专利名称：使用杆－板前路系统校正脊柱变形的方法
技术领域：
本发明涉及前路脊柱器械系统(杆-板前路系统)，以使椎骨头端和尾端处的两个脊柱板与杆型前路系统结合。该杆-板前路系统可用于胸腰段和腰椎脊柱侧凸的外科操作及其它需要脊柱稳定的情况。
背景技术：
1969年，Dwyer首次引入了用于前路脊柱融合的脊柱器械。Dwyer系统使用螺钉和弹性索；该系统通过一个椎体对另一个椎体的压制作用仅提供有限的稳定性。弹性索只抵抗拉伸力，并且，Dwyer系统不能提供椎骨间的刚性连接常常导致索或螺钉不适于后续假关节。1976年，Zielke通过用小直径螺纹杆和螺母代替弹性索改进了Dwyer系统，并引入用于校正旋转和防止脊柱后凸的去旋转子。长期以来，已证明在冠状曲率的有效可校正性、通过操作脊柱较短区段校正变形的能力以及其去旋转能力方面，用于处理胸腰段和腰椎脊柱侧凸的Zielke器械方法具有超过Dwyer系统的明显优势。然而，已有报道说，主要由于相对较小直径的杆中缺乏区段刚度，Zielke具有植入物破裂、校正失效、脊柱后凸进程和假关节的高发生率。
随着1989年TSRH引入较大直径的固体杆系统，由于大直径杆的适当外形修整和转动，在装配器械的区段中可产生脊柱前凸。6.4毫米杆的刚度可有超过Dwyer或Zielke纵向元件300％-400％的刚度，可提供足以增加融合速率同时又维持校正而没有外部制动作用。然而，回顾用该器械进行的病例，正面和凹凸面中校正失效的发生率仍然不能接受，虽然比Dwyer和Zielke已有改善。
一些作者描述了在头端和尾端脊椎螺钉的骨-螺钉界面上的明显高的变形。术后早期，由于骨-螺钉界面，尤其是头尾界面的变松，结构刚度的不足很可能会导致单一杆装配区段中的校正失效和脊柱后凸。在术后早期，单一刚性杆可提供足够的稳定性，用于校正变形脊柱。然而，它不能防止每天活动中骨-螺钉界面处绕各个螺钉轴的脊椎转动。原因可能是单一固体杆系统在各椎骨上缺乏两个固定点，尤其是在装配器械区段的最头端和最尾端椎骨。
1996年，Kaneda引入了每个椎骨上具有两个固定点的双杆前路系统(KASS)，用于处理胸腰段和腰椎脊柱侧凸。这似乎解决了上述问题，可防止末端椎骨旋转成脊柱后凸。该技术在应用早期使用效果良好。然而，由于该系统具有高度突出的齿纹且难以应用于严重变形的脊柱，而有一些使用限制。
为了同时具有将单一刚性杆结构植入的相对容易性和每个末端椎骨上具有两个固定点，我们开发了杆-板前路系统以改善单一固体杆前路系统(TSRH)，并使脊柱板固定在装配器械区段的头端和尾端椎骨处。
发明内容
本发明提供一种杆-板脊柱前路器械系统，它具有改进了的单一刚性杆前路系统使脊柱板可固定在装配器械区段的头端和尾端椎骨处。本发明结合了基于杆的前路器械和板器械的优点，以增加骨植入物的强度和稳定性。
图1表示具有杆-板前路系统的胸腰段脊柱。
图1b表示具有杆-板前路系统的胸腰段脊柱。
图2a是如图1b所示本发明一个实施方式L-形脊柱板的俯视图。
图2b是L-形脊柱板仰视图。
图2c是L-形脊柱板的前视图。
图2d是L-形脊柱板的侧视图。
图2e是在图2a中沿1-1线从箭头方向看L-形脊柱板的侧截面图。
图2f是在图2a中沿2-2线从箭头方向看L-形脊柱板的侧截面图。
图3a是本发明中使用的松质骨螺钉的一个实施方式的侧视图。
图3b是具有脊柱板连接的、图3a中骨螺钉的截面图。
图4是图1b中末端椎骨固定的侧截面图，示出了两个螺钉和脊柱板横向部分之间末端椎骨稳定的三角结构。
图5表示具有另一个实施方式的杆-板前路系统的胸腰段脊柱。
图6a是如图5所示本发明一个实施方式矩形脊柱板的俯视图。
图6b是矩形脊柱板仰视图。
图6c是矩形脊柱板的前视图。
图7a是如图5所示本发明一个实施方式一对脊椎卡钉的俯视图。
图7b是脊椎卡钉的仰视图。
图7c是齿纹比图7a少的一对脊椎卡钉的俯视图。
图7d是脊椎卡钉的仰视图。
图8a是如图5所示具有本发明一个实施方式的、锯齿-壁接合的骨螺钉的一个实施方式的侧视图。
图8b是如图5所示具有本发明一个实施方式的、平面-壁接合的骨螺钉的一个实施方式的侧视图。
图9a是如图5所示本发明一个实施方式的锯齿-垫圈的俯视图。
图9b是如图5所示本发明一个实施方式的锯齿-垫圈的仰视图。
图9c是如图5所示本发明一个实施方式的锯齿-垫圈的前视图。
图10表示如图5所示本发明一个实施方式的脊柱板、骨螺钉、垫圈和螺母，示出了脊柱板可以各种角度取向并改变位置以与相邻骨螺钉相匹配而安装于骨螺钉。
图11表示具有类似于图5的另一种杆-板前路系统的胸腰段脊柱。
图12表示具有另一个实施方式的杆-板前路系统的胸腰段脊柱，该前路系统的齿纹比图5所示实施方式的齿纹少。
图13是矩形脊柱板的俯视图。
图13b是矩形脊柱板的仰视图。
图13c是矩形脊柱板的前视图。
图13d是如图12所示具有脊柱板连接的骨螺钉的截面图。
具体实施例方式
本发明具有超过双杆系统的许多优点，包括部件较少和齿纹较低，适合脊柱变形，容易将植入物应用于严重变形的脊柱，容易调节末端椎骨以避免最后一个螺钉盘尾的锲入和/或变性，从胸椎到腰椎都可使用，以及手术时间减少和手术步骤简化。
在优选的实施方式中，本发明包括安装前路脊柱器械来治疗脊柱变形的方法，脊柱具有凸面和凹面，所述方法包括一些步骤在变形凸面上，将两个脊柱板分别连接于头端和尾端椎骨；将杆前路系统固定于凸面的后部。通过单杆前路系统的脊椎螺钉将两个脊柱板结合于最头端和最尾端椎骨；通过压缩、撑开和反旋杆前路系统校正脊椎变形。所述方法还包括在凸面前部，将多个松质骨螺钉通过连接于杆脊柱器械的脊柱板插入头端和尾端椎骨及其相邻椎骨。
该优选方法还可包括连接至少两个椎骨、呈“L”形的脊柱板，脊柱板包括第一末端和第二末端，其中第一末端具有纵向部分和足以跨过两个椎骨的长度。
纵向部分包括细长槽，它具有一系列用于接受螺钉的开口，以使板可结合于椎骨。开口使力传递元件定位在所需椎骨上，并使脊柱板可用于不同尺寸的椎骨。
第二末端具有垂直于纵向部分的横向部分。横向部分在前-后方向与椎骨侧面匹配。在上-下方向，板的厚度变小以避免终板突出并使板紧密贴合骨。横向部分具有前区中的第一孔和后区中的第二孔。第二孔位于上-下方向的中间点，表明脊柱螺钉安全地在中间部位中。第一孔向中心倾斜以使螺钉从后插入，用以避免损伤大动脉和分裂椎体前缘。这种两洞设计方案可在两个螺钉和脊柱板横向部分之间形成椎骨中稳定的三角螺钉结构。可将脊柱板纵向部分和横向部分间的角度设计为80°-100°，以使脊柱板可容纳各种脊柱变形。将脊柱板纵向部分设计成不同长度，以使脊柱板可跨过至少两个椎骨。
底侧面和顶侧面上，脊柱板具有面向椎骨的底侧面。纵向部分中，沿槽形成多个锯齿。锯齿可防止脊柱板相对于椎骨滑动。沿横向取向，脊柱板略微凹陷以与脊椎解剖学结构匹配成最佳解剖学配合，并使前-后方向的结构齿纹最少。在顶面上纵向部分中，槽具有斜削的上缘或外缘部分，它以与松质骨螺钉头部的下圆形表面相同的角度倾斜。斜削的边缘部分中具有多个凹陷，以与松质骨螺钉的下圆形表面相啮合。凹陷可防止螺钉相对脊柱板侧向移动。凹陷具有表面，形成具有与螺头下圆形表面相同包含角度的锥体部分。在横向部分中，前洞具有斜削的上缘部分，以与螺头下圆形表面相同角度倾斜。横向部分的顶侧面沿前-后方向略微凹陷，从而使其与脊椎的解剖学结构相匹配。
松质骨螺钉还包括其上具有松质骨螺纹的骨啮合部分和头部。头部包括下圆形表面和上圆形表面。有一通常为圆柱形的部分将下圆形表面和上圆形表面隔开。螺头还包括工具咬合凹陷。工具咬合凹陷可为任何合适的构型，包括六角形、六叶片状、或任何其它合适的构型。杆前路系统可以是任何合适的单杆前路系统，包括TSRH、CDH、Miami等。
在优选方法的实施过程中，脊柱板也可以是矩形的，通过一对相似的上、下脊椎卡钉连接至少两个椎骨，所述脊柱板包括第一末端和第二末端。第一末端具有第一洞，第二末端具有细长的u形槽。板还包括底侧面(面对螺钉的一侧)和顶侧面(面对垫圈的一侧)。在底侧面上，第一洞具有多个绕洞径向延伸的锯齿，以使板可以各种角度取向固定于松质骨螺钉。在顶侧面上，细长的u形槽具有多个平行锯齿，从而可将脊柱板放置于各种位置中，用以通过矩形锯齿状垫圈而与相邻的骨螺钉相匹配。使用该脊柱板，可将一对相似的上、下脊椎卡钉连接于器械区段的两个末端椎骨。脊椎卡钉具有后洞和前洞。后洞接受前路杆系统的螺钉，而前洞接受脊椎板固定装置的松质骨螺钉。脊椎卡钉为锲形，并能将一对金属张力索通过脊柱螺钉固定于椎骨。卡钉优选包括三个叉一对基本上平行的、垂直错位的叠层后支插入脊椎终板中，所述后支间的平行距离与每侧椎骨很好地匹配。第三叉位于卡钉中心位置以避免损伤大动脉和胸腹器官。卡钉还可包括一对脊柱螺钉接受孔后洞位于两个后卡钉叉之间的中间部分，将脊柱螺钉安全地定位在中间部分。前洞趋向卡钉前部的中心。前洞的几何形状允许前螺钉向后导向，以避免永久性损伤大动脉和分裂椎体前缘。后洞可使后脊椎螺钉向前导向，以避免损伤脊柱索。两洞设计方案可形成两个螺钉和卡钉之间椎骨中稳定的三角螺钉结构。卡钉还包括整合实体和形状略微凸起的锲形叠层桥接部分，以与脊椎解剖学结构匹配成最佳解剖学配合，并使前-后方向的结构齿纹最少。上-前取向部分比两个后叉窄，以避免终板突出，并使板与钴紧密配合。
当模板开始形成用于插入螺钉的洞时，脊椎卡钉可增加螺钉拔拉力，已经表明在防止螺钉迁移和螺钉拔出中非常有效。不同的尺寸和形状可容纳各种解剖学形状的椎骨，以使侧板固定于腰椎或胸椎。
在该优选的方法中，松质骨螺钉通过卡钉前洞接受矩形脊柱板，松质骨螺钉可包括第一末端和第二末端。第一末端具有插入头，其松质骨螺纹从插入头沿第一末端的实体部分延伸。第二末端具有从所述第一末端向外延伸的伸出轴，至少一部分所述伸出轴带有螺纹。伸出轴与第一末端的直径相同。第二末端还包括工具咬合凹陷。工具咬合凹陷可为任何合适的构型，包括六角形、六叶片状、或任何其它合适的构型。第一末端和第二末端之间形成壁接合。在大多数末端松质骨螺钉中的壁接合顶面上存在径向锯齿，但在大多数相邻的末端螺钉中的壁接合顶面是平面。径向锯齿使脊柱板与相邻脊椎螺钉相匹配。
优选方法还可包括矩形锯齿状垫圈是矩形垫圈的实施方式，所述垫圈包括具有多个平行锯齿的底侧表面，它使垫圈可固定于侧板以锁定前螺钉。顶侧表面可以是平面的，用以接受螺母紧固件，垫圈还可包括在垫圈中心位置的孔。矩形脊柱板也可具有足够的长度以覆盖更多椎骨，甚至是从安装有器械之区段的头端椎骨到尾端椎骨。
权利要求
1.一种安装前路脊柱器械来治疗脊椎变形的方法，所述脊柱具有凸面和凹面，该方法包括以下步骤在变形凸面上，将两个脊柱板分别连接于头端和尾端椎骨；将杆前路系统固定于凸面的后部，其中，通过单杆前路系统的脊椎螺钉将第一脊柱板连接于最头端椎骨并将第二脊柱板连接于最尾端椎骨；通过压缩、撑开和/或反旋杆前路系统以校正脊椎变形；以及在凸面前部，将多个松质骨螺钉通过连接于杆脊柱器械的脊柱板插入头端和尾端椎骨及其相邻椎骨。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脊柱板呈″L″形，它连接至少两个椎骨，其中，所述脊柱板包括第一末端和第二末端、面向椎骨的底面和底面；第一末端具有纵向部分和足以跨过两个椎骨的长度，其中，纵向部分包括细长槽，它具有一系列用于接受螺钉的开口，以使板可结合于椎骨；所述开口的构型可使螺钉定位在所需椎骨上，并可容纳不同尺寸的椎骨，沿槽的底部形成许多锯齿，构成可防止脊柱板相对于椎骨活动，槽斜削的上缘或外缘部分与配合松质骨螺钉头部的下圆形表面相贴合；斜削的边缘部分中具有许多凹陷以与松质骨螺钉的下圆形表面相啮合，有效防止螺钉相对于脊柱板侧向移动；凹陷具有表面，形成具有与螺头下圆形表面相同包含角度的锥体部分；第二末端包括横向部分，使用中其构型在前-后方向与椎骨侧面匹配，其中，在上-下方向，板的厚度变小以避免终板突出并使板紧密贴合骨；横向部分包括前区中的第一孔和后区中的第二孔，其中，第二孔位于上-下方向的中间点，第一孔向中心倾斜以使螺钉从后插入，用以避免在使用中损伤大动脉和分裂椎体前缘，在两个螺钉和脊柱板横向部分之间形成椎骨中稳定的三角螺钉结构；底面的形状略微凹陷而与脊椎解剖学结构匹配成最佳解剖学配合，并使前-后方向的结构齿纹最少；以及顶面横向部分形成具有斜削上缘部分的前孔，与螺头的下圆形表面相贴合，并且，横向部分的顶侧面在前-后方面略微凸起，以与脊椎解剖学结构相匹配。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述纵向部分和所述横向部分间的角度为80°-100°。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述纵向部分的长度足以跨过多于两个椎骨。
5.如权利要求1所述的，其特征在于，所述松质骨螺钉包括其上具有松质骨螺纹的骨咬合部分和头部；头部包括下圆形表面和上圆形表面，其中，有一通常为圆柱形的部分将下圆形表面和上圆形表面隔开，头部还包括工具咬合凹陷。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述工具咬合凹陷是六角形或六叶片状。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脊柱板的构型呈矩形，通过一对相似的上和下脊椎卡钉连接至少两个椎骨，所述脊柱板包括第一末端和第二末端，第一末端形成第一洞，第二末端形成细长的u形槽；以及面对螺钉的底侧面和面对垫圈的顶侧面，其中，底面上的洞的周边包括多个绕洞径向延伸的锯齿，以使使用中板可以以多种角度取向固定于松质骨螺钉，并且，顶侧面上细长u形槽的附近具有多个平行锯齿，它们可有效地将脊柱板放置于各种位置中，以通过矩形、锯齿状垫圈来与相邻骨螺钉相匹配。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，将一对相似的上和下脊椎卡钉连接于器械区段的两个末端椎骨，其中，脊椎卡钉形成后洞和前洞；后洞的构型可接受前路杆系统的螺钉，前洞的构型可接受脊椎板固定装置的松质骨螺钉；脊椎卡钉为锲形，并能将一对金属张力索通过脊柱螺钉固定于椎骨，所述卡钉包括所述脊椎卡钉包括两个侧向延伸元件，一个平行于另一个而从卡钉的每一侧延伸，在使用中第一和第二元件间的距离构成为可与椎骨每一侧很好地匹配；所述脊椎卡钉包括垂直于第一和第二元件并位于卡钉的中心位置的第三元件，以在使用中避免损伤大动脉和胸腹器官；所述脊椎卡钉形成构型可接受脊柱螺钉的前孔和后孔，其中，后洞形成在第一和第二元件之间卡钉的中间部分且向卡钉前部的中心倾斜，孔形成部分的构型可使前螺钉向后导向，以避免使用中永久性损伤大动脉和分裂椎体前缘；后孔形成部分的构型可使后脊椎螺钉向前导向，以避免使用中损伤脊柱索；在使用中，前孔和后孔的形状可形成两个螺钉和卡钉之间椎骨中稳定的三角螺钉结构；所述脊椎卡钉包括整合实体和形状略微凸起的锲形叠层桥接部分，构成可与脊椎解剖学结构匹配成最佳解剖学配合，并使前-后方向的结构齿纹最少，上-前取向部分比连接第一和第二元件的部分窄，以在使用中避免终板突出并使板与骨紧密配合。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述脊椎卡钉的形状可固定于腰椎。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述脊椎卡钉的形状可固定于胸椎。
11.如权利要求7所述的方法，所述方法还包括将松质骨螺钉插入通过所述卡钉前洞，所述松质骨螺钉包括第一末端和第二末端，第一末端包括插入头，其松质骨螺纹从插入头沿第一末端的实体部分延伸，第二末端包括从所述第一末端向与插入头相反方向延伸的伸出轴，其中，至少一部分伸出轴带有螺纹、且轴的末端具有工具插入凹陷；以及第一末端和第二末端间形成的壁接合。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述壁接合包括其顶面上的径向锯齿。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述工具插入凹陷为六角形或六叶片状。
14.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述矩形锯齿状垫圈包括具有多个平行锯齿的底侧表面，它们构造成为可固定于侧板、以锁定前螺钉；构成可接受螺母的顶侧表面。
15.如权利要求7所述的方法，所述方法还包括形状可连接至少两个椎骨而无需使用上和下脊椎卡钉的矩形脊柱板，所述板包括具有孔的第一末端部分和形成一系列用于接受骨螺钉的开口的第二末端；其中，沿板的底部形成多个锯齿，开口的底缘被斜削以与松质骨螺钉头部的下圆形表面相贴合。
16.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一和第二元件各终结于错位叠层后支，构成能在使用中插入脊椎终板。
17.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述后孔接受前路杆系统的螺钉，而所述前孔接受用于固定脊椎板的松质骨螺钉，其中，脊椎卡钉呈锲形并能将一对金属张力索通过脊柱螺钉固定于椎骨；其中，第一和第二元件位于卡钉的中心位置，以避免在使用中损伤大动脉和胸腹器官；后孔位于卡钉板后部的拐角部分，而前孔趋向后部并位于卡钉板的前部，前孔的几何形状可使前螺钉向后导向，以避免永久性损伤大动脉和分裂椎体前缘；后孔可使后脊椎螺钉向前导向，以避免在使用中损伤脊柱索；在使用中，两个洞的设计形成两个螺钉和卡钉之间椎骨中稳定的三角螺钉结构；以及整合实体和形状略微凸起的锲形叠层桥接部分，以与脊椎解剖学结构匹配成最佳解剖学配合，并使前-后方向的结构齿纹最少。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述卡钉尺寸可固定于腰椎。
19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述卡钉尺寸可固定于胸椎。
全文摘要
一种治疗脊椎变形的前路器械方法，涉及组合脊柱杆前路系统和一个或多个固定于器械区段的头端和尾端椎骨的脊柱板。用前路杆系统通过压缩、撑开和反旋来治疗变形。将两个脊柱板分别固定于头端和尾端椎骨，以防止末端椎骨旋转形成脊柱后凸。将多个松质骨螺钉通过连接于杆脊柱器械的脊柱板插入头端和尾端椎骨及其相邻椎骨，在末端椎骨上形成几个固定点以防止植入失败和校正失效。
文档编号A61BGK1849098SQ200480025452
公开日2006年10月18日 申请日期2004年9月3日 优先权日2003年9月4日
发明者H·张, C·E·约翰斯顿二世, W·A·皮尔斯, R·B·阿什曼 申请人:Sdgi控股股份有限公司