医用椎弓根螺钉机构的制作方法

专利名称：医用椎弓根螺钉机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种外科内植入的医用椎弓根螺钉机构。
背景技术：
腰椎滑脱的治疗目的是恢复腰椎正常排列，解除神经压迫和重建脊柱 的稳定性。其稳定性的维持主要要是通过脊柱融合来实现的。过去二十多 年，随着生物力学的发展，以椎弓根螺钉及椎间融合器为特征的矫形固定装
置在手术应用中得到了迅速的发展，腰椎后路椎间融合术(PL IF)成为治 疗腰椎滑脱的常用有效的方法。其中，椎弓根螺钉在增强腰椎骨接合过程 方面的固定性的价值已经被明确地证明。
目前，临床手术中应用的椎弓根螺钉及连接杆装置有很多种，世界多 家医疗器械公司均推出各自的产品。由于椎弓根螺钉及连接杆装置使用领 域的特殊性及局限性，各公司产品的外形构造大致相同，即每个椎弓根螺 钉(pedicle screw)均具有在一个位置容纳连接杆(connecting rod )的螺钉 头(polyaxial head),当椎弓根螺钉及连接杆在手术中安装到位后，螺钉的 端部被卡具固定在螺钉头内，螺钉头的锁紧装置向下压紧连接杆，使椎弓 根螺钉、螺钉头及连接杆之间不再发生相对运动，成为牢固的一体，以增 强腰椎骨结合的固定性。通过临床病例总结及生物力学实验研究，已发现 椎弓根螺钉的螺钉头既是整个装置连接和锁紧的关键所在，也是整个装置 中最脆弱、最容易发生失稳的环节。因此，螺钉头锁紧固定结构设计是整 个装置设计的关键。
目前，不同公司产品的螺钉头设计各有特色，在实现锁紧及固定连接 杆的功能方面，主要依靠螺纹旋转锁紧并下压固定连接杆，请参阅图1所 示，螺母旋转锁紧下压机构中，螺钉6 、开口卡环套8和螺钉头4先行组装， 螺钉6攻入脊椎骨的椎弓根后，再将连接杆3装入螺钉头4的凹槽中，通
过旋转最上端的米制螺母7下行，推动螺钉头4内的连接杆3下压，推动 开口卡环套8下行，直到开口卡环套8完全卡住螺钉6的球面顶端，螺钉6 与螺钉头4间紧密固定，螺钉6攻入椎弓根时的万向旋转设计失效，与螺 钉头4不再发生相对运动。此时，连接杆3下方贴紧底面，继续拧紧米制 螺母7，使其从上方压紧连接杆3，并且依靠上下方的摩擦力，使连接杆3 不能沿其轴线方向发生水平移动，从而使螺钉头4、螺钉6及连接杆3间牢 固固定，避免相对运动，增强椎骨接合的固定性及稳定性。
通过上述常见的椎弓根螺钉头的锁紧设计，可在临床手术中有效的锁 固连接杆，且结构紧凑，操作也较为便利。但在长期的临床使用中，发现 此类螺纹锁紧并固定连接杆的设计中，仍然存在明显的缺点，主要如下
1、 为使最上端的螺母更牢固的压紧下方的连接杆，在临床操作中通常 需要极限拧转，以确保螺母锁紧压实。过力的锁紧螺母很可能对结构部件 造成破坏，而且过力旋转产生的螺纹永久变形，使得装置难以拆卸以及重 复使用。
2、 螺母7承担了锁紧及固定连接杆的双重功能。由于椎弓根螺钉及连接 杆整体结构非常精巧，螺母与螺钉头内壁联结均采用细牙螺纹，螺距小， 昇角小，自锁性能更好。但细牙螺纹不耐磨损，承受强外力时易变形。该 装置植入人体后，由于人体腰椎自然的生理运动，椎弓根螺钉头的螺纹部 分长时间承受外力，很容易从初期的弹性变形发展为塑性变形，难以紧密 固定下方连接杆，连接杆在螺钉头内易出现松动，最终导致装置整体失稳。
3、 当螺母从上方锁紧固定连接杆后，其作用力可以限制连接杆沿螺钉 头轴线方向的垂直运动，连接杆沿自身轴线方向的水平运动主要靠摩擦力 限制。而上方螺母与连接杆间的接触往往是线接触甚至点接触，能产生的 摩擦力非常有限，连接杆容易在人体运动时受外力发生沿自身水平方向的 运动，固定装置失效。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术中的不足之处，提供一种具 有一定刚度和柔度，便于手术中椎弓根螺钉旋进，同时可调节椎弓根螺钉
旋进方向；椎弓根螺钉到位后，连接杆头部放入椎弓根螺钉头的U槽内， 将压盖圆柱体两侧带有斜面凸台的压盖旋转90° ，使斜面凸台完全嵌入螺 钉头内壁对应的斜面凹槽内，凸台表面与凹槽表面紧密贴和，依靠斜面间 的压力和摩擦力实现自锁及固定下方连接杆，以确保螺钉头、螺钉及连接 杆间不再发生相对运动，成为牢固的一体，增强椎骨间结合的固定性；当 有必要退出连接杆和椎弓根螺钉时，上述结构可快捷打开自锁，不破坏拆 卸装置，利于装置重复使用。同时采用自锁功能与压紧固定功能分开设计 的新方法，将斜面自锁机构与压紧固定机构设计为上下独立的椎弓根螺钉 机构。
本实用新型的目的可以通过以下措施来达到
这种医用椎弓根螺钉机构，包括螺钉头，该螺钉头上端径向凹设U槽 内嵌套一连接杆，该螺钉头下端圆心部位轴向通孔内套设一自攻螺钉，其 特殊之处在于所述螺钉头U槽内位于连接杆的上方嵌设一压盖衬套，该 压盖衬套上端的螺钉头U槽内嵌设一压盖，螺钉头与螺钉间套设一卡簧； 当压盖在螺钉头U槽内旋转一定角度时，与螺钉头内壁径向凹槽形成斜面 自锁，且随该压盖的旋转下行，推动其底部的压盖衬套向下以紧固其下方 的连接杆，限制连接杆的水平运动。
本实用新型的目的还可以通过以下措施来达到
所述压盖由一圆柱体、其上方圆心部位凹设便于手术器械插入进行旋 转的角孔、该圆柱体外壁下方的两侧分别设有与该圆柱体底端呈同一平面 且一体成型的斜面凸台、该圆柱体底平面圆心部位向下凸设的圆柱销子组成。
所述圆柱体两侧斜面凸台的上表面均为斜面，两斜面凸台呈反对称分布。
所述圆柱体两侧斜面凸台的斜面下端分别切削出一小块倾斜角度更大 的倒角，使压盖在放置过程中，更容易进入螺钉头内壁的斜面凹槽。
所述斜面凸台的斜面倾斜角度优选为3。 ~ 6°。
所述螺钉头由 一圆柱体、其上部径向凹设供压盖斜面凸台嵌套的贯通 凹槽、凹槽所分隔的二圆柱体内壁上端对应部位分别凹设的斜面凹槽、圆 柱体圆心部位轴向设有与凹槽垂直相贯的通孔组成。
所述压盖衬套由一长方体的衬套体、其长方形平面的上表面，该上表 面正中开设供压盖底部凸设圆柱销子嵌套的透子L，该衬套体下表面切削成 的圆弧面组成。
所述压盖底部凸设圆柱销子的直径略小于压盖衬套上表面透孔的直 径，压盖的圆柱销子插入压盖衬套的透孔后，压盖与压盖衬套的中轴始终 保持一致，且压盖不受其下方压盖衬套定位的限制，可自由转动。
所述压盖衬套下表面的圆弧面的半径尺寸略微大于连接杆的半径尺 寸，使压盖衬套下端的圆弧面能以面接触方式压紧其下方的连接杆。
所述螺钉头圆柱体圆心部位轴向设有的通孔由圆柱体底端的喇叭口 、 其上端的的一段直孔、直孔上端以向上发散喇叭孔所接的直径大于直孔的 内孔、该内孔上端沿圆柱体内壁凹设供卡簧嵌套的凹槽、该凹槽上方呈收 縮状的锥孔以及与斜面凹槽相贯并延至圆柱体上端面的一段通孔组成。
本实用新型具有如下优点
1、本实用新型采用斜面自锁机构，只需将两侧带有斜面凸台的压盖旋 转90° , {吏斜面凸台完全嵌入螺钉头内壁对应的斜面凹槽内。有必要拆卸 装置时，将压盖反向旋转90。退出斜面凹槽即可。操作简便，自锁可靠， 无变形破坏，容易拆卸重用。2、 通常设计中螺母(或螺杆)承担了锁紧及固定连接杆的双重功能。 本实用新型采用自锁功能与压紧固定功能分开设计的新方法，将斜面自锁 机构与压紧固定机构设计为上下独立。自锁更稳固，压紧固定机构几乎不 会出现塑性变形而失效。
3、 本实用新型中实现压紧固定功能的压盖衬套下端切削成圆弧面，圆 弧面的半径尺寸略微大于连接杆的半径尺寸，使压盖衬套下端的圆弧面能 以面接触方式压紧下方的连接杆，能产生足够的摩擦力限制连接杆的水平运动。


图1是现有常见椎弓根螺钉装置的分解图。
图2是本实用新型椎弓根螺钉装置的装配图。
图3是本实用新型椎弓根螺钉装置的分解图。
图4是本实用新型椎弓根螺钉的螺钉头的横截面剖视图。
图5是图4的A-A向剖面视图。
图6是本实用新型椎弓根螺钉压盖的结构示意图。
图7是本实用新型椎弓根螺钉的压盖上端面结构的立体图。
图8是本实用新型椎弓根螺钉的压盖下端面结构的立体图。
图9是本实用新型椎弓根螺钉的压盖衬套的结构立体图。
图IO是本实用新型椎弓根螺钉的压盖衬套的侧视图。
图11是本实用新型椎弓根螺钉的螺钉结构立体图。
图12是图11的左视图。
具体实施方式
本实用新型下面将结合附图作进一步详述
请参阅图2 ~图12所示，系本实用新型应用于腰椎后路固定的椎弓根 螺钉的实施例。
一种椎弓根螺钉，包括自攻螺钉6和螺钉头4,螺钉头4开有安装连接 杆3的U型槽41。所述斜面自锁机构，为带有斜面凸台ll的压盖l，与螺 钉头4内壁尺寸相当的斜面凹槽42配合实现。压盖l中心为圆柱体，圆柱 体上方开六角孔13，便于插入手术器械进行旋转，圆柱体两侧带有呈反对 称分布的斜面凸台U。斜面凸台11上表面为斜面12，斜面12的倾斜角度 优选为3。 ~6° 。两侧斜面12的下端切削出一小块倾斜度更大的倒角14， 使压盖1在旋转过程中，更容易进入螺钉头4内壁的斜面凹槽42。压盖1 圆柱体下端与两侧凸台的下端连成一平面15，平面中心带有一小圆柱销子 16。
所述压紧固定机构压盖衬套2为一长方体，上表面为长方形平面21， 长方形平面21正中开圆孔22，压盖衬套2下方切削成圆弧面23。压盖1 下端的小圆柱销子16可对中嵌入压盖衬套2上表面的圆孔22。压盖衬套2 下端圆弧面23的半径尺寸略微大于连接杆3的半径尺寸，使压盖衬套2下 端的圆弧面23能以面接触方式压紧下方的连接杆3。
所述螺钉6由设有外螺纹的螺钉本体61 ，其头部球面62车环纹、顶端 开方孔64，其尾部为圆锥头63。所述卡簧5与螺钉6头部球面62的环纹 配合，可实现螺钉植入到位后的固定。
使用过程
先将螺钉6装入螺钉头4的内孔43中，螺钉6头部球面62与螺钉头4 的内孔43配合，形成螺钉6旋进角度调节机构。植入螺钉6时，手术器械 插入螺钉6顶端方孔64，将其旋进脊椎骨的椎弓根。螺钉6尾部为圆锥头 63，便于手术时螺钉6在椎弓根中旋进。且旋进角度调节机构使螺钉6有 三个旋转方向的自由度，因此螺钉6深入椎弓根的角度可以调节，以适用 手术中必要时调节螺钉6旋入椎弓根角度的要求。
螺钉6在椎弓根中植入到位后，将卡簧5装入螺钉头4对应的凹槽44
中，卡簧5的内环卡住螺钉6头部62的球面环纹，钳制螺钉6头部球面62 在螺钉头4内孔43中的转动，使螺钉6与螺钉头成为一体，不再发生相对 运动。
将连接杆3放入螺钉头4的U型槽41中，从上方放入压盖衬套2。压 盖衬套2下端圆弧面23与连接杆3表面充分接触。
再将压盖1放入螺钉头4的U型槽41中，压盖1两侧的斜面凸台11 置于U型槽41的开口处。使压盖1下端的小圆柱销子16对中嵌入压盖衬 套2上表面21中心的圆孔22。
锁紧连接杆3时，将压盖1旋转90° ，使斜面凸台11完全嵌入螺钉头 4内壁对应的斜面凹槽42内，凸台11表面与凹槽42表面紧密贴和，依靠 斜面间的压力和摩擦力实现自锁。同时压盖1随旋转下行一定距离，推动 下方的压盖衬套2下压，使压盖衬套2下方的圆弧面23紧压连接杆3。使 螺钉6、螺钉头4和连接杆3成为牢固的一体，增强椎骨间结合的固定性。
由于压盖1下端小圆柱销子16的直径，略小于压盖衬套2上表面21 圆孔22的直径。压盖1的小圆柱销子16插入压盖衬套2的圆孔22后，压 盖1和压盖衬套2的中轴始终保持基本一致，且压盖1在旋转时可不受下 方压盖衬套2定位的限制，自由转动。
因某种原因需要将植入后的椎弓根螺钉装置拆卸时，只需将压盖1反 向旋转90° ，解除自锁，即可无破坏分解零件，并可重复使用。
所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型权利要求范围所 做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型权利要求的涵盖范围。
权利要求1、一种医用椎弓根螺钉机构，包括螺钉头，该螺钉头上端径向凹设U槽内嵌套一连接杆，该螺钉头下端圆心部位轴向通孔内套设一自攻螺钉，其特征在于所述螺钉头U槽内位于连接杆的上方嵌设一压盖衬套，该压盖衬套上端的螺钉头U槽内嵌设一压盖，螺钉头与螺钉间套设一卡簧；当压盖在螺钉头U槽内旋转一定角度时，与螺钉头内壁径向凹槽形成斜面自锁，且随该压盖的旋转下行，推动其底部的压盖衬套向下以紧固其下方的连接杆，限制连接杆的水平运动。
2、 根据权利要求l所述医用椎弓根螺钉机构，其特征在于所述压盖由一 圆柱体、其上方圆心部位凹设便于手术器械插入进行旋转的角孔、该圆柱体外 壁下方的两侧分别设有与该圆柱体底端呈同一平面且一体成型的斜面凸台、该 圆柱体底平面圆心部位向下凸设的圆柱销子组成。
3、 根据权利要求2所述医用椎弓根螺钉机构，其特征在于所述圆柱体两 侧斜面凸台的上表面均为斜面，两斜面凸台呈反对称分布。
4、 根据权利要求2或3所述椎弓根螺钉机构，其特征在于所述圆柱体两 侧斜面凸台的斜面下端分别切削出一小块倾斜角度更大的倒角，使压盖在放置 过程中，更容易进入螺钉头内壁的斜面凹槽。
5、 根据权利要求3所述椎弓根螺钉机构，其特征在于所述斜面凸台的斜 面倾斜角度优选为3° ~ 6°。
6、 根据权利要求l所述椎弓根螺钉机构，其特征在于所述螺钉头由一圆 柱体、其上部径向凹设供压盖斜面凸台嵌套的贯通凹槽、凹槽所分隔的二圆柱 体内壁上端对应部位分别凹设的斜面凹槽、圆柱体圆心部位轴向设有与凹槽垂 直相贯的通孔组成。
7、 根据权利要求l所述椎弓根螺钉机构，其特征在于所述压盖衬套由一 长方体的衬套体、其长方形平面的上表面，该上表面正中开设供压盖底部凸设 圆柱销子嵌套的透子L，该衬套体下表面切削成的圆弧面组成。
8. 根据权利要求7所述椎弓根螺钉机构，其特征在于所述压盖底部凸设 圆柱销子的直径略小于压盖衬套上表面透孔的直径，压盖的圆柱销子插入压盖 衬套的透孔后，压盖与压盖衬套的中轴始终保持一致，且压盖不受其下方压盖 衬套定位的限制，可自由转动。
9. 根据权利要求7所述椎弓根螺钉机构，其特征在于所述压盖衬套下表 面的圆弧面的半径尺寸略微大于连接杆的半径尺寸，使压盖衬套下端的圆弧面 能以面接触方式压紧其下方的连接杆。
10. 根据权利要求6所述医用椎弓根螺钉机构，其特征在于所述螺钉头 圆柱体圆心部位轴向设有的通孔由圆柱体底端的喇叭口 、其上端的的一段直孑L、 直孔上端以向上发散喇叭孔所接的直径大于直孔的内孔、该内孔上端沿圆柱体 内壁凹设供卡簧嵌套的凹槽、该凹槽上方呈收縮状的锥孔以及与斜面凹槽相贯 并延至圆柱体上端面的一段通孔组成。
专利摘要本实用新型涉及一种外科内植入的医用椎弓根螺钉机构。包括螺钉头，该螺钉头上端径向凹设U槽内嵌套一连接杆，该螺钉头下端圆心部位轴向通孔内套设一自攻螺钉，所述螺钉头U槽内位于连接杆的上方嵌设一压盖衬套，该压盖衬套上端的螺钉头U槽内嵌设一压盖，螺钉头与螺钉间套设一卡簧；当压盖在螺钉头U槽内旋转一定角度时，与螺钉头内壁径向凹槽形成斜面自锁，且随该压盖的旋转下行，推动其底部的压盖衬套向下以紧固其下方的连接杆，限制连接杆的水平运动。
文档编号A61B17/92GK201185960SQ20082009364
公开日2009年1月28日 申请日期2008年4月25日 优先权日2008年4月25日
发明者刘伟强 申请人:刘伟强