用于多轴型骨锚固装置的设备和包括该设备及装置的系统的制作方法

本发明涉及一种用于与多轴型骨锚固装置一起使用的设备以及包括这种设备和多轴型骨锚固装置的系统。这种多轴型骨锚固装置包括接收部，所述接收部用于接收杆以及用于容纳骨锚固元件的头部。能够经由夹持元件通过将压力施加到头部上来夹持头部。这种设备包括第一构件和能够相对于第一构件移动的第二构件，其中，第一构件被构造成以形配合的方式接合接收部，第二构件被构造成接合夹持元件，以调节作用在头部上的夹持力。

背景技术：

已知有多种与多轴型骨锚固件一起使用的工具。例如，US2011/0004222A1描述了一种工具，所述工具包括：管状反向保持部，所述管状反向保持部被构造成接合骨锚固件的接收部；和从动轴，所述从动轴延伸通过反向保持部，其中，从动轴被构造成接合骨锚固件的锁定元件，例如，定位螺丝。利用从动轴紧固锁定元件，而接收部由反向保持部保持。

US 8,926,671描述了一种用于接收杆的接收部，以用于将杆连接到骨锚固元件，其中，接收部包括：接收部本体，所述接收部本体用于容纳骨锚固元件的头部；和压力元件，所述压力元件具有挠性部分以夹持插入的头部。压力元件能够沿着接收部本体的纵向轴线从插入头部的插入位置运动到预锁定位置、再运动到将头部锁定在接收部中的锁定位置，在所述预锁定位置中由压力元件施加的预应力将头部夹持在接收部中。由压力元件施加的预应力允许在最终锁定骨锚固元件的头部之前凭借摩擦维持骨锚固元件相对于接收部处于所需的角度位置中。

在接收部原位放置在已经插入到骨或椎骨中的骨锚固元件上的情况中，有利的是能够利用较小的力将具有压力元件的接收部安装到骨锚固件的头部上。然而，如果插入力低，则施加到骨锚固元件的头部上的预应力对于对准接收部以插入杆的其它操作而言可能太低。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于与多轴型骨锚固装置一起使用的设备以及由设备和改进的多轴型骨锚固装置构成的系统，所述改进的多轴型骨锚固装置有助于在手术期间进行操纵。

通过根据权利要求1所述的设备以及根据权利要求11所述的由设备和多轴型骨锚固装置构成的系统实现了这个目的。在各从属权利要求中给出了其它扩展方案。

本设备允许在手术期间以简单的方式调节施加到骨锚固元件的头部上的摩擦力。特别地，与多轴型骨锚固装置相连的设备允许：通过一只手致动设备的第二构件，同时另一只手保持第一构件和接收部，从而手动地调节作用在骨锚固元件的头部上的摩擦力。相对于骨锚固件和第一构件枢转接收部向外科医生给予了作用在骨锚固元件的头部上的摩擦力的直接反馈。这允许基于外科医生的手对摩擦力的感知来精确地调节所需的摩擦力。

设备可以特别地用于底部装载型的多轴型骨锚固元件，其中，从底端部将骨锚固元件的头部插入到接收部中。接收部能够原位放置到骨锚固元件的头部上，其中，柄已经插入到骨中。因此，提供了用于与原位类型的底部装载骨锚固元件一起使用的设备，其中，能够在患者上原位调节作用在骨锚固元件的头部上的摩擦力。

设备的第一构件可以以形配合的方式连接到接收部，其中，接收部的表面与第一构件的表面相协作，以阻止第一构件和接收部之间旋转。

第二构件仅仅能够在相对于第一构件的特定位置中连接到第一构件。在这个特定位置中，第二构件的接合部与多轴型骨锚固装置的夹持元件的接合部基本对准，以使得能够轻易地接合夹持元件。因此，有助于找到夹持元件和设备的操作，并且能够快速地致动夹持元件。利用夹持元件，通过沿着一个方向旋转夹持元件能够增大作用在锚固元件的头部上的摩擦力，通过沿着相反的方向旋转夹持元件能够再次减小摩擦力。通过在最终锁定之前手动地调节锚固元件的头部的摩擦夹持，可以极大地简化对准多个接收部以插入杆的操作。

附图说明

通过附图，根据对实施例的描述，其它特征和优势将变得显而易见。在附图中：

图1示出了脊柱的一部分、插入的多轴型骨锚固装置和设备的一个实施例的透视图；

图2a示出了图1的设备的分解透视图；

图2b示出了图2a的细节的放大图；

图3示出了根据一个实施例的多轴型骨锚固装置的分解透视图；

图4示出了图3的多轴型骨锚固装置的截面图，其中在垂直于杆轴线的平面中截取所述截面；

图5示出了从上方来看时的设备的外管状构件的透视图；

图6示出了从底部来看时图5中示出的外管状构件的透视图；

图7示出了图5和图6的外管状构件的俯视图；

图8a示出了沿着图7中的线A-A截取的图5和图6的外管状构件的截面图；

图8b示出了图8a中示出的外管状构件的前端的放大部分的截面图；

图9示出了从上方来看时设备的内构件的透视图；

图10a示出了从底部来看时图9的内构件的透视图；

图10b示出了图9和10a中的内构件的前端的放大部分的透视图；

图11a至图11c示出了将设备安装到多轴型骨锚固装置的步骤的截面图，其中，骨锚固元件已经插入到骨中，在包含杆轴线的平面中截取所述截面；

图12a至图12c示出了将设备安装到骨锚固装置的步骤的局部截面图。

具体实施方式

参照图1至2b，根据一个实施例的设备包括第一构件10和第二构件20，第二构件能够插入到第一构件10中。第一构件10被构造成用以接合多轴型骨锚固装置的接收部5。在图1中，接收部5可枢转地连接到已经插入至椎骨500的椎弓根中的骨锚固元件上。第二构件20的一部分被构造成用以接合设置在接收部5中的夹持元件7并且使得夹持元件7旋转。

接下来，将参照图3和图4描述多轴型骨锚固装置的一个实施例。多轴型骨锚固装置包括骨锚固元件1，骨锚固元件例如呈接骨螺丝的形式，所述接骨螺丝具有螺纹轴2和头部3，所述头部可以是球截形头部。骨锚固装置还包括接收部5，接收部用于接收杆100，以便将杆100连接至骨锚固元件1。此外，压力元件6被设置成用于将压力施加到骨锚固元件的插入头部3上，以夹持头部3并且最终将头部锁定在接收部5中。另外，夹持元件7围绕压力元件6的一部分而布置在接收部5，其中，夹持元件适于将压缩力施加到压力元件6上，以便增大作用在插入的头部3上的压力。骨锚固装置还包括锁定元件8，以用于将杆100固定在接收部5中并且用于施加力，以将头部3锁定在接收部5中。锁定元件8可以例如是定位螺丝。

接收部5包括第一端部5a、与第一端部相对的第二端部5b以及对称轴线C，所述对称轴线通过第一端部5a和第二端部5b。提供了通道51，所述通道从第一端部5a延伸到第二端部5b并且相对于对称轴线C基本上旋转对称。在毗邻第一端部5a的第一区域中，接收部5包括相对于轴线C对称的大体U形凹部52，凹部52具有朝向第二端部5b指向的底部。内螺纹54毗邻或靠近第一端部5a地形成，所述内螺纹与锁定元件8相协作。由大体U形凹部52形成的通道具有适当的尺寸，以便将杆100接收在其中，其中，杆被构造成连接多个锚固装置。

特别地如在图4中可见的，在接收部的下部分中设置有容纳空间55，所述容纳空间的内径大于接收部5的上段中的通道51的内径。容纳空间55朝向第二端部5b在狭窄部分55a中变窄。容纳空间55的尺寸使得骨锚固元件1的头部3和压力元件6的下部能够容纳在其中。容纳空间在接收部的底端部5b处具有开口56。开口56的直径大于头部3的最大直径，从而使得头部3能够通过底端部5b处的开口56插入到接收部5中。接收部5上的位于U形凹部52的两侧上的平坦外表面部分58a、58b(图3，图11a)被构造成与设备中的平坦表面相协作，以提供接收部5和设备之间的形配合连接。而且，在通道的每侧上，在相对于通道轴线呈大体90°的位置处，针对接收销9a、9b分别设置了贯穿接收部5的壁地延伸的钻孔59a、59b。

再次参照图3和4，压力元件6具有第一端部6a和相对的第二端部6b。在第一端部6a附近处，压力元件具有第一部分61，所述第一部分基本为圆筒状并且其外径小于通道51的内径。在第一端部6a处设置有杆支撑表面62。

在圆筒状的第一部分61和第二端部6b之间设置具有中空内部的第二盖状部分63，所述中空内部具有适于将头部3接收在其中的形状。特别地，中空内部呈球形形状，所述球形形状沿着轴向方向的长度使得其能够将具有最大直径e的头部3容纳在其中(见图4)。压力元件6的第二部分63还包括至少一个竖直狭缝67，优选多个狭缝67，所述多个狭缝开口到第二端部6b，并且延伸通过第二部分63几乎直到第一部分61，以使得第二部分具有挠性。此外，压力元件6包括同轴钻孔69，以提供由螺丝起子接近螺丝头部3的途径。压力元件6的第二部分63适于将压力施加在已插入的头部3上并且通过所述中空内部的内表面和头部3的外表面之间的摩擦力而保持头部3。换言之，挠性部分63紧密地配合到头部3上。由于第二部分63具有挠性壁，所以在插入螺丝头部3时，第二部分63能够在容纳空间55内膨胀。当向下按压压力元件6以使所述压力元件进入接收部5的变窄部分55a中时，不能通过下开口60移除头部3并且头部由于压力元件6作用在头部3上的预应力而相对于接收部5维持在一角度位置处。

夹持元件7是环状部件，所述环状部件具有第一端部7a和相对的第二端部7b并且呈大体圆筒外形。如图4所示，夹持元件7包括内表面72，所述内表面朝向第二端部7b变宽并且可以呈圆锥形。内表面72的尺寸使得当安装夹持元件7时，内表面72环绕压力元件6的挠性第二部分63的上部区域。通过夹持元件7的向下运动，内表面72接触挠性部分63的外表面，使得压力施加到挠性部分上，从而致使增大头部3的压缩。因此，头部3和压力元件6之间的摩擦力增大。

在夹持元件7的外表面上设置了推进结构，所述推进结构包括两个相对的螺旋槽73，在图3中可以看见所述两个相对的螺旋槽73中的一个。螺旋槽73朝向第一端部7a敞开并且具有朝向第二端部7b的闭合端部。螺旋槽的尺寸使得销9a、9b能够接合螺旋槽。螺旋槽73和销9a、9b允许通过围绕对称轴线C旋转夹持元件7而在接收部5中推进夹持元件7。当压力元件6和夹持元件7被插入到接收部5中时，螺旋槽73的闭合端部阻止夹持元件7从顶端部5a逃逸出。推进结构允许夹持元件7沿着中央轴线C无级地(stepless)推进。可以选择螺旋槽73和销9a、9b的尺寸和/或槽的间距，从而使得夹持元件在没有施加转矩的情况下保持在合适的位置处。

如图3和4中进一步示出的，夹持元件7在第一端部7a的表面中包括多个接合凹部75，所述多个接合凹部被构造成与设备接合，从而使得能够利用设备将转矩施加到夹持元件7上。更加具体地，在本实施例中，接合凹部成对地布置在中央轴线C的相对侧部上并且优选与螺旋槽73的敞开上端部偏移90°。

骨锚固装置的各部件可以由生物相容性材料制成，例如生物相容性金属或生物相容性金属合金(例如，不锈钢、钛、镍钛合金(诸如镍钛合金)、镁或镁合金)，或者由生物相容性的塑料材料制成，例如聚醚醚酮(PEEK)或聚左旋乳酸(PLLA)。各部件可以由相同或不同的材料制成。

首先将参照图1至3和图5至8b更加详细地解释设备。第一构件10包括管状部分11，所述管状部分形成设备的外管状构件。管状部分11包括前端部11a和相对的后端部11b。在管的前端部11a附近处设置有两个相对的平坦表面12a、12b，所述两个相对的平坦表面被构造成与接收部5中的对应平坦表面58a、58b相协作。管状部分11还在前端部11a附近处具有部分13，所述部分的内径大于平坦表面12a、12b之间的距离。所述部分13可以朝向前端部11a变宽，以帮助将管状部分11放置在接收部5上。在与前端部11a相距一定距离的位置处，可以形成突出件14，所述突出件可以在管状部分11的内壁处周向地延伸并且用作针对接收部5的第一端部5a的止动件。应当注意的是，突出件14可以形成完整的环形突出件，或者也可以仅仅沿着内圆周的一部分延伸。突出件14与前端部11a相距的距离使得当管状部分11位于接收部5上并且接收部5的第一端部5a抵接突出件14时，平坦表面12a、12b可以接合接收部中的对应平坦表面58a、58b。

在与平坦表面部分12a、12b偏移大致90°的位置处，两个三角形窗口15a、15b形成在管状部分11的壁中。三角形窗口15a、15b的定向使得最大直径面向前端部11a。窗口15a、15b允许检查设备的放置并且可以帮助清理设备。在毗邻前端部11a几乎直到窗口15a、15b的端部的区域中，管状部分11的壁厚可以增大，以增大设备的与接收部5接合的部分的强度。在与平坦表面12a、12b的位置对应的位置处，大体平坦表面部分16a、16b形成在管状部分11的外壁处。这些平坦表面部分16a、16b导致管状部分的外径在垂直于杆轴线的方向上减小。这允许即使在毗邻骨锚固件的接收部定位成非常靠近的情况下也可以使用设备。

在后端部11b附近处，管状部分的部分17的外轮廓可以呈方形。在方形部分17的背离后端部11b的端部处设置有止动件18，以用于如上所述在管状部分11上限制手柄部分的轴向位置。止动件18可以是环形伸出件。在与后端部11b相距一定距离的位置处设置有横向孔19，所述横向孔贯穿方形部分17的壁地延伸，以用于接收销30。销30的长度使得销可以突出到管状部分11的内部中。横向孔19的定向使得横向孔19沿着周向方向在一侧上与平坦表面部分12a的中心基本上对准(图8a)。

再次参照图1至2b，手柄部分101安装在管状部分11上。手柄部分101包括安装部分102，所述安装部分是管状的并且具有与方形部分17的外轮廓对应的内轮廓，从而使得手柄部分101经由形配合连接而连接到管状部分11。通过止动件18阻止安装部分102朝向前端部11a运动。手柄部分101基本上垂直于管状部分11地延伸。横向孔103设置在安装部分102中的与手柄部分101偏移180°的位置处。在安装状态中，安装部分102中的横向孔103与管状部分11中的孔19对准，从而使得销30可以延伸通过这两个孔。

在图9至10b中更加详细地示出了第二构件20。所述第二构件包括前端部20a和后端部20b。毗邻前端部20a的部分21呈管状。管状部分21具有的外径小于接收部5中的通道51的内径，从而使得管状部分21可以从第一端部5a插入到接收部5中。更加详细地，管状部分21的外径可以与夹持元件7在第一端部7a处的外径基本上相等，这例如可以在图11b看出。管状部分21的内径大于压力元件6的第一部分61的外径，从而使得管状部分21可以在压力元件的第一部分61上滑动，如图11c所示。多个接合伸出件22设置在前端部20a处。接合伸出件22具有适当的尺寸和形状，以接合设置在夹持元件7的第一端部7a处的凹部75。在所示的示例中，四个接合凹部22布置成两对，接合凹部对位于中央轴线C的相对两侧上。一对接合凹部的两个接合凹部22之间的圆周距离小于接合凹部对之间的距离。一对伸出件中的伸出件22之间的壁部分22a比管状部分21的前端部20a伸出更远。因此，当伸出件22接合夹持元件7的凹部75时，在第一端部7a和管状部分21的前端部20a之间存在间隙(图11b)。因此，可以避免管状部分21和夹持元件7之间的摩擦接触。

第二构件20在管状部分21附近处包括圆筒部分23。圆筒部分23可以是实心的，即不必是管状的。圆筒部分23的外径大于管状部分21的外径、但是小于第一构件10的管状部分11的内径，从而使得圆筒部分23可以在第一构件10的管状部分11中滑动。纵向槽24从圆筒部分23的毗邻管状部分21的端部基本上平行于中央轴线C地延伸到与圆筒部分23的相对端部相距一定距离的位置处。纵向槽24的宽度使得可以在其中引导销30的前端部。在周向方向上，纵向槽24基本上位于两对伸出件22之间的中部处。在纵向槽24的面向后端部20b的端部处设置有水平凹部25，纵向槽24打开到所述水平凹部中。水平凹部25沿着轴向方向比纵向槽24的宽度更宽。特别地，水平凹部25在轴向方向上的宽度大于销30的直径，从而使得销30可以沿着轴向方向在水平凹部25中略微移动。水平凹部25在周向方向上沿着圆筒部分23的大致四分之一圆周到小于一半圆周延伸。在侧视图中，纵向槽24和水平凹部25一起呈大致倒L状。

纵向槽24形成引导结构，所述引导结构被构造成引导第二构件20插入到第一构件10的管状部分11中，使得前端部20a处的伸出件22的位置与夹持元件7的凹部75的位置对准。水平凹部25允许第二构件20相对于第一构件10旋转，通过将销30抵接在水平凹部25的水平端部上而限制所述旋转。凹部25在轴向方向上的宽度允许销沿着轴向方向在凹部25中略微移动，以找到夹持元件7中的凹部75并且将伸出件22插入所述凹部中。

在圆筒部分23的与管状部分21相对的端部处设置有柱26，所述柱用于与手柄201形配合连接。手柄201包括按钮202，所述按钮指示纵向槽24在周向方向上的位置。另外，按钮202可以将柱26在内部固定于手柄部分201中。

设备还由身体相容性材料制成。这种材料的示例可以与针对骨锚固装置所述的材料相同。

如下组装设备。将第一构件的手柄部分101安装到第一构件的方形部分16上，使得孔19、103重叠。接下来，将第二构件10插入到第一构件10的管状部分11中，使得纵向槽24与孔19、103对准。最后，将销30插入到孔19、103中，直至所述销突出到纵向槽24中为止，如图2b所示。按钮202指示纵向槽24的位置。

将参照图11a至11c和图12a至12c来解释设备的用法。在第一替代方案中，原位组装骨锚固装置。骨锚固元件已经插入到骨和具有压力元件6的接收部5中，夹持元件7此后安装到头部3上。在第二替代方案中，在人体外组装骨锚固装置并且通过下开口56将头部3手动地插入到接收部5中。

第一构件10的管状部分11被放置在接收部5上(如图11a和12a所示)，使得内平坦表面部分12a、12b接合U形凹部52的外侧处的平坦表面部分58a、58b。接收部5的第一端部5a抵接在管状部分11中的止动件14上。由此，通过第一构件10牢固地保持接收部。夹持元件7布置在压力元件6的第一部分61周围，使得表面72没有按压到压力元件6的挠性部分63上。凹部75定位在垂直于杆轴线的位置中。

然后，第二构件20插入到这样的位置中，在所述位置中，销30能够接合纵向槽24。第二构件20的管状部分21向下运动(图11a中的箭头)。此后，如图11b和12b所示，第二构件20进一步向下运动，使得管状部分21可以进入接收部5中。因此，通过销30与纵向槽24的协作而沿着轴向方向引导第二构件20。伸出件22与凹部75对准。第二构件20被推进，直到伸出件22进入凹部75中。在第二构件20相对于第一构件10的这个轴向位置中，销30已经进入到水平凹部25中。最后，如图11c和12c所示，第二构件20相对于第一构件10旋转，以将转矩施加到夹持元件7上。夹持元件7的螺旋槽73提供了针对销9a、9b的引导，使得夹持元件7向下推进。在夹持元件7向下推进的同时，夹持元件的表面72接触压力元件6的挠性部分63的外表面并且压缩挠性部分63。由此，施加到头部3上的压力增大。通过在水平凹部25的端部处针对销30设置的止动件，阻止夹持元件过度推进。为了减小压力，第二构件20可以沿着相反的方向旋转。在操作期间第一构件10用作反向保持构件。

利用上述操作，通过相对于第二构件旋转第一构件能够容易且安全地增强头部3在接收部5中的摩擦配合。在已经调节适当的摩擦力之后，首先收回第二构件20，然后使第一构件10与接收部5脱离。接收部可以被对准，由此因摩擦配合而维持接收部相对于骨锚固元件的角度位置。此后插入杆并且通过插入及拧紧锁定元件来固定整个构造。

可以设想上述实施例的修改方案。第一接合构件和接收部上的阻止第一构件相对于接收部旋转的协作表面可以以其它方式成形和布置，以获得形配合连接。接收部上仅仅一个表面和第一构件上仅仅一个表面就足够。第二构件和夹持元件的接合部可以具有其它形状和/或其它布置方案。例如，仅仅一个伸出件和对应的凹部就足够。第二构件还可以设置在第一构件周围并且从接收部的外部接合夹持元件。纵向槽和水平凹部可以设置在第一构件和第二构件的对应突出件上。

就多轴型骨锚固装置而言，可以设置其它夹持机构。例如，夹持元件可以通过接收部和夹持元件之间的螺纹连接而推进。尽管已经示出了底部装载的多轴型骨锚固装置，但是本设备还可以与顶部装载的多轴型骨锚固装置一起使用，在所述顶部装载的多轴型骨锚固装置中，锚固元件从第一端部插入至接收部中。骨锚固元件的头部可以具有这样的设计，所述设计允许具有适于其的压力元件的骨锚固元件仅仅在一个平面中枢转。例如，头部可以具有基本上平行于柄轴线延伸的至少一个平坦表面部分，并且压力元件可以具有协作部分，以将枢转限制到单个平面。还可以使用任何提供放大的枢转角度的设计。对于锁定元件而言，可以使用所有种类的锁定装置，诸如，卡口式锁定装置、双部件式锁定装置，所述双部件式锁定装置允许独立地使用两个锁定元件、外锁定螺母等夹持杆和头部。

对于骨锚固元件而言，可以使用所有类型的骨锚固件，例如螺丝、具有或不具有倒钩的钉子、筒状骨锚固件(其中，头部和柄是可以组装的独立部件)以及其它骨锚固元件。