颈椎开门固定装置的制作方法

本发明涉及骨科植入物技术领域，特别是指一种颈椎开门固定装置。

背景技术：

颈椎单开门手术使用的内固定方式主要有三种：关节囊悬吊法、锚定法及微型钛板-钛钉内固定法。随着临床使用和研究分析的发展，发现微型钛板-钛钉内固定法固定后比其他两种固定方式具有更好的脊柱运动范围稳定性及更低的开门后再关门现象。

微型钛板的主要结构为z字型，原理与接骨钉板相同，通过在侧块端和开门端分别打入螺钉固定，实现通过钛板维持开门的状态。市面上钛板的设计多样，但结构比较单一，均为单层板结构。钉板固定后维持椎管结构主要依靠钛板的抗弯性能。抗弯刚度越大，钛板的弯曲变形越小，维持椎管结构的能力越强。而单层板结构在弯曲载荷作用下具有先天的不足，表现在以下方面：

首先，钛板的固定需要依靠螺钉的把持力，而螺钉的把持力与骨质等多方面因素有关，无法确保在不同患者和不同医生操作时均能达到同等的把持效果，也就无法保证钛板的抗弯能力维持在一个较高的水平；

其次，单层板结构在抗弯能力上具有先天不足，其厚度非常薄，通常为0.5-0.7mm，由于弯曲刚度的计算公式为：

e×iz＝e×∫ay²da

其中，e为弹性模量，iz为惯性矩，a为面积，y为钛板厚度方向距离中性面的距离，中性面位于钛板的中截面，因此y的最大值为钛板厚度的1/2。由于钛板都非常薄，因此无论其他设计如何改变，其抗弯刚度的值都不会显著增加。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种抗弯性能好的颈椎开门固定装置。

为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

一种颈椎开门固定装置，包括管状主体，所述管状主体内部用作为植骨腔，所述管状主体具有曲度并在两端分别形成用于卡接侧块断端的第一卡口和用于卡接棘突断端的第二卡口，所述第二卡口为插接式卡口。

进一步的，所述第二卡口内设有棘突断端限位板。

进一步的，所述棘突断端限位板上设有若干透孔。

进一步的，所述第一卡口为插接式卡口，所述第一卡口内设有侧块断端限位板，所述侧块断端限位板上设有若干透孔；

或者，所述第一卡口为插接式卡口，所述第一卡口的侧壁上设有螺钉安装孔。

进一步的，所述第一卡口为包绕式卡口，所述管状主体的端面作为所述包绕式卡口的一个包绕侧壁，所述管状主体的端面上设有作为所述包绕式卡口的另一个包绕侧壁的延伸板。

进一步的，所述管状主体的端面设有侧块断端限位板，所述侧块断端限位板上设有若干透孔。

进一步的，所述延伸板上设有螺钉安装孔，和/或，所述延伸板为弧形。

进一步的，所述第二卡口的内部尺寸从外向内逐渐变小，所述棘突断端限位板可拆卸的卡接在所述第二卡口内。

进一步的，所述第一卡口的端面和第二卡口的端面之间的夹角为30-70度。

进一步的，所述管状主体设有沿纵向延伸的开口，使得所述管状主体的截面呈u形或c形，所述开口位于所述管状主体的顶部、底部或外侧面，所述开口上设有盖板。

本发明具有以下有益效果：

本发明的颈椎开门固定装置，通过在管状主体两端形成卡口分别卡接连接侧块断端和棘突断端，抗弯性能好，维持椎管结构的能力强，骨融合效果好。本发明适用于椎管成形术。

附图说明

图1为本发明的颈椎开门固定装置一个实施例的立体透视结构图；

图2为图1所示颈椎开门固定装置的其他角度结构图，其中(a)为一个角度立体图，(b)为另一角度立体图，(c)为剖面透视图；

图3为图1所示颈椎开门固定装置的使用状态图，其中(a)为立体图，(b)为透视图；

图4为本发明的颈椎开门固定装置另一实施例的立体结构图；

图5为图4所示颈椎开门固定装置的其他角度结构图，其中(a)为立体图，(b)为剖面透视图，(c)为透视图；

图6为图4所示颈椎开门固定装置的使用状态图，其中(a)为立体图，(b)为透视图；

图7为图1所示颈椎开门固定装置的纵截面示意图；

图8为本发明和传统钛板产品在单开门手术中固定刚度比较结果图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明提供一种颈椎开门固定装置，如图1-6所示，包括管状主体1，其中：

管状主体1内部用作为植骨腔2，植骨腔2用于装入诱导骨融合的材料，例如自体骨、人工骨粉、人工骨块等；

管状主体1具有曲度并在两端分别形成用于卡接侧块断端16的第一卡口3、3’和用于卡接棘突(侧)断端15的第二卡口4；

考虑到棘突断端15的结构特点(相对较为细长)和连接方便性，第二卡口4为插接式卡口(即棘突断端15插接在第二卡口4内)，第二卡口4内优选设有用于限制棘突断端15插接深度的棘突断端限位板5，为了不限制植骨与断端的融合，例如该棘突断端限位板5的宽度小于断端面的宽度或者长度小于断端面的长度，即棘突断端限位板5不会把整个第二卡口口4完全封闭，以便于植骨与断端面的融合，同时添加该棘突断端限位板5又能够加强颈椎开门固定装置与棘突断端15的卡接强度。

作为另一种示例，如图1-6所示，棘突断端限位板5虽然为将第二卡口4封闭的结构，但是棘突断端限位板5上可以设有若干透孔，以便于棘突断端15与植骨腔2内的植骨生长连接在一起。

颈椎单开门手术时，先将病变部位颈椎一侧椎板切开，在椎板门轴侧开槽，使切断后的椎板可绕门轴侧开槽进行微旋转，然后植入本发明的颈椎开门固定装置，使侧块断端16卡接在第一卡口3、3’内，棘突断端15卡接在第二卡口4内，这里，第二卡口4与棘突断端15的卡接部位是与管状主体1连接在一起的(卡接部位的四个面均与管状主体一体成型或固定连接)，从而增大卡接部位对棘突断端15的自由度限制，从而为椎板开口提供有力支撑，避免开门椎板再关闭、保持椎管扩大作用，实现椎管内部的有效减压。

根据第一卡口的结构形式不同，本发明可以有以下具体实施例。

实施例一

如图1-3所示，第一卡口3也为插接式卡口(即侧块断端16插接在第一卡口3内)，第一卡口3内设有用于限制侧块断端16插接深度的侧块断端限位板6，侧块断端限位板6上设有若干透孔，以便于侧块断端16与植骨腔2内的植骨生长连接在一起。这里，由于第一卡口3与侧块断端16的卡接部位是与管状主体1连接在一起的(卡接部位的四个面均与管状主体一体成型或固定连接)，从而增大卡接部位对侧块断端16的自由度限制，结合第二卡口4对棘突断端15的自由度限制，两侧结合起来能够实现对椎板的稳定连接，避免开门椎板再关闭、保持椎管扩大作用，实现椎管内部的有效减压。并且，该方案不需要使用螺钉固定。

作为一种可替代的实现方式，第一卡口3的侧壁上可以设有螺钉安装孔(未示出)，以通过螺钉固定至侧块断端16，进一步提高整个装置的固定强度。

棘突断端限位板5和侧块断端限位板6均固定于管状主体1内壁上，可以与管状主体1内壁三面连接，也可以两面连接或者一面连接。具体可以为一体成型、卡接、焊接等各种连接方式。

棘突断端限位板5和侧块断端限位板6，用来实现限制断端移动功能的同时可以允许植骨与断端接触，达到促进植骨融合的效果。本实施例中，管状主体1、棘突断端限位板5和侧块断端限位板6共同形成植骨腔2。

可以想到的是，侧块断端限位板6可以省略，省略后第一卡口3的侧壁上可以设有螺钉安装孔，通过螺钉固定至侧块断端16，来实现侧块断端限位和确保整个装置的固定强度。

本实施例中，管状主体1可以设有沿纵向延伸的开口8，使得管状主体1的截面呈u形，该开口8一方面用作为植骨窗能够便于向植骨腔2内植骨，另一方面由于不同的椎板断端的大小会有差异，该开口8能使管状主体1具有一定弹性，使管状主体1的两端卡口在卡入不同尺寸的椎板断端时，能够张开一定的角度，从而便于医生顺利将其卡接在椎板断端。开口8可以位于管状主体1的顶部或底部，在图1-3所示实施例中，开口8位于底部，为避免植骨掉落，开口8上设有盖板9，具体实施时为方便连接盖板9，开口8处内壁上可设有滑槽81，盖板9插接在该滑槽81内。

本实施例一具有以下有益效果：

(1)管状主体的结构设计，使得产品较多的材料放置在远离中性轴的部位(如图7所示，弯曲刚度计算公式中钛板厚度方向距离中性面z的距离y相对于现有技术单层板结构显著增加)，在截面积相同的情况下可以增大抗弯截面系数，从而大大增加抗弯刚度，从而保证椎板的术后稳定性，避免出现术后再关门现象；

(2)此设计可以不使用螺钉固定，不用担心会发生螺钉锚定不稳导致的手术效果不理想等问题，减少手术时间和风险(断端的面积小，很容易出现螺钉打偏的问题)，避免二次手术取螺钉；

(3)侧块断端伸入第一卡口，棘突断端伸入第二卡口，从而可以避免植骨腔中的植骨从两端掉落；

(4)现有技术的方案中植骨腔体与椎板断端之间多为分体连接关系，当植骨腔体结构受力时，椎板断端的骨和植骨之间就会发生相对位移，当骨折端发生大于150μm的相对位移时则会导致骨不融合，出现骨融合失败。本发明将椎板断端的骨和植骨腔固定在一体成型的结构中(两端卡接部位与管状主体一体成型)，能够为植骨与断端提供骨融合的稳定环境，使得断端与颈椎开门固定装置之间不会发生相对位移，避免出现过大的断端微动进而导致骨不融合。

(5)本发明实施例的颈椎开门固定装置可以采用人体可吸收的材料制造，这样最终骨愈合和骨融合后还可以实现体内无固定物的效果，消除了传统植入物需要二次手术取出或者长期不取出导致断钉退钉和断板的问题。

实施例二

如图4-6所示，第一卡口3’为包绕式卡口，管状主体1的端面作为所述包绕式卡口的一个包绕侧壁，管状主体1的端面上设有作为所述包绕式卡口的另一个包绕侧壁的延伸板7(即包绕式卡口呈l形)，这样由于外形的匹配，侧块断端16能够卡接在包绕式卡口内。

为避免植骨掉落，管状主体1的端面可以设有侧块断端限位板5，侧块断端限位板5上可以设有若干透孔，以便于侧块断端16与植骨腔2内的植骨生长连接在一起。

延伸板7上可以设有螺钉安装孔71，借助于螺钉将该延伸板7固定至侧块断端16上，从而提高整个装置的固定强度。延伸板7可以为与侧块断端16外侧表面相匹配的弧形，以进一步提高侧块断端16与第一卡口3’的卡接牢固性。

本实施例中，管状主体1可以设有沿纵向延伸的开口8，使得管状主体1的截面呈c形，该开口8一方面用作为植骨窗能够便于向植骨腔2内植骨，另一方面由于不同的椎板断端的大小会有差异，该开口8能使管状主体1具有一定弹性，使管状主体1的两端卡口在卡入不同尺寸的椎板断端时，能够张开一定的角度，从而便于医生顺利将其卡接在椎板断端。开口8位于管状主体1的外侧面，此时管状主体1本身能够避免植骨掉落，故可以不在开口8上额外设置盖板。

本实施例二具有以下有益效果：

(1)管状主体的结构设计，使得产品较多的材料放置在远离中性轴的部位(参考图7，弯曲刚度计算公式中钛板厚度方向距离中性面z的距离y相对于现有技术单层板结构显著增加)，在截面积相同的情况下可以增大抗弯截面系数，从而大大增加抗弯刚度，从而保证椎板的术后稳定性，避免出现术后再关门现象；

(2)虽然可以使用螺钉，但是当管状主体、侧块断端限位板和棘突断端限位板使用可吸收材料时，也不需要二次手术取螺钉；现有技术的方案中，为保证连接强度，板体必然为不可吸收材料，因此其依然需要二次手术取螺钉；

(3)棘突断端伸入第二卡口，侧块断端有侧块断端限位板的存在，因此可以避免植骨从两端掉落；

(4)现有技术的方案中植骨腔体与椎板断端之间多为分体连接关系，当植骨腔体结构受力时，椎板断端的骨和植骨之间就会发生相对位移，当骨折端发生大于150μm的相对位移时则会导致骨不融合，出现骨融合失败。本发明将椎板断端的骨和植骨腔固定在一体成型的结构中(两端卡接部位与管状主体一体成型)，能够为植骨与断端提供骨融合的稳定环境，使得断端与颈椎开门固定装置之间不会发生相对位移，避免出现过大的断端微动进而导致骨不融合；

(5)当将此结构用人体可吸收的材料制造时，最终骨愈合和骨融合后还可以实现体内无固定物的效果，消除了传统植入物需要二次手术取出或者长期不取出导致断钉退钉和断板的问题。

另外，需要说明的是，本发明实施例的颈椎开门固定装置，可以根据不同椎板的尺寸设计出多个规格进行使用。

综上，本发明的颈椎开门固定装置，通过在管状主体两端形成卡口分别卡接连接侧块断端和棘突断端，抗弯性能好，维持椎管结构的能力强，骨融合效果好。本发明的颈椎开门固定装置适用于颈椎单开门手术，特殊情况下也可应用于颈椎双开门手术。

本发明实施例中，第二卡口4的内部尺寸优选从外向内逐渐变小，以提高卡接强度，棘突断端限位板5优选可拆卸的卡接在第二卡口4内。这样，可将棘突断端限位板5制作为多种不同规格，术中根据患者椎板开门大小以及棘突断端15插入卡口深度的需要，选择合适规格的棘突断端限位板5卡接在第二开口4内。为进一步提高卡接强度，第一卡口3、3’和第二卡口4的内壁上可设有增大摩擦力和防退的倒齿结构，如图2中(a)标号41所示。

为较好的同时卡接棘突断端15和侧块断端16，管状主体1的曲度优选设计为使得第一卡口3、3’的端面和第二卡口4的端面之间的夹角为30-70度，优选为45-60度，其中棘突断端连接端(即第二卡口4)曲率优选与解剖左右方向平行，如图3中(b)和图6中(b)所示。

为了更好地验证本发明实施例的颈椎开门固定装置的抗弯效果，利用仿真方法对本发明和传统钛板产品进行比较。其中钛合金材料属性为弹性模量110gpa，本设计材料弹性模量为4gpa，为可吸收聚乳酸材料平均弹性模量。分别施加最差工况(即垂直于关门方向的)相同载荷，比较骨和植入物结构整体的术后即刻的抗变形能力，比较骨上和植入物上的应力，说明本发明产品的性能。加载载荷为100n。经过比较发现，如图8所示结果，本发明抗关门方向的刚度为4532.7n/mm，传统钛板刚度为3861.7n/mm，本发明的设计具有更好的抗变形能力，即抗弯刚度更大；在加载相同力时，骨上的应力明显小于传统钛板的应力，同时植入物上的应力也明显小于传统钛板上的应力。以上结果说明，本发明具有优于传统钛板产品的固定性能以及利于骨组织初始稳定性的能力。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。