专利名称：一种改进的脊椎动态内固定装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种医学外科器械，具体涉及一种脊柱内固定器。
技术背景
临床上应用的脊柱内固定系统一般由两部分组成，即起锚固作用的椎弓根螺钉和起桥接作用的钢棒、钢板等连接构件。脊柱内固定系统的工作原理是以病变部位为中心， 在上位椎体和下位椎体分别打入椎弓根螺钉，椎弓根螺钉之间通过连接构件进行固定，使上、下位椎体成为一个整体，从而由连接件替代原来的病变部位承受脊柱的各种作用力。脊柱内固定系统按连接构件的类型又可分为坚强固定和动态固定两种，其中坚强固定采用直钢棒、直钢板等具有较高刚度的结构体作为连接件，被固定的上位椎体和下位椎体之间不能相对活动；动态固定则采用弹性固定器，被固定的上位椎体和下位椎体之间具有一定活动度。在现有技术中，上述动态固定根据固定方式的不同，分为采用具有U形弹性片的棘突间固定和采用两根弹性棒的棘突两侧固定，前者如公开号为CN101332116A公开的一种脊椎棘突弹性内固定器，后者如公开号为CN101579252A公开的一种椎骨后路动态内固定棒和授权公告号为CN201194833Y公开的“一种腰椎弹性内固定器”。由上述采用两根弹性棒的棘突两侧固定所形成的固定系统可见，由于两根弹性棒固定在椎间关节的后部，即脊柱的后柱上，而由“三柱理论”可知，有80%的载荷都集中在脊柱的前柱和中柱上，因此，作用在椎间盘上载荷中心必然位于椎间盘的中后部，那么所述的载荷中心至每一弹性棒弹性变形中心的距离较远，所产生的弯矩也就较大，且随所述载荷中心至所述弹性变形中心的距离的增大成倍地增大。由上述分析可见，现有弹性棒所构成的固定系统的刚度较低，稳定性较差，应力大且过于集中，易造成断钉，断棒的现象发生。发明内容
发明所要解决的技术问题是提供一种改进的脊椎动态内固定装置，该装置所构成的动态固定系统的刚度高，稳定性好。
发明解决该技术问题所采用的技术方案是
一种改进的脊椎动态内固定装置，该内固定装置由连接相邻两节段的椎体的弹性固定器和将该弹性固定器锚固在椎体上的两根椎弓根螺钉组成，其特征在于，所述的弹性固定器为U字型棒状结构，该U字型棒状结构的两侧边之间的距离等于相邻两节段的椎体上的椎弓根之间的距离；所述U字型棒状结构的两侧边的头部分别设有锚固结构；所述的弹性固定器与两根椎弓根螺钉锚固在一起后，椎弓根螺钉的轴线与所述弹性固定器所在平面之间的夹角为15° 45°。
本发明所述的动态内固定装置，其中所述的弹性固定器的侧边的长度为患者椎骨矢状径的1/2 2/3。
本发明所述的动态内固定装置，其中所述的锚固结构可以为螺纹连接结构，该连接结构由设在所述弹性固定器的侧边的头部的表面设有内螺纹的锥形孔和与之相匹配的所述椎弓根螺钉的表面设有外螺纹的锥形钉帽构成，其中，所述的锥形孔的轴线与所述弹性固定器所在平面之间的夹角为15° 45°。
本发明所述的动态内固定装置，其中所述的锚固结构也可以为所述弹性固定器的侧边的头部设有球面孔，该球面孔内嵌设有一个由形状记忆合金制成的带缺口的连接环，其外表面密布有用于增大与球面孔之间的摩擦的凸起；所述连接环的内孔为表面设有内螺纹的锥形孔，其轴线与所述弹性固定器所在平面之间的夹角分别为15° 45°，所述的椎弓根螺钉的钉帽为与所述连接环的锥形内孔相匹配的表面设有外螺纹的锥形钉帽。
本发明所述的动态内固定装置，其中所述的锚固结构还可以为该结构具有一钉座，其一端设有切槽，该切槽的宽度与所述弹性固定器的侧边的头部的直径相匹配，槽底与所述弹性固定器的侧边的头部的形状相匹配，且与钉座的轴线之间形成15° 45°的夹角；所述钉座的体内设有轴向通孔，该通孔一头的内表面与所述椎弓根螺的钉帽相匹配，另一头设有内螺纹；所述钉座体内的轴向通孔中，自与钉帽相匹配的一头起，依次设有下压块、上压块和与设在所述轴向通孔另一头的内螺纹相匹配的内六角螺柱，其中所述下压块的上表面和所述上压块的上表面分别设有夹持所述弹性固定器的侧边的头部的沟槽。
上述的第三种锚固结构方案中，所述椎弓根螺钉的钉帽为球头，所述的下压块下表面与所述球头形的钉帽相匹配。更进一步地，所述弹性固定器的侧边的头部和椎弓根螺钉的螺帽上都设有防滑花纹。
本发明所述的脊椎动态内固定装置，由于两椎弓根螺钉的轴线与弹性固定器所在平面之间形成15° 45°的夹角，使用时，两椎弓根螺钉分别从上位椎体和下位椎体的锥弓根植入椎体内，弹性固定器的弯曲部朝椎体前方延伸，因此弹性固定器的弹性变形中心与作用在椎间盘上载荷中心之间的距离大大减小，所产生的弯矩也相应地减小，显著提高了由该内固定装置构成的动态固定系统的刚度，从而使得被固定的椎体获得了更好的稳定性。
图1 图3为本发明所述的脊椎动态内固定装置的第一个具体实施方式
的结构示意图，其中，图1为主视图，图2为俯视图，图3为立体图。
图4 图6为本发明所述的脊椎动态内固定装置的第二个具体实施方式
的结构示意图，其中，图4为主视图，图5为俯视图，图6为立体图。
图7和图8为本发明所述的连接环的一个具体结构示意图，其中，图7为主视图， 图8为俯视图。
图9 图12为本发明所述的脊椎动态内固定装置的第三个具体实施方式
的结构示意图，其中，图9为主视图，图10为俯视图，图11为右视图，图12为立体图。
图13 图15本发明所述的钉座的一个具体结构示意图，其中，图13为主视图，图 14为左视视图，图15为仰视图。
图16为本发明所述的脊椎动态内固定装置的一个使用状态图。
图17为现有技术中的一种椎弓根内固定系统的使用状态图。
具体实施方式
实施例1
参见图1 图3，本实施例的脊椎动态内固定装置由连接相邻两节段的椎体的弹性固定器3和将该弹性固定器3锚固在椎体上的两根椎弓根螺钉1组成，其中，所述的弹性固定器3为U字型棒状结构，其两侧边3-1之间的距离为两侧边(3-1)之间的距离等于相邻两节段的椎体上的椎弓根之间的距离，每一侧边3-1的长度等于患者椎骨矢状径的1/2 ； 所述的两侧边3-1具有矩形的头部3-2，该矩形头部3-2设有用于锚固所述的椎弓根螺钉1 的锥形螺纹孔3-3，椎弓根螺钉1的钉帽1-1的表面设有与所述的锥形螺纹孔3-3相匹配的锥形螺纹，钉帽1-1的端部设有内六角孔。所述的锥形螺纹孔3-3朝弹性固定器3 —侧倾斜，其轴线与弹性固定器3所在平面形成15° 45°的夹角，亦即当椎弓根螺钉1的钉帽1-1旋紧在锥形螺纹孔3-3上后，椎弓根螺钉1的轴线与弹性固定器3所在平面之间的夹角为15° 45°。
实施例2
参见图4 图8，本例中，所述的椎弓根螺钉1与弹性固定器3的锚固结构为弹性固定器3的两侧边3-1的矩形头部3-2内设有球面孔3-4，该球面孔3-4内嵌设有一个带缺口 4-1的连接环4，该连接环4的内孔为表面设有内螺纹的锥形孔，所述的椎弓根螺钉 1的钉帽1-1为表面设有外螺纹的锥形钉帽，并与连接环4的内孔螺纹连接；所述的连接环 4的外壁上密布用于增大与球面孔3-4之间的摩擦的凸起4-2。由于连接环4上设有缺口 4-1，因此当椎弓根螺钉1的钉帽1-1旋入连接环4的内孔时，该连接环4便向外扩张并撑紧在球面孔3-4内，实现锚固连接。当连接环4的顶面与弹性固定器3的侧边3-1的头部 3-2的顶面平行时，其内孔的轴线与弹性固定器3所在平面的夹角为15° 45°，亦即当椎弓根螺钉1的钉帽1-1旋紧在连接环4上后，椎弓根螺钉1的轴线与弹性固定器3所在平面之间的夹角为15° 45°。锚固前，连接环4可以在球面孔3-4内转动，因此椎弓根螺钉1的植入方向也可以在一定范围内微整，便于手术时根据不同个体的椎体结构选择最合适的植入角度。本例中，所述的连接环4由医用Ti-50. 5Ni镍钛诺(nitinol)形状记忆合金制成，该形状记忆合金在0 5°C低温环境下体积缩小并变软，此时容易将其嵌入球面孔 3-4中，在人体体温环境下，该形状记忆合金恢复原来的体积和硬度，利用该特性，当内固定装置植入人体后，连接环4体积膨胀，能更牢固地连接在球面孔3-4上。
本例中，弹性固定器3的侧边3-1的长度等于患者椎骨矢状径的3/5。
本实施例上述以外的其他实施方式与实施例1相同。
实施例3
参见图10 图16，本例中，弹性固定器3与椎弓根螺钉1之间通过一柱形钉座2 锚固，所述钉座2的上端设有U型的切槽2-3，该切槽2-3的宽度与所述弹性固定器3的侧边3-1的头部3-2的直径相匹配，槽底与所述弹性固定器3的侧边3-1的头部3-2的形状相匹配，且与钉座2的轴线之间形成的夹角a为15° 45°。所述钉座2的体内设有轴向通孔，该通孔由位于上部的圆柱孔2-1和位于下部的半球面孔2-2连接而成，其中，圆柱孔2-1的上头设有内螺纹，半球面孔2-2的下端口处设置一切口 2-4，该切口 2-4位于上述切槽2-3的槽底较深的一头的正下方(参见图13 图15)。所述的椎弓根螺钉1的钉帽 1-1为与上述的半球面孔2-2匹配的球头，该球头状的钉帽1-1的表面设有防滑花纹8 ；使用时，椎弓根螺钉1从钉座2的通孔的上方插入，钉体从球面孔3-4的下端口伸出，球头状的钉帽1-1匹配在半球面孔2-2上，椎弓根螺钉1的颈部卡紧在所述的切口 2-4内，以防止椎弓根螺钉3锚固后向两侧摆动。在所述的钉座2的轴向通孔中，自半球面孔2-2起，向上依次设有下压块6、上压块7和与设在所述的圆柱孔2-1的内螺纹相匹配的内六角螺柱5， 其中，所述下压块6下表面设有与所述球头形的钉帽1-1相匹配的球形凹槽，所述下压块6 上表面和所述上压块7下表面分别设有夹持所述弹性固定器3的侧边3-1的头部3-2的沟槽。所述的弹性固定器3的两侧边3-1卡在上述的U型的切槽2-3内，该卡入部分的表面设有防滑花纹8 ；所述的内六角螺柱5通过上压块7将弹性固定器3的侧边3-1压紧在切槽 2-3的槽底上；弹性固定器3的侧边3-1则通过下压块6将椎弓根螺钉1的钉帽1-1压紧在半球面孔2-2上。上述的下压块6和上压块7也是由医用Ti-50. 5Ni镍钛诺(nitinol) 形状记忆合金制成，利用其形状记忆特性增强椎弓根螺钉1、钉座2以及弹性固定器3之间的连接。
本例中，弹性固定器3的侧边3-1的长度等于患者椎骨矢状径的2/3。
本实施例上述以外的其他实施方式与实施例1相同。
下面结合附图，对应用本发明的脊椎动态内固定装置的有益效果作进一步的分析
参见图16，图中的上位椎体和下位椎体之间植入了两个实施例1中所述的内固定装置，每一内固定装置中的椎弓根螺钉1沿锥弓骨植入至椎体9内，弹性固定器的弯曲部延伸至椎体9的中柱对应的区域内，亦即弹性固定器3的变形中心10位于椎体9的中柱对应的区域内；图中的箭头表示作用在椎体9上的载荷的方向，该载荷与弹性固定器3的变形中心10之间的垂直距离为Li。参见图17，图中的上位椎体和下位椎体之间植入了两个现有技术中的内固定装置，其具有U型弯曲部弹性变形器3与椎弓根螺钉1的轴线在同一平面上，图中的箭头表示作用在椎体9上的载荷方向，该载荷与弹性固定器3的变形中心10之间的垂直距离为L2。由图16和图17中可明显看出，Ll比L2小得多，亦即在弹性固定器3 的刚度相同情况下，在同一载荷作用下，本发明的内固定装置的变形更小，也就是由本发明的内固定装置构成的内固定系统的刚度更高，稳定性更好。
权利要求
1.一种改进的脊椎动态内固定装置，该内固定装置由连接相邻两节段的椎体的弹性固定器⑶和将该弹性固定器⑶锚固在椎体上的两根椎弓根螺钉⑴组成，其特征在于，所述的弹性固定器(3)为U字型棒状结构，该U字型棒状结构的两侧边(3-1)之间的距离等于相邻两节段的椎体上的椎弓根之间的距离；所述U字型棒状结构的两侧边(3-1)的头部 (3-2)分别设有锚固结构；所述的弹性固定器C3)与两根椎弓根螺钉(1)锚固在一起后，椎弓根螺钉(1)的轴线与所述弹性固定器(3)所在平面之间的夹角为15° 45°。
2.根据权利要求1所述的一种改进的脊椎动态内固定装置，其特征在于，所述的弹性固定器(3)的侧边(3-1)的长度为患者椎骨矢状径的1/2 2/3。
3.根据权利要求1或2所述的一种改进的脊椎动态内固定装置，其特征在于，所述的锚固结构为螺纹连接结构，该连接结构由设在所述弹性固定器(3)的侧边(3-1)的头部(3-2) 的表面设有内螺纹的锥形孔(3-3)和与之相匹配的所述椎弓根螺钉(1)的表面设有外螺纹的锥形钉帽(1-1)构成，其中，所述的锥形孔(3-3)的轴线与所述弹性固定器(3)所在平面之间的夹角为15° 45°。
4.根据权利要求1或2所述的一种改进的脊椎动态内固定装置，其特征在于，所述的锚固结构为所述弹性固定器(3)的侧边(3-1)的头部(3-2)设有球面孔(3-4)，该球面孔 (3-4)内嵌设有一个由形状记忆合金制成的带缺口(4-1)的连接环G)，其外表面密布有用于增大与球面孔(3-4)之间的摩擦的凸起G-2)；所述连接环的内孔为表面设有内螺纹的锥形孔，其轴线与所述弹性固定器C3)所在平面之间的夹角分别为15° 45°，所述的椎弓根螺钉(1)的钉帽(1-1)为与所述连接环(4)的锥形内孔相匹配的表面设有外螺纹的锥形钉帽。
5.根据权利要求1或2所述的一种改进的脊椎动态内固定装置，其特征在于，所述的锚固结构为该结构具有一钉座O)，其一端设有切槽0-3)，该切槽(2-3)的宽度与所述弹性固定器(3)的侧边(3-1)的头部(3-2)的直径相匹配，槽底与所述弹性固定器(3)的侧边 (3-1)的头部(3-2)的形状相匹配，且与钉座O)的轴线之间形成15° 45°的夹角；所述钉座( 的体内设有轴向通孔，该通孔一头的内表面与所述椎弓根螺钉(1)的钉帽(1-1) 相匹配，另一头设有内螺纹；所述钉座(2)体内的轴向通孔中，自与钉帽(1-1)相匹配的一头起，依次设有下压块(6)、上压块(7)和与设在所述轴向通孔另一头的内螺纹相匹配的内六角螺柱(5)，其中所述下压块(6)的上表面和所述上压块(7)的上表面分别设有夹持所述弹性固定器(3)的侧边(3-1)的头部(3-2)的沟槽。
6.根据权利要求5所述的一种改进的脊椎动态内固定装置，其特征在于，所述椎弓根螺钉(1)的钉帽(1-1)为球头，所述的下压块(6)下表面与所述球头形的钉帽(1-1)相匹配。
7.根据权利要求6所述的一种改进的脊椎动态内固定装置，其特征在于，所述弹性固定器(3)的侧边(3-1)的头部(3-2)和椎弓根螺钉(1)的螺帽(1-1)上都设有防滑花纹 ⑶。
全文摘要
发明涉及一种改进的脊椎动态内固定装置，该内固定装置由连接相邻两节段的椎体的弹性固定器(3)和将该弹性固定器(3)锚固在椎体上的两根椎弓根螺钉(1)组成，其特征在于，所述的弹性固定器(3)为U字型棒状结构，该U字型棒状结构的两侧边(3-1)之间的距离等于相邻两节段的椎体上的椎弓根之间的距离；所述U字型棒状结构的两侧边(3-1)的头部(3-2)分别设有锚固结构；所述的弹性固定器(3)与两根椎弓根螺钉(1)锚固在一起后，椎弓根螺钉(1)的轴线与所述弹性固定器(3)所在平面之间的夹角为15°～45°。由本发明的内固定装置所构成的动态固定系统的刚度高，稳定性好。
文档编号A61B17/70GK102499745SQ201110348949
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月7日 优先权日2011年11月7日
发明者刘阳, 孙培栋, 王海明, 赵卫东 申请人:南方医科大学