自锁定膨胀式空心加压螺钉论文和设计

全文摘要

本实用新型公开了一种自锁定膨胀式空心加压螺钉，它包括中空主钉和内栓，所述中空主钉包括中空拉力轴和膨胀部，所述内栓与所述中空主钉可拆卸安装；所述中空拉力轴的内孔径大于膨胀部的内孔径，所述内栓的直径小于中空拉力轴的内孔径且大于膨胀部的内孔径；所述膨胀部设置有多条纵行开槽；本实用新型通过应用机械膨胀原理，使空心加压螺钉的膨胀部的直径增加，即股骨头内螺钉直径加大，螺钉与周围骨质接触面成角增加，来增强螺钉最大轴向拔出力、旋出力矩，从而有效地避免螺钉的松动、拨出。

主设计要求

1.自锁定膨胀式空心加压螺钉，包括中空主钉(1)和内栓(2)，所述中空主钉(1)包括中空拉力轴(1-2)和膨胀部(1-1)，所述内栓(2)与所述中空主钉(1)可拆卸安装；其特征在于：所述中空拉力轴(1-2)的内孔径大于膨胀部(1-1)的内孔径，所述内栓(2)的直径小于中空拉力轴(1-2)的内孔径且大于膨胀部(1-1)的内孔径；所述膨胀部(1-1)设置有多条纵行开槽。

设计方案

2.根据权利要求1所述的自锁定膨胀式空心加压螺钉，其特征在于：所述中空主钉(1)还包括螺帽部(1-3)，所述螺帽部(1-3)设置有内螺纹，所述螺帽部(1-3)内螺纹的小径大于或等于中空拉力轴(1-2)的内孔径；所述内栓(2)的端部设置有外螺纹，所述内栓(2)的外螺纹与螺帽部(1-3)的内螺纹啮合。

3.根据权利要求1所述的自锁定膨胀式空心加压螺钉，其特征在于：所述膨胀部(1-1)外部设置有外螺纹。

4.根据权利要求1所述的自锁定膨胀式空心加压螺钉，其特征在于：所述膨胀部(1-1)设置有2-6条纵行开槽，所述开槽长度与膨胀部长度一致。

5.根据权利要求1所述的自锁定膨胀式空心加压螺钉，其特征在于：所述中空拉力轴(1-2)的内孔与膨胀部(1-1)的内孔之间设置有助推块(1-4)。

6.根据权利要求5所述的自锁定膨胀式空心加压螺钉，其特征在于：所述中空拉力轴(1-2)、膨胀部(1-1)和助推块(1-4)为一体化结构。

7.根据权利要求1所述的自锁定膨胀式空心加压螺钉，其特征在于：所述中空拉力轴(1-2)的内孔径为2.6-3.0mm，膨胀部(1-1)的内孔径1.8-2.2mm，内栓(2)的直径2.3-2.6mm。

8.根据权利要求7所述的自锁定膨胀式空心加压螺钉，其特征在于：所述中空主钉(1)的长度为90-110mm,直径为7-7.5mm。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及医疗器械领域，更具体的说是涉及一种自锁定膨胀式空心加压螺钉。

背景技术

股骨颈骨折是指自股骨头以下至股骨颈基底部之间的骨折，是一种常见的骨折；约占股骨近端骨折的53％，占全身骨折的约3.6％。股骨颈骨折多见于老年人，但近年来由于交通事故等高能量损伤所致年轻病人股骨颈骨折也很常见。股骨颈骨折由于骨折部位特殊，骨折后血供容易破坏，局部产生剪力大，易发生骨折不愈合、股骨头坏死，治疗难度较大。

股骨颈骨折对骨科医师一直是一个巨大的挑战，至今其治疗和预后等方面仍遗留有未解决的问题。临床上，治疗股骨颈骨折的关键在于尽早使骨折解剖复位，坚强内固定和骨折端加压，以减少骨不愈及股骨头缺血性坏死的发生率，特别对于老年人更应采取积极的手术治疗措施，以减少长期卧床而引起的肺部感染、静脉栓塞、褥疮等并发症。但老年人由于骨质疏松，骨骼质量差，传统的内固定器械在骨-螺钉界面握持力不足或术后承载负荷过大时，可造成螺钉的松动或拨出，内固定失效率较高。如果术者在术中多次反复置钉时，会造成螺钉的握持力进一步下降。上述情况均可能导致骨折断端难以维持有效的复位和加压，增加了治疗难度并严重影响预后，致股骨头缺血坏死和骨不连接的发生率明显上升。为此研制新型的、具有可靠生物力学特性的内固定器械治疗股骨颈骨折长期以来为众多学者所重视。

自从Van Langenbeck于1850年首次尝试使用内固定治疗股骨颈骨折以来，国内外学者对此进行了大量的研究，设计出多种治疗股骨颈骨折的内固定装置，常见有以下几种：

1.单钉类，以三翼钉为代表，其操作简单，手术时间短，为单轴固定。但其自身缺点较多：①以反复冲击力固定，易发生断端移位，且对断端无加压作用，常导致断端分离；②可对头颈产生冲击性损伤，破坏股骨头残余血运；③其抗张抗压强度及抗旋转性能均较差，在操作中易发生置入困难和骨质劈裂现象。由于术后骨不愈和股骨头缺血坏死发生率均较高，在国际上早已摒弃。

2.多针，主要种类有Moore,Knowles,Neufeld等。多针固定的优点主要是可在局麻下经皮操作，从而减少出血、手术死亡及感染的危险，其缺点：①固定强度不足；②在老年骨质疏松的病人中，有在股骨粗隆下进针入点处造成骨折的报道；③存在固定针穿出股骨头的可能。其主要适用于年青病人中无移位的股骨颈骨折(Garden I、II型)。

3.钩钉，由Stromgqvist与Hansen[11]等人于1980年设计发明，该钉在插入预先钻孔的孔道后其顶端伸出一个小钩，可防止螺钉穿出股骨头及脱出。操作简单，对Garden I、II型骨折具有良好的固定效果，而对于III、IV型，失败率较高。

4.滑动螺钉加侧方钢板，常用的有DHS、Push和Richard钉等。其特点是对股骨颈后外侧粉碎，骨折端缺乏复位后骨性支持者提供可靠的支持。由于固定钉可在套筒内滑动，早期负重有利于骨折端更紧密的加压。但许多作者指出，单独应用时其抗扭转能力差。

5.加压螺钉，三枚螺钉固定具有很高的强度及抗扭转能力；手术操作简便，手术创伤小等，骨折愈合率高。但对于严重粉碎骨折，单纯螺钉固定的支持作用较差，有继发骨折移位及髋内翻可能。

上述内固定种类繁多，但无论何种设计，在固定原则上应满足三方面要求：(1)抵抗加于骨折线上的剪力；(2)抵抗其弯应力；(3)允许加于轴心上的应力。在螺钉松动拔出过程中，最大轴向拔出力取决于螺钉与周围骨质的剪切应力，即骨内固定器械界面强度。此外，螺钉在体内受力并不完全是沿其长轴方向的，还受到横向屈曲力矩和旋转应力的作用。螺钉松动、拔出是这三种力综合作用的结果。而相对于老年人，由于骨质疏松，骨骼质量差，骨—螺钉界面握持力不足或术后承载负荷过大时，传统的、常用的内固定器械并不能很好解决固定牢靠的问题，临床上病人出现螺钉松动或拨出等并发症并不鲜见，进而影响患者预后，甚至肢体残疾。国内黄彰等设计出股骨颈膨胀式带锁加压钉，研究表明该螺钉能有效避免松动、退出等情况，其力学性能优于传统内固定器械。但缺点是单轴固定，缺乏多方向均匀受力，且螺钉设计和手术操作较为复杂，难以推广应用。另一种防止螺钉松动、退出的常用方法是骨水泥加强内固定术，效果肯定，但缺点是骨水泥存在毒副作用，有进一步损伤股骨头血运可能导致骨不愈合，以及术后螺钉取出困难等。

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术的不足，提供一种自锁定膨胀式空心加压螺钉，它现有AO空心加压螺钉基础上进行改进，既可以实现多轴固定使得多方向均匀受力，同时也能有效避免螺钉松动、退出和毒副作用等情况。

为实现上述的技术效果，本实用新型采用以下技术方案：

自锁定膨胀式空心加压螺钉，包括中空主钉和内栓，中空主钉包括中空拉力轴和膨胀部，内栓与中空主钉可拆卸安装；中空拉力轴的内孔径大于膨胀部的内孔径，内栓的直径小于中空拉力轴的内孔径且大于膨胀部的内孔径；膨胀部设置有多条纵行开槽。

更进一步的，中空主钉还包括螺帽部，螺帽部设置有内螺纹，螺帽部内螺纹的小径大于或等于中空拉力轴的内孔径；内栓的端部设置有外螺纹，内栓的外螺纹与螺帽部的内螺纹啮合。

更进一步的，膨胀部外部设置有外螺纹。

更进一步的，膨胀部设置有2-6条纵行开槽，开槽长度与膨胀部长度一致。

更进一步的，中空拉力轴的内孔与膨胀部的内孔之间设置有助推块。

更进一步的，中空拉力轴、膨胀部和助推块为一体化结构。

更进一步的，中空拉力轴的内孔径为2.6-3.0mm，膨胀部的内孔径1.8-2.2mm，内栓的直径2.3-2.6mm。

更进一步的，所述中空主钉的长度为90-110mm,直径为7-7.5mm。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型通过应用机械膨胀原理，使空心加压螺钉的膨胀部的直径增加，即股骨头内螺钉直径加大，螺钉与周围骨质接触面成角增加，来增强螺钉最大轴向拔出力、旋出力矩，从而有效地避免螺钉的松动、拨出，且本实用新型避免了骨水泥存在毒副作用，有利于伤患恢复健康。

2、本实用新型所设计螺钉发生膨胀变形后，其纵向长度缩短，可进一步加强骨折断端的挤压应力，有利于维持复位和骨折愈合。

3、AO空心加压螺钉技术已为临床所广泛采用，我们所设计螺钉在保留AO空心加压螺钉优点的基础上，进行改进，克服其现有的缺点，因此，本实用新型在手术操作上变化不大，设计简单，可操作性强，有利于临床推广应用。

4、本实用新型主要针对骨质疏松患者，术者可根据病人骨质条件及术中情况，自主选择是否需要膨胀加固，增强了本实用新型的实用性。

5、本实用新型助推块的设计使得内栓能顺利的使膨胀部的直径增加。

6、本实用新型空拉力轴的内孔径、膨胀部的内孔径和内栓的直径的设定对实现本实用新型的效果起着至关重要的作用，空拉力轴的内孔径设定过大，影响了本实用新型的牢固性，空拉力轴的内孔径设定过小，则膨胀部的内孔径和内栓的直径设定也较小，不利于内栓进入将膨胀部，将影响本实用新型的操作的方便性，严重时膨胀部可能无法膨胀。

7、中空拉力轴、膨胀部和助推块的一体化结构增强了本实用新型的牢固性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

图1为本实用新型中空主钉与内栓分开时的结构示意图。

图2为本实用新型中空主钉与内栓结合时的结构示意图。

图中的标号为：1、中空主钉；1-1、膨胀部；1-2、中空拉力轴；1-3、螺帽部；1-4、助推块；2、内栓。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。

[实施例1]

如图1、图2所示的自锁定膨胀式空心加压螺钉，包括中空主钉1和内栓2，所述中空主钉1包括中空拉力轴1-2和膨胀部1-1，所述内栓2可拧入中空主钉1内；中空主钉长度90mm,直径7.3mm；其中膨胀部1-1的长度为25mm,螺距为3mm；膨胀部1-1有3条纵行开槽，长度均为25mm，且将膨胀部1-1均匀分成3瓣；中空拉力轴1-2的内孔径为2.7mm，膨胀部1-1的内孔径为2.0mm；内栓2的直径为2.5mm，长度为90mm，尾部膨大，有螺纹与中空主钉1的螺帽部1-3的内螺纹相配及锁定，同时内栓2尾部内有六角丝口，以便拧入锁定。中空拉力轴1-2的内孔与膨胀部1-1的内孔之间设置有助推块1-4，推块1-4与中空拉力轴1-2、膨胀部1-1为一体化结构。内栓2拧入中空主钉1内孔道后，膨胀部1-1即发生膨胀。

[实施例2]

如图1、图2所示的自锁定膨胀式空心加压螺钉，包括中空主钉1和内栓2，所述中空主钉1包括中空拉力轴1-2和膨胀部1-1，所述内栓2可拧入中空主钉1内；中空主钉长度110mm,直径7.5mm；其中膨胀部1-1的长度为28mm,螺距为3mm；膨胀部1-1有2条纵行开槽，长度均为28mm，且将膨胀部1-1均匀分成2瓣；中空拉力轴1-2的内孔径为3.0mm，膨胀部1-1的内孔径为2.2mm；内栓2的直径为2.6mm，长度为110mm，尾部膨大，有螺纹与中空主钉1的螺帽部1-3的内螺纹相配及锁定，同时内栓2尾部内有六角丝口，以便拧入锁定。中空拉力轴1-2的内孔与膨胀部1-1的内孔之间设置有助推块1-4，推块1-4与中空拉力轴1-2、膨胀部1-1为一体化结构。内栓2拧入中空主钉1内孔道后，膨胀部1-1即发生膨胀。

[实施例3]

如图1、图2所示的自锁定膨胀式空心加压螺钉，包括中空主钉1和内栓2，所述中空主钉1包括中空拉力轴1-2和膨胀部1-1，所述内栓2可拧入中空主钉1内；中空主钉长度100mm,直径7.0mm；其中膨胀部1-1的长度为24mm,螺距为3mm；膨胀部1-1有6条纵行开槽，长度均为24mm，且将膨胀部1-1均匀分成6瓣；中空拉力轴1-2的内孔径为2.6mm，膨胀部1-1的内孔径为1.8mm；内栓2的直径为2.3mm，长度为100mm，尾部膨大，有螺纹与中空主钉1的螺帽部1-3的内螺纹相配及锁定，同时内栓2尾部内有六角丝口，以便拧入锁定。中空拉力轴1-2的内孔与膨胀部1-1的内孔之间设置有助推块1-4，推块1-4与中空拉力轴1-2、膨胀部1-1为一体化结构。内栓2拧入中空主钉1内孔道后，膨胀部即发生膨胀。

如上所述即为本实用新型的实施例。本实用新型不局限于上述实施方式，任何人应该得知在本实用新型的启示下做出的结构变化，凡是与本实用新型具有相同或相近的技术方案，均落入本实用新型的保护范围之内。

设计图

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