本发明涉及螺钉插入系统和骨固定件。
背景技术：
在髓内钉（im）手术期间，将锁定螺钉牢固地固定到螺钉驱动器以避免锁定螺钉掉落和形成不适当角度（特别是在穿过大的软组织覆盖的手动锁定螺钉插入过程中）是非常重要的。目前的解决方案是采用自保持式螺钉驱动器，其受到的保持力不足，并且对由弯曲力矩引起的偏转很敏感。
本发明的螺钉头部具有锥形或球形形状，其具有整合的外部多线（优选为三线）螺纹（优选为圆弧螺纹和左旋螺纹），这使得具有内螺纹的外部套管更加容易适配。外部套管由螺钉驱动轴引导/轴向约束，从而在套管和螺钉之间建立牢固的连接。由于采用锥形/球形设计，螺钉头部和套管结构的组件外径不超过螺钉头部的最大外径，并可通过现有的组织保护套管系统进行使用。所需扭矩的传递仍然仅利用螺钉的内六角。
与现有解决方案相比，本发明的设计在所有负载条件下提供了更加刚性的连接。
技术实现要素：
本发明是一种具有带螺纹头的螺钉、带内螺纹的组织保护套管和螺钉驱动器的系统。
具有第一螺纹的螺纹杆位于螺钉的远端处，第一螺纹适于延伸穿过钉并且接合围绕髓内钉通道的骨。在螺钉的近端处，在螺钉头部上形成外螺纹，该外螺纹沿着螺钉的中心轴线的方向沿着螺钉头部优选地仅延伸几毫米。该第二螺纹与第一螺纹相比是不同种类的螺纹，因为第二螺纹适于与组织保护套管内螺纹接合。为了避免刺激或损伤之类的负面相互依赖性（negativeinterdependencies），在第二外螺纹和骨头周围组织之间，卷绕的外轮廓被弄平或变圆以便具有平滑的接触面。
第二外螺纹适于连接到内部带螺纹的组织保护套管，其中该套管借助于第二螺纹被支撑在螺钉的近端处。
此外，螺钉的近端包括内部驱动工具接合部分。这意味着螺钉与具有相应驱动端的驱动器接合。该驱动端可以是六角形驱动器或torx®驱动器，其中驱动器也可以是扳手。应该注意的是，驱动器也可以由包括电动的、气动的或其他合适机构的动力源来驱动。
第二螺纹的外径在沿头部朝着包括第一螺纹的螺钉远端移动时从螺钉的中心轴线向外渐扩。第二螺纹具有比螺钉杆的外径更大的直径。因此，在近端的第二螺纹与杆的第一螺纹之间形成台阶。根据该实施例，螺钉还包括在第二螺纹与第一螺纹杆之间的面向远端的环形表面，以在头部的第二螺纹与杆的第一螺纹之间提供光滑的接合部或肩部。可选地，该面向远端的表面可以形成为部分球形的头部，其中该部分球形的表面面向螺钉的远端。
对于将螺钉植入骨中的情况，除了如上所述的螺钉之外，根据本发明的用于安装螺钉的组件或系统还包括驱动工具和中空组织保护套管，该驱动工具适于与螺钉的内部工具接合部分接合，该中空组织保护套管适于与螺钉的第二外螺纹啮合。
组织保护套管是一种延长件，其可以适合于便于将螺钉引入到骨中，其中围绕骨骼的肌肉或其他组织将使直接位于螺钉近端的增强工具的附接复杂化。
利用两个分开的元件，即套管和驱动器，每个元件直接接合在螺钉的近端（头部）处，可以从不同方向精确地将力施加在螺钉上，使得螺钉可以精确地定位在适当的位置。通过驱动器，可以施加周向的力来拧入（或者拧出）螺钉。通过套管，可以在螺钉上施加轴向或径向的力。作为另一个优点，当组织保护套管被从螺钉的近端松开和移除时，可以通过螺钉驱动器将螺钉保持在适当的位置。
螺钉插入系统包括螺钉，该螺钉具有带螺纹杆的前端和位于后端的头部。头部在自由端处具有第一直径并且在与螺纹杆连接的端部处具有第二直径。第一直径小于第二直径。头部具有外表面，该外表面具有从其第一端延伸到第二端的多个外部螺旋螺纹。头部还具有位于第一直径内且向头部的自由端开口的驱动元件。设有螺钉保持器或套管，其具有带后端的通孔。螺钉保持器的前端的内表面具有螺旋形螺纹部分，螺纹部分具有朝向保持器后端的第一直径和位于保持器前端的第二直径。第二直径大于第一直径，保持器的第二直径大致等于骨螺钉头部的第二直径。螺钉驱动器延伸穿过管状螺钉保持器并与螺钉头部上的驱动元件接合。
螺钉头部优选在头部的第一直径和第二直径之间具有锥形外部形状，并且螺钉保持器螺纹部分的内表面的螺纹部分具有与之相匹配的锥形形状。螺钉头部可以在头部的第一直径和第二直径之间具有朝向远端的部分球面的外部形状。
头部的外螺纹和螺钉保持器的内螺纹优选为至少部分圆弧形的螺纹。至少部分圆弧形的螺纹具有圆弧形的根部和扁平的顶部。优选地，头部和螺钉保持器上的螺纹是左旋螺纹。
螺钉驱动器具有足够小的外径，以优选为紧密配合地容纳在螺钉保持器的孔内。优选地，螺钉保持器的外径不超过螺钉头部的第二直径，从而形成平滑过渡。骨螺钉头部的驱动元件可以是内六角驱动元件。头部的锥形外部形状优选具有约20°的张角。本发明的其它方面通过一种螺钉插入系统获得，该螺钉插入系统包括具有螺纹杆和连接到该螺钉杆的头部的螺钉。头部具有锥形外表面。该锥形外表面的距螺钉中心纵轴线的距离从头部的自由端向邻近头部与螺纹杆之间连接处的较大直径而增加。锥形头部外表面具有至少两个螺旋形延伸的部分圆弧形螺纹。螺钉头部还具有向头部的自由端开口的凹入驱动元件。设置有管状螺钉保持器，其具有外表面和在前端和后端之间延伸以容纳螺钉的内孔。前端具有锥形的内螺纹部分，以用于接合螺钉头部的锥形外螺纹。管状螺钉保持器外表面的直径小于锥形头部的最大直径。设置有螺钉驱动器，该螺钉驱动器延伸穿过管状螺钉保持器中的基座，以接合螺钉头部中的凹入驱动元件。优选地，头部和螺钉保持器上的螺纹是左旋螺纹。
本发明的系统包括骨固定件。优选地，骨固定件在前端具有杆，并且在后端具有与杆连接的头部。头部在自由端处具有第一直径并且在与杆连接的端部处具有第二直径。头部具有在第一直径和第二直径之间延伸的外表面，其中第一直径小于第二直径。头部外表面包括围绕外表面延伸的多个螺旋形螺纹。优选地，每个螺纹具有弯曲侧面和在弯曲侧面中间的弯曲根部，其中螺纹在头部的外表面上具有平坦的顶部，该顶部在形成螺纹的相邻的弯曲侧面之间延伸。
骨固定件杆在前端具有螺纹部分，并且头部外表面具有锥形形状。头部的锥形形状优选具有18°至22°的张角。优选地，头部上的螺纹是左旋螺纹，并且是双线或三线螺纹。
附图说明
图1是本发明的骨螺钉插入系统的截面图，其示出了骨螺钉、组织保护套管和螺钉驱动器；
图1a是如图1所示的本发明的组织保护套管、骨螺钉头部和螺钉驱动器之间的联接的放大视图；
图2是图1的骨螺钉的等距视图；
图2a是图2的螺钉的侧视图；
图3是图2的骨螺钉的螺纹头的视图；
图4是图2的骨螺钉的截面图；
图5是图2的骨螺钉的六角驱动器的放大图；
图6是本发明的组织保护套管的截面图；
图7是本发明的组织保护套管的末端的放大图；和
图8a和图8b（截面）示出了组织保护套管的另一形式的末端，其中套管的末端可以相对于骨螺钉的轴线弯曲。
具体实施方式
参照图1，示出了本发明的螺钉插入系统，其整体表示为10。该螺钉插入系统包括螺钉12、用于连接到螺钉12的套管或保持器14以及具有轴17的驱动器16。在优选实施例中，螺钉12是骨螺钉，并且套管14是用于将带螺纹的螺钉插入到骨板或骨钉（未示出）中的组织保护套管。驱动器16可以是在其前部末端具有标准螺钉驱动器18（例如六角驱动器或torx®驱动器）的任何标准螺钉驱动器。驱动器18适于接合螺钉12的头部22中的插口或凹部20。优选地，螺钉12具有带螺纹23的头部22和螺纹杆25。头部32适于接合组织保护套管14末端内表面24的螺纹26。螺纹23在从杆25上的骨螺纹沿近端方向移动时向内渐缩。
参考图1a，该图为组织保护套管14、螺钉头部22、驱动器16和插口20之间的接合结构的放大视图。从图1a可以看出，套管14的末端24包括沿着螺纹内径26的多个螺纹。在末端24处，内径螺纹26优选地以锥形方式从骨螺钉套管14的中心轴线28向外渐扩。套管14的末端带螺纹的末端内表面24优选地包括沿着套管14内表面26的向外渐扩表面的平坦根部区域30和平坦顶部31。螺钉头部22具有圆弧形根部33和平坦顶部35。在套管前端的外径27基本上等于与杆25相邻的头部22的最大螺纹直径。尽管直径不必精确相等，但应避免较大的台阶，以便在插入期间不会刺激周围的组织。
参考图2和图2a，显示了具有头部22和带螺纹32的杆25的骨螺钉12。骨螺钉12的螺纹32包括适于接合骨的螺旋形螺纹，并且可以具有或不具有邻近末端36的自攻特征34。骨螺钉12的螺纹32可以是用于骨螺钉的任何典型的螺纹。过渡区域37在头部22和杆25之间延伸。
套管14具有内径52，该内径与驱动轴17的外表面配合。这些表面可以是紧密配合以允许滑动接合。
参考图3，示出了头部22的放大视图，其从中心轴线28以角度α向外渐扩。角度α优选为9°至10°，从而使锥形头部的锥角为18°至20°。头部22包括螺旋形螺纹40，螺旋形螺纹40优选地具有如图1a中清楚所示的由平坦顶部35分开的弓形根部形状33。根部33可以具有例如半径为0.6至0.8mm的圆弧形形状。从顶部35到根部33的底部的螺纹深度可以例如是0.14mm。螺纹优选为双线或三线螺纹，并且是左旋螺纹，而骨螺钉杆的螺纹是右旋螺纹。如图3所示，头部具有面向螺钉的远端（即朝向末端36）的环形表面48。
参照图4和图5，示出了骨螺钉12的截面，该骨螺钉12包括骨螺钉杆25并且特别示出了头部22，该头部22包括用于容纳螺钉驱动器16的驱动端18的六角形插口20。图5示出了六角形插口20的平坦侧面42。如图所示，插口20适于容纳来自内六角扳手（allenwrench）或螺钉驱动器的标准六角驱动器。可以使用torx®驱动器或其他多边形驱动器。
参照图6和图7，示出了组织保护套管14，其包括带螺纹的末端24，该带螺纹的末端24包括从中心线28向外渐扩的螺纹内径26。螺纹内径26以与螺钉螺纹23朝向头部自由端向内渐缩相同的角度（即例如10°）向外渐扩。因此，套管的整个末端开口在向末端移动时以20°的夹角向外渐扩。为了更容易地与螺钉12的头部22接合和分离，如图1a所示，螺纹26具有平坦的顶部和平坦的根部。顶部被间隔开，使得它们与圆弧形或弓形螺纹33的最深根部区域啮合。这些螺纹形状产生较小的摩擦，使得组织保护套管在植入后可以更容易地从螺钉的头部移除。
参考图3，在该优选实施例中，头部22包括面向远端的表面37，其在图4中是环形平坦表面48。表面48可以通过弓形部分50连接到螺钉杆25，该弓形部分50在优选的实施例当中是凹的。然而，该连接部分50也可以是凸起的，并且在杆25和螺钉头部22之间的连接处的整个圆周上具有部分球体形状。这将使得螺钉例如在植入骨板（未示出）时能够进行多轴移动。
在使用中，外科医生将套管或螺钉保持器14螺纹连接到螺钉52的头部22，使得外径27与头部22的最大螺纹直径齐平或接近齐平。然后外科医生将驱动器16穿过套管14进入螺钉12的驱动元件18中。然后将螺钉12插入骨头中。由于在骨螺钉头部22和杆25上的相反的左螺纹和右螺纹，可以通过使套管14的暴露端沿着螺钉旋转的方向旋转来移除套管14。
套管可以具有较小的外径（od），例如7mm，并且在抓握部附近具有指示何时停止转动的标记，其也可以具有开槽结构以允许即使当螺钉以非轴向的方式插入时也可以被“抓紧”。换句话说，当螺钉轴线与套管轴线形成角度时，套管14的末端可以稍微弯曲。这样的结构在美国专利no.6,337,142中示出，其公开内容通过引用并入本文。图8a和图8b中示出了这种结构，其具有围绕组织保护套管的圆周间隔开的多个槽200。
套管也可具有较大的外径，例如9mm。采用较大直径9mm的原因在于（对于轴向稳定的螺钉尤其如此），直径越大，工具头与螺钉头部之间的接触面积就越大，这可以分别改善操作者的触觉。这是非常重要的，因为操作者需要知道和感觉到何时停止转动（当螺钉头部撞击骨表面时）。采用较大的直径时，套管末端的直径将比螺钉头部直径大1-2mm。
尽管上文已经参照特定实施例描述了本发明，但是应当理解，这些实施例仅仅是针对本发明的原理和应用的说明。因此可以理解的是，可以对本文的说明性实施例作出许多修改，并且在不脱离由权利要求所限定的本发明的实质和范围的情况下可以设计出其它结构和布置。