CN102697546A - 多轴向椎弓根螺钉以及包含所述螺钉的固定系统工具箱 - Google Patents

多轴向椎弓根螺钉以及包含所述螺钉的固定系统工具箱 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种类型的多轴向椎弓根螺钉(1)，其包括：含有横向U型通道(22)的接收头部(2)；具有螺纹部分(30)的杆部(3)，所述螺纹部分(30)在接收头部(2)外面，以及可旋转地包含在所述接收头部(2)内的膨出末端(31)；包围于所述接收头部(2)内并与所述膨出末端(31)可配对的锁定插入(4)，用于将其锁定到位；以及与远端孔(21)配合的紧定螺钉(5)，其用于锁定横向U型通道(22)内接收的连接杆(200)，所述多轴向螺钉的接收头部(2)的特征在于具有至少一个侧孔(42)，所述侧孔(42)将所述锁定插入(4)的接触表面(41)以这种方式暴露：外部压力装置可作用在所述接触表面(41)上，以将锁定插入(4)保持在其锁定位置内。

Description

多轴向椎弓根螺钉以及包含所述螺钉的固定系统工具箱
技术领域
本发明涉及矫形手术植入物的一般领域。更具体地说，本发明涉及脊柱手术治疗领域中使用的多轴向椎弓根螺钉，其为椎弓根螺钉固定系统的一部分。
背景技术
用于治疗脊柱损伤或变形的手术技术通常旨在通过称为脊柱融合的过程将两块或更多块的脊柱椎骨连接在一起。
脊柱融合方法可能采用通过将矫形螺钉植入到两块或更多块后续椎骨的椎弓根中而固定到脊柱上的固定系统。单螺钉通过刚性或半刚性的杆连接在一起，所述杆方便地包含在螺钉头部的横向孔中。
但是，由于骨解剖的不规则性，一旦将螺钉植入脊柱的椎弓根，那么它们的头部就不太可能立刻恰当地为杆的插入而对齐。因此，为了使杆容易插入，螺钉通常设有相对于其杆部可自由旋转的头部。
这种类型的螺钉称为多轴向螺钉，其带螺纹的杆部具有膨出的末端，该末端在头部的类似插槽的腔内旋转。所述类似插槽的腔的上部由锁定插入限定，一旦设定了杆部的合适定位，所述锁定插入适于夹住膨出的末端。用于安装连接杆的横向孔设在类似插槽的腔的上方，并且紧定螺钉设在上方以将杆夹到位。
在常规的现有技术的多轴向椎弓根螺钉中，例如美国专利US5,672,176中公开的多轴向椎弓根螺钉，由于紧定螺钉施加的压力通过连接杆传递到锁定插入，因此紧定螺钉的锁定作用确定了连接杆和杆部定位的锁定。
但是，这种设置迫使外科医生在螺钉头部可相对于杆部自由旋转时插入连接杆，这不利于固定系统的最佳放置。应强调的是，脊柱手术(特别是采用微创技术时)是非常具有挑战性的工作，并且对其来说，提供固定系统的放置自由以及易于介入是非常重要的。
现有技术文件US5,443,467公开了上述关键问题的解决方案，其提出了与螺钉头部的内螺纹表面配合的外螺纹锁定插入。因此，杆部的定位可仅通过锁定插入的方式单独锁定。但是，这种解决方案不能使外科医生在插入连接杆过程中或之后纠正杆部的定位，因为当连接杆放在锁定插入上时，他不能松开锁定插入。
现有技术文件US7,223,268和US6,063,090提出了不同的解决方案。其中公开了的多轴向螺钉具有内和外两个同心的上部紧定螺钉：外紧定螺钉用来作用在锁定插入的一部分上，独立于连接杆将其紧固到位，内紧定螺钉夹住锁定插入。但是，外紧定螺钉的存在阻止了连接杆从上方插入，结果，在微创手术中插入杆之前，外科医生不能锁定杆部的相对定位。
现有技术文件US5,681,319描述了另一解决方案，其中在设置连接杆的过程中采用专用设备将锁定插入保持在夹紧位置。但是，在插入夹住杆的紧定螺钉之前，必须移除该设备，因为该设备再次限制了外科医生在寻找固定系统最佳的可能设置时紧固和松开元件的自由。
现有技术文件US6,063,089提出了又一个不同的解决方案，其公开了一多轴向螺钉，该螺钉的头具有用于连接杆的安装和单独锁定的侧臂。但是，这种设置显著增大了固定系统的侧面轮廓，因此不适用于传统的手术技术。此外，杆的位置偏离螺钉的轴，该螺钉也不适用于微创和矫形手术。
鉴于上述情况，本发明的技术问题是提供多轴向椎弓根螺钉，其能在克服现有技术解决方案的缺陷的同时单独锁定杆部的定位。
本发明的另一个目的在于使外科医生在微创手术和/或矫形中插入杆之前能够锁定杆部的相对定位。
发明内容
上述技术问题通过这种类型的多轴向椎弓根螺钉得到解决，所述类型的多轴向椎弓根螺钉包括：从近端孔纵向延伸至远端孔的接收头部，所述接收头部包含横向U型通道，其开口在所述远端孔的周边；穿过所述近端孔的杆部，其具有在接收头部外面的螺纹部分，以及可旋转地包围在所述接收头部内的膨出末端；包围在所述接收头部内并与所述膨出末端可配对的锁定插入，所述锁定插入可移动地处于锁定位置内，其中其锁定所述膨出末端相对于接收头部的相对移动；与远端孔配合的固定装置，其用于锁定所述横向U型通道内接收的连接杆。
接收头部具有至少一个侧孔，所述侧向孔暴露所述锁定插入的接触表面，其暴露方式为：外部压力装置可作用在所述接触表面上以保持锁定插入处于其锁定位置。
因此，外部压力装置可以在不妨碍U型通道的使用的情况下发挥作用，并且连接杆的插入可不受限制，独立于杆部定位的锁定并独立于螺钉的放置。
有利地，侧孔可为两个由完全穿过接收头部的通孔限定的侧孔。
此外，锁定插入可包含在所述通孔内。
特别是，锁定插入可具有细长的形状，其两个侧臂延伸穿过侧孔，但并不突出接收头部以外，所述侧臂的远侧限定了接触表面。在这种情况下，侧孔可有利地限制锁定插入的侧臂沿远端方向的移动。
同样，接收头部可包括开在所述通孔上的两个(或更多个)侧向纵槽，所述侧向纵槽限定了外部压力装置的纵向路径。通过这种方式，延伸穿过纵槽的外部压力装置将有利地接触锁定插入的侧臂而不会从装置的横截面突出，使得微创技术可以被采用。
显然，侧臂甚至可具有突出接收头部的侧向延伸，但重要的是，这些侧臂的远侧可提供用于外部压力装置的接触表面。
限定侧孔的通孔可优选地沿相对于U型通道的正交轴延伸。可能地，通孔还相对于通道很近地偏置。
为了相对于接收头部稳定地放置外部压力装置，所述头部可包括多个用来与专用设备配合的结构，所述专用设备以外部压力装置为特征。本领域技术人员可理解，那些结构可具有适用于紧握(紧咬)目的的任何类型的形状。
特别是，所述结构可以是接收头部侧向周边的斜边上的凹口。
锁定插入的接触表面可以是基本为平的或者稍凹的。
上述技术问题还通过固定系统工具箱解决，所述固定系统工具箱包括如上所述的至少一个多轴向椎弓根螺钉、适于包含在横向U型通道内的至少一个连接杆，以及包括意图作用在所述接触表面的外部压力装置的至少一种设备。
设备可包含能够连接多轴向椎弓根螺钉的接收头部的侧叉(prong)，外部压力装置由相对于所述侧叉可滑动地安装的压力臂限定。
侧叉可包含内部突出的销子，其意图用来与接收头部上的凹口配合，以固定两个元件之间的连接。
本发明多轴向椎弓根螺钉和固定系统工具箱的进一步介绍和优点通过下面给出的具体实施方式的描述而变得更清晰，所述具体实施方式以非限制性实施例的方式参考附图来描述。
附图说明
图1显示了本发明多轴向椎弓根螺钉的透视图；
图2显示了图1中多轴向椎弓根螺钉的侧视图；
图3显示了图1中多轴向椎弓根螺钉的顶视图；
图4显示了多轴向椎弓根螺钉沿图3中指出的横截面平面“A-A”的横截面视图；
图5显示了适于作用在本发明多轴向椎弓根螺钉上的设备尖端的透视图；
图6显示了与图5的设备尖端连接的本发明多轴向椎弓根螺钉的透视图；
图7显示了本发明另一实施方案的多轴向椎弓根螺钉的透视图；
图8显示了图7另一实施方案的多轴向椎弓根螺钉的顶视图；
图9显示了设备尖端的透视图，所述设备适于作用在本发明多轴向椎弓根螺钉上，并且特别是作用在图7和8显示的另一实施方案上。
具体实施方式
参考图1-4，根据本发明对多轴向椎弓根螺钉1进行图解说明。多个这种螺钉1连同连接杆200形成了用于脊柱手术的固定系统，其可与图5-6中描绘的锁定设备100一起在工具箱中出售。
多轴向椎弓根螺钉1包括具有螺纹部分30的杆部3和膨出末端31。在不违背本发明的原理的情况下，螺钉1可以是中空或有孔的。螺钉甚至可以是圆锥形或直的，并可根据应用目的涂覆合适的涂层。
螺纹部分30设有单或多导程螺纹并终于尖端32，其适合在患者脊椎的椎弓根内插入和固定锚定物。优选的解决方案设有双导程螺纹。膨出末端31具有基本为球形的形状，其平的远端的特征在于插槽33能够与合适的扳手配合。显然，膨出末端31可采用其它另外的形状；例如膨出末端31可具有部分为球形的形状，或能够在相应的承载位置上绕轴心(pivot)转动的形状。
多轴向椎弓根螺钉1还包括接受头部2，其充当上述杆部3和连接杆200之间的连接元件，连接杆200反过来用于将多轴向螺钉与一个或更多个其它植入待融合在一起的相邻椎骨的椎弓根中的螺钉连接。如果通过金属合金来实现，杆200可为基本刚性的，或者如果通过合成塑胶材料例如PEEK来实现，杆200可以是弹性的。
接收头部2为空心结构，其沿纵轴x从圆形近端孔20向远端孔21延伸。应注意的是，术语近端和远端在本文件中用以确定椎弓根和构成所描述的设备的部件之间的相对距离。因此，当将椎弓根螺钉正确地植入患者中时，近端孔位于较接近椎弓根处，而远端孔将离椎弓根较远。
杆部3穿过近端孔20。由于近端孔20的直径小于杆部3的膨出末端31的直径，因此所述末端能够保持在接收头部2的空心体内，基本形成球和插槽连接(ball-and socket joint)20A，其使得杆部3能够相对于接收末端具有单平面或多轴向定位。单平面螺钉可仅在一个方向上成角度。如上所述，膨出末端31的形状能够使杆部3按照需要定向，因为膨出末端可旋转地承载在接收头部2的空心体内。
应注意的是，从远端孔引入扳手的尖端以及将扳手的尖端引至与膨出末端31的插槽33配合是可能的，从而能够拧紧或拧开患者的椎弓根椎体中的杆部3。
锁定插入4包围在接受头部2内，并沿仪器的纵轴x可滑动地移动。锁定插入4在其近侧具有基本为球形并面向近端孔20的配合表面43。所述表面用来与杆部的膨出末端31的远端部分配合，这样，当锁定插入4保持在锁定位置(即压向接收头部2的近端)时，锁定插入4可锁定所述膨出末端31相对于仪器的接收头部2的相对移动。锁定插入4甚至可以例如由横向销子固定。这可防止部件的拆解。接收头部2被其近端水平正上方所作的通孔完全穿过。所述通孔具有形状大体类似圆边正方形的横截面，并限定了接收头部2的两个侧孔42。显然，在不违背本发明原理的情况下，可采用其它不同以及另外的形状。
锁定插入4包含在完全的通孔内，呈现出细长的形状，其具有两个延伸穿过侧孔42的侧臂44，而不从接收头部的体内突出。
应注意的是，侧孔42引导锁定插入4的滑动移动，以及与所述孔的周边相对的侧臂44的接界方便地限制了沿远端方向的移动。
锁定插入4具有一中央孔，以使扳手尖端能够从远端孔21到达膨出末端31的插槽33。
锁定插入4的两个侧臂44的远侧合宜地为平的或稍凹的，并限定了两个接触表面41，所述接触表面41面向远端孔21并与配合表面43基本相对。这两个接触表面的目的将在本说明书的以下部分解释。
多轴向椎弓根螺钉1的接收头部2还具有横向U型通道22，其目的在于接收连接杆200，连接杆200用来将多轴向椎弓根螺钉1桥接至相邻的多轴向椎弓根螺钉。U型通道22的开口在前面定义的远端孔21的周边，并且事实上由两个U型槽口(notches)限定，所述U型槽口设在远端孔21周围的侧向边(rim)的相对侧。
U型通道22和侧孔42沿在纵向方向上偏置的两条正交轴延伸。确实，U型通道22的近端极端相对于上述侧孔42的近端极端设置在远处，但是相对于所述孔42的远端极端设置在近处。
远端孔21周围的侧向边的内表面具有部分螺纹23，以及预置固定装置5与所述部分螺纹23配合来锁定横向U型通道内接收的连接杆200；所述固定装置可例如为紧定螺钉。部分螺纹23采用的螺纹角度具有快速固定作用。
如果U型通道22的延伸干扰包围锁定插入4的通孔的延伸，那么由紧定螺钉5施加到连接杆200的锁定力被传递至锁定插入，并且还锁定杆部3相对于接收头部2的相对定位。
如上面所讨论，接收头部2的远端极端由远端孔21周围的侧向边构成，其被形成U型通道22的两个相对的槽口所中断，并具有以部分螺纹23为特征的圆形内周边。
所述边的外部侧向周边的横截面的形状大体上为矩形，具有斜边25。侧向周边的较短侧在其中间部分具有侧向纵槽26，侧向纵槽26从接收头部2的远端极端延伸至侧向孔42。由下面的描述将变得明显的是，侧向纵槽26设计来引入专用锁定设备100的两个压力臂101，所述压力臂穿过槽以作用在锁定插入4的接触表面41上。换句话说，槽限定了外部压力装置的代表压力臂101的纵向路径。
边(rim)外围的四条斜边25的每一边在其附近设有凹口24，凹口24设计来使锁定设备100能够咬合插入。这些凹口24可具有其它形状，例如它们可以是槽口、槽或至少两个孔。
设备100包括两个侧叉103，其意图用于夹住作用在其较短边上的接收头部2。如图5清晰可见，叉103的内表面102具有中央可移动的肋108和四个内部突出的销104，所述销用来与接收头部2的凹口24配合以保证设备102能够稳定地紧握在多轴向椎弓根螺钉1上。显然，可提供较多或较少数目的突出销104。
当使用设备100来夹紧本发明的椎弓根螺钉时，可预见中央调节杆106将压在紧定螺钉5上。该调节杆106与臂叉103平行延伸，并具有与固定装置5邻接的自由末端。此特征能够利用本发明的椎弓根螺钉实现微创手术。
压力臂101可滑动地安装在所述叉的内侧，并设计成当设备100通过销/凹口连接而附着到接收头部2时，其可在纵槽26内滑动，其尖端102压在锁定插入4的接触表面41上，在将锁定插入保持在锁定位置的同时仍然能够自由地移动杆，而这相对于现有技术的解决方案来说是一个巨大的优势。
现在，更具体地参考图7、8和9的实施方案，公开本发明椎弓根螺钉的另一实施方案。结构上与前面公开的实施方案相同的所有部件和部分用相同的附图标记进行标识。
与第一实施方案的接收头部2相比，图7所示螺钉的接收头部2′具有更多的圆边。远端孔21周围的侧向边被形成U型通道22的两个相对的槽口中断，并且内部内周边具有部分螺纹23。
如图8所示，所述边的外部侧向周边的横截面的形状大体上为具有上部斜边的近圆形。
如图9所示，相对的侧向纵槽26与前面的实施方案一样从接收头部2′的远端极端延伸至侧孔42，以引入锁定设备100的两个压力臂101。
压力臂101穿过两个槽26以作用在锁定插入4的接触表面41上。
与第一实施方案不同，边的周边设有凹口24′，其相对于纵向延伸接收头部2′，位于更中央的位置，更接近开口42。
包括本发明多轴向椎弓根螺钉1的固定系统可如下植入。
在初步手术阶段完成后，通过在插槽33内引入合适的扳手尖端(其可为专用设备100)，将多轴向螺钉1的杆部3插入椎弓根位置。
接着，外科医生将接收头部2或2′定向，使其与杆部3具有理想的角度关系，有可能把相邻多轴向螺钉的位置考虑进去。
现在，通过锁定设备100的压力臂101，其可能作用在锁定插入4上，以锁定接收头部2或2′的相对定位。此外，锁定设备100的调节杆106能够将固定装置5保持到位，而不要求紧固椎弓根螺钉1。
专用设备的存在并不妨碍插入U型通道22内接收的连接杆。相反，其仍然可能在将固定装置5紧固前封闭椎弓根螺钉1的头部并调节杆200。因此，外科医生可决定在锁定螺钉的定位时插入这种杆200，或者在未锁定其定位时插入这种杆200。此外，虽然杆200存在于U型通道22内，但是设备锁定和未锁定的状态的转换总是可能的。例如，杆200与锁定螺钉一起插入，并且如果外科医生注意到接收头部2或2′未与相邻的接收头部恰当地对齐，那么拧开螺钉以纠正错误是可能的。这使得外科医生的注意力可从两个锁定的螺钉分散开，因为锁定的螺钉还可旋转到最终的位置。
最后，当外科医生满意固定系统的设置时，他可以在远端孔21内将固定装置例如紧定螺钉5锁定，用于锁定接收头部2和连接杆200两者的定位。在完成最后的锁定之后，可安全地移除设备100。
显然，为满足特定的需要，本领域的技术人员将容易确认对上面描述的多轴向椎弓根螺钉所作出的改变和变形的可能性，但是，所有这些改变和变形都落在所附的权利要求限定的保护范围以内。
为此，所有部件例如螺钉体、螺钉头部或凹口槽的表面都设有合适的粗糙度用于提高紧握效果。

Claims (13)

1.多轴向椎弓根螺钉(1)，其包括：从近端孔(20)纵向延伸至远端孔(21)的接收头部(2)，所述接收头部(2)包括横向U型通道(22)，其开口在所述远端孔(21)的周边；穿过所述近端孔(20)的杆部(3)，其带螺纹部分(30)在所述接收头部(2)外面，以及可旋转地包含于所述接收头部(2)内的膨出末端(31)；包含于所述接收头部(2)内并与所述膨出末端(31)可配对的锁定插入(4)，所述锁定插入(4)可移动地处于锁定位置内，其中其相对于所述接收头部(2)锁定所述膨出末端(31)；与远端孔(21)配合的固定装置(5)，其用于锁定所述横向U型通道(22)内接收的连接杆(200)，其特征在于：所述接收头部(2)具有至少一个侧孔(42)，所述侧孔(42)暴露所述锁定插入(4)的接触表面(41)用于使外部压力装置作用在所述接触表面(41)上以将所述锁定插入(4)保持在其锁定位置内，以及其中具有由完全穿过所述接收头部(2)的通孔限定的两个侧孔(42)；所述锁定插入(4)包含于所述通孔内。
2.根据权利要求1所述的多轴向椎弓根螺钉，其中所述锁定插入(4)具有细长的形状，其两个侧臂(44)延伸穿过所述侧孔(42)，并不突出到所述接收头部(2)外，所述侧臂(44)的远侧限定所述接触表面(41)。
3.根据权利要求2所述的多轴向椎弓根螺钉，其中所述侧孔(42)限制所述锁定插入(4)的侧臂(44)沿远端方向移动。
4.根据权利要求1-3任一项所述的多轴向椎弓根螺钉，其中所述接收头部(2)包括开在所述通孔上的至少一个侧向纵槽(26)，所述至少一个侧向纵槽(26)限定了用于外部压力装置的纵向路径。
5.根据权利要求1-4任一项所述的多轴向椎弓根螺钉，其中限定所述侧孔(42)的所述通孔沿相对于所述U型通道(22)的正交轴延伸。
6.根据权利要求3所述的多轴向椎弓根螺钉，其中限定所述侧孔(42)的所述通孔相对于所述U型通道(22)很近地偏置。
7.根据前面的权利要求任一项所述的多轴向椎弓根螺钉，其中所述接收头部(2)包括意图用于与专用设备(100)配合的多个结构，所述专用设备(100)以所述外部压力装置为特征。
8.根据权利要求7所述的多轴向椎弓根螺钉，其中所述意图用于与所述专用设备(100)配合的结构为凹口(24)，所述凹口(24)设在所述接收头部(2)的侧向周边的斜边(25)附近。
9.根据前面的权利要求任一项所述的多轴向椎弓根螺钉，其中所述接触表面(41)基本是平的。
10.根据前面的权利要求任一项所述的多轴向椎弓根螺钉，其中与所述接触表面(41)相对的所述插入(4)的配合表面(43)是凹的。
11.固定系统工具箱，其包括前面的权利要求任一项所述的至少一个多轴向椎弓根螺钉(1)、适于包含在所述横向U型通道(22)内的至少一个连接杆(200)，以及含有适于作用在所述接触表面(41)上的外部压力装置。
12.根据权利要求11所述的固定系统工具箱，其中所述锁定设备(100)包括适于夹住所述多轴向椎弓根螺钉(1)的接收头部(2)的侧叉(103)，所述外部压力装置由相对于所述侧叉(103)可滑动地安装的压力臂(101)限定。
13.根据权利要求12所述的固定系统工具箱，其中所述侧叉(103)包括意图与所述接收头部(2)的凹口(24)配合的内部突出的销(104)，用于固定所述锁定设备(100)和所述多轴向椎弓根螺钉(1)的接收头部(2)之间的连接。
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