CN102988105B - 具有增大枢转角的多轴骨锚固装置 - Google Patents

Abstract

提供一种多轴骨锚固装置，包括：骨锚固元件，具有用于锚固在骨中的柄部和头部；接收部件，用于将杆联接到骨锚固元件；接收部件包括：杆接收部分，具有第一端部和第二端部以及具有底部用于在其中接收杆的凹陷，头部接收部分，具有第一端部和具有界定边缘的敞开第二端部以及与敞开第二端部连通的、用于引入头部的中空内部部分，头部接收部分是挠性的，从而允许引入并且夹紧头部；锁环，围绕头部接收部分安装；其中头部在头部接收部分中可枢转，并且可通过借助于锁环挤压头部接收部分锁定在一角度；其中界定边缘被配置成允许锚固元件在界定边缘的第一位置比在其第二位置以更大的枢转角枢转；并且头部接收部分可旋转地连接到杆接收部分。

Description

具有增大枢转角的多轴骨锚固装置

技术领域

本发明涉及一种具有增大枢转角的多轴骨锚固装置。所述多轴骨锚固装置包括用于锚固在骨中的骨锚固元件和用于将稳定杆联接到所述骨锚固元件的接收部件。所述接收部件包括用于接收所述杆的杆接收部分和头部接收部分，所述头部接收部分是挠性的，从而允许引入并且夹紧所述骨锚固元件的头部。提供锁环以用于挤压所述接收部件的所述头部接收部分以锁定所述头部。所述头部接收部分的界定边缘被配置成允许所述锚固元件在所述界定边缘的第一位置比在所述界定边缘的第二位置以更大的枢转角枢转。所述头部接收部分相对于所述杆接收部分可旋转使得可以选择所述更大枢转角的取向。

背景技术

在US6,736,820中描述了具有增大枢转角的多轴骨锚固装置。该骨锚固装置包括骨螺钉和接收部件，所述接收部件具有用于骨螺钉的头部的容座。螺钉元件可以向至少一侧枢转增大角，原因是限定接收部件的自由端部的边缘是不对称结构。

在US2005/0080415A1中描述了另一种多种骨锚固器。该骨锚固器具有主体元件，该主体元件具有用于接收杆的U形通道和用于接收锚固元件的头部的可挤压凹陷使得锚固元件初始可以相对于主体元件多轴地成角，并且还具有可滑动地围绕主体元件布置并且能够围绕头部挤压凹陷的轴环。主体元件的下界定边缘可以包括沉头区域，从而当锚固元件朝着沉头区域定向时允许增加的成角。

US 2007/0118123A1描述了一种具有增加成角的多轴骨锚固器。该多轴骨锚固器具有锁定元件，所述锁定元件成形并且配置成在将锚固元件加压锁定在锚固器头部内之前允许锚固元件（例如螺钉和钩）成大角围绕骨锚固器的中心轴线多轴地旋转。

尽管上述的多轴骨锚固装置提供在特定取向上的增大成角，但是仍然需要在设计的简单性和应用的广泛性方面改进的多轴骨锚固装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有增大枢转角的多轴骨锚固装置，该多轴骨锚固装置通过同时提供安全锁定具有小尺寸，并且可以用作模块化系统。

该目的由根据权利要求1所述的多轴骨锚固装置实现。在从属权利要求中给出了更多的改进。

该骨锚固装置是底部装载式多轴骨锚固装置，其中锚固元件可以从接收部件的底部插入接收部件中。该骨锚固装置可以由制造商交付为预组装的接收部件和锁环以及独立于它们的一个或多个骨锚固元件。由此，具有不同直径、螺纹形状或其它特征的各种柄部可以在特定临床状况下根据实际临床需要与接收部件组合。这给予外科医生众多植入物的选择。

通过模块化，可以减小库存的成本。

由于可以在围绕接收部件的中心轴线的360°的范围内选择增大枢转角，因此该骨锚固装置可以用于各种应用中。从笔直位置测量，骨锚固元件相对于接收部件的最大枢转角等于或大于45°。例如可以在包括杆轴线和柄部轴线的平面中或者相对于杆轴线成90°或成任何其它角度选择增大枢转角的取向。这使该骨锚固装置特别适合于侧块固定（例如颈椎）的应用。

该骨锚固装置的设计允许进一步减小在高度方面以及在直径方面的尺寸，这使它特别适合于需要小尺寸锚固装置的应用，例如在颈椎手术的领域或骨手术的儿科应用、创伤和微创应用中。

附图说明

更多特征和优点将借助于附图从实施例的描述变得明显。

在附图中：

图1示出根据第一实施例的多轴骨锚固装置的分解透视图。

图2示出处于已组装状态的图1的多轴骨锚固装置的透视图。

图3示出多轴骨锚固装置的横截面图，该截面垂直于杆轴线获得，骨锚固元件处于第一枢转位置。

图4示出多轴骨锚固装置的横截面图，该截面垂直于杆轴线获得，骨锚固元件处于第二枢转位置。

图5示出根据图1的多轴骨锚固装置的接收部件的杆接收部分的透视图。

图6示出从接收部件的杆接收部分下方看的透视图。

图7示出接收部件的杆接收部分的横截面图，该截面垂直于杆轴线获得。

图8示出接收部件的杆接收部分的侧视图。

图9示出接收部件的杆接收部分旋转90°的侧视图。

图10示出接收部件的杆接收部分的俯视图。

图11示出从图1的多轴骨锚固装置的接收部件的头部接收部分下方看的透视图。

图12示出从接收部件的头部接收部分的上方看的另一个透视图。

图13示出接收部件的头部接收部分的横截面图。

图14示出接收部件的头部接收部分的侧视图。

图15示出旋转90°的图14的接收部件的侧视图。

图16示出从接收部件的头部接收部分上方看的视图。

图17示出具有组装步骤（没有锁环）的接收部件的分解透视图。

图18示出接收部件的已组装的杆接收部分和头部接收部分的透视图。

图19示出锁环的透视图。

图20示出锁环的横截面图，该截面沿着图19中的线A-A获得。

图21示出根据第二实施例的多轴骨锚固装置的没有锁环的接收部件的分解透视图。

图22示出处于已组装状态的图21的没有锁环的接收部件的透视图。

图23示出没有锁环的图21的已组装的接收部件的横截面图，该截面垂直于杆轴线获得。

图24示出根据多轴骨锚固装置的第三实施例的没有锁环的接收部件的透视分解图。

图25示出处于已组装状态的图24的接收部件的透视图。

图26示出图24的接收部件的横截面图，该截面垂直于杆轴线获得。

具体实施方式

如图1至4中所示，根据第一实施例的多轴骨锚固装置包括呈骨螺钉的形式、具有螺纹柄部2和部分球形头部3的骨锚固元件1。头部3具有用于与工具接合的凹陷4。骨锚固装置还包括接收部件5，该接收部件用于接收杆6以将它连接到骨锚固元件1。此外，呈内螺钉或固定螺钉（set screw）的形式的封闭元件7被提供以用于将杆6固定在接收部件5中。另外，骨锚固装置包括锁环8以用于将头部3锁定在接收部件5中。

在图1至16中还可以看到，接收部件5包括可旋转地彼此连接的杆接收部分9和头部接收部分19。杆接收部分9为大致圆柱形并且具有第一端部9a和相对的第二端部9b以及穿过其中的对称中心轴线C。杆接收部分9具有设在第二端部9b的同轴第一腔孔10。第一腔孔10的直径小于骨锚固元件的头部3的直径。杆接收部分9还包括从第一端部9a延伸到离第二端壁9b一定距离处的同轴第二腔孔11以及与第一腔孔10和第二腔孔11连通的同轴第三腔孔11a。第二腔孔11的直径大于杆16的直径。大致U形凹陷12设在从第一端部9a延伸到第二端部9b的杆接收部分9中，U形凹陷的直径略大于杆的直径使得杆6可以置于凹陷中并且在其中被引导。借助于U形凹陷12形成自由腿部12a、12b，内螺纹13设在所述自由腿部上。内螺纹13可以是公制螺纹、平螺纹（flat thread）、负角螺纹、锯齿状螺纹或者可以具有任何其它螺纹形状。优选地，使用诸如平螺纹或负角螺纹的螺纹形状，当拧入内螺钉7时上述螺纹形状防止腿部12a、12b的张开。U形凹陷的高度使得杆6和内螺钉7可以插入腿部之间。在凹陷12的底部和腿部12a、12b之间，设有形成第二腔孔11的端部的平部段14。

在第二端部9b，提供在直径上彼此相对的两个缺口15。缺口15从第二端部9b延伸到U形凹陷12的底部中。缺口15被配置成接收如下所述的锁环8的一部分。

在缺口的各侧设有销孔16，该销孔平行于由凹陷12形成的通道的纵轴线L延伸通过接收部件5的杆接收部分9。销孔16具有这样的尺寸使得它们沿着圆周长度突出到第一腔孔10中，由此形成开口17，特别地如图6中所示。如图1至4中所示设有两个销18，所述销被配置成分别插入销孔16中。销18的长度使得在插入位置它们不突出到接收部件5的杆接收部分9的外表面之外。当插入销18时销的一部分18a通过开口17突出到第一腔孔10中，由此减小在开口17的位置处的第一腔孔10的直径。销具有圆形横截面。所以，通过开口突出的部分18a大致具有部分椭圆面体（ellipsoid）的形状。

接收部件的头部接收部分19提供用于骨锚固元件1的头部3的容纳空间。头部接收部分19具有面对杆接收部分9的第二端部9b的第一端部19a，和第二端部19b，以及同轴通孔19c。具有圆周凹槽21的大致圆柱形部分20邻近第一端部19a。圆柱形部分20的外径与接收部件5的杆接收部分9的第一腔孔10的内径相同或略小，使得圆柱形部分20配合在第一腔孔10中。当插入销18时凹槽21的直径大致对应于在开口17处的第一腔孔10的内径，特别如图3和4中所示。

头部接收部分19还具有朝着第二端部19b加宽的锥形外表面部分22。另外，形成用于骨锚固元件1的部分球形头部3的容纳空间的内部中空球形部段23形成于头部接收部分19中。内部中空球形部段23被配置成从涵盖包括头部3的最大直径的区域的一侧包围骨锚固元件的头部。

特别地在图11至16中可以看到，提供通到第二部分的第二端部19b的多个狭缝24。狭缝24终止于离第二端部19b一定距离处。通过为多个所述狭缝设置合适尺寸，赋予头部接收部分期望的弹性。头部接收部分16的弹性使得锚固元件1的头部3可以通过膨胀头部接收部分被插入，并且通过挤压头部接收部分24而被夹紧。

界定第二端部19b的边缘是不对称的。在所示的实施例中，这由内部中空空间23处的沉头或凹陷区域25实现。由此，锚固元件可以在凹陷区域25的位置相对于笔直位置（当锚固元件1的锚固轴线与接收部件5的中心轴线C同轴时）枢转到较大枢转角α1（图3），相比之下，在相反方向上枢转到较小枢转角α2（图4）。所以，凹陷区域25限定相对于杆接收部分9的增大枢转角的位置。

图17和18中示出组装接收部件5。首先，在步骤a）中从第一部分的第二端部9b将头部接收部分19引入杆接收部分中，直到头部接收部分用它的第一端部19a抵接第一腔孔10的端部（图3和4）。然后，在步骤b）中将销18引入销孔16中使得它们部分地通过开口17延伸到凹槽21中。由此，头部接收部分19连接到杆接收部分9使得头部接收部分不会掉出。由于销18类似于部分椭圆面体延伸通过开口17，因此销能够在凹槽21中移动。这使头部接收部分19相对于杆接收部分9可旋转。通过在顺时针或逆时针方向上相对于杆接收部分9旋转头部接收部分19，凹陷区域25的取向相对于杆轴线的取向可以在零到360°之间的任何角度进行选择。

现在将参考图19和20描述锁环8。锁环8具有大致圆柱形外表面，该外表面具有的外径不从接收部件5的杆接收部分9的外表面突出或仅仅略微向外突出。锁环8在轴向方向上的高度小于接收部件5的头部接收部分19的高度，使得如图3和4中所示，当锁环8处于夹紧头部3的位置时在锁环8和杆接收部分9的第二端部9b之间有距离。

锁环8在它的内侧具有弯曲内部表面部分8a。曲率（curvature）朝着锁环的中心。弯曲表面部分8a可以具有球形曲率。曲率的其它类型也是可能的。锁环的内径使得锁环8可以沿着头部接收部分19的外部锥形表面部分22滑动，由此当向下滑动时逐渐地挤压头部接收部分19。

此外，锁环8在它的面对第二端部9b的一侧上包括彼此在直径上相对定位的突起81。突起81具有这样的高度使得当锁环8处于还未夹紧头部3的位置时，突起突出到大致U形凹陷12的底部之上并且延伸到缺口15中。突起的自由端部82可以是弯曲的，特别地以可以对应于杆6的曲率凹形地弯曲。锁环围绕接收部件5的头部接收部分19布置使得突起81位于凹陷12的位置。由此，当未插入杆时通过缺口15突出到凹陷12中的突起81防止锁环8旋转。

锁环8从第二部分的第二端部19b进行安装。当它处于抵接第二端部9b的最上部位置时，头部接收部分19仍然相对于杆接收部分9可自由旋转。

头部接收部分19的挠性和敞开第二端部19b处的头部接收部分19的尺寸允许通过从第二端部19b将锁环组装到头部接收部分19上而安装锁环8。由于头部接收部分19的外径小于杆接收部分9的外径，因此锁环8仅仅在径向方向上微小地突出到杆接收部分之外。

锁环8在由用作限位件的、接收部件的杆接收部分9的第二端部9b限定的第一位置和靠近头部接收部分19的第二端部19b的第二位置之间可移动。在第二位置，通过挤压头部分而锁定头部3。头部接收部分19的锥形外表面22防止锁环8在第二端部19b的方向上脱离。

内螺钉7具有对应于设在腿部上的内螺纹13的螺纹。如果使用防止腿部张开的螺纹形状，单封闭元件（例如内螺钉7）就足够了。这减小骨锚固装置在径向方向上的尺寸。

接收部件5、锁环8、内螺钉7和骨锚固元件1由生物相容材料（例如钛或不锈钢）或由生物相容合金（例如镍钛合金，例如镍钛诺）或由生物相容塑料材料、例如聚醚醚酮（PEEK）制造。这些部件可以由相同或不同材料制造。

可以以若干方式使用骨锚固装置。在一种使用方式中，骨锚固元件1、接收部件5和锁环8是预组装的。接收部件的头部接收部分19旋转到期望位置使得限定增大枢转角的取向的凹陷区域25处于期望取向的位置。骨锚固元件然后插入骨中，其中接收部件安装在骨锚固元件上。可以用工具通过第一、第二和第三腔孔接近头部的凹陷4。锁环处于接近杆接收部分9的第二端部9b的第一位置，在该位置它不夹紧头部3。接收部件5的挠性头部接收部分19产生在中空部分23的内表面上具有小的交搭的微小预张力。所以，接收部件5在特定角位置摩擦地保持在头部3上。然后可以手动地对准接收部件5以接收杆6。一旦实现杆相对于其它骨锚固装置的正确位置，将内螺钉7拧接在腿部之间直到它挤压在杆6上。将杆压入U形凹陷的底部中，由此分别接合突起81的自由端部82，并且向下移动锁环8。当锁环8朝着头部接收部分19的第二端部19b移动时，它挤压头部接收部分19并且夹紧头部3。内螺钉的最后上紧同时锁定杆和头部。

在另一种使用方式中，仅仅接收部件5和锁环8是预组装的。骨锚固元件3从各种骨锚固元件选择并且引入中空内部部分23中，同时锁环处于它接近杆接收部分的第二端部9b的位置。这允许从可以在锚固部段的直径、长度和其它特征上不同的各种骨锚固元件中选出合适的骨锚固元件。因此，提供一种模块化系统，其包括接收部件和多个骨锚固元件，然后可以多样地选择骨锚固元件。也可能提供具有用于各种增大枢转角的不同凹陷区域25的多个接收部件。借助于模块化，骨锚固装置的应用领域被扩大。

在又一种使用方式中上紧内螺钉以锁定头部和杆。其后，松动内螺钉以允许杆的进一步调节。头部由于将锁环8保持就位的摩擦力保持暂时夹紧。

图21至23示出与第一实施例的区别在于接收部件的多轴骨锚固装置的第二实施例。根据第二实施例的接收部件5’包括用于接收杆6的杆接收部分9’和用于接收骨锚固元件1的头部3的头部接收部分19’。与第一实施例相同的部分和子部分用相同的附图标记指示并且将不重复它们的描述。杆接收部分9’不具有销孔16和销18。杆接收部分9’包括在离第二端部9b一定距离处的圆周凹槽30。头部接收部分19’包括靠近第一端部19a的用于容纳开口环50的圆周凹槽21’。开口环50是具有圆形横截面的环，并且是敞开的，即，具有间隙51，其中圆形该横截面大致对应于凹槽30的横截面。所以，开口环50具有挠性。开口环50的尺寸使得如果通过挤压开口环50闭合间隙51，则开口环50完全包含在凹槽21’内。当头部接收部分19’插入杆接收部分9’中时凹槽21’和30彼此面对。凹槽21’、30的尺寸使得当凹槽彼此面对时，存在允许开口环50在其中膨胀的空间31。

接收部件5’的组装如下。首先，挤压开口环50并且插入头部接收部分19’的凹槽21’中。然后，头部接收部分19’与开口环50一起从第二端部9b插入杆接收部分9’中。当第一端部19a抵接第一腔孔10的端部时，凹槽21’、30彼此面对并且开口环50膨胀。由此，防止头部接收部分19’掉出。同时，头部接收部分19’仍然相对于杆接收部分9’可旋转以允许凹陷区域25旋转到期望位置。

锁环8的安装和整个锚固装置的组装与第一实施例中相同。

在图24至26中示出多轴骨锚固装置的第三实施例。第三实施例在接收部件5”和开口环50’的设计上不同于第二实施例。与第二实施例相同的部分和子部分用相同的附图标记指示并且将不重复它们的描述。

第三实施例具有带矩形横截面的开口环500。而且，杆接收部分中的凹槽300和头部接收部分中的凹槽210具有矩形横截面，该矩形横截面的长边垂直于中心轴线。矩形横截面提供相比第二实施例更强的保持力。

根据第三实施例的骨锚固装置的组装和使用类似于根据第一和第二实施例的多轴骨锚固装置的组装和使用。开口环500插入凹槽210中并且被挤压。

当头部接收部分19”安装到杆接收部分9”时开口环50’膨胀到凹槽300中，原因是凹槽的尺寸使得存在间隙310。由于开口环500的矩形横截面以及凹槽210和300，在头部接收部分的旋转期间的更大摩擦力允许精确地移动以调节凹陷区域25的位置。

所述的实施例的更多修改是可想到的。例如，对于骨锚固元件，所有类型的锚固元件可以使用并且与接收部件组合。这些锚固元件例如是不同长度、具有不同直径的螺钉，套管螺钉，具有不同螺纹形状的螺钉，钉，钩等。头部和柄部也可以是彼此可连接的分开的部件。

接收部件的修改也是可能的。例如，为了生成增大枢转角，可能使用对称头部接收部分，该对称头部接收部分以倾斜方式在底部被切割，从而在更大圆周区域上生成增大枢转角。凹陷区域也可以由对称头部接收部分中的缺口实现，所述缺口提供垂直于中心轴线C的开口。

头部接收部分在杆接收部分中的旋转支撑可以以其它方式实现。第一实施例中的销和相应销孔可以在圆周方向上置于另一个位置。单一销孔和单销可能就足够了。代替销或开口环，例如可能使用球轴承。杆接收部分和头部接收部分之间的连接至少部分地是形状配合（positive-fit）连接。然而，也可以想到仅仅由摩擦配合连接实现该连接。

锁环和头部接收部分的协作外表面部分的配置可以不同于所示的实施例。例如，可能锁环的内表面也是锥形的并且与第二部分的锥形外表面协作。锁环和头部接收部分的协作表面也可以是平行的，使得头部的夹紧由锁环和第二部分之间的干涉配合实现。生成足以用于锁定头部的锁定力的任何其它配置是可想到的。

代替用于接收杆的U形凹陷，可以使用通到一侧的凹陷或者用于杆的通道可以是闭合的。包括外螺母、外帽、卡口锁定装置等的其它类型的锁定装置是可能的。

Claims (11)

1.一种多轴骨锚固装置，所述多轴骨锚固装置包括：

骨锚固元件(1)，所述骨锚固元件具有用于锚固在骨中的柄部(2)，和头部(3)；

接收部件(5、5’、5”)，用于将杆(6)联接到所述骨锚固元件(1)；所述接收部件包括：

杆接收部分(9、9’、9”)，所述杆接收部分具有第一端部(9a)和第二端部(9b)，以及具有底部用于在其中接收所述杆(6)的凹陷(12)，

头部接收部分(19、19’、19”)，所述头部接收部分具有第一端部(19a)和具有界定边缘的敞开第二端部(19b)以及与所述敞开第二端部(19b)连通的、用于引入所述头部(3)的中空内部部分(23)，所述头部接收部分是挠性的，从而允许引入并且夹紧所述头部(3)；

锁环(8)，所述锁环围绕所述头部接收部分(19)安装；

其中所述头部(3)在所述头部接收部分(19)中可枢转，并且可以通过借助于所述锁环(8)挤压所述头部接收部分(19)锁定在一角度；

其中所述界定边缘被配置成允许所述锚固元件(1)在所述界定边缘(19c)的第一位置比在所述界定边缘的第二位置以更大的枢转角枢转；

其中所述头部接收部分(19、19’、19”)可旋转地连接到所述杆接收部分(9、9’、9”)；

并且其中所述头部接收部分(19、19’、19”)包括开口到敞开第二端部(19b)的多个狭缝(24)，其中所述头部接收部分(19、19’、19”)的挠性和尺寸使得所述锁环(8)可从所述头部接收部分的敞开第二端部(19b)安装。

2.根据权利要求1所述的多轴骨锚固装置，其中所述头部接收部分(19、19’、19”)以它的第一端部(19a)连接到所述杆接收部分(9、9’、9”)的第二端部(9b)。

3.根据权利要求1或2所述的多轴骨锚固装置，其中所述头部接收部分(19、19’、19”)和所述杆接收部分(9、9’、9”)通过形状配合连接进行连接。

4.根据权利要求1或2所述的多轴骨锚固装置，其中所述头部接收部分(19、19’、19”)在其第一端部(19a)具有带圆周凹槽(21、21’，210)的圆柱形部分(20)，并且所述杆接收部分(9、9’、9”)在其第二端部(9b)具有腔孔(10)，所述圆柱形部分(20)配合在所述腔孔中。

5.根据权利要求4所述的多轴骨锚固装置，其中所述杆接收部分(9)包括至少一个销孔(16)和销(18)，所述销被定位成至少部分地延伸到所述圆周凹槽(21)中。

6.根据权利要求4所述的多轴骨锚固装置，其中所述腔孔(10)包括在其面对所述头部接收部分(19’、19”)的所述圆周凹槽(21’、210)的壁中的对应圆周凹槽(30、300)，并且其中开口环(50、500)设在所述头部接收部分的所述圆周凹槽(21’、210)中，所述开口环可以延伸到所述杆接收部分(9’、9”)的所述对应圆周凹槽(30、300)中。

7.根据权利要求1或2所述的多轴骨锚固装置，其中所述界定边缘包括凹陷区域(25)，当所述骨锚固元件枢转到凹陷区域中时所述凹陷区域提供增大的枢转角。

8.根据权利要求1或2所述的多轴骨锚固装置，其中当所述锁环(8)挤压所述头部接收部分使得所述头部被锁定时，所述头部接收部分(19、19’、19”)相对于所述杆接收部分(9、9’、9”)固定。

9.根据权利要求1或2所述的多轴骨锚固装置，其中所述接收部件(5、5’、5”)包括对称轴线(C)，所述对称轴线从所述杆接收部分(9、9’、9”)的第一端部(9a)延伸到所述头部接收部分(19、19’、19”)的敞开第二端部(19b)，并且其中所述锁环(8)沿着所述对称轴线(C)可移动。

10.根据权利要求1或2所述的多轴骨锚固装置，其中通过经由所述杆(6)将压力施加于所述锁环引起的所述锁环(8)的运动挤压所述头部接收部分直到锁定所述头部(3)。

11.根据权利要求1或2所述的多轴骨锚固装置，其中用于所述杆(6)的所述凹陷(12)是U形凹陷。