专利名称：脊柱固定系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于脊柱错位的手术治疗的脊柱固定系统，所述手术治疗可能需要对脊柱进行矫正、稳定、调节或固定。
背景技术：
已知各种脊柱/脊椎错位，包括脊柱侧凸(椎骨相对于脊柱平面异常弯曲或转动)、脊柱后凸(脊柱异常向后弯曲)和脊椎前移(腰椎向前移位)，它们全部涉及脊柱的 “未对准”。具有这些症状的患者常常经受极为剧烈的疼痛和由该症状引起的身体畸形。在严重的病例中，对这些症状的治疗使用了一种称为使用脊柱固定装置实现融合的技术，该脊柱固定装置形成脊柱区域的机械固定并且椎骨最终融合在治疗区域内。在较不严重的病例中，治疗包括对受影响的神经减压以及融合所涉及的椎骨。然而，融合并不经常成功，除非还通过在手术期间从内部安装的机械装置将椎骨固定一段时间。这使得融合的骨有时间愈合。已针对此目的提出许多机械系统。通常针对此目的使用螺钉和杆系统及螺钉和板系统。前一系统通常使用刚性杆，该刚性杆通过插入椎弓根中以保持该杆的螺钉固定在脊柱上。该杆可弯曲成期望构型，并且这既对椎骨进行操作又将椎骨保持在该同一构型中直到融合过程能永久地实现这种保持。最近几年来，在原来已使用融合植入物的情况下植入越来越多的非融合植入物。 非融合植入物至少在一定程度上维持了相邻椎骨的活动性。非融合植入物通常包括与相邻椎骨接触的两块板，以及布置在所述板之间并且能够实现它们的相对运动的接头，例如球窝接头。然而，即使是非融合植入物也常常需要某种稳定直到两块板由于骨生长而刚性地连接到相邻的椎骨上。对于此类脊柱固定系统，已提出使用柔性杆。所述柔性杆具有低弯曲刚度，从而允许相邻椎骨至少在一定程度上执行相对运动。在某些情况下，患者的脊柱要求一些椎骨被融合，而一些椎骨则通过非融合植入物来连接。目前，在此类情况下经常执行两次(或甚至更多次)外科手术。在一次外科手术中，插入融合植入物并且植入刚性脊柱固定系统。在另一次外科手术中，插入非融合植入物并且植入柔性脊柱固定系统。此方法并不令人满意，因为患者必须接受两次外科手术，并且从两次外科手术康复所需的时间很长。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种脊柱固定系统，其使得可以固定椎骨，从而允许一些椎骨至少在一定程度上执行相对运动，而其它椎骨则不能。根据本发明，此目的通过一种植入式脊柱固定系统来实现，该脊柱固定系统包括将第一椎骨连接到第二椎骨但不连接到第三椎骨的第一杆件，和将第二椎骨连接到第三椎骨但不连接到第一椎骨的第二杆件。该脊柱固定系统构造成使得在该脊柱固定系统已被完全植入之后允许第一椎骨但不允许第三椎骨相对于第二椎骨运动。则第一杆件对通过非融合植入物分离的相邻椎骨形成柔性连接，而第二杆件对通过融合植入物分离的相邻椎骨形成非柔性连接。对融合椎骨形成连接的第二杆件通常是刚性的，而连接到非融合椎骨的第一杆件则是柔性的，因此，这意味着第一杆件具有小于第二杆件的弯曲刚度，和/或柔性地连接到椎骨。在前一种情况下，两个座部件的位置在脊柱固定系统已被完全植入到人体内之后可相对于连接器附接到其上的紧固件被固定。这种情况下，不同柔性只会由两个杆件的不同弯曲刚度造成。将弯曲刚度定义为杆件截面的面积惯性矩与其弹性模量的乘积。因此， 具有不同弯曲刚度的两个杆件可由相同材料制成，但可具有不同的截面，或者可具有相等的截面但由不同材料制成，或者可在截面和弹性模量两方面都不同。在后一种情况下，该系统可包括被固定在椎骨上的紧固件，并且第一杆件柔性地连接到被固定在第一和第二椎骨上的紧固件上。这可通过提供附接到紧固件上并且包括连接到所述杆件的座部件上的连接器来实现。在脊柱固定系统已被完全植入到人体内之后(即，在人体内的植入外科手术完成之后)，允许与第一杆件连接的座部件的位置响应于第一和第二椎骨所施加的力而改变。所述紧固件可构造成被固定在待治疗的椎骨的椎弓根上。在一些实施例中，所述紧固件构造成被粘合在相应椎骨中的孔中。在其它实施例中，所述紧固件为螺钉。在其非植入状态下，根据本发明的脊柱固定系统包括a)构造成在脊柱的一部分上延伸的两个杆件，b)多个紧固件，其中每个紧固件均具有纵向轴线并且构造成被固定在待治疗的椎骨上，C)连接器，该连接器-附接到或者能够附接到紧固件中的一个上，并且-包括两个座部件，每个座部件均构造成与所述两个杆件中的一个连接，其中在所述脊柱固定系统已被完全植入之后(即，在人体内的植入外科手术完成之后)，允许所述两个座部件中的至少一个相对于所述连接器附接到其上的紧固件的位置响应于脊柱的该部分所施加的力而改变。所述至少一个座部件的这种灵活的位置使得连接通过非融合植入物分离的椎骨的杆件能够相对于这些椎骨执行相对运动。术语“位置的改变”包含任何任意的运动，特别是围绕任意轴线的旋转和沿任意方向的平移以及此类运动的结合。为此，连接器可包括允许在脊柱固定系统已被完全植入到人体内之后改变所述至少一个座部件的位置的接头。该接头可设置在座部件与连接器的另一个构件之间和/或可设置在连接器的两个构件之间，所述两个构件中的一个支承所述至少一个座部件。可允许所述至少一个座部件相对于连接器附接到其上的紧固件绕至少两根不同轴线执行旋转运动。这考虑了两个椎骨之间的主要相对运动(倾斜/下弯和侧弯)可被描述为围绕两根大体正交的轴线的旋转。因此，如果所述至少两根不同轴线彼此正交则是优选的。当然，还容许绕第三(优选正交)旋转轴线的旋转。在一个实施例中，允许所述至少一个座部件执行绕第一轴线和第二轴线的旋转运动。所述连接器包括体部，连接器连接到其上的紧固件的纵向轴线穿过该体部延伸。所述连接器还包括从该体部突出并且支承所述至少一个座部件的臂部件。所述第一轴线穿过所述至少一个座部件和所述臂部件延伸并且所述第二轴线穿过所述臂部件和体部延伸。这通常将意味着设置不同接头，每个接头均能实现围绕一根旋转轴线的旋转运动。具有两个不同接头与单个接头例如滚珠轴承相比通常容许获得不同的运动范围。在一个实施例中，该脊柱固定系统包括(优选可调节的)范围限定器，该范围限定器构造成限定允许的位置变化的范围。这有利于防止周围的韧带、肌肉和其它组织上的过度应力。可调节性可通过范围限定器来实现，该范围限定器包括对允许的位置变化的范围有影响的元件。如果设置一组不同元件，外科医生在组装脊柱固定系统时能够从该组不同元件选择合适的元件，则外科医生能够确定允许位置的范围。这种元件可为例如具有凹槽的插入件，该凹槽具有决定允许位置变化的范围的特定长度。在另一实施例中，所述脊柱固定系统包括(优选可调节的)回复力部件，该回复力部件构造成施加用于抵抗脊柱的所述部分所施加的并且引起所述至少一个座部件的位置变化的力的回复力。如果相邻椎骨运动，则健康的椎间盘也产生回复力。具有回复力部件的脊柱固定系统能够实现此类回复力。可调节性可通过可更换的回复力部件来实现。为此，可设置具有不同回复力特征、即回复力对位置变化具有不同依赖性的一组不同回复力部件。在最简单的情况下，回复力部件是由可承受例如扭转、压缩或应力的弹性材料制成的元件。两个座部件中的至少一个能够相对于旋转轴线被固定在不同旋转位置，该旋转轴线能够被固定在至少在具有倾斜角度的圆锥内的不同倾斜位置以便能够多轴向地调节所述至少一个座部件。然后允许杆件连同座部件一起执行可变倾斜运动，同时保持被充分接纳(即，具有足够的接触表面)在座部件中。在不具有多轴向可调节性的情况下，通常不可能在不将椎骨移动到不希望的位置的情况下将杆件插入座部件。所述连接器可固定地附接到紧固件上，或者甚至可与紧固件一体形成。然而，在一优选实施例中，每个连接器均构造成使得该连接器能够在紧固件已被固定在待治疗的椎骨上之后连接到相应的紧固件。这有利于将紧固件植入到椎骨内，因为连接器不会阻碍用于插入合适的工具的路线。一旦植入了紧固件，便将连接器附接到紧固件上并最终固定。所述座部件可具有用于接纳杆件的凹部。该凹部的截面可呈U形，该U形产生钟形(tulip-like，郁金香形)座部件。在U形凹部的开口端处，杆件能够被容易地插入然后借助于夹固机构例如固定螺钉固定。该凹部仍可实现杆件在凹部内的轴向位移，以便执行杆件在沿人脊柱前后布置的一行座部件内的最终调节。在一优选实施例中，两个座部件中的一个的位置在脊柱固定系统已被完全植入到人体内之后相对于连接器附接到其上的紧固件被固定。在脊柱固定系统已被完全植入到人体内之后，允许所述两个座部件中的另一个的位置响应于该脊柱部分所施加的力而改变。 在这种构型下，连接器理想而言适合于被紧固在椎骨上，该椎骨在一侧通过融合植入物与相邻椎骨分离，而通过非融合植入物与另一相邻椎骨分离。在另一优选实施例中，在脊柱固定系统已被完全植入到人体内之后，允许两个座部件的位置均响应于由该脊柱部分施加的力而改变。在这种构型下，连接器理想而言适合于被紧固在一椎骨上，该椎骨在一侧通过非融合植入物与两个相邻椎骨分离。根据又一实施例，所述脊柱系统包括又一连接器，该又一连接器附接到或者能够附接到紧固件中的一个上，且其仅包括一个构造成连接到两个杆件中的一个的座部件。所述座部件的位置在脊柱固定系统已被完全植入到人体内之后相对于所述又一连接器附接到其上的紧固件被固定。这种仅具有一个座部件的又一连接器可用于在椎骨的每一侧仅连接到一个杆件的那些椎骨。可设置另一连接器，该连接器附接到或者能够附接到紧固件中的一个上，且其也仅包括一个构造成连接到两个杆件中的一个的座部件。然而，通过该另一连接器，在脊柱固定系统已被完全植入到人体内之后，允许座部件的位置响应于该脊柱部分所施加的力而改变。这种连接器可用于在每一侧仅连接到一个杆件但通过非融合植入物与相邻椎骨分离使得需要柔性座部件的椎骨。
参考下文结合附图进行的详细描述，可以更容易地理解本发明的各种特征和优点，在附图中图1是根据本发明的第一实施例的脊柱固定系统的透视图；图2是穿过连接器的上部的剖视图，该连接器是图1所示的脊柱固定系统的一部分；图3是已植入图1和2所示的脊柱固定系统的一段人脊柱的示意性俯视图；图4是类似于图3的示意性俯视图，但有两个相邻椎骨处于侧弯状态下；图5是位于两个相邻椎骨的中间位置的图3和图4所示的脊柱段的一部分的侧视图；图6是类似于图5的侧视图，但有两个椎骨位于倾斜位置；图7是已植入两个非融合植入物和根据第一实施例的脊柱固定系统的一段人脊柱的示意性俯视图；图8是根据本发明的第二实施例的脊柱固定系统的透视图；图9是穿过连接器的上部的剖视图，该连接器是图8所示的脊柱固定系统的一部分；图10是弹性部件的俯视/仰视图，该弹性部件是形成在图9所示的连接器的柱形部分和突出部之间的弹性接头的一部分；图11是布置在图9所示的连接器的第二座部件中的弹性环的仰视图；图12是已植入图8至图11所示的脊柱固定系统的一段人脊柱的示意性俯视图， 其中两个相邻椎骨处于侧弯状态下；图13是位于两个相邻椎骨的中间位置的图12所示的脊柱段的一部分的侧视图；图14是类似于图13的侧视图，但有两个椎骨位于倾斜位置；图15是已植入两个非融合植入物和根据第三实施例的脊柱固定系统的一段人脊柱的示意性俯视图；图16是穿过连接器的上部的剖视图，该连接器是图15所示的脊柱固定系统的一部分；图17是图16所示的连接器的突出部的侧视图；图18是可插入图17所示的突出部的插入件的侧视图。
具体实施例方式1.第一实施例图1是根据第一实施例的脊柱固定系统10的重要构件处于组装好的状态下的透视图。这些主要构件为椎弓根螺钉12、第一杆件14、第二杆件16和构造成将杆件14、16连接到椎弓根螺钉12的连接器18。椎弓根螺钉12具有纵向轴线20和支承外螺纹M的至少大体柱形部分22。椎弓根螺钉12可在其自由端处具有锥形末端(未示出)并且在其相对端处具有螺钉头部26， 该螺钉头部26由于被连接器18覆盖而只能在下文将进一步说明的图2所示的剖视图中看到。椎弓根螺钉12在其长度、直径和外螺纹M方面构造成使得其能够被旋入人脊柱的椎弓根中。然而，为此目的不仅可以使用螺钉，而且可以使用其它类型的紧固件。此类紧固件包括但不限于螺栓，所述螺栓在其外表面上具有脊部，使得螺栓能被粘合到在待治疗的椎骨的椎弓根中钻出的柱形孔中。连接器18包括头部部件28，该头部部件28包括柱形部分30和突出部32，该突出部32沿径向远离纵向轴线20延伸并且在所示实施例中与柱形部分30 —体形成。头部部件观支承第一杆件14能够被固定在其上的第一座部件34和第二杆件16能够被固定在其上的第二座部件36。座部件34、36中的每一个均形成为包括构造成接纳杆件14、16的凹部38和40的钟形件。每个凹部38、40在上部均设置有分别与第一夹固螺钉42和第二夹固螺钉44的外螺纹相匹配的内螺纹。通过将夹固螺钉42、44分别旋入凹部38和40，可将杆件14、16固定在凹部38、40中。当然，也可改为使用其它类型的夹固机构。下文将说明连接器18所提供的各种自由度。这些自由度是有利的，因为希望外科医生能够在不需要重新调节椎弓根螺钉12或甚至整个椎骨的情况下将杆件14、16连接至连接器18。在此实施例中，这些自由度仅可在外科手术期间获得。一旦椎弓根螺钉12与杆件14、16连接并且待治疗的椎骨位于希望的位置，连接器18的所有可动元件将被外科医生固定。2009年4月四日提交的欧洲专利申请EP 09005904. 9中记载了类似的结构，但其用于仅支承一个座部件的连接器。在所示实施例中，连接器18能够相对于椎弓根螺钉12的纵向轴线20被固定在六个不同旋转位置。这种围绕纵向轴线20旋转的能力提供了第一旋转自由度。虽然连接器 18的柱形部分30在此类旋转期间保持相对于纵向轴线20定中心，但支承第二座部件36的突出部32围绕纵向轴线20回转，如图1中通过柱46所示。此外，第一座部件34能够相对于未被固定的旋转轴线48被固定在不同旋转位置， 但能够在具有倾斜角度的圆锥50内被多轴向地调节。因此，第一座部件34不仅能够被旋转，而且能够沿各种方向倾斜。在此实施例中，圆锥50具有与椎弓根螺钉12的纵向轴线20 重合的对称轴线。在其它实施例中，该对称轴线平行于椎弓根螺钉12的纵向轴线20延伸， 或者甚至可以与该纵向轴线20形成一定角度。第二座部件36可获得相同的自由度，使得第二座部件36也能够在具有倾斜角度的圆锥52内被多轴向地调节。图2是穿过连接器18和椎弓根螺钉12的上部的剖视图。椎弓根螺钉12的螺钉头部沈作为柱形部分22的延伸部形成并且包括周向凹槽M和包围六边形凹座58的锥形端部56。连接器18的柱形部分30设置有盲孔60，该盲孔60的直径被选择成使得盲孔60 能够以密配合的方式接纳螺钉头部沈。在盲孔60的底面处，形成了与螺钉头部沈的六边形凹座58的形状精确匹配的六边形突出部62。在限定盲孔60的壁中容纳有锁紧机构，该锁紧机构构造成防止椎弓根螺钉12在盲孔60内沿其纵向轴线20运动。在所示实施例中，该锁紧机构包括通过弹簧66加载的两个销64，弹簧和销全部被接纳在设置在柱形部分30的周向凹槽70中的孔68中。弹簧66 止靠在被压入孔68的插塞72上。在已使用适合六边形凹座58的六边形凹座螺钉扳手将椎弓根螺钉12旋入椎骨的椎弓根之后，将连接器18安置在螺钉头部沈上。当螺钉头部沈进入盲孔60时，螺钉头部 26的锥形端部56使已突出到盲孔60内的销64移位。外科医生然后可通过将位于希望的旋转位置的突出部62放入螺钉头部沈的六边形凹座58中来选择连接器相对于螺钉头部 26的六个不同旋转位置中的一个。如果突出部62止靠在六边形凹座58的底面上，则螺钉头部沈的凹槽M将位于销64的高度处，所述销64然后将被弹簧66推入凹槽M以便实现所希望的锁紧效果。突出部62和六边形凹座58然后提供对旋转运动的锁紧，而包括销 64和凹槽M的锁紧机构则确保连接器18不能沿椎弓根螺钉12的纵向轴线20运动。连接器的移除仅在合适的工具接合到设置在连接器18的柱形部分30中的凹槽70 内的情况下才有可能。通过拉动工具，施加在连接器18的头部部件观上的拉力将最终致使销64的延伸到凹槽M内的部分被剪断，从而使得头部部件观能够从椎弓根螺钉12被释放。当然，可改为使用其它合适的锁紧机构。此外，可设想能够将螺钉头部沈锁紧在任意旋转位置的更复杂的结构。下文将参考图2说明第一座部件34和第二座部件36的细节。由于两个座部件 34,36具有相同的设计，所以为简单起见以下描述将仅参照第一座部件34。第一座部件34包括台阶状的孔，该孔具有直径较大的上孔部74和直径较小的下孔部76。上孔部74的上半部设置有与第一夹固螺钉42的外螺纹79相匹配的内螺纹77。 夹固螺钉42在其上端处设置有适合接纳合适的螺丝刀的末端的缺口 80。下孔部76的底面82凹陷地弯曲，具有布置在第一座部件34的对称轴线84上的曲率中心，所述对称轴线84在所示的未倾斜位置与椎弓根螺钉12的纵向轴线20重合。第一座部件34的下部具有凸起外表面86并且被接纳在形成在头部部件观的柱形部分30中的互补的凹部88中。凸起表面86和凹部88具有与下孔部76的底面82的曲率中心重合的曲率中心。头部部件28的柱形孔部30还包括第一固定螺钉92被旋入其中的螺孔90。第一固定螺钉92的头部94止靠在弯曲垫圈96上，该垫圈96的曲率中心也与底面82的曲率中心重合。垫圈96具有中心孔口 98，第一固定螺钉92的螺栓延伸穿过该中心孔口 98。第一座部件34的底面设置有如在所示实施例中所示的具有锥形剖面形状的底面开口 100。垫圈96的外径被确定为使得其充分延伸超过底面开口 100的上直径，但仍大大小于下孔部76的直径。如果第一固定螺钉92未被拧紧，则允许第一座部件34围绕其对称轴线84旋转。此外，第一座部件34作为整体及因此与对称轴线84重合的旋转轴线48能够倾斜。倾斜位置在图8的截面图中可见。尽管图8涉及不同实施例，但图8所示的实施例的第一座部件34与图2所示的第一座部件34相同。在图8中可见，垫圈96已沿下孔部 76的底面82滑动。最大倾斜角度、即圆锥50的开口角度由底面82和垫圈96的直径之比决定。此外，在倾斜位置，当第一固定螺钉92还没有被拧紧时，第一座部件34仍能够围绕其对称轴线84旋转。因此，此设计实现了第一座部件34相对于头部部件观的柱形部分30的多轴向调节。在第一座部件34已大致位于接纳第一杆件14所需的旋转和倾斜位置之后，可从上方将第一杆件14插入凹部38。这通常将引起第一座部件34的另外的少量运动。然后，小心移除杆件14并拧紧第一固定螺钉92。在拧紧第一固定螺钉92之后，第一座部件34相对于连接器18的头部部件观被固定并且因此不能够执行任何运动。然后，再次插入杆件14并借助于夹固螺钉42将其固定。如上所述，第二座部件36具有与第一座部件34相同的设计和功能。图3是已植入根据本发明的脊柱固定系统的一段人脊柱的简化俯视图。该脊柱段包括六个椎骨Vl至V6，每一个椎骨均包括椎骨本体B、棘突SP和两个椎弓根Pa、此。在图3上部上示出的两个椎骨Vl和V2借助于不能实现椎骨Vl和V2之间的相对运动的融合植入物110融合。而椎骨V2和V3之间插入使两个椎骨V2、V3能够执行相对运动的非融合植入物112。非融合植入物112可包括例如滚珠轴承，并且可如WO 2007/003438A2 中所描述的那样构造。三个椎骨V3、V4和V5通过两个融合植入物110刚性连接。椎骨V5和V6通过自然椎间盘114分离。根据本发明的脊柱固定系统通过使用借助于椎弓根螺钉12紧固在椎骨V2和V3 的椎弓根Pa、Pb上的四个连接器18实现了相邻椎骨之间的这种融合(刚性)植入物和非融合(可运动)植入物的连续性。用于连接被紧固在椎骨V2和V3上的连接器18的两个杆件16a、16b由弹性材料制成，使得杆件16a、16b在椎骨V2和V3之间的相对位置改变的情况下弯曲。这在图示了处于侧弯状态下的脊柱段的构型的图4中示出。虽然连接器18 保持被固定，但弹性杆件16a、16b实现了椎骨V2围绕垂直于图纸平面的轴线相对于椎骨V3 的旋转。用于该脊柱段的所有其它连接器116仅具有一个座部件，使得仅一个杆件能够连接到相应的椎弓根螺钉。在此实施例中，假设连接器116构造成类似于连接器18，但不具有突出部32且不具有第二座部件36。然后能够以上面参考图1和图2所述的方式多轴向地调节连接器116的座部件。或者，可基于此目的使用类似于图1和图2所示的连接器18的连接器，但该连接器仅具有定位在突出部32上的座部件36。此类连接器被记载在前述的欧洲专利申请EP 09005904.9中并且提供了特别宽的自由度范围。(也)连接到仅具有一个座部件的连接器116的杆件14a、14b和14a‘、14b'用于连接通过融合植入物Iio分离的那些成对的椎骨Vl和V2、V3和V4、V4和V5。这些杆件 14a、14b和14a‘、14b ‘因此由具有大大小于杆件16a、16b的弯曲刚度的刚性材料制成。因此，脊柱固定系统10刚性地固定那些被融合的椎骨，但实现了通过非融合植入物112分离的椎骨之间的运动。
应理解，杆件16a、16b不一定必须具有将引起施加在椎骨V2和V3上的回复力矩的弹性特性。作为替代，可使用柔性的但不具有明显弹性的杆件16a、16b。通常通过弯曲刚度来定义柔性，所述弯曲刚度定义为杆件截面的面积惯性矩与其弹性模量的乘积。当然，柔性杆16a、16b的使用不仅实现了如图4所示的侧弯，而且实现了椎骨V2 和V3之间的几乎任何任意的相对运动。这在图5和图6中示出，图5和图6是分别处于正常状态和倾斜状态下的椎骨V2和V3的侧视图。为简单起见，分别延伸到相邻椎骨Vl和V3 的刚性杆件14a、14b和14a‘、14b'在图5和图6中未示出。如从图3至图6可见，柔性杆16a、16b不仅在椎骨V2、V3的相对位置改变的情况下弯曲，而且承受纵向压缩或拉伸。这归因于非融合植入物112中所包含的滚珠轴承的曲率中心将通常不位于杆件16a、16b中的一个上。然而，弹性杆件16a、16b也具有在一定程度上沿它们的纵向轴线被压缩或拉伸的能力。图7是类似于图3所示的一段人脊柱的示意性俯视图。在该脊柱段中，不仅允许两个、而且允许三个连续的椎骨V2、V3和V4执行相对运动。为此，在相邻的椎骨对V2、V3 和V3、V4之间布置非融合植入物112。因此，在此实施例中，使用不仅在两个、而且在三个连续的椎骨V2、V3和V4上方延伸的较长柔性杆16a、16b。2.第二实施例图8是根据第二实施例的脊柱固定系统210的透视图。相同的构件通过与前面所用相同的参考标号表示，而仅具有与上述第一实施例相对应的零件的构件则通过增加了 200的参考标号表示。脊柱固定系统210与上述脊柱固定系统10的一个差别在于连接器218的突出部 232未与柱形部分230 —体形成。替代地，该突出部经由接头201与柱形部分230连接。接头201使得突出部232能够围绕垂直于椎弓根螺钉12的纵向轴线20延伸的旋转轴线203 旋转。另一个差别在于，在根据第二实施例的脊柱固定系统210中，两个杆件214、216均为刚性杆件，即，杆件214、216具有相同的(高)弯曲刚度。通过在第一实施例的脊柱固定系统10中使用的弹性杆件16所实现的柔度在第二实施例中通过刚性杆件216与连接器 218的柔性连接来实现。更具体而言，第二座部件236附接到连接器218的突出部232上， 使得第二座部件236即使在脊柱固定系统210已被植入之后也能够相对于突出部232改变其位置。这将参考图9更具体地说明，图9是穿过连接器218和椎弓根螺钉12的上部的剖视图。第一座部件234以与上述脊柱固定系统10的第一座部件34相同的方式构成。然而，第二座部件236不以与第一座部件234相同的方式进行多轴向调节。具有锥形截面形状的开口 100被柱形开口 205代替，并且垫圈98被弹性环207代替。如在图11所示的仰视图中可见，弹性环207在一端处设置有从弹性环207的底部表面214沿轴向突出的两个连板209、211。连板209、211接合在相对于连板209、211具有互补形状并且设置于下孔部 76的底面82处的凹部215、217内。弹性环207在其相对端处具有部分219，在该部分219中，中心孔具有等于固定螺钉四2的头部四4的直径的较大直径。在组装好的状态下，固定螺钉四2的头部294止靠在由部分219形成的周向台阶221上并因此将第二座部件236固定在突出部232上。如果使第二座部件236围绕其对称轴线84旋转，则弹性环207将承受扭转，因为其上部与固定螺钉四2的头部294摩擦接合，并且其底部经由连板209、211被旋转地固定在设置在第二座部件236中的凹部215、217中。弹性环207所施加的回复力矩随着第二座部件236的旋转角度增大而增加。通过合适地选择弹性环207的材料，可至少在一定程度上将允许第二座部件236相对于突出部232执行的旋转的范围限定在特定范围，例如2°或 5°。效果并不取决于脊柱所产生的扭矩的更精确的角度范围限定器将在下文参考图16至图18进一步描述。第二座部件236也能够围绕垂直于由固定螺钉292限定的纵向方向的轴线以小倾斜角度倾斜。因此，弹性环207形成允许第二座部件236相对于椎弓根螺钉292绕三根正交轴线执行旋转运动的接头。根据弹性环207的材料，也可通过在不同程度上拧紧固定螺钉292而压缩弹性环 207，使得其抗扭刚度改变。因此，借助于固定螺钉四2，至少能够在一定程度上调节弹性环 207所施加的回复力矩。此作用也可用于改变所允许的旋转角度的范围。弹性环207被接纳在第二座部件236内使得它能够容易地由外科医生更换。如果设置具有不同抗扭刚度的多个弹性环207，则外科医生可选择为待治疗的脊柱段提供抵抗旋转和倾斜运动的最佳回复力矩的合适的环207。弹性环207因此形成第一可调节的回复力部件，其构造成施加用于抵抗脊柱所施加的并且引起第二座部件236相对于椎弓根螺钉 12(或连接器218的刚性连接到椎弓根螺钉12的部分)的位置变化的力的回复力。将柱形部分230连接到突出部232的接头201包括具有基本柱形形状的弹性部件 223。如在图10的俯视图和仰视图中可见，弹性部件223在其顶部和底部表面处设置有缝状凹槽225。弹性部件223被接纳在具有相同形状的两个杯形保持件225、227中。每个杯形保持件225、227均被挤压在分别设置在柱形部分230和突出部232中的柱形凹部229、231 中。杯形保持件225在它们的底部处设置有在弹性部件223的相对端处具有与凹槽225互补的形状的脊部233、235。杯形保持件225、227在它们的上端处在它们的外表面上设置有周向凹槽，弹性环237接合在所述周向凹槽内。通过接合在弹性部件223的凹槽225、227内的脊部233、235，弹性部件223被旋转地固定在杯形保持件225、227内。由于杯形保持件225、227还被固定地接纳在凹部229、 231中，所以突出部232能够执行绕旋转轴线203的旋转运动，因为允许杯形保持件225、 227相对于弹性环237旋转。如果突出部232相对于柱形部分230旋转，则旋转角度越大， 发生的弹性部件223的扭转引起的回复力矩就越增加。突出部232相对于柱形部分230的中间位置由弹性部件223未承受扭转的状态限定。此状态又由设置于弹性部件223的相对端的凹槽225的位置限定。因此，可通过从一组不同的弹性部件中选择合适的弹性部件223来限定不同中间位置，在所述不同的弹性部件的相对端处设置的凹槽225具有不同的相对角向布置。该组弹性部件223在弹性部件223 的弹性、即限定由接头201提供的回复力矩的抗扭刚度方面也可不同。弹性环部件223因此形成第二可调节的回复力部件，其构造成施加用于抵抗脊柱所施加的并且引起第二座部件236的位置变化的力的回复力。图12是脊柱固定系统210已被植入其中的一段人脊柱的示意性俯视图，其中两个相邻椎骨处于类似于图4所示的侧弯状态下。在此实施例中，侧弯并非通过柔性杆实现。替代地，由于允许连接器218的第二座部件236执行如图9中通过双向箭头85所示的围绕轴线84的旋转，所以如果椎骨V2、V3执行通过非融合植入物112实现的相对旋转运动，则刚性杆件216a、216b相对于连接器218旋转。脊柱固定系统210抵抗这种侧弯而施加的回复力将主要取决于在椎骨V2、V3侧弯的情况下承受扭转的弹性环207的特性。图13和图14类似于图5和图6地图示了脊柱固定系统210如何也实现了椎骨 V2、V3的受控倾斜或下弯。如在图14中可见，用于支承连接器218的第二座部件236的突出部232相对于柱形部分230旋转，如图14中通过箭头所示。抵抗接头201的此类旋转的回复扭矩主要由弹性部件223的特性决定。如图12和图14所示的椎骨V2、V3的相对旋转通常要求允许杆件216a、216b在至少一个第二座部件236内执行少量纵向运动。此类运动可例如通过不充分拧紧夹固螺钉44 来实现。然而，在这方面也可设想更复杂的措施。在所描述的第二实施例中，允许第二座部件236在其已被植入之后执行两种不同的旋转运动。也可设想实现围绕三根(正交)轴线的旋转运动。此外，如果对于这些旋转运动不希望有回复扭矩，则可使用不包含任何弹性元件而是仅包含包括轴、滚珠轴承等的简单接头的连接器。3.第三实施例图15是脊柱固定系统310已被植入其中的一段人脊柱的示意性俯视图。类似于图7所示的脊柱段，不仅允许两个、而且允许三个连续的椎骨V2、V3和V4利用两个非融合植入物112执行相对运动。然而，该脊柱固定系统并非借助于柔性杆来实现这些相对运动， 而是通过上文参考图8至14所述的柔性连接器218和另一类型的连接器318来实现。该另一类型的连接器318经由椎弓根螺钉12被紧固在椎骨V3上并且在脊柱固定系统310已被植入之后允许改变座部件334、336中并非仅一个而是两个的位置。这是必要的，因为不仅刚性杆件216a、216b而且被固定在连接器318上的刚性杆件21 '、214b'必须能够执行相对于椎骨V3的联接运动。这种连接器318可仅仅通过对第一座部件234也采用用于第二实施例中的第二座部件236的机构并通过将两个座部件均布置在能够围绕轴线303倾斜的突出部上来实现。用于这种连接器318的示例性构型在图15的剖视图中示出。两个座部件334、336 均能够抵抗弹性环307所施加的阻力而围绕它们的对称轴线84旋转。第二旋转自由度由将突出部332、332'连接到被紧固在椎弓根螺钉312上的柱形部分320的两个接头301、 301'提供。连接器318还包括用于每个座部件334、336的可调节的角度范围限定器341，该限定器341构造成分别限定座部件334和336相对于旋转轴线303的允许的旋转角度的范围。每个角度范围限定器341均包括由被固定在连接器318的柱形部分320中的刚性销形成的凸轮343。凸轮343到达设置在插入件347中的凹槽345内，所述插入件347被固定地接纳在设置于突出部332和332'的平坦面351处的互补凹部349中。如在图17所示的平坦面351上的侧视图中可见，插入件347中的凹槽345具有环段形状，其中所述环段的曲率中心与旋转轴线303重合。能够允许座部件334、336围绕轴线303旋转的旋转角度的范围由凹槽345的长度限定。为了调节允许的旋转角度的范围，插入件347可由具有不同长度的凹槽的另一插入件替换。图18中在类似于图17的侧视图中示出了具有较短凹槽345'的合适的插入件 347'。为此，可设置能够实现易于将插入件347'安装在突出部332、332'中的凹部349 中的用于扣合安装的机构(未示出)。这种范围调节因此包括从一组不同的插入件347中选择一个插入件。还可设想使用更复杂的机构来可调节地限定允许的旋转角度的范围。特别地，为此可使用类似的元件的调节群组，使得还可进行连续调节。可调节的角度范围限定器也可用于限定座部件334、336相对于轴线84的允许的旋转角度的范围。如果提供第三旋转轴线或另一自由度，则也可设想可调节的角度范围限定器。当然，第二实施例的连接器218也可包括可调节的角度范围限定器。上文已通过示例给出对优选实施例的描述。从所给出的公开内容，本领域的技术人员不仅能够理解本发明及其伴随的优点，而且还能够发现对所公开的结构和方法的各种明显变更和修改。因此，申请人力求涵盖落入如通过所附权利要求及其等同方式限定的本发明的精神和范围内的所有此类变更和修改。
权利要求
1.一种脊柱固定系统Oio ;310)，包括a)构造成在所述脊柱的一部分上延伸的两个杆件014，216)，b)多个紧固件(12)，其中每个紧固件均具有纵向轴线OO)并且构造成被固定在待治疗的椎骨(V2, V3, V4)上，c)连接器018；318)，所述连接器-附接到或者能够附接到所述紧固件(1 中的一个上，并且-包括两个座部件034，236 ；334，336)，每个座部件均构造成与所述两个杆件中的一个连接，其特征在于在所述脊柱固定系统已被完全植入到人体内之后，允许所述两个座部件034，236 ； 334，336)中的至少一个036 ；334，336)相对于所述连接器018 ；318)被附接到其上的所述紧固件(1 的位置响应于所述脊柱的所述部分所施加的力而改变。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述连接器(218)包括在所述脊柱固定系统已被完全植入到人体内之后允许所述至少一个座部件036;334，336)的位置变化的接 3k (201,207,292 ；301,301' ,307)
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，允许所述至少一个座部件036；334， 336)相对于所述连接器018 ；318)被附接到其上的所述紧固件(1 执行绕至少两根不同轴线(84，203 ；303)的旋转运动。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，允许所述至少一个座部件036；334，336) 执行绕第一轴线(84)和第二轴线Q03 ；303)的旋转运动，其中所述连接器018 ；318)包括体部(230 ；330)和臂部件(232 ；332,332')，所述连接器(218 ；318)被连接到其上的所述紧固件(12)的纵向轴线OO)穿过所述体部延伸，所述臂部件从所述体部O30 ；330)突出并且支承所述至少一个座部件036 ；334，336)，其中所述第一轴线(84)穿过所述至少一个座部件(236 ；334，336)和所述臂部件(232 ；332, 332')延伸，所述第二轴线(203 ；303) 穿过所述臂部件(232 ；332,332')和所述体部(230 ；330)延伸。
5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统包括构造成限定允许的位置变化的范围的范围限定器(341)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统包括回复力部件 007，232 ;323，307)，所述回复力部件构造成施加用于抵抗所述脊柱的所述部分所施加的、 并且引起所述至少一个座部件036;334，336)的位置变化的力的回复力。
7.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述两个杆件014，216)的弯曲刚度相等。
8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述两个座部件中的至少一个(234)能够相对于旋转轴线G8)被固定在不同旋转位置，所述旋转轴线能够被固定在至少在具有倾斜角度的圆锥(50)内的不同倾斜位置，以便实现多轴向地调节所述至少一个座部件OO)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统包括另一连接器 (116)，所述另一连接器附接到或者能够附接到所述紧固件(1 中的一个上并且仅包括一个构造成与所述两个杆件中的一个连接的座部件，其中所述座部件的位置在所述脊柱固定系统已被完全植入到人体内之后相对于所述另一连接器被附接到其上的所述紧固件被固定。
10.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，在所述脊柱固定系统已被完全植入到人体内之后，允许两个座部件(334，336)相对于所述连接器(318)被附接到其上的所述紧固件(1 的位置响应于所述脊柱的所述部分所施加的力而改变。
11.一种脊柱固定系统(10 ;210 ;310)，包括a)第一杆件(16；216)，所述第一杆件将第一椎骨(Y2)连接到第二椎骨(M)但不连接到第三椎骨(V4)，b)第二杆件(14；214)，所述第二杆件将所述第二椎骨(V； )连接到所述第三椎骨(V4) 但不连接到所述第一椎骨，其中所述脊柱固定系统构造成使得在所述脊柱固定系统已被完全植入之后允许所述第一椎骨(^)相对于所述第二椎骨(M)运动但不允许所述第三椎骨(V4)相对于所述第二椎骨(V3)运动。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述第一杆件(16)与所述第二杆件 (14)相比具有较小的弯曲刚度。
13.根据权利要求11或12所述的系统，其特征在于，所述系统包括被固定在所述椎骨 (V2, V3，V4)上的紧固件，其中所述第一杆件柔性地连接到被固定在所述第一椎骨(V2)和所述第二椎骨(M)上的紧固件上。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述系统包括连接器018;318)，所述连接器附接到所述紧固件(1 上并且包括与所述杆件(214，216)连接的座部件034， 236 ;334，336)，其中在所述脊柱固定系统已被完全植入到人体内之后，允许与所述第一杆件(216)连接的所述座部件的位置响应于所述第一椎骨(M)和所述第二椎骨(V； )所施加的力而改变。
全文摘要
脊柱固定系统(10；210；310)包括将第一椎骨(V2)连接到第二椎骨(V)但不连接到第三椎骨(V4)的第一杆件(16；216)，和将第二椎骨(V3)连接到第三椎骨(V4)但不连接到第一椎骨的第二杆件(14；214)。该脊柱固定系统构造成使得在该脊柱固定系统已被完全植入之后允许第一椎骨(V2)但不允许第三椎骨(V4)相对于第二椎骨(V3)运动。
文档编号A61B17/70GK102573679SQ201080042068
公开日2012年7月11日 申请日期2010年7月19日 优先权日2009年7月30日
发明者F·J·科弗 申请人:思邦科技脊柱智慧集团股份公司