一种用于胸腰段脊椎内固定术的柔性钉棒系统

摘要

本发明涉及医疗器械领域，涉及一种用于胸腰段脊椎内固定术的柔性钉棒系统，本发明包括：柔性螺钉、连接器、刚性棒和运动保持器，柔性螺钉包括钉帽、锁块二、钉珠、锁块一、钻头、柔性钢丝和固定螺钉；多个钉珠首尾镶嵌连接形成柔性螺钉主体，柔性螺钉主体内设有均布的通道，柔性钢丝贯穿于通道内，柔性钢丝尾部与锁块一固定连接，柔性钢丝头部滑动插入钉帽内部，钻头固定于锁块一右端，锁块二固定于钉帽右端，固定螺钉螺纹连接于钉帽内部并通过固定螺钉夹紧柔性钢丝，连接器连接刚性棒与柔性螺钉，运动保持器与刚性棒固定连接，多颗钉珠串联形成柔性螺钉主体部分，在一定角度内可向任意方向偏转，适用于骨质疏松椎体的固定。

说明书

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，涉及一种用于胸腰段脊椎内固定术的柔性钉棒系统。

背景技术

近年来，脊椎胸腰段手术的患者越来越多，包括胸腰段脊柱畸形、脊柱结核或肿瘤、脊柱骨折、骨质疏松性脊椎压裂等，病变椎体本身或脊柱手术往往会造成脊柱的局部失稳，故需进行内固定手术治疗。目前常见的内固定方式是螺钉连接刚性棒，这种连接可靠性高，但因刚性过强，会使固定节段发生应力遮挡，造成脊椎的废用性骨质疏松，引起内固定装置应力传递集中，严重时造成固定装置发生疲劳断裂或松动等保护失效现象，尤其对于骨质疏松患者进行刚性内固定后出现失效的概率更大；另外如脊柱骨折需要在手术早期利用钉棒系统支撑脊柱，减少椎体和椎间压力，随着骨愈合的程度的增加，脊椎稳定性提高，此时希望固定节段具有一定的屈伸活动，既能降低钉棒系统的固定强度又能防止邻近节段产生骨化现象；此外进行内固定手术时，常用的螺钉均为刚性螺钉，结构功能单一，适用范围有限，不适合骨质疏松性或肿瘤骨质破坏性椎体的固定，为了提高螺钉的抗拔出能力，往往需要选择长而粗的螺钉规格，对于椎体较小的患者，时常伴有椎体打穿的风险。

发明内容

本发明为解决现有技术中钉棒内固定系统在手术过程中存在的风险，提供了一种用于胸腰段脊椎内固定术的柔性钉棒系统。

本发明的目的可通过以下技术方案来实现：一种用于胸腰段脊椎内固定术的柔性钉棒系统包括：柔性螺钉，所述柔性螺钉包括钉帽、锁块二、钉珠、锁块一、钻头、柔性钢丝和固定螺钉；多个所述钉珠首尾镶嵌连接形成柔性螺钉主体，相邻钉珠之间设有间隔，所述柔性螺钉主体内设有四组均布通道，所述柔性钢丝贯穿于通道内，所述柔性钢丝尾部与锁块一固定连接，所述柔性钢丝头部滑动插入钉帽内部，所述钻头固定于锁块一右端，所述锁块二固定于钉帽右端，所述固定螺钉螺纹连接于钉帽内部并通过固定螺钉夹紧柔性钢丝，所述钉帽、锁块二、锁块一、钻头和柔性螺钉主体均设有连通的导针孔；

连接器，所述连接器上设有置棒通道和螺钉孔，所述置棒通道用于容纳刚性棒；所述螺钉孔用于安装柔性螺钉；

刚性棒，设置于置棒通道内并通过锁紧螺母预紧；

运动保持器，所述运动保持器包括支座与端盖，所述端盖与下端的刚性棒固定连接，所述支座与上端的刚性棒滑动连接。

进一步的改进，所述钉珠为圆柱状，所述钉珠截面中部设有中央通孔，所述钉珠截面上间隔对称设置有用于柔性钢丝穿过的四组钢丝通孔，所述钢丝通孔位于中央通孔外侧，所述钉珠顶端设有对称凸耳一，所述钉珠底端设有与钢丝通孔垂直的通槽一，所述通槽一用于连接相邻钉珠的凸耳一，所述通槽一截面尺寸大于凸耳一截面设置；所述锁块一包括左半锁块和右半锁块，所述左半锁块和右半锁块通过轴销焊接连接，所述左半锁块和右半锁块顶端对称设有凸耳二，所述左半锁块和右半锁块底端对称且分别设有两组不贯通的钢丝尾孔，所述钢丝尾孔与钢丝通孔同轴设置，所述左半锁块和右半锁块底面之间设有与凸耳二垂直的通槽二；所述钻头尾端对称设有匹配卡接凸耳二的锁止凹槽，所述钻头前端设有对称切削刃。

进一步的改进，所述钉珠在X方向具有高度h1和直径D，凸耳一在X方向具有直径R1、高度n1和宽度d1，h1为3.5～5mm，D为4～7mm，R1为1.5～1.8mm，n1为1.4～2.5mm，d1为1.2～1.6mm；所述钉珠在Y方向具有c1、c2、b1、b2、通槽二高度n2、通槽二直径R2和通槽二宽度d2，c1为0.8～1.2mm，c2为1.2～1.8mm，b1为1.2～1.6mm，b2为1.6～2.0mm，α倾角范围为5～12°，n2为1.2～2.0mm，R2为1.8～2.3mm,d2为1.4～2.2mm，且R1＜R2，d1＜d2，n2＜n1。

进一步的改进，所述端盖螺纹连接于支座上，所述支座与端盖内部均设有腔体，所述腔体内部填充有聚合物粘弹性体，所述支座上设有连通腔体的开口，上端的所述刚性棒穿过开口并置于腔体内，位于支座内部的刚性棒下端设有大于开口内径的限位部。

进一步的改进，所述置棒通道内设有压棒块，所述压棒块下端设有圆形压槽，所述置棒通道上端连通有锁紧螺母孔，所述锁紧螺母螺纹连接于锁紧螺母孔内且位于压棒块上端。

进一步的改进，所述柔性螺钉与所述连接器通过固定螺钉连接。

进一步的改进，所述钢丝尾孔侧端设有与通槽二连通的钢丝焊接孔。

与现有技术相比，本发明用于胸腰段脊椎内固定术的柔性钉棒系统的有益效果：

1、多颗钉珠串联形成柔性螺钉主体部分，在一定角度内可向任意方向偏转，增加钉棒系统的活动自由度，医生可控制柔性螺钉进入椎体的运动轨迹，使用更加灵活。

2、柔性螺钉主体表面积较大，且植入椎体后呈弯曲状态，其柔性螺钉的抗拔出能力大幅提升，特别适用于骨质疏松性或肿瘤骨质破坏性椎体的固定，且刚性相对于传统的螺钉刚性更小，防止造成脊椎的废用性骨质疏松，进而减小内固定失效的情况发生。

3、连接器采用低切迹设计，不仅能牢固连接刚性棒与柔性螺钉，还能降低植入物对组织的刺激。

4、运动保持器配合柔性钉棒可承担椎体中应力的传递，但不限制椎体的活动自由度，能降低邻近节段椎体的骨化概率。

附图说明

图1为本发明的柔性螺钉的结构示意图

图2为图1剖视图的结构示意图

图3为本发明中柔性螺钉中固定螺钉与钉帽的结构示意图

图4为图3剖视图的结构示意图

图5为本发明中钉珠的结构示意图

图6为本发明中钉珠左视图的结构示意图

图7为本发明中钉珠主视图的结构示意图

图8为本发明中部分钉珠串联装配的结构示意图

图9为本发明中锁块一的结构示意图

图10为本发明中锁块一另一视角的结构示意图

图11为本发明中钻头的结构示意图

图12为本发明中连接器的结构示意图

图13为本发明中连接器内部的结构示意图

图14为本发明中运动保持器装配的结构示意图

图15是本发明用于胸腰段脊柱内固定术后冠状面及矢状面的结构示意图

图16为本发明用于胸腰段脊柱内固定术的结构示意图

图中，1-柔性螺钉，11-钉帽，111-固定螺钉，12-锁块二，13-钉珠，131-中央通孔，132-钢丝通孔，133-凸耳一，134-通槽一，14-锁块一，141-左半锁块，142-右半锁块，143-轴销，144-凸耳二，145-钢丝尾孔，146-通槽二，147-钢丝焊接孔，15-钻头，151-锁止凹槽，152-切削刃，16-柔性钢丝，17-柔性螺钉主体，18-导针孔，2-连接器，21-置棒通道，22-螺钉孔，23-锁紧螺母，24-压棒块，241-圆形压槽，25-锁紧螺母孔，3-运动保持器，31-支座，32-端盖，33-腔体，34-聚合物粘弹性体，35-开口，4-刚性棒，41-限位部。

具体实施方式

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装置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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的目的是提供一种用于胸腰段脊柱内固定术的柔性钉棒系统，以解决现有的钉棒系统仅适用于正常骨质椎体，且固定后易出现应力遮挡、邻近节段骨化等并发症。本发明从钉棒系统的植入流程、力学传递、连接自由度等多方面考虑，提出一种新型的柔性钉棒系统，来规避刚性钉棒系统内固定后出现的风险。

下面结合实施例及附图1～16，对本发明的技术方案作进一步的阐述。

实施例1

一种用于胸腰段脊椎内固定术的柔性钉棒系统，包括：

柔性螺钉1，所述柔性螺钉1包括钉帽11、锁块二12、钉珠13、锁块一14、钻头15、柔性钢丝16和固定螺钉111；多个所述钉珠13首尾镶嵌连接形成柔性螺钉主体17，相邻钉珠13之间设有间隔，所述柔性螺钉主体17内设有四组均布的通道，所述柔性钢丝16贯穿于通道内，所述柔性钢丝16尾部与锁块一14固定连接，所述柔性钢丝16头部滑动插入钉帽11内部，所述钻头15固定于锁块一14右端，所述锁块二12固定于钉帽11右端，所述固定螺钉111螺纹连接于钉帽11内部并通过固定螺钉111夹紧柔性钢丝16，所述钉帽11、锁块二12、锁块一14、钻头15和柔性螺钉主体17均设有连通的导针孔18；

连接器2，所述连接器2上设有置棒通道21和螺钉孔22，所述置棒通道21用于容纳刚性棒4；所述螺钉孔22用于安装柔性螺钉1；所述柔性螺钉1与所述连接器2通过固定螺钉111连接；

刚性棒4，设置于置棒通道21内并通过锁紧螺母23预紧；

运动保持器3，所述运动保持器3包括支座31与端盖32，所述端盖32与下端的刚性棒4固定连接，所述支座31与上端的刚性棒4滑动连接。

钉帽11、锁块二12、钉珠13、锁块一14和钻头15均为医用钛合金材料，所述柔性钢丝16为022Cr18Ni14Mo8不锈钢材料。

如图1～图16所示，本发明的使用过程：1、医生在C臂机透视下，根据椎体参数选择柔性螺钉1的规格；2、利用电磁控制导针进行穿刺并预制钉道；3、将柔性螺钉穿过导针插入椎弓根，即导针穿过钉帽11、锁块二12、锁块一14、钻头15和柔性螺钉主体17的导针孔18，采用专用器械夹持钉帽11尾端顺时针旋转，柔性螺钉1沿导针方向缓慢进入椎体，移除导针；4、将刚性棒4及与运动保持器3按需装配，并对锁紧螺母23进行预紧；5、移动连接器2至柔性螺钉1尾端处，将固定螺钉111穿过连接器2插入柔性螺钉1的钉帽11进行固定，此时柔性螺钉变为固定钉；6、根据需求对相邻连机器进行撑开、加压，同时拧紧锁紧螺母23；7、缝合伤口，脊柱内固定术完成。

柔性螺钉1包括多个所述钉珠13首尾镶嵌连接形成柔性螺钉主体17，相邻钉珠13之间设有合理间隔，当外力作用时钉珠13可发生相对偏转；内部的四组柔性钢丝16在柔性螺钉主体17偏转时，由于四组柔性钢丝16左端未被固定，可在钉帽11内发生相对滑动，柔性钢丝16同时在多组钉珠13内滑动，使得不同柔性钢丝在柔性螺钉主体17内的长度不同，四组柔性钢丝16的滑动产生的运动余量进而允许柔性螺钉主体17发生偏转，可实现螺钉的柔性弯曲功能。

如图4所示，当调节到合适位置后，将固定螺钉111插入钉帽11内部，使得位于钉帽11内部的四组柔性钢丝16被固定螺钉111一端向外撑开，进而对柔性钢丝16进行推紧固定且绷紧，此时柔性钢丝16无法滑动，柔性钢丝16没有运动余量，柔性钢丝16的有效长度固定，钉珠13达到稳定状态，不在发生运动，柔性螺钉变成固定螺钉，偏转的实质是四组钢丝有效长度的不同允许钉珠13发生偏转，即使钉珠13之间存在较小的间隙，钉珠构成的柔性螺钉主体也无法主动偏转。

本发明的一种用于胸腰段脊柱内固定术的柔性钉棒系统，其具有以下优点：

1、多颗钉珠串联形成柔性螺钉主体部分，在一定角度内可向任意方向偏转，增加钉棒系统的活动自由度，医生可控制柔性螺钉进入椎体的运动轨迹，使用更加灵活。

2、柔性螺钉主体表面积较大，且植入椎体后呈弯曲状态，其柔性螺钉的抗拔出能力大幅提升，特别适用于适合骨质疏松性或肿瘤骨质破坏性椎体的固定，且刚性相对于传统的螺钉刚性更小，防止造成脊椎的废用性骨质疏松，进而减小内固定失效的情况发生。

3、连接器采用低切迹设计，不仅能牢固连接刚性棒与柔性螺钉，还能降低植入物对组织的刺激。

4、运动保持器配合柔性钉棒可承担椎体中应力的传递，但不限制椎体的活动自由度，能降低邻近节段椎体的骨化概率。

作为进一步的实施例，所述钉珠13为圆柱状，所述钉珠13截面中部设有中央通孔131，所述钉珠13截面上间隔对称设置有用于柔性钢丝16穿过的四组钢丝通孔132，所述钢丝通孔132位于中央通孔131外侧，所述钉珠13顶端设有对称凸耳一133，所述钉珠13底端设有与钢丝通孔132垂直的通槽一134，所述通槽一134用于连接相邻钉珠13的凸耳一133，所述通槽一134截面尺寸大于凸耳一133截面设置；

所述锁块一14包括左半锁块141和右半锁块142，所述左半锁块141和右半锁块142通过轴销143焊接连接，所述左半锁块141和右半锁块142顶端对称设有凸耳二144，所述左半锁块141和右半锁块142底端对称且分别设有两组不贯通的钢丝尾孔145，所述钢丝尾孔145与钢丝通孔132同轴设置，所述左半锁块141和右半锁块142底面之间设有与凸耳二144垂直的通槽二146；

所述钻头15尾端对称设有匹配卡接凸耳二144的锁止凹槽151，所述钻头15前端设有对称切削刃152，锁块一14的凸耳二144卡接于钻头15的锁止凹槽151内后进行焊接，可提高锁块一14与钻头15的连接强度。

如图1～图7所示，四组柔性钢丝16分别依次从钉珠13的四组钢丝通孔132、穿至锁块一14的钢丝尾孔145进行固定，中央通孔131用于穿导针。

通槽一134用于连接相邻钉珠13的凸耳一133且通槽一134截面尺寸大于凸耳一133截面设置，多组钉珠13通槽一134与凸耳一133之间交错插接，实现柔性螺钉主体17在X轴与Y轴的偏转，柔性螺钉主体17无自主约束，继续配合柔性钢丝16，通过四组柔性钢丝16协同实现约束，最尾端的钉珠13的凸耳一133卡接插入锁块一14的通槽二146实现连接。

作为进一步的实施例，所述钉珠13在X方向具有高度h1和直径D，凸耳一133在X方向具有直径R1、高度n1和宽度d1，h1为3.5～5mm，D为4～7mm，R1为1.5～1.8mm，n1为1.4～2.5mm，d1为1.2～1.6mm；所述钉珠13在Y方向具有c1、c2、b1、b2、、通槽二146高度n2、通槽二146直径R2和通槽二146宽度d2，c1为0.8～1.2mm，c2为1.2～1.8mm，b1为1.2～1.6mm，b2为1.6～2.0mm，α倾角范围为5～12°，n2为1.2～2.0mm，R2为1.8～2.3mm,d2为1.4～2.2mm，且R1＜R2，d1＜d2，n2＜n1。

如图5、图6和图7所示，其中的一个实施例，h1＝4.0mm，D＝4.0mm，R1＝1.6，n1＝1.6mm，d1＝1.3mm，c1＝1.0mm，c2＝1.6mm，b1＝1.2mm，b2＝1.6mm，α＝8°，此时相邻钉珠13之间最大偏转角度β＝6°,按照柔性螺钉1的有效长度32.5～70.0mm计算约为8至16节段钉珠，即最大偏转角度约为40°至96°。

由上述结构可知，所述钉珠13在X轴、Y轴无自主约束，需依靠四条柔性钢丝16协同实现约束，柔性钢丝16的一端与锁块一14焊接固定，另一端处于钉帽11中滑动，此时柔性螺钉1可在40°至96°之间任意角度偏转。当固定螺钉111插入钉帽11后，柔性钢丝16自由端锁止，柔性螺钉1按锁止前状态被固定，此时柔性螺钉1等同于常规固定钉。

作为进一步的实施例，所述端盖32螺纹连接于支座31上，所述支座31与端盖32内部均设有腔体33，所述腔体33内部填充有聚合物粘弹性体34，所述支座31上设有连通腔体33的开口35，上端的所述刚性棒4穿过开口35并置于腔体33内，位于支座31内部的刚性棒4下端设有大于开口35内径的限位部41。

如图14所示，运动保持器3的腔体33内填充的大量聚合物粘弹性体34，能允许运动保持器3的上下刚性棒4可相对转动，具有最大倾角θ°。聚合物粘弹性体具有弹性和粘性的双重变形机制，粘弹性体材料受力后变形过程是随时间变化，卸载后恢复过程具有一定延迟效果，即粘弹性体的应力应变不再线性相关，具体表现当脊柱承受冲击载荷时，运动保持器相当于固体稳定传递应力，当脊柱承受缓慢挤压或扭转时，运动保持器相当于缓冲弹性体，能允许与之相连接的椎体之间发生相对运动。

作为进一步的实施例，所述置棒通道21内设有压棒块24，所述压棒块24下端设有圆形压槽241，所述置棒通道21上端连通有锁紧螺母孔25，所述锁紧螺母23螺纹连接于锁紧螺母孔25内且位于压棒块24上端。如图12和图13所示，锁紧螺母23旋入锁紧螺母孔25后，带有圆形压槽241的压棒块24被推动向下，进而将位于置棒通道21内的刚性棒4进一步夹紧固定，提高刚性棒4与连接器2之间的连接稳定性。

作为进一步的实施例，所述钢丝尾孔145侧端设有与通槽二146连通的钢丝焊接孔147。如图10所示，通过侧端的钢丝焊接孔147方便柔性钢丝16插入钢丝尾孔145后实现焊接固定。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。