一种实时监测拉压力的椎间隙弹性撑开装置

1.本发明涉及骨科手术医疗器械领域，更具体地，涉及一种实时监测拉压力的椎间隙弹性撑开装置。


背景技术：

2.随着老龄化社会的到来，腰椎骨折、腰椎间盘突出症的发病率逐年增加，需要手术解决的患者所占比重愈来愈大，逐渐成为脊柱外科手术主要病种，椎弓根技术经历数十年的发展，其已成为一种非常成熟的脊椎外科手术技术，近年来推广的微创椎弓根技术在临床上也取得了一定的疗效。目前经皮椎弓根钉系统主要采用空心椎弓根钉，需要预设棒的长度和弧度，器械设计繁琐，使用不便。
3.公开号为cn202263044u的中国实用新型专利公开了一种经皮微创椎弓根钉棒内固定系统，包括椎弓根螺钉、纵连棒、用于确定置钉位置的定位套针和导针、用于扩大置钉通道的扩张芯、置钉导向套筒、上钉器、持棒器、撑开加压器、用于折断椎弓根螺钉的长臂的折臂器、上钉座；其中，所述椎弓根螺钉，包括钉体、钉座、两条可折断长臂和螺塞，钉体与钉座连接，两条可折断长臂对立地固定连接于钉座上形成u形结构，用于嵌入纵连棒，两条可折断长臂延伸至皮肤切口外，螺塞用于拧入两条可折断长臂的u形结构中压紧纵连棒。上述技术方案压紧纵连棒的长度无法灵活调整，同时无法实时监测腰椎部分所受拉压力，进而患者有可能会在日常生活中导致二次伤害，并且医生也无法实时监测患者的腰部受力数据从而对进一步的诊断造成不便。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种实时监测拉压力的椎间隙弹性撑开装置，可以提供持续稳定的牵引力，使椎间隙增宽，为腰椎的恢复提供稳定的环境，并对人体脊椎受力情况进行实时检测。
5.本发明的目的通过以下技术方案实现：
6.一种实时监测拉压力的椎间隙弹性撑开装置，包括椎弓根钉、弹性元件、芯轴和监测装置；所述椎弓根钉上设有用于嵌入弹性元件的可折断长臂；所述弹性元件套设在芯轴上，所述芯轴一端设有u型支架，所述监测装置上设有安装底座，所述安装底座上设有与u型支架对应的安装孔，安装底座带动监测装置在u型支架上移动，所述监测装置与芯轴之间通过传动装置连接；所述监测装置通过安装底座套设在u型支架上，并通过连接杆与弹性元件连接，所述连接杆贯穿弹性元件与安装底座，连接杆一端与椎弓根钉连接，所述连接杆上设有用于固定弹性元件的u型底座。
7.进一步地，所述可折断长臂的内表面具有内螺纹，可折断长臂上靠近钉座的一端处设有凹切迹。
8.进一步地，所述监测装置8为传感器，所述传感器上连接有数据传输模块和电池模块。
9.进一步地，所述传感器上设有由4个感压电阻连成惠斯通电桥构成的压力敏感元件。
10.进一步地，所述传感器检测到应力时将力学信号转换成可测量的电学信号，通过数据传输模块传输至移动终端，所述数据传输模块为蓝牙模块。
11.进一步地，所述传动装置为传导弹簧。
12.进一步地，所述芯轴、弹性元件和安装底座之间通过连杆连接。
13.进一步地，所述芯轴、弹性元件和安装底座上分别设有用于与连杆配合的通孔。
14.进一步地，所述安装底座上的安装孔为两个对称分布的半圆形开口。
15.进一步地，所述可折断长臂上靠近凹切迹的一端套设有盖帽，所述盖帽上设有持帽孔。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
17.本发明通过弹性元件提供持续稳定的牵引力，使椎间隙增宽，为腰椎的恢复提供稳定的环境，通过弹性元件的长度的拉伸与缩短准确的把握牵引力；同时芯轴可以维持恒定的椎间高度，避免弹性元件作用力偏离，维持弹性元件处于弹性限度内，防止弹性元件因长期受力而发生弹性减退甚至疲劳断裂。
18.本发明通过监测装置对弹性棒的受力情况进行监测，从而达到对人体脊椎受力情况的实时监测，便于医生和患者对椎间隙弹性撑开内固定系统的工作状况，脊椎生物力学康复情况进行实时掌握，有助于腰椎疾患的患者康复。
附图说明
19.图1为椎弓根钉的结构示意图，
20.图2为监测装置的结构示意图，
21.图3为监测装置的俯视图，
22.图4为监测装置的侧视图，
23.图5为弹性元件的结构示意图，
24.图6为芯轴的结构示意图，
25.图7为芯轴与监测装置的组合示意图，
26.图8为连接杆的结构示意图，
27.图9为中空螺塞的结构示意图，
28.图10为中空螺塞的剖视图，
29.图11为椎弓根钉与弹性元件的结构示意图，
30.图12为螺帽的结构示意图。
31.其中，1为钉体、2为钉座、3为内螺纹、4为可折断长臂、5为外螺纹、6为凹切痕、7为安装孔、8为监测装置、9为安装底座上的通孔、10为安装底座、11为弹性元件、12为后端通孔、13为前端通孔、14为后端通孔、15为芯轴、16为u型支架、17为芯轴臂、18为芯轴内螺纹、19为螺塞螺纹、20为螺塞、21为传动装置、22为传感器、23为连接螺纹、24为u型底座、25为连接杆、26为u型槽、27为中空螺塞、28为中空螺塞上的持帽孔、29为中空螺塞内螺纹、30为盖帽、31为持帽孔。
具体实施方式
32.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.实施例1
34.如图1～12所示，本实施例提供一种实时监测拉压力的椎间隙弹性撑开装置，包括椎弓根钉、弹性元件11、芯轴15和监测装置8。椎弓根钉包括钉体1、钉座2、可折断长臂4和中空螺塞27，钉体1与钉座2连接，中空螺塞上端与钉体1连接，中空螺塞27下端与弹性元件11连接，可折断长臂4的内表面具有中空螺塞27配合的内螺纹3，外侧有与盖帽30内侧螺纹相匹配的外螺纹5。在可折断长臂4上靠近钉座2的一端处设有凹切迹6，便于在手术过程中进行精准快捷的切割；可折断长臂4上靠近凹切迹6的一端套设有螺帽，螺帽可防止螺塞的滑出，为组件的稳定提供保障，螺帽上设有持帽孔31，中空螺塞上设有对应的持帽孔28。可折断长臂4对立地固定连接于钉座2上，用于嵌入弹性元件11。
35.本实施例中的弹性元件11包括依次连接的前端、弹性部分和后端，弹性元件11采用钛合金材料制成，生物相容性好，弹性部分为弹簧状，可以拉伸或缩短，从而提供持续稳定的牵引力，使椎间隙增宽。弹性元件11套设在芯轴15上，通过芯轴15维持恒定的椎间高度，避免弹性元件11作用力偏离，并维持弹性元件11处于弹性限度内，防止弹性元件11因长期受力而发生弹性减退甚至疲劳断裂。芯轴15一端设有u型支架16，u型支架由两条芯轴臂17构成，监测装置8上设有安装底座10，在安装底座10上设有与u型支架16对应的安装孔7；本实施例中的安装孔7为两个对称分布的半圆形开口，与u型支架16相配合，使安装底座10和监测装置8相对固定在芯轴15上，并通过安装底座10带动监测装置8在u型支架16上来回移动，在u型支架16的开口端安装有螺塞20，对安装底座10进行限位，芯轴上设有内螺纹18与螺塞螺纹19相配合。监测装置8通过安装底座10套设在u型支架16上，并通过连接杆25与弹性元件11连接，连接杆25贯穿弹性元件11与安装底座10，连接杆25一端设有连接螺纹23与椎弓根钉上的中空螺塞27连接，在中空螺塞上设有中空螺塞内螺纹29与连接螺纹23相配合，连接杆25上设有用于固定弹性元件11的u型底座24，u型底座24上设有u型槽26，u型槽26弧度与弹性元件11相配合。
36.本实施例中，监测装置8与芯轴15之间通过传动装置21连接，传动装置21可以将弹性元件11所受到的力传导给监测装置8，通过传动装置21的拉伸与压缩实现对拉压力的测量。具体地，本实施例中的监测装置8为传感器22，传动装置21为传导弹簧，传感器22上连接有数据传输模块和电池模块。在传感器22上设有由4个感压电阻连成惠斯通电桥构成的压力敏感元件，传动装置21将弹性元件11所受到的力传导给传感器22，传感器22检测到应力时将力学信号转换成可测量的电学信号，通过数据传输模块传输至移动终端。本实施例中所用数据传输模块为蓝牙模块。为了进一步提高应力检测效果，本技术可通过移动终端预设应力范围值，当受力情况超出预设范围值时进行预警，方便医护人员及时更换间隙弹性撑开内固定装置，提高对腰椎疾病的治疗效果。
37.实施例2
38.本实施例提供一种实时监测拉压力的椎间隙弹性撑开装置，包括椎弓根钉、弹性
元件11、芯轴15和监测装置8。椎弓根钉包括钉体1、钉座2、可折断长臂4和中空螺塞，钉体1与钉座2连接，中空螺塞上端与钉体1连接，中空螺塞下端与弹性元件11连接，可折断长臂4的内表面具有中空螺塞配合的内螺纹，外侧有与盖帽30内侧螺纹相匹配的外螺纹。在可折断长臂4上靠近钉座2的一端处设有凹切迹6，便于在手术过程中进行精准快捷的切割；可折断长臂4上靠近凹切迹6的一端套设有螺帽，螺帽可防止螺塞的滑出，为组件的稳定提供保障，螺帽上设有持帽孔31，中空螺塞上设有对应的持帽孔28。可折断长臂4对立地固定连接于钉座2上，用于嵌入弹性元件11。
39.本实施例中的弹性元件11包括依次连接的前端、弹性部分和后端，弹性元件11采用钛合金材料制成，生物相容性好，弹性部分为弹簧状，可以拉伸或缩短，从而提供持续稳定的牵引力，使椎间隙增宽。弹性元件11套设在芯轴15上，通过芯轴15维持恒定的椎间高度，避免弹性元件11作用力偏离，并维持弹性元件11处于弹性限度内，防止弹性元件11因长期受力而发生弹性减退甚至疲劳断裂。芯轴15一端设有u型支架，u型支架由两条芯轴臂17构成，监测装置8上设有安装底座10，在安装底座10上设有与u型支架16对应的安装孔7；本实施例中的安装孔7为两个对称分布的半圆形开口，与u型支架16相配合，使安装底座10和监测装置8相对固定在芯轴15上，并通过安装底座10带动监测装置8在u型支架16上来回移动，在u型支架16的开口端安装有螺塞20，对安装底座10进行限位，芯轴上设有内螺纹18与螺塞螺纹19相配合。监测装置8通过安装底座10套设在u型支架16上，并通过连接杆25与弹性元件11连接，连接杆25贯穿弹性元件11与安装底座10，连接杆25一端有连接螺纹23与椎弓根钉上的中空螺塞27连接，在中空螺塞上设有中空螺塞内螺纹29与连接螺纹23相配合，，连接杆25上设有用于固定弹性元件11的u型底座24，u型底座24上设有u型槽26，u型槽26弧度与弹性元件11相配合。
40.本实施例中，芯轴15、弹性元件11和安装底座10之间通过连杆连接，芯轴15、弹性元件11和安装底座10上分别设有用于与连杆配合的通孔。其中，弹性元件11上的前端和后端分别设有通孔，前端的内径大于后端的内径，通过弹性元件11前端的部分包裹监测装置8，起到保护和固定作用。弹性元件11前端通孔13与安装底座上的通孔9对齐从而保证在连杆插入时可以将传感器22与弹性元件11固定，进而可以测得实时压力；弹性元件11的后端通孔14与芯轴15上的通孔相对应，通过连杆贯穿通孔，使弹性元件11和芯轴15保持固定。
41.本实施例中，监测装置8与芯轴15之间通过传动装置21连接，传动装置21可以将弹性元件11所受到的力传导给监测装置8，通过传动装置21的拉伸与压缩实现对拉压力的测量。具体地，本实施例中的监测装置8为传感器22，传动装置21为传导弹簧，传感器22上连接有数据传输模块和电池模块。在传感器22上设有由4个感压电阻连成惠斯通电桥构成的压力敏感元件，传动装置21将弹性元件11所受到的力传导给传感器22，传感器22检测到应力时将力学信号转换成可测量的电学信号，通过数据传输模块传输至移动终端。本实施例中所用数据传输模块为蓝牙模块。为了进一步提高应力检测效果，本技术可通过移动终端预设应力范围值，当受力情况超出预设范围值时进行预警，方便医护人员及时更换间隙弹性撑开内固定装置，提高对腰椎疾病的治疗效果。
42.实施例3
43.本实施例提供一种实时监测拉压力的椎间隙弹性撑开装置，包括椎弓根钉、弹性元件11、芯轴15和监测装置8。椎弓根钉包括钉体1、钉座2、可折断长臂4和中空螺塞，钉体1
与钉座2连接，中空螺塞上端与钉体1连接，中空螺塞下端与弹性元件11连接，可折断长臂4的内表面具有中空螺塞配合的内螺纹，外侧有与盖帽30内侧螺纹相匹配的外螺纹。在可折断长臂4上靠近钉座2的一端处设有凹切迹6，便于在手术过程中进行精准快捷的切割；可折断长臂4上靠近凹切迹6的一端套设有螺帽，螺帽可防止螺塞的滑出，为组件的稳定提供保障，螺帽上设有持帽孔31，中空螺塞上设有对应的持帽孔28。可折断长臂4对立地固定连接于钉座2上，用于嵌入弹性元件11。
44.本实施例中的弹性元件11包括依次连接的前端、弹性部分和后端，弹性元件11采用钛合金材料制成，生物相容性好，弹性部分为弹簧状，可以拉伸或缩短，从而提供持续稳定的牵引力，使椎间隙增宽。弹性元件11套设在芯轴15上，通过芯轴15维持恒定的椎间高度，避免弹性元件11作用力偏离，并维持弹性元件11处于弹性限度内，防止弹性元件11因长期受力而发生弹性减退甚至疲劳断裂。芯轴15一端设有u型支架，u型支架由两条芯轴臂17构成，监测装置8上设有安装底座10，在安装底座10上设有与u型支架16对应的安装孔7；本实施例中的安装孔7为两个对称分布的半圆形开口，与u型支架16相配合，使安装底座10和监测装置8相对固定在芯轴15上，并通过安装底座10带动监测装置8在u型支架16上来回移动，在u型支架16的开口端安装有螺塞20，对安装底座10进行限位，芯轴上设有内螺纹18与螺塞螺纹19相配合。监测装置8通过安装底座10套设在u型支架16上，并通过连接杆25与弹性元件11连接，连接杆25贯穿弹性元件11与安装底座10，连接杆25一端有连接螺纹23与椎弓根钉上的中空螺塞27连接，在中空螺塞上设有中空螺塞内螺纹29与连接螺纹23相配合，与椎弓根钉连接，连接杆25上设有用于固定弹性元件11的u型底座24，u型底座24上设有u型槽26，u型槽26弧度与弹性元件11相配合。本实施例中，芯轴15、弹性元件11和安装底座10之间通过连杆连接，芯轴15、弹性元件11和安装底座10上分别设有用于与连杆配合的通孔。其中，弹性元件11上的前端和后端分别设有通孔，前端的内径大于后端的内径，通过弹性元件11前端的部分包裹监测装置8，起到保护和固定作用。弹性元件11前端通孔13与安装底座上的通孔9对齐从而保证在连杆插入时可以将传感器22与弹性元件11固定，进而可以测得实时压力；弹性元件11后端通孔14与芯轴15上的通孔9相对应，通过连杆贯穿通孔9，使弹性元件11和芯轴15保持固定。
45.本实施例中，监测装置8与芯轴15之间通过传动装置21连接，传动装置21可以将弹性元件11所受到的力传导给监测装置8，通过传动装置21的拉伸与压缩实现对拉压力的测量。具体地，本实施例中的监测装置8为传感器22，传动装置21为传导弹簧，传感器22上连接有数据传输模块和电池模块。在传感器22上设有由4个感压电阻连成惠斯通电桥构成的压力敏感元件，传动装置21将弹性元件11所受到的力传导给传感器22，传感器22检测到应力时将力学信号转换成可测量的电学信号，通过数据传输模块传输至移动终端。本实施例中所用数据传输模块为蓝牙模块。为了进一步提高应力检测效果，本技术可通过移动终端预设应力范围值，当受力情况超出预设范围值时进行预警，方便医护人员及时更换间隙弹性撑开内固定装置，提高对腰椎疾病的治疗效果。
46.本实施例提供的一种实时监测拉压力的椎间隙弹性撑开装置的检测过程如下：
47.当弹性元件11受到人体骨骼的拉伸或者挤压时，弹性元件11也会随之拉伸或者压缩，通过传动装置21将弹性元件11所受到的力传导给传感器22中的可以感受力学信号四个感压电阻，并将力学信号转换成可测量的电学信号，检测出弹性元件11的受力情况，最后通
过嵌入在传感器22中的蓝牙模块将传感信号传输到给外界的移动终端，用于实时监测智能椎间隙弹性撑开内固定系统的受力情况，从而达到对人体脊椎受力情况的实时检测，便于医生和患者对椎间隙弹性撑开内固定系统的工作状况，脊椎生物力学康复情况进行实时掌握。
48.需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
49.另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。