一种腰椎小关节功能替代固定装置

1.本实用新型涉及骨科脊柱手术植入物技术领域，具体涉及一种腰椎小关节功能替代固定装置。


背景技术：

2.腰椎退行性疾病，包括椎间盘退变、腰椎管狭窄和脊椎滑脱等疾病。腰椎退行性疾病患者经常出现下背部疼痛、下肢疼痛和下肢无力，这很大程度降低了患者的生活质量。在腰椎间盘突出症与腰椎管狭窄症等疾病中，腰椎后路椎板切除术是治疗时最常用的减压术式，如图2所示，责任间隙双侧的小关节在术中遭到破坏，故为了维持稳定，常需要进行器械融合固定。此外，面对脊椎滑脱等失稳性疾病，也需要采取融合的手段。因此，在目前，器械融合被广泛用于解决腰椎退行性脊柱疾病中的脊柱不稳定性。然而，脊柱融合的并发症是继发于生物力学改变的相邻节段退变，这可能导致患者症状复合、恶化，甚至被迫接受再次手术。


技术实现要素：

3.针对上述现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于，提供一种腰椎小关节功能替代固定装置，以在广泛减压后替代椎间盘和小关节的功能，在维持相应脊柱节段水平稳定的同时，保留一定的活动性。
4.为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案予以解决：
5.一种腰椎小关节功能替代固定装置，包括四个相同的椎弓根螺钉、四个相同的椎弓根辅助螺钉、四个相同的双架固定螺钉、一对镜像对称的侧弯固定架、上连接杆、一对侧弯接头、轴向旋转颈、缓冲固定套筒和下连接杆；
6.所述上连接杆和下连接杆相互平行设置，它们的两端均设有通孔，四个通孔的轴向平行且均垂直于上连接杆；所述椎弓根螺钉通过椎弓根辅助螺钉穿过对应通孔与上连接杆或下连接杆固定；
7.所述侧弯固定架的上半部为侧壁设有开口的固定杆，下半部为底部设有开口的圆环，在固定杆上端、圆环的上端、圆环中部左右两侧分别设有螺孔，该螺孔与双架固定螺钉相匹配；底部设有开口的圆环的内壁边缘沿周向设有一条凸棱；两个侧弯固定架相对叠加安装在上连接杆中点处，两者的固定杆上的开口相对形成一圆环套在连接杆外，它们的对应位置处的螺孔连通，分别通过四个双架固定螺钉穿过进行固定；同时，两个侧弯固定架的固定杆的开口内壁上均设有弧形凹槽，在上连接杆的两侧分别设有凸块，两个凸块分别能够在对应的弧形凹槽内滑动，从而使两个侧弯固定架形成的固定架整体绕上连接杆在一定弧度范围内转动；
8.所述侧弯接头包括左半部和右半部，左半部和右半部均为底端平齐的二分之一圆柱体，且左半部和右半部通过相对的侧壁上设置的多个插杆和孔洞对应扣合在一起形成一底端平齐的圆柱体；该圆柱体的弧面的两侧边缘上沿周向分别设有凹槽，该两条凹槽与侧
弯固定架下半部的圆环的内壁上的两条凸棱位置相对应且形状相匹配，凸棱能够沿其所在的凹槽相对滑动；
9.轴向旋转颈为上大下小的阶梯型圆柱，侧弯接头的左半部和右半部相接触的侧壁上分别设有与轴向旋转颈的上半部形状匹配的凹槽，轴向旋转颈的上半部分安装于该凹槽内且能够相对于该凹槽中绕自身轴向转动，轴向旋转颈的下端伸出侧弯接头；
10.缓冲固定套筒包括相连接的套筒上部和套筒下部，套筒上部为一上端开口下端封闭的筒体，轴向旋转颈的下端插入套筒上部内且能够上下移动；套筒下部为两个支撑柱组成的分叉结构，且该分叉结构的两端分别设置有下连接杆套筒，下连接杆套筒分别套在下连接杆上实现固定，两个支撑柱与下连接杆围成三角形。
11.进一步的，所述椎弓根螺钉的非螺纹端上设有u型开口，且u型开口的底部开有与椎弓根辅助螺钉相匹配的螺纹孔，u型开口用于将上连接杆或下连接杆卡入其中，所述椎弓根辅助螺钉穿过上连接杆或下连接杆的螺孔进入螺纹孔，从而将上连接杆或下连接杆与对应的椎弓根螺钉固定。
12.进一步的，所述下连接杆的侧壁中部沿周向均匀设置4条长度为下连接杆四分之三的凸条，所述凸条的长度方向与下连接杆的长度方向一致；凸条与设置在套筒下部支撑柱内壁上的多个凹槽一一对应匹配。
13.进一步的，还包括缓冲弹球，所述轴向旋转颈的下端与缓冲固定套筒之间通过缓冲弹球隔开。
14.进一步的，所述轴向旋转颈的下端侧壁上对称设有两个凸条，套筒上部内壁对称设有两条与凸条匹配的轨道，所述凸条能够沿轨道上下滑动实现轴向旋转颈7相对于缓冲固定套筒上下滑动。
15.进一步的，所述椎弓根螺钉选用脊柱膨胀式固定螺钉。
16.与现有技术相比，本实用新型的有益的技术效果如下：
17.(1)与传统腰椎后路解压融合固定术所用固定器械相比，本实用新型能够保留适度脊柱屈伸、侧弯及旋转六个方向的生理运动，避免因病变节段活动度丧失及脊柱生物力学的异常改变进而导致邻近节段的加速退变。在功能上替代小关节的同时，在单个脊柱水平上提供脊柱节段的即时对齐和稳定。具体来说，侧弯固定架装置上部固定杆侧壁内有弧形凹槽，通过与上连接杆中部的一对凸块匹配协同，在维持固定作用的同时，借助上连接杆本身的旋转，可保证适度的向前屈曲与向后伸展活动；侧弯固定架下部圆环侧壁凸棱与侧弯接头外轮廓形状相同且互相匹配，其下端开口有一定角度，可实现生理范围内的脊椎左右侧弯活动；此外侧弯接头内含与轴向旋转颈外轮廓完全匹配的凹槽，可实现沿躯体轴线旋转的生理功能。
18.(2)在椎板切除术、小关节切除术后本实用新型的固定装置可作为后路附件，起到支撑与保护椎管内容物作用；其中的缓冲弹球可替代小关节的减震作用并减轻椎间盘承受的载荷。
19.(3)上连接杆的凸块设计与侧弯固定架下部开口的角度限制可以在保证屈伸与侧弯运动的同时，对过度活动加以限制，避免固定失效与过度活动造成二次损伤。
20.(4)本实用新型的装置使用方便，其植入操作类似于腰椎后路椎板切除减压融合手术，无需额外手术入路过程；同时采用了临床上沿用多年的椎弓根螺钉组件(即椎弓根螺
钉、椎弓根辅助螺钉)；另外本装置的各部分集成后可作为一体化配件，使用便捷，能够满足广泛的临床应用。
附图说明
21.图1是人体正常腰椎结构示意图，其中，(a)为人体背面人体正常腰椎结构，(b)为(a)的侧视图。
22.图2是后路减压椎板切除术切除部分示意图，其中虚线部分为切除部分。
23.图3是本实用新型中各部件的示意图。
24.图4是本实用新型的腰椎小关节功能替代固定装置的结构示意图。
25.图5是将本实用新型的腰椎小关节功能替代固定装置植入腰椎前在腰椎上打孔示意图。
26.图6是侧弯固定架的示意图，其中，(a)和(b)分别为一对镜像对称的侧弯固定架。
27.图7是侧弯接头、轴向旋转颈和缓冲弹球的示意图。
28.图8是缓冲固定套筒的示意图，其中，(a)为正视图，(b)为侧视图，(c)为仰视图，(d)为俯视图。
29.图9是侧弯接头、轴向旋转颈、缓冲弹球和缓冲固定套筒示意图，其中，(a)为组装示意图，(b)为(a)的竖剖图。
30.图10是上连接杆和下连接杆的结构示意图。
31.以下结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步解释说明。
具体实施方式
32.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
33.如图3、图4所示，本实施例给出的腰椎小关节功能替代固定装置，包括四个相同的椎弓根螺钉(1-1、1-2、1-3、1-4)、四个相同的椎弓根辅助螺钉(2-1、2-2、2-3、2-4)、四个相同的双架固定螺钉(3-1、3-2、3-3、3-4)、一对镜像对称的侧弯固定架(4-1、4-2)、上连接杆(5)、一对侧弯接头(6)、轴向旋转颈(7)、缓冲弹球(8)、缓冲固定套筒(9)和下连接杆(10)。
34.上连接杆(5)和下连接杆(10)相互平行设置，它们的两端均设有通孔，四个通孔的轴向平行且均垂直于上连接杆(5)；椎弓根螺钉的非螺纹端上设有u型开口，且u型开口的底部开有与椎弓根辅助螺钉相匹配的螺纹孔，u型开口用于将上连接杆(5)或下连接杆(10)卡入其中，椎弓根辅助螺钉穿过上连接杆(5)或下连接杆(10)的螺孔进入螺纹孔，从而将上连接杆(5)或下连接杆(10)与对应的椎弓根螺钉固定。
35.如图6所示，侧弯固定架(4-1)的上半部为侧壁设有开口的固定杆，下半部为底部设有开口的圆环，在固定杆上端、圆环的上端、圆环中部左右两侧分别设有螺孔，该螺孔与双架固定螺钉相匹配；底部设有开口的圆环的内壁边缘沿周向设有一条凸棱；侧弯固定架(4-2)与侧弯固定架(4-1)结构呈镜像对称；两个侧弯固定架(4-1、4-2)相对叠加安装在上连接杆(5)中点处，两者的固定杆上的开口相对形成一圆环套在连接杆(5)外，它们的对应
位置处的螺孔连通，分别通过四个双架固定螺钉(3-1、3-2、3-3、3-4)穿过进行固定。同时，两个侧弯固定架(4-1、4-2)的固定杆的开口内壁上均设有弧形凹槽，在上连接杆(5)的两侧分别设有凸块，两个凸块分别能够在对应的弧形凹槽内滑动，从而使两个侧弯固定架(4-1、4-2)形成的固定架整体绕上连接杆(5)在一定弧度范围内转动。
36.如图7～9所示，侧弯接头(6)包括左半部(6-1)和右半部(6-2)，左半部(6-1)和右半部(6-2)均为底端平齐的二分之一圆柱体，且左半部(6-1)和右半部(6-2)通过相对的侧壁上设置的多个插杆和孔洞对应扣合在一起形成一底端平齐的圆柱体；该圆柱体的弧面的两侧边缘上沿周向分别设有凹槽，该两条凹槽与侧弯固定架(4-1)下半部的圆环的内壁上的两条凸棱位置相对应且形状相匹配，凸棱能够沿其所在的凹槽相对滑动。
37.轴向旋转颈(7)为上大下小的阶梯型圆柱，侧弯接头(6)的左半部(6-1)和右半部(6-2)相接触的侧壁上分别设有与轴向旋转颈(7)的上半部形状匹配的凹槽，轴向旋转颈(7)的上半部分安装于该凹槽内且能够相对于该凹槽中绕自身轴向转动，轴向旋转颈(7)的下端伸出侧弯接头(6)。
38.缓冲固定套筒(9)包括相连接的套筒上部(9-1)和套筒下部(9-2)，套筒上部(9-1)为一上端开口下端封闭的筒体，轴向旋转颈(7)的下端插入套筒上部(9-1)内且能够上下移动；套筒下部(9-2)为两个支撑柱组成的分叉结构，且该分叉结构的两端分别设置有下连接杆套筒，下连接杆套筒分别套在下连接杆(10)上实现固定，两个支撑柱与下连接杆(10)围成三角形。
39.下连接杆(10)的侧壁中部沿周向均匀设置4条长度为下连接杆四分之三的凸条，凸条的长度方向与下连接杆(10)的长度方向一致；凸条与设置在套筒下部(9-2)支撑柱内壁上的多个凹槽一一对应匹配，以防上连接杆5与下连接杆10出现矢状方向的滑移。
40.优选的，轴向旋转颈(7)的下端与缓冲固定套筒(9)之间通过缓冲弹球(8)隔开，实现上下两部分的应力缓冲。
41.优选的，轴向旋转颈(7)的下端侧壁上对称设有两个凸条，套筒上部(9-1)内壁对称设有两条与凸条匹配的轨道，凸条能够沿轨道上下滑动实现轴向旋转颈7相对于缓冲固定套筒(9)上下滑动，同时，凸条和滑轨共同配合限定轴向旋转颈7在周向上的相对位置及限制缓冲弹球8的位置。
42.上述技术方案的设计，能够为脊柱提供一定的屈伸和侧弯活动能力。上连接杆5的凸块设计与侧弯固定架(4-1、4-2)下部开口的角度限制在保证屈伸与侧弯运动的同时，对过度活动加以限制。
43.与传统腰椎后路解压融合固定术所用固定器械相比，本实用新型能够保留适度脊柱屈伸、侧弯及旋转六个方向的生理运动，避免因病变节段活动度丧失及脊柱生物力学的异常改变进而导致邻近节段的加速退变。具体来说，侧弯固定架装置上部固定杆侧壁内有弧形凹槽，通过与上连接杆中部的一对凸块匹配协同，在维持固定作用的同时，借助上连接杆本身的旋转，可保证适度的向前屈曲与向后伸展活动；侧弯固定架下部圆环侧壁凸棱与侧弯接头外轮廓形状相同且互相匹配，其下端开口有一定角度，可实现生理范围内的脊椎左右侧弯活动；此外侧弯接头内含与轴向旋转颈外轮廓完全匹配的凹槽，可实现沿躯体轴线旋转的生理功能。
44.优选的，由于钛合金的弹性模量与人体骨骼的相近，且钛合金的耐腐蚀性能非常
强，另外钛合金与人体的相容性非常好，所以双架固定螺钉(2-1、2-2、2-3、2-4)、侧弯固定架(4-1、4-2)、连接杆(5)、侧弯接头(6-1、6-2)、轴向旋转颈(7)和缓冲固定套筒(9)可选用钛合金材质。或者由其他高强度的硬材料制备(包括但不限于：peek碳、钛合金)，peek材料的优势在于还具有磁共振检查兼容性，即不会出现金属伪影，可显示出更好的影像学信息。
45.优选的，缓冲弹球(8)选用聚碳酸酯聚氨酯pcu材料(包括但不限于：聚氨酯pu、硅胶、橡胶、水凝胶)，其能够通过弹性形变提供缓冲震动能力。
46.优选的，椎弓根螺钉(1-1、1-2、1-3、1-4)选用脊柱膨胀式固定螺钉，特别是对于骨质疏松等骨量减少的患者，该螺钉能够很好地加强锚固效果。(包括但不限于：普通螺钉、万向螺钉)
47.本实用新型的腰椎小关节功能替代固定装置在实际使用时，可应用于后路椎板切除术的假体置换，实现原理及过程如下：
48.如图1、2所示，为人体正常腰椎结构示意及后路减压椎板切除术切除部分示意(切除部分如虚线所示)，双侧椎板切除后小关节完整性受到破坏，进而小关节的承重缓冲与维持脊柱稳定的功能以及其与椎板共同保护椎管内容物的功能受损。
49.步骤1，安装脊柱腰椎关节突关节假体前，根据影像学检查选择合适大小的型号。
50.步骤2，在责任间隙下节段椎弓根对称打孔(见图5)，同时在责任间隙下节段棘突上横向打孔；在责任间隙下节段椎弓根的孔中植入两个椎弓根螺钉，将下连接杆(10)穿过棘突的横向孔及缓冲固定套筒(9)的两个支撑柱，借助两个椎弓根辅助螺钉将责任间隙下节段椎弓根上的两个椎弓根螺钉分别固定在下连接杆(10)上；由此确定本实用新型的装置安装的基本位置。
51.步骤3，借助双架固定螺钉(3-1、3-2、3-3、3-4)组装侧弯固定架(4-1、4-2)、上连接杆(5)、侧弯接头(6-1、6-2)和轴向旋转颈(7)，共同组成核心组件，该核心组件可提前组装以减少手术安装时间。
52.步骤4，由尾侧向颅侧依次组装缓冲弹球(8)与核心组件，安装完成后根据上连接杆(5)对应的高度确定责任间隙上节段椎弓根的打孔位置并对称打两个孔；
53.步骤5，打孔完毕后，向责任间隙上节段椎弓根的孔内植入剩余两个椎弓根螺钉，借助剩余两个椎弓根辅助螺钉将两个椎弓根螺钉与上连接杆(5)固定，从而将核心组件固定，完成本实用新型的装置安装。
54.如图5所示，待全部固定完毕后，该固定装置允许治疗节段进行接近正常的六个自由度(前屈后伸、左右侧弯、轴向旋转)的运动，同时具备缓冲轴向压力与维持脊柱稳定性的能力。完整的固定装置居于后路中线，亦可起到替代脊柱椎体附件对椎管内容物加以保护的作用。
55.综上，本实用新型通过小关节面切除和神经减压程序后更换功能性小关节替代固定装置来恢复正常运动并提供脊柱节段的稳定。本装置通过开放式后路手术植入，固定在椎弓根内，旨在保持运动，在功能上替代小关节的同时，在单个脊柱水平上提供脊柱节段的即时对齐和稳定。
56.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。