專利名稱：醫(yī)用椎弓根螺釘機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種外科內(nèi)植入的醫(yī)用椎弓根螺釘機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
腰椎滑脫的治療目的是恢復(fù)腰椎正常排列，解除神經(jīng)壓迫和重建脊柱 的穩(wěn)定性。其穩(wěn)定性的維持主要要是通過脊柱融合來實(shí)現(xiàn)的。過去二十多 年，隨著生物力學(xué)的發(fā)展，以椎弓根螺釘及椎間融合器為特征的矯形固定裝
置在手術(shù)應(yīng)用中得到了迅速的發(fā)展，腰椎后路椎間融合術(shù)(PL IF)成為治 療腰椎滑脫的常用有效的方法。其中，椎弓根螺釘在增強(qiáng)腰椎骨接合過程 方面的固定性的價值已經(jīng)被明確地證明。
目前，臨床手術(shù)中應(yīng)用的椎弓根螺釘及連接桿裝置有很多種，世界多 家醫(yī)療器械公司均推出各自的產(chǎn)品。由于椎弓根螺釘及連接桿裝置使用領(lǐng) 域的特殊性及局限性，各公司產(chǎn)品的外形構(gòu)造大致相同，即每個椎弓根螺 釘(pedicle screw)均具有在一個位置容納連接桿(connecting rod )的螺釘 頭(polyaxial head),當(dāng)椎弓根螺釘及連接桿在手術(shù)中安裝到位后，螺釘?shù)?端部被卡具固定在螺釘頭內(nèi)，螺釘頭的鎖緊裝置向下壓緊連接桿，使椎弓 根螺釘、螺釘頭及連接桿之間不再發(fā)生相對運(yùn)動，成為牢固的一體，以增 強(qiáng)腰椎骨結(jié)合的固定性。通過臨床病例總結(jié)及生物力學(xué)實(shí)驗研究，已發(fā)現(xiàn) 椎弓根螺釘?shù)穆葆旑^既是整個裝置連接和鎖緊的關(guān)鍵所在，也是整個裝置 中最脆弱、最容易發(fā)生失穩(wěn)的環(huán)節(jié)。因此，螺釘頭鎖緊固定結(jié)構(gòu)設(shè)計是整 個裝置設(shè)計的關(guān)鍵。
目前，不同公司產(chǎn)品的螺釘頭設(shè)計各有特色，在實(shí)現(xiàn)鎖緊及固定連接 桿的功能方面，主要依靠螺紋旋轉(zhuǎn)鎖緊并下壓固定連接桿，請參閱圖1所 示，螺母旋轉(zhuǎn)鎖緊下壓機(jī)構(gòu)中，螺釘6 、開口卡環(huán)套8和螺釘頭4先行組裝， 螺釘6攻入脊椎骨的椎弓根后，再將連接桿3裝入螺釘頭4的凹槽中，通
過旋轉(zhuǎn)最上端的米制螺母7下行，推動螺釘頭4內(nèi)的連接桿3下壓，推動 開口卡環(huán)套8下行，直到開口卡環(huán)套8完全卡住螺釘6的球面頂端，螺釘6 與螺釘頭4間緊密固定，螺釘6攻入椎弓根時的萬向旋轉(zhuǎn)設(shè)計失效，與螺 釘頭4不再發(fā)生相對運(yùn)動。此時，連接桿3下方貼緊底面，繼續(xù)擰緊米制 螺母7，使其從上方壓緊連接桿3，并且依靠上下方的摩擦力，使連接桿3 不能沿其軸線方向發(fā)生水平移動，從而使螺釘頭4、螺釘6及連接桿3間牢 固固定，避免相對運(yùn)動，增強(qiáng)椎骨接合的固定性及穩(wěn)定性。
通過上述常見的椎弓根螺釘頭的鎖緊設(shè)計，可在臨床手術(shù)中有效的鎖 固連接桿，且結(jié)構(gòu)緊湊，操作也較為便利。但在長期的臨床使用中，發(fā)現(xiàn) 此類螺紋鎖緊并固定連接桿的設(shè)計中，仍然存在明顯的缺點(diǎn)，主要如下
1、 為使最上端的螺母更牢固的壓緊下方的連接桿，在臨床操作中通常 需要極限擰轉(zhuǎn)，以確保螺母鎖緊壓實(shí)。過力的鎖緊螺母很可能對結(jié)構(gòu)部件 造成破壞，而且過力旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的螺紋永久變形，使得裝置難以拆卸以及重 復(fù)使用。
2、 螺母7承擔(dān)了鎖緊及固定連接桿的雙重功能。由于椎弓根螺釘及連接 桿整體結(jié)構(gòu)非常精巧，螺母與螺釘頭內(nèi)壁聯(lián)結(jié)均采用細(xì)牙螺紋，螺距小， 昇角小，自鎖性能更好。但細(xì)牙螺紋不耐磨損，承受強(qiáng)外力時易變形。該 裝置植入人體后，由于人體腰椎自然的生理運(yùn)動，椎弓根螺釘頭的螺紋部 分長時間承受外力，很容易從初期的彈性變形發(fā)展為塑性變形，難以緊密 固定下方連接桿，連接桿在螺釘頭內(nèi)易出現(xiàn)松動，最終導(dǎo)致裝置整體失穩(wěn)。
3、 當(dāng)螺母從上方鎖緊固定連接桿后，其作用力可以限制連接桿沿螺釘 頭軸線方向的垂直運(yùn)動，連接桿沿自身軸線方向的水平運(yùn)動主要靠摩擦力 限制。而上方螺母與連接桿間的接觸往往是線接觸甚至點(diǎn)接觸，能產(chǎn)生的 摩擦力非常有限，連接桿容易在人體運(yùn)動時受外力發(fā)生沿自身水平方向的 運(yùn)動，固定裝置失效。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種具 有一定剛度和柔度，便于手術(shù)中椎弓根螺釘旋進(jìn)，同時可調(diào)節(jié)椎弓根螺釘
旋進(jìn)方向；椎弓根螺釘?shù)轿缓?，連接桿頭部放入椎弓根螺釘頭的U槽內(nèi)， 將壓蓋圓柱體兩側(cè)帶有斜面凸臺的壓蓋旋轉(zhuǎn)90° ，使斜面凸臺完全嵌入螺 釘頭內(nèi)壁對應(yīng)的斜面凹槽內(nèi)，凸臺表面與凹槽表面緊密貼和，依靠斜面間 的壓力和摩擦力實(shí)現(xiàn)自鎖及固定下方連接桿，以確保螺釘頭、螺釘及連接 桿間不再發(fā)生相對運(yùn)動，成為牢固的一體，增強(qiáng)椎骨間結(jié)合的固定性；當(dāng) 有必要退出連接桿和椎弓根螺釘時，上述結(jié)構(gòu)可快捷打開自鎖，不破壞拆 卸裝置，利于裝置重復(fù)使用。同時采用自鎖功能與壓緊固定功能分開設(shè)計 的新方法，將斜面自鎖機(jī)構(gòu)與壓緊固定機(jī)構(gòu)設(shè)計為上下獨(dú)立的椎弓根螺釘 機(jī)構(gòu)。
本實(shí)用新型的目的可以通過以下措施來達(dá)到
這種醫(yī)用椎弓根螺釘機(jī)構(gòu)，包括螺釘頭，該螺釘頭上端徑向凹設(shè)U槽 內(nèi)嵌套一連接桿，該螺釘頭下端圓心部位軸向通孔內(nèi)套設(shè)一自攻螺釘，其 特殊之處在于所述螺釘頭U槽內(nèi)位于連接桿的上方嵌設(shè)一壓蓋襯套，該 壓蓋襯套上端的螺釘頭U槽內(nèi)嵌設(shè)一壓蓋，螺釘頭與螺釘間套設(shè)一卡簧； 當(dāng)壓蓋在螺釘頭U槽內(nèi)旋轉(zhuǎn)一定角度時，與螺釘頭內(nèi)壁徑向凹槽形成斜面 自鎖，且隨該壓蓋的旋轉(zhuǎn)下行，推動其底部的壓蓋襯套向下以緊固其下方 的連接桿，限制連接桿的水平運(yùn)動。
本實(shí)用新型的目的還可以通過以下措施來達(dá)到
所述壓蓋由一圓柱體、其上方圓心部位凹設(shè)便于手術(shù)器械插入進(jìn)行旋 轉(zhuǎn)的角孔、該圓柱體外壁下方的兩側(cè)分別設(shè)有與該圓柱體底端呈同一平面 且一體成型的斜面凸臺、該圓柱體底平面圓心部位向下凸設(shè)的圓柱銷子組成。
所述圓柱體兩側(cè)斜面凸臺的上表面均為斜面，兩斜面凸臺呈反對稱分布。
所述圓柱體兩側(cè)斜面凸臺的斜面下端分別切削出一小塊傾斜角度更大 的倒角，使壓蓋在放置過程中，更容易進(jìn)入螺釘頭內(nèi)壁的斜面凹槽。
所述斜面凸臺的斜面傾斜角度優(yōu)選為3。 ~ 6°。
所述螺釘頭由 一圓柱體、其上部徑向凹設(shè)供壓蓋斜面凸臺嵌套的貫通 凹槽、凹槽所分隔的二圓柱體內(nèi)壁上端對應(yīng)部位分別凹設(shè)的斜面凹槽、圓 柱體圓心部位軸向設(shè)有與凹槽垂直相貫的通孔組成。
所述壓蓋襯套由一長方體的襯套體、其長方形平面的上表面，該上表 面正中開設(shè)供壓蓋底部凸設(shè)圓柱銷子嵌套的透子L，該襯套體下表面切削成 的圓弧面組成。
所述壓蓋底部凸設(shè)圓柱銷子的直徑略小于壓蓋襯套上表面透孔的直 徑，壓蓋的圓柱銷子插入壓蓋襯套的透孔后，壓蓋與壓蓋襯套的中軸始終 保持一致，且壓蓋不受其下方壓蓋襯套定位的限制，可自由轉(zhuǎn)動。
所述壓蓋襯套下表面的圓弧面的半徑尺寸略微大于連接桿的半徑尺 寸，使壓蓋襯套下端的圓弧面能以面接觸方式壓緊其下方的連接桿。
所述螺釘頭圓柱體圓心部位軸向設(shè)有的通孔由圓柱體底端的喇叭口 、 其上端的的一段直孔、直孔上端以向上發(fā)散喇叭孔所接的直徑大于直孔的 內(nèi)孔、該內(nèi)孔上端沿圓柱體內(nèi)壁凹設(shè)供卡簧嵌套的凹槽、該凹槽上方呈收 縮狀的錐孔以及與斜面凹槽相貫并延至圓柱體上端面的一段通孔組成。
本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)
1、本實(shí)用新型采用斜面自鎖機(jī)構(gòu)，只需將兩側(cè)帶有斜面凸臺的壓蓋旋 轉(zhuǎn)90° , {吏斜面凸臺完全嵌入螺釘頭內(nèi)壁對應(yīng)的斜面凹槽內(nèi)。有必要拆卸 裝置時，將壓蓋反向旋轉(zhuǎn)90。退出斜面凹槽即可。操作簡便，自鎖可靠， 無變形破壞，容易拆卸重用。2、 通常設(shè)計中螺母(或螺桿)承擔(dān)了鎖緊及固定連接桿的雙重功能。 本實(shí)用新型采用自鎖功能與壓緊固定功能分開設(shè)計的新方法，將斜面自鎖 機(jī)構(gòu)與壓緊固定機(jī)構(gòu)設(shè)計為上下獨(dú)立。自鎖更穩(wěn)固，壓緊固定機(jī)構(gòu)幾乎不 會出現(xiàn)塑性變形而失效。
3、 本實(shí)用新型中實(shí)現(xiàn)壓緊固定功能的壓蓋襯套下端切削成圓弧面，圓 弧面的半徑尺寸略微大于連接桿的半徑尺寸，使壓蓋襯套下端的圓弧面能 以面接觸方式壓緊下方的連接桿，能產(chǎn)生足夠的摩擦力限制連接桿的水平運(yùn)動。


圖1是現(xiàn)有常見椎弓根螺釘裝置的分解圖。
圖2是本實(shí)用新型椎弓根螺釘裝置的裝配圖。
圖3是本實(shí)用新型椎弓根螺釘裝置的分解圖。
圖4是本實(shí)用新型椎弓根螺釘?shù)穆葆旑^的橫截面剖視圖。
圖5是圖4的A-A向剖面視圖。
圖6是本實(shí)用新型椎弓根螺釘壓蓋的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7是本實(shí)用新型椎弓根螺釘?shù)膲荷w上端面結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖8是本實(shí)用新型椎弓根螺釘?shù)膲荷w下端面結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖9是本實(shí)用新型椎弓根螺釘?shù)膲荷w襯套的結(jié)構(gòu)立體圖。
圖IO是本實(shí)用新型椎弓根螺釘?shù)膲荷w襯套的側(cè)視圖。
圖11是本實(shí)用新型椎弓根螺釘?shù)穆葆斀Y(jié)構(gòu)立體圖。
圖12是圖11的左視圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型下面將結(jié)合附圖作進(jìn)一步詳述
請參閱圖2 ~圖12所示，系本實(shí)用新型應(yīng)用于腰椎后路固定的椎弓根 螺釘?shù)膶?shí)施例。
一種椎弓根螺釘，包括自攻螺釘6和螺釘頭4,螺釘頭4開有安裝連接 桿3的U型槽41。所述斜面自鎖機(jī)構(gòu)，為帶有斜面凸臺ll的壓蓋l，與螺 釘頭4內(nèi)壁尺寸相當(dāng)?shù)男泵姘疾?2配合實(shí)現(xiàn)。壓蓋l中心為圓柱體，圓柱 體上方開六角孔13，便于插入手術(shù)器械進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，圓柱體兩側(cè)帶有呈反對 稱分布的斜面凸臺U。斜面凸臺11上表面為斜面12，斜面12的傾斜角度 優(yōu)選為3。 ~6° 。兩側(cè)斜面12的下端切削出一小塊傾斜度更大的倒角14， 使壓蓋1在旋轉(zhuǎn)過程中，更容易進(jìn)入螺釘頭4內(nèi)壁的斜面凹槽42。壓蓋1 圓柱體下端與兩側(cè)凸臺的下端連成一平面15，平面中心帶有一小圓柱銷子 16。
所述壓緊固定機(jī)構(gòu)壓蓋襯套2為一長方體，上表面為長方形平面21， 長方形平面21正中開圓孔22，壓蓋襯套2下方切削成圓弧面23。壓蓋1 下端的小圓柱銷子16可對中嵌入壓蓋襯套2上表面的圓孔22。壓蓋襯套2 下端圓弧面23的半徑尺寸略微大于連接桿3的半徑尺寸，使壓蓋襯套2下 端的圓弧面23能以面接觸方式壓緊下方的連接桿3。
所述螺釘6由設(shè)有外螺紋的螺釘本體61 ，其頭部球面62車環(huán)紋、頂端 開方孔64，其尾部為圓錐頭63。所述卡簧5與螺釘6頭部球面62的環(huán)紋 配合，可實(shí)現(xiàn)螺釘植入到位后的固定。
使用過程
先將螺釘6裝入螺釘頭4的內(nèi)孔43中，螺釘6頭部球面62與螺釘頭4 的內(nèi)孔43配合，形成螺釘6旋進(jìn)角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。植入螺釘6時，手術(shù)器械 插入螺釘6頂端方孔64，將其旋進(jìn)脊椎骨的椎弓根。螺釘6尾部為圓錐頭 63，便于手術(shù)時螺釘6在椎弓根中旋進(jìn)。且旋進(jìn)角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)使螺釘6有 三個旋轉(zhuǎn)方向的自由度，因此螺釘6深入椎弓根的角度可以調(diào)節(jié)，以適用 手術(shù)中必要時調(diào)節(jié)螺釘6旋入椎弓根角度的要求。
螺釘6在椎弓根中植入到位后，將卡簧5裝入螺釘頭4對應(yīng)的凹槽44
中，卡簧5的內(nèi)環(huán)卡住螺釘6頭部62的球面環(huán)紋，鉗制螺釘6頭部球面62 在螺釘頭4內(nèi)孔43中的轉(zhuǎn)動，使螺釘6與螺釘頭成為一體，不再發(fā)生相對 運(yùn)動。
將連接桿3放入螺釘頭4的U型槽41中，從上方放入壓蓋襯套2。壓 蓋襯套2下端圓弧面23與連接桿3表面充分接觸。
再將壓蓋1放入螺釘頭4的U型槽41中，壓蓋1兩側(cè)的斜面凸臺11 置于U型槽41的開口處。使壓蓋1下端的小圓柱銷子16對中嵌入壓蓋襯 套2上表面21中心的圓孔22。
鎖緊連接桿3時，將壓蓋1旋轉(zhuǎn)90° ，使斜面凸臺11完全嵌入螺釘頭 4內(nèi)壁對應(yīng)的斜面凹槽42內(nèi)，凸臺11表面與凹槽42表面緊密貼和，依靠 斜面間的壓力和摩擦力實(shí)現(xiàn)自鎖。同時壓蓋1隨旋轉(zhuǎn)下行一定距離，推動 下方的壓蓋襯套2下壓，使壓蓋襯套2下方的圓弧面23緊壓連接桿3。使 螺釘6、螺釘頭4和連接桿3成為牢固的一體，增強(qiáng)椎骨間結(jié)合的固定性。
由于壓蓋1下端小圓柱銷子16的直徑，略小于壓蓋襯套2上表面21 圓孔22的直徑。壓蓋1的小圓柱銷子16插入壓蓋襯套2的圓孔22后，壓 蓋1和壓蓋襯套2的中軸始終保持基本一致，且壓蓋1在旋轉(zhuǎn)時可不受下 方壓蓋襯套2定位的限制，自由轉(zhuǎn)動。
因某種原因需要將植入后的椎弓根螺釘裝置拆卸時，只需將壓蓋1反 向旋轉(zhuǎn)90° ，解除自鎖，即可無破壞分解零件，并可重復(fù)使用。
所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，凡依本實(shí)用新型權(quán)利要求范圍所 做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本實(shí)用新型權(quán)利要求的涵蓋范圍。
權(quán)利要求1、一種醫(yī)用椎弓根螺釘機(jī)構(gòu)，包括螺釘頭，該螺釘頭上端徑向凹設(shè)U槽內(nèi)嵌套一連接桿，該螺釘頭下端圓心部位軸向通孔內(nèi)套設(shè)一自攻螺釘，其特征在于所述螺釘頭U槽內(nèi)位于連接桿的上方嵌設(shè)一壓蓋襯套，該壓蓋襯套上端的螺釘頭U槽內(nèi)嵌設(shè)一壓蓋，螺釘頭與螺釘間套設(shè)一卡簧；當(dāng)壓蓋在螺釘頭U槽內(nèi)旋轉(zhuǎn)一定角度時，與螺釘頭內(nèi)壁徑向凹槽形成斜面自鎖，且隨該壓蓋的旋轉(zhuǎn)下行，推動其底部的壓蓋襯套向下以緊固其下方的連接桿，限制連接桿的水平運(yùn)動。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述醫(yī)用椎弓根螺釘機(jī)構(gòu)，其特征在于所述壓蓋由一 圓柱體、其上方圓心部位凹設(shè)便于手術(shù)器械插入進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的角孔、該圓柱體外 壁下方的兩側(cè)分別設(shè)有與該圓柱體底端呈同一平面且一體成型的斜面凸臺、該 圓柱體底平面圓心部位向下凸設(shè)的圓柱銷子組成。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述醫(yī)用椎弓根螺釘機(jī)構(gòu)，其特征在于所述圓柱體兩 側(cè)斜面凸臺的上表面均為斜面，兩斜面凸臺呈反對稱分布。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述椎弓根螺釘機(jī)構(gòu)，其特征在于所述圓柱體兩 側(cè)斜面凸臺的斜面下端分別切削出一小塊傾斜角度更大的倒角，使壓蓋在放置 過程中，更容易進(jìn)入螺釘頭內(nèi)壁的斜面凹槽。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述椎弓根螺釘機(jī)構(gòu)，其特征在于所述斜面凸臺的斜 面傾斜角度優(yōu)選為3° ~ 6°。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述椎弓根螺釘機(jī)構(gòu)，其特征在于所述螺釘頭由一圓 柱體、其上部徑向凹設(shè)供壓蓋斜面凸臺嵌套的貫通凹槽、凹槽所分隔的二圓柱 體內(nèi)壁上端對應(yīng)部位分別凹設(shè)的斜面凹槽、圓柱體圓心部位軸向設(shè)有與凹槽垂 直相貫的通孔組成。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述椎弓根螺釘機(jī)構(gòu)，其特征在于所述壓蓋襯套由一 長方體的襯套體、其長方形平面的上表面，該上表面正中開設(shè)供壓蓋底部凸設(shè) 圓柱銷子嵌套的透子L，該襯套體下表面切削成的圓弧面組成。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述椎弓根螺釘機(jī)構(gòu)，其特征在于所述壓蓋底部凸設(shè) 圓柱銷子的直徑略小于壓蓋襯套上表面透孔的直徑，壓蓋的圓柱銷子插入壓蓋 襯套的透孔后，壓蓋與壓蓋襯套的中軸始終保持一致，且壓蓋不受其下方壓蓋 襯套定位的限制，可自由轉(zhuǎn)動。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述椎弓根螺釘機(jī)構(gòu)，其特征在于所述壓蓋襯套下表 面的圓弧面的半徑尺寸略微大于連接桿的半徑尺寸，使壓蓋襯套下端的圓弧面 能以面接觸方式壓緊其下方的連接桿。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述醫(yī)用椎弓根螺釘機(jī)構(gòu)，其特征在于所述螺釘頭 圓柱體圓心部位軸向設(shè)有的通孔由圓柱體底端的喇叭口 、其上端的的一段直孑L、 直孔上端以向上發(fā)散喇叭孔所接的直徑大于直孔的內(nèi)孔、該內(nèi)孔上端沿圓柱體 內(nèi)壁凹設(shè)供卡簧嵌套的凹槽、該凹槽上方呈收縮狀的錐孔以及與斜面凹槽相貫 并延至圓柱體上端面的一段通孔組成。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種外科內(nèi)植入的醫(yī)用椎弓根螺釘機(jī)構(gòu)。包括螺釘頭，該螺釘頭上端徑向凹設(shè)U槽內(nèi)嵌套一連接桿，該螺釘頭下端圓心部位軸向通孔內(nèi)套設(shè)一自攻螺釘，所述螺釘頭U槽內(nèi)位于連接桿的上方嵌設(shè)一壓蓋襯套，該壓蓋襯套上端的螺釘頭U槽內(nèi)嵌設(shè)一壓蓋，螺釘頭與螺釘間套設(shè)一卡簧；當(dāng)壓蓋在螺釘頭U槽內(nèi)旋轉(zhuǎn)一定角度時，與螺釘頭內(nèi)壁徑向凹槽形成斜面自鎖，且隨該壓蓋的旋轉(zhuǎn)下行，推動其底部的壓蓋襯套向下以緊固其下方的連接桿，限制連接桿的水平運(yùn)動。
文檔編號A61B17/92GK201185960SQ20082009364
公開日2009年1月28日 申請日期2008年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月25日
發(fā)明者劉偉強(qiáng) 申請人:劉偉強(qiáng)