CN105451674A - 失圆椎弓根螺钉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种尤其是椎弓根螺钉类型的医疗接骨螺钉，所述接骨螺钉包括平坦螺纹柄，所述柄具有优选较小芯径的远侧柄部，所述远侧柄部过渡到具有优选较大芯径的近侧柄部，螺钉头形成在所述螺钉的近端处。芯截面沿所述远侧柄部为失圆的，优选为多边形的，且所述芯截面沿所述近侧柄部为圆形的。

Description

失圆椎弓根螺钉

技术领域

本发明涉及了一种椎弓根螺钉，所述椎弓根螺钉包括根据权利要求1的序言部分所述的具有至少部分失圆的横截面的螺芯轮廓。

背景技术

椎弓根螺钉为用于稳定脊柱的外科器械/植入物。在脊骨手术中，椎弓根螺钉常用于稳定操作，诸如用于重新定位滑动椎骨、或用于加固椎骨。这些螺钉通常所具有的自攻螺纹有助于将螺钉拧入两个或两个以上的椎骨的椎弓根中的过程。螺钉头或喇叭口(tulip)借助球形接头以可移动的方式(多轴)支撑在螺钉轴(screwshaft)上或刚性连接(单轴)至螺纹。

提供在螺钉头/喇叭口中的是能够接收杆的轴向延伸U形凹槽。所述杆是借助固定螺钉固定在螺钉头/喇叭口中。因此，例如，该椎弓根螺钉可用作使移位椎骨(滑动椎骨)返回到正确位置的器械。为了稳定脊柱，四个或四个以上的椎弓根螺钉沿脊骨轴线借助杆来互连。具有前述构造的椎弓根螺钉是在来自以下描述中参考的许多公开案的现有技术中已知的。因此，参考所述众所周知现有技术，就可省略对椎弓根螺钉、具体来说是喇叭口和横杆(traverse)的重复描述。

现有技术

然而，就螺钉轴而言，椎弓根螺钉形状从现有技术已知，这个形状在轴的纵向方向上具有不同芯横截面(连续或以步进方式扩展)。这个措施应当确保拧入椎弓根中的椎弓根螺钉尤其在钻孔中的外侧/近侧头区中得到径向支撑，并且因此能够在不松动的情况下，将较大的力传递到椎骨。还预见了在轴的纵向方向上将螺钉侧以连续或步进方式朝螺钉头径向固定扩张，以实现椎骨体中的渐增切割效果。此举目的在于防止椎弓根螺钉的脱出。

尽管就提供轴以及螺钉侧的最佳设计而言做出了这些众所周知的努力，但是仍迫切需要解决椎骨中的椎弓根螺钉的在长时间段内可靠夹紧的问题。具体来说，现有技术中的以下缺点变得尤其致命：

-相对于作用于椎弓根螺钉的旋转力的不足的后期稳定性，

-在椎弓根螺钉在存在拉力和/或剪切力时被扯出骨头的情况下，

-费力且缓慢的拧入工艺，

-拧入工艺不可控性。

事实上，在螺钉技术领域中，存在许多不同的螺钉形状和螺钉构造，但这些是在医疗工程领域外针对特定应用(例如，配合木材、塑料、石膏板和类似构造材料)而设计的。骨材料明显不同于这些材料，这种不同不仅是因骨材料组成和强度，而且还因骨材料是仍然为活性且不断改变和更新其结构的材料的事实。另外，医疗工程领域外的常规螺钉受到患者体内除医疗应用中的负载之外的负载(主要是静负载)影响。因此，这些螺钉可由其他材料制成，这些其他材料造成与有关构造材料的最佳连接。在医疗技术中，这种情况由于卫生以及生物相容性是不可能的(或仅部分可能)。因此，医疗工程领域外的技术方案无法容易地转用于接骨螺钉构造。

发明内容

基于这些问题，本发明的目标在于提供一种接骨螺钉，具体来说是椎弓根螺钉，较大的力可以借助其来可靠且永久地引入患者的骨头中。具体来说，就实现关于旋转力的较高二级稳定性来说，接骨螺钉或椎弓根螺钉优选地优化成实现就旋转力而言较高的后期稳定性。

这个目标以及本发明的进一步的目的通过包括权利要求1所述的特征的接骨螺钉实现。本发明的有利配置是从属权利要求的主题。

本发明的基本原理基于以下考虑：将接骨螺钉或椎弓根螺钉的螺纹轴细分为至少两个纵向区段(即，远侧轴部以及(优选地直接地)邻接近侧轴部)。专有的是相对于其螺纹型芯(threadcore)具有在远侧轴部的纵向方向上延伸的横截面形状的远侧轴部，所述截面形状与圆形形状偏离。由于仅存在于远侧轴部中的螺纹型芯的这个“失圆”横截面形状，与具有连续圆形形状的螺纹型芯情况相比，接骨螺钉/椎弓根螺钉能够接收限定剩余的旋转力，而不在骨头中松动或不进一步拧入骨头中。然而，由于该螺纹型芯的圆形形状维持于近侧轴部中，接骨螺钉/椎弓根螺钉可继续牢固支撑在患者的骨头中、尤其是在邻接骨头的区域中，并且以此方式永久将剪切力传递到骨头中。在此上下文中，参考以下事实：远侧轴部具有限定区段长度(总轴长的约0.5倍)以及(恒定)小的(中值)芯径。近侧轴部同样具有限定区段长度(总轴长的约0.5倍)以及(恒定)大的(中值)芯径。

优选地，限定失圆芯横截面形状表示还进一步包括优选锐缘拐角的多边形。这增强了将旋转力接收/传递到骨头的能力。

根据可能独立要求保护的本发明的一个方面，可设置成拐角的数目随远侧轴部的纵向延伸而改变。以此方式，正方形可首先形成于远侧区域中，然后在远侧轴部的中间区域中改变成五边形或六边形。这将进一步增强就旋转力而言的承载能力。

根据可能独立要求保护的本发明的一个方面，可设置成介于分别纵向相邻的螺纹之间的拐角沿远侧轴部在同一角位置处一个接一个地布置。然而，作为此情况的替代，也有可能的是，介于分别纵向相邻的螺纹之间的拐角被布置成相对于彼此而成角度地交错。在后一情况中，可设置成角位移量和/或角位移方向在轴的纵向方向上连续和/或突然改变。这些不规则性允许较大的旋转力引入骨中，并且可能将接骨螺钉安全夹紧在骨材料中。

根据可能独立要求保护的本发明的一个方面，该螺钉轴以及优选地具有失圆芯径的远侧轴部可以通过螺纹回转工艺借助螺纹回转工具制造。这个措施造成芯周边上形成实质上锐缘的拐角，从而提高将旋转力传递到骨中的能力。

在螺钉侧的外缘即使是在远侧轴部的区中也具有连续螺旋形状的情况下可以是有利的。具体来说，在螺钉侧的外缘尤其形成于远侧轴部中而无任何的弯曲和边缘的情况下可以是有利的。这确保了至骨头的可靠螺钉连接，并且高拉伸力可经由螺钉侧引入骨中而不扯出螺钉。

附图说明

以下将会基于优选示例性的实施方式参考附图更详细解释本发明。

图1示出根据本发明的第一优选示例性的实施方式的无螺纹侧和喇叭口的接骨螺钉(具体来说是椎弓根螺钉)的螺纹型芯的透视图，

图2示出根据图1的无螺纹侧和喇叭口的接骨螺钉的远侧轴部中的螺纹型芯的横截面图，

图3示出根据图1的接骨螺钉的远侧轴部中的螺纹型芯的横截面，

图4示出根据图1的无螺纹侧和喇叭口的接骨螺钉的近侧轴部中的螺纹型芯的横截面图，

图5示出根据本发明的第二优选示例性的实施方式的无螺纹侧和喇叭口的接骨螺钉(具体来说是椎弓根螺钉)的螺纹型芯的透视图，

图6示出根据本发明的第三优选示例性的实施方式的无螺纹侧和喇叭口的接骨螺钉(具体来说是椎弓根螺钉)的螺纹型芯的透视图，

图7以透视图示出在远侧轴部中以多边形芯横截面形状产生的纵向边缘的示意纵向延伸，以及

图8示出根据本发明的优选示例性的实施方式的接骨螺钉的螺纹型芯的基本延伸。

具体实施方式

图1至图3中示出的根据本发明的第一优选示例性的实施方式的接骨螺钉(优选地呈椎弓根螺钉的形式)包括螺钉轴1以及在螺钉轴1近端上的球头形螺钉头2。螺钉头2适于枢转地耦接至圆柱形喇叭口(未进一步详细示出)，所述喇叭口提供有伸长狭槽，所述伸长狭槽在从近侧喇叭口端起的一侧轴向开口并被提供用于横向插入横杆或棒(同样未进一步详细示出)。根据多轴椎弓根螺钉的这样的喇叭口构造在现有技术中众所周知，使得在此可以参考相关现有技术。另外，在此已指出了以下事实：作为所示多轴椎弓根螺钉的替代，也可提供采用已知设计的单轴椎弓根螺钉、或简单接骨螺钉。

根据本发明，螺钉轴1被细分为数个(优选地为两个)纵向区段4、6。在当前情况下，在纵向方向上邻接螺钉头2的近侧纵向区段4具有较大(中值)芯径，根据这个示例性的实施方式，所述近侧纵向区段4为圆柱形的，即，在纵向方向上具有连续圆形的横截面。基本上，近侧纵向区段4可以具有随轴向长度保持恒定的芯径。然而，芯径以连续或步进方式从螺钉头2朝远侧减小也是有可能的。

图1至图3未示出的螺钉侧通常具有锐缘外缘而无任何弯曲，螺钉侧的外径优选沿循芯径。这意味着在变化芯径情况下，螺纹侧的外径将以相应方式变化。这保证了螺纹将总是充分地切入骨中，并且以此方式能够将最大拉伸力引入骨中。

图1和图2中示出的具有圆柱形芯横截面的近侧轴部4在螺钉轴1的中间区域8中过渡到远侧轴部6；所述远侧轴部具有(中值)芯径，所述芯径小于近侧轴部4的芯径。实际上，两个轴部4、6可替代地具有实质上相同的芯径。另外，在当前示例性的实施方式中示出远侧轴部6的芯径在整个区段长度上是恒定的。然而，远侧轴部6的芯径连续或以步进方式进一步朝螺钉尖10减小也是有可能的。

本发明的重点在于(非排它地)远侧轴部6通过偏离圆柱形状(圆形形状)的芯横截面来实现。换句话说，远侧轴部6的(小、中值)芯横截面在其整个长度上具有多边形形状，该形状优选地具有等边。具体来说，根据图3的(小、中值)芯横截面总共具有五个拐角，其中所述多边形形状邻接根据图4的近侧轴部4的圆形形状，而基本上没有任何过渡。另外，螺钉外径可为圆形，尤其在不考虑螺钉芯的多边形形状(实质上不具有任何弯曲)的多边形部分的区域中也是如此，如图6所指示。

根据第一优选示例性的实施方式，多边形形状的五个拐角在远侧轴部整个长度上始终形成于同一个角位置处。这种布置导致根据图2所述五个轴向平行笔直外部线条/边缘12。然而，作为根据本发明的第二示例性的实施方式替代，也有可能的是，沿远侧轴部6来改变拐角的角位置，具体如图5中示意性地示出。

因此，从螺钉尖10起且在近侧方向上延行的具有多边形芯横截面形状的拐角最初在逆时针的方向上连续扭曲，并且随后在顺时针的方向上以相反的方式连续扭曲。这导致了螺钉芯上S形或锯齿形纵向延伸外部线条/边缘12。

作为前述措施的替代或除了前述措施之外，远侧轴部6可细分为数个轴向区域，其中(小、中值)芯横截面各自具有彼此不同的数目的拐角的多边形形状，如图6所示。因此，远侧轴部6可例如细分为三个轴向区域6a、6b、6c，从螺钉尖10起、相应多边形形状的拐角的数目从四变为五，且接着变为六。基本上，可设想到包括两个至任何数目的拐角的区。这造成了螺钉芯的螺旋轮廓，如图7所指示。

为了能够以精确的方式产生螺钉芯的多边形横截面形状，根据本发明利用具有已知构造的螺纹回转工具。据此，制造“失圆”且优选地多边形的芯横截面，因为在接骨螺钉的360°旋转内的螺纹回转工具重复振荡或围绕其自身轴线朝向螺纹型芯移动。这个过程中产生的振荡移动优选地总计在+/-0.05mm与+/-1mm之间。举例来说，并且在本发明的优选实施方式中，螺纹回转工具(或替代地螺纹型芯)可在3.2mm与3.7mm的馈送长度之间振荡。在这两个馈送长度之间，产生拐角，所述拐角实质为锐缘的，这取决于馈送长度相较于回转次数而言会多快发生改变。

在圆柱形的近侧轴部4中，螺纹型芯将在接骨螺钉绕其轴线的两个完整回转内被加工至例如4mm的螺纹型芯径。此举产生从远侧轴部6到近侧轴部4的均匀过渡8。

最后，图8示出在远离上根据本发明的优选示例性的实施方式的螺钉芯的横截面轮廓。因此，根据本发明的接骨螺钉包括螺钉尖10，所述螺钉尖10以圆锥方式过渡到远侧轴部6，在当前情况下，所述远侧轴部6具有恒定的小芯径。具有恒定的小芯径的这个部分6仅仅提供用于形成螺钉芯的多边形横截面形状。在螺钉轴的中间区域中，形成过渡部分8，所述过渡部分具有圆锥式扩展的芯横截面，从而继续进入具有恒定的大芯径(圆柱形形状)的近侧轴部4。这个近侧轴部4具有圆形形状芯横截面。

总之，本公开案涉及具体采用椎弓根螺钉设计的医疗接骨螺钉，所述接骨螺钉包括螺钉与螺纹轴1，所述螺钉与螺纹轴1包括具有优选较小但不一定优选恒定(中值)的芯径的远侧轴部6，所述远侧轴部6会过渡到具有优选较大但不一定优选恒定(中值)的芯径的近侧轴部4，所述近侧轴部4近端设有螺钉头2。根据本发明，沿远侧轴部6的芯横截面形状被形成为至少部分失圆，优选地为多边形的，并且沿近侧轴部4的芯横截面形状被形成为圆形。

Claims (10)

1.一种具体采用椎弓根螺钉设计的医疗接骨螺钉，所述医疗接骨螺钉包括：

螺纹轴(1)，所述螺纹轴(1)包括在限定轴长上具有小芯径的远侧最前轴部(6)以及在限定轴长上具有大芯径的近侧最后轴部(4)，所述近侧最后轴部(4)近端设有螺钉头(2)，其中

沿所述远侧最前轴部(6)的芯横截面形状形成为沿具有所述小芯径的所述限定轴长而失圆的，并且沿所述近侧最后轴部(4)的芯横截面形状形成为沿具有所述大芯径的所述限定轴长形成呈圆形的。

2.根据权利要求1所述的医疗接骨螺钉，其特征在于，所述失圆芯横截面形状为具有优选地锐缘拐角的多边形。

3.根据权利要求2所述的医疗接骨螺钉，其特征在于，所述拐角的数目随所述远侧轴部(6)的纵向延伸而改变。

4.根据权利要求2所述的医疗接骨螺钉，其特征在于，介于分别纵向相邻的螺纹之间的所述拐角在沿所述远侧轴部(6)的同一角位置处一个接一个地布置。

5.根据权利要求2或3所述的医疗接骨螺钉，其特征在于，介于分别纵向相邻的螺纹之间的所述拐角被布置成相对于彼此而成角度地交错。

6.根据权利要求5所述的医疗接骨螺钉，其特征在于，角位移量和/或角位移方向在所述轴的纵向方向上连续和/或突然改变。

7.根据前述权利要求中任一项所述的医疗接骨螺钉，其特征在于，至少在包括失圆芯横截面的远侧轴部(6)的区中，通过螺纹回转工艺借助螺纹回转工具制造螺钉轴(1)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的医疗接骨螺钉，其特征在于，即使在所述远侧轴部(6)的所述区中，螺钉侧的外缘也形成为连续螺旋，所述外缘的直径是沿循所述芯径。

9.根据权利要求8所述的医疗接骨螺钉，其特征在于，尤其是在所述远侧轴部(6)中的所述螺钉侧的所述外缘被成形为不具有弯曲和边缘。

10.根据前述权利要求中任一项所述的医疗接骨螺钉，其特征在于，用于接收纵向轨道的套管状喇叭口枢转地耦接至所述螺钉头(2)。