CN111544103A - 一种脊柱固定*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种脊柱固定***,属于骨科植入物,包括脊柱骨板和螺钉,螺钉与骨板的钉孔配合,用于固定骨板。使用本发明中的脊柱固定***时,螺钉穿过钉孔将骨板固定在骨上,同时增加了螺纹的深度并改进了螺纹表面结构,从而增加了螺钉把持力和抗拔出力,保证螺钉的长期稳定具有良好的效果,利于骨的愈合。
Description
技术领域
本发明涉及一种骨科植入物,具体地,涉及一种用于稳定脊柱的固定***。
背景技术
人体的脊柱会由于病患或外力影响而发生破坏,例如椎体肿瘤、严重粉碎性骨折以及结核等感染性疾病,并可能导致脊髓、神经损害或出现椎节的塌陷及脊柱的成角畸形,对人体的脊柱造成各种各样的伤害。脊柱骨折十分常见,约占全身骨折的5%-6%。脊柱骨折或错位主要症状为局部疼痛,站立及翻身困难,腹膜后血肿刺激了腹腔神经节,使肠蠕动减慢,常出现腹痛、腹胀甚至出现肠麻痹症状。因此,对脊柱骨折的有效治疗具有十分重要的意义。
在对脊柱骨折或错位进行的一些手术中要使用固定板和钉,固定板利用穿过固定板的骨紧固件而紧固于脊柱的骨组织上,使两个或多个椎骨主体结合以使脊柱的一部分固定在需要的位置上。所述固定板必须满足在长期使用中与脊柱的稳固性和***的可靠性,保证骨紧固件不会松开或从板上退出,确保板与骨之间的固定。
对此,现有技术中公开了一些脊柱骨板,如中国专利文献CN203001098U中公开的颈椎前路钢板,其中设置了固定环,采用了胀紧防脱出同时螺纹防脱位的设计,方便螺钉多角度固定;但是在该技术方案中,螺钉植入后通过防脱螺纹来实现防脱效果,难以实现微动效果,不利于术后愈合。且应用于脊柱的板与用于人体其他部位板还有所不同,骨板不能太厚,所以即使钉头外侧完全设置螺纹、钉孔内完全设置螺纹,两者如此配合也无法实现稳定的锁定效果,植入物一旦植入人体,在人体内存在的时间很长,同时随着人的动作的进行不断的受力,螺钉容易发生松动,因此,有效防退也是待解决的问题之一。
发明内容
为此,本发明需要解决的技术问题在于,现有技术中的脊柱骨板存在固定不牢固、愈合慢的问题,从而提供了一种固定牢固且利于愈合的脊柱固定***。
为解决上述技术问题,本发明的脊柱固定***提供了一种脊柱固定***,包括骨板和螺钉,所述骨板包括板本体、板孔以及***板孔的钉孔套;所述钉孔套由弹性材料制成,与所述板孔之间设有相互结合以防止所述钉孔套转动的卡合部;所述钉孔套上设有贯通所述板上表面和下表面的孔,供螺钉穿过,所述钉孔套上表面设有向内延伸的凸缘,所述凸缘下方设有向下的凸起;至少一个所述螺钉用于***所述钉孔套,所述螺钉的钉头上表面有凹槽,与所述钉孔套上的凸起相配合;所述螺钉的杆部具有上段和下段,所述上段具有第一种螺纹,所述下段包括第二种螺纹,第一种螺纹的齿顶宽度大于第二种螺纹的齿顶宽度,所述上段尾部具有第三种螺纹。
所述钉孔套向下的凸起高度小于所述钉头表面的凹槽深度。
所述钉孔套向下的凸起的底面和内表面为粗糙表面。
所述上段的长度是所述下段长度的至少两倍。
所述第三种螺纹占所述上段的至少四分之一。
所述下段具有中空结构,所述中空结构表面具有内螺纹。
在所述下段中空结构内设弹性螺纹外套,所述弹性螺纹外套内侧设有内凹槽,所述弹性螺纹外套内凹槽的内径大于第三种螺纹的螺旋宽度,所述第三种螺纹设在所述弹性螺纹外套的内凹槽内形成一体结构,与所述内螺纹配合锁定。
所述骨板本体底面和所述第二种螺纹外表面具有网格状结构。
所述网格状结构为网状晶格结构,所述晶格结构的相对两个晶格平面的距离为0.01-0.05mm。
所述板本体的钉孔位置处为脊状凸起。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点。
1)本发明的脊柱固定***中,***骨板板孔的钉孔套上表面设有向内延伸的凸缘,所述凸缘下方设有向下的凸起,螺钉与板上的钉孔套配合,钉头上表面有凹槽,与所述钉孔套上的凸起相配合。由于钉孔套与钉头之间存在空隙,允许钉头发生微动,促进骨折愈合;同时,如果螺钉头在钉孔套内发生微动、螺钉有退出趋势时,凸缘下的凸起会抵住钉头上的凹槽,不仅从上方提供阻止钉头向上退出的力,也从侧面给出阻止钉头在侧方向移动的力,全面阻止钉头退出。
优选地,钉孔套中向下凸起的底面和内表面为粗糙表面,如设有凸点、波纹或尖刺,进一步加强与钉头的固定。
2)本发明的螺钉上下段之间采用螺纹配合,并在上段尾部螺纹处套设弹性螺纹外套,与下段内螺纹结合,这种独特的结合方式,保证了螺钉整体的微动效果。本发明的螺钉连接处具有环向缝隙,在过度受力的情况下,这种缝隙可以导向螺钉断裂区,分体式设计还方便取出断钉,方便翻修。
3)本发明的脊柱固定***,所述骨板本体底面和所述第二种螺纹外表面具有网格状结构,增加了与骨面之间的把持力,且抗压能力强,起到加强固定的作用。
附图说明
图1为本发明的脊柱固定***的分解图;
图2为本发明的脊柱固定***中的钉孔套与螺钉配合的侧视图;
图3为本发明的脊柱固定***的另一种钉孔套的侧视图;
图4为本发明的脊柱固定***中的螺钉头部的立体图;
图5为本发明的脊柱固定***中的螺钉杆部的立体图;
图6为本发明的脊柱固定***中的上段螺纹结构的局部放大图;
图7为本发明的脊柱固定***中的螺钉杆部的分解图;
图8为本发明的脊柱固定***中的螺钉上段尾部与弹性外套结合示意图;
图9为本发明的底面具有晶格结构层的脊柱固定***的立体图;
图10为图7中晶格结构的局部放大图。
附图标记
1-骨板,
2-螺钉,21-凹槽,杆部上段-22,杆部下段-23,上段尾部-221,开槽222,突起223,螺旋开槽224,螺纹外套24,
3-骨板本体,4-板孔,5-钉孔套,51-卡合部,52-凸缘,53-凸起,6-第一端,7-第二端,8-连接段,9-脊突,10-晶格结构层,11-十四面体晶格结构。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的脊柱固定***作进一步地详细描述。
如图1至4所示,本发明的脊柱固定***用于稳定脊骨,由钛合金或者PEEK制成,包括骨板1和螺钉2,所述骨板1包括板本体3、板孔4以及***板孔的钉孔套5;骨板具有第一端6和第二端7,第一端6和第二端7之间有一个或多个连接段8,第一端、第二端以及每一连接段上都有一对板孔4。板孔4内有与其配合的钉孔套5,所述钉孔套5由弹性材料制成,所述弹性材料为记忆合金或弹性聚合物材料,钉孔套5与所述板孔之间设有相互结合以防止所述板孔套转动的卡合部51;所述钉孔套5上设有贯通所述板上表面和下表面的孔,供螺钉穿过,所述钉孔套上表面设有向内延伸的凸缘52,所述凸缘52下方设有向下的凸起53。
所述螺钉2由钛合金或PEEK材料制成,与板上的钉孔套5配合;所述螺钉的钉头上表面有凹槽21,与所述钉孔套上的凸起相配合。所述螺钉钉头表面的凹槽21从上表面向下延伸,占整个钉头高度的1/10至1/4。所述凹槽设置在钉头上表面外周,在半径的1/3至1/20区域内。所述钉孔套向下的凸起高度小于所述钉头表面的凹槽深度。
在图2所示的实施方式中,所述螺钉钉头表面的凹槽21从上表面向下延伸,占整个钉头高度的约1/10;凹槽21设置在钉头外周占半径的1/5至1/15区域内;所述钉孔套向下的凸起高度小于钉头表面的凹槽深度。与图3所示的钉孔套相配合的螺钉,钉头表面的凹槽21从上表面向下延伸,占整个钉头高度的约1/8;凹槽21设置在钉头外周占半径的1/10至1/4区域内。
在其他的实施方式中,钉孔套中向下凸起的底面和内表面可以设置为粗糙表面,设置有凸点,也可设置为波纹或尖刺,增加与螺钉头的摩擦力。
如图5所示,螺钉杆部限定纵轴Y,该螺钉杆部包括上段22和下段23,上段22具有尾部221,上段22上具有第一种螺纹结构,在第一种螺纹结构上沿纵向方向设有间隔的开槽222,开槽的形状可以为梯形凹槽,矩形开槽,或者曲线凹槽。所述上段22的长度是所述下段长度的至少两倍。
如图6所示,与开槽相邻设置的是相应的螺纹突起223,这里的突起是相对凹槽而言的,即:第一种螺纹在开槽处和突起处齿顶到内杆的距离是不相同的,且在开槽部分,螺纹齿顶到内杆的距离也是非均一值。开槽螺纹222的齿顶到内杆的距离大于等于0。纵向开槽222沿径向上的最大宽度d1小于等于螺纹突起沿径向的最大宽度d2。在螺纹突起223上,沿径向方向还设有1~2道螺旋开槽224。这种开槽设计增大了螺钉与骨接触的表面积,可以有效促进骨整合。此外,纵向开槽结构的设计,使第一种螺纹在环向上增加剪切力,便于进钉。下段23的外表面设有第二种螺纹,第二种螺纹的齿顶宽小于第一种螺纹的齿顶宽,第二种螺纹的螺距大于等于第一种螺纹的螺距,第一种螺纹沿径向的最大深度与第二种螺纹沿径向的深度h相同。
如图5、图7所示,上段尾部上设有第三种螺纹结构,其螺距大于等于第二种螺纹螺距。所述第三种螺纹占所述上段的至少四分之一。下段23为中空结构,具有内螺纹,其内螺纹与第三种螺纹的螺纹匹配,将上下两段靠螺纹配合锁紧连接,下段23中空结构的内表面也可以设计成锥面,相应的尾部221表面用锥面取代螺纹,两者也可以通过锥度配合锁紧。该螺钉还包括一个弹性螺纹外套24,该弹性螺纹外套24内侧设有螺旋内槽,套在尾部的第三种螺纹上,该螺旋外套的内槽的内径比第三种螺纹螺旋宽度大(螺旋宽度即螺纹的最大外径),弹性螺旋外套的起点出具有可以卡在尾部221螺纹紧邻起点的卡槽内,保证两者牢固连接。在该实施例情况下,下段23中空结构的内螺纹螺距与弹性螺纹外套及第三种螺纹的螺距均保持一致。安装时,先将螺纹外套24套设在第三种螺纹上,然后拧入下段内螺纹中,因为螺纹外套的内槽的内径比第三种螺纹的螺旋宽度大,这样可以保证相邻椎体运动时产生微动,减小脊椎相邻节段坚强固定造成的应力集中,促进骨组织的整合。
如图6所示,下半段3的螺纹表面设有粗糙结构,该粗糙表面结构可以占第二种螺纹的整个部分,也可以占第二种螺纹表面积的一半以上,该粗糙网格状结构采用的是晶格结构。为了使网状结构321更好地附着在下段螺钉螺纹的表面上,不容易整体移位或脱落。在螺纹的表面上可以通过化学表面处理或3D打印的方法形成粗糙表面32。
在其他的实施方式中,如图1所示,板本体设置为波浪形脊突状,将板孔设置于脊突处,增加了板孔处的厚度,可提高螺钉处的固定强度。
如图9所示的实施方式中,板本体的底面有晶格结构层10,所述晶格结构为环形网状十四面体晶格结构11,所述晶格结构11的相对两个晶格平面的距离为0.01-0.05m,优选为0.02mm,其中十四面体的一个面平行于板本体的底面。晶格结构是组成物质的基础单位,不同于其他的三维网状结构,增加摩擦力的同时,具有更好的稳定性和抗压强度,本实施例中,网状结构采用的是稳定性优异的环形网状十四面体晶格结构,增加了表面粗糙度、提高了板的稳定性。其中的环形网状十四面体的一个面大体平行于板本体的底面。所述网状结构相当于骨板厚度的十分之一。当然,其厚度也可设置成其他数值。本发明中设置成此厚度是兼顾骨板整体厚度和对骨板固定强度的要求,保证骨板切迹不至太高,又有效提高了骨板对骨的把持力,提高了固定强度和稳定性。下半段3的螺纹表面的粗糙结构可以是相同的晶格结构,其中的环形网状十四面体的一个面大体平行于螺钉杆的纵轴方向,
制造上述固定***的方法包括如下步骤:采用传统的精密铸造工艺制造骨板本体,在骨板下表面形成网状结构;网状结构采用3D打印技术形成,在本发明中为环状十四面体晶格结构,其中的一个面平行于骨板的下表面。
使用该固定***时,由于钉孔套5由弹性材料制成,螺钉2旋入钉孔套5时,向钉孔两侧挤压凸缘52,旋入钉孔套5后,凸缘52恢复未挤压状态,向下的凸起53位于钉头凹槽上方,凸起的高度小于钉头表面的凹槽深度,钉头在钉孔套内有一定的活动度,能产生微动,促进骨折愈合;同时,如果螺钉向外位移过大,钉孔套上的凸起53会抵住钉头的凹槽,从而侧面和上面都有力阻止钉头退出,且退出力越大,凸起53和凹槽21的配合会越紧密。因此,本发明中的技术方案,用于脊柱的固定,通过对板本体以及板孔、螺钉的设计,全面提高了骨板的固定强度,允许微动,促进骨折愈合。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种脊柱固定***,包括骨板和螺钉,
所述骨板包括板本体、板孔以及***板孔的钉孔套;所述钉孔套由弹性材料制成,与所述板孔之间设有相互结合以防止所述钉孔套转动的卡合部;所述钉孔套上设有贯通所述板上表面和下表面的孔,供螺钉穿过,所述钉孔套上表面设有向内延伸的凸缘,所述凸缘下方设有向下的凸起;
至少一个所述螺钉用于***所述钉孔套,所述螺钉的钉头上表面有凹槽,与所述钉孔套上的凸起相配合;所述螺钉的杆部具有上段和下段,所述上段具有第一种螺纹,所述下段包括第二种螺纹,第一种螺纹的齿顶宽度大于第二种螺纹的齿顶宽度,所述上段尾部具有第三种螺纹。
2.根据权利要求1所述的脊柱固定***,其特征在于:所述钉孔套向下的凸起高度小于所述钉头表面的凹槽深度。
3.根据权利要求1所述的脊柱固定***,其特征在于:所述钉孔套向下的凸起的底面和内表面为粗糙表面。
4.根据权利要求1所示的脊柱固定***,其特征在于,所述上段的长度是所述下段长度的至少两倍。
5.根据权利要求1所述的脊柱固定***,其特征在于,所述第三种螺纹占所述上段的至少四分之一。
6.根据权利要求1所述的脊柱固定***,其特征在于,所述下段具有中空结构,所述中空结构表面具有内螺纹。
7.根据权利要求5所述的脊柱固定***,其特征在于,在所述下段中空结构内设弹性螺纹外套,所述弹性螺纹外套内侧设有内凹槽,所述弹性螺纹外套内凹槽的内径大于第三种螺纹的螺旋宽度,所述第三种螺纹设在所述弹性螺纹外套的内凹槽内形成一体结构,与所述内螺纹配合锁定。
8.根据权利要求1所述的脊柱固定***,其特征在于,所述骨板本体底面和所述第二种螺纹外表面具有网格状结构。
9.根据权利要求7或8所述的脊柱固定***,其特征在于,所述网格状结构为网状晶格结构,所述晶格结构的相对两个晶格平面的距离为0.01-0.05mm。
10.根据权利要求1所述的脊柱固定***,其特征在于:所述板本体的钉孔位置处为脊状凸起。
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