专利名称：可预警的椎弓根螺锥的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种外科手术器具，特别是脊柱手术椎弓根钉植 入时使用的椎弓根螺锥。
背景技术：
椎弓根螺钉内固定是脊柱外科最常用的技术，准确置入螺钉是手 术成败的关键。椎弓根螺钉置入技术已在各大医院普及，国内外现有 的椎弓根螺钉置入技术主要有1、骨性标志定位法，即徒手操作技 术；在螺钉置入椎体过程中，不借助任何其他特殊的设备，这种方法 带有一定的盲目性，完全依靠术者的经验和感觉进行操作。2、 X线 辅助透视技术；在椎弓根钉置入之前，先在椎弓根内置入一标志性金 属物体，然后用C形臂或G形臂进行X线摄影，通过二维成像来确 定置入物的位置。这种方法在国内已被普遍使用，但是这些设备体积 大，移动不方便，手术过程中患者和术者都要受到多次射线照射，而 且X线成像只具有二维性，具有一定的局限性。3、图像导航技术； 是近几年脊柱手术新兴的手术方法，脊柱手术导航系统是术前获取脊 柱局部X线、CT、 MRI，利用数字成像重建出患者的三维模型影像， 手术医生即可操作脊柱外科软件在此影像基础上进行术前计划，并可 模拟进程，实际椎弓根钉置入过程中系统红外线摄像头动态追踪手术 器械相对患者解剖结构的当前位置，并明确显示在患者的二维或三维 影像资料上。这项技术只能提供相关部位二维导航影像，操作复杂繁 琐，周期长，花费高，不适合我国的国情，现在应用并不广泛。
椎弓根系统内固定手术时使用的椎弓根螺锥，具有供医生握持的 锥体，锥体前端固定头部是楔形的螺杆。在椎弓根螺钉置入前钻孔的 过程中，由于人具有个体差异，椎体骨质硬度亦不相同，尤其是骨质 疏松的患者，椎弓根螺锥的螺杆头部极易穿透患者椎体，而损伤椎体
前面或侧面的重要神经血管，甚至误入椎管内损伤脊髓，造成截瘫； 即使是手术技术高超和经验丰富的医生也难免出现偏差。由于脊柱解 剖的复杂性和二维图像(指手术过程中使用CT或X线透视后成像)的 局限性，螺钉的误置率据报道高达20-30%。另外，术中还需借助C形 臂，G形臂以及螺旋CT进行扫描定位，确定椎弓根螺钉置入的位置， 这些设备不但体积大，移动困难，花费高，使用过程中患者体位变换 频繁，延长了手术时间，增加了感染机率，而且多次射线辐射后，对 患者及医护人员身体造成很大损伤。
实用新型内容
本实用新型旨在提供一种在螺锥误入患者椎管或穿透椎体之前 可自动发出预警提示，避免损伤重要神经或血管的可预警的椎弓根螺 锥。
本实用新型的技术方案是可预警的椎弓根螺锥，锥体前端设置 具有楔形头部的螺杆；锥体内设中空的空间，该空间中固定安装压力 变换器和提示器；螺杆的尾部伸入该空间中，压力变换器的压敏端面 与螺杆的尾部轴向接触；压力变换器的输出部与位于锥体尾部的提示 器相连接。当手术中从锥杆传递的压力增加使压力变换器的输出在提 示器产生相应预警提示，术者可根据该提示改变进锥方向和角度
一种实施结构是所述锥体前端设插接螺杆尾部的轴向插孔，该 插孔开有卡槽；螺杆尾部的侧表面设有翼状凸起，螺杆的尾部及其翼 状凸起与锥体前端的插孔及其卡槽成滑动配合。螺杆头部受力时，螺 杆的尾部会微微向压电变换器压敏端面滑动，抵消对压电变换器压敏 端面受力后的变形；保持手术中螺杆的反作用力始终能作用到压电变 换器的压敏端面。
特别是所述螺杆尾部的轴向端面呈半圆球形。螺杆的尾部与压 电变换器的压敏端面形成安全的点接触。
所述螺杆头部的楔形劈尖处呈扁平状或扁弧状。使螺杆具有较好 的钻孔效果。
一种实施方式是采用电子学的处理方法所述的压力变换器为压 电变换器，提示器为具有报警阈值调节机构的报警器；压电变换器的 压敏端面与螺杆的尾部轴向接触；压电变换器的输出线与报警器成电 连接；报警器的报警阈值调节机构设在锥体的表面。从锥杆传递的压 力使压电变换器输出的电能超过报警阈值调节机构设定的阈值时，压 电变换器输出的电能使报警器即刻发出预警警报，提示术者改变进锥 方向和角度。
所述的报警器为声光报警器。警报器可以同时发出灯光报警和声 音报警，有明显的预警提示作用。
另一种实施方式是采用机械的处理方法所述的压力变换器包含 压力/位移变换机构和位移/转动变换机构，提示器为具有指针转轴的 指示表；压力变换器的压敏端面设在压力/位移变换机构的前端，压 力/位移变换机构的位移输出部连接位移/转动变换机构的位移输
部；位移/转动变换机构的转动输出部连接指示表的指针转轴。在椎 弓根螺钉手术中钻孔时，螺锥误入椎管或穿透椎体之前，从锥杆传递 的压力增加使压力变换器的压力/位移变换机构产生位移输出，该位 移输出使位移/转动变换机构产生转动输出，该转动输出使指示表的 指针偏转，提示术者改变进锥方向和角度在推荐实施例中所述压力/位移变换机构具有筒形的壳体、挡 板、弹簧和挡板连杆；挡板为压力变换器的压敏端面设在壳体前端的 开口内；弹簧设在壳体内且两端分别顶抵挡板和壳体的底部；挡板连 杆的前端固定在挡板上，挡板连杆的后端为压力/位移变换机构的位 移输出部穿过壳体底部的过孔连接位移/转动变换机构的位移输入 部。利用弹簧的变形力，将压力转换为沿锥体轴向的位移；结构简单， 易于实现。在推荐实施例中所述位移/转动变换机构具有筒形的壳体、齿条、 圆齿轮和一对相互啮合的圆锥齿轮；齿条为位移/转动变换机构的位移 输入部设在壳体前端的开口内并连接压力/位移变换机构的挡板连杆； 圆齿轮和一个圆锥齿轮同轴地安装在壳体前端的开口内，圆齿轮与齿 条啮合；另一个圆锥齿轮的转轴为位移膽动变换机构的转动输出部连 接指示表的指针转轴。利用齿条与圆齿轮的组合，将沿锥体轴向的位 移转换为沿锥体径向的转动，再利用一对相互啮合的圆锥齿轮将沿锥 体径向的转动转换为沿锥体轴向的转动，使锥体尾部的指示表的指针 转动，直观地提示压力的变化。本实用新型可预警的椎弓根螺锥，在锥体内设中空的空间固定安装压力变换器和提示器；螺杆的尾部伸入该空间中与压力变换器的压 敏端面轴向接触；压力变换器的输出部与位于锥体尾部的提示器相连 接。在椎弓根螺钉手术中钻孔时，螺锥误入椎管或穿透椎体之前，从 锥杆传递的压力增加使压力变换器的输出在提示器产生相应预警提 示，术者可根据该提示改变进锥方向和角度。本实用新型克服了原有 手术方法的盲目性，较好地解决了椎弓根螺钉置入前钻孔时力度难于 掌握的难题，可明显提高手术成功率。并且縮短了手术时间，也避免 了手术中患者和医护人员接受过多的X线照射，具有实用性强、操作 简单、移动方便等优点。
图1为本实用新型可预警的椎弓根螺锥一个实施例的剖面结构 示意图。图2为图1实施例中螺杆的立体结构示意图。 图3为图1实施例中锥体的剖面结构示意图。 图4为图1实施例的立体结构示意图。图5为本实用新型可预警的椎弓根螺锥又一个实施例的剖面结 构示意图。图6为本实用新型可预警的椎弓根螺锥再一个实施例的剖面结构 示意图。
具体实施方式
一、实施例一
本实用新型可预警的椎弓根螺锥一个实施例的结构，如图l所示。该可预警的椎弓根螺锥由螺杆1、锥体2、压电变换器3、报警器4 和后盖5组成。螺杆1的结构，请看图2。圆柱形的螺杆1，它的头部11呈楔形。 为使螺杆1具有较好的钻孔效果，螺杆1的头部11楔形劈尖处做成 扁平状或扁弧状。螺杆1的尾部12直径加大，螺杆1的尾部12侧表 面设有一对径向相对的翼状凸起13，螺杆1的尾部12轴向端面14 呈半圆球形。锥体2的结构，请看图3。圆柱形的锥体2，前部向内縮并沿轴 线从前端面向后开出一个插接螺杆1尾部12的轴向插孔20，插孔20 与螺杆1的尾部12成滑动配合。该插孔20的内壁上开有一对径向相 对的卡槽21;这对卡槽21与螺杆1尾部12相应的翼状凸起13成滑 动配合。锥体2内从插孔20向后沿轴线开设出一个直径加大的、中 空的空间22，该空间22的内壁上开出一对径向相对的卡槽23。锥体 2后部的侧壁开有一个阶梯孔24,该阶梯孔24的小头连通锥体2内 的空间22。该空间22的后端25向锥体2的后端敞开，并在锥体2 的后端直径加大到包容两个卡槽23的底面。回到图1:螺杆1设置在锥体2的前端，螺杆1的尾部12插接 在锥体2前部的插孔20中并伸入锥体2内部的空间22中，螺杆1 尾部12的两个翼状凸起13分别卡在锥体2的插孔20的内壁上相应 的卡槽21中。锥体2内部的空间22中顺序安装圆柱形的压电变换器 3和报警器4。压电变换器3为公知技术将压力变换为电能的器件， 为便于固定，我们在其侧表面设有一对径向相对的翼板32。压电变 换器3的两个翼板32紧紧地分别卡在锥体2内空间22的内壁上对应 的卡槽23中，使压电变换器3固定在该空间22中，压电变换器3的 压敏端面31与螺杆1的尾部12半圆球形轴向端面14接触。报警器 4为公知技术的声光报警器，它的本体41外接一个报警阈值调节机 构43、 一个发光二极管44和一个蜂鸣器45;报警阈值调节机构43 通常采用可变电阻。圆柱形的报警器4本体41的两个翼板42紧紧地 分别卡在锥体2内空间22的内壁上对应的卡槽23中，使报警器4的 本体41固定在该空间22中。并使压电变换器3的两个输出线端子 34与报警器4的两个输入端子形成紧密的电连接。报警器4的报警 阈值调节机构43设在锥体1表面的阶梯孔24的大头中，报警阈值调 节机构43的连接线穿过阶梯孔24的小头与本体41相连接。报警器 4灯光报警的发光二极管44和声音报警的蜂鸣器45固定安装在后盖 5上，后盖5固定安装在锥体2空间22的后端25中。发光二极管44 和蜂鸣器45的连接线与本体41相连接。本实施例组装完成后的立体结构，请看图4。实施椎弓根系统内固定手术时患者俯卧位平卧，身体底下垫 "U"形垫。依照手术需要选用硬膜外麻醉或者全身麻醉，麻醉生效 后。先用开口锥开口后，再利用本实施例钻孔。使用本实施例前，根据患者身体状况设定报警器4的报警阈值调 节机构43的阈值,使得锥杆1头部11尖端在患者椎体内正常位置时， 报警器4不会发出声音和灯光报警的闪光。当手术中，锥杆1头部11的尖端在钻孔时螺杆头部受力时，螺杆 1的尾部12会微微向压电变换器3的压敏端面31滑动，抵消对压电
变换器3压敏端面31受力后的变形;保持手术中螺杆1的反作用力始 终能作用到压电变换器3的压敏端面31。 一旦锥杆1头部11的尖端 误入患者椎管或穿透患者椎体之前，从锥杆1传递的压力使压电变换 器3输出的电能超过报警阈值调节机构43设定的阈值时，压电变换器 3输出的电能使报警器4即刻发出警报，发光二极管44即刻闪烁而蜂 鸣器45即刻发出报警的声音，提示手术者改变螺锥的角度和深度，待 位置正确后，发光二极管44停止闪烁且蜂鸣器45停止发出报警的声 音。完成钻孔后，退出本实施例的螺锥。攻丝后，置入直径为6mm 或6.5皿的椎弓根螺钉，然后放上连接杆及横杆，锁固后。冲洗切口， 依次缝合皮下组织、皮肤，手术完毕。二、实施例二本实用新型可预警的椎弓根螺锥又一个实施例的结构，如图5所 示，该可预警的椎弓根螺锥由螺杆6、锥体7、压电变换器8、报警器 9和后盖10组成。圆柱形螺杆6的头部61呈楔形。为使螺杆6具有较好的钻孔效 果，螺杆6的头部61楔形劈尖处做成扁平状或扁弧状。圆柱形的锥体7，前部向内縮并沿轴线从前端面向后开出一个轴 向的过孔。锥体7内从过孔向后沿轴线开设出一个直径加大的、中空 的空间71。锥体7后部的侧壁开有一个阶梯孔，该阶梯孔的小头连 通锥体7内的空间71。该空间71的后端敞开。锥体7前部的侧壁开 有一个螺孔72连通空间71，该螺孔72中安装一个紧固螺钉。锥体7 中部的侧壁开有一个螺孔73连通空间71,该螺孔73中安装一个紧固螺钉。螺杆6设置在锥体7的前端，螺杆6的尾部62固定在锥体7前 部的过孔中并且尾端伸入锥体7内部的空间71中。锥体7的空间71 内顺序安装公知技术的压电变换器8和公知技术的报警器9。压电变 换器8由锥体7前部侧壁螺孔72中的紧固螺钉固定在空间71的前部。 压敏端面81与螺杆6尾部62的轴向端面接触。报警器9为声光报警 器，它的本体91外接一个发光二极管92、 一个蜂鸣器93和一个报 警阈值调节机构94;报警阈值调节机构94通常采用可变电阻。报警 器9的本体91由锥体7中部侧壁的螺孔73中的紧固螺钉固定在空间 71的中部，并使压电变换器8的两个输出线端子82与报警器9的本 体91的两个输入端子形成紧密的电连接。报警器9的报警阈值调节 机构94设在锥体7表面的阶梯孔大头中，报警阈值调节机构94的连 接线穿过该阶梯孔的小头与本体91相连接。报警器9灯光报警的发 光二极管92和声音报警的蜂鸣器93固定安装在后盖10上。后盖10 固定安装在锥体7空间71的后端。发光二极管92和蜂鸣器93的连 接线与本体91相连接。本实施例的使用方法与前一实施例相同，当从锥杆6传递的压力 使压电变换器8输出的电能超过报警阈值调节机构94设定的阈值时， 压电变换器8输出的电能使报警器9即刻发出警报。限于篇幅故不再 赘述。三、实施例三本实用新型可预警的椎弓根螺锥再一个实施例的结构，如图6所
示。该可预警的椎弓根螺锥由螺杆100、锥体200、压力/位移变换机 构300、位移/转动变换机构40和指示表500组成。螺杆100的结构与第一个实施例中的螺杆1相同，可参看图2。圆柱形的螺杆100,它的头部iio呈楔形且劈尖处做成扁平状或扁弧状。螺杆100的尾部120直径加大，螺杆100的尾部120侧表面设有 一对径向相对的翼状凸起130，螺杆100的尾部120轴向端面呈半圆 球形。锥体200的结构与第一个实施例中的锥体2相同，可参看图3。 圆柱形的锥体200，前部向内縮并沿轴线从前端面向后开出一个插接 螺杆100尾部120的轴向插孔201，插孔201与螺杆100的尾部120 成滑动配合。该插孔201的内壁上开有一对径向相对的卡槽210;这 对卡槽210与螺杆100尾部120相应的翼状凸起130成滑动配合。锥 体200内从插孔201向后沿轴线开设出一个直径加大的、中空的空间 220，该空间220的内壁上开出一对径向相对的卡槽230。该空间220 的后端向锥体200的后端敞开，并在锥体200的后端附近直径加大到 包容两个卡槽230的底面。回到图6:螺杆100设置在锥体200的前端，螺杆100的尾部120 插接在锥体200前部的插孔201中并伸入锥体200内部的空间220 中。螺杆100尾部120的两个翼状凸起130分别卡在锥体200的插孔 201的内壁上相应的卡槽210中。锥体200内部的空间220中顺序安 装圆柱形的压力/位移变换机构300、位移辨动变换机构400和指示 表500。压力/位移变换机构300具有前部敞开的筒形壳体，壳体的底部 301有一个过孔和一个导向孔。 一个可在壳体内移动的挡板310设在 壳体前端的开口内； 一个弹簧330设在壳体内并且两端分别顶抵挡板 310和壳体的底部301。 一个中部带有齿条的挡板连杆340,它的前 部穿过壳体底部301的过孔伸入壳体内，它的前端固定在挡板310 上。 一个导杆350穿过壳体底部301的过孔伸入壳体内，它的前端固 定在挡板310上。壳体侧表面设有一对径向相对的翼板320。压力/ 位移变换机构300壳体的两个翼板320紧紧地分别卡在锥体200内空 间220的内壁上对应的卡槽230中，使压力/位移变换机构300固定 在该空间220中，挡板310作为压力/位移变换机构300的压敏端面 与螺杆100的尾部120半圆球形轴向端面相接触。位移/转动变换机构400包括前部敞开的筒形壳体、挡板连杆340 上的齿条、圆齿轮420和一对相互啮合的圆锥齿轮430、 450。壳体的 底部401有一个过孔和一个轴孔；壳体前部敞开的空间402中安装一 根径向设置的转轴410;壳体的侧壁越过壳体的底部401向后延伸， 形成一个向后敞开的空间403。圆齿轮420和圆锥齿轮430安装在壳 体前端空间402开口内的转轴410上。壳体侧表面设有一对径向相对 的翼板440，这两个翼板440紧紧地分别卡在锥体200内空间220的 内壁上对应的卡槽230中，使位移/转动变换机构400固定在该空间 220中。挡板连杆340的后部穿过壳体底部401的导向孔，使圆齿轮 420与挡板连杆340中部的齿条啮合;另一个圆锥齿轮450的转轴460 沿壳体的轴线穿过壳体底部401的轴孔连接指示表500。指示表500的本体是一个带有刻度的表盘,安装在锥体200内部 空间220的后端处。该表盘的中央有一个轴孔，位移/转动变换机构 400的转轴460后端部穿过该轴孔，向后伸出；指示表500的指针510 安装在转轴460的后端处。指示表500还有一块透明的保护罩520, 保护罩520安装在锥体200内部空间220的后端。当手术中，锥杆100头部110的尖端在钻孔时受到轴向的阻力时， 螺杆100的尾部120会向压力/位移变换机构300的挡板310滑动，顶 推挡板310使弹簧330压縮。压力/位移变换机构300的挡板连杆340 产生向后的位移输出，该位移输出使位移/转动变换机构400的圆齿 轮420将挡板连杆340沿锥体200轴向的位移转换为转轴410沿锥体 200径向的转动，相互啮合的圆锥齿轮430、 450将转轴410沿锥体 200径向的转动转换为转轴460沿锥体200轴向的转动，使锥体200 尾部的指示表500的指针510向刻度值增大的方向偏转。反之当锥 杆100头部110的尖端受到轴向的阻力减小时，弹簧330的恢复力使 压力/位移变换机构300的挡板连杆340向前移动，通过位移/转动变 换机构400带动指示表500的指针510向刻度值小的方向偏转。一旦锥杆IOO头部IIO的尖端误入患者椎管或穿透患者椎体之前， 锥杆100传递的压力增加，使指示表500的指针510偏转幅度超过安 全的刻度时，提示手术者改变螺锥的角度和深度。待位置正确后，指 示表500的指针510回到安全的刻度范围内。以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，然而不以此限定本实 用新型实施的范围，依本实用新型的技术方案及说明书内容所作的等 效变化与修饰，皆应属于本实用新型涵盖的范围。
权利要求1. 可预警的椎弓根螺锥，锥体前端设置具有楔形头部的螺杆；其特征在于锥体内设中空的空间，该空间中固定安装压力变换器和提示器；螺杆的尾部伸入该空间中，压力变换器的压敏端面与螺杆的尾部轴向接触；压力变换器的输出部与位于锥体尾部的提示器相连接。
2. 根据权利要求1所述的可预警的椎弓根螺锥，其特征在于所 述锥体前端设插接螺杆尾部的轴向插孔，该插孔开有卡槽；螺杆尾部 的侧表面设有翼状凸起，螺杆的尾部及其翼状凸起与锥体前端的插孔 及其卡槽成滑动配合。
3. 根据权利要求2所述的可预警的椎弓根螺锥，其特征在于所 述螺杆尾部的轴向端面呈半圆球形。
4. 根据权利要求3所述的可预警的椎弓根螺锥，其特征在于所 述螺杆头部的楔形劈尖处呈扁平状或扁弧状。
5. 根据权利要求1或2或3或4所述的可预警的椎弓根螺锥，其 特征在于所述的压力变换器为压电变换器，提示器为具有报警阈值 调节机构的报警器；压电变换器的压敏端面与螺杆的尾部轴向接触； 压电变换器的输出线与报警器成电连接；报警器的报警阈值调节机构 设在锥体的表面。
6. 根据权利要求5所述的可预警的椎弓根螺锥，其特征在于所 述的报警器为声光报警器。
7. 根据权利要求1或2或3或4所述的可预警的椎弓根螺锥，其 特征在于所述的压力变换器包含压力/位移变换机构和位移/转动变 换机构，提示器为具有指针转轴的指示表；压力变换器的压敏端面设在压力/位移变换机构的前端，压力/位移变换机构的位移输出部连接位移/转动变换机构的位移输入部；位移/转动变换机构的转动输出部 连接指示表的指针转轴。
8. 根据权利要求7所述的可预警的椎弓根螺锥，其特征在于所 述压力/位移变换机构具有筒形的壳体、挡板、弹簧和挡板连杆；挡 板为压力变换器的压敏端面设在壳体前端的开口内；弹簧设在壳体内 且两端分别顶抵挡板和壳体的底部；挡板连杆的前端固定在挡板上， 挡板连杆的后端为压力/位移变换机构的位移输出部穿过壳体底部的 过孔连接位移/转动变换机构的位移输入部。
9. 根据权利要求8所述的可预警的椎弓根螺锥，其特征在于所 述位移/转动变换机构具有筒形的壳体、齿条、圆齿轮和一对相互啮 合的圆锥齿轮；齿条为位移/转动变换机构的位移输入部设在壳体前 端的开口内并连接压力/位移变换机构的挡板连杆；圆齿轮和一个圆 锥齿轮同轴地安装在壳体前端的开口内，圆齿轮与齿条啮合；另一个 圆锥齿轮的转轴为位移/转动变换机构的转动输出部连接指示表的指 针转轴。
专利摘要本实用新型可预警的椎弓根螺锥，涉及一种外科手术器具。解决螺锥在钻孔时误入患者椎管或穿透患者椎体，损伤重要神经或血管的问题。该螺锥，锥体前端设置具有楔形头部的螺杆；锥体内设中空的空间，该空间中固定安装压力变换器和提示器；螺杆的尾部伸入该空间中，压力变换器的压敏端面与螺杆的尾部轴向接触；压力变换器的输出部与位于锥体尾部的提示器相连接。在椎弓根螺钉手术中钻孔时，螺锥误入患者椎管或穿透患者椎体之前，从锥杆传递的压力增加使压力变换器的输出在提示器产生相应预警提示，术者可根据该提示改变进锥方向和角度。
文档编号A61B17/16GK201079421SQ20072000798
公开日2008年7月2日 申请日期2007年8月17日 优先权日2007年8月17日
发明者斌 林, 王宗江 申请人:林 斌;王宗江