CN102204840A - 骨锚固装置 - Google Patents

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Abstract

骨锚固装置，包括：具有头部(4)和用于锚固在骨中的锚杆(3)的锚固元件(2)；具有顶端(51)、底端(52)、用于接收杆的凹槽(55)、从顶端朝着底端的方向延伸的同轴孔(53)以及用于在底端附近接收头部的座部(54)的接收部件；能在孔中运动的压力元件(6)；其中头部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角度固定，并且压力元件具有带凹槽(67a，67b)或突起的外壁部分，并且接收部件具有带突起(59a，59b)或凹槽的内壁部分，接收部件的突起或凹槽与压力元件的凹槽或突起配合；压力元件能处于第一位置(P1)，在第一位置凹槽和突起配合，使得压力元件在头部上施加防止头部自由枢转但未锁定头部的预载荷。

Description

骨锚固装置
技术领域
本发明涉及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以及接收部件，所述接收部件用于接收所述骨锚固元件的头部并且用于接收待连接到所述锚固元件的稳定杆。所述锚固元件能枢转地连接到所述接收部件并能通过将压力经由布置在接收部件中的压力元件施加在所述头部上而被以一定角度固定。所述压力元件和所述接收部件具有凹槽和突起，所述凹槽和所述突起构造成相配合以使得压力元件能够在接收部件内处于一个位置，在所述位置中，压力元件通过摩擦力夹紧头部而未锁定头部。
背景技术
US 5,716,356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起皱穿过设置在接收部件中的孔而被固定。
US 5,672,176描述了多轴骨螺钉的另一种实例，这种多轴骨螺钉具有压力元件，所述压力元件也通过起皱孔在没有阻止压力元件的充分运动的情况下被保持就位，以便夹紧头部。所述接收部件具有渐缩的内表面部分，而所述压力元件在侧向围绕螺钉头部的区域中具有对应地渐缩的外表面。通过配合的渐缩表面，头部能够被锁定，而仍然允许调节所述杆的位置。
WO 2006/116437 A2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。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。
如果锚固元件的头部能相对于接收部件自由地枢转，那么在较复杂的医疗应用中，例如当多个骨锚固件必须连接到杆时，接收部件的对准以及杆的插入可能是困难的。
US 7,604,656描述了一种紧固件，所述紧固件能与骨部分接合，以便将纵向元件连接到所述骨部分。接收所述紧固件的壳体也接收垫圈，所述垫圈能与所述紧固件和所述纵向元件接合。在一个实施例中，所述垫圈由销元件推动成与所述紧固件和所述壳体摩擦接合。
发明内容
本发明的目的是提供允许改进外科手术过程中的操控性并且能够以简单的方式制造的骨锚固装置。
所述目的通过根据权利要求1所述的锚固装置实现。其它研发成果在从属权利要求中给出。
通过所述骨锚固装置，可以实现在不锁定头部的情况下，将头部相对于接收部件临时夹紧在合适的角度位置中。这就允许将接收部件保持在能调节的角度位置中。在这种位置中，压力元件在头部上施加预载荷，其中头部未被锁定，而是防止头部自由地枢转。当头部被临时夹紧时，便于接收部件与杆的对准以及杆的插入。另外，当杆已经插入接收部件中时，仍然可以对杆进行调节，而不用完全松开位于接收部件内的头部。最后，压力元件能够被压到头部上以便将头部锁定在它的期望位置中。
此外，所述骨锚固装置仅具有很少几个具有简单设计的部件。所述骨锚固装置不是必须被预组装，而是可以在部件已经被制造好之后、螺钉元件插入骨中之前的任意运送状态下进行组装。所述压力元件甚至可以在不需要施加大的力的情况下从接收部件上拆卸下来。因此，可以由任何专业人员，例如由外科医生或辅助外科医生的任何人员在外科手术之前或者在外科手术过程中对这种多轴骨螺钉进行组装。
通过这种骨锚固装置，可以提供一种模块化系统，这种模块化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部件组合。这样降低了多轴螺钉的成本、降低了库存并为外科医生提供了植入物的大量选择。
所述接收部件和所述压力元件可以以低廉的成本批量制造。
附图说明
从借助于附图对实施例的描述中，本发明的其它特征和优点将变得明了。附图中：
图1示出骨锚固装置的透视分解图。
图2示出处于组装状态下的图1的骨锚固装置。
图3示出图1的骨锚固装置的接收部件的侧视图。
图4示出接收部件的沿着图3中的线A-A的剖视图。
图5示出骨锚固装置的压力元件的透视图。
图6示出图5的压力元件的侧视图。
图7示出压力元件的沿着图6中的线B-B截取的剖视图。
图8示出压力元件的沿着图6中的线C-C截取的剖视图。
图9a-9c以示意性剖视图示出骨锚固装置的接收部件中的突起的制造步骤。
图10示出处于组装状态下的骨锚固装置的沿着垂直于杆的轴线截取的剖视图，其中骨锚固元件和杆被固定。
图11示出图10的局部放大视图。
图12a-12d示出骨锚固装置的组装步骤。
具体实施方式
根据图1和2所示实施例的骨锚固装置1包括骨锚固元件，所述骨锚固元件为螺钉元件2的形式并具有螺纹锚杆3和头部4。头部4例如成形为截球形。所述头部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布置在所述接收部件中、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头部上，提供了与接收部件5配合的内螺钉7形式的锁定装置。
特别地如图1-4所示的接收部件5基本为圆柱形并且具有顶端51、底端52和同轴孔53，紧跟着同轴孔53的是用于容纳螺钉元件的头部4的座部54。所述孔在座部54处朝着底端52收缩。座部54可以是球形的或渐缩的，或者可以具有允许容纳头部4从而头部能够相对于接收部件5枢转的任何其它形状。接收部件5还在顶端51处具有基本为U形的凹槽55，借助于U形凹槽55形成两个自由支腿56、57，这两个自由支腿是用于接收所述杆20的通道的侧壁。在支腿处设置有用于与锁定装置的内螺钉7配合的内螺纹58。
接收部件5还在孔53的内壁处包括两个突起59a、59b，这两个突起距离底端52的距离小于距离顶端51的距离，并且这两个突起基本为尖端形并突出到接收部件的内部。突起59a、59b布置成彼此偏离180°并相对于由U形凹槽55形成的通道成90°。突起59a、59b以下面描述的方式制成，例如通过使用在接收部件外侧的起皱孔(crimpbores)500a、500b起皱而制成。所述接收部件在外侧可以具有延伸进所述支腿中的平坦表面部分501。所述平坦表面部分可以用于与工具(未示出)接合。
压力元件6形成为一体件。所述压力元件基本为圆柱形构造并且所具有的外径允许压力元件在接收部件5的孔53内沿轴线方向运动。压力元件6具有顶端61和底端62。所述压力元件在底端62处设置有面对螺钉元件的头部4且适合于头部4的尺寸的球形凹槽63。所述压力元件在顶端61处设置有圆柱形凹槽64，圆柱形凹槽64构造成在该圆柱形凹槽中接收杆20。此外，压力元件6具有同轴孔65，以便允许用工具(未示出)接近螺钉元件的头部4。
压力元件6在它的外表面中、在圆柱形凹槽64的两侧具有两个同轴延伸的、槽口67a、67b形式的凹槽。所述槽口朝着底端62敞开并且在距离底端62一定距离处闭合。槽口67a、67b具有基本为V形的横截面并且是倾斜的，这样深度在朝着顶端61的方向上减小，特别地如图6、7、10和11中可以看到的。所述槽口在邻近底端62的一部分中完全延伸穿过压力元件，从而形成狭缝68a、68b，所述狭缝68a、68b便于与接收部件的突起59a、59b接合。在如图6的侧视图中可以看到的，所述槽口在压力元件的外表面处的轮廓为朝着顶端61的具有小锐角的三角形。所述槽口的总长度例如大致为压力元件的高度的一半。
突起59a、59b的尺寸、所述突起在接收部件5中的位置以及槽口67a、67b的尺寸使得当压力元件插入接收部件5中并且所述突起接合槽口67a、67b的狭缝68a、68b和下部时，所述突起精确地装配进槽口67a、67b中。如图10和11所示，从孔53的内壁表面测得的突起59a、59b的高度设计成使得当压力元件6插入接收部件中时，在预定的第一位置P1处，所述突起具有相对于所述槽口的深度略大的尺寸。位置P1限定成使得突起59a、59b和槽口67a、67b之间的接合提供了干涉配合，这样的干涉配合将压力元件6保持在所述位置P1中，从而压力元件将预载荷施加到头部4上。借助于压力元件6施加到头部4上的预载荷，防止了头部在接收部件内自由地枢转，但是还没有锁定头部。在位置P1中，接收部件可以通过用手在接收部件上施加一个附加的力而被相对于头部4枢转。
特别地如图10中可以看到的，所述接收部件中的突起59a、59b定位成当螺钉元件插入接收部件中时位于头部4的上部区域中。此外，槽口67a、67b形成于压力元件的外壁中、位于具有球形凹槽63的区域中。这样确保了在位置P1处，压力元件能够施加足够的压力以便临时夹紧头部。在制造之前，通过突起的位置、槽口的尺寸以及压力元件的总体尺寸相对于彼此的选择，可以限定施加到头部4上的预载荷的大小。
所述接收部件和压力元件是硬(solid)部件，从而在所述接收部件或所述压力元件处没有设置弹性部分(spring portions)的情况下，可以实现所述突起和所述槽口之间的配合。所述接收部件和所述压力元件均是一件式元件，分别具有整体地形成于其中的凹槽和突起。
突起59a、59b以及槽口67a、67b相对于所述接收部件的U形凹槽55的通道轴线的布置允许在将压力元件从第一端61插入接收部件中时将压力元件的凹槽64与接收部件的U形凹槽55正确地对准。此外，压力元件6被固定而不能在接收部件内转动。
下面参考图9a-9c来描述如何制造所述突起以获得预定高度。首先，例如以常规的方式通过切削来制造接收部件5。
然后，提供起皱孔500a、500b。如图9b所示，经由起皱工具502a、502b来执行起皱，以便制成突出到接收部件的内部的突起59a、59b。此后，如图9c所示，将测量工具(calibration tool)503从第一端引入接收部件中。测量工具503所具有的外径选择成使得起初通过起皱形成的突起59a、59b变形以便在位置P1处获得预定高度，该预定高度是相对于槽口67a、67b的深度略大的尺寸。
下面参考图12a-12d来说明所述骨锚固装置的组装。首先，如图12a所示，从顶端51将螺钉元件2引入接收部件5的孔53中，直到螺钉元件安置在座部54中，如图12b所示。然后，如图12c所示，从顶端51将压力元件插入接收部件的孔53中。可以使用工具(未示出)来插入和向下移动压力元件。压力元件在接收部件内定向成使得槽口67a、67b和突起59a、59b对准。特别地如图12d所示，当向下移动压力元件时，突起59a、59b接合槽口67a、67b，从而沿着对准的定向向下引导压力元件6。当到达位置P1时，由于突起相对于槽口的略大的尺寸，所以在突起59a、59b和槽口67a、67b之间形成干涉配合。在该位置P1中，压力元件轻微地压在头部4上，从而头部4不能再像到达位置P1之前那样可以自由地枢转。在位置P1中，头部通过摩擦力被保持。在位置P1中，压力元件可以通过从底部例如用螺钉元件的头部4在压力元件上施加压力以释放突起和槽口之间的干涉配合而被移除。
所述骨锚固装置的设计允许以简单的方式组装和拆卸所述骨锚固装置的部件。因此，所述骨锚固装置可以由不同的接收部件和螺钉元件、在外科手术插入之前在已经选定所需的部件之后的任何时间选择性地组装而成。
所述骨锚固装置的所有部件均由生物相容材料制成，所述生物相容材料诸如生物相容金属(例如钛)、生物相容金属合金(例如镍钛诺)或生物相容塑料材料(例如PEEK)以及前述材料的组合。
使用中，首先，提供骨锚固装置，并使压力元件位于头部被临时夹紧的位置P1中。通常，需要多个骨锚固装置。然后将螺钉元件拧入骨或椎骨中，接着通过施加一个力以克服夹紧力而使接收部件枢转，直到每个接收部件正确定向以便插入杆。接收部件由于临时夹紧而被保持在该角度位置。将连接多个骨锚固装置的杆插入，并拧紧内螺钉7以使得压力元件向下运动以锁定头部，从而固定所述螺钉元件相对于所述接收部件的角度位置。然后，通过内螺钉固定所述杆。
可以想到前面描述的实施例的改进实施例。在第一改进实施例中，槽口在它们的整个长度上可以具有基本恒定的深度。在这种情况下，可以在槽口的整个长度上实现槽口和突起之间的干涉配合。因此，接收部件和压力元件的组装和拆卸需要更大的力。在另一改进实施例中，仅具有一个突起和一个凹槽或槽口。在又一改进实施例中，设置有两个以上的突起和相应的凹槽。在另一改进实施例中，凹槽设置在接收部件处，而突起设置在压力元件处。
对于锚固元件，所有类型的锚固元件均可以使用并可以与接收部件组合。这些锚固元件例如是具有不同长度不同直径的螺钉、中空螺钉(cannulated screws)、具有不同螺纹形式的螺钉、钉子等。
各种接收部件特别是可以与不同的锁定装置一起使用。例如，代替一件式锁定装置，诸如同时锁定杆和头部的内螺钉，可以使用具有外螺钉和内螺钉的两件式锁定装置。在这种情况下，压力元件具有U形凹槽，其中支腿延伸到杆的上方。通过所述两件式锁定装置，头部和杆可以被独立地固定。此外，外螺母、外盖、卡口锁定装置或其它装置也是可以的。接收部件的形状不限于所示的实施例。例如，接收部件可以具有不对称的端部，以便允许螺钉元件向一侧的枢转角度更大。
在另一改进实施例中，接收部件构造成允许从底端引入螺钉元件。

Claims (16)

1.一种骨锚固装置，包括：
锚固元件(2)，所述锚固元件(2)具有头部(4)和用于锚固在骨中的锚杆(3)；
接收部件，所述接收部件具有顶端(51)、底端(52)、用于在其中接收杆的凹槽(55)、从所述顶端(51)朝着所述底端(52)的方向延伸的同轴孔(53)以及用于在所述底端附近接收所述头部的座部(54)；
压力元件(6)，所述压力元件能在所述孔(53)中运动；
其中所述头部(4)能相对于所述接收部件(5)枢转并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角度固定，并且其中所述压力元件(6)具有带凹槽(67a，67b)或突起的外壁部分，并且其中所述接收部件(5)具有带突起(59a，59b)或凹槽的内壁部分，所述接收部件的所述突起(59a，59b)或凹槽与所述压力元件的所述凹槽(67a，67b)或突起配合；并且
其中所述压力元件能处于第一位置(P1)，在所述第一位置(P1)中，所述凹槽(67a，67b)和所述突起(59a，59b)配合，这样使得所述压力元件在所述头部上施加防止所述头部自由地枢转但未锁定所述头部的预载荷。
2.根据权利要求1所述的骨锚固装置，其中所述压力元件(6)能处于第二位置，在所述第二位置中，所述压力元件压在所述头部上从而锁定所述头部。
3.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(6)能处于多个第三位置，在所述第三位置中，所述头部能够自由地枢转。
4.根据权利要求1-3之一所述的骨锚固装置，其中当所述压力元件(6)处于所述第一位置(P1)时，所述突起(59a，59b)具有相对于所述凹槽(67a，67b)略大的尺寸，从而在所述凹槽和所述突起之间形成干涉配合。
5.根据权利要求1-4之一所述的骨锚固装置，其中当所述压力元件处于所述第三位置之一时，所述凹槽(67a，67b)所具有的尺寸使得所述突起(59a，59b)接合在所述凹槽中以便形成形状配合连接。
6.根据权利要求1-5之一所述的骨锚固装置，其中所述凹槽(67a，67b)的深度沿着与所述孔的轴线同轴的方向变化。
7.根据权利要求1-6之一所述的骨锚固装置，其中接合所述凹槽(67a，67b)的所述突起(59a，59b)的高度是基本恒定的。
8.根据权利要求1-7之一所述的骨锚固装置，其中所述突起(59a，59b)设置在所述接收部件的内壁部分处，而所述凹槽(67a，67b)设置在所述压力元件的外壁部分处。
9.根据权利要求1-8之一所述的骨锚固装置，其中所述凹槽(67a，67b)是与所述接收部件的孔(53)的轴线同轴地延伸的槽口。
10.根据权利要求8或9所述的骨锚固装置，其中所述凹槽(67a，67b)是具有基本为V形横截面的槽口，所述具有基本为V形横截面的槽口在所述压力元件的面对所述骨锚固元件的头部的一端敞开，并且具有朝着所述压力元件的与所述头部(4)相对的一端(61)减小的深度。
11.根据权利要求1-10之一所述的骨锚固装置，其中所述突起(59a，59b)是优选地通过起皱形成的尖端。
12.根据权利要求1-11之一所述的骨锚固装置，其中所述压力元件(6)在它的背离所述头部的一侧具有用于接收所述杆的凹槽(64)，所述压力元件的凹槽(64)与所述接收部件的凹槽(55)对准，并且其中所述突起(59a，59b)和所述凹槽(67a，67b)布置成相对于用于所述杆的凹槽(55，64)成90°。
13.根据权利要求1-12之一所述的骨锚固装置，其中设置有至少两对配合的凹槽(67a，67b)和突起(59a，59b)。
14.根据权利要求3-13之一所述的骨锚固装置，其中所述压力元件(6)能通过将所述头部(4)压靠在所述压力元件(5)上而离开所述第一位置(P1)运动到所述第三位置之一。
15.根据权利要求1-14之一所述的骨锚固装置，其中设置有用于固定所述杆的固定元件(7)。
16.根据权利要求1-15之一所述的骨锚固装置，其中所述压力元件(6)能通过在所述压力元件的顶端上施加压力而从所述头部能自由地枢转的第三位置连续运动到所述第一位置。
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