多轴骨锚固装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种多轴骨锚固装置，其包括：骨锚固元件，具有待锚固在骨中的柄部，和头部；接收部件，联接到柄部并且配置成可枢转地接收头部，并且具有用于接收杆的通道和中心轴线（C）；压力元件，布置在接收部件中并且配置成将压力施加到头部上以将头部锁定在接收部件中；可插入通道中的锁定元件，包括顶端和面对压力元件的底端；其中压力元件具有可变形部分；其中，当锁定元件在中心轴线（C）的方向上推进到通道中时，首先锁定元件接触压力元件，导致夹紧头部的载荷施加到压力元件，其后锁定元件接触压力元件使得可变形部分变形并且锁定元件与杆接触并且夹紧杆。
【专利说明】多轴骨锚固装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种特别用于脊柱或外伤手术中的多轴骨锚固装置。该多轴骨锚固装置包括骨锚固元件，所述骨锚固元件具有待锚固在骨中的柄部，和头部。头部可枢转地保持在接收部件中并且可以通过经由压力元件将压力施加到其上而固定在一定角度。使用接收部件，骨锚固元件可以联接到稳定杆，所述稳定杆放置到接收部件的通道中并且可以由锁定元件固定。压力元件包括可变形部分。当将锁定元件推进到通道中时，首先，锁定元件接触压力元件，导致夹紧头部的载荷施加到压力元件，并且其后锁定元件接触压力元件使得可变形部分变形并且锁定元件与杆接触并且夹紧杆。使用这样的锁定元件，可以使用具有接合锁定元件的单驱动部分的工具以顺序方式固定头部和杆。
【背景技术】
[0002]US2003/0100896A1描述了一种多轴骨锚固装置，其中在一个实施例中当上紧锁定元件时使用整体锁定元件同时锁定头部和杆。
[0003]US7, 972，364描述了一种用于将杆固定在骨锚固装置的杆接收部件中的锁定组件，所述锁定组件包括第一锁定元件和第二锁定元件。使用第一锁定元件和第二锁定元件，骨锚固元件的头部和杆可以使用具有两个驱动部分的工具独立地地锁定。
[0004]US8, 088，152B2描述了一种包括至少一个骨螺钉的矫形保持系统，所述至少一个骨螺钉具有头部和可枢转地安装在其上的螺纹柄部。夹紧元件安装在头部中，所述夹紧元件可以从螺纹柄部的上侧压靠在螺纹柄部上，并且因此相对于头部固定螺纹柄部。保持杆布置在头部的插口中。此外，夹紧装置设在头部的上侧，借助于所述夹紧装置，夹紧元件和保持杆压入头部中使得螺纹柄部和保持杆相对于头部固定就位。夹紧装置包括在夹紧装置的致动期间移位到夹紧位置的弹性可变形压力元件。使用这样的配置，当致动夹紧装置时，压力元件首先抵靠夹紧元件并且由此将可枢转螺纹柄部在头部上固定就位，同时保持杆保持自由可移位。仅仅当进一步致 动夹紧装置时，压力元件弹性地变形，由此抵靠在保持杆并且将保持杆固定就位。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种改进的多轴骨锚固装置，其提供简化的操作以及头部和杆的可靠固定。
[0006]该目的由根据权利要求1所述的多轴骨锚固装置实现。在从属权利要求中给出更多的改进。
[0007]该多轴骨锚固装置允许仅仅使用具有单驱动部分的单个工具以顺序方式将骨锚固元件的头部锁定在接收部件中并锁定杆。通过该顺序的锁定机构能够首先锁定或至少初步夹紧头部并且其后夹紧杆并且最后锁定杆和头部。而且，可以执行头部和杆的完全锁定并且其后可以松动杆的固定以执行杆的调节。
[0008]由于仅仅需要具有单驱动部分的单个工具和整体的加载元件执行这些步骤，因此便于锁定组件的使用。
[0009]该多轴骨锚固装置仅仅包括少量部件。压力元件和锁定元件可以与现有的接收部件一起使用。因此，现有的接收部件可以升级为带有顺序锁定机构以允许独立的头部和杆固定。具有顺序锁定机构的该多轴骨锚固装置的部件的数量与其中同时锁定头部和杆的多轴骨锚固装置的部件的数量相同。
[0010]压力元件和锁定元件相对容易制造。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]本发明的更多特征和优点将借助于附图从实施例的描述变得明显。
[0012]图1显示根据第一实施例的多轴骨锚固装置的透视分解图。
[0013]图2显示处于已组装状态的根据第一实施例的多轴骨锚固装置的透视图。
[0014]图3显示根据第一实施例的多轴骨锚固装置的压力元件的仰视透视图。
[0015]图4显示图3中所示的压力元件的俯视图。
[0016]图5a显示压力元件的横截面图，该截面沿着图4中的线A-A获得。
[0017]图5b显示图5a的一部分的放大图。
[0018]图6显示根据第一实施例的多轴骨锚固装置的锁定元件的侧视透视图。
[0019]图7显示图6的锁定元件的俯视图。
[0020]图8显示锁定元件的横截面图，该截面沿着图7中的线B-B获得。
[0021]图9显示具有插入杆的多轴骨锚固装置的横截面图，其中在锁定元件的第一构型中在垂直于杆轴线的平面中获得该截面。
[0022]图1Oa显示如图9中的多轴骨锚固装置的横截面图，其中锁定元件处于第二构型。
[0023]图1Ob显示图1Oa的一部分的放大图。
[0024]图1la显示如图9中的多轴骨锚固装置的横截面图，其中锁定元件处于第三构型。
[0025]图1lb显示图1la的一部分的放大图。
[0026]图12显示根据第二实施例的多轴骨锚固装置的透视分解图。
[0027]图13显示根据图12的多轴骨锚固装置的压力元件的俯视图。
[0028]图14a显示沿着图13中的线C-C的图13的压力元件的横截面图。
[0029]图14b显示图13的一部分的放大图。
[0030]图15显示根据第二实施例的多轴骨锚固装置的锁定元件的仰视透视图。
[0031]图16显示根据第二实施例的锁定元件的横截面图。
[0032]图17显示具有插入杆的根据第二实施例的多轴骨锚固装置的横截面图，其中在垂直于杆轴线的平面中获得该截面并且锁定元件处于第一构型。
[0033]图18a显示根据第二实施例的多轴骨锚固装置的横截面图，其中锁定元件处于第
二构型。
[0034]图18b显示图18a的一部分的放大图。
【具体实施方式】
[0035]在图1和2中显示了根据第一实施例的多轴骨锚固装置。它包括锚固元件1，该锚固元件具有带螺纹部分的柄部2和头部3。头部3具有球形外表面部分，并且在其与柄部2相对侧，具有用于与工具接合的凹陷4。提供接收部件5以用于将骨锚固元件I联接到杆
6。在接收部件5中，布置压力元件7以将压力施加到骨锚固元件的头部3上。
[0036]参考图1和2以及图9至12，接收部件5具有顶端51和底端52并且具有大致圆柱形构造，具有延伸通过顶端和底端的纵轴线C。与纵轴线C同轴，提供从顶端51延伸到离底端52预定距离处的腔孔53。在底端52，提供开口 54，所述开口的直径小于腔孔53的直径。同轴腔孔朝着开口 54缩窄，例如带有为头部3提供容座的球形部段55。然而，部段55可以具有任何其它形状，例如圆锥形，其保证头部3可枢转地保持在接收部件5中的功能，类似于球窝接头。
[0037]接收部件5还包括在顶端51开始并且在底端52的方向上延伸的U形凹陷56。借助于U形凹陷，形成朝着顶端51敞开并且限定用于接收杆6的通道的两个自由腿部57、58。邻近顶端51，具有内螺纹59的部分设在腿部57、58的内表面处。在所示的实施例中，内螺纹59是具有大致水平的上和下螺纹牙侧的平螺纹(flat screw)。任何其它螺纹形状可以用于内螺纹59，然而，减小或消除腿部的张开的螺纹形状是优选的。在具有内螺纹59的部分之下，腔孔53包括为下述的压力元件7的一部分的膨胀提供空间的稍微扩大部分53a。
[0038] 如图1和图3至5中所示，压力元件7具有大致圆柱形构造，具有顶端71和底端72以及圆柱轴线C，该圆柱轴线延伸通过两个端部并且在压力元件的安装状态下与接收部件5的纵轴线C相同。
[0039]压力元件布置在接收部件中使得它的顶端71朝着接收部件5的顶端51定向并且底端72朝着接收部件的底端52定向。压力元件7包括邻近底端72的第一圆柱形部分73，所述第一圆柱形部分具有的外径略小于接收部件的腔孔53的内径使得压力元件可以从顶端51引入接收部件5中。邻近底端72，设有与骨锚固元件I的头部3的球形外表面部分配合的球形凹陷74。同轴通孔75延伸穿过压力元件，允许用工具(未显示)接近螺钉头部。圆柱形部分73的与底端72相对的端部具有缘边73a，大致圆柱形凹陷76从所述缘边在底端72的方向上延伸。凹陷76的尺寸使得杆6可以插入其中并且在其中被引导。
[0040]两个直立壁77、78设在缘边73a上，所述直立壁的自由端形成压力元件7的顶端71。壁77、78具有的高度与凹陷76 一起形成用于插入杆的通道，其中通道的深度大于杆的直径。因此，当插入杆时，压力元件的顶端71在杆的表面之上延伸。壁77、78为大致圆柱形，具有的圆柱轴线是压力元件7的圆柱轴线。每个壁77、78由大致平行于圆柱轴线C的纵向狭缝77a、78a分成两个壁部分。压力元件在壁77、78的区域中的外径略小于压力元件在圆柱形部分73中的外径。因此，当压力元件插入接收部件的腔孔53中并且壁77、78位于腔孔53的部段53a中时，在腔孔部段53a的内壁和壁77、78之间有间隙79。狭缝77a、78a使壁77、78相对于压力元件7的圆柱形部分73弹性地可变形。这意味着壁77、78可以径向向外弯曲并且弹性地返回到它们的直立位置。因此，壁形成压力元件的可变形部分。邻近顶端71，壁部分77、78包括为下面描述的锁定元件提供抵靠部的倾斜内边缘78b。倾斜例如可以是相对于中心轴线C的大约45°。
[0041]将参考图1和6至8描述锁定元件8。锁定元件8是整体件。在所示的实施例中，它是固定螺钉(set screw)。锁定元件具有顶端81和底端82，当锁定元件插入接收部件5的腿部57、57之间时所述底端面对压力元件7。锁定元件的外螺纹83与接收部件5的内螺纹59配合。同轴凹陷84设在底端82处。需要说明的是凹陷84可以被省略和/或可以提供同轴通孔。邻近顶端81，存在用于工具的接合部分85，所述接合部分例如可以形成为具有纵向凹槽的凹陷、形成为六角形或其它多边形凹陷、梅花形(torx-shaped)凹陷或者可以具有使它适合作为接合部分的任何其它形状。因此，使用接合部分85，锁定元件8具有用于驱动工具的单驱动部分。
[0042]邻近底端82，存在圆柱形部分87，该圆柱形部分具有的外径仅仅略小于壁77、78之间的压力元件的内径使得圆柱形部分87可以在壁77、78之间延伸。在圆柱形部分87和外螺纹83之间，存在圆锥形部分88，该圆锥形部分具有的圆锥角选择成使得它对应于壁77,78的倾斜边缘77b、78b的倾斜角。圆锥形部分88在轴向上的尺寸大于壁部分77、78的倾斜边缘77b、78b的尺寸，使得当圆锥形部分88与倾斜边缘77b、78b接合时，锁定元件朝着压力元件的移动保持倾斜边缘77b、78b和圆锥形部分88在一定长度上接触。
[0043]骨锚固装置的部件由生物相容材料制造，例如生物相容金属或金属合金，或者由生物相容塑料材料制造，生物相容金属或金属合金例如钛、不锈钢、镍钛合金，例如镍钛诺(nitinol)，生物相容塑料材料例如PEEK (聚醚醚酮)。部件可以全部由相同材料或不同材料制造。
[0044]在使用中，通常预组装接收部件5和锚固元件I以及压力元件7使得头部3可枢转地保持在接收部件5的容座55中并且压力元件7放置在头部上。通常，至少两个多轴骨锚固装置应当经由杆6连接。在将骨锚固元件I插入骨中之后，通过相对于头部枢转接收部件来对准接收部件5然后插入杆6。
[0045]将参考图9至Ilb说明锁定步骤。首先，如图9中所示，将锁定元件8插入接收部件中，锁定元件的底端82面对杆6。然后进一步拧入锁定元件8直到它的圆柱形部分87延伸到壁77、78之间的空间中并且锁定元件的圆锥形部分88抵靠壁77、78的倾斜边缘77b、78b。将锁定元件8进一步推进到接收部件中从而将压力元件7压靠在头部3上，如图1Oa和IOb中所示。借助于此，头部3被夹紧在相对于接收部件5的可调节角位置并且借助于摩擦保持在该位置。头部可以仅仅稍微被夹紧或几乎完全被锁定。
[0046]然后，如图1la和Ilb中所示，锁定元件的进一步推进导致锁定元件8从压力元件7受到的反作用力。当圆锥形部分88压在倾斜边缘77b、78b上时壁77、78径向向外弯曲，由此将壁77、78移动到存在于壁部分和腔孔部段53a的内壁之间的间隙79中(参见图1la和Ilb中的箭头)。这允许锁定元件8的底端82更深地移动到杆所安放的通道中并且最后接触并锁定杆。通过该步骤，整个多轴骨锚固装置被锁定。
[0047]能够在不松动头部的锁定的情况下校正杆的位置。为此，拧回锁定元件8直到杆6变得可移位。这由于压力元件7的可变形壁77、78的弹性而成为可能。甚至能够完全去除锁定元件8并且执行整个多轴骨锚固装置的修正。
[0048]将参考图12至18b描述多轴骨锚固装置的第二实施例。第二实施例与第一实施例的区别在于压力元件和锁定元件的设计。与第一实施例相同的部件和部分具有相同的附图标记并且将不重复它们的描述。
[0049]压力元件7’具有顶端71和底端72以及从顶端71延伸到底端72的大致圆柱形部分73’。
[0050]U形凹陷76’从顶端71延伸到离底端72 —定距离处。U形凹陷76’的深度大于杆的直径使得当插入杆6时，压力元件的顶端71在杆的表面之上延伸。小同轴圆柱形凹陷76a、76b分别从顶端71延伸到由U形凹陷76’形成的通道的侧壁中。凹陷76a、76b有助于使压力元件7’的上部分可变形。在离两个侧壁的顶端71—定距离处，设有相对于中心轴线C在横向或圆周方向上延伸的外表面中的槽口 107a、107b。槽口 107a、107b的轮廓为大致V形，g卩，槽口的宽度朝着外表面增加。这使压力元件7’的上部分以这样的方式弹性地可变形使得在轴向上压缩凹陷76’的侧壁导致侧壁的高度的减小。
[0051]根据第二实施例的锁定元件8’与第一实施例的锁定元件的区别在于它仅仅包括离开螺纹部分83突出的圆柱形突起87，。圆柱形突起87，具有比锁定元件的螺纹部分83小的直径，使得在螺纹部分的端部形成与压力元件7的顶端71接触的环形抵靠部108。
[0052]在使用中，如图17中所示，当锁定元件8’插入接收部件中并且朝着压力元件7’推进时，环形抵靠部108与压力元件的顶端71接触。锁定元件8’的进一步推进将压力元件压靠在头部3上使得头部3通过摩擦被夹紧。由于当压力元件将头部3压入容座5中时锁定元件8’从压力元件受到的反作用力，锁定元件8’的进一步推进将抵靠部108压靠在压力元件7’的顶端71上。由此，由槽口 107a、107b形成的可变形部分变形并且槽口缩窄。因此，锁定元件8’的圆柱形部分87’与杆6的表面接触并且压在杆上以固定杆。
[0053]为了校正杆的位置，可以稍微拧回锁定元件以使杆再次可移位。由于压力元件7’的可变形部分的弹簧功能，作用于头部3将头部3保持就位的压力仍然存在并且头部保持夹紧。锁定元件8’的最后上紧锁定整个组件。
[0054]前述实施例的各种修改是可想到的。特别地，可变形部分也可以由安装到压力元件的上端上的弹性元件实现。在这样的情况下，可以通过选择具有特定弹簧力的元件调节夹紧力。另外，所描述的不同实施例的特征可以彼此之间组合。
[0055]对于该多轴骨锚固装 置可以使用包括可枢转地接收在接收部件中的骨锚固元件的任何已知的多轴骨锚固装置。特别地，可以使用这样的骨锚固装置，其中骨锚固元件从接收部件的底端引入接收部件中。头部不需要具有球形。它也可以具有可以用于将枢转运动限制到单平面的平化部分。接收部件可以在特定内部不同地形成。接收部件也可以具有倾斜下缘以允许向特定方向的扩大枢转角。对于骨锚固元件，可以使用具有或不具有套管的任何已知的骨锚固器，例如螺钉、钉。
[0056]锁定元件和接收部件之间的连接不必是螺纹连接，其它连接是可能的，例如卡口连接。
【权利要求】
1.一种多轴骨锚固装置，包括: 骨锚固元件(1)，所述骨锚固元件具有待锚固在骨中的柄部(2)，和头部(3); 接收部件(5)，所述接收部件联接到所述柄部并且配置成可枢转地接收所述头部，并且所述接收部件具有用于接收杆(6)的通道(56)和中心轴线(C)； 压力元件(7、7’)，所述压力元件布置在所述接收部件中并且配置成将压力施加到所述头部上以将所述头部锁定在所述接收部件中； 可插入所述通道中的锁定元件(8、8’)，所述锁定元件包括顶端(81)和面对所述压力元件的底端(82); 其中所述压力元件(7、7’ )具有可变形部分(77、78 ;76’、107a、107b);并且 其中，当所述锁定元件(8、8’)在所述中心轴线(C)的方向上推进到所述通道中时，首先所述锁定元件(8、8’)接触所述压力元件(7、7’)，导致夹紧所述头部(3)的载荷施加到所述压力元件， 并且其后所述锁定元件(8、8’)接触所述压力元件(7、7’)，使得所述可变形部分(77、78 ;76’、107a、107b)变形并且所述锁定元件与所述杆接触并且夹紧所述杆(6)。
2.根据权利要求1所述的多轴骨锚固装置，其中所述可变形部分(77、78;76’、107a、107b)弹性地可变形。
3.根据权利要求1或2所述的多轴骨锚固装置，其中所述压力元件(7)包括通道以接收所述杆，并且其中所述压力元件的所述通道的至少一个侧壁(77、78 ;76’ )包括所述可变形部分。
4.根据权利要求3所述的多轴骨锚固装置，其中当所述杆安放于所述压力元件的通道中时所述压力元件的通道的所述侧壁(77、78 ;76’)在所述杆(6)的表面之上延伸，并且其中优选地所述可变形部分(77、78 ;76’、107a、107b)形成于所述侧壁的每一个上。
5.根据权利要求1至4之一所述的多轴骨锚固装置，其中所述可变形部分(77、78)包括在大致平行于所述中心轴线(C)的方向上延伸的至少一个狭缝(77a、78a)，使所述可变形部分可变形。
6.根据权利要求1至5之一所述的多轴骨锚固装置，其中所述可变形部分包括在大致横向于所述中心轴线(C)的方向上延伸的至少一个槽口(107a、107b)。
7.根据权利要求1至6之一所述的多轴骨锚固装置，其中所述锁定元件(8)包括倾斜表面部分(88)，并且所述压力元件(7)包括与所述压力元件的倾斜表面部分(88)接触的相应倾斜表面部分(77b、78b )，使得当所述锁定元件(8 )朝着所述压力元件(7 )推进时生成使所述可变形部分(77、78)变形离开所述中心轴线的递增力。
8.根据权利要求1至7之一所述的多轴骨锚固装置，其中所述可变形部分(76’、107a、107b)是所述压力元件(7’ )的一部分，当所述锁定元件(8’ )压靠在其上时其变形，使得在所述锁定元件和所述压力元件之间的轴向上的距离减小。
9.根据权利要求1至8之一所述的多轴骨锚固装置，其中所述可变形部分(77、78；76’、107a、107b)整体地形成于所述压力元件(7、7’ )中。
10.根据权利要求1至9之一所述的多轴骨锚固装置，其中所述锁定元件(8、8’)是整体件。
11.根据权利要求1至9之一所述的多轴骨锚固装置，其中所述锁定元件(8、8’)是固定螺钉。
12.根据权利要求1至11之一所述的多轴骨锚固装置，其中所述锁定元件的底端(82)包括表面部分(78b、108)，在所述锁定元件不接触所述杆的情况下所述表面部分与所述压力元件(7、7’)接触。
13.根据权利要求12所述的多轴骨锚固装置，其中所述表面部分(108)为环形。
14.根据权利要求1至13之一所述的多轴骨锚固装置，其中所述接收部件(5)包括顶端(51)和底端(52)，腔孔(53)从所述顶端延伸到所述底端，并且其中所述接收部件的用于所述杆的所述通道由邻近所述顶端具有大致U形横截面的凹陷(56)形成。
15.根据权利要求14所述的多轴骨锚固装置，其中由所述凹陷(56)形成两个敞开腿部(57、58)，并且其中与所述锁定元件(9)上的外螺纹(93)配合的内螺纹(59)设在所述腿部上。
16.根据权利要求14或15所述的多轴骨锚固装置，其中所述压力元件(7、7’)设在所述腔孔(53、53a)中，并且其中所述压力元件相对于所述腔孔(53、53a)尺寸确定成使得大致在所述可变形部分(77、78 ;76’、107a)的位置处，在所述压力元件和所述腔孔的内壁之间有间隙(79)。
【文档编号】A61B17/70GK103479418SQ201310223683
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年6月6日 优先权日:2012年6月11日
【发明者】L·比德尔曼, B·菲舍尔 申请人:比德尔曼技术有限责任两合公司