骨锚固装置、用于组装骨锚固装置的工具和方法及与骨锚固装置一起使用的工具的制作方法

专利名称：骨锚固装置、用于组装骨锚固装置的工具和方法及与骨锚固装置一起使用的工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于将稳定杆锚固在骨中或椎骨中的骨锚固装置、用于组装骨锚固装 置的组装工具和方法以及与骨锚固装置一起使用的插入工具。所述骨锚固装置包括锚固元 件和接收部件，所述接收部件用于接收骨锚固元件的头部以及用于接收待连接到锚固元件 的稳定杆。所述锚固元件能枢转地连接到接收部件，并且能够通过经由布置在接收部件中 的压力元件将压力施加到头部上而以一定的角度被固定。所述压力元件包括弹簧元件，所 述弹簧元件与接收部件的一部分接合，这样所述压力元件能够被保持在允许锚固元件枢转 的位置上。
背景技术：
US 5，716，356描述了一种多轴骨螺钉，这种多轴骨螺钉包括螺钉元件、接收部件 以及压力元件，接收部件能枢转地连接到螺钉元件，压力元件将压力施加到螺钉元件的头 部上，以便固定螺钉元件和接收部件之间的角度。接收部件具有用于接收稳定杆的U形通 道。压力元件包括圆柱形的凹槽，该凹槽与U形通道对准以便将所述杆接收于其中。为了 将压力元件保持在与U形通道对准的位置，压力元件的位置通过旋拧通过设置于接收部件 中的孔而被固定。US 5，672，176描述了具有压力元件的多轴骨螺钉的另一实例，压力元件同样由旋 拧孔保持就位，而不防碍压力元件夹紧头部而进行的充分的运动。US 2005/0080420 Al描述了一种多轴骨螺钉，这种多轴骨螺钉包括螺钉元件、接 收元件、用于将螺钉元件保持在接收元件中的基部元件以及用于将压力施加到螺钉元件的 头部上的冠状元件。冠状元件包括卡环，该卡环通过与接收部件的止动表面干涉而有助于 将冠状元件保持在接收部件内。所述多轴骨螺钉是所谓的底部装载型螺钉，其中螺钉元件 从底部引入接收部件中。WO 2006/116437 A2描述了一种用于脊柱固定的多轴骨螺钉形式的骨锚固装置， 这种骨锚固装置包括螺钉元件、壳体、套管以及布置在壳体中用于将压力施加到螺钉元件 的头部上的夹头(collet)。所述套管具有保持突起，所述保持突起咬合到壳体的相对壁位 置中的狭槽中。通常，上述类型的多轴骨螺钉例如由制造商以预组装的状态供应。在这种情况下， 特定的螺钉元件(例如具有特定长度和锚杆直径或者特定的螺纹形式的螺钉元件)连接到 接收部件，并且压力元件布置在其中，这样螺钉元件不会脱开。对于外科手术而言，需要预 先选定和提供所需数量和类型的上述预组装好的多轴骨螺钉作为完整的一套植入物。

发明内容
本发明的目的是提供一种骨锚固装置、组装这种骨锚固装置的组装工具和方法以 及用于与这种骨锚固装置一起使用的插入工具，它们可以由外科医生或其它工作人员在手术地点或任意其它地点以简单的方式操作。上述目的通过根据权利要求1所述的锚固装置、根据权利要求13所述的工具、根 据权利要求14所述的方法以及根据权利要求15所述的工具来实现。在从属权利要求中给 出其它研发成果。所述骨锚固装置仅具有几个部件。这些部件都具有简单的设计。这样提供了低廉 的制造成本，并且提供了在没有复杂的工具或器械的情况下的方便的操作。在已经制造成 这些部件之后并在将螺钉元件插入骨中之前，可以在任意供应状态下用手组装所述骨锚固 装置。因此，在手术前或手术过程中，可以由任何人，特别是由外科医生或辅助外科医生的 任何人员进行所述多轴骨螺钉的组装。通过所述骨锚固装置，可以提供模块化的系统，这种模块化的系统允许根据实际 的临床需求将各种骨锚固元件与任意合适的接收部件按要求进行组合。这样降低了多轴骨 螺钉的成本、减少了库存并且为外科医生提供了植入物的大量的选择。此外，现有的接收部 件可以用压力元件进行改善，以形成根据本发明的骨锚固装置。所述组装工具是简单的，并且所述组装工具的功能和操作对于使用者而言是直接 明了的。压力元件的正确安装易于确认。用于插入骨锚固装置的插入工具允许在手术过程 中安全操作骨锚固装置。


从借助于附图对实施例的描述中，本发明的其它特征和优点将变得明了。附图 中图1示出第一实施例的骨锚固装置的分解侧视图；图2示出图1的骨锚固装置处于组装状态并转过90°的侧视图；图3示出根据图2的骨锚固装置沿着线A-A的剖视图；图4示出图3的骨锚固装置的接收部件的剖视图；图5a)至图5c)分别示出根据第一实施例的骨锚固装置的压力元件的侧视图、转 过90°的侧视图以及剖视图；图6a)至图6c)分别示出根据第二实施例的骨锚固装置的压力元件的侧视图、转 过90°的侧视图以及剖视图；图7a)至图7c)分别示出根据第三实施例的骨锚固装置的压力元件的侧视图、转 过90°的侧视图以及剖视图；图8a)至图8c)分别示出根据第四实施例的骨锚固装置的压力元件的侧视图、转 过90°的侧视图以及剖视图；图9a)至图9h)示出使用用于组装骨锚固装置的工具来组装骨锚固装置的步骤， 每个步骤分别以侧视图和转过90°的侧视图示出；图10示出骨锚固装置连同用于将骨锚固装置插入骨中的工具的侧视图；图11示出所述工具的一部分连同骨锚固装置的放大剖视图。
具体实施例方式根据图1至图5中所示的第一实施例的骨锚固装置1包括骨锚固元件，在该实例中所述骨锚固元件是具有螺纹锚杆3和头部4的螺钉元件2。头部4例如成形为球截形。 所述头部4在其自由端部具有用于与工具接合的凹槽4'。所述骨锚固装置还包括用于将 螺钉元件2连接到杆20的接收部件5。压力元件6布置在接收部件5中位于头部4之上。 为了将杆20固定在接收部件5中并且为了将压力施加到压力元件上，设置有一个两件式的 锁定装置，该两件式的锁定装置由与接收部件5配合的外螺钉7和与外螺钉7配合的内螺 钉8组成。应该理解的是，所示的锁定装置是示例性的，并且能够以许多其它的设计实现， 特别是实现为一件式的锁定装置并且具有不同的螺纹形式。特别地如图1至图4中所示的接收部件5形成为一体件。在所示的例子中，所述 接收部件5基本为圆筒形，并且在所述接收部件的一端具有用于穿过螺纹锚杆3的第一孔 51。紧接着第一孔51的是用于容纳螺钉元件的头部4的座部分52。座部分52可以是球 形的或渐缩的，或者可以具有允许容纳头部4从而使得头部4能够相对于接收部件枢转的 任意其它形状。所述座部分可以具有螺纹部分52'，以便于插入较大直径的螺钉锚杆。朝 向与第一孔51相对的一侧开口的第二孔53设置用于引入螺纹锚杆3连同头部4。所述接 收部件在第二孔53那侧具有基本为U形的凹槽M，借助于所述凹槽M形成两个自由支腿 55、56，这两个自由支腿55、56是用于接收杆20的通道的侧壁。在支腿处设置有内螺纹57， 用于与锁定装置的外螺钉7配合。第二孔53可以在位于较大直径的内螺纹部分和较小直 径的中间部分之间的过渡部分处具有渐缩段57'，该渐缩段57'提供压力元件向下运动 的止挡部。此外，延伸穿过接收部件5的孔57、58设置在支腿55、56中的相对侧上。孔57、 58的直径和横截面构造成允许与下面将要描述的压力元件6的一部分接合。特别地如图1、图3以及图5a)至图5c)中所示的根据第一实施例的压力元件6形 成为一体件。所述压力元件6具有基本为圆筒形的构造，并且所具有的外径使得所述压力 元件能够在接收部件5的第二孔53内沿轴线方向运动。在所述压力元件的面对螺钉元件 的头部4的一侧设置有适合于头部4的尺寸的球形凹槽61。所述压力元件在其与头部4相 对的一侧具有圆柱形凹槽62，凹槽62适于在其中接收杆20。借助于凹槽62形成两个自由 支腿63、64，这两个自由支腿63、64形成用于接收所述杆的通道的侧壁。在所示的实施例 中，凹槽62的深度大于所述杆的直径，这样所述支腿在所述杆的上方延伸。所述压力元件 在压力元件的与头部4相对的一端可以具有凸缘(rim)，该凸缘具有增大的直径从而提供 肩部65，肩部65在压力元件夹紧头部4时抵靠接收部件的渐缩段57'。所述压力元件还包括位于每个支腿63、64的外壁部分上的弹簧元件66、66'，弹 簧元件66、66'具有与接收部件，特别是与孔58、59配合的制动部(detent portion)67, 67'。弹簧元件66、66'借助于狭槽69、69'形成，狭槽69、69'在顶部和底部闭合并且在 平行于所述通道的纵向轴线的方向上完全延伸穿过支腿，由此使得每个支腿的一部分与压 力元件的主体间隔开。在弹簧元件的外壁处设置有制动部67、67'，制动部67、67'向外 伸出，使得压力元件在制动部处的外径大于接收部件的第二孔53的内径。所述狭槽的总 体尺寸大于接收部件中的孔58、59的横截面。所述狭槽的深度和总体尺寸使得弹簧元件 66,66'能够回弹地运动到由所述狭槽提供的空间中，达到使得制动部67、67'能够沉陷于 (immersed)所述狭槽提供的空间中的程度。特别地如从图5b)和图5c)中可以看出的，制 动部在接收部件的孔的轴线方向上是不对称的，以便允许压力元件的插入但阻止压力元件 的移除。制动部67、67'具有以倾斜的方式过渡(goes over)到上部中的基本为圆形的基部，所述上部具有与孔58、59的上壁抵接的边缘67a，这样，如图3中所示，一旦制动部咬合 到孔58、59中，制动部就不能在不使用特定工具的情况下被移除。最后，压力元件6具有延伸穿过该压力元件的同轴孔6a，以便允许借助工具接近 头部4。锁定装置的外螺钉7能够拧入接收部件的螺纹支腿中，直到外螺钉7压在压力元 件的上凸缘上，这样使压力元件向下运动直到压力元件压在头部上，以便将头部锁定在接 收部件中。所述外螺钉具有螺纹孔71，内螺钉8能够拧入螺钉孔71中，以便夹紧杆20。骨 锚固装置的部件均由生物相容材料(诸如钛或不锈钢)、生物相容金属合金(例如Ti-M合 金)或者生物相容塑料材料(诸如PEEK)制成。特别地，压力元件6可以由生物相容塑料 材料制成，这样使得弹簧元件容易制造并且具有安全功能。将参照图1至图4以及图6对第二实施例的骨锚固装置进行描述。对与第一实施 例相同的部件将不再进行重复描述。类似的部件具有相同的附图标记。第二实施例与第一 实施例的不同之处仅在于压力元件的设计。如在图6a)至图6c)中可以看出的，压力元件 601与第一实施例的压力元件6的不同之处仅在于制动部670、670'的形状。制动部670、 670'在接收部件的孔的轴线方向上是对称的，以便允许压力元件的插入和移除。在所示的 特定实施例中，制动部成形为球的一部分。由于制动部在向上和向下的方向上是连续的，所 以制动部能够通过压力元件的向下运动咬合到孔58、59中，并且能够通过压力元件的向上 运动被从孔58、59中移除。在接收部件处的凹槽58、59可以制成为较小的尺寸，并且制成 为形状与制动部的形状相适合，这样制动部670、670'能够咬合到凹槽58、59中并且安置 于凹槽58、59中。制动部可以具有任意其它对称形状。将参照图1至图4以及图7对第三实施例的骨锚固装置进行描述。对与第一实施 例相同的部件将不再进行重复描述。类似的部件具有相同的附图标记。第三实施例与第一 实施例的不同之处仅在于压力元件的设计。压力元件602具有通向顶部的狭槽690、690'， 这样弹簧元件660、660'是能回弹地运动到狭槽中的唇缘。通过这种构造，可以增强弹簧元 件的挠性。如同第一实施例中那样，制动部67是不对称的。将参照图1至图4以及图8对第四实施例的骨锚固装置进行描述。对与第一实施 例相同的部件将不再进行重复描述。类似的部件具有相同的附图标记。第四实施例与第二 实施例的不同之处仅在于压力元件的设计。压力元件603不具有带肩部65的加宽的凸缘。 此外，支腿处的狭槽691、691'通向顶部，由此形成作为弹簧元件的弹性唇缘。如同第二实 施例中那样，制动部670、670'是对称的。形成用于所述杆的通道的凹槽620所具有的侧壁 没有伸出到所述杆的上方。因此，压力元件能够与一件式锁定装置一起使用，所述一件式锁 定装置通过作用于压力元件而同时锁定所述杆和头部。根据第四实施例的压力元件容易制 造、具有增强挠性的弹簧元件并且是能移除的。图5至图8中描述的不同的压力元件的特征可以彼此组合，以构造各种其它的压 力元件。下面参照图9a)至图9h)披露用于组装骨锚固装置的工具以及组装步骤。每个步 骤的第一幅图示出在杆的轴线方向上的侧视图，而接下来的第二幅图示出在垂直于杆的轴 线的侧视图。工具90包括基部91，基部91基本为圆柱形，并且所具有的直径允许将该基部 放置到支撑物(例如桌子等)(未示出)上。圆柱形的中间部分92从基部91同轴地延伸。如图9g)中所示，中间部分的外径使得中间部分能够被引入接收部件中。在中间部分处、在 与基部91相对的一端设置有模拟(dummy)杆部93。模拟杆部93具有与杆20相同的直径， 这样模拟杆部93装配到由压力元件6中的凹槽62形成的通道中。模拟杆部93的杆轴线 垂直于基部的圆柱轴线延伸。在步骤1中，如图9a)和图9b)中所示，首先将所述工具放置到支撑物上，使得模 拟杆部93位于顶部。然后，如图9c)和图9d)中所示，将压力元件放置在模拟杆部93上， 其中U形凹槽62面向下。在步骤2中，使已经预组装好的螺钉元件2和接收部件5朝向所 述工具运动，其中接收部件的U形凹槽M面向下并且与模拟杆部93的轴线对准。通过从 顶部(也就是从第二孔5 将螺钉元件引入接收部件中直到头部4坐于座部分52中，而预 先对螺钉元件和接收部件进行预组装。在步骤3中，通过向下按压接收部件，将模拟杆部 93连同压力元件6 —起引入接收部件中。将位于如上所述的压力元件的支腿上的弹簧元 件66、66'按压到狭槽69、69'中，直到到达接收部件中的凹槽58、59中，凹槽58、59允许 弹簧元件展开并允许捕获制动部67，67'。制动部的捕获是听得见的，这样使用者可以确 定压力元件处于正确的位置。借助于所述工具，能够容易地以正确的定向将压力元件插入， 这样压力元件的杆接收凹槽62与接收部件的U形凹槽M对准。此外，通过将弹簧元件接 合到接收部件的凹槽中，将压力元件保持在对准位置。在该位置，头部仍能在接收部件中枢 转。压力元件被牢固地保持，从而压力元件在操作过程中不会从接收部件中掉出，但在施加 夹紧头部的力时，压力元件仍能运动。如前所述，如果使用具有对称的制动部的压力元件，那么可以通过用螺钉元件将 压力元件从接收部件中压出而将压力元件从预组装位置移除。因此，外科医生或任意其它人员可以根据需要在现场容易地预组装合适组合的锚 固元件和接收部件。下面参照图10和图11描述用于将骨锚固装置插入骨中的工具以及该工具的使 用。工具100包括驱动元件101，该驱动元件101在管状的对应保持元件(counter-holding element) 102中能旋转地受引导，所述对应保持元件102固定地连接到手柄103。驱动元件 101包括末端部101'，该末端部101'能与螺钉元件的头部4的凹槽4'接合。驱动元件 101的总体长度使得驱动元件延伸穿过对应保持元件102，并且穿过接收部件5和压力元件 6而进入螺钉元件的头部的凹槽4'中。因此，在骨锚固装置和驱动元件之间形成刚性连 接。对应保持元件102具有能连接到接收部件5的末端部102'。为此，在该末端部设置有 带螺纹的突出部122，该带螺纹的突出部122与接收部件5的支腿上的内螺纹57配合。在 带螺纹的突出部122和末端部102'之间形成肩部123，当将对应保持元件102连接到接收 部件时，肩部123起到止挡部的作用。带螺纹的突出部122具有的长度使得该带螺纹的突 出部122在对应保持元件102连接到接收部件时接触压力元件的上边缘。这阻止压力元件 在螺钉元件插入骨中时对骨施加的反作用力下向上移动。在使用中，在组装好骨锚固装置之后，将接收部件与对应保持元件接合，并且将驱 动元件连接到头部4的凹槽4'。然后，将螺钉元件插入骨中。之后，将工具移除、枢转接 收部件直到接收部件具有正确的定向以便接纳杆。插入连接几个骨锚固装置的杆，并且拧 紧锁定装置，以使得压力元件向下运动从而夹紧头部。然后，通过锁定装置的内螺钉将杆固定。
对于锚固元件而言，可以使用所有类型的锚固元件并且可以与接收部件组合。这 些锚固元件例如是具有不同长度、不同直径的螺钉、空心螺钉(carmulated screws)、具有 不同螺纹形式的螺钉、钉子等。所有类型的接收部件可以特别地与不同的锁定装置一起使用，所述锁定装置例如 一件式锁定装置，所述的一件式锁定装置诸如将杆和头部同时锁定的单个定位螺钉、外螺 母、外帽、卡合锁定装置或其它锁定装置。用于压力元件的弹簧元件的接合凹槽不需要完全 穿透壁，而是可以仅仅设置在内壁处。接收部件的形状不限于所示的实施例。例如，接收部 件可以具有不对称的端部，以允许螺钉元件与一侧成较大的枢转角度。压力元件的形状也不限于所示的实施例。仅举例来说，压力元件可以够造成例如 经由锥形渐缩部和/或可以具有夹紧头部的开槽部分或其它形状而从头部那侧将压力施 加到头部上。还可以想到上面描述的工具的改进实施例。例如，组装工具可以构造成夹紧压力 元件。
权利要求
1.一种骨锚固装置，包括锚固元件O)，所述锚固元件(2)具有头部⑷以及用于锚固在骨中的锚杆(3)；形成为一体件的接收部件，所述接收部件具有用于接收头部(4)的座(5 和用于接收 待连接到锚固元件的杆00)的通道(54)；形成为一体件的压力元件(6，601，602，603)，所述压力元件(6，601，602，603)能在接 收部件中运动以便能够将压力施加到头部上；其中所述锚固元件能相对于所述接收部件枢转，并且能够通过经由压力元件将压力施 加到头部上而以一定的角度被固定，并且其中所述压力元件(6，601，602，60；3)包括弹簧元 件(66，66')，所述弹簧元件(66，66')与接收部件的一部分(58，59)接合，这样所述压力 元件能够被保持在允许锚固元件枢转的位置上。
2.根据权利要求1所述的骨锚固装置，其中所述弹簧元件(66，66')整体地形成于所 述压力元件的壁部分(63，64)中。
3.根据权利要求2所述的骨锚固装置，其中所述弹簧元件阳6，66')由所述壁的通过 狭槽(69，69' ,690,690' ,691,691')间隔开的一部分形成。
4.根据权利要求1至3之一所述的骨锚固装置，其中所述弹簧元件(66，66')包括制 动部(67，67')，所述制动部(67，67')能回弹地沉陷于所述狭槽中，并且所述制动部能够 接合在形成于所述接收部件的内壁处的凹槽(58，59)中。
5.根据权利要求4所述的骨锚固装置，其中所述制动部(67，67')成形为关于所述压 力元件的运动方向不对称，从而允许压力元件组装到接收部件，但是阻止压力元件从接收 部件上拆卸。
6.根据权利要求5所述的骨锚固装置，其中所述制动部(67，67')包括抵靠所述凹槽 (58，59)的壁的边缘(67a)。
7.根据权利要求1至4之一所述的骨锚固装置，其中所述制动部(670)成形为关于压 力元件的运动方向对称，从而允许组装和拆卸压力元件。
8.根据权利要求3至7之一所述的骨锚固装置，其中所述狭槽(69，69')在相对的两 侧是开口的。
9.根据权利要求3至8之一所述的骨锚固装置，其中所述狭槽(690，690')在三侧是 开口的，第三侧优选朝向压力元件的背离所述头部的一侧定向。
10.根据权利要求1至9之一所述的骨锚固装置，其中所述压力元件(6，601，602，603) 具有用于接收所述杆的通道，并且其中所述弹簧元件(66，66')形成于所述通道的至少一 个侧壁(63，64)中。
11.根据权利要求1至10之一所述的骨锚固装置，其中所述接收部件具有第一孔(51) 和第二孔(53)，所述第一孔(51)位于通道(54)的相对侧以便锚固元件的锚杆(3)穿过其 中，所述第二孔(53)位于相对侧用于引入锚杆(3)和头部0)。
12.根据权利要求1至11之一所述的骨锚固装置，其中设置锁定装置(7，8)，所述锁定 装置(7，8)与接收部件配合，以便独立地或同时地锁定头部和杆。
13.一种用于组装根据权利要求1至12之一所述的骨锚固装置的工具，所述工具包括 基部(91)和模拟杆部(93)，模拟杆部能连接到压力元件(6，601，602)。
14.一种使用根据权利要求13所述的工具组装根据权利要求1至12之一所述的骨锚固装置的方法，所述方法包括下述步骤使所述工具位于一个位置上，在该位置模拟杆部位于所述基部的顶部； 将模拟杆部与压力元件连接；将接收部件放置在压力元件上，并且将接收部件压靠在所述基部上，直到弹簧元件 (66，66')与接收部件接合。
15. 一种用于将根据权利要求1至12之一所述的骨锚固装置插入骨中的工具，所述工 具包括驱动元件(101)，所述驱动元件(101)能旋转地连接到对应保持元件(102)，其中所述 驱动元件(101)的尺寸制成为能够延伸穿过所述对应保持元件(10 和接收部件而进入头 部的凹槽)中，所述工具还优选地包括阻止压力元件的脱开运动的止挡部(122， 123)。
全文摘要
提供了骨锚固装置，包括锚固元件(2)，其具有头部(4)及用于锚固在骨中的锚杆(3)；形成为一体件的接收部件，其具有用于接收头部(4)的座(52)和用于接收待连接到锚固元件的杆(20)的通道(54)；形成为一体件的压力元件(6，601，602，603)，其能在接收部件中运动以便能将压力施加到头部上；其中锚固元件能相对于接收部件枢转，并能通过经由压力元件将压力施加到头部上而以一定的角度被固定，压力元件(6，601，602，603)包括弹簧元件(66，66′)，弹簧元件(66，66′)与接收部件的一部分(58，59)接合，这样压力元件能被保持在允许锚固元件枢转的位置上。还提供了用于组装骨锚固装置的工具和方法以及用于将骨锚固装置插入骨中的工具。
文档编号A61B17/92GK102125457SQ20101025650
公开日2011年7月20日 申请日期2010年8月17日 优先权日2009年8月20日
发明者L·比德曼, M·梅尔 申请人:比德曼莫泰赫有限责任两合公司