CN102440830B - 脊椎固定系统的连结机构 - Google Patents

Abstract

本发明是有关一种脊椎固定系统的连结机构，尤指一种可调整角度的脊椎固定系统的连结机构。该连结机构包括：一骨固定装置，其近端为连结端，其远程用以固定待固定的脊椎骨节，其中该连结端具有一承接部；第一连结杆和第二连结杆；一环状衬垫，其用以放置于所述第一连结杆与第二连结杆之间，该环状衬垫分别与所述第一连结杆的接触面及第二连结杆的接触面配合；杯体的杯口端具有连结机构的第一连结杯体和第二连结杯体，其中所述第一连结杯体的杯口端连结机构和第二连结杯体的杯口端连结机构形成自体连结；及一固定器，其用以将所述连结杯体固定于该骨固定装置的承接部。该自体连结形成了一完整杯体，以减少本固定系统的连结机构的结构复杂度等度。

Description

脊椎固定系统的连结机构

技术领域

本发明是有关一种脊椎固定系统的连结机构，尤指一种可调整角度的脊椎固定系统的连结机构。

背景技术

脊椎固定手术中，常用固定杆作为辅助固定装置，但因脊椎并不是成一直线，各脊椎骨节通常也不平行，例如腰椎为脊柱前弯症(lordosis)。因此若将原本成一直线的固定杆，直接和植入待固定脊椎骨节的多数支骨钉结合固定成一体，将迫使不在一直线上的待固定脊椎骨节变成在一直线上，并使原本不该平行的各个待固定脊椎骨节变成平行。

为了避免上述缺失，因此医疗界提出各种改良结构，诸如：

1.以有角度的螺钉(angled screw)解决问题，诸如US-5,176,679、US-5,196,014、US-5,257,994、US-5,466,238等；例如US-5,176,679利用有角度的骨钉(locking pins designed to have specific angles，)，来解决上述脊椎骨节通常并不平行问题。但这些方法只适用于一支固定杆和两支骨钉之间的脊椎骨节固定(因为两点成一直线)，但不适用于一支固定杆和三支(含)骨钉以上的脊椎骨节固定，因为三点通常不在一直线上，此外，这些方法在手术后，患部不具有动态功能，如后弯(extension)、前屈(flexion)、侧弯(lateral bending)、扭转(axial torsion)等及缓冲(cushion)功能。

2.以有角度的固定块(angled connector)解决问题，诸如US-5,257,994、US-5,330,474等；例如US-5,257,994利用有角度的固定块(locking blockdesigned to have specific angles)，来解决上述脊椎骨节通常并不平行问题。但这些方法只适用于一支固定杆和两支骨钉之间的脊椎骨节固定(因为两点成一直线)，但不适用于一支固定杆和三支(含)骨钉以上的脊椎骨节固定，因为三点通常不在一直线上，此外，这些方法在手术后，患部不具有动态功能，如后弯(extension)、前屈(flexion)、侧弯(lateral bending)、扭转(axial torsion)等及缓冲(cushion)功能。

3.以万向结合装置(universal connecting device)解决问题，诸如US-5,474,551、US-5,507,746、US-5,575,791等；例如US-5,474,551是利用万向垫片固定装置(a universal pad fixation device)，来解决上述脊椎骨节通常并不平行问题。但这些方法只适用于一支固定杆和两支骨钉之间的脊椎骨节固定(因为两点成一直线)，但不适用于一支固定杆和三支(含)骨钉以上的脊椎骨节固定，因为三点通常不在一直线上，此外，这些方法在手术后，患部不具有动态功能，如后弯(extension)、前屈(flexion)、侧弯(lateral bending)、扭转(axialtorsion)等及缓冲(cushion)功能。

4.以多轴螺钉(polyaxial screw)解决问题，诸如美国核准专利US-5,520,690、US-5,531,746、......US-7,186,2552、US-7,207,992等数十项，及美国相关的公开专利申请案US-20010012937、US-20020111626、......、US-20070161995、US-20070162006等数十项。这是目前的主流技术。这些技术基本上都是利用多轴螺钉(细节参见该案说明书)，来解决上述脊椎骨节通常并不平行问题。

但上述这些方法只适用于一支固定杆和两支骨钉之间的脊椎骨节固定(因为两点成一直线)，但不适用于一支固定杆和三支(含)骨钉以上的脊椎骨节固定，因为三点通常不在一直线上，此外，这些方法在手术后，患部不具有动态功能，如后弯(extension)、前屈(flexion)、侧弯(lateral bending)、扭转(axialtorsion)等及缓冲(cushion)功能。

5.以人工关节固定装置解决问题，例如TW-I275380(细节参见该案说明书)，来解决上述脊椎骨节通常并不平行问题。

这些方法在手术后，患部虽具有动态功能，如后弯(extension)、前屈(flexion)、侧弯(lateral bending)、扭转(axial torsion)，但该设计稳定性差且具有松脱的危险性同时也需占用较大的空间，此外该设计亦无缓冲(cushion)功能。

本发明人等的中国台湾专利TW-200936097利用球弧装置与弹性设计使脊椎固定杆同时具备上述的动态功能，如后弯(extension)、前屈(flexion)、侧弯(lateral bending)、扭转(axial torsion)及缓冲(cushion)功能，但该专利是利用一外加的连结装置，让第一杯体与第二杯体加以连结，如此该脊椎固定装置将需要加大的空间，而使手术较为不便与耗时。

本发明除利用环状弹性衬垫，配合第一连结杆及第二连结杆结合端的球弧机构，使两相邻连结杆可由环状弹性衬垫，而达到调整两相邻连结杆之间的角度的目的并使该发明具备后弯(extension)、前屈(flexion)、侧弯(lateralbending)、扭转(axial torsion)的动态功能，且本发明亦利用环状弹性衬垫的设计使该脊椎杆件连结机构同时具备缓冲(cushion)功能，此外本发明亦采用两球弧状连结杯体间自体连结的设计，将该球弧状连结杯体放置于骨固定装置的承座部中，使该球弧状连结杯体可于固定前相对于承接部做转动，以调整固定杆的放置角度，符合不同病患脊柱前弯症(lordosis)的角度；且该球弧状连结杯体放置于骨固定装置的承座部中的设计不占用额外的空间，不仅解决本发明人等的中国台湾专利TW-200936097的缺点，且提升手术的方便性，也大大降低病患术后愈合所需的时间。

本发明可进一步由环状弹性衬垫、连结杆及/或连结杯体的穿孔大小，加以限制两相邻连结杆可调整的角度，使两相邻连结杆之间的角度不致于过大而导致无法复位或破坏该连结杆的结构，进而影响该骨固定系统的功能。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种脊椎固定系统的连结机构。

本发明的另一目的在于提供一种具有环状衬垫的脊椎固定系统的连结机构。

本发明的又一目的在于提供一种具有环状弹性衬垫的脊椎固定系统的连结机构。

本发明的再一目的在于提供一种连结杯体为自体连结的脊椎固定系统的连结机构。

本发明的另一目的在于提供一种利用球弧结构，形成万向结合的脊椎固定系统的连结机构。

本发明的再一目的在于提供一种具有弹性功能的脊椎固定系统的连结机构。

本发明的还一目的在于提供一种可调整角度的脊椎固定系统的连结机构。

本发明的另一目的在于提供一种具有动态功能的脊椎固定系统的连结机构。

本发明的又一目的在于提供一种具有缓冲功能的脊椎固定系统的连结机构。

本发明的再一目的在于提供一种有限度控制调整角度的脊椎固定系统的连结机构。

本发明的还一目的在于提供一种具有旋转骨钉的脊椎固定系统的连结机构。

本发明的另一目的在于提供一种具有球弧状连结杯体的脊椎固定系统的连结机构。

本发明的还一目的在于提供一种连结杯体可于骨固定装置的承接部中转动的脊椎固定系统的连结机构。

本发明的脊椎固定系统的之连结机构，其包括：

一骨固定装置，其近端为连结端，其远程用以固定待固定的脊椎骨节，其中该连结端具有一承接部；

第一连结杆，其至少一端为结合端，该结合端近杆端处的外侧实质上成球弧状，其杆端具有一接触面；

第二连结杆，其至少一端为结合端，该结合端近杆端处的外侧实质上成球弧状，其杆端具有一接触面；

一环状衬垫，其用以放置于所述第一连结杆与所述第二连结杆之间，该环状衬垫分别与所述第一连结杆的接触面及所述第二连结杆的接触面配合；

第一连结杯体，杯体的杯口端具有连结机构，该杯体底部内侧至少部份实质上成球弧形，该球弧曲率略小于或实质上等于所述第一连结杆的结合端近杆端处外侧的球弧曲率，用以和所述第一连结杆的结合端近杆端处外侧的球弧成万向结合，该杯体底部具有一穿孔，用以使所述第一连结杆的杆端由该连结杯体内部穿出到外部；

第二连结杯体，杯体的杯口端具有连结机构，该杯体底部内侧至少部份实质上成球弧形，该球弧曲率略小于或实质上等于所述第二连结杆的结合端近杆端处外侧的球弧曲率，用以和所述第二连结杆的结合端近杆端处外侧的球弧成万向结合，该杯体底部具有一穿孔，用以使所述第二连结杆的杆端由该连结杯体内部穿出到外部，其中所述第一连结杯体的杯口端连结机构和所述第二连结杯体的杯口端连结机构形成自体连结；及

一固定器，其用以将所述连结杯体固定于该骨固定装置的承接部。

上述的连结杯体的自体连结，其是利用第一连结杯体的杯口端连结机构及第二连结杯体的杯口端连结机构相互连结形成一完整杯体，以减少本固定系统的连结机构的结构复杂度，并减低本固定系统的连结机构所占用的空间大小，同时也进一步简化了手术的复杂度。

上述的连结杯体，其自体连结可为任意已知的连结方式，如扣合连结、螺合连结、锁合连结、卡合连结或节点连结(请参照图4c、4d)。

上述的连结杯体，其外侧可为球弧结构(请参照图1a)，使所述连结杯体放置于骨固定装置的承接部但未固定前，可于骨固定装置的承接部中转动，以调整角度。

上述的连结杯体，其穿孔形状并无限制，但以圆孔为较佳，其圆孔半径略大于或等于所述连结杆的圆杆端半径，以略大于所述连结杆的圆杆端半径为较佳，用以使所述连结杆可在穿孔中万向转动，且可由所述穿孔的大小限制所述连结杆转动的角度大小。

上述的连结杆，其可为两端皆为结合端或仅一端为结合端，其中所述连结杆结合端的接触面可具有一球弧机构，该球弧机构可为球弧面对球弧面、球弧凸块对球弧凸块、球弧凹槽对球弧凸块(请参照图2b)，以球弧凹槽对球弧凸块为较佳。其中该两相邻连结杆可由彼此的连结杆结合端接触面的球弧机构，使两相邻连结杆之间可相对转动，而达到调整两相邻连结杆之间角度的目的。其中所述连结杆结合端接触面的球弧凹槽与球弧凸块旁可具有一调整平面，该调整平面可为任意已知类型的调整平面，如倾斜调整平面、弧状调整平面等，让两相邻连结杆之间可由该倾斜调整平面来限制角度，使两相邻连结杆之间的角度不致于过大而导致无法复位或破坏该连结杆的结构，进而影响该脊椎固定系统的连结机构的功能。

上述的连结杆，其与结合端可为一体成形，或以任意已知的结合方式(例如卡合、螺合、锁合等)结合成一体。其中所述连结杆类同已知脊椎固定杆，以圆杆状为较佳。

上述的连结杆结合端近杆端处的外侧和该连结杯体底部内侧的球弧形成万向结合，使所述连结杆于所述连结杯体内可由彼此之间的球弧面相对转动，而达到调整两相邻连结杆之间的角度的目的(参见图2b)。

上述的骨固定装置，该骨固定装置可为已知的骨钉(其可为单轴骨钉mono-axial screw或多轴骨钉poly-axial screw)、类似骨固定装置(例如骨钩-hook等)、辅助骨固定装置(例如侧块-side block等)，或旋转骨钉(参见本发明人等另一中国台湾专利TW-99100438)，以旋转骨钉为较佳。该骨固定装置与连结杆的结合方式可为已知固定杆和骨钉、骨钩或侧块等的固定方式，例如直接螺合或卡合等。

上述的状衬垫，可为具有弹性功能的环状弹性衬垫，该环状弹性衬垫用以装置于两相邻连结杆之间，使两相邻连结杆之间具有缓冲的功能，让患者于术后活动时，两相邻连结杆可由环状弹性衬垫减缓两相邻连结杆所承受的冲力，而不是完全由健全的骨节承受所有压力，这可能会加速邻近骨节的老化。

上述的环状弹性衬垫，其可为任意已知的环状弹性衬垫，如类似甜甜圈状的中空环状弹性衬垫、多片式环状弹性衬垫、凹槽式环状弹性、环型波浪状衬垫(请参照图3e、3f)或弹簧，该弹簧以盘状弹簧为较佳。上述该环型波浪状衬垫可为单层环型波浪状衬垫(请参照图3e)或多层环型波浪状衬垫(请参照图3f)，该环型波浪状衬垫可由其波浪形状，具有弹性功能。

上述的环状弹性衬垫可进一步加一弹性材料加强其弹性功能，其中该弹性材料诸如塑料、PE、UHMWPE、聚合物、橡胶或复合材料(意即由两种或两种以上材料制成)等(请参照图3c)，其中该环状弹性衬垫可为一具有调整平面的环状弹性衬垫，以利于该环状弹性衬垫与连结杆之间的角度调整。

上述的固定器，其可为任意已知的固定器，该固定器用以与骨固定装置的承接部结合，其中该结合方式可为任意已知的固定方式，如锁合、卡合、螺合等，以螺合为较佳。

上述的连结杯体固定于该骨固定装置的承接部的固定方式，其可为任意已知的固定方式，如螺合固定(传统骨钉与杆件之螺合连结)、锁固固定或卡合固定等。

上述的骨固定装置、连结杆、连结杯体、环状弹性衬垫或固定器，其材质可选用任何被认可且适用的骨科材料，如可植入人体的金属材料，例如铁基材料不锈钢316LVM(stainless steel 316LVM)、钛基材料Ti-6Al-4V、及钴铬钼合金等。

上述的连结杆，其亦可进一步配置一连结套筒以连结两相邻连结杆(请参照图5)，并由连结套筒调整两相邻连结杆之间的距离以配合不同脊椎间的间距。

附图说明

图1a为本发明脊椎固定系统的连结机构一较佳具体例分解示意图。

图1b为图1a结合图。

图2a为本发明脊椎固定系统的连结机构一较佳具体例剖面示意图。

图2b为图2a连结杆转动示意图。

图3a、3b、3c、3d、3e、3f分别为本发明脊椎固定系统的连结机构环状弹性衬垫的较佳具体例示意图。

图4a、4b、4c、4d为本发明脊椎固定系统的连结机构4种连结杯体结合方式的较佳具体例示意图。

图5为本发明脊椎固定系统的连结机构的多段式连结杆的较佳具体例示意图。

图6为本发明脊椎固定系统的连结机构组装于骨节的一较佳具体例示意图。

图7为图6另一视角示意图。

附图标记

100连结杯体        110第一连结杯体      120第二连结杯体

130双节点连结      140单节点连结        150球弧结构

200环状弹性衬垫    210弹性体            310第一连结杆

311球弧凸块        312近杆端处外侧      313倾斜调整平面

320第二连结杆      321球弧凸块          322近杆端处外侧

323倾斜调整平面    330第三连结杆        340第四连结杆

350套筒            360套筒              410螺钉部

420承接部          500固定器            610骨节

620骨节            630骨节

具体实施方式

图1a为本发明脊椎固定系统的连结机构一较佳具体例分解示意图。第一连结杆310与第二连结杆320分别穿过第一连结杯体110与第二连结杯体120，并将环状弹性衬垫200放置于第一连结杆310与第二连结杆320之间，因第一连结杆310与第二连结杆320的近杆端处外侧312、322大于第一连结杯体110与第二连结杯体120的穿孔，因此第一连结杆310与第二连结杆320将不会滑脱出连结杯体，第一连结杯体110与第二连结杯体120由自体连结机构将第一连结杆310、第二连结杆320及环状弹性衬垫200包覆于所述连结杯体之中，第一连结杆310的球弧凸块311与第二连结杆320的球弧凹槽321(请参照图2b)由彼此的球弧机构，使连结杆之间可相对转动，以调整两相邻连结杆间的角度，且进一步利用环状弹性衬垫200的弹性功能，让两相邻连结杆之间具有缓冲的功能，使患者于术后活动时，两相邻连结杆可由具有弹性功能的环状弹性衬垫200减缓两相邻连结杆所承受的冲力。其中骨固定装置的承接部420开口大小及/或连结杯穿孔的大小及/或环状弹性衬垫200的角度，用以限制两相邻连结杆可调整的角度，使两相邻连结杆之间的角度不致于过大而导致无法复位或破坏该连结杆的结构，进而影响该脊椎固定系统的连结机构的功能。固定器500将连结杯体固定于承接部420中。第一连结杯体110与第二连结杯体120的外侧面为球弧结构150，使该连结杯体放置于承接部420后，可于承接部420中转动，以调整角度。第一连结杆310的近杆端处外侧312与第二连结杆320的近杆端处外侧322为球弧，使连结杆于连结杯体底部内侧的球弧机构可由彼此之间的球弧面相对转动，而达到调整两相邻连结杆之间的角度的目的。

图1b为图1a结合图。

图2a为本发明脊椎固定系统的连结机构一较佳具体例剖面示意图。连结杯体100包覆第一连结杆310、环状弹性衬垫200与第二连结杆320，并将上述连结杯体100放入骨钉的承接部420，第一连结杆310的球弧凸块311与第二连结杆320的球弧凹槽321由彼此的球弧机构(请参照图2b)可相对转动，以调整连结杆间的角度。连结杆的倾斜调整平面313、323的倾斜角度大小与环状弹性衬垫200的调整平面的倾斜角度大小，用以有限度的调整彼此之间的角度。

图2b为图2a连结杆转动示意图。

图3a、3b、3c、3d、3e、3f分别为本发明脊椎固定系统的连结机构环状弹性衬垫的较佳具体例示意图。图3a显示：环状弹性衬垫200为类似中空甜甜圈的形状。图3b显示：环状弹性衬垫200为凹槽式环状弹性衬垫。图3c显示：环状弹性衬垫200为多片式环状弹性衬垫，弹性体210用以加强其弹性调整的功能。图3d显示：环状弹性衬垫200为弹簧。图3e显示：环状弹性衬垫200为单层环型波浪状衬垫。图3f显示：环状弹性衬垫200为多层环型波浪状衬垫。

图4a、4b、4c、4d为本发明脊椎固定系统的连结机构4种连结杯体的较佳具体例示意图。图4a显示：第一连结杯体110与第二连结杯体120间以螺合方式连结。图4b显示：第一连结杯体110与第二连结杯体120间以卡合方式连结。图4c显示：连结杯体100由双节点连结130，由侧面包覆连结杆与环状弹性衬垫200，并以卡合方式固定。图4d显示：连结杯体100由单节点连结140，由侧面包覆连结杆与环状弹性衬垫200，并以卡合方式固定。

图5为本发明脊椎固定系统的连结机构的多段式连结杆的较佳具体例示意图。第一连结杆310与套筒360之间以螺合方式连结，并以此调整长度，其中第二杆件320与套筒350的连结类同第一连结杆310与套筒360。

图6为本发明脊椎固定系统的连结机构组装于骨节的一较佳具体例示意图。本发明装置于脊椎骨节，环状弹性衬垫200放置于两相邻连结杆之间，用以调整两相邻连结杆的角度。

图7为图6另一视角示意图。

Claims (10)

1.一种脊椎固定系统的连结机构，其包括：

一骨固定装置，其近端为连结端，其远端用以固定待固定的脊椎骨节，其中该连结端具有一承接部；

第一连结杆，其一端为结合端，另一端为杆端，该结合端的外侧成球弧状，其结合端的内侧具有一接触面；

第二连结杆，其一端为结合端，另一端为杆端，该结合端的外侧成球弧状，其结合端的内侧具有一接触面；

一环状衬垫，其用以放置于所述第一连结杆与所述第二连结杆之间，该环状衬垫分别与所述第一连结杆的接触面及所述第二连结杆的接触面配合；

第一连结杯体，该第一连结杯体的杯口端具有连结机构，该第一连结杯体的底部内侧至少部分成球弧形，该球弧的曲率小于或等于所述第一连结杆的结合端外侧的球弧曲率，用以和所述第一连结杆的结合端外侧的球弧成万向结合，该第一连结杯体的底部具有一穿孔，用以使所述第一连结杆的杆端由该第一连结杯体内部穿出到外部；

第二连结杯体，该第二连结杯体的杯口端具有连结机构，该第二连结杯体的底部内侧至少部分成球弧形，该球弧的曲率小于或等于所述第二连结杆的结合端外侧的球弧曲率，用以和所述第二连结杆的结合端外侧的球弧成万向结合，该第二连结杯体的底部具有一穿孔，用以使所述第二连结杆的杆端由该第二连结杯体内部穿出到外部，其中所述第一连结杯体的杯口端的连结机构和所述第二连结杯体的杯口端的连结机构形成相互配合连结；及

一固定器，其用以将所述第一连结杯体及第二连结杯体固定于该骨固定装置的承接部。

2.如权利要求1所述的脊椎固定系统的连结机构，其中所述第一连结杯体与第二连结杯体外侧为球弧状。

3.如权利要求1所述的脊椎固定系统的连结机构，其中所述第一连结杆的结合端的接触面具有一球弧机构，所述第二连结杆的结合端的接触面具有一球弧机构。

4.如权利要求3所述的脊椎固定系统的连结机构，其中所述第一连结杆的球弧机构与第二连结杆的球弧机构之间为球弧面对应球弧面。

5.如权利要求3或4所述的脊椎固定系统的连结机构，其中所述第一连结杆及第二连结杆的结合端的接触面的球弧机构旁具有一调整平面，该调整平面为具有倾斜角度的调整平面，让两相邻第一连结杆与第二连结杆及环状衬垫之间由该调整平面来限制两相邻第一连结杆与第二连结杆之间的转动角度。

6.如权利要求1所述的脊椎固定系统的连结机构，其中所述环状衬垫为环状弹性衬垫。

7.如权利要求6所述的脊椎固定系统的连结机构，其中所述环状弹性衬垫为中空环状弹性衬垫、多片式环状弹性衬垫、凹槽式环状弹性衬垫、环型波浪状衬垫、弹簧或于环状弹性衬垫内灌注弹性材料的弹性衬垫。

8.如权利要求7所述的脊椎固定系统的连结机构，其中所述弹簧为盘状弹簧。

9.如权利要求8所述的脊椎固定系统的连结机构，其中所述骨固定装置为骨钉。

10.一种脊椎固定系统的连结机构，其包括：

一骨固定装置，其近端为连结端，其远端用以固定待固定的脊椎骨节，其中该连结端具有一承接部；

第一连结杆，其一端为结合端，另一端为固定端，该结合端的外侧成球弧状，其结合端的内侧具有一接触面；

第二连结杆，其一端为结合端，另一端为固定端，该结合端的外侧成球弧状，其结合端的内侧具有一接触面；

一环状衬垫，其用以放置于所述第一连结杆与所述第二连结杆之间，该环状衬垫分别与所述第一连结杆的接触面及所述第二连结杆的接触面配合；

一套筒，其两端皆为接合端；

第一连结杯体，该第一连结杯体的杯口端具有连结机构，该第一连结杯体的底部内侧至少部分成球弧形，该球弧的曲率小于或等于所述第一连结杆的结合端外侧的球弧曲率，用以和所述第一连结杆的结合端外侧的球弧成万向结合，该第一连结杯体的底部具有一穿孔，用以使所述第一连结杆的固定端由该第一连结杯体内部穿出到外部，其中该第一连结杆的固定端与该套筒的接合端连结；

第二连结杯体，该第二连结杯体的杯口端具有连结机构，该第二连结杯体的底部内侧至少部分成球弧形，该球弧的曲率小于或等于该第二连结杆的结合端外侧的球弧曲率，用以和所述第二连结杆的结合端外侧的球弧成万向结合，该第二连结杯体的底部具有一穿孔，用以使所述第二连结杆的固定端由该第二连结杯体内部穿出到外部，其中所述第一连结杯体的杯口端的连结机构和所述第二连结杯体的杯口端的连结机构形成相互配合连结；及

一固定器，其用以将所述第一连结杯体及第二连结杯体固定于该骨固定装置的承接部。