一种用于神经外科手术固定头架上的压力可调式固定头钉技术领域
本发明属于医疗器械技术领域，具体地是涉及一种用于神经外科手术固定头架上
的压力可调式固定头钉。
背景技术
目前，在神经外科手术中广泛应用的固定患者头部的三钉固定器，又称Mayfield
头架；它是由美国著名的神经外科医生Frank Henderson Mayfield发明的。该神经外科手
术固定头架对神经外科手术的精细化起到重要的作用，但在实际的应用过程当中，由于无
法快捷简便的测量固定头钉压力值，只能盲目的经验性压力给予，可能发生固定头钉压力
过小造成颅骨固定松动，术中导致严重的并发症；也可能固定头钉刺穿颅骨，造成颅内出
血，甚至危及生命。尤其对于儿童、脑积水、骨质钙化不良等患者的手术头架使用，需要术前
精准的预案，术中精确量化固定压力，才可以提高手术的安全性。
发明内容
本发明就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供一种简便快捷、低成本、机
械式的用于神经外科手术固定头架上的压力可调式固定头钉。本发明相对于以往的安装压
力传感器等方案具有两大优点：（1）、机械结构，相对简单，制作维修成本低，操作简便易行；
（2）、可控制加压上限，防止误操作可能带来的伤害。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
本发明一种用于神经外科手术固定头架上的压力可调式固定头钉，包括头架连接
装置，固定头钉活动安装在头架连接装置上；其特征在于：所述的固定头钉包括由内侧向外
侧依次相连的螺纹尖锥、圆筒型外壳、尾环、压力调节旋钮，所述的内侧为颅骨侧、外侧为远
离颅骨侧，所述的压力调节旋钮、圆筒型外壳通过尾环连接在一起；所述的圆筒型外壳内包
括由内侧向外侧依次设置的直角齿轮组、弹簧、圆形推动片、连接螺杆，所述的直角齿轮组
由相对连接的内侧直角齿轮与外侧直角齿轮组成；所述的内侧直角齿轮连接螺纹尖锥，所
述的外侧直角齿轮连接弹簧的一端，所述的弹簧另一端接触圆形推动片，所述的圆形推动
片与连接螺杆固定相连；所述的连接螺杆与压力调节旋钮螺纹连接，所述的螺纹尖锥从所
述的圆筒型外壳内侧穿出。
作为本发明的一种优选方案，所述的尾环上设置有内螺纹，所述的圆筒型外壳的
外侧端部周边上设置有外螺纹，所述的尾环与圆筒型外壳螺纹连接。
具体地，逆时针旋转所述的尾环进行开放压力预设状态，使得压力调节旋钮可旋
转调节；顺时针旋转尾环进行关闭压力预设调节状态，即压力调节旋钮、尾环、圆筒型外壳
连接成整体，不产生相对位移，无法继续调节压力调节旋钮，进入加压程序。
本发明所述的逆时针与顺时针均为面向颅骨侧方向即内侧的逆时针与顺时针。
作为本发明的另一种优选方案，所述的压力调节旋钮由内侧向外侧开设有一条中
心螺纹通孔，所述的连接螺杆通过中心螺纹通孔与所述的压力调节旋钮相连。
进一步地，所述的压力调节旋钮外表面上设置有防滑压花层。
作为本发明的另一种优选方案，所述的圆筒型外壳的外侧端部圆周上均布有压力
刻度，所述的压力刻度范围为10lbs～100lbs。
作为本发明的另一种优选方案，所述的圆筒型外壳外表面上也设置有防滑压花
层。
更进一步地，所述的压力调节旋钮的内侧端部上设置有压力指示箭头，所述的压
力指示箭头与所述的圆筒型外壳上的压力刻度相配合。
具体地，当逆时针旋转所述的尾环进行开放压力预设状态，使得压力调节旋钮可
旋转调节时；通过顺时针旋转压力调节旋钮来压紧弹簧，增加预设压力数值；通过逆时针旋
转压力调节旋钮来松弛弹簧，降低预设压力数值；所述的压力指示箭头与所述的圆筒型外
壳上的压力刻度相配合使用，这样可以根据不同患者所需的预设固定头钉压力的不同，来
对应用时的实际压力进行设定。
具体地，通过与所述的连接螺杆固定相连的圆形推动片接触所述的弹簧，根据所
述的压力调节旋钮的旋转程度，圆形推动片来推动弹簧以对外侧直角齿轮加压。
作为本发明的另一种优选方案，所述的螺纹尖锥与圆筒型外壳相接触部分的螺纹
尖锥上平滑无螺纹；这样可以使得所述的螺纹尖锥与圆筒型外壳之间相对自由滑动；所述
的螺纹尖锥5的尖端用于刺入颅骨。
作为本发明的另一种优选方案，所述的外侧直角齿轮的侧面设置有防旋转凸起；
与所述的圆筒型外壳内部凹槽配合，可沿弹簧方向滑动，无法产生相对于圆筒型外壳的转
动。
具体地，当外侧直角齿轮顺时针旋转时，使用斜面和内侧直角齿轮的斜面连接，可
能产生相对滑动；外侧直角齿轮逆时针旋转时，使用斜面和内侧直角齿轮的垂直面连接，不
能产生相对滑动。
当给予固定加压时，顺时针旋转圆筒型外壳为对颅骨加压；逆时针旋转圆筒型外
壳为对颅骨减压。
本发明的有益效果。
本发明所提供的一种用于神经外科手术固定头架上的压力可调式固定头钉，本发
明通过实现神经外科手术头架的固定头钉应用压力精确数字化可调节，和最高压力防突
破，提高了手术头架在神经外科手术过程中的安全性和稳定性，极大提高了医疗安全，即防
止固定头钉压力过小造成颅骨固定松动，又防止固定头钉刺穿颅骨，造成颅内出血。本发明
尤其对于儿童、脑积水、骨质钙化不良等患者的手术头架使用，提供了安全可视的操作可
能，精确量化固定压力，提高手术安全，避免了盲目的经验性压力应用，防止医生个体的经
验性差异可能对患者造成的伤害，极大提高了神经外科手术头架的使用安全。
附图说明
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合
附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方
式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1是本发明一种用于神经外科手术固定头架上的压力可调式固定头钉的外观侧
面整体示意图。
图2是本发明一种用于神经外科手术固定头架上的压力可调式固定头钉的外观立
体示意图。
图3是本发明一种用于神经外科手术固定头架上的压力可调式固定头钉的侧面分
解零件示意图。
图4是本发明一种用于神经外科手术固定头架上的压力可调式固定头钉的立体分
解零件示意图。
图5是本发明一种用于神经外科手术固定头架上的压力可调式固定头钉的压力起
始为10lbs压力的剖面示意图。
图6是本发明一种用于神经外科手术固定头架上的压力可调式固定头钉的压力最
大为110lbs压力的剖面示意图。
图中标记：1为压力调节旋钮、2为压力指示箭头、3为尾环、4为圆筒型外壳、5为螺
纹尖锥、6为头架连接装置、7为连接螺杆、8为圆形推动片、9为弹簧、10为外侧直角齿轮、11
为内侧直角齿轮。
具体实施方式
结合附图所示，本发明一种用于神经外科手术固定头架上的压力可调式固定头
钉，包括头架连接装置6，固定头钉活动安装在头架连接装置6上；其特征在于：所述的固定
头钉包括由内侧向外侧依次相连的螺纹尖锥5、圆筒型外壳4、尾环3、压力调节旋钮1，所述
的内侧为颅骨侧、外侧为远离颅骨侧，所述的压力调节旋钮1、尾环3、圆筒型外壳4连接在一
起；所述的圆筒型外壳4内包括由内侧向外侧依次设置的直角齿轮组、弹簧9、圆形推动片8、
连接螺杆7，所述的直角齿轮组由相对连接的内侧直角齿轮11与外侧直角齿轮10组成；所述
的内侧直角齿轮11连接螺纹尖锥5，所述的外侧直角齿轮10连接弹簧9的一端，所述的弹簧9
另一端接触圆形推动片8，所述的圆形推动片8与连接螺杆7固定相连；所述的连接螺杆7与
压力调节旋钮1螺纹连接，所述的螺纹尖锥5从所述的圆筒型外壳4内侧穿出。
所述的尾环3上设置有内螺纹，所述的圆筒型外壳4的外侧端部周边上设置有外螺
纹，所述的尾环3与圆筒型外壳4螺纹连接。
具体地，逆时针旋转所述的尾环3进行开放压力预设状态，使得压力调节旋钮1可
旋转调节；顺时针旋转尾环3进行关闭压力预设调节状态，即压力调节旋钮1、尾环3、圆筒型
外壳4连接成整体，不产生相对位移，无法继续调节压力调节旋钮1，进入加压程序。
本发明所述的逆时针与顺时针均为面向颅骨侧方向即内侧的逆时针与顺时针。
所述的压力调节旋钮1由内侧向外侧开设有一条中心螺纹通孔，所述的连接螺杆7
通过中心螺纹通孔与所述的压力调节旋钮1相连。
所述的压力调节旋钮1外表面上设置有防滑压花层。
所述的圆筒型外壳4的外侧端部圆周上均布有压力刻度，所述的压力刻度范围为
10lbs～100lbs。
所述的圆筒型外壳4外表面上也设置有防滑压花层。
所述的压力调节旋钮1的内侧端部上设置有压力指示箭头2，所述的压力指示箭头
2与所述的圆筒型外壳4上的压力刻度相配合。
具体地，当逆时针旋转所述的尾环3进行开放压力预设状态，使得压力调节旋钮1
可旋转调节时；通过顺时针旋转压力调节旋钮1来压紧弹簧9，增加预设压力数值；通过逆时
针旋转压力调节旋钮1来松弛弹簧9，降低预设压力数值；所述的压力指示箭头2与所述的圆
筒型外壳4上的压力刻度相配合使用，这样可以根据不同患者所需的预设固定头钉压力的
不同，来对应用时的实际压力进行设定。
具体地，通过与所述的连接螺杆7固定相连的圆形推动片8接触所述的弹簧9，根据
所述的压力调节旋钮1的旋转程度，圆形推动片8来推动弹簧9以对外侧直角齿轮10加压。
所述的螺纹尖锥5与圆筒型外壳4相接触部分的螺纹尖锥4上平滑无螺纹；这样可
以使得所述的螺纹尖锥5与圆筒型外壳4之间相对自由滑动；所述的螺纹尖锥5的尖端用于
刺入颅骨。
所述的外侧直角齿轮10的侧面设置有防旋转凸起；所述的防旋转凸起与圆筒型外
壳4内部凹槽配合，可沿弹簧9方向滑动，无法产生相对于圆筒型外壳4的转动。
具体地，当外侧直角齿轮10顺时针旋转时，使用斜面和内侧直角齿轮11的斜面连
接，可能产生相对滑动；当外侧直角齿轮10逆时针旋转时，使用斜面和内侧直角齿轮11的垂
直面连接，不能产生相对滑动。
当给予固定加压时，顺时针旋转圆筒型外壳4为对颅骨加压；逆时针旋转圆筒型外
壳4为对颅骨减压。
结合附图与技术方案阐述本发明的使用过程如下。
（1）不同患者所需的预设固定头钉压力也不同，具体的受影响因素包括：年龄、性
别、疾病特征、手术时间长短等，比如成人压力60-80lbs，儿童压力20-40lbs，根据其他具体
化情况，个体化制定拟施压力。
（2）将神经外科手术固定头架和手术床初步连接，固定头钉和手术固定头架初步
连接。
（3）调节预设压力：a）逆时针旋开尾环3时，进入压力可调状态；b）可以通过压力调
节旋钮1调节固定头钉的预设压力。顺时针旋转压力调节旋钮1，推动连接螺杆7向内侧位
移，压缩弹簧9，增加外侧直角齿轮10顺时针带动内侧直角齿轮11之间压力，提高固定头钉
对颅骨压力。反之，逆时针旋转压力调节旋钮1，拉拽连接螺杆7向外侧位移，释放弹簧9，减
少外侧直角齿轮10顺时针带动内侧直角齿轮11之间压力，降低固定头钉对颅骨压力。
（4）关闭调节状态：顺时针旋紧尾环3，此时压力调节旋钮1、尾环3、圆筒型外壳4连
为整体，不产生相对位移，压力调整状态结束。例如：图5为预设压力10lbs状态，弹簧9压缩
状态相对低，可对颅骨加压数值小；图6为预设压力110lbs状态，弹簧9压缩状态相对高，可
对颅骨加压数值大。
（5）固定头钉加压程序：顺时针旋转圆筒型外壳4，外侧直角齿轮10顺时针带动内
侧直角齿轮11旋转，通过内侧直角齿轮11相连的螺纹尖锥5伸出，刺破头皮，固定于颅骨。由
于外侧直角齿轮10和内侧直角齿轮11连接靠齿轮斜面连接，达到预设压力后，继续旋转圆
筒型外壳4两齿轮产生相对滑动，停止加压，完成加压过程。
释放固定头钉过程如下。
（1）逆时针旋转圆筒型外壳4，外侧直角齿轮10逆时针带动内侧直角齿轮11旋转，
由于外侧直角齿轮10和内侧直角齿轮11连接靠齿轮垂直面连接，所以顺利完成固定头钉远
离颅骨过程。
（2）撤掉神经外科手术头架，完成固定颅骨过程。
本发明的工作原理：通过调节压力调节旋钮1预设固定头钉压力值大小，进而改变
弹簧9压缩程度，影响外侧直角齿轮10对内侧直角齿轮11的压迫力度，从而使所述内侧直角
齿轮11和外侧直角齿轮10产生相对滑动的力量发生改变，当到达预设压力值后，继续增加
压力，外侧直角齿轮10顺时针继续旋转，和内侧直角齿轮11相对滑动，使压力值停留为设定
状态，无法继续加压，确保精准达到预设压力，防止过度对颅骨施压。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本
发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行
修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之
内。