CN105030320B - 螺钉元件以及该螺钉元件和螺钉驱动器的系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于脊柱、矫形或创伤手术中的螺钉元件，所述螺钉元件包括：螺钉轴线(S)和螺钉螺纹(3)；用于与螺钉驱动器(20)接合的驱动部分(6)，其中所述驱动部分(6)包括第一凹陷(7)，所述第一凹陷具有壁和形成于所述壁中的大致纵向延伸驱动凹槽(8)，在所述螺钉元件(1、1')的自由端部(5)和所述第一凹陷(7)之间的第二凹陷(9)，其中所述第二凹陷(9)具有壁和朝着所述自由端部(5)逐渐增加的内径；并且其中在所述第二凹陷(9)的壁中在与所述驱动凹槽(8)的位置对应的位置处形成引导凹槽(10)，所述引导凹槽允许螺钉驱动器的接合部分(30)被引导以进入所述驱动凹槽(8)。此外，提供一种系统，所述系统包括螺钉元件和适合于它的螺钉驱动器。

Description

螺钉元件以及该螺钉元件和螺钉驱动器的系统
技术领域
本发明涉及用于脊柱、矫形或创伤手术中的螺钉元件并且涉及适合于螺钉元件的螺钉驱动器。螺钉元件包括用于与螺钉驱动器接合的驱动部分，其中驱动部分包括用于与螺钉驱动器的相应接合突起接合的驱动凹槽和配置成将螺钉驱动器的接合突起引导到驱动凹槽中的引导凹槽。螺钉元件可以特别地用于微创手术和其它程序(如微通路手术)中，其中手术部位上的可视性和/或到手术部位的通路较小。
背景技术
特别在脊柱手术中，包括在将螺钉元件放置到椎骨的椎弓根中之后将多轴椎弓根螺钉的接收部件原位安装到螺钉元件上的步骤的外科技术已众所周知。例如，在被称为椎弓根内微通路手术的外科技术中制造小切口并且通过小切口治疗脊柱的若干运动节段。首先，使用器械将具有球形头部的螺钉元件插入椎弓根中，所述器械保持螺钉元件使得它们不会从器械意外地脱离并且还用作螺钉驱动器以插入螺钉元件。将螺钉元件插入椎弓根中达到一定深度，所述深度可能不是螺钉元件的最后深度。在第二步骤中例如借助于X射线图像确定实际插入深度，并且其后在这样的X射线图像的基础上将插入深度精确地调节到期望深度。最后，将接收部件安装到螺钉元件上并且将稳定杆连接到接收部件。
在准确地调节螺钉元件的插入深度的步骤中，使用配置成接合螺钉元件的驱动部分的螺钉驱动器。使用已知的螺钉元件和驱动器，如果手术部位上的可视性受限或者如果相应的螺钉元件根本不可见，则有时可能有定位螺钉元件的驱动部分的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种螺钉元件以及螺钉元件和适合于它的相应螺钉驱动器的系统，其允许以快速和安全方式执行插入深度的调节。
该目的由根据本发明的螺钉元件和根据本发明的包括这样的螺钉元件和适合于螺钉元件的驱动部分的螺钉驱动器的系统实现。在本发明的实施例中给出了另外的改进。
螺钉元件允许用螺钉驱动器更容易地定位驱动部分。另外，便于将螺钉驱动器的接合部分插入螺钉元件的驱动部分中。所以，同样在以稍稍倾斜方式应用螺钉驱动器的情况下，螺钉元件的驱动部分的设计实现螺钉轴线和螺钉驱动器的轴线的对准。螺钉驱动器是没有任何复杂功能并且因此允许容易和方便操作的器械。
螺钉元件可以是具有包括驱动部分的头部的骨螺钉。然而，它也可以是固定螺钉，所述固定螺钉用作多轴骨螺钉的接收部件中或骨板中的锁定元件。更一般地，螺钉元件可以在手术部位上的可视性差或看不到的情况下使用，其中需要调节已经放置的螺钉的位置。
附图说明
借助于附图从实施例的描述将显而易见本发明的另外特征和优点。在附图中：
图1显示根据第一实施例的螺钉元件和适合于螺钉元件的驱动部分的螺钉驱动器的一部分的透视图。
图2显示图1的细节的放大图。
图3显示图1和2的螺钉元件的俯视透视图。
图4显示图1至3的螺钉元件的俯视图。
图5显示沿着图4中的线A-A的图1至4的螺钉元件的横截面图。
图6显示具有适合于图1至5的螺钉元件的驱动部分的接合部分的螺钉驱动器的侧视图。
图7显示图6的螺钉驱动器的接合部分的放大透视图。
图8显示根据修改实施例的螺钉元件的俯视透视图。
图9显示使用根据第一实施例的螺钉元件和螺钉驱动器的步骤的放大透视图。
图10显示调节螺钉元件的插入深度的步骤的透视图。
图11a)至11c)显示使根据第一实施例的螺钉元件的驱动部分与螺钉驱动器的接合部分接合的步骤的横截面图。
图12显示与多轴骨锚固器结合的螺钉元件的第二实施例的透视图。
图13显示与骨板结合的螺钉元件的另一应用的透视图。
具体实施方式
参考图1至5，根据第一实施例的螺钉元件1包括柄部2和头部4，所述柄部具有在柄部2的至少一部分中的骨螺纹3。柄部2配置成插入骨中或特别地插入椎骨的椎弓根中。螺钉轴线S由骨螺纹3的轴线限定。头部4具有球段的形状并在与柄部2相对的一侧具有自由端部5。骨螺纹3限定螺钉轴线S。在自由端部5处，设有配置成与驱动器的接合部分接合的驱动部分6。下面将更详细地说明驱动部分6。
具有驱动部分6的螺钉元件1和螺钉驱动器的系统包括螺钉驱动器20，所述螺钉驱动器具有适合与螺钉元件1的驱动部分6接合的接合部分30。
特别地如图3至5中所示，螺钉元件1的驱动部分6包括第一凹陷7，所述第一凹陷位于离自由端部5一定距离处并且具有带有主内径的大致圆柱形主轮廓，并且圆柱轴线是螺钉轴线S。在大致圆柱形第一凹陷7的圆柱壁中，形成多个纵向驱动凹槽8。驱动凹槽8均包括平行于螺钉轴线S的底线Bd(参见图5)。在垂直于螺钉轴线S的平面中的驱动凹槽8的横截面为大致圆段形。如图4中所见，驱动凹槽8在俯视图中以星形方式布置。在特定实施例中，第一凹陷7与驱动凹槽8一起形成梅花形(torx-shaped)驱动结构，所述梅花形驱动结构配置成由螺钉驱动器的梅花形接合部分接合。凹陷7的上端部7a定位在离头部4的自由端部5一定距离处。从端部7a到第一凹陷7的下端部7b的轴向深度大致对应于用于该类型的螺钉元件的普通驱动凹陷的深度。换句话说，具有驱动凹槽8的第一凹陷7的尺寸足以将必要的扭矩施加到螺钉元件1。
在第一凹陷7和自由端部5之间有从自由端部5朝着第一凹陷7圆锥地渐缩的第二凹陷9。更详细地，第二凹陷9的下直径略大于第一凹陷7的主直径并且第二凹陷9的上直径大于下直径。在轴向方向上的第二凹陷9的深度对应于第一凹陷7的深度的大约五分之一到三分之一，优选地在第一凹陷7的深度的四分之一到三分之一之间。第二凹陷9提供便于螺钉驱动器20的接合部分30的插入的扩大倾斜表面。
多个引导凹槽10在对应于第一凹陷7中的驱动凹槽8的位置的位置处设在限定第二凹陷9的壁中。引导凹槽10的每一个包括平行于螺钉轴线S并且也平行于相应驱动凹槽8的底线Bd的纵向底线Bg。在径向方向上看到，引导凹槽10的底线Bg比驱动凹槽8的底线Bd更远离螺钉轴线S。因此，引导凹槽10在轴向位置上最靠近第一凹陷的上端部7a，在径向方向上比相应驱动凹槽8更深。由于第二凹陷9的倾斜表面，引导凹槽10的深度从自由端部5朝着引导凹槽8逐渐增加。这导致螺钉驱动器20的接合突起精确地被引导到第一凹陷7中，同时便于接合突起在引导凹槽10的自由端部5处的最外部分处与引导凹槽接合。
在俯视图中，引导凹槽10具有比驱动凹槽8更大的宽度。垂直于底线Bg的引导凹槽10的宽度在朝着自由端部5的方向上减小。
引导凹槽10通过具有倾斜壁11a的中间部段11过渡到驱动凹槽8中，所述倾斜壁朝着驱动凹槽8圆锥地缩窄。中间部段11可以具有比第一凹陷7并且也比第二凹陷9明显更小的轴向高度。借助于该设计，中间部段11和引导凹槽10形成袋状(pocket-like)凹陷，所述袋状凹陷允许捕捉螺钉驱动器20的接合突起并且将其引导到引导凹槽8中。
如图6和7中所示，螺钉驱动器20包括驱动轴21、在驱动轴21的一个端部处的手柄22和在相对端部处的接合部分30。接合部分30具有配合到第一凹陷7中的大致圆柱形主轮廓和尺寸确定成接合第一凹陷7的驱动凹槽8以便将扭矩施加到螺钉元件1上的纵向延伸肋状接合突起31。接合部分30朝着为大致圆形的接合部分的自由端面32倾斜。另外，接合突起31均具有倾斜前端面31a。接合突起31的倾斜前端面31a的长度大致对应于在螺钉元件的驱动部分6的自由端部5和中间部分11之间的第二凹陷9的圆锥表面的长度。倾斜表面31的倾斜角可以是与圆锥凹陷9的倾斜角或中间部分11的倾斜壁11a的倾斜角相同的角。这样的扩大倾斜表面有助于容易地定位螺钉元件的驱动部分6，即使是在手术部位可视性受限或看不到的情况下。
在图8中显示具有驱动部分6的修改的螺钉元件的修改实施例。与第一实施例相同的所有部件和部分用相同的附图标记标示并且不重复它们的描述。修改实施例在中间部分的形状上不同。中间部分11'包括圆化壁11a'。
现在参考图9和10，将解释根据第一实施例的螺钉元件和螺钉驱动器的应用。在图9中，两个螺钉元件1已经插入两个椎骨100的椎弓根中。每一个螺钉元件1包括如前面所述地驱动部分6。螺钉元件1的插入深度需要进一步调节。这用螺钉驱动器20执行，所述螺钉驱动器用接合部分30接合螺钉元件1的相应驱动部分6。由于驱动部分6和螺钉驱动器的接合部分30的设计，接合部分30与驱动部分的接合快速地和容易地实现，即使手术部位看不到或仅具有有限可视性。所以，能够在短时间内实现多个椎弓根螺钉的调节。
现在参考图11a)至11c)，更详细地显示螺钉驱动器20的接合部分30和螺钉元件的驱动部分6的功能。如图11a)中所示，可能发生螺钉驱动器20以相对于螺钉轴线S倾斜的方式正在接近螺钉元件。如图11b)中进一步所示，螺钉驱动器20的接合部分30首先接合圆锥形第二凹陷9。当螺钉驱动器20的接合部分30的接合突起31开始接合引导凹槽10时，螺钉驱动器20自动地对准，同时进一步伸入到驱动部分6中。引导凹槽10和中间部分11将接合部分30引导到驱动凹槽8中，使得螺钉元件1和螺钉驱动器20对准并且以形状配合方式彼此连接。然后，可以用螺钉驱动器20将扭矩施加到螺钉元件1上。应当注意，由于引导凹槽10的深度和宽度朝着自由端部5减小，因此接合部分30可以容易地旋转直到接合突起定位并且接合接合凹槽10。
将参考图12解释螺钉元件的第二实施例。与先前实施例相同的部件和部分具有相同的附图标记并且不重复它们的描述。在该实施例中，螺钉元件是在多轴骨锚固装置50中使用的固定螺钉(set screw)40。仅仅以示例性方式显示多轴骨锚固装置50，可以预料这样的多轴骨锚固装置的许多不同设计。多轴骨锚固装置50包括螺钉元件1'，所述螺钉元件具有球段形头部(未显示)并且可以具有已知的驱动部分，例如已知的梅花形驱动部分或多边形驱动部分，或者也可以具有根据先前实施例的驱动部分6。螺钉元件1'可枢转地连接到接收部件51，所述接收部件包括容座从而以球和窝的方式保持螺钉元件的头部。可以提供压力元件(未显示)以将压力施加到头部上。接收部件51包括配置成在其中接收杆200的大致U形凹陷52。杆旨在连接到多个骨锚固器。为了将杆200锁定在接收部件51中并且也将头部锁定在它相对于接收部件51的枢转位置，使用呈固定螺钉40的形式的锁定元件，所述锁定元件与设在接收部件51中的螺纹协作。可能的情况是一旦锁定头部和杆，进一步调节成为必要。在这样的情况下固定螺钉40必须松开并且在校正接收部件相对于头部的角位置之后或在校正杆的位置之后再次上紧。对于这样的调节，可以使用与固定螺钉40中的驱动部分6协作的螺钉驱动器20。因此，可以快速地和容易地执行调节。
应当注意具有接合部分6的这种类型的固定螺钉也可以用于单轴骨锚固器，其中螺钉元件和接收部件相对于彼此固定。
在图13中显示另一应用。图13描绘骨板60，所述骨板例如在矫形或创伤手术中与螺钉元件1一起使用以固定断裂骨部分。螺钉元件1属于根据图1至5和8的类型并且包括在它们的头部中的驱动部分6。头部可以为球段形使得螺钉元件1可以成各种角放置在骨板的孔中。替代地，头部可以具有允许仅仅以相对于骨板60的固定角放置螺钉元件的形状。同样在这样的情况下，骨螺钉的插入深度的调节可能是必要的。这通过使用具有驱动部分6的螺钉元件和相应的螺钉驱动器20得到便利。在又一修改中，锁定元件可以设在骨板的孔中以防止骨螺钉的拉出，其中锁定元件包括驱动部分6。
可以预料先前所述的实施例的另外实施例和修改。第二凹陷9的和引导凹槽8的以及中间部分11、11'的倾斜表面的尺寸和角度可以变化。中间部分11、11'的壁11a、11a'可以具有配置成将螺钉驱动器的接合部分引导到第一凹陷7中的任何形状。
在所示的实施例中，显示偶数的驱动凹槽并且每个驱动凹槽与另一驱动凹槽相对地定位。然而，也可以预料奇数的驱动凹槽并且一个驱动凹槽可以不与另一驱动凹槽相对。这同样适用于相应的引导凹槽。
代替梅花形的驱动凹槽，也可以预料多边形的第一凹陷。在这样的情况下，多边形的角部被认为是驱动凹槽。
驱动凹槽和引导凹槽的底线也可以围绕螺钉轴线扭转。而且，底线不需要精确地平行于螺钉轴线。

Claims (14)

1.一种用于脊柱、矫形或创伤手术中的螺钉元件，所述螺钉元件包括：
螺钉轴线(S)和螺钉螺纹(3)；
用于与螺钉驱动器(20)接合的驱动部分(6)，其中所述驱动部分(6)包括第一凹陷(7)，所述第一凹陷具有壁和形成于所述壁中的大致纵向延伸的驱动凹槽(8)，
在所述螺钉元件(1、1')的自由端部(5)和所述第一凹陷(7)之间的第二凹陷(9)，其中所述第二凹陷(9)具有壁和朝着所述自由端部(5)逐渐增加的内径；
并且其中在所述第二凹陷(9)的壁中在与所述驱动凹槽(8)的位置对应的位置处形成引导凹槽(10)，所述引导凹槽允许螺钉驱动器(20)的接合部分(30)被引导以接合所述驱动凹槽(8)；
其中所述引导凹槽(10)包括比所述驱动凹槽(8)的底线(Bd)更远离所述螺钉轴线(S)的底线(Bg)，
其中，所述引导凹槽(10)的深度在从所述自由端部(5)朝着所述第一凹陷(7)的方向上增加。
2.根据权利要求1所述的螺钉元件，其中所述第一凹陷(7)为大致圆柱形并且所述驱动凹槽(8)大致平行于所述螺钉轴线延伸。
3.根据权利要求1或2所述的螺钉元件，其中具有所述驱动凹槽(8)的所述第一凹陷(7)具有梅花形。
4.根据权利要求1至2之一所述的螺钉元件，其中所述第二凹陷(9)为大致圆锥形，具有朝着所述螺钉元件的所述自由端部(5)增加的直径。
5.根据权利要求4所述的螺钉元件，其中所述第二凹陷(9)的轴向长度在所述第一凹陷的轴向长度的五分之一到一半之间。
6.根据权利要求5所述的螺钉元件，其中所述第二凹陷(9)的轴向长度在所述第一凹陷(7)的轴向长度的四分之一到三分之一之间。
7.根据权利要求1或2所述的螺钉元件，其中所述引导凹槽(10)的宽度在从所述自由端部(5)朝着所述第一凹陷(7)的方向上增加。
8.根据权利要求1至2之一所述的螺钉元件，其中在最靠近所述第一凹陷(7)的位置处，所述引导凹槽(10)的宽度大于所述驱动凹槽(8)的宽度。
9.根据权利要求1至2之一所述的螺钉元件，其中倾斜肩部(11)设在每个引导凹槽(10)的邻近所述驱动凹槽(8)的端部处。
10.根据权利要求1至2之一所述的螺钉元件，其中所述螺钉元件(1)是骨螺钉，所述骨螺钉包括具有在其至少一部分中的骨螺纹的柄部(2)和具有与所述柄部(2)相对的自由端部(5)的头部(4)，并且其中所述驱动部分(6)设在所述头部(4)中。
11.根据权利要求10所述的螺钉元件，其中所述头部(4)具有球段形外表面部分。
12.根据权利要求1至2之一所述的螺钉元件，其中所述螺钉元件是固定螺钉(40)，所述固定螺钉配置成用作用于多轴骨螺钉(50)的锁定元件或用于骨板的锁定元件。
13.一种包括根据权利要求1至2之一所述的螺钉元件和螺钉驱动器的系统，所述螺钉驱动器(20)包括驱动轴线和具有接合突起的接合部分(30)，所述接合突起在平行于所述驱动轴线的纵向方向上延伸并且配置成接合所述螺钉元件(1)的所述驱动凹槽(8)，
其中所述接合突起(31)包括倾斜的前端(31a)，所述倾斜的前端具有与所述引导凹槽(10)的长度大致对应的斜面的长度。
14.根据权利要求13所述的系统，其中所述接合突起在垂直于所述驱动轴线的横截面图中具有梅花形。
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