CN102028529B - 骨锚固装置 - Google Patents

Abstract

锚固装置，包括：锚固元件(2)，其具有头部(4)和用于锚固在骨中的锚杆(3)；接收部件(5，5′)，其用于接收头部和待连接到锚固元件的杆(20)，其形成为一体件并具有顶端(51)、底端(52)、从顶端延伸到底端的孔(53)、邻近顶端的用于接收杆的基本U形通道(55)及邻近底端的用于容纳头部的座(54)，其中锚固元件将从顶端(51)插入；压力元件(6，6′)，其能在孔(53)中运动从而能在头部上施加压力，其中锚固元件能相对于接收部件枢转，并能通过经由压力元件在头部上施加压力而被以一定的角度固定，其中设置有弹簧元件(8，8′，59)，其作用在压力元件和接收部件之间，并且允许从顶端引入压力元件，而阻止经由顶端移除压力元件。

Description

骨锚固装置

技术领域

本发明涉及一种用于将稳定杆锚固在骨或椎骨中的骨锚固装置。所述骨锚固装置包括锚固元件和接收部件，所述接收部件用于接收骨锚固元件的头部并用于接收待连接到锚固元件的稳定杆。锚固元件能枢转地连接到接收部件，并且能够通过经由布置在接收部件中的压力元件在头部上施加压力而被以一定的角度固定。锚固元件和压力元件从接收部件的顶端插入，并且一旦压力元件插入，弹簧元件就阻止压力元件经由顶端被移除。

背景技术

US5,716,356描述了一种多轴骨螺钉，这种多轴骨螺钉包括螺钉元件、能枢转地连接到螺钉元件的接收部件以及压力元件，所述压力元件用于在螺钉元件的头部上施加压力，以固定螺钉元件和接收部件之间的角度。所述接收部件具有用于接收稳定杆的U形通道。所述压力元件包括圆柱形凹槽，压力元件的圆柱形凹槽与U形通道对准以便在其中接收所述杆。为了将压力元件保持在与U形通道对准的位置上，压力元件的位置通过旋拧通过设置在接收部件中的孔而被固定。

US2005／0080420A1描述了一种多轴骨螺钉，这种多轴骨螺钉包括螺钉元件、接收元件、用于将螺钉元件保持在接收元件中的基本元件以及在螺钉元件的头部上施加压力的冠状元件。所述冠状元件包括卡环，所述卡环有助于通过与接收部件的止挡表面的干涉而将冠状元件保持在接收部件内。所述多轴骨螺钉称作底部装载型螺钉，其中螺钉元件从底部被引入接收部件中。

WO2006／116437A2描述了一种用于脊椎固定的多轴骨螺钉形式的骨锚固件，这种骨锚固件包括螺钉元件、壳体、套管以及布置在壳体中用于在螺钉元件的头部上施加压力的夹套。螺钉元件的头部经由壳体的底部引入。套管具有保持突起，所述保持突起卡合在壳体的相对的壁部分中的狭槽中。可供选择地，所述保持突起可以形成于壳体上，并且狭槽可以形成于套管上。

通常，上面描述类型的多轴骨螺钉例如由制造商以预组装状态提供。在这种情况下，特定的螺钉元件，例如具有特定长度和特定螺纹形式的锚杆直径的螺钉元件连接到接收部件，并且压力元件布置在接收部件中，从而螺钉元件不能脱开。对于外科医生而言，需要选择和预先供给所需数量和类型的预组装好的多轴骨螺钉作为整套的植入物。

当已知的多轴骨螺钉处于预组装状态时，压力元件处于使得头部能够在接收部件内自由地枢转的位置上。在外科手术过程中的特定情形下，不希望有这种未被保持的枢转状态。

发明内容

本发明的目的是提供一种骨锚固装置，其中部件可以由外科医生或由任何其它人员以简单的方式在手术地点或者在部件已经制成之后的任何其它地点选择和组装。此外，所述骨锚固装置应该设置外科手术过程中的改进的操作。

上述目的通过本发明的锚固装置来实现。其它的研发成果在从属权利要求中给出。

所述骨锚固装置仅具有几个部件。这些部件具有简单的设计。这样提供了较低的制造成本以及方便的操作。可以在部件已经制成之后、螺钉元件插入骨中之前的任何供应状态下对骨锚固装置进行组装。因此，所述多轴骨螺钉的组装可以由任何人，特别是由外科医生或者由辅助外科医生的任何人员在外科手术之前或外科手术的过程中来完成。

通过这种骨锚固装置提供了一种模块化的系统，这种模块化的系统允许根据实际的临床需要按要求将各种锚固元件与任何合适的接收装置进行组合。这样降低了多轴螺钉的成本、减少了存量并且给外科医生提供了植入物的大量选择。此外，可以对现有的接收部件进行改善以形成根据本发明的骨锚固装置。

通过这种骨锚固装置，可以在处于预组装状态下的螺钉元件的头部上施加轻微的偏压力，从而需要一个例如用手施加的力来枢转所述头部。在某些情形下，这改进了骨锚固装置在手术过程中的操作。可以提供不同的压力元件，从而可以通过在组装骨锚固装置时选择合适的压力元件而选定压力元件偏压头部的程度。

附图说明

从借助附图对实施例的描述中可以明了本发明的其它特征和优点。附图中：

图1示出第一实施例的骨锚固装置的侧视透视图。

图2示出图1的骨锚固装置处于组装状态下的侧视透视图。

图3示出图2的骨锚固装置的垂直于杆轴线截取的剖视图。

图4示出图3的局部放大视图。

图5示出第一实施例的卡环的透视图。

图6示出第一实施例的卡环的俯视图。

图7示出图6的卡环沿着图6中的线A-A的剖视图。

图8示出改进实施例的卡环的透视图。

图9-11分别以剖视图示出根据第一实施例的骨锚固装置的各个组装步骤。

图12示出根据第二实施例的骨锚固装置的透视分解图。

图13示出图12的骨锚固装置处于组装状态下的侧视透视图。

图14示出根据图12和13的第二实施例的接收部件的透视图。

图15以垂直于杆轴线截取的剖视图示出图13的第二实施例的骨锚固装置的剖视图。

图16示出图15的骨锚固装置的局部放大视图。

图17示出根据第二实施例的骨锚固装置的组装步骤。

具体实施方式

图1-4中所示的根据第一实施例的骨锚固装置1包括骨锚固元件，在该例子中，所述骨锚固元件是螺钉元件2，螺钉元件2具有螺纹锚杆3和头部4。头部4例如成形为球截形。头部4在它的自由端具有用于与工具接合的凹槽4′。所述骨锚固装置还包括用于将螺钉元件2连接到杆20的接收部件5。压力元件6布置在接收部件5中位于头部4的上方。为了将杆20固定在接收部件中并且为了将压力施加到压力元件上，设置有内螺钉7形式的锁定装置。应该理解的是，所示的锁定装置是示例性的并且能够以许多其它设计来实现，特别地可以实现为两件式锁定装置并且具有不同的螺纹形式。此外，弹簧元件8设置为卡环的形式，所述卡环用于将压力元件6保持在接收部件5内。

特别地如图1-3所示的接收部件5形成为一体件。在所示的实例中，所述接收部件基本为圆筒形。所述接收部件具有顶端51、底端52以及对称轴线M。同轴孔53从顶端51延伸到底端52。孔53的直径朝着底端52变小，由此提供用于容纳螺钉头部4的座54。座54的形状可以是球形渐缩形的、锥形渐缩形的或其它渐缩形的。孔53可以具有允许容纳头部4从而头部4能够相对于接收部件5枢转的任何其它形状。孔53在底端的直径使得螺纹锚杆3能够穿过其中。孔53在中央部分直到顶端51的直径使得螺钉元件的螺纹锚杆和头部4能够穿过其中。接收部件在顶端51具有基本为U形的凹槽55，借助于该U形凹槽55形成用于接收所述杆20的通道。靠近所述顶端设置有内螺纹56，以用于与锁定装置的内螺钉7配合。

压力元件6形成为一体件。所述压力元件基本为圆筒形的设计结构，并且所具有的外径允许压力元件从顶端51插入接收部件5的同轴孔53内并在接收部件5的同轴孔53内沿轴线方向运动。在压力元件的面向螺钉元件的头部4的一侧设置有球形凹槽61，该球形凹槽61与头部4的尺寸相适合。可以想到压力元件6的底侧的任何形状，诸如平坦表面或者任何其它形状，然而，与螺钉元件的头部相适合的表面提供了载荷在头部4上的均匀的分布。压力元件6在它的与头部4相对的一侧具有圆柱形凹槽62，该圆柱形凹槽62适于在其中接收杆20。借助于该凹槽，形成用于接收所述杆的通道。在所示的实施例中，凹槽62的深度小于所述杆的直径，从而内螺钉7能够与杆20形成接触。同轴孔63延伸穿过压力元件，从而允许使用工具接近以便拧入螺钉元件2。

压力元件60还包括周向沟槽64，该周向沟槽64设置在压力元件外表面的位于圆柱形凹槽62下方的部分中。沟槽64的横截面是矩形的，然而，沟槽64还可以是方形的或者可以具有倒圆角。沟槽64还可以具有另外的形状，例如沟槽64可以是非对称的。沟槽64的直径使得所述沟槽能够容纳卡环8的一部分。借助于狭缝83，所述卡环可以是弹性的并且它的直径能够变化。

接收部件5包括相应的周向沟槽57，该周向沟槽57位于通道55的底部的下方，从而当卡环8插入时，该卡环8位于所述杆的下方。沟槽57的尺寸使得能够允许容纳卡环8。类似于压力元件中的沟槽64，接收部件中的沟槽57具有矩形横截面，或者可以具有方形横截面，或者可以具有倒圆角。沟槽57还可以具有其它形状，例如沟槽57可以是非对称的。

参考图5-7描述卡环8。根据第一实施例的卡环是圆形的。卡环8具有顶侧81、底侧82以及从顶侧到底侧完全穿过卡环的狭缝83。卡环在底侧82的内径小于在顶侧81的内径，并且卡环的横截面基本为梯形并且形成有一个倾斜表面84。借助于此，卡环成形为沿着压力元件的运动方向是非对称的。沟槽57的所述部分使得当卡环8插入该沟槽中然后压力元件插入使得卡环接合压力元件的沟槽64时，压力元件被保持就位，这仍然允许头部的枢转。卡环的内径使得如果卡环位于沟槽57中，那么该卡环能够在引入压力元件直到卡环卡合在压力元件的沟槽64中时在沟槽57中扩张。

锁定装置的螺钉7能够拧入接收部件的内螺纹56中，直到螺钉7压在压力元件的上侧，这使得压力元件向下运动直到压力元件压在头部上，以将头部锁定在接收部件中。

骨锚固装置的部件均由生物相容材料(诸如钛或不锈钢)、生物相容金属合金(例如钛镍合金)或者生物相容塑料材料(诸如PEEK)制成。特别地，卡环8可以由生物相容塑料材料制成，这使得制造容易并且使得弹簧元件具有安全功能。

图8示出卡环8的改进实例。卡环8′不是圆形的，而是具有星形形状。卡环8′具有狭缝83和倾斜表面84′，倾斜表面84′优选地位于星形的顶点之间的凹部中。星形卡环8′可以制得比圆形卡环更具挠性。还可以想到其它形状，例如具有顶点和凹部的其它波形形状的环。

在另一改进实例中，卡环的横截面沿着插入方向可以是对称的，而沟槽的横截面可以是非对称的。

图9-11示出骨锚固装置的组装步骤。在图9所示的第一步骤中，将卡环8引入接收部件5中，直到卡环8安置在沟槽57中。卡环8的定向使得倾斜表面84面向接收部件5的顶端51。卡环8沿周向方向的定向使得狭缝83可以相对于通道55的纵向轴线以大约90°定位。

如图10所示的下一步骤中，将螺钉元件和压力元件从顶端51插入接收部件5中，使得螺纹锚杆3穿过位于第二端52处的孔53。

然后，如图11所示，使压力元件6和头部4向下运动，由此穿过伸到孔53中的卡环。因为倾斜表面84面向接收部件的顶端51，所以减小了螺钉头部和压力元件的插入力。螺钉头部和压力元件的下边缘沿着倾斜表面84滑动，由此使得卡环扩张。向下推动压力元件，直到卡环8卡合在压力元件的沟槽64中。一旦卡环容纳在沟槽64中，就增大了移除压力元件所需的力(即从沟槽64中移除卡环所需的力)，因为沟槽64、57的上部用作止挡部。因此，压力元件不能从第一端51掉出来，并且在不使用特定工具的情况下不能经由第一端51移除压力元件。因此，压力元件和螺钉元件的组装是单方向的。

卡环的位置可以选定成使得压力元件在预组装状态下在头部上施加轻微的偏压力。这样，可以提供不同的压力元件，例如具有沟槽的第一压力元件，第一压力元件的沟槽的位置比第二压力元件的沟槽的位置要高。当组装骨锚固装置时，可以选择适当的压力元件以便具有所需大小的偏压力。

现有的多轴螺钉的接收部件和压力元件可以被改善成具有所述沟槽和卡环。

使用中，在组装好骨锚固装置之后，将螺钉元件插入骨中。此后，枢转接收部件，直到接收部件具有正确的定向，以便接纳所述杆。插入连接几个骨锚固装置的杆，并拧紧内螺钉7，以便使压力元件向下运动以夹紧头部，从而锁定头部。同时，通过内螺钉7固定所述杆。因为倾斜表面84面向第一端51，所以进一步向下压所述压力元件所需的力因为压力元件的沟槽64的上边缘沿着倾斜表面84滑动而变小。

图12-17示出第二实施例。第二实施例与第一实施例的不同之处在于弹簧元件不是设置成卡环，而是设置成接收部件的一部分。第二实施例的与第一实施例的特征相同的特征将不再重复进行描述。接收部件5′在它的两个相对侧具有纵向凹槽58，弹性指状物59布置在纵向凹槽58中。弹性指状物59分别从凹槽58的面向第二端52的基部朝着第一端51的方向延伸，并且分别在进入和离开凹槽58的方向上是挠性的。因此，凹槽58提供了用于在凹槽58由压力元件向外压时接纳弹性指状物59的空间。指状物59分别在它们的面向第一端的端部具有止挡表面59a，止挡表面59a基本垂直于轴线M延伸。在止挡表面59a的相对侧具有倾斜表面59b，倾斜表面59b面向第一端51。倾斜表面59b向下倾斜，以便提供压力元件可以沿着滑动的滑动表面。止挡表面59a区域中的所述弹性指状物之间的内径小于压力元件的外径。

压力元件6′与前面实施例的压力元件6相似地成形，然而，压力元件6′不具有沟槽64。压力元件6′的上侧65与弹性指状物的止挡表面59a形成接触。

根据第二实施例的骨锚固装置的组装步骤是：首先提供接收部件5′，然后从接收部件5′的顶端51插入如图17所示的带有压力元件6′的螺钉元件2。使压力元件和头部向下运动，直到压力元件接触弹性指状物59的上部倾斜表面59b，由此将弹性指状物分别向外压入凹槽58中。因为倾斜表面59b面向第一端51，所以插入力是小的。当压力元件已经经过弹性指状物时，弹性指状物弹回(snap back)，并且通过止挡表面59a阻止了压力元件被沿着朝第一端51的方向移除。因此，压力元件、螺钉元件以及接收部件的组装也是单方向的。

可以想到其它改进的实施例。例如，对于锚固元件而言，所有类型的锚固元件都可以使用并且可以与接收部件组合。这些锚固元件例如是具有不同长度和不同直径的螺钉、中空螺钉、具有不同螺纹形式的螺钉等等。

所有类型的接收部件都可以使用，特别是具有不同锁定元件的那些接收部件，所述锁定元件诸如具有外螺钉和内螺钉的两件式锁定装置，所述外螺钉和内螺钉分别锁定所述杆和所述头部。在该例子中，压力元件具有用于所述杆的通道，所述通道的深度大于所述杆的直径。可以想到其它的锁定装置，诸如外螺母、外帽、卡口锁定装置或者其它装置。接收部件的形状不限于所示的实施例。例如，接收部件可以具有非对称的端部，以便允许螺钉元件朝一侧的较大的枢转角度。

压力元件的形状也不限于所示的实施例。例如，压力元件可以设计成能够例如经由锥形渐缩部分和／或可以具有夹紧头部的带狭缝部分或者可以具有其它形状来从头部侧将压力施加到头部上。

Claims (14)

1.一种骨锚固装置，包括：

锚固元件(2)，该锚固元件(2)具有头部(4)和用于锚固在骨中的锚杆(3)；

接收部件(5，5′)，该接收部件(5，5′)用于接收头部(4)和用于接收待连接到锚固元件的杆(20)，所述接收部件形成为一体件并且具有：顶端(51)；底端(52)；孔(53)，该孔(53)从所述顶端延伸到所述底端；邻近所述顶端的基本为U形的通道(55)，该通道(55)用于接收所述杆；以及邻近所述底端的座(54)，该座(54)用于容纳头部(4)，其中所述锚固元件将从所述顶端(51)插入；

压力元件(6，6′)，该压力元件(6，6′)能够在所述头部上施加压力，

其中所述锚固元件能相对于所述接收部件枢转，并且能通过经由所述压力元件在所述头部上施加压力而被以一定的角度固定，并且

其中设置有弹簧元件(8，8′，59)，该弹簧元件(8，8′，59)作用在压力元件和接收部件之间，并且所述弹簧元件允许从所述顶端引入所述压力元件，而阻止经由所述顶端移除所述压力元件，其中所述弹簧元件(8，8′)是弹性环，该弹性环插入所述压力元件的沟槽(64)中和所述接收部件中的沟槽(57)中；

其特征在于，所述弹性环的内径在面向顶端的一侧较大，而在面向底端的一侧较小；所述弹性环的横截面基本是梯形的，所述弹性环的内表面(84)在顶端和底端之间的至少一部分上是倾斜的。

2.根据权利要求1所述的骨锚固装置，其中所述弹簧元件(8，8′，59)沿着插入方向是非对称的。

3.根据权利要求1或2所述的骨锚固装置，其中所述弹簧元件和所述压力元件(6，6′)是单独的部件。

4.根据权利要求1或2所述的骨锚固装置，其中所述弹簧元件(8，8′，59)设计成使得所述压力元件(6，6′)能够运动到仍然允许所述头部枢转的保持位置。

5.根据权利要求4所述的骨锚固装置，其中所述压力元件克服所述弹簧元件的弹簧力而卡合在所述保持位置。

6.根据权利要求1或2所述的骨锚固装置，其中所述弹性环具有一个狭缝(84)。

7.根据权利要求1或2所述的骨锚固装置，其中所述弹性环具有圆形形状或波形形状。

8.根据权利要求7所述的骨锚固装置，其中所述波形形状是星状形状。

9.根据权利要求1或2所述的骨锚固装置，其中所述接收部件(5′)的内壁包括所述弹簧元件(59)。

10.根据权利要求9所述的骨锚固装置，其中所述弹簧元件(59)设置在所述通道的侧壁处。

11.根据权利要求1或2所述的骨锚固装置，其中所述弹簧元件设置有止挡表面(64，57，59a)，所述止挡表面阻止所述压力元件经由所述顶端被移除。

12.根据权利要求1或2所述的骨锚固装置，其中所述弹簧元件具有倾斜表面(84，59b)，该倾斜表面允许所述压力元件在插入的过程中逐渐地使所述弹簧元件扩张。

13.根据权利要求1或2所述的骨锚固装置，其中所述压力元件在预组装状态下位于所述压力元件在所述头部上施加轻微的偏压力的位置处。

14.一种模块化系统，包括根据权利要求1-13之一所述的骨锚固装置，其中设置有多个不同的锚杆和/或多个不同的头部。