包括设计运动阻力的脊柱植入物枢轴连接和应用方法

专利名称：包括设计运动阻力的脊柱植入物枢轴连接和应用方法
包括设计运动阻力的脊柱植入物枢轴连接和应用方法
背景
纵向构件例如脊柱棒(spinal rods),经常用于脊柱疾病的外科治疗中， 所述疾病例如退行性椎间盘疾病、椎间盘突出症、脊柱侧凸或其他曲度异常 和骨折。使用不同类型的外科治疗。在某些情况下，脊柱融合术显示出抑制 椎体之间的相对运动。在其他情况下，动态植入物用于保护椎体之间的运动。 对于任一类型的外科治疗，纵向构件可被附至两个或更多椎骨的外部，不论 其在椎骨的后侧、前侧或外侧。在其他实施方式中，纵向构件被附至椎骨而 不使用动态植入物或脊柱融合术。
纵向构件可提供促进脊柱融合手术后骨融合的稳定的刚性柱。进一步地， 纵向构件可在较宽的区域上改变应力方向以远离损坏或缺陷的区域。并且， 刚性纵向构件可将脊柱恢复至其正确排列。在某些情况下，挠性纵向构件可 以是适当的。挠性纵向构件可提供其他优势，例如增加椎间构件上的负荷， 当骨移植物愈合发生时降低应力转移至邻近的椎骨部分(vertebral elements),并且一般性地平衡强度与弹性。
常规地，使用刚性夹紧装置将纵向构件紧固于椎骨构件。从它们在紧固 之前可调整的意义上讲，这些夹紧装置可以是多轴的。但是， 一旦被紧固， 夹紧装置被锁定在适当位置。外科医生可能希望植入挠性棒系统，并且有更 大的自由来控制枢轴点或枢轴旋转运动的性质。目前，外科医生可能只能在 刚性和挠性纵向构件之间进行选择，其可能不一定提供所期望的灵活度。
概述
于此公开的说明性实施方式是针对枢轴旋转连接件，其连接椎骨构件至 纵向构件。通过将锚(固定器，anchor)头定位在主体的腔内，锚被枢轴连 接至主体。主体也可包括槽，其也定位在主体内并且与腔轴向排列。槽可布 置在腔的对侧。中间部件可分离槽和腔。纵向构件可被安置在槽内，并且定 位器施加力以将纵向棒保持在槽内。应用于纵向构件的保持力可从锚分离。 腔可在多种尺寸之间调整，其对锚相对于主体的枢轴旋转运动施加不同的阻 力。调整可在手术过程之前或过程中进行。根据一种或更多的实施方式，插 入不同的部件至腔内可获得变化的旋转阻力。根据一种或更多的实施方式，
7将螺纹部件枢轴旋转到主体内或主体上可产生或多或少的转动干扰或转动阻 力。
枢轴旋转连接件可包括压縮元件，其包含在腔内并形成接受区域以容纳 锚的头部。压縮元件可延伸至槽内接触纵向构件，以便当纵向构件被紧固在 槽内时，纵向构件使压縮元件移位接触锚定头。主体可包括可变形的侧壁， 其可在紧固件可插入至腔的第一种状态和压縮元件和紧固件保持在腔内的第 二种状态之间移动。压縮元件可以是单独的构件或者可以被加工成主体的一 部分。在后者的方式中，当被纵向构件移位接触锚定头时，压縮元件可以是 弹性可变形的、塑性可变形的或可从主体上分开的。
附图简述


图1A和1B是根据一种或多种实施方式的枢轴旋转头(pivoltinghead) 组件的透视图，其包括附至脊柱的纵向构件；
图2A和2B是根据一种实施方式，连接至锚定构件的枢轴旋转头的透视
图3是根据一种实施方式，连接至锚定构件并紧固纵向构件的枢轴旋转 头的侧部剖视图； .
图4是根据一种实施方式，与枢轴旋转头应用的锚定构件的透视图5A-5D是根据其它实施方式，枢轴旋转头与其中插入的锚定构件和磨 损构件的顶部剖视图6A和6B是根据一种实施方式，与枢轴旋转头应用的磨损构件的透视
图7是根据一种实施方式，与枢轴旋转头应用的组装的锚定构件和磨损 构件的侧视图，包括局部剖视图8是根据一种实施方式，枢轴旋转头与其中插入的锚定构件和磨损构 件的侧部剖视图9是根据一种实施方式，组装的枢轴旋转头与约束于其中的锚定构件 和磨损构件的侧部剖视图IO是根据一种实施方式，枢轴旋转头的底部区域的详细剖视图11是根据一种实施方式，枢轴旋转头和可与枢轴旋转头应用的各种磨 损构件的侧部剖视图12是根据一种实施方式，组装的枢轴旋转头与约束于其中的锚定构件 和磨损构件的侧部剖视图；图13是根据一种实施方式，枢轴旋转头的底部区域的详细剖视图； 图14是根据一种实施方式，枢轴旋转头的底部区域的详细剖视图； 图15是根据一种实施方式，可与枢轴旋转头应用的干扰扣环的详细剖视
图16是根据一种实施方式，连接至锚定构件的枢轴旋转头的透视图； 图17是根据一种实施方式，组装的枢轴旋转头与约束于其中的锚定构件
和磨损构件的侧部剖视图18是根据一种实施方式，组装的枢轴旋转头与约束于其中的锚定构件
和磨损构件的侧部剖视图19是根据一种实施方式，与枢轴旋转头应用的磨损构件的透视图； 图20是根据一种实施方式，组装的枢轴旋转头与约束于其中的锚定构件
和磨损构件的侧部剖视图21是根据一种实施方式，组装的枢轴旋转头与约束于其中的锚定构件
和磨损构件的侧部剖视图22A和22B分别是根据一种实施方式，枢轴旋转头与其中插入的冠状
构件的分解和未分解侧部剖视图23是根据一种实施方式，连接至锚定构件的枢轴旋转头的下透视图； 图24是根据一种实施方式，连接至锚定构件的枢轴旋转头的上透视图； 图25是根据一种实施方式，枢轴旋转头与保持其中的冠状构件和锚定头
的侧部剖视图26A和26B是根据一种实施方式，枢轴旋转头与保持其中的可偏转冠 状构件和锚定头的侧部剖视图27A和27B是根据一种实施方式，枢轴旋转头与保持其中的可偏转冠 状构件和锚定头的侧部剖视图；和
图28A-D说明示例性处理步骤，根据一种实施方式，冠状构件和锚定头 通过该步骤可以保持在枢轴旋转头中。
详述
本文公开的各种实施方式是针对枢轴旋转机构和方法，用于在脊柱植入 中紧固纵向构件。各种类型的纵向构件被预期，包含可在多个椎体之间紧固 的脊柱棒。图1A和1B显示另一种类型的纵向构件15，其被紧固在骶骨S和 椎骨构件V(即L5)之间。在一种实施方式中，纵向构件15是挠性构件，例如 树脂或聚合物混合物。某些挠性非金属纵向构件15由例如PEEK和UHMWPE的
9材料构成。其它类型的挠性纵向构件15可包括编织金属结构。在一种实施方 式中，纵向构件15是刚性或半刚性的，并且可用金属制造，包含例如不锈钢、 钴-铬、钛和形状记忆合金。进一步地，纵向构件15可以是直的、弯曲的或 沿它的长度包括一个或多个弯曲部分。
在图1A和1B中，应用根据本文提供教导的枢轴旋转头10的一种实施方 式，纵向构件15被紧固至椎骨构件V。在所示的实施方式中，纵向构件15 被紧固至鞍座16，鞍座16在带有紧固构件12的枢轴旋转头10内。图1A和 1B显示的紧固构件12的特征是扣断驱动构件(snap-off driving member) 14。驱动构件14与紧固构件12—体化形成，并允许外科医生驱动紧固构件 12至接触纵向构件15以获得某种安装扭矩。大于该扭矩，驱动构件14将断 开，从紧固构件12上分离。以这种方式，紧固构件12可提供所期望的夹紧 力以紧固纵向构件15。
图1A显示了通过中线标记X确定的枢轴旋转头10的第一定位。作为对 比，图1B显示第二位置，其表示骶骨S与椎骨V之间的不同空间关系。与图 1A比较，图1B内的椎骨V显示出相对于骶骨S的某些量的角度和扭转移位。 因此，在中线标记Y的确定的第二定位中图示说明枢轴旋转头IO。枢轴旋转 头IO可提供部分或全部的这种旋转。图1A和1B提供的图示显示，枢轴旋转 头10作为在椎体V和骶骨S之间连接的脊柱植入物的一部分。应该理解，枢 轴旋转头IO可以用在单独连接至椎体V的构造中。进一步地，椎骨移植物可 被解释成普通植入物，其被连接至脊柱的任何或所有部分，包含骶骨、椎体 和颅骨。 '
图2A和2B显示连接至锚定构件18的枢轴旋转头10的说明性实施方式 的透视图。锚定构件18的头32被枢轴连接到枢轴旋转头10的底部部分34。 在一种实施方式中，锚定构件18包括螺纹，用于插至椎骨构件V，如图1A 和1B所示。在一种实施方式中，锚定构件18是椎弓根螺钉。示范性鞍座16 包括相对的竖直部分，其形成U形槽，纵向构件15放置于该槽中。支持面 24形成U形槽的底部。在一种实施方式中，支持面24弯曲以基本上匹配定 位于鞍座16内的纵向构件15的半径。在支持面内的孔26提供接近驱动部件， 用于将锚定构件18插至椎骨构件V。
在图2A中，显示枢轴旋转头10沿中线标记X与锚定构件18基本对准。 在图2B中，显示锚定构件18相对于枢轴旋转头10枢轴转动。即，显示枢轴 旋转头IO仍与中线标记X对准，而显示锚定构件18与中线标记Y对准。在 图2B中实现的枢轴旋转头10相对于锚定构件18的枢轴转动移位通过铰接机
10构被提供，其在图3提供的剖面图中更加清晰可见。
图3显示把持不同类型纵向构件28的枢轴旋转头10的剖面图。在这种 实施方式中，纵向构件28是脊柱棒。脊柱棒28被紧固在带有紧固构件12的 鞍座16内。在所示的实施方式中，紧固构件12是外螺纹固定螺丝，虽然其 他类型的紧固构件，例如外螺纹帽和螺母可使用。在所示的实施方式中，铰 接机构40被配置于在鞍座16之下，通常与中央轴X对准。铰接机构40包括 锚定构件18的锚定头32,其被枢轴连接至枢轴旋转头10的底部部分34中 的磨损构件30。由于锚定头32被设定成在磨损构件30内转动，磨损构件30 和锚定头32的外表面可以用抗磨损材料制造。某些适合的例子可包括硬化金 属、碳化钛、钴铬、聚合物和陶瓷。
在其他实施方式中，抗磨损层可被涂布至锚定头32和磨损构件30之上。 在一种实施方式中，磨损构件30可一体化形成至底部部分34中或形成底部 部分34的一部分。在一种实施方式中，磨损构件30可使用生物相容性粘合 剂例如PMMA或其他已知粘合剂被结合至底部部分34。在这些可选的实施方 式中，底部部分34中与锚定头32接触的部分可用抗磨损层涂布。涂布方法 —一包括例如气相沉积、浸渍涂布、扩散结合和电子束焊接，可用于在相似 或不同的基底上涂布上述材料。扩散结合(diffusion bonding)是能够连接 宽范围的金属和陶瓷组合的固态连接方法。该方法可在多种持续时间、应用 压力、结合温度和热应用方法中应用。结合通常在固相形成，并且可在真空-或保护气氛中进行，通过辐射、感应、直接或间接电阻加热来加热。电子束 焊接是熔焊方法，其中高速电子束被应用于被连接材料。电子动能产生的工 件熔体通过撞击被转化为热。压力不必应用，虽然经常在真空中焊接以阻止 电子束的散射。
铰接机构40在空间和功能上孤立于在紧固构件12、棒28和支持面24 之间应用的夹紧力(见图2A， 2B)。也就是说，由于由紧固构件12施加的压 力不传输至铰接机构40,锚定构件18在本文公开的各种实施方式提供的滑 动阻力的影响下，绕中央轴X旋转。以此方式，铰接机构40不但在空间上孤 立于紧固构件12,而且在物理学上也孤立于紧固构件12所提供的力。
图4显示示范性锚定构件18的锚定头32的透视图。锚定头32包含驱动 部件42，其允许外科医生将锚定构件18附至椎骨V。在所示的实施方式中， 显示六边凹陷驱动部件42。其他类型的驱动部件42可以是适当的，包含例 如缝、星形、Torx和十字形部件。驱动部件42可通过显示在图2A、 2B和3 中的孔26而进入。
11在图4说明的实施方式中，锚定头32是基本上球形的，以使锚定构件18
相对于枢轴旋转头IO进行多轴枢轴旋转。在其他实施方式中，锚定头32具 有其他形状，以允许在较少方向上运动。例如，圆盘状锚定头32可提供在所 期望平面内的运动。图5A、 5B和5C说明这些可选实施方式中的一些。具体 地，图5A-5D是根据显示于图3的剖面线V-V的顶部剖面图。图5A显示一种 实施方式，其中锚定头32和磨损构件30如前所述基本上是球形。应用这种 构造，枢轴旋转头IO可绕多个轴枢轴转动，包含图5A所示的轴A、 B、 C和 D。锚定头32还可绕垂直于页面的轴旋转。图5B显示可选的实施方式，其中 锚定头32A和磨损构件30A是基本上圆盘状。如上述公幵，这一构造可允许 绕轴B的枢轴旋转运动，而不是包含轴A在内的其他轴。图5C描述另一种实 施方式，其特征为至少两个不同的球半径Rl、 R2。这种构造可提供锚定头32B 绕轴A和B相对于磨损构件30B旋转的不同阻力。图5C显示出半径Rl和R2 的略微显著的差异，尽管在实践中，相当小的差异可产生所期望的结果。图 5D描述与图5C所示相似的另一种实施方式，但在锚定头32C和磨损构件30C 之间有限定量的间隔33。因此，锚定头32C也可绕垂直于页面的轴相对于磨 损构件30C进行限定量的旋转。注意的是，间隔33可如所述被配置在锚定头 32C和磨损构件30C之间，或配置在磨损构件30C和底部部分34C之间，或 这两种配置，以便提供有限的旋转。
图6A显示根据一种实施方式的磨损构件30的透视图。如所述，磨损构 件30是圆柱形状，并且包含在顶面50和底面52之间延伸的外表面44和内 表面46。通常地，内表面46被制造成匹配螺纹锚定构件18的锚定头32的 形状。外表面44可被按期望设置以便配合在图3所示枢轴旋转头10的底部 部分34内。在一种实施方式中，外表面44基本上是圆柱形。示范性磨损构 件30还包含缺口48。在本实施方式中，缺口 48可用于展开磨损构件30，展 开量足以在锚定构件18的锚定头32上滑动磨损构件30。
图6B显示根据另一种实施方式的磨损构件30f的透视图。磨损构件30f 由可在分线(parting line) 49处连接的可分离的两半47组成。另外，磨 损构件30f的形状被制成与图6A显示的磨损构件30相似。就是说，磨损构 件30f包含在顶面50和底面52之间延伸的通常为圆柱形的外表面44和内表 面46。虽然没有明确要求，但两半47是可分离的并且可彼此互为镜像。可 选地，或另外，虚线描述的分线49A可平行于顶面50和底面52延伸，以将 磨损构件30f分为四部分，或分为顶部和底部两半。磨损构件30f可如期望 或需要，沿不同平面被分裂并分为不同数目的部件。基本上，分裂的磨损构件30f可以被分离，以在磨损构件30f和锚定构件18插入枢轴旋转头10之 前，在锚定构件18的锚定头32上组装磨损构件30f 。通过在组装中消除弯 曲磨损构件30f的需求，可分离的磨损构件30f可用实质上刚性的抗磨材料 制造，包含例如陶瓷、金属合金或相对无弹性的合成物。可分离的磨损构件 30f也可用弹性材料制造。进一步地，
磨损构件30在图7中显示安装在锚定头32上。图7还显示磨损构件30 和锚定头32的相关尺度。尺度L代表锚定头32在其最宽点的宽度。宽度可 包括直径、球形直径或其他线性尺度。尺度M和N分别代表磨损构件30的顶 部50和底部52的内部宽度。值得注意的是，尺度L大于M也大于N。因此， 如图7所示，缺口 48使锚定头32配合在磨损构件30内。
图8显示组装的磨损构件30和锚定构件18，其插入枢轴旋转头10的底 部部分34中。通过在箭头标记F方向上变形下缘56，将锚定构件18和磨损 构件30保持在底部部分34内。变形步骤可使用各种技术进行，包含但不限 于机械挤压、模锻和摆辗成形(orbital forming)。摆辗成形(或摆辗锻造) 是冷金属成形方法，在这过程中，工件(在本情况下是底部部分34)在上模 和下模之间转换。该方法的特征是，这些模的一个或其他相对于其他模而旋 转，其间施加压力。由于工件上的这种旋转运动，得到的局部力可在相对低 的压力水平下实现高度变形。完全组装的枢轴旋转头10显示于图9。在此图 中，底部部分34的下缘56被成形加工以限制磨损构件30和锚定构件18。
图10显示底部部分34下缘56的详图。用于在磨损构件30之下和围绕 磨损构件30形成下缘56的成形技术可被控制，以便产生具有对运动的期望 预定阻力的枢轴旋转头10。虚线标记INT1和INT2描述控制部件之间的干扰 量并由此控制运动阻力量的这种能力。如果希望有较大量的运动阻力，下缘 56可被变形较大量，如虚线标记INT2所示。虚线INT1显示的较小量的变形 可产生较小的运动阻力。在一种实施方式中，下缘56被成形以产生非常大的 运动阻力，使得对于所有实施目的，枢轴旋转头10被固定。在范围(印ectrum) 的相对端，下缘56被成形以仅仅使相关部件(底部部分34、磨损构件30和 锚定头32)彼此接触或彼此非常接近。在这种实施方式中，枢轴旋转头IO自 由旋转，对运动阻力很小或没有阻力。在这些极限之间的点(如虚线INT1所 示)，所期望量的干扰可产生希望的运动阻力。
对运动的阻力可用标准扭矩单位测量，例如英寸-盎司或其他度量单位。 作为被成形的部件，可测量的运动阻力可被标记在枢轴旋转头IO外部，以提 供给外科医生枢轴旋转头10的相对挠性的指示。这种标记可以字母数字标志提供，如图2A和2B中字母T所代表的。标记可被冲压——不论是用墨水还 是金属变形，雕刻或以其他方式显示在枢轴旋转头10上。
在底部部分34、磨损构件30和锚定头32之间的干扰通常会有助于较大 量的运动阻力。因此，可根据尺寸选择部件以提供所期望的运动阻力。例如， 图11显示枢轴旋转头10，其包含由尺度Dl部分定义的底部部分34。这个尺 度D1大约相当于磨损构件30b、 30c和30d的外部尺度，其也显示于图IO。 但是，每个磨损构件30b-d具有略微不同的外部尺度D2-D4。作为实例，磨 损构件30b的特征是最大的外部尺度D2。磨损构件30c的特征是最小的外部 尺度D3，磨损构件30d在其间的某处，外径为D4。为了这种讨论，推测内表 面46对所有三个磨损构件30b-d是相同的。在可选的实施方式中，内表面 46可用不同尺寸制造，以产生与锚定构件18锚定头32的不同干扰量。在可 选的实施方式中，内表面46和外表面44可在磨损构件30间变化。也就是说， 不同磨损构件30可具有不同的厚度。在可选的实施方式中，头32的枢轴旋 转运动的阻力可由具有不同摩擦系数的材料提供。
对于图11所示的实施方式，当磨损构件30c用于枢轴旋转头10时，其 将引起最小的干扰量。相反，当磨损构件30b用于枢轴旋转头IO时，其将引 起最大的干扰量。 一旦部件组装，可测量的枢轴旋转头10的运动阻力即可测 定。如上所述，这种测量的运动阻力可标记在枢轴旋转头10的外部，以便为 外科医生提供枢轴旋转头10的相对挠性的指示。
图12显示枢轴旋转头10a的可选实施方式。剖面图显示了用于在底部部 分34a中保持磨损构件30和锚定构件18的可选技术。在这种实施方式中， 扣环(snap ring) 58被插入磨损构件30之下的底部部分34a的底部。扣环 58可有效地在枢轴旋转头10a内保持磨损构件30和锚定构件18。扣环58周 围区域的详图显示于图13。值得注意的是，在这种实施方式中，扣环58作 为屏障以阻止磨损构件30脱离，但不有助于其他部件(30、 32、 34)之间的任 何干扰。
在图14显示的可选的实施方式中，扣环158可有助于枢轴旋转头10b的 总运动阻力。如图12和13所示的实施方式，扣环158被配置成配合在底部 部分34b内。但是，扣环158的内部部分被略微修改，以产生与磨损构件30e 的干扰。在这种实施方式中，磨损构件30e被略微修改，以包含圆形下部外 角60，以促进扣环158的插入。扣环158的截面详图显示于图15中。
示范性扣环158包括底面64、顶面66和外表面62，每个都被设定成配 合在枢轴旋转头10b的主体部分34b内。保持表面(retainig surface) 68
14进一步作用以保持磨损构件30e在枢轴旋转头10b中。扣环158还包含干扰 表面70，其接触磨损构件30e以产生力G(图14所示)，所述力将磨损构件 158压向锚定头32。压力G产生抵抗锚定头32相对于磨损构件30e的枢轴旋 转运动的干扰。包含不同干扰表面72和74的扣环158可被选择用于按期望 产生或多或少的干扰。 一旦扣环158i被组装以保持和压縮磨损构件30e，即 可测定枢轴旋转头10b的可测量运动阻力。如上所述，这种可测量的运动阻 力可被标记在枢轴旋转头10b的外部，给外科医生提供枢轴旋转头10b的相 对挠性的指示。
图16和17说明枢轴旋转头10c的可选实施方式。在这种实施方式中， 运动阻力可设定为在内部操作。枢轴旋转头10c底部部分34C包含一个或多 个调整构件76，其允许外科医生调整磨损构件30和锚定头32之间的干扰量。 进一步地，根据提供多少个调整构件76，外科医生能够就不同轴不同地调整 这一干扰量。在说明的实施方式中，共具有四个调整构件76，它们被配置成 彼此分开大约90度。可提供更多或更少的调整构件76。并且，在一种实施 方式中，调整构件76之一基本上沿纵向构件15所位于的方向排列。例如， 在所示的实施方式中， 一个调整构件76基本上平行于支持面24。在一种实 施方式中，调整构件76基本上横向于这个支持面。在所示的实施方式中，调 整构件76是固定螺丝钉，其可被拧入以产生图17所示的压力H。在另一种 实施方式中，调整构件76可以是钉。压力H可产生增加的干扰量，其也可产 生更大运动阻力。
在一种实施方式中，可使用锁定构件77保持调整构件76。锁定构件77 的尺寸和定位可用以阻止调整构件76从底部部分34C脱离。在一种实施方式 中，锁定构件77的尺寸和定位可用以维持由调整构件76进行的所期望的压 縮。锁定构件77可与用于Z印hirTM颈椎板的锁定机构相似，该锁定机构可从 Medtronic, Spinal & Biologies Divisionin, Memphis, TN， USA获得。适 用于本实施方式锁定构件77的其他实例在共同转让的2004年6月17提交的 美国专利申请序列号10/870， 026和2005年6月10提交的美国专利申请序列 号11/150,506中公开，每个申请的内容通过引用完整并入本文。
图18显示枢轴旋转头10d的可选实施方式，其包含向底部部分34d的底 部配置的螺纹区78。具有基本上匹配的螺纹84的调整构件80被拧在底部部 分34d上的螺纹78上并被旋转，直至获得所期望运动阻力。这种方法可内部 操作进行。在一种实施方式中，螺纹78、 84是锥形螺纹，以产生增加量的内 向压縮J和相关干扰。在一种实施方式中，调整构件80的下开口 82小于底部部分34d的螺纹部分78的宽度。因此，更多的调整构件80被拧在底部部 分34d上，底部部分34d被压縮增加的量。
在一种实施方式中，可使用锁定构件83来保持调整构件80。锁定构件 83可以用所述的固定螺丝钉来实现，尽管可使用其他构件(如钉和夹子)、部 件或方法步骤。例如， 一旦获得所期望的压縮量，调整构件80可打桩至所期 望位置。锁定构件83的尺寸和定位可用以阻止调整构件76从底部部分34d 脱离。在一种实施方式中，锁定构件83的尺寸和定位可用以维持由调整构件 80进行的所期望的压縮。
图19显示磨损构件30a的可选实施方式，其可用于本文公开的一种或 更多实施方式。磨损构件30还包含一系列前文如图6所示实施方式中的缺口 48a。但是，缺口 48a不从底面52a延伸至顶面50a。在这种实施方式中，磨 损构件30a顶面50a基本上是连续的。在一种实施方式中，磨损构件30a包 括四个缺口48a，它们分开大约90度。在其他实施方式中，可使用更多或更 少数目的缺口48a。由于缺口 48a起始在磨损构件30a的底面52a，因此磨损 构件30a可能向内偏转，特别是接近底面52a。这个特征可适于一种或更多 实施方式，其中使用磨损构件30a的向内偏转产生所期望的运动阻力。
上述实施方式预期了锚定构件18，其包括螺纹用于插入椎骨构件V。当 然，枢轴旋转头10可被并入其他类型的骨螺钉中。例如，不同类型的螺钉可 用于将纵向构件15附至骶骨S或椎骨构件V的其他部分。这些包含，例如， 椎体的前部和侧部。在其他实施方式中，例如如图20和21所示的那些，枢 轴旋转头10可被用于其它类型的锚定构件上。例如，图20显示枢轴旋转头 10并入钩状锚定构件118上。在图21所示的另一种实施方式中，枢轴旋转 头10被并入另一类型的螺纹锚定构件218上，锚定构件218被插入板220而 不是骨构件。
上述枢轴旋转头10的实施方式并入在空间和功能上孤立于夹紧力的可 控制运动阻力，所述夹紧力在紧固构件12、棒28和棒支持面24之间施加。 夹紧力孤立于扩大的螺钉头32。与前述实施方式相对照，图22-25描述使用 枢轴旋转头110的实施方式，其被设定成接受冠状构件(crown) 300，冠状 构件300的形状和位置被制成，将紧固构件12和棒28之间施加的夹紧力传 输到锚定构件118的头132上。应用这种构造，通过应用紧固构件12提供的 夹紧力，冠状构件300紧固或控制锚定构件118的运动。
在所说明的实施方式中，枢轴旋转头iio与前述实施方式的相似之处在 于，其包含上鞍座116、棒支持面124和底部部分134。底部部分134包含相对上鞍座116的开口 126。开口 126包含至阻止表面129的基本上均一的宽 度。开口 126和阻止表面129至少与支持面124部分相交。进一步地，开口 126的尺寸被制成接受冠状构件300。
冠状构件300通常是圆柱形，并包含顶面131、底面137和基本上在其 间延伸的周围表面139。进入孔141在顶面131形成并提供进入锚定构件118 的头132中的驱动部件142。因此，当分离部件被如图22B-25组装时，驱动 部件142可通过进入孔141进入。
轮廓支撑面(contoured bearing surface) 135形成窝槽，其中插入锚 定构件118的扩大头132。在一种实施方式中，支撑面135基本上是球形的。 在一种实施方式中，支撑面135包含球形尺寸，其基本上类似于头132的尺 寸。
在所说明的实施方式中，锚定构件118的头132包含多个锯齿状突起133， 其设定成在通过紧固构件12将足够的夹紧力施加到棒28上和冠状构件300 上时(参见图25)咬合支撑面135。锯齿状突起133或其他摩擦增强部件可用 于在紧固构件12在上鞍座11内和棒28上被拉紧时紧固锚定构件118的定位。 但是，在其他实施方式中，扩大的头132可被磨光或光滑以使头132可接合 并相对于支撑面135滑动，即使紧固构件12在上鞍座116内拉紧后也如此。
通过在箭头标记F的方法上变形下缘156，锚定构件118和冠状构件300 被保持在底部部分134中。如上述公开，变形步骤可使用多种技术进行，包 含但不限于机械挤压、模锻、热成形、冷成形和摆辗成形。图25显示带有下 缘156变形以保持锚定构件118和冠状构件300的枢轴旋转头110的放大图。
图22B、 24和25显示被插入枢轴旋转头110中的冠状构件300，插入深 度受阻止表面129所限制。 一旦被插入，冠状构件300的顶面131位于棒支 持面124上。因此， 一旦棒28(图25)被插入上鞍座116上，棒28接触顶面 131。因此，紧固构件12(图25)将夹紧力施加到棒28上，其又压縮棒28和 锚定头132之间的冠状构件300，以紧固或限制锚定构件118的枢轴旋转运 动。
图22-25说明的实施方式使用冠状构件300，它是分离构件并在组装时 可与锚定构件118插入。在图26A-B和27A-B所示的实施方式中，冠状元件 400、 500被分别并入枢轴旋转头210、 310的下部234、 334。使用这种可选 的方法，冠状构件不进行分开组装。例如，图26A和26B描述其中保持有锚 定构件118的枢轴旋转头210。锚定构件118可通过如上述使头变形或使用 保持装置如夹子或环来保持。冠状构件400被并入枢轴旋转头210的下部234。
17更具体地，冠状构件400在附着点215被连接至枢轴旋转头210的下部234。 附着点215从冠状构件400的周壁239向外延伸并从形成枢轴旋转头210中 的开口 226的壁向内延伸。在说明的实施方式中，冠状构件400被悬挂在形 成枢轴旋转头210的上部分216的臂220之间。
在本实施方式中，冠状构件400和相关附着点215在向下力L方向上是 弹性可偏转的，当棒28(未显示)位于并紧固在上鞍座216时应用该向下力L。 偏转量可用多种方式控制，用以改变由冠状构件400作用在锚定构件118上 的夹紧力。夹紧力可按需要被调整或选择，以便产生所希望的对锚定构件118 的枢轴旋转阻力。例如，附着点215的厚度可变化，以使向下力L引起更大 或更小量的偏转。枢轴旋转头210的材料选择还会影响冠状构件400的硬度。 本领域普通技术人员应该理解，疲劳、负荷和蠕变试验可适于测定夹紧力的 长期持续性。
在一种实施方式中，图26B说明的偏转包含至少某种程度的塑性变形。 也就是说，冠状构件400可弯曲至偏离状态，并即使当向下力L去除时也保 持在此状态。尽管存在这种塑性变形，冠状构件400可持续行使其意图的夹 紧锚定构件118的功能。
图27A和27B还描述了其中保持有锚定构件118的枢轴旋转头310的实 施方式。与图26A和26B所示的实施方式类似，冠状构件500被并入枢轴旋 转头310的下部334中。更具体地是，冠状构件500在附着点315被连接至 枢轴旋转头310的下部334。附着点315从冠状构件500的周臂339向外延 伸并从形成枢轴旋转头310中的开口 326的壁向内延伸。在说明的实施方式 中，冠状构件500被悬挂在形成枢轴旋转头310的上部分316的臂320之间。
与图26A和26B所示实施方式相反，在向下力L的作用下，本实施方式 中的冠状构件500可从枢轴旋转头310分离，当棒28(未显示)位于并紧固在 上鞍座316内时应用该向下力L。当应用向下力L时，附着点315被设定成 屈服(凹进，yield)。屈服可用附着点315获得，其包含薄横截面.、有孔的 横截面、凹口、弯曲或其他机构以促进屈服。屈服可以是塑性变性性质，或 完全将冠状构件500从枢轴旋转头310分离。图27B显示屈服的后一类型， 其中冠状构件500由于应用向下力L已从最初的附着点315分离。随着冠状 构件500被去除，紧固构件12(未显示)可作用夹紧力至棒28上，其又在棒 28和锚定头132之间压縮冠状构件500，用于紧固或限制锚定构件118的枢 轴旋转运动。
对于上述的各种实施方式，图28A-28D描绘示范性方法步骤，其可用于将锚定构件18、 118保持到枢轴旋转头10、 110、 210和310。为说明这一方 法，显示图22-25说明的实施方式。应该可理解的是，其他实施方式，包含 在图2-11、 18、 20、 21和26-27中说明的那些，可使用说明的方法步骤加工。 在图28A所示的第一步中，枢轴旋转头110被定位到夹紧装置600中。装置 600被描述为一对相对的夹钳，但其他类型的装置，包含本领域已知的夹头、 虎钳、夹子或其他装置也可使用。装置600如图28B所示被调整，以紧固枢 轴旋转头110。 一旦被紧固，冠状构件300被插入腔126中。在其他实施方 式中，磨损构件30可在这一方法步骤中被插入代替所示的冠状构件300。在 其他实施方式中，冠状构件400、 500被加工为枢轴旋转头210和310的一部 分，并已如期望被定位。
锚定构件118(或在其他实施方式中为18)被插入枢轴旋转头110中。然 后，如图28C所述，成形头610与待变形的枢轴旋转头IIO部分相接触。在 本实例中，下缘156在通过成形头610应用的变形压力P的作用下变形。当 变形压力P作用于下缘156时，枢轴旋转头110、成形头610或它们的某种 组合可以旋转。因此，下缘156被变形为图28D所示的位置以保持锚定构件 118在枢轴旋转头110中。
图28A-28D所示的方法步骤描述了示范性成形方法，其通常称为摆辗成 形。应该可理解的是，其他已知的生产方法可用于变形枢轴旋转头10、 110 以保持锚定构件18、 118。可用于获得所期望变形的某些示范性方法包含挤 压、轧制、锻造、模锻、打桩和冲压。本领域普通技术人员会理解可用于按 期望有效把持(captivate)锚定构件18和118的其他生产技术。
空间相关术语，例如"之下"、"下面"、"下部"、"之上"、"上部"等等， 用于方便描述以解释一个部件相对于另一部件的位置。这些术语除那些与在 图中描述所不同的方向之外还意图包括装置的不同方向。进一步地，术语例 如"第一"和"第二"等等，也用于描述各种部件、区域、部分等等，也不 意欲是限制性的。.类似术语在整个说明书中是指类似元件。
于此使用的术语"具有"、"含有"、"包含"和"包括"等等是开放式术 语，其表明存在所述要素(构件)或特征(部件)，但不排除额外的要素或特 征。冠词"一 (a)"、 "一 (an)"和"该(the)"意图包含复数和单数，除非 上下文另外明确指出。
本发明可用与本文提出方法不同的其他特定方法实施，这不超出本发明 的范围和基本特征。例如，上述的实施方式预期了枢轴旋转头IO，其中具有 基本U形的凹槽以把持纵向构件15。当然，其他类型的构造可并入本文所述
19的铰接机构40。例如，枢轴旋转头的可选实施方式可具有己知用于紧固纵向 构件的圆形孔、C-形夹和多组件夹。因此，认为本发明实施方式在所有方面 是说明性的而不是限制性的，并且在所附权利要求的意图和等价范围内的所 有变化都意图包含在本文中。
权利要求
1.连接件，其将椎骨构件连接至纵向构件，所述连接件包括锚，其包括杆和锚定头；主体，其被附至所述锚，并包括沿公共轴排列的槽和腔，所述槽的尺寸被制成容纳所述纵向构件，所述槽和所述腔形成于所述主体的相对侧；紧固件，其被设定成在所述槽中维持所述纵向构件；和压缩元件，其包含在所述腔内，并形成接受区域以容纳所述锚的头，当所述紧固件在所述槽内维持所述纵向构件时，所述压缩元件至少部分延伸至所述槽内接触所述纵向构件，以便所述压缩元件被所述纵向构件移位与所述锚定头接触；主体，其包括可变形的侧壁，其可在其中所述锚头可插入所述腔内的第一状态和其中所述压缩元件和所述锚头保持在所述腔内的第二状态之间移动。
2. 根据权利要求1所述的连接件，其中所述压縮元件是孤立于所述主体 和所述锚的单独构件，当所述可变形侧壁在所述第一状态时，所述压縮元件 可插入所述腔内。
3. 根据权利要求l所述的连接件，其中所述压縮元件被加工成所述主体 的一部分。
4. 根据权利要求3所述的连接件，其中当所述紧固件在所述槽内维持所 述纵向构件时，当所述压縮元件被所述纵向构件移位接触所述锚定头时，所 述压縮元件是弹性可变形的。
5. 根据权利要求3所述的连接件，其中当所述紧固件在所述槽内维持所述纵向构件时，当所述压縮元件被所述纵向构件移位接触所述锚定头时，所 述压缩元件的至少一部分相对于所述主体而屈服。
6. 根据权利要求5所述的连接件，其中当所述紧固件在所述槽内维持所 述纵向构件时，当所述压縮元件被所述纵向构件移位接触所述锚定头时，所 述压缩元件从所述主体分离。
7.连接件，其将椎骨构件连接至纵向构件，所述连接件包括锚，其包括杆和锚定头；主体，其被附至所述锚，并包括包含槽的鞍座，所述槽在一对竖直臂之间形成，所述槽的尺寸被制成容纳所述纵向构件；紧固件，其被设定成在所述槽中维持所述纵向构件；和压缩元件，其被加工成所述主体的一部分并悬挂在所述竖直臂之间，当所述紧固件在所述槽内维持所述纵向构件时，所述压縮元件延伸至所述槽内接触所述纵向构件，所述压縮元件形成相对所述槽的接受区域以容纳所述锚的头；当所述紧固件在所述槽内维持所述纵向构件时，所述纵向构件移位所 述压縮元件与所述锚定头接触。
8. 根据权利要求7所述的连接件，其中所述压縮元件在被所述纵向构件 移位时为弹性可变形的。
9. 根据权利要求7所述的连接件，其中所述压縮元件在被所述纵向构件 移位时为塑性可变形的。
10. 根据权利要求7所述的连接件，其中所述压縮元件在被所述纵向构 件移位时从所述主体分离。
11. 根据权利要求7所述的连接件，其中当所述压縮元件被所述纵向构 件移位时，所述压縮元件和所述主体之间的连接点屈服。
12. 根据权利要求7所述的连接件，其中所述锚定头保持在所述主体的 腔内，所述腔被配置在所述槽的对侧。
13. 将椎骨锚连接至纵向棒插孔的方法，所述方法包括如下步骤 通过将椎骨锚的头布置在配置在主体腔内的压縮构件的接受区域内，将所述椎骨锚枢轴附至所述主体，所述主体进一步包含容纳纵向棒的槽，当 所述纵向棒通过保持构件紧固在所述槽内时，所述纵向棒接触所述压縮构件；将所述腔从允许所述椎骨锚的头从所述主体外部进入所述腔的第一 尺寸调整至保持所述椎骨锚的头在所述腔内的第二尺寸。
14. 根据权利要求13所述方法，其进一步包括在将所述椎骨锚的头定位 在所述接受区域内的步骤之前，将所述压縮构件插入所述腔内。
15. 根据权利要求13所述方法，其中所述压縮构件是不同于所述主体的单独构件。
16. 根据权利要求13所述方法，其中所述压縮构件被加工成所述主体的 一部分。
17. 将椎骨构件连接至纵向棒的方法，所述方法包括如下步骤.-将锚定构件紧固至椎骨构件；通过将所述椎骨锚的头安置与压縮构件滑动接触，定向枢轴附至所述 椎骨锚的主体，所述压縮构件被加工为环绕所述主体中的腔的臂； 定位所述压縮元件以延伸至所述主体中的槽中； 插入所述纵向棒至所述槽中，并与所述压缩元件接触； 应用力以维持所述纵向棒在所述槽内；和 当所述力维持所述纵向棒在所述槽内时，移位所述压縮元件与所述头接触。
18. 根据权利要求17所述方法，其中定向枢轴附至所述椎骨锚的所述主 体的步骤定位所述压縮元件以延伸进所述主体的槽中。
19. 根据权利要求17所述方法，其中移位所述压縮元件接触所述头的步 骤包括弹性变形所述压縮元件。
20. 根据权利要求17所述方法，其中移位所述压縮元件接触所述头的步 骤包括塑性变形所述压縮元件。
21. 根据权利要求17所述方法，其中移位所述压縮元件接触所述头的步 骤包括将所述压縮元件从形成所述主体中的腔的壁分离。
22. 根据权利要求17所述方法，其中当所述力维持所述纵向棒在所述槽 内时，移位所述压縮元件接触所述头的步骤进一步包括锁定所述主体相对于 所述锚定构件的定向。
23. 根据权利要求17所述方法，其中当所述力维持所述纵向棒在所述槽 内时，移位所述压缩元件接触所述头的步骤进一步包括增加所述锚定构件和 所述压縮构件之间的滑动接触阻力。
24. 将椎骨锚连接至棒插孔的方法，所述方法包括如下步骤 通过将所述椎骨锚的头安置在主体的腔中，将所述椎骨锚枢轴附至所述主体，所述主体进一步包含槽，用以容纳纵向棒；将所述腔从允许所述椎骨锚的头从所述主体外部进入所述腔的第一 尺寸调整至保持所述椎骨锚的头在所述腔内的第二尺寸。
25. 根据权利要求24所述方法，其中将所述椎骨锚的头安置在所述主体 的腔中的步骤进一步包括将所述椎体头安置在压縮构件的接收区域中，所述 压縮构件的尺寸被制成配合在所述腔内。
26. 根据权利要求25所述方法，进一步包括在将所述椎骨锚的头和所述 压縮构件定位在所述主体的腔内之前，将所述椎体的头安置在所述压缩构件 的所述接收区域中。
27. 根据权利要求25所述方法，其中当所述纵向棒被保持构件紧固在所 述槽内时，所述纵向棒接触所述压縮构件。
28. 根据权利要求25所述方法，其中当所述纵向棒被保持构件紧固在所 述槽内时，所述纵向棒从所述压缩构件分离。
29. 根据权利要求25所述方法，进一步包括在将所述椎骨锚的头定位在 所述接收区域内的步骤之前，将所述压缩构件插入至所述腔中。 、
30. 根据权利要求25所述方法，其中所述压縮构件被加工成所述主体的 一部分。
31. 根据权利要求24所述方法，进一步包括将所述主体紧固在夹紧装置 中，和将所述腔从第一尺寸调整至第二尺寸的步骤，包括变形所述主体以便 在所述主体内保持所述椎骨锚的头。
32. 根据权利要求31所述方法， 所述主体。
33. 根据权利要求31所述方法， 述主体。
34. 根据权利要求31所述方法， 述主体。其中所述变形主体的步骤包括摆辗成形 其中所述变形主体的步骤包括冷成形所 其中所述变形主体的步骤包括热成形所
全文摘要
枢轴旋转连接件将椎骨构件连接至纵向构件。通过将锚定头定位在主体的腔内，锚被枢轴附至主体。纵向棒插入同样定位于主体中并与腔轴向排列的槽中。固位件应用力以在槽内维持纵向棒，但是所述力可孤立于锚。一种实施方式可包含从主体分离或与主体一体化的压缩构件。所述压缩构件可将棒紧固力传输至锚以紧固或限制锚定构件相对于主体的枢轴旋转运动。压缩构件可在紧固力的影响下偏转或分离。
文档编号A61B17/70GK101495054SQ200780028764
公开日2009年7月29日 申请日期2007年6月22日 优先权日2006年7月26日
发明者F·J·莫列兹四世, J·M·迈尔达, J·R·贾斯蒂斯, R·R·巴拉德 申请人:华沙整形外科股份有限公司