儿童脊柱侧弯矫形的生长棒及制备方法

本发明涉及骨科植入物，特别是指一种自动生长棒及具有该自动生长棒的儿童脊柱侧弯矫形系统。

背景技术：

1、临床中，儿童脊柱侧弯病例增加呈增加趋势，且时常伴有漏斗胸和鸡胸，严重影响了儿童的生长发育以及生活和学习。采用体内固定矫形装置进行脊柱侧弯矫形，短期能够起到对脊柱侧弯的矫形作用，但是随着儿童的生长，因为矫形装置长度不能变化已经不能满足儿童脊柱伸长的需要。

2、采用生长棒技术治疗儿童时期发生的脊柱侧弯病症是一种较好的选择。生长棒技术通常包括两种形式，其一是将可以调节的生长棒入儿童患者体内，再根据患儿的身体生长变化的情况，定期通过手术进行调整，满足儿童生长的需要，但是因为脊柱侧弯的矫形期较长，频繁的手术会严重影响儿童的身心健康。另一种是可以在体内自动调节长度的生长棒，此种生长棒的优点是可以实现矫形棒的自动生长，避免了通过手术满足患者对脊柱侧弯矫形的需要。与通过手术调节生长棒的方法相比，体内自动调节生长棒的优点明显。

3、专利cn 212382719u公布了一种儿童脊柱侧凸的矫形生长棒，该装置的机械结构为丝杠和齿轮，生长棒采用2个电机驱动。该专利存在3个问题，1)是采用丝杠齿轮的机械结构的尺寸较大，而且按照专利文件，丝杠，齿轮与连接件均暴露在人体的软硬组织内，会引起结构的腐蚀，影响驱动效果；2)撑开生长棒需要专用的无线供电装置和专用的压力传感器，3)该专利没有说明如何保持生长棒的止退定位状态。

4、专利cn 107822700 b公布了一种用于儿童脊柱侧凸的矫形生长棒，该生长棒采用了齿条和棘爪结构实现生长棒的自动调节，其优点是能够实现生长棒在体内的自动调节，不足是生长棒属于开放结构，伸长和定位齿条暴露在人体的组织中，容易引起腐蚀；还有该生长棒的零件较多，结构复杂，加工制作相对困难，同时因为尺寸大，植入儿童身体对健康的影响也大。

技术实现思路

1、针对上述现有技术，本发明提供一种儿童脊柱侧弯矫形的生长棒，该生长棒不但尺寸小，而且能够自动调节长度，适用于儿童脊柱侧弯矫形，可以实现无需手术完成生长棒的伸长与止退定位。

2、为了解决上述技术问题，本发明提出的一种儿童脊柱侧弯矫形的生长棒，包括活动拉杆和固定拉杆，所述活动拉杆和所述固定拉杆之间连接有套筒；所述活动拉杆包括主体圆柱，所述主体圆柱的一端通第一过过渡圆台连接有与椎弓根钉连接的第一圆柱，所述主体圆柱的另一端沿轴向布置有x个环形外槽；所述固定拉杆包括外径与所述主体圆柱外径一致的定位圆柱，所述定位圆柱的一端通过过渡杆连接有与椎弓根钉连接的第二圆柱，所述定位圆柱的另一端设置有连接和导向结构；所述套筒的内壁与所述主体圆柱的外回转面配合，所述内壁上、在远离第一圆柱的一侧沿轴向自前向后依次布置有x+y个环形内槽和一个活动拉杆的定位槽；所述固定拉杆的连接和导向结构位于所述套筒的该侧；x个环形外槽的间距与x+y个环形内槽的间距一致，所述环形外槽与所述环形内槽的轴向尺寸分别对应；该生长棒还包括一个止退组件，所述止退组件包括环形弹簧和l个结构相同的弧形止退块，每个弧形止退块的内侧设有环向槽，环向槽槽底面的曲率半径大于所述环形弹簧的外径，所述环向槽的深度大于所述环形弹簧的内外径的半径差；所述弧形止退块通过环向槽套装在所述环形弹簧的外周；在所述环形弹簧处于负载状态或自由状态时，所述止退组件的径向尺寸自动适应性调节；所述环形弹簧处于径向压缩状态时，所述止退组件位于由相对的一个环形外槽和一个环形内槽构成的环状空间内。

3、进一步讲，本发明所述的生长棒，其中：

4、设置在所述弧形止退块内侧的环向槽的宽度与所述环形弹簧的厚度配合，所述环向槽槽底面的径向尺寸与所述环形弹簧扩张后的弹簧外径配合；所述活动拉杆上的环形外槽的轴向尺寸与所述弧形止退块的宽度配合，所述环形外槽的径向尺寸小于所述环形弹簧的弹簧内径。

5、所述弧形止退块的前端设有倒角；所有弧形止退块通过各自的环向槽套在所述环形弹簧上；所述套筒内壁的内径大于所述环形弹簧收缩后l个弧形止退块的外接圆直径，且小于扩张后后l个弧形止退块的外接圆直径。

6、所述环形弹簧的刚度满足在脊柱在伸长时，所述环形弹簧保证l个弧形止退块完全被压入一个环形外槽内；环形内槽间距和环形外槽间距均为a，当弧形止退块沿轴向移动距离a后，所述弧形止退块在弹簧恢复力的作用下进入所述套筒的一个环形内槽中，该情形为生长棒的止退定位状态，此时，止退载荷不小于450n，从而保证生长棒的止退和满足生长棒的稳定。

7、所述连接和导向结构包括设置在所述定位圆柱端部的圆筒，在所述圆筒的前端通过多条与母线重合的切口形成了多个弹性爪，在弹性爪前端的外表面上设置有楔形连接凸台；所述楔形连接凸台嵌装在所述套筒的一个环形内槽中。

8、所述固定拉杆上位于所述定位圆柱和第二圆柱之间的过渡杆包括自所述定位圆柱一侧至所述第二圆柱一侧的过度圆柱和第二过度圆台。

9、所述第一圆柱和第二圆柱的直径按照椎弓根钉要求的尺寸确定。

10、同时，本发明还提出了上述生长棒的制备方法，包括：

11、所述活动拉杆、所述套筒和固定拉杆的材料均为钛合金或锆铌合金，并采用锻造或采用3d打印方式制备；所述活动拉杆的长度按照儿童的脊柱尺寸和矫形需要进行设计，所述套筒内壁上环形内槽的个数x+y按照儿童脊柱的最大伸长量设计，相邻环形内槽的中线距离按照儿童脊柱3-6个月脊柱伸长的长度设计；所述环形内槽和所述环形外槽的槽底均设置有过度圆角；所述环形内槽的深度小于所述弧形止退块的径向厚度，所述环形内槽的槽度大于所述弧形止退块的轴向长度。

12、进一步讲，所述环形弹簧的材料为弹簧钢，所述弧形止退块的个数l为3或5；所述环形弹簧的最大止退载荷按照10-15岁儿童体重高限的70％设计，设计值为450n。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

14、使用本发明提出的生长棒，在植入患者体内以后，当患者的脊柱伸长时，生长棒能够实现自我伸长和可靠的止退定位。由于本发明生长棒的结构尺寸较小，植入生长棒时对患者的损伤也小。本发明生长棒采用封闭结构，伸长与止退定位时不会受到肌肉和骨组织的影响。采用锆铌合金制备的生长棒具有核磁检测不显影的特点。

技术特征：

1.一种儿童脊柱侧弯矫形的生长棒，包括活动拉杆(1)和固定拉杆(3)，所述活动拉杆(1)和所述固定拉杆(3)之间连接有套筒(2)；其特征在于：

2.根据权利要求1所述的生长棒，其特征在于：设置在所述弧形止退块内侧的环向槽的宽度与所述环形弹簧的厚度配合，所述环向槽槽底面的径向尺寸与所述环形弹簧(43)扩张后的弹簧外径配合；所述活动拉杆(1)上的环形外槽的轴向尺寸与所述弧形止退块的宽度配合，所述环形外槽的径向尺寸小于所述环形弹簧(43)的弹簧内径。

3.根据权利要求1所述的生长棒，其特征在于：所述弧形止退块的前端设有倒角；所有弧形止退块通过各自的环向槽套在所述环形弹簧(43)上；所述套筒(3)内壁的内径大于所述环形弹簧(43)收缩后l个弧形止退块的外接圆直径，且小于扩张后后l个弧形止退块的外接圆直径。

4.根据权利要求1所述的生长棒，其特征在于：所述环形弹簧(43)的刚度满足在脊柱在伸长时，所述环形弹簧(43)保证l个弧形止退块完全被压入一个环形外槽内；环形内槽间距和环形外槽间距均为a，当弧形止退块沿轴向移动距离a后，所述弧形止退块在弹簧恢复力的作用下进入所述套筒(3)的一个环形内槽中，该情形为生长棒的止退定位状态，此时，止退载荷不小于450n，从而保证生长棒的止退和满足生长棒的稳定。

5.根据权利要求1所述的生长棒，其特征在于：所述连接和导向结构包括设置在所述定位圆柱(33)端部的圆筒，在所述圆筒的前端通过多条与母线重合的切口形成了多个弹性爪，在弹性爪前端的外表面上设置有楔形连接凸台(31)；所述楔形连接凸台(31)嵌装在所述套筒(2)的一个环形内槽中。

6.根据权利要求1所述的生长棒，其特征在于：所述固定拉杆(3)上位于所述定位圆柱(33)和第二圆柱(36)之间的过渡杆包括自所述定位圆柱(33)一侧至所述第二圆柱(36)一侧的过度圆柱(34)和第二过度圆台(35)。

7.根据权利要求1所述的生长棒，其特征在于：所述第一圆柱(11)和第二圆柱(36)的直径按照椎弓根钉要求的尺寸确定。

8.如权利要求1至7任一所述的生长棒的制备方法，其特征在于，

9.根据权利要求8所述的生长棒的制备方法，其特征在于，所述环形弹簧(43)的材料为弹簧钢，所述弧形止退块的个数l为3或5；所述环形弹簧(43)的最大止退载荷按照10-15岁儿童体重高限的70％设计，设计值为450n。

技术总结
本发明公开了一种儿童脊柱侧弯矫形的生长棒，包括活动拉杆、固定拉杆、套筒和径向尺寸自动适应性调节的止退组件，活动拉杆和固定拉杆的一端分别与椎弓根钉连接，活动拉杆的另一端设有多个环形外槽；固定拉杆的另一端设置有连接和导向结构；套筒的内壁上沿轴向布置有多个环形内槽和活动拉杆的定位槽，固定拉杆的连接和导向结构位于套筒的该侧；止退组件位于由相对的一个环形外槽和一个环形内槽构成的环状空间内。该生长棒不但尺寸小，而且能够在脊柱侧弯矫形时生长棒随脊柱生长自动撑开、自动调节长度，适用于儿童脊柱侧弯矫形，可以实现无需手术完成生长棒的伸长与止退定位。

技术研发人员：冯其金,苗军,尹庆伟,刘艳成,赵玲娟,张泽佩,冯巩
受保护的技术使用者：天津中医药大学第二附属医院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15