CN111195149B - 多轴骨锚固装置的锚固构件和带该构件的多轴骨锚固装置 - Google Patents

多轴骨锚固装置的锚固构件和带该构件的多轴骨锚固装置 Download PDF

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Abstract

提供一种用于多轴骨锚固装置的锚固构件，锚固构件包含：骨锚固部段，其具有第一端部、第二端部以及在骨锚固部段的至少一部分上的骨接合结构；头部，其具有限定出球体的一部分的外表面部分；中心轴线，其延伸通过所述头部的以及所述骨锚固部段的第一端部和第二端部的相应的中心；以及颈部，其位于所述骨锚固部段的第一端部与所述头部之间，颈部包含第一部分，该第一部分与距骨锚固部段相比更靠近于头部，其中在包含所述中心轴线的至少一个平面中，颈部的第一部分以第一曲率凹入，颈部还包含在所述第一部分与骨锚固部段之间的第二部分，其中在所述至少一个平面中，所述第二部分以第二曲率凹入，第二曲率小于第一曲率。

Description

多轴骨锚固装置的锚固构件和带该构件的多轴骨锚固装置
技术领域
本发明涉及一种用于多轴骨锚固装置的锚固构件以及一种包含所述锚固构件的多轴骨锚固装置。特别地，本发明涉及用于治疗脊柱疾病或用于在创伤外科手术中使用的装置。
背景技术
长期以来，用于在脊柱疾病的治疗中使用的多轴骨锚固装置为已知的。例如，US5,443,467描述一种带有锚固元件的多轴骨锚固装置，所述锚固元件包括用于锚固于骨中的轴以及球截形头部，其中所述锚固元件被可枢转地保持于接收部件中，所述接收部件被构造成将所述锚固元件联接至脊柱杆。
所述锚固元件的在所述头部与所述轴之间的部分可能是所述锚固元件可能在负荷下出现故障的潜在区域。
US 2017/0245894 A1描述一种多轴骨锚固装置，其包括锚固件主体以及紧固件，所述紧固件包含：头部；相对于所述头部向远侧方向朝外延伸的螺纹轴；以及在所述头部与所述螺纹轴之间的颈部。所述头部包含外表面，所述外表面的至少一部分为凸形并且限定球体的一部分，所述球体限定第一直径。所述颈部限定第二直径，并且所述紧固件限定所述第一直径与所述第二直径的比率，所述比率的范围在大约2比1至大约3比1之间。
发明内容
本发明的目的是提供一种锚固构件以及一种包含所述锚固构件的多轴骨锚固装置，所述锚固构件针对负荷下的可能的故障而被改进。
通过下面本公开的锚固构件以及多轴骨锚固装置解决了所述目的。
根据本公开的方面，一种用于多轴骨锚固装置的锚固构件，所述锚固构件包含：骨锚固部段，其具有第一端部、第二端部以及在所述骨锚固部段的至少一部分上的骨接合结构；头部，所述头部具有限定出球体的一部分的外表面部分；中心轴线，其延伸通过所述头部的以及所述骨锚固部段的第一端部和第二端部的相应的中心；以及在所述骨锚固部段的第一端部与所述头部之间的颈部，所述颈部包含第一部分，所述第一部分与距所述骨锚固部段相比更靠近于所述头部，其中在包含所述中心轴线的至少一个平面中，所述颈部的第一部分以第一曲率凹入，所述颈部还包含在所述第一部分与所述骨锚固部段之间的第二部分，其中在所述至少一个平面中，所述第二部分以第二曲率凹入，所述第二曲率小于所述第一曲率。当在所述中心轴线的一侧处观察时，所述第一部分沿轴向方向结合至所述第二部分。
通过该设计，所述骨锚固部段或所述颈部的圆柱形部分与所述头部之间的过渡部沿轴向方向朝所述头部的中心转移。由此，对作用于所述头部和/或颈部上的负荷的分布进行改进。结果，特别地在所述颈部的区域中增加所述锚固构件的抗断裂强度，特别是增加疲劳强度。
根据本公开的另一方面，一种多轴骨锚固装置包含所述骨锚固构件以及接收部件，所述接收部件包含底座，所述底座被构造成接收所述头部，以使得所述骨锚固部段可以相对于所述接收部件呈现多个角度位置。
与具有大致圆柱形颈部的锚固构件相比，所述锚固构件相对于所述接收部件能够形成的最大枢转角度可以增大。
附图说明
根据附图，通过对实施例的描述，另外的特征和优点将变得显而易见。
在附图中：
图1：示出根据第一实施例的多轴骨锚固装置的透视分解图。
图2：示出图1的处于组装状态中的多轴骨锚固装置的透视图。
图3：示出根据第一实施例的锚固构件的侧视图。
图4：示出图3的锚固构件的一部分的放大图。
图5：示出根据图1至图3的骨锚固装置的横截面视图，其中部分地示出所述锚固构件并且在延伸通过所述锚固构件的头部的中心且垂直于杆的纵向轴线的平面中取得该横截面。
图6：示出图5的一部分的放大视图。
图7：示出图5的骨锚固装置的另外的放大视图。
图8：与图7相比，其示出骨锚固装置的一部分以及具有大致圆柱形颈部的锚固构件的示例的放大图。
图9：示出根据第二实施例的锚固构件的一部分的侧视图。
图10：示出图9的锚固构件的横截面视图，其中在包含所述锚固构件的中心轴线的平面中取得该横截面。
图11：示出根据第二实施例的、包含图9和图10的锚固构件的骨锚固装置的一部分的剖视图，其中在延伸通过所述锚固构件的头部的中心且垂直于所述杆的纵向轴线的平面中取得该横截面。
图12：示出呈骨板的形式的多轴骨锚固装置的又一实施例的横截面视图。
具体实施方式
参考图1和图2，根据第一实施例的多轴骨锚固装置包含锚固构件1，该锚固构件包含用于锚固于骨或椎骨中的柄部2和头部3。此外，设置用于可枢转地接收锚固构件1的头部3的接收部件4，该接收部件被构造成将锚固构件1联接至稳定杆100。此外，可以设置压力构件5以将压力施加到接收部件4中的头部3上，以便相对于接收部件4将头部3锁定于特定的角位置中。此外，例如呈紧定螺钉的形式的锁定构件6可以为骨锚固装置的一部分，用于将杆100紧固和固定于接收部件4中。
如另外在图5中可以看见的，接收部件4具有：第一端部或顶端部4a以及相对的第二端部或底端部4b；对称轴线M；以及从第一端部4a沿第二端部4b的方向延伸的同轴孔8。邻近于第一端部4a，设置大致U形的凹槽9，该凹槽充当用于接收杆100的通道。通过凹槽9，形成两个自由的支腿，该支腿设置有比如内螺纹10的接合结构，用于与锁定构件6配合。
邻近于或靠近于第二端部，由同轴孔8所提供的通道朝向第二端部4b变窄并形成开口11，该开口的内径的尺寸使得锚固构件1可以利用柄部2而被引导通过直至头部3被安置于邻近于开口11的底座12中。用于头部3的底座12可以设计成与头部3的外表面部分相匹配的球截形部分。
现在另外参考图3和图4，锚固构件1包括中心轴线C，该中心轴线延伸通过头部3的中心并且与柄部2的纵向轴线同轴。优选地，锚固构件1为整体件。柄部2具有面向头部3的第一端部21以及可以成形为尖端的相对的第二端部22。在柄部2的外表面的至少一部分上，可以设置骨接合结构20，例如骨螺纹。因此，柄部2形成锚固构件1的骨锚固部段。头部3包括球形外表面部分31，该球形外表面部分限定具有直径D1的球体S(参见图4)。更详细地，在所述实施例中，头部3具有的轴向长度使得球体S的直径D1形成头部3的最大宽度。球体S的在包含中心轴线C的平面P中的剖面形成圆(参见例如图6)。在头部3的与柄部的第二端部22相对的侧部处，该头部包括自由端表面32，该自由端表面可以包含用于与驱动工具接合以将锚固元件1驱动至骨中的凹槽3a。自由端表面32可以为平坦的。
在头部3与柄部2的第一端部21之间形成颈部23。颈部23包含更靠近于头部3的第一部分24以及更靠近于骨锚固部段的第二部分25。第一部分24具有以第一曲率凹入的外表面。在平面P中，颈部23的第一部分24的表面限定具有第一曲率半径R1的圆弧段。优选地，颈部23以及头部3的外表面部分31围绕中心轴线C旋转对称。因此，第一部分24的第一曲率半径R1沿每个径向方向以及因此在包含中心轴线C的每个平面中均为相同的。在其中颈部23的第一部分24与头部3相会的位置处，形成边缘33。通过第一部分24的凹形形状，锚固构件的宽度从头部3朝向柄部2减小。
颈部23的第二部分25也以小于第一曲率的第二曲率凹入。换句话说，第二部分25的表面不如第一部分24的表面那样强烈地弯曲。在该实施例中，第二部分25的表面在平面P中也限定具有第二曲率半径R2的圆弧段，其中R2大于R1，如图4中所示。由于旋转对称，颈部23的第二部分25的第二曲率半径R2沿每个径向方向以及因此在包含中心轴线C的每个平面中均为相同的。如在图中可以看到的那样，第一部分24连续地衔接至第二部分25。
颈部23的在垂直于中心轴线C的平面中的直径D2在第一部分24或第二部分25的任何轴向位置处都小于第一直径D1。更具体地，在第二部分25中，直径D2使得比率D1：D2为大约7：4。优选地，比率D1：D2可以介于大约1至小于2之间。第二部分25的轴向长度大于第一部分24的轴向长度。更具体地，第二部分25的轴向长度可以为第一部分24的轴向长度的两倍或更多倍。
在第二部分25与柄部2之间，可以设置第三圆柱形部分26。第二部分25连续地衔接至该圆柱形部分26。第三圆柱形部分26的轴向长度可以小于第二部分25的轴向长度。第三圆柱形部分26的外径D3可以等于或稍大于柄部2的芯直径DC。在第二部分25与圆柱形部分26之间的过渡部处，D3可以与D2相同。
将参考图1和图5解释说明压力构件5。压力构件5可以形成为整体件。该压力构件为大致圆柱形构造并且具有使它能够在接收部件4的孔8内沿轴向方向运动的外径。此外，压力构件5在它的当压力构件5和头部3被组装于接收部件4内时面向头部3的侧部处包括大致球形的凹槽51。大致球形的凹槽51适配头部3的尺寸。在背离头部3的相对的侧部处，形成大致圆柱形的凹槽52，该大致圆柱形的凹槽被构造成将杆100接收于其中。在该实施例中，当杆100被插入至凹槽52中时，杆的表面在凹槽52的侧壁上方延伸。当锚固构件1被组装于接收部件4中时，形成于压力构件5中的同轴孔53允许利用比如驱动工具的工具接近头部3中的凹槽3a。
锁定构件6由可以被拧紧于接收部件4的支腿之间的紧定螺钉组成。该锁定构件被构造成在杆100被插入至接收部件4中时接触杆100。
锚固构件1、接收部件4、压力构件5和锁定构件6以及杆100均可以由生物相容性材料制成，例如由钛或不锈钢制成、由生物相容性合金(比如镍钛合金，例如镍钛诺)制成、由镁或镁合金制成、或由例如聚醚醚酮(PEEK)或聚L-丙交酯酸(PLLA)的生物相容性塑性材料制成。另外，各部件可以由彼此相同或不同的材料制成。
现在转到图5至图7，可以预组装多轴骨锚固装置，其中锚固构件1从第一端部4a被插入至接收部件4中直至其头部3安放于底座12中。可以例如通过使用压力构件5的外表面处的压接孔54进行压接而将压力构件5可旋转地固定于接收部件4内。
在使用中，至少两个锚固构件1与接收部件4一起被插入至骨或相邻的椎骨中并且通过杆100连接。为了将杆100插入至接收部件4中，接收部件4可以相对于锚固构件1枢转，以有利于杆100的插入。如图5和图6中所示，最大枢转角度α由颈部23抵靠接收部件4的开口11的边缘11a限定。头部3和颈部23的相对于接收部件4中的底座12的尺寸使得边缘11a抵靠颈部的具有较小曲率的第二部分25。在最大枢转角度α的位置中，颈部23的第一部分24优选地在锚固构件1所枢转至的侧部处位于接收部件4的底座12内。
参考图8，示出锚固构件101的比较示例，其中颈部123没有延伸至由球截形头部103所限定的球体S中的任何部分。将根据图7的实施例的锚固构件与图8的锚固构件的示例进行比较，如图7中所示，当颈部23延伸至球体S中时，最大枢转角度α增大。此外，图7中所示的实施例的锚固构件1的抵抗负荷的强度增大。最终，可以以改进的方式在头部3与颈部23之间分配力。
参考图9至图11，将描述锚固构件的第二实施例。锚固构件1’与第一实施例的锚固构件1的不同之处在于头部的形状和尺寸。所有其它部分均为相同的或相似的并且将不再重复对它们的描述。相同的部分具有与第一实施例中相同的附图标记。锚固构件1’的头部3’具有直径D1’，与颈部23的直径D2相比，该直径D1’可以大于第一实施例的锚固构件1的直径D1。更具体地，D1’：D2的比率可以介于大约1至大约3之间。在头部3的与自由端表面32相对的侧部处，所述头部包括底切部分34，该底切部分在边缘33与颈部23的第一部分24之间延伸。底切部分34从一虚拟平面沿朝向自由端表面32的方向凹陷，该虚拟平面垂直于中心轴线C延伸并且延伸通过边缘33的最外点。优选地，底切部分34以与颈部23的第一部分24相同的方式弯曲。更详细地，在该实施例中，底切部分34的表面在平面P中限定圆弧段的一部分，该圆弧段的一部分从第一部分24延续至边缘33。因此，底切部分34的以及颈部23的第一部分24的曲率半径R1可以相同。然而，底切部分34也可以具有另外的形状，例如非圆形曲率。
通过这种设计，可以进一步增加锚固构件的强度。如图11中所示，由于头部3’的直径增大，可以进一步增大最大枢转角度α。
参考图12，示出多轴骨锚固装置的第二实施例，其包括作为锚固构件1的接收部件的骨板200。骨板200具有第一表面或骨接触表面201以及相对的第二表面202。至少一个、优选地一个以上的通孔203从第二表面202穿过所述板延伸至第一表面201。在限定通孔203的壁中，形成用于锚固构件1的头部3的底座204。底座204具有对应于头部3的外部球形表面部分的形状，以使得只要骨板和锚固构件1未被植入至体内，锚固构件1就可以以最大枢转角度α在底座204内枢转至一侧。锚固构件为例如第一实施例的锚固构件1，或者可以为第二实施例的锚固构件1’。在使用中，锚固构件可以以由多轴骨锚固装置的最大枢转角度所界定的特定角度插入至骨中。锚固构件在负荷下的强度得以提高。如果需要，可以在孔203中设置锁定帽(未示出)以防止锚固构件的退出。
多轴骨锚固装置不限于所示的实施例。锚固构件可以与为头部提供底座的任何接收部件一起使用。这样的接收部件可以为顶部装载类型，其中从接收部件的顶部插入锚固构件，或者接收部件可以为底部装载类型，其中锚固构件利用头部而被插入通过下部开口。而且，与上述实施例的锚固构件组合的任何骨板或其它外科植入物形成根据本发明的多轴骨锚固装置。底座可以具有另外的形状或设置于接收部件内的插入构件内。可以设想许多不同的多轴骨锚固装置。
还可以设想的是锚固构件的修改。例如，骨锚固部段可以具有适于锚固于骨或椎骨中的任何骨锚固结构或形状。头部也可以为非旋转对称的。例如，头部可以具有两个相对的、平坦的表面部分，以使得球形表面部分容许锚固构件仅在单个平面中在接收部件中枢转。颈部的对称性可以对应于头部的对称性。

Claims (19)

1.一种用于多轴骨锚固装置的锚固构件(1、1’)，所述锚固构件(1、1’)包含：
骨锚固部段(2)，其具有第一端部(21)、第二端部(22)以及在所述骨锚固部段的至少一部分上的骨接合结构；
头部(3’)，所述头部具有限定出球体(S)的一部分的外表面部分(31)；
中心轴线(C)，其延伸通过所述头部(3’)的以及所述骨锚固部段的第一端部和第二端部的相应的中心；以及
颈部(23)，所述颈部位于所述骨锚固部段(2)的第一端部(21)与所述头部(3’)之间，所述颈部(23)包含第一部分(24)，所述第一部分与距所述骨锚固部段(2)相比更靠近于所述头部(3’)，其中在包含所述中心轴线(C)的至少一个平面(P)中，所述颈部(23)的第一部分(24)以第一曲率凹入；
所述颈部(23)还包含在所述第一部分(24)与所述骨锚固部段(2)之间的第二部分(25)，其中在所述至少一个平面(P)中，所述第二部分(25)以第二曲率凹入，所述第二曲率小于所述第一曲率，并且
在所述头部(3’)的面向所述颈部的第一部分(24)的侧部处形成底切部(34)，其中所述底切部(34)朝向所述头部(3’)且背向所述颈部(23)的一侧凹陷。
2.根据权利要求1所述的锚固构件(1、1’)，其特征在于，所述球体(S)在所述至少一个平面(P)中限定一圆，并且所述颈部(23)的第二部分(25)至少部分地位于所述圆内。
3.根据权利要求2所述的锚固构件(1、1’)，其特征在于，所述颈部(23)的第一部分(24)完全地位于所述圆内。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的锚固构件(1、1’)，其特征在于，所述颈部(23)围绕所述中心轴线(C)旋转对称。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的锚固构件(1、1’)，其特征在于，所述头部(3’)的外表面部分(31)围绕所述中心轴线(C)旋转对称。
6.根据权利要求1至3中的任一项所述的锚固构件(1、1’)，其特征在于，当在所述中心轴线(C)的一侧处、在所述平面(P)中观察时，所述颈部(23)的第一部分(24)和第二部分(25)连续地衔接至彼此中。
7.根据权利要求1至3中的任一项所述的锚固构件(1、1’)，其特征在于，在所述颈部(23)的第一部分(24)与所述头部(3’)之间形成边缘(33)。
8.根据权利要求1至3中的任一项所述的锚固构件(1、1’)，其特征在于，所述底切部(34)在所述平面(P)中包含第三曲率。
9.根据权利要求1至3中的任一项所述的锚固构件(1、1’)，其特征在于，在所述颈部(23)的第二部分(25)与所述骨锚固部段(2)之间形成圆柱形部分(26)。
10.根据权利要求1至3中的任一项所述的锚固构件(1、1’)，其特征在于，与所述头部(3’)的外表面部分(31)相关联的所述球体(S)限定第一直径(D1)，并且其中所述颈部(23)在垂直于所述中心轴线(C)的平面中具有第二直径(D2)，并且所述第一直径(D1)与所述第二直径(D2)之间的比率大于或等于1、并且小于2。
11.根据权利要求7所述的锚固构件(1、1’)，其特征在于，所述边缘(33)为圆形边缘。
12.根据权利要求8所述的锚固构件(1、1’)，其特征在于，所述第三曲率与所述第一曲率相同。
13.根据权利要求9所述的锚固构件(1、1’)，其特征在于，所述圆柱形部分(26)沿朝向所述头部(3’)的方向连续地衔接至所述第二部分(25)。
14.根据权利要求10所述的锚固构件(1、1’)，其特征在于，所述颈部(23)在所述颈部(23)的第二部分(25)中或靠近于所述骨锚固部段(2)的第一端部(21)处具有所述第二直径(D2)。
15.根据权利要求10所述的锚固构件(1、1’)，其特征在于，所述第一直径(D1)与所述第二直径(D2)之间的比率为7：4。
16.一种多轴骨锚固装置，包含：
根据权利要求1至15中的任一项所述的锚固构件；以及
接收部件(4、200)，所述接收部件包含底座(12、204)，所述底座被构造成接收所述头部(3’)，以使得所述骨锚固部段(2)能够相对于所述接收部件(4、200)呈现多个角度位置。
17.根据权利要求16所述的多轴骨锚固装置，其特征在于，所述接收部件(4、200)包含杆接收凹槽(9)，所述杆接收凹槽被构造成接收细长稳定构件，或者其中所述接收部件(4、200)形成为骨板，所述骨板具有构造成接收所述头部(3’)的至少一个孔(203)。
18.根据权利要求17所述的多轴骨锚固装置，其特征在于，所述细长稳定构件为脊柱杆(100)。
19.根据权利要求16至18中的任一项所述的多轴骨锚固装置，其特征在于，所述接收部件(4、200)的所述底座(12、204)包括与所述头部(3’)的球形的外表面部分(31)相匹配的球形表面部分以便支撑所述头部(3’)，并且当所述锚固构件(1、1’)相对于所述接收部件成最大枢转角度时，所述颈部(23)的第二部分(25)的至少一部分位于由所述底座(12、204)的球形表面部分所限定的球体内。
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