CN110393583A

CN110393583A - 节段对准杆组件

Info

Publication number: CN110393583A
Application number: CN201910339076.XA
Authority: CN
Inventors: 鲁伯特·S·苏达比
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-04-25
Filing date: 2019-04-25
Publication date: 2019-11-01
Also published as: US20190328424A1; EP3560446A1; US10624683B2

Abstract

一种用于对准具有多个椎骨的脊柱的节段杆组件，其包括包括多个节段的杆，所述多个节段具有：至少第一节段，其布置成滑动固接到脊柱的第一椎骨上；第二节段，其布置成固定地固接到脊柱的第二椎骨上；以及，第三节段，其布置在第一节段和第二节段之间，以连接至脊柱的第三椎骨，张紧构件布置在多个节段中，该张紧构件具有固接至第一节段的第一端部以及第二端部。

Description

节段对准杆组件

技术领域

本公开涉及脊柱对准，并且更具体地涉及用于执行由于病理原因而偏离正常姿势的脊柱的渐进式三维对准的节段对准杆组件。

背景技术

脊柱侧凸是一种导致脊柱或脊椎的弯曲异常的疾病。患有脊柱侧凸的患者在身体的中线的任一侧上发展出异常弯曲(侧向弯曲)，并且脊柱的骨骼像瓶塞钻一样彼此扭曲。

希腊医生希波克拉底创造了术语脊柱侧凸，并设计了各种形式的外支架和台架来支撑或拉伸异常弯曲的脊柱。由于动物也可能患上脊柱侧凸，所以毫无疑问它是自脊椎动物出现以来一直存在的异常。据估计，约有3％的人受折磨，这意味着全世界有超过2亿人生活在这种异常中。

女性比男性更加可能患上脊柱侧凸，并且对于先天性脊柱侧凸，该比例为10：1。它在任何年龄都可以看到，但其最常见于十岁以上的人。目前的知识表明了椎体终板的水平处的遗传倾向性生长不对称是可能的潜在成因。

轻微程度的脊柱侧凸通过脊柱的支撑或拉伸来治疗，这与追溯到希波克拉底时代的处方和描述并无不同。虽然材料和技术已发生变化，但原理却很少演化。

严重程度的脊柱侧凸主要通过称为节段式器械脊柱融合术的大型手术进行治疗，这是一种漫长的手术，其中将肌肉从椎骨上剥离，然后植入金属杆以矫直脊柱并将其保持在适当位置，直到移植的骨骼产品与脊柱的椎骨一起融合成坚固的骨骼塔。由于正常的脊柱是节段的以允许功能性运动，其中的融合或与其本身的融合为终生的必然问题打好了基础，所述问题直接涉及妨碍正常运动并且有时甚至妨碍正常生长的管制疗法。

由于该外科手术的量级，并发症包括死亡、瘫痪、感染和硬件失效。晚期并发症包括僵硬、慢性背痛、晚期硬件失效，以及由于长的融合的脊柱节段提供的应力而导致的邻近正常节段的破坏。这些并发症清单是说明性的，并非详尽无遗的。

由于大型脊柱侧凸外科手术是一种大变动事件，所以它通常被用作最后的手段，这意味着在简单弯曲之后直到发展出大型弯曲，从而不仅增加手术的量级，而且还增加了可能的并发症的风险。

目前的脊柱侧凸的治疗相当折衷，其采用了从基本在希波克拉底的时代概述的支撑技术到当今的大型机器人外科手术的所有东西。与医学中的任何事物一样，只要存在针对特定病症过程的多种解决方案，就通常意味着没有单一的解决方案是足够有效的。

图1是具有受脊柱侧凸折磨的脊柱的人P的非写实后视图。脊柱1示出为具有两处侧向弯曲——上部弯曲2和下部弯曲3。通常，一处侧向弯曲的存在产生第二弯曲的形成，以补偿由一处侧向弯曲导致的身体的减少的脊柱支撑。图2和3分别描绘了两种不同类型的现有技术的支具4和5，它们用于防止脊柱对准的进一步恶化。在一些情况下，支具(比如支具4和5)可以改善该状况，但是它们很少能够使穿戴者实现完全恢复至正确的脊柱对准。

显然，本领域需要具有采用起来足够简单和安全的治疗方法，使得脊柱的曲率可以在病理过程的早期进行治疗，从而可以避免进展到大型弯曲以及当该弯曲变得极端时随之而来的大型介入外科手术。

本领域还需要减少或消除对于融合脊柱的要求，使得可以维持正常运动，并且避免脊柱融合的有害后果。

发明内容

根据本文所示的方面，提供了一种用于对准具有多个椎骨的脊柱的节段杆组件，其包括：包括多个节段的杆，所述多个节段具有：至少第一节段，其布置成滑动固接到脊柱的第一椎骨上；第二节段，其布置成固定地固接到脊柱的第二椎骨上；以及第三节段，其布置在第一节段和第二节段之间，以连接至脊柱的第三椎骨；以及张紧构件，其布置在多个节段中，该张紧构件具有固接至第一节段的第一端部以及第二端部。

根据本文所示的方面，提供了一种用于对准具有多个椎骨的脊柱的节段杆组件，其包括：第一夹具，其布置成固接至脊柱的第一椎骨；第二夹具，其布置成固接至脊柱的第二椎骨；第三夹具，其布置成固接至脊柱的第三椎骨，第三椎骨位于第一椎骨和第二椎骨之间；杆，其包括多个节段，多个节段至少具有与第一夹具滑动接合的第一节段、固定地固接至第二夹具的第二节段、以及与第三夹具连接的第三节段；以及线，其布置在多个节段内，该线具有固接至第一节段的第一端部以及第二端部，和布置在第二节段附近并连接至第二端部的缠绕机构。

一种用于对准具有多个椎骨的脊柱的节段杆组件，其包括：第一夹具，其布置成固接至脊柱的第一椎骨；第二夹具，其布置成固接至脊柱的第二椎骨；第三夹具，其布置成固接至脊柱的第三椎骨，第三椎骨位于第一椎骨和第二椎骨之间；杆，其包括多个节段，多个节段至少具有与第一夹具滑动接合的第一节段、固定地固接至第二夹具的第二节段、以及与第三夹具连接的第三节段；以及柔性轴，其布置在多个节段内，该柔性轴具有固接至第一节段的第一端部和连接至第二节段的第二端部，其中，当柔性轴在第一周向方向上旋转时，多个节段朝向彼此牵拉以接合。

本公开广泛地包括用于执行由于病理原因而偏离正常姿势的脊柱的渐进式三维对准的组件。该组件包括具有节段的中空节段杆，所述节段在被牵拉到一起时形成一定轮廓的杆，其重新构造的形状近似于理想的或非病理的脊柱构造。一条缆线或多条缆线容纳在包括杆的中空节段中。在示例性实施例中，柔性轴组件容纳在包括杆的中空节段内。缆线、多条缆线以及柔性轴设计成将中空节段牵拉到一起，使得当节段紧密配合时，它们形成近似于理想脊柱对准的刚性杆。缆线或柔性轴可以在任一个端部或两个端部处用松紧螺套牵引拉紧。缆线或松紧螺套/柔性轴组件继而连接至棘齿蜗杆驱动组件，该棘齿蜗杆驱动组件通过可机械按压的皮下桨片操作，使得可以在松紧螺套缩短杆节段之间的节段间距离并且重新建立刚性杆对齐时实现渐进式脊柱对准。

本公开广泛地包括一种组件，其用于执行脊柱的渐进式侧向对齐、脊柱的渐进式矢状对准或两者的组合，以及校正总是伴随这些上述不对准的严重组合中的偏离的旋转。实质上，是校正三维不对准。

该组件包括中空杆，其轮廓预先形成为近似于人类脊柱的正常S状构造。使用模拟软件或类似软件来获得杆的长度和矫正患者的病理对准所需的近似曲线的长度，所述软件提供了本领域已知的个体患者病理的计算机化的渲染，并且目前被利用来形成用于脊柱侧凸外科手术的定制轮廓的患者特定脊柱杆。替换地，可以选择特定脊柱长度的数学平均值，并选取脊柱的统计理想曲率。

一旦形成理想的患者特定的杆，就将其切割成节段，其中每个节段大概是椎体节段的长度。在预期小曲率的部分中，杆节段可以跨越两个或更多椎骨节段。将预成形的中空杆切割成节段，使得每个节段都可以在分离时相对于它们的原始轴向对准而彼此偏离，但是当通过缆线或柔性轴牵拉在一起时以凸/凹方式紧密地结合。

在一个替代实施例中，相邻节段在杆的周边的周缘处或附近的特定点处铰接在一起，使得一旦通过集成的连接缆线将节段牵引拉紧在一起，杆的原始曲线形状就得以被近似。

中空杆一旦分节段，就可以沿着脊柱的外表面通过，并呈现出无数的病理构造中的任一种。节段杆然后在近侧端部和远侧端部处被固定到脊柱上，并且在曲率的顶端处，应该遇到复杂的旋转弯曲。通过互连缆线将各个节段维持成紧密并置，这允许节段的有限多轴运动。这些节段就像细绳上的珠子，使构造灵活，但是当细绳被牵引拉紧且珠子拉至紧密并置时，加固了这种结构。通过改变珠子元件之间的接触表面的形状，可以在细绳拉紧时形成不同的纵向形状。

将通过本领域已知的传统方法(比如，钩住、夹住、旋拧或它们的组合)将杆固定到脊柱。优选实施例利用了棘突夹具，该棘突夹具夹持两个或多个相邻的棘突。在示例性实施例中，棘突夹具仅夹持一个棘突。在椎弓根螺钉及类似物的情况下，膨胀螺钉是优选的并且将在下文中描述。

一旦沿着病理脊柱及其弯曲(理想地沿着棘突/椎板接合部)在筋膜下牵引节段杆，并在两个或多个关键位置处固定到脊柱，节段就被渐进地牵引到一起以呈现出它们原始的预先分节段的姿势(包括恢复完美脊柱对准所需的内置轮廓)。通过随时间张紧缆线，可以实现渐进式脊柱对准，从而减轻对脊髓的牵拉损伤。

将杆的节段牵引到一起是通过两种方式之一完成的。在力不太可能变得极端的高度灵活的脊柱中，将选择铰接件与缆线重复，因为它将利用直径大约5-6mm的较细的杆。节段的铰接将沿着杆的腹侧部分(在其中将需要矢状弯曲校正)以及侧向地(在其中预期的是侧向弯曲)来进行。虽然可以使用圆形杆，但是铰接版本可以利用椭圆形或正方形横截面形状以允许更大的表面面积来采用铰接连杆。在该版本中，在尽可能的情况下，拉紧缆线将被定位成沿着与铰接件相对的周边，以使机械优势最大化。在更坚硬的脊柱中，可以采用较大的8-10mm直径的节段杆，其具有能够承受更大力的大的单根内部缆线。

一旦缆线杆沿脊柱定位，铰接连接允许特定杆节段与对应的椎骨元件紧密接触。颅部节段和尾部节段经由夹具、钩或椎弓根螺钉固定紧密固定，而顶端节段经由夹具、钩、椎弓根螺钉或也由缆线固定，以允许在发生脊柱恢复至正常姿势的同时在对准组件与脊柱之间有更好的相对运动。杆节段组件将封闭在生物相容性材料(例如聚乙烯)的柔性护套中，以防止组织进入到杆节段之间或在其间生长。

缆线的拉紧发生在尾部节段，该节段容纳附接至缆线的松紧螺套。将皮下棘齿蜗杆驱动机构植入到尾部节段中、其上或邻近该尾部节段，并连接到松紧螺套组件，使得当皮下桨片通过完整皮肤经皮肤被数字地按压时，松紧螺套牵引拉紧缆线，从而将节段拉到一起并恢复理想的杆构造。由于脊柱固定在杆上，所以脊柱运动反映了杆运动，直到恢复杆的刚性构造。虽然一根杆应该足以恢复对准，但是可以采用第二根杆来在矫直期间提供更大的脊柱侧凸支撑。某些节段可以以球窝构造方式连接，以允许脊柱的有限运动，从而允许一些正常运动。

在另一个实施例中，用柔性旋转轴代替缆线，该柔性旋转轴能够施加拉力和旋转力。该轴大致位于杆的节段的中心，并连接到位于每个端部处的松紧螺套。最初，尾部松紧螺套旋转，使系统张紧，并且一旦其达到最大张紧，它就开始旋转柔性轴，而柔性轴使颅部端部处的第二松紧螺套旋转。通过采用两个松紧螺套，甚至可以发生更大的缆线缩短和杆张紧。

为了植入用于渐进式脊柱对准的节段轮廓缆线杆组件，麻醉的患者被定位成俯卧在手术台上。在适当的预备和覆盖后，使用荧光透视来识别脊柱弯曲顶端以及颅部与尾部向正常的过渡。标记每个位置并且制作小切口以在三个指示水平中的每一个处暴露两个棘突。特制夹具固定至这些暴露的棘突，以用于将节段缆线组件附接到脊柱上。为了将节段缆线杆组件从一个夹具传递到在筋膜下的位置中的另一个夹具上，采用了导管通过器。一旦导管通过器在筋膜下从一个切口滑动到另一个切口，则在移除可塑套管针时，缆线滑动穿过中空塑料护套。将导线从一个切口布置到下一个进入尾部的切口，传递穿过顶端切口而从颅部切口引出。或者，如果需要，可以将缆线从颅部切口传递到尾部切口。移除导管通过器，将缆线留下。

一旦缆线在筋膜下定位在优选位置，节段缆线杆组件就附接至缆线的一个端部并沿着脊柱的曲率的轮廓被拉到筋膜下方。然后将缆线杆组件固定到位于颅部切口、尾部切口和顶端切口处的棘突夹具上。

在优选实施例中，节段缆线杆组件牢固地固定到尾部夹具上，使得除了节段并置之外不可能发生相对运动。棘齿松紧螺套组件固定至尾部夹具的尾部端部，并且用于在按压皮下桨片时牵引拉紧缆线。

在顶端切口中，节段缆线杆固定到夹具上，使得它可以在轴向或纵向平面中相对于夹具滑动，但是被颈圈周向地约束。当节段缆线杆组件渐进地矫直时，它将棘突夹具和脊柱随其一起带向其新的姿势。由于杆可以不受约束地滑动并且具有松散的配合，因此可以发生不受约束的脊柱生长以及伴随一些有限的脊柱运动。这些特征缓冲了导致当前固定脊柱侧凸器械结构失效的极端的力，并允许刚性支撑或融合否定的儿童的少量正常脊柱运动。

在上面端部处，缆线杆结构的最后节段经由远侧突起固定到颅部夹具，远侧突起以活塞/杆构造接合夹具。这种关联类似于顶端处的颈圈固定，其允许有限的外侧/内侧和背侧/腹侧运动，同时允许随着儿童成长或每当儿童弯曲时的直线轴向运动。该可滑动部件的长度为5-7cm，以允许正常的脊柱生长伸长而不必延长杆。

一旦组件经由夹具固定到脊柱上，则切口闭合并允许愈合。

通过在尾部夹具的水平处按压皮肤下方的皮下桨片来进行渐进式脊柱对准。该桨片启用棘齿蜗杆驱动松紧螺套组件，其拉紧缆线，从而将杆的节段牵引得更加靠近在一起。随着节段逐渐接近，相对运动受到约束，直到形成一定轮廓的结实的杆组件，于是停止紧固。然后，刚性杆用于维持正常轮廓脊柱对准，直到实现成熟的脊柱生长。此时，松开缆线并观察患者以确保成熟的脊柱不会失效成不对准。如果没有发生，那么可以移除该装置组件，留下正常功能的脊柱。如果发生偏离，那么就再紧固缆线组件，并且执行顶端的融合。

显然，如果需要，本公开的棘齿蜗杆驱动机械启动器可以用磁性、超声波或压电马达代替。手动操作的启动器在本发明中是优选的，以便降低与这种形式的器械外科手术相关联的成本。

如果需要或期望椎弓根螺钉作为将组件锚固到脊柱的设备，那么优选的是具有可膨胀轴的椎弓根螺钉。一旦螺钉被放置，轴就膨胀以增加表面面积，并且在向轴施加轴向力或垂直力时，减轻轴在较软的多孔骨骼中的“绷紧”或“挡风玻璃刮水”。

鉴于附图和所附权利要求，本公开的这些和其它目的、特征和优点将在审阅以下对本公开的详细描述后变得显而易见。

附图说明

仅通过示例的方式，参考所附的示意图公开了各种实施例，其中相应的附图标记表示相应的零件，其中：

图1是具有患有脊柱侧凸的具有受折磨脊柱的人的非写实后视图；

图2是患有脊柱侧凸的佩戴现有技术中已知的全身支具的人的后视图；

图3是类似于图2的后视图，但其示出了较轻的现有技术支具；

图4A是节段杆组件的立体图；

图4B是处于刚性杆对准的图4A中所示的节段杆组件的立体图；

图5A是节段杆组件的立体图；

图5B是处于刚性杆对准的图5A中所示的节段杆组件的立体图；

图6A是节段杆组件的立体图；

图6B是处于刚性杆对准的图6A中所示的节段杆组件的立体图；

图7A是图3中所示的节段杆组件的节段的俯视立体图；

图7B是图7A中所示的节段的仰视立面图；

图8A是节段杆组件的示例性实施例中的节段的俯视立体图；

图8B是图8A中所示的节段的仰视立面图；

图9A是节段杆组件的示例性实施例中的节段的俯视立体图；

图9B是图9A中所示的节段的仰视立面图；

图10A是节段杆组件的示例性实施例中的节段的俯视立体图；

图10B是图10A中所示的节段的仰视立面图；

图11是用于执行脊柱的渐进式侧向脊柱对准的缠绕组件的俯视立体图；

图12是封闭在壳体中的图11中所示的缠绕组件的俯视立体图；

图13是用于执行渐进式脊柱对准的缠绕组件的示例性实施例的棘齿组件的俯视立体图；

图14是用于执行渐进式脊柱对准的缠绕组件的示例性实施例的棘齿组件的俯视立体图；

图15是用螺钉固接至脊柱的椎骨的图11所示的缠绕组件的立体图；

图16是示出作为致动器部分的马达的示例性实施例；

图17A是连接至病理脊柱的节段杆组件的立面图；

图17B是连接到图17A中所示的病理脊柱的节段杆组件的立面图，其中节段杆组件部分地接合；

图17C是连接到图17A中所示的病理脊柱的节段杆组件的立面图，其中节段杆组件完全接合；

图18是节段杆组件的立体图；

图19是大体沿图18中的线19-19截取的棘齿弹簧组件的截面图；并且

图20是大体沿图18中的线20-20截取的棘齿弹簧组件的截面图。

具体实施方式

首先，应该理解的是，在不同的附图上的相同标号表示相同或功能相似的结构元件。应理解，权利要求不限于所公开的方面。

此外，应理解，本公开不限于所描述的特定方法、材料和修改，并且因此当然可以改变。还应理解，本文使用的术语仅用于描述特定方面的目的，并不旨在限制权利要求的范围。

除非另外定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。应当理解，与本文描述的那些类似或等同的任何方法、装置或材料可以用于示例实施例的实践或测试。本公开的组件可以由液压、电子、气动和/或弹簧驱动。

应当理解，术语“大致上”与诸如“几乎”、“近乎”、“约”、“近似”、“大约”、“近似”、“接近”、“基本上”、“约莫”或“上下”等术语同义，并且如在说明书和权利要求书中出现的，这些术语可以互换地使用。应当理解，术语“接近”与诸如“靠近”，“贴近”，“邻近”，“毗邻”，“附近”，“邻接”等术语同义，并且如在说明书和权利要求书中出现的，这些术语可以互换地使用。术语“大约”旨在意指在指定值的百分之十之内的值。

应当理解，顶端椎骨、顶端或弯曲的顶端是具有最大旋转或距脊柱中心最远偏离的椎骨或椎间盘。端部椎骨是具有朝向弯曲的顶端的最大倾斜的椎骨。

现在参考附图，图4A是节段杆组件10的立体图。节段杆组件10包括杆20、张紧构件50、以及缠绕组件200。节段杆组件10可以被封闭或至少部分地封闭在柔性护套12中。柔性护套12包括生物相容性材料(例如，聚乙烯)，以防止组织进入杆的节段之间或在其间生长。

杆20包括沿着张紧构件50彼此邻近布置的多个节段。在示出的实施例中，杆20通常是包括节段22A-E和32的中空杆。节段22A-E基本类似，但在长度上可以不同。优选地，节段22A-E中的每一个都包括类似于椎骨的高度的长度的长度。在示例性实施例中，接近病理脊柱的极端曲率的节段可以包括比接近更直的脊柱曲率的节段更小的高度。这种布置允许更加渐进和更加高效的病理脊柱的矫直。杆20可以包括塑料(例如，聚乙烯)、钛、铬、钴、或任何其它合适的材料。

节段22A包括主体24A、端部26A、端部28A、以及接合构件30A。接合构件30A连接到端部28A并从其逐渐变细。接合构件30A布置成接合节段22B的端部26B。节段22B包括主体24B、端部26B、端部28B、以及接合构件30B。接合构件30B连接到端部28B并从其逐渐变细。接合构件30B布置成接合节段22C的端部26C。节段22C包括主体24C、端部26C、端部28C、以及接合构件30C。接合构件30C连接到端部28C并从其逐渐变细。接合构件30C布置成接合节段22D的端部26D。节段22D包括主体24D、端部26D、端部28D、以及接合构件30D。接合构件30D连接到端部28D并从其逐渐变细。接合构件30D布置成接合节段22E的端部26E。节段22E包括主体24E、端部26E、端部28E、以及接合构件30E。接合构件30E连接到端部28E并从其逐渐变细。接合构件30E布置成接合节段32的端部36。节段32包括主体34、端部36、以及端部38。端部38布置成接合张紧组件或缠绕组件。如图所示，端部38布置成抵靠和/或固接至缠绕组件200。应该理解的是，杆20可以具有任何数量的适于固定至病理脊柱并且渐进矫直病理脊柱的节段。对于本领域普通技术人员显而易见的是，杆20必须具有足够的节段以充分地覆盖病理脊柱的主体曲率。

张紧构件50布置在杆20的内部。具体地，张紧构件50穿过节段22A-E和32。在示出的实施例中，张紧构件50实施为具有端部52和端部54的线51。线51可以是缆线、多根缆线、绳子、索、链、或适于在拉紧时将节段22A-E和32拉在一起的任何其它柔性材料。端部52连接到板42。板42布置成抵靠或连接至端部26A。在示例性实施例中，板42与节段22A一体地形成并固定至端部26A。端部54穿过节段32延伸出端部38并且连接到张紧组件或缠绕组件(例如，缠绕组件200)。线51上的节段22A-E和32的布置类似于细绳上的珠状物的布置。当线51经由缠绕组件200被拉紧时，板42将节段22A-E和32拉动到一起。随着节段22A-E和32开始接合，杆20变得越来越刚性。一旦节段22A-E和32完全接合，杆20就类似于单个刚性杆。

在示例性实施例中，端部54可以连接至松紧螺套杆，该松紧螺套杆螺纹地接合节段32。具体地，松紧螺套杆是螺纹杆，其在第一端部处与端部38螺纹接合并且在其第二端部处具有钩，该钩连接至线51的端部54。当松紧螺套杆旋转时，该钩将端部54朝向端部38拉动，并从而拉紧线51。在示例性实施例中，端部54可以连接至松紧螺套杆，该松紧螺套杆螺纹地接合节段22A。具体地，松紧螺套杆是螺纹杆，其在第一端部处与端部26A螺纹接合并且在其第二端部处具有钩，该钩连接至线51的端部52。当松紧螺套杆旋转时，该钩将端部54朝向端部38拉动，并从而拉紧线51。在示例性实施例中，在节段22A和32中都布置有松紧螺套。线51可以经由环连接到相应的松紧螺套杆上的钩，或者通过焊接、粘合剂等直接连接至相应的松紧螺套。

节段杆组件10进一步包括多个锚定件。如图所示，节段杆组件10包括用于将杆20连接到病理脊柱的锚定件60、62和64。锚定件60可滑动地连接至节段22A并使用例如棘突夹具、椎弓根螺钉、或其它类似的固定方法固定至颅部椎骨。锚定件60可滑动地连接到节段22A，使得当病理脊柱矫直并由此延长时，节段杆组件10调节到脊柱的长度。为了说明长度上的增加，节段22A可以显著长于其它节段。锚定件62固定地固接至节段32并使用例如棘突夹具、椎弓根螺钉、或其它类似的固定方法固接至尾部椎骨。锚定件64可滑动地连接至节段22C并连接至顶端椎骨。类似于锚定件60，锚定件64可滑动地连接至节段22C，以调节脊柱的矫直和延长。在示例性实施例中，锚定件64固定地连接至节段22C。应该理解，锚定件64不需要可滑动地连接至节段22C，但是可以连接至布置在顶端椎骨附近的任何节段，使得病理脊柱可以适当地矫直。

图4B是处于刚性杆对准的节段杆组件10的立体图。如图所示，杆20的节段彼此完全接合。线51被缠绕组件200拉紧，使得板42被朝向缠绕组件200拉动。板42抵靠节段22A的端部26A。接合构件30A与节段22B完全接合，使得端部28A抵靠端部26B。接合构件30B与节段22C完全接合，使得端部28B抵靠端部26C。接合构件30C与节段22D完全接合，使得端部28C抵靠端部26D。接合构件30D与节段22E完全接合，使得端部28D抵靠端部26E。接合构件30E与节段32完全接合，使得端部28E抵靠端部36。另外，端部38抵靠缠绕组件200。如前所述，在示例性实施例中，缠绕组件200固定地固接至节段32的端部38和/或板42固定地固接至节段22A的端部26A。

应该理解，杆20在刚性时不需要形成直线杆。在刚性时杆20的设计模仿人类脊柱的正常曲率(即，胸部曲率、骶骨曲率、腰部曲率、颈部曲率、侧向曲率等)。图4B简单地展示了各个节段如何接合以便形成刚性杆。图4B中所示的杆可以用于矫正病理脊柱的侧向曲率。

图5A是节段杆组件110的立体图。节段杆组件110包括杆120、张紧构件150、以及缠绕组件200。节段杆组件110可以被封闭或至少部分地封闭在柔性护套112中。柔性护套112包括生物相容性材料(例如，聚乙烯)，以防止组织进入杆的节段之间或在其间生长。

杆120包括沿着张紧构件150彼此邻近布置的多个节段。在示出的实施例中，杆120通常是包括节段122A-E和132的中空杆。节段122A-E基本类似，但在长度上可以不同。优选地，节段122A-E中的每一个都包括类似于椎骨的高度的长度的长度。在示例性实施例中，接近病理脊柱的极端曲率的节段可以包括比接近更直的脊柱曲率的节段更小的高度。这种布置允许更加渐进和更加高效的病理脊柱的矫直。杆120可以包括塑料(例如，聚乙烯)、钛、铬、钴、或任何其它合适的材料。

节段122A包括主体124A、端部126A、以及端部128A。节段122B包括主体124B、端部126B、以及端部128B。节段122C包括主体124C、端部126C、以及端部128C。节段122D包括主体124D、端部126D、以及端部128D。节段122E包括主体124E、端部126E、以及端部128E。节段132包括主体134、端部136、以及端部138。端部138布置成接合张紧组件或缠绕组件。如图所示，端部138布置成抵靠和/或固接至缠绕组件200。应该理解的是，杆120可以具有任何数量的适于固接至病理脊柱并且渐进矫直病理脊柱的节段。对于本领域普通技术人员显而易见的是，杆120必须具有足够的节段以充分地覆盖病理脊柱的主体曲率。

节段122B例如经由铰接件170A铰接地连接至节段122A。铰接件170A布置在节段122A和122B之间，使得当刚性时，端部128A抵靠端部126B。节段122C例如经由铰接件170B铰接地连接至节段122B。铰接件170B布置在节段122B和122C之间，使得当刚性时，端部128B抵靠端部126C。节段122D例如经由铰接件170C铰接地连接至节段122C。铰接件170C布置在节段122C和122D之间，使得当刚性时，端部128C抵靠端部126D。节段122E例如经由铰接件170D铰接地连接至节段122D。铰接件170D布置在节段122D和122E之间，使得当刚性时，端部128D抵靠端部126E。

节段132例如经由铰接件170E铰接地连接至节段122E。铰接件170E布置在节段122E和132之间，使得当刚性时，端部128E抵靠端部136。应该理解，铰接件可以布置在节段的任一侧上以适应三维对准(例如，如果病理脊柱在冠状和矢状方向上都具有有问题的曲率)。

张紧构件150布置在杆120的内部。具体地，张紧构件150穿过节段122A-E和132。在所示的实施例中，张紧构件150实施为具有端部152和端部154的线151。端部152连接到板142。板142布置成抵靠或连接至端部126A。在示例性实施例中，板142与节段122A一体地形成并且固定至端部126A。端部154穿过节段132延伸出端部138并且连接到张紧组件或缠绕组件(例如，缠绕组件200)。线151上的节段122A-E和132的布置类似于细绳上的珠状物的布置。当线151经由缠绕组件200被拉紧时，板142将节段122A-E和32拉动到一起，由此“闭合铰接件”。随着节段122A-E和132开始接合，杆120变得越来越刚性。一旦节段122A-E和132完全接合，杆120就类似于单个刚性杆。

在示例性实施例中，端部154可以连接至松紧螺套杆，该松紧螺套杆螺纹地接合节段132。具体地，松紧螺套杆是螺纹杆，其在第一端部处与端部138螺纹接合并且在其第二端部处具有钩，该钩连接至线151的端部154。当松紧螺套杆旋转时，该钩将端部154朝向端部138拉动，并从而拉紧线151。在示例性实施例中，端部154可以连接至松紧螺套杆，该松紧螺套杆螺纹地接合节段122A。具体地，松紧螺套杆是螺纹杆，其在第一端部处与端部126A螺纹接合并且在其第二端部处具有钩，该钩连接至线151的端部152。当松紧螺套杆旋转时，该钩将端部154朝向端部138拉动，并从而拉紧线151。在示例性实施例中，在节段122A和132中都布置有松紧螺套。线151可以经由环连接到相应的松紧螺套杆上的钩，或者通过焊接、粘合剂等直接连接至相应的松紧螺套。

在示例性实施例中，并且如图5所示，节段杆组件110可以在每个节段中包括分隔部。优选地，线151沿着节段的与铰接件相对的侧部布置，以允许节段之间的完全对接。这样，节段122A包括分隔部130A，节段122B包括分隔部130B，节段122C包括分隔部130C，节段122D包括分隔部130D，节段122E包括分隔部130E，并且节段132包括分隔部140。线151穿过节段并布置在每个相应的分隔部中。在示例性实施例中，节段122A-E和132可以是实心的，其中分隔部是穿过其轴向延伸的通孔。

节段杆组件110进一步包括多个锚定件。如图所示，节段杆组件110包括用于将杆120连接到病理脊柱的锚定件160、162和164。锚定件160可滑动地连接至节段122A并使用例如棘突夹具、椎弓根螺钉、或其它类似的固定方法固接至颅部椎骨。锚定件160可滑动地连接到节段122A，使得当病理脊柱矫直并由此延长时，节段杆组件110调节到脊柱的长度。为了说明长度上的增加，节段122A可能显著长于其它节段。锚定件162固定地固接至节段132并使用例如棘突夹具、椎弓根螺钉、或其它类似的固定的方法来固接至尾部椎骨。锚定件164可滑动地连接至节段122C并连接至顶端椎骨。类似于锚定件160，锚定件164可滑动地连接至节段122C，以调节脊柱的矫直和延长。在示例性实施例中，锚定件164固定地连接至节段122C。应该理解，锚定件164不需要可滑动地连接至节段122C，但是可以连接至布置在顶端椎骨附近的任何节段，使得病理脊柱可以适当地矫直。

图5B是处于刚性杆对准的节段杆组件110的立体图。如图所示，杆120的节段彼此完全接合(即，节段完全彼此抵靠)。线151被缠绕组件200拉紧，使得板142被朝向缠绕组件200拉动。板142抵靠节段122A的端部126A。当杆120为完全刚性时，端部128A抵靠端部126B，端部128B抵靠端部126C，端部128C抵靠端部126D，端部128D抵靠126E，并且端部128E抵靠端部136。另外，端部138抵靠缠绕组件200。如前所述，在示例性实施例中，缠绕组件200固定地固接至节段132的端部138和/或板142固定地固接至节段122A的端部126A。

应该理解，杆120在刚性时不需要形成直线杆。在刚性时杆120的设计可以模仿人类脊柱的正常曲率(即，胸部曲率、骶骨曲率、腰部曲率、颈部曲率等)。图5B简单地展示了各个节段如何接合以便形成刚性杆。图5B中所示的杆可以用于矫正病理脊柱的侧向曲率或异常矢状曲率或旋转曲率。

图6A是节段杆组件410的立体图。节段杆组件410包括杆420、张紧构件450、以及缠绕组件200。节段杆组件410可以被封闭或至少部分地封闭在柔性护套412中。柔性护套412包括生物相容性材料(例如，聚乙烯)，以防止组织进入杆的节段之间或在其间生长。

杆420包括沿着张紧构件450邻近彼此布置的多个节段。在示出的实施例中，杆420通常是包括节段422A-E和432的中空杆。节段422A-E基本类似，但在长度上可以不同。优选地，节段422A-E中的每一个都包括类似于椎骨的高度的长度的长度。在示例性实施例中，接近病理脊柱的极端曲率的节段可以包括比接近更直的脊柱曲率的节段更小的高度。这种布置允许更加渐进和更加高效的病理脊柱的矫直。杆420可以包括塑料(例如，聚乙烯)、钛、铬、钴、或任何其它合适的材料。

节段422A包括主体424A、端部426A、端部428A、以及接合构件430A。接合构件430A连接到端部428A并从其逐渐变细。接合构件430A布置成接合节段422B的端部426B。节段422B包括主体424B、端部426B、端部428B、以及接合构件430B。接合构件430B连接到端部428B并从其逐渐变细。接合构件430B布置成接合节段422C的端部426C。节段422C包括主体424C、端部426C、端部428C、以及接合构件430C。接合构件430C连接到端部428C并从其逐渐变细。接合构件430C布置成接合节段422D的端部426D。节段422D包括主体424D、端部426D、端部428D、以及接合构件430D。接合构件430D连接到端部428D并从其逐渐变细。接合构件430D布置成接合节段422E的端部426E。节段422E包括主体424E、端部426E、端部428E、以及接合构件430E。接合构件430E连接到端部428E并从其逐渐变细。接合构件430E布置成接合节段432的端部436。节段432包括主体434、端部436、以及端部438。端部438包括螺纹通孔440。应该理解的是，杆420可以具有任何数量的适于固接至病理脊柱并且渐进矫直病理脊柱的节段。对于本领域普通技术人员显而易见的是，杆420必须具有足够的节段以充分地覆盖病理脊柱的主体曲率。

张紧构件450布置在杆420的内部。具体地，张紧构件450穿过节段422A-E和432。在示出的实施例中，张紧构件450实施为具有端部452和端部454的柔性轴451。柔性轴451进一步包括靠近端部454的螺纹段456，其布置成接合螺纹通孔440。柔性轴451是用于在相对于彼此不固定的两个物体之间传递旋转运动的装置。在示出的实施例中，端部452可旋转地固接至板452。在示例性实施例中，端部452还可以包括螺纹部分，其与板452中的螺纹孔接合。板452中的螺纹孔的螺纹应该与螺纹通孔440的螺纹相反，使得当柔性轴451旋转时，节段422A和432被朝向彼此拉动。这允许节段杆组件410甚至更快地拉紧。板442布置成抵靠或连接至端部426A。在示例性实施例中，板442与节段422A一体地形成并固定至端部426A。端部454穿过节段432延伸出端部438，特别是通孔440。当柔性轴451例如在周向方向CD1上转动时，螺纹段456在轴向方向AD1上被推出螺纹通孔440。线451上的节段422A-E和432的布置类似于细绳上的珠状物的布置。当柔性轴451被拉紧时，板442将节段422A-E和432拉动到一起。随着节段422A-E和432开始接合，杆420变得越来越刚性。一旦节段422A-E和432完全接合，杆420就类似于单个刚性杆。

节段杆组件410进一步包括多个锚定件。如图所示，节段杆组件410包括用于将杆420连接到病理脊柱的锚定件460、462和464。锚定件460可滑动地连接至节段422A并使用例如棘突夹具、椎弓根螺钉、或其它类似固定的方法固接至颅部椎骨。锚定件460可滑动地连接到节段422A，使得当病理脊柱矫直并由此延长时，节段杆组件410调节到脊柱的长度。为了说明长度上的增加，节段422A可能显著长于其它节段。锚定件462固定地固接至节段432并使用例如棘突夹具、椎弓根螺钉、或其它类似的固定的方法固接至尾部椎骨。锚定件464可滑动地连接至节段422C并连接至顶端椎骨。类似于锚定件460，锚定件464可滑动地连接至节段422C，以调节脊柱的矫直和延长。在示例性实施例中，锚定件464固定地连接至节段422C。应该理解，锚定件464不需要可滑动地连接至节段422C，但是可以连接至布置在顶端椎骨附近的任何节段，使得病理脊柱可以适当地矫直。

图6B是处于刚性杆对准的节段杆组件410的立体图。如图所示，杆420的节段彼此完全接合。柔性轴451被拉紧，使得板442被朝向节段432拉动。板442抵靠节段422A的端部426A。接合构件430A与节段422B完全接合，使得端部428A抵靠端部426B。接合构件430B与节段422C完全接合，使得端部428B抵靠端部426C。接合构件430C与节段422D完全接合，使得端部428C抵靠端部426D。接合构件430D与节段422E完全接合，使得端部428D抵靠端部426E。接合构件430E与节段432完全接合，使得端部428E抵靠端部436。柔性轴451可以使用任何合适的设备、例如使用改进的缠绕组件或齿轮系统转动。

应该理解，杆420在刚性时不需要形成直线杆。在刚性时杆420的设计可以模仿人类脊柱的正常曲率(即，胸部曲率、骶骨曲率、腰部曲率、颈部曲率等)。图6B简单地展示了各个节段如何接合以便形成刚性杆。图6B中所示的杆可以用于矫正病理脊柱的侧向曲率。

图7A节段杆组件10的节段22A的俯视立体图。图7B是节段22A的仰视立面图。如图所示，节段22A包括大致正方形或矩形的横截面。节段22A包括主体24A、端部26A、端部28A、以及接合元件30A。接合元件30A连接到端部28A并从其逐渐变细。

图8A是节段322的俯视立体图。节段322是节段杆组件10的节段的示例实施例。图8B是节段322的仰视立面图。如图所示，节段322包括大致圆形的横截面。节段322包括主体324、端部326、端部328、以及接合元件330。接合元件330连接到端部328并从其逐渐变细。

图9A是节段杆组件410(如图6A-B所示)的节段422A的俯视立体图。节段422A也是节段杆组件10的节段的示例实施例。图9B是节段422A的仰视立面图。如图所示，节段422A包括大致卵形/椭圆形的横截面。节段422A包括主体424A、端部426A、端部428A、以及接合元件430A。接合元件430A连接到端部428A并从其逐渐变细。

图10A是节段522的俯视立体图。节段522是节段杆组件10的节段的示例实施例。图10B是节段522的仰视立面图。如图所示，节段522包括大致三角形的横截面。节段522包括主体524、端部526、端部528、以及接合元件530。接合元件530连接到端部528并从其逐渐变细。

图11是用于执行脊柱的渐进式侧向脊柱对准的缠绕组件200的俯视立体图。在所示的构造中，缠绕设备是棘齿机构202的形式，例如蜗形齿轮，其包括与轮206相互作用的螺杆204。应该理解，螺杆204可以是蜗形螺杆，并且轮206可以是蜗形轮。轮206包括柄210，该柄持有或保持线51。控制杠杆208用作控制设备并且操作性地附接到螺杆204，以在按压时使螺杆204转动预定量。“操作性地附接”是指部件或装置直接或间接地连接至第二部件并导致第二部件起作用，例如转动预定量。如在图11中可以看到的，当螺杆204转动时，轮206也旋转，这继而使柄210旋转以缠绕线51。应该理解，由于螺杆204和轮206之间的摩擦关系，轮206不能使螺杆204旋转。弹簧205A被设置成使控制杠杆208能够回弹到其起始位置，使得控制杠杆208在被按压时仅能够移动预定量。例如，弹簧205A为扭转弹簧的形式。应该理解的是，通过启用致动器来启用轮206，以及由此的柄210。在图11和12所示的实施例中，致动器、控制杠杆208通过穿过皮肤向控制杠杆208施加物理力来致动(即，医生或医疗专业人员可以启用控制杠杆208并绷紧线51)。在示例性实施例中，控制杠杆208可以通过经皮肤重复数字地压缩来致动。

图12是封闭在壳体中的图11中所示的缠绕组件200的俯视立体图。图12是封闭在壳体203中的棘齿机构202的俯视立体图。对于本领域技术人员显而易见的是，壳体203可以是封闭棘齿机构202的单个单元，或者可以包括封闭棘齿机构202的各部件的单独元件，比如壳体203A，其封闭了柄210，如图12所示。应该理解的是，壳体203可以由任何合适的外壳制成，例如硅树脂弹性体。优选地，弹簧205B被包括，以使控制杠杆208能够回弹到产生棘齿效应的其起始位置，使得控制杠杆208在被按压时仅能够移动预定量。弹簧205B可以是附接到壳体203的螺旋弹簧的形式，其中控制杠杆208被致使返回到起始位置。控制杠杆208可以从附接至回弹板208A的螺旋弹簧211上回弹至起始位置。本领域普通技术人员认识到，尽管图11-12描绘了用于使控制杠杆208返回到起始位置的不同弹簧设备，但是优选地，在任何一个特定棘齿机构202中仅使用一个弹簧设备。

图13是在用于执行渐进式脊柱对准的缠绕组件200的示例性实施例中使用的棘齿组件216的俯视立体图。图14是在用于执行渐进式脊柱对准的缠绕组件200的示例性实施例中使用的棘齿组件216的俯视立体图。缠绕设备可以是棘齿机构，其用于通过棘齿机构202控制柄210的旋转，或者直接通过控制棘齿组件216来控制控制柄210的旋转，如图13和14所示。在图13中，控制杠杆208操作性地附接至棘齿齿轮216A，其接合棘齿齿轮216B以使棘齿齿轮216B在单一方向上旋转。在图14中，控制杠杆208操作性地附接至单个棘齿齿轮216A，并且控制杠杆208可以经由棘爪217P使棘齿齿轮216A在单一方向上旋转。棘爪217P连接至包围棘齿组件216的壳体203(如图12所示)。弹簧217用于保持棘齿组件216中的旋转张力，以使控制杠杆208返回到其起始位置。本领域普通技术人员认识到，蜗形螺杆(比如螺杆204)可以附接至棘齿组件216，以使棘齿机构202能够旋转预定量，并且从而通过控制杠杆208的每次按压将线51拉动预定量。

图15是用螺钉220a和220b固接至脊柱的椎骨的图12所示的缠绕组件200的立体图。具体地，缠绕组件200固接到椎骨的棘突上。缠绕组件200固接到节段杆组件10的尾部节段附近的椎骨(即，节段32附近的椎骨)的棘突。在示例性实施例中，缠绕组件200固接到节段杆组件10的颅部节段附近的椎骨(即，节段22A附近的椎骨)的棘突。在示例性实施例中，缠绕组件200固接到节段杆组件10的尾部节段(即，节段32的端部38)。在示例性实施例中，缠绕组件200固接到节段杆组件10的颅部节段(即，节段22A的端部26A)。棘齿机构202的部件封闭在壳体203、203A和203B中。图15还包括脊柱的后部示意图，其包括椎骨和椎间盘。在示例性实施例中，棘齿机构202经由一个或多个螺钉固接到椎骨中的一个上。一个或多个螺钉分别穿过壳体203A的相应的一个或多个通孔，并固接到椎骨中。优选地，棘齿机构202附接为以允许控制杠杆208靠近周围组织的外部侧，以使其能够从患者身体外部进行操作，例如按压。尽管未在图15中示出，但优选地，如上所述的弹簧设备被包括在缠绕组件200中，以确保一旦被通过皮肤触诊识别，在控制杠杆208被按压时，线51仅被卷绕预定量。在该示例性实施例中，可以在皮下启用控制杠杆208以在线51上产生力。

在示例性实施例中，缠绕组件200包括致动器部分，该致动器部分可以被致动以在线51中产生张力。例如，缠绕组件200可以包括具有磁性马达的致动器部分，该磁性马达允许通过使用外部远程控制器将张力置于线51上。在另一个示例中，缠绕组件200包括致动器或马达，其可以用射频或超声能量来激励。应该理解，可以使用在线51中持续产生张力的任何合适的设备。

图16是示出马达230的示例性实施例，该马达为在线51中产生张力的致动器部分。在该示例性实施例中，马达230驱动轮206，以及由此驱动柄210。马达230包括无线接收器232，当信号发送至接收器232时，该无线接收器启用马达230。在该示例性实施例中，马达230可以通过无线通信来致动，比如射频传输(即，无线电波)、光学无线通信(即，光)、超声通信(即，使用超声波发送信号)、其它电磁无线技术(比如磁场或电场)、或本领域普通技术人员已知的任何其它合适的信号。在示例性实施例中，马达230可以为超声马达、压电马达、或超声压电马达，如本领域计数人员已知的。接收器232可以是超声换能器，具体是接收器或收发器，其能够将超声转换成电信号。马达230还可以包括电源234。电源234可以是例如电池。在示例性实施例中，马达230可以通过射频或超声能量从外部提供动力，如本领域中已知的。压电马达因其高动力重量比、高扭矩、可靠性和不需要维护，纳米级的可控制性、静音、不需要齿轮箱、以及最近的改善的成本而受到青睐。压电马达越来越多地用在机器人中并且可以容易地用于为缠绕组件200提供动力，并且在有或没有蜗杆驱动齿轮机构的情况下在线51中产生张力。在示例性实施例中，多个短杆沿着脊柱以一定曲率植入在不同位置处，每个具有其自己的锚定件和缆线并且通过微型马达来操作。马达230还可包括可编程计算机236。可编程计算机与马达230一起植入，使得线51中的张紧速率可以被编程为一次几天或一次几周。

图17A是连接到(病理)脊柱80的节段杆组件10的立面图。在示出的实施例中，杆20包括节段22A-N和32。节段22A经由锚定件60可滑动地固接至颅部椎骨82。颅部椎骨82是脊柱80的通常位于颅骨90附近的椎骨。颅部椎骨82也可以是颅部侧上的弯曲部的端部椎骨。如本领域中已知的，弯曲的端部椎骨是具有朝向弯曲的顶端的最大倾斜的椎骨。锚定件60可以使用例如棘突夹具、椎弓根螺钉、或任何其它合适的固定设备固接到颅部椎骨82的棘突上。节段32经由锚定件62固定地固接至尾部椎骨84。尾部椎骨84是通常位于尾骨92附近的脊柱80的椎骨。尾部椎骨82也可以是尾部侧上的弯曲的端部椎骨。如本领域中已知的，弯曲部的端部椎骨是具有朝向弯曲部的顶端的最大倾斜的椎骨。锚定件62可以使用例如棘突夹具、椎弓根螺钉、或任何其它合适的固定设备固接到尾部椎骨84的棘突上。节段22H经由锚定件64连接至顶端椎骨86。顶端椎骨86是具有最大旋转或距脊柱的中心最远偏离的脊柱80的椎骨。锚定件64可以使用例如棘突夹具、椎弓根螺钉、或任何其它合适的固定设备固接到顶端椎骨86的棘突上。如图所示，线51尚未被拉紧，使节段22B-N相对于脊柱80浮动。节段22A可以相对于脊柱80滑动。节段32和缠绕组件200固定地固接至尾部椎骨84，并且因此不能相对于脊柱80移动。节段22H可以固定地固接或滑动地连接至顶端椎骨86。板42示出为未连接至节段22A；然而在示例性实施例中，板42固定地固接至节段22A。应该理解，节段杆组件10可以布置在脊柱80的相对侧(即，左侧)上。节段杆组件10示出为与脊柱80的椎骨偏置。然而，应该理解，节段杆组件10可以沿着棘突-椎板连结部布置。还可以理解，可以在脊柱80的棘突的两侧上使用两个节段杆组件，以增加力。

图17B是连接到(病理)脊柱80的节段杆组件10的立面图。如图所示，线51已经经由缠绕组件200和部分接合的节段杆组件10而被拉紧。杆20的节段22A-N和32至少部分地彼此接合。节段22A-N和32中的一些可以彼此完全接合。线51应该是拉紧的，这造成矫直力被给定在(病理)脊柱80上。所示实施例中的矫直力由箭头F设计。随着时间的推移，这些矫直力将导致顶端椎骨86以及相邻椎骨回到与脊柱的其余部分对准中，并且从而矫直脊柱80。在示出的实施例中，节段杆组件10朝向与颅部椎骨82和尾部椎骨84的对准而“推动”顶端椎骨86。然而，节段杆组件10可以布置在脊柱80的相对侧(左侧)上，并且朝向与颅部椎骨82和尾部椎骨84的对准而“拉动”顶端椎骨86。

图17C是连接到脊柱80的节段杆组件10的立面图。如图所示，线51已经经由缠绕组件200和完全接合的节段杆组件10而被进一步拉紧。杆20的节段22A-N和32彼此完全接合，这允许杆20采用其最终的刚性形状。应该理解，尽管刚性杆20示出为直线的，但刚性杆20可设计成具有三维曲率以最佳地适应患者。如图所示，顶端椎骨86已与颅部椎骨82和尾部椎骨84对准以形成矫直脊柱80。

图18是节段杆组件610的立体图。节段杆组件610包括杆620、张紧构件650、以及缠绕组件700或800。节段杆组件610可以被封闭或至少部分地封闭在柔性护套612中。柔性护套612包括生物相容性材料(例如，聚乙烯)，以防止组织进入杆节段之间或在其间生长。

杆620包括沿着张紧构件650邻近彼此布置的多个节段。在示出的实施例中，杆620通常是包括节段622A-E的中空杆。节段22A-E基本类似，但在长度上可以不同。优选地，节段622A-E中的每一个都包括类似于椎骨的高度的长度的长度。在示例性实施例中，接近病理脊柱的极端曲率的节段可以包括比接近更直的脊柱曲率的节段更小的高度。这种布置允许更加渐进和更加高效的病理脊柱的矫直。杆620可以包括塑料(例如，聚乙烯)、钛、铬、钴、或任何其它合适的材料。

节段622A包括主体624A、端部626A、端部628A、以及接合构件630A。接合构件630A连接到端部628A并从其逐渐变细。接合构件630A布置成接合节段622B的端部626B。节段622B包括主体624B、端部626B、端部628B、以及接合构件630B。接合构件630B连接到端部628B并从其逐渐变细。接合构件630B布置成接合节段622C的端部626C。节段622C包括主体624C、端部626C、端部628C、以及接合构件630C。接合构件630C连接到端部628C并从其逐渐变细。接合构件630C布置成接合节段622D的端部626D。节段622D包括主体624D、端部626D、端部628D、以及接合构件630D。接合构件630D连接到端部628D并从其逐渐变细。接合构件630D布置成接合节段622E的端部626E。节段622E包括主体624E、端部626E、以及端部628E。端部628E布置成接合缠绕组件600和700。如图所示，端部628E布置成抵靠和/或固接至缠绕组件600和700。应该理解的是，杆620可以具有任何数量的适于固接至病理脊柱并且渐进矫直病理脊柱的节段。对于本领域普通技术人员显而易见的是，杆620必须具有足够的节段以充分地覆盖病理脊柱的主体曲率。

张紧构件650布置在杆620的内部。具体地，张紧构件650穿过节段22A-E。在所示的实施例中，张紧构件650实施为具有端部652和端部654的线651。线651可以是缆线、多根缆线、细绳、索、链、或适于在拉紧时将节段622A-E牵拉到一起的任何其它柔性材料。端部652连接到板642。板642布置成抵靠或连接至端部626A。在示例性实施例中，板642与节段622A一体地形成并且固定至端部626A。端部654穿过节段622E延伸出端部628E并且连接到缠绕组件600或700。线651上的节段622A-E的布置类似于细绳的珠状物的布置。当线651经由缠绕组件600和700被拉紧时，板642将节段622A-E拉动到一起。随着节段622A-E开始接合，杆620变得越来越刚性。一旦节段622A-E完全接合，杆620就类似于单个刚性杆。

节段杆组件610进一步包括多个锚定件。如图所示，节段杆组件610包括用于将杆620连接到病理脊柱的锚定件660、662和664。锚定件660可滑动地连接至节段622A并使用例如棘突夹具、椎弓根螺钉、或其它类似的固定的方法固接至颅部椎骨。锚定件660可滑动地连接到节段622A，使得当病理脊柱矫直并由此延长时，节段杆组件610调节到脊柱的长度。为了说明长度上的增加，节段622A可能显著长于其它节段。锚定件662固定地固接至缠绕组件700或800并使用例如棘突夹具、椎弓根螺钉、或其它类似的固定方法固接至尾部椎骨。具体地，锚定件662将壳体702固定地固接至至少一个尾部椎骨(见图19)，或者锚定件662将壳体802固定地固接至至少一个尾部椎骨(见图20)。锚定件664可滑动地连接至节段622C并连接至顶端椎骨。类似于锚定件660，锚定件664可滑动地连接至节段622C，以调节脊柱的矫直和延长。在示例性实施例中，锚定件664固定地连接至节段622C。应该理解，锚定件664不需要可滑动地连接至节段622C，但是可以连接至布置在顶端椎骨附近的任何节段，使得病理脊柱可以适当地矫直。

图19是大体沿图18中的线19-19截取的缠绕组件700的截面图。缠绕组件700通常包括壳体702、弹簧704、杠720、以及棘齿组件730。如前所述，壳体702布置成固定地固接到至少一个椎骨上。杠720包括凹口722、端部724、以及端部726。线651的端部654连接至端部726。杠720通过板712中的孔714延伸到壳体702中。在示出的实施例中，杠720包括凹口722A-G。然而，应该理解，杠720可以具有任何数量的凹口，所述凹口具有适于与棘齿组件730接合以形成棘齿的任何几何形状。弹簧704是连接到杠720和壳体702的恒力弹簧。具体地，弹簧704包括经由锚定件710连接到壳体702的端部706，和连接到杠720的端部724的端部708。弹簧704被预加载，使得杠720在轴向方向AD1上偏置。应当理解，弹簧704可以包括任何合适的弹簧以在杠720上提供持续的力，并且本发明不应仅限于恒力弹簧。杠720布置成接合棘齿组件730。棘齿组件730包括经由铰接件734铰接地连接到板712的棘爪732，和在孔714附近连接到板712的支点736。棘齿组件730进一步包括连接至棘爪738和板712的弹簧738。在示例性实施例中，弹簧738连接到棘爪738和支点736。弹簧738布置成使棘爪732在逆时针方向上偏置，使得棘爪732抵靠支点736。棘爪732布置成接合凹口722。如图所示，棘爪732与凹口722A接合。当线651松弛时，杠720经由弹簧704中的张力在轴向方向AD1上移位。棘齿组件730的布置允许杠在轴向方向AD1上移位，而不是在轴向方向AD2上移位。具体地，铰接件734允许棘爪732顺时针旋转，但是支点736防止棘爪逆时针旋转。当杠720在轴向方向AD1上移位时，棘爪732在顺时针方向上移位，从而例如与凹口722A脱离接合。一旦杠720移位足够的量，在弹簧738使棘爪732在逆时针方向上偏置的情形下，棘爪732接合例如凹口722B。该过程将持续直到所有节段622A-E彼此完全接合并且脊柱变直。应该理解，杆620在刚性时不需要形成直线杆。应该理解，当棘爪732与凹口722中的一个完全接合时，就防止了杠720以及由此的张紧构件650在轴向方向AD2上移位。当棘爪732与凹口722中的一个没有完全接合时，杠720以及由此的张紧构件650可在轴向方向AD2上可移位标称距离，如对本领域技术人员显而易见的。在刚性时杆620的设计模仿人类脊柱的正常曲率(即，胸部曲率、骶骨曲率、腰部曲率、颈部曲率、侧向曲率等)。还应该理解，可以使用任何合适的棘齿组件，并且本领域技术人员可以想出适于允许杠720在轴向方向AD1上移动而限制或防止杆件在轴向方向AD2上移动的各种其它棘齿组件。

图20是大体沿图18中的线20-20截取的缠绕组件800的截面图。缠绕组件800通常包括壳体802、弹簧804、杠820、以及棘齿组件830。如前所述，壳体802布置成固定地固接到至少一个椎骨上。杠820包括凹口822、端部824、以及端部826。线651的端部654连接至端部826。杠820通过板812中的孔814延伸到壳体802中。在示出的实施例中，杠820包括凹口822A-G。然而，应该理解，杠820可以具有任何数量的凹口，所述凹口具有适于与棘齿组件830接合以形成棘齿的任何几何形状。弹簧804是连接到杠820和壳体802的锥形弹簧或截头锥形弹簧。具体地，弹簧804包括连接和/或抵靠壳体802的端部806，和连接到杠820的端部824的端部808。弹簧804被预加载，使得杠820在轴向方向AD1上偏置。应当理解，弹簧804可以包括任何合适的弹簧以在杠820上提供持续的力，例如螺旋弹簧或螺线形弹簧，并且本发明不应仅限于锥形弹簧或截头锥形弹簧。杠820布置成接合棘齿组件830。棘齿组件830包括经由铰接件834铰接连接到板812的棘爪832，和在孔814附近连接到板812的支点836。棘齿组件830进一步包括连接至棘爪738和板812的弹簧838。在示例性实施例中，弹簧838连接到棘爪738和支点836。弹簧838布置成使棘爪832在逆时针方向上偏置，使得棘爪832抵靠支点836。棘爪832布置成接合凹口822。如图所示，棘爪832与凹口822A接合。当线651松弛时，杠820通过弹簧804中的张力在轴向方向AD1上移位。棘齿组件830的布置允许杠在轴向方向AD1上移位，而不是在轴向方向AD2上移位。具体地，铰接件834允许棘爪832顺时针旋转，但是支点836防止棘爪逆时针旋转。当杠820在轴向方向AD1上移位时，棘爪832在顺时针方向上移位，从而与例如凹口822A脱离接合。一旦杠820移位足够的量，在弹簧838使棘爪832在逆时针方向上偏置的情形下，棘爪832接合例如凹口822B。该过程将持续直到所有节段622A-E彼此完全接合并且脊柱变直。应该理解，杆620在刚性时不需要形成直线杆。应该理解，当棘爪832与凹口822中的一个完全接合时，就防止了杠820以及由此的张紧构件650在轴向方向AD2上移位。当棘爪832与凹口822中的一个没有完全接合时，杠820以及由此的张紧构件650可在轴向方向AD2上移位标称距离，如对本领域技术人员显而易见的。在刚性时杆620的设计模仿人类脊柱的正常曲率(即，胸部曲率、骶骨曲率、腰部曲率、颈部曲率、侧向曲率等)。还应该理解，可以使用任何合适的棘齿组件，并且本领域技术人员可以想出适于允许杠820在轴向方向AD1上移动而限制或防止杠在轴向方向AD2上移动的各种其它棘齿组件。

应当理解，本公开的各个节段可以是中空的，或者可以是实心的，其具有线或杆延伸穿过的通孔。

理解的是，上述本公开的各个方面以及其它特征和功能或其替代方案可以合意地组合到许多其它不同的系统或应用中。本领域技术人员随后可作出各种目前无法预料的或未预料到的替换、修改、变化或改进，这些修改、变型、变化或改进也旨在被所附权利要求所涵盖。

附图标记

P 人

1 脊柱

2 上部弯曲

3 下部弯曲

4 支具

5 支具

10 节段杆组件

20 杆

22A 节段

24A 主体

26A 端部

28A 端部

30A 接合元件

22B 节段

24B 主体

26B 端部

28B 端部

30B 接合元件

22C 节段

24C 主体

26C 端部

28C 端部

30C 接合元件

22D 节段

24D 主体

26D 端部

28D 端部

30D 接合元件

22E 节段

24E 主体

26E 端部

28E 端部

30E 接合元件

32 节段

34 主体

36 端部

38 端部

42 板

50 张紧构件

51 线

52 端部

54 端部

60 锚定件

62 锚定件

64 锚定件

80 脊柱

82 颅部椎骨

84 尾部椎骨

86 顶端椎骨

90 颅骨

92 尾骨

110 节段杆组件

120 杆组件

122A 节段

124A 主体

126A 端部

128A 端部

130A 分隔部

122B 节段

124B 主体

126B 端部

128B 端部

130B 分隔部

122C 节段

124C 主体

126C 端部

128C 端部

130C 分隔部

122D 节段

124D 主体

126D 端部

128D 端部

130D 分隔部

122E 节段

124E 主体

126E 端部

128E 端部

130E 分隔部

132 节段

134 主体

136 端部

138 端部

140 分隔部

142 板

150 张紧构件

151 线

152 端部

154 端部

160 锚定件

162 锚定件

170A 铰接件

170B 铰接件

170C 铰接件

170D 铰接件

170E 铰接件

200 缠绕组件

202 棘齿机构

203 壳体

203A 壳体

203B 壳体

204 螺杆

205A 弹簧

205B 弹簧

206 轮

208 控制杠杆

208A 回弹板

210 柄

211 螺旋弹簧

212 端口

216 棘齿组件

216A 棘齿齿轮

216B 棘齿齿轮

217 弹簧

217P 棘爪

230 马达

232 接收器

234 电源

236 可编程计算机

322 节段

324 主体

326 端部

328 端部

330 接合元件

410 节段杆组件

420 杆

422A 节段

424A 主体

426A 端部

428A 端部

430A 接合元件

422B 节段

424B 主体

426B 端部

428B 端部

430B 接合元件

422C 节段

424C 主体

426C 端部

428C 端部

420C 接合元件

422D 节段

424D 主体

426D 端部

428D 端部

430D 接合元件

422E 节段

424E 主体

426E 端部

428E 端部

430E 接合元件

432 节段

434 主体

436 端部

438 端部

440 螺纹通孔

442 板

450 张紧构件

451 柔性轴

452 端部

454 端部

456 螺纹段

60 锚定件

62 锚定件

64 锚定件

522 节段

524 主体

526 端部

528 端部

530 接合元件

610 节段杆组件

620 杆

622A 节段

624A 主体

626A 端部

628A 端部

630A 接合元件

622B 节段

624B 主体

626B 端部

628B 端部

630B 接合元件

622C 节段

624C 主体

626C 端部

628C 端部

630C 接合元件

622D 节段

624D 主体

626D 端部

628D 端部

630D 接合元件

622E 节段

624E 主体

626E 端部

628E 端部

642 板

650 张紧构件

651 线

652 端部

654 端部

660 锚定件

662 锚定件

664 锚定件

700 缠绕组件

702 壳体

704 弹簧

706 端部

708 端部

710 锚定件

712 板

714 孔

720 杠

722 凹口

722A 凹口

722B 凹口

722C 凹口

722D 凹口

722E 凹口

722F 凹口

722G 凹口

724 端部

726 端部

730 棘齿组件

732 棘爪

734 铰接件

736 支点

738 弹簧

800 缠绕组件

802 壳体

804 弹簧

806 端部

808 端部

812 板

814 孔

820 杠

822 凹口

822A 凹口

822B 凹口

822C 凹口

822D 凹口

822E 凹口

822F 凹口

822G 凹口

824 端部

826 端部

830 棘齿组件

832 棘爪

834 铰接件

836 支点

838 弹簧

AD1 轴向方向

AD2 轴向方向

CD1 周向方向

F 力

Claims

1.一种用于对准具有多个椎骨的脊柱的节段杆组件，包括：

杆，所述杆包括：

多个节段，所述多个节段至少具有：

第一节段，所述第一节段布置成滑动地固接至所述脊柱的第一椎骨；

第二节段，所述第二节段布置成固定地固接至所述脊柱的第二椎骨；以及

第三节段，所述第三节段布置在所述第一节段与所述第二节段之间，以连接至所述脊柱的第三椎骨；以及

张紧构件，所述张紧构件布置在所述多个节段中，所述张紧构件具有固接至所述第一节段的第一端部以及第二端部。

2.根据权利要求1所述的节段杆组件，其特征在于，所述张紧构件是线。

3.根据权利要求2所述的节段杆组件，进一步包括缠绕机构，所述缠绕机构布置在所述第二节段附近并且连接到所述第二端部。

4.根据权利要求3所述的节段杆组件，其中，所述缠绕机构固接至所述第二节段。

5.根据权利要求3所述的节段杆组件，其中，所述多个节段中的每一个都操作性地布置成与相邻节段接合。

6.根据权利要求5所述的节段杆组件，其中，所述多个节段中的至少一个包括：

主体，所述主体包括顶部端部和底部端部；以及

接合构件，所述接合构件连接至所述底部端部并从所述底部端部处逐渐变细。

7.根据权利要求3所述的节段杆组件，其中，所述多个节段中的每一个都与相邻节段铰接连接。

8.根据权利要求7所述的节段杆组件，其中，所述多个节段中的每一个都操作性地布置成抵靠相邻节段。

9.根据权利要求1所述的节段杆组件，其中，所述张紧构件是柔性轴。

10.根据权利要求9所述的节段杆组件，其中，所述第一端部可旋转地连接到所述第一节段，并且所述第二端部可螺纹地连接到所述第二节段。

11.根据权利要求1所述的节段杆组件，其中，所述杆包括选自以下的材料：聚乙烯、钛、铬、或钴。

12.根据权利要求1所述的节段杆组件，其中：

在完全接合状态下，所述多个节段彼此刚性连接；并且，

在部分接合或松弛状态下，所述多个节段彼此至少部分地间隔开。

13.根据权利要求1所述的节段杆组件，进一步包括护套，所述护套布置成封装所述杆。

14.根据权利要求3所述的节段杆组件，其中，所述缠绕组件包括弹簧，所述弹簧连接到所述第二端部并在第一轴向方向上偏置所述张紧构件。

15.根据权利要求3所述的节段杆组件，其中，所述缠绕组件进一步包括：

杠，所述杠连接到所述第二端部，所述杠包括一个或多个凹口；

弹簧，所述弹簧连接到所述杠并且布置成在第一轴向方向上偏置所述张紧构件；以及，

棘齿组件，所述棘齿组件操作性地布置成接合所述一个或多个凹口，其中，当所述棘齿组件与所述一个或多个凹口中的一个接合时，所述棘齿组件防止所述张紧构件在与所述第一轴向方向相反的第二轴向方向上移位。

16.根据权利要求3所述的节段杆组件，其中，所述缠绕组件进一步蜗形齿轮。

17.一种用于对准具有多个椎骨的脊柱的节段杆组件，包括：

第一夹具，所述第一夹具布置成固接至所述脊柱的第一椎骨；

第二夹具，所述第二夹具布置成固接至所述脊柱的第二椎骨；

第三夹具，所述第三夹具布置成固接至所述脊柱的第三椎骨，所述第三椎骨位于所述第一椎骨和所述第二椎骨之间；

杆，所述杆包括：

多个节段，所述多个节段至少具有：

第一节段，所述第一节段与所述第一夹具滑动接合；

第二节段，所述第二节段固定地固接至所述第二夹具；以及，

第三节段，所述第三节段连接至所述第三夹具；以及，

线，所述线布置在所述多个节段中，所述线具有固接至所述第一节段的第一端部以及第二端部；以及，

缠绕机构，所述缠绕机构布置在所述第二节段附近并连接至所述第二端部。

18.根据权利要求17所述的节段杆组件，其中，所述缠绕机构固接至所述第二节段。

19.根据权利要求17所述的节段杆组件，其中，所述多个节段中的每一个都操作性地布置成与相邻节段接合。

20.根据权利要求17所述的节段杆组件，其中，所述多个节段中的每一个都与相邻节段铰接连接。

21.根据权利要求17所述的节段杆组件，其中：

在完全接合状态下，所述多个节段彼此刚性连接；并且，

22.一种用于对准具有多个椎骨的脊柱的节段杆组件，包括：

杆，所述杆包括：

多个节段，所述多个节段至少具有：

第一节段，所述第一节段与所述第一夹具滑动接合；

第三节段，所述第三节段连接至所述第三夹具；以及，

柔性轴，所述柔性轴布置在所述多个节段中，所述柔性轴具有固接至所述第一节段的第一端部和连接至所述第二节段的第二端部；

其中，当所述柔性轴在第一周向方向上旋转时，所述多个节段被彼此牵拉以接合。

23.根据权利要求22所述的节段杆组件，其中，所述第一端部可旋转地连接到所述第一节段，并且所述第二端部可螺纹地连接到所述第二节段。

24.根据权利要求22所述的节段杆组件，其中：

在完全接合状态下，所述多个节段彼此刚性连接；并且，