本专利属于医疗器械技术领域，具体而言涉及一种多功能螺钉。
背景技术：
在骨科领域，胸腰椎后路椎弓根螺钉是一种重要而且常用的医疗器械。其作用是将椎弓系统固定在人体的脊椎上。由于椎弓系统在不同的位置需要不同的固定和连接部件，因此在现有技术中出现了固定螺钉、大角度偏转螺钉、万向螺钉、复位螺钉。但是这些螺钉的种类繁多，在实践的操作中易于造成操作失误，如果错误的采用了不同的螺钉那么后果将不堪设想。此外由于螺钉种类繁多，因此对于手术时原料的储备也带来了较高的要求，给使用造成了很多不便。
现有技术中迫切需要一种能够具有多个功能的螺钉，能够同时满足胸腰椎后路椎弓根螺钉的多种需求。但是由于这种螺钉是十分重要的人体固定部件，因此简单地集成现有技术中螺钉的功能并不能够满足实际的要求，所以除了在功能集成的基础上，还需要能够保证各项目的操作具有良好的效果。
技术实现要素：
本专利正是在现有技术的基础上提出的，本专利要解决的技术问题是提供一种多功能螺钉，能够在胸腰椎后路椎弓系统上满足各种固定需求。
为了解决上述技术问题，本专利提供的技术方案包括：
一种多功能螺钉，其特征在于，包括钉帽、卡圈、钉体、挡圈和锁紧螺塞，其中钉帽，所述钉帽整体为圆筒状，其顶部设置有顶部开口、底部设置有底部开口；所述圆筒状钉体的侧壁上设置有两个相对设置的安装槽；所述钉帽的内壁中设置有内螺纹；钉帽的下部内壁设置有球窝，所述球窝的底端，贯穿所述钉帽的底壁形成穿孔，所述穿孔的截面整体为圆形，在所述圆形的一端向外设置有耳槽；所述钉帽的底壁设置有斜面，所述穿孔18至少部分位于所述斜面中；钉体，所述钉体的顶端包括球头，所述球头整体呈圆球状容纳在所述球窝中，所述球头的下端连接有带螺纹的钉杆；所述球头的下端有球螺纹，钉帽下部内表面有对应的钉帽球螺纹；挡圈，包括一个圈体，在圈体的上部开设有槽；所述挡圈的下部与所述球头的外表面贴合；挡圈上部与所述锁紧螺塞的下表面接触；锁紧螺塞，所述锁紧螺塞包括外螺塞和内螺塞，所述外螺塞的外周设置有螺纹，与所述钉帽内壁的螺纹配合；所述外螺塞的底部与所述挡圈的顶部接触，所述内外螺塞内部设置有通孔，通孔的内壁上设置有内螺纹，所述内螺纹与所述内螺塞配合。所述内螺塞的外周也设置有外螺纹。
优选地，在所述钉帽的内螺纹对应的钉帽的外侧壁上设置有减薄凹槽，所述减薄凹槽的开口朝向所述外侧壁的外侧，槽体开设在所述侧壁的厚度方向，从而在开槽的地方减薄所述钉帽的侧壁，所述减薄凹槽的槽底呈v型。
通过上述技术方案，本专利既可以通过一种螺钉实现多功能，还能够在多功能时能够便于操作和安装，提高紧固效果。
附图说明
图1、图2是传统的万向螺钉的结构示意图；
图3、图4是本具体实施方式中多功能螺钉的结构示意图；
图5是本具体实施方式中多功能螺钉的钉帽和钉体配合示意图；
图6是本具体实施方式中多功能螺钉的各个部件配合截面示意图；
图7是本具体实施方式中多功能螺钉的钉帽下端螺纹与球头下端螺纹作为固定螺钉配合示意图；
图8是本具体实施方式中多功能螺钉的钉帽下端螺纹与球头下端螺纹作为万向螺钉配合示意图；
图9、图10是所述钉帽底端的斜面结构示意图；
图11是钉体在钉帽中的转动角度示意图；
图12是卡圈的结构示意图；
图13是卡圈与球头配合的局部放大图；
图14是螺钉和器械的配合接口示意图；
图15是内螺塞和外螺塞锁紧后的结构示意图。
图16是钩锁螺纹的结构示意图；
图17是进行对中过程中的配合示意图。
具体实施方式
下面对本专利的具体实施方式进行详细说明，需要指出的是，该具体实施方式仅仅是对本专利优选技术方案的举例，并不能理解为对本专利保护范围的限制。
如图1所示，本具体实施方式提供了一种多功能螺钉，所述多功能螺钉包括钉帽1、卡圈、钉体2、挡圈3和锁紧螺塞4。
钉帽
所述钉帽1整体为圆筒状，其顶部设置有顶部开口11，所述底部设置有底部开口12，所述圆筒状钉体的侧壁上设置有两个相对设置的安装槽13，所述安装槽用于插入固定棒等所述安装槽的顶端开口从所述钉帽的上端敞开，所述槽的底部位于所述钉帽的下部位置，安装槽的底部呈现圆弧状，以与连接棒的圆形外周贴合。
在本具体实施方式中，所述钉帽的内壁中设置有内螺纹14，由此将锁紧螺塞旋入所述钉帽中，以将连接棒以及钉体锁定。在本具体实施方式中为了便于将所述钉帽实现多功能，在所述内螺纹对应的钉帽的外侧壁上设置有减薄凹槽15，所述减薄凹槽的开口朝向所述外侧壁的外侧，槽体开设在所述侧壁的厚度方向，从而在开槽的地方减薄所述钉帽的侧壁，所述减薄凹槽的槽底呈v型。通过上述减薄凹槽的设计可以在需要较长的钉帽时利用既有的钉帽长度，而需要较短的钉帽时，在所述v型处将所述钉帽截断，由于v型的设计，似得利用杠杆类的工具即可将所述钉帽折断，而不需要采用锯断等方式，这样提高了的方便性。更进一步地，在所述钉帽的内壁上，设置有与所述外壁上的槽相对应的内壁减薄槽，所述内壁减薄槽为平底槽，通过这样的内壁和外壁槽配合经过试验可知可以发现，其能够保持断口的平齐，从而提高了使用性能。
优选地，在本具体实施方式中，所述内螺纹14可以设置为钩锁螺纹15，即在螺纹的外边缘设置有向上的迂回槽16，该种螺纹设计可以在螺塞、钉帽锁紧过程种和锁紧后确保钉帽不会产生张口现象，而在置棒和最终锁紧过程中这些性能是至关重要的，可以大大降低螺塞从钉帽中脱出的风险。同时钩锁螺纹设计可以垂直加载锁紧力，使得锁紧扭矩到锁紧力的转换效率更高，最大限度的保证棒的锁紧性能和稳定性。
在所述钉帽的下部内壁设置有球窝17，所述球窝与钉体的球头配合，用于容纳所述钉体的球头。所述球窝的底端，贯穿所述钉帽的底壁设置，形成底部的穿孔18，所述底部穿孔用于将所述钉体的螺钉部分从所述钉帽中伸出，所述穿孔18的截面整体为圆弧状，在所述圆弧的一端向外设置有耳槽19，以提供该方向上的大偏角。在钉体未进入耳槽时，其万向旋转角度和普通螺钉一样为α°设计，当钉体旋转进耳槽位置时，其可以在该方向上有更大角度的偏角β°。
更进一步地，为实现螺钉的大偏转结构，采用和市面现有不同的钉帽结构设计方式。目前市面均为钉帽底端面对称结构设计，此种结构可以实现螺钉的万向旋转，但是角度较小，如图所示，单侧最大成角为α°。而在本具体实施方式中，采用非对称结构设计，即在钉帽底端面开一斜槽，释放该方向上的偏转角度，新型设计最大能够实现单平面大角度偏转。如图所示，在本具体实施方式中，所述钉帽的底端设置有斜面110，所述穿孔18至少部分位于所述斜面110中，由此，可以允许所述球头钉体产生更大角度的偏转。
使用椎弓根螺钉固定时的置钉技术要求非常高，若两钉的u形槽不平行，则连接棒与u形槽由面接触变为点接触，形成应力集中，容易断钉或者断棒；若要进行两个以上椎体的固定时，常因一侧椎弓根螺钉植入后钉帽方向固定，钉帽u形槽不在同一直线而使放置连接棒显得十分困难，也面临应力集中的风险，且强力将u形槽并成一条直线后容易引起不在直线上的螺钉松动或断裂。这样不仅使手术操作困难，且出现内固定系统不良反应的几率大增。万向椎弓根螺钉克服了以上弊端，由于其万向特征，即钉体与钉帽u形槽间可作一定角度的三维旋转，使钉与棒的联合十分容易。现有技术中使用的万向椎弓根螺钉的万向活动度小，当遇到诸如脊柱弯曲角度过大或是其他更加复杂的病症，现有的万向螺钉无法达到其要求。而本具体实施方式中的大角度偏转的螺钉设计则可以适用于这类复杂的病症，扩大临床使用范围，便于医生的手术操作。
钉体
所述钉体2的结构如图所示，在本具体实施方式所述钉体的顶端包括球头21球头整体呈圆球状，所述圆球状的球头的下端连接有带螺纹的钉杆。这种结构与现有技术中的钉体基本相似。
但是，传统椎弓根螺钉的万向钉帽会相对钉体能灵活运动，无任何自由度限制，而这种设计方式带来的缺点就是医生在手术操作过程中无法很好的对钉帽进行捕捉，从而使植棒过程变得繁琐，增加手术时间，增大病人的出血量。
为了克服上述缺陷，在本具体实施方式中，在钉帽的内壁提供卡圈放置的环槽，即卡圈槽111，卡圈23放置在卡圈槽111之中。如图所示，安装好的卡圈其内径小于该高度上的钉体球头外径，故而会对钉体球头产生一定的挤压力，从而确保钉体在任意方向上相对稳定。这种装配方式既保证了螺钉与钉帽万向可调，拓展术中置钉位置及角度的作用，同时又利于医生在手术过程中方便快捷的置棒。
所述卡圈的结构如图所示，其为一个圆弧的结构，由弹性材料制成，因此在挤压时，所述卡圈能够产生一定的弹力，同时又能够在所述卡圈槽内与所述卡圈槽相配。
更进一步地，在本具体实施方式中，如图7、8所示，螺钉的钉体球头的下端设计球螺纹22，钉帽下部内端面亦设计有对应的钉帽球螺纹24，当需要将万向螺钉转换为固定螺钉时，可以使用专用的器械旋动钉体，使得两者之间的球螺纹相互配合锁紧，直接实现钉体和钉帽的锚固，消除了两者之间的相对自由度，使得万向螺钉转换为固定螺钉。
在手术植钉过程中，传统椎弓根螺钉和器械的配合接口通常采用内六方或内六角花形槽设计，由于配套器械与内六方或内六角花形槽之间不可避免的存在间隙，这样会使得在植钉过程中椎弓根钉会发生偏心旋转，过度扩大椎体内的螺纹轨道，对椎弓根螺钉的植入造成影响，导致螺钉失效。
自对中设计的槽口可以很好解决上述问题，采用自对中设计可实现精确定位，同时由于锥度很小，利用摩擦力的原理，可以传递一定的扭矩，足以满足螺钉的旋动扭矩。且由于其又是锥度配合，所以可以方便拆卸。在同一锥度的一定范围内,器械可以自由的拆装,避免传统的器械在上钉过程中可能和螺钉卡塞的问题，临床使用更加方便快捷、精准。
挡圈
所述挡圈3的结构如图所示，其包括一个圈体，在圈体的上部开设有槽，以容纳固定棒，即钛棒5，所述挡圈的下部与所述球头的外表面贴合，从而卡紧所述钉体的球头，起到固定球头的作用。
在现有技术中，挡圈通常与钛棒接触，钛棒受到螺塞的挤压后，将压紧力传递至挡圈，然后驱动所述挡圈向下运动压紧螺钉的球头，从而固定钉体。但是这种设计由于传递部件多容易出现卡紧不充分的情况。
在本具体实施方式中，挡圈3与所述锁紧螺塞的外螺塞41的下表面接触，直接接受来自于所述锁紧螺塞的力。这样，挡圈置入到钉帽的槽口中，起到限制螺钉钉体轴向运动的作用，使得螺钉钉体能够在自由转动的同时不会从钉帽中脱出。
锁紧螺塞
在本具体实施方式中，所述锁紧螺塞4包括外螺塞41和内螺塞42，所述外螺塞的外周设置有螺纹，与所述钉帽内壁的螺纹配合，可以在转动力的驱动下在所述钉帽内向上或者向下旋转。在本具体实施方式中，所述外螺塞41的底部与所述挡圈3的顶部接触，驱动所述挡圈下压，固定所述钉体的轴向方向。所述内外螺塞内部设置有通孔，通孔的内壁上设置有内螺纹，所述内螺纹与所述内螺塞42配合。所述内螺塞的外周也设置有外螺纹，其与所述外螺塞的内螺纹啮合，从而在所述内螺塞内部上升或下降，所述内螺塞的下部与设置在所述挡圈上的固定棒5，通常为钛棒，接触，挤压所述钛棒，从而将所述钛棒固定在所述挡圈上。
更进一步地，所述外螺塞和内螺塞之间可以形成锁紧关系，一种典型的锁紧关系包括，在所述外螺塞的内螺纹只衍生于所述外螺塞的上部分内壁之中，这样当所述内螺塞旋至螺纹的最底端时就与所述外螺塞锁紧，二者形成一个整体，当所述内螺塞与所述外螺塞相互锁紧之后所述内螺塞的下端突出于所述外螺塞的下端设置，这样内螺塞和外螺塞就形成为一个整体，通过内螺塞的下端押紧钛棒，从而将整个系统只通过一个步骤的锁定就能够实现固定。
这样，所述螺塞既可以通过两步锁定也可以通过一步锁定，从而根据不同的功能场合进行选择。
使用方法
本具体实施方式中的多功能螺钉在使用时可以采用如下方式：
首先，将卡圈置入到钉帽的卡圈槽内，置入卡圈的目的是防止螺钉钉体在钉帽中灵活转动；由于传统万向螺钉的钉帽与螺钉钉体之间是依靠“球窝铰链”机制连接，而螺钉的球头与钉帽之间存在间隙，将螺钉置入椎体后，钉帽由于重力作用向一侧倾倒，不便于钛棒的置入；而本具体实施方式中卡圈的设计会对螺钉钉体运动起到一定的限制作用，螺钉钉体与卡圈之间属于过渡配合，即钉帽在自由转动的同时可以在任何位置保持静止，方便置入钛棒。然后，将螺钉钉体置入钉帽的中，螺钉钉体在钉帽中具有自由度可以实现一定角度的旋转。最后，将挡圈置入到钉帽的槽口中，起到限制螺钉钉体轴向运动的作用，使得螺钉钉体能够在自由转动的同时不会从钉帽中脱出。
在本具体实施方式中，所述多功能螺钉可以作为各种功能来使用，例如包括但不限于万向螺钉、固定螺钉、大角度偏转螺钉、复位螺钉等。
在作为万向螺钉使用的锁紧方式下：首先将螺钉置入椎体，调整钉帽至合适的位置；其次将钛棒置入万向螺钉钉帽的安装槽内；其次通过外螺塞向下运动挤压挡圈，挡圈随之向下挤压钉体，钉体随之挤压钉帽下部内端面，持续锁紧外螺塞，不断加强该过程，直至螺塞不能往下运动为止；最后将内螺塞通过外螺塞的螺纹旋入外螺塞中，并不断的往下旋入内螺塞，内螺塞向下运动挤压钛棒，钛棒随之向下挤压挡圈，不断加强该过程，各个零件相互锚固，棒与钉连接成一个坚强固定的整体。
在作为固定螺钉使用的锁紧方式下：首先将钉帽调整至与螺钉钉体同轴的位置；其次将外螺塞通过钉帽内螺纹向下运动挤压挡圈，挡圈随之向下挤压钉体，钉体随之挤压钉帽下部内端面，持续锁紧外螺塞，不断加强该过程，直至螺塞不能往下运动为止，使螺钉与外螺塞连接为一个整体；其次将钛棒置入万向螺钉钉帽的安装槽内；最后将内螺塞通过外螺塞的螺纹旋入外螺塞中，并不断的往下旋入内螺塞，内螺塞向下运动挤压钛棒，钛棒随之向下挤压挡圈，不断加强该过程，各个零件相互锚固，棒与钉连接成一个坚强固定的整体。
将万向螺钉转换为固定螺钉的转换过程包括：首先将钉体和钉帽的轴线对正，保证同轴，便于钉帽底端和球头底端的螺纹配合；其次，使用器械旋动钉体，使得钉体和钉帽上的螺纹相互啮合，直至钉体不能往下运动为止；当钉帽和钉体之间的相对自由度全部消失，两者相互锚固，整个螺钉成为一个整体，即实现了万向螺钉到固定螺钉的功能转换。
在手术植钉过程中，传统椎弓根螺钉和器械的配合接口通常采用内六方或内六角花形槽设计，由于配套器械与内六方或内六角花形槽之间不可避免的存在间隙，这样会使得在植钉过程中椎弓根钉会发生偏心旋转，过度扩大椎体内的螺纹轨道，对椎弓根螺钉的植入造成影响，导致螺钉失效。
在本具体实施方式中，在所述钉体的球头上设置对中槽，所述对中槽为上大下小的椎体，所述椎体的横截面可以是各种方便与对中改锥配合的形状。由于采用上大下小的椎体可实现精确定位，同时由于锥度很小，利用摩擦力的原理，可以传递一定的扭矩，足以满足螺钉的旋动扭矩。此外，由于是锥度配合也十分方便拆卸。在同一锥度的一定范围内,器械可以自由的拆装,避免传统的器械在上钉过程中可能和螺钉卡塞的问题，临床使用更加方便快捷、精准。
此外，传统椎弓根螺钉和器械的配合接口通常采用内六方或内六角花形槽设计，以期达到器械与螺钉配合时既不容易发生打滑又具有足够的扭转强度的效果。椎弓根螺钉通常尺寸规格往往较小，从而导致只能加工小尺寸内六方或内六角花形。内六方槽形的螺钉，在使用器械时，其扭矩力会沿60°传递，紧固扭矩力就会向外扩散，会产生损耗。而且仅六个角部分接触，紧固扭矩变大时，作用力就会集中在器械的角部，器械及螺钉钉头的内六方部分可能会破损。内六角花形槽形的螺钉，由于其特殊的花型决定了该设计虽然可以解决内六方壁磨损打滑的现象，但是由于内接圆的直径较小，而使得器械在旋动植钉的过程中扭矩强度会比内六方草形的螺钉要小。
本具体实施方式中，螺钉和器械的接口在内角花型槽的六个角上设置有耳槽，与传统内六方或内六角花形槽相比，兼有其各自优点。类似内六角花形槽的均布耳槽设计可以有效继承其耐磨损的性能优点，同时小耳槽结合大内径的设计同时可以保证器械的芯杆具有更佳的强度，大大提高了器械的结构强度。综上两点，新型花槽设计整体提高器械的使用性能。
本发明不限于上述实施方式或其变型，在不脱离本发明主要范围和构思的情况下，可以有多种其它变型、改变和更替。
1.一种多功能螺钉，其特征在于，包括钉帽、卡圈、钉体、挡圈和锁紧螺塞，其中
钉帽，所述钉帽整体为圆筒状，其顶部设置有顶部开口、底部设置有底部开口；所述圆筒状钉体的侧壁上设置有两个相对设置的安装槽；所述钉帽的内壁中设置有内螺纹；钉帽的下部内壁设置有球窝，所述球窝的底端，贯穿所述钉帽的底壁形成穿孔，所述穿孔的截面整体为圆形，在所述圆形的一端向外设置有耳槽；所述钉帽的底壁设置有斜面，所述穿孔18至少部分位于所述斜面中；
钉体，所述钉体的顶端包括球头，所述球头整体呈圆球状容纳在所述球窝中，所述球头的下端连接有带螺纹的钉杆；所述球头的下端有球螺纹，钉帽下部内表面有对应的钉帽球螺纹；
挡圈，包括一个圈体，在圈体的上部开设有槽；所述挡圈的下部与所述球头的外表面贴合；挡圈上部与所述锁紧螺塞的下表面接触；
锁紧螺塞，所述锁紧螺塞包括外螺塞和内螺塞，所述外螺塞的外周设置有螺纹，与所述钉帽内壁的螺纹配合；所述外螺塞的底部与所述挡圈的顶部接触，所述内外螺塞内部设置有通孔，通孔的内壁上设置有内螺纹，所述内螺纹与所述内螺塞配合。所述内螺塞的外周也设置有外螺纹。
2.根据权利要求1所述的一种多功能螺钉，其特征在于在所述钉帽的内螺纹对应的钉帽的外侧壁上设置有减薄凹槽，所述减薄凹槽的开口朝向所述外侧壁的外侧，槽体开设在所述侧壁的厚度方向，从而在开槽的地方减薄所述钉帽的侧壁，所述减薄凹槽的槽底呈v型。
技术总结