CN1891172A - 骨锚固件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种骨锚固件，其具有用于锚固到骨中的轴(2)，其中所述轴(2)包括沿围绕所述轴的轴线的至少一个螺旋线布置的多个倒钩状件(12)，其中所述倒钩状件一体地形成于所述轴的一部分的管状体(10；100；200)中。

Description

骨锚固件

技术领域

本发明涉及一种骨锚固件。

背景技术

一种已知形式的骨锚固件是骨螺钉，其包括轴，该轴具有用于将螺钉拧入骨中的螺纹。所述骨螺钉借助于螺丝刀手动插入骨中，这是一个费时和费力的过程。而且，在将螺钉插入到骨中的过程中，高压力可能作用于骨自身上，在某些临床应用中，例如在神经手术、脊椎手术、儿科手术或外伤手术中，这是不符合要求的。

EP 0714643 A1公开了一种骨固定装置，例如螺钉或销，其具有微结构接触表面以增强所述装置的安装或夹紧特性。所述微结构接触表面例如包括倾斜锉齿，其咬合或弯曲以阻挡沿一个方向的运动，然而弯曲或滑动以允许沿另一个方向的相对容易的接触运动。

DE 19801219 A1公开了一种骨钉，其具有在钉周围成环形排列布置的刚性倒钩状突起。所述倒钩状突起具有锯齿形状，该形状便于钉的插入并且防止钉的松动。然而，在不破坏骨的情况下取出所述钉是不可能的。

CH 682450 A5公开了一种用于固定矫形骨植入物的锚固钉。所述钉由头部和轴部组成，所述轴具有设在其外壁上的沿螺旋线布置的保持件。所述保持件为楔形并且具有允许从骨材料拧出和取出所述钉的切缘。然而，必须预先钻出以允许所述钉容易地插入到骨中和允许取出所述钉的芯孔必须具有精确的直径。另外，所述保持件本身的楔形形状并不允许容易的插入。

发明内容

所以本发明的目的是提供一种可以更快速、更容易和用比传统骨螺钉和骨钉更小的力将其插入到骨中的骨锚固件。还希望提供一种多用途的、在许多临床要求中有用的和易于制造的骨锚固件。优选地，所述骨锚固件在插入期间不会对骨施加破坏力，提供固定连接，然后可以进一步插入或可以以类似螺钉的方式被取出。本发明的进一步目的是提供一种用于制造这种骨锚固件的方法。

根据权利要求1的骨锚固件或根据权利要求12的方法解决了本发明的上述目的。在从属权利要求中给出了进一步的改进。

通过将骨锚固件压入到骨中的制备芯孔中，根据本发明的骨锚固件便于快速和牢固地锚固到骨。倒钩状件布置在围绕骨锚固件的所述轴的管状体的轴线的至少一个螺旋线上。所述倒钩状件提供了类似螺纹的功能，这允许在将其插入芯孔中之后通过借助于拧入运动使其更深地布置到骨中或者通过向后拧它而校正骨锚固件的位置。所述倒钩状件防止骨锚固件被拉出或出现松动。如果需要，本发明的骨锚固件可以类似于螺钉地通过将其沿其插入方向的相反或逆时针方向旋转取出。

根据本发明的骨锚固件易于制造。

如果所述轴的管状体由形状记忆合金制造，则可以以这样一种方式使用形状记忆效应，使得在骨锚固件插入到骨中期间所述倒钩状件不会突出，而当骨锚固件被插入时所述倒钩状件由于体温的作用而竖起。所述管状体也可以由具有超弹性特性或类弹簧性能的材料制造。例如可以使用具有超弹性的钛合金或不锈钢。

附图说明

参考以下结合附图的具体描述将显而易见并且深刻理解本发明的进一步特征和优点。

图1示出根据第一实施方式的骨锚固件的透视分解图。

图2示出在纵向方向通过图1的骨锚固件的管状体的壁的横截面图的放大部分。

图3示出根据图1的骨锚固件处于组装状态的侧视图。

图4示出根据图3的骨锚固件沿线A-A的放大横截面图。

图5示出根据图1-4的骨锚固件的第一插入步骤的示意图。

图6示出根据图5的骨锚固件的插入状态的示意图。

图7示出骨锚固件的第二实施方式的透视图。

图8示出骨锚固件的第三实施方式。

图9示出骨锚固件的第四实施方式的分解图。

具体实施方式

参考图1-4描述根据本发明的第一实施方式的骨锚固件。骨锚固件1包括轴2，并且在一端带有尖端3并在另一端带有头部4。头部4为球截形并且在其自由端上具有用于与拧入工具接合的凹槽5。颈部6在头部4和轴2之间，并且圆周突出肩部7位于与球形头部4相对的一侧。肩部7具有大于颈部6并且稍小于头部4的直径的外径。靠近肩部7设有圆柱形第一轴部8。圆柱形第一轴部8的直径小于肩部的直径。在肩部7的面对轴部8的边缘，沿周向等距离地设有多个U形凹槽，所述凹槽朝着圆柱形轴部8的侧面敞开。

轴2进一步由管状体10组成，所述管状体的内径稍大于圆柱形轴部8的外径，从而管状体10可以以滑动运动的方式放置在圆柱形轴部8上。管状体10的外径对应于肩部7的外径，从而当管状体10放置在圆柱形轴部8上时管状体10的外表面与肩部7的外表面齐平。管状体10在其面对头部4的端部上具有突起11，所述突起在它们的形状和它们的布置上对应于设在肩部7的U形凹槽9，以便当管状体10完全放置到圆柱形轴部8上时进行接合。在该组装状态下管状体的端部邻接肩部7的自由端。

管状体10包括多个倒钩状件12。倒钩状件12由在管状体10的壁中制造的大致为平行四边形的切口10a形成。平行四边形切口10a的底端13未从管状体切断，而是在管状体的壁中用作倒钩状件12的连接部和弯曲边。倒钩状件12优选地被布置成使得当管状体在圆柱形轴部8上滑动时，倒钩状件12的底端13面对尖端3，而自由端面对头部4。特别在图3中可以看出，倒钩状件12被布置在围绕轴线M的螺旋线S上。倒钩状件的自由端14关于圆周线U倾斜角α，角α对应于螺旋线S的螺旋角。因此，倒钩状件的自由端14形成类似于螺纹的牙顶的切缘。

特别从图2可以看出，倒钩状件12从管状体10的表面突出角γ，所述角在制造过程中根据所使用的材料和倒钩状件12的实际尺寸进行选择，从而获得倒钩状件的理想硬度。倒钩状件12由于构造和连接在管状体10的壁上，因此其可相对于管状体10弹性变形。当倒钩状件12折叠或被压入到切口中时，它们被预加张力。

管状体10的轴向长度对应于圆柱形轴部8的长度，从而在组装状态下圆柱形轴部的自由端与管状体10的自由端齐平。圆柱形轴部8在其自由端具有圆柱形凹槽(未示出)以用压配合方式接纳设在尖端3的相应形状的圆柱形突起15。尖端3的底部的外径对应于管状体10的外径，从而在如图3中所示的组装状态下尖端3的底部与管状体10的外壁齐平。

所述骨锚固件可以由任何身体相容(body-compatible)的材料制造。优选地，可以使用身体相容的金属，例如钛、不锈钢和它们的合金，或身体相容的塑性材料。具有倒钩状件12的管状体10可以由与圆柱形轴部8、头部4和尖端3相同的材料制造，或者当需要不同的材料来保证倒钩状件12具有必要的弹性特性时由不同的材料制造。

然而，优选地，带有倒钩状件12的管状体10由具有形状记忆和/或超弹性特性的形状记忆合金制造或者它由类似于不锈钢或钛合金的具有类弹簧特性的材料制造。例如，诸如镍钛诺(nitinol)这样的镍钛合金适合用于管状体10。

在操作中，初始通过在圆柱形轴部8上滑动管状体10使得突起11与凹槽9接合来预组装骨锚固件1。因此，防止了管状体10在圆柱体轴部8上旋转。其后，尖端3与圆柱形轴部8紧紧地连接。

在使用中，如图5和6中示意性地所示，首先在骨17中制备芯孔16。所述芯孔的直径基本对应于管状体10的外径或者它可以稍大或稍少，这取决于期望的结果或环境。根据管状体的直径和倒钩状件12的挠性选择芯孔16的直径，从而由倒钩状件12提供期望的阻力。所选直径也取决于骨质，例如对于健康的硬质骨它可以被选择得较大，对于骨质疏松的弱质骨可以被选择得较小。随后，如图5中所示，将骨锚固件1插入到芯孔16中。当骨锚固件正被插入到骨17的芯孔16中时，倒钩状件12处于折叠状态并且由于它们的弹性被压靠或压入切口中。与使用拧入工艺的传统骨螺钉相比，滑动允许快速地和以平滑的方式插入骨锚固件。从图6显而易见，当插入后，预加张力的倒钩状件12张开并竖起并且用它们的切缘14向外地压靠在芯孔16的壁上。倒钩状件12防止骨锚固件被拉出或掉出芯孔16。

为了骨锚固件在芯孔16中的进一步和/或最终的定位或为了头部4的定位，类似于螺钉地借助于接合头部4中的凹槽5的拧入工具进行转动而将骨锚固件进一步拧入芯孔16中或从那里拧出。在所述过程中，位于螺旋线S上的倒钩状件的切缘14的作用就象螺纹的牙顶。所述骨锚固件可以就象骨螺钉那样通过沿逆时针方向转动它而被取出。

在多数情况下，传统骨螺钉不仅需要在骨中钻出芯孔，而且需要在骨中预切出骨螺纹。在插入传统骨螺钉的所有情况下，需要重复转动。与锚固传统骨螺钉所需的时间相比，插入根据本发明的骨锚固件所需的时间由于这样的事实而大幅缩短，所述事实在于骨锚固件在不用受到芯孔16和骨17上的螺纹的力的情况下滑动或滑移到芯孔16中。尽管如此，由于骨锚固件的设计和构造，其不会掉出芯孔16。同样，当插入传统骨螺钉时它用螺纹牙顶切入骨材料中。

用于制造所述骨锚固件的过程包括提供直径对应于管状体10的直径的圆柱体，所述圆柱体由希望用于管状体10的材料，优选形状记忆合金或另一金属材料或具有挠性特性的合金制造。在下一步骤中，在所述圆柱体中提供同轴钻孔从而制备管状体。其后，通过在管状体的壁中切割，例如通过激光切割平行四边形切口来产生倒钩状件12，其中将要成为倒钩状件的底部的一条边未被切断。其后倒钩状件12被弯曲，使得它们向外部突出。

可以对第一实施方式进行改进。头部4不需要是球截形，而是可以具有另一形状，特别是它可以具有已知螺钉头的任何形状。凹槽9和相应突起11不需要是U形，而是可以具有不同的形状。至少一个凹槽和相应突起必须提供固定以阻止旋转。然而，也可以通过不同的装置防止旋转。例如，可以使用销，所述销被插入到设在管状体10和圆柱形轴部8中的横向钻孔中。

倒钩状件12不需要具有平行四边形形状，而是可以具有另一形状，只要切缘位于螺旋线上。例如，倒钩状件可以具有梯形形状。螺旋线的螺距可以沿管状体10的长度变化。倒钩状件12不需要设在管状体10的整个长度上，而是也可以仅仅设在管状体10的一部分中。倒钩状件之间的距离也可以变化。

在本发明的又一改进中，如果包括倒钩状件的管状体10由形状记忆合金制造，则在组装骨锚固件之前对管状体10进行处理，使得倒钩状件在体温下或在高温下突出，而在较低温度下，例如在室温下处于折叠位置。在操作中，带有折叠的倒钩状件的骨锚固件被压入到芯孔中。在骨锚固件升温并且与体温保持平衡或者通过外部设备加热之后，倒钩状件张开到它们的最终位置。这提供的优点在于它减小了将骨锚固件压入到芯孔16中所需的力的大小，并且使骨锚固件能够在其插入期间通过滑动调整到期望位置，只要倒钩状件处于折叠状态并且不压靠在芯孔16的壁上。如果管状体10除了形状记忆特性之外具有超弹性，则倒钩状件的更高弹性简化了操作并且在将骨锚固件锚固到骨中时提供了附加的牢固性。

在图7所示的第二实施方式中，对应于第一实施方式的部件的那些部件用相同的附图标记表示。第二实施方式的骨锚固件与根据第一实施方式的骨锚固件的区别在于管状体100包括两个部分。第一部分101具有倒钩状件102，所述倒钩状件具有在周向彼此相距的第一距离并且具有大致为平行四边形的形状，第二部分103具有倒钩状件104，所述倒钩状件具有在周向彼此相距的第二距离，所述第二距离大于第一部分101中倒钩状件102的第一距离。因此，部分103中的倒钩状件104比部分101中的倒钩状件102布置得更疏松。倒钩状件104大致为V形。所述骨锚固件特别适合应用于脊柱中，特别用于锚固到椎骨中。在倒钩状件之间具有较大距离的第二部分103靠近尖端3设置并且与椎体接合。第一部分101靠近头部并且与椎弓根(pedicle)接合。因此，由于在椎体中倒钩状件之间的较大距离，可以最小化对椎体的任何潜在损伤，同时在椎弓根区域中提供倒钩状件的更高锁紧力。

在图7所示的实施方式中，管状体由一个单管制造。然而，带有具有不同特性的倒钩状件的管状体可以由两个独立管状体制造。在这样的情况下，有必要防止两个管状体之间的旋转。这例如可以通过在第一管状体的端部提供第二管状体的突起接合在其中的凹槽来实现。

可以进行改进，例如可以提供带有不同特性的倒钩状件的两个以上的部分。

图8示出本发明的第三实施方式。骨锚固件的轴不是由圆柱形轴部8和管状体10组成，而是仅由管状体200组成。因此，轴是空心的。管状体200在其面对尖端3的端部包括带有内螺纹201的部分，所述内螺纹与尖端3的圆柱形突起上的外螺纹202配合。作为另一选择，尖端3也可以用压配合方式连接到管状体200。管状体200包括如先前实施方式中的倒钩状件12。可以提供带有不同形状和/或距离的倒钩状件的不同部分。同样，螺旋线S的螺距可以沿管状体200的长度变化。头部4与管状体200形成一体或者包括带有外螺纹的突起，所述突起可以被拧入到具有相应内螺纹的管状体200的另一端中。作为另一选择，头部4可以用压配合方式连接到管状体200中。

根据第三实施方式的骨锚固件的制造特别简单。

图9示出本公开的第四实施方式的分解图。根据图9的骨锚固件300包括尖端303、管状体310以及在端部具有头部4的轴302。第四实施方式与上面描述的第一实施方式的区别在于设有倒钩状件312而不是第一实施方式的倒钩状件12。另外，第四实施方式与第一实施方式的区别在于用于连接尖端303、轴302以及管状件310的结构。

首先，参考图9对倒钩状件312进行描述。如图9可以看出的，俯视看倒钩状件312具有不规则四边形轮廓，该轮廓是扭曲的以便于其具有一个曲率。倒钩状件312的自由端314大致位于一螺旋线上。倒钩状件312的自由端314的宽度大于倒钩状件312的底端313的宽度。因此，自由端314的宽度较第一实施方式被增大，这就提供了一个稳固的构造并且增大了自由端314与骨锚固件插入其中的骨的接触面。倒钩状件的自由端314形成围绕轴302的轴线的螺旋线，该螺旋线的螺距较第一实施方式被增大了。所述螺旋线的大螺距允许分别通过进一步拧入骨中或者旋出骨中而快速地调整骨锚固件在骨中的位置。

如图9中可以看出的，第一连接结构320设置在尖端303的突起315上。该第一连接结构320用于与管状体310的内孔配合，以便建立尖端303和管状体310之间的固定。另外，第二连接结构321设置在轴302上指向尖端303的一侧上。该第二连接结构321与在指向轴302的一侧上设置在尖端303的突起315中的同心内孔中的相应连接结构(未示出)配合，并且用于建立尖端303和轴302之间的固定。此外，第三连接结构322设置在轴302的外周上在头部4一侧上。该第三连接结构322在指向头部4的一侧上与管状体310的内孔配合，以便在头部4一侧上建立轴302和管状体310之间的固定。

在所示的实施方式中，第一连接结构320通过使突起315的一部分形成具有大致为带圆形边缘的方形的横截面而提供。当该形状被装配进管状体310的内孔中时，该形状导致变形配合(distortion-fit)连接。第二连接结构321通过使轴302的一端形成具有大致为带圆形边缘的方形横截面而提供。突起315的内孔中的相应的连接结构由具有大致为带圆形边缘的方形横截面的凹槽形成，第二连接结构321可以装配进该凹槽中，从而实现刚性锁定(positive locking)和压配合。类似于第一连接结构320，第三连接结构322通过使轴302在头部4一侧上的一部分形成具有大致为带圆形边缘的方形横截面而提供，从而实现连接到管状体上的变形配合连接。

在所述实施方式中，尖端303和管状体310的固定通过变形锁定实现，管状体310在头部4一侧上与轴302的固定通过变形锁定实现，而尖端303和轴302的固定通过刚性锁定和摩擦锁定实现。

通过提供第一连接结构320、第二连接结构321以及第三连接结构322，在第四实施方式中提供了用于传递扭转力的三个部分。这导致在插入骨和从骨中移出的过程得以改进。

第一、第二和第三连接结构的形状不限于带圆形边缘的方形。例如也可以是带圆形边缘或不带圆形边缘的六边形形状、八边形形状等等。

在上述所有实施方式中管状体的直径可以在管状体的轴向长度上变化，例如它可以朝着尖端减小，从而管状体具有圆锥形外表面。

根据本发明的骨锚固件可以与板一起使用，以形成骨固定装置或者与待连接到杆的接纳部件一起使用以形成脊椎固定系统。同样，可以想象所有进一步的应用，其中可以使用骨锚固件代替传统骨螺钉或代替以骨锚固方式使用的传统销。

Claims (13)

1.一种骨锚固件，所述骨锚固件具有用于锚固到骨中的轴，其中所述轴(2；200)包括多个倒钩状件(12)，

其中，所述倒钩状件一体地形成于所述轴的一部分的管状体(10；100；200)中。

2.根据权利要求1所述的骨锚固件，其中，所述倒钩状件(12)在所述管状体(10；100；200)的壁中被切出。

3.根据权利要求1或2所述的骨锚固件，其中，所述倒钩状件(12)各自具有自由切缘(14)，所述切缘与圆周线形成角(α)。

4.根据权利要求1-3之一所述的骨锚固件，其中，所述倒钩状件(12)可相对于所述管状体(10；100；200)的壁弹性变形。

5.根据权利要求1-4之一所述的骨锚固件，其中，所述管状体(200)形成所述轴的空心部分。

6.根据权利要求1-4之一所述的骨锚固件，其中，所述管状体(10；100)被放置在大致为圆柱形的轴基部(8)上。

7.根据权利要求6所述的骨锚固件，其中，提供用于防止所述管状体(10；100；201；202)旋转的装置(9，11)。

8.根据权利要求1-7之一所述的骨锚固件，其中，提供尖端(3)，所述尖端可以优选地通过压配合或螺纹连接固定连接到所述管状体(10；100；200)。

9.根据权利要求1-8之一所述的骨锚固件，其中，提供头部(4)，所述头部可以连接到所述管状体。

10.根据权利要求1-9之一所述的骨锚固件，其中，所述管状体(10；100；200)由形状记忆合金形成，优选由镍钛诺形成。

11.根据权利要求1-10之一所述的骨锚固件，其中，所述倒钩状件(12)沿围绕所述轴的轴线的至少一个螺旋线(S)布置。

12.一种用于制造根据权利要求1-11之一所述的骨锚固件的方法，所述方法包括以下步骤：

提供管状体(10；100；200)，和

通过在所述管状体的壁中形成倒钩状件的形状的切口产生多个倒钩状件(12)。

13.根据权利要求12的方法，其中，通过激光切割产生所述倒钩状件。

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