CN104349745B - 用于稳定脊柱的微创方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于稳定脊柱的植入物，其包括椎弓根螺钉、细长构件和用于稳定杆的保持器。所述细长构件可多轴移动地连接到所述椎弓根螺钉，并且在其纵向圆周上方具有外螺纹。所述保持器可以是单件或者可包括上保持器部分和下保持器部分。所述保持器或所述上保持器部分和所述下保持器部分各自都具有可穿过其中的开口以容纳稳定杆以将一个植入物固定到另一个上。一方面，所述上保持器部分内部刻有螺纹以啮合所述细长构件的外螺纹，所述上保持器部分通过所述细长构件绕其纵向轴的转动而沿所述细长构件纵向螺旋平移。所述上保持器部分朝向所述下保持器部分平移以将所述杆紧缚并保持在其之间。

Description

用于稳定脊柱的微创方法和装置
相关发明
本申请要求于2011年12月14日提交的题为“Minimally Invasive System andMethod for Stabilizing the Spinal Column；”的美国临时申请号61/570,535、于2012年1月20日提交的题为“Disposable Kit for Minimally Invasive Spine Surgery；”的61/588,823、于2012年3月23日提交的题为“Construct for Stabilization of SpinalColumn；”的61/614,596、于2012年3月23日提交的题为“Automatic Instrument and Kitfor Spinal Surgery；”的61/614,863和于2012年12月10日提交的题为“Implants forStabilizing the Spinal Column.”的61/735,327的优先权的权益。所有上面确定的相关申请都通过引用的方式并入本文。
技术领域
本发明一般涉及脊柱矫正过程和植入物；且更具体涉及用于稳定脊柱的微创方法、植入物和器械系统。
发明背景
脊柱融合术是一种外科技术，其中一个或多个脊椎结合以降低脊椎之间的移动。融合用于治疗许多脊柱疾病，包括脊柱畸形、椎管狭窄和腰椎滑脱。为了最大化成功融合的可能性，器械经常被用作内部夹板以稳定脊柱并有助于骨愈合。这些器械系统通常采用插入椎弓根的螺钉来充当锚定件。这些锚定件然后与杆配对以稳定脊柱的每一侧。许多椎弓根螺钉系统是复杂的，其采用一些器械来锚定螺栓并将杆固定在适当位置。本文所描述的器械系统和方法最小化了这种复杂性，从而减少最终用户的操作时间。
这种类型的植入物的前面实施方案已经采用了贴到螺钉上的郁金香形头部设计。在这些实施方案中，稳定杆插入郁金香形头部中并由锁定帽锁定在适当位置。这些郁金香形头部和螺杆实施方案通常合并多轴移动，从而为外科医生提供弹性以弯曲杆来适应特定患者的脊柱解剖。
发明概要
本发明提供了一种用于稳定脊柱的独特新颖的方法、植入物和器械。一方面，本发明的植入物包括椎弓根螺钉、保持器和细长构件。在这方面，本发明的方法、植入物和器械可被设计为允许用户将植入物插入一件中。
在本发明的一个实施方案中，用于稳定脊柱的植入物包括椎弓根螺钉，其在其近端具有椎弓根头。细长构件固定连接到椎弓根头并远离所述椎弓根螺钉从椎弓根头向近侧延伸。细长构件在其纵向圆周的至少一部分上方具有外螺纹。还包括保持器，其具有无螺纹内通道，其提供了保持器可在细长构件上方自由滑动。保持器具有穿过其中的开口以容纳用于将一个植入物固定到另一个上的杆。最后，具有带螺纹内通道的锁定螺母啮合细长构件的外螺纹。锁定螺母沿细长构件向远端并针对保持器的螺旋纵向平移将杆紧缚并保持在保持器和椎弓根头之间，从而提供一个植入物到另一个上的固定。
通过保持器的开口被构造为形成狭槽以容纳用于将一个植入物固定到另一个上的杆。狭槽可在保持器内被纵向对准为大致垂直于植入物的纵向轴，狭槽处于细长构件的一个侧面上且紧邻细长构件。在另一个实施方案中，保持器可包括穿过其中的两个径向相对开口，两个开口形成两个径向相对狭槽，每个狭槽都被构造为容纳用于将一个植入物固定到另一个上的杆。两个狭槽提供了两个杆部分被紧缚并保持在保持器和椎弓根头之间。在这另一个实施方案中，每个狭槽都可被纵向对准为大致垂直于植入物的纵向轴，每个狭槽都处于细长构件的径向相对侧面上且紧邻细长构件。
在其它实施方案中，细长件包括易断框，其提供以指定扭矩力剪切细长构件的纵向部分。易断框可以是细长构件中的切口、孔或穿过其中的孔。易断框可位于细长构件上以在锁定螺母朝向保持器平移以将杆紧缚并保持在保持器和椎弓根头之间之后大致对准易断框与锁定螺母的近端。
在可替代实施方案中，细长构件可包括螺纹旋入椎弓根螺钉的近端或细长构件的远端中的槽内的反旋螺钉。细长构件的远端或椎弓根螺钉的近端包括可与各自槽啮合的螺纹。反旋螺钉螺纹从而允许锁定螺母驱动器工具对植入物提供反扭矩以在不将椎弓根螺钉进一步驱动进入椎骨中的情况下针对椎弓根螺钉的头部紧固锁定螺母。
在另一实施方案中，锁定螺母包括槽，其用以在植入物插入过程中容纳锁定销的远侧尖端。锁定销可被纵向定位在驱动工具内，并处于细长构件旁边，以防止锁定螺母相对于细长构件转动。当驱动工具啮合植入物以将扭矩平移到植入物以驱动椎弓根螺钉进入椎骨中时，这可防止锁定螺母针对保持器过早紧固。
本发明的其它实施方案提供了在细长构件和椎弓根螺钉之间的多轴移动。这可通过设置在细长构件的远端或椎弓根螺钉的近端的旋转球与各自计数器座接头实现。旋转球和接头允许细长构件链接在椎弓根螺钉的头部内。其它实施方案还可包括两件保持器(上保持器部分和下保持器部分)。上保持器部分和下保持器部分可将一个或两个杆固定并紧缚在其之间。然而，两杆实施方案完全可能是一件U型杆。U形杆允许整个结构的更好生物力学平衡。
因此，在一个实施方案中，用于稳定脊柱的植入物包括椎弓根螺钉，和细长构件，和具有上保持器部分和下保持器部分的保持器。细长构件可多轴移动地连接到椎弓根螺钉，并在其纵向圆周的至少一部分上方具有外螺纹。上保持器部分和下保持器部分各自都具有穿过其中的凹口以容纳用于将一个植入物固定到另一个上的杆。上保持器部分内部可刻有螺纹以啮合细长构件的外螺纹以通过细长构件绕其纵向轴的转动沿细长构件纵向螺旋平移。上保持器部分因此朝向下保持器部分平移以将杆紧缚并保持在上保持器部分和下保持器部分之间以提供一个植入物到另一个上的固定。
在另一实施方案中，细长构件包括易断框，其提供以指定扭矩力剪切细长构件的纵向部分。易断框可再次是细长构件中的切口、孔或穿过其中的孔。易断框可位于细长构件上以在上保持器部分朝向下保持器部分平移以将杆紧缚并保持在其之间之后大致对准易断框与上保持器部分的近端。
在其它实施方案中，细长构件包括固定连接在其远端的旋转球。旋转球驻留在椎弓根螺钉的头部的凹槽内，从而在细长构件和椎弓根螺钉之间提供多轴可移动连接。旋转球可通过螺旋连接、焊接和/或压配合到椎弓根螺钉的头部的旋转连接器头移动地紧缚在椎弓根螺钉的头部的凹槽内。这提供了细长件和椎弓根螺钉之间的多轴可移动连接。如果被螺旋，旋转连接器头的内螺纹可啮合椎弓根螺钉的头部的外螺纹。
在又另一实施方案中，通过上保持器部分和下保持器部分的凹口可形成狭槽以容纳用于将一个植入物固定到另一个上的杆。狭槽可被纵向对准以大致垂直于植入物的纵向轴，且狭槽可处于细长构件的一个侧面上且紧邻细长构件。或者，上保持器部分和下保持器部分各自都具有穿过其中的两个径向相对凹口，其形成两个径向相对狭槽，每个狭槽都被构造为容纳用于将一个植入物固定到另一个上的杆。两个狭槽提供了两个杆部分可被紧缚并保持在上保持器部分和下保持器部分之间。如果为两个杆(或两个杆部分)提供了两个狭槽，那么每个狭槽都可被纵向对准以大致垂直于植入物的纵向轴，每个狭槽都处于细长构件的径向相对侧面上且紧邻细长构件。
如果对于两个杆(或两个杆部分)，两个狭槽一起设置在上部分和下部分内，那么(植入物上的)两个杆部分可能会是一个U形杆。一个U形杆可沿多个植入物延伸，其中每个植入物紧固并保持U形杆的两个相邻杆部分。一个U形杆可具有位于多个植入物的各自端部的U形弯状物。
在又一其它实施方案中，植入物还包括止动销。止动销可与下保持器部分螺旋啮合、向近侧延伸，并纵向平行于细长构件。止动销可穿过上保持器部分中的通孔。
在另一实施方案中，下保持器部分可包括无螺纹内通道，其提供了下保持器部分可在细长构件上方自由滑动。下保持器部分的下侧是凹的，以在上保持器部分朝向下保持器部分平移以将杆紧缚并保持在其之间后在下降的情况下针对椎弓根螺钉的啮合形头部提供配合和紧固。
附图简述
参照结合附图的以下描述将更好地理解本发明。为了说明的目的，在附图中示出本发明的某些实施方案。在附图中，在全文中相同标号指示相同元件。然而，应理解，本发明不限于所示的确切布置、尺寸和器械：
图1A至图1D示出根据本发明一个实施方案的用于稳定脊柱的植入物和系统的横截面；
图2A至图2C示出(图2A的分解图)在进行根据本发明的各方面的稳定脊柱的方法时使用的器械；
图3示出根据本发明的另一实施方案的用于稳定脊柱的植入物的横截面；
图4示出根据本发明的另一实施方案的用于稳定脊柱的系统的透视图，其中系统包括具有插入其之间的稳定杆的本发明的两个植入物；
图5示出图4中所示的用于稳定脊柱的系统的可替换透视图，系统包括在插入紧缚在其之间的稳定杆之后的本发明的两个植入物；
图6示出图4中所示的用于稳定脊柱的植入物的一部分的横截面；
图7A至图7D示出根据本发明的又另一实施方案的用于稳定脊柱的植入物和系统的横截面；
图8A至图8B分别示出根据本发明的用于容置一次性医疗器械和植入物的套盒的透视图和侧横截面图；和
图9示出根据本发明的用于驱动并紧固用于脊柱手术的植入物和椎弓根螺钉的自动器械及其组件。
具体实施方式
参照图1A至图1D，示出用于稳定脊柱的植入物1。植入物1包括椎弓根螺钉10(下带螺纹轴部分)、接收器/保持器50、带螺纹细长构件40和锁定螺母60。植入物1的细长构件40可从不同角度看见以：允许完整结构(椎弓根螺钉10的带螺纹轴、保持器50、细长构件40和锁定螺母60)以作为一个单元向下驱动进入椎弓根中；并允许细长构件40施加力以紧固锁定螺母60以将杆90保持在椎弓根螺钉10和保持器50之间。
关于植入物1，下带螺纹轴部分(椎弓根螺钉)10适于旋入椎骨中。细长构件40在相对椎弓根螺钉10的方向上从椎弓根螺钉10的近端突出，并包括外螺纹。细长构件40的外螺纹提供与锁定螺母6的螺旋啮合，从而允许锁定螺母6被紧固在适当位置以将保持器50紧缚到椎弓根螺钉10的近端头部。针对椎弓根螺钉10的近端头部紧固保持器50将杆90保持在其之间。
在本实施方案中，保持器50可以是单件，其具有无螺纹内通道，其提供了保持器可在细长构件上方自由滑动。保持器50的远端的至少一部分可以是圆形的、弯曲的或凹的，从而在通过锁定螺母60使保持器50朝向椎弓根螺钉的头部平移以将杆90紧缚并保持在其之间后在下降的情况下针对椎弓根螺钉的头部的啮合形状近端提供配合和紧固。保持器50可具有贯通狭槽以容纳杆90。狭槽的内部的至少一部分将是弯曲的或圆形的以在下降下与杆90配合。狭槽可被纵向对准以大致垂直于植入物的纵向轴，狭槽处于细长构件的一个侧面上并紧邻细长构件和椎弓根的头部。
细长构件40可进一步包括易断框20(图1B)；或者可替代地包括反旋螺钉30。易断框20或反旋螺钉30提供在插入和脊柱稳定之后移除细长构件40的部分。在其中细长构件包括易断框20的实施方案中，细长构件40可包括具有匹配椎弓根螺钉10的螺纹的标准螺纹的带螺纹外部分。
在植入物1的插入过程中，锁定销70可用于防止锁定螺母60针对保持器50过早紧固并用于将扭矩从驱动工具95传递到植入物1的椎弓根螺钉10。锁定销70可在细长构件40旁边被纵向定位在驱动工具95内，其中其远侧尖端插入锁定螺母60中的槽中(参照图1B)。这样定位的锁定销70防止锁定螺母60转动，并在驱动工具95啮合锁定螺母60的圆周时相对于细长构件40将扭矩传递到植入物1，以驱动椎弓根螺钉10进入椎骨中。在椎弓根螺钉10插入椎骨中之后，易断框20允许细长构件40的一部分在一定转矩下远离椎弓根螺钉1剪切，从而对细长构件40留下低轮廓。所剪切的细长构件40的低轮廓的高度可接近在锁定螺母60被紧固以将杆90保持在椎弓根螺钉10和保持器50之间之后的锁定螺母60的近端(参见图1B)。
细长构件40中的易断框20可以是其中的切口，或者可以是孔或通孔。如果是切口，那么各种形状都是可能的，但是如果优选，那么切口是V形切口。如果是孔或通孔，那么横截面的各种形状都是可能的，但是椭圆形通孔对于易断框20是优选构造。
或者，细长构件40可包括反旋螺钉30(参见图1D)，而不是易断框20。反旋螺钉30可涉及椎弓根螺钉10的近端中的槽，其中槽包括内反旋螺纹。细长构件40的远端将包括用于啮合在椎弓根螺钉10的槽内的配合外螺纹部分。内反旋螺纹允许锁定螺母驱动器工具11(参见图2A)提供反扭矩，使得锁定螺母60可在不进一步驱动椎弓根螺钉10进入椎骨中的情况下针对椎弓根螺钉10的头部紧固。因为反旋螺纹用于针对椎弓根螺钉10的头部紧固锁定螺母60，所以该可替代实施方案不一定需要使用锁定销70。然而，仍可能需要锁定销70将扭矩从驱动工具91传递到椎弓根螺钉10。
现在参照图2A至图2C，驱动工具91包括驱动器轴93和具有快速释放机构97的扭矩手柄94。驱动工具91(特别是扭矩手柄94)提供了植入物1可被紧固到有限扭矩规格。与转矩手柄94相关联的快速释放机构97允许扭矩手柄94从驱动器轴93释放。驱动工具91上的驱动器轴93可由光滑外构件和下部分组成，其中下部分具有槽，其带有反旋内螺纹以与细长构件40的外螺纹配合。根据锁定销70是否被使用，驱动工具91可以或不可以要求提供插入锁定销70的内腔。
在另一实施方案中，驱动器轴93将是中空的，其带有具有内部机械驱动器设计(例如，六角螺母)以啮合椎弓根螺钉10的头部的外周的远侧尖端。快速释放机构97的远端上的内槽也将具有机械驱动器设计(例如，十六角螺母，反旋螺纹)以啮合细长构件40的近端。驱动器轴93将在细长构件40上方滑动，使得其远侧尖端啮合椎弓根螺钉的头部，然后快速释放机构97的远端上的槽将附接(例如，螺旋啮合)到细长构件40的近端。在该实施方案中，驱动器轴93具有杠杆臂(其便于由驱动器轴93驱动(转动)椎弓根螺钉的头部)，和扭矩手柄(其便于细长构件40驱动或转动到更有限扭矩规格)。在使用本发明的植入物的图3至图7实施方案时，驱动轴93的该实施方案也是有利的，其中细长构件140、240相对于椎弓根螺钉110、210的头部219可转动移动。
在椎弓根螺钉10插入椎骨中之后，而且为了稳定脊柱，杆90用于相对于彼此固定多个椎弓根螺钉10。杆90可由在其一端或两端上具有带螺纹外部分的固体枝干组成(参见图1B和图2A)。引导线缆80用于通过每个植入物1的保持器50拉动杆90。为了将引导线缆80附接到杆90，杆90可包括内腔，其带有啮合引导线缆80上的外部分上的外螺纹的内螺纹。引导线缆80通过被拖曳通过杆90的侧孔并捕捉在杆90的相邻端孔内的引导线缆80的端部上的结或球可替代地附接到杆90。线缆挂钩96(其可由金属制成)(参见图2C)用于在引导线缆80已经穿过每个保持器50之后抓住引导线缆80以将引导线缆80从前一个保持器50沿脊柱拉到下一个保持器50。
参照图2B，混合扩孔器95(其可包括突出锋利尖端)可在该过程的开始使用。在其它椎弓根螺钉系统中，带有锋利尖端的针销首先插入椎骨中以为扩孔器准备每个椎骨。扩孔器工具然后将被插入以扩大脊椎开口、为椎弓根螺钉准备开口。在本发明中，针销和扩孔器组合以形成混合扩孔器95，用于在一个更方便的步骤中为椎弓根螺钉10准备未扩开的椎骨。
本发明的方法用于治疗很多脊柱疾病的脊柱的固定。最初，混合扩孔器95插入椎骨中以制备其用于插入植入物1的椎弓根螺钉10的椎弓根。植入物1插入脊柱的脊椎的每个侧面上的椎弓根中，且也许插入脊柱的一些脊椎中(每个脊椎都彼此相隔相对距离)。一方面，驱动工具91采用细长构件40的带螺纹部分以施加力来驱动每个植入物1进入脊椎的椎弓根中。锁定销70可用于将扭矩力从驱动工具91传递到植入物1，从而防止锁定螺母60针对植入物1的保持器50的无意紧固。另一方面，驱动工具91的中空驱动器轴93在细长构件40上方滑动，且驱动器轴93的远侧尖端上的内部机械设计(例如，十六角螺母)啮合椎弓根螺钉(或如果使用锁定销70那么是锁定螺母60)的头部的圆周以将力施加到每个植入物1以进入椎骨的椎弓根中。
在每个椎弓根螺钉10插入每个椎弓根的适当深度之后，引导线缆80、杆90和线缆挂钩96用于将杆90螺旋通过每个保持器50。保持器50开始不被向下紧固，所以在其中存在较大开口以允许引导线缆80的螺纹和杆90通过其中。在将引导线缆80和杆90通过第一保持器50放置之后，线缆挂钩96然后抓住引导线缆80以将引导线缆80和杆90拉动通过后面的保持器。在杆90被适当放置在各自保持器50内之后，引导线缆80从杆90的端部分离。
接下来，如果使用，那么锁定销70从驱动工具91脱离。所述方法的下一个步骤取决于细长构件40是否采用易断框20，或反旋螺钉30，如果细长构件40具有易断框20，那么移除锁定销70则允许驱动工具91针对保持器紧固锁定螺母60，以针对椎弓根螺钉10的头部保持和紧缚保持器，从而在保持器50内并针对植入物1的椎弓根螺钉10的头部保持和紧缚杆90。因此，在锁定螺母60被紧固时，锁定螺母60沿细长构件40平移，锁定螺母60针对椎弓根螺钉10的头部钉住杆90，从而在保持器50内，将杆90固定在适当位置。驱动工具91被移除，且器械然后可被用于在易断框20上剪切细长构件40的一部分。
如果细长构件40具有反旋螺杆30，那么锁定销70可以或可以不用于将扭矩从驱动工具91传递到植入物1的椎弓根螺钉10。在移除锁定销70(如果使用)之后，锁定螺母驱动器工具92插入细长构件40的近端槽中(参见图2A)。细长构件40的远端将包括配合的外螺纹部分，其用于啮合在椎弓根螺钉10的槽内。内反旋螺纹允许锁定螺母驱动器工具11提供反扭矩，使得在不进一步驱动椎弓根螺钉10进入椎骨中的情况下，锁定螺母60可针对椎弓根螺钉10被紧固。再次，在锁定螺母60被紧固时，锁定螺母60针对椎弓根螺钉10和保持器50钉住杆90，从而将杆90固定在适当位置。
在完成上述步骤之后，在椎骨的相对椎弓根上重复所述过程，并且对相邻的各自椎骨重复所述过程。在稳定后，生物可被应用来帮助骨愈合并完成所述过程。
图3至图6示出用于稳定脊柱的植入物100的替代实施方案的各个方面。图3示出植入物100的一个实施方案的横截面，所述植入物包括带外螺纹细长构件140、易断框120、两件式保持器(上保持器部分151和下保持器152部分)、旋转连接器头161、旋转球165(在本实施方案中固定连接在细长构件140的远端)和椎弓根螺钉110。椎弓根螺钉110可以是具有用于椎弓根的适当外螺纹的标准椎弓根螺钉。椎弓根螺钉110的近端(椎弓根螺钉110的头部)包括内槽，其形状是凹的且用以容置旋转球165。因此旋转球165可在椎弓根螺钉的头部内自由转动，旋转球165还允许细长构件140相对于椎弓根螺钉110的多轴移动。
在图3实施方案中，带外螺纹细长构件140包括易断框120，其允许以指定扭矩水平剪切。易断框可被定位为在针对下保持器152紧固和杆的固定之后与上保持器151的近端大致对准。在旋转球165放置到椎弓根螺钉110的头部的凹陷区域中后，旋转连接器头161被螺旋到并焊接到椎弓根螺钉110的头部，使得旋转连接器头161可将旋转球165(和带螺纹细长构件140)移动地保持在适当位置。
图4示出用于脊柱稳定的两个植入物实施方案100，其示出在脊椎插入、杆保持和细长构件140在易断框120上的反扭矩和剪切之前的植入物100。如图3实施方案一样详细的，带外螺纹细长构件140的远端包括旋转球165，其由旋转连接器头161保持在椎弓根螺钉110的头部内的适当位置。椎弓根螺钉110的头部内的槽具有凹陷形状(形状类似于旋转球165)，使得旋转球165可在其中自由转动。这种设计为细长构件140提供了多轴移动和相对于椎弓根螺钉110的完全转动移动。
在本实施方案中，带内螺纹上保持器151可通过细长构件140相对于其纵向轴的转动(和旋转球165在椎弓根螺杆110的头部内的类似转动)可螺旋地上下平移细长构件140。在本实施方案中，一个优点是当上保持器151刻有螺纹时，在细长构件140上，在下保持器152上方或远离所述下保持器，在上保持器151、下保持器152和止动销175之间产生较大区域，因此外科医生在通过引导杆器械172的协助(如果需要)下可将杆190穿过其中。
在本实施方案中，大致凹形(或可能是半圆形的)狭槽可被包括在上保持器151和下保持器152每个中以用于杆190的放置。单杆190(在本实施方案中，大致垂直于植入物100的纵向轴)被定位在细长构件140的一侧上并紧邻细长构件。或者，上保持器和下保持器151、152可提供将两个杆190放置在其之间，每个杆都大致垂直于植入物100的纵向轴，一个处于细长构件140的每个侧面上并紧邻细长构件。
在杆190已经穿过由细长构件140、上保持器151、下保持器152和止动销175产生的区域之后，外科医生可转动细长构件140以将上保持器151朝向下保持器152平移，然后将杆190紧固在上保持器152和下保持器152之间。
图5通常示出处于(上保持器151和下保持器152之间的)最后杆190锁定位置处的图4的植入物100，其中但是在易断框120的位置处反扭转并剪切移除细长构件140的近端部分之前，止动销175现在被移除。在完成后，植入物100和杆190提供系统以稳定脊柱。
图6示出处于最后杆190锁定位置(其中杆190保持在上保持器151和下保持器152之间)处的图4的植入物100实施方案的横截面。止动销175被插入并螺旋地附接到下保持器152。图6还示出位于带外螺纹细长构件140的远端的旋转球165，旋转球165通过旋转连接器头161被保持在椎弓根螺钉110的头部内的适当位置。如前面详细描述的，椎弓根螺钉110的头部内的槽具有凹陷形状(形状类似于旋转球165)，使得旋转球165可在其中自由转动，从而为细长构件140提供相对于椎弓根螺钉110的多轴移动和完全转动。还示出啮合上保持器151和细长构件140的驱动工具191。
图7A至图7D示出用于稳定脊柱的植入物200的另一实施方案的各个方面。图7A示出植入物200的横截面，其示出带外螺纹细长构件240、两件式保持器(上保持器251和下保持器252)、旋转连接器头261(或椎弓根螺丝帽)、旋转球265(在本实施方案中固定连接在细长构件240的远端)，和椎弓根螺钉210。椎弓根螺钉110可以是标准椎弓根螺钉，其带有用于椎弓根的适当外螺纹。椎弓根螺钉110的近端(椎弓根螺钉110的头部或椎弓根螺钉球座219)包括内槽，形状是凹的，用以容置旋转球265。因此旋转球265可在椎弓根螺钉的头部(椎弓根螺钉球座219)内自由转动，旋转球265还允许细长构件240相对于椎弓根螺钉210的多轴移动。
图7B也以横截面示出带外螺纹细长构件240还可包括断裂框220，其允许以指定扭矩力剪切。断裂框220可被定位为在针对下保持器252紧固和杆或杆290的固定之后与上保持器251的近端大致对准。在旋转球265放置在椎弓根螺钉球座219中后，旋转连接器头(椎弓根螺钉帽261)被螺旋到并焊接到椎弓根螺钉球座219上，使得旋转连接器头261将旋转球265(和带螺纹细长构件240)可移动地保持在适当位置。
如图4至图6实施方案中，下保持器252和上保持器251共同作用以紧固一个杆或多个杆290并提供脊柱的固定。下保持器252和上保持器251在其中具有凹腔以容置一个杆或多个杆290。然而，植入物200的图7A至图7D实施方案包括上保持器和下保持器251、252，其提供两个杆290在其之间的放置，每个杆290都被容置在大致垂直于植入物200的纵向轴的凹腔中，一个腔处于细长构件240的每个侧面上并紧邻细长构件。
如图7C至图7D中所示，虽然上保持器251和下保持器252被构造为保持两个杆290，但是相邻插入的植入物200可以是保持的一个U形杆290，杆在其一端具有U形弯状物299。上保持器251和下保持器252的凹腔有公差，使得一旦被紧固到适当位置，保持器251、252即将U形杆290锁定在其之间的适当位置。U形杆290被构造为平衡整个植入物200上的力。U形杆290在每个自由端上具有弹头尖端，并在各自另一端上具有U形弯状物299。U形杆290的弹头尖端被构造为在下保持器252和上保持器251之间可滑动插入。
在本实施方案中，下保持器252可具有无螺纹内通道，使得下保持器252能够在细长构件240上方自由滑动。此外，下保持器252的下侧是凹的，从而在降低的情况下提供针对啮合形椎弓根螺钉帽261的配合和紧固。上保持器251具有带螺纹内通道以螺旋地啮合带外螺纹细长构件240。在紧固过程中，上保持器251的内螺纹和细长构件240的外螺纹一起提供降低以针对U形杆290和椎弓根螺钉帽261的顶部紧固下保持器252和上保持器251。在降低之后，上保持器251被进一步紧固直到扭矩力超过易断框220在细长构件240中的剪切阈值以剪断细长构件240接近易断框220的一部分。
对于本发明的植入物100、200的图3至图7实施方案，驱动工具91包括驱动器轴93和具有快速释放机构97的扭矩手柄94。驱动工具91提供了植入物100、200可被紧固到有限扭矩规格。与转矩手柄94相关联的快速释放机构97允许扭矩手柄94从驱动器轴93释放。驱动轴93是中空的，其带有远侧尖端，其具有内部机械驱动器设计(例如，十六角螺帽)以啮合椎弓根螺钉110、210的头部219的圆周。快速释放机构97的远端处的内槽也将具有机械驱动器设计(例如，十六角螺帽，反旋螺纹)以啮合细长构件140、240的近端。中空轴驱动器93在细长构件140、240上方滑动，使得其远侧尖端啮合椎弓根螺钉的头部。然后快速释放机构97的远端处的槽附接(例如，螺旋啮合)到细长构件40的近端。在驱动工具91的实施方案中，驱动器轴93具有杠杆臂(其便于由驱动器轴93驱动(转动)椎弓根螺钉110、210的头部219)，和扭矩手柄94(其便于细长构件140、240的驱动或转动)。在本文中，转矩手柄94将转动细长构件140、240以朝向下夹持器部分152、252向远侧可滑动平移上保持器部分151、251以将杆190、290紧缚和固定在其之间。在上保持器部分151、251针对下保持器部分152、252最终紧固时，另一个中空驱动器轴93可具有远侧尖端，其具有内部机械驱动设计(例如，十六角螺帽，齿)以啮合上保持器部分151、251的外周(或顶部)以将转矩专门施加到其上以固定和紧缚杆190、290。
图8A和图8B分别示出用于容置一次性医疗器械和植入物的聚合物托盘(套盒)与用于包含器械的聚合物盖的透视图和侧横截面图。托盘可由允许伽马灭菌进入托盘的聚合物制成，其用以对植入物和器械灭菌以供手术使用，且然后在打开并使用之前密封器械和植入物以防止再次污染。套盒可被模制为适合在本申请中所详述的器械和植入物的任意集合，或者任何医疗器械和植入物。而图8A和图8B示出具有单个大致开放腔以容置器械和植入物的托盘，另一实施方案可具有定制尺寸和模制腔以特定适合每个器械和植入物。
图9示出脊柱手术中使用的自动器械的组件。自动器械包括电动机310(高转矩/低扭矩)，其被校准并齿轮移动以特定驱动并紧固脊柱手术中使用的植入物和椎弓根螺钉，诸如包括在本发明中的椎弓根螺钉和在本发明中所详述的植入物。电动机310包括开关320和控制和改变电动机310的齿轮的微处理器320。低转矩设定提供中等转速，低转矩驱动的功能是将保持器紧固到本发明的植入物上。高扭矩设定提供了低转速，高扭矩驱动的功能是在位于各自细长构件的切断框上剪切/断裂本发明的植入物的细长构件的一部分。自动器械还可以是单次使用的最终灭菌装置。电池组340可对电动机310、开关330和微处理器320提供动力。自动器械可与相关联的植入物和器械一起(如果需要)被包装成套盒，并被灭菌以在无菌场所单次使用。
返回参考图3，示出本发明的一个植入物实施方案的横截面，提供了与图9的自动器械使用的适当结构的一个实施例。如前面所详述的，植入物100包括具有易断框120的带螺纹细长构件140、上保持器151、下保持器152、旋转连接器头161、旋转球165和椎弓根螺钉110。易断框120提供以指定扭矩水平剪切细长构件140的一部分。自动器械提供该指定扭矩水平。
目前，几乎所有的椎弓根螺钉都是使用某种类型的扭矩限制手柄在椎骨内手动紧固并扭转到指定限制。本发明的某些实施方案的多轴可动性(诸如图3的植入物100)源于旋转球165在椎弓根的头部内的可动性，驱动椎弓根螺钉110进入椎骨中优选使用大致处于椎弓根的头部处(或者，在本实施方案中，更特别在旋转连接器头部165的圆周上)的驱动工具连接来进行。图9的自动驱动器可为最终用户提供紧固和扭转功能。这种自动器械是对现有手术器械(这些都是手工工具)的实质提高。
通过前述说明书，本发明的这些和其它优点对于本领域技术人员将是显而易见的。因此，本领域技术人员将认识到在不脱离本发明的宽广发明构思的情况下，可对上述实施方案进行改变或修改。例如，如包括在以上某些特定实施方案中的详细的特征被确认为可互换且可能包括在其它详细实施方案中。任何特定实施方案的具体尺寸仅用于说明目的而描述。因此，应理解，本发明不限于本文描述的特定实施方案，但旨在包括本发明的范围和精神内的所有变化和修改。

Claims (20)

1.一种用于稳定脊柱的植入物，其包括：
椎弓根螺钉；
细长构件，其在绕其纵向轴为可完全转动的同时可多轴移动地连接到所述椎弓根螺钉，所述细长构件在其纵向圆周的至少一部分上具有外螺纹；和
两件式保持器，其具有单件的上保持器部分和与所述上保持器部分分离的单件的下保持器部分，所述上保持器部分和所述下保持器部分各自都具有沿着且绕着相应的纵向轴的中心通道，各个中心通道容纳整体地穿过其的所述细长构件，所述上保持器部分和所述下保持器部分各自都还具有穿过其中的凹口以容纳用于将一个植入物固定到另一个植入物上的杆；其中：
所述上保持器部分内部刻有螺纹以啮合所述细长构件的所述外螺纹，所述上保持器部分能够通过所述细长构件绕其纵向轴的转动沿所述细长构件纵向螺旋平移；并且
所述上保持器部分能够朝向所述下保持器部分沿着所述细长构件纵向螺旋平移以将杆紧缚并保持在所述上保持器部分和所述下保持器部分之间，从而提供一个植入物到另一个植入物上的固定。
2.根据权利要求1所述的植入物，其中所述细长构件还包括易断框，其提供以指定扭矩力剪切所述细长构件的纵向部分。
3.根据权利要求2所述的植入物，其中所述易断框是穿过所述细长构件的孔，所述易断框位于所述细长构件上以在所述上保持器部分朝向所述下保持器部分平移以将杆紧缚并保持在所述上保持器部分和所述下保持器部分之间之后大致对准所述易断框与所述上保持器部分的近端。
4.根据权利要求1所述的植入物，其中所述细长构件还包括固定连接在其远端的旋转球，所述旋转球驻留在所述椎弓根螺钉的头部的凹槽内，从而在所述细长构件和所述椎弓根螺钉之间提供多轴可移动连接。
5.根据权利要求4所述的植入物，其中，在将所述旋转球放置到所述椎弓根螺钉的所述头部的所述凹槽中之后，旋转连接器头螺旋连接到所述椎弓根螺钉的所述头部以在所述细长构件和所述椎弓根螺钉之间提供多轴可移动连接。
6.根据权利要求5所述的植入物，其中所述旋转连接器头的内螺纹啮合所述椎弓根螺钉的所述头部的外螺纹以在所述细长构件和所述椎弓根螺钉之间提供多轴可移动连接。
7.根据权利要求1所述的植入物，其中，两个凹口形成单个圆形的狭槽以容纳用于将一个植入物固定到另一个植入物上的杆，所述两个凹口为穿过所述上保持器部分的一个凹口和穿过所述下保持器部分的一个凹口，所述狭槽被纵向对准成大致垂直于所述细长构件的纵向轴，所述狭槽处于所述细长构件的一个侧面上且紧邻所述细长构件。
8.根据权利要求1的所述的植入物，其还包括止动销，所述止动销可与所述下保持器部分螺旋啮合、向近侧延伸，并纵向平行于所述细长构件，所述止动销穿过所述上保持器部分中的孔。
9.根据权利要求1所述的植入物，其中所述上保持器部分和分离的所述下保持器部分各自都包括穿过其中的两个凹口，从而四个凹口形成两个径向相对的圆形狭槽，每个狭槽都容纳用于将一个植入物固定到另一个植入物上的杆，所述两个径向相对的圆形狭槽提供了两个杆部分被紧缚并保持在所述上保持器部分和所述下保持器部分之间。
10.根据权利要求9所述的植入物，其中每个狭槽被纵向对准成大致垂直于所述细长构件的纵向轴，每个狭槽都处于所述细长构件的径向相对侧面上并紧邻所述细长构件。
11.根据权利要求9所述的植入物，其中所述两个杆部分形成一个U形杆；所述一个U形杆沿多个植入物延伸，每个植入物都固定并保持所述U形杆的两个相邻杆部分。
12.根据权利要求1所述的植入物，其中所述下保持器部分的所述中心通道为无螺纹的，以提供了所述下保持器部分可在所述细长构件上方自由滑动，且其中所述下保持器部分的远外侧具有绕所述中心通道的周界的凹形槽，所述凹形槽在所述上保持器部分朝向所述下保持器部分沿着所述细长构件螺旋平移并且抵靠所述下保持器部分以将所述杆紧缚并保持在其之间后在下降的情况下与所述椎弓根螺钉的头部接合配合并且紧固抵靠所述头部。
13.一种用于稳定脊柱的植入物，其包括：
椎弓根螺钉；
细长构件，其在绕其纵向轴为可完全转动的同时可多轴移动地连接到所述椎弓根螺钉，所述细长构件在其纵向圆周的至少一部分上具有外螺纹，并且所述细长构件还包括固定连接在其远端的旋转球，所述旋转球驻留在所述椎弓根螺钉的头部的凹槽内，从而在所述细长构件和所述椎弓根螺钉之间提供多轴可移动连接；
两件式保持器，其具有单件的上保持器部分和与所述上保持器部分分离的单件的下保持器部分，所述上保持器部分和所述下保持器部分各自都具有穿过其中的凹口以容纳用于将一个植入物固定到另一个植入物上的杆；其中：
所述上保持器部分内部刻有螺纹以啮合所述细长构件的所述外螺纹，所述上保持器部分能够通过所述细长构件绕其纵向轴的转动沿所述细长构件纵向螺旋平移；并且
所述上保持器部分能够朝向所述下保持器部分平移以将所述杆紧缚并保持在所述上保持器部分和所述下保持器部分之间，从而提供一个植入物到另一个植入物上的固定。
14.根据权利要求13所述的植入物，其中，所述上保持器部分的凹口和所述下保持器部分的凹口形成狭槽以容纳用于将一个植入物固定到另一个植入物上的所述杆，所述狭槽被纵向对准成大致垂直于所述植入物的纵向轴，所述狭槽处于所述细长构件的一个侧面上且紧邻所述细长构件。
15.根据权利要求13所述的植入物，其中所述上保持器部分和分离的所述下保持器部分各自都包括穿过其中的两个凹口，从而四个凹口形成两个径向相对狭槽，每个狭槽都被构造为容纳用于将一个植入物固定到另一个植入物上的一个杆，所述两个径向相对狭槽提供了两个杆部分被紧缚并被保持。
16.根据权利要求15所述的植入物，其中每个狭槽大致垂直于所述植入物的纵向轴纵向对准，每个狭槽都处于所述细长构件的径向相对侧面上并紧邻所述细长构件。
17.根据权利要求13所述的植入物，其中所述细长构件还包括易断框，其提供以指定扭矩力剪切所述细长构件的纵向部分。
18.根据权利要求17所述的植入物，其中所述易断框位于所述细长构件上以在锁定螺母朝向所述两件式保持器平移以将杆紧缚并保持在所述两件式保持器内之后使所述易断框与所述锁定螺母的近端大致对准。
19.根据权利要求13所述的植入物，其中所述细长构件包括螺纹旋入所述椎弓根螺钉的近端中的槽内的反旋螺钉，并且其中所述细长构件的远端包括螺纹旋入所述槽内的可啮合螺纹，所述反旋螺钉螺纹从而允许锁定螺母驱动器工具对所述植入物提供反扭矩以在进一步驱动所述椎弓根螺钉进入椎骨中的情况下针对所述椎弓根螺钉的头部紧固所述锁定螺母。
20.根据权利要求13所述的植入物，还包括锁定螺母，所述锁定螺母具有能够与所述细长构件的所述外螺纹啮合的带螺纹内通道；其中所述锁定螺母包括用以容纳锁定销的远侧尖端的槽，其中，在植入物插入过程中，所述锁定销被纵向定位在驱动工具内，并处于所述细长构件旁边，由此所述锁定销防止所述锁定螺母转动，并在所述驱动工具啮合所述植入物以将扭矩平移到所述植入物以驱动所述椎弓根螺钉进入椎骨中时，相对于所述细长构件，防止所述锁定螺母针对所述两件式保持器过早紧固。
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