CN103179913A - 防倒转脊椎装置 - Google Patents

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Abstract

一种防倒转脊椎装置，包括可变长度构件，其包括防倒转机构，防倒转机构具有这样的运转构造：其允许可变长度构件在一个方向的长度发生变化，并且防止可变长度构件在相反方向上的长度发生变化，其中可变长度构件包括用于与骨附接的万向接头附接构件，万向接头附接构件允许附接构件围绕多于一个枢轴进行枢转运动。

Description

防倒转脊椎装置
技术领域
本发明总体涉及一种脊椎植入物和假体，并且具体地，本发明涉及一种具有防倒转机构且还具有锁定位置和释放位置的脊椎杆。
背景技术
脊柱侧凸是一种影响很多人的脊柱畸形。当前的手术治疗包括通过椎弓根螺钉将长的融合杆固定至脊椎。杆系统的目的在于迫使畸形脊椎进入更为健康的位置。
不幸的是，这一过程具有多个严重缺陷；畸形很少被完全纠正，终生的长期融合不是所期望的临床表现并且失效是常见的。
发明内容
本发明意于提供一种改进的防倒转脊椎装置，其可利用防倒转机构而伸长或缩短。该装置具有可变长度构件，可变长度构件可使用合适的连接器连接至标准椎弓根螺钉以及连接至其它的脊椎杆。可变长度构件还可直接连接至脊椎的骨元件或由其支撑。
在本发明的一个实施例中，该装置可设定为三种不同的构造：
a.防倒转机构发生作用，并且可变长度构件在一个方向上长度可变(伸长或缩短)。
b.防倒转机构不发生作用，且可变长度构件可在与伸长和缩短方向对应的相反方向上移动。
c.锁定位置，其中可变长度构件的长度固定。
在本发明的实施例中，对这些构造的选择可通过旋转组件的内部元件来完成。例如，内部元件的旋转可利用蜗轮机构来完成。该蜗轮可通过经皮过程由蜗杆触发，或由可植入的机构，诸如电动马达、磁性装置或本领域技术人员公知的其它方式来触发。
在本发明的另一实施例中，可变长度构件可设置具有不同刚度的两个部分。例如，可变长度构件可具有韧性部(例如，当防倒转被构造成使得杆仅能缩短时)，例如软性缆、绳、韧性机械接头和本领域技术人员公知的其它装置。
在本发明的另一实施例中，有用的是当杆直接由脊椎的骨结构支撑时，保持在骨上的钩可具有第二钩，以将所述钩固定在最优位置。
因此，根据本发明的实施例，提供了一种防倒转脊椎装置，其包括可变长度构件，可变长度构件包括防倒转机构，该防倒转机构具有允许可变长度构件在一个方向上的长度变化、而防止可变长度构件在相反方向上的长度变化的可操作构造，其中可变长度构件包括用于与骨附接的万向接头附接构件，万向接头附接构件允许附接构件绕多于一个枢轴的枢转运动。
根据本发明的实施例，防倒转机构具有：另一个可操作构造，其中可变长度构件锁定就位；以及又一个可操作构造，其中防倒转机构不发生作用，从而使可变长度构件在任意方向上长度自由变化；以及控制器，其控制对可操作构造中的一个进行选择。
根据本发明的实施例，控制器选择性地使防倒转机构的掣爪移入或移出与防倒转机构的齿的可操作的对准，并选择性地使锁定元件移入和移出与可变长度构件的锁定接合。掣爪和锁定元件可安装在由控制器旋转的主轴上。可替代地，掣爪和锁定元件可安装在由控制器旋转的偏心机构上。
根据本发明的实施例，万向接头附接构件位于可变长度构件的相反端或相反端附近。
根据本发明的实施例，偏压装置可操作成在可变长度构件上施加推力。
根据本发明的实施例，至少一个万向接头附接构件包括球窝式接头。另外的或可替代地，至少一个万向接头附接构件包括钩。
根据本发明的另一实施例，防倒转机构是无齿的。
附图说明
结合附图，根据下面的详述将会更加充分地理解和领会本发明，其中：
图1是根据本发明的实施例构造和操作的脊椎装置的纵向截面的简化视图；
图2是垂直于图1的截面的简化视图；
图3是根据本发明的另一实施例构造和操作的脊椎装置的纵向截面的另一简化视图，其中脊椎装置包括偏压装置；
图4A、图4B和图4C是图1的防倒转机构的三个控制位置的简化视图；
图5是根据本发明的另一实施例构造和操作的脊椎装置的简化图示，其中脊椎装置具有韧性部并设计为仅可缩短；
图6A和图6B是根据本发明的实施例、可与用于最优畸形矫正的装置一起使用的附加装置的简化图示；
图7、图8、图9A和图9B是根据本发明的实施例、直接抵靠脊椎的骨元件放置的脊椎杆支撑元件的简化图示；
图10是根据本发明的另一实施例构造和操作的脊椎装置的简示化图，其中脊椎装置与两个骨螺钉连接；
图11是图10的脊椎装置的截面的简化图示；
图12是图10的脊椎装置的控制机构的简化放大图解；
图13是将图10的装置连接到骨螺钉的铰链连接的简化图示；
图14和图15是根据本发明的实施例的脊椎装置的无齿型防倒转机构的简化图示。
具体实施方式
现参照图1，其示出了根据本发明的非限制性实施例构造以及操作的防倒转脊椎装置10。
防倒转脊椎装置10包括可变长度构件12。在所示意的实施例中，可变长度构件12为杆。术语“杆”包含任意尺寸和横截面形状的任何细长元件，诸如但不限于杆、棒、线等。
防倒转脊椎装置10包括防倒转机构14，如下所详述，所述防倒转机构具有如下运转构造：其允许可变长度构件12在一个方向上的长度发生变化，并且防止可变长度构件12在相反方向上的长度发生变化。
在图1所示的实施例中，防倒转脊椎装置10包括防倒转机构14，该防倒转机构14具有防倒转齿16以及掣爪18，所述防倒转齿16沿着可变长度构件12的轴向部分形成，所述掣爪18布置成卡合在所述防倒转齿16中的一个上。掣爪18安装在联接至主轴22的筒部20上，主轴22由控制器旋转，控制器可以是蜗轮传动装置24，其与形成在主轴22的端部的齿轮齿26啮合。
可变长度构件12的一端23布置为线性移动穿过形成在外壳30中的孔28。可变长度构件12包括两个万向接头附接构件32。在所示实施例中，一个万向接头附接构件32位于可变长度构件12的端部23或其附近，并且另一万向接头附接构件32位于外壳30上。可替代地，可变长度构件12可构造为使得第二万向接头附接构件32在端部23的相反端处或其附近安装于该可变长度构件12上。两个万向接头附接构件32用于将装置10附接到脊椎的可用骨结构上(诸如借助于穿过构件32的椎弓根螺钉，如图10中所示)。万向接头附接构件32允许围绕多于一根的枢轴、诸如围绕轴33(其垂直于图1的图纸)以及轴34和/或35进行枢转运动。在图1的实施例中，万向接头附接构件32中的一个或两者具有球窝式接头。另外的或可替代地，如图3中所示，万向接头附接构件32中的一个或两者包括钩36。
在通常的治疗计划中，在将装置10安装在患者中后，会要求患者沿着如下方向进行弯曲：在所述方向上，可变长度构件12的端部23进一步从外壳30移出，直到防倒转齿16越过掣爪18一个增量(或根据医嘱，多于一个增量)。这使得可变长度构件12的长度延长。在增量长度变化后，掣爪18将可变长度构件12保持就位。以此方式，可变长度构件12能够逐渐增加长度，而不给患者带来创伤。
可替代地，如果特殊的治疗计划需要缩短长度的话，防倒转机构14可设定为允许可变长度构件12的端部23以防倒转的方式进入外壳30，从而针对患者每个递增的弯曲来缩短可变长度构件12的长度。
根据本发明的实施例，防倒转机构14具有另一个运转构造，其中，可变长度构件12被锁定到位。如图2中所示，这可通过例如以90°远离掣爪18的方式位于筒部20上的锁定元件38来实现。控制器(蜗轮传动装置24)能够使得筒部20/主轴22旋转，从而使掣爪18移离防倒转齿16，且脱离与防倒转齿16的接合，而与此同时，锁定元件38(其可为类似于掣爪18的形状)移动为与防倒转齿16中的一个或更多个齿相接合(图4B中所示)。
根据本发明的实施例，防倒转机构14还具有另一个运转构造，其中，防倒转机构14不发生作用，从而使可变长度构件12在任意方向上的长度均可自由改变。这可通过控制器(蜗轮传动装置24)旋转主轴22来实现，从而掣爪18和锁定元件都移离防倒转齿16，且脱离与防倒转齿16的接合(图4C中所示)。蜗轮传动装置24可通过经皮穿刺过程由蜗轮杆40触发，或由可植入的机构，诸如电动马达、磁性装置或本领域技术人员公知的其它装置来触发。
现参照图3。根据本发明的实施例，偏压装置42可操作成在可变长度构件12上施加推力。偏压装置42可以是金属弹簧、塑料弹簧、弹性体或气体致动的可伸长杆或减震器。偏压装置42迫使可变长度构件12遵循由防倒转机构14确定的移动方向。
现参照图5。在该实施例中，可变长度构件12包括刚性部44和韧性部46。韧性部46可为缆、绳、塑料线、韧性机械接头或转移牵引力但不将力矩从附接元件32转移至刚性部44的任何其它装置。
现参照图6A和图6B，其示出了可连同装置10一起使用、以使脊椎畸形校正最优化的装置。在图6A中，屈曲限制元件48围绕两节或更多节椎骨49部署，以限制在脊椎的该部分处、患者能够弯曲的弯曲量或屈曲量。屈曲限制元件48可为韧性带、线、细绳或阻止脊柱棘突屈曲太多的任意其它方式。
在图6B中，一个或更多个屈曲限制元件50定位在两节或更多节椎骨49之间，以限制在脊椎的该部分处、患者能够弯曲的弯曲量或屈曲量。屈曲限制元件50(其还可用在图6A中)可由金属、塑料或任何其它刚性或半刚性材料制成，并且可具有长方形、圆形、或椭圆形横截面，或者与骨骼配合的任何其它横截面。
现参照图7和图9A，其示出了用于直接抵靠脊椎的骨元件支撑或保持装置10的一些支撑元件。支撑元件可以是附加的，或者替代图3中所示意的简单的钩。附图标记700是脊椎椎骨的俯视横截面图。支撑元件52牢固地连接至装置10(此处未示出)。支撑元件52可位于横突的上方或下方。通常，杆的一端会具有位于一个横突上方的支撑元件，而第二端会具有位于第二横突下方的支撑元件。钩54保持相同椎骨的椎板，并且连接元件56将支撑元件52固定至钩54。这样的布置使支撑元件52能够被尽可能近地固定至横突的起点，即横突的最强点。
现参照图8和图9B，其示出了当直接抵靠脊椎的骨元件保持脊椎杆时的另一种支撑装置。附图标记800是脊椎椎骨的俯视横截面图。支撑元件58牢固地连接至装置10(此处未示出)。支撑元件58可位于横突的上方或下方。通常，杆的一端会具有位于一个横突上方的支撑元件，而第二端会具有位于第二横突下方的支撑元件。支撑元件60位于相同椎骨的棘突的相对侧上，并且连接元件62将支撑元件58固定至支撑元件60。这样的布置也能够使支撑元件58被尽可能近地固定至横突的起点，即横突的最强点。
现参照图10-图13，其示意了根据本发明的另一非限制性实施例构造以及操作的防倒转脊椎装置100。
类似于图1的实施例，防倒转脊椎装置100包括防倒转机构114，其具有这样的运转构造：允许可变长度构件112在一个方向上的长度发生变化，而防止可变长度构件112在相反方向上的长度发生变化。防倒转机构114具有防倒转齿116以及掣爪118，所述防倒转齿116沿着可变长度构件112的轴向部分形成，所述掣爪118布置为卡合在防倒转齿116中的一个上。掣爪118从控制器元件120延伸，控制器元件120围绕枢轴122安装，并设有偏心凸轮124。偏心凸轮124的旋转使掣爪118移动至如下三个位置中的一个：a)与齿116以防倒转的方式相接合，从而使得可变长度构件112可递增地在第一方向上移动，b)与齿116锁定接合，使得可变长度构件112根本无法移动，以及c)与齿116脱离接合，从而使得可变长度构件112可在两个方向上自由移动。
可变长度构件112的一端123布置为线性移动穿过形成在外壳130中的孔128。可变长度构件112包括两个万向接头附接构件132。类似前面所述，两个万向接头附接构件132都用于将装置100附接至脊椎的可用骨结构，诸如通过穿过构件132的椎弓根螺钉133，如图10中所示。图13示意了椎弓根螺钉133的头部135穿过万向接头附接构件132(例如铰链连接)，其中螺母134牢固地将椎弓根螺钉133保持到位，同时使得能够进行万向旋转。
在上述实施例中，防倒转机构具有防倒转齿。根据本发明的另一实施例，防倒转机构是无齿的(连续的“棘轮”)，其提供了与离散增量阶梯相反的无限个位置。图14和15中示出了两个实例。在图14中，杆140布置用于在箭头141方向上线性移动。盘142绕枢轴144偏心安装。盘142在线148上方的点146处接触杆140，线148垂直于杆140并穿过枢轴中心144。由于杆140在点146处楔靠盘142，从而所述杆不能向下移动(与箭头141相反)。
在图15中，楔形物150接触杆140。由于杆140楔靠楔形物150，因此所述杆140无法向下移动(与箭头141相反)。
可以使用其它无齿防倒转机构，诸如但不限于US专利5152197中的无齿防倒转和接合杆机构。
本领域技术人员能够理解的是，本发明不限于此前已经具体示出和描述的内容。而本发明的范围包括此前描述的特征的组合和子组合，以及本领域技术人员基于阅读前述说明书而能够想到的、并且不是现有技术的变型和修改。

Claims (13)

1.一种防倒转脊椎装置，包括：
可变长度构件，所述可变长度构件包括防倒转机构，所述防倒转机构具有这样的运转构造：其允许所述可变长度构件在一个方向的长度发生变化，并且防止所述可变长度构件在相反方向上的长度发生变化，其中，所述可变长度构件包括用于与骨相连的万向接头附接构件，所述万向接头附接构件允许所述附接构件围绕多于一根的枢轴进行枢转。
2.根据权利要求1所述的防倒转脊椎装置，其中，所述防倒转机构具有另一运转构造：其中，所述可变长度构件被锁定到位。
3.根据权利要求1所述的防倒转脊椎装置，其中，所述防倒转机构具有另一运转构造：其中，所述防倒转机构不发生作用，从而使所述可变长度构件在任一所述方向上的长度发生自由变化。
4.根据权利要求1所述的防倒转脊椎装置，其中，所述防倒转机构具有另一运转构造：其中，所述可变长度构件被锁定到位；并且所述防倒转机构还具有又一可操作构造：其中，所述防倒转机构不发生作用，从而使得所述可变长度构件在任一所述方向上的长度发生自由变化；并且所述防倒转机构还包括控制器，所述控制器控制对所述可操作构造中的一个可操作构造的选择。
5.根据权利要求4所述的防倒转脊椎装置，其中，所述控制器可选择地使所述防倒转机构的掣爪移动为与所述防倒转机构的齿有效对准，或者使所述防倒转机构的掣爪从所述有效对准移出；并且所述控制器选择性地使锁定元件移动为与所述可变长度构件发生锁定接合，或者使所述锁定元件移动为脱离所述锁定接合。
6.根据权利要求5所述的防倒转脊椎装置，其中，所述掣爪和锁定元件安装在由所述控制器旋转的主轴上。
7.根据权利要求5所述的防倒转脊椎装置，其中，所述掣爪和锁定元件安装在由所述控制器旋转的偏心机构上。
8.根据权利要求1所述的防倒转脊椎装置，其中，所述万向接头附接构件中的一个万向接头附接构件位于所述可变长度构件的端部或所述可变长度构件的端部附近。
9.根据权利要求1所述的防倒转脊椎装置，还包括偏压装置，所述偏压装置能够被操作成在所述可变长度构件上施加推力。
10.根据权利要求1所述的防倒转脊椎装置，其中，所述可变长度构件包括具有不同刚度的两个部分。
11.根据权利要求1所述的防倒转脊椎装置，其中，所述万向接头附接构件中的至少一个万向接头附接构件包括球窝式接头。
12.根据权利要求1所述的防倒转脊椎装置，其中，所述万向接头附接构件中的至少一个万向接头附接构件包括钩。
13.根据权利要求1所述的防倒转脊椎装置，其中，所述防倒转机构不具有齿。
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