脊柱植入体和骨骼锚固组件的制作方法

专利名称：脊柱植入体和骨骼锚固组件的制作方法
脊柱植入体和骨骼锚固组件本发明是申请日为2008年5月30日、申请号为200880101782. O、发明名称为“用于动态稳定和运动保留脊柱植入系统和方法的偏转杆系统”的发明专利申请的分案申请。优先权要求本申请要求所有以下提交 的优先权，其中包括2007年6月5日提交的、名称为“DYNAMIC STABILIZATION AND MOTION PRESERVATION SPINAL IMPLANTATION SYSTEM ANDMETHOD” 的美国临时申请 No. 60/942, 162 (律师案卷号 No. SPART-01010US0)；2007 年8 月 I 日提交的、名称为 “SHAPED HORIZONTAL ROD FOR DYNAMICSTABILIZATION AND MOTION PRESERVATION SPINAL IMPLANTATION SYSTEM AND METHOD”的美国专利申请No. 11/832，260 (律师案卷号No. SPART-01006US0)；2007 年 8 月 I 日提交的、名称为 “MULTI-DIRECTIONAL DEFLECTION PROFILE FORA DYNAMIC STABILIZATION AND MOTION PRESERVATION SPINAL IMPLANTATION SYSTEM ANDMETHOD” 的美国专利申请 No. 11/832，273 (律师案卷号 No. SPART-01007US0)；2007 年 8 月 I 日提交的、名称为“A HORIZONTAL ROD WITH A MOUNTING PLATFORMFOR A DYNAMIC STABILIZATION AND MOTION PRESERVATION SPINAL IMPLANT SYSTEM ANDMETHOD” 的美国专利申请 No. 11/832，305 (律师案卷号 No. SPART-01008US0)；2007 年 8 月 I 日提交的、名称为 “MULTHHMENSIONAL HORIZONTAL ROD FOR ADYNAMIC STABILIZATION AND MOTION PRESERVATION SPINAL IMPLANTATION SYSTEM ANDMETHOD” 的美国专利申请 No. 11/832，330 (律师案卷号 No. SPART-01009US0)；2007 年 8 月 I 日提交的、名称为 “A BONE ANCHOR WITH A YOKE-SHAPED ANCHORHEAD FOR A DYNAMIC STABILIZATION AND MOTION PRESERVATION SPINAL IMPLANTATIONSYSTEM AND METHOD” 的美国专利申请 No. 11/832，338 (律师案卷号 No. SPART-01010USI)；2007 年 8 月 I 日提交的、名称为 “A BONE ANCHOR WITH A CURVED MOUNTINGELEMENT FOR A DYNAMIC STABILIZATION AND MOTION PRESERVATION SPINAL IMPLANTATIONSYSTEM AND METHOD” 的美国专利申请 No. 11/832，358 (律师案卷号 No. SPART-0101IUSO)；2007 年8 月 I 日提交的、名称为 “REINFORCED BONE ANCHOR FOR A DYNAMICSTABILIZATION AND MOTION PRESERVATION SPINAL IMPLANTATION SYSTEM AND METHOD”的美国专利申请No. 11/832，377 (律师案卷号No. SPART-01012US0)；2007 年 8 月 I 日提交的、名称为 “A BONE ANCHOR WITH A COMPRESSOR ELEMENTFOR RECEIVING A ROD FOR A DYNAMIC STABILIZATION AND MOTION PRESERVATIONSPINAL IMPLANTATION SYSTEM AND METHOD”的美国专利申请 No. 11/832，400 (律师案卷号No.SPART-01013US0)；2007 年 8 月 I 日提交的、名称为 “DYNAMIC STABILIZATION AND MOTIONPRESERVATION SPINAL IMPLANTATION SYSTEM AND METHOD WITH A DEFLECTION ROD” 的美国专利申请 No. 11/832，413 (律师案卷号 No. SPART-01014US0)；2007 年 8 月 I 日提交的、名称为 “DYNAMIC STABILIZATION AND MOTIONPRESERVATION SPINAL IMPLANTATION SYSTEM AND METHOD WITH A DEFLECTION RODMOUNTED IN CLOSE PROXIMITY TO A MOUNTING ROD”的美国专利申请 Noll/832, 426 (律师案卷号 No. SPART-01015US0)；2007 年 8 月 I 日提交的、名称为 “DYNAMIC STABILIZATION AND MOTIONPRESERVATION SPINAL IMPLANTATION SYSTEM AND METHOD”的美国专利申请No. 11/832,436(律师案卷号 No. SPART-01016US0)；2007年8 月 I 日提交的、名称为“SUPER-ELASTIC DEFLECTION ROD FOR A DYNAMICSTABILIZATION AND MOTION PRESERVATION SPINAL IMPLANTATION SYSTEM AND METHOD”的美国专利申请No. 11/832，446 (律师案卷号No. SPART-01017US0)；2007 年 8 月 I 日提交的、名称为 “REVISION SYSTEM AND METHOD FOR A DYNAMICSTABILIZATION AND MOTION PRESERVATION SPINAL IMPLANTATION SYSTEM AND METHOD”的美国专利申请No. 11/832，470 (律师案卷号No. SPART-01020US0)； 2007年8月 I 日提交的、名称为“REVISION SYSTEM FOR A DYNAMIC STABILIZATIONAND MOTION PRESERVATION SPINAL IMPLANTATION SYSTEM AND METHOD” 的美国专利申请No. 11/832，485 (律师案卷号 No. SPART-0102IUSO)；2007 年 8 月 I 日提交的、名称为 “DYNAMIC STABILIZATION AND MOTIONPRESERVATION SPINAL IMPLANTATION SYSTEM AND METHOD”的美国专利申请No. 11/832,494(律师案卷号 No. SPART-01022US0)；2007 年 8 月 I 日提交的、名称为 “ MPLANTATION METHOD FOR DYNAMICSTABILIZATION AND MOTION PRESERVATION SPINAL IMPLANTATION SYSTEM AND METHOD”的美国专利申请No. 11/832, 517 (律师案卷号No. SPART-01023US0)；2007 年 8 月 I 日提交的、名称为“MODULAR SPINE TREATMENTKIT FOR DYNAMICSTABILIZATION AND MOTION PRESERVATION OF THE SPINE”的美国专利申请No. 11/832, 527(律师案卷号 No. SPART-01024US0)；2007 年 8 月 I 日提交的、名称为“HORIZONTALLY LOADED DYNAMIC STABILIZATIONAND MOTION PRESERVATION SPINAL IMPLANTATION SYSTEM AND METHOD” 的美国专利申请No. 11/832，534 (律师案卷号 No. SPART-01025US0)；2007 年 8 月 I 日提交的、名称为 “DYNAMIC STABILIZATION ANDMOTIONPRESERVATIONSPINALIMPLANTATIONSYSTEMWITH HORIZONTAL DEFLECTION ROD ANDARTICULATINGVERTICAL RODS竖直杆”的美国专利申请No. 11/832，548 (律师案卷号No. SPART-01029US0)；2007 年 8 月 I 日提交的、名称为“AN ANCHOR SYSTEM FOR A SPINE IMPLANTATIONSYSTEM THAT CAN MOVE ABOUT THREE AXES”的美国专利申请 No. 11/832, 557 (律师案卷号No. SPART-01030US0)；2007 年 8 月 I 日提交的、名称为 “ROD CAPTURE MECHANISM FOR DYNAMICSTABILIZATION AND MOTION PRESERVATIONSPINAL IMPLANTATION SYSTEM AND METHOD” 的美国专利申请No. 11/832，562 (律师案卷号No. SPART-0103IUSO)；2008 年 2 月 14 日提交的、名称为 “A DEFLECTION ROD SYSTEM FOR A DYNAMICSTABILIZATION AND MOTION PRESERVATION SPINAL IMPLANTATION SYSTEM AND METHOD”的美国临时申请No. 61/028，792 (律师案卷号No. SPART-01035US0);以及
2008 年 2 月 26 日提交的、名称为 “A DEFLECTION ROD SYSTEM FOR A DYNAMICSTABILIZATION AND MOTION PRESERVATION SPINAL IMPLANTATION SYSTEM AND METHOD”的美国临时申请No. 61/031, 598 (律师案卷号No. SPART-01037US0)。所有上述提交的全文都以参引的方式结合在本文中。相关提交的交叉引用 本申请涉及所有以下申请，其中包括2008年5月30日提交的、名称为“ADEFLECTION ROD SYSTEM FOR A SPINE IMPLANT INCLUDING AN INNER ROD AND AN OUTERSHELL AND METHOD” 的美国专利申请 No. 12/130，335 (律师案卷号 No. SPART-01035US1)；2008 年 5 月 30 日提交的、名称为“A DEFLECTION ROD SYSTEM WITH A DEFLECTIONCONTOURING SHIELD FOR A SPINE IMPLANT AND METHOD” 的美国专利申请 No. 12/130，359(律师案卷号 No. SPART-01035US2)；2008 年 5 月 30 日提交的、名称为 “DYNAMIC STABILIZATION AND MOTIONPRESERVATION SPINAL IMPLANTATION SYSTEM WITH A SHIELDED DEFLECTION ROD SYSTEMAND METHOD” 的美国专利申请 No. 12/130, 367 (律师案卷号 No. SPART-01035US3)；2008 年 5 月 30 日提交的、名称为 “A DEFLECTION ROD SYSTEM FOR SPINEIMPLANT WITH END CONNECTORS AND METHOD” 的美国专利申请 No. 12/130，377 (律师案卷号 No. SPART-01035US4)；2008 年 5 月 30 日提交的、名称为 “A DEFLECTION ROD SYSTEM FOR A DYNAMICSTABILIZATION AND MOTION PRESERVATION SPINAL IMPLANTATION SYSTEM AND METHOD”的美国专利申请No. 12/130，383 (律师案卷号No. SPART-01035US5)；2008 年 5 月 30 日提交的、名称为 “A DEFLECTION ROD SYSTEM FOR A DYNAMICSTABILIZATION AND MOTION PRESERVATION SPINAL IMPLANTATION SYSTEM AND METHOD”的美国专利申请No. 12/130，395 (律师案卷号No. SPART-01037US1)；2008 年 5 月 30 日提交的、名称为 “A DEFLECTION ROD SYSTEM WITH MOUNT FORDYNAMIC STABILIZATION AND MOTION PRESERVATION SPINAL IMPLANTATION SYSTEM ANDMETHOD” 的美国专利申请 No. 12/130, 411 (律师案卷号 No. SPART-01037US2)；2008年5 月 30 日提交的、名称为“A DEFLECTION ROD SYSTEM WITH A NON-LINEARDEFLECTION TO LOAD CHARACTERISTIC FOR DYNAMIC STABILIZATION AND MOTIONPRESERVATION SPINAL IMPLANTATION SYSTEM AND METHOD”的美国专利申请No. 12/130, 423(律师案卷号 No. SPART-01037US3)；2008 年 5 月 30 日提交的、名称为 “A DEFLECTION ROD SYSTEM DIMENSIONEDFOR DEFLECTION TO A LOAD CHARACTERISTIC FOR DYNAMIC STABILIZATION AND MOTIONPRESERVATION SPINAL IMPLANTATION SYSTEM AND METHOD”的美国专利申请No. 12/130, 454(律师案卷号 No. SPART-01037US4)；2008 年 5 月 30 日提交的、名称为 “A DEFLECTION ROD SYSTEM FOR USE WITH AVERTEBRAL FUSION IMPLANT FOR DYNAMIC STABILIZATION AND MOTION PRESERVATIONSPINAL IMPLANTATION SYSTEM AND METHOD”的美国专利申请 No. 12/130，457 (律师案卷号No.SPART-01037US5)；2008 年 5 月 30 日提交的、名称为“A DUAL DEFLECTION ROD SYSTEM FOR DYNAMICSTABILIZATION AND MOTION PRESERVATION SPINAL IMPLANTATION SYSTEM AND METHOD”的美国专利申请No. 12/130，467 (律师案卷号No. SPART-01037US6)；2008 年 5 月 30 日提交的、名称为 “METHOD FOR IMPLANTING A DEFLECTION RODSYSTEM AND CUSTOMIZING THE DEFLECTION ROD SYSTEM FOR A PARTICULAR PATIENT NEEDFOR DYNAMIC STABILIZATION AND MOTION PRESERVATION SPINAL IMPLANTATION SYSTEM”的美国专利申请No. 12/130, 475 (律师案卷号No. SPART-01037US7)；2008 年 5 月 30 日提交的、名称为 “A SPINE IMPLANT WITH A DEFLECTION RODSYSTEM ANCHORED TO A BONE ANCHOR AND METHOD”的美国专利申请 No. 12/130, 032 (律师案卷号 No. SPART-01039US1)；2008 年 5 月 30 日提交的、名称为 “A SPINE IMPLANT WITH A DEFLECTION RODSYSTEM INCLUDING A DEFLECTION LIMITING SHIELD ASSOCIATED WITH A BONE SCREW AND METHOD” 的美国专利申请 No. 12/130, 095 (律师案卷号 No. SPART-01039US2)；2008 年 5 月 30 日提交的、名称为 “A SPINE IMPLANT WITH A DUAL DEFLECTIONROD SYSTEM INCLUDING A DEFLECTION LIMITING SHIELD ASSOCIATED WITH A BONE SCREWAND METHOD” 的美国专利申请 No. 12/130, 127 (律师案卷号 No. SPART-01039US4);以及2008 年 5 月 30 日提交的、名称为 “A SPINE IMPLANT WITH A DEFLECTION RODSYSTEM AND CONNECTING LINKAGES AND METHOD”的美国专利申请 No. 12/130, 152 (律师案卷号 No. SPART-01039US7)。所有上述提交的全文都以参引的方式结合在本文中。
背景技术：
在过去十年中矫形外科和神经外科医学实践中最活跃的部分一直是设计用以融合脊柱以治疗大范围退化性脊柱疾病的脊柱装置。背部疼痛是突出的临床问题并且通过手术和药物对其进行治疗的年费用估计超过20亿美元。然而，能够治疗背部和肢体疼痛的运动保留装置实现了替代融合术或与融合术结合的对退化性椎间盘疾病的治疗方法。这些装置使得能够消除融合脊柱的与相邻椎间盘节段上的加速退化变化相关联的长期临床后果。


图I是本发明的动态脊柱稳定系统的一种实施方式的立体图。图IA是植入脊柱中的图I的实施方式的后视图。图2是图I的实施方式的俯视图。图3是用于与例如图I中所示的动态脊柱稳定系统一起使用的本发明的水平杆系统的实施方式的立体图。图4是用于与例如图I中所示的动态脊柱稳定系统一起使用的本发明的水平杆系统的替代性实施方式的立体图。图5是用于与例如图I中所示的动态脊柱稳定系统一起使用的本发明的锚固系统的实施方式的立体图。图6是图5的锚固系统的另一立体图。图7是用于与例如图I中所示的动态脊柱稳定系统一起使用的本发明的锚固系统的替代性实施方式的分解图。图8是本发明的图7的替代性锚固系统的实施方式的一部分的剖视图。图9是图7的锚固系统的侧视图，示出了图7的锚固系统的一个自由度的运动。图9A是图9的锚固系统的端视图。图10是图7的锚固系统的侧视图，示出了图7的锚固系统的另一个自由度的运动。图11是图7的锚固系统的侧视图，示出了图7的锚固系统的又一个自由度的运动。图12是本发明的锚固系统的又一种实施方式的立体图。图13是图12的本发明的锚固系统的实施方式的分解立体图。图14是本发明的锚固系统的再一种实施方式的立体图。图15是图14的本发明的锚固系统的实施方式的分解立体图。图16是图14的本发明的锚固系统的实施方式的另一个分解立体图。图17是本发明的锚固系统的又一实施方式的分解立体图。图18是本发明的锚固系统的再一实施方式的立体图。图19是带有另一水平杆系统的本发明的动态脊柱稳定系统的另一种实施方式的立体图。图19A是如图19中所示并且部分以虚影的形式显示的本发明的另一水平杆系统的立体图。
图19B是图19的实施方式的分解立体图。图19C是图19的实施方式的侧视图。图20是图19的本发明的动态脊柱稳定系统的另一种实施方式的俯视图。图20A是图19A中所示的实施方式的顶侧。图21是图19的本发明的动态脊柱稳定系统的实施方式的另一个立体图。图22是如图19中所示的构造成处于植入的闭合位置的本发明的水平杆系统的实施方式的侧视图。图22A是图22中所示的实施方式的端视图。图23是图22的水平杆系统的部分虚影形式的侧视图。图24是图22中的实施方式处于当其在脊柱中使用时所采用的打开位置的侧视图。图25是图24中所示的实施方式的端视图。图26是本发明的水平杆系统的又一种实施方式的立体图。图27是图26的本发明的水平杆系统的实施方式的侧视图。图28是本发明的水平杆系统的再一种实施方式的立体图。图29是图28的本发明的水平杆系统的实施方式的侧视图。图30是如图I中所示的本发明的水平杆系统的另一种实施方式的俯视图，其中水平杆系统处于未使用位置准备植入。图31是在植入后处于使用位置的图30的水平杆系统的实施方式的俯视图。图32是图30中所示的实施方式的部分虚影的侧视图。
图33是本发明的水平杆系统的替代性实施方式的侧视图。图33A是本发明的水平杆系统的另一种实施方式的侧视图。图34是本发明的水平杆系统的另一替代性实施方式的侧视图。图34A是本发明的水平杆系统的又一种实施方式的立体图。图34B是图34A的实施方式的侧视图。图34C是图34A的实施方式的俯视图。·
图35是本发明的水平杆系统的又一替代性实施方式的侧视图。图36是本发明的水平杆系统的又一替代性实施方式的侧视图。图37是本发明的水平杆系统的又一替代性实施方式的侧视图。图38是本发明的水平杆系统的又一替代性实施方式的侧视图。图39是本发明的水平杆系统的又一替代性实施方式的侧视图。图39A是本发明的水平杆系统和锚固系统的又一实施方式。图39B是本发明的水平杆系统和锚固系统的又一种实施方式。图40是本发明的动态脊柱稳定系统的另一种实施方式的立体图。图41是本发明的动态脊柱稳定系统的再一种实施方式的立体图。图42是本发明的二级动态脊柱稳定系统的一种实施方式的侧视图。图43是本发明的二级动态脊柱稳定系统的又一种实施方式的侧视图。图43A是本发明的动态脊柱稳定系统的替代性实施方式的侧视图。图44是本发明的融合系统的一种实施方式的侧视图。图45是本发明的二级融合系统的一种实施方式的侧视图。图45A,45B是具有过渡级的本发明实施方式的又一融合系统的立体图和侧视图。图46是本发明的方法的实施方式的流程图。图47是本发明的水平杆系统的又一实施方式。图48是本发明的动态脊柱稳定系统的实施方式的立体图。图49是本发明的动态脊柱稳定系统的实施方式的后视图。图50A是本发明的水平杆系统和连接装置的实施方式的立体图。图50B是本发明的水平杆系统、竖直杆系统和连接装置的一种实施方式的立体图。图51是本发明的水平杆系统、竖直杆系统和连接装置的一种实施方式的立体图。图52是本发明的水平杆系统、竖直杆系统和连接装置的一种实施方式的立体图。图53是本发明的水平杆系统、竖直杆系统和连接装置的一种实施方式的立体图。图54是本发明的水平杆系统、竖直杆系统和连接装置的一种实施方式的剖视图。图55A是本发明的水平杆系统、竖直杆系统和连接装置的一种实施方式的剖视图。图55B是本发明的水平杆系统、竖直杆系统和连接装置的一种实施方式的剖视图。图56A是本发明的水平杆系统、竖直杆系统和连接装置的一种实施方式的主视图。图56B是本发明的水平杆系统、竖直杆系统和连接装置的一种实施方式的主视图。图57是本发明的竖直杆系统的一种实施方式的立体图。图58是本发明的连接装置的锁定凸片的实施方式的立体图。图59是本发明的竖直杆系统和连接装置的实施方式的剖视图。图60是本发明的水平杆系统、竖直杆系统和连接装置的一种实施方式的立体图。图61是本发明的连接装置的一种实施方式的立体图。图62A是本发明的连接装置的滑动凸片的一种实施方式的立体图。
图62B是本发明的连接装置的滑动凸片的一种实施方式的立体图。图63是本发明的水平杆系统、竖直杆系统和连接装置的一种实施方式的立体图。图64是本发明的竖直杆的一种实施方式的立体图。图65是本发明的水平杆系统、竖直杆系统和连接装置的一种实施方式的立体图。图66是本发明的连接装置的一种实施方式的立体图。图67是本发明的竖直杆的一种实施方式的立体图。图68是本发明的偏转杆的一种实施方式的立体图。图69是本发明的偏转杆的一种实施方式的立体分解图。图70是本发明的偏转杆的一种实施方式的主视图。图71是本发明的偏转杆的一种实施方式的主视图。图72A是本发明的水平杆系统、竖直杆系统和连接装置的一种实施方式的立体图。图72B是本发明的水平杆系统、竖直杆系统和连接装置的一种实施方式的立体图。图72C是本发明的水平杆系统、竖直杆系统和连接装置的一种实施方式的局部剖视图剖视图。图73A是本发明的水平杆系统和连接装置的一种实施方式的立体图。图73B是本发明的水平杆系统的一种实施方式的主视图。图73C是本发明的水平杆系统的一种实施方式的剖视图。图74是本发明的水平杆的一种实施方式的立体图。图75是本发明的水平杆的一种实施方式的立体图。图76是本发明的水平杆的一种实施方式的立体图。图77A是本发明的凸轮的一种实施方式的立体图。图77B是本发明的凸轮的一种实施方式的俯视图。图78是本发明的凸轮的一种实施方式的立体图。图79A是本发明的水平杆系统和连接装置的一种实施方式的立体图。图79B是本发明的水平杆系统、竖直杆系统和连接装置的一种实施方式的立体图。图80是本发明的连接装置的一种实施方式的立体图。图81是本发明的连接装置的一种实施方式的立体图。图82是本发明的水平杆系统、竖直杆系统和连接装置的一种实施方式的立体图。图83是本发明的连接装置的旋转连杆的一种实施方式的立体图。
图84是本发明的水平杆系统、竖直杆系统和连接装置的一种实施方式的剖视图。图85是本发明的水平杆系统、竖直杆系统和连接装置的一种实施方式的剖视图。图86A是本发明的最终完成的动态脊柱稳定系统的一种实施方式的立体图。图86B是本发明的最终完成的动态脊柱稳定系统的另一种实施方式的立体图。图87A是本发明的双级动态脊柱稳定系统的一种实施方式的后视图。图87B是本发明的最终完成的动态脊柱稳定系统的一种实施方式的侧视图。图88A和88B是本发明的偏转杆的实施方式的平面图。图89是本发明的单级动态脊柱稳定系统的一种实施方式的后视图。 图90是本发明的单级动态脊柱稳定系统的一种实施方式的立体图。图91是本发明的单级动态脊柱稳定系统的一种实施方式的侧视图。图92A，92B和92C是本发明的单级动态脊柱稳定系统的实施方式的后视图。图93是本发明的连接装置的一种实施方式的立体图。图94A和94B是本发明的附连到偏转杆的竖直杆的一种实施方式的立体图。图95是本发明的动态脊柱稳定系统的一种实施方式的部分分解立体图。图96是本发明的带有位于护套和偏转导向装置内的偏转杆的偏转杆系统的一种实施方式的剖视图。图96A是本发明的带有位于护套和偏转导向装置内的偏转杆的偏转杆系统的一种实施方式的剖视图。图97是本发明的偏转杆的一种实施方式的主视图。图98A是本发明的偏转杆的一种实施方式的剖视图。图98B是本发明的偏转杆系统的一种实施方式的偏转与偏转力的关系图。图99是本发明的双级动态脊柱稳定系统的一种实施方式的立体图。图100A-100C是本发明的双级动态脊柱稳定系统的一种实施方式的剖视图。图IOlA和IOlB是本发明的双级动态脊柱稳定系统的一种实施方式的俯视图。图102是本发明的偏转杆系统和水平杆的一种实施方式的剖视图。图103A和104是本发明的双级动态脊柱稳定系统的实施方式的俯视图。图105是本发明的动态脊柱稳定系统的一种实施方式的立体图。图106是本发明的动态脊柱稳定系统的一种实施方式的侧视图，其中锚固螺钉的头部是透明的。图107是附连到椎骨的本发明的动态脊柱稳定系统的一种实施方式的后视图。图108A，108B是本发明的动态脊柱稳定系统的另一实施方式的立体图。图109A是本发明的偏转杆系统的一种实施方式的立体图，其中水平杆支座和竖直杆连接到偏转杆系统。图109B是通过本发明的图109A的偏转杆系统的纵轴线的剖视图。图110是本发明的图108A，108B的动态脊柱稳定系统的连接装置的一种实施方式的立体图。图111A，IllB分别是本发明的图108A，108B的动态脊柱稳定系统的偏转杆系统的一种实施方式的俯视图和剖视图。
具体实施例方式本 发明的实施方式包括能够动态地稳定脊柱同时能够保留脊柱运动功能的系统或植入装置以及方法。替代性实施方式可用于脊柱融合。本发明的实施方式包括这样一种构造其具有锚固系统；与锚固系统相关联的水平杆系统；以及与锚固系统和水平杆系统相关联的竖直杆系统。所述系统的一个优点和方面在于，所述锚固系统包括头部或凹座，其使得能够相对于脊柱适当地、有效地和方便地放置锚固系统以便减小置于锚固系统的力。所述锚固系统具有增加的自由度，这有助于容易地植入锚固系统。因此，所述锚固系统被设计为使头部和螺钉与动态稳定系统的其余部分隔离从而隔离动态稳定系统的其余部分可能作用在锚固系统和锚固系统/骨骼间界面上的力。因此，所述锚固系统可以在脊柱中提供安全可靠的抓紧。本发明的另一个优点和方面在于，所述水平杆系统部分由超弹性材料构成，所述超弹性材料使得能够相对于锚固系统方便地定位水平杆系统并且使得能够将水平杆系统与锚固系统隔离，从而使得较小的力从水平杆系统作用于锚固系统和作用于锚固系统/骨骼间界面。因此，不同于现有的装置，锚固系统能够安全可靠地待在脊柱的骨骼中。本发明的一个方面和优点是能够在本发明的动态稳定运动保留植入体的实施方式被植入患者中之后使脊柱的运动范围最大化。尽管背痛的传统解决方案包括融合、切除术和替换脊柱结构的人造植入体，但是本发明的实施方式保留了脊柱的骨骼和韧带结构并且保留了脊柱大范围的运动，同时使此前由于退化和其它脊柱疾病而导致不稳定的脊柱稳定。本发明的再一个方面是保留脊柱的自然运动并保持运动的质量以及大的运动范围，使得脊柱运动尽可能接近自然脊柱的运动。本发明的当前实施方式允许选择不太坚硬的、但是动态稳定的植入体用于非融合情况中。不太坚硬的、但是动态稳定的植入体与有利的包括患者舒适性和脊柱运动质量在内的患者结果直接相关。在本发明的另一个方面中，该实施方式、尤其是该实施方式的偏转杆或负载杆提供负载分担。对于本发明的实施方式，术语“偏转杆”和“负载杆”可以互换使用。因此本发明的该方面涉及针对恢复脊柱的正常运动。该实施方式在需要的地方提供坚硬度和支撑以支撑在正常脊柱运动期间施加在脊柱上的负载，而柔软的脊柱组织不能够再接受这样的负载，原因是这些脊柱组织退化或被破坏。由于能够选择具有适当坚硬度的偏转杆或负载杆以便匹配期望的负载分担，因此增强了负载分担。通过选择具有适当坚硬度的偏转杆或负载杆以匹配患者的生理和患者置于脊柱的负载，患者实现更好的结果。在植入该实施方式之前，可以在很多负载杆当中对系统的植入体的坚硬度进行选择。换句话说，取决于所选择的偏转杆或负载杆，坚硬度是可变的。在另一个方面中，负载分担是在脊柱与本发明的实施方式之间。在本发明的另一个方面中，偏转杆或负载杆是悬臂式的。在另一个方面中偏转杆或负载杆从水平杆悬臂。在又一个方面中偏转杆或负载杆从连接在固定到相同椎骨的两个锚固装置之间的水平杆悬臂。在又一个方面中，在搁置位置偏转杆或负载杆大致平行于水平杆。在再一个方面中，偏转杆或负载杆从水平杆上的支座悬臂并且在搁置位置所述偏转杆或负载杆大致平行于水平杆。
在本发明的另一个方面中，直接附连到相对的锚固装置的水平杆是坚硬的和刚性的，并且悬臂偏转杆或悬臂负载杆分担由患者的身体运动产生的作用于脊柱的负载。在本发明的实施方式的另一个方面中，由其实施方式吸收或承受的负载沿着偏转杆或负载杆的长度的至少一部分分布。在本发明的另一个方面中，由其实施方式吸收或承受的负载沿着水平悬臂偏转杆或水平悬臂负载杆的长度的至少一部分分布。由于负载沿着偏转杆或负载杆水平地而不是垂直地被承载，因此本发明的实施方式可以被制造得更小以便相对于脊柱适配在更多的空间中。有利地，这些实施方式可以适配在脊柱的L5-S1空间中。本发明的一个方面是通过使用适当选择的本发明实施方式的水平和竖直杆来保留而不是限制脊柱的椎弓根之间的运动。本发明的一个方面是提供在例如水平杆的水平元件上的负载承受，而不是垂直元 件或杆、尤其是连接在骨骼锚固系统之间的垂直元件上。本发明的一个方面是在本发明的实施方式中使用水平杆以便将每一级植入系统与其它级彼此隔离从而不会对本发明实施方式的锚固系统和相关联的骨骼施加不适当的力和/或扭矩，并且使得能够根据患者的需要定制植入系统。因此，本发明的一个方面是使骨骼/植入系统间界面上的负载最小化。在优选实施方式中，定制可以通过选择具有期望坚硬度和坚硬度特性的水平杆而实现。不同材料和不同植入体构造使得能够选择各种坚硬度特性。本发明的另一个方面是能够控制坚硬度以便伸展、屈曲、侧向弯曲和轴向旋转，并能够坚硬度使得这些运动中的每一种运动都独立于其它运动。本发明的一个方面是利用超弹性材料的坚硬度和负载承受特性。本发明的另一个方面是根据患者的运动保留和动态稳定需要使用超弹性材料来定制植入体。本发明的这样的实施方式的一个方面是提供一种力的平台，在该平台上植入系统的运动连续而不会对骨骼锚固系统或换句话说骨骼/植入系统间的界面施加附加力。因此，本发明的一个方面是利用水平杆来偏移通常作用在锚固系统和植入系统上的负载。因此，本发明的一个方面是能够通过改变本发明的植入系统的结构而选择性地改变坚硬度和选择性地改变感受坚硬度的取向和方向，并且具体地改变本发明的水平杆系统的坚硬度。本发明的实施方式的另一个方面是通过使植入系统能够具有增大的植入体放置自由度而防止任何离轴植入。本发明的实施方式提供骨骼锚固装置或椎弓根螺钉系统的离轴放置。本发明的实施方式的另一方面是控制从微小运动到大的伸展、屈曲、轴向旋转和侧向弯曲运动的脊柱稳定运动。本发明的实施方式的又一个方面是如果需要融合植入体则能够修改动态稳定植入体。该过程例如可以通过去除植入系统中的水平杆并且用更坚硬的杆代替这些杆而实现。因此，本发明的一个方面是在需要时提供一种用于修改原始植入系统的方便途径。由于容易植入锚固系统和容易将竖直杆固定到本发明的水平杆，本发明的另一方面是能够适应脊柱的骨结构，即使相邻椎骨相对于彼此不对准。
本发明的另一方面在于植入体围绕脊柱的特征部分例如棘突构造，因此无需去除这样的特征部分并且植入体不会妨碍脊柱特征部分的正常运动，而且脊柱的特征部分也不会妨碍植入体的操作。本发明的实施方式的另一个方面是能够通过选择用于植入患者中的本发明的适当的实施方式以及实施方式的部件来稳定脊柱的两个、三个和/或更多节段。本发明进一步的实施方式允许通过相同的植入系统使融合节段(如果需要的话，与骨骼图结合)邻近动态稳定节段放置。本发明的这种实施方式通过避免从刚性融合节段到动态稳定运动保留且更灵活的节段的突然变化而使得能够防护邻近融合节段的椎骨节段。因此，本发明的实施方式的另一个方面是提供一种可以根据患者的需要定制的模块化系统。可以针对具体患者以及待治疗的脊柱椎骨的具体节段选择性地挑选水平杆。进一步地，可以选择对不同选定水平杆的定位来控制坚硬度和稳定性。本发明的实施方式的另一个方面在于这些实施方式可以被构造为在一个节段提 供较高的坚硬度和融合，同时在另一个相邻节段允许较低的坚硬度和允许动态稳定。本发明的又一个方面是提供动态稳定和运动保留，同时保留脊柱的骨骼和组织，以便减小患者的创伤以及与本发明的实施方式结合而尽可能最佳地利用患者现有的功能性骨骼和组织。本发明的另一个目标是植入本发明的实施方式以便卸载来自脊柱小面和其它后脊柱结构以及椎间盘的力。本发明的另一方面是采用不去除或改变骨骼或者撕裂或切断组织的过程植入本发明的实施方式。在本发明的一个方面中，可以在本发明的植入过程期间将肌肉和其它组织推开。因此，本发明的一个方面是提供一种新颖的微创植入过程。用于脊柱的动态稳定、运动保留系统本发明的动态稳定运动保留系统100的实施方式在图I中示出，并且包括锚固系统102、水平杆系统104和竖直杆系统106。对于这些实施方式,水平是指相对于站立的病人的水平取向，并且垂直是指相对于站立的患者的垂直取向(图1A)。如本文中将在下面更充分地公开的，锚固系统102的一种实施方式包括安装到头部或凹座110的接骨螺钉108。可替代地，接骨螺钉108可以由一种如在以下文献中更充分描述的骨钩替代2006年6月14 日提交的、名称为“AN IMPLANT POSITION BETWEEN THE LAMINA TO TREAT DEGENERATIVEDISORDERS OF THE SPINE”的美国临时专利申请No. 60/801，871，并且在此以参引的方式将其全文结合在本文中。头部或凹座110安装到接骨螺钉108允许多个自由度，以便接骨螺钉108可以适当地、方便地和容易地放置在脊柱的骨骼中并且有助于将接骨螺钉108与系统100的其余部分隔离，使得施加在锚固系统102上和施加在接骨螺钉/骨骼界面上的力较小。使用这样的接骨螺钉的一些现有技术的装置有时使接骨螺钉从脊柱松脱，而本实施方式被设计为减小了接骨螺钉上和接骨螺钉/骨骼界面上的力。优选地，锚固系统102由钛构成。然而，可以使用例如不锈钢和/或PEEK (聚醚醚酮)的其它生物相容材料。在图I的实施方式中，水平杆系统104优选地通过锁定螺钉112紧固穿过锚固系统102的头部110。该实施方式包括第一水平杆114和第二水平杆116。第一水平杆114具有与之固定的第一和第二偏转杆或负载杆118和120。在优选实施方式中,第一水平杆可以由钛、不锈钢或PEEK或者其它生物相容材料构成，并且第一和第二偏转杆或负载杆可以由超弹性材料构成。优选地，超弹性材料基于镍钛诺(NiTi)构成。除了镍钛诺或镍钛合金(NiTi)以外，其它超弹性材料包括铜锌铝合金和铜铝镍合金。然而，为了生物相容性，镍钛合金是优选的材料。这样的布置使水平杆系统104能够将施加于其上的力与锚固系统102隔离，并且因此能够隔离可能施加在接骨螺钉108上和脊柱的接骨螺钉/骨骼界面上的力，从而防止脊柱中接骨螺钉108的松动。如图I所示，在该优选实施方式中，偏转杆或负载杆118和120在第一水平杆114的中央安装到支座122。优选地，偏转杆或负载杆118和120被压配合到支座122中。可替代地，偏转杆或负载杆可以螺纹连接、粘接或激光焊接到支座122以及设置在支座122中的内孔。其它紧固技术在本发明的范围和精神内。在图1，3和4中可以看到，第一水平杆114包括位于支座122的两侧并且至少部分沿着第一水平杆114的长度朝着水平杆114的相应端部延伸的第一和第二脊部124、126。这些脊部124，126相对于水平杆系统104的其余部分增加了支座122的刚性。
如图I中所见，偏转杆或负载杆118，120具有向外朝着偏转杆或负载杆118，120的各个端部128，130延伸的恒定直径。可替代地，偏转杆或负载杆118，120可以具有随着杆118，120逐渐接近各个端部128，130而变化的直径。优选地，如下面所描写和论述的，杆118和120可以具有随着杆逐渐接近各个128，130而减小的直径。减小的直径使得随着超弹性杆118，120逐渐接近端部128，130这些杆能够沿着杆的长度具有更强的挠性和可弯曲性，并且使得超弹性杆118，120能够更均匀地分布由脊柱施加在系统100上的负载。优选地，偏转杆或负载杆的直径在直径上连续地减小。然而，可以理解其直径可以沿着长度以不连续台阶的方式减小，一个台阶的直径与下一个相邻台阶的直径不连续。可替代地，对于不同的力和负载承受标准，偏转杆或负载杆的直径可以随着杆朝着两个端部128，130延伸而沿着偏转杆或负载杆的长度在直径上连续增加或者可以在直径上具有不连续台阶式增加。更进一步地，根据偏转杆或负载杆118，120的力和负载承受特性的需要，这些杆可以随着它们逐渐接近两个端部128，130而沿着偏转杆或负载杆的长度以任何顺序具有至少一个直径减小的台阶和至少一个直径增加的台阶。参见图3，例如，水平杆系统104，尤其是偏转杆118，120分担脊柱所承受的负载。该负载分担旨在恢复脊柱的正常运动功能。当需要时该实施方式、尤其是偏转杆或负载杆118，120提供坚硬度和支撑以支撑在脊柱运动期间施加于脊柱的负载，脊柱的软组织不能够再承受这些负载，原因是这些脊柱组织或者退化或损坏。通过能够选择具有适当坚硬度的偏转杆或负载杆118，120以便与期望的负载分担相配而加强了这样的负载分担。通过选择具有适当坚硬度的偏转杆或负载杆，从而与患者的生理机能和患者施加于脊柱的负载相配，患者获得了更好的结果。在植入之前，可以从多个偏转杆或负载杆中选择具有所需坚硬度的偏转杆或负载杆。取决于所选的偏转杆或负载杆，坚硬度是可变的。当在本文中指出的，偏转杆或负载杆的坚硬度可以通过杆的形状和材料的选择而改变。仅仅列出几种变化，形状变量可以包括直径、锥度、锥度的方向和台阶式锥度，并且材料变量可以包括材料的构成。应当理解，偏转杆或负载杆所承受的负载沿着偏转杆或负载杆的长度的至少一部分分布。优选地，负载沿着偏转杆或负载杆的整个长度分布。进一步地，由于水平地承受负载并且坚硬度可沿水平构件变化，而不是竖直的，因此本发明的实施方式可以被制造得更小以便相对于脊柱适配在更多的空间中。有利地，除了通常较少受限的例如脊柱的L4-L5空间的空间以外，这些实施方式可以适配在例如脊柱的L5-S1空间中。参见例如在图3中所示的本发明的水平杆系统的实施方式，偏转杆或负载杆118，120以悬臂的方式从支座122向外延伸。因此，这些偏转杆118，120具有自由端部和由位于水平杆114上的支座112固定的端部。在图3中显而易见，悬臂式偏转杆118，120在搁置位置大致平行于水平杆114，并且在该实施方式中，水平杆直接连接到锚固系统，并且具体地连接到锚固系统的头部或凹座。优选地，特别是与偏转杆相比，水平杆114是坚硬和刚性的。在该布置中，水平杆系统、尤其是偏转杆118，120分担由患者的身体运动产生的负载。作为替代性实施方式，第二水平杆116可以由具有偏转杆或负载杆的水平杆114代替(图43A)。因此，两个水平杆都具有偏转杆或负载杆。安装在一个水平杆上的偏转杆或负载杆将连接到竖直杆并且竖直杆将连接到安装在另一个水平杆上的偏转杆或负载杆。这样的实施方式具有更大的挠性。进一步地，偏转杆或负载杆118，120可以具有其它构形并且这些构形也在本发明的精神和范围内。进一步地，在图I中可以看到，在该实施方式中竖直杆系统由第一和第二竖直杆132,134构成,第一和第二竖直杆紧固至位于第一和第二偏转杆或负载杆118,120的端部128，130处的第一和第二连接装置136，138。如下面将要描述的，竖直杆132，134优选连接成可枢转的，以便植入患者和整体上增加系统的挠性和动态稳定性。这些竖直杆132，134优选地由钛制造。然而，可以使用其它生物相容材料。竖直杆132，134还通过接收在位于第二水平杆上的C形支座140，142中而连接到第二水平杆116，在该实施方式中C形支座·140，142通过定位螺钉144，146保持就位。本领域的普通技术人员应当理解其它结构也可以用于将竖直杆连接到水平杆。优选地，竖直杆仅仅连接到水平杆而不连接到锚固系统102，以便将锚固系统102、具体地头部110与可能施加在头部上的应力和力以及在竖直杆连接到头部的情况下传递到头部的力隔离。因此，系统100通过竖直杆和水平杆实现动态稳定性和大范围的运动而不会导致不适当的力施加于锚固系统的头部。这些实施方式也允许脊柱的每个节段尽可能自由地移动而不会不适当地受束缚于其它节段。竖直杆较多地朝着锚固系统的头部侧向放置使得侧向弯曲时具有较大的坚硬度且提供了通过以下方法的更容易的植入方法例如在Leon LWiltse等人在“TheParaspinal Sacraspinalis-Splitting Approach to the Lumber Spine，， (The Journalof Bone&Joint Surgery, Vol 50-A,No. 5,1968 年 7 月)中所述的 Wiltse 方法，上述文献被引用于此作为参考。系统100的坚硬度优选地可以通过材料的选择和水平杆、竖直杆以及偏转杆或负载杆的放置和直径进行调节。直径较大的杆将增加系统100对脊柱的屈曲、伸展、旋转和弯曲的耐受力，而直径较小的杆将降低系统100对脊柱的屈曲、伸展、旋转和弯曲的耐受力。进一步地，例如偏转杆或负载杆等杆的直径沿着杆的长度连续或不连续的变化会改变坚硬度特性。因此，在偏转杆或负载杆118，120从支座122朝着端部128，130渐窄的情况下，系统可以在脊柱的屈曲和伸展中具有更大的挠性。进一步地，除了水平偏转杆或负载杆以外，还将超弹性材料用于水平杆和竖直杆增加了系统100的挠性。进一步地，如果需要更坚硬的系统100，除了偏转杆或负载杆以外，所有水平杆和竖直杆也可以由钛或不锈钢或PEEK制造。因此，可以理解，取决于材料使用、材料的直径和系统100的元件的放置，系统100可以容易地具有患者期望的刚坚硬度。如果需要改造植入系统100，可以通过去除和替换水平杆和/或竖直杆来实现，以获得期望的坚硬度。仅仅作为示例，如果期望更坚硬的改造系统，更类似于融合或实际上融合，则可以去除具有偏转杆或负载杆的水平杆并代之以具有由钛或不锈钢制造的偏转杆或负载杆或者非超弹性杆的水平杆从而增加系统的坚硬度。这可以通过使锚固系统102处于适当位置，从头部110拆去已有的水平杆并更坚硬的水平杆和相关联的竖直杆替换水平杆而实现。图3示出了前述的水平杆104的视图。在该实施方式中，连接装置136，138被显示为位于偏转杆或负载杆118，120的端部上。连接装置可以压配合到偏转杆或以本领域已知的用于该材料的其它方法紧固，如下面进一步描述的。连接装置136，138具有切口 148，150以帮助将连接装置放置到偏转杆的端部上。从图3显而易见，连接装置136，138均包括可将竖直杆132，134卡固在其间的上下臂160，162。每个臂均包括孔口 168，170，其可以接 收用于以固定或可枢转的方式紧固竖直杆132，134的销或螺钉176，178 (图I)。在该实施方式中，竖直杆包括可以压配合或螺纹连接到竖直杆的其余部分上的头部162，164。这些头部包括用于接收销或螺钉176，178的孔口 172，174。为了系统100具有尽可能低的型面和从脊柱尽可能少地延伸，有利的是尽可能靠近第一水平杆114放置偏转杆或负载杆118，120。为了实现该低型面，优选在水平杆114中设置凹槽152，154以容置连接装置136，138。因此，凹槽的目的有使水平杆具有低型面使得例如当其相对于脊柱的骨骼和组织被植入时存在用于植入体和植入体的运动的间隙，其目的还有保持偏转杆或负载杆尽可能靠近水平杆以便减小相对于水平杆上的支座的任何潜在力臂。图4示出了带有偏转杆或负载杆118，120和不同连接装置156，158的水平杆114的另一种实施方式。连接装置156，158均包括沿相反方向延伸的两对上下臂160，162以便每个连接装置156，158安装上下竖直杆，如关于图46所示。这种构造允许三级系统，这将在下面进行描述。本发明的锚固系统的实施方式可以在图5中看到本发明的锚固系统102的一种优选实施方式。其类似于图I中所示的锚固系统102。具体地，该锚固系统102包括带有头部110的接骨螺钉108，所述头部采用带有臂182，184的U形轭180的形式。如将进一步论述的，优选带有骨骼接合倒钩或突部的钩可以代替接骨螺钉108。钩实施方式在上面引用和包含的临时申请中进一步被描述。钩用于钩连到例如椎骨的骨骼，而不是将螺钉锚固到骨骼中。轭180的每个臂182，814均包括孔口 186，188，销190可以穿过孔口 186，188放置。销190可以根据需要激光焊接或压配合或胶粘至轭180中。如下所述销190可以是平滑的或粗糙的。进一步地，销190可以为圆柱形或者如图7中所示包括多个侧面。在图7中，销190具有六个侧面并且容置孔口 186，188中的一个或多个也可以包括相配的侧面以便固定销190在轭180中的位置。压紧球200设置在销190上。如果需要，压紧球200可以具有粗糙表面，从而如下所述有助于将球锁定就位。压紧球200可以包括一个或多个切口 202从而有助于将球200围绕销190压紧。压紧球200可以具有呈圆柱形或带有多个侧面的内孔以便与销190相符并接收在销190上。在图8中可以看到，一个或多个间隔环204可以用于间隔压环与轭180从而有助于提供对本发明的实施方式有利的运动范围和自由度。头部或凹座110围绕压紧球200安装。图7，8中的头部110与图I中的头部110略有不同，这将在下面进行描述。图7，8中的头部110包括带有下端部的圆柱形本体206，其下端部具有可以接收压紧球200的孔口 208。如图7，8所示，孔口 208可以具有凹形表面。因此，压紧球200装配在孔口 208的凹形表面的内部并且如下面所述在其中自由移动直到被限制。从图中显而易见，圆柱形本体206的围绕孔口 208的下端部去除了一些构成壁224的材料以便容置接骨螺钉108的轭180的运动。基本上，壁224的邻近轭180的臂182，184的部分被去除以容置轭180和轭的运动范围。锚固系统102的头部110包括优选基本平行于头部110的纵轴线的内圆柱孔210。该孔210开通至孔口 208并且开通至且优选基本垂直于头部110的远端212。在头部110 的远端212处，孔210带有螺纹并且可以接收定位螺钉112。沿着头部110的侧面限定有从外表面通过头部110延伸到孔210的对准U形槽口。这些U形槽口也开通至头部110的远端212以便通过孔210的螺纹接收定位螺钉112。压紧元件或托架220定位在孔210中并位于定位螺钉112与压紧球200之间。压紧元件或托架220可以在孔210中略微滑动，但是压紧元件或托架220由穿过头部110的壁224接收到压紧元件或托架220中的销222(图7)限制。因此，压紧元件或托架220在锁定就位之前可以在孔210中略微滑动。压紧元件或托架220具有大体圆柱形本体使得压紧元件220可以装配在孔210中。压紧元件220的上端部226包括凹形表面228。该表面228被成形为适配水平杆系统104，并且具体地适配水平杆114，116。压紧元件220的下端部包括可以容置压紧球200的凹形表面230。压紧元件220的邻近凹形表面230的下端部具有附加凹形表面232(图8)，其用于当头部110相对于接骨螺钉108移动时容置轭180的上端部的运动。如果需要，可以使凹形表面228和230粗糙，从而有助于相对于接骨螺钉108锁定头部110。在本实施方式中(图5，6)，没有顶部压紧元件或托架(例如参见图7，13)以便降低锚固系统的头部的型面。从图中显而易见，在锚固系统102组装好并且水平杆114，116接收在U形槽口 216中的情况下，定位螺钉可以紧压水平杆114，116，而水平杆114，116可以紧压压紧元件或托架220，压紧元件或托架220可以紧压压紧球220，压紧球又可以紧压销190，从而相对于头部110锁定水平杆114，116和相对于接骨螺钉108锁定头部110。应当理解如果需要，可以使所有接触表面粗糙以促成这种锁定。可替代地，这些表面可以是平滑的，并且借助于定位螺钉112的力将这些元件推压在一起并且因此锁定。在图5，6中可以看到，示出了替代性水平杆114，116。这种替代性水平杆114，116包括第一和第二凹入口 234，236，它们可以接收例如竖直杆132，134 (图I)的竖直杆。水平杆114，116基本为圆柱形，根据需要围绕凹入口 234，236的区域被加厚或加强以承受力。另外，邻近凹入口 234，236设置有螺纹孔并且这些孔可以接收具有可用于将竖直杆锁定就位的头部的螺钉。可替代地，这些螺钉可保持突出于凹入口 234，236上方的短杆以便将竖直杆固定就位(图34)。如果需要，短保持杆也具有凹入口，所述凹入口与竖直杆的形状相符并且接收竖直杆的至少一部分，以便当系统100被植入患者时将竖直杆保持就位。
再次参见图1，2，5和6，所示的头部110是一种优选实施方式并且与图8所示的头部略有不同。具体地，头部本体206，头部的外表面218和头部的壁224被构造成能够当如上所述定位螺钉112锁定锚固系统102时防止头部110的张开。如图1，2中所见，头部110、具体地壁224围绕接收水平杆系统104的U形槽口 216被加强。通过加强或加厚壁的围绕U形槽口 216的区域，避免了当力施加于定位螺钉214以便锁定锚固系统102时头部110打开。头部110可采用多种能够加强的形状以便防止打开。图1，2中的示例性实施方式包括如在向下看头部110的远端212的俯视图中所见的斜屋顶形状。具体地，如果需要，围绕U形槽口 216的壁变厚，而头部的远离U形槽口的部分可以不太厚，以便减小头部110的体积和尺寸，并且因此使头部110在植入患者时相对于骨骼和组织结构具有较小型面。进一步地，如下所述，小型面使得系统100能够具有较大的运动自由度。而且，应当理解由于如上所述的锚固系统102的设计，头部110可以更短并且因此当接骨螺钉108被植入例如患者的脊柱中时不会太明显地立于骨骼之外。本发明的锚固系统的实施方式的运动自由度
为了调节本发明的水平杆系统104的实施方式，从而在相对于例如患者的脊柱放置水平杆系统和锚固系统102时允许更大的自由度以及提供植入患者的更小的植入型面，锚固系统102包括多个自由度的运动。这些自由度的运动在图9，9A，10，IOA以及11，IlA中示出。图9建立了参考系，该参考系包括沿着接骨螺钉108的纵向长度的纵轴线X，垂直于X轴延伸的I轴，以及同时垂直于X轴和I轴并且从锚固系统102的轭180的销190向外且平行销190延伸的横轴z。如图所示，尤其是如图9和9A所示，由本文公开的实施方式所得到的系统100能够使头部110绕z轴从大约80度旋转到大约零度从而与X轴共线，并且从零度位置旋转到X轴另一侧的大约80度位置。因此，头部能够相对于接骨螺钉108绕z轴旋转大约160度。如图10和IOA中所见，头部110能够相对于X轴并且在x轴两侧倾斜大约O. 08英寸(2mm)。因此，头部110可以绕y轴从大约12度倾斜到大致平行于x轴的零度,并且从零度倾斜到X轴另一侧的12度。因此，头部可以绕I轴倾斜穿过大约24度。如图11和IlA所示，头部110可绕X轴转动总共大约40度。参见图11A，头部110可在z轴的一侧绕X轴从大约20度转动到零度并在z轴的另一侧从零度转动到大约20度。头部基本上能够一次性实施所有这些自由度，并且因此能够通过同时在绕z轴大约160度(图9)，绕y轴大约24度(图10)和绕X轴大约40度(图11A)的范围内移动头部而相对于接骨螺钉具有复合位置。因此，参见图9和9A，在轴平面中的运动范围为大约180度或在中央线的每一侧各大约90度。在图10，IOA中，在首尾取向上的运动范围为大约4mm或在中央线的每一侧各大约2mm或者为大约24度或在中央线的每一侧各大约12度。在图11，IlA中，在冠状面中的运动范围为大约40度或在中央线的每一侧各大约20度。图12，13示出了本发明的锚固系统102的又一种实施方式，其中类似于其它实施方式的元件的元件具有相似的附图标记。如图13所示，该实施方式包括类似于图7的实施方式的托架或压紧元件220的下托架或下压紧元件220，并且头部110类似于图7中所示的头部110。压紧球200类似于图7中的压紧球200，并且该压紧球包括围绕球200的旋转轴线238设置的多个切口。在该实施方式中，切口 202具有在面对球200的旋转轴线的北极与面对球200的旋转轴线的南极之间交替的开口。可替代地，切口可以设在球中并且不具有相对于球200的旋转轴线的北极或南极的开口。更进一步地，切口可以仅仅相对于北极或南极中的一个开口。在图12，13的实施方式中，也有邻近定位螺钉214(还参见图7)定位的上托架或上压紧元件240。上托架或上压紧元件240具有大体圆柱形本体，其能够在头部110的圆柱形孔中滑动并且其上端部具有自上端部延伸的指状件242。指状件242可以弹簧连接(springover)在形成于定位螺钉214的下表面中的孔上以便相对于定位螺钉214保持托架240并使托架240能够相对于定位螺钉214旋转。托架240的下表面包括可以与水平杆114，116配合的凹形表面244以便相对于头部110锁定杆并且相对于接骨螺钉108锁定头部110。如果需要，可以使凹形表面244粗糙从而有助于锁定系统100。进一步地，图12，13中示出了保持环246。该保持环可以压配合在头部110的外表面218上，或者突越并卡扣在位于头部110的远端212的脊部248下方，或者可以具有与位于头部110的外表面218上的外螺纹相配的内螺纹。在锚固系统102在患者体内就位并且 水平杆114，116接收在锚固系统中的情况下，在拧紧定位螺钉214从而锁定水平杆和锚固系统之前，可将保持环246附连到头部110以防止头部110在定位螺钉214锁定系统110时打开。在图14、15和16中示出了锚固系统102的能够侧面装载水平杆114，116的进一步的实施方式，其中类似于锚固系统的其它实施方式的元件被赋予相似的附图标记。参见图15中的实施方式，头部侧壁224包括侧向或侧面开口 250，其与位于头部110中的圆柱形孔210连通。侧向或侧面开口优选地围绕头部的外表面延伸超过180度。侧面开口 250包括唇边252，在唇边下方向下延伸成与圆柱形孔210连通并且追随托架220的凹形表面228的轮廓。因此，水平杆114，116可以穿过侧面开口 250定位并被向下推压成与托架220的凹形表面228接触。在该实施方式中托架220包括下突柱254。而且，该实施方式并不包括压紧球，而是当定位螺钉112锁定锚固系统100时由直径可比其它实施方式中的销190大的销190与柱254直接触。如果需要，销190可以具有粗糙的表面256从而有助于锁定锚固系统100。如从图14、15和16显而易见的，由于该实施方式具有侧面装载头部110，因此头部的远端是完整的圆柱形的，未连通有任何其它实施方式中的侧向U形槽口。因此，该实施方式并不包括可以用于防止打开的任何保持环或加强区域。图17示出了锚固系统102的又一具有侧向或侧面装载头部110的实施方式。在该实施方式中，在销190上放置有压紧圆柱258。这样的压紧圆柱258可以使较少自由度的锚固系统100的运动，具有增加的稳定性。如果需要，压紧圆柱258可以沿着销190的纵轴线260滑动。头部110可以绕销190和压紧圆柱258旋转。头部110也可以沿着销的纵轴线260以及压紧圆柱258的纵轴线滑动或平移。压紧圆柱258具有切口 262，所述切口可构造成类似于本文中所描述和示出的锚固系统100的其它实施方式的切口 202。图18示出了锚固系统100的再一具有侧向或侧面装载头部110的实施方式。该实施方式包括设在销190上的压紧球200，该压紧球类似于本文中所示出和描述的其它压紧球200。因此，本实施方式具有关于使用压紧球的其它实施方式进行描述的自由度运动。应当理解，尽管锚固系统的每个实施方式并不一定示出了锚固系统的其它实施方式的所有元件，本领域的普通技术人员应当能够将锚固系统的一种实施方式的元件用于锚固系统的其它实施方式中。本发明的水平杆系统的实施方式除了下面的实施方式之外，本发明的水平杆系统104的实施方式包括上述实施方式。水平杆系统104的一个方面是隔离锚固系统102和减小锚固系统上的应力和力。通过不将例如由脊柱的屈曲、伸展、旋转或弯曲施加于水平杆系统上的这样的应力和力传递到锚固系统实现该方面。该方面因此保持了锚固系统在例如脊柱中的放置的完整性并且防止锚固系统的接骨螺钉或骨钩松动。另外，包括水平杆系统的各种元件可利用各种水平杆系统来控制动态稳定系统100的刚性、坚硬度和/或弹性。进一步地，水平杆系统可用于沿一个方向具有一个水平的刚性、坚硬度和/或弹性而沿一个不同的方向则具有另一个水平的刚性、坚硬度和/或弹性。例如，当脊柱屈曲时水平杆系统可以提供一个水平的坚硬度，而当脊柱伸展时则提供不同水平的坚硬度。另外，可以通过水平杆系统来控制对侧向弯曲的耐受性。选择的水平杆系统使得对侧向弯曲具有较强的耐受性，其它选择的水平杆系统使得对侧向弯曲具有较小的耐受性。如以下论述的，竖直杆的放置也影响侧向弯曲。越侧向放置竖直杆，实施方式对抗侧向弯曲的坚硬度越强。从图显而易见，水平杆系统连接到锚固系统的头部，而竖直杆系统不连接到头部。 通常，每个椎骨节段上均紧固有两个锚固系统，水平杆系统连接在两个锚固系统之间。这进一步保证了较小的应力和力施加在紧固于各个节段的锚固系统上并且还使得脊柱的椎骨能够具有动态稳定性。因此，当脊柱伸展、屈曲、旋转和弯曲时水平杆和整个系统100使椎骨相对于彼此的运动稳定而不会有过度的力或应力施加于锚固系统，原因是没有竖直杆将一个椎骨节段的锚固系统与另一个椎骨的锚固系统相连接。参见图19至图25，示出了与图I所示实施方式的锚固系统102 —起使用的动态稳定系统300的水平杆系统304的另一种实施方式。在图19,19A中还不出了竖直杆系统306。水平杆系统304包括第一和第二水平杆308，310。应当理解图19A仅仅显示了处于第一未使用位置的水平杆308的第二图像并且图19显示了水平杆308与竖直杆306连接的使用位置并且因此显示了整个系统300。水平杆308包括第一和第二对准端杆312，314，第一和第二端杆312，314之间通过位于它们之间的偏置杆316连接在一起。在该实施方式中，水平杆308很像轭，其中偏置杆通过弯曲部分318, 320联结各个端杆312, 314。在第一端杆312与偏置杆316的联结部具有与第一端杆312对准的第一孔322，在第二端杆314与偏置杆316的联结部具有与第二端杆314对准进而也与第一端杆312对准的第二孔324。第一偏转杆或负载杆326定位在第一孔322中并且从第一孔322延伸，第二偏转杆或负载杆328定位在第二孔324中并且从第二孔324延伸。与其它偏转杆或负载杆的情况相同，优选地偏转杆或负载杆324，328由诸如例如镍钛诺(NiTi)的超弹性材料制造，并且系统300的其余部分由钛、不锈钢、例如PEEK或其它生物相容材料的生物相容聚合物构成。除了镍钛诺或镍钛合金(NiTi)之夕卜，其它超弹性材料包括铜锌铝合金和铜铝镍合金。然而，对于生物相容性而言，镍钛合金是理想的材料。超弹性材料被选择用于偏转杆原因在于超弹性材料的应力或力/偏转曲线图具有力随着偏转增大而相对恒定的平稳段。换句话说，超弹性杆的负载(y)轴/偏转(X)轴曲线在某个水平具有随着偏转增大负载达到稳定状态或变平坦的平稳段。换句话说，在平稳段杆继续偏转而负载保持恒定。在一种实施方式中，负载平稳段为大约250牛顿到大约300牛顿。应当理解该平稳段可以根据患者的需要通过对超弹性材料的类型和构成进行选择而定制。对于一些患者，平稳段应该较低，而对于其它人，平稳段应该较高。因此例如在平稳段，额外的力不会施加于锚固系统102，因此额外的力也不会施加在接骨螺钉108的植入区域以及植入接骨螺钉108的脊柱的周围骨骼上。偏转杆或负载杆326，328根据需要被压配合、螺纹连接、焊接或胶粘到孔322，324中。第一和第二偏转杆或负载杆326，328从各自的孔322，324朝向彼此延伸并且由Y形连接装置330联结。Y形连接装置330包括具有相对的对准孔334，336的基座332，所述孔334，336能够以这样的方式接收偏转杆或负载杆326，328 :优选使得Y形连接装置能够绕由对准的第一和第二偏转杆或负载杆326，328所限定的纵轴线枢转。Y形连接装置330包括优选终止在螺纹孔342，344中的第一和第二臂，所述螺纹孔342，344可以接收如下所述的竖直杆系统306的带螺纹的端部。螺纹孔342，344之后紧接凹部346，348 (图24)，凹部346，348被成形为在水平杆308处于图19A中所示的未使用构形的情况下接收偏置杆316。在所述未使用构形下，水平杆308可以更易于植入脊柱的组织和骨骼之间，尤其是能够更易于在棘突之间进行引导。一旦第一水平杆308被植入，可以通过将Y形连接装置330旋 转大约90度或者根据需要通过患者的脊柱的解剖结构而使其使用并且与竖直杆系统306连接。第二水平杆310类似于图I的实施方式的第二水平杆116。该第二水平杆310优选地由钛或其它生物相容材料构成并且包括可以接收竖直杆系统306的端部的第一和第二支座350，352。支座350，352包括可以接收竖直杆系统306的竖直杆358，360的相应的凹部354，356。支座350，352还包括可以将竖直杆358，360卡固在相应凹部354，356中的凸片362，364。凸片362，364可通过螺纹或其它适当的紧固装置紧固到支座350，352。第一和第二竖直杆358，360优选地由钛或其它生物相容材料构成并且包括螺纹端和非螺纹端。螺纹端可以形成在杆的端部上或者可以将带螺纹的元件压配合或胶粘到竖直杆358，360的端部。一旦第一和第二水平杆在患者体内使用，第一和第二竖直杆可以螺纹连接到第一水平杆308的Y形连接装置330中或以其它方式由第一水平杆308的Y形连接装置330卡固，并且第一和第二竖直杆可以卡固或以其它方式紧固到第二水平杆310。图26，27和图28，29示出了本发明的水平杆系统的更多替代性实施方式。图26，27中的水平杆370类似于图I中的水平杆118。水平杆370包括具有孔的支座372，所述孔可以接收优选由超弹性材料制造的第一和第二偏转杆或负载杆374，376。连接装置在第一和第二偏转杆或负载杆374，376的端部，所述连接装置包括具有贯穿其中的螺纹孔的凸片。连接装置可以用于将竖直杆连接到偏转杆或负载杆。图28，29示出了带有第一支座382和第二支座384的水平杆380。每个支座382，384均包括基本平行于水平杆380的孔。第一和第二偏转杆或负载杆386, 388分别从第一和第二支座382，382的孔延伸。在所示实施方式中偏转杆或负载杆386，388平行于水平杆380并且朝着彼此定向。可替代地，偏转杆或负载杆386，388可以远离彼此定向。在那样的构造中，支座382，384将间隔开并且偏转杆或负载杆将更短，原因是偏转杆或负载杆平行于和朝着水平杆380的端部延伸。图30，31，32示出了本发明的水平杆系统390的又一种实施方式，其类似于如图I中所示的水平杆系统104。水平杆系统390包括锥形偏转杆或负载杆392，394。偏转杆或负载杆为锥形并且直径从支座396朝着水平杆390的端部减小。如先前所述偏转杆或负载杆可以连续地或以不连续台阶的方式逐渐变细并且直径也可以从偏转杆或负载杆的端部朝着支座396的逐渐减小。换句话说，与图30中所示的锥度相反。竖直杆402，404连接到偏转杆或负载杆392，394。竖直杆402，404如上所述连接到偏转杆或负载杆392，394。圆锥形形状或锥形偏转杆或负载杆可以通过拉延或磨削优选为超弹性材料的材料形成。当杆从中央支座向外朝着水平杆的端部延伸时偏转杆或负载杆的锥形形状将脊柱施加在系统上的负载或力均匀地分布在偏转杆或负载杆的相对较短的长度上。在该实施方式中，为了相对于脊柱并在锚固系统之间可操作地定位，偏转杆或负载杆短于水平杆的长度的一半。图30示出了处于未使用位置的大致平行于水平杆390的竖直杆402，404，并且竖直杆402，404远离彼此并朝着水平杆390的两个端部定向。在该位置中水平杆390可以更方便地被引导通过脊柱的骨骼和组织，并例如在棘突之间被引导到植入位置。一旦就位，如图31中所示竖直杆402，404可以被使用使得竖直杆彼此平行并且大致平行于水平杆390。因此，该实施方式可以在图30中所示的未使用构形下中从脊柱的侧面被插入并且然后竖直杆均可以旋转或使用大约90度(从图30到图31)进入患者的冠状面中。竖直杆还能够 在患者的矢状面中绕偏转杆自由旋转大约180度。这使得该实施方式能够符合可能遇到的与患者的脊柱有关的不同矢状轮廓。偏转杆或负载杆刚性地连接到水平杆，允许更容易的外科技术，原因是不必去除脊柱的部分、尤其是棘突和关联的韧带及组织以便容置植入系统100。系统的移动动作、尤其是偏转杆的屈曲和连接到偏转杆或负载杆的竖直杆的运动在棘突和关联组织及韧带周围发生，因此棘突不会干涉该运动。进一步地，使水平杆更侧向于中央也允许通过例如Wiltse方法的更简单的外科技术。为了有助于植入，锥体406可以在水平杆390和竖直杆402的端部上滑动以有助于将与脊柱关联的组织和骨骼推开。一旦水平杆被植入，就可以去除锥体406。锥体406包括可以是尖的或球状的端部408并且锥体406的直径在朝向锥体406的套管410部分的方向上增加。套管可以是圆柱形的并且接收水平杆的端部和偏转杆或负载杆402的端部。图32示出了连接装置412，414如何紧固至相应的偏转杆392，394。偏转杆具有凸缘，例如在偏转杆392上间隔开的凸缘416，418。连接装置412，414可以卡扣和保持在各自的法兰对之间。图33示出了本发明的水平杆系统430的又一种实施方式。水平杆系统430包括优选地由例如镍钛诺的超弹性材料构成的水平杆432。水平杆432包括大体位于中央的平台434，并且中央平台434两侧为第一和第二面向上的凹口或凹部436，438。面向上的凹口或凹部436的两侧是面向下的凹口或凹部440，442。面向上的凹口或凹部438的两侧是向下的凹口或凹部444，446。平台434接收用于将水平杆连接到竖直杆的连接装置(图40)，这将在下面进行说明，并且平台434 —侧的凹口 436，440，442充当弹簧，而平台434另一侧的凹口 438，444，446也充当弹簧。这些弹簧有助于平台承受脊柱可施加于水平杆的负载并且隔离锚固系统102免受该负载。这种隔离的优点在于防止锚固系统在植入患者体内时松动。应当理解通过改变凹口的形式，可以根据每个患者改变和定制水平杆的坚硬度和刚性。更少的凹口通常将获得坚硬度更大的水平杆而更多的凹口通常获得刚性更小的水平杆。另夕卜，根据取决于凹口的取向和位置的施加于水平杆的力的方向，坚硬度可以不同。对于图33中所示的实施方式，在凹口 436，438向上指向患者的头部并且凹口 440，442，444，446向下指向患者的脚的情况下，水平杆在伸展中坚硬度较大并且在屈曲中坚硬度较小。应当注意在该实施方式中杆具有均匀的直径，尽管其直径可以是非均匀的，例如在平台434处较大并且朝水平杆432的端部逐渐减小，或者在水平杆432的端部处具有较大直径，逐渐减小至平台434处的较小直径。在均有基本均匀直径的该实施方式中，凹口在均匀直径部分内形成。在其它形式中，凹口被模制到水平杆中或者由预成形水平杆机加工而成。通过这种构形，水平杆更容易被插入脊柱中并位于脊柱的骨骼和组织之间。进一步地，由于直径基本均匀因此该水平杆可以更容易通过插管输送到脊柱。为了形成凹口，可以使用被称为线放电机加工或称线EDM的·机加工技术。因此，用于成形超弹性材料的方法是通过线EDM，之后进行电抛光。另外，本实施方式和其它实施方式中的超弹性材料可以被冷轧、拉延或加工以便增加材料的超弹性。在该实施方式中，偏转几乎仅仅在水平杆的中间部分并且基本在平台和弹簧处发生，因此减轻了水平杆的端部以及锚固系统/骨骼间界面上的负载或力。因此，在该优选实施方式中，有指向上的两个上凹口，与指向下的下凹口的较紧的半径相比其具有相对缓和的半径。应当理解在该优选实施方式中，下凹口不象上凹口那样是对称的。在两个最侧向下凹口中的最侧向切口是陡的并且未倒圆。这些切口允许杆在这些点弯曲，加强了弹簧效果。在该优选实施方式中上凹口与下凹口的半径之比为二比一。其结果是产生两个弯曲和平坦(在横截面中)部分，该优选实施方式中的平台两侧各一个的这两个平坦部分具有大致同样均匀的厚度。而且，在该实施方式中，凹口和平台形成另外的均匀直径的圆柱形杆。因此，在该优选实施方式中这些成形元件都没有延伸超出杆的直径。在该优选实施方式中，水平杆的直径为大约4mm。如果需要，杆可以弯曲成使得平台和/或凹口延伸到圆柱形杆的直径之外。然而那样的构形将不如图33中所示和如上所述的水平杆那样适合于通过插管或经皮肤植入。应当理解为了加强挠性，在图I的水平杆实施方式中使用的扭杆和连接元件可以与图33的水平杆一起使用。在该实施方式中(图47)，连接装置紧固至图33的水平杆的平台，两个偏转杆或负载杆朝着图33的水平杆的端部并且大致平行于该水平杆延伸。在图33A中示出了水平杆433的另一种实施方式。在该实施方式中水平杆433类似于图33的水平杆，区别在于平台和凹口由直径减小的中央部分448代替。中央部分448的两个端部直径上逐渐增大直到直径是水平杆433的端部的全直径。该实施方式可以由超弹性材料形成并且由超弹性材料的杆坯件被磨削成直径减小的形状。杆坯件也可以被拉延到该形状。通常在这样的操作之后水平杆将被电抛光。在该实施方式中，连接装置、例如图40中所示的连接装置可以用于将竖直杆连接到优选中央部分448的中间。图34A，34B，34C示出了例如如图I中所示的水平杆116的水平杆280的又一个替代性实施方式，其意在刚性地保持固定到那里的竖直杆。形成于该水平杆280中的支座282，284包括可以形成有杆280的本体。然后支座设置有具有凹部的可移动卡固臂286，288，所述卡固臂优选通过使卡固臂仍然通过活动铰链连接到水平杆的线EDM方法从支座形成。偏头定位螺钉290，292安装在水平杆上。在竖直杆卡固在卡固臂的凹部中的情况下，可以转动偏头定位螺钉从而克服活动铰链推压卡固臂，并且由此将竖直杆卡固在卡固臂的凹部中。图40示出了使用本发明的水平杆系统454的动态稳定系统450。系统450附加地使用如图I中所示的锚固系统102和如图19，34中所示的另一个水平杆310。连接装置452紧固至水平杆454的平台434并且竖直杆连接到连接装置和另一个水平杆310。在图40中对于水平杆454而言，通过弯曲杆形成凹口而不是如图33的水平杆432中所示出的将凹口形成在水平直杆中。图33的水平杆430也可以用于图40的实施方式中。图35示出了本发明的水平杆系统460的一种替代性实施方式。水平杆系统460包括水平杆462,其带有中央平台464和位于平台464的两侧的第一和第二弹簧区域466,468。水平杆462的两个端部从各弹簧区域向外延伸。弹簧区域包括围绕水平杆462的纵轴线卷绕的线圈。如果需要，整个水平杆462可以由围绕纵轴线卷绕的杆构成，平台464和水平杆的端部较紧地卷绕和/或具有较小的直径，而弹簧区域466，468较松地卷绕和/或具有较大的直径。这样的水平杆462可以优选地由具有重复屈曲能力的例如镍钛诺或可替代地钛的超弹性材料或者其它生物相容材料构成。图36示出了包括第一和第二水平杆482，484的水平杆系统480的又一种替代性 实施方式，如果需要的话所述第一和第二水平杆可以是平杆。水平杆482，484包括弹簧区域494，496。在弹簧区域中水平杆形成弧性，很象片簧。间隔部488，490，492位于端部、中央平台486处以及水平杆482，484之间。间隔部胶粘、粘结、焊接或以其它方式紧固在第一和第二水平杆482，484之间从而形成水平杆系统480。该系统480可以由超弹性材料或与患者生物相容的其它材料构成。图37示出了包括水平杆502的水平杆系统500的另一种实施方式。在该实施方式中，水平杆中形成有凹部504以便限定水平杆502的坚硬度。该系统可以由超弹性材料或其它生物相容材料形成。图38示出了本发明的水平杆系统520的带有水平杆522的再一种实施方式。水平杆522包括围绕和沿着水平杆522分布的凹窝524。与其它实施方式相同,根据凹窝的分布，可以确定水平杆522的坚硬度。进一步地，在下表面上比在上表面上布置更多的凹窝，当放置在患者体内时，水平杆522将倾向于在伸展中较坚硬度较大而在屈曲中坚硬度较小。该水平杆522也可以由超弹性材料或其它生物相容材料制造。图39示出了本发明的水平杆系统530的另一种实施方式，所述水平杆系统具有与图33的水平杆432类似的水平杆532，并且因此类似元件将用类似附图标记。另外，水平杆532的端部534，536是弯曲的，从而产生可以围绕椎骨的部分装配的钩以将水平杆532紧固至椎骨。在该实施方式中，优选地杆由超弹性材料或其它生物相容材料构成。为了植入杆，位于端部534，536处的钩弹开并且允许围绕椎骨弹合。包括钩(如上所述)的锚固系统可以用于该系统。图39A，39B类似于图39。在图39A，39B中，水平杆532由两个锚固系统102相对于脊柱固定就位。该锚固系统类似于图I中所示的锚固系统。锚固系统102包括锚钉或接骨螺钉108或带有毛刺111的骨钩109 (图39B)，以及水平杆接收在其中的头部110。定位螺钉112相对于锚固系统紧固水平杆。图41示出了本发明的动态稳定系统540的另一种实施方式。该实施方式包括如上所述的侧面装载锚固系统542，尽管顶部装载锚固系统也适合于该实施方式。在该实施方式中水平杆544，546优选由例如PEEK的聚合物构成并且其上安装有第一和第二连接装置548，550。竖直杆552和554在点556处通过螺钉、铆钉或其它装置连接到第一和第二连接装置548，550使得连接是刚性的，或者可替代地，使得竖直杆552，554可以绕所述点枢转或旋转。由于水平杆由PEEK构成，因此与杆由超弹性材料构成的情况相比该系统倾向于刚性更大。刚性还取决于杆的直径。本发明的竖直杆系统的实施方式例如竖直杆系统106的本发明的竖直杆系统的实施方式贯穿本发明的说明书给出。通常，竖直杆系统由竖直杆构成，这些竖直杆能够在水平杆于患者体内使用之后枢转或插入到适当位置。竖直杆优选连接到水平杆而不连接到锚固系统以便减小作用在锚固系统上的力和应力。竖直杆连接到水平杆系统，所述水平杆系统包括如本文所述的减小作用在锚固系统上的力和应力的机构。竖直杆通常可以由钛、不锈钢、PEEK或其它生物相容材料构成。如果期望更大的挠性，则竖直杆可以由超弹性材料构成。用于脊柱的多级动态稳定系统的替代性实施方式 图42和43示出了多级动态稳定系统560，580。这些系统560，580均是两级系统。所有这些系统使用如本文所述的锚固系统。在图42的系统560中，中层水平杆562紧固至椎骨并且包括例如图4中所示的具有第一和第二偏转杆或负载杆的水平杆系统104，由此，第一对竖直杆564可以从水平杆系统向上延伸并且第二对竖直杆566可以从水平杆系统向下延伸。向上延伸的竖直杆连接到例如图34中所示的上竖直杆568并且向下延伸的竖直杆连接到例如图34中所示的下水平杆568。上水平杆568通过锚固系统紧固至位于中层水平杆562所紧固的椎骨之上的椎骨。下水平杆570通过锚固系统紧固至位于中层水平杆562所紧固的椎骨之下的椎骨。该实施方式使中层椎骨相对于上下椎骨具有更大的稳定性，同时允许相对于中层椎骨的伸展、屈曲、旋转和弯曲。图43示出了另一个多级动态稳定系统580。所有这些系统使用如本文所述的锚固系统。在图43的系统580中，中层水平杆582紧固至椎骨并且包括例如图34中所示的水平杆。上和下水平杆586，590可以类似于图3中所示的水平杆114，其包括偏转杆或负载杆和偏转杆或负载杆支座。竖直杆以可枢转和可旋转的方式安装到上和下水平杆586，590且分别安装到它们的偏转杆或负载杆，并且还刚性地安装到中层水平杆582。上水平杆586通过锚固系统紧固至位于中层水平杆582所紧固的椎骨之上的椎骨。下水平杆590通过锚固系统紧固至位于中层水平杆582所紧固的椎骨之下的椎骨。该实施方式使上下椎骨相对于中层椎骨具有更大的动态稳定性，同时允许相对于中层椎骨的伸展、屈曲、旋转和弯曲。可替代地，中层水平杆582具有四个支座而不是图34或图34A中所示的两个支座，使得第一对竖直杆588可以从下水平杆590向上延伸并且从上水平杆586向下延伸的第二对竖直杆566可以紧固至中层水平杆582。本发明的脊柱融合系统的实施方式图44，45示出了更优选地用于融合的一级和两级系统。图44中所示的系统600类似于图41中所示的系统。当PEEK用于水平杆602，604时，系统是基本刚性的并且可以与脊柱融合结合使用。例如，该系统可以用于将骨骼或融合笼架放置到该系统所附连的椎骨之间。在融合中，骨可以放置在椎体之间，或者可替代地，融合可以通过将骨放置在棘突的每一侧的凹陷中实现。水平杆602，604也可以由钛或其它生物相容材料构成并且用于脊柱融合。对于该实施方式，竖直杆606可以通过如图34中所示的带有支座的水平杆的使用而刚性地附连到水平杆，使得竖直杆606不会相对于水平杆移动或枢转。
图45示出了更优选用于两节段融合的两级系统620。各阶段均可以使用例如参照图I的锚固系统102进行描述的锚固系统。水平杆622，624，626可以类似于图34中的水平杆，带有用于上和下水平杆622，626的两个竖直杆或用于中层水平杆624的四个竖直杆。对于该实施方式，竖直杆628，630可以通过如图34中所示的带有支座的水平杆的使用而刚性地附连到水平杆，使得竖直杆628，630不会相对于水平杆移动或枢转。竖直杆628在上和中水平杆622，624之间延伸，并且竖直杆630在中和下水平杆624，626之间延伸。图44中所示的系统620类似于图41中所示的系统，但是是关于三层的。当PEEK用于水平杆622，624,626时，系统是基本刚性的并且可以与脊柱融合结合使用。例如，该系统可以用于将骨骼或融合笼架放置到该系统所附连的椎骨之间。对于该系统，骨骼也可以沿着在棘突的两侧的凹陷放置。水平杆622，624，626也可以由钛、PEEK或其它生物相容材料构成并且用于脊柱融合。关于图45，为了和缓地过渡到脊柱的一级融合区域，可以通过用水平杆115替换水平杆622对该双级系统进行改型(图45A，45B)，水平杆115很象图I的带有偏转杆或负载杆118，120的水平杆104。在图45A中示出了该实施方式。因此，融合在两个下水平杆117之间实现，这两个下水平杆类似于图34中所示的那些，或者类似于图I中的水平杆116，并 且优选地由钛制造，挠性由上水平杆115提供，所述上水平杆类似于图I中所示的带有偏转杆或负载杆的水平杆114。因此，在从脊柱的位于水平杆115之上的较健康部分经水平杆115到脊柱的位于图45的水平杆624与水平杆606之间或水平杆117 (图45A)之间的融合部分有更渐变的过渡。动态稳定系统的其它实施方式以及连接装置、水平杆系统和竖直杆系统的实施方式在上面显示和描述了动态稳定系统的各种实施方式。图48-85提供了动态稳定系统的更多实施方式。现在参考图48和49，可以看到动态稳定系统700的另一种实施方式的立体图和后视图。通常，与上述实施方式情况相同，动态稳定系统700包括锚固系统702，水平杆系统704和竖直杆系统706。对于这些实施方式水平表示相对于站立的患者的水平取向，并且竖直表示相对于站立的患者的竖直取向。水平杆系统704可以包括第一水平杆708、第二水平杆710和偏转杆系统712。竖直杆系统706可以包括竖直杆716，所述竖直杆可以与独立连接装置718 —起使用以将竖直杆716附连到与第一水平杆708连接的偏转杆系统712并且可以使用连接装置1210将竖直杆716附连到第二水平杆710。如图48-49中所示，在该实施方式中偏转杆系统712通过支座714附连到第一水平杆708的中央，同时在其端部722，724处连接到竖直杆716。偏转杆系统712大致平行于第一水平杆708定位，第一水平杆708附连到锚固系统702，并且具体地，附连到锚固系统702的头部或托架。优选地，水平杆708，710是坚硬的和刚性的(并且，例如由钛制造)，特别是与偏转杆系统712 (例如，其可以由例如镍钛诺的超弹性材料(内偏转杆720 (图50A))和例如PEEK的聚合物(外壳721)制造)相比。在该构造中，水平杆系统704、尤其是偏转杆系统712分担和分配由患者的身体运动产生的负载。竖直杆716，连接装置718，1210，偏转杆系统712和水平杆708，710的多种实施方式可以用作动态稳定系统700的一部分，这将在下面更详细地进行描述。图50A-55B示出了动态稳定系统700内使用的偏转杆系统712，竖直杆716和连接装置718的实施方式。现在参见图50A-55B，偏转杆系统712包括具有第一端部722和第二端部724的内偏转杆720、保持环726和球头或接头728。如将关于图68-71进一步描述的，偏转杆系统712包括优选地例如由例如镍钛诺的超弹性材料制造的内杆720 ;和由例如PEEK聚合物制造的外壳721。在该实施方式中，偏转杆系统712的内偏转杆720的第一端部722可以穿过保持环726并且例如通过螺纹连接、熔接、胶粘、压配合和/或激光焊接技术附连到球头或接头728 (如图51中所示)。在该实施方式中，球头或接头728仅仅连接到偏转杆系统712的偏转杆720而不连接到外壳721。然后，球形接头728可以定位在连接装置718的窝形室768内。当球形接头728被定位在连接装置718内时，就能够将保持环726可以例如螺纹连接、熔接、胶粘、压配合和/或激光焊接到连接装置718，由此以球铰式连接的方式将偏转杆712紧固至连接装置718 (如图52中所示)。在该构造中，允许偏转杆系统712围绕与球头或接头728的中心相对应的中心进行旋转和/或倾斜和/或转动运动。参考图51和52,用于动态稳定系统700的该实施方式中的竖直杆716包括 头部730，其具有可以接收螺钉734的孔口 732 ;和用于接收连接装置718的矩形壳部或凹部 736。附加地参见图53和54，竖直杆716的孔口 732包括第一孔738和第二孔740。孔口732的第一孔738可以构造成包住连接装置螺钉734的头部742，而第二部分740可以构造成卡固螺钉734的颈部735。因此，孔口 732的第一部分738的直径大于孔口 732的第二孔740，孔口 732的总体形状与连接装置螺钉734的形状相符。返回参考图52，竖直杆头部730的矩形壳部或凹部736构造成固定地接收和包住连接装置718。因此，矩形壳部或凹部736的内表面包括顶表面746、内部侧表面748，750以及内部前表面752和内部后表面754。在该实施方式中，内部顶表面746，内部前表面752和内部后表面754是平坦的并且在形状上为矩形，而内部侧表面748，750是平坦的、带有鞍状切出部，其可以允许偏转杆系统712和/或竖直杆716相对于彼此的运动。而且在该实施方式中，头部730的底表面756高出竖直杆轴760的底表面758以便为待附连到头部730的底部的连接装置718提供空间。高出的程度可以根据附连到那里的连接装置718的尺寸而变化。返回参考图51，动态稳定系统700的该实施方式中使用的连接装置718包括用于接收连接装置螺钉734的螺纹孔口 762和用于接收偏转杆系统712的壳体764。在其使用位置中，连接装置718内的孔口 762对准并且邻近位于竖直杆716上的孔口 732放置，连接装置螺钉734插入两个孔口 732，762中以将连接装置718固定到竖直杆716。图51和52进一步示出了连接装置718的壳体764，其具有带有平坦顶表面766的大体柱形外表面765。壳体764还包括位于连接装置718的前表面772上的开口 770，该开口通向形成于壳体764内的窝形或球形室768。窝形或球形室768可以构造成接合偏转杆系统712的球头或接头728。在该构造中，允许偏转杆系统712的球头或接头728以可枢转的方式接合到连接装置718的凹窝形或球形室768内，同时允许偏转杆720经由壳体764的前表面772的开口 770远离连接装置718延伸。保持环726将球728保持在连接装置718中的适当位置。返回参考图52，当竖直杆716中的孔口 732与连接装置718中的孔口 762对准时，竖直杆的凹部或壳部736也可以与连接装置718的壳体764对准。连接装置壳体764可以插入竖直杆凹部或壳部736中直到连接装置壳体764沿着竖直杆壳部736的内表面接合顶部750，侧面748，750，752，754。在该构造中，连接装置718在竖直杆716的头部730内的运动被最小化和/或消除。该构造还使竖直杆壳体736能够在使用期间吸收由偏转杆系统712和竖直杆716的运动产生的任何压力，由此限制在使用期间施加于螺钉734的压力。图55A进一步示出了在该实施方式中偏转杆系统712，连接装置718和竖直杆716之间的连接。在图55A中可以看到，保持环726的外直径略小于连接装置718的前表面772上的开口 770的直径的。保持环726具有平坦前表面774，而保持环726的内表面包括弯曲部分776，弯曲部分776的曲率半径与球头或接头728的曲率半径相同。因此，保持环726可以通过连接装置718的前表面772插入开口 770中直到它与球头或接头728滑动接合。连接装置718还可以在它的内表面上包括脊部778，该脊部限制保持环726插入连接装置718中的深度。然后可以将保持环726螺纹连接、熔接、胶粘、压配合和/或激光焊接到连接装置718。 图55B示出了一种备选的紧固技术。在该实施方式中，球头或接头728经由位于连接装置718的后表面780上的开口 780插入连接装置718中，而偏转杆720经由连接装置718的前表面772上的开口 770插入连接装置718中。一旦部件被插入，球形接头728和偏转杆720在连接装置718内连接。可替代地，可以在将球形接头728放置到连接装置718中之前通过例如螺纹连接、胶粘、压配合和/或激光焊接预组装球头或接头728和偏转杆720。然后可以用保持环726来防止球形接头728经由连接装置718的后表面782上的开口 780离开连接装置718。保持环726可以螺纹连接、熔接、胶粘、压配合和/或激光焊接到连接装置718。其它紧固技术也在本发明的范围和精神内。一旦偏转杆系统712被紧固至连接装置718，就可如图53中所示将连接装置718紧固至竖直杆716。在该构造中，连接装置718与竖直杆716的头部730配合。当将连接装置718配合到竖直杆716的头部730时，竖直杆716中的孔口 732与连接装置718的孔口762对准。然后连接装置螺钉734可以将竖直杆716紧固至连接装置718。图56A-59示出了可以用于动态稳定系统700内的偏转杆系统800、竖直杆802和连接装置804的另一种实施方式。在该实施方式中，包括U形槽口 810的圆柱形连接装置804用于将竖直杆802附连到偏转杆系统800，这将在下面更详细地进行描述。现在参考图56A和56B，该实施方式中的连接装置804被显示为包括圆柱形本体806，其具有内圆柱形孔808、U形槽口 810和锁定凸片812。该实施方式中的偏转杆系统800包括偏转杆814 (优选地由镍钛诺、NiTi或其它超弹性材料制造)和球头或接头816，偏转杆814具有外壳815 (优选地由PEEK或其它相当的聚合物制造)。连接装置804包括窝形室818，该窝形室形成于U形槽口 810内用于接收偏转杆系统800的球头或接头816。一旦偏转杆系统800的球头或接头816定位在窝形室818内，锁定凸片812的外板820可以从它的打开的未使用构造(如图56A中所示)移动到它的闭合的使用构造(如图56B中所示)，由此关闭围绕偏转杆系统800的球头或接头816的U形槽口 810的开口以将偏转杆系统800紧固至连接装置804。在本发明的该实施方式用于移动锁定凸片812的外板820的特定机构中在图59中示出，其将在下面更详细地进行描述。在连接装置804的使用构造中，偏转杆系统800以可枢转的方式接合到连接装置804的窝形室818内，同时偏转杆轴814远离连接装置804延伸。因此，允许竖直杆802围绕对应于球形接头816的中心的中心进行旋转和/或倾斜和/或转动运动。图57示出了用于本发明的该实施方式中的竖直杆802。竖直杆802包括竖直杆轴822，螺纹带824，和具有用于接收连接装置804的锁定凸片812的空穴828的端帽826。在该实施方式中，螺纹带824和端帽826都邻近竖直杆822的第一端830定位。螺纹带824的直径可以大于竖直杆轴822和端帽826的直径。在一种实施方式中，竖直杆802可以根本不包括端帽826，在这种情况下螺纹带824将包括用于接收连接装置804的锁定凸片814的空穴。图58提供了用于本发明的该实施方式中的锁定凸片812的详图。锁定凸片812包括外板820、圆柱形平台832和突部834。在该实施方式中，外板820可以包括凸外表面836和凹内表面838。圆柱形平台832沿着外板820的内表面838定位，圆柱形平台832的顶表面840平行于外板820的顶表面842。突部834沿着圆柱形平台832的顶表面842居中地定位。在连接装置804内使用时，突部834可以用于将锁定凸片812紧固到竖直杆802，由此外板820的内表面838和突部都与竖直杆802的端帽826的形状相符，如图59中所示。为了将突部834紧固到竖直杆802，突部834包括具有锥形颈圈846的圆柱形基座844以及·U形切口 848。当突部834插入竖直杆802的端帽826内的空穴828中时，U形切口 848允许突部834的端部850挤入直到颈圈846延伸超过中空竖直杆802的端帽826的顶部。一旦颈圈846延伸超过端帽826的顶部，颈圈846卡在下唇边84并且回复到它的初始不受挤构造，由此将竖直杆802紧固至锁定凸片812 (如图59中所示)。参考图59，可以看到偏转杆系统800和位于连接装置804内的竖直杆802的横剖图。连接装置804具有用于接收竖直杆802的内部圆柱形孔808，所述竖直杆基本平行于圆柱形本体806的纵轴线定位。圆柱形本体806的内表面包括用于接合竖直杆802的螺纹带824的螺纹852。在该实施方式中，竖直杆802可以螺纹连接到圆柱形本体806中直到竖直杆802的端帽826被放置成与锁定凸片812的突部834滑动接合。如上所述，通过将突部834插入竖直杆802的端帽826的空穴828中直到突部834的颈圈846延伸超过端帽826的唇边847，由此突部834的颈圈846将竖直杆802固定到锁定凸片812，从而实现竖直杆802接合到锁定凸片812。在该构造中，竖直杆802的端帽826围绕锁定凸片812的突部834自由旋转，而竖直杆802保持接合到锁定凸片812。一旦竖直杆802被放置成与锁定凸片812接合，锁定凸片812可以通过竖直杆802的螺纹运动在连接装置804的圆柱形本体806内上下移动。在连接装置804的使用构造中，偏转杆系统800的球头或接头816插入连接装置的U形槽口 810中。一旦偏转杆系统800的球816定位在其中，外板820进而锁定凸片812就可以向下移动从而挡住连接装置804的U形槽口 810的开口。在一种实施方式中，锁定凸片812的下内表面854可以是凹入的圆形的以接合偏转杆系统800的球头或接头 816。图60-64示出了用于动态稳定系统700内的偏转杆系统900、竖直杆902和连接装置904的另一中实施方式。如图60中所不,用于该实施方式的偏转杆系统900包括具有外壳907的偏转杆906，偏转杆900还包括与之附连的筒形端帽908，具有附连到端帽908的端部的圆周保持脊部915。端帽908可以螺纹连接、胶粘、压配合、熔接和/或激光焊接到偏转杆906上。在该实施方式中，筒形帽908不连接到壳907。而是壳907沿着杆906延伸并且未到达端帽908。与其它实施方式相同，偏转杆906可以由超弹性材料构成并且壳体907可以由例如PEEK的聚合物构成。壳907保护杆906并且增加偏转杆系统900的刚性，并且杆906包括超弹性材料的偏转和回复特性。本领域的普通技术人员可以理解，偏转杆系统900的其它实施方式，例如图68-71中所示的实施方式或本文所述的任何其它实施方式，都可以用于动态稳定系统700的该实施方式中而不脱离本发明的范围。图60示出了用于本发明的一种实施方式中的连接装置904。可以看到连接装置904包括用于接收偏转杆系统900的筒形端帽908的C形槽口 910 ;和可以关闭C形槽口910的开口以将偏转杆系统900的筒形端帽908紧固至连接装置904的滑动凸片912。现在参考图61，提供了该实施方式的连接装置904的详图。可以看到连接装置904包括C形槽口 910，该C形槽口包括两个邻近连接装置904的侧表面916的沟槽914。沟槽914使C形槽口 910能够与偏转杆系统900的端帽908的形状相符(如图60中所示)从而接收端帽908的圆周保持脊部915。该构造限定了偏转杆900在连接装置904内的运动。连接装置904还包括L形凸片保持装置918，该凸片保持装置具有沿其内表面的一对槽820以及沿着C形槽口 910的下内表面的槽922。L形凸片保持装置918和多个槽920，922有助于将滑动凸片912紧固至连接装置904，这将在下面更详细地进行描述。现在参考图62A和图62B，更详细地示出了图60中所示的滑动凸片912的实施方式。该实施方式的滑动凸片912包括第一端部924和第二端部926。滑动凸片912还包括位于端部924处的U形槽口 928、侧突部930、位于端部926处的底唇边932和后保持装置934。邻近滑动凸片912的第一端部924定位的U形槽口 928平行于滑动凸片912的纵轴线定位。当滑动凸片912被放置在它的使用位置时U形槽口 928使滑动凸片912的第一端·部924能够挤合在一起进入连接装置904的L形凸片保持装置918 (图61中所示)内。侧突部930位于滑动凸片912的侧表面936上并且与沿着连接装置904的凸片保持装置918的内表面的槽920 (图61中所示)相符。邻近滑动凸片912的第二端部924定位的底唇边932符合并且可以接收在沿着连接装置904的C形槽口 910的下内表面的槽922 (图61中所示)中。参考图62B，可以看到滑动凸片912的后表面938包括弯曲部分940，该弯曲部分可以被构造为符合筒形端帽908的圆柱形状。滑动凸片912的后表面938还可以包括后保持装置934。在该实施方式中，后保持装置934可以插入竖直杆902内的槽口 948(图64中所示)中，从而相对于连接装置904定位竖直杆902以便在患者体内使用。侧突部930和底唇边932也有助于将滑动凸片912紧固至连接装置904 (如图63中所示)。图63示出了处于其使用构造的连接装置904。如图所示，偏转杆系统900通过滑动凸片912紧固至内连接装置904的C形槽口 910。在该构造中，侧突部930与沿着凸片保持装置918的内表面的槽920配合并且底唇边932与沿着C形槽口 910的下内表面的槽922配合，由此将滑动凸片912锁定在其位于连接装置904内的使用位置并且围绕筒形端帽904锁定连接装置904。因此，竖直杆可绕端帽904旋转进而绕扭杆系统900的纵轴线旋转。如图64中所不,用于本发明的该实施方式中的竖直杆902包括竖直杆轴944、用于接收连接装置904的第一槽口 946和用于接收滑动凸片912的后保持装置934的第二槽口 948。竖直杆902还包括用于接收螺钉、铆钉或销的孔口 950。在该实施方式中，连接装置904的后部可成形为符合竖直杆902的形状。因此，竖直杆902可以与如图60中所示的连接装置904配合，并且螺钉、铆钉或销可以通过竖直杆902的孔口 950插入连接装置904中以将竖直杆902紧固至连接装置904和/或允许竖直杆902绕螺钉、铆钉或销相对于水平杆900枢转(参见箭头905)。可以在滑动凸片912锁定地使用从而将筒形端帽918卡固在C形槽口 910中之前将后保持装置934保持在槽口 948中。图65-67不出了可以用作动态稳定系统700的一部分的偏转杆系统1000,竖直杆1002和连接装置1004的又一种实施方式。现在参考图65，可以看到偏转杆系统1000包括偏转杆1006，其类似于图60中所示的实施方式具有附连到轴1006的端部的筒形端帽1008以及壳1007。应当指出本领域的普通技术人员可以理解偏转杆系统1000的其它实施方式，例如图68-71中所不的实施方式或本文所述的任何其它实施方式,都可以用于动态稳定系统700的该实施方式中而不脱离本发明的范围。图66示出了本发明的该实施方式的连接装置1004。可以看到连接装置1004具有位于连接装置1004的第一端部1012上的U形槽口 1010 ;和位于连接装置1004的第 二端部1016上的通常编号为1014的夹紧装置。U形槽口 1010可以被构造为接收竖直杆1002。在一种实施方式中，连接装置1004包括沿着U形槽口 1010的侧面用于接收销或螺钉1022的孔口 1018,1020。一旦竖直杆1002的孔口 1036 (图67)被放置到U形槽口 1010内，销或螺钉1022就可以插入连接装置1004的孔口 1018，1020以及竖直杆1002中从而将竖直杆1002以或者固定或可枢转的方式紧固至连接装置1004。销或螺钉1022可以熔接、胶粘、螺纹连接、压配合和/或激光焊接到连接装置1004。夹紧装置1014包括C形臂1024以及通过枢轴销1028枢转地附连到连接装置1004的C形锁爪1026。夹紧装置1014还包括可以调节锁爪1026的位置的夹紧装置定位螺钉1030。在该实施方式中，偏转杆1000的端帽1008可以在如图65中所示夹紧装置1014的闭合构造中被紧固至连接装置1004的C形臂1024与锁爪1026之间并且通过定位螺钉1030固定就位。因此，竖直杆可在端帽1008保持在夹紧装置1014中的情况下围绕偏转杆1006枢转。现在参考图67，可以看到用于本发明的该实施方式中的竖直杆1002包括圆柱形轴1032 ;具有用于接收销或螺钉的孔口 1036的头部1034 ;和位于头部1034与轴1032之间的间隔部1038。在该实施方式中，竖直杆1002的头部1034与连接装置1004的U形槽口1010相符。本发明的偏转杆系统和第一水平杆的备选实施方式图68-71示出了可以用于本文所述的动态稳定系统700的实施方式内的偏转杆系统1100的另一种实施方式。偏转杆系统1100通常包括偏转杆1108和两个端帽1104。如关于其它实施方式所示，端帽1104例如可以为筒形或球形。偏转杆系统1100还可以包括外壳1106。在一种实施方式中，偏转杆1108为圆柱形并且由优选镍钛诺(NiTi)的超弹性材料制造。在该实施方式中偏转杆1108的直径是恒定的。在该实施方式中，偏转杆系统1100的外壳1106由比偏转杆1108弹性小的优选PEEK的生物相容材料或聚合物制造。在该实施方式，偏转杆的壳1106包括通常锥形的中空管。该管的直径从外壳1106的端部1118朝着外壳1106的中央部1110增大。在壳1106的中央部可设有沟槽1112以有助于将偏转杆系统1100保持在水平杆上的支座中，例如图45中的水平杆708上的支座714中。代替沟槽1112，可以限定出具有壳1106的最大直径的环形高台或台面(图70)。沟槽1112或高台可以接收在如图48中所见的水平杆系统的支座714中。在一种实施方式中，端帽1104可以由钛、不锈钢、例如PEEK或其它生物相容材料的生物相容聚合物制造。在该实施方式中，端帽1104为筒形或圆柱形并且包括中央沟槽1114。偏转杆1108可以插入偏转杆系统1100的外壳1106中使得偏转杆1108的端部1116从外壳1106的端部1118延伸超出。然后可将端帽1104附连到偏转杆1108的端部1116。偏转杆的壳1106是为了保护由超弹性材料制造的偏转杆1108并且支撑和限制杆1108的运动。外壳1106还用于当力施加于偏转杆1108的端部1116时减小偏转杆1108上的应变。当施加于偏转杆1108的端部1116并且沿着偏转杆1108的整个长度散布的应变增加时，偏转杆壳1106可以耐受沿着壳1106的整个长度的应变。偏转杆系统1100的外壳1106有助于限制偏转杆系统1100所允许的最大偏转量并且支撑和保护偏转杆1108。图70和71示出了偏转杆系统1100的其它实施方式。首先参考图70，偏转杆系统1100的该实施方式类似于在图68中体现的偏转杆系统1100。然而，在该实施方式中，偏转杆壳1106的中央部分包括与沟槽相反的中央环或高台1120。现在参考图71，偏转杆系统1100的该实施方式包括具有恒定直径的偏转杆轴1122和同样具有恒定直径的两个端帽1124。在图71中可以看到，偏转杆轴1122的直径大于端帽1124的直径。应当注意与图68 和69中所示的偏转杆系统1100相同，图70-71中所示的偏转杆系统的实施方式包括如上所述的偏转杆或芯体1108以及偏转杆壳1106。图68-71中所示的实施方式并非意在限制，而且能够想见偏转杆系统1100可以包括本领域技术人员显而易见且不脱离本发明的范围的其它实施方式。图72A-73C示出了第一水平杆708的备选实施方式。现在参考图72A，第一水平杆708的一种实施方式被显不为包括支座714 ；一对导向或偏转限制环1200 ;和靠近并且位于导向环1200外侧的一对槽1202。在该实施方式中，偏转杆系统712固定到第一水平杆708的支座714内。偏转杆系统712进一步容置在邻近偏转杆系统712的端部的导向环1200内。导向环1200可以用于在使用中限制偏转杆系统712的偏转量以及防止偏转杆系统712在使用期间过度伸出。在该实施方式中，导向环1200是椭圆形环，其中导向环1200的竖直直径大于导向环的水平直径(图72C)。再次地，水平表示相对于站立的患者的水平取向，并且竖直表示相对于站立的患者的竖直取向。导向环1200的构造允许偏转杆系统712的竖直偏转大于水平偏转。能够想见导向环1200可以具有其它构造并且仍然落入本发明的范围内。第一水平杆708还包括槽1202，所述槽可以与位于竖直杆716的端帽1206上的相应突部1204配合，从而当在患者体内使用时保持端帽1206和/或竖直杆716对准。可替代地，这样原始的对准技术可以省略。在该实施方式中，竖直杆716包括端帽1206和主竖直轴1208，其中主竖直轴1208可以螺纹连接到端帽1206中。应当理解可以在主竖直轴1208未附连的情况下首先将水平系统插入患者中(如图72B中所示)。一旦水平系统被成功地插入，主竖直轴1208则可以附连到端帽1206，其中槽1202和突部1204可以在将主竖直轴1208插入端帽1206中时用于对准和稳定端帽1206 (如图72C中所示)。现在参考图73A-73C，示出了第一水平杆的另一种实施方式。在图73A和73B中可以看到，该实施方式的第一水平杆708包括包围偏转杆系统1100的偏转杆颈圈或护套和偏转导向装置1210。该护套和偏转导向装置1210在本文中也可以被称为护套1210和/或偏转导向装置1210。偏转杆护套和偏转导向装置1210优选是坚硬且刚性的(并且例如由钛制造)。偏转杆护套和偏转导向装置1210可以用于保护偏转杆712免于在使用期间损坏。进一步地，如本文所述，偏转杆护套和偏转导向装置可以用于引导、限制和限定偏转杆的偏转量。偏转杆系统1100包括用于如图69中所示的偏转杆系统1100的杆1108和外壳1106。偏转杆护套和偏转导向装置1210还可以用于限制偏转杆系统1100的偏转量以及防止偏转杆系统1100在使用期间过度伸出。现在参考图73C，可以看到偏转杆护套和偏转导向装置1210的内表面1212为锥形，其中偏转杆护套和偏转导向装置1210的内表面1212的直径在偏转杆护套和偏转导向装置1210的端部1214,1216处比在偏转杆护套和偏转导向装置1210的中央1218处更大。在该构造中，在使用期间偏转杆系统1100的表面可以接触偏转杆护套和偏转导向装置1210的内表面1212。因此，偏转杆壳1210可以限制偏转杆系统1100的运动并且有助于沿着偏转杆系统1100的整个长度分布作用在偏转杆系统1100上的负载和应变。同样在该实施方式中，第一水平杆708包括空穴1220以包围位于偏转杆护套和偏转导向装置1210内的偏转杆系统1100，从而使得当植入患者中时第一水平杆708具有更小的型面。可以想见偏转杆系统1100可以安装到任何其它类型的水平杆，这对于本领域的技术人员来说是显而易见的而不脱离本发明的范围。用于将竖直杆系统配合到第二水平系统的连接装置的备选实施方式 图74-79B示出了可以用于上述动态稳定系统700内的第二水平杆710的实施方式。现在参考图74，可以看到水平杆710通常包括主体1300和远离主体1300的两个侧部延伸的两个圆柱形轴1302。主体1300包括邻近主体1300的端部1306，1308的圆柱形槽口1304和用于接收凸轮1312的窝部1310。在该实施方式中，圆柱形槽口 1304大致垂直于圆柱形轴1302。两个圆柱形轴1302可以连接到锚固系统702，而圆柱形槽口 1304可以用于接收竖直杆716并且将其紧固至如图48中所示的第二水平杆710。现在参考图75，可以更详细地看到用于接收竖直杆716的圆柱形槽口 1304和用于接收凸轮1312的窝部1310。如图75中所示，圆柱形槽口 1304沿着主体1300的顶表面1314定位并且大致垂直于第二水平杆710的纵轴线延伸。在该实施方式中，切口 1316位于圆柱形槽口 1304下方以便在第二水平杆710的使用构造中允许圆柱形槽口 1304的侧面围绕竖直杆716挤靠在一起。用于接收凸轮1312的窝部1310邻近圆柱形槽口 1304定位。凸轮1312的一个目的是提供一种机械装置将圆柱形槽口 1304的侧部挤靠到一起以便将竖直杆716紧固至第二水平杆710。该实施方式的窝部1310包括平前表面1318、圆形后表面1320和两个圆形侧面1322,1324。前表面1318包括凹槽1328，而后面1320包括沟槽1326，两者都可以用于帮助保持凸轮1312紧固在第二水平杆710内。前和后表面1318，1320还高出侧面1322，1324。在该构造中，具有第一侧凸片1330和第二侧凸片1332 (如图77A，77B中所示)的凸轮1312可以插入窝部1310中，其中侧凸片1330,1332最初邻近第二水平杆710的侧面1322,1324放置。当将竖直杆716放置在圆柱形槽口 1304内时，可以扭转凸轮1312从而将第一侧凸片1332定位在前表面1318的凹槽1328内和将第二侧凸片1330定位在后表面1320的沟槽1326内。在该构造中，凸轮1312的第一侧凸片1332和第二侧凸片1334使凸轮1312紧固至第二水平杆710，同时也使圆柱形槽口 1304的侧部往一起挤合，由此将竖直杆716紧固到第二水平杆710。在一种实施方式中，凸轮1312还可以包括锥形脊部1334(如图77A，77B中所示)，所述锥形脊部进一步有助于将圆柱形槽口 1204的侧部围绕竖直杆716挤合到一起。CN 102940521 A书明说32/45 页
现在参考图76，窝部1310还可以包括孔口 1340，孔口 1340从窝部1310的底面 1336延伸到第二水平杆710的底表面1342。孔口 1340可以包括第一部分1344和第二部分1346。在该实施方式中，孔口 1340的第一部分1344的直径小于孔口 1340的第二部分 1346的直径。孔口 1340的第一部分1344的高度和直径可以被设计为符合位于可以插入其中的凸轮的底部上的紧固件的形状。例如，图77A中所示的凸轮1312包括位于凸轮1312 的底部上的紧固件1348。凸轮紧固件1348包括远离紧固件1348的主体1352延伸的端部 1350。在使用中，当紧固件1348插入窝部1310的孔口 1340中时，紧固件1348挤入直到其端部1350延伸超过孔口 1340的第一部分1344。一旦紧固件1348的端部1350延伸超过孔口 1340的第一部分1344，紧固件1348又回复它们的松弛构造，并且接合唇边1347，其中紧固件1348的主体1352沿着孔口 1340的第一部分1344接合第二水平杆710，而紧固件 1348的端部1350和接合唇边1347帮助防止凸轮1312从第二水平杆710脱离。
图78-79C示出了凸轮1354的一种备选实施方式。现在参考图78，可以看到该实施方式的凸轮1354包括顶部1356、圆柱形本体1358和位于凸轮1354的底部上的紧固件1360。顶部分1356进一步包括限制凸片1362和位于两个槽1366，1368之间的侧凸片 1364。图79A示出了已经压配合在处于其未使用构造中第二水平杆710的窝部1310中的凸轮1354。凸轮1354以与上面关于凸轮1312所述的相同方式通过紧固件1360的使用紧固至第二水平杆710。图79B示出了在处于其使用构造中的第二水平杆710内的凸轮1354。 在该构造中，一旦竖直杆716被放置到第二水平杆7 10的圆柱形槽口 1304中，就可以旋转凸轮1354直到凸轮1354的侧凸片1364与窝部1310的前表面1318的槽1328对准并且凸轮1354的限制凸片1362被放置到窝部1310的前表面1318的缺口 1370内。侧面凸片 1362导致圆柱形槽口 1304侧面挤靠在一起，由此将竖直杆716紧固至第二水平杆710。
图80-85示出了可以用于上述动态稳定系统700内的第二水平杆的一种备选实施方式。现在参考图80，第二水平杆1400 (先前在图74中显示为第二水平杆710)包括连接装置1402以将第二水平杆1400紧固至竖直杆716。该实施方式的连接装置1402包括主体 1404和旋转连杆1406。图81和82示出了包括在第二水平杆1400的该实施方式以及连接装置1402中的单个部件。
现在参考图81，可以看到连接装置1402的主体1404包括沿着主体1404的前表面 1410用于容置旋转连杆1406的C形槽口 1408。主体1404还包括第一孔口 1412和第二孔口 1416。第一孔口 1412沿着主体1404的后表面1414定位并且被构造为接收竖直杆716。 第二孔口 1416位于主体1404的顶部1418处并且可以被攻螺纹以接收螺纹紧固装置或定位螺钉1420。
现在参考图83，可以看到旋转连杆1406包括位于其顶表面上的鞍状沟槽1422，该槽1422基本垂直于旋转连杆1406的纵轴线定位。鞍状沟槽1422包括从旋转连杆1406的顶部1424延伸到底表面1428的孔口 1426。最后，旋转连杆1406包括用于接收第二水平杆 1400的内部圆柱形孔1430，其基本平行于旋转连杆1406的纵轴线定位。
返回参考图80，可以看到处于其使用构造的第二水平杆1400的该实施方式。在该构造中，第二水平杆1400插入旋转连杆1306的圆柱形孔1430中。在该实施方式中，第二水平杆1400可以包括接合销1432 (如图82中所示)，当第二水平杆1400插入旋转连杆 1406中时所述接合销延伸通过沿着旋转连杆1406的底表面1428的孔口 1426 (如图83中35所示)。定位销1432的一个目的是保持旋转连杆1306定位在杆1400上并且其在沿着杆 1400的纵向上和围绕杆1400的圆周上的运动受限制，这将在下面更详细地进行描述。在图80中还可以看到旋转连杆1406放置在主体1404的C形槽口 1408内，竖直杆716定位在旋转连杆1406的鞍状槽1422内。在该实施方式中，竖直杆716可以垂直于第二水平杆 1400和旋转连杆1406插入沿着主体1404的后表面1414定位的孔口 1412中。竖直杆716 插入孔口 1412中的程度可以变化以适应具体的受影响的椎骨。紧固螺钉1420用于将竖直杆716和旋转连杆1406紧固至主体1404。
如图82，84和85中所示，第二水平杆1400还可以包括具有螺纹或槽1438的部分1434以接合竖直杆716上的螺纹或槽1436。在该实施方式中，部分1434上的螺纹或槽 1438接合位于部分1434—侧的竖直杆716上的凹入、带螺纹或带槽的部分1436。而接合销 1432在相对侧延伸，接合销1432延伸穿过沿着旋转连杆1406的底表面1428的孔口 1426。 在该构造中，允许竖直杆716在连接装置1402的主体1404内具有有限的竖直运动。接合销1432延伸通过旋转连杆1406的孔口 1426，由此限制运动的自由度并且借助于定位螺钉 1420相对于竖直杆716固定水平杆1400的位置。连接装置的一种替代性实施方式可以除去旋转连杆1406，接合销1432，螺纹或槽1438以及带螺纹或带槽部分1436中的一个或者两个或多个的任何组合。应当指出第二水平杆1400可以是具有恒定直径的直杆(如图84 中所示)，其可以由坚硬的且刚性的材料(例如钛)制造。还应当指出也可以使用其它类型的连接装置，这对于本领域的技术人员来说是显而易见的而不脱离本发明的范围。
本发明的动态脊柱稳定系统的更多实施方式
辅助脊柱融合的动态脊柱稳定顶封(topping off)系统
在本文中示出和描述了动态脊柱稳定系统的多种实施方式。图86A-112提供了动态脊柱稳定系统的更多实施方式。对于这些实施方式水平表不相对于站立的患者的水平取向，并且竖直表不相对于站立的患者的竖直取向。
现在参考图86A，该实施方式的动态脊柱稳定系统1500是带有与椎骨关联的部件 1502，1504的顶封系统1500，所述椎骨与可以是相邻椎间盘的两个椎间盘关联。系统1500 包括锚固系统1506、第一水平杆1520和偏转杆1522、第一对竖直杆1516，1518、第二对水平杆1512，1514和第二对竖直杆1508，1510。系统1500的第一部件1502与脊柱融合过程结合使用。在脊柱融合过程期间，例如，骨骼或填充骨骼的融合笼架可以放置在相邻椎骨之间的椎间盘间隙中。经过一段时间之后，所述骨骼可以与椎骨联合，在相邻椎骨之间形成固体融合。为了促进脊柱融合过程，系统1500的第一部件1502可以用于稳定受影响的椎骨。 为了实现该功能，所述一对竖直杆1508，1510可以使用如图86A中所示的锚固系统1506紧固至相邻的待融合椎骨。在该实施方式中，可以使用本文所述的任何一个锚固系统。当椎骨之间和通过椎间盘间隙的融合正在形成时，在该构造中竖直杆1508，1510用于稳定、支撑和保持相邻椎骨之间的期望分离量。
系统1500的第二部件1504可以用作顶封部件，其使脊柱的融合区域与邻近融合椎骨的椎骨之间的过渡和缓。这使得能够更渐变地从脊柱的较健康部分过渡到脊柱的已经融合的部分。如图86A中所示，系统1500的第二部件包括水平杆1512，1514、一对竖直杆 1516,1518以及第一水平杆1520和偏转杆1522，其中水平杆1512,1514同时结合在系统的第一部件1502和第二部件1504中。在该实施方式中，所述一对竖直杆1516，1518、第一水平杆1520和偏转杆1522可以包括本文所述的任何相应实施方式。在该实施方式中，竖直杆 1516，1518的第一端部1524，1526连接到偏转杆1522，并且偏转杆附连到第一水平杆1520。 第一水平杆1520也连接到如图86中所示的一对锚固系统1506。应当注意对于该实施方式以及对于本文的其它实施方式，水平杆1520可以相对于锚固装置1506旋转达到360度(箭头1570)然后在锚固装置1506中锁定就位。这使得系统1500能够附加地符合患者的脊柱的解剖结构。
现在参见该实施方式的水平杆1512，1514，可以看到水平杆1512，1514分别附连到一对竖直杆1508，1510的第一端部1528，1530和一对竖直杆1516，1518的第二端部 1532，1534。更具体地，水平杆1512，1514的第一端部1536，1538能够以可枢转的方式附连到一对竖直杆1508，1510的第一端部1528，1530。图86A建立了包括x轴、y轴和z轴的参考系，其中X轴和I轴都基本平行于患者的身体并且相对于彼此垂直，而z轴垂直于患者的身体并且垂直于X轴和I轴。在一种实施方式中，水平杆1512，1514可以相对于竖直杆 1508，1510和竖直杆1516，1518固定。可替代地，水平杆1512，1514可以被构造为围绕竖直杆1508,1510的第一端部1528，1530在x-y平面中枢转，在系统1500被植入之后χ-y平面基本平行于患者的身体(如双箭头1552，1554所示)。在该实施方式中，当分别连接到一对竖直杆1516，1518时，水平杆1512，1514的第二端部1540，1542定位在一对竖直杆1508，1510 之间。在另一种实施方式中，当分别连接到一对竖直杆1516，1518时，水平杆1512，1514的第二端部1540，1542可以定位在一对竖直杆1508，1510的外 部。一对竖直杆1516，1518的第二端部1532，1534也可以在水平杆1512，1514的第一端部1536，1538与第二端部1540， 1542之间的任何位置枢转地附连到水平杆1512，1514或直接附连到水平杆1512，1514的第二端1540,1542。在该实施方式中，竖直杆1516，1518可以被构造为围绕水平杆1512,1514 沿着y-z平面旋转，y-z平面垂直于x-y平面(如双箭头1556,1558所示)。在该实施方式中，独立的连接装置1544，1546用于将水平杆1512，1514连接到一对竖直杆1516,1518。
竖直杆1508，1510与相应的水平杆1512，1514之间的枢转附连可以保持使得在植入之后水平杆和竖直杆可以相对于彼此枢转。另外，可以设置定位螺钉以在植入患者的脊柱中之后相对于相应的竖直杆锁定水平杆，从而使得连接是刚性的。因此，能够在具有水平杆和竖直杆可相对于彼此移动的灵活性的情况下植入系统1500，然后在植入之后，可以使用定位螺钉相对于彼此锁定竖直杆和相应的水平杆的位置。可替代地，竖直杆1508，1510 和/或竖直杆1516，1518与相应的水平杆1512，1514之间的连接可以是刚性的并且不允许竖直杆1508,1510与相应的水平杆1512，1514之间的运动。
应当理解在替代性实施方式中，水平杆1512和1514可以改为连接在锚固螺钉之间的单杆。那么竖直杆1516，1518将连接到单杆。在替代性实施方式中，单水平杆可以代替水平杆1512，1514，并且该单杆连接到并位于竖直杆1508，1510之间。竖直杆1516,1518 然后将连接到与融合节段关联的单水平杆。
与图68-71中示出的和上述的偏转杆1100相同，优选用于本发明的该实施方式中的偏转杆1522可以包括由优选镍钛诺(NiTi)的超弹性材料制造的内芯和由优选PEEK的生物相容材料或聚合物制造的外壳，外壳的弹性小于内芯。可替代地，偏转杆1522可以由超弹性材料构成。更进一步地，可以在偏转杆之上放置护套和偏转导向装置以形成偏转杆系统。
图86B类似于图86A之处在于，该实施方式的系统1500意在用作辅助或邻近融合节段的顶封节段。与图86A中的系统中的元件类似的图86B中的系统的元件具有类似的附图标记。图86B中的系统1500包括安装在水平杆1520上的偏转杆1522。水平杆在两个端部处安装到锚固装置1506，所述锚固装置可以包括如本文所述的接骨螺钉锚固装置。偏转杆1522的远端通过如本文所述的装置紧固至竖直杆1516，1518。竖直杆1516，1518在它们各自相对的端部处紧固至如本文所述的锚固装置或接骨螺钉锚固装置1506。水平杆1520 所附连的接骨螺钉锚固装置1506本身用于第一椎骨中，而位于竖直杆1516，1518的相对端部处的接骨螺钉锚固装置1506用于优选邻近第一椎骨的第二椎骨中。该实施方式可以与融合系统一起使用，例如在优选第二椎骨和邻近的第三椎骨之间使用的两个带螺纹的融合笼架1580。因此第二椎骨和第三椎骨融合在一起，该系统1500连接到第一和第二椎骨并且用于顶封融合，第一椎骨相对于融合的第二和第三椎骨动态地紧固和稳定。
现在参考图87A和87B，可以看到系统1500的后视图和侧视图。具体地参考图 87A，可以看到该实施方式的系统1500包括具有波纹或肋1550的偏转杆1522 (图88A， 88B)。更具体地偏转杆1522的外壳1523包括波纹或肋1550。对于例如由PEEK制造的偏转杆1522的外壳1523，波纹或肋1550可以机加工或模制到外壳1523中。偏转杆1522的外壳的带有波纹的性质有助于在使用期间增加或减小或限定偏转杆1522的挠性。在一种实施方式中，偏转杆1522的外壳的波纹1550在偏转杆1522的整个长度上具有一致的形状和尺寸(如图88A中所不)。在另一种实施方式中，靠近第一水平杆1520的支座1548的偏转杆1522的外壳的波纹1550比靠近第二对竖直杆1516，1518的波纹更窄(如图88B中所示)。换句话说，波纹1550接近偏转杆1522的中央更窄。在该构造中，更窄的波纹1550使偏转杆1522能够在偏转杆1522的中央附近偏转到更大的程度。应当理解偏转杆1522的外壳的波纹1550的形状、尺寸和位置可以变化，以便限定外壳1523和偏转杆1522的挠性。 可替代地，并且作为示例，偏转杆1522的远离支座1548定位的端部可以具有宽度较窄的波纹1550，而更接近支座1548定位的波纹1550可以较宽，以便在偏转杆1522的远端提供更大的挠性。也应当理解系统1500的偏转杆1522可以另外被构造为与本文所述的其它实施方式的偏转杆1100—致。进一步地，可以围绕偏转杆放置护套和偏转导向装置以形成偏转杆系统。
一级动态脊柱稳定系统
图89-104示出了本发明的偏转杆系统的另一种实施方式并且优选是一级系统。 一级系统优选地用于跨越一个椎间盘间隙并且紧固至该椎间盘间隙之上的椎骨和该椎间盘间隙之下的椎骨。二级系统跨越两个椎间盘间隙，并且系统附连到位于第一椎间盘间隙两侧的第一和第二椎骨以及位于第二椎间盘间隙两侧的第二和第三椎骨。应当理解尽管一级系统将通常附连到两个相邻椎骨并且二级系统将通常附连到三个相邻椎骨，但是在其它实施方式中，系统也可以附连到不相邻的椎骨。因此一级系统可以紧固至不相邻的两个椎骨。类似地二级系统可以附连到一些或全部不彼此相邻三个椎骨。在该实施方式中，偏转杆系统包括具有带有外套管的内杆的偏转杆，并且护套和偏转导向装置围绕套管定位。与其它实施方式中相同，护套和偏转导向装置也可以被称为护套和/或偏转导向装置。仅仅作为示例，内杆可以由例如镍钛诺的超弹性材料制造，外套管可以由例如PEEK的生物相容聚合物制造，并且护套和偏转导向装置可以由例如钛的生物相容材料制造。在该实施方式中，安装支架安装有或包括有护套和偏转导向装置使得偏转杆系统可以方便地安装在水平杆上。就此而言，可以通过改变适合于其它脊柱植入系统的支架而将偏转杆系统方便地安装在各种脊柱植入系统和其它骨骼植入系统上，从而将该偏转杆系统的新颖特质提供给其它系统。在该实施方式中，由于偏转杆系统未预安装到水平杆，可以将螺钉锚固装置和水平杆安装在患者的脊柱中，之后将偏转杆系统安装到水平杆。这样的配置可以增强将这样的系统植入患者中的容易性。另外，如本文所述，偏转杆系统可以被设计为具有不同大小的坚硬度。通过材料和尺寸的选择，可以在从高刚性构造到高挠性构造的范围内并且仍然为脊柱提供动态稳定性的情况下提供偏转杆系统。换句话说，根据偏转杆系统的刚性或坚硬度选择可以安装在水平杆上的偏转杆系统，给患者提供期望大小的挠性或刚性和/或坚硬度。进一步地，每个偏转杆系统可以具有不同坚硬度或刚性或挠性。因此，在相同水平杆上， 第一偏转杆系统可以具有第一挠性或坚硬度或刚性，而第二偏转杆系统可以具有不同的第二挠性或坚硬度或刚性。这样的配置可以用于校正因例如脊柱侧凸而畸形的脊柱。
在图89-91中，系统1600的实施方式包括锚固系统1602 (未示出定位螺钉)、第一水平杆1604、第二水平杆1606、竖直杆1608，1610、偏转杆1612，1614以及将竖直杆1608， 1610连接到第二水平杆1604的一对连接装置1620，1622 (未示出定位螺钉)，其中，偏转杆 1612，1614分别安装在连接到第一水平杆1604的护套和偏转导向装置1616，1618中。该实施方式中的偏转杆系统1617,1619可以包括内偏转杆、夕卜 壳以及护套和偏转导向装置,并且偏转杆可以包括内杆和外壳。在该实施方式中偏转杆系统1617,1619位于第一和第二水平杆之间。
参考图89-92A，可以看到第一水平杆1604包括主体1624和远离主体1624的各侧延伸的两个圆柱形轴1626，1628。第一水平杆1604还包括一对螺纹孔1696，1698(在图95 中可以看到)，所述螺纹孔靠近主体1624的端部1630，1632设置，用于接收定位螺钉1634， 所述定位螺钉用于将偏转杆系统1617，1619的护套和偏转导向装置1616，1618紧固至第一水平杆1604。在水平杆1604的使用构造中，两个圆柱形轴1626，1628可以附连到锚固系统 1602，具体地附连到已经插入患者的椎骨中的锚固系统1602的头部或凹座。水平杆、具体地位于远端的圆柱形轴1626，1628可以在螺钉锚固装置的头部或凹座中旋转以便如本文所述有利地相对于患者的解剖结构定位水平杆和偏转杆系统。锚固系统1602可以包括本文所示和/或所述的锚固系统中的任何一个。在该实施方式中，主体1624具有立方形安装部分(图95)，孔1696,1698定位在该处，所述部分具有远端1630,1632并且主体1624具有位于立方形安装部分之间的圆柱形中央。远端1630和1632可以提供止动部以帮助将水平杆定位在接骨螺钉锚固装置之间。圆柱形轴1626，1628延伸超过远端，并且接骨螺钉锚固装置可以沿着圆柱形轴的长度附连到圆柱形轴1626,1628。水平杆可以相对于锚固装置旋转。
可以看到第二水平杆1606包括具有两个端部1636，1638的圆柱形杆。与第一水平杆1604相同，在第二水平杆1606的使用构造中，第二水平杆1606可以附连到锚固系统 1602，尤其是附连到已经插入患者的椎骨中的锚固系统1602的头部或凹座。锚固装置可以接收第二水平杆1606的端部1636，1638。锚固系统1602可以包括本文所示和/或所述的锚固系统中的任何一个。在优选实施方式中，第一和第二水平杆1604,1606可以由钛、不锈钢或者PEEK或其它生物相容材料制造。
应当注意，对于该实施方式和本文所述的其它实施方式，水平杆在相对于直立患者的水平构造下被植入并且安装在植入一个椎骨中的两个接骨螺钉锚固装置之间。应当理解在其它构造中，例如安装有偏转杆系统1617，1619的水平杆可以设在用于相邻椎骨中的两个接骨螺钉锚固装置之间。在该构造中水平杆将相对于站立患者竖直地被安装。另外水平杆可以安装在锚固装置之间使得水平杆以介于水平角与竖直角之间的角度设置。进一步地如上所述，偏转杆系统1617，1619本身可以安装到任意数量的脊柱或骨骼植入体并且在本发明的精神和范围内。
竖直杆1608，1610包括圆柱形轴，它们具有第一端部1640，1642和第二端部1644， 1646。竖直杆1608，1610可以在其第一端部1640，1642附近附连到第二水平杆1606，而竖直杆1608，1610的第二端部1644，1646可以附连到偏转杆1612，1614，这将在下面更详细地进行描述。
现在参考图93，更详细地示出了用于将竖直杆1608连接到第二水平杆1606的连接装置1620。在该实施方式中，可以看到连接装置1620包括带有下端部1650的基本圆柱形的本体1648，下端部1650具有可以接收第二水平杆1606的孔口 1652。本体1648包括平行于本体1648的纵轴线的内部圆柱形孔1654。在本体1648的远端部1656处，孔1654 被攻螺纹并且可以接收定位螺钉(未显示)。沿着本体1648的侧部为对准的U形槽口 1658， 1660，它们从外表面1662到孔1654贯穿本体1648延伸。这些U形槽口 1658,1660还通向本体1648的远端部1656以便使通过孔1654的螺纹接收定位螺钉。在系统1600的使用构造中，U形槽口 1658，1660将竖直杆1608接收在本体1648内，而连接装置1620的下端部 1650内的孔口 1652接收第二水平杆1606。竖直杆1608可以使用定位螺钉紧固至连接装置1620以遮盖(cap off)内部圆柱形孔1654。
现在参考图94A，更详细地示出了竖直杆1608与偏转杆1612之间的连接。与图 50A-50B中所示的偏转杆720相同，偏转杆1612包括球头或接头1664 ;优选由例如诸如镍钛诺的超弹性材料制造的内杆1666 ;和由例如PEEK制造的外壳1668。这些元件可以装配到护套和偏转导向装置(未在图94A中示出)以构成该实施方式中的偏转杆系统。在该实施方式中，竖直杆1608,1610的第二端部1644,1646被成形为盘状壳体。在该实施方式中，内杆1666的第一端部1670可以穿过位于第二端部1644 (竖直杆1608的盘状壳体)内的孔口 1672,其中内杆1666的直径小于孔口 1672的直径。一旦内杆1666的第一端部1670穿过孔口 1672，就能够通过例如螺纹连接、熔接、胶粘、压配合和/或激光焊接技术将内杆1666的第一端部1670附连到球头或接头1664。孔口 1672的直径小于球头或接头1664的直径以防止球头或接头1664经孔口 1672退回。一旦将球头或接头1664定位在竖直杆1608的第二端部1644内，就能够将保持环1674例如螺纹连接、熔接、胶粘、压配合和/或激光焊接到竖直杆1608的第二端部1644，由此以球铰式连接将球头或接头1664(以及偏转杆1612)紧固至竖直杆1608 (如图94B中所示)。在该构造中，允许偏转杆1612绕与球头或接头1664 的中心相对应的中心旋转和/或进行倾斜和/或转动运动。
返回参考图89-92A，将第一水平杆1604紧固至偏转杆1612，1614的护套和偏转导向装置1616，1618为大体圆柱形并且包括臂1676，1678。关注护套和偏转导向装置1616， 可以看到护套和偏转导向装置1616的臂1676使用例如螺钉1634的紧固件附连到第一水平杆1604。如本文所述(图96)，护套和偏转导向装置1616包括用于接收偏转杆1612的内孔1688，在该实施方式中，孔1688平行于护套和偏转导向装置1616的纵轴线定位。偏转杆1612可以通过例如螺纹连接、熔接、胶粘、压配合和/或激光焊接技术附连到护套和偏转导向装置1616的孔1688内。在一种实施方式中，由于系统1600包括具有护套和偏转导向装置1616的左偏转杆系统和具有护套和偏转导向装置1618的分开的独立右偏转杆系统， 因此可以根据患者的具体需要将坚硬度和连接性不同的偏转杆系统1617，1619混合和搭配在系统内。在图89所示的实施方式中，包括护套和偏转导向装置1680,1682的偏转杆系统1617,1619定位在第一水平杆1604与第二水平杆1606之间。在另一种实施方式中，包括护套1680,1682的偏转杆系统可以定位在第一水平杆1604上方使得在紧固至第二水平杆1606之前竖直杆1608,1610与第一水平杆1604交迭,如图92A中所不。在又一种实施方式中，护套1680，1682如图89中所示定位在第一水平杆1604与第二水平杆1606之间， 然而，竖直杆1608，1610可以附连到系统1600的偏转杆系统的外侧(图92C)，与如图89和 92A中所示位于偏转杆系统1616，1618的内侧相反。在图92A中，内杆1612，1614凸出到偏转杆系统的护套和偏转导向装置之外，从而朝着彼此或朝向中间定向。在图92B中内杆 1612,1614凸出到偏转杆系统1617,1619的护套和偏转导向装置之外，从而远离彼此定向或侧向定向。通过对偏转杆系统1617，1619如何附连到水平杆进行反向改型，显而易见竖直杆之间的距离可以从图92A的 宽度增加到图92B中所示的宽度。如果为了动态稳定性尤其是左右弯曲的需要，这为植入体提供了更宽的姿态。这也使得植入体能够配置成适应各种患者的各种解剖结构。图92C类似于图92B之处在于内杆远离彼此并且更侧向地凸出以便增加竖直杆之间的宽度。在该实施方式中，用于将偏转杆系统1617，1619紧固至水平杆的臂1676,1678定位在偏转杆系统的后部,远离内杆从护套和偏转导向装置凸出的端部。
图95更详细地示出了偏转杆系统1619的一种实施方式。在该实施方式中，偏转杆系统1619的臂1678包括围绕第一水平杆1604的U形槽口 1692，从而有助于将偏转杆系统1619紧固至水平杆1604。第一臂1678还包括用于接收螺钉1634的孔口 1694，所述螺钉用于将系统1619附连到第一水平杆1604。槽口限定出沟槽，在该实施方式中所述沟槽限定出能够与水平杆的立方形区域相配的立方形空间以提供适配，所述适配，从而与定位螺钉一起将偏转杆系统1619锁定到水平杆1604的固定位置。应当理解，通过改变沟槽的形状和水平杆的配合部分的形状，使得如本文所述两者具有配合键槽式附连，这样能够以不同取向和角度固定偏转杆系统相对于水平杆的位置。另外，可沿水平杆设置多个孔1696， 1698，以便根据患者的解剖结构以及期望的适合于具体患者的例如坚硬度的动态稳定特质而沿着水平杆选择性地定位偏转杆系统1617，1619。
图96不出了偏转杆系统1617的一种实施方式的通过内杆1666的剖视图。在图 96中可以看到，偏转杆1612的内杆为圆柱形，而外壳1668为锥形并且因此被构造为从基部1686朝着外壳1668的端部1684逐渐变窄。这部分地为偏转杆1612提供了空间1688 以在使用中随着偏转杆系统1617从护套和偏转导向装置1616挠曲。偏转杆系统1617的护套和偏转导向装置1616的内表面1690还充当偏转杆1612的导向装置以有效地限制偏转杆1612的偏转程度。在该实施方式中，护套1616的内表面1690形成圆锥形形状，越靠近端部1686其直径越小，越靠近端部1684其直径越大。因此，由于该圆锥形形状以及外壳1688的锥形或圆锥形形状，偏转杆1612可以一直偏转到外壳与内表面1690接触。具体地，并且如本文所述，偏转杆1612沿着所述偏转杆的长度偏转直到偏转杆的外壳的部分与护套的内表面发生接触。外壳的越来越靠近端部1684的后续部分仍然可以偏转直到这些后续部分也与护套的内表面接触。因此，护套和偏转导向装置的内表面的圆锥形形状控制偏转杆的沿偏转杆从偏转杆的固定端到偏转杆的自由端的偏转的大小和位置，在所述自由端内杆延伸超出偏转杆的外壳。在一种实施方式中，根据使用者的需要，对于系统1600的每一侧，偏转杆1612，1614的偏转性能可以不同。换句话说，基于具有不同坚硬度特性的偏转杆1612，1614，系统1600的一侧可以比另一侧提供更大的运动耐受性，如果该构造有益于患者的话。这会有利于校正在脊柱侧凸的情况下会出现的畸形脊柱的形状。
再次地，图96示出了通过包括内杆、外壳以及护套和偏转导向装置在内的整个偏转杆系统的横截面。显而易见，夕卜壳的横截面从外壳的大致中点朝着外壳的内杆凸出超过到外壳的端部减小。当从护套和偏转导向装置的纵轴线测量，护套和偏转导向装置的内表面的直径沿朝着偏转杆系统的内杆凸出超过外壳的端部的方向增大。换句话说，在该实施方式中，外壳大约在内杆凸出超过外壳的位置处直径最小，并且从护套和偏转导向装置的纵轴线测量护套和偏转导向装置的表面在大致相同位置处具有最大直径。因此，外壳以及护套和偏转导向装置的内表面限制作为这种设计的偏转杆系统的特性的运动和坚硬度的界限并限定所述运动和坚硬度的范围。通过改变外壳以及护套和偏转导向装置的内表面的直径和/或直径的变化率，可以变化这些特性。因此，例如可以通过增大外壳的直径和/或通过减小护套和偏转导向装置的内表面的直径来增大偏转杆系统的坚硬度，原因是在内杆离开外壳延伸的地方两者接近。另外，增大内杆的直径将增大偏转杆系统的坚硬度，而减小内杆的直径将减小偏转杆系统的坚硬度。护套和偏转导向装置的内表面的锥度可以被构造为接近脊柱的自然动态运动，从而给予该区域中的脊柱以动态支撑。除了改变尺寸之外，改变构成偏转杆系统的部件的材料也可以影响偏转杆系统的坚硬度和运动范围。例如，由钛或钢制造内杆将比例如由镍钛诺制造内杆提供更大的坚硬度。进一步地，由比PEEK更坚硬的材料制造外壳将提供更坚硬的外壳。
图98B是显示内杆和外壳的根据竖直杆连接到内杆处的内杆上的偏转力的优选偏转的图形。在图98B中，PEEK外壳的直径在它的最大直径处为大约O. 165英寸并且由镍钛诺制造的内杆的直径为大约O. 080英寸。偏转杆系统的工作长度为大约I. 04英寸。图 98B的负载/偏转图或曲线表明，对于该偏转杆系统的设计，负载增大，系统响应越硬。图 98B提供了响应脊柱和偏转杆系统上的给定负载的具体偏转量的例子。例如可以预期，该偏转杆系统的坚硬度可以被制造为能够复制自然完好脊柱的70%范围的运动和挠性、自然完好脊柱的50%范围的运动和挠性和自然完好脊柱的30%范围的运动和挠性，从而作为成套方案供医生使用。应当理解例如可以通过本文已经指出的变型来提供不同范围的运动、 挠性和坚硬度。图98B的曲线图示出了比70%坚硬度的偏转杆系统坚硬度略大的偏转杆系统。从图98B显而易见，该曲线是非线性曲线，曲线的最大非线性部分是随着负载增大而形成的。也就是说响应施加在脊柱上进而施加在偏转杆系统上的负载，偏转杆系统的坚硬度随着负载增大而以更快速和非线性的方式增大。因此，该示例的偏转杆系统通过提供一定的运动范围而提供动态稳定，在该运动范围中随着偏转增大能够承受的负载大致线性地增大，然后当偏转再增大时能够承受的负载以非线性方式更快速地增大，从而提供动态稳定。 换句话说，当偏转杆系统上的负载或力增大时，偏转量以非线性方式变化或减小和/或偏转量的变化率以非线性方式减小。因此，如图98B中所示并且对于该实施方式，当负载或力开始通过脊柱施加于偏转杆系统时，偏转杆系统的偏转对负载的增大大致线性地响应。在大约O. 060英寸的偏转之后，偏转杆系统以非线性方式响应。在该区域中，为了获得在该点之前实现的相同偏转量，更大的负载或力需要施加在偏转杆系统上。进一步地，基于施加的力的偏转量的变化率也可以是非线性函数。该图上的曲线可以如本文所述基于对尺寸和材料的选择来定制。因此，偏转杆系统可以被设计为例如提供完好脊柱的大约70%的运动、或完好脊柱的大约50 %的运动或完好脊柱的大约30 %的运动或者完好脊柱的其它期望百分比的运动。进一步地，在所公开实施方式中，在偏转响应中左偏转杆系统的挠性和运动可以不同于右侧安装的偏转杆系统。
应当注意也可以通过例如将护套和偏转导向装置的内表面调整为不对称的(图 96A)替代图96的对称形状来改变偏转杆系统的特性。例如,可以通过使内表面关于内杆 1666的纵轴线不对称设置而将偏置引入偏转杆系统中。因此，内杆1666和外壳1668可以在一个方向上比在另一个方向上偏转更大。例如，如果内表面的上部分比内表面的下部分更远离内杆的纵轴线间隔，则当脊柱进行屈曲时偏转杆可以偏转较大而当脊柱进行伸展时可以偏转较小。实际上，该布置在脊柱伸展时对脊柱的运动限制较大而在脊柱屈曲时对脊柱的运动限制较小。类似地并且例如,如果内表面的下部分比内表面的上部分更远离内杆的纵轴线间隔，则当脊柱进行伸展时偏转杆可以偏转较大而当脊柱进行屈曲时可以偏转较小。实际上，该布置在脊柱屈曲时对脊柱的运动限制较大而在脊柱伸展时对脊柱的运动限制较小。
现在参考图97和98A，可以看到偏转杆1612，1614的外壳1668的优选尺寸。如图97中所示，外壳1668从其基部1686到端部1684的总长度为O. 950英寸。外壳1668的邻近外壳1668的基部1686的第一个O. 500英寸包括O. 165的直径。外壳1668的待接合到护套和偏转导向装置1616的内表面的长度(如图96中所示)为O. 20英寸。在邻近基部 1686的第一个O. 500英寸之后，外壳1668开始朝外壳1668的端部1684以4. 0°角渐窄。 偏转杆1612的内杆1666的工作长度为大约O. 840英寸。如图98中所不，内杆1666的直径为O. 080英寸并且在偏转杆1612的整个长度上保持恒定。
多级动态脊柱稳定系统
与单级系统相对的，可能需要采用多级动态稳定系统。如果是这种情况，动态稳定系统1600例如可以被构造为包含到多级系统中。在图99中不出了双级动态脊柱稳定系统的带有水平杆和竖直杆的偏转杆系统。
现在参考图99，示出了用于多级动态稳定系统中的动态脊柱稳定系统1700。在该实施方式中，在竖直杆1706,1708和竖直杆1710,1712的每一个的端部均具有锚固装置的系统1700可以构成双级系统，该双级系统附连到三个优选相邻的椎骨并且跨越限定在椎骨之间的两个椎间盘间隙。图99中所示的锚固装置可以部署在中央椎骨中并且附连到竖直杆1706和1708的锚固装置将紧固到位于中央椎骨一侧上的椎骨中，而紧固至其它竖直杆1710，1712的锚固装置可以紧固至位于中央椎骨的另一侧上的椎骨。应当理解这样的系统可以跨越两个以上的椎间盘间隙，例如附连到竖直杆的锚固装置部署在与中央椎骨不相邻的椎骨中。附加系统可以被构造和使用在具有两个或更多图99中所示的系统1700的脊柱中。仅仅作为例子，第一和第二系统1700可以用共同的竖直杆、例如竖直杆1706和1708 紧固在一起。从系统1700延伸的锚固装置可以紧固在两个分别的中央椎骨中。然后从第一和第二系统1700上方延伸的其它竖直杆可以使用锚固装置紧固至第三椎骨，而从第一和第二系统1700下方延伸的竖直杆可以紧固至第四椎骨。
系统1700包括偏转杆系统1702，1704、第一对竖直杆1706，1708、第二对竖直杆 1710，1712、锚固系统1714，1716和水平杆1718。偏转杆系统1702，1704分别包括偏转杆 1720和1722以及1724和1726。应当注意竖直杆1706和1708可以是来自如图89中所示的系统1600的竖直杆1608，1610。系统1700基本上包括与系统1600相同的部件。因此， 锚固系统1714，1716、水平杆1718、竖直杆1706，1708，1710和1712以及偏转杆1720，1722， 1724和1726的物理特性可以与本文所述的类似对应物相同。
系统1700中的偏转杆系统1702，1704以类似于本文中关于系统1600所描述的相似方式附连到竖直杆1718。进一步地，第一偏转杆系统1702的护套和偏转导向装置1728 和1730用共用臂1729紧固在一起，所述共用臂包括可以接收用于将偏转杆系统紧固至水平杆的螺钉的孔1731。类似地，偏转杆系统1704可以包括通过包括孔1735的臂1733紧固在一起的偏转杆1732和1734。另一个螺钉可以部署穿过孔1735以将第二偏转杆系统紧固至水平杆。偏转杆系统1702，1704分别包括护套和偏转导向装置1728，1732以及护套和偏转导向装置1730，1734。这些护套和偏转导向装置分别包括用于接收偏转杆1720，1722和 1724,1726的内孔1736，1738和1740，1742，所述偏转杆具有围绕偏转杆设置的外壳。护套和偏转导向装置1728，1730和1732，1734位于水平杆1718的两侧并且平行于水平杆1718 定位。竖直杆1706，1708附连到偏转杆1720，1721并且远离偏转杆系统1702，1704竖直地延伸。竖直杆1710，1712附连到偏转杆1722，1726并且沿竖直杆1706，1708的反方向远离偏转杆系统1702，1704竖直地延伸。在一种实施方式中，竖直杆1706，1708和1710,1712 中的一对或两对紧固至如图89中所示的附连到相邻椎骨的另一个水平杆。在另一种实施方式中，竖直杆1706，1708和1710，1712中的一对或两对附连到类似于连接装置1702，1704 的另一对偏转杆系统，由此在沿着脊柱的多个椎骨之间产生一系列偏转杆系统。在又一种实施方式中，竖直杆1706,1708和1710,1712中的一对或两对连接到与另一个水平杆1604 连接的偏转杆1612，1614。在又一种实施方式中，竖直杆对可以连接到骨骼锚固装置。在再一种实施方式中，竖直杆1706，1708，1710和1712可以附连到偏转杆向外或侧向定向的系统 1700。
现在参考图100A，100B和100C，可以看到偏转杆系统1702，1704的两个护套和偏转导向装置1730，1734和偏转杆1724,1726的剖视图。如图100A，100B和100C中所示(并且如本文中先前所述)，偏转杆1722，1726包括内杆和外壳，并且可以看到外壳在偏转杆系统1702，1704的护套和偏转导向装置1730，1734内略呈锥形以允许偏转杆1722，1726在其中挠曲。而且，可以看到偏转杆1722，1726均包括优选由例如镍钛诺的超弹性材料制造的内杆1740，1742以及优选由PEEK制造的外壳1736,1738。如图100C中所示，可以看到偏转杆系统1702，1704包括包围水平杆1718的U形槽口 1744，1746，从而有助于将连接装置 1702，1704紧固至水平杆1718。还可以看到护套和偏转导向装置1730，1734包括邻近锚固系统1716的斜面1748，1750。斜面1748，1750使偏转杆系统1702，1704能够相对于锚固系统1716具有较低型面，同时仍然允许锚固系统1716以不同角度连接到水平杆1718而不接触臂 1730,1734。
图IOlA和IOlB示出了偏转杆1720，1722和1724，1726侧向且彼此远离地指向的动态稳定系统。在这些实施方式中偏转杆的内杆朝侧向而不是朝中间定向。这样的结果是竖直杆1706，1710和1708，1712可以更多地朝侧向而非朝中间定位，从而改变系统的动态稳定性并且使系统在左右弯曲时更刚性。图IOlA和IOlB中的实施方式在理念上分别类似于图92C和92B中的实施方式,在于偏转杆的内杆沿侧向而不是中间方向延伸超过外壳。在图IOlA和IOlB的实施方式中，每个偏转杆系统均包括带有双偏转杆的双护套和偏转导向装置，所述偏转杆包括定位在双护套和偏转杆的每一个中的外壳和内杆。在图IOlA中，共用臂1729，1733从偏转杆系统的远离偏转杆从护套和偏转导向装置延伸的后部处的位置延伸。
现在参考图102，可以看到水平杆1718和偏转杆系统1702的一种实施方式的剖视图。在该实施方式中，水平杆1718的邻近偏转杆系统1702的部分为圆柱形。还可以看到水平杆1718沿其外表面包括多个齿或花键1752。在该构造中，齿1752可由偏转杆系统 1702接合在偏转杆系统1702的槽口 1744内，所述槽口相应地被构造为接收水平杆1604的齿1752。该构造使偏转杆系统1702能够相对于水平杆1718以不同角度定位并紧固至水平杆1718。在图102中，齿1752被成形为类似三角形，但是应当理解，齿1752可以具有例如各种各样的齿轮形状的任何形状并且仍然涵盖在本发明的范围内。
现在参考图103，104，示出了偏转杆系统1702的一种实施方式的俯视图。在该实施方式中，不同于具有用于接收能够将偏转杆系统1702紧固至水平杆1718的螺钉的单个孔，该实施方式的偏转杆系统1702包括多个孔1754，1756，1758，用于在沿着偏转杆系统 1 702的不同位置处接收螺钉或用于在两个或更多孔1754，1756，1758中接收多个螺钉。当将系统1700植入患者中时这可以为外科医生提供更大的灵活性，原因是可以更大程度地将偏转杆系统放置到水平杆的一侧或另一侧。
除单孔1756是长形的并且包括用于将紧固螺钉卡固在几个位置的扇形部之外， 图104类似于图103。在图IOlB的实施方式中定位螺钉可以被卡固在扇形部之间的三个不同位置。因此，对于螺钉在中央扇形部中，与螺钉在图IOlA的中央孔中的情况相同，偏转杆系统可以在水平杆上居中。对于螺钉在位于中央扇形孔两侧的扇形孔之一中或在位于中央孔1756的两侧的孔1754,1758 (图103)中，偏转杆系统可以相对于水平杆移动。也就是说，在该实施方式中，偏转杆系统可以竖直向上或竖直向下移动，以便适应位于锚固螺钉植入脊柱中的位置处的脊柱的解剖结构。
图105示出了动态脊柱稳定系统的又一种实施方式。可以看到系统1900包括 竖直杆1902 ;包括具有内孔1908的头部1906的接骨螺钉1904 ;和偏转杆1910。包括内杆和外壳的偏转杆连同合在一起类似于其它实施方式中的护套和偏转导向装置的带有孔的头部一起构成偏转杆系统1905。该偏转杆系统1905在设计和功能上可以类似于本文所述的偏转杆系统。在该实施方式中，偏转杆系统结合在接骨螺钉锚固装置的头部中并且与接骨螺钉锚固装置的杆部的轴线共线或与接骨螺钉锚固装置的杆部的轴共轴。对于这样的布置，系统1900可以在一些构造中不需要具有水平杆，原因是相邻的椎骨可以紧固至植入相邻椎骨中的锚固装置的相邻偏转杆系统。在该实施方式中，系统的竖直杆1902通过偏转杆 1910直接紧固至接骨螺钉1904，不同于附连到水平杆，水平杆再附连到具有接骨螺钉的锚固系统，例如如图48中所示。更具体地，偏转杆1910包括第一端部1912和第二端部1914， 如图106中所示。竖直杆1902附连到偏转杆1910的第一端部1912，而偏转杆1910的第二45端部1914插入锚固螺钉头部1906内的内孔1908中并且例如通过螺纹连接、熔接、胶粘、压配合和/或激光焊接技术附连锚固螺钉1094的头部中。在一种实施方式中，竖直杆1902 以可枢转的方式附连到偏转杆1910，其中竖直杆1902可以绕与锚固螺钉1904的纵轴线对应的轴线枢转。该枢转连接可以例如为如本文的其它实施方式中所见的球状和窝状配置。
现在参考图106，在一种实施方式中，可以看到锚固螺钉头部1906内的内孔1908 为锥形和/或圆锥形形状，并且内孔1908的直径在孔1908的第一端部1916处比在孔1908 的第二端部1918处更大，如上面关于图96所述。因此，允许偏转杆1910在锚固螺钉1904 的头部1906内挠曲，并且头部1906的内表面1920充当偏转杆1910的牵引导向装置以有效地限制偏转杆1910的最大偏转程度。
现在参考图107，显示了系统1900的一种实施方式。在该实施方式中，竖直杆 1922，1924分别通过锚固螺钉1930，1932和1934，1936附连到相邻椎骨1926，1928，其中偏转杆以与上面关于图105和106所描述的相同方式将竖直杆1922，1924分别连接到锚固螺钉1930，1932和1934，1936。因此，在系统1900的这种构造中，相邻椎骨1926，1928都相对于彼此稳定，同时相邻椎骨1926，1928之间的运动被保留。植入方法和修改植入的方法
一种将所述系统植入患者的脊柱中的方法如下。首先确认待接收系统的椎骨节段。然后植入锚固系统，通常每个节段两个锚固系统。可以通过插管并借助于例如X射线成像的引导成像而植入锚固系统。可替代地，可以使用传统的脊柱手术方法植入锚固系统。 然后通常侧向地插入水平杆并且将其紧固至锚固系统。可以经由插管或通过槽口和使用例如导入锥体侧向地插入水平杆。可替代地，可以采用常规技术并在之前的植入锚固系统的步骤之后插入水平杆。然后，可将竖直杆连接至适当的水平杆或将竖直杆枢转、旋转或放置成与适当的水平杆连通并紧固至所述适当的水平杆。
如果例如系统100的动态稳定系统起初被植入，然后希望使系统更刚性或实现融合，可以通过去除包括偏转杆或负载杆的水平杆104并且用具有竖直杆支座(图34)因而明显更刚性的水平杆106代替它来修改系统100。因此能够以使对脊柱的骨骼和组织结构的创伤最小化的方式实现到融合构造的改造。
对于如图92A中所示的系统1600，在锚固装置和水平杆部署完毕后，可以通过定位螺钉1634将单个偏转杆系统1617，1619紧固到水平杆。其后，可以使用本文所述的连接装置将竖直杆1608，1610紧固至第二竖直杆。
另一种单级动态脊柱稳定系统
图108A-111B示出了本发明的单级动态脊柱稳定系统2000的又一种实施方式。应当理解，尽管该实施方式被构造为单级系统，但是在去除第二水平杆的情况下，该系统可以与如本文所述的脊柱融合装置结合用作顶封系统。系统2000包括紧固至接骨螺钉锚固系统2002的头部的第一和第二水平杆2004和2006。系统2000还包括第一和第二偏转杆系统2017，1019，所述偏转杆系统包括构成偏转杆2012，2104的内杆和外壳以及覆盖并且在该实施方式中围绕偏转杆2012，2014的护套和偏转杆导向装置2016，2018。系统2000包括连接到偏转杆的竖直杆1608，1610。在该实施方式中，偏转杆系统2017,2019可以被制造成预组装单元并且提供给外科医生以便通过紧固到植入的水平杆而植入。可替代地，外科医生可以在将水平杆植入患者中之前将偏转杆系统预组装到水平杆。水平杆可以用所示的定位螺钉紧固至锚固装置，并且偏转杆系统可以用定位螺钉2034紧固至第一水平杆。竖直杆1608，1610可以用连接装置2020连接到第二水平杆。连接装置2020 (图110)包括可以接收第二水平杆的J形开口和可以接收竖直杆的端口 2042。进一步地，连接装置2020可以包括可以接收定位螺钉2046的螺纹孔2044。在第二杆和竖直杆接收在连接装置2020中的情况下，可以上紧定位螺钉2046，从而将竖直杆牢固地压靠在水平杆上和压靠在连接装置 2020上。另外，全部锁定在一起的水平和竖直杆的部分以及连接装置和定位螺钉可以是滚花的，以便在需要时成为锁定机构的一部分。
图IllA示出了偏转杆系统2019的俯视图，并且图IllB示出了沿着偏转杆的纵轴线获得的偏转杆系统2019的剖视图。优选地偏转杆系统2019被预组装。图IllB示出了该实施方式的优选尺寸。在该实施方式中，优选尺寸包括
内杆的直径大约O. 080英寸。
·外壳的主直径大约O. 165英寸并且锥形部分在每侧以大约2. 5度渐窄。
·护套和偏转导向装置的容置直径大约O. 265英寸。
·偏转杆从偏转杆系统的端部沿着大约O. 200英寸的长度紧固至偏转导向装置。
·偏转杆系统具有从系统的端部到球铰的中央大约I. 040的工作长度，压配合长度比其小大约O. 200，压配合长度为大约O. 840。
·偏转杆系统的总长度为大约I. 100英寸。
·将竖直杆紧固至偏转杆系统的球形和窝形接头中的球头的直径大约O. 188英寸。
·竖直杆的直径大约O. 150英寸。
本发明的实施方式的材料
除了镍钛诺或镍钛合金(NiTi )之外，其它超弹性材料包括铜锌铝合金和铜铝镍合金。然而为了生物相容性镍钛合金是优选的材料。
根据需要，植入体可以部分由钛或不锈钢制造。仅仅作为例子，其它合适的材料包括聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚醚酮(PEK)、聚醚酮醚酮酮(PEKEKK)和聚醚醚酮酮 (PEEKK)0再更具体地，材料可以是PEEK450G，其是核准用于医疗植入的未充填PEEK，可从英国Lancashire市的Victrex公司购得(Victrex地址为 www. matweb. com 或者见 Boedeker www. boedeker. com)。该材料的其它来源包括位于印度Panoli市的Gharda公司(www. ghardapolymers. com)。
本领域的技术人员将会理解，可以使用耐疲劳、具有良好的记忆性、有挠性、和/ 或可偏转、具有很低的吸湿性和良好耐用性和/或耐磨性的其它合适的类似的生物相容热塑料或热塑性缩聚物材料，而不脱离本发明的范围。
对于可以用于间隔部中的合适的聚合物可以参考以下文献。这些文献包括 2002 年 I 月 10 日公开的名称为 “BIO-COMPATIBLE POLYMERIC MATERIALS” 的 PCT 公报 No. W002/02158A1 ;2002年 I 月 3 日公开的名称为“BI0-C0MPATIBLE POLYMERIC MATERIALS” 的 PCT 公报 No. W002/00275A1 ；和 2002 年 I 月 3 日公开的名称为 “BI0-C0MPATIBLE POLYMERIC MATERIALS” 的 PCT 公报 No. TO 02/00270A1。
本发明的优选实施方式的以上描述提供用于说明和描述。其并非旨在穷举的或将本发明限制到所公开的确切形式。许多实施方式被选择和描述以便最佳地解释本发明的原理及其实际应用，由此使本领域的其它技术人员能够理解本发明的各种实施方式和适合于预期的特定应用的各种修改。本发明的范围应当由权利要求及其等同物限定。
权利要求
1.一种脊柱植入体，包括 适于锚固到患者的椎骨中的螺纹轴； 从所述螺纹轴延伸的头部； 所述头部包括形成于所述头部中的偏转导向空穴；以及 紧固在所述偏转导向空穴中的可偏转杆； 所述可偏转杆具有位于所述偏转导向空穴外部的第一端部，并且所述第一端部适于接收另一个脊柱植入体； 其中，所述可偏转杆的偏转提供所述第一端部相对于所述头部的运动，并且所述可偏转杆与所述偏转导向空穴之间的接触控制所述第一端部相对于所述头部的运动； 由此，所述植入体适于相对于患者的椎骨紧固所述另一个脊柱植入体并同时提供所述另一个脊柱植入体相对于所述椎骨的受控运动。
2.根据权利要求I所述的脊柱植入体，其中，所述偏转导向空穴与所述螺纹轴共轴线。
3.根据权利要求I所述的脊柱植入体,其中， 所述可偏转杆包括聚合物构件。
4.根据权利要求1，2或3所述的脊柱植入体，其中，所述可偏转杆包含超弹性材料。
5.根据权利要求1，2或3所述的脊柱植入体，包括 所述可偏转杆的第二端部附连在所述偏转导向空穴中同时允许所述可偏转杆偏转。
6.根据权利要求I或2所述的脊柱植入体，其中，所述可偏转杆包含超弹性材料。
7.根据权利要求1,2，3，4，5或6所述的脊柱植入体，其中， 所述可偏转杆包含超弹性材料并且具有聚合物的外壳。
8.根据权利要求I，2或3所述的脊柱植入体，其与所述另一个脊柱植入体联合，所述另一个脊柱植入体包括能够紧固至所述第一端部的脊柱杆。
9.根据权利要求I、2或3所述的脊柱植入体，其与所述另一个脊柱植入体联合，所述另一个脊柱植入体包括能够通过枢转接头紧固至所述第一端部的脊柱杆。
10.根据权利要求1、2或3所述的脊柱植入体，其与所述另一个脊柱植入体联合，所述另一个脊柱植入体包括能够紧固于所述偏转杆的所述第一端部的复合脊柱杆；相对于所述第一端部延伸的偏置连接装置；以及以可移动方式安装于所述偏置连接装置的杆。
11.一种骨骼锚固组件，包括 带有锚固装置的锚固本体； 锚固装置头部，其包括从所述锚固本体延伸的U形轭； 跨越所述轭的销； 安装在所述销上的球； 凹座，其围绕所述球安装，使得所述凹座能够相对于所述锚固装置头部枢转； 所述凹座具有与适于保持构件的槽口相交的带螺纹的孔， 接收在所述凹座中并能够选择性地前进到所述孔中的定位螺钉；并且所述凹座构造成使得当所述槽口中定位有构件时，所述定位螺钉前进到所述孔中将对所述构件施加力，并且由此通过所述构件对所述球施加力，从而相对于所述凹座固定所述构件并且相对于所述球固定所述凹座。
12.根据权利要求11所述的骨骼锚固组件，进一步包括位于所述凹座内的压紧单元，其中，所述压紧单元具有延伸到所述槽口中的第一端部和邻近所述球的第二端部，并且其中，在所述槽口中定位有构件的情况下，所述定位螺钉前进到所述孔中会对所述构件施加力，并且由此通过所述构件和所述压紧单元对所述球施加力，从而相对于所述凹座固定所述构件并且相对于所述球固定所述凹座。
全文摘要
一种脊柱植入体，包括适于锚固到患者的椎骨中的螺纹轴；从所述螺纹轴延伸的头部；所述头部包括形成于所述头部中的偏转导向空穴；以及紧固在所述偏转导向空穴中的可偏转杆；所述可偏转杆具有位于所述偏转导向空穴外部的第一端部，并且所述第一端部适于接收另一个脊柱植入体；其中，所述可偏转杆的偏转提供所述第一端部相对于所述头部的运动，并且所述可偏转杆与所述偏转导向空穴之间的接触控制所述第一端部相对于所述头部的运动；由此，所述植入体适于相对于患者的椎骨紧固所述另一个脊柱植入体并同时提供所述另一个脊柱植入体相对于所述椎骨的受控运动。还提供了一种骨骼锚固组件。
文档编号A61B17/84GK102940521SQ20121037591
公开日2013年2月27日 申请日期2008年5月30日 优先权日2007年6月5日
发明者查尔斯·J·温斯洛, 约翰·J·弗林, 詹姆斯·F·楚克尔曼, 肯·Y·赫苏, 唐纳德·L·卡因, 亨里·A·克雷斯, H·亚当·R·克雷斯 申请人:斯帕泰科医疗有限公司