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CN102429716A - 融合型脊柱内固定螺钉 - Google Patents

融合型脊柱内固定螺钉 Download PDF

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CN102429716A CN2011104279621A CN201110427962A CN102429716A CN 102429716 A CN102429716 A CN 102429716A CN 2011104279621 A CN2011104279621 A CN 2011104279621A CN 201110427962 A CN201110427962 A CN 201110427962A CN 102429716 A CN102429716 A CN 102429716A
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Abstract

本发明提供了一种融合型脊柱内固定螺钉，包括钉帽段和与钉帽段相连接的骨结合段，骨结合段包括实体部和固定设置在实体部的表面上的孔隙融合部，孔隙融合部上具有用于与脊柱骨质相贴合的孔隙结构。本发明的融合型脊柱内固定螺钉，骨结合段的孔隙融合部设计为孔隙结构，该孔隙结构在融合型脊柱内固定螺钉植入到骨质中后有利于骨细胞向孔隙结构内部长入而形成骨质与螺钉的融合，最终形成的骨融合状态可达到长久有效地防止该融合型脊柱内固定螺钉发生松动退行脱位的作用。

Description

融合型脊柱内固定螺钉
技术领域
本发明涉及脊柱内固定领域，更具体地，涉及一种融合型脊柱内固定螺钉。
背景技术
脊柱是人体的中轴支柱，上部与颅骨底部的枕骨相连、下部直达尾骨末端。脊柱由椎骨、骶骨和尾骨借助椎间盘、椎间关节及诸多韧带连接，是躯干的活动中心和力学传递的枢纽，承担着支持体重、减震、保护中枢神经系统、提供身体上半部分的前后伸屈、侧弯、扭转等运动功能。由于现代人类生活方式的变化，生活节奏的加快，导致脊柱及周围组织的负载加剧，损伤机会大为增加，脊柱发病的几率不断上升。常见的脊柱疾病如创伤、肿瘤、先天畸形、结核、类风湿关节炎等等病变所导致的脊椎椎体损伤及缺失时有发生。
脊柱内固定技术已经日渐成为治疗脊柱骨折、椎体滑脱、脊柱肿瘤、畸形矫正等等的常规治疗手段，通常使用的脊柱内固定系统包括脊柱前后路钉板系统、钉棒系统以及椎间融合与椎体融合系统，目的是提供早期稳定以利于脊柱的骨性融合，但远期仍存在螺钉退行脱位的风险。在众多固定系统中大多要用到各种金属骨螺钉例如钢板螺钉、椎弓根螺钉等，此类骨螺钉通常设计有与骨质结合的螺纹以及与相关部件进行对接、连接的钉帽结构。现有的骨螺钉的骨螺纹表面光滑，易于旋进旋出，利于手术，但也加大了后期松动退钉从而导致内固定系统失效的风险。
发明内容
本发明目的在于提供一种防止螺钉的松动和退行的融合型脊柱内固定螺钉。
根据本发明的融合型脊柱内固定螺钉，包括钉帽段和与钉帽段相连接的骨结合段，骨结合段包括实体部和固定设置在实体部的表面上的孔隙融合部，孔隙融合部上具有用于与脊柱骨质相贴合的孔隙结构。
进一步地，实体部包括沿固定螺钉的轴向方向延伸的实体加强芯和呈螺旋形设置在实体加强芯周围的螺纹牙型部。
进一步地，孔隙融合部设置在螺纹牙型部的螺距空间内。
进一步地，孔隙融合部分布在螺纹牙型部的远离钉帽段的一端。
进一步地，孔隙融合部内侧的实体加强芯上设置有融合孔，融合孔为沿固定螺钉的轴向贯穿一个或者多个螺纹牙型的孔。
进一步地，螺纹牙型部的牙顶突出于所述融合部的外表面。
进一步地，孔隙融合部为多层的孔隙结构，孔隙结构包括多个相互连通的孔隙。
进一步地，孔隙结构的孔径为D，其中，50μm≤D≤1200μm。
进一步地，实体加强芯的第一端与钉帽段相连接且其第一端呈锥形，实体加强芯与螺纹牙型部之间具有骨长入空间。
进一步地，螺纹牙型部缠绕在实体加强芯上并在其牙型的根部与实体加强芯相连接。
进一步地，骨结合段的表面的全部或局部具有羟基磷灰石涂层。
采用本发明的融合型脊柱内固定螺钉，骨结合段的孔隙融合部设计为孔隙结构，该孔隙结构在融合型脊柱内固定螺钉植入到骨质中后有利于骨细胞向孔隙结构内部长入而形成骨质与螺钉的融合，最终形成的骨融合状态可达到长久有效地防止该融合型脊柱内固定螺钉发生松动退行脱位的作用。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明的融合型脊柱内固定螺钉的第一实施例的结构示意图；
图2是图1的融合型脊柱内固定螺钉的实体部的结构示意图；
图3是根据本发明的融合型脊柱内固定螺钉的第二实施例的结构示意图；
图4是图3的融合型脊柱内固定螺钉的实体部的结构示意图；
图5是根据本发明的融合型脊柱内固定螺钉的第三实施例的结构示意图；
图6是图5的融合型脊柱内固定螺钉的实体部的结构示意图；
图7是根据本发明的融合型脊柱内固定螺钉的第四实施例的结构示意图；
图8是根据本发明的融合型脊柱内固定螺钉的第五实施例的结构示意图；
图9是根据本发明的融合型脊柱内固定螺钉的第六实施例的结构示意图；
图10是根据本发明的融合型脊柱内固定螺钉的孔隙结构层的结构示意图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示的本发明的融合型脊柱内固定螺钉，包括钉帽段20和与钉帽段20相连接的骨结合段10，其特征在于，骨结合段10包括实体部12和固定设置在实体部12的表面上的孔隙融合部11，孔隙融合部11上具有孔隙结构，孔隙融合部11与脊柱骨质相贴合。
本发明的融合型脊柱内固定螺钉针对现有技术的缺陷提出将与骨质相贴合的骨结合段10的孔隙融合部11设计为孔隙结构，该孔隙结构在融合型脊柱内固定螺钉植入到骨质中后有利于骨细胞向孔隙结构内部长入而形成骨质与螺钉的融合，由此彻底防止未来螺钉的松动和退行。
根据本发明的第一实施例，如图1所示，一种融合型脊柱内固定螺钉，其包括骨结合段10与钉帽段20，融合型脊柱内固定螺钉采用医用金属制成，因此其具有良好的生物相容性。
骨结合段10设有实体部12与孔隙融合部11，实体部12由金属实体构成，该实体部12处于骨结合段10的主应力负荷区。如图2所示，实体部12包括沿固定螺钉的轴向方向延伸的实体加强芯122和呈螺旋形设置在实体加强芯122周围的螺纹牙型部121。优选地，实体部12在骨结合段10的轴向中心设有实体加强芯122，螺纹牙型部121的芯部亦为实体金属，螺纹牙型部121螺旋盘绕在实体加强芯122周围并与实体加强芯相连接，由此以使融合型脊柱内固定螺钉获得足够的机械强度，同时还可有效调整融合型脊柱内固定螺钉整体的弹性模量以与人体松质骨和皮质骨的弹性模量相匹配，为术后的骨长入及生物力学负荷的骨传导创造有利条件。
如图1所示，孔隙融合部11设置在螺纹牙型部121的螺距空间内。孔隙融合部11为多层的孔隙结构，孔隙结构包括多个相互连通的孔隙。
孔隙融合部11为设置在实体加强芯122外围与螺纹牙型部121的螺距空挡内的孔隙结构层，该孔隙结构层为多层微孔，其表面与内部孔隙之间相互连通。其中，孔隙结构的孔径为D，其中，50μm≤D≤1200μm。在这个孔径范围内提供了微血管再造的通道与空间，为骨细胞的爬行长入创造了良好条件。
本实施例中，优选地，如图1所示，孔隙融合部11与实体部12之间为过渡型整体，无明显的分层分界以保证过渡层面的机械强度。
融合型脊柱内固定螺钉的骨结合段10的表面全部或局部具有羟基磷灰石涂层，该羟基磷灰石涂层有诱导骨细胞生长的功能。
本发明的融合型脊柱内固定螺钉在钉帽段20具有不同的设计以适应各种固定部位的需要。例如图1至6所示的第一实施例、第二实施例和第三实施例的钉帽段20为钉棒固定用的固定椎弓根螺钉帽；图7所示第四实施例的钉帽段20为钢板固定型的常规螺钉帽，图8所示的第五实施例为钉棒固定用的变向螺钉帽，图9所示的第六实施例为钢板固定型的特种螺钉帽，以及非融合动态柔性固定系统的椎弓根螺钉帽(图中未示出)等，可以适应融合型脊柱内固定螺钉的多种不同用途。
本发明的骨结合段10可以有多种形式。
如图2所示，在本发明的第一实施例中，螺纹牙型部121缠绕在实体加强芯122上并在其牙型的根部与实体加强芯122相连接。螺纹牙型部121的牙顶突出于孔隙融合部11的外表面。此种形式的固定螺钉的螺纹牙型部121与实体加强芯122为一个整体，因此本实施例中的融合型脊柱内固定螺钉拥有足够的机械强度。
如图4所示，根据本发明的第二实施例，实体加强芯122的第一端与钉帽段20相连接且其第一端呈锥形，实体加强芯122与螺纹牙型部121之间具有骨长入空间。本实施例中，螺纹牙型部121仅在其靠近钉帽段20的一端与实体加强芯122相连接，其中部和另一端均环绕在实体加强芯122的周围并不与实体加强芯122相接触。此种形式的骨结合段10相对图2所示的结构具有更多的骨长入空间，且此种结构更加轻巧。
如图5和图6所示，根据本发明的第三实施例，孔隙融合部11分布在螺纹牙型部121的远离钉帽段20的一端。孔隙融合部11内侧的实体加强芯122上设置有融合孔，融合孔为沿固定螺钉的轴向贯穿一个或者多个螺纹牙型的孔。本实施例中，孔隙融合部11仅分布在钉帽段20的一端，实体加强型122上设置有供骨长入的融合孔123。此种结构的骨结合段10仅在远离钉帽段20的一端加工出孔隙融合部11，而靠近钉帽段20的螺纹牙型部121仍然由金属实体构成，这样可以使受力最大的靠近钉帽段20的螺纹牙型部121保持更好的力学状态。
本发明融合型脊柱内固定螺钉，采用具有良好生物相容性的医用金属制成，该孔隙结构层的表面及内部具有多个相互连通的孔道，该孔隙结构层与骨质紧密接触有利于骨细胞的长入以获得长期稳定，孔隙结构层结构如图10所示。本发明利用激光或高能电子束快速成型技术熔融成型制造孔隙结构层，方法如下：
1、在计算机中设计建造孔隙结构层的三维数据模型；
2、使用专业软件对三维数据模型进行分层，以获得一系列单层切片的轮廓数据；
3、向激光或高能电子束快速成型设备输入上述系列层片数据；
4、在激光或高能电子束快速成型设备加工舱内铺设与前述三维数据模型分层时层高相应厚度的金属或陶瓷粉末；
5、由计算机控制激光束或高能电子束对金属或陶瓷粉末进行扫描并有选择的熔化；
6、重复前述铺设粉末、扫描熔化步骤以使各层被选择熔化的材料相互熔结成整体；
7、完成全部层面的熔融过程后去除未熔融的粉末即可得到所需要形状结构的孔隙结构层。
采用激光或高能电子束快速成型技术熔融成型以获得孔隙融合部与实体部，然后再通过车床铣床等常规机械切削加工方法获得相应钉帽段与其他零部件的配合结构，对于骨结合段则根据设计需要进行或不进行机械加工，工艺安排合理，比较容易实现。
本发明的融合型脊柱内固定螺钉，骨结合段的孔隙融合部设计为孔隙结构，该孔隙结构在融合型脊柱内固定螺钉植入到骨质中后有利于骨细胞向孔隙结构内部长入而形成骨质与螺钉的融合，最终形成的骨融合状态可达到长久有效地防止该融合型脊柱内固定螺钉发生松动退行脱位的作用。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种融合型脊柱内固定螺钉，包括钉帽段(20)和与所述钉帽段(20)相连接的骨结合段(10)，其特征在于，所述骨结合段(10)包括实体部(12)和固定设置在所述实体部(12)的表面上的孔隙融合部(11)，所述孔隙融合部(11)上具有用于与脊柱骨质相贴合的孔隙结构。
2.根据权利要求1所述的融合型脊柱内固定螺钉，其特征在于，所述实体部(12)包括沿所述固定螺钉的轴向方向延伸的实体加强芯(122)和呈螺旋形设置在所述实体加强芯(122)周围的螺纹牙型部(121)。
3.根据权利要求2所述的融合型脊柱内固定螺钉，其特征在于，所述孔隙融合部(11)设置在所述螺纹牙型部(121)的螺距空间内。
4.根据权利要求3所述的融合型脊柱内固定螺钉，其特征在于，所述孔隙融合部(11)分布在所述螺纹牙型部(121)的远离所述钉帽段(20)的一端。
5.根据权利要求4所述的融合型脊柱内固定螺钉，其特征在于，所述孔隙融合部(11)内侧的所述实体加强芯(122)上设置有融合孔，所述融合孔为沿所述固定螺钉的轴向贯穿一个或者多个螺纹牙型的孔。
6.根据权利要求2所述的融合型脊柱内固定螺钉，其特征在于，所述螺纹牙型部(121)的牙顶突出于所述孔隙融合部(11)的外表面。
7.根据权利要求1所述的融合型脊柱内固定螺钉，其特征在于，所述孔隙融合部(11)为多层的孔隙结构，所述孔隙结构包括多个相互连通的孔隙。
8.根据权利要求7所述的融合型脊柱内固定螺钉，其特征在于，所述孔隙结构的孔径为D，其中，50μm≤D≤1200μm。
9.根据权利要求2所述的融合型脊柱内固定螺钉，其特征在于，所述实体加强芯(122)的第一端与所述钉帽段(20)相连接且其第一端呈锥形，所述实体加强芯(122)与所述螺纹牙型部(121)之间具有骨长入空间。
10.根据权利要求2所述的融合型脊柱内固定螺钉，其特征在于，所述螺纹牙型部(121)缠绕在所述实体加强芯(122)上并在其牙型的根部与所述实体加强芯(122)相连接。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的融合型脊柱内固定螺钉，其特征在于，所述骨结合段(10)的表面的全部或局部具有羟基磷灰石涂层。
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