CN103169532B - 多轴骨锚固装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种多轴骨锚固装置，包括：锚固元件，其具有柄部和头部，头部具有包括最大外径的球形外表面部分；接收部件，其具有顶端和底端、通道、腔孔，和用于在底端接收头部的容座部分，至少两个周向分开的凹陷设在容座部分中；压力元件，具有头部接触表面部分，其中头部接触表面部分包括至少两个周向分开的凸耳，凸耳沿着包括最大外径的头部的区域在轴向方向上延伸；其中头部相对于接收部件可枢转并且能够被固定在一定角度，并且其中压力元件被构造成仅仅在凸耳的区域中具有相对于头部的尺寸不足，使得当压力元件置于头部上时，头部由球形外表面部分和凸耳之间的摩擦夹紧，并且其中凸耳被构造成至少部分地延伸到凹陷中。

Description

多轴骨锚固装置
技术领域
本发明涉及一种用于将稳定杆锚固在骨中或椎骨中的多轴骨锚固装置。所述骨锚固装置包括锚固元件、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的接收部件。所述锚固元件可枢转地保持在所述接收部件中的容座中并且可以通过经由布置在所述接收部件中的压力元件将压力施加到所述头部上被固定在一定角度。所述锚固元件具有头部，所述头部具有包括最大外径的球形外表面部分，并且所述压力元件包括头部接触表面部分，所述头部接触表面部分包括当所述压力元件置于所述头部上时沿着包括所述头部的所述最大外径的区域延伸的至少两个周向分开（distinct）的凸耳。所述压力元件具有在所述凸耳的区域中的相对于所述头部的尺寸不足，使得所述头部由所述头部和所述凸耳之间的摩擦夹紧并且在最后锁定所述头部之前使得所述锚固元件保持在期望的角位置。
背景技术
US 2004/0267264A1描述了一种多轴固定装置，其中多轴骨螺钉包括接合元件，所述接合元件适合于提供球形头部和接收元件之间的足够摩擦以在将球形头部锁定在接收元件内之前能够将柄部保持在期望的角取向。接合元件例如由围绕头部的敞开卡环或由设在压缩帽处以摩擦地接合球形头部的弹簧元件或由设在压缩帽中的狭槽实现。
发明内容
本发明的目的是提供一种骨锚固装置，其允许手术期间的改善操作，同时保证安全固定，并且其同时制造简单。
该目的由根据权利要求1所述的锚固装置实现。在从属权利要求中给出了更多的改进。
使用该骨锚固装置可以实现头部相对于接收部件处于期望角位置的略微夹紧而不锁定头部。这允许将接收部件保持在可调节的角位置。在该状态下，压力元件将预负荷施加到头部上，其中头部未被锁定，但是防止自由枢转。当头部被暂时夹紧时，便于接收部件相对于杆的对准和杆的插入，特别是在多个骨锚固器必须连接到杆的情况下。当杆准备好插入接收部件中时，在不完全松开头部的情况下杆的调节仍然是可能的。
可以通过考虑压力元件和头部之间的期望摩擦力相对于头部确定压力元件的尺寸而精确地预先限定由压力元件施加到头部上的预负荷的量。
该骨锚固装置制造简单并且在头部、接收部件和压力元件相对于彼此的公差方面不严格。
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示出了根据第一实施例的多轴骨锚固装置的透视分解图。
图2示出了处于已组装状态的骨锚固装置的透视图。
图3示出了处于已组装状态的多轴骨锚固装置的横截面图，该横截面在垂直于杆轴线的平面中获得。
图4示出了骨锚固装置的俯视图。
图5示出了处于已组装状态的骨装置的横截面图，该横截面沿着图4中的线A-A获得。
图6示出了图5的一部分的放大图。
图7示出了多轴骨锚固装置的接收部件的透视图。
图8示出了图7的接收部件的侧视图。
图9示出了接收部件的俯视图。
图10示出了接收部件的横截面图，该截面沿着图9中的线B-B获得。
图11a）示出了压力元件的侧视透视图。
图11b）示出了图11a）的放大部分。
图12示出了压力元件的透视图。
图13示出了压力元件的俯视图。
图14示出了沿着图13中的线C-C的压力元件的横截面图。
图15示出了骨锚固装置的一部分的放大横截面图，其中压力元件还未将压力施加到头部上。
图16示出了骨锚固装置的一部分的放大横截面图，其中压力元件将压力施加到头部上。
具体实施方式
大体上在图1和2中显示的根据第一实施例的多轴骨锚固装置包括具有螺纹柄部2和头部3的呈螺钉元件的形式的骨锚固元件1。头部3成形为球段，该球段具有包括球的赤道或最大直径E的尺寸。在它的自由端部头部3具有用于与工具接合的凹陷4。该骨锚固装置还包括用于将螺钉元件1连接到杆100的接收部件5。压力元件6在接收部件中布置在头部3的顶部上。为了将杆100固定在接收部件中并且为了将压力施加到头部上提供呈与接收部件5配合的外锁定元件8和与外锁定元件8配合的内锁定元件9的形式的锁定装置7。
特别地如图3至10中所示，接收部件5为大致圆柱形并且具有顶端5a、底端5b和从顶端5a朝着底端5b延伸的腔孔51，该腔孔具有腔孔轴线C。在底端5b，提供容座部分52以用于容纳头部3。容座部分52为球形，具有的半径大致对应于头部3的半径使得头部3由容座部分支撑并且允许头部3类似于球窝接头在容座部分52中枢转。容座部分52还与腔孔51连通并且具有开52b，骨锚固元件的柄部2可以延伸通过所述开口。容座部分52在至腔孔51的过渡部处的内径大于头部的外径并且小于腔孔51的内径使得边缘部分52a形成于腔孔51和容座部分52之间。内螺纹54邻近顶端5a设在接收部件处以用于与锁定装置7的外锁定元件8配合。
如所示实施例中所示，接收部件5用作长头部接收部件，具有延长腿部并且包括在离第一端部5a一定距离处的预定断裂点5c，所述预定断裂点允许断裂第一端部5a和预定断裂点5c之间的部分。这样的长头部接收部件例如可以用于微创手术。应当注意的是，接收部件5也可以被设计成没有长头部，在这样的情况下第一端部5a近似地位于预定断裂点5c处。
在接收部件的下部分中，例如通过切除接收部件的一部分而形成倾斜下表面5d以允许锚固元件1以更大的角向一侧枢转。代替倾斜下端，接收部件可以被设计成具有允许在所有方向上的对称成角的对称下端。
在容座部分52中，提供多个周向分开的凹陷55。凹陷55为大致球段形，具有的半径明显小于容座部分52的半径。例如，如实施例中所示，四个凹陷55形成于容座部分中，在圆周方向上靠近U形凹陷53的两个端部并且在杆轴线的方向上看在U形凹陷两侧布置。凹陷55局部地扩大容座部分的直径并且用于为下面所述的压力元件的一部分提供容纳空间。
压力元件6形成整体。它是大致圆柱形结构并且具有允许它在轴向方向上在接收部件5的腔孔51中移动的外径。压力元件6具有顶端6a和底端6b。在顶端6a设有大致U形凹陷61，所述凹陷被构造成在其中接收杆100。凹陷61的深度大于杆100的直径使得当插入杆时由凹陷形成的自由腿部延伸到杆100的表面之上。
在底端6b，提供用于在其中接收头部3的球形凹陷62。球形凹陷62的半径略大于头部3的半径使得头部3容易地配合到凹陷62中。在底端6b有在圆周方向上大致等距间隔的四个缺口，由此提供四个凸耳63。凸耳63具有在侧视图中（例如在图11a）中）看到的近似V形，其中自由端部是平坦的或圆形的。然而，凸耳的外部轮廓不限于实施例中所示的形状。例如，凸耳可以为矩形或U形或以另外方式成形。凸耳63靠近凹陷61的两个端部布置到U形凹陷61的左侧和右侧，对应于接收部件5中的凹陷55的位置。凸耳63的长度和球形凹陷62的深度使得当压力元件安装到头部3上时凸耳63延伸超出球形头部3的具有最大外径E的区域。特别地参考图11b）凸耳63均具有邻近球形凹陷62的第一部段63a和从第一部段延伸到凸耳的自由端部的第二部段63b。第一球形部段63a的内径D1等于或大于与其接触的头部3的球形外表面部分的外径。第二球形部分63b的内径D2略小于头部的球形表面部分最大外径E，例如它近似地为小1%至2%，使得压力元件6具有在凸耳63的第二球形部分63b的区域中的相对于头部的略微尺寸不足。在压力元件6置于头部3上之前存在尺寸不足。它可以取决于实际尺寸并且也取决于所使用的材料。当压力元件6置于头部3上时，头部3必须经过第二球形部分63b以移动到球形凹陷62中，由此略微膨胀第二球形部分63b。因此，压力元件6被构造成通过由凸耳63施加到头部上的摩擦力保持头部。可以通过以适当方式设计凸耳（特别是第二球形部分63b）的尺寸来调节摩擦力的强度。
此外，压力元件6具有用于允许用工具接近螺钉头部3的同轴腔孔64。
骨锚固装置的所有部件由身体相容材料制造、例如诸如的身体相容金属、例如诸如镍钛诺（Nitinol）的身体相容合金，或诸如聚醚醚酮（PEEK）的身体相容塑料材料，或这些材料的组合。所述部件可以全部由相同材料或不同材料。
在预组装状态下使用骨锚固装置。在预组装状态下，骨锚固元件1的头部3保持在容座52中使得头部可以在容座52内枢转并且柄部延伸通过下开口52b。压力元件置于头部3上，如图15和16中所示。首先，如图15中所示，压力元件6与接收部件5对准使得U形凹陷53和61对准。凸耳63处于容座部分52中的凹陷55的圆周位置处。压力元件6然后朝着接收部件的底端5b移位使得凸耳63的第二球形部分63b压在包括头部3的最大直径E的球形表面部分上。由此，凸耳略微向外扩展直到头部3配合到球形凹陷62和凸耳的第一球形表面部分63a中。凹陷55为凸耳63的扩展提供空间。凸耳不接合凹陷的壁使得不会发生压力元件卡塞在接收部件5内。
如图16中所示，头部3在一定接触面积上接触球形凹陷62和凸耳63。在包括头部的最大外径E的区域中凸耳将预负荷施加到头部上使得头部由凸耳63所施加的摩擦力夹紧。压力元件可以通过经由图3中所示的压接（crimp）腔孔70使它压接而初步保持在该位置。
在使用中，至少两个骨锚固装置锚固在骨部分或椎骨中。然后接收部件对准以具有用于插入杆100的正确取向。由于头部暂时被夹紧以用于枢转接收部件，因此必须例如手动地施加力以克服夹紧力直到每个接收部件具有正确取向。当所有接收部件对准时，插入连接骨锚固装置的杆并且上紧锁定装置7。使用仅仅在顶端6a处将压力施加到压力元件6上的外锁定元件8，头部3的角位置被锁定。使用仅仅将压力施加到杆100上的内锁定元件7，杆被固定。
上述实施例的修改是可能的。例如，凸耳的数量和位置可以变化。用于将压力元件初步固定在接收部件内的其它手段是可想到的。例如，代替压接，接收部件可以由防止压力元件通过接收部件5的顶端5a脱离的接收部件和压力元件的接合部分的作用保持。
对于锚固元件，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、空心螺钉、具有不同螺纹形状的螺钉、钉等。头部和柄部可以是彼此可连接的独立部分。
可以使用各种类型的接收部件，特别是具有不同锁定装置的接收部件。例如，代替两部分式锁定装置，可以使用同时锁定杆和头部的整体锁定装置，例如内螺钉。此外，外螺母、外帽、卡口锁定装置等也是可能的。凹陷55可以具有另一种形状，例如矩形或U形。
在另一个修改中，接收部件被构造成允许从底端引入螺钉元件。

Claims (14)

1.一种多轴骨锚固装置，其包括：
锚固元件(1)，其具有头部(3)和用于锚固在骨中的柄部(2)，所述头部具有包括最大直径(E)的球形外表面部分；
接收部件(5)，其具有顶端(5a)和底端(5b)、用于在其中接收杆的通道(12)、在所述底端(5b)的方向上从所述顶端(5a)延伸的腔孔(51)，和用于在所述底端接收所述头部的容座部分(52)，所述腔孔具有腔孔轴线(C),其中所述容座部分(52)为球形；
压力元件(6)，其在所述腔孔内布置在所述头部的顶部上，所述压力元件(6)具有接触所述头部(3)的所述球形外表面部分的头部接触表面部分(62、63)，其中所述头部接触表面部分包括至少两个周向分开的凸耳(63)，所述凸耳沿着所述头部的包括所述最大直径(E)的区域在轴向方向上延伸；
其中所述头部(3)相对于所述接收部件(5)可枢转并且能够通过经由所述压力元件(6)将压力施加到所述头部上而被固定在一定角度，并且
其中所述压力元件(6)被构造成在所述压力元件置于所述头部(3)上之前、仅仅在所述凸耳(63)的区域中具有相对于所述头部(3)的尺寸不足，所述凸耳包括球形部段(63b)，所述球形部段具有的球内径(D2)小于所述头部的所述最大直径(E)，并且其中至少所述球形部段(63b)在具有所述头部(3)的所述最大直径(E)的区域上延伸，使得当所述压力元件置于所述头部上时，所述头部由所述球形外表面部分和所述凸耳之间的摩擦夹紧，并且其中所述凸耳被构造成至少部分地延伸到设在所述接收部件中的容纳空间(55)中。
2.根据权利要求1所述的多轴骨锚固装置，其中所述容纳空间由所述容座部分(52)中的多个凹陷(55)形成。
3.根据权利要求1所述的多轴骨锚固装置，其中所述凸耳(63)均具有第一球形部段(63a)，也均具有第二球形部段(63b)，所述第一球形部段具有的球内径(D1)等于或略大于所述头部的所述最大直径(E)，所述第二球形部段具有的球内径(D2)小于所述头部的所述最大直径(E)。
4.根据权利要求1至3之一所述的多轴骨锚固装置，其中所述压力元件(6)为大致圆柱形，具有上端(6a)和下端(6b)，并且其中压力元件在其面对所述头部的下端具有球形凹陷(62)。
5.根据权利要求1至3之一所述的多轴骨锚固装置，其中除了所述凸耳(63)之外，所述头部接触表面部分(62)具有的内径等于或略大于所述头部(3)的直径。
6.根据权利要求1至3之一所述的多轴骨锚固装置，其中从所述腔孔轴线测量的所述容纳空间(55)的深度大于所述凸耳(63)的外半径。
7.根据权利要求1至3之一所述的多轴骨锚固装置，其中当所述压力元件置于所述头部(3)上时，所述凸耳(63)不与所述容纳空间(55)的内壁接触。
8.根据权利要求1至3之一所述的多轴骨锚固装置，其中提供从相对侧夹紧所述头部的至少两个凸耳(63)。
9.根据权利要求2所述的多轴骨锚固装置，其中所述凹陷(55)具有球形。
10.根据权利要求2所述的多轴骨锚固装置，其中所述凹陷(55)的数量对应于所述凸耳(63)的数量。
11.根据权利要求1至3之一所述的多轴骨锚固装置，其中所述凸耳(63)具有朝着自由端部缩窄的大致V形轮廓。
12.根据权利要求2所述的多轴骨锚固装置，其中所述接收部件(5)具有杆接收通道(53)，并且所述压力元件(6)具有杆接收通道(61)，并且其中当所述接收部件的杆接收通道和所述压力元件的杆接收通道对准时所述凸耳(63)布置在所述凹陷(55)的位置。
13.根据权利要求1至3之一所述的多轴骨锚固装置，其中提供锁定装置(7)，所述锁定装置与所述接收部件(5)协作以将所述头部(3)锁定在所述容座(52)中并且将所述杆(100)固定在所述通道(12)中。
14.根据权利要求8所述的多轴骨锚固装置，其中，所提供的多个凸耳在圆周方向上等距间隔。
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