专利名称：脊椎固定系统的连结机构的制作方法
技术领域：
本发明是有关一种脊椎固定系统的连结机构，尤指一种可调整角度的脊椎固定系统的连结机构。
背景技术：
脊椎固定手术中，常用固定杆作为辅助固定装置，但因脊椎并不是成一直线，各脊椎骨节通常也不平行，例如腰椎为脊柱前弯症(lordosis)。因此若将原本成一直线的固定杆，直接和植入待固定脊椎骨节的多数支骨钉结合固定成一体，将迫使不在一直线上的待固定脊椎骨节变成在一直线上，并使原本不该平行的各个待固定脊椎骨节变成平行。为了避免上述缺失，因此医疗界提出各种改良结构，诸如1.以有角度的螺钉(angled screw)解决问题，诸如US-5，176,679、 US-5, 196，014、US-5, 257，994、US-5，466，238 等；例如 US-5，176，679 利用有角度的骨钉 (locking pinsdesigned to have specific angles,),来角军决上述脊椎骨节通常并不平行问题。但这些方法只适用于一支固定杆和两支骨钉之间的脊椎骨节固定(因为两点成一直线)，但不适用于一支固定杆和三支(含)骨钉以上的脊椎骨节固定，因为三点通常不在一直线上，此外，这些方法在手术后，患部不具有动态功能，如后弯(extension)、前屈 (flexion)、侧弯(lateral bending)、扭转(axial torsion)等及缓冲(cushion)功能。2.以有角度的固定块(angled connector)解决问题，诸如US-5，257，994、 US-5, 330，474 等；例如 US-5, 257，994 利用有角度的固定块(locking block designed tohave specific angles)，来解决上述脊椎骨节通常并不平行问题。但这些方法只适用于一支固定杆和两支骨钉之间的脊椎骨节固定(因为两点成一直线)，但不适用于一支固定杆和三支(含)骨钉以上的脊椎骨节固定，因为三点通常不在一直线上，此外，这些方法在手术后，患部不具有动态功能，如后弯(extension)、前屈(flexion)、侧弯(lateral bending)、扭转(axial torsion)等及缓冲(cushion)功能。3.以万向结合装置(universal connecting device)解决问题，诸如 US-5, 474，551、US-5, 507，746、US-5, 575，791 等；例如 US-5, 474，551 是利用万向垫片固定装置(auniversal pad fixation device)，来解决上述脊椎骨节通常并不平行问题。但这些方法只适用于一支固定杆和两支骨钉之间的脊椎骨节固定(因为两点成一直线)，但不适用于一支固定杆和三支(含)骨钉以上的脊椎骨节固定，因为三点通常不在一直线上，此外，这些方法在手术后，患部不具有动态功能，如后弯(extension)、前屈(flexion)、侧弯 (lateral bending)、扭转(axial torsion)等及缓冲(cushion)功能。4.以多轴螺钉(polyaxial screw)解决问题，诸如美国核准专利US-5，520，690、
US-5, 531，746、......US-7，186，2552、US-7，207，992等数十项，及美国相关的公开专利申
请案 US-20010012937、US-20020111626、......、US-20070161995、US_20070162006 等数十
项。这是目前的主流技术。这些技术基本上都是利用多轴螺钉(细节参见该案说明书)，来解决上述脊椎骨节通常并不平行问题。
但上述这些方法只适用于一支固定杆和两支骨钉之间的脊椎骨节固定(因为两点成一直线)，但不适用于一支固定杆和三支(含)骨钉以上的脊椎骨节固定，因为三点通常不在一直线上，此外，这些方法在手术后，患部不具有动态功能，如后弯(extension)、前屈(flexion)、侧弯(lateral bending)、扭转(axial torsion)等及缓冲(cushion)功能。5.以人工关节固定装置解决问题，例如TW_I275380(细节参见该案说明书)，来解决上述脊椎骨节通常并不平行问题。这些方法在手术后，患部虽具有动态功能，如后弯(extension)、前屈(flexion)、 侧弯(lateral bending)、扭转(axial torsion)，但该设计稳定性差且具有松脱的危险性同时也需占用较大的空间，此外该设计亦无缓冲(cushion)功能。本发明人等的中国台湾专利TW-200936097利用球弧装置与弹性设计使脊椎固定杆同时具备上述的动态功能，如后弯(extension)、前屈(flexion)、侧弯 (Iateralbending)JflR (axial torsion)及缓冲(cushion)功能，但该专利是利用一外加的连结装置，让第一杯体与第二杯体加以连结，如此该脊椎固定装置将需要加大的空间，而使手术较为不便与耗时。本发明除利用具有球弧机构的垫片，配合第一连结杆及第二连结杆结合端的球弧机构，使两相邻连结杆可由具有球弧机构的垫片，而达到调整两相邻连结杆之间的角度的目的并使该发明具备后弯(extension)、前屈(flexion)、侧弯(lateralbending)、扭转 (axial torsion)的动态功能，且本发明亦利用弹性垫片的设计使该脊椎杆件连结机构同时具备缓冲(cushion)功能，此外本发明亦采用两球弧状连结杯体间自体连结的设计，将该球弧状连结杯体放置于骨固定装置的承座部中，使该球弧状连结杯体可于固定前相对于承接部做转动，以调整固定杆的放置角度，符合不同病患脊柱前弯症(lordosis)的角度； 且该球弧状连结杯体放置于骨固定装置的承座部中的设计不占用任何额外的空间，不仅解决本发明人等的中国台湾专利TW-200936097的缺点，且提升手术的方便性，也大大降低病患术后愈合所需的时间。本发明可进一步由碟状弹片、连结杆及/或连结杯体的穿孔大小，加以限制两相邻连结杆可调整的角度，使两相邻连结杆之间的角度不致于过大而导致无法复位或破坏该连结杆的结构，进而影响该骨固定系统的功能。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种脊椎固定系统的连结机构。本发明的另一目的在于提供一种具有垫片的脊椎固定系统的连结机构。本发明的再一目的在于提供一种具有弹性垫片的脊椎固定系统的连结机构。本发明的又一目的在于提供一种具有碟状弹片的脊椎固定系统的连结机构。本发明的再一目的在于提供一种连结杯体为自体连结的脊椎固定系统的连结机构。本发明的另一目的在于提供一种利用球弧结构，形成万向结合的脊椎固定系统的连结机构。本发明的再一目的在于提供一种具有弹性功能的脊椎固定系统的连结机构。本发明的还一目的在于提供一种可调整角度的脊椎固定系统的连结机构。
本发明的再一目的在于提供一种有限度控制调整角度的脊椎固定系统的连结机构。本发明的另一目的在于提供一种具有动态功能的脊椎固定系统的连结机构。本发明的又一目的在于提供一种具缓冲功能的脊椎固定系统的连结机构。本发明的另一目的在于提供一种具有球弧状连结杯体的脊椎固定系统的连结机构。本发明的还一目的在于提供一种连结杯体可于骨固定装置的承接部中转动的脊椎固定系统的连结机构。本发明的脊椎固定系统的连结机构，其包括一骨固定装置，其近端为连结端，其远程用以固定待固定的脊椎骨节，其中该连结端具有一承接部；第一连结杆，其至少一端为结合端，该结合端近杆端处的内侧及外侧实质上成球弧；第二连结杆，其至少一端为结合端，该结合端近杆端处的内侧及外侧实质上成球弧；一垫片，其中该垫片用以放置于两相邻连结杆中间；第一连结杯体，杯体的杯口端具有连结机构，该杯体底部内侧至少部份实质上成球弧形，该球弧曲率略小于或实质上等于所述第一连结杆的结合端近杆端处外侧的球弧曲率，用以和所述第一连结杆的结合端近杆端处外侧的球弧成万向结合，该杯体底部具有一穿孔，用以使所述第一连结杆的杆端由该连结杯体内部穿出到外部；第二连结杯体，杯体的杯口端具有连结机构，该杯体底部内侧至少部份实质上成球弧形，该球弧曲率略小于或实质上等于所述连结杆的结合端近杆端处外侧的球弧曲率， 用以和所述第二连结杆的结合端近杆端处外侧的球弧成万向结合，该杯体底部具有一穿孔，用以使所述第二连结杆的杆端由该连结杯体内部穿出到外部，其中所述第一连结杯体的杯口端连结机构和所述第二连结杯体的杯口端连结机构形成自体连结；及一固定器，其用以将所述连结杯体固定于该骨固定装置的承接部。上述的连结杯体的自体连结，其是利用第一连结杯体的杯口端连结机构及第二连结杯体的杯口端连结机构相互连结形成一完整杯体，以减少本固定系统的连结机构的结构复杂度，并减低本固定系统的连结机构所占用的空间大小，同时也进一步简化了手术的复杂度。上述的连结杯体，其自体连结可为任意已知的连结方式，如扣合连结、螺合连结、 锁合连结、卡合连结或节点连结(请参照图如、4d)。上述的连结杯体，其外侧可为球弧结构(请参照图la)，使所述连结杯体放置于骨固定装置的承接部但未固定前，可于骨固定装置的承接部中转动，以调整角度。上述的连结杯体，其穿孔形状并无限制，但以圆孔为较佳，其圆孔半径略大于或等于所述连结杆的圆杆端半径，以略大于所述连结杆的圆杆端半径为较佳，用以使所述连结杆可在穿孔中万向转动，且可由所述穿孔的大小限制所述连结杆转动的角度大小上述的连结杆，其可为两端皆为结合端或仅一端为结合端。其中所述连结杆结合端内侧可具有一调整平面(参见图加)，该调整平面可为具有倾斜角度的调整平面，让两相邻连结杆及垫片之间可由该调整平面来限制两相邻连结杆之间可转动的角度，使两相邻连结杆之间的可转动角度不致于过大而导致无法复位或破坏该连结杆的结构，进而影响该脊椎杆件连结机构的功能。上述的连结杆，其与结合端可为一体成形，或以已知的结合方式(例如卡合、螺合、锁合等)由多段杆件结合成一体(参见图5)。其中所述连结杆类同已知脊椎固定杆，以圆杆状为较佳。上述的连结杆结合端近杆端处的外侧和所述连结杯体底部内侧的球弧形成万向结合，使所述连结杆于该连结杯体内可由彼此之间的球弧面相对转动，而达到调整两相邻连结杆之间的角度的目的(参见图2b)。上述的连结杆，其结合端近杆端处的内侧具有球弧机构，该球弧机构可为凹球弧机构或凸球弧机构。所述两相邻连结杆的结合端近杆端处的内侧球弧机构，其可为凸球弧机构对凸球弧机构(参见图6)、凹球弧机构对凸球弧机构或凹球弧机构对凹球弧机构(参见图2a)，以凹球弧机构对凹球弧机构为较佳。上述的垫片，其可为任意已知的垫片(如图3a、3b)或为一具有弹性功能的弹性垫片，以具有弹性功能的弹性垫片为较佳。该弹性垫片装置于两相邻连结杆之间，使两相邻连结杆之间具有缓冲的功能，让患者于术后活动时，两相邻连结杆可由该弹性垫片减缓两相邻连结杆所承受的冲力，而不是完全由健全的骨节承受所有压力，这可能会加速邻近骨节的老化。上述的弹性垫片可为任意已知的具有生物兼容性的弹性体材料制成的弹性垫片 (如塑料、PE、UHMWPE、聚合物、橡胶或复合材料等)，或以任意已知的方式使该弹性垫片具有弹性功能，如以弹片、碟状弹片(请参照图3c)或切沟方式(请参照图3e)制成具有弹性功能的弹性垫片，该弹片以金属弹片为较佳。上述的碟状弹片，其可为任意形式的碟状弹片，如一体成型的碟状弹片或由两片弹片构成一两片式碟状弹片(请参照图3c)，该碟状弹片中可进一步加一弹性体以加强其弹性功能(请参照图3d)。其中该弹性体可由任意已知的具有生物兼容性的弹性体材料制成(如塑料、PE、UHMWPE、聚合物、橡胶或复合材料等)。其中该两片式碟状弹片亦可以任意已知的连结方式连结，如螺合、扣合、锁合或卡合等。上述的碟状弹片，可由盘片部分，加以限制两相邻连结杆可调整的角度(请参照图2b)，其中该碟状弹片的盘片可为一具有倾斜角度的碟状弹片(请参照图3b)，以利于该碟状弹片与连结杆之间的角度调整，使两相邻连结杆之间的角度不致于过大而无法复位或破坏该连结杆-碟状弹片-连结杯之间连结结构的问题，进而影响该脊椎杆件连结机构的功能。上述的骨固定装置，其可为已知的骨钉(其可为单轴骨钉mono-axial screw或多轴骨钉poly-axial screw)、类似骨固定装置(例如骨钩-hook等)、辅助骨固定装置(例如侧块-side block等)，或旋转骨钉(参见本发明人等另一中国台湾专利TW-99100438)， 以骨钉或旋转骨钉为较佳。上述的固定器，其可为任意已知的固定器，该固定器用以与骨固定装置的承接部结合，其中该结合方式可为任意已知的固定方式，如锁合、卡合、螺合等，以螺合为较佳。上述的连结杯体固定于该骨固定装置的承接部的固定方式，其可为任意已知的固
6定方式，如螺合固定(传统骨钉与杆件之螺合连结)、锁固固定或卡合固定等。上述的骨固定装置、连结杆、连结杯体、垫片或固定器，其材质可选用任何被认可且适用的骨科材料，如可植入人体的金属材料，例如铁基材料不锈钢316LVM(StainlesS steel 316LVM)、钛基材料Ti_6Al_4V、及钴铬钼合金等。上述的连结杆，其亦可进一步配置一连结套筒以连结两相邻连结杆(请参照图 5)，并由连结套筒调整两相邻连结杆之间的距离以配合不同脊椎间的间距。
图Ia为本发明脊椎固定系统的连结机构一较佳具体例分解示意图。图Ib为图Ia结合图。图加为本发明脊椎固定系统的连结机构一较佳具体例剖面示意图。图2b为图加连结杆转动示意图。图3a、3b、3c、3d、;3e分别为本发明脊椎固定系统的连结机构5种弹性垫片的较佳具体例示意图。图如、仙、如、4(1为本发明脊椎固定系统的连结机构4种连结杯体的较佳具体例示意图。图5为本发明脊椎固定系统的连结机构的多段式连结杆的较佳具体例示意图。图6为本发明脊椎固定系统的连结机构的多段式连结杆的另一较佳具体例示意图。图7为本发明脊椎固定系统的连结机构组装于骨节的一较佳具体例示意图。图8为图7另一视角示意图。附图标记100连结杯体110第一连结杯体120第二连结杯体
130双节点连结140单节点连结150球弧结构
200弹性垫片210球弧机构220盘片部
230第一弹片240第二弹片250弹性体
260沟槽310第一连结杆311近杆端处外侧
312调整平面313近杆端处内侧320第二连结杆
321近杆端处外侧322调整平面323近杆端处内侧
330第三连结杆340第四连结杆350套筒
360套筒410螺钉部420承接部
500固定器610骨节620骨节
630骨节700双凹弹性垫片
具体实施例方式
图Ia为本发明脊椎固定系统的连结机构一较佳具体例分解示意图。第一连结杆 310与第二连结杆320分别穿过第一连结杯体110与第二连结杯体120，并将弹性垫片200 放置于第一连结杆310与第二连结杆320之间，因第一连结杆310与第二连结杆320的近杆端处外侧311、321大于第一连结杯体110与第二连结杯体120的穿孔，因此第一连结杆310与第二连结杆320将不会滑脱出连结杯体，第一连结杯体110与第二连结杯体120由自体连结机构将第一连结杆310、第二连结杆320及弹性垫片200包覆于所述连结杯体之中， 使第一连结杆310与第二连结杆320的结合端近杆端处内侧313、323的凹球弧机构(请参照图5)可配合弹性垫片200的球弧机构210，彼此之间可转动，以调整连结杆间的角度(请参照图2b)，且进一步利用弹性垫片200的弹性，让两相邻连结杆之间具有缓冲的功能，使患者于术后活动时，两相邻连结杆可由弹性垫片200减缓两相邻连结杆所承受的冲力。其中骨固定装置的承接部420开口大小、连结杯穿孔的大小及/或弹性垫片200的盘片部，可用以限制两相邻连结杆可调整的角度，使两相邻连结杆之间的角度不致于过大而导致无法复位或破坏该连结杆的结构，进而影响该脊椎固定系统的连结机构的功能。固定器500将连结杯体固定于承接部420中。第一连结杯体110与第二连结杯体120的外侧面为球弧结构150，使该连结杯体放置于承接部420后，可于承接部420转动，以调整角度。第一连结杆310的外侧近杆端处311与第二连结杆320的外侧近杆端处321为球弧，使连结杆于连结杯体底部内侧的球弧机构可由彼此之间的球弧面相对转动，而达到调整两相邻连结杆之间的角度的目的。图Ib为图Ia结合图。图加为本发明脊椎固定系统的连结机构一较佳具体例剖面示意图。连结杯体100 包覆第一连结杆310、弹性垫片200与第二连结杆320，并放入骨钉的承接部420，使第一连结杆310与第二连结杆320的结合端近杆端处内侧313、323的凹球弧机构可配合弹性垫片 200的球弧机构210，彼此之间可转动，以调整连结杆间的角度(请参照图2b)。第一连结杆 310与第二连结杆320分别具有一调整平面312、322，让连结杆与弹性垫片200之间可由该调整平面来限制角度。图2b为图加连结杆转动示意图。图3a、3b、3c、3d、;3e分别为本发明脊椎固定系统的连结机构5种弹性垫片的较佳具体例示意图。图3a显示弹性垫片200的球弧机构210用以与结合杆的近杆端处内侧球弧机构接触(请参照图加)，利用球弧机构210的球弧曲面，使弹性垫片200与连结杆达到调整角度的功能，且进一步由盘片部220加以限制连结杆可调整的角度，让连结杆并不是无限度的调整角度，以确保两相邻连结杆之间的角度不至于过大而无法复位，进而影响该脊椎固定系统的连结机构的功能。图北显示盘片部220具有一倾斜角度，用以限制两相邻连结杆的角度。图3c显示弹性垫片200由第一弹片230与第二弹片240结合而成，其中第一弹片230与第二弹片240利用扣合方式加以连结。图3d显示弹性垫片200由第一弹片230与第二弹片240结合而成，其中第一弹片230与第二弹片240之间放置一弹性体 250，利用两相邻连结杆与连结杯体将上述第一弹片230、第二弹片240与弹性体250放置于两相邻连结杆间。图3e显示弹性垫片200具有沟槽沈0，该沟槽260使弹性垫片200具有弹性功能。图如、仙、如、4(1为本发明脊椎固定系统的连结机构4种连结杯体的较佳具体例示意图。图如显示第一连结杯体110与第二连结杯体120间以螺合方式连结。图4b显示 第一连结杯体110与第二连结杯体120间以卡合方式连结。图如显示连结杯体100由双节点连结130由侧面包覆连结杆与弹性垫片200，并以卡合方式固定。图4d显示连结杯体100由单节点连结140由侧面包覆连结杆与弹性垫片200，并以卡合方式固定。
图5为本发明脊椎固定系统的连结机构的多段式连结杆的较佳具体例示意图。第一连结杆310与套筒360之间以螺合方式连结，并以此调整长度，其中第二杆件320与套筒 350的连结类同第一连结杆310与套筒360。第一连结杆310的近杆端处内侧313与第二连结杆320的近杆端处内侧323为凹球弧机构，使连结杆于连结杯体内可由连结杆的凹球弧机构与弹性垫片200相对转动，而达到调整两相邻连结杆之间的角度的目的。图6为本发明脊椎固定系统的连结机构的多段式连结杆的另一较佳具体例示意图。第一连结杆310与套筒360之间以螺合方式连结，并以此调整长度，其中第二杆件320 与套筒350的连结类同第一连结杆310与套筒360。第一连结杆310的近杆端处内侧313 与第二连结杆320的近杆端处内侧323为凸球弧机构，使连结杆于连结杯体内可由连结杆的凸球弧机构与双凹弹性垫片700的球弧面相对转动，而达到调整两相邻连结杆之间的角度的目的。图7为本发明脊椎固定系统的连结机构组装于骨节的一较佳具体例示意图。本发明装置于脊椎骨节，弹性垫片200放置于两相邻连结杆之间，用以调整两相邻连结杆的角度。图8为图7另一视角示意图。
权利要求
1.一种脊椎固定系统的连结机构，其包括一骨固定装置，其近端为连结端，其远程用以固定待固定的脊椎骨节，其中该连结端具有一承接部；第一连结杆，其至少一端为结合端，该结合端近杆端处的内侧及外侧成球弧；第二连结杆，其至少一端为结合端，该结合端近杆端处的内侧及外侧成球弧；一垫片，其中该垫片用以放置于两相邻连结杆中间；第一连结杯体，杯体的杯口端具有连结机构，该杯体底部内侧至少部份成球弧形，该球弧曲率略小于或等于所述第一连结杆的结合端近杆端处的外侧的球弧曲率，用以和所述第一连结杆的结合端近杆端处外侧的球弧成万向结合，该杯体底部具有一穿孔，用以使所述第一连结杆的杆端由该连结杯体内部穿出到外部；第二连结杯体，杯体的杯口端具有连结机构，该杯体底部内侧至少部份成球弧形，该球弧曲率略小于或等于所述第二连结杆的结合端近杆端处的外侧的球弧曲率，用以和所述第二连结杆的结合端近杆端处外侧的球弧成万向结合，该杯体底部具有一穿孔，用以使所述第二连结杆的杆端由该连结杯体内部穿出到外部，其中所述第一连结杯体的杯口端连结机构和所述第二连结杯体的杯口端连结机构形成自体连结；及一固定器，其用以将所述连结杯体固定于该骨固定装置的承接部。
2.如权利要求1所述的脊椎固定系统的连结机构，其中所述第一连结杯体与第二连结杯体外侧为球弧状。
3.如权利要求1所述的脊椎固定系统的连结机构，其中所述自体连结为卡合或螺合。
4.如权利要求1所述的脊椎固定系统的连结机构，其中所述垫片为弹性垫片。
5.如权利要求4所述的脊椎固定系统的连结机构，其中所述弹性垫片为碟状弹片。
6.如权利要求5所述的脊椎固定系统的连结机构，其中所述碟状弹片为两片式碟状弹片或一体成型碟状弹片。
7.如权利要求5或6所述的脊椎固定系统的连结机构，其中所述碟状弹片为具有弹性体的碟状弹片。
8.如权利要求1所述的脊椎固定系统的连结机构，其中所述骨固定装置为骨钉或旋转骨钉。
9.如权利要求1所述的脊椎固定系统的连结机构，其中所述第一连结杆及/或第二连结杆的结合端内侧具有一调整平面。
全文摘要
本发明是有关一种脊椎固定系统的连结机构，尤指一种可调整角度的脊椎固定系统的连结机构。该连结机构包括一骨固定装置，其近端为连结端，其远程用以固定待固定的脊椎骨节，其中该连结端具有一承接部；第一连结杆和第二连结杆；一垫片，其中该垫片用以放置于两相邻连结杆中间；杯体的杯口端具有连结机构的第一连结杯体和第二连结杯体；及一固定器，其用以将所述连结杯体固定于该骨固定装置的承接部。上述连结杯体的自体连结，是利用第一连结杯体的杯口端连结机构及第二连结杯体的杯口端连结机构相互连结形成一完整杯体，以减少本固定系统的连结机构的结构复杂度，并减低本固定系统的连结机构所占用的空间大小，同时也进一步简化了手术的复杂度。
文档编号A61B17/70GK102440828SQ201010505018
公开日2012年5月9日 申请日期2010年10月9日 优先权日2010年10月9日
发明者卢士钧, 林士斌, 林士闳 申请人:卢士钧, 林士斌, 林士闳