具有大直径骨螺纹的椎弓根螺钉的制作方法

本发明涉及一种椎弓根螺钉系统，其包括用于纵向支撑的收纳套管、骨螺钉和柄头元件，其中所述骨螺钉具有配置为外螺纹的骨螺纹和配置为内螺纹的连接螺纹，其中在近端(从外科医生的视点看来)处的所述柄头元件包含所述收纳套管支撑于其上的头部，且其中在远端(从外科医生的视点看来)处的所述柄头元件包含配置为外螺纹的连接螺纹，且因此螺纹拧紧到所述骨螺钉的所述连接螺纹内。

背景技术：

基本上，椎弓根螺钉用于借助于椎弓根螺钉连接在由退化引起的骨折、瘤、炎症、变形和不稳定的情况下使脊柱脊稳定。在这个操作过程中，将椎弓根螺钉放置于相应相邻椎骨的茎内，在茎上，在相应轴向叠加的椎弓根螺钉与轴向延伸的纵向载体或腹板之间建立有角度的稳定连接。椎弓根螺钉和纵向支撑件构成脊椎稳定化系统。

为此目的，椎弓根螺钉通常具有一轴向延伸的外螺纹作为收纳套管(所谓的郁金香状物)在螺钉头侧上连接到的骨螺纹。所述收纳套管在结构上形成一座位，所述座位以u形纵向成狭缝/成隧道且具有用于收纳纵向支撑件的内螺纹，其中所述两个径向对置的纵向狭缝中的每一个界定预定间隙宽度的狭缝间隙。纵向支撑件可横向插入到相互平行延伸的纵向狭缝内，且可借助于锁定元件固定，所述锁定元件例如呈螺柱、螺帽或螺纹拧紧到内螺纹内的固定螺钉的形式。

在多轴椎弓根螺钉的情况下，包含通常球形或(半)球形柄头以通过收纳套管/郁金香状物相对枢转，且同时咬合于头部与柄之间的过渡区域中。以这个方式，在于脊椎的椎弓根管中将外螺纹柄椎形钻孔后，可将收纳套管/郁金香状物相对于其枢转和/或旋转，以便获得所要的位置和实质上独立于柄的对准的对准。因此，底切防止收纳套管/郁金香状物从柄头去除。

实践中，可存在需要具有大直径骨螺纹的椎弓根螺钉。尤其，在多轴椎弓根螺钉具有大骨螺钉直径的情况下，问题可能是，最大可能骨螺钉直径是通过收纳套管的几何形状及尺寸来确定和限制。然而，由于其结构，必须使骨螺钉从近端穿过收纳套管到远端，使得定位其柄头以便支撑于收纳套管中。这是因为尽可能小的头部部分和分别尽可能小的收纳套管与自其产生的收纳套管的小内径的要求。

技术实现要素：

为了解决前面描述的问题，本发明的申请人已开发了用于包含骨螺钉和柄头元件的多部件椎弓根螺钉的设计。骨螺钉包含呈外螺纹的形式的骨螺纹，和呈内螺纹的形式的连接螺纹。柄头元件在近端处又具有用于支撑收纳套管的头部，且在远端处具有呈外螺纹的形式的连接螺纹。柄头元件和骨螺纹经由连接螺纹相互连接。所述两部件设计提供以下优势：柄头元件可被设计成适合收纳套管的尺寸，使得可使其从近端穿过收纳套管到远端，停在柄头处，而骨螺钉可从远端螺纹拧紧到预先安装于收纳套管中的柄头元件上，而不必穿过收纳套管，且在其骨螺钉直径方面不受限制。

在某些情况中的所述多部件椎弓根螺钉的可能问题可为以下事实：在骨螺纹与柄头元件的螺纹拧紧区域中，即，在连接螺纹的区域中，骨螺纹必须非常平且逐渐变小，以便确保骨螺钉的足够稳定性，且能够减小或防止由于由其高切口效应导致的在骨螺纹与连接螺纹之间的薄壁的骨螺钉的断裂概率。然而，存在骨螺钉具有圆柱形或大致圆柱形螺纹芯而非逐渐变小的螺纹芯是很重要的应用。

基于前面提到的当前技术水平，本发明的目标是一种椎弓根螺钉系统，其具有具相等外直径、相等螺纹拧紧强度、相等螺钉拧松强度和相等生物机械疲劳强度的圆柱形或大致圆柱形螺纹芯。尤其，提供骨螺纹的尽可能大的螺纹直径。希望螺纹拧紧力矩≥12nm的传递和螺钉拧松力矩≥10nm的传递是可能的。在疲劳的情况下，尤其在植入物断裂的情况下，在植入物的修正或意外外科手术进行时的拆卸中，希望骨螺纹部分未从骨头螺钉拧松，而不会有什么大问题。最后，在骨螺钉与轴头元件之间，需要紧紧的连接以确保对于清洁的足够稳定性。

根据本发明，这个目标是通过根据权利要求1的序文的一种椎弓根螺钉系统达成，其中连接螺纹中的每一个/两个被配置为具有远端连接螺纹部分和近端连接螺纹部分中的每一个的(优选地，对准/单向)多螺纹。远端连接螺纹部分与近端连接螺纹部分具有相同或相等螺距。远端连接螺纹部分具有比近端连接螺纹直径小的直径，尤其，较小的标称直径。

借助于远端连接螺纹部分(小/一点点)和近端连接螺纹部分(大/宽)的不同大的直径，达成以下相反的效果：一方面，小远端连接螺纹部分减小了作用于骨头的切口效应。这使螺钉能够抵消高拉伸/“拔出强度”。另一方面，宽近端连接螺纹部分允许螺钉增大力矩负载，这允许增大调整力矩。

为了能够确保骨螺钉与柄头元件的安全、稳定且永久的连接，需要特定长度的连接螺纹。根据本发明下的理念，在已知椎弓根螺钉系统的骨螺钉与柄头元件之间的连接螺纹被准细分成多个螺纹部分。其螺纹直径，尤其标称直径，相互不同。近端连接螺纹部分具有比远端连接螺纹部分大的直径(标称直径)。因此，可声明，连接螺纹部分的直径从近端到远端渐小。以这种方式引起的另一个效应在于以下事实：骨螺纹的壁厚度在连接螺纹的区域中逐步变化，即，按如与现有技术(其中在连接螺纹的末尾处，发生具有对应的切口效应的横截面的相对大改变)相比较小的多个步骤。以这种方式，一方面，如与现有技术相比，可最小化出现于连接螺纹的最末端处(尤其在远端螺纹末尾处)的切口效应。另一方面，通过提供多个连接螺纹末尾，即，在每一连接螺纹部分处，将切口效应散开到在纵向方向上的骨螺钉的较大部分，即，到连接螺纹的全部长度。总之，如与现有技术相比，本发明帮助在维持螺纹长度的同时实质上减小作用于在连接螺纹的区域中的骨螺钉上的负载且减小引入到所述骨螺钉的张力。根据本发明的椎弓根螺钉系统因此可被配置成具有(实质上)圆柱形骨螺纹芯，同时具有相同外径、相同螺纹拧紧强度、相同螺钉拧松强度和相同生物机械疲劳强度。

此外，为了澄清的目的，注意到，根据本发明的近端与远端连接螺纹部分的“相同螺距”意味着，关于其间距，其相对于彼此相差不大于10％，使得自其产生的偏差(可能)是可容许的，即，螺钉保持适于按所述小偏差拧入。

本发明的有利实施例在子权利要求项中主张，且应在下文详细地解释。

本发明的一个实施例特性在于，骨螺钉的连接螺纹被配置为双螺纹。后者包含第一远端连接螺钉部分及第二近端连接螺钉部分。此外，柄头元件的连接螺纹被配置为双螺纹，尤其包括第一远端连接螺纹部分和第二近端连接螺纹部分。

替代或另外，每一连接螺纹部分的螺纹直径和螺距可以是恒定的。

当柄头元件包含挡块时，其具有特定优势，当柄头元件与骨螺钉经由其相应连接螺纹完全相互螺纹拧紧时，在所述挡块上，骨螺钉的止动表面(尤其其近端面)邻接。根据本发明使用的多螺纹(与联合挡块一起)使骨螺钉在远端连接螺纹与挡块之间的全部区域中经受压缩应力。所述压缩应力确保关于作用于骨螺钉上的生物机械力的吸收的较高容量。柄头元件和骨螺钉可在挡块上邻接以尤其相互密封，使得连接螺纹将不会被弄脏且易于清洁。

本发明的一个实施例特性在于，骨螺钉具有在纵向轴线的方向上延伸的中央阶梯状开口，尤其呈盲孔或通孔的形式。开口可包含多个部分，其数目至少对应于连接螺纹部分的数目，所述部分具有相对于彼此的不同内径。所述中央开口有助于将柄头元件螺纹拧紧到骨螺钉内。在通孔的情况下，后者可用以(例如)通过螺钉将骨连接材料(例如，骨粘合剂)插入到骨头。

本发明的一个实施例特性在于，骨螺钉的中央开口包含近端非螺纹部分和远端非螺纹部分，远端连接螺纹部分与近端连接螺纹部分布置于其间。所述非螺纹部分可有利地用作定位辅助，且有助于由手术外科医生固定椎弓根螺钉。

根据本发明的一个实施例，提供柄头元件以包含阶梯状轴颈，该阶梯状轴颈包含近端非螺纹部分和远端非螺纹部分，远端连接螺纹部分与近端连接螺纹部分布置于其间。

当远端非螺纹部分具有比远端连接螺纹部分小的直径且近端非螺纹部分具有比近端连接螺纹部分大的直径时，其特别有利。这帮助减小或最小化横截面的改变导致的切口效应。

本发明的另一实施例特性在于，骨螺纹包含具有实质上恒定芯直径的圆柱形或实质上或大致上圆柱形螺纹芯。所述骨螺纹保证骨螺钉在骨头内的紧紧安放和在骨螺纹的全部长度上将均匀负载引入到骨材料内。本发明的另一实施例特性在于，骨螺纹的螺纹深度在连接螺纹的区域中是恒定的。

根据一个实施例，近端非螺纹部分可具有梅花段收纳部分，用于收纳梅花扳手，以便在柄头元件已从骨螺钉脱落的情况下使骨螺钉能够被修正，或使骨螺钉能够被直接螺纹拧紧或拧松(不经由柄头元件)。

在替代实施例中，近端连接螺纹部分对照远端连接螺纹部分在螺钉的圆周方向上在特定容差范围内偏移。当螺纹拧紧所述螺钉时，自其产生某些翘曲，这有利于螺钉的紧紧扣紧/施加拔出力(正好为螺距的可能偏差)。

总结一下，陈述本发明实现具有两个或更多个螺纹部分的两部件骨螺钉，所述两个或更多个螺纹部分(实质上)相互对准且具有(实质上)相同螺距。螺纹直径可从前到后减小。可尤其陈述，本发明实现一种多轴椎弓根螺钉系统，其包括多部件(尤其两部件)骨螺钉，其中骨螺钉具有具截然不同的螺纹深度的实质上圆柱形螺纹芯段，同时具有与具逐渐变小的骨螺纹的目前先进技术骨螺钉相同的外径。

附图说明

本发明的另外特征和优势将从借助于图的本发明的以下示范性且非限制性描述显而易见。所述图只是示意性，且只用于本发明的理解，其中：

图1以示意性剖面图展示根据目前先进技术的椎弓根螺钉系统，且

图2以示意性剖面图展示根据本发明的椎弓根螺钉系统。

具体实施方式

两种椎弓根螺钉系统(即，根据在图1中的现有技术的椎弓根螺钉系统以及根据在图2中展示的本发明的椎弓根螺钉系统)包括椎弓根螺钉1、柄头元件2、收纳套管4(也被称作郁金香状物)和夹紧模4。

收纳套管3为单独组件，且可移动地布置于柄头元件2上，使得形成多轴椎弓根螺钉系统，其中可相对于骨螺钉1和柄头元件2有角度地定位(尤其旋转和/或枢转)收纳套管3。收纳套管具有实质上圆柱形基本形式，包含在纵向方向上的通孔5。通孔5的远端区域形成为在径向方向上按球形片段的形式向内逐渐变小，且构成用于柄头元件2的球头6的球座34。在近端，在收纳套管3中，形成用于未在图中说明的纵向支撑件的收纳腔7。后者由两个径向对置的套管壁部分8、9侧向容纳，将内螺纹10引入到相互面对的其内表面。所述内螺纹用于收纳未在图中同等展示的夹紧螺钉，例如，呈常规螺柱的形式。将工具架11引入到套管壁部分8、9的外侧中的每一个，用于收纳和耦合用于处置收纳套管3或全部椎弓根螺钉系统的医疗器件。

在通孔5中安置夹紧模4。在径向方向上，后者邻近包围通孔5的套管壁，且在其远端处包含半球形收纳表面12，用于与球头6的夹紧接触。其近端被配置为大致壳型轴承壳，用于纵向支撑。其具有中央通孔14。

柄头元件2在其近端处包含球头6。将工具架15(在这种情况下，呈六角插座的形式)引入到所述球头。柄头元件2还具备在纵向轴线的方向上的中央通孔16。

骨螺钉1同等地包括在纵向轴线的方向上的中央通孔17。在其径向外侧，其具备骨螺纹18。通孔17在径向方向上拓宽到骨螺钉1的近端区域内。

在根据现有技术的骨螺钉1中，远端拓宽的部分19、中间拓宽的部分20和近端拓宽的部分21形成于通孔17中。中间拓宽的部分20具备连接螺纹22。远端拓宽的部分19的内径比中间拓宽的部分20的内径小，中间拓宽的部分20的内径又比近端拓宽的部分21的内径小。换句话说，内径从远端到近端不断增大。现有技术柄头元件2在远端处具有柄23。所述柄为阶梯状，包含远端柄部分24、中间柄部分25和近端柄部分26。中间拓宽的柄部分25具备连接螺纹27。远端拓宽的柄部分24的内径比中间拓宽的柄部分25的内径小，中间拓宽的柄部分25的内径又比近端拓宽的柄部分26的内径小。换句话说，内径从远端到近端不断增大。两个连接螺纹22、27呈螺纹咬合，且将骨螺钉1耦合到柄头元件2。由于这种设计，柄头元件2可通过收纳套管3从近端插入到远端，且然后可与骨螺钉1螺纹拧紧在一起，使得后者可被设计成具有独立于收纳套管3的几何形状的几乎任何标称直径。根据现有技术的在图1中展示的型式的缺点是，骨螺钉1可在中间拓宽的部分20到远端拓宽的部分21的过渡高度处断裂，这是因为在其处以集中形式出现的切口效应，如由于在这里的骨螺纹，壁厚度非常小，且因此发生大的拉伸跳变。

这个问题通过如在图2中展示的本发明来解决。在根据本发明的骨螺钉1中，在通孔17中，形成远端拓宽的部分19和近端拓宽的部分21。然而，在后者之间，形成多个(在本实例中，两个)中间拓宽的连接螺纹部分，即，远端连接螺纹部分28和近端连接螺纹部分29。远端拓宽的部分19的内径比远端连接螺纹部分28的内径小，远端连接螺纹部分28的内径又比近端螺纹部分29的内径小，近端螺纹部分29的内径又比近端拓宽的部分21的内径小。换句话说，内径从远端到近端不断增大。

根据本发明的柄头元件2在远端具有柄23。后者被配置为阶梯状，具有其远端柄部分24和其近端柄部分26。然而，在其间，形成多个(在本实例中，两个)中间拓宽的连接螺纹柄部分，即，远端连接螺纹柄部分30和近端连接螺纹柄部分31。远端柄部分24的内径比远端连接螺纹柄部分30的内径小，远端连接螺纹柄部分30的内径又比近端连接螺纹柄部分31的内径小，近端连接螺纹柄部分31的内径又比近端柄部分26的内径小。换句话说，内径从远端到近端不断增大。

一共四个连接螺纹部分28、29、30、31呈螺纹咬合，分别形成连接螺纹35和36，且将骨螺钉1耦合到柄头元件2。更精确地说，远端连接螺纹部分28与远端连接螺纹柄部分30呈螺纹咬合，且近端螺纹部分29与近端连接螺纹柄部分31呈螺纹咬合。由于这种设计，柄头元件2可通过收纳套管3从近端插入到远端，且然后可与骨螺钉1螺纹拧紧在一起，使得后者可形成有独立于收纳套管3的几何形状的几乎任何标称直径。在完全螺纹拧紧的状态中，骨螺钉1以其端面32邻近形成于近端柄部分26的近端处的挡块33。双连接螺纹28、29、30、31使远端连接螺纹28、30与挡块33之间的全部区域经受压缩应力。所述压缩应力带来关于可能作用于椎弓骨螺钉系统上的生物机械力的吸收的较高容量。在近端连接螺纹28、30下方，如前面借助于图1在目前先前技术中所描述，螺钉将具有优选疲劳点，且优选地将在那里断裂。根据本发明的直径的更细的多个分阶帮助有利地将切口效应减小和最小化。

骨螺钉1在其近端拓宽部分21处包含梅花段收纳部分37。所述梅花段收纳部分37允许如果柄头元件2已与骨螺钉1分开，那么修正骨螺钉1。

元件符号列表

1骨螺钉

2柄头元件

3收纳套管

4夹紧模

5通孔

6球头

7收纳腔

8套管壁部分

9套管壁部分

10骨螺纹

11工具架

12收纳表面

13轴承壳

14通孔

15工具架

16通孔

17通孔

18骨螺纹

19远端拓宽部分

20中间拓宽部分

21近端拓宽部分

22(骨螺钉的)连接螺纹

23柄、轴颈

24远端柄部分

25中间柄部分

26近端柄部分

27(柄头元件的)连接螺纹

28(骨螺钉的)远端连接螺纹部分

29(骨螺钉的)近端连接螺纹部分

30(柄头元件的)远端连接螺纹柄部分

31(柄头元件的)近端连接螺纹柄部分

32端面

33挡块

34球座

35连接螺纹

36连接螺纹

37梅花段收纳部分