CN108703798A - 用于脊柱侧弯矫形的非接触式电磁驱动无创生长棒 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于脊柱侧弯矫形的非接触式电磁驱动无创生长棒，包括连接在脊柱的顶椎和尾椎之间体内电磁驱动延缩机构，该机构能够在体外控制电磁场的驱动下伸出延长或缩回变短，以实现脊柱的凹侧支撑或凸侧加压，进而完成脊柱侧弯的动态化矫形。与传统生长棒技术相比，本发明具有以下优势：①可以让患者在不接受有创的外科手术的情况下进行脊柱矫形，减少了手术创伤，也减少了反复多次手术带来的感染和呼吸道感染及麻醉风险等其他并发症的发生率，减少患者的经济负担；②可以小量多次撑开，较传统的一次性暴力撑开，能减少因脊柱僵直，自发融合而导致的韧带、脊柱损伤等；③可以在患者清醒状态下完成撑开，无需神经检测，安全性提高。

Description

用于脊柱侧弯矫形的非接触式电磁驱动无创生长棒
技术领域
本发明涉及一种医疗器械，具体是关于一种用于脊柱侧弯矫形的非接触式电磁驱动无创生长棒。
背景技术
儿童脊柱侧弯是一类严重影响儿童生长发育的骨科畸形性疾病，对于患儿的影响不仅是外形的问题，当畸形严重时，侧弯对于心肺发育也会产生很大的影响。当儿童脊柱侧弯不适合非手术治疗或者非手术治疗不能阻止侧弯加重时应考虑进行手术治疗。现代脊柱外科的发展，已经将脊柱侧弯的治疗扩展到三维空间，即冠状位，矢状位和水平位的立体结构的治疗。但是，这在儿童脊柱侧弯的治疗方面仍然不够，儿童还有第四维空间，即儿童的生长发育。这就要求儿童脊柱外科医师，在治疗一个儿童脊柱侧弯的时候，除了从三维结构方面矫正或控制畸形之外，还要充分考虑到治疗不能影响或者尽量小地影响儿童的生长发育，即既需要获得畸形矫正并维持矫形效果，同时又需要最大限度保留脊柱的生长能力。
美国的Harrington医生于1962年最早介绍了生长棒技术，该方法为日后生长棒技术的完善提供了基础和宝贵的经验。Moe医生随后对其进行了改进，用于治疗进行性加重的儿童脊柱侧弯，并将其称为“皮下棒(subcutaneous rods)”，并于1978年在脊柱侧弯研究协会作了报告。
如图1所示，生长棒的概念是在脊柱两侧置入一个支撑***，这个支撑***能够矫正脊柱侧弯，并且具有持续矫正的能力。生长棒之所以称之为“生长棒”，就是要求随着孩子的自然生长发育，将置入体内的生长棒结构，定期予以撑开，以便两者之间达到一致性。这种定期撑开要求目前只能再作一个小手术，即医生每6个月左右为患儿做一次撑开延长手术，通过撑开延长手术将预留延长部位撑开延长。但这样频繁的手术方案由此产生的问题是感染率高，瘢痕严重，频繁手术会促进脊柱后路的自发融合及肋椎关节的自发融合，增加了脊柱侧凸的僵硬度，术后中期可能出现无法延长的问题；同时，每次手术都让家长承受着很大的心理及经济负担，也对患儿的心理、生理造成了巨大的负担。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种用于脊柱侧弯矫形的非接触式电磁驱动无创生长棒。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种用于脊柱侧弯矫形的非接触式电磁驱动无创生长棒，其特征在于，包括连接在脊柱的顶椎和尾椎之间体内电磁驱动延缩机构(1)，所述体内电磁驱动延缩机构(1)能够在体外控制电磁场的驱动下伸出延长或缩回变短，以实现脊柱的凹侧支撑或凸侧加压，进而完成脊柱侧弯的动态化矫形。
在一个优选的实施例中，所述体内电磁驱动延缩机构(1)包括：永磁体(11)，所述永磁体(11)能够在体外控制电磁场的驱动下实现正向或反向旋转；线性丝杠(12)，一所述线性丝杠(12)连接在所述永磁体(11)的一端并随所述永磁体(11)同步旋转；移动体(13)，一所述移动体(13)螺纹连接在所述线性丝杠(12)上，所述移动体(13)可在所述线性丝杠(12)的驱动下向一端伸出延长或缩回变短；外套筒(14)，包裹在所述永磁体(11)外部，所述外套筒(14)的第一端与所述移动体(13)活动连接，第二端封闭；第一连接棒(15)，其近端连接在所述移动体(13)上，远端连接脊柱的顶椎或尾椎；第二连接棒(16)，其近端连接在所述外套筒(14)的第二端，远端连接脊柱的尾椎或顶椎。
在一个优选的实施例中，所述体内电磁驱动延缩机构(1)包括：永磁体(11)，所述永磁体(11)能够在体外控制电磁场的驱动下实现正向或反向旋转；线性丝杠(12)，两所述线性丝杠(12)分别连接在所述永磁体(11)的两端并随所述永磁体(11)同步旋转；移动体(13)，两所述移动体(13)分别螺纹连接在两所述线性丝杠(12)上，所述移动体(13)可在所述线性丝杠(12)的驱动下向两端伸出延长或缩回变短；外套筒(14)，包裹在所述永磁体(11)外部，所述外套筒(14)的两端分别与两所述移动体(13)活动连接；连接棒(15)，两所述连接棒(15)的近端分别连接在两所述移动体(13)上，远端分别用于连接脊柱的顶椎和尾椎。
在一个优选的实施例中，在所述永磁体(11)和线性丝杠(12)之间设置减速箱(17)，所述减速箱(17)的输入端连接所述永磁体(11)，所述减速箱(17)的输出端连接所述线性丝杠(12)。
在一个优选的实施例中，所述永磁体(11)采用圆柱体结构，沿径向进行磁化，材料采用钕铁硼磁性材料。
在一个优选的实施例中，在所述外套筒(14)和移动体(13)的连接处设置有密封圈(18)。
在一个优选的实施例中，所述第一连接棒(15)和第二连接棒(16)为直径5.5mm或6.0mm的钛棒。
在一个优选的实施例中，所述连接棒(15)为直径5.5mm或6.0mm的钛棒。
与传统生长棒技术相比，本发明的非接触式电磁驱动无创生长棒有以下优势：①本发明的体内电磁驱动延缩机构能够在体外可控电磁场的驱动下伸出延长或缩回变短，以实现脊柱的凹侧支撑或凸侧加压，进而完成脊柱侧弯的动态化矫形，患者可以在不接受有创的外科手术的情况下进行脊柱矫形，避免了传统生长棒技术每6个月需要进行一次撑开延长手术，减少了手术创伤，也减少了反复多次手术带来的感染和呼吸道感染及麻醉风险等其他并发症的发生率，减少患者的经济负担；②本发明可以小量多次撑开，较传统的一次性暴力撑开，能减少因脊柱僵直，自发融合而导致的韧带、脊柱损伤等；③本发明可以在患者清醒状态下完成撑开，无需神经检测，安全性提高。
附图说明
图1是传统生长棒的使用状态图；
图2是本发明单向体内电磁驱动延缩机构的结构示意图；
图3是本发明双向体内电磁驱动延缩机构的结构示意图；
图4是本发明体内电磁驱动延缩机构植入体内后的状态图；
图5是本发明体外控制电磁场的驱动原理图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细的描述。
图2、图4展示了根据本发明提供的非接触式电磁驱动无创生长棒，包括体内电磁驱动延缩机构1，用于连接在脊柱的顶椎和尾椎之间，该体内电磁驱动延缩机构1能够在体外控制电磁场的驱动下伸出延长或缩回变短，以实现脊柱的凹侧支撑或凸侧加压，进而完成脊柱侧弯的动态化矫形。
在一个优选的实施例中，如图2所示，体内电磁驱动延缩机构1为单向延长或缩回，即体内电磁驱动延缩机构1包括：永磁体11，永磁体11能够在体外控制电磁场的驱动下实现正向或反向旋转；线性丝杠12，一线性丝杠12连接在永磁体11的一端并随永磁体11同步旋转；移动体13，一移动体13螺纹连接在线性丝杠12上，移动体13可在线性丝杠12的驱动下向一端伸出延长或缩回变短；外套筒14，包裹在永磁体11外部，外套筒14的第一端与移动体13活动连接，第二端封闭；第一连接棒15，其近端连接在移动体13上，远端通过椎弓根螺钉连接脊柱的顶椎或尾椎；第二连接棒16，其近端连接在外套筒14的第二端，远端通过椎弓根螺钉连接脊柱的尾椎或顶椎。
在另一个优选的实施例中，如图3所示，体内电磁驱动延缩机构1为双向延长或缩回，即体内电磁驱动延缩机构1包括：永磁体11，永磁体11能够在体外控制电磁场的驱动下实现正向或反向旋转；线性丝杠12，两线性丝杠12分别连接在永磁体11的两端并随永磁体11同步旋转；移动体13，两移动体13分别螺纹连接在两线性丝杠12上，移动体13在线性丝杠12的驱动下向两端伸出延长或缩回变短；外套筒14，包裹在永磁体11外部，外套筒14的两端分别与两移动体13活动连接；连接棒15，两连接棒15的近端分别连接在两移动体13上，远端分别用于连接脊柱的顶椎和尾椎。
在一个优选的实施例中，还可在永磁体11和线性丝杠12之间设置减速箱17，该减速箱17的输入端连接永磁体11，减速箱17的输出端连接线性丝杠12。同时，减速箱17的减速比在1：60以上，以使线性丝杠12驱动移动体13每移动1mm需要5min以上时间，设计减速箱17的主要目的是获得大的输出转矩和较低的转速，这样的驱动速度和延长时间对于脊柱矫形是安全的，缓慢矫形不会对患者脊髓造成剧烈牵拉，从而引起脊髓损伤甚至导致截瘫。
在一个优选的实施例中，永磁体11采用圆柱体结构，沿径向进行磁化，材料采用钕铁硼磁性材料。
在一个优选的实施例中，在外套筒14和移动体13的连接处设置有密封圈18，以防止体液渗入。
在一个优选的实施例中，连接棒为目前脊柱外科领域使用的钉棒***中的钛棒，钛棒直径为5.5mm或6.0mm。
如图4、图5所示，本发明在使用时，首先通过顶椎及尾椎椎体植入的椎弓根螺钉将两连接棒的远端分别固定在脊柱的顶椎和尾椎上。当需要延长体内电磁驱动延缩机1时，启动体外控制电磁场并靠近患者腰背部脊柱皮肤，此时体外控制电磁场产生旋转的交变磁场，通过交变磁场自身的N极和S极不断交替转换，带动患者体内的永磁体11正向旋转，永磁体11带动线性丝杠12旋转并推动移动体13径向滑动，而外套筒14则固定不动，从而使移动体13相对于外套筒14移动并从中延伸，增加两端连接棒之间的距离，以进行脊柱侧弯的凹侧支撑；相反的，当需要缩短体内电磁驱动延缩机构1时，此时通过体外控制电磁场驱动永磁体11反向旋转，从而使移动体13相对于外套筒14移动并缩回，缩短两端连接棒之间的距离，以进行脊柱侧弯的凸侧加压。
上述各实施例仅用于对本发明的目的、技术方案和有益效果进行示例性描述，并不局限于上述具体实施方式，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于脊柱侧弯矫形的非接触式电磁驱动无创生长棒，其特征在于，包括连接在脊柱的顶椎和尾椎之间体内电磁驱动延缩机构(1)，所述体内电磁驱动延缩机构(1)能够在体外控制电磁场的驱动下伸出延长或缩回变短，以实现脊柱的凹侧支撑或凸侧加压，进而完成脊柱侧弯的动态化矫形。
2.根据权利要求1所述的非接触式电磁驱动无创生长棒，其特征在于，所述体内电磁驱动延缩机构(1)包括：
永磁体(11)，所述永磁体(11)能够在体外控制电磁场的驱动下实现正向或反向旋转；
线性丝杠(12)，一所述线性丝杠(12)连接在所述永磁体(11)的一端并随所述永磁体(11)同步旋转；
移动体(13)，一所述移动体(13)螺纹连接在所述线性丝杠(12)上，所述移动体(13)可在所述线性丝杠(12)的驱动下向一端伸出延长或缩回变短；
外套筒(14)，包裹在所述永磁体(11)外部，所述外套筒(14)的第一端与所述移动体(13)活动连接，第二端封闭；
第一连接棒(15)，其近端连接在所述移动体(13)上，远端连接脊柱的顶椎或尾椎；
第二连接棒(16)，其近端连接在所述外套筒(14)的第二端，远端连接脊柱的尾椎或顶椎。
3.根据权利要求1所述的非接触式电磁驱动无创生长棒，其特征在于，所述体内电磁驱动延缩机构(1)包括：
永磁体(11)，所述永磁体(11)能够在体外控制电磁场的驱动下实现正向或反向旋转；
线性丝杠(12)，两所述线性丝杠(12)分别连接在所述永磁体(11)的两端并随所述永磁体(11)同步旋转；
移动体(13)，两所述移动体(13)分别螺纹连接在两所述线性丝杠(12)上，所述移动体(13)可在所述线性丝杠(12)的驱动下向两端伸出延长或缩回变短；
外套筒(14)，包裹在所述永磁体(11)外部，所述外套筒(14)的两端分别与两所述移动体(13)活动连接；
连接棒(15)，两所述连接棒(15)的近端分别连接在两所述移动体(13)上，远端分别用于连接脊柱的顶椎和尾椎。
4.根据权利要求2或3所述的非接触式电磁驱动无创生长棒，其特征在于，在所述永磁体(11)和线性丝杠(12)之间设置减速箱(17)，所述减速箱(17)的输入端连接所述永磁体(11)，所述减速箱(17)的输出端连接所述线性丝杠(12)。
5.根据权利要求2或3所述的非接触式电磁驱动无创生长棒，其特征在于，所述永磁体(11)采用圆柱体结构，沿径向进行磁化，材料采用钕铁硼磁性材料。
6.根据权利要求2或3所述的非接触式电磁驱动无创生长棒，其特征在于，在所述外套筒(14)和移动体(13)的连接处设置有密封圈(18)。
7.根据权利要求2所述的非接触式电磁驱动无创生长棒，其特征在于，所述第一连接棒(15)和第二连接棒(16)为直径5.5mm或6.0mm的钛棒。
8.根据权利要求3所述的非接触式电磁驱动无创生长棒，其特征在于，所述连接棒(15)为直径5.5mm或6.0mm的钛棒。
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