骨钛合金板1尾侧的骶二椎弓根钉导向孔道11内径一致。骶二椎弓根螺钉3可通过骶二椎弓根钉导向孔道11并在孔道的方向的引导下，进而准确置入骶骨的椎弓根、椎体内，螺钉拧紧后加压骶骨钛合金板1与骶骨后方皮质的贴合，使得仿松质骨海绵样泡沫孔隙结构嵌入骶骨内，有利于骨长入形成“骨-钛合金”界面的生物性融合。

如图10所示：腰椎-骨盆结构由头端的腰椎和尾端的骶骨、髂骨组成。骶骨呈倒三角形，底向上，尖向下，前面凹陷，两端有4对骶前孔。背面外侧有4对骶后孔。骶前、后孔与骶管相通，有骶神经前，后支通过。骶骨外侧部上份有耳状面，与髂骨耳状面相关节。腰椎手术往往需要从腰椎固定到骶骨，实现腰椎-骨盆的生物力学稳定，而骶骨处于固定的远端受到折屈力矩的作用容易切割松动，因此需要更为坚强的固定。

如图4所示，本实用新型所述的脊柱用3D打印导向性生物型钛合金骶骨钉-板内固定装置包括：骶骨钛合金板1、骶一椎弓根螺钉2和骶二椎弓根螺钉3。

首先，对拟手术的患者进行3D-CT扫描，获得骶髂部的影像学数据。通过Mimics软件分析有效避开骶一上关节突关节和第一骶后孔、第二骶后孔，以及髂嵴，从而获得较大面积的骶骨钛合金板。同时，模拟建立骶一椎弓根和骶二椎弓根的置钉通道，基于此，确定3D打印导向孔的直径大小和方向。 3D打印骶骨钛合金板，仿松质骨海绵样泡沫孔隙结构，并采用分层打印技术，越贴近骨面的孔隙越大，并对空隙进行羟基磷灰石(hydroxyapatite，HA)涂层，有利于骨长入。如此制备左右各一个对称的骶骨钛合金板。骶一椎弓根螺钉2和骶二椎弓根螺钉3是临床上普遍使用的，根据导向孔直径和模拟钉道的深度来选择相应直径和长度的螺钉。

然后，如图10所示，分别将左右侧的骶骨钛合金板1置于骶骨后方的左右侧。将骶骨钛合金板1的内侧缘的三个切迹(骶一上关节突切迹、第二骶后孔切迹)和外侧的髂骨翼切迹，分别与骶一上关节突外缘、第一骶后孔外缘、第二骶后孔外缘以及髂骨翼内侧缘相贴合。

最后，沿着骶骨钛合金板1的骶一椎弓根导向孔道，在此方向引导下制备骶一椎弓根螺钉钉道，然后将多轴第一椎弓根螺钉在导向孔的引导下置入。接着，沿着骶骨钛合金板1的骶二椎弓根导向孔道，在此方向引导下制备骶二椎弓根螺钉钉道，然后将骶二椎弓根螺钉在导向孔的引导下置入。从而完成此内固定装置的安装。

Claims (4)

1.脊柱用3D打印导向性生物型钛合金骶骨钉-板内固定装置，其特征在于：包括骶骨钛合金板(1)、骶一椎弓根螺钉(2)和骶二椎弓根螺钉(3)，骶一椎弓根螺钉(2)和骶二椎弓根螺钉(3)旋拧在骶骨钛合金板(1)上；

骶骨钛合金板(1)左侧凸出部上设有骶一椎弓根钉导向孔道(10)和骶二椎弓根钉导向孔道(11)；

骶骨钛合金板(1)左侧边缘位于骶一椎弓根钉导向孔道(10)上端设有向内凹陷的骶一上关节突切迹(12)；

骶骨钛合金板(1)左侧边缘位于骶一椎弓根钉导向孔道(10)和骶二椎弓根钉导向孔道(11)之间设有向内凹陷的第一骶后孔切迹(17)；

骶骨钛合金板(1)左侧边缘位于骶二椎弓根钉导向孔道(11)下端设有向内凹陷的第二骶后孔切迹(13)；

骶骨钛合金板(1)右侧边缘设有向内凹陷的髂骨翼切迹(14)；

骶骨钛合金板(1)为仿松质骨海绵样泡沫孔隙结构，骶骨钛合金板(1)从皮质骨面(15)至松质骨面(16)孔隙逐渐增大。

2.根据权利要求1所述的脊柱用3D打印导向性生物型钛合金骶骨钉-板内固定装置，其特征在于：所述的骶一椎弓根螺钉(2)包括钉体(20)和钉尾(21)；

钉体(20)从上至下依次包括内凹式槽体连接区(200)、无螺纹区(201)和松质骨螺纹区(202)；

槽体连接区(200)上端面设有内六角式旋拧孔；

钉尾(21)上端设有贯穿的卡槽(210)，卡槽(210)内设有螺纹，且钉尾(21)外壁对称设有把持孔(211)，便于手术过程中把持调整；

钉尾(21)转动限位在骶一椎弓根螺钉(2)的槽体连接区(200)外侧。

3.根据权利要求1所述的脊柱用3D打印导向性生物型钛合金骶骨钉-板内固定装置，其特征在于：所述的骶二椎弓根螺钉(3)从上至下依次包括内凹式钉尾旋拧(30)和松质骨螺纹区(202)。

4.根据权利要求1所述的脊柱用3D打印导向性生物型钛合金骶骨钉-板内固定装置，其特征在于：所述的骶骨钛合金板(1)的松质骨面(16)通过沉降技术对其松质骨海绵样泡沫孔隙结构进行羟基磷灰石涂层处理。

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