CN1146365C - 连接纵向杆与根螺钉的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在脊椎固定系统内用于连接纵向杆与骨锚固件的装置。此装置有：连接件，它有一个上端、一个下端和一个朝下端方向开口具有中心线的孔以及一个横向于中心线延伸用于安装纵向杆的通孔；可装入上端用于固定骨锚固件的夹紧装置；以及与中心线同轴地装在连接件内可沿径向压缩的有上端和下端的夹头，它的内部设有一个沿中心线的方向朝下开口的空腔，用于弹性地安装骨锚固件的头部，其特征为：夹头沿轴向朝下端的方向支承在连接件下端附近的孔内，并不因此而妨碍夹头沿其径向的可运动性；以及可在连接件的孔内同轴地滑动的镶嵌件制有一个与夹头外表面互补的孔。

Description

连接纵向杆与根螺钉的装置
技术领域
本发明涉及一种连接纵向杆与根螺钉的装置，用于脊椎固定。
背景技术
由先有技术已知用于脊椎固定的根(pedikel)螺钉，它们的优点是纵向杆可以事后从上面置入以及根螺钉与纵向杆之间的角度是可变和可调的。此外，由专利EP-B 0330881 SHERMAN和EP-B 0441729VIGNEAUD已知这种根螺钉。这些已知根螺钉的缺点在于，尽管在根螺钉与纵向杆之间有自由度，然而由于解剖学方面的条件纵向杆往往必须三维弯曲。
在其他一些例如按DE-C 195 09332 HARMS的根螺钉中克服了这种缺点。由于螺钉头可相对于螺纹部分空间运动，所以在装配时每根纵向杆达三个根螺钉的情况下纵向杆只须在一个平面内弯曲。这种已知根螺钉的缺点在于，头部与螺纹部分是不可分的，故头部和纵向杆不能分别相对于螺纹部分锁止，由于在按DE-C 19509332的压紧件中纵向缝一侧定位，所以可获得的强度低以及头部一旦固定便难以再动。头部和螺纹部分的可分性是必要的，以便能按需要装上不同的头部，并在螺纹部分拧入骨内时不因头部而妨碍视线。头部和纵向杆分别锁止以及头部与螺纹部分之间高的强度，允许实施牵引法和加压，而与之同时在根螺钉与纵向杆之间没有角度损失以及保持使之稳定的脊椎段有解剖学上的曲率。尤其在移出时以及在重新调整固定的情况下能再动是至关重要的。
在WO 97/02786 ERRICO中公开了另一个这种连接装置，它允许按简单的方式将根螺钉或笼统地说将骨锚固件与纵向杆连接起来，并允许在这两个构件之间在角度方面有大的自由度。在这种已知的连接装置中存在的缺点是，夹头是连接件的组成部分并因而用同一种材料制成，这就影响了为提高强度进行材料选择和与骨螺钉的材料配对。
发明内容
在这里，本发明将提供补救措施。本发明的目的是创造一种具有下列特性的连接纵向杆与根螺钉的装置：
—操作简便；
—也可以在没有连接件时拧入装置的螺钉部分；
—连接件可以事后卡锁住；
—根据具体情况和医生的喜好自由选择或组合侧向开口的、向上开口的或闭合的连接件。例如，向上开口的连接件易于置入纵向杆，而侧向开口允许侧向校正，并由于连接件有侧向移动的可能性，所以各个根螺钉可以随时固定在纵向杆上或重新拆除，无需分解整个固定系统。
按本发明为达到提出的目的，提出了这样一种在脊椎固定系统内将纵向杆与骨锚固件连接起来的装置，有：
A)连接件，它有一个上端、一个下端和一个朝下端方向开口具有中心线的孔以及一个横向于中心线延伸用于安装纵向杆的通孔；
B)可装入上端用于固定骨锚固件的夹紧装置；以及
C)与中心线同轴地装在连接件内可沿径向压缩的有上端和下端的夹头，它的内部设有一个沿中心线的方向朝下开口的空腔，用于弹性地安装骨锚固件的头部；其特征为：
D)夹头沿轴向朝下端的方向支承在连接件下端附近的孔内，并不因此而妨碍夹头沿其径向的可运动性；以及
E)可在连接件的孔内同轴地滑动的镶嵌件制有一个与夹头外表面互补的孔。
按本发明的装置包括一个安装纵向杆的连接件，在此连接件中可在事后卡锁和固定一个有最好球形头部的根螺钉。连接件可以简单地按要求的数量和设计方案卡锁在已植入脊椎体内的具有球头的根螺钉上，从而在纵向杆与根螺钉之间建立原始的连接。通过将夹紧装置拧入固定装置内，使纵向杆在装置内轴向和周向锁止并同时角度稳定地固定此装置。在这种情况下，用作夹紧装置的调整螺钉压在已插入装置内的纵向杆上，纵向杆压在空心圆柱体上，后者围绕着一个交替开缝沿径向不固定的空心截锥体，空心截锥体本身由于外表面的锥形结构而被压缩，并因而夹住根螺钉最好为球形的头部。
因此，与已知的装置相比，按本发明的装置的优点为，根螺钉不仅可以准确垂直于纵向杆固定，而且允许角度偏差至±25°，以及由于在连接件的旋转中心与纵向杆轴线之间的距离，可以根据纵向杆有4与10mm之间的厚度在一定程度上补偿纵向杆与根螺钉之间的侧向偏移。这一特性使得允许使用在生产中按标准预弯的纵向杆，在传统的系统中这样做会在装配时造成巨大的困难。按本发明的装置的设计方案的另一个优点在于，根据空心圆柱体和夹紧装置的结构，亦即根据装置的设计，纵向杆和骨螺钉最好为球形的头部可分别锁止。
还可以提高角度稳定性，只要将螺钉头用比较硬的(例如钛-铝-铌合金)材料制造，交替开缝的空心截锥体用较软的材料(例如处于其软态的钛)制造。
提高角度稳定性的另一种可能性在于，根螺钉最好球形的头部和/或空心截锥体内互补的空腔设有例如形式上为槽的三维结构。
因此用比较硬的材料制成的螺钉头上所设的结构压入空心截锥体较软的材料内。至少在接触区也可以使材料的硬度相反。硬度的差别也可以通过相同材料不同的冷变形或不同的结晶过程达到，在这种情况下硬的材料最好是轧制的1.4441钢，而软的材料是热处理的1.4441钢。此外，硬度的差别也可以通过表面处理如镀层或离子注入达到。
为了能将根螺钉拧入骨内，它最好在其球形头部内制有内六边形。若可卡锁上的头部还钻有通孔，则可按选择只拧入根螺钉或同时拧入整个装置。后者的主要优点是，装置可以随时进一步拧入或拧出，以获得高度上的补偿。
本发明的进一步设计规定，夹头的锥角与压缩夹头的镶嵌件的锥角是不同的，并形成一种非自锁式的锥体连接。
按本发明的装置的另一种实施形式允许将纵向杆事后从侧面或从上面置入。通过将夹紧螺钉拧入固定装置内，同时将纵向杆轴向和周向锁止在装置内以及角度稳定地固定此装置。在这种情况下，夹紧螺钉压在已插入装置中的纵向杆上，纵向杆压在固定装置的镶嵌件上，以及此镶嵌件通过最好设计为锥形的内表面和夹头上一个与之相对应的同样为锥形的外表面将夹头弹性的夹钳压紧在根螺钉最好球形的头部上。
附图说明
下面借助于多种实施例的局部示意图更进一步地说明本发明及本发明的进一步发展。
其中：
图1通过按本发明的装置的一种方案的连接件连同纵向杆及具有球头的根螺钉的纵剖面；
图2按本发明的装置的一种方案的透视图；
图3通过按本发明的一种经改型的具有如图1中所公开的同样特性的装置的纵剖面，但其区别在于纵向杆经侧向开口的通道装入连接件内；
图4通过按本发明的一种经改型的具有如图1中所公开的同样特性的装置的纵剖面，但其区别在于纵向杆装入连接内的一个椭圆形通道中；
图5按本发明的装置的一种方案透视图；
图6按本发明的装置的另一种方案透视图；
图7按本发明的装置的另一种方案透视图；
图8按本发明的装置的另一种方案透视图；
图9按本发明的装置的另一种方案透视图。
具体实施方式
在图1中表示按本发明的装置的方案主要包括一个空心圆柱体套筒10，为了安装纵向杆1它制有一个朝上端28开口的通道11。在需要时，通道11也可以朝侧向开口(图3)或设计为椭圆形的孔(图4)。在套筒10下端29处制有一个最好环形的通道17，装入套筒10孔6中的夹头7的法兰18可插入此通道内。因此夹头7被固定为不能沿套筒10的中心线4移动但沿径向未固定。夹头7内部设计有最好空心球状的空腔15。一些缝，它们中交替地有一些延伸到夹头7的上底面8而另一些延伸到夹头7的下底面13，允许夹头7沿径向均匀地膨胀和压缩。由于夹头7在通道17内沿径向的自由度，根(Pedikel)螺钉2的头部5可随时卡锁入夹头7内和拔出，只要此装置此时尚未通过拧紧夹紧螺钉23被锁止住。夹头7外面设计成朝其上端8的方向呈锥形收缩。一个在其内部的下端设计成与夹头7的锥体互补的锥形的空心圆柱形镶嵌件9，可以在套筒10内的孔6中滑动以及根据力的作用通过锥形连接14沿径向压缩夹头7，并因而锁止住根螺钉2处于空腔15内的头部5。此连接还可以分解，这可以借助于在镶嵌件9内设置台阶16方便地完成。纵向杆1和根螺钉2借助于夹紧螺钉23锁止，夹紧螺钉同心地拧入一个位于套筒10上端28处的嵌入螺钉21中。当夹紧螺钉23拧紧时它压在纵向杆1上，纵向杆再压在镶嵌件9上，并因而通过锥面14的相互推入而促使夹头7闭合。
嵌入螺钉的作用在于，将套筒10中被通道11断开的螺纹19转变成一个闭合的螺纹，使夹紧螺钉23可无障碍地在此螺纹内运动。
因为在图1所示按本发明的装置的方案中通孔11设计为在套筒10上端28处开口的通道并因而套筒10在此位置被削弱，所以装配一外加环22，它防止当拧紧夹紧螺钉23时套筒10被撑开。
夹头7设计成锥形的外表面32的锥角以及在镶嵌件9内设计成锥形的孔14的锥角大于10°，最好在12°与16°之间。外表面32的锥角与孔14的锥角最好有差别，此差别最好小于1°；或者此差别大于1°并最好在4°与6°之间。
套筒10中的内螺纹19及嵌入螺钉21的外螺纹20设计成锯齿螺纹，其中，内螺纹19型面平的侧面指向夹头7并相对于中心线4有一个在87°与93°之间的角度。
夹头7有至少四个缝，其中：一些缝延伸到下端13处的端面内；一些缝延伸到上端(8)处的端面内。特别是，这些缝交替地延伸到下端13处的端面内和上端8处的端面内。
如图1所示，骨锚固件40在头部5下面制有槽53。
图2中表示了按本发明的装置的另一种方案。
按图1与按图2的设计之间主要的区别在于，用于安装纵向杆1的通道52相对于具有中心线4的孔6侧向错开。因此纵向杆1与根螺钉2有可能分开固定。骨锚固件40可从连接件30的下端29插入，并类似于图1所示的方案借助于夹头7、镶嵌件9及夹紧装置50固定。在图2所表示的方案中，夹紧装置50直接压在镶嵌件9上。一个横向于中心线4延伸的与孔6不接触的通道52用来安装纵向杆1，通道52仍可按需设计为侧向开口、向上端28方向开口或也可设计为孔。纵向杆1的固定借助于单独的螺钉51实现。
在图3中表示的按本发明的装置的方案与图1所示方案的区别仅在于，在套筒10内的一个侧向开口的通孔26用于安装纵向杆1。镶嵌件9同样在一侧较低。因此，纵向杆1也可以如图1所示的方案中那样事后置入此装置中。
在图4中表示的按本发明的装置的方案与图1所示方案的区别仅在于，在套筒10内的一个椭圆形闭合的通孔27安装纵向杆1。
图4所示的根螺钉2用作骨锚固件40，其中，根螺钉2的螺杆3的直径朝其自由端方向可呈锥形收缩，最好有3°-4°的锥角。
在图5中表示的按本发明的装置的方案与图1所示方案的区别仅在于，采用螺母42作为夹紧装置50。为此，套筒10制有外螺纹41，螺母42可拧在它上面。当螺母42拧紧时，螺母压在纵向杆1上，纵向杆1又压在镶嵌件9上，因此使夹头7径向压缩并因而同时固定根螺钉2的头部5和纵向杆。通过将螺纹41设计为锯齿形的或在孔6内装入圆柱件47，可以防止通道11塌陷。
图6表示了按本发明的装置的另一种方案。这种方案与图1所示方案的区别仅在于调整螺钉43用作夹紧装置50。采用螺纹19的锯齿形结构防止通道11扩张。
图7所示的方案区别于图1所示方案的也仅在于夹紧装置50的设计。套筒10制有外螺纹41，螺纹衬套44拧在外螺纹上。纵向杆和根螺钉的固定借助于夹紧螺钉23实现，它拧在螺纹衬套44内。在这种情况下螺纹衬套44仍有如图1中的螺纹嵌入件21相同的功能。因为有在开缝的螺纹41与夹紧螺钉23之间插入的螺纹衬套，所以夹紧螺钉23在一个完整的不间断的螺纹内运动。
在套筒10上端28处的螺纹19、41和相应的夹紧装置50的互补螺纹设计成锯齿形螺纹，其中型面的平侧按这样的方式定向，即当拧紧夹紧装置50时不会发生套筒10张开；以及型面的平侧相对于中心线4有一个在87°与93°之间的角度。
图8也表示了按本发明的装置的另一种方案。这种方案的特点在于纵向杆1和根螺钉2可以分开固定。为此，套筒10在其上端28制有内螺纹19和外螺纹41。镶嵌件9的通道12设计为，使纵向杆1在其借助于螺母42固定时始终贴靠在通孔11的下边缘上。在拧紧夹紧螺钉23时，此时它直接压在超过纵向杆1伸出的镶嵌件9上，于是夹头7被压缩，由此锁止根螺钉2。
图9所示的按本发明的装置的方案，同样允许分开锁定纵向杆1与根螺钉2。通孔11和通道12按这样的方式设计，即，纵向杆1在其固定时始终贴靠在镶嵌件9的通道12上。纵向杆1借助于柱状螺钉45锁止，柱状螺钉45拧入镶嵌件9内的一个内螺纹46中。夹紧螺钉23用于固定根螺钉2，夹紧螺钉23压在镶嵌件9上，由此使镶嵌件在夹头7上滑移并将夹头沿径向压缩。在这里，或借助于螺纹19和46的锯齿形设计或借助于一个如图1中所示的套筒22，也可防止通道11扩张。

Claims (54)

1.在脊椎固定系统内将纵向杆(1)与骨锚固件(40)连接起来的装置，有
A)连接件(30)，它有一个上端(28)、一个下端(29)和一个朝下端(29)方向开口具有中心线(4)的孔(6)以及一个横向于中心线(4)延伸用于安装纵向杆(1)的通孔(11)，
B)可装入上端(28)用于固定骨锚固件(40)的夹紧装置(50)，以及
C)与中心线(4)同轴地装在连接件(30)内可沿径向压缩的有上端(8)和下端(13)的夹头(7)，它的内部设有一个沿中心线(4)的方向朝下开口的空腔(15)，用于弹性地安装骨锚固件(40)的头部(5)，其特征为：
D)夹头(7)沿轴向朝下端(29)的方向支承在连接件(30)下端(29)附近的孔(6)内，并不因此而妨碍夹头(7)沿其径向的可运动性；以及
E)可在连接件(30)的孔(6)内同轴地滑动的镶嵌件(9)制有一个与夹头(7)外表面(32)互补的孔(14)。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征为：夹头(7)借助于一个在连接件(30)的孔(6)内垂直于中心线(4)延伸的台阶(31)沿轴向保险。
3.按照权利要求1或2之一所述的装置，其特征为：连接件(30)是一个空心圆柱形套筒(10)。
4.按照权利要求1或2所述的装置，其特征为：夹头(7)的外表面(32)设计为锥形。
5.按照权利要求4所述的装置，其特征为：镶嵌件(9)的孔(14)设计成向下扩张的锥形。
6.按照权利要求5所述的装置，其特征为：夹头(7)设计成锥形的外表面(32)的锥角以及在镶嵌件(9)内设计成锥形的孔(14)的锥角大于10°。
7.按照权利要求5所述的装置，其特征为：夹头(7)设计成锥形的外表面(32)的锥角与在镶嵌件(9)内设计成锥形的孔(14)的锥角有差别。
8.按照权利要求7所述的装置，其特征为：上述差别大于1°。
9.按照权利要求1或2所述的装置，其特征为：连接件(30)内通孔(11)为一个侧向开口的通孔(26)。
10.按照权利要求1或2所述的装置，其特征为：连接件(30)内的通孔(11)为一个椭圆形的通孔(27)。
11.按照权利要求1或2所述的装置，其特征为：连接件(30)在其上端(28)具有一个内螺纹(19)；所述装置包括一个具有外螺纹(20)的嵌入螺钉(21)，其中，上述内螺纹(19)和上述外螺纹(20)设计成锯齿螺纹，内螺纹(19)型面平的侧面指向夹头(7)并相对于中心线(4)有一个在87°与93°之间的角度。
12.按照权利要求1或2所述的装置，其特征为：根螺钉(2)用作骨锚固件(40)，其中，螺杆(3)的直径朝其自由端方向可呈锥形收缩。
13.按照权利要求1或2所述的装置，其特征为：骨锚固件(40)在头部(5)下面制有槽(53)。
14.按照权利要求1或2所述的装置，其特征为：镶嵌件(9)中的孔(14)在镶嵌件(9)与夹头(7)之间接触区的范围内设计成凸面形。
15.按照权利要求1或2所述的装置，其特征为：夹头(7)在镶嵌件(9)与夹头(7)之间接触区的范围内设计为凸面形。
16.按照权利要求1或2所述的装置，其特征为：镶嵌件(9)在上部有锚固装置。
17.按照权利要求1或2所述的装置，其特征为：镶嵌件(9)是圆柱形的。
18.按照权利要求1或2所述的装置，其特征为：镶嵌件(9)横向于中心线(4)有多边形横截面。
19.按照权利要求1或2所述的装置，其特征为：镶嵌件(9)内部也向上开口。
20.按照权利要求1或2所述的装置，其特征为：镶嵌件(9)在上部有通道(12)。
21.按照权利要求1或2所述的装置，其特征为：连接件(30)的孔(6)与通孔(11)互相连通。
22.按照权利要求1或2所述的装置，其特征为：夹紧装置(50)允许同时固定纵向杆(1)和骨锚固件(40)的头部(5)。
23.按照权利要求3所述的装置，其特征为：
A)夹紧装置(50)直接压在纵向杆(1)上；以及
B)在夹紧过程中纵向杆(1)的运动不受套筒(10)内通孔(11)的妨碍。
24.按照权利要求23所述的装置，其特征为：套筒(10)的上端(28)有外螺纹(41)，作为夹紧装置(50)的螺母(42)拧在此外螺纹上。
25.按照权利要求23所述的装置，其特征为：套筒(10)的上端(28)有一个内螺纹(19)，作为夹紧装置(50)的调整螺钉(43)拧入其中。
26.按照权利要求1或2所述的装置，其特征为：夹紧装置(50)分成多个部分。
27.按照权利要求23所述的装置，其特征为：它包括一个嵌入螺钉(21)，该嵌入螺钉(21)与组合在一起的夹紧螺钉(23)用作夹紧装置(50)。
28.按照权利要求23所述的装置，其特征为：螺纹衬套(44)与组合在一起的夹紧螺钉(23)用作夹紧装置(50)。
29.按照权利要求3所述的装置，其特征为：套筒(10)的上端(28)有外螺纹(41)，用于固定纵向杆(1)的螺母(42)拧在此外螺纹上。
30.按照权利要求29所述的装置，其特征为：
A)上述用于固定纵向杆(1)的螺母(42)直接压在纵向杆(1)上；以及B)镶嵌件(9)在上部有一个通道(12)，在夹紧过程中纵向杆(1)的运动不受通道(12)的妨碍。
31.按照权利要求27所述的装置，其特征为：
A)套筒(10)的上端有一个内螺纹(19)；以及
B)镶嵌件(9)越过纵向杆(1)延伸，所以当拧紧夹紧螺钉(23)时，使镶嵌件(9)向下运动而与此同时并不压在纵向杆(1)上。
32.按照权利要求1或2所述的装置，其特征为：镶嵌件(9)上部有内螺纹(46)。
33.按照权利要求32所述的装置，其特征为：
A)柱状螺钉(45)压在纵向杆(1)上；以及
B)在夹紧过程中纵向杆(1)的运动不受通孔(11)的妨碍。
34.按照权利要求1或2所述的装置，其特征为：所述空腔(15)为空心球状。
35.按照权利要求1或2所述的装置，其特征为：夹头(7)有至少四个缝，其中一些缝延伸到下端(13)处的端面内。
36.按照权利要求1或2所述的装置，其特征为：夹头(7)有至少四个缝，其中一些缝延伸到上端(8)处的端面内。
37.按照权利要求1或2所述的装置，其特征为：夹头(7)有至少四个缝，它们交替地延伸到下端(13)处的端面内和上端(8)处的端面内。
38.按照权利要求3所述的装置，其特征为：套筒(10)上端(28)处的外加环(22)避免套筒(10)张开。
39.按照权利要求38所述的装置，其特征为：外加环(22)可借助于一个嵌入螺钉(21)固定在套筒(10)上。
40.按照权利要求3所述的装置，其特征为：
A)在套筒(10)内的通孔(11)朝上端(28)的方向开口；
B)在套筒(10)上端(28)处的螺纹(19；41)和相应的夹紧装置(50)的互补螺纹设计成锯齿形螺纹，其中型面的平侧按这样的方式定向，即当拧紧夹紧装置(50)时不会发生套筒(10)张开；以及
C)型面的平侧相对于中心线(4)有一个在87°与93°之间的角度。
41.按照权利要求1或2所述的装置，其特征为：在连接件(30)内的一个横向于中心线(4)并错开地在连接件(30)的孔(6)旁的通道(52)用于安装纵向杆(1)以及螺钉(51)用于固定纵向杆(1)。
42.按照权利要求1或2所述的装置，其特征为：在夹头(7)内的空腔(15)和/或骨锚固件(40)的头部(5)，制有一种表面结构。
43.按照权利要求1或2所述的装置，其特征为：夹头(7)和骨锚固件(40)的头部(5)至少在接触区用硬度不同的材料制造。
44.按照权利要求43所述的装置，其特征为：较硬的材料是钛-铝-铌合金，软的材料是软的纯钛。
45.按照权利要求1或2所述的装置，其特征为：夹头(7)和骨锚固件(40)的头部(5)至少在接触区有不同的硬度，其中，此硬度差通过相同材料不同的冷变形或不同的结晶过程达到，以及，硬的材料是经轧制的1.4441钢，而软的材料是经热处理的1.4441钢。
46.按照权利要求1或2所述的装置，其特征为：夹头(7)和骨锚固件(40)的头部(5)至少在接触区有不同的硬度，其中，此硬度差通过镀层或离子注入达到。
47.按照权利要求12所述的装置，其特征为：螺杆(3)的直径朝其自由端方向呈锥形收缩的锥角为3°-4°。
48.按照权利要求1或2所述的装置，其特征为：夹头(7)沿轴向固定地支承在连接件(30)的孔(6)内。
49.按照权利要求2所述的装置，其特征为：上述台阶(31)形式上为一个环形槽(17)。
50.按照权利要求6所述的装置，其特征为：外表面(32)的锥角以及锥形的孔(14)的锥角在12°与16°之间。
51.按照权利要求7所述的装置，其特征为：上述差别小于1°。
52.按照权利要求8所述的装置，其特征为：上述差别在4°与6°之间。
53.按照权利要求16所述的装置，其特征为：上述锚固装置有一台阶(16)。
54.按照权利要求42所述的装置，其特征为：上述表面结构设计为横向槽或横向肋的形式。
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