CN101984925B - 骨锚固装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种骨锚固装置，其包括：骨锚固元件(2，2′，2″，2″′)，其具有锚柄(3)和头部(4)；接收元件(5，50，50′，50″，50″′)，其用于接收骨锚固元件的头部(4)并用于接收杆(20)，其中接收元件具有用于在其中接收头部的第一腔室(6，6′，60，60′，60″，60″′)，头部能在第一腔室中枢转；以及第二腔室(7，7′，70，70′，70″，70″′)，第二腔室具有用于接收杆的通道；第一锁定元件(11)，其用于以一定角度将头部固定在第一腔室中；以及第二锁定元件(16，16′，16″，16″′)，其用于将杆固定在第二腔室中，其中第一腔室和第二腔室布置成使得能够彼此独立地插入和锁定头部和杆，并且其中头部通过经由第一锁定元件在头部上施加压力而被固定。

Description

骨锚固装置

技术领域

本发明涉及一种骨锚固装置，所述骨锚固装置具有：骨锚固元件，所述骨锚固元件具有锚柄和头部；和接收元件，所述接收元件用于接收所述头部并用于接收杆。所述骨锚固元件能在所述接收元件中枢转并且可以由第一锁定元件锁定。所述杆可以由第二锁定元件锁定，所述第二锁定元件与所述第一锁定元件分离并且独立于所述第一锁定元件。所述骨锚固装置特别地可应用于稳定脊柱的颈部或者腰骶区域。

背景技术

图1以侧视图示出脊柱的不同区域。在图2中，以后视图示出腰骶区域。在该区域中，将稳定杆布置成从锚固元件偏移可能是有利的。如图3中所示，在骼骨的稳定中，使用具有锚柄的多轴螺钉101，所述多轴螺钉101以大约90°角延伸离开包含杆轴线和接收元件的中心轴线的平面，以便允许多轴螺钉101横向锚固在髂骨102中。在脊柱的所有其它连接区域(junctional zones)中，横向偏移也是有用的。

多轴骨螺钉是已知的，其中杆布置在骨锚固元件的头部的上方。通常，这些多轴骨螺钉具有压力元件，所述压力元件布置在杆和头部之间。锁定元件(诸如定位螺钉)压在杆上，杆本身压在压力元件上，以便同时将头部和杆锁定就位。US2003/0100896A1描述了多轴骨螺钉的一个特定实例，所述多轴骨螺钉允许独立地固定头部和杆。为了实现该固定，使用了两件锁定元件，所述两件锁定元件中的一件压在压力元件上以便固定头部，而另一件压在杆上以便固定杆。第一和第二锁定元件彼此不独立。

尽管上述已知的多轴螺钉的实例适用于在大多数临床应用中用于稳定脊柱，但是仍然需要有一种用于特定应用的多轴螺钉，所述特定应用需要杆横向于螺钉被导向，或者螺钉沿着离开包含杆轴线的平面延伸。

US2007/0265621描述了一种多轴骨螺钉，这种多轴骨螺钉特别是能应用于骶骨的稳定。

WO94/00066描述了一种人造骨固定装置，这种人造骨固定装置包括具有锥形头部的骨螺钉和球形开槽夹紧部件，该球形开槽夹紧部件接收锥形头部并且能在连接元件的球截形孔中枢转。所述连接元件具有用于引入稳定杆的通道，该用于杆的通道横向于接收骨螺钉的孔设置。因为夹紧部件被骨螺钉的锥形头部扩开，所以必须具有牵拉元件(tension element)，该牵拉元件将锥形头部拽进夹紧元件中。因此，在骨螺钉的锥形头部的顶部上必须提供足够的空间用于所述牵拉元件。

US6,290,703B1描述了一种骨固定装置，特别是一种用于固定到脊骨的人造骨的骶骨上的骨固定装置。这种装置包括细长的连杆，所述连杆接收至少一个骨紧固螺钉，该骨紧固螺钉穿过形成于所述连杆中的孔口中。在连杆的底部具有基本为圆形横截面的支承表面。螺钉的头部包括基本为球形的表面，该基本为球形的表面用于抵靠在支承表面上。所述装置还包括塞子，该塞子适于抵靠所述螺钉头部形成夹紧接触，以便将所述螺钉头部保持成所需的角度位置。

US7,166,109描述了一种骨锚固装置，这种骨锚固装置包括骨螺钉和具有用于杆的横向通道的接收元件。所述接收元件是两件式接收元件。所述装置具有小的外形(low profile)并且特别适于骨盆的稳定。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于多种用途的骨锚固装置，多种用途包括特定的应用，诸如脊柱颈段和脊柱骶尾区域的稳定。

上述目的通过这样一种骨锚固装置实现，其包括：骨锚固元件，所述骨锚固元件具有锚柄和头部，接收元件，所述接收元件用于接收骨锚固元件的头部并用于接收杆，其中所述接收元件具有：用于在其中接收所述头部的第一腔室，所述头部能在第一腔室中枢转；以及第二腔室，所述第二腔室具有用于接收所述杆的通道，第一锁定元件，所述第一锁定元件用于以一定角度将头部固定在第一腔室中，以及第二锁定元件，所述第二锁定元件用于将所述杆固定在第二腔室中，其中所述第一腔室和所述第二腔室布置成使得能够彼此独立地插入和锁定所述头部和所述杆，并且其中所述头部通过经由第一锁定元件在所述头部上施加压力而被固定，所述第一锁定元件是一件式锁定元件；其中所述第一腔室包括通孔或者通孔和凹槽，其在一端具有用于头部的座并且在另一端具有用于第一锁定元件的接合结构。

根据本发明的骨锚固装置所具有的优点在于：杆和骨锚固元件能够通过独立的锁定元件被彼此独立地锁定。可以例如通过使用单个定位螺钉来锁定头部，所述定位螺钉接合在头部接收腔室的标准螺纹中。因为接收元件是完整螺纹的，所以不会发生侧面的张开。因此，可以用简单的一件式元件安全地锁定头部。因为头部和骨锚固元件的锁定是完全独立地，所以杆和骨锚固元件可以再次彼此独立地被锁定和解锁。这就使得能够容易地和精确地调节头部和杆。

所述骨锚固装置具有比标准的多轴螺钉小的外形。所述外形的尺寸类似于仅具有接收元件、杆和锁定元件的单轴螺钉。

可以提供不同的接收元件，其中杆相对于骨锚固元件具有不同的定向。因此，可以提供一组不同的接收元件，以使得外科医生能够选择合适的布置。特别地，可以选择杆相对于骨锚固元件横向偏移。因为骨锚固元件的头部容易由简单的一件式锁定元件锁定，所以所述骨锚固装置可以用手组装，并不需要由制造商预组装。这就允许外科医生选择合适的螺钉锚柄，并将该合适的螺钉锚柄与接收元件组合。

因为可以使用所有现有的具有头部的螺钉，所以所述系统具有增强的模块性。

附图说明

从下面的借助于附图对本发明的实施例的详细描述中，本发明的其它特征和优点将变得明了。附图中：

图1示出脊柱的示意性侧视图，其中指出了脊柱的特定区域以及具有不同连接区域的特定区域。

图2示出脊柱的腰骶区域的示意性后视图。

图3示出在腰骶区域中的脊柱的稳定。

图4示出第一实施例的骨锚固装置处于组装状态时的透视图。

图5示出图4的骨锚固装置的透视分解图。

图6示出图4的骨锚固装置的另一个透视图。

图7示出图6的骨锚固装置的杆接收部分沿着图6中的线A-A截取的剖面图。

图8示出根据图6的骨锚固装置的头部接收部分沿着图6中的线B-B截取的剖面图。

图9是用于锁定头部的锁定元件的透视图。

图10是图9的锁定元件的另一个透视图。

图11是图9和10的锁定元件的沿着图10中的线C-C截取的剖面图。

图12a是第一实施例的改进实例处于组装状态时的顶部透视图。

图12b是图12a中所示的改进实例的底部透视图。

图13示出具有接收元件和用于锁定头部的锁定元件的不同骨锚固元件的可行的组合。

图14示出第二实施例的骨锚固装置处于组装状态时的透视图。

图15示出图14的骨锚固装置的透视分解图。

图16示出根据第二实施例的骨锚固装置的接收元件的透视图。

图17示出图16的接收元件的头部接收腔室的沿着图16中的线D-D截取的放大剖面图。

图18示出沿着箭头F的方向看的图16的接收元件的俯视图。

图19示出沿着箭头H的方向看的图16的接收元件的侧视图。

图20示出图16的接收元件沿着线D-D截取的剖面图。

图21示出沿着箭头E的方向看的图16的接收元件的侧视图。

图22示出第二实施例的改进实例的示意图。

图23示出第二实施例的另一改进实例的示意图。

图24示出第二实施例的又一改进实例。

具体实施方式

根据图1至12中所示的第一实施例的骨锚固装置1包括骨锚固元件，在该实例中，所述骨锚固元件是螺钉元件2，所述螺钉元件2具有螺纹锚柄3和头部4，螺纹锚柄3具有骨螺纹。头部4成形为例如球截形。头部4在该头部4的自由端具有用于与旋拧工具接合的凹槽4′。所述骨锚固装置还包括用于将螺钉元件2连接到杆20的接收元件5。接收元件5包括分离腔室形式的两个部分，所述分离腔室即头部接收腔室6和杆接收腔室7。头部接收腔室6和杆接收腔室7借助中间部分8连接，在所示的实施中，中间部分8是杆部分或棒。如附图中所示，头部接收腔室是具有基本为长方体形状的主体，所述主体具有第一端6a和相对的第二端6b。通孔9从所述第一端延伸到所述第二端。所述通孔的直径在邻近第二端的区域小于邻近第一端的区域。因此，提供了用于螺钉头部4的座9a，从而防止螺钉头部掉出来并使螺钉头部4能够在头部接收腔室6内枢转。所述座可以具有球形或渐缩部分或者具有任何其它形状的部分。邻近或者靠近第一端6a设置有内螺纹10。所述内螺纹可以是公制螺纹，或者可以具有任何其它螺纹形状。因为所述螺纹设置在通孔中，所以所述螺纹沿周向方向是闭合的。这就允许使用公制螺纹，因为不会发生U形接收元件张开的情况，已知U形接收元件张开的情况是常规多轴骨螺钉中的问题。在第二端6b处的由所述通孔限定的开口的直径使得螺钉元件的锚柄3能够穿过所述开口。当螺钉元件2的头部4位于头部接收部分中时，螺钉元件能够旋转，从而锚柄的轴线可以相对于通孔的轴线呈不同的角度。

为了固定螺钉元件2在头部接收腔室中的角位置，设置第一锁定元件11，在图9至11中可以详细地看到第一螺钉元件11。第一螺钉元件11具有带外螺纹的螺纹部分11a和圆柱形部分11b，当螺钉元件和第一锁定元件插入头部接收腔室中时，螺纹部分11a所具有的外螺纹与通孔的内螺纹10配合，圆柱形部分11b朝着头部4的方向延伸。螺纹部分11a和圆柱形部分11b形成一件式第一锁定元件11。在圆柱形部分11b的自由端处形成有球形凹槽11c，该球形凹槽11c的半径与头部4的半径相适合。凹槽11c用于将第一锁定元件施加在头部4上的载荷分布在所述头部上。圆柱形部分11b的外径比所述通孔的内径稍小，也比螺纹部分11a的外径稍小，从而第一锁定元件能够被容易地引入所述通孔中。第一锁定元件11还包括同轴孔12，该同轴孔12允许由工具接近螺钉头部4。第一锁定元件11在螺纹部分11a的自由端具有用于与工具接合的结构，诸如内六角结构13。

参考图4和8，头部接收腔室的第二端6b具有倾斜表面，该倾斜表面与由第一端6a限定的表面成一定角度地延伸。借助于此，螺钉元件的枢转角度在一侧可以被增大。

如图4至7中可以看到的，杆接收腔室7也具有长方体形状以及第一端7a和相对的第二端7b。U形凹槽14从第一端7a朝着第二端7b的方向延伸，U形凹槽14形成用于待被接收在其中的杆20的通道。借助于U形凹槽14形成两个自由支腿。内螺纹15从第一端或靠近第一端朝着第二端的方向延伸，用于拧入第二锁定元件16。在该实施例中，第二锁定元件16是定位螺钉。内螺纹15可以是具有水平牙侧(flanks)的平螺纹，以避免所述支腿在第二锁定元件16拧入时张开。

在所示的实施例中，头部接收腔室6和杆接收腔室7通过中间部分8相连接，并且布置成使得头部接收腔室的通孔的中心轴线A1相对于杆接收腔室的中心轴线A2倾斜45°角，如特别在图8中可以看到的。腔室6、7相对于彼此的布置使得通孔的内螺纹和U形凹槽的内螺纹分别朝着同一侧定向。借助于这样的布置，如图8中可以看到的，可以将螺钉的轴线S定位(align)成几乎平行于杆的纵向轴线L。借助于中间部分8的长度，可以在螺钉和杆之间限定横向偏移。

头部接收腔室和杆接收腔室的形状不限于所示的长方体形状，也可以使用立方体形状、圆柱形状或者任意其它对称的或不对称的形状。尽管示出头部接收腔室是螺钉用它的尖端部分首先经由第一端6a插入的顶部装载腔室，但是头部接收腔室也可以设计成是从底部(即第二端6b)引入头部的底部装载腔室。

骨锚固装置的元件的材料是生物相容材料，诸如不锈钢、钛、生物相容合金，诸如镍钛合金(例如镍钛诺)。也可以由生物相容塑料材料构造骨锚固装置或者骨锚固装置的部件，所述生物相容塑料诸如医用级的PEEK。

在该实施例的改进实施例中，接收腔室可以构造成使得头部接收腔室和杆接收腔室具有相对于彼此的其它定向。任何定向都是可以的，例如中心轴线A1和A2彼此平行的定向也是可以的。

图12中示出根据第一实施例的骨锚固装置的特定的改进实施例。类似的部件用与第一实施例中相同的附图标记表示，并且将不再重复对这些类似的部件的描述。该改进实施例的骨锚固装置1′具有相同的杆接收腔室7和改进的头部接收腔室6′。头部接收腔室6′具有通孔9和设置在第二端的用于头部4的座91a，其中第一锁定元件11拧入通孔9中，座91a的尺寸制成为使得头部被能枢转地保持在所述座中。头部接收腔室6′还包括凹槽91，该凹槽91在靠近第二端6b的区域中与通孔9垂直地延伸，并且通向第二端6b和通孔9。当螺钉元件插入通孔9时，螺钉元件能够在头部4位于座91a中时被枢转，使得螺钉锚柄与通孔9成大约90°角地延伸。此外，如图中所示，头部接收腔室和杆接收腔室的中心轴线A1和A2在该实例中是平行的，所述两个腔室布置成使得锁定元件能够从同一侧进入。

图13示出第一锁定元件11的剖面图、示出通孔9的头部接收腔室6的局部剖面图连同不同的螺钉元件。如图13的左边部分所示的，螺钉元件2可以具有不同长度和直径的锚柄3。在中间部分所示的螺钉元件2′具有同轴孔21，该同轴孔21从第一端到尖端延伸穿过螺钉元件2′，从而提供用于引入骨接合剂或其它物质的通道。在另一例子中，同轴孔21在锚柄的尖端处闭合并且可以具有从同轴孔21延伸的横向开口22。在另一改进实施例中，螺钉元件2′可以是用于非脊柱应用的螺钉元件。螺钉元件2′具有螺纹部分23和没有螺纹的部分24。可以设置具有不同螺纹的不同的螺钉元件2′。这些螺钉元件的特征可以彼此组合。不同的螺钉元件2、2′、2″的头部4在外部形状和直径上都是相同的，从而这些不同的螺钉元件可以与前面描述的接收元件组装在一起并用相同的锁定元件11夹紧。

使用中，首先选择合适的螺钉元件和接收元件。此后，将螺钉元件插入接收元件的头部接收腔室中。此后，将螺钉元件拧入骨中。将具有接收元件的典型的几个螺钉元件一个接一个地拧入相邻的椎骨部分中。然后，调节接收元件相对于螺钉元件的角位置，并插入第一锁定元件11，然后将第一锁定元件拧紧以便夹紧头部。这样，通过使第一锁定元件朝着锚柄的方向向下运动而将头部锁定。此后，插入杆并将杆调节到旋拧位置。此后，通过第二锁定元件固定杆。在对杆和头部的位置进行调节的过程中，可能必须再次打开头部和/或杆的固定，以便进一步调节位置。因为头部和杆的固定是彼此完全独立的，所以可以实现方便精确的调节。

下面将参考图14至24来描述第二实施例的骨锚固装置。第二实施例与第一实施例的区别在于接收元件50的设计。螺钉元件2与第一实施例的螺钉元件相同或相似。另外，如第一实施例那样，可以使用不同的螺钉元件。接收元件50具有基本为长方体形状的主体、头部接收腔室和杆接收腔室，头部接收腔室和杆接收腔室由长方体主体的不同部分形成。所述主体具有第一端50a和第二端50b，第一端50a和第二端50b可以限定在长方体的较短侧面51处。在第一端50a和第二端50b之间，在长方体的较长侧面52之间限定壁。中心轴线C延伸穿过长方体主体的中心并且平行于较长侧面52。所述主体的邻近第二端50b的大约一半形成头部接收腔室60，头部接收腔室60借助于通孔90构造而成，通孔90的纵向轴线90a与长方体主体的中心轴线C垂直地延伸。通孔90成形为与第一实施例的通孔9相似。通孔90包括在一端的内螺纹100以及在相对端的座91a，座91a以能枢转的方式接收螺钉元件2的头部4。在第一端50a设置有U形凹槽74，该U形凹槽74形成用于接收杆20的通道。邻近或靠近第一端50a，在由U形凹槽形成的支腿处设置有内螺纹150。内螺纹150的中心轴线A2与主体50的中心轴线C同轴，并与通孔90的孔轴线91a垂直。借助于这样的布置，杆轴线L和螺钉轴线S的夹角大约为90°±α，其中α是螺钉在座中可能呈现的枢转角度。另外，螺钉轴线S从包含杆轴线L和接收元件的中心轴线C的平面伸出。这种布置特别适合用在如图2和3中所示的脊柱的腰骶区域中。

第一锁定元件11和第二锁定元件16与第一实施例中的相同。

该实施例的骨锚固装置还可以用在脊柱的其它区域中。如果螺钉元件2拧入椎弓根中，那么骨锚固装置是具有横向杆布置的骨锚固装置。因为主体50可以是紧凑设计的，所以提供了小的外形和低成本的骨锚固装置。

图22至24示出第二实施例的其它改进实施例。所有改进实施例共同具有的是设置有紧凑的主体50′、50′、50″，这些主体具有头部接收腔室和杆接收腔室，头部接收腔室和杆接收腔室彼此横向隔开并且可以用两个单独的锁定元件进入。在图22中，杆接收腔室70′横向布置并且具有倾斜的U形凹槽74′，以便从侧面引入杆和锁定元件16′，锁定元件16′为待拧入螺纹孔74′的定位螺钉的形式，螺纹孔74′从顶部延伸进倾斜的U形凹槽中。这是一种侧面装载布置，其中锁定元件11′、16′能从同一侧进入。在图23中，用于杆的U形凹槽74″从与用于头部4的通孔90′的螺纹部分100′相同的一侧延伸。该实施例是顶部装载的实施例，其中杆具有横向布置，并且用于头部的锁定元件和杆能从同一侧进入。图24示出另一改进实施例，其中代替U形凹槽，设置有用于杆的通孔76，并且杆由延伸穿过螺纹孔78的定位螺钉16″固定。

第二实施例的接收元件的形状不限于附图中所示的形状。对于所有改进实施例来说共同的是接收元件具有紧凑形状的主体。头部不必是球形形状的，而是还可以具有渐缩部分或者其它形状。

Claims (13)

1.骨锚固装置，包括：

骨锚固元件(2，2′，2″，2″′)，所述骨锚固元件具有锚柄(3)和头部(4)，

接收元件(5，50，50′，50″，50″′)，所述接收元件用于接收骨锚固元件的头部(4)并用于接收杆(20)，其中所述接收元件具有：用于在其中接收所述头部的第一腔室(6，6′，60，60′，60″，60″′)，所述头部能在第一腔室中枢转；以及第二腔室(7，7′，70，70′，70″，70″′)，所述第二腔室具有用于接收所述杆的通道，

第一锁定元件(11)，所述第一锁定元件用于以一定角度将头部固定在第一腔室中，以及

第二锁定元件(16，16′，16″，16″′)，所述第二锁定元件用于将所述杆固定在第二腔室中，

其中所述第一腔室和所述第二腔室布置成使得能够彼此独立地插入和锁定所述头部和所述杆，并且

其中所述头部通过经由第一锁定元件在所述头部上施加压力而被固定，所述第一锁定元件(11)是一件式锁定元件；

其中所述第一腔室包括通孔(9，90)或者通孔(9)和凹槽(91)，其在一端具有用于头部(4)的座(9a，91a)并且在另一端具有用于第一锁定元件的接合结构(10，100)。

2.根据权利要求1所述的骨锚固装置，其中第一锁定元件具有螺纹部分(11a)和圆柱形压力部分(11b)，其中所述螺纹部分(11a)用于与第一腔室接合，所述圆柱形压力部分(11b)在该圆柱形压力部分的面对头部的一侧具有凹槽(11c)，以便将压力分布在头部上。

3.根据权利要求1所述的骨锚固装置，其中头部具有球形的或锥形的部分。

4.根据权利要求1-3之一所述的骨锚固装置，其中所述第一腔室的凹槽(91)的轴线与通孔相交。

5.根据权利要求4所述的骨锚固装置，其中所述接合结构(10，100)是螺纹。

6.根据权利要求4所述的骨锚固装置，其中所述接合结构(10，100)是公制螺纹。

7.根据权利要求1-3之一所述的骨锚固装置，其中所述第二腔室包括基本为U形的凹槽(14，74，74′，74″)，所述杆能经由所述U形凹槽的开口侧插入。

8.根据权利要求1-3之一所述的骨锚固装置，其中第二锁定元件(16，16′，16″′)是一件式锁定元件。

9.根据权利要求1-3之一所述的骨锚固装置，其中第二锁定元件是定位螺钉。

10.根据权利要求1-3之一所述的骨锚固装置，其中第一腔室和第二腔室布置成使得在锚柄处于0°枢转角的位置时所述杆的轴线和锚柄的轴线的夹角大致为90°、45°或0°。

11.根据权利要求1-3之一所述的骨锚固装置，其中接收元件的第一腔室和第二腔室通过杆状的中间部分(8)使它们彼此隔开。

12.根据权利要求1-3之一所述的骨锚固装置，其中接收元件由主体形成，所述主体具有基本长方体或圆柱形形状，并且第一腔室和第二腔室布置在所述主体的不同部分中。

13.根据权利要求1-3之一所述的骨锚固装置，其中所述杆相对于所述骨锚固元件横向布置。