CN103083077B - 用于多轴骨锚固装置的锁定组件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种锁定组件，用于将杆固定在用于脊柱或创伤手术的多轴骨锚固装置的杆接收通道中，锁定组件包括：第一锁定元件，具有第一端部和第二端部、纵向旋转轴线以及具有外螺纹的外表面部分、穿过所述第一锁定元件的同轴腔孔、设在所述腔孔的一部分处的内螺纹以及供驱动器来旋转第一锁定元件的接合部分，第二锁定元件，具有第一端部以及相对的第二端部、具有与第一锁定元件的内螺纹配合的外螺纹的外表面部分以及当被插入骨锚固装置的杆接收通道中时防止第二锁定元件旋转的部分，其中当第一锁定元件被旋转以沿第一轴向移动时，第二锁定元件沿相反的轴向相对于第一锁定元件移动。还提供了一种多轴骨锚固装置以及用多轴骨锚固装置稳定骨的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于在脊柱或创伤手术中使用的多轴骨锚固装置的锁定组件。所述多轴骨锚固装置包括骨锚固元件，所述骨锚固元件具有待锚固在骨中的柄部、和头部。所述头部可枢转地保持在接收部中并且可以通过经由压力元件在其上施加压力而成角地固定。所述接收部具有用于接收杆的凹部，所述凹部具有大致U形横截面。此外，所述锁定组件包括与所述接收部配合并且被构造成固定所述杆的第一锁定元件、和被构造成经由所述压力元件固定所述头部的布置在所述第一锁定元件内的第二锁定元件。所述第一锁定元件具有用于驱动工具的接合结构，当旋转所述第一锁定元件时所述第二锁定元件被驱动使得可以使用具有单驱动部分的工具以顺序方式固定所述头部和所述杆。
背景技术
US2003/0100896A1描述了一种骨锚固装置，其具有柄部和与其连接以用于连接到杆的接收部。接收部具有用于接收杆的凹部，所述凹部具有U形横截面，所述凹部具有两个敞开腿部和在敞开腿部上的内螺纹。提供包括螺母构件和固定螺丝的锁定组件，所述螺母构件具有与腿部的内螺纹配合的外螺纹。螺母构件在一个端部上具有用于与螺丝工具接合的缝隙。柄部具有被可枢转地保持在接收部中的球形头部。提供压力元件，当上紧螺母构件时所述压力元件将压力施加到头部上。通过上紧固定螺丝，杆固定在接收部中。因此，杆和头部可以彼此独立地被锁定。
US7,972,364描述了一种用于将杆固定在骨锚固装置的接收部中的锁定组件，所述锁定组件包括第一锁定元件和第二锁定元件。利用第一锁定元件和第二锁定元件，可以使用具有两个驱动部分的工具独立地锁定杆和骨锚固元件的头部。
发明内容
本发明的目的是提供一种锁定组件和具有这样的锁定组件的骨锚固装置，其在使用上简单并且在某些应用中具有优点。
该目的由以下的锁定组件和以下的骨锚固装置实现。
本发明提供了一种锁定组件，用于将杆固定在用于脊柱或创伤手术的多轴骨锚固装置的杆接收通道中，所述锁定组件包括：第一锁定元件，其具有第一端部和第二端部、纵向旋转轴线以及具有外螺纹的外表面部分、穿过所述第一锁定元件的同轴腔孔、设在所述腔孔的一部分处的内螺纹以及供驱动器来旋转第一锁定元件的接合部分，第二锁定元件，其具有朝着第一锁定元件的第一端部定向的第一端部以及相对的第二端部、具有与第一锁定元件的内螺纹配合的外螺纹的外表面部分以及当被插入所述骨锚固装置的杆接收通道中时防止第二锁定元件旋转的部分，其中当第一锁定元件被旋转以沿第一轴向移动时，第二锁定元件被构造成沿相反的轴向相对于第一锁定元件移动。
本发明还提供了一种多轴骨锚固装置，其包括：骨锚固元件，其具有待锚固在骨中的柄部和头部；接收部，其联接到所述柄部并且被构造成可枢转地接收所述头部，并且具有用于接收杆的凹部，所述凹部具有大致U形横截面并且在一端具有两个敞开腿部以及在所述敞开腿部上的内螺纹；压力元件，其作用于所述头部以将压力施加到所述头部上，从而将所述头部锁定在所述接收部中；以及上述的锁定组件，其中第一锁定元件的外螺纹与所述腿部的内螺纹配合。
该锁定组件特别地可应用于多轴骨锚固装置。它允许使用具有单驱动部分的单个工具以顺序方式锁定接收部中的骨锚固元件的头部和杆。通过该顺序锁定机制，能够首先锁定头部并且其后最终锁定杆。更具体地，使用该锁定组件，首先，可以执行头部和杆的完全锁定并且其后可以松动杆的固定以执行杆的调节。由于仅仅需要具有单驱动部分的单个工具执行这些步骤，因此便于锁定组件的使用。
顺序的、独立的头部和杆固定的锁定原理不同于现有技术。外锁定元件用于杆的固定并且内锁定元件用于头部的固定。相比于外锁定元件，使用内锁定元件能够传递更大的力。所以，该锁定组件可以设计成更紧凑，这导致骨锚固元件的更紧凑和小型设计。
该锁定组件与所有现有的接收部配合，只要其在接收部的杆接收部分上具有内螺纹。所以，根据本发明的锁定组件可以与现有的锁定组件可互换地使用。
附图说明
本发明的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显示了根据实施例的具有锁定组件的骨锚固装置的透视分解图。
图2显示了图1的锁定组件的横截面图，该横截面在垂直于杆轴线的平面中获得。
图3显示了图1的锁定组件的放大透视分解图。
图4显示了图2的变型的锁定组件的透视分解图。
图5a）至5c）显示了锁定组件与多轴骨锚固装置一起使用的步骤。
具体实施方式
在图1中显示了根据实施例的多轴骨锚固装置。它包括锚固元件1，该锚固元件具有带螺纹部分的柄部2和头部3。头部3具有球形外表面部分和在与柄部2相对的一侧上的用于与工具接合的凹部4。提供接收部5以用于将骨锚固元件1联接到杆6。在接收部5中，压力元件7布置成将压力施加到骨锚固元件的头部3上。
骨锚固装置还包括锁定组件8，该锁定组件具有第一锁定元件9和联接到第一锁定元件9的第二锁定元件10。
如图1中所示，为了固定杆并且锁定头部，可以提供具有单驱动部分的工具100，该工具接合第一锁定元件9。
参考图1和图5a）至5c），接收部5具有顶端51和底端52并且具有大致圆柱形构造，纵轴线C延伸通过两个端部。与纵轴线C同轴地提供腔孔53，该腔孔从顶端51延伸到离底端52预定距离处。在底端52提供开口54，所述开口的直径小于腔孔53的直径。同轴腔孔53朝着开口54渐缩。在所示的实施例中，它同轴腔孔以球形区段55的形式渐缩。然而，区段55可以具有保证头部3可枢转地保持在接收部5中（类似于球窝接头）的功能的任何其它形状，例如圆锥形。
接收部5还包括始于顶端51并且在向着底端52的方向上延伸的U形凹部56。借助于U形凹部，形成朝着顶端52敞开并且限定用于接收杆6的通道的两个自由腿部57、58。邻近顶端51，提供包括在腿部57、58的内表面处的内螺纹59的第二同轴腔孔。在所示的实施例中，内螺纹59是具有大致水平上下螺纹面的平螺纹。任何其它螺纹形状可以用于内螺纹59，然而，减小或消除腿部的张开的螺纹形状是优选的，例如平螺纹或负角螺纹。内螺纹59具有第一螺距。
压力元件7为大致圆柱形构造，其外径尺寸被确定成允许将压力元件引入接收部5的腔孔53中并且允许在其中沿轴向移动。压力元件7具有顶端71和相对的底端72以及延伸通过两个端部并且在安装状态下与接收部5的纵轴线C相同的纵轴线C。压力元件布置在接收部中使得它的顶端71朝着接收部的顶端51定向并且底端72朝着接收部的底端52定向。在压力元件的顶端71，压力元件包括被构造成接收杆6的圆柱形凹部73。当杆6搁置止于凹部73中时，压力元件7的顶端71终止于杆6的表面下方。在压力元件7的下侧，压力元件包括与头部3的球形外表面配合的球形凹部74。此外，在压力元件中提供同轴通孔75，当骨锚固元件1和压力元件7安装到接收部5时所述同轴通孔允许接近头部3的凹部4。
特别地在图2和3中可以看到，锁定组件的第一锁定元件9是具有顶端91和底端92的固定螺丝的类型的螺丝。第一锁定元件91形成组件中的外锁定元件。在顶端91和底端92之间提供具有外螺纹93的外表面部分，所述外螺纹与接收部5的内螺纹59配合。在所示的实施例中，外螺纹93是具有对应于内螺纹59的第一螺距的第一螺距的平螺纹。同轴通孔从顶端91延伸到底端92，该通孔具有邻近底端92带有内螺纹94的部分。内螺纹94具有小于外螺纹93的第一螺距的第二螺距。内螺纹94优选地是平螺纹。因此，它能够传递高负荷。平螺纹用作内螺纹允许将第一锁定元件设计成具有有助于小型骨锚固装置的较小尺寸。邻近顶端91提供具有可由工具100接合的接合结构96的同轴圆柱形凹部95。接合结构96例如可以呈类似梅花形的同轴延伸纵向凹槽的形式。内螺纹94的第二螺距例如可以是外螺纹93的第一螺距的四分之三。第二螺距和第一螺距之间的关系被选择成使得获得接收部分5内的第一和第二锁定元件的预定前进路径。
第二锁定元件10形成组件的内锁定元件。它包括顶端101和底端102、邻近顶端101的第一部分103以及在第一部分103和底端102之间的第二部分104。第一部分103为圆柱形，具有带外螺纹103a的外表面部分，所述外螺纹与第一锁定元件9的内螺纹94配合。在图1至3所示的实施例中，外螺纹103a是平螺纹。外螺纹103a的螺距是第二螺距。第一部分103的轴向长度使得当第二锁定元件10完全接合在第一锁定元件9的通孔内时，第二锁定元件10的顶端101与第一锁定元件9的顶端91大致齐平或低于顶端91，这特别地可以在图5c）中看到。
第二部分104具有鞍状，具有两个向外和向下突出的鞍状部分104a、104b，在这两个部分之间包括大致U形凹部。鞍状部分104a、104b的长度使得当底端102与压力元件的顶端71相接触并且杆6放置在鞍状部分104a、104b和压力元件7之间时，在鞍的顶部和杆之间存在间隙107，如图5a）和5b）中所示。
参考图2和3，在每个鞍状部分104a、104b的任一侧，提供两个向外突出的边缘105或突起，即，当杆被插入时沿杆轴线的方向突出的四个边缘105。边缘105位于离底端102一定距离处并且向外突出达到这样的程度使得当第二锁定元件10安装到第一锁定元件9并且锁定组件8插入接收部5中时，边缘105防止第二锁定元件10相对于接收部5旋转。因为当第二锁定元件将旋转时边缘105使鞍状部分104的最外部分类似矩形的边缘并且因此抵靠接收部5的内螺纹59，所以能够防止这种旋转。鞍状部分104a、104b的邻近底端102的下部部分的外径小于同轴腔孔53的内径，使得鞍状部分104a、104b可以延伸到同轴腔孔53中，这可以在图5a）至5c）中看到。可以在第二锁定元件中提供小接合部分108。
可以以这样的方式预组装锁定组件8使得第二锁定元件10布置成它的第一部分103在第一锁定元件9内并且鞍状部分104以及第一部分的一部分从第一锁定元件9的底端92向外突出，如图2和3中所示。第二锁定元件10可以最初在靠近底端92设在第二锁定元件10的外螺纹103a和第一锁定元件9的内螺纹94的接触区域处的预定断裂点106（例如焊点）固定到第一锁定元件。焊点106具有这样的固定强度使得可以通过例如使用手持工具100使第一锁定元件9相对于第二锁定元件10旋转而破坏它。通过将第二锁定元件最初固定到第一锁定元件，可以在将锁定组件插入接收部中之前提供并且保持第二锁定元件和第一锁定元件的位置之间的预定高度关系。
图4显示了锁定组件的变型的实施例。锁定组件8’与前述的锁定组件的区别在于鞍状部分104在离底端102一定距离处具有四个突舌105a’，当将锁定组件插入接收部中时所述突舌防止旋转。突舌105a’具有三角形横截面。另外，不同于平螺纹，公制螺纹103a’用作外螺纹。所有其它部件与第一实施例中相同。
骨锚固装置的部分由生物相容材料制造，例如由诸如钛、不锈钢、镍钛合金（例如镍钛诺）的生物相容金属或金属合金制造或由诸如PEEK（聚醚醚酮）的生物相容塑料材料制造。这些部分可以全部由相同或不同材料制造。
锁定组件8的功能如下。如图2中所示预组装锁定组件8，其中第二锁定元件10的顶端101位于离第一锁定元件9的顶端91距离d处并且最初用焊点106进行固定。在使用中，当锁定组件插入接收部中并且鞍部104接合杆6时，第二锁定元件被阻止旋转，第一锁定元件的顺时针旋转允许第一锁定元件向下移动。因此，仅仅允许第二锁定元件向上移动。
在使用中，锁定组件和骨锚固装置如下所述地操作。首先，将包括骨锚固元件1、接收部5和压力元件7的至少两个通常预组装的骨锚固装置拧入骨或椎骨中。其后，将杆6插入接收部5的U形凹部56中。然后，将如上所述预组装的锁定组件8插入腿部57、58之间直到第一锁定元件9的外螺纹93接合设在腿部上的内螺纹59。用工具100施加到第一锁定元件9的扭矩将破坏第一锁定元件和第二锁定元件10之间的焊点106，允许第二锁定元件竖直地移动。在图5a）中显示了这种情形。第一锁定元件9还未移动完整的一圈。在该位置，鞍状部分104a、104b的底端102还未与压力元件7的顶端71接触。此外，在杆6的上表面和鞍状部分104之间存在间隙107。
然后，如图5b）中所示，在第一锁定元运动若干圈之后，第一锁定元件已向下移动。第一锁定元件9仍然未与杆6接触。同时，第二锁定元件10已向下移动较小的距离并且现在它的鞍状部分104、104b压在压力元件7的顶端71上而发生接触。由此，压力元件7将压力施加到头部3上，通过摩擦夹紧头部3。其后，骨锚固元件1可以相对于接收部保持在某个角位置。
在图5c）中可以看到，通过进一步旋转第一锁定元件9，所施加的附加扭矩导致第一锁定元件9压在杆6上并且锁定整个组件，该组件是头部3和杆6。
可以如下所述地确定锁定元件的移动路径。
第一锁定元件绝对移动路径=圈数*第一螺距
第二锁定元件绝对移动路径=圈数*(第一螺距－第二螺距)
如果第一螺距是1mm并且第二螺距是0.75mm并且圈数为1，则在一个上紧圈中，第一锁定元件向下移动1mm并且第二锁定元件向下移动0.25mm。
在头部和杆的完全锁定之后，如图5c）中所示，可以通过回旋第一锁定元件9来松动杆的固定以允许杆的调节，同时头部保持锁定。因此，在依次进行的程序中，可以通过施加具有单驱动部分的仅仅一个工具来首先锁定整个组件并且然后调节杆位置。
所述实施例的变型是可想到的。对于多轴骨锚固装置，可以使用包括可枢转地接收在接收部中的骨锚固元件和杆的任何已知的多轴骨锚固装置。作为骨锚固元件，可以使用任何已知的骨锚固器，例如螺丝、钉、钩等。第二锁定元件的第二部分和压力元件可以不同地成形，例如，压力元件不需要具有用于接收杆的圆柱形凹部，而是可以设计成具有平坦上表面。在这样的情况下，鞍状部分必须更长以接触压力元件且不在它的最高表面点处接触杆。备选地，杆被接收在压力元件中的凹部可以更深并且甚至具有这样的深度，使得压力元件的顶端71延伸到杆的表面之上。在这样的情况下，鞍状部分可以更短。
鞍状部分104可以可旋转地联接到第二锁定元件的第一部分103。第一锁定元件的内螺纹和第二锁定元件的外螺纹可以在相反方向上行进。
Claims (13)
1.一种锁定组件，用于将杆固定在用于脊柱或创伤手术的多轴骨锚固装置的杆接收通道中，所述锁定组件包括：
第一锁定元件(9)，其具有第一端部(91)和第二端部(92)、纵向旋转轴线(C)以及具有外螺纹(93)的外表面部分、穿过所述第一锁定元件的同轴腔孔、设在所述腔孔的一部分处的内螺纹(94)以及供驱动器来旋转第一锁定元件的接合部分(95、96)，
第二锁定元件(10)，其具有朝着第一锁定元件的第一端部(91)定向的第一端部(101)以及相对的第二端部(102)、具有与第一锁定元件的内螺纹(94)配合的外螺纹(103a)的外表面部分以及当被插入所述骨锚固装置的杆接收通道(12)中时防止第二锁定元件旋转的部分(105)，
其中当第一锁定元件(9)被旋转以沿第一轴向移动时，第二锁定元件(10)被构造成沿相反的轴向相对于第一锁定元件(9)移动。
2.根据权利要求1所述的锁定组件，其中第一锁定元件(9)的外螺纹(93)具有第一螺距并且第一锁定元件(9)的内螺纹(94)具有小于第一螺距的第二螺距。
3.根据权利要求1或2所述的锁定组件，其中第二锁定元件(10)具有用于在不接触所述杆的情况下接触所述骨锚固装置的压力元件(7)的接合部分(104、104a、104b)。
4.根据权利要求1或2所述的锁定组件，其中第二锁定元件(10)具有两个间隔开的突起(104a、104b)，所述突起延伸到第一锁定元件(9)的第二端部(92)之外并且被构造成接触所述骨锚固装置的压力元件。
5.根据权利要求1或2所述的锁定组件，其中第一和第二锁定元件以这样的方式预组装，使得最初防止第二锁定元件(10)相对于第一锁定元件(9)旋转。
6.根据权利要求5所述的锁定组件，其中所述锁定组件在所述第一和第二锁定元件预组装的情况下包括能够通过相对于第二锁定元件使第一锁定元件旋转而破坏的预定断裂点(106)。
7.根据权利要求5所述的锁定组件，其中所述锁定组件(8)被构造成当插入所述骨锚固装置的杆接收部中时并且当第一锁定元件(9)被旋转时作为整体移动。
8.根据权利要求1或2所述的锁定组件，其中第二锁定元件(10)被构造成锁定所述骨锚固装置的头部(3)。
9.根据权利要求1或2所述的锁定组件，其中第一锁定元件(9)被构造成锁定所述杆(6)。
10.根据权利要求1或2所述的锁定组件，其中第一锁定元件的内螺纹(94)和第一锁定元件(9)的外螺纹(93)沿相反方向行进。
11.根据权利要求1或2所述的锁定组件，其中第一锁定元件的内螺纹(94)是平螺纹。
12.根据权利要求1或2所述的锁定组件，其中第二锁定元件(10)相对于第一锁定元件(9)的运动导致以顺序方式锁定所述所述骨锚固装置的头部(3)和所述杆(6)。
13.一种多轴骨锚固装置，其包括：
骨锚固元件(1)，其具有待锚固在骨中的柄部(2)、和头部(3)；
接收部(5)，其联接到所述柄部并且被构造成可枢转地接收所述头部，并且具有用于接收杆(6)的凹部(12)，所述凹部具有大致U形横截面并且在一端具有两个敞开腿部(57、58)以及在所述敞开腿部上的内螺纹(59)；
压力元件(7)，其作用于所述头部(3)以将压力施加到所述头部上，从而将所述头部锁定在所述接收部中；以及
根据权利要求1至12之一所述的锁定组件(8)，其中第一锁定元件(9)的外螺纹(93)与所述腿部的内螺纹(59)配合。
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