专利名称：一种椎弓根钉的制作方法通过脊柱内固定技术的方式手术治疗脊柱畸形已有几十年的历史；从我国20世 纪80年代采用脊柱内固定技术至今，从最初的Harrington (哈氏棒)技术到70年代的 Luque椎板下钢丝固定，再到CD内固定系统，脊柱内固定技术得到了很大的进步。近年来， 随着脊柱生物力学研究和材料科学的发展，脊柱内固定技术在脊柱退行性疾病、脊柱肿瘤、 创伤以至于脊柱感染等手术治疗中得到了广泛应用。脊柱内固定技术使用的器械包括椎弓根钉和棒。椎弓根钉包括钉座和钉体，钉体 可植入脊柱中，钉座设置有U型槽，棒可以置入椎弓根钉钉座的U型槽中。在进行脊柱内固 定技术时，先选择适当的椎弓根钉，将椎弓根钉的钉体植入脊柱中；再利用适当的棒，将其 置入椎弓根钉的钉座中U型槽中，再进行弯棒、旋棒、撑开、加压等操作，实现对脊柱矫形复 位。在手术后，为了防止复位丢失，通过在钉座上设置适当的螺纹和与螺纹配合的锁紧螺 母，使棒与椎弓根钉保持固定。现有技术中常使用的椎弓根钉主要有两种，一种是固定角度椎弓根钉，另一种是 多轴椎弓根钉。请参考图1，图1是现有技术中固定角度椎弓根钉的结构示意图。如图中所示，固定角度椎弓根钉包括钉座和钉体，二者固定为一个整体结构；钉体 下部具有螺纹区3，钉座上部设置有用于容纳棒的U形槽1，在U形槽1的上方沿槽的侧壁 设置有螺纹2，该螺纹2与适当的锁紧螺母配合能够将棒锁紧。在手术过程中，植入椎弓根 钉以及进行矫形复位的等操作时，钉体和钉座的位置保持相对固定。多轴椎弓根钉包括钉座和钉体，钉座设置有用于与锁紧螺母配合的内螺纹，同样， 钉座上部设置有用于容纳棒的U型槽。钉座的下部和钉体的上部采用球铰接结构相连接； 相对于钉座，钉体可以在多个方向旋转，因此，多轴椎弓根钉也叫万向椎弓根钉。在手术过程中，植入和进行压棒操作对椎弓根钉的钉体和钉座的灵活性有一定要 求，而在手术后要防止复位丢失，则要求椎弓根钉的钉座和钉体保持相对稳定。固定角度椎弓根钉虽然能够减少手术后的复位丢失，但进行手术过程时，由于固 定角度椎弓根钉的钉座与钉体之间保持固定，不能相对旋转；在植入钉体时，对进钉点的选 择和钉道准备等各步骤要求非常严格；在旋棒、弯棒操作时，为了顺利将棒植入并塑形至患 者的生理曲线，往往需要配合大量器械，从而导致椎弓根钉植入和复位操作非常困难。由于多轴椎弓根钉的钉体与钉座可以在多个方向相对旋转，在植入和复位操作过 程中较方便；但由于不能固定方向和角度，钉座与钉体在垂直于脊柱轴线的方向上也可以 相对旋转，进而在手术后容易造成复位丢失。因此，提供一种在手术过程中具有相应灵活性，在手术后能够减少复位丢失的椎 弓根钉，是本领域技术人员所需要解决的技术问题。
因此，本发明的目的是提供一种椎弓根钉，该椎弓根钉不仅在手术过程中具有相 应灵活性，在手术后还能够减少复位丢失。为实现上述目的，本发明提供的椎弓根钉包括钉体和钉座，所述钉体的上部具有 柱状体，该柱状体的横截面形状为弧度大于或者等于180度的第一弓形；所述钉座的下部 设有容腔，该容腔的横截面形状为弧度大于180度的第二弓形；所述柱状体的外周面与所 述空腔的内壁面旋转配合，所述钉体的下部的螺纹区穿过所述容腔的下开口伸出，且所述 钉体位于所述下开口处的直径小于所述下开口的宽度。可选的，所述柱状体的轴线与所述螺纹区的轴线相互垂直。可选的，所述柱状体的第一弓形的弧度为180度，所述柱状体两端面之间的距离 大于所述螺纹区的最大轮廓直径。可选的，所述容腔的一端开口。可选的，所述容腔的两端均开口。可选的，还包括卡环，所述容腔的开口的一端的内壁上设置卡环槽，所述卡环与卡 环槽相配合，所述卡环的端面与所述柱状体的端面相抵触。可选的，所述容腔的开口的一端的内壁上沿所述柱状体的轴线方向依次设置若干 所述卡环槽。可选的，所述容腔的下开口的两侧具有与所述钉体的下部相对应的容纳槽。可选的，所述容腔的下开口的一侧具有与所述钉体下部相对应的容纳槽。可选的，所述柱状体的顶部设置有钉钉孔，所述容腔的顶部设置有与所述钉钉孔 相对应的通孔。本发明提供的椎弓根钉包括钉体和钉座，所述钉体的上部具有柱状体，该柱状体 的横截面形状为弧度大于或者等于180度的第一弓形；所述钉座的下部设有容腔，该容腔 的横截面形状为弧度大于180度的第二弓形，且所述第一弓形与所述第二弓形的半径相 等；所述柱状体位于所述空腔中，所述钉体的下部的螺纹区穿过所述容腔的下开口伸出，且 所述钉体位于所述下开口处的直径小于所述下开口的宽度。上述椎弓根钉结构简单，柱状 体横截面的第一弓形与容腔横截面的第二弓形的半径相等能够实现柱状体与容腔可旋转 配合；钉体位于容腔下开口处的直径小于容腔下开口的宽度，为钉体相对于钉座转动提供 了空间。采用上述结构，容腔与柱状体配合能够使钉体相对于钉座绕柱状体的轴线旋转，这 样在手术的过程中，能够方便地调节钉座与钉体之间的位置关系，为植入钉体及植入后的 装棒和旋棒等操作提供便利；在手术后，由于钉体只能相对于钉座绕柱状体的轴线旋转，在 空间其他方向上，钉体和钉座能够保持相对固定，这样可以在预定方向上防止复位丢失，在 整体上减少手术后的复位丢失情况的出现。柱状体的最大径向横截面的弧度大于或者等于 180度，可以避免钉体相对于钉座平移；容腔的最大的径向横截面的弧度大于180度可以为 钉体相对于钉座旋转适当的角度提供前提。在一种优选的实施方式中，第一弓形的弧度为180度，柱状体两端面之间的距离 大于螺纹区的最大轮廓直径；即将钉体上部的柱状体设置为半圆柱体，柱状体的长度大于 螺纹区的最大直径。该结构能够在达到本发明目的的同时，方便钉体的加工，使椎弓根钉的加工工艺更加简单。在另一种优选的实施方式中，容腔的下开口两侧设置与钉体下部相对应的容纳 槽。容纳槽能够与钉体的形状相配合，使钉体转动时止于容纳槽中，进而能够增加钉体相对 于钉座的旋转范围，增加钉体两个极限位置之间的角度，提高手术过程中相应操作的灵活 性。图1为现有技术中固定角度椎弓根钉结构示意图；图2为本发明所提供的椎弓根钉一种的结构示意图；图3为图2所示的椎弓根钉的钉体的结构示意图；图4为图2所示的椎弓根钉的钉座的结构示意图；图5为本发明所提供的椎弓根钉工作状态的安装示意图；图6为本发明所提供的椎弓根钉中，卡环的结构示意图；图7为本发明所提供的椎弓根钉的钉体相对于钉座旋转到不同位置的示意图；图8为本发明所提供的椎弓根钉的钉座相对于钉体转动的位置示意图。
对本发明作进一步的详细说明。请同时结合图3和图4，参考图2，图2为本发明所提供的椎弓根钉一种具体实施 方式的结构示意图，图3为图2所示椎弓根钉的钉体的结构示意图，图4为图2所示的椎弓 根钉的钉座的结构示意图。本发明所提供的椎弓根钉包括钉体5和钉座4。钉体5的上部具有柱状体51，柱状体51的横截面形状为第一弓形，第一弓形顶部 形成圆柱形曲面，第一弓形弧度可以等于180度，也可以大于180度；钉体5的下部为螺纹 区52。优选技术方案中，柱状体51的轴线和螺纹区52的轴线相互垂直时，两者的轴线之间 也可以形成锐夹角。钉座4的下部设有容腔41，容腔41的横截面也为圆柱形曲面，并形成的弧度大于 180度的第二弓形。钉座4上部设置有U型槽，U型槽的延伸方向与容腔41内壁面形成的 圆柱曲面的中心线垂直。另外，与现有技术相同，U型槽侧壁上可以设置相应的内螺纹44， 该内螺纹44能够与适当的锁紧螺母相配合。请参考图5，图5为本发明所提供的椎弓根钉工作状态的安装示意图。柱状体51 位于容腔41中，将第一弓形的半径与第二弓形的半径设置为相等的结构，可以使柱状体51 的外周面与空腔41的内壁面可旋转配合，使钉体5可以相对于钉座4绕柱状体51的轴线 旋转。钉体5下部的螺纹区52穿过容腔41的下开口向下伸出(以图5为参照)。钉体5 位于容腔41的下开口处的直径小于下开口的宽度a ；这样在钉体5与容腔41的下开口之 间存在相应的间隙，该间隙能够为钉体5相对于钉座4的旋转提供条件；相对于钉座4，使钉体5能够在合适的范围内绕柱状体51的轴线旋转。为了使柱状体51与钉座4保持相连，容腔41的横截面形状设置为弧度大于180 度的第二弓形，这样可以避免钉体5在径向上与钉座4分离；柱状体51的第一弓形弧度不 小于180度的目的在于，使钉体5不会相对于钉座4进行平动。进一步地，第一弓形的弧度 可以大于180度，在径向截面上，使柱状体51更接近圆柱形，这样的结构可以增加钉体5与 钉座4连接的可靠性。利用上述椎弓根钉手术时；在手术前，根据需要选择适合的椎弓根钉的直径、长 度、入钉角度等，然后进行入钉点的选择和钉道准备，再植入上述椎弓根钉。与固定角度的 椎弓根钉相比，采用上述椎弓根钉，在植入该椎弓根钉的钉体时，可以根据手术需要调节钉 座4相对于钉体5的角度，方便椎弓根钉的植入；与多轴椎弓根钉相比，在手术后，由于钉体 5仅能绕柱状体51的轴线旋转，在其他方向上，钉体5不能相对于钉座4旋转，从而能够减 少复位丢失的发生。如图3中所示，本
，柱状体51柱状体51两端面之间的距离可以大于 螺纹区52最大轮廓直径，使柱状体51的长度大于螺纹区52的最大直径。使柱状体51两 端面与螺纹区52之间存在宽度差，这样可以利用该宽度差将钉体5与钉座4连接。钉体5 可以是半圆柱体和螺纹区52的结合，以对各部分进行分别加工；也可以为一体结构。分别 加工时，还可以在柱状体51与螺纹区52连接处专门设置用于与螺纹区52连接的凹截面， 以方便柱状体51与螺纹区52的固定连接。优选技术方案中，柱状体51的横截面形状为弧 度大于或者等于180度的第一弓形，使柱状体51为一个半圆柱体，这样可以方便钉体5的 加工，降低椎弓根钉的加工成本。钉座4下部的容腔41可以为一端开口的结构；这样可以方便钉体5的柱状体51 从开口的端面插入并安装到容腔41内。当然，也可以使容腔41为两端开口的结构，以从任 一端均可以将柱状体51装入空腔41中。容腔41 一端开口或者两端均开口时，柱状体51 与容腔41可以通过卡环定位相连。请参考图5，图5为本发明所提供的椎弓根钉中，卡环 的结构示意图。如图中所示，卡环6为具有开口的环状结构。容腔41开口的一端的内壁设 置卡环槽42 ；安装时，可以通过空腔41的下开口将卡环6装入卡环槽42中，卡环6与卡环 槽42相配合；在卡环6与卡环槽配合时，卡环6的部分露在空腔41中，其露出部分的端面 与柱状体51的端面相抵触，以阻止钉体5在柱状体51的轴线方向相对于钉座4滑动。通 过设置卡环6及与其相配合的卡环槽42，可以在柱状体51轴向方向使钉体5与钉座4保持 相对固定。此外，为了增加定位的稳定性，也可以在柱状体51与卡环6相配合的位置设置 适当的凹槽，或者直接利用柱状体51的加工倒角配合卡环6对柱状体51进行定位。当容 腔41仅一端设置为开口结构时，其另外一端可以设置为封闭的结构。另外，还可以采用其他方式在柱状体51轴线方向实现钉体5与钉座4的位置；比 如可以通过设置锁止销的方式将柱状体51定位，也可以采用定位套将柱状体51定位，使 定位套与钉座4固定，并使定位套伸入空腔41中，与柱状体51的端面相抵触。根据上述描述，本领域技术人员还可以在容腔41开口的一端的内壁上依次沿柱 状体51的轴线方向依次设置若干个卡环槽42 ；这样，根据钉体5的柱状体51两端面之间 的距离不同，选择适当的卡环槽42与卡环配合，就可以使钉座4与不同的钉体5相配合，使 同一钉座4可以与不同型号的钉体5相连接，增加椎弓根钉钉座4的使用范围和适应性。
当然，为了增加椎弓根钉的转动角度的范围，可以在椎弓根钉的结构上进行改进。其中优选的改进方式，是在容腔41的下开口的一侧设置与钉体5下部相对应的容 纳槽43。在设置容纳槽43时，钉体5旋转时，可以使容纳槽43接纳钉体5的螺纹区，在钉 体5旋转到极限位置时，可以通过容纳槽43对钉体5定位。类似地，还可以在容腔41的下 开口的两侧设置与钉体5的下部相应的容纳槽43，在两侧设置容纳槽43能够进一步增加钉 体5相对于钉座4的旋转范围，提高椎弓根钉的操作灵活性。上述容纳槽43的具体形状可以根据柱状体51或者螺纹区52的结构具体确定；比 如可以设置为如图4中所示的曲面凹槽，也可以设置V型槽、椭圆形槽等具体结构的容纳 槽43，只要容纳槽43与钉体5相对应，能够容纳钉体5，为钉体5相对于钉座4旋转提供相应 的空间，并增加钉体5的转动角度，就能够实现增加椎弓根钉灵活性的目的。选择合适的容纳 槽43的尺寸，可以使钉体5在预定范围内旋转，将钉体5的旋转范围控制在合理的范围内，避 免钉体5旋转范围过小，手术操作不方便，旋转范围过大，容易降低椎弓根钉的稳定性。如图3和图4所示，在柱状体51的顶部还可以设置钉钉孔53 ；与钉钉孔53相对 应，在容腔41的顶部设置有通孔45。钉钉孔53和通孔45的目的是在手术时，可以将适 当的杆状物通过通孔45插入钉钉孔53中，以便于控制钉体5的位置和方向，为植入椎弓根 钉提供便利，方便手术的进行。下面对本发明所提供的椎弓根钉的安装位置和具体工作状态进行具体说明。请参考图7和图8，图7为本发明所提供的椎弓根钉的钉体相对于钉座转动不同位 置的示意图，图8为本发明所提供的椎弓根钉的钉座相对于钉体转动的位置示意图。在植入椎弓根钉后，将手术所用的棒8安装在钉座4的U型槽内，使棒8横穿过钉 座4的U型槽；再使锁紧螺母7与钉座4上的U型槽侧壁上的内螺纹44相配合，将棒8和 钉座4固定在一起。进行矫形复位的操作时，然后用旋棒工具或压棒工具进行旋棒、压棒或其他操作。 通常这些操作交替进行实现矫形复位。若椎弓根钉钉座不能相对于钉体旋转，则对棒8的 塑性有很高的要求，才能达到手术的精确性；而采用本发明所提供的椎弓根钉可以通过调 整钉体5与钉座4之间的位置关系调整棒8与椎弓根钉的角度，这就能够为手术的进行提 供很大的方便，并能够保证手术的精确性。如图7中所示，椎弓根钉的钉体5能够在A和C两个位置之间相对于钉座4转动， B所示的位置为钉体5与钉座4处于同一平面的状态，A和C所示的位置为钉体5相对于钉 座4绕柱状体51轴线旋转到极限状态的位置。但钉体5的具体转动幅度还取决于容腔41 与柱状体51的配合结构；设置容纳槽43时，还取决于容纳槽43具体尺寸。当然，钉座4的角度也可以进行调整；如图8中所示，钉座4可以相对于钉体5沿 圆柱形曲面转动一定范围，不会出现空间多轴转动；在其他方向上，这样可以使钉体5和钉 座4保持相对固定。以上对本发明所提供的椎弓根钉进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发 明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其 核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提 下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护 范围内。


本发明提供了一种椎弓根钉，该椎弓根钉包括钉体和钉座，所述钉体的上部具有柱状体，该柱状体的横截面形状为弧度大于或者等于180度的第一弓形；所述钉座的下部设有容腔，该容腔的横截面形状为弧度大于180度的第二弓形；所述柱状体的外周面与所述空腔的内壁面旋转配合，所述钉体的下部的螺纹区穿过所述容腔的下开口伸出，且所述钉体位于所述下开口处的直径小于所述下开口的宽度。本发明所提供的椎弓根钉，在手术过程中具有相应灵活性，在手术后能够减少复位丢失。