一种仿生微动可调结构的椎弓根螺钉

技术领域

本申请属于骨科医疗器械技术领域，具体而言涉及一种仿生微动可调结构的椎弓根螺钉。

背景技术

在脊柱内固定手术中，椎弓根螺钉是常用的医疗器械。现有椎弓根螺钉的螺塞在螺塞拧入过程中，螺塞与棒之间的相互运动难以避免，容易引起螺塞或者棒与钉帽之间出现偏斜，导致螺塞跳丝或者脱丝。而且，螺钉在螺塞锁紧棒之后，螺钉、螺塞、棒组成的钉棒系统完全固定，不符合人体生物运动规律，如人体正常的屈伸，植入人体时间过长会因为应力集中导致棒断裂、螺塞脱出等风险。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种仿生微动可调结构的椎弓根螺钉，用以解决现有技术中存在的上述技术问题。

本发明的目的是这样实现的：

一种仿生微动可调结构的椎弓根螺钉，包括：

钉帽，具有U形槽以及与所述U形槽连通的装配孔；

棒，横穿设于所述U形槽内；

螺塞组件，具有螺塞和螺塞底座；所述螺塞螺纹连接于所述U形槽的槽口；所述螺塞底座的第一端与所述螺塞转动连接，所述螺塞底座的第二端能够在所述螺塞的螺旋推进作用下与所述棒抵接；

万向钉体，具有螺钉球头，所述螺钉球头转动设于所述装配孔内。

进一步地，还包括挡圈组件，所述挡圈组件设于所述U形槽内，且位于所述螺钉球头和所述棒之间，所述挡圈组件的两端面分别与所述螺钉球头和所述棒的外周面相匹配。

进一步地，所述挡圈组件具有挡圈和挡圈底座；所述挡圈底座的第一端与所述螺钉球头抵接；所述挡圈的第一端能够与所述棒抵接，所述挡圈的第二端与所述挡圈底座的第二端之间具有第一转动自由度。

进一步地，所述挡圈的第一端设有凹形弧面，所述凹形弧面的至少一部分与所述棒的圆周面相吻合；所述挡圈的第二端设有转动部，所述挡圈底座的第二端设有转动配合部，所述转动部与所述转动配合部配合使得所述挡圈与所述挡圈底座之间具有第一转动自由度。

进一步地，所述转动部和所述转动配合部中的一者为弧形槽，另一者为弧形凸出结构，所述凸出结构能够在所述弧形槽内转动。

进一步地，所述凹形弧面沿所述棒轴向上的两端开口尺寸大于所述凹形弧面的腰部尺寸，使得所述棒由所述挡圈和螺塞底座固定后，具有转动余量。

进一步地，所述转动余量的转动角度为1°-6°。

进一步地，所述螺塞底座的第一端设有上凸圆弧面，所述螺塞设有第一凹形空间，所述第一凹形空间的内壁面与所述上凸圆弧面相适配；当所述螺塞螺旋推进时，所述上凸圆弧面能够在所述第一凹形空间内绕所述螺塞的轴线0°转动。

进一步地，所述螺塞底座的第二端设有第二凹形空间，所述第二凹形空间的内壁上设有圆柱，所述圆柱的轴线与所述棒垂直或基本垂直。

进一步地，所述U形槽的下部槽壁设有凸轴，所述凸轴的轴线与所述圆柱的轴线平行；所述挡圈上设有与所述凸轴转动连接的弧形槽。

进一步地，所述弧形槽设于所述凹形弧面上。

进一步地，所述螺钉球头通过卡圈安装于所述装配孔内；所述装配孔的孔壁上设有卡槽，所述卡圈安装在所述卡槽内。

进一步地，所述卡圈为优弧环，所述优弧环的中心角为330°-350°。

与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

a)本发明提供的仿生微动可调结构的椎弓根螺钉，采用的螺塞组件包括转动连接的两部分，即螺塞与螺塞底座接触面为球面，无周向自由度限制，旋入螺塞过程，螺塞底座与棒接触后，不会与棒相对旋转运动，螺塞底座竖直向下运动，直线驱动棒向下移动，有效避免螺塞拧紧过程中，螺塞底座与棒之间摩擦力逐渐增大引起棒的偏斜。

b)本发明提供的仿生微动可调结构的椎弓根螺钉，通过将挡圈与挡圈底座转动连接使棒具有第一角度转动自由度，并且通过将挡圈与棒接触的凹形弧面设置为两端开口尺寸大、中间尺寸小的结构，使棒能够在螺塞扭紧之后有一定转动余量；棒在两个方向有摆动余量，减少应力堆积，更适应人体运动，钉体直径大、摆动角度大。

c)本发明提供的仿生微动可调结构的椎弓根螺钉，万向钉体与挡圈球面接触配合，保证受力均匀，结构更加稳固。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的仿生微动可调结构的椎弓根螺钉的结构示意图；

图2为本发明提供的仿生微动可调结构的椎弓根螺钉的爆炸图；

图3为本发明提供的仿生微动可调结构的椎弓根螺钉的剖面结构示意图；

图4为本发明提供的螺塞与螺塞底座的装配结构示意图；

图5为本发明提供的螺塞的结构示意图；

图6为本发明提供的螺塞底座的结构示意图；

图7为本发明提供的螺塞底座的侧视图；

图8为本发明提供的螺塞底座的断面结构示意图；

图9为本发明提供的挡圈与挡圈底座的装配结构示意图；

图10为本发明提供的挡圈的结构示意图；

图11为本发明提供的挡圈底座的结构示意图；

图12为本发明提供的钉帽的结构示意图；

图13为本发明提供的钉帽的局部结构示意图；

图14为本发明提供的钉帽与卡圈配合的结构示意图；

图15为本发明提供的卡圈的结构示意图；

图16为本发明提供的棒在卡圈第一方向上摆动的状态示意图；

图17为本发明提供的棒在卡圈第二方向上摆动的状态示意图；

图18为本发明提供的万向钉体摆动状态示意图。

附图标记：

1-螺塞；11-第一凹形空间；2-螺塞底座；21-上凸圆弧面；22-第二凹形空间；23-圆柱；3-棒；4-挡圈；41-弧形槽；42-凹形弧面；43-转动部；5-挡圈底座；51-转动配合部；52-球形凹面；6-卡圈；7-钉帽；71-U形槽；72-装配孔；73-凸轴；74-卡槽；8-万向钉体；81-螺钉球头。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

为便于对本申请实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例做进一步的解释说明，实施例并不构成对本申请实施例的限定。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接可以是机械连接，也可以是电连接可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

全文中描述使用的术语“顶部”、“底部”、“在……上方”、“下”和“在……上”是相对于装置的部件的相对位置，例如装置内部的顶部和底部衬底的相对位置。可以理解的是装置是多功能的，与它们在空间中的方位无关。

实施例1

本发明的一个具体实施例，如图1至图3所示，公开了一种仿生微动可调结构的椎弓根螺钉，包括：

钉帽7，具有U形槽71以及与所述U形槽71连通的装配孔72；

棒3，横穿设于所述U形槽71内；

螺塞组件，具有螺塞1和螺塞底座2；所述螺塞1螺纹连接于所述U形槽71的槽口；所述螺塞底座2的第一端与所述螺塞1转动连接，所述螺塞底座2的第二端能够在所述螺塞1的螺旋推进作用下与所述棒3抵接；

万向钉体8，具有螺钉球头81，所述螺钉球头81转动设于所述装配孔72内。

与现有技术相比，本实施例提供的仿生微动可调结构的椎弓根螺钉，由于螺塞底座2与所述螺塞之间可以360°转动，当螺塞1在拧紧过程中，推动螺塞底座2竖直向下运动压棒3，可以使螺塞底座2不发生转动，仅沿所述螺塞1的轴线直线推进并压紧所述棒3，有效的避免了螺塞1与棒3之间产生偏斜，进而防止螺塞跳丝或者脱丝。

本实施中，如图12所示，U形槽71横向设置在钉帽7上，用于穿棒3；装配孔72纵向贯穿设置，与所述U形槽71连通，用于安装万向钉体8的螺钉球头81。

由于现有椎弓根螺钉在植入人体后，螺钉、螺塞、棒组成的钉棒系统完全固定，不符合人体生物运动规律，植入时间过长会因为应力集中导致棒断裂、螺塞脱出等风险。因此，本实施例的仿生微动可调结构的椎弓根螺钉还包括挡圈组件，所述挡圈组件设于所述U形槽71内，且位于所述螺钉球头81和所述棒3之间，挡圈组件的两端面分别与所述螺钉球头81和所述棒3的外周面相匹配。挡圈组件能够使棒3在植入人体后，可随人体动作而发生适应性的转动或摆动，有效防止应力集中导致棒断裂、螺塞脱出等风险。

具体而言，如图9至图11，所述挡圈组件具有挡圈4和挡圈底座5，所述挡圈4和挡圈底座5转动连接；所述挡圈底座5的第一端与所述螺钉球头81抵接；挡圈4设置在挡圈底座5的上方，挡圈4相对于所述挡圈底座5具有转动自由度，所述挡圈4的第一端能够与所述棒3抵接，所述挡圈4的第二端与所述挡圈底座5的第二端之间具有第一转动自由度。

本实施例中，万向钉体8的球头部分与挡圈底座5之间通过球面配合，保证受力均匀，结构更加稳固。也就是说，所述挡圈底座5的第一端设有球形凹面52，与所述螺钉球头81球面接触配合，所述螺钉球头81能够在所述球头凹面52内转动，图18示出了万向钉体摆动状态示意图。

在其中一种可选实施方式中，所述挡圈4的第一端设有凹形弧面42，所述凹形弧面42的至少一部分与所述棒3的圆周面相吻合；所述挡圈4的第二端设有转动部43，所述挡圈底座5的第二端设有转动配合部51，所述转动部43与所述转动配合部51配合使得所述挡圈4与所述挡圈底座5之间具有第一转动自由度。

进一步地，所述转动部43和所述转动配合部51中的一者为弧形槽，另一者为弧形凸出结构，所述凸出结构能够在所述弧形槽内转动。

本实施例中，所述凹形弧面42沿所述棒3轴向上的两端开口尺寸大于所述凹形弧面42的腰部尺寸，使得所述棒3由所述挡圈4和螺塞底座2固定后，具有第二方向的转动余量。

进一步地，第二方向转动余量的转动角度为1°-6°，此角度更适合人体活动。

本实施例中，挡圈4与挡圈底座5之间的第一转动自由度，使得棒3的两端上下转动的方向为第一转动方向；棒3在凹形弧面42左右摇摆的转动方向为第二转动方向；第二转动方向与第一转动方向垂直或近似垂直，也就是说，棒3由所述挡圈4和螺塞底座2固定后，既可以沿竖直面上下摆动，如图16所示；也可以在沿水平面左右摆动，如图17所示。上述结构设置使得棒3在两个方向有摆动余量，减少应力堆积，更适应人体运动。

在其中一种可选实施方式中，凹形弧面42的两端开口尺寸大的结构，可以采用切削面的形式制成。也就是说，所述挡圈4的第一端还设有多个切削面，多个所述切削面与所述凹形弧面42相交，所述切削面使凹形弧面42的两端开口尺寸大、中间尺寸小。由于切削面的存在，使得棒的两端能够左右摆动。

本实施中，如图4至图8所示，螺塞1与螺塞底座2通过弧形面转动连接，螺塞1拧紧过程中，螺塞底座2与棒3接触之后即竖直向下运动。具体而言，所述螺塞底座2的第一端设有上凸圆弧面21，所述螺塞1设有第一凹形空间11，所述第一凹形空间11的内壁面与所述上凸圆弧面21相适配；当所述螺塞1螺旋推进时，所述上凸圆弧面21能够在所述第一凹形空间11内绕所述螺塞1的轴线360°转动。通过将螺塞1与螺塞底座2之间通过弧形面转动配合，螺塞1能够绕其轴线无周向自由度限制，保证螺塞1在拧紧过程中，螺塞底座2竖直向下运动压棒3，达到螺塞1与棒3之间不产生偏斜的目的。

本实施例中，如图7至图8所示，所述螺塞底座2的第二端设有第二凹形空间22，所述第二凹形空间22的内壁上设有横置的圆柱23，所述圆柱23的轴线与所述棒3垂直或基本垂直。由于棒3和圆柱23的外周面均为圆柱形结构，两个圆柱面交叉接触时为点接触，有助于提升棒3的转动灵活性。

在其中一种可选实施方式中，所述U形槽71的下部槽壁设有凸轴73，所述凸轴73的轴线与所述圆柱23的轴线平行；所述挡圈4上设有与所述凸轴73转动连接的弧形槽41。挡圈4上部的弧形槽41与钉帽7侧边的凸轴73配合，能够保证在棒3压紧之后，棒3与钉帽7之间有一定角度的转动量。

进一步地，所述弧形槽41设于所述凹形弧面42上，便于挡圈4的快速装配。

本实施例中，如图12至图14所示，所述螺钉球头81通过卡圈6安装于所述装配孔72内；所述装配孔72的孔壁上设有卡槽74，所述卡圈6安装在所述卡槽74内，能够防止挡圈4、挡圈底座5、螺钉球头81脱出，提升了可靠性。

进一步地，如图15所示，所述卡圈6为优弧环，所述优弧环的中心角为330°-350°。通过将卡圈6设置为优弧环，便于装配。

使用时，挡圈4、挡圈底座5、万向钉体8通过下装式依次安装，最后安装卡圈6；螺塞1与螺塞底座2装配完后旋入钉帽7，锁紧过程螺塞底座2竖直向下运动，可以避免螺塞1与棒3之间发生偏斜；螺塞1锁紧后，卡圈4下面部分与卡圈底座5之间可通过圆弧轨道按图16中箭头指示的方向n1摆动；挡圈4侧面与钉帽7的凸轴73结构配合，凸轴73中心为挡圈4摆动中心，同时防止挡圈4脱出；螺塞1锁紧后，由于挡圈4上部分的凹形弧面42的两端留有活动空间，使棒3具有图17中箭头指示的方向n2的的转动余量。

以上所述的具体实施方式，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本申请的具体实施方式而已，并不用于限定本申请的保护范围，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。