专利名称：螺钉头沿轴向分两部分的骨螺钉的制作方法
技术领域：
本发明涉及按权利要求1前序部分所述的接骨术骨固定用的骨螺钉以及涉及按权利要求23所述接骨术的骨固定装置。
由先有技术已知在人体或动物体内断骨内部固定的不同装置。
在内部固定脊柱或脊柱部分的情况下，这些装置往往主要由借助螺纹锚固在要连接的各脊椎体椎骨内的椎骨螺钉和一个或多个沿脊柱方向延伸并必须与椎骨螺钉能牢固连接的纵向支架组成。为稳定地锚固整个植入物，椎骨螺钉必须一方面牢牢地旋入椎骨内以及另一方面与纵向支架刚性连接。椎骨螺钉的螺钉头与纵向支架之间的连接通常借助夹紧机构实现，夹紧机构必须在椎骨螺钉相对于纵向支架有不同夹角时均能实现稳定地连接。这种夹紧连接必须是可拆卸的，以便在脊柱区内没有大的组织切口的情况下能重新取出整个植入物。
在其他的内部骨固定中也经常需要在骨螺钉与板或支架之间牢固连接。在这种情况下也必须允许骨螺钉相对于板或支架有不同的偏角，与此同时不影响连接的稳定性。
由US 5466237 BYRD已知这样一种用于脊椎体内部固定的在骨锚固螺钉与稳定杆之间的连接。这种已知的发明有一个带螺钉头的骨锚固螺钉，螺钉头在其面朝螺钉杆的那一侧设计成球截层状以及在末端设计为凸的。螺钉的球截层状部分支承在锚固件的孔内，此孔有一个凹的朝螺钉杆方向的收缩段，所以在骨螺钉与锚固件之间形成球铰状连接。若此球铰状连接通过拧紧一个压在置入锚固件内的纵向支架上的螺帽而锁止在锚固件上，则其结果是将纵向支架压在螺钉头末端凸的部分上，并因而将螺钉头锁定在锚固件内。
在末端为凸的螺钉头的情况下存在这样的危险，即，用于在螺钉头内插入螺丝起子的装置，例如设在中央的内六角，减少了压在螺钉头上的纵向支架与螺钉头之间的接触面积。
本发明成功地解决了这一问题。本发明的目的是制造一种具有分成两部分的螺钉头的骨螺钉，其中，螺钉头的下部与螺钉杆牢固连接，以及，螺钉头的上部在植入骨螺钉后可与此下部连接。以此方式可以使凸的螺钉头表面在与其他植入件例如纵向支架的接触区内设计为光滑的，由此可以在螺钉头上部与纵向支架之间形成点接触。借助于按本发明的装置可以在骨螺钉与锚固件之间建立连接，这种连接允许在螺钉轴线与锚固件之间有不同的夹角，而且是稳定的。
本发明为达到提出的目的通过一种有权利要求1特征的用于接骨术骨固定的骨螺钉以及通过一种有权利要求23特征的用于接骨术骨固定的装置。
本发明其他有利的设计在从属权利要求中说明其特征。
按本发明的骨螺钉包括一根与纵轴线同心锚固在骨或骨部分内的螺钉杆和一个同样同心的沿轴向分成两部分的螺钉头。螺钉头在螺钉杆一侧的下部的直径大于螺钉杆的直径。此下部在螺钉杆一侧设计为球截层状的。螺钉头的上部可插在下部上或可借助压配合、锥形连接、螺纹连接或卡口连接与下部和螺钉杆连接。
在按本发明的骨螺钉优选的实施形式中，螺钉头的下部与螺钉杆是一体的。但在其他实施形式中，下部也可以设计为单独的部分，例如设计为圆环状盘片，它可通过相应的销钉在螺钉杆上移动，在螺钉头的上部固定时被夹紧在螺钉头上部与螺钉杆之间。
螺钉头下部的直径优选地在8与10mm之间，而螺钉杆的直径优选地在5与6mm之间。
按本发明的骨螺钉另一种实施形式，分成两部分的螺钉头下部设计为圆盘状。这种设计为圆盘状下部的厚度优选地在1与2mm之间。优选地这种下部的边设计为有棱角的，以及有一下棱边用于支靠在有弯曲表面的孔壁上。由此可实现线接触。
螺钉头的上部末端可设计成凸的，尤其是球状或半球形的。
按本发明的骨螺钉可根据实施形式用于在接骨术的固定装置内部固定骨或骨部分，以及例如可用于将骨或骨部分固定在骨板上或还可用于在脊柱固定装置内部固定脊锥体。
按本发明用于接骨术骨固定的装置包括至少一个有一根锚固在骨或骨部分内的螺钉杆和一个螺钉头的骨螺钉以及至少一个固定体，固定体用于稳定地固定骨或骨部分。固定体有至少一个用于安装骨螺钉的孔，此孔穿过固定体并包括一个朝螺钉杆一侧的端部收缩的凹的区域。螺钉头的下部是球截层状或圆盘状的，其中直径尺寸确定为使下部可在孔凹的区段内在骨螺钉纵轴线与孔中心线之间有不同夹角的情况下均被置于支靠着孔壁。螺钉杆一侧有平的表面的盘片状下部的结构可以在骨螺钉与固定体之间实现线接触，在拧紧螺钉时上述平面支靠在孔凹的壁上。
在按本发明的装置的一种实施形式中，此装置用于在脊柱固定系统内部连接纵向支架与设计为椎骨螺钉的骨螺钉。固定体设计为安装头，它用于连接纵向支架与椎骨螺钉。除了穿过安装头用于安装椎骨螺钉的通孔外，附加地加工有一个横向于安装头中心线延伸朝螺钉头一侧的端部开口的用于安装纵向支架的通道。此外，此装置还包括夹紧机构，它可在螺钉头一侧的端部可拆式地与安装头连接，并用于在安装头内部固定纵向支架和椎骨螺钉。通孔包括一个凹的朝螺钉杆一侧的端部收缩的区段，所以椎骨螺钉的螺钉头可在通孔凹的区段内在螺钉轴线与孔中心线之间有不同夹角的情况下被置于支靠在通孔的壁上。
在按本发明设备的另一种实施形式中，螺钉头下部有一直径d以及凹的区段设计为球状并有一直径D，其中D＝d。不过在圆盘状下部的情况下采用这种设计螺钉轴线相对于在固定体内的孔的中心线只可能是小的夹角，因为要不然只能在部分圆周上获得线接触。为了在圆盘状下部的情况下有更大的夹角，恰当的是设计具有一直径D的凹的区段，此时D＞d。在这种情况下比值d∶D在0.5与1.0之间，优选地在0.85与0.95之间选择。此外，螺钉头的直径应选择为使骨螺钉斜置时螺钉头不贴靠在孔壁上并由此限制骨螺钉的倾斜位置。
在按本发明装置的又一个实施形式中，凹的区段设计为球截层状，此球截层有一半径X以及凹的区段的直径为D，所以X≥D。D/2与X之比在0.5与1.0之间，优选地在0.85与0.95之间。
螺钉头末端凸的上部在按本发明装置的一种特殊的实施形式中设计为球状或半球形。在这里球状上部的中心可与球截层的球心重合。在纵向支架与椎骨螺钉之间连接装置的情况下，这种设计的优点在于，夹紧在螺钉头与夹紧机构之间的纵向支架即使在椎骨螺钉斜置时也能同心于中心线地压在螺钉头上。
凸的螺钉头沿轴向分成两部分，其中螺钉头在末端的上部可拆地与下部连接，此下部与螺钉杆是一体的。采用这种两部分的设计，尤其可以更方便地设用于在螺钉杆内插入螺丝起子的装置，例如内六角或内螺纹。此外，在下部的中央设例如内六角时，纵向支架与螺钉头之间的支靠并不因在植入骨螺钉后安装上部而受影响。
在圆盘状下部的情况下，下部的边优选地尤其在螺钉杆一侧的下侧设计为有棱角的，所以形成一个下棱边，它确定了与凹的区段的线接触。
凹的区段的直径D和下部的直径d优选地在8-10mm之间。在圆盘状下部的情况下，下部的厚度优选地为1-2mm。
螺钉杆的外径优选地为5-6mm。
采用本发明获得的优点主要是，基于按本发明的骨螺钉设计，凸的螺钉头表面在与其他植入部分例如纵向支架的接触区内是光滑的，以及此接触区不因用于安装螺丝起子的装置而受损害。按本发明的装置的优点在于安装骨螺钉用的孔的设计以及有螺钉头下部的骨螺钉的设计，螺钉头下部规定用于支靠在孔凹的区段内，所以在设计为圆盘状下部的情况下可获得一种线接触，在装置固定时这种线接触导致骨螺钉与固定体之间牢固的连接。在可变形的孔壁的情况下，由于这种线接触还可在下部与孔壁之间形成形封闭连接。
下面借助局部示意表示的多种实施例更详细地说明本发明及本发明的进一步发展。
其中
图1按本发明由多部分组成的骨螺钉一种实施形式的视图；图2按本发明由多部分组成的骨螺钉另一种实施形式的视图；图3按本发明由多部分组成的骨螺钉再一种实施形式的视图；图4按本发明由多部分组成的骨螺钉再一种实施形式的视图；图5平行于按本发明装置的一种实施形式的纵向支架的剖面；以及图6横向于纵向支架通过图5所示按本发明装置的实施形式的剖面。
图1表示按本发明分成两部分的骨螺钉14优选的实施形式。骨螺钉14包括与螺钉纵轴线3同心的螺钉杆1和沿轴向分成两部分的螺钉头2，后者由在螺钉杆一侧的下部4及在末端的上部5组成。螺钉杆1用于将骨螺钉锚固在骨或骨的部分内。下部4在螺钉杆一侧设计为凸的并有一球截层状支承面26。下部4与螺钉杆1是一体的。上部5与螺钉杆4之间的连接是压配合连接。在上部5上加工有同心于螺钉纵轴线3的销钉24，它可插入螺钉杆1内的一个同心于螺钉纵轴线3的孔25中。为了将螺钉杆1旋入骨或骨部分内，在下部4上加工有一同心于纵轴线3的内六角16，内六角16的板手宽度应选择为，使内六角16的侧面17不接触销钉24。上部5沿轴向在一侧设计为球状，所以组合后的螺钉头2由于此上部5末端设计为凸的。
图2表示了按本发明分成两部分的骨螺钉14另一种实施形式。此骨螺钉14包括同心于螺钉纵轴线3的螺钉杆1和沿轴向两部分组成的螺钉头2，后者由在螺钉杆一侧的下部4和在末端的上部5组成。螺钉杆1用于将螺骨钉锚固在骨或骨部分内。下部4设计为有棱角的并在螺钉杆一侧有一带下棱边6的平的支承面7。下部4与螺钉杆1是一体的。上部5与螺钉杆4之间的连接是锥形连接。在上部5上加工一同心于螺钉纵轴线3的锥形销钉8，它可固定在螺钉杆1内的一个与螺钉纵轴线3同心并有内圆锥10的孔9中。为了将螺钉杆1旋入骨或骨部分内，在下部4上加工一同心于纵轴线3的内六角16，内六角16的板手宽度选择为，使内六角16的侧面不接触锥形销钉8。
图3表示按本发明分成两部分的骨螺钉14的另一种实施形式，它与图2所示实施形式的差别仅在于，上部5与螺钉杆1之间的连接是螺纹连接。在上部5上加工有同心于螺钉纵轴线3的螺纹销钉11，它可旋入螺钉杆1上的一个带内螺纹13与螺钉纵轴线3同心的孔12中。在这里，下部4与螺钉杆1也是一体的。内六角16沿轴向贯穿下部4，而带内螺纹13的孔12在螺钉杆1在下部一侧的端部处才开始。此外，在上部5上制有两个或多个平行于螺钉纵轴线3定向的表面15，作为用于借助适用的螺丝起子旋入螺钉杆1的两个外面。也可以用外四方或外六角代替两个外面。
图4表示按本发明分成两部分的骨螺钉14的另一种实施形式，它与图3所示实施形式的差别仅在于，上部5与螺钉杆1之间的连接是卡口连接。在上部5上加工一同心于螺钉纵轴线3具有沿径向伸出的销子19的销钉18，销子19可卡入一与螺钉纵轴线3同心具有槽21的孔20内，其中槽21有一个平行于螺钉纵轴线3延伸的部分22以及一个在孔20内沿周向延伸的部分23。
图5和6表示按本发明装置的一种实施形式，它用于在脊柱固定系统内部连接纵向支架27与椎骨螺钉28。此装置包括一具有一根同心于其螺钉纵轴线3锚固在骨内的螺钉杆1和一个螺钉头2的椎骨螺钉28、一个有中心线30的安装头29和夹紧机构31，安装头29用于连接纵向支架27与椎骨螺钉28。夹紧机构31基本上有螺帽的形状，它借助内螺纹32可旋在邻接安装头29在螺钉头一侧的上侧33的外螺纹34上，并用于在安装头29内部固定纵向支架27和椎骨螺钉28。
螺钉头2分成两部分并有上部5和下部4，它们的连接按图1至4所述的实施形式设计。上部5沿轴向在一侧设计为部分球状，部分球体的顶点35处于螺钉纵轴线3上并构成椎骨螺钉28在螺钉头一侧的端部。
安装头29有在螺钉头一侧的上侧33、在螺钉杆一侧的下侧、同轴于中心线30穿透安装头29用于安装椎骨螺钉28的通孔37，以及除此以外还有一个横向于中心线30延伸朝上侧33方向开口用于安装纵向支架27的通道38。以此方式可将纵向支架27从上侧33那里装入开口的通道38内，并可借助于夹紧机构31按可拆的方式固定在那里。
通孔37包括一个凹的朝下侧36收缩的区段39，在图示的按本发明装置的实施形式中它设计为球截层状的。
分成两部分的螺钉头2有同心的圆盘状下部4，它有直径d。凹的区段39设计为曲率半径X的球状并朝上侧33汇入直径为D的圆柱段内。在图示的按本发明装置的实施形式中，曲率半径X与圆柱段的半径相等，即X＝D/2。同样在图示的实施形式中，下部4的直径d小于圆柱段的直径D，即d＜D。下部4和凹的区段39的这种尺寸设计，可以使下部4在通孔37的凹的区段39内在螺钉纵轴线3与中心线30之间处于不同夹角的情况下都能被置于支靠在通孔37的壁40上。
权利要求
1.接骨术骨固定用的骨螺钉(14；28)，包括一根与螺钉纵轴线(3)同心锚固在骨或骨部分内的螺钉杆(1)和一个螺钉头(2)，其特征为骨螺钉(14；28)沿轴向分成多个部分，其中至少螺钉头(2)沿轴向是两部分组成的并包括一个在螺钉杆一侧的下部(4)以及一个在末端的可与此下部(4)和/或螺钉杆(1)连接的上部(5)。
2.按照权利要求1所述的骨螺钉(14；28)，其特征为上部(5)可以与下部(4)和/或螺钉杆(1)可拆式地连接。
3.按照权利要求1或2所述的骨螺钉(14；28)，其特征为下部(4)与螺钉杆(1)是一体的。
4.按照权利要求2或3所述的骨螺钉(14；28)，其特征为上部(5)可借助锥形连接与螺钉杆(1)连接。
5.按照权利要求2或3所述的骨螺钉(14；28)，其特征为上部(5)可借助螺纹连接与螺钉杆(1)连接。
6.按照权利要求2或3所述的骨螺钉(14；28)，其特征为上部(5)可借助卡口连接与螺钉杆(1)连接。
7.按照权利要求1至6之一所述的骨螺钉(14；28)，其特征为下部(4)在螺钉杆一侧设计为凸的。
8.按照权利要求7所述的骨螺钉(14；28)，其特征为下部(4)在螺钉杆一侧设计为球截层状的。
9.按照权利要求1至6之一所述的骨螺钉(14；28)，其特征为下部(4)设计为圆盘状的。
10.按照权利要求9所述的骨螺钉(14；28)，其特征为下部(4)的边设计为有棱角的并有一下棱边(6)。
11.按照权利要求1至10之一所述的骨螺钉(14；28)，其特征为上部(5)设计为凸的，以及上部(5)的顶点在末端与螺钉纵轴线(3)相交。
12.按照权利要求11所述的骨螺钉(14；28)，其特征为上部(22)设计为球状的。
13.按照权利要求12所述的骨螺钉(14；28)，其特征为上部(5)设计为半球形。
14.按照权利要求1至13之一所述的骨螺钉(14；28)，其特征为下部(4)的直径d在8-10mm之间。
15.按照权利要求9至14所述的骨螺钉(14；28)，其特征为下部(4)的厚度为1-2mm。
16.按照权利要求1至15之一所述的骨螺钉(14；28)，其特征为螺钉杆(1)的外径为5-6mm。
17.按照权利要求1至13之一所述的骨螺钉(2)，其特征为下部(4)的直径d在4-6mm之间。
18.按照权利要求17所述的骨螺钉(2)，其特征为下部(4)的厚度为0.5-1mm。
19.按照权利要求17或18所述的骨螺钉(2)，其特征为螺钉杆(1)的外径为3-5mm。
20.按照权利要求1至19之一所述的骨螺钉(14；28)，其特征为它用于在接骨术固定装置内部固定骨或骨的部分。
21.按照权利要求20所述的骨螺钉(14；28)，其特征为它用于在骨板上固定骨或骨的部分。
22.按照权利要求20所述的骨螺钉(2)，其特征为它是一个椎骨螺钉(14；28)并用于在脊柱固定装置内部固定脊椎体。
23.人造骨的骨固定用的装置包括至少一个按照权利要求1至22之一所述的骨螺钉(14；28)，其特征为A)它除此以外还包括至少一个板状、棱柱状或圆柱状固定体(41)，固定体有至少一个具有中心线(30)用于安装骨螺钉(14；28)的孔(37)、一个在螺钉杆一侧的下侧(36)以及一个在螺钉头一侧的上侧(33)，其中B)孔(37)包括一个凹的朝下侧(36)缩小的区段(39)；以及C)下部(4)的直径d按这样的方式确定，即，使下部(4)可在孔(37)凹的区段(39)内在螺钉纵轴线(3)与中心线(30)之间有不同夹角的情况下均被置于支靠在孔(37)的壁(40)上。
24.按照权利要求23所述的装置，其特征为A)骨螺钉(14；28)是一个具有凸的螺钉头(2)的椎骨螺钉(14；28)；B)固定体(41)是一个具有中心线(30)的安装头并除此以外有一个横向于中心线(30)延伸朝上侧(33)开口用于安装一纵向支架(27)的通道(38)；以及C)此装置附加地包括夹紧机构(31)，它从上侧(33)以可拆的方式可与安装头(29)连接并用于在安装头(29)内部固定纵向支架(27)和椎骨螺钉(14；28)。
25.按照权利要求23或24所述的装置，其特征为下部(4)有直径d以及凹的区段(39)设计为球状和有直径D，其中D＝d。
26.按照权利要求23或24所述的装置，其特征为下部(4)有直径d以及凹的区段(39)设计为球状和有直径D，其中D＞d。
27.按照权利要求26所述的装置，其特征为比值d∶D在0.5与1.0之间。
28.按照权利要求27所述的装置，其特征为比值d∶D在0.85与0.95之间。
29.按照权利要求26至28之一所述的装置，其特征为凹的区段(39)设计为球截层状，其中球截层有半径X以及X≥D/2。
30.按照权利要求29所述的装置，其特征为比值D/2∶X在0.5与1.0之间。
31.按照权利要求30所述的装置，其特征为比值D/2∶X在0.85与0.95之间。
32.按照权利要求23至31之一所述的装置，其特征为凹的区段(39)的直径D和下部(4)的直径d在8-10mm之间。
33.按照权利要求23至32之一所述的装置，其特征为固定体(41)是一块有至少一个用于骨螺钉(14)的通孔的骨板。
全文摘要
本发明涉及骨螺钉(14;28),它包括一根与螺钉纵轴线(3)同心锚固在骨内的螺钉杆(1)和一个螺钉头(2)。骨螺钉(14;28)设计为沿轴向分成多个部分。至少螺钉头(2)沿轴向由两部分组成,并包括一个在螺钉杆一侧的下部(4)和一个在末端的可与此下部(4)和/或螺钉杆(1)连接的上部(5)。本发明还涉及一种接骨术骨固定用的装置,它具有至少一个这种骨螺钉(14;28)。此装置包括A)至少一个板状、棱柱状或圆柱状固定体(41),它有至少一个具有中心线(30)用于安装骨螺钉(14;28)的孔(37)、一个在螺钉杆一侧的下侧(36)和一个在螺钉头一侧的上侧(33)。本发明的特征还在于,B)孔(37)包括一个凹的朝下侧(36)方向缩小的区段(39);以及,C)下部(4)的直径选择为使下部(4)可在孔(37)凹的区段(39)内在螺钉纵轴线(3)与中心线(30)之间有不同夹角的情况下均被置于支靠在孔(37)的壁(40)上。
文档编号A61B17/86GK1361675SQ99816794
公开日2002年7月31日 申请日期1999年7月7日 优先权日1999年7月7日
发明者罗伯特·弗里戈, 罗伯特·费鲁斯 申请人:库尔斯恩蒂斯股份公司