CN101264030B - 骨锚固装置 - Google Patents

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Abstract

一种骨锚固装置，包括：锚固元件(1)，包括要锚固在骨头或椎骨中的体杆(2)，接收部(4)，其连接至体杆，所述接收部包括：与体杆相反的第一端(5)和面对体杆的第二端(6)；穿过两端的纵向轴线(L)；与纵向轴线同轴的孔(7)，其从第一端延伸通过接收部的至少一部分；以及用于接收杆(20)的大体U形凹部(10)；该凹部形成沿第一端的方向延伸的两个自由支腿(11，12)，所述支腿设有内螺纹(13)，锁定装置(30；50)，用于将杆固定在接收部中，所述锁定装置包括与内螺纹(13)配合的外螺纹(35；55)，以及接合结构(38；54)，其设在突出到接收部的第一端(5)上方的外表面的至少一部分的圆周上，该结构可与一工具以形状配合的方式接合，并且其中所述结构(38)区域中的所述第一锁定构件的最大外径大于接收部的内螺纹(13)的内径。

Description

骨锚固装置
技术领域
本发明涉及骨锚固装置，其包括要锚固在骨或椎骨中的体杆以及连接至体杆以接收一杆的接收部。所述杆由锁定装置锁定，该锁定装置具有用于与一工具接合的接合结构，接合结构设在锁定装置的外圆周处。接合结构突出到接收部上方，但在侧向上未突出超过接收部。特别地，本发明涉及多轴骨螺钉，其中螺钉的头部和一杆可以独立地固定，并且该螺钉具有减小的尺寸。
背景技术
US 6 224 598B1公开了一种适于用在将杆构件固定至骨螺钉植入物中的螺纹插塞闭合件，所述闭合件包括：具有带螺纹的圆柱形外表面的插塞，使用中，所述插塞接收在医用植入物的一对臂之间；完全穿过所述插塞的中心同轴孔，所述中心孔具有带螺纹的内表面，其成形为接收定位螺钉。插塞闭合件和定位螺钉可以独立地安装，紧固定位螺钉以便共同提供杆的捕获和锁定，从而防止杆相对于骨螺钉平移运动和旋转运动。
US 2003/0100896A1公开了一种骨锚固装置，其带有体杆和与其连接以用于连接至一杆的接收部。该接收部具有凹部，该凹部具有形成两个开口支腿的U形横截面以用于接收杆。内螺纹设在开口支腿上。设置了锁定组件，其包括：带有与支腿的内螺纹配合的外螺纹的螺母构件以及定位螺钉。螺母构件在一端具有用于与螺钉工具接合的狭缝。体杆具有球形头部，该头部可枢转地保持在接收部中，并且设置了一压力元件，当螺母构件被紧固时该压力元件在头部上施加压力。通过紧固定位螺钉，杆固定在接收部中。因此，杆和头部能够彼此独立地固定。内螺纹和螺母构件的配合的外螺纹设计成平螺纹。该植入物具有紧凑设计，原因在于防止支腿张开的外环或螺母不是必要的。
US 6063090公开了一种骨锚固装置，该骨锚固装置带有：两部件锁定组件；张紧螺钉，其经由一插件固定球形头部且没有挤压杆；以及固定杆的张紧装置。
US 2006/0036244A1还公开了一种带有两部件锁定帽的骨锚固装置，所述锁定帽用于独立地固定头部和杆。张紧螺钉具有同轴凹部，该凹部带有用于与工具接合的结构。
锁定装置的外径在各方面下由所需的张紧扭矩和螺纹形式确定。反过来，骨锚固装置的上部部分的总体尺寸由锁定装置的尺寸确定。对于某些应用，关键地是一个骨锚固装置和相邻骨锚固装置之间的距离尽可能小，例如对于矫正婴儿脊柱侧凸或对于脊柱的颈椎区域中的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种带有锁定装置的骨锚固装置，其可靠性与已知装置相同，但在杆轴线方向上的上部部分的尺寸明显更小。该目的通过根据权利要求1的骨锚固装置实现。骨锚固装置的其它实施例在从属权利要求中给出。
用在根据本发明的骨锚固装置中的锁定装置具有用于与工具接合的结构，其设在锁定装置的上部部件的外表面上。因此，可以减小沿杆轴线方向的骨锚固装置的尺寸。锁定装置可以更好地接近工具，这有助于手术期间的处理。具有这种减小的尺寸以及改善的接近能力的骨锚固装置特别适于应用于儿科手术或应用于颈椎或其他领域，其中有限的可获得空间需要紧凑的植入物。锁定装置设计成使得止动部提供安全性，防止在使用中解体。
还可以利用根据本发明的压力元件和两部件锁定装置升级具有单部件锁定装置的现有多轴骨螺钉。此外，骨锚固装置具有如下优点：其可以以两种方式选择锁定装置而被使用。如果选择单部件锁定装置，可以同时将头部锁定在多轴位置并固定杆。如果选择两部件锁定装置，可以分离地锁定头部和固定杆。
此外，该骨锚固装置尺寸紧凑，原因在于其不必使用外螺母或环来防止接收部的支腿张开。
结合附图，本发明的其它特征和优点将从实施例的描述中变得显而易见。
附图说明
图1显示了根据本发明的第一实施例的骨锚固装置的分解透视图。
图2显示了组装状态下的骨锚固装置的透视图。
图3显示了组装状态下的骨锚固装置的截面图，该截面沿垂直于杆轴线的平面截取。
图4显示了根据第一实施例的锁定装置的剖视图。
图5显示了图4的锁定装置的侧视图。
图6显示了根据图4的锁定装置的俯视图。
图7显示了根据第二实施例的骨锚固装置的分解透视图。
图8显示了组装状态下、根据第二实施例的骨锚固装置的截面图，该截面沿垂直于杆轴线的平面截取。
图9a显示了图8的放大部分；图9b显示了如图9a描绘的部分，且锁定元件具有最小外径的接合结构。
图10显示了根据第三实施例的骨锚固装置的分解透视图。
图11示意性地显示了用于升级现有多轴骨螺钉的根据第一实施例的锁定装置和压力装置。
图12显示了包括第一、第二和第三实施例的骨锚固装置的骨锚固装置的模块化系统。
具体实施方式
如特别是从图1-3可以看出，根据第一实施例的骨锚固装置包括螺钉元件1，其具有带骨螺纹(未示出)的体杆2和头部3。在该实施例中，头部3具有球缺形状。在其与体杆相反的表面上，头部3包括用于与工具接合的凹部3a。螺钉元件1接收在接收部4中，该接收部具有第一端5和第二端6，并且是大体圆筒形构造。上述两端垂直于纵向轴线L。与纵向轴线L同轴地设置有孔7，其从第一端5延伸至离第二端6预定距离。在第二端6设有开口8，其直径小于孔7的直径。同轴孔7朝向开口8渐缩。在所示实施例中，其以球形部分9的形式渐缩。但是，部分9可以具有任何其它形状，例如圆锥形。
接收部4还包括U形凹部10，其始于第一端5并沿第二端6的方向延伸至离第二端6一距离。借助于U形凹部，形成两个朝向第一端5终止的自由支腿11、12。内螺纹13设在支腿11、12的内表面上。在所示实施例中，内螺纹为具有水平上部和下部螺纹牙侧的内螺纹。
另外，设置压力元件14，其大体为圆筒形构造，且外径的尺寸设定成允许压力元件14引入接收部的孔7中并沿轴向方向运动。在其面向第二端6的下侧上，压力元件14包括与头部3配合的凹部15。凹部15可以是球形，以匹配头部3的球形部分的轮廓。在其相对侧，压力元件14具有U形凹部16，通过该U形凹部16形成了两个自由支腿17、18。将该U形凹部的横向直径选择成使得要接收在接收部4中的直径为D的杆20可以插入在凹部16中并被横向引导到其中。U形凹部16的深度大于杆20的直径D，使得当杆被插入时支腿17、18延伸到杆20的表面上方。压力元件还在支腿17、18的内侧、邻近上端处包括凹部21。孔19设在压力元件中以使得螺钉元件的头部3接近工具。
从图3可以看出，压力元件14和接收部4可以分别在相对两侧具有变形(crimp)孔，以便将压力元件14松松地保持在接收部内、压力元件14的U形凹部16和接收部的U形凹部10对准的位置。
骨锚固装置还包括锁定装置30。如特别在图1-6中所示，锁定装置30包括第一锁定构件31和第二锁定构件32。
第一锁定构件31具有第一端33和第二端34以及具有大体圆筒形形状的部分，该部分的外表面上具有外螺纹35。如特别在图4和5中所示，外螺纹35是匹配接收部4的内螺纹13的平螺纹。第一锁定构件31还包括延伸穿过整个第一锁定构件的轴向孔36。轴向孔36在其至少一部分上设有内螺纹37，该部分大致对应于第一锁定构件的带外螺纹的表面部分。在该实施例中，内螺纹37示出为形成为公制螺纹。第一锁定构件31的带有外螺纹35的带螺纹的外表面部分的轴向长度使得外螺纹35与支腿11、12的内螺纹13配合。
第一锁定构件31邻近其第一端33或在第一端附近包括接合结构38，其设在圆周处并可以成形为多边形。在所示实施例中，接合结构38的外径比锁定构件的外螺纹35的外径大。因此，当第一锁定构件被紧固时，接合结构38可以形成止动部。另一方面，接合结构38的最大外径等于或小于在支腿的相对两侧之间测得的接收部的外径，如特别在图2和3中看到的。因此，接合结构38不会横向突出超过接收部4的外轮廓。最小外径大于内螺纹13的内径。接合结构38用于与工具以形状配合的方式接合。形状不必为多边形，而是可以具有其他形状。例如，接合结构的外轮廓可以是三角形、方形、星形、带有相对平坦侧边的圆形或者其它形状。
第一锁定构件31邻近起第一端33包括凹部40，其用于容纳下面描述的第二锁定构件的一部分。第一锁定构件31沿轴向方向的总长度使得，如图3所示在组装状态下，第一锁定构件33利用其第二端34压到压力元件14的支腿17、18上，支腿又压到头部上。
第二锁定构件32为要拧入第一锁定构件31的同轴孔36的螺钉。第二锁定构件32在一侧上包括带有环形肩部的无螺纹部分，环形肩部的外径稍小于第一锁定构件的凹部40的内径，使得肩部41可以容纳在凹部40中。因此，凹部40形成拧入第二锁定构件32的止动部。此外，第二锁定构件32在设置环形肩部的一端包括凹部42，用于与工具接合。凹部42可以成形为六边形凹部或可以具有布置成星形的轴向凹槽。
第二锁定构件32的轴向长度如此，使得当第二锁定构件32插入在第一锁定构件中并且锁定装置拧入在接收部的支腿之间时，第二锁定构件压到杆20上，但不接触压力元件14。从图3可以看出，在压力元件的凹部20的底部与第二锁定构件的下侧之间存在间隙43。
肩部41可以用于夹持第二锁定构件，以便将其与第一锁定构件组装在一起并提供止动部。
操作中，首先，将至少两个通常预组装的骨锚固装置拧入到骨头中，每个骨锚固装置均包括螺钉元件1、接收部4和压力元件14。
此后，将杆20插入到接收部4的U形凹部10中。然后，将包括可以预组装的第一锁定构件31和第二锁定构件32的锁定装置30拧入到接收部4的支腿11、12之间。然后通过将工具(未示出)施加至接合结构38直到第一锁定构件31压在压力元件的自由支腿上而紧固第一锁定构件31。通过紧固第一锁定构件31，压力元件14在螺钉元件1的头部3上施加压力，以将头部3锁定在接收部4内其角向位置。接合结构38提供的止动部将施加的力限制到具体值。
当头部被锁定时，杆20仍然可在接收部中滑动。通过紧固第二锁定构件32，第二锁定构件向下运动并压到杆上，以将杆固定在其位置。施加在杆上的力可以通过使用抵靠凹部40的底部的环形肩部41所提供的止动部很好地限定。
通过在第一锁定构件的外圆周上设置接合结构38，第一锁定构件在其尺寸上可以做得较小，特别是其中带螺纹的外表面部分的直径较小。如果第一锁定构件31可以做得外径较小，则接收部也可以做得外径较小。结果，两个骨锚固装置之间在杆的方向上的距离可以较小。肩部41有助于第二锁定构件的处理。
骨锚固装置的第二实施例在图7-9a和9b中示出。与第一实施例相同的部件用相同的附图标记表示，并且不再重复其描述。根据第二实施例的骨锚固装置包括单部件锁定装置50。
如图7-9b所示，单部件锁定装置为内螺钉，其可以拧在接收部4的支腿11、12之间。在该实施例中，螺钉的螺纹55为与设在支腿上的平螺纹配合的平螺纹。内螺钉在其面向压力元件14的一侧上具有突起51，其直径的大小正好如此，即突起51可以压在杆20上但没有接触压力元件。单部件锁定装置50的长度和圆柱形突起51的长度如此，使得如图8所示在拧紧状态下，圆柱形突起51接触杆并且在单部件锁定装置的下表面53与压力元件14的支腿17、18之间存在间隙52。单部件锁定装置50在与突起51相对的一侧上包括接合结构54，其具有多边形形状以用于接合工具。接合结构54与第一实施例的两部件锁定装置30的第一锁定构件31的接合结构38相似。如图9a所示，外径D小于支腿区域中的接收部4的外径DR。如图9b所示，在锁定元件更小的变型中，外径D’仅仅稍大于内螺纹的内径DT。
接合结构突出到接收部4上方。因此，有助于手术期间锁定元件与工具的紧固，原因在于接合结构容易接近工具。
该骨锚固装置的使用与第一实施例相同，除了使用单部件锁定装置50代替第一实施例的锁定装置30之外。在这种情况下，单部件锁定装置50压在杆上，杆又压在压力元件14上，以将头部3固定在接收部4中。因此，杆和头部同时被固定。
图10显示了骨锚固装置的第三实施例。其与第二实施例的不同之处主要在于压力元件的形状。所有其它部件都相同。压力元件140与第一和第二实施例的压力元件14的不同之处在于其具有短的支腿141、142，当杆被插入时，这些支腿没有突出到杆的上方。所有其它特征都与压力元件14相同。
在另一变型中，压力元件140没有用于接收杆的凹部，也没有支腿。其可以形成为压力盘。在又一变型中，单部件锁定装置50没有用于压在杆上的突起51。
图11示意性地显示了根据第一实施例的骨锚固装置的锁定装置30和压力元件14，其用于升级带有单部件锁定元件的现有多轴骨螺钉。已知的多轴骨螺钉200具有定位螺钉形式的单部件锁定元件250和压力盘214。与具有单部件锁定元件250的骨锚固装置相比，就接收部的外径而言，带有两部件锁定装置(未显示)的已知骨锚固装置的尺寸较大。但是，可以通过利用根据第一实施例的锁定装置30和压力元件14更换定位螺钉250和压力盘214来升级现有的骨锚固装置200。因此，提供了尺寸最小化且具有能够独立地固定杆和头部的优点的骨锚固装置。
图12显示了包括第一、第二和第三实施例的骨锚固装置的骨锚固装置的模块化系统。如果使用压力元件14，则可以互换地使用单部件锁定装置以及两部件锁定装置。可选地，单部件锁定装置可以与压力元件14或140一起使用。
外科医生可以选择单部件锁定装置50或两部件锁定装置30与相同的骨锚固装置协同使用。对于某些应用，用于同时锁定头部和杆的单部件锁定装置是有利的，特别是如果必须迅速地进行固定。对于某些应用，有利地分离地固定头部和杆。由于外科医生可以使用相同的骨锚固装置并且可以自由地选择所需的锁定装置，因此对于不同的骨锚固装置不必准备不同的接收部以及不同的压力元件。
可以对这些实施例进行变型。代替平螺纹，可以使用其它螺纹形式。此外，头部3抵靠的接收部4的部分10不必为球形，而是可以具有其它形状，只要头部3由开口8的边缘所保持即可，就像球和相接合的座一样。在另一变型中，接收部设计成允许从第二端、从接收部的底部引入头部。

Claims (9)

1.一种骨锚固装置，包括：
锚固元件(1)，包括要锚固在骨头中的体杆(2)，
接收部(4)，其连接至体杆，所述接收部包括：与体杆相反的第一端(5)和面对体杆的第二端(6)；穿过两端的纵向轴线(L)；与纵向轴线同轴的孔(7)，其从第一端延伸通过接收部的至少一部分；以及用于接收杆(20)的大体U形凹部(10)；该凹部形成沿第一端的方向延伸的两个自由支腿(11，12)，所述支腿设有内螺纹(13)，
锁定装置(30)，用于将杆(20)固定在接收部中，所述锁定装置包括：
第一锁定构件(31)，该第一锁定构件具有：第一端(33)和在其至少一部分上设有外螺纹(35)的第二端(34)，该外螺纹与设在所述支腿上的内螺纹(13)配合；同轴孔(36)，其完全穿过第一锁定构件；以及设在所述孔的至少一部分上的内螺纹(37)，以及
第二锁定构件(32)，第二锁定构件具有在其至少一部分上带有与设在第一锁定构件(31)的所述孔(36)上的内螺纹配合的外螺纹的外表面；以及
接合结构(38)，其设在突出到接收部的第一端(5)上方的第一锁定构件(31)的外表面的至少一部分的圆周上，该结构能与一工具以形状配合的方式接合，并且其中所述结构(38)区域中的所述第一锁定构件(31)的最大外径大于接收部的内螺纹(13)的内径。
2.根据权利要求1的骨锚固装置，其特征在于：接合结构(38)的外径小于所述支腿(11，12)区域中的接收部的外径。
3.根据权利要求1或2的骨锚固装置，其特征在于：所述锚固元件包括头部(3)，所述接收部(4)包括邻近所述第二端、用于可枢转地接收所述头部的区域(9)。
4.根据权利要求3的骨锚固装置，还包括压力元件(14)，其布置在接收部(4)中、头部(3)和锁定装置(30)之间，用于在所述头部上施加压力，以将头部锁定在接收部中。
5.根据权利要求4的骨锚固装置，其特征在于：所述压力元件(14)具有用于接收杆(20)的至少一部分的大体U形凹部(16)，该凹部的深度大于杆的直径。
6.根据权利要求1或2的骨锚固装置，其特征在于：所述第一锁定构件(31)设计成在不固定杆(20)的情况下锁定头部，并且所述第二锁定构件(32)设计成固定所述杆(20)。
7.根据权利要求1-2中任一项的骨锚固装置，其特征在于：所述接合结构(38)的外轮廓为多边形或星形。
8.根据权利要求1-2中任一项的骨锚固装置，其特征在于：所述接合结构(38)的外径大于锁定装置(30)的外螺纹(35)的外径。
9.根据权利要求1-2中任一项的骨锚固装置，其特征在于：所述骨头是椎骨。
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