CN1204498A - 紧固件 - Google Patents

Abstract

提供一种改进的紧固件,用于保持脊椎处于理想的空间关系。该紧固件有与脊椎相配合的具有第一外螺纹的安装部分;以及一与保持件,例如螺帽上的内螺纹相配合的具有第二外螺纹的固定部分。在固定部分的相对侧有一对平行的平坦部分。平坦部分之间间距等于或大于固定部分上的外螺纹的内径。在固定部分的轴向外端中的驱动槽有一个可以接受力的弧形弯角部分以便使紧固件相对于与安装部分相配合的脊椎转动。

Description

紧固件

本发明涉及一种用于保持脊椎处于理想的空间关系的新的改进的紧固件。

公知已经采用紧固件保持脊椎处于理想的空间关系。这些已知的紧固件中至少有一种带有一个用于与脊椎中的骨配合的外螺纹旋的安装部分。该已知的紧固件有一个从安装部分轴向向外延伸的固定部分。在固定部分上有一个外螺纹旋用于与一个有内螺纹的构件，如螺帽，配合。

在公知紧固件的安装部分和固定部分之间设有一个六边形的中间或突出部分。公知的紧固件的中间部分可与一个工具配合以相对脊椎转动紧固件。在美国专利NO．4854311中公开了具有这种结构的一种紧固件。在美国专利NO．5085660；5257994和5620443中公开了用于保持脊椎处于理想的空间关系的其它的紧固件。

本发明提供了一种用于保持脊椎处于理想的空间关系的新的改进的紧固件。该紧固件包括一带有用于与脊椎配合的外螺纹的安装部分。该紧固件有一个固定部分。该固定部分有一对位于其相对侧的平行的平坦部分。另外，固定部分可有一位于固定部分一端的在平坦部分之间的驱动槽。该驱动槽有多个弧形弯角部分，这些弧形弯角部分与包含固定部分的纵向中心轴线并且垂直平坦部分延伸的平面偏离。

在固定部分的周围有外螺纹以便与一固定件的内螺纹啮合。固定部分的平坦部分可以间隔开一个至少与固定部分上的外螺纹的内径(最小直径)一样大的距离。

通过下面结合附图的描述，本发明的上述和其它的特征将变得更加明显。附图中：

图1是一个说明按照本发明制造的一对紧固件与一个脊柱中的脊椎连接的方式的简化示意图；

图2是图1中的一个紧固件的放大图；

图3是图2中的紧固件的不连续的放大图；

图4是沿着图3中的线4-4的端视图，说明了图2中的紧固件的固定部分和中间部分的结构；

图5是沿着图4中的线5-5的部分侧视图，说明了形成在图2中的紧固件的一侧的一个平坦部分的结构；

图6是沿着图4中的线6-6的部分截面图，说明在紧固件的固定部分中的一个驱动槽的结构；以及

图7是一个与图5类似的图，说明了形成在紧固件的固定部分一侧的一个平坦部分的第二实施例的结构。

下面描述本发明的优选实施例。

总述

图1显示了一对保持组件12和14与人体脊柱10相连。保持组件12和14保持部分脊柱即脊椎16相互处于理想的空间关系。

保持组件12和14结构相同并且包括根据本发明制作的紧固件20。在本发明的图示实施例中，紧固件20由一片生物适应性材料，尤其是由经阳极化处理的钛制成。但是，如果必要，紧固件20亦可用一种不同的材料制作。例如，紧固件20可由不锈钢制成。

紧固件20有一个内端或安装部分22，安装部分与脊椎中的骨配合以将紧固件牢固地安装在脊椎中。尽管图1中只显示了一对紧固件20，应理解的是：有其它的紧固件20与相邻的脊柱10的脊椎16连接。

保持组件12和14(图1)每个均包括一个纵向部件，例如一根沿着脊柱10延伸的圆柱形杆26。杆26是由生物适应性材料如不锈钢或钛制成的。每根杆26的长度足以使得杆横跨脊柱10中的至少两个脊椎16。当然，在任何特定的安装中，杆26的长度取决于欲矫正的状况和通过保持组件12和14欲保持相互理想的空间关系的脊椎16的数目。杆26可以在所有三个解剖平面或其中任何一个平面上弯曲以与脊柱10所需的曲线一致。

连接组件30将杆26和紧固件20连接起来。每个连接组件30包括一个保持件32。每个保持件32都有供一个杆26从中延伸穿过的开口。每个保持件32均有供一个紧固件20的固定部分40从中延伸穿过的第二开口或狭槽38。

锁紧装置50防止保持件32相对紧固件20移动。锁紧装置50包括与紧固件20的固定部分40上的螺纹啮合的有内螺纹的止动螺母52。可用锁紧螺母将止动螺母52压紧在紧固件20上。

尽管杆26与紧固件20通过保持件32连接起来并且紧固件20相对脊椎16保持静止，但杆26和紧固件20之间的距离可以改变。为了使杆26与紧固件20之间能发生暂时的相对运动，连接组件30上的狭槽38有一个偏长结构。因此，通过紧固件20连接的脊椎16可以向着或远离大体上保持静止的杆26运动。

保持组件12的总体结构类似于美国专利NO．5129900中公开的保持组件的结构。但应理解的是：保持组件12和14可以有所需的任何结构。例如，如果有必要，保持组件12和14可以按照美国专利NO．4854311和NO．5024213中公开的方式制作。

根据本发明制作的紧固件20有一带有螺旋形的外螺纹旋60(图2和3)的安装部分22，螺旋形的外螺纹旋与一个脊椎16配合(图1)。该螺纹旋60与脊椎中的骨配合。固定部分40(图2和3)有一与一个止动螺母52啮合的螺旋形外螺纹旋62。

一个圆形的中间或突出部分64位于安装部分22和固定部分40之间。中间部分64从安装部分22和固定部分40径向向外突出。外部螺纹旋60和62、安装部分22、固定部分40以及中间部分64都有一个与紧固件20的中心轴线重合的中心轴线。紧固件-安装部分和中间部分

紧固件20的安装部分22有将紧固件与脊椎16连接起来的外螺纹旋60。外螺纹旋60是一个粗的螺旋形螺纹旋。在外螺纹旋60的上端部68有一个6度的斜度或偏斜螺纹尾部(如图3所示)。外螺纹旋60可以具有与美国专利NO．4854311公开的结构相类似的结构。但应理解的是：外螺纹旋可以具有任何所需的结构。应该相信的是：相对粗的部螺纹旋60可能被优先采用以便保证与脊椎16的骨牢固配合。

中间部分64(图3)与安装部分22和固定部分40具有同轴关系。中间部分64具有一个大体上是圆形横截面的结构。中间部分64包括一个形成圆锥形一部分的下侧面72。

圆锥形的侧面72有一个与紧固件20的中心轴线重合的中心轴线。侧表面72(如图3所示)从安装部分22的外端部68径向向外并且轴向向上地向固定部分40张开。应该注意的是：当紧固件20用于保持脊椎处于理想的空间关系时，侧面72可以压靠在脊椎16上。

中间部分64也包括一个圆柱形的侧面74，该侧面与圆锥形的侧面72和安装部分22处于同轴线关系。一对相同的凹槽78和80(图2)形成在中间部分64的径向相对的部分上。凹槽78和80有一个大体呈矩形(图4)的开口端部，该开口端部向上地(如图2所示)面向固定部分40。凹槽78(图3)有一个弧形底表面82，该表面有一个位于圆柱形侧表面74的半径上的曲率中心。凹槽78和80可与合适的工具配合以相对脊椎16转动安装部分22。紧固件-固定部分的平坦部分

紧固件20的固定部分40(图2和3)与安装部分22和中间部分64形成一体并且处于同轴线关系。固定部分40上的外螺纹旋62与安装部分22上的外螺纹旋60处于同轴线关系。止动螺母52(图1)与固定部分40上的外螺纹旋62啮合以防止保持件32相对紧固件20移动。

根据本发明的特征，在固定部分40的相对侧形成平行的平坦部分88和90(图4)。平行的平坦部分88和90在固定部分40的相对端部之间轴向延伸(图2)。相同的平坦部分88和90与保持件32上的狭槽38的平行的侧面配合以防止紧固件20和保持件32之间的相对转动。

保持件32上的狭槽38作成大小可容纳保持件32和紧固件20之间的滑动调节。当然，当止动螺母52拧紧时，保持件32被紧紧地夹在中间部分64和止动螺母之间以防止保持件相对紧固件20移动。

平坦部分88和90(图4)被一个大致等于或大于外部螺纹旋62的内径的一个距离间隔开。外部螺纹旋62有螺旋形的螺牙侧面94和96(图6)，螺牙侧面94和96相交于外螺纹旋62的螺旋形螺纹牙顶98和螺旋形螺纹根100。外螺纹旋62形成在固定部分40的圆柱形主干部分104上。

在图示的固定部分40的实施例中，平坦部分88和90(图4)之间的距离等于外螺纹旋62的内径。这导致平坦部分88和90与外螺纹旋62的螺纹根100相切地延伸。因此，平坦部分88和90之间的最小距离，即沿着垂直于平坦部分的径向轴线测定的距离，等于外螺纹旋62的螺纹根100的直径。

通过使平坦部分88和90(图4)之间的距离等于外螺纹旋62的内径，固定部分40的主干部分104就不会由于截去材料以形成平坦部分88和90而被削弱。为了形成平坦部分88和90，只有外螺纹旋62的材料被从固定部分上截去。这样就使得在平坦部分88和90形成在固定部分40上之前和之后，主干部分104的强度大体上相同。

在制作紧固件20的时候，外螺纹旋62形成在固定部分40的主干部分104上。此后，形成平坦部分88和90。在紧固件20的一个实施例的形成过程中，平坦部分88和90通过机械加工固定部分40以便从外螺纹旋62上截去材料而形成。为了形成平坦部分88和90，通过铣削加工去掉外螺纹旋62上的金属。但是，如果有必要，平坦部分88和89也可通过磨削而成。

平行的平坦部分88和90从中间部分64向着固定部分40的上端延伸(如图3所示)。平行的平坦部分88和90有同样的结构。平坦部分90的结构如图5所示。平坦部分包括一组大体呈菱形的截面110。所有的截面110有相同的结构。

平坦部分90的每个截面110都是通过将螺旋形外螺纹旋62的一个螺旋上的材料切削掉形成的。外螺纹旋62的一个螺旋的螺纹牙顶98在平坦部分90的边缘被断开。因此，平坦部分90的每个截面110都有尖端114和116(图5)，截面110的平面118与螺旋形外螺纹旋62的一个螺旋的螺纹牙顶在此相交。

平坦部分90的每个截面110都有一个相对宽的中心部分120。平坦部分90的平面118在每个截面110的宽的中心部分120处与外螺纹旋62的螺纹根100相切(图5)。在平坦部分90所在的平面与螺纹旋62的内径100相切的一根切线上，有平坦部分90的截面110相交的直线区。

外螺纹旋62的每个螺旋的螺纹牙顶98在平坦部分90的整个宽度上，即在截面110的尖端114和116之间的距离上中断。但是，外部螺纹旋62的螺纹根100只在平坦部分90所在的平面与外螺纹旋62的螺纹根100相切的切线上被中断。

平坦部分90的每个截面110是通过平面形成的。截面110的平面118在它们的尖端114和116之间延伸并且位于一个与紧固件20的纵向中心轴线平行以及与包含平坦部分88的平面平行延伸的一个平面上(图4)。尖端114和116位于平坦部分90的相对的边缘部分。平坦部分90的相对边缘部分平行于固定部分40的中心轴线延伸。

如果平坦部分88和90之间的间隔略小于外螺纹旋62的螺纹根100的直径，平坦部分90(图5)的截面110的圆周尺寸或宽度将增加。当出现这种情况时，截面110的中心部分120相交区域的宽度增加。但是，如果平坦部分88和90之间的距离小于外螺纹旋62的螺纹根100的直径，将从固定部分40的主干部分104上截去材料。

为了使固定部分40的强度最大，应该认为使平坦部分88和90之间的最小距离至少与外螺纹旋62的螺纹根100的直径一样大才可能是较理想的。但是，当通过使平坦部分88和90之间的距离小于外螺纹旋62的螺纹根100的直径而使平坦部分的宽度增加时，将出现一种情况证实降低了固定部分40的主干部分104的强度。紧固件-固定部分的驱动

一个驱动槽130(图2、3和6)形成在固定部分40的外端部或上端部。驱动槽130接纳一个驱动工具(未显示)。力施加到驱动工具上以相对脊椎16转动紧固件20。

驱动槽130包括一个圆柱形的主体部分134和一组弧形弯角部分138(图4和6)。弧形弯角部分138接纳驱动工具的凸出部分。力从驱动工具传递到槽130的弧形弯角部分138，从而使得紧固件20相对脊椎16转动。

根据本发明的特征，弧形弯角部分138偏离一个包含紧固件20的中心线并且垂直于平坦部分88和90延伸的平面。包含紧固件20的中心线并且垂直于平坦部分88和90延伸的平面是紧固件的一个径向平面并在图4中标成144。

通过使弧形弯角部分138偏离径向平面144，弯角部分位于主干的一个部分，在该部分外螺纹旋62没有被中断以形成平坦部分88和90。这有利于使形成弧形弯角部分138处的主干部分的强度最大。通过减小弯角部分138的弧形结构也可提高主干部分104的强度。因此，在不使临近弯角部分138的主干部分104的材料断裂的情况下，弯角部分138可以传递相当大的驱动力(扭矩)。

驱动槽130的一个大体是圆柱形的主体部分134(图6)包括一个圆柱形的侧壁148和一个圆锥形的底壁150。圆柱形的侧壁148通过一个形成为圆锥的一部分的倾斜的锥形表面156与主干部分104上的一个平的圆形端面154相连。驱动槽130的圆柱形侧壁148、底壁150和圆锥形面156与固定部分40和紧固件20的纵向中心轴线处于同轴关系。

驱动槽130的弧形弯角部分138(图4)从圆柱形侧壁148径向向外延伸。弧形弯角部分138围绕着与固定部分40和紧固件20的纵向中心轴线重合的一轴线成环形布置。弧形弯角部分138围绕着紧固件20的中心轴线等弧形距离的间隔开。

在本发明所示的实施例中，有六个间隔60度的弧形弯角部分138(图4)。应注意的是：最靠近平坦部分88的两个弯角部分138均与经过平坦部分88的中心的径向平面144偏离30度。类似地，最靠近平坦部分90的两个弯角部分138与延伸经过平坦部分90的中心的径向平面144的部分偏离30度。当然，如果在驱动槽130中设置有不同数目的弧形弯角部分138，那么，在弯角部分之间的弧形距离将不同并且弯角部分偏离平面144的弧形距离将不同。

所有弯角部分138的结构均相同。每个弯角部分138包括一个弧形的径向向外凸出的侧表面162(图6)。每个弧形侧面162有一个平行于驱动槽130和固定部分40的重合中心轴线延伸的纵向中心轴线。弧形侧面162有一个连续的曲线形结构并且不受由于尖锐地限定弯角部分而产生的不连续的影响。

或许最好参看图6，每个弯角部分138有一对从弧形侧表面162向外张开的平的侧表面164和166。平的侧表面164和166在弧形侧表面162和驱动槽130的主体部分134的圆柱形侧壁148之间延伸。每个弯角部分138有一个从驱动槽130的圆柱形侧壁148径向向外延伸的平的内端表面170(图6)。径向相对的弯角部分138被一个比平坦部分88和90之间的距离小的距离间隔开。

驱动工具(未显示)有一个与驱动槽130相配合的端部。驱动工具有一组形状与弯角部分138相配合的径向向外延伸的凸出部分。当驱动工具插入凹槽130中时，驱动工具与全部六个弯角部分138配合。一旦给驱动工具施加扭距，力就传递到全部六个弯角部分138。这个力使得紧固件20相对脊椎16转动。

尽管在图4和图6中显示了驱动槽130的一种具体结构，应注意的是：如果必要，驱动槽可以有不同的结构。例如，驱动槽130可以有位于弯角部分138之间的径向向内的曲形侧壁。在弯角部分138之间的径向向内的曲线侧壁将形成凸起部，该凸起部将加强紧固件20与驱动工具的配合。紧固件-第二实施例

在图1-6所示的紧固件20的实施例中，平坦部分88和90与外螺纹旋62的螺纹根100相切地延伸。这样，在图1-6所示的紧固件20的实施例中，在平坦部分88和90之间的距离等于外螺纹旋62的内径。在图7所示的本发明的实施例中，紧固件固定部分上的平坦部分之间的距离大于外螺纹旋的内径。由于在图7中所示的本发明的实施例大体上类似于在图1-6中所示的本发明的实施例，所以相同的部件用相同的标号表示，为防止混淆，图7中的标号带有一个后缀字母“a”。

紧固件20a有与图2和3中的紧固件20大体相同的结构。紧固件20a包括一个带有螺旋形外螺纹旋62a的固定部分40a。紧固件20a也有一个与紧固件20上的安装部分和中间部分22和64对应的安装部分和中间部分(未显示)。

根据本发明实施例的特征，固定部分40a上的平坦部分90a与紧固件20a的中心线之间的径向距离大于外螺纹旋62a的螺纹根100a的半径。这样，在固定部分40a上的平行的平坦部分之间的距离就大于外螺纹旋62a的内径。这就使得外螺纹旋62a有一个没有被中断的螺旋形螺纹根100a。尽管平坦部分90a没有中断外螺纹旋62a的螺纹根100a，但平坦部分90a中断了外螺纹旋62a的螺纹牙顶98a。

由于固定部分40a上的平坦部分之间间隔的距离大于螺旋形外螺纹旋62a的内径，螺纹旋的一部分延伸穿过每个平坦部分。这样，平坦部分90a的截面110a被螺纹槽分隔开。螺纹槽包括外螺纹旋62a的螺纹根100a。外螺纹旋的螺纹根100a延伸穿过平坦部分90a。

通过去掉外螺纹旋62a的螺纹面94a和96a的材料形成平坦部分90a。这样就形成了一组间隔开的截面110a。截面110a在尖端114a和116a之间延伸。尖端114a和116a之间的距离小于图5中的平坦部分90的截面110的尖端114和116之间的距离。因此，图7中的平坦部分90a的截面110a有一个比平坦部分90(图5)的截面110小的宽度。

尽管在图7中只图示了平坦部分90a，应理解的是：紧固件20a有一个与图4中的平坦部分88对应的平行于平坦部分90a延伸的第二平坦部分。平行于平坦部分90a延伸的第二个平坦部分的结构与平坦部分90a相同。螺纹旋62a的螺纹根100a延伸穿过与平坦部分90a平行的第二平坦部分。结论

本发明提供了一种用于保持脊椎16处于理想的空间关系的新的改进的紧固件20。这种紧固件20包括一种带有一个用于与脊椎配合的外螺纹旋60的安装部分22。这种紧固件有一固定部分40。固定部分40有一对位于固定部分相对侧的平行的平坦部分88和90。另外，固定部分40有一个位于固定部分一端的在平坦部分88和90之间的驱动槽130。驱动槽130有一组弧形弯角部分138，弧形弯角部分与包含固定部分40的纵向中心轴线并且垂直平坦部分88和90延伸的平面144偏离。

在固定部分40的周围有一个外螺纹62，它与一个固定部件52的内螺纹配合。固定部分40的平坦部分88和90之间隔开的距离至少与固定部分上的外螺纹62的内径100一样大。

Claims (11)

1．一种用于保持脊椎处于理想的空间关系的紧固件，该紧固件包括有第一外螺纹结构的第一部分，该部分用于与脊椎螺纹配合；以及与上述第一部分相连的第二部分，所述第二部分有一对位于所述第二部分的相对侧的平行的平坦部分以及一个位于上述第二部分一端的在上述平坦部分之间的驱动槽，上述驱动槽有一组弧形弯角部分用于接受力以便使得所述紧固件相对于与上述第一部分配合的脊椎转动，上述驱动槽的弧形弯角部分与一包含上述第二部分的纵向中心轴线并且垂直于上述平坦部分延伸的平面相偏离。

2．如权利要求1所述的紧固件，其特征在于：它还包括上述第二部分上的与一保持件的内螺纹相配合的第二外螺纹结构。

3．如权利要求2所述的紧固件，其特征在于：上述第二外螺纹结构有一个小于或等于上述平坦部分之间的最小距离的内径。

4．如权利要求1所述的紧固件，其特征在于：上述第一和第二部分的中心轴线重合。

5．如权利要求1所述的紧固件，其特征在于：它还包括一个位于上述第一和第二部分之间的中间部分，该中间部分有一圆形的外侧表面，该侧表面在远离上述第一部分而向着上述第二部分的方向上轴向和径向地向外凸出。

6．如权利要求1所述的紧固件，其特征在于：上述驱动槽包括一中心轴线与上述第二部分的中心轴线重合的圆柱形主壁，上述每个弧形弯角部分包括一个弧形侧表面，该侧表面有一个与上述圆柱形主壁的中心轴线平行延伸的纵向轴线。

7．如权利要求1所述的紧固件，其特征在于：上述每个弧形弯角部分有一个纵向中心轴线，该中心轴线位于一包含上述第二部分的纵向中心轴线的平面上。

8．一种用于保持脊椎处于理想的空间关系的紧固件，上述紧固件包括有第一外螺纹结构的第一部分，该部分用于与脊椎螺纹配合；一与上述第一部分相连的第二部分，上述第二部分有一对位于上述第二部分的相对侧边的平行的平坦部分，上述第二部分有与一个保持件上的内螺纹配合的第二外螺纹结构，上述平坦部分之间间隔的距离至少与上述第二外螺纹结构的内径一样大。

9．如权利要求8所述的紧固件，其特征在于：上述每个平坦部分有平行于上述第二部分的中心轴线延伸的第一和第二边缘部分，上述第二外螺纹结构有一个螺纹牙顶部分，该螺纹牙顶部分在上述平坦部分的第一和第二边缘部分处中断。

10．如权利要求8所述的紧固件，其特征在于：上述第二外螺纹结构有一比上述平坦部分之间的距离小的内径，以便上述第二外螺纹结构的螺纹根部分延伸穿过上述平坦部分。

11．如权利要求8所述的紧固件，其特征在于：上述紧固件的第二部分还包括一个带有一组弯角部分的驱动槽，这些弯角部分能够接受力以便使上述紧固件相对于与上述紧固件的第一部分相配合的脊椎转动。

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