CN103505278A - 骨锚固器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种骨锚固器，包括：锚固部件（1），具有第一端部（11）和第二端部（12）以及在第一端部和第二端部之间的管状部段，从第一端部延伸到第二端部的纵轴线（L），以及用于在管状部段的至少一部分中接合骨的骨接合结构（16）；其中通过减小第一端部和第二端部之间的距离，管状部段（13）在径向上可膨胀，锚固部件（1）由第一材料制造；芯体部件（2、2'），具有第一端部（21）和第二端部（22）并且可插入锚固部件中并且可连接到锚固部件，芯体部件（2、2'）配置成与锚固部件（1）配合使得通过相对于锚固部件致动芯体部件，管状部段（13）可膨胀；其特征在于芯体部件（2、2'）由不同于第一材料的第二材料制造。

Description

骨锚固器
技术领域
本发明涉及一种骨锚固器，该骨锚固器包括具有可膨胀管状部段的锚固部件和可插入锚固部件中并且可连接到锚固部件的芯体部件。芯体部件配置成与锚固部件配合使得通过相对于锚固部件致动芯体部件，管状部段可膨胀。锚固部件由比芯体部件的材料挠性更大的材料制造。特别地，该骨锚固器可以用于骨固定或稳定装置中并且它尤其适合用于将固定或稳定装置锚固在骨质疏松骨中。
背景技术
US2009/0131992A1描述了一种具有径向可膨胀部段的附连装置。该附连装置可以具有螺纹以便于将附连装置拧入骨中。附连装置可以定位成在大致由皮质骨围绕的松质骨中径向地膨胀可膨胀部段。特别地，可膨胀附连装置可以具有在可膨胀部段上的可膨胀螺纹和在不可膨胀部段上的不可膨胀螺纹。可以通过将朝向远侧的力施加到远端径向地膨胀它。
US2011/0319946A1描述了一种装置，该装置用于将骨植入和稳定组件展开到骨组织（例如，脊柱结构、椎骨、松质骨、皮质骨等）中以便稳定骨和/或骨段。该骨稳定装置包括呈膨胀管或类似物的形式的锚固区域，该锚固区域包括可在远离组件的轴线的方向上展开的多个锚固元件或臂。提供致动器以用于展开锚固元件。
尽管从以上文件知道在骨锚固器中利用可膨胀或可展开部段以便增强在弱化骨区域中的锚固强度，但是仍然需要具有简单设计并且容易制造的改进的骨锚固器。
发明内容
所以本发明的目的是提供一种特别有用于在弱化骨中应用的改进的骨锚固器。
该目的由根据权利要求1所述的骨锚固器实现。在从属权利要求中给出了更多的改进。
该骨锚固器包括可膨胀锚固部件和芯体部件。锚固部件由比芯体部件的材料挠性更大的材料制造。因此，锚固部件在径向上膨胀的能力由具有比芯体的材料更大的挠性的锚固部件的材料产生。这允许具有锚固部件的简单构造。锚固部件的材料优选地是聚合物材料并且芯体部件的材料优选地是金属材料。
在锚固部件插入骨中、即在手术期间就位之后可以实现锚固部件的膨胀。
可以提供独立头部，该头部可以优选地由金属材料制造。使用这样的头部，骨锚固器可以与已知的多轴接收部件和其它稳定装置一起使用。由于头部可以是由通常用于稳定装置的材料制造的独立部件，因此头部可以有效地连接并且固定到这样的稳定装置。
该骨锚固器提供特别在骨质疏松（osteoporotic）骨或弱化骨中的安全、长期锚固。
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显示根据第一实施例的骨锚固器的透视分解图。
图2显示具有安装到头部的芯体部件的图1的骨锚固器的透视分解图。
图3显示在第一、非膨胀配置中的处于已组装状态的图1和2的骨锚固器。
图4显示在第二、膨胀构型中的处于已组装状态的图1和2的骨锚固器。
图5显示根据第一实施例的骨锚固器的锚固部件在包含中心纵轴线的平面中的横截面图。
图6显示锚固部件的侧视图。
图7显示锚固部件的第一端部的俯视图。
图8显示根据第一实施例的骨锚固器的芯体部件的第一端部上的俯视图。
图9显示芯体部件的侧视图。
图10显示根据第一实施例的骨锚固器的头部上的俯视透视图。
图11显示从骨锚固器的头部的仰视透视图。
图12显示头部的俯视图。
图13显示沿着图12中的线A-A的头部的横截面图。
图14显示在将骨锚固器锚固到骨中的第一步骤中的根据第一实施例的骨锚固器的锚固部件的横截面图。
图15显示将具有头部的芯体部件安装到插入骨中的锚固部件的横截面图。
图16显示将芯体部件连接到锚固部件的第三步骤的横截面图。
图17显示旋转芯体部件以膨胀锚固部件的横截面图。
图18至21显示将根据第一实施例的骨锚固器锚固到椎骨的椎弓根中的步骤。
图22显示具有根据第一实施例的骨锚固器的多轴骨锚固装置的横截面图。
图23显示具有根据第一实施例的骨锚固器的骨板的横截面图。
图24显示在第一非膨胀构型中的处于已组装状态的根据第二实施例的骨锚固器的透视图。
图25显示在膨胀构型中的根据第二实施例的骨锚固器的透视图。
图26显示在第二、膨胀构型中的图25的骨锚固器的透视图，其中牵引部件已折断。
图27显示根据第二实施例的骨锚固器的芯体部件的透视图。
图28显示图27的芯体部件的第一端部上的俯视图。
图29显示芯体部件的侧视图。
图30显示沿着图29中的线B-B的芯体部件的横截面图。
图31显示根据第二实施例的骨锚固器的头部的仰视透视图。
图32显示图31的头部的俯视图。
图33显示沿着图32中的线C-C的头部的横截面图。
图34显示使用根据第二实施例的骨锚固器的第一步骤的横截面图。
图35a显示在第二、膨胀构型中的图34的骨锚固器的横截面图。
图35b显示图35a的细节的放大部分。
图36显示插入骨中并且膨胀的根据第二实施例的骨锚固器的横截面图，其中牵引部件已折断。
图37至39显示第二实施例的锚固部件和芯体部件之间的连接的修改的放大横截面部分视图。
具体实施方式
如图1至4中所示，根据第一实施例的骨锚固器包括呈螺钉部件的形式的锚固部件1、芯体部件2和头部3。芯体部件2可以插入头部3中并且芯体部件2和头部3的组件可以插入锚固部件1中以形成骨锚固器。通过旋转芯体部件可以径向地膨胀锚固部件。
如图5至7中进一步所示，锚固部件1具有第一端部11，相对的第二端部12以及延伸通过第一端部11和第二端部12的纵轴线L。锚固部件的第二端部12形成为末端。邻近第一端部11存在管状部段13，该管状部段具有第一内径并且一直延伸到离第二端部12一定距离处。在管状部段13背离第一端部11的端部，设置有具有第二内径的螺纹腔孔14，该第二内径小于管状部段13的第一内径。在管状部段13中至少两个、优选三个或更多个狭缝15设在壁中，其中狭缝15在大致平行于纵轴线L的纵向上延伸。狭缝15相应地终止于离第一端部11一定距离处和离第二端部12一定距离处。借助于狭缝15，使管状部段13具有挠性，如下所述。
锚固部件1的外表面的至少一部分带有骨螺纹16。优选地，骨螺纹16设在至少管状部段13的包括狭缝15的部分中。
在第一端部11，多个凹陷17从第一端部11的前表面延伸到管状部段13中，并且形成用于与头部3形状配合接合的接合部分。
锚固部件1由这样的材料制造，所述材料具有比芯体部件2的材料的弹性模量小的弹性模量。优选地，锚固部件1由聚合物材料、特别是生物相容聚合物材料制造。例如，材料可以选自聚芳醚酮（PAEK）的族（group），包括聚醚醚酮（PEEK）、聚醚酮酮（PEKK）和聚醚酮（PEK）。然而，也可以使用其它聚合物材料。可以在制造期间通过选择适当的材料、管状部段13的壁厚度以及狭缝15的长度和宽度调节管状部段13可膨胀的程度。
应当注意第二端部12不需要呈闭合末端的形状。第二端部12可以是敞开的并且可以包括在外缘处的齿。管状部段13和螺纹腔孔14的内径也可以相同。
代替骨螺纹16，可以提供另一骨接合结构，例如倒钩或纹理化表面。
如图8和9中进一步所示，芯体部件2包括第一端部21，相对的第二端部22以及杆状中心部分23，所述杆状中心部分的外径仅仅略小于锚固部件1的管状部段13的内径。邻近第二端部22提供具有外螺纹的部分24，该部分与锚固部件1的螺纹腔孔14配合。邻近第一端部21，在自由端部具有呈凹陷26的形式的接合部分的圆柱形部段25形成驱动部分。接合部分26可以具有允许与驱动工具接合的任何形状。例如，它可以具有六角形或梅花形（torx-shape）。圆柱形部分25的外径大于杆状中心部分23的外径。杆状中心部分的长度使得当芯体部件2与头部3组装并且将组件插入锚固部件1中时，如图16中所示，螺纹部分24在螺纹腔孔14的敞开端部接合锚固部件的螺纹腔孔14的螺纹。应当注意代替在第二端部处芯体部件和锚固部件之间的螺纹连接，可以使用允许将芯体部件推进到锚固部件中并且配置成将芯体部件保持在某个位置（即，抵抗芯体部件的意外的向后滑动）的任何其它连接。
芯体部件2由优选地比锚固部件的材料更硬、即具有更高弹性模量的材料制造。例如，芯体部件2由诸如钛、不锈钢的金属材料、诸如Ni-Ti合金（例如镍钛诺（Nitinol））的身体相容金属合金制造。
如图10至13中进一步所示，头部3包括第一端部31和第二端部32。邻近第一端部31提供球形表面部分33。直径朝着第二端部32减小并且邻近第二端部32存在圆柱形颈部分34。当头部连接到锚固部件时圆柱轴线L对应于锚固部件的纵轴线L。邻近第一端部31提供第一同轴腔孔35，第一同轴腔孔的内径略大于芯体部件2的圆柱形部分25的外径。而且，同轴腔孔35的长度等于或大于圆柱形部分25轴向上的长度。邻近圆柱形腔孔35提供第二圆柱形腔孔36，第二圆柱形腔孔具有的直径比第一圆柱形腔孔35小、但是比芯体部件的杆状中心部分23大，使得芯体部件的中心部分23可以延伸通过其中。在第一圆柱形腔孔35和第二圆柱形腔孔36之间的过渡区处形成肩部，该肩部用作用于在头部3中支撑圆柱形部分25的支撑表面37。因此，当将芯体部件插入头部3中时，芯体部件的圆柱形部分25靠置在支撑表面37上。
在第二端部32多个突起38同轴地布置在第二端部32的边缘。突起38成形为并且尺寸确定成允许与锚固部件1的凹陷17的形状配合接合。
头部3优选地由比锚固部件1的材料更硬的材料形成。优选地，头部3由与芯体部件相同的材料制造，例如诸如钛、不锈钢的金属材料，诸如Ni-Ti合金（例如镍钛诺（Nitinol））的身体相容金属合金。
头部3可以用于连接到其它装置，例如多轴螺钉或板的接收器，如下所述。
将参考图14至17说明使用锚固部件的方法的第一实施例。首先，如图14中所示，将锚固部件插入骨、骨部分或椎骨（未显示）中。可以事先制备芯孔。可以使用接合锚固部件的工具（未显示）。用于锚固部件1与头部的形状配合连接的接合部分17也可以用作用于工具的接合部分。可以提供其它接合部分（未显示）。
在第二步骤中，如图15中所示，将预组装的芯体部件2和头部3插入锚固部件1中。由于芯体部件2支撑在头部的支撑表面37上，因此将锚固部件推入管状部段13中也将朝着锚固部件1移动头部3。然后，如图16中所示，头部3借助突起38接合在锚固部件的第一端部11处的凹陷17中，使得头部3和锚固部件1相对于彼此旋转地固定。在图16中所示的构型中，螺纹部分24仅仅接合螺纹腔孔14的敞开端部。通过芯体部件2的进一步旋转将芯体部件2推进到螺纹腔孔14中。由于芯体部件2抵靠头部3的支撑表面37，因此施加将缩短锚固部件的第一端部11和第二端部12之间的距离的压缩力。借助于此，管状部段13由于狭缝15而径向地膨胀，如图17中所示。
图18至21显示如前面所述的使用方法，其中将骨锚固器应用到椎骨100的椎弓根（pedicle），对应于图14至17中所示的步骤。图18显示用工具101插入锚固部件1。特别如图18中所示，当将芯体部件2插入锚固部件1中时实现管状部段13的膨胀。尤其在弱化骨质疏松骨（osteoporotic bone）区域中，当锚固部件膨胀时骨锚固器的锚固强度增加。
在使用方法的第二实施例中，如图16中所示具有芯体部件和头部的预组装锚固部件作为整体组件插入骨质疏松骨中，然后通过旋转芯体部件2如图17中所示膨胀锚固部件。
在图22中显示了骨锚固器与稳定装置一起的第一应用。根据第一实施例的骨锚固器接收在多轴骨锚固器的接收部件4中。接收部件4为大体圆柱形并且包括顶端41、底端42以及从顶端延伸到离底端一定距离处的同轴腔孔43。腔孔43朝着底端42缩窄并且提供开口44。靠近底端，提供用于可枢转地接收头部3的容座45。U形凹陷从顶端延伸到离顶端一定距离处以用于接收杆5。借助于U形凹陷提供两个自由腿部46、47，所述自由腿部具有用于插入锁定部件6的内螺纹48。此外，提供压力部件7，所述压力部件将压力施加到头部3上使得通过上紧锁定部件可以将头部3锁定在某个角位置。骨锚固器可以与用于多轴骨螺钉的接收部件和设计的其它部分一起使用。而且，骨锚固器的头部3可以设计成使得它包括用于接收杆并且用于接收锁定部件以固定杆的部段，如可以从单轴骨螺钉获知的。
在图23中显示了应用的第二例子，其中根据第一实施例的骨锚固器与骨板9一起使用，所述骨板具有孔10和用于接收每个骨锚固器的头部3的容座部分11。这样的骨板的许多配置是可想到的。同样在这里，头部3可以在其形状上进行适应以对应于设在骨板中的接收部分。
参考图24至26，显示了骨锚固器的第二实施例。锚固部件1与第一实施例的锚固部件1相同。芯体部件2'用作牵引元件并且可以包括牵引部分20。当使用牵引部分20牵拉已在第二端部连接到锚固部件2的芯体部件2'时，锚固部件的第一端部11和第二端部12之间的距离缩短并且管状部段13膨胀，如图25中所示。牵引部分20可以是折断部分并且可以在管状部段13膨胀之后折断，如图26中所示。
将参考图27至30更详细地描述芯体部件2'。芯体部件2'在其第二端部22包括与螺纹腔孔14配合的外螺纹部分24。此外，提供杆状中心部分23。在中心部分23的端部提供多个挠性唇边28，所述多个挠性唇边布置在杆状中心部分23的外表面的周边处并且朝着第一端部21延伸。挠性唇边28具有邻近第一端部21在周边方向上延伸并且与头部中的相应凹槽配合的齿29，如下所述。牵引部分20是在唇边28之间从中心部分23的端部延伸的杆状或棒状部分，并且突出越过第一端部21。牵引部分20包括折断部分，该折断部分在轴向上在唇边28之间的位置形成为细颈部20a，如图30中所示。颈部分20a具有的直径使得牵引部分20可以用手或用工具折断。牵引部分20的长度使得可以抓握和折断牵引部分20。
进一步参考图30至33，头部3'与头部3的区别在于它具有带有接合结构35'并且邻近第一端部31定位的第一同轴腔孔35和在第二端部32'带有对应于芯体部件2'的齿29的凹槽结构36a的同轴腔孔36'。在第二端部的突起38'也可以具有用于与颈部29接合的凹槽。所有其它部分可以与第一实施例相同。
齿29和第二腔孔36'的凹槽结构36具有大致锯齿形使得水平齿侧朝着头部的第二端部32定向。芯体部件2'和头部3'以这样的方式配合使得允许芯体部件朝着头部3'的第一端部31的运动而由于齿29接合在凹槽结构36a中防止在相反方向上的运动。应当注意满足相同功能的任何其它接合结构也是可能的。
杆状中心部分23的长度使得当芯体部件2'完全插入锚固部件1中时唇边28还未接合头部3'的第二腔孔36'的凹槽结构36a，如图34中所示。
在使用中，如图34中所示，在第一步骤中，预组装骨锚固器。将芯体部件2'插入锚固部件1中直到它的螺纹部分24完全拧入螺纹腔孔14中使得杆状中心部分23抵靠形成于螺纹孔14和管状部段13之间的肩部。通过锚固部件的凹陷17与头部3'的突起38的接合以旋转固定方式将头部3'安装到锚固部件1。牵引部分20延伸超出头部3'到骨锚固器外部，使得它可以被抓握。在该配置中，将骨锚固器拧入骨或骨部分或椎骨中。
其后，如图35a和35b中所示，在箭头的方向上、即远离锚固部件1牵拉芯体部件2'直到具有齿19的唇边28接合头部的腔孔36'的凹槽结构36a。借助于此，由于头部3'固定到锚固部件1，因此锚固部件1的第一端部11和第二端部12之间的距离减小并且挠性部段13膨胀。膨胀被保持，原因是齿29与凹槽结构36a的配合防止芯体部件2'在另一个方向上的进一步相对运动，所述进一步相对运动将扩大锚固部件1的第一端部11和第二端部12之间的距离。
当获得期望膨胀时，牵引部分20可以在颈部分20a处折断，如图36中所示。
在第二端部处芯体部件2'和锚固部件1'之间的连接不需要是螺纹连接。例如，如图37中所示，锚固部件2'可以具有无螺纹腔孔14'并且芯体部件可以具有压配合到腔孔14'中的相应的无螺纹部分24'。在另一修改中，横向销18用于在第二端部处使芯体部件2'和锚固部件1'相对于彼此固定。在又一修改中，在芯体部件2'的第二端部的球形或圆柱形突起190卡扣到设在锚固部件1'的内部的相应形状的凹陷19中。在第二端部处使芯体部件和锚固部件相对于彼此固定使得可以在头部的方向上牵拉锚固部件的末端的任何其它连接是可能的。
第二实施例的其它修改是可能的。例如，芯体部件2'可以由两个或更多个部分制造。例如，具有折断颈部分20a的牵引部分20可以形成为旋拧入芯体部件的相应孔中的独立部件。而且，可以想到芯体部件2'和头部3'之间的接合机构形成为独立部件。例如，齿部分可以制造为安装、例如螺纹旋拧到芯体部件2'上的独立环元件。
根据第二实施例的锚固部件也可以与多轴骨螺钉的接收部件一起使用或者可以具有适配的头部3'，所述头部具有腿部和接收杆的通道，呈单轴骨螺钉的形式。它也可以与骨板和其它稳定装置一起使用。
同样在该实施例中，类似于第一实施例可以省略在第二端部处的末端。可以提供任何其它骨接合结构，例如倒钩。而且，取决于骨锚固器的预期使用，头部可以具有不同形状。材料和材料组合可以与第一实施例相同。
在另外的修改中，骨锚固器可以空心的。为此，芯体部件可以是空心的。这允许将诸如骨接合剂或药物的物质引入周围骨区域。

Claims (18)

1.一种骨锚固器，包括：
锚固部件（1），所述锚固部件具有第一端部（11）和第二端部（12）以及在所述第一端部和所述第二端部之间的管状部段（13），从所述第一端部延伸到所述第二端部的纵轴线（L），以及用于在所述管状部段的至少一部分中接合骨的骨接合结构（16）；
其中通过减小所述第一端部和所述第二端部之间的距离，所述管状部段（13）在径向上可膨胀，并且
其中所述锚固部件（1）由第一材料制造；
芯体部件（2、2'），所述芯体部件具有第一端部（21）和第二端部（22），并且所述芯体部件可插入所述锚固部件中并且可连接到所述锚固部件，所述芯体部件（2、2'）配置成与所述锚固部件（1）配合使得通过相对于所述锚固部件致动所述芯体部件，所述管状部段（13）相对于径向变化；
其特征在于所述芯体部件（2、2'）由不同于所述第一材料的第二材料制造。
2.根据权利要求1所述的骨锚固器，其中所述第一材料是具有比所述第二材料大的挠性的材料。
3.根据权利要求1或2所述的骨锚固器，其中所述第一材料是聚合物材料。
4.根据权利要求1至3之一所述的骨锚固器，其中所述第二材料是金属材料。
5.根据权利要求1至4之一所述的骨锚固器，其中所述骨接合结构（16）是骨螺纹。
6.根据权利要求1至5之一所述的骨锚固器，其中所述管状部段（13）包括大致平行于所述纵轴线（L）延伸的至少两个狭缝（15）。
7.根据权利要求1至6之一所述的骨锚固器，其中所述锚固部件（1）包括在所述第二端部处的末端。
8.根据权利要求1至7之一所述的骨锚固器，其中所述锚固部件（1）包括在所述第一端部处或附近的接合结构（17），所述接合结构优选地呈从所述第一端部的前表面延伸到所述管状部段（13）中的至少一个凹陷的形式。
9.根据权利要求1至8之一所述的骨锚固器，其中所述锚固部件（1）包括在所述第二端部（12）处或附近的连接部分（14），所述连接部分配置成接合所述芯体部件（2、2'），使得在所述锚固部件和所述芯体部件之间建立连接，所述连接至少暂时抵抗所述芯体部件相对于所述锚固部件在与所述芯体部件插入所述锚固部件中的插入方向相反的方向上的滑动运动。
10.根据权利要求1至9之一所述的骨锚固器，其中所述芯体部件（2、2'）是大致杆状部件并且包括在所述第二端部处的连接部分（24），所述连接部分配置成接合所述锚固部件（2、2'），使得在所述锚固部件和所述芯体部件之间建立连接，所述连接至少暂时抵抗所述芯体部件相对于所述锚固部件在与所述芯体部件插入所述锚固部件中的插入方向相反的方向上的滑动运动。
11.根据权利要求1至10之一所述的骨锚固器，其还包括在所述第一端部（11）处的头部（3、3'），所述头部优选地具有球形外表面部分（33）。
12.根据权利要求11所述的骨锚固器，其中所述头部（3）包括腔孔（35）和用于旋转地支撑所述芯体部件（2）的第一端部（21、25）的支撑表面（37）。
13.根据权利要求11或12所述的骨锚固器，其中所述头部（3）是独立部件，具有接合结构（38），用于连接所述锚固部件使得所述头部（3）和所述锚固部件（2）相对于彼此旋转固定。
14.根据权利要求11至13之一所述的骨锚固器，其中所述头部（3）由与所述第二材料相同的材料制造。
15.根据权利要求11至14之一所述的骨锚固器，其中所述芯体（2）包括在所述第一端部（21）处的圆柱形部段（25），所述圆柱形部段支撑在所述头部（3）中并且可以在其中旋转。
16.根据权利要求11至14之一所述的骨锚固器，其中所述芯体部件（2'）包括在所述第一端部（21）处用于与所述头部（3）接合的接合部分（28、29），所述接合部分配置成允许所述锚固部件相对于所述芯体部件的运动使得所述锚固部件的所述第一端部和所述第二端部之间的距离减小，同时防止在相反方向上的运动。
17.根据权利要求16所述的骨锚固器，其中所述芯体部件（2'）包括牵引部分（20），优选当所述管状部段（13）膨胀时能够被折断的折断牵引部分。
18.根据权利要求1至17之一所述的骨锚固器，其中所述锚固部件（2、2'）包括在所述第二端部（12）处或附近的螺纹腔孔（14），并且所述芯体部件（2、2'）包括在其第二端部（22）处用于与所述螺纹腔孔（14）接合的螺纹部分（24）。
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Granted publication date: 20180119