专利名称：可调节横向连接装置及脊柱内固定系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及脊椎固定的设备，尤其涉及一种用于脊椎后路内固定系统的横向
连接装置。
背景技术：
人体骨骼中的脊椎骨非常复杂，包括超过20节相互连接的中空骨节，以容纳和保护具有无数周边神经的神经系统以及附近的循环体。但是同时它又具有柔性结构，能够大角度地弯曲并且几乎可沿任何方向扭转。 然而，脊椎有时会因为遗传或后天的外伤、疾病(例如骨肿瘤、脊柱侧弯、退化性疾病)等而产生病变，从而对其运动范围产生限制，并且有可能压迫到椎管内的神经系统而产生疼痛。此时就必须施以手术治疗，并且在椎体上安装脊柱内固定系统，以达到固定、脊柱复位以及神经减压的效果。 脊柱内固定系统包括前部、后部或侧部植入件。其中，侧部和前部植入件与脊椎的前侧相连，后部植入件包括若干对纵向脊椎杆，这些纵向脊椎杆沿脊椎骨的轴线对齐，然后与脊椎相连。此外，脊柱内固定系统通常还包括横向连接装置，其用途是在脊柱后路内固定系统中形成框架结构，以提供更强的扭转刚度，防止整个系统发生旋转。 然而，正如前文所描述的那样，整个脊椎具有非常柔性的结构，能够大角度地弯曲
并且几乎可沿任何方向扭转，因此就要求横向连接件也能相应地具有多个自由度。 现在市场上已有多种横向连接装置，大致可分为两类。其中一类例如Medtronic
公司的产品FIXED PLATE属于传统类型的横向连接装置，其需要在手术中根据实际情况对
产品在不同方向上进行弯曲，而在这样的弯曲操作中角度的把握非常困难。 另一类横向连接装置例如在ZL 01816670.9中有较为详细的描述，这种改进型的
横向连接装置由多个零件(例如两个钩子、一根横杆和两个螺丝等)组装而成，为了克服传
统横向连接装置的缺陷而在各零件之间保留了多个自由度，从而实现了尺寸和角度的可调
节。但是这一类横向连接装置的缺陷也是非常明显的一方面是操作步骤繁琐，需要先将两
个钩子分别钩在纵向脊椎杆上，再将横杆插入钩子上的小孔中，然后调整好角度位置，最后
再拧紧各个螺丝，如此冗长的操作过程会导致手术时间的延长，从而给患者带来更大的痛
苦；另一方面是可活动部位太多，锁紧部位的稳固性较之于固定的横向连接装置要差，容易
在使用过程中出现松动。
实用新型内容本实用新型的目的就是要克服传统横向连接装置的上述缺陷，提出一种方便调节各方面自由度的整体式的横向连接装置。其技术方案的核心在于通过在横向连接装置中设置球头和与其配合的壁面，从而通过单个组件实现横向连接装置在各个方向上的转动。[0009] 为了实现上述目的，本实用新型提出一种可调节横向连接装置，用于结合第一和第二纵向脊椎杆，其包括第一、第二连接件，这两个连接件均具有适于容纳纵向脊椎杆的承载部；横杆，用于连接第一、第二连接件；其中，第一、第二连接件分别具有第一、第二插孔，用于容纳横杆的第一、第二端部并与其配合。此外，横杆的第一端部具有球头，该球头可旋转地装配在第一插孔中。 这样，本实用新型中的横向连接装置把所有的方向角度调节全部集中在球头-插
孔这一组件上，减少了活动部位的数目。 一方面，通过去掉在承载部处的自由度，从而显著提高横向连接装置和纵向脊椎杆接合的稳固性；另一方面，在手术操作过程中，不再需要同时对多个活动部分进行定位和紧固，从而显著提高了手术操作的便利性。此外，由于减少了可拆卸零件的数目，也降低了零件丢失的风险。 进一步地，第一连接件的第一插孔在与其开口相反的一侧还包括逐渐收縮的收縮
端部。这一收縮端部用作插孔内侧的定位装置。优选地，收縮端部呈现锥孔状。这样，与球
头的接触就由点接触变为了线甚至面接触，可以显著改善接触条件和应力分布。 进一步地，第一插孔还具有将第一端部限制在其中的限位机构，以避免在使用过
程中，第一端部从第一插孔中脱出。优选地，限位机构包括位于第一插孔内壁上的卡槽和卡
在卡槽中并突出于第一插孔内壁的卡件。 进一步地，第一、第二连接件还分别包括与第一、第二插孔相交的第一、第二固定孔，并且优选地，第一、第二固定孔的中心线与第一、第二插孔的中心线互相垂直，再优选地，两个固定孔为螺纹孔。 进一步地，横向连接装置还包括与第一、第二固定孔配合并挤压横杆的第一、第二紧固螺钉。 进一步地，第一紧固螺钉的头部具有截锥台，第一紧固螺钉以其截锥台的侧面部分与球头相接触。这样，就由一般的点对点的接合方式变成了点对面的接合方式，使得接触部位的力学状况得到了显著改善。并且，以截锥的侧面接合球头的侧面，也能减小总的组件长度，使得第一连接件的尺寸被减小。 进一步地，横杆的第二端部包括可在第二插孔中滑动的柱体，从而实现横杆与第二连接件的接合。 进一步地，承载部均具有与第一和第二纵向脊椎杆接触的钩形内表面，并且第一、第二连接件分别具有将第一和第二纵向脊椎杆固定在钩形内表面的纵向杆锁紧螺钉。[0018] 另一方面，除了以上所述的"单球头单柱体"的横杆结构以外，还可以设置"双球头"的横杆结构，这样第二连接件和横杆的第二端部的结构与第一连接件和横杆的第一端部的结构相同。这样的结构可以进一步提高方向和角度定位的灵活性。[0019] 进一步地，可以在横杆中设置长度调节装置，以实现横杆长度的调节。[0020] 再一方面，本实用新型还提出了一种脊柱内固定系统，其包括平行于脊椎放置并被固定在脊椎上的纵向脊椎杆，以及前面所描述的横向连接装置。
现在将通过仅为举例的方式，参照附图对本实用新型的优选实施方式进行描述，其中 图1是根据本实用新型优选实施方式的横向连接装置的主视图； 图2是如图l所示的横向连接装置的俯视图，其中剖去了部分顶面，以更加清楚地显示其内部调节结构。
具体实施方式
下面将参照附图，通过举例的方式对本实用新型优选实施方式中的横向连接装置进行详细描述，从而使本领域技术人员能够更加清楚地了解本实用新型的优势。[0025] 图1是根据本实用新型优选实施方式的横向连接装置的主视图。其中可以清楚地看到，在本实施方式中的横向连接装置主要包括第一连接件10、第二连接件20和横杆30。[0026] 两连接件10、20都具有呈现钩状的承载部41，用于钩住待固定的纵向脊椎杆43。其中，每个承载部41都具有一段呈现大约180°圆弧的内表面，其直径与待固定的纵向脊椎杆43的直径大致相同，从而可以实现与纵向脊椎杆43的平稳接合。并且在圆弧42的一边，还另外具有一段向外延伸的曲面段45，该曲面段45与圆弧42平滑对接，并且其延伸方向使得承载部41的开口不断增大，这样可以更加容易将纵向脊椎杆43放置到圆弧42的位置。 在两连接件10、20与承载部41相反的一端，还分别具有螺纹通孔44，该通孔44的轴线x与承载部41的延伸方向在同一平面内，并且二者互相垂直。螺钉46可与通孔44螺纹配合，并且其头部呈现锥台状。当将螺钉46旋入通孔44中时，其头部向外突出并超出曲面段45，从而将由曲面段45和圆弧42共同限定而成的便于纵向脊椎杆43进入的开口縮小。若已经将纵向脊椎杆43合适地放置在圆弧42中，那么随着螺钉46逐渐旋入通孔44中，螺钉46头部的锥台侧面将接触纵向脊椎杆43，并将其压配在圆弧42上，从而实现纵向脊椎杆43的可靠固定。 当然，若螺钉46头部的锥台侧面上具有与纵向脊椎杆43表面形状相适应的曲面，则固定效果将会更好。并且，本领域技术人员能够明白，采用螺钉46和钩状的承载部41配合来作为纵向脊椎杆43的固定组件，这只是现有技术中众多固定方式中的一种，采用现有技术中的其它固定方式也能够实现同样的目的。 此外，如图1所示，在两连接件10、20相面对的一侧还分别具有第一插孔11和第二插孔21，分别用于容纳横杆30的第一端部31和第二端部32插入其中。[0030] 其中横杆30的中段主体33可以具有各种形状，只要其强度能够承载两连接件10、20之间的作用力从而实现安全有效的连接即可。其第二端部32既可以与横杆30的中段主体33具有相同的横截面(例如一体成形)，也可以形成不同的横截面以更好地与第二插孔21配合。 在本实施方式中，中段主体33和第二端部32是一体成形，它们的横截面均为圆形，且直径相等。当然，本领域技术人员能够很容易想到，各种三角形、矩形或其它多边形，以及各种中空横截面的结构均能够实现中段主体33和第二端部32的功能。[0032] 第一端部31则应为球头，以实现当与第一插孔11接合时，在沿着360°圆周范围内的各个方向上均可方便地改变角度位置，从而实现本实用新型的实用新型目的。 一般来说，如图1所示，球头的横截面尺寸应大于中段主体33的尺寸，以降低中段主体33被第一插孔11卡住而造成球头状的第一端部31无法转动的可能性。 第一插孔11和第二插孔21的横截面形状可以有多种选择，只要其能够与所插入的横杆30的第一端部31和第二端部32实现良好地接合。本领域技术人员能够很容易想到，圆形或者各种正多边形(例如正方形)截面都能够很容易地实现上述目的。在本实施方式中，第一插孔11和第二插孔21的横截面均为直径与第一端部31和第二端部32分别相等的圆形，从而可以与第一端部31和第二端部32更好地贴合。 第一插孔11的末端还包括逐渐收縮的锥孔状的收縮端部16，以形成第一端部31的定位机构，从而与完全插入的球头状的第一端部31良好接触，并承受向里的轴向力。[0035] 在第一插孔11中还具有限位机构，以在第一端部31完全插入第一插孔11中后将其限位，避免在使用时第一端部31从第一插孔11中脱出。限位机构可采用现有技术中的各种装置，例如螺钉、凸台或法兰等，而在本实施方式中采用的是卡槽_卡环组件。[0036] 在第一插孔11的内壁上具有环形卡槽13，其位置设定为，当横杆30的第一端部31插入第一插孔11中并到达工作位置时，环形卡槽13恰好大致位于第一端部31和中段主体33的连接处。卡环12具有一定弹性，在受力时可改变形状使得半径减小，以便于插入环形卡槽13中。例如本实施方式中卡环12大致具有金属环形结构，在环上留有缺口，从而可以受压变形而减小直径。 此外，在第一、第二连接件10、20上还分别具有角度调节锁紧机构和距离调节锁紧机构，分别用于在完成两纵向脊椎杆之间的角度调节和距离调节后，将它们的角度和距离锁定，以防止脊柱内固定系统发生变形。 具体来说，在本实施方式中，第一连接件10在其侧面具有第一固定孔15，该第一固定孔15是螺纹沉孔，其轴线与第一插孔11的轴线垂直且相交。并且，第一固定孔15与第一插孔ll的内部空间相通，形成相互重合的部分。第一紧固螺钉14可配合地旋入第一固定孔15中，并在两孔的重合部分对施加压紧力，从而进一步通过第一端部31与第一插孔11之间的摩擦力而将第一端部31的方向和角度固定。 理论上来说，第一紧固螺钉14可通过其任何部分从任何角度来对第一端部31施加压紧力，例如用其顶端向第一端部31的侧面施压。但是一方面，这样的接触方式为点对点接触，固定效果不好；另一方面，在第一紧固螺钉14长度相同的情况下，以顶端施压会使得第一连接件10的宽度变大，重量和成本均会上升。因此，在本实施方式中第一紧固螺钉14的头部具有锥台，并以该锥台的侧面与第一端部31接触并施加压紧力，如图2所示，从而有效地改善了固定效果，并且减小了第一连接件10的尺寸。 在第二连接件20的侧面也具有螺纹沉孔状的第二固定孔25和与其配合的第二紧固螺钉24。其中，第二固定孔25与第二插孔21相通，第二紧固螺钉24旋入第二固定孔25后以其顶端对第二端部32的侧面施加压紧力，从而进一步利用第二端部32与第二插孔21之间的摩擦力实现二者之间的固定。 之所以在这里可以采用第二紧固螺钉24的头部直接顶在第二端部32的侧面上，也是出于两方面的原因首先，这样的接触方式为点压线的接触，第二紧固螺钉24的顶部很容易陷入第二端部32的侧面中，使得锁定更加牢固；其次，这里的压紧力较小，不会使得第二连接件20的尺寸显著增加。 当然，本领域技术人员能够很容易想到，角度调节锁紧机构和距离调节锁紧机构并不一定要采用本实施方式中的螺纹_螺钉组件的形式，也不一定通过摩擦力来实现锁紧。现有技术中其它的技术方案也能实现该目的。 通过以上描述，已经清楚地说明了本实用新型优选实施方式的横向连接装置的结构特点，下面将进一步结合附图对其操作方式做简单描述，以使其优点能够更加明显。 本实施方式中的横向连接装置的组装主要分两步来完成，其中第一步是由生产商 实施，而第二步则由手术医生完成。 在第一步中，将各个零件加工完成之后，操作人员将第一端部31插进第一插孔11 中，再用手或工具压縮卡环12，使其半径减小，然后也插进第一插孔11中，最后用工具将半 径縮小的卡环12沿着第一插孔11向前推进，直至其运动到环形卡槽13后出于弹性而被张 开并卡入环形卡槽13中。此时，由于卡环12仍有部分径向尺寸突出第一插孔11的内壁之 外，因此会卡住第一端部31的直径较大的部分，阻止其脱落。 在第二步中，在已经将两根纵向脊椎杆43固定就位之后，医生首先松掉第一、第 二连接件10、20上的各个螺钉14、24、46，但同时又并不将其与第一、第二连接件10、20分 离，然后分别用两个承载部41内表面处的圆弧42对准纵向脊椎杆43并与之完成配合，再 锁紧两个螺钉46，使其压紧纵向脊椎杆43以稳固接合。进一步地，根据两连接件10、20之 间的相对位置来调节横杆30的方向角度和其第二端部32插入第二插孔21中的深度，使得 两连接件10、20以最佳相对位置完成对接，最后锁紧紧固螺钉14、24，完成横向连接装置的 锁定。 从以上描述中可以很清楚地看出本实用新型中的横向连接装置的优点横杆30 在出厂时已经和第一连接件IO完成组装，因此零件数目进一步减少；其次由于采用球头作 为方向调节机构，只需要保留一个方向调节点和一个距离调节点，使得承载部41可以实现 一体化的设计，因此整个横向连接装置更加稳固；同样是由于球头设计，使得医生在进行手 术时无需同时对多个点的自由度进行调节，因此手术的操作变得更加容易。 应当理解的是，本实用新型的内容并不局限于上述优选实施方式中的举例，本领 域的技术人员可以轻易地对其做出各种修改，而这些修改均未偏离本实用新型的核心内 容，应当被作为本实用新型的一部分予以保护。
权利要求一种可调节横向连接装置，用于结合第一和第二纵向脊椎杆(43)，其包括第一、第二连接件(10、20)，所述第一、第二连接件(10、20)均具有适于容纳纵向脊椎杆(43)的承载部(41)；横杆(30)，用于连接所述第一、第二连接件(10、20)；其中，其特征在于，所述第一、第二连接件(10、20)分别具有第一、第二插孔(11、21)，用于容纳所述横杆(30)的第一、第二端部(31、32)并与其配合；所述横杆(30)的第一端部(31)具有球头，该球头可旋转地装配在所述第一插孔(11)中。
2. 如权利要求l所述的横向连接装置，其特征在于，所述第一连接件(10)的第一插孔(11) 在与其开口相反的一侧还包括逐渐收縮的收縮端部(16)。
3. 如权利要求l所述的横向连接装置，其特征在于，所述收縮端部(16)呈现锥孔状。
4. 如权利要求l所述的横向连接装置，其特征在于，所述第一插孔(11)具有将所述第 一端部(31)限制在其中的限位机构。
5. 如权利要求4所述的横向连接装置，其特征在于，所述限位机构包括位于所述第一 插孔(11)内壁上的卡槽(13)和卡在所述卡槽(13)中并突出于第一插孔(11)内壁的卡件(12) 。
6. 如权利要求1所述的横向连接装置，其特征在于，所述第一、第二连接件(10、20)还 分别包括与所述第一、第二插孔(11、21)相交的第一、第二固定孔(15、25)。
7. 如权利要求6所述的横向连接装置，其特征在于，所述第一、第二固定孔(15、25)的 中心线与所述第一、第二插孔(11、21)的中心线互相垂直。
8. 如权利要求6所述的横向连接装置，其特征在于，所述第一、第二固定孔(15、25)为 螺纹孔。
9. 如权利要求8所述的横向连接装置，其特征在于，还包括与所述第一、第二固定孔 (15、25)配合并挤压所述横杆的第一、第二紧固螺钉(14、24)。
10. 如权利要求9所述的横向连接装置，其特征在于，所述第一紧固螺钉(14)的头部具 有截锥台，其中所述截锥台的侧面部分与所述球头相接触。
11. 如权利要求l-10中任意一项所述的横向连接装置，其特征在于，所述横杆(30)的 第二端部(32)包括可在所述第二插孔(12)中滑动的柱体。
12. 如权利要求ll所述的横向连接装置，其特征在于，所述承载部(41)具有与第一和 第二纵向脊椎杆(43)接触的钩形内表面。
13. 如权利要求12所述的横向连接装置，其特征在于，所述第一、第二连接件(10、20) 分别具有将第一和第二纵向脊椎杆(43)固定在所述钩形内表面的纵向杆锁紧螺钉(46)。
14. 如权利要求1-10中任意一项所述的横向连接装置，其特征在于，所述第二连接件 (20)和所述横杆(30)的第二端部(32)的结构与所述第一连接件(10)和所述横杆(30)的 第一端部(31)的结构相同。
15. 如权利要求14所述的横向连接装置，其特征在于，所述横杆(30)还包括长度调节 装置。
16. —种脊柱内固定系统，包括平行于脊椎放置并被固定在脊椎上的纵向脊椎杆 (43)，其特征在于，还包括如权利要求1-15中任意一项所述的横向连接装置。
专利摘要本实用新型涉及一种用于脊椎后路内固定系统的横向连接装置，其包括第一、第二连接件(10、20)，具有适于容纳纵向脊椎杆(43)的承载部(41)。连接装置还包括用于连接第一、第二连接件(10、20)的横杆(30)。其中，第一、第二连接件(10、20)具有容纳横杆(30)的第一、第二端部(31、32)并与两端部配合的第一、第二插孔(11、21)。并且，横杆(30)的第一端部(31)具有球头，该球头可旋转地装配在第一插孔(11)中。通过这样的结构，可以有效减少活动部位的数目，显著提高固定系统的稳固性，以及手术操作的便利性，同时还降低了零件丢失的风险。
文档编号A61B17/70GK201481533SQ200920208630
公开日2010年5月26日 申请日期2009年8月28日 优先权日2009年8月28日
发明者刘道志, 田芳 申请人:微创医疗器械(上海)有限公司