CN100522090C - 骨固定植入物系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种执行骨关节固定的系统，其包括用于骨关节固定术和骨紧固装置的植入物。该植入物包括具有细长轴的紧固件，该细长轴在一端具有轴头，而在相对端具有穿透骨的尖端。第一垫圈具有用来接合所述轴头的结构，以便关于轴头是多轴可旋转的。锁定构件具有用来接合轴的结构。锁定构件可以具有与该锁定构件转动地接合的第二垫圈。骨紧固装置可以包括具有筒夹的细长套管，用以可拆卸地接合第一垫圈，并且用于推进第一垫圈。提供了用于接合紧固件并将紧固件推进和旋转穿过筒夹和第一垫圈的结构。骨关节固定术装置进一步包括从套管处延伸的下端部分。该下端部分具有用来可拆卸地接合锁定构件的结构。紧固件、第一垫圈和锁定构件被对齐，以便前进的紧固件将穿过第一垫圈，钻透骨，并进入锁定构件中。本发明还公开了一种执行骨关节固定术的方法。

Description

骨固定植入物系统和方法

相关申请的交叉参考

【0001】本申请要求2004年10月26日申请的美国实用新型专利申请No.10/973,524权益。

技术领域

【0002】本发明涉及骨关节固定术，更具体地涉及骨固定植入物，以及安装这些植入物的系统和方法。

发明背景

【0003】骨关节固定术或骨融合是用来帮助治愈或稳定受伤骨或关节的方法。特别地，骨面(facet)关节固定术用来在脊椎治疗手术中融合上骨面和下骨面。现有技术系统和方法采用了通过上骨面和下骨面拧紧的骨螺钉来固定关节，以便允许相邻的骨断面融合在一起。线也用来环绕骨面，以便固定关节。必须执行植入螺钉或线的手术程序是困难且耗时的。因此需要改进的骨固定植入物、装置和方法。

发明内容

【0004】用于骨固定的植入物包括具有细长轴的紧固件，细长轴在一端具有轴头，在另一端具有穿透骨的尖端。第一垫圈具有用来接合轴头的结构，以便关于轴头是多轴可旋转的。锁定构件具有用来接合轴的结构。锁定构件具有与该锁定构件转动地接合的第二垫圈。轴和锁定构件可以具有配合(cooperating)的螺纹。锁定构件可以是螺母。第二垫圈可以通过夹子转动地附着到螺母上。

【0005】第一垫圈和第二垫圈可以包括倾斜的接触面。接触面可以是锯齿状的。轴头和第一垫圈中的一个可以具有凸面。轴头和第一垫圈中的另一个可以具有配合的凹面。凸面与凹面接触，以便提供第一垫圈关于轴头的多轴旋转。第一垫圈可以包括用来与骨紧固装置接合的结构。该结构可以包括圆周沟槽，该圆周沟槽适于容纳紧固装置上的凸缘。第一垫圈可以包括旋转接合结构。旋转接合结构可以包括凹坑，该凹坑适于容纳紧固装置上的凸出体(protrusion)。

【0006】锁定构件可以包括用来接合紧固装置的结构。该结构可以包括凹坑，该凹坑适于容纳紧固装置下端部分上的凸出体。

【0007】根据本发明的骨紧固装置可以具有带筒夹的细长套管，用来可拆卸地接合第一垫圈和推进第一垫圈。紧固装置可以进一步包括用于可拆卸地接合紧固件以及将紧固件推进穿过筒夹和第一垫圈的结构。下端部分从套管处延伸。下端部分可以具有用来可拆卸地接合锁定构件的结构。紧固件、第一垫圈和锁定构件被对齐，以便前进的紧固件将推进穿过第一垫圈、骨和第二垫圈，并进入锁定构件中。

【0008】一种进行骨关节固定术的系统包括用于骨固定的植入物和骨紧固装置。植入物所包括的细长轴，该细长轴在一端具有轴头，在相对端具有穿透骨的尖端。第一垫圈具有用来接合轴头的结构，以便关于轴头是多轴可旋转的。锁定构件具有用来接合轴的结构。锁定构件可以具有与该锁定构件转动地接合的第二垫圈。骨紧固装置可以包括具有带筒夹的细长套管，用来可拆卸地接合第一垫圈并推进第一垫圈。提供了用来可拆卸地接合紧固件并将紧固件推进穿过筒夹和第一垫圈的结构。骨紧固装置进一步包括从套管处延伸的下端部分。下端部分具有用来可拆卸地接合锁定构件的结构。对齐紧固件、第一垫圈和锁定构件，以便前进的紧固件将穿过第一垫圈、骨和第二垫圈，并进入锁定构件中。

【0009】一种进行骨关节固定术的方法包括提供用于骨固定的植入物的步骤，所述植入物包括：具有细长轴的紧固件，该细长轴在一端具有轴头，在相对端具有穿透骨的尖端；第一垫圈，其具有用来接合轴头的结构，以便关于轴头是多轴旋转的；和锁定构件，其具有用来接合轴的结构。锁定构件可以具有与该锁定构件转动地接合的第二垫圈。

【0010】该方法进一步包括提供用于骨固定的装置的步骤，该骨固定装置包括：具有筒夹的细长套管，该筒夹用来可拆卸地接合第一垫圈并推进第一垫圈，并且该套管具有用来接合所述紧固件并将紧固件推进穿过筒夹和第一垫圈的结构；从所述套管处延伸的下端部分，所述下端部分具有用来可拆卸地接合锁定构件的结构。对齐紧固件、第一垫圈和锁定构件，以便前进的紧固件将穿过第一垫圈、骨和第二垫圈，并进入锁定构件中。

【0011】该方法进一步地包括对骨固定装置加以定位的步骤，而骨位于套管和下端部分之间。对该装置进行操作，以便将第一垫圈推向骨。然后，操作装置，以便使紧固件穿过第一垫圈、骨，并进入锁定构件中。

附图说明

【0012】在附图中示出了目前优选的实施例，然而，应该理解本发明不限于所示的具体布置和手段，其中：

【0013】图1是根据本发明的骨紧固装置的透视图。

【0014】图1a是具有保护性套管的骨紧固装置的透视图。

【0015】图2是根据本发明的骨关节固定术植入物的侧视图。

【0016】图3是紧固件的侧视图。

【0017】图4是透视图。

【0018】图5是锁定构件和垫圈组件的侧视图。

【0019】图6是透视图。

【0020】图7是部分以虚线示出的透视图。

【0021】图8是第一表面垫圈的透视图。

【0022】图9是底部透视图。

【0023】图10是替代实施例底部透视图。

【0024】图11是部分分离的底部透视图。

【0025】图12a-c是示出可选方位的部分分离的横截面图。

【0026】图13是筒夹的透视图。

【0027】图14是示出第一操作方式的示意性侧视图。

【0028】图15是示出第二操作方式的示意性侧视图。

【0029】图16是部分分离并且部分以横截面示出的示意性侧视图。

【0030】图17是部分分离的示意性透视图。

【0031】图18是第二操作方式中的示意性透视图。

【0032】图19是随后一种操作方式中的、部分以虚线示出的示意性透视图。

【0033】图20是另一操作方式中的示意性透视图。

【0034】图21是示意性横截面图。

【0035】图22是示出最终安装的示意性透视图。

【0036】图23是示出根据本发明用植入物进行骨固定的示意性透视图。

【0037】图24是示出第一操作方式中的骨固定系统和方法示意性横截面图。

【0038】图25是示出第二操作方式的示意性横截面图。

【0039】图26是示出第三操作方式的示意性横截面图。

具体实施方式

【0040】图1示出了根据本发明的骨紧固装置10。装置10具有主体12和终止于下端部分16的细长外壳14。装置10具有在细长外壳14的远端部分处容纳第一垫圈20以及在下端部分16处容纳第二垫圈24和锁定构件28的结构。提供手柄30来夹紧装置，还可以提供扳柄34和38，以便在植入过程中操作装置。可以操作导向旋钮35，以便旋转外壳14和所连接的下端部分16，进而恰当地定位第二垫圈24。可以提供锁定杆32，以便在第一垫圈20和第二垫圈24适当定位之后把装置10锁定在骨上。锁定杆32可以解锁，以重新定位第一垫圈20和第二垫圈24。可以提供旋钮37，以便手动推进紧固件并施加适当的扭转力。

【0041】可滑动的保护性套管或套筒39可以用来方便插入主体内，并覆盖下端部分16。图1a示出的骨紧固装置10具有保护性套管或套筒39，该保护性套管或套筒39用来在插入过程中保护外壳14和下端部分16。在使用之前，可以用把手41来向后拉动套管39。外壳14、下端部分16和导向旋钮35可以从主体12上拆卸。可以附上另一外壳14、下端部分16和导向旋钮35，连同另一植入物，以便重新使用主体部分12。

【0042】图2中示出了植入物40。植入物40包括具有细长轴44和头部48的紧固件。紧固件接合第一垫圈20和第二垫圈24以及锁定构件28。如图3所示，头部48可以具有用以接合第一垫圈20的凸面54，如以下将描述的。为了接合锁定构件28，在轴44上提供了螺纹58。其它接合结构也是可行的。提供了尖端62以便在植入过程中穿透骨骼。沟槽或凹槽66提供了空间，以便在插入锁定构件28过程中分散骨的碎屑，并且当尖端62通过骨骼时从该尖端62处带走骨的碎片。提供诸如六边形开口70的适当结构来接合紧固件44，以便在植入过程中施加压缩力和旋转力。可以提供凹坑(depression)或其它适当的结构，以便允许紧固装置夹紧头部48。

【0043】第二垫圈24和锁定构件28示于图5到图7中。第二垫圈24可以具有用来接合骨表面的适当结构，例如锯齿80。替代结构也是可行的。第二垫圈24是关于锁定构件28转动的。锁定构件28可以具有适当的结构，例如孔84。诸如夹子88的联动接合结构可以被提供，用来延伸穿过第二垫圈24中的孔89并与孔84接合，以致第二垫圈24将接合锁定构件28。锁定构件28上的凸面92可以与第二垫圈24上的相似凹面96进行配合。夹子88可以定位在第二垫圈24上适当的保持沟槽90内。可以提供孔104和开槽L形沟槽108，以便接合下端部分16上的对应凸出体，从而把锁定构件28固定到紧固装置10的下端部分16上。

【0044】图8到图11描述了第一垫圈20。第一垫圈20可以具有凹面114，用来与紧固件44的头部48的凸面54配合。细长开口118可以是锥形狭槽的形式，它允许第一垫圈20相对于紧固件44枢轴转动。第一垫圈20可以具有允许该垫圈被紧固装置10接合的结构。这个结构可以是圆周沟槽124，该圆周沟槽可以由紧固装置10上的配合凸缘结构接合。这将允许把第一垫圈20推向骨表面。可以提供诸如凹坑130的额外结构，以便由固定装置10予以接合，从而允许第一垫圈20旋转。这样将有助于适当地定位第一垫圈20。第一垫圈20可以具有倾斜的接触面136，该倾斜的接触面将允许第一垫圈20与例如呈现出明显角度的骨表面紧靠配合。可以提供额外的结构来促进接合。此结构可以包括位于接触面136上的锯齿140。开口118能够以凹槽方式向接触面136伸展得更宽，以允许更大的枢轴转动。

【0045】图12a-c描述了紧固件44、第一垫圈20、第二垫圈24和锁定构件28之间的接合方式。示出了第一垫圈20的旋转运动。这个垫圈能够以大约30°从螺旋轴的横切面倾斜。差不多是可行的，这取决于所融合的骨系统。第二垫圈24能够以+45°到-20°从螺旋轴的横切面倾斜。或多或少都是可行的。

【0046】可以为紧固装置10提供适当的结构，用来接合第一垫圈20。图13示出了筒夹140，虽然其它保持结构也是可行的。筒夹具有与第一垫圈20上的沟槽124接合的远端圆周凸缘144。提供凸出体148来接合凹坑130，以允许第一垫圈20旋转。细长狭槽152提供了板弹簧153，用以在下部唇状物144上产生弹性，以致筒夹140可以利用适度的手动力来接合第一垫圈20和脱离第一垫圈20。

【0047】图14-15示出了把第一垫圈20和第二垫圈24接合到骨上的方式。锁定构件28接合到适当狭槽中的下端部分16上。下端部分16中的凸出体可以接合锁定构件28中的孔104。骨示意性地表示为上骨面160和下骨面164。第一垫圈20接合到筒夹140上。对下端部分16进行定位，使得第二垫圈24靠在下骨面164上。下部垫圈24相对于锁定构件28和下端16的枢轴转动允许第二垫圈24适合下骨面164的斜面部分168。然后降低筒夹140，以致第一垫圈20接合上骨面160的斜面部分172。凸出体148接合凹坑130，以便筒夹140的旋转会使第一垫圈20旋转，从而相对于上骨面160的斜面部分172适当地定位第一垫圈20。

【0048】紧固件44的安装以图16-18所示顺序示出。紧固件44由装置10(未示出)适当的接合部分加以保持，并被推向上骨面160。可以接合紧固件44，从而可以旋转头部48，并把尖端62推入骨面160。可以在尖端62上提供凹槽，以便随着紧固件44旋转并被推入骨中时，清除骨的碎片。这样，紧固件44将钻透上骨面160和下骨面164。紧固件44在被推进穿过骨骼时将接合锁定构件28。螺纹58将接合锁定构件28中的内螺纹。从而，紧固件44接合到锁定构件28上，如图19所示。然后，可以取下筒夹140，如图20和图21所示。接着，当取下紧固装置10时，取下下端部分16，如图22所示。这样就产生了穿过上骨面160和下骨面164的完整植入物，如图23所示。

【0049】图24-26示出了在植入过程中所用的骨固定装置10。装置10具有大体形状为套管的细长外壳14。筒夹140位于外壳内。筒夹140具有用来接合第一垫圈20的结构。任何结构都是可行的，然而，图24中的筒夹140具有向内的圆周保持凸缘144。保持凸缘144接合第一垫圈20上的沟槽124。筒夹140可以进一步具有凸出体148，该凸出体148接合第一垫圈20中的凹坑130。从而，固定第一垫圈20，以防其从筒夹140中移出并防止其相对于筒夹140旋转。将第一垫圈20固定在筒夹140中的弹簧力使得在第一垫圈20固定到骨上之后，可以用手动力把筒夹140从第一垫圈20上取下。

【0050】筒夹140安装在外壳14内，以便可以通过外壳14轴向地运动。筒夹140可以具有用来可滑动地接合导槽222的结构或者其它合适的结构。可以操作第一扳柄34，以便将筒夹140和第一垫圈20从图24所示的位置移动通过外壳14到如图25所示的位置。当齿轮230受到旋转时，轴246的螺纹端把轴210拉到一边。第一垫圈20将贴着上骨面160，第二垫圈24将贴着下骨面164。可以旋转导向旋钮35，以便在方位不正确时适当地定位第二垫圈24。可以操作锁定杆32，以便把装置夹到骨面上。

【0051】然后，斜齿轮230通过扳柄38的作用进行旋转，这引起通常可滑动的六边形或平面轴210旋转。这使轴246的延伸的螺纹端进行旋转，此螺纹端与筒夹140内面上的内部配合螺纹250接合。螺纹端246的表面包括用来接合紧固件44的结构，例如六边形末端。因此，螺纹端246的旋转将旋转并推进紧固件44。由于紧固件44的向前和旋转运动所产生的钻孔作用，紧固件44将前进穿过第一垫圈20并穿过上骨面160和下骨面164。然后，紧固件44将前进穿过第二垫圈24，并进入锁定构件28。紧固件44上的螺纹58将接合锁定构件28的内面上的配合螺纹。随后，可以操作旋钮37，以便适当地扭转植入物40，包括用锁定构件28完全固定紧固件44。

【0052】与现有技术的梗节(pedicle)螺钉固定系统相比，本发明提供了许多优点。当诸如上骨面160和下骨面164的骨关节片段在第一垫圈20和第二垫圈24之间受到压缩时，在骨中没有会增加骨内部应力的内部螺纹。螺纹58只位于轴44的下端，以致这些螺纹只接合锁定构件28，而且不对骨的内部施加螺纹应力。此外，当利用旋转力紧固植入物时，可以应用常规扭转机构，以便向关节施加公知的压缩力。第一垫圈20和第二垫圈24可以具有各种角度的接触面，以便不同地适合相异的骨骼几何形状，来连接骨段而不是骨面。而且，由于所允许的旋转运动和多轴运动，第一垫圈20和第二垫圈24相对于紧固件44的倾斜量可以根据要融合的具体骨骼几何形状进行调整。植入物40的安装是可逆的。可以去除植入物垫圈22和24的压缩，以便允许在插入紧固件44之前重新定位。因此，除了安装的容易、控制和连贯性之外，本发明还提供了很大的可变性和灵活性。

【0053】本发明中的各种部件都是用手术级塑料或者诸如钛的金属构造的。本发明中的各种部件的不同尺寸都在本发明范围之内。

【0054】在不偏离本发明的精神和基本特征的前提下，本发明能够以其它形式实施，因此，应该参考所附的权利要求，而不是参考以上的说明书，作为指示本发明的范围。

Claims (18)

1.一种用于关节固定术的植入物，其包括：

具有细长轴的紧固件，该细长轴在一端具有轴头，而在另一端具有穿透骨的尖端；

第一垫圈，其具有用来接合所述轴头的结构，以便关于所述轴头是多轴可旋转的；

锁定构件，其具有用来接合所述细长轴的结构，所述锁定构件具有与该锁定构件转动地接合的第二垫圈。

2.如权利要求1所述的植入物，其中所述细长轴和锁定构件包括配合的螺纹。

3.如权利要求2所述的植入物，其中所述锁定构件包括螺母。

4.如权利要求3所述的植入物，其中所述第二垫圈通过夹子被转动地附着到所述螺母上。

5.如权利要求1所述的植入物，由此所述第一垫圈和所述第二垫圈包括倾斜的接触面。

6.如权利要求1所述的植入物，其中所述第一垫圈和第二垫圈包括锯齿状的接触面。

7.如权利要求1所述的植入物，其中所述轴头和所述第一垫圈中的一个具有凸面，而所述轴头和所述第一垫圈中的另一个具有配合的凹面，所述凸面与所述凹面接触以提供所述第一垫圈关于所述轴头的多轴旋转。

8.如权利要求1所述的植入物，其中所述第一垫圈包括用来接合紧固装置的结构。

9.如权利要求8所述的植入物，其中所述用来接合紧固装置的结构包括圆周沟槽。

10.如权利要求8所述的植入物，其中所述第一垫圈进一步包括旋转的接合结构。

11.如权利要求10所述的植入物，其中所述旋转的接合结构包括至少一个凹坑，所述凹坑适于容纳紧固装置上的至少一个凸出体。

12.如权利要求1所述的植入物，其中所述锁定构件包括用来接合紧固装置的结构。

13.如权利要求12所述的植入物，其中在所述锁定构件上的所述接合结构至少包括一个凹坑，所述凹坑适于容纳所述紧固装置上的至少一个凸出体。

14.如权利要求1所述的植入物，其中所述第一垫圈具有内部锥形狭槽，并且所述细长轴和所述第一垫圈的所述锥形狭槽具有配合的表面，以便提供所述第一垫圈关于所述细长轴的枢轴转动。

15.一种骨固定装置，其包括：

细长套管，其具有用来可拆卸地接合第一垫圈并推进所述第一垫圈的筒夹，并具有用来接合紧固件并将紧固件推进穿过所述筒夹和所述第一垫圈的结构；

从所述套管处延伸的下端部分，所述下端部分具有用来可拆卸地接合锁定构件的结构，对所述紧固件、第一垫圈和锁定构件加以对齐，以便前进的紧固件将穿过所述第一垫圈、所述骨，并进入所述锁定构件中。

16.一种执行骨固定的系统，其包括：

用于骨固定的植入物，该植入物包括具有细长轴的紧固件，该细长轴在一端具有轴头而在相对端具有穿透骨的尖端；第一垫圈，其具有用来接合所述轴头的结构，以便关于所述轴头是多轴可旋转的；和锁定构件，其具有用来接合所述细长轴的结构，所述锁定构件具有与该锁定构件转动接合的第二垫圈；

骨固定装置，其包括的细长套管，该细长套管具有用来可拆卸地接合所述第一垫圈并推进所述第一垫圈的筒夹，并具有用来接合紧固件并将紧固件推进穿过所述筒夹和所述第一垫圈的结构；

所述骨固定装置进一步包括从所述套管处延伸的下端部分，所述下端部分具有用来可拆卸地接合所述锁定构件的结构，所述紧固件、第一垫圈和锁定构件被对齐，以便前进的紧固件将穿过所述第一垫圈和所述骨，并进入所述锁定构件中。

17.一种执行骨固定的系统，其包括：

用于骨固定的植入物，其包括具有细长轴的紧固件，该细长轴在一端具有轴头，而在相对的端具有穿透骨的尖端；第一垫圈，其具有用来接合所述轴头的结构；和锁定构件，其具有用来接合所述细长轴的结构；

骨固定装置，其包括细长套管，该细长套管具有用来可拆卸地接合所述第一垫圈并推进所述第一垫圈的结构，并具有用来接合所述紧固件并将所述紧固件推进和旋转穿过所述第一垫圈的结构；

所述骨固定装置进一步包括从所述套管处延伸的下端部分，所述下端部分具有用来可拆卸地接合所述锁定构件的结构，所述紧固件、第一垫圈和锁定构件被对齐，以便前进的紧固件将穿过所述第一垫圈，钻透所述骨，并进入所述锁定构件中。

18.如权利要求17所述的执行骨固定的系统，其中所述细长套管从所述骨固定装置上是可拆卸的，由此可以将具有另一植入物的替代套管附着到所述装置上。

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