具有扩大枢转角的多轴骨锚固装置的制作方法

专利名称：具有扩大枢转角的多轴骨锚固装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有扩大枢转角的多轴骨锚固装置。所述骨锚固装置包括用于锚固在骨或椎骨中的骨锚固元件和用于将所述骨锚固元件联接到稳定元件、例如联接到脊柱杆的接收部分，其中所述骨锚固元件在所述接收部分中可枢转并且可以以扩大枢转角枢转到中心轴线之外。所述扩大枢转角的取向可以在围绕所述中心轴线360°的范围内选择并且通过相对于所述骨锚固元件枢转所述接收部分而自动实现。所述多轴骨锚固装置是模块化装置，其中通过从底部将螺钉元件引入所述接收部分中可连接所述接收部分和所述螺钉元件。
背景技术：
在US6，736，820中描述了具有扩大枢转角的多轴骨锚固装置。该骨锚固装置包括骨螺钉和接收部分，所述接收部分具有用于骨螺钉的头部的容座。螺钉元件可以向至少一侧枢转扩大的角度，原因是限定接收部分的自由端部的边缘是不对称结构。在改进实施例中，提供插入件，所述插入件具有作为用于螺钉元件的头部的容座的球形底部。US 2007/0118123A1描述了一种具有增加成角的多轴骨锚固器。该多轴骨锚固器具有锁定元件，所述锁定元件成形并且配置成在将锚固元件加压锁定在锚固器头部内之前允许锚固元件(例如螺钉或钩)成大角度地围绕骨锚固器的中心轴线多轴地旋转。尽管上述的多轴骨锚固装置提供在期望取向上的扩大成角，但是仍然需要在设计的简单性和应用的广泛性方面改进的多轴骨锚固装置。

发明内容
所以本发明的目的是提供一种允许扩大枢转角的取向调节的多轴骨锚固装置，该多轴骨锚固装置具有简单的设计并且可以容易地组装，同时同样提供固定的高效率。该目的由根据权利要求I所述的多轴骨锚固装置实现。在从属权利要求中给出了更多的改进。该骨锚固装置是底部装载式多轴骨锚固装置，其中锚固元件可以从接收部分的底部插入接收部分中。该骨锚固装置可以由制造商作为预组装的接收部分和压力元件以及独立于它们的具有预组装的或独立的套筒状插入件的螺钉柄部而交货。该多轴骨锚固装置可以在任何地方并且由任何人、特别是由外科医生或辅助它的任何人员在手术之前或期间组装。具有不同直径、螺纹形状、长度或其它特征的各种柄部可以在特定临床状况下根据实际临床需要与接收部分组合。这给予外科医生众多植入物的选择并且减小植入物组配置。通过模块化，可以降低库存的成本。该多轴骨锚固装置具有设计简单的较少部件。所以，该骨锚固装置在制造上是成本效益高的。它提供安全的固定，原因是相对于接收部分锁定锚固元件的角位置的压力仅仅在轴向方向上有效地被施加。这能够设计具有小尺寸和低型面结构的骨锚固装置。该骨锚固装置没有任何挠性部件或部分。所以，它是可靠的，即使在角位置的调节期间扩大枢转角的取向改变若干次。从笔直位置測量，骨锚固元件相对于接收部分的最大枢转角等于或大于45°。这使该骨锚固装置特别适合于例如颈椎中的侧块固定的应用。用于锁定锚固元件和套筒状插入件的锁定机构提供小表面上的高夹紧力。所以，锁定机构是高效的。尽管需要放置空间的插入元件布置在接收部分的下部分中，但是接收部分的上部位置可以具有小尺寸。


本发明的更多特征和优点将借助于附图从实施例的描述变得明显。在附图中 图1显示了根据本发明实施例的具有脊柱杆的多轴骨锚固装置的透视分解图。图2显示了处于已组装状态的图1的骨锚固装置的透视图。图3显示了处于已组装状态的、没有杆和固定螺钉的图1和2的骨锚固装置的横截面图，该截面沿着杆轴线获得。图4显示了处于已组装状态的、具有插入杆和固定螺钉的图1和2的骨锚固装置的横截面图，该截面沿着杆轴线获得。图5显示了根据图1至4的骨锚固装置的接收部分的仰视透视图。图6显示了图5的接收部分的横截面图，该截面垂直于杆轴线获得。图7显示了根据第一实施例的套筒状插入件的侧视图。图8显示了套筒状插入件的俯视透视图。图9显示了套筒状插入件的横截面图，该截面在包含中心轴线的平面中获得。图10显示了根据图9的套筒状插入件的放大部分。图11显示了多轴骨锚固装置的压カ元件的透视图。图12显示了沿着杆轴线的图11的压カ元件的侧视图。图13显示了垂直于杆轴线的图11的压カ元件的侧视图。图14显示了图11的压カ元件的俯视图。图15显示了套筒状插入件的另ー个实施例的仰视透视图。图16显示了图15的套筒状插入件的横截面图，该截面在包含杆轴线的平面中获得。图17至28显示了组装多轴骨锚固装置的步骤。图29至32显示了调节螺钉元件相对于多轴骨锚固装置的接收部分的角度的步骤。图33显示了具有压カ元件的改进接收部分的透视图。图34显示了图33的改进接收部分的俯视图。
具体实施例方式如图1至4中所示，根据第一实施例的多轴骨锚固装置包括呈骨螺钉的形式、具有螺纹柄部2和头部3的骨锚固元件1。头部3典型地具有球形外表面部分3a和在它的自由端部用干与驱动器接合的凹ロ 3b。头部3保持在接收部分4中，接收部分4将骨锚固元件1联接到稳定杆100。在接收部分4中布置有提供用于头部3的容座的套筒状插入件5和用于将压力施加于骨锚固元件的头部3的压カ元件6。此外，提供呈固定螺钉7的形式的固定元件，以用于将杆100固定并紧固在接收部分4中。接收部分4具有顶端4a和底端4b、限定多轴骨锚固装置的中心轴线C的中心轴线，和在底端4b的方向上从顶端4a延伸的同轴腔孔8。邻近顶端4a设有大致U形凹ロ 9，该凹ロ形成用于接收杆100的通道。借助于凹ロ形成两个自由腿部，所述自由腿部带有与固定螺钉7协作的内螺纹10。同轴腔孔8通向设在接收部分4的下部分中的容纳空间11。容纳空间11具有在接收部分4的底端4b的下部开ロ 12，并且成形为包括最大内径D的中空球的部分。由容纳空间11提供用于套筒状插入件5的容座，使得容座和套筒状插入件形成球窝接头。应当注意容座也可以为锥形，或者可以具有可以用于实现球窝接头的另ー种形状。下部开ロ 12的内径略小于容纳空间11的最大内径D。·
邻近开ロ 12，接收部分包括具有内螺纹的螺纹部分13。螺纹部分13的高度使得它仅仅包括几个螺纹圈，即，至少ー个螺纹圈，并且最多达到这样多的螺纹圈使得在插入期间在穿过螺纹部分13后套筒状插入件可以在容纳空间中自由地枢转。在任何情况下，螺纹部分13延伸到离具有最大内径D的容纳空间11的部分一段距离处。还应当注意，同轴腔孔8的内径不需要在顶端4a和容纳空间11之间是恒定的。它可以具有带有不同直径的不同部分。将參考图3、4和7至10说明套筒状插入件5。套筒状插入件5包括上缘5a和下缘5b。在上缘5a和下缘5b之间设有螺纹外表面部分51。螺纹对应于接收部分的螺纹部分13的螺纹。此外，螺纹外表面部分51为球形。螺纹外表面部分51的尺寸使得套筒状插入件5通过旋拧穿过开ロ 12可插入，并且在它穿过螺纹部分13后，当它处于由容纳空间11提供的容座中时，套筒状插入件5可以在接收部分中枢转和旋转。插入件5的外表面也可以仅仅部分地带螺纹，螺纹部分51包括具有最大直径的部分。套筒状插入件5是中空的并且包括中心部分52，该中心部分为球形，半径对应于锚固元件1的头部3的球形外表面部分3a的半径。该中心部分52的下端形成肩部53。肩部53的内径小于球形头部3的最大外径，使得头部3可以在套筒状插入件5的中心球形部分52中旋转和枢转，类似于球窝接头。在肩部53和下缘5b之间可以设有锥形部分54，该锥形部分向外成锥形以允许骨锚固元件1形成角度，直到柄部2与下缘5b接触。在球形中心部分52和上缘5a之间设有向外成锥形的锥形部分55。锥形部分的内径和锥形部分55与球形中心部分52之间的过渡部分的内径大于头部3的最大外径，使得可以从上缘5a插入头部3 ο球形中心部分52的中心点和外部球形部分51的中心点可以以这样的方式偏移使得中心球形部分52的中心点在朝着下缘5b的方向上偏移。借助于此，可以进ー步增加骨锚固元件1的成角的范围。在沿着中心轴线C的轴向方向上的套筒状插入件5的高度小于在轴向方向上的头部3的高度，使得当头部3插入套筒状插入件5中时，仍然有头部3的球形外表面3a的一部分从套筒状插入件5的上缘5a突出，如图3和4中所示。中心球形部分51的内径尺寸被确定成使得头部3可以通过由摩擦配合导致的微小张カ保持套筒状插入件5。借助于此，拧入带有套筒状插入件5的螺钉元件所需要的扭矩可以从螺钉传递到套筒状插入件5。套筒状插入件5是刚性的，即，不具有任何挠性部分，例如使它具有挠性的狭缝。在图3、4和11至14中特别地显示了压力元件6。压力元件6为大致圆柱形，具有允许它在同轴腔孔8和容纳空间11内移动的外径。它具有上端6a和下缘6b。邻近它的下缘6b设有具有球形的球形凹口 61，该球形匹配头部3的球形外表面部分3a的球形。在上端6a，压力元件6包括用于在其中接收杆100的圆柱形凹口 63。此外，压力元件6具有用于允许用工具接近螺钉头部3的同轴腔孔64。当骨锚固元件处于枢转状态时，同轴腔孔64也被配置成允许头部3的一部分延伸通过其中，例如如图3中所示。在沿着中心轴线C的轴向方向上的压力元件6的高度使得当上紧固定螺钉7时，固定螺钉压在杆100上，该杆压在压力元件6上，压力元件又作用于骨锚固元件的头部3。 在压力兀件6的外表面设有在周向方向上延伸一段长度的两个向外延伸突起65。每个突起65具有面对上端6a的上表面65a，上表面65a具有的球形匹配容纳空间11的球形。突起65偏移180°并且定位在垂直于杆轴线L的位置，例如如图13中所示。突起65a位于离下缘6b —段距离处，并且离在中心轴线C的方向上看朝着下缘6b的圆柱形凹口 63的底部一段距离处。在突起65上方设有彼此偏移180°的两个凹口 66。凹口具有延伸到突起65的球形上表面65a中的部分66a。凹口 66用作用于容纳由压接产生的接收部分的内壁的材料的空间，如下所述。在图15和16中显示了套筒状插入件5’的另一个实施例。根据图15和16的套筒状插入件与前述的套筒状插入件5的区别在于额外提供驱动特征以用于与将套筒状插入件拧入接收部分中的工具接合。所有其它部分与第一实施例中相同并且由相同的附图标记指示。对其的说明将不再重复。套筒状插入件5’在它的下缘5b具有狭缝56，所述狭缝用作用于工具的接合部分。狭缝56可以具有允许与工具接合的任何形状。可以在周向方向上提供多个狭缝56。如果使用套筒状插入件5’，则头部3不需要夹紧在套筒状插入件5’中。骨锚固装置整体地或部分地由生物相容材料、例如生物相容金属(例如钛、不锈钢)、生物相容合金(例如镍钛合金，例如镍钛诺)或由生物相容塑料材料、例如聚醚醚酮(PEEK)制造。将参考图17至28说明组装骨锚固装置的步骤。图17显示了组装的第一步骤的侧视图。通过下部开口 12将压力元件6引入接收部分4中直到它的圆柱形凹口如图18中所示略微突出到接收部分4的U形凹口之上并且与该U形凹口对准。如根据图21的截面图中所示，通过压接将压力元件安装到接收部分，其中用压接工具略微变形接收部分4的内壁以形成突出到凹口 66中的变形部分41。由于凹口 66在轴向方向上大于内壁处的变形部分41,因此压力兀件6可以在接收部分中在轴向方向上微小地移动。接收部分4和压力元件6可以被预组装并且在这样的预组装状态下交货。将套筒状插入件5安装到骨锚固元件1，如图19和20中的侧视图所示。将骨锚固元件从上缘5a引入套筒状插入件5中直到球形头部3安置在球形中心部分52中并且略微夹紧在其中。可以提供具有或不具有安装的套筒状插入件的很多种骨锚固元件。在图21至24中可以看到，从底端4b将具有安装的套筒状插入件5的骨锚固元件引入接收部分4中。图21显示了多轴骨锚固装置的横截面图，该截面垂直于杆轴线获得。图22显示了组装骨锚固元件和接收部分之前的多轴骨锚固装置的侧视图。图23显示了骨锚固装置的横截面图并且图24显示了它的侧视图，其中骨锚固元件通过下部开ロ 12引入接收部分4中。套筒状插入件5的外表面部分51的螺纹接合接收部分4的螺纹部分13。由于套筒状插入件5略微夹紧到骨锚固元件的头部3上，因此施加到柄部的扭矩传递到插入件以接合螺纹部分13。当使用套筒状插入件5’时，可以使用工具拧入具有套筒状插入件5’的螺钉。图25和26显示了多轴骨锚固装置的横截面图和相应侧视图，其中已完全插入骨锚固元件和套筒状插入件。在该位置，压カ元件6处于它的最高位置，其中突起65的上部球形部分65a抵靠容纳空间11的内壁。螺钉的头部和套筒状插入件在接收部分中可枢转。图19至26中所示的组装步骤可以由任何人在任何地方执行。所以 ，可以根据需要从与接收部分组装的很多种骨锚固元件中选择合适的多轴骨锚固装置。在图27和28中所示的最后步骤中，其中图27显示横截面图，并且图28显示多轴骨锚固装置的相应侧视图，通过压接进ー步固定压カ元件6。通过进ー步压接，压カ元件6向下移动，直到它用它的球形凹ロ 61略微压在螺钉头部3上。通过该附加压接步骤，产生将压カ元件保持在预定初歩位置的变形部分42。通过调节压接操作的力，实现螺钉头部和压カ元件之间的限定摩擦配合。然后可以仅仅通过克服压カ元件6和螺钉头部3之间的摩擦力枢转骨锚固元件。以与第一实施例相同的方式执行用套筒状插入件5’的第二实施例组装骨锚固元件和接收部分，区别在于使用工具接合狭缝56并且旋转套筒状插入件5’。使用骨锚固装置的步骤由图29至32的横截面图显示。省略固定螺钉和杆。首先，将锚固元件插入骨部分中或椎骨中。通常，需要若干骨锚固装置将稳定杆固定到待稳定的骨部分或椎骨。在插入骨锚固元件(在图29至32中显示了其中的ー个例子)之后，通过枢转和/或旋转接收部分而调节接收部分4以便能够将稳定杆插入U形凹ロ 9中。在图29至32所示的状态下，套筒状插入件5和骨锚固元件1的头部3都独立地并且自由地可枢转。套筒状插入件5在接收部分4中可旋转和可枢转并且接收部分4以及套筒状插入件相对于骨锚固元件的头部3可旋转和可枢转。相比于头部3直接接收在接收部分5中的情况套筒状插入件5提供扩大的成角范围，原因是柄部2和接收部分的下端4b之间的距离更大。由于套筒状插入件5在接收部分4内可旋转和可枢转，因此可以在接收部分相对于骨锚固元件的、在围绕接收部分的中心轴线C的360°内的任何位置实现扩大的成角范围。如图30中所示，在相反方向上枢转接收部分4也枢转套筒状插入件5。如图31a和图31b的放大图中所示,进ー步枢转接收部分大致保持套筒状插入件5的位置。骨锚固元件的柄部2 —与套筒状插入件的下缘5b接触,如图31a和31b中所示，套筒状插入件5也枢转。柄部2推动插入件5直到柄部2抵靠接收部分的下部开ロ 12的边缘，如图32中所示。因此，在图32中，接收部分相对于骨锚固元件1以最大枢转角枢转。将获得的最大枢转角取决于套筒状插入件5和接收部分以及骨锚固元件的尺寸，但是从笔直位置(即，零角位置)測量典型地等于或大于45°。尽管在图29至32中显示了在包含杆轴线的平面中执行枢转的例子，但是应当注意相同步骤可以在围绕接收部分4的中心轴线C的360°内的任何其它方向上执行。
由于螺纹部分13所提供的障碍，套筒状插入件和骨锚固元件不能从下部开口 12脱离。压力元件6和螺钉的头部3之间的摩擦配合具有的作用是接收部分4可以相对于骨锚固元件暂时保持在任何位置。最后，插入杆并且上紧内螺钉7以将压力元件6压在头部上，从而同时锁定头部和套筒状插入件。所述的实施例的更多修改是可想到的。例如，对于骨锚固元件，所有类型的锚固元件可以使用并且与接收部分组合。这些锚固元件例如是不同长度、具有不同直径的螺钉、套管螺钉、具有不同螺纹形状的螺钉、钉、钩等。头部和柄部也可以是彼此可连接的独立部分。在图33和34中显示了另一个改进接收部分。为了允许从顶端4a插入压力元件6，接收部分具有在同轴腔孔8的内壁和容纳空间11中的两个相对凹口 400a、400b。凹口400a、400b与U形凹口 9对准并且从U形凹口 9的底部延伸到容纳空间11中。凹口 400a、400b的尺寸使得可以从接收部分4的顶端4a引入压力元件6，使得突起65定位在U形凹口 9中。突起65 —进入容纳空间，压力元件可以旋转并且压力元件的凹口 63可以与接收 部分4’的U形凹口 9对准。接收部分的修改包括代替垂直于中心轴线的U形凹口的用于杆的凹口，该凹口向一侧倾斜或敞开或者呈闭合通道的形式。包括外螺母、外帽、卡口锁定装置等的其它类型的锁定装置是可能的。锁定装置也可以是两部分式锁定装置，具有锁定头部的一个锁定元件和锁定杆的另一个锁定元件。在所有实施例中，接触头部3的压力元件的内表面部分不必需是球形的。它可以具有适合于将压力施加于头部的另一种形状。
权利要求
1.一种多轴骨锚固装置，其包括 锚固元件(1)，所述锚固元件具有用于锚固在骨中的柄部(2)，和头部(3)，所述头部具有球形外表面部分(3a); 接收部分(4)，所述接收部分具有顶端(4a)和底端(4b)、延伸通过所述顶端和所述底端的中心轴线(C)、用于接收杆(1 00)的横向通道(9)和用于容纳所述头部(3)的容纳空间(11)，所述容纳空间(11)具有在底部(4b)的下部开口(12)； 套筒状插入件(5、5’)，所述套筒状插入件包围所述头部(3)的一部分，并且被配置成在所述接收部分(4)的所述容纳空间(11)中枢转； 压力元件(6)，所述压力元件至少部分地布置在所述容纳空间(11)中，并且其中所述压力元件具有下表面部分(61)，所述下表面部分接触所述头部(3)以将压力施加于所述头部; 其中所述锚固元件(I)相对于所述接收部分(4)可枢转，并且通过用所述压力元件(6)将压力施加于所述头部(3)能够被锁定在一角度，从而将所述头部和所述套筒状插入件(5、5’ )同时锁定在所述接收部分(4)中； 并且其中所述接收部分(4)具有靠近所述底端(4b)的第一接合部分(13)，并且所述套筒状插入件(5)具有用于接合所述第一接合部分(13)的第二接合部分(51)； 并且其中通过将套筒状插入件推进到所述容纳空间(11)中，所述套筒状插入件(5、5’ )通过所述下部开口( 12)可插入所述容纳空间(11)中，使得所述第一接合部分(13)接合所述第二接合部分(51)，并且在所述第一接合部分(13)和所述第二接合部分(51)脱开之后所述套筒状插入件在所述容纳空间(11)中自由地可枢转。
2.根据权利要求I所述的多轴骨锚固装置，其中所述第一接合部分(13)和所述第二接合部分(51)是螺纹部分。
3.根据权利要求I或2所述的多轴骨锚固装置，其中所述容纳空间(11)具有最大直径(D)并且其中所述第一接合部分(13)从所述下部开口(12)延伸到离所述容纳空间的所述最大直径(D)—段距离处。
4.根据权利要求I至3之一所述的多轴骨锚固装置，其中所述第二接合部分(51)在所述套筒状插入件(5)的大致完整外表面上延伸。
5.根据权利要求I至4之一所述的多轴骨锚固装置，其中所述套筒状插入件(5、5’)通过摩擦保持在所述头部(3)上。
6.根据权利要求I至5之一所述的多轴骨锚固装置，其中所述套筒状插入件(5’)具有上缘(5a)和下缘(5b)，并且其中用于工具的接合部分(56)设在所述下缘(5b)。
7.根据权利要求I至6之一所述的多轴骨锚固装置，其中所述容纳空间(11)具有中空球形部分，并且所述套筒状插入件(5 )具有球形外表面部分(51)。
8.根据权利要求I至7之一所述的多轴骨锚固装置，其中当所述锚固元件(I)的所述柄部(2)和所述套筒状插入件(5、5’)的所述下缘(5b)不接触时，所述套筒状插入件(5、5’ )和所述锚固元件(I)是独立可枢转的。
9.根据权利要求I至8之一所述的多轴骨锚固装置，其中当所述锚固元件(I)的所述柄部(2 )枢转并且接合所述套筒状插入件(5、5’)的所述下缘(5b )时，进一步枢转所述锚固元件(I)导致所述套筒状插入件(5)与所述锚固元件(I) 一起枢转。
10.根据权利要求I至9之一所述的多轴骨锚固装置，其中所述套筒状插入件(5、5’)具有形成用于所述头部(3)的容座的球形内表面部分(52)。
11.根据权利要求I至10之一所述的多轴骨锚固装置，其中所述套筒状插入件是刚性的。
12.根据权利要求I至11之一所述的多轴骨锚固装置，其中所述第一接合部分(13)和所述第二接合部分(51)提供防止所述套筒状插入件(5、5’)移动离开所述开口(12)的限位件。
13.根据权利要求I至12之一所述的多轴骨锚固装置，其中所述压力元件保持在所述接收部分(4)中，使得它将预负荷施加于所述头部(3)，在最后锁定所述锚固元件(I)的角位置之前所述压力元件通过摩擦夹紧所述头部。
14.根据权利要求I至13之一所述的多轴骨锚固装置，其中所述套筒状插入件(5)是旋转对称的。
全文摘要
提供一种多轴骨锚固装置，包括锚固元件，具有用于锚固在骨中的柄部和头部，头部具有球形外表面部分；接收部分，具有顶端和底端、中心轴线、用于接收杆的横向通道和用于容纳头部的容纳空间，容纳空间具有在底部的下部开口；套筒状插入件，包围头部的一部分并且被配置成在接收部分的容纳空间中枢转；压力元件；接收部分具有靠近底端的第一接合部分，套筒状插入件具有用于接合第一接合部分的第二接合部分；通过将套筒状插入件推进到容纳空间中套筒状插入件通过下部开口可插入容纳空间中使得第一接合部分接合第二接合部分并且在第一接合部分和第二接合部分脱开之后套筒状插入件在容纳空间中自由地可枢转。
文档编号A61B17/70GK102949231SQ20121028955
公开日2013年3月6日 申请日期2012年8月15日 优先权日2011年8月18日
发明者L·比德曼, M·梅尔 申请人:比德尔曼技术有限责任两合公司