CN103445846B - 多轴骨锚固装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多轴骨锚固装置，其包括：骨锚固元件（1）；接收部件（5）；压力元件（7）；可插入所述通道中的锁定元件（8、8'），所述锁定元件包括：顶端（81）和面向压力元件的底端（82）；以及设置在底端上的第一部分（85、85'）和第二部分（84、84'），所述第一部分是可变形的。当锁定元件沿着中心轴线（C）的方向推进到通道中时，首先可变形的第一部分（85、85'）与压力元件（7）进入接触并且发生变形，这使得负载施加在压力元件上，该压力元件夹紧头部，并且而后第二部分（84）与杆进入接触并且夹紧杆。

Description

多轴骨锚固装置
技术领域
本发明涉及一种特别用于脊柱或创伤手术中的多轴骨锚固装置。该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。头部可枢转地保持在接收部件中并且可以通过经由压力元件将压力施加到其上成角度地固定。利用该接收部件，骨锚固装置可以被联接到稳定杆上，稳定杆被放置到接收部件的通道中。该多轴骨锚固装置还包括可插入所述通道中的锁定元件，所述锁定元件包括可变形的第一部分和在锁定元件的面对压力元件的一侧上的第二部分。当锁定元件沿着中心轴线的方向推进到通道中时，首先可变形的第一部分与压力元件进入接触并且发生变形，这使得负载施加在压力元件上，该压力元件夹紧头部，并且而后第二部分与杆进入接触并且夹紧杆。使用该锁定元件，可以使用具有接合锁定元件的单驱动部分的工具以顺序方式固定头部和杆。
背景技术
US7,972,364描述了一种用于将杆固定在骨锚固装置的杆接收部件中的锁定元件，所述锁定元件包括第一锁定元件和第二锁定元件。使用第一锁定元件和第二锁定元件，骨锚固元件的头部和杆可以使用具有两个驱动部分的工具彼此独立地锁定。
US8,088,152B2描述了一种包括至少一个骨螺钉的矫形保持系统，所述至少一个骨螺钉具有头部和可枢转地安装在其上的螺纹柄部。夹紧元件安装在头部中，所述夹紧元件可以从螺纹柄部的上侧压靠在螺纹柄部上，并且因此相对于头部固定螺纹柄部。保持杆布置在头部的插口中。此外，夹紧装置设在头部的上侧，借助于所述夹紧装置，夹紧元件和保持杆压入头部中使得螺纹柄部和保持杆相对于头部固定就位。夹紧装置包括在夹紧装置的致动期间移位到夹紧位置的可弹性变形的压力元件。使用这样的配置，当致动夹紧装置时，压力元件首先抵靠夹紧元件并且由此将可枢转螺纹柄部在头部上固定就位，同时保持杆保持自由可移位。仅仅当进一步致动夹紧装置时，压力元件弹性地变形，由此抵靠保持杆并且将保持杆固定就位。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的多轴骨锚固装置，其提供简化的操作以及实现头部和杆的可靠夹紧。
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更多的改进。
该多轴骨锚固装置允许仅仅使用具有单驱动部分的单工具以顺序方式将骨锚固元件的头部锁定在接收部件中和锁定杆。通过该顺序锁定机构能够首先锁定或至少初步夹紧头部和而后夹紧杆并且最后锁定杆和头部。此外，可以执行头部和杆的完全锁定并且而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工具执行这些步骤，因此便于多轴骨锚固装置的使用。
当锁定元件的可变形部分是弹性变形的时，可以通过移除锁定元件和再次使用锁定元件来实现多轴骨锚固装置的修正。
可变形部分可以设计成固定到锁定元件上的单独部件以便根据可变形部分的材料和形状来选择合适的可变形的部分可以改变夹紧力。
该多轴骨锚固装置仅仅包括少量部件。锁定元件可以与现有的允许单独固定头部和杆的多轴骨锚固装置一起使用。
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显示根据第一实施例的多轴骨锚固装置的透视分解图。
图2显示处于已组装状态的根据图1的多轴骨锚固装置的透视图。
图3显示从根据第一实施例的多轴骨锚固装置的压力元件的底部观察的透视图。
图4显示根据图3的压力元件的俯视图。
图5显示沿着图4的线A-A的压力元件的横截面图。
图6显示从根据第一实施例的多轴骨锚固装置的锁定元件的底部观察的透视图。
图7显示在附图6中示出的锁定元件的俯视图。
图8显示沿着附图7的线B-B的锁定部件的横截面图。
图9至12显示根据第一实施例的多轴骨锚固装置的使用步骤的横截面视图，该横截面是在垂直于杆轴线的平面中。
图13示出附图12的一个细节的放大图。
图14显示根据第二实施例的多轴骨锚固装置的锁定元件的透视分解图。
图15显示附图14的锁定元件在组装状态下的透视图。
图16至17显示根据第二实施例的多轴骨锚固装置的使用步骤的横截面视图，该横截面是在垂直于杆轴线的平面中。
图18显示图17中的细节的放大部分。
具体实施例
参考图1和2以及图9至12，接收部件5具有顶端51和底端52并且具有大致圆柱形构造，具有延伸通过顶端和底端的纵轴线C。与纵轴线C同轴，提供从顶端51延伸到离底端52预定距离处的钻孔。该钻孔具有一个与顶端相邻的第一部分53a，该第一部分具有一个第一直径，该第一部分通过一个倾斜的凸肩过渡到第二部分53b，其具有与第一直径相比较小的第二直径。在底端52上设置开口54，所述开口的直径小于钻孔53的直径。同轴的钻孔朝着开口54缩窄，该开口例如具有为头部3提供容座的球形部段55。然而，部段55可以具有任何其它形状、例如圆锥形形状，其类似于球窝接头保证头部3可枢转地保持在接收部件5中的功能。
接收部件5还包括在顶端51开始并且朝向底端51延伸的U形凹陷56。借助于U形凹陷，形成两个自由腿部57、58，它们朝着顶端52敞开并且限定用于接收杆6的通道。邻近顶端51，具有内螺纹59的部分设在腿部57、58的内表面处。在所示的实施例中，内螺纹59是具有大致水平的上和下螺纹面的平螺纹。任何其它螺纹形状可以用于内螺纹59，然而，减小或消除腿部张开的螺纹形状是优选的。
压力元件7是基本上圆柱形构造的，具有的外径尺寸被确定成允许压力元件引入接收部件5的钻孔53中并且在其中在轴向上移动。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的纵轴线C，在安装状态下该纵轴线与接收部件5的纵轴线C相同。压力元件布置在接收部件5中使得它的顶端71朝着接收部件的顶端51定向并且底端72朝着接收部件的底端52定向。在其顶端71，压力元件包括设计成接收杆6的基本上U形凹陷73。当杆6定位在凹陷73的底部上时，压力元件7的顶端71位于在杆6的表面之上的高度。
在顶端71，压力元件具有一个凸缘77，其设计成一个圆的两个对置的扇段。通过该凸缘，两个扩大的表面部分71a成形在U形凹陷73的侧壁的上端部上。压力元件的外径在凸缘77的区域内被扩大，使得被扩大的表面部分71a延伸到钻孔的第一部分53a中。扩大的表面部分71a提供用于下面描述的锁定元件的贴靠。
压力元件7在其下侧上具有球形的凹陷74，其与头部3的球形外表面部分协同作用。此外在压力元件中设置同轴的通孔75，其允许在骨锚固元件1和压力元件7安装在接收部件5中时接近头部3的凹陷4。
下面参考图1和6至8描述锁定元件8。锁定元件8在第一实施例中是整体件。其设计成具有顶端81和底端82的定位螺钉，当锁定元件嵌入到接收部件5的腿部57、58之间时该底端面对压力元件。具体地说，锁定元件8具有与顶端81相邻的螺纹部分83（其外螺纹与腿部的内螺纹协同作用）并且在螺纹部分83的底侧上具有一个圆柱形的凸起84，其被圆锥形向外延伸的部分85包围，该部分远离螺纹部分83地倾斜。圆锥形部分85的外径小于螺纹部分83的外径，使得锁定元件8能够以其底端82在前插入到各腿部之间。
圆柱形部分84设计成刚性部分，即当被压靠在杆上时在正常的工作条件下不变形，这在下面描述。圆锥形部分85具有类似于圆锥形垫圈的形状。圆锥形部分设计成可变形的部分，当其被压靠在压力元件7上时该圆锥形部分朝向螺纹部分83变形，这在下面描述。特别是圆锥形部分85可弹性变形，使得它形成一个可回弹的部分，当负载移除时它回到原始形状。此外在原始设计中圆锥形部分85在轴向方向上从圆柱形部分87突出。该圆锥形部分具有这样的尺寸和弹性，使得当负载朝向顶端81施加在圆锥形部分85上时，圆锥形部分85被弯曲成靠在螺纹部分83上。在弯曲设计中，圆柱形部分84在轴向方向上突出于圆锥形部分85之外。
锁定元件8此外具有一个同轴的通孔86，其具有接合部分87。该接合部分87的当前实施例具有六边形凹陷，然而它也可以具有其它的形状、例如梅花形槽或纵向槽或其它允许与工件接合的结构。接合部分不一定需要设置在通孔上。接合部分可以设置成一个凹陷，其具有从顶端延伸到锁定元件中的深度。
骨锚固装置的各部件由生物相容材料制造，例如生物相容金属或金属合金（例如钛、不锈钢、镍钛合金，例如镍钛诺（nitinol）），或者由生物相容塑料材料（例如聚醚醚酮（PEEK））制造。部件可以全部由相同材料或不同材料制造。
在使用中，通常预组装接收部件5和锚固元件1以及压力元件7，使得头部3可枢转地保持在接收部件5的容座55中并且压力元件7放置在头部上。至少两个多轴骨锚固装置应经由杆6连接。在将骨锚固元件插入骨中之后对准各接收部件并且插入杆6。
将参考图9至13说明锁定步骤。首先如图9所示将锁定元件8插入到接收部分中，锁定元件的底端82面对杆。然后将锁定元件进一步拧入直到圆锥形部分的最外部边缘接触到压力元件7的顶端表面71a，其用作止挡。在如附图10示出的位置，圆锥形部分85和圆柱形部分84不接触杆6。因此，杆6在压力元件的U形凹陷中可自由移位，其与接收部件的U形凹陷对准。当圆锥形部分85接触压力元件7时，压力经由压力元件7被施加在头部3上。压力元件将头部3夹紧在相对于接收部件可调节的角位置上并且通过摩擦将头部3保持在该位置上。夹紧力可以精确地调节成较高或较低的，这视锁定元件的拧入程度而定。
此外，锁定元件朝向杆的推进导致圆锥形部分85的变形。圆锥形部分85朝向螺纹部分83弯曲，压力元件7的顶端表面71a用作抵靠面。
锁定元件朝向杆的进一步推进增大了圆锥形部分85的变形，直至圆柱形部分84与杆6的表面接触，如附图12示出。由此头部和杆被锁定。
可以校正杆的位置而无需松开头部的锁定。为此，锁定元件被往回拧直至杆变成可移动的。这是可行的，由于圆锥形部分85的弹性特性。甚至可以完全移除锁定元件8并且实施整个多轴骨锚固装置的修正。
多轴骨锚固装置的第二实施例借助于图14至18描述。第二实施例与第一实施例的区别在于锁定元件的设计。根据第二实施例的锁定元件8'具有一个圆锥形部分85'，其是一个单独的元件。圆锥形部分85'具有类似于圆锥形垫圈的形状，即具有一个同轴的孔85'，其内径设计成使得圆锥形部分85'能够被围绕圆柱形部分84'放置。如在图14中示出，圆锥形部分85'从圆柱形部分84'的一侧安装到锁定元件8'上。圆锥形部分可以压配合或者夹紧、焊接或利用其它的方式固定到圆柱形部分84'上。在如图15示出的组装状态下，圆锥形部分85'固定到螺纹部分83上，使得锁定元件8'形成一个单件。
圆锥形部分85'可以由与螺纹部分83不同的材料制成。可以设置各种在材料、锥度、厚度或其它特性方面不同的圆锥形部分85'，以便允许通过选择合适的圆锥形部分来调节夹紧力。
在使用中，如图16和18所示，因为圆锥形部分从圆柱形部分突出，圆锥形部分首先与压力元件7的顶端表面71a接触并且开始夹紧头部。在锁定元件8'进一步插入时，圆锥形部分85'被变形并且在头部上的夹紧力增大，直至头部被锁定。当圆锥形部分85'被变形使得圆柱形部分84'突出来时，圆柱形部分84'与杆接触并且夹紧杆。最后的拧紧将整个组件锁定。
上述实施例的各种不同的修改是可设想的。特别是，可变形的部分不一定需要是圆锥形的环状部分。足以的是，可变形部分处在在一个位置上，其与压力元件的顶端表面71a进入接触。环状部分然而特别适合于这样的锁定元件，其通过拧入到腿部之间被推进。
对于多轴骨锚固装置而言可以使用包括可枢转地接收在接收部件中的骨锚固元件的多轴骨锚固装置。特别是可以使用这样的骨锚固元件，其从接收部件的底端引入到接收部件中。接收部件的设计可以是不同的。可以使用任何已知的具有或不具有套管的骨锚固器（例如螺钉、钉）作为骨锚固元件。
在锁定元件和接收部件之间的连接不一定必须是螺纹连接。其它的连接例如卡口连接也是可以的。

Claims (13)

1.一种多轴骨锚固装置，其包括：
骨锚固元件(1)，所述骨锚固元件具有待锚固在骨中的柄部(2)并且具有头部(3)；
接收部件(5)，所述接收部件联接到所述柄部上并且设计成可枢转地接收所述头部，并且具有用于接收杆(6)的通道(56)和中心轴线(C)；
压力元件(7)，所述压力元件布置在所述接收部件中并且设计成将压力施加到所述头部上以将所述头部锁定在所述接收部件中；
可插入所述通道中的锁定元件(8、8')，所述锁定元件包括顶端(81)和面向压力元件的底端(82)；以及
设置在所述底端上的第一部分(85、85')和第二部分(84、84')，所述第一部分是可变形的；
其特征在于：
在非变形的状态下，可变形的第一部分(85、85')与第二部分(84)相比在轴向方向上更大程度地向外突出；
当锁定元件沿着中心轴线(C)的方向推进到通道中时，首先可变形的第一部分(85、85')与压力元件(7)进入接触并且发生变形，这使得负载施加在压力元件上，该压力元件夹紧头部，并且而后第二部分(84)与杆进入接触并且夹紧杆；并且
第二部分(84、84')是刚性的部分。
2.根据权利要求1所述的多轴骨锚固装置，其特征在于，所述可变形的第一部分(85、85')是可弹性变形的。
3.根据权利要求1或2所述的多轴骨锚固装置，其特征在于，第二部分(84、84')与可变形的第一部分相比靠近中心轴线(C)。
4.根据权利要求1或2所述的多轴骨锚固装置，其特征在于，可变形的第一部分(85)和第二部分(84)是锁定元件(8)的整体部分。
5.根据权利要求1或2所述的多轴骨锚固装置，其特征在于，可变形的第一部分(85')和第二部分(84')是连接在一起的各单独部件。
6.根据权利要求1或2所述的多轴骨锚固装置，其特征在于，可变形的第一部分(85')是环状的。
7.根据权利要求1或2所述的多轴骨锚固装置，其特征在于，可变形的第一部分(85、85')以一个倾斜角倾斜，该倾斜角朝向压力元件(7)敞开。
8.根据权利要求1或2所述的多轴骨锚固装置，其特征在于，压力元件(7)具有用于接收杆的通道(73)并且当杆坐落在该压力元件的通道中时，通道的侧壁在杆的表面上方延伸。
9.根据权利要求1或2所述的多轴骨锚固装置，其特征在于，压力元件(7)是基本上圆柱形的部件并且具有顶端和底端以及在顶端上的用于接收杆的U形凹陷(73)并且具有两个敞开的腿部。
10.根据权利要求1或2所述的多轴骨锚固装置，其特征在于，压力元件的与所述可变形的第一部分进入接触的端部表面(71a)具有这样的尺寸，使得该端部表面在一个长度的至少一部分上形成用于可变形的第一部分(85、85')的抵靠面，可变形的第一部分沿着该长度变形。
11.根据权利要求1或2所述的多轴骨锚固装置，其特征在于，接收部件(5)具有顶端(51)和底端(52)以及从顶端延伸至底端的钻孔(53)，并且接收部件(5)的用于杆的通道通过与顶端相邻的、具有基本上U形横截面的凹陷(56)形成。
12.根据权利要求11所述的多轴骨锚固装置，其特征在于，通过凹陷(56)形成两个敞开的腿部(57、58)并且在腿部上设置与锁定元件(8)上的外螺纹(83)协同作用的内螺纹(59)。
13.根据权利要求1或2所述的多轴骨锚固装置，其特征在于，锁定元件(8、8')是定位螺钉。
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