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CN108186102B - 非金属植入物螺钉锁定结构 - Google Patents

非金属植入物螺钉锁定结构 Download PDF

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Abstract

本发明提供了非金属植入物螺钉锁定结构，具有结构简单、设计新颖、生产加工简单、临床操作十分方便。另本发明结构可应用到创伤接骨板，脊柱融合器、脊柱固定板、颈椎后路单开门板、颈椎后路板、腰椎前路板、腰骶板等骨科非金属植入物上，将逐步产生良好的经济和社会效益。

Description

非金属植入物螺钉锁定结构
技术领域
本发明涉及骨外科医疗器械技术领域，尤其涉及非金属植入物螺钉锁定结构。
背景技术
众所周知，治疗各种骨折、骨缺损或骨组织退变应促进骨生长融合，需要使用骨科植入物，如接骨板，连接棒和螺钉系统，以往很多骨科植入物都是由金属材料制作而成。这些材料有很多优势：容易消毒，生物相容性好，提供必要的固定强度来支撑或固定骨组织。但金属材料也存在不足，它的压缩模量大大高于皮质骨，产生应力遮挡减少新骨形成，导致骨质稀少或骨质疏松，有再骨折的可能。骨修复后，这些植入物在病人活动时不再需要保留，植入物可被取出，也有一些金属植入物允许保留在体内，取出时需要再手术，这将明显应该消除一系列的二次手术风险：减轻病人疼痛、不适，减少感染机会，再次治疗导致的新创伤需要恢复，而在取出植入物的同时，也对周围组织的产生刺激。
目前，新的研究推出了更新的方法和改进的新材料，包括非金属材料植入物，已经用于治疗各种骨折，骨缺损和促进骨融合。这些非金属植入物可以长期保留在身体里，有些植入物或植入物的部分在一定时间后被吸收，并有新骨长入。同时由于非金属材料的产品，与骨的弹性模量极其接近，消除了对新骨生长的应力遮挡，促进，加快了骨融合和愈合，长期体内保留也不会应力遮挡而导致骨质疏松，更适合用于骨折，骨缺损和退变融合的治疗。这些新的非金属材料有着比金属材料更显著的优势，当然也有需要更进一步改善的方面。如非金属材料较低的力学强度，非金属螺钉对骨的抓持力较弱，以及螺钉和板类产品的锁紧力欠缺，都不能满足把产品结构完整安装，使骨达到稳定的固定。
由于上述问题，目前对非金属材料在骨科的应用非常局限，本发明就是在以往的研究基础上，经过不同的非金属材料的组合，提高材料的力学强度，通过金属螺钉与非金属材料的产品不同的组合，并以特殊的设计和手术方法，来满足非金属材料装置的完整安装，提高其对骨的固定强度。从而拓宽了非金属材料在骨科的应用前景。
目前市场上非金属植入物的锁定主要是通过膨胀锁定、卡簧锁定或采用一部分金属材料锁定。但此类产品加工复杂，增加成本，加重病人的经济负担；而且操作繁琐，延长手术时间，增加手术各种并发症发生的风险。
发明内容
本发明与骨科植入物和骨缺损的治疗方法相关。具体地说，本发明是应用新的非金属材料生产的骨科植入物，并且对其设计的进行改进，以促进治疗部位的骨生长。设计非金属植入物螺钉锁定结构，能在安装过程中自动在非金属植入物上利用金属螺钉的自攻功能，靠非金属植入物自身的弹性属性克服螺钉松动和退出的优点，达到螺钉与非金属植入物之间的锁定，手术安装简单，结构可靠。
为实现上述目的，本发明提供的一种非金属植入物螺钉锁定结构，采用了以下方案实现：包括非金属植入物及金属螺钉；其中，所述非金属植入物上设有固定孔；所述金属螺钉前部为接骨螺纹，尾部设有尖螺纹或尖刺。
进一步的，所述固定孔为直孔或椎度孔或螺纹孔。
进一步的，在安装时，所述金属螺钉沿固定孔将所述非金属植入物拧入骨结构的过程中，所述金属螺钉尾部的尖螺纹或尖刺在非金属植入物上产生攻牙切割，尖螺纹或尖刺全部卡入所述非金属植入物中将非金属植入物与骨结构固定。
进一步的，所述金属螺钉的螺纹外径大于所述固定孔的孔径，且所述金属螺钉尾部螺纹内径收口。
进一步的，在安装时，所述金属螺钉沿固定孔将所述非金属植入物拧入骨结构的过程中，所述金属螺钉的螺纹对所述固定孔进行攻牙切割，形成螺纹孔道，锁紧时，所述金属螺钉全部卡入所述非金属植入物中将非金属植入物与骨结构固定。
进一步的，所述金属螺钉为全接骨螺纹；所述非金属植入物材料包括PEEK、PEEK+碳纤维、PEEK+硅酸钙、PEEK+HA、PEKK、PEKK+碳纤维、PEKK+硅酸钙、高分子聚乙烯等不可吸收生物材料和左旋乳酸、内消旋乳酸、乙醇酸及三亚甲基碳酸酯等可吸收生物材料。
进一步的，所述非金属植入物由以下重量份的原料组成：聚醚醚酮40-70份,硅酸钙和/或高分子聚乙烯30-40份。优选的组成为聚醚醚酮50-70份,硅酸钙和高分子聚乙烯30-40份，其中硅酸钙与高分子聚乙烯的重量百分比为3：1。
进一步的，所述非金属植入物还包括人造骨粉10-15份。优选的为11-12份；所述人造骨粉为纳米级骨粉。
进一步的，所述非金属植入物还包括微胶囊0.1-0.5份。
进一步的，所述微胶囊为核壳结构，核层为碳酸钠，壳层为壳聚糖，壳层表面还覆有氯化钙。微胶囊具有缓释效果，如果螺钉发生裂纹，则会使得微胶囊破裂，从而生成碳酸钙，将产生的裂缝填充，并恢复非金属植入物的强度。非金属植入物表面的微胶囊则在使用之初即破裂，生成碳酸钙，填充与螺钉与板的缝隙中，进而提高螺钉与板的结合效果。
与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：
(1)结构简单、设计新颖、生产加工简单、临床操作十分方便。另本发明结构可应用到创伤接骨板，脊柱融合器、脊柱固定板、颈椎后路单开门板、颈椎后路板、腰椎前路板、腰骶板等骨科非金属植入物上，将逐步产生良好的经济和社会效益。
(2)采用轻质化及弹性模量近似于人体皮质骨的非金属植入物，植入后明显减少应力遮挡，避免应力集中，延缓相邻椎体退变。相对于目前钛合金材质的产品透光、有弹性，手术适应性更好。
(3)术后，通过X射线可清晰观察骨愈合进展情况。
(4)在非金属植入物中掺入适量的人造骨粉，不仅可以提高非金属植入物的强度，还能提高手术适应性，满足临床的快捷、安全的要求。
(5)在非金属植入物中掺入适量微胶囊，从而使得非金属植入物具有自修复功能，也提高了螺钉与板的结合效果。且加入量较低，成本也较低，取得了预料不到的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明结构示意图。
图2a至图2f是本发明实施例1的非金属植入物孔型示意图。
图3a和图3b是本发明实施例1的螺钉结构示意图。
图4a至图4f是本发明实施例1的螺钉去除尖螺纹或尖刺后配合示意图。
图5a至图5b是本发明实施例1的锁定示意图。
图6是本发明实施例2的结构示意图。
图7a和图7b是本发明实施例2的非金属植入物的孔型示意图。
图8a和图8b是本发明实施例2的锁定示意图。
图9是本发明在脊柱板上应用示意图。
图10是本发明在接骨板上应用示意图。
图11是本发明在融合器上的应用示意图。
图12是本发明在带板融合器上的应用示意图。
图13是本发明在颈椎后路单开门板上的应用示意图。
图14是本发明在颈椎后路板上的应用示意图。
图15是本发明在腰椎前路板上的应用示意图。
图16是本发明在腰骶板上的应用示意图。
具体实施方式
为了达到本发明的目的，以下结合实施例1对本发明作进一步的描述。
如图1所示，在本实施例中，提出了一种非金属植入物螺钉锁定结构，包括非金属植入物1及金属螺钉2；其中，所述非金属植入物 1上设有多个固定孔11；所述金属螺钉2前部为接骨螺纹，尾部设有尖螺纹或尖刺。
如图2a至图2f所示，所述非金属植入物1上的固定孔11的孔型为直孔或椎度孔或浅螺纹孔。
如图3a和图3b所示，所述金属螺钉2前部有接骨螺纹21，尾部有尖螺纹22或尖刺23，所述尖螺纹22的牙距应和接骨螺纹21的牙距相同，尖螺纹22可为多头螺纹线。
如图4a至图4f所示，所述金属螺钉2尾部的去除尖螺纹22或尖刺23后的外形应与非金属植入物1上的固定孔11孔形匹配或略大；结合图5a至图5b所示，所述金属螺钉2尾部的尖螺纹22或尖刺23 的外形应比所述固定孔11孔外略大，保证金属螺钉2旋入骨头上后，尾部尖螺纹22或尖刺23对非金属植入物1进行攻牙，吃入非金属植入物1。由于金属对非金属的挤压，产生的断屑会对金属螺钉2上的尖螺纹22或尖刺23进行抱紧，会使金属螺钉2牢牢的锁定在非金属植入物1上，从而达到锁定防松防退的功能。
其中，所述非金属植入物由以下重量份的原料组成：聚醚醚酮 40-70份,硅酸钙和/或高分子聚乙烯30-40份。具体的，所述非金属植入物2可以用采用聚醚醚酮60份,硅酸钙30份，高分子聚乙烯10 份制备而成。
所述非金属植入物1采用上述材质能够很好的避免应力集中，此外，采用本实施例提出的结构，能够避免非金属螺钉对骨的抓持力较弱以及螺钉和板类产品的锁紧力欠缺，不能满足将产品结构完整安装，使骨达到稳定固定的目的。
以下结合实施例2对本发明作进一步的描述。
如图6所示，非金属植入物螺钉锁定结构由非金属植入物3、金属螺钉4组成。非金属植入物3上有多个固定孔31。金属螺钉4为全接骨螺纹41，所述非金属植入物3材料包括但不限于PEEK(聚醚醚酮)、 PEEK+碳纤维、PEEK+硅酸钙、PEEK+HA(羟基磷灰石)、PEKK(聚醚酮酮)、高分子聚乙烯、PEKK+碳纤维、PEKK+硅酸钙和左旋乳酸、内消旋乳酸、乙醇酸及三亚甲基碳酸酯等人体可吸收材料。
如图7a和7b所示，非金属植入物3上的固定孔31的孔型为直孔或浅螺纹孔。
如图8a和8b所示，金属螺钉4螺纹内径应与植入物3上的固定孔31孔径匹配或略小。金属螺钉4螺纹外径比植入物3上的固定孔 31孔径大，这样保证金属螺钉4旋入骨头过程中，全接骨螺纹41对非金属植入物3进行攻牙，吃入非金属植入物3。由于金属螺钉尾部螺纹41为收口状态，内径增粗，牙型变厚，会对前段攻牙的非金属植入物3进行挤压，会使金属螺钉4牢牢的锁定在非金属植入物3上，从而达到锁定防松防退的功能。
在本实施例中，经过不同的非金属材料的组合:如PEEK+CF(碳纤维)不同比例结构等，提高材料的力学强度，通过金属螺钉与非金属材料的产品不同的组合，并以特殊的设计和手术方法，来满足非金属材料装置的完整安装，提高其对骨的固定强度。
此外，设计非金属植入物螺钉锁定结构，能在安装过程中自动在非金属植入物上利用金属螺钉的自攻功能，靠非金属植入物自身的弹性属性克服螺钉松动和退出的优点，达到螺钉与非金属植入物之间的锁定，手术安装简单，结构可靠。
可见，本产品采用PEEK碳纤维植入级材料，满足颈椎板的行业标准及生物力学要求，具备轻质化及弹性模量近似于人体皮质骨，植入后明显减少应力遮挡，避免应力集中，延缓相邻椎体退变。相对于目前钛合金材质的产品透光、有弹性，手术适应性更好。
以下结合实施例3对本发明作进一步的描述。
在本实施例中，所述非金属植入物螺钉锁定结构与实施例2相同，在此不做赘述，具体可以参考实施例2。
与实施例2不同的是，在本实施例中，所述非金属植入物由以下重量份的原料组成：聚醚醚酮40-70份,硅酸钙和/或高分子聚乙烯 30-40份。所述非金属植入物还包括人造骨粉10-15份。所述非金属植入物还包括微胶囊0.1-0.5份。所述微胶囊为核壳结构，核层为碳酸钠，壳层为壳聚糖，壳层表面还覆有氯化钙。
具体的，所述非金属植入物采用非金属植入物2采用聚醚醚酮50 份,硅酸钙30份，人造骨粉12份，微胶囊0.3份制备而成。
在非金属植入物中掺入适量的人造骨粉，不仅可以提高非金属植入物的强度，还能提高手术适应性，满足临床的快捷、安全的要求。微胶囊具有缓释效果，如果螺钉发生裂纹，则会使得微胶囊破裂，从而生成碳酸钙，将产生的裂缝填充，并恢复非金属植入物的强度。非金属植入物表面的微胶囊则在使用之初即破裂，生成碳酸钙，填充与螺钉与板的缝隙中，进而提高螺钉与板的结合效果。
综上，本发明提出的非金属植入物螺钉锁定结构由植入物和螺钉组成。其中植入物为非金属，螺钉为金属螺钉。植入物上有固定孔，此孔型为直孔或螺纹孔。金属螺钉基本为全螺纹，靠近钉尾部分，螺纹有收口。在安装时，金属螺钉沿植入物固定孔拧入骨结构的过程种，由于金属螺钉的螺纹外径大于固定孔的孔径，螺纹会对孔进行攻牙切割，形成螺纹孔道。由于金属螺钉尾部螺纹内径收口，螺牙增厚，最终锁紧时，金属螺钉完全吃住植入物，达到锁定功能，同时将植入物与骨结构牢牢固定。
此外，新材料的钢板形态结构上有预弯，超大植骨视窗，创新的可靠锁紧机制，而且有自攻/自钻螺钉，具备固定/可调角度，可满足手术中的限制、半限制等混合固定配置。固定功能上具备了目前市场上优质颈前路钢板的优良特性。并且采用了一次性消毒灭菌的包装，可减少因以前钛合金内植物的反复消毒使用，造成的手术感染率增加，同时也有利于急诊颈椎创伤手术需求，节约手术消毒时间，节省了经销商和医院消毒灭菌之人力及财务成本。达到及时、准确、急救之目的，满足临床的快捷、安全、有效固定的要求。配备开发一次性使用配套工具，改变手术配送模式，迎合国内外市场需求。
本发明提出了的非金属植入物螺钉锁定结构还可以运用至脊柱板 (如图9所示)、接骨板(如图10所示)、融合器(如图11所示)、带板融合器(如图12所示)、颈椎后路单开门板(如图13所示)、颈椎后路板(如图14所示)、腰椎前路板(如图15所示)及腰骶板 (如图16所示)上。
尽管以上附图和说明已经详细地描述了本发明，但这些附图和说明应被认为是用来说明的而不是在特征方面作限制的。应予理解的是，这仅表示出并说明了较佳的实施方案，因此要求保护落入本发明保护范围内的所有变化和修改。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种非金属植入物螺钉锁定结构，其特征在于，包括非金属植入物及金属螺钉；非金属植入物上设有固定孔；所述金属螺钉前部为接骨螺纹，尾部设有尖螺纹或尖刺，所述尖螺纹的牙距和接骨螺纹的牙距相同；所述尖螺纹为多头螺纹线；所述金属螺钉尾部的尖螺纹或尖刺与所述固定孔的孔形相匹配；所述固定孔为直孔或椎度孔或螺纹孔，金属螺钉的螺纹外径大于所述固定孔的孔径，且所述金属螺钉尾部螺纹内径收口；
非金属植入物由以下重量份的原料组成：聚醚醚酮40-70份,硅酸钙和/或高分子聚乙烯30-40份，人造骨粉10-15份，微胶囊0.1-0.5份，该微胶囊为核壳结构，核层为碳酸钠，壳层为壳聚糖，壳层表面还覆有氯化钙。
2.根据权利要求1所述的非金属植入物螺钉锁定结构，其特征在于，在安装时，所述金属螺钉沿固定孔将所述非金属植入物拧入骨结构的过程中，所述金属螺钉尾部的尖螺纹或尖刺在非金属植入物上产生攻牙切割，尖螺纹或尖刺全部卡入所述非金属植入物中将非金属植入物与骨结构固定。
3.根据权利要求1所述的非金属植入物螺钉锁定结构，其特征在于，在安装时，所述金属螺钉沿固定孔将所述非金属植入物拧入骨结构的过程中，所述金属螺钉的螺纹对所述固定孔进行攻牙切割，形成螺纹孔道，锁紧时，所述金属螺钉全部卡入所述非金属植入物中将非金属植入物与骨结构固定。
4.根据权利要求1所述的非金属植入物螺钉锁定结构，其特征在于，所述金属螺钉为全接骨螺纹。
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Denomination of invention: Non metallic implant screw locking structure

Granted publication date: 20231205

Pledgee: Minhang Branch of Shanghai Rural Commercial Bank Co.,Ltd.

Pledgor: SHANGHAI REACH MEDICAL INSTRUMENT Co.,Ltd.

Registration number: Y2024310000107