专利名称：用于脊柱植入系统的横向偏移连接器的制作方法
技术领域：
本发明从广义上讲涉及供脊柱植入系统使用的装置，特别是使用与外围轮廓相符的脊柱杆来联接在沿该脊柱杆长度方向上的不同位置的那些装置。更具体地讲，本发明涉及一种用于把脊柱杆固定到可保证直接连接到脊柱的脊椎上的植入系统的固定元件上的装置。
现已研制出许多用于校正和稳定脊柱曲线和促进脊柱融合的方法和装置。在一个系统中，一个可弯曲的杆沿纵向配置在脊柱附近，利用多个固定元件沿脊柱固定到不同的脊椎上。可以提供各种各样的固定元件，例如钩形物或骨螺钉，它们的形状被设计得可以与脊柱的特定的部位相连接。
一个这类系统的一个例子就是Danex Medical有限公司的TSRHR脊柱系统。在这种系统中，钩形物或骨螺钉通过带眼螺栓连接到脊柱杆上。如在本技术领域中众所周知的那样，带眼螺栓装在脊柱杆上，并被锁定在固定钩或骨螺钉上的叉状物之内。一个螺母被旋在带眼螺栓的螺杆上，以便将叉状物夹紧，并将钩形物或带螺纹的元件牢固地固定到脊柱固定杆上。TSRH脊柱植入系统的详细说明在Danek Medical有限公司提供的、1990年出版的《外科技术手册》中已经公开，在此作为参考加以引用。
外科大夫用这些脊柱植入系统的目的在于把脊椎固定元件(钩形物和/或骨螺钉)按适当的解剖位置装到脊柱上，然后把每一个固定元件连接到脊柱杆上，一旦装上脊柱植入装置，接着就可以校正解剖学上的变形并使脊柱稳定。在理想情况下，固定元件固定在基本上平行于脊柱的共线位置上。然而，在很多情况下，一些特殊的脊椎偏离共线位置，在这些情况下，通常需要在径向面内使脊柱杆与外围轮廓相符，以考虑到不正常的脊柱的横向弯曲，如脊柱侧凸弯曲。在脊柱杆已经按解剖学上的规定与外围轮廓相符后，固定钩形物或骨螺钉可以直接装配到横向偏移的脊椎上。这种脊柱在径向面上的横向偏移也可以由Steffee的美国专利4771767中所述类型的脊柱固定装置加以调整。在该专利中，许多较小的杆装配在连接器之间。其他一些有关的系统提供了用于使螺钉从脊柱杆横向偏移的手段，如在Steffee的美国专利4719905、Howland的美国专利5002542中所给出的那样。
利用先有技术的脊柱固定装置，特别是使用脊柱杆的脊柱固定装置的一个困难就是在径向面内使脊柱杆与外围轮廓相符通常是困难的，特别是因为脊柱杆也必须与脊柱正常的颈部和腰椎曲率轮廓相符。使三维杆与外围轮廓相符通常是相当困难的，并且这在一个具体的病人的可资利用的空间里有时是不可能的。
到目前为止，尚未研制出能充分地和简单地解决这一问题而无需使该固定柱在径向面内与外围轮廓相符的脊柱固定系统。Frigg 542的专利给出了一种从固定杆偏移开的蒂状螺钉夹，该蒂状螺钉夹包括用于改变杆的中心与该蒂状螺钉之间距离的手段。在Frigg的专利中，提供了一对借助于一种特殊的偏移钩结构与之啮合的带键槽的表面。Frigg的装置不适合安装各种不同的脊柱固定元件，如骨螺钉或固定钩。况且，Frigg的蒂状螺钉夹要求用特殊形状的钩状物与脊柱杆相连接。
因此，在脊柱固定领域里仍然需要一种用于在脊柱杆和脊椎固定元件(如骨螺钉或钩形物)之间起中间作用的连接器，以便使该元件沿横向偏移离开脊柱杆。
由于认识到在脊柱固定领域里的这种需要，因而本发明设想了一种横向偏移连接器，它能使脊柱固定元件连接到脊柱杆上，并且尤其是可以调节固定元件和杆之间在横向距离上的偏差。在这个优选的实施例中，横向偏移连接器包括一个头部，从头部伸出一对平行的臂，在两臂间形成一个长孔通道。所说的臂的结构被设计成在它们的下侧具有一系列的槽，所述槽在两臂之间两两相互对准，处在一条垂直于连接器纵轴的直线上。将所述槽加工成为这样是为了在其中接纳脊柱杆。
在两臂之间构成所述长孔通道是为了在其中接纳带眼螺栓连接组件。所述带眼螺栓是用通过它的眼孔的脊柱杆安装在该连接器的两臂之间。一个螺母拧在该带眼螺栓的螺杆上，以便将该脊柱杆夹在该带眼螺栓和连接器的那一对臂上的一对相互对准的槽之间。
偏移装置还包括一个从连接器末端延伸出的用于与脊椎固定元件(如骨螺钉或钩形物)连接的螺杆。一个螺母将该固定元件夹紧在该连接器的一个圆形肩状凸出部和该螺母之间。
本发明的一个优点是由该横向偏移连接器的两臂上的一系列的槽来实现的。这些槽提供了一种可用来很容易地将骨螺钉连接到脊柱杆上的手段，在这种情况下这些元件间的横向距离是可改变的。因此，本发明的横向偏移连接器消除了在径向面内使杆与外围轮廓相符的必要性。
该横向偏移连接器的第二个优点是它易于适应连接各种不同的脊椎固定元件，如钩形物或骨螺钉。无需对固定元件的结构进行改进，因为本发明的偏移结构是模仿杆型脊柱植入系统的标准化的非调节固定。
该横向偏移连接器完成了一个本发明在脊柱杆和固定元件之间提供一个简单的和有效的中间部件的任务。带眼螺栓将偏移连接器连接到脊柱杆上，这实现了在两个自由度上的一种简单的连接，因此，简化了脊柱固定系统在病人身上的安装。
本发明其他的优点和目的从下面结合附图对优选实施例的说明将变得更为清楚。
图1是本发明的横向偏移连接器的侧视图;
图2是图1所示的横向连接器的底视图;
图3是表示在脊柱固定杆和骨螺钉之间处于连接状态下的本发明的横向偏移连接器的等轴视图。
为了有助于理解本发明，将参照在附图中所示的实施例并使用专门的术语对本发明进行阐述。这决不能理解成要对本发明作出任何限制，这里所描述的装置的变换形式和进一步的改进以及对本发明的原理的进一步的应用都视为对本发明所涉及的专业的普通技术人员来说是显而易见的。
图1和图2所示的是按照本发明的横向偏移连接器10。横向偏移连接器10最好是用医用级的不锈钢或其他具有生物相容性的材料制成。连接器10包括一个头部11，一对平行的臂14整体地连接在所述头部11上，每一个臂都带有一系列相互平行的槽17，槽与槽之间都有一个台阶18隔开，槽17在臂14的两臂之间二二对正在一条与臂14的纵轴L垂直的直线上。槽17最好沿纵轴L等间隔，臂14的两臂彼此分开，在它们之间限定一个长孔通道20。
横向偏移连接器10的头部11有一个圆形肩状凸出部25。沿偏移连接器的纵轴L形成一个导向部分27，该导向部分包括一个由此延伸出的螺杆30。在该优选实施例中，导向部向27的横载面成矩形，并由圆形肩状凸出部25的表面稍向外凸出，如在图2中显示的更为清楚的那样。
横向偏移连接器10适合于连接到脊柱杆40上，如在图3中所示的那样。更具体地说，杆40是被固定在臂14的两臂之间的一对相互对正的槽17内。在一个特定的实施例中，槽17加工成为半径为0.094英寸(2.4mm)，以便接纳0.188英寸(4.78mm)或0.250英寸(6.35mm)的标准脊柱杆。如在图1中所示，槽被切成比整个半圆小的圆弧。因此，既使较大的脊柱杆(0.250英寸直径)也可以被接纳在这个特定的实施例的槽半径之内。槽的弧度必须足够大，以适合于支承在槽17内的杆的弧度内，以便限制偏移连接器10相对于杆40的横向移动。
在本发明的一个重要的特征中，长孔通道20提供了用于在臂14的二臂间安装带眼螺栓的空隙，带眼螺栓45带有一个脊柱杆40从其中穿过的孔46。带眼螺栓45还包括从其上延伸出的螺杆47，可以将一个自锁螺母拧在所述螺杆上。带眼螺栓45可以优先选用由Danek Medical有限公司提供的1/4英寸带眼螺栓/自锁螺母组件，如与Danek TSRH脊柱植入系统一同使用的、零件号为808-029的组件。
在优先选用横向偏移连接器10时，带眼螺栓被安装在一对平行臂14之间，脊柱杆从带眼螺栓45的孔46中穿过。由于臂14的两臂跨在带眼螺栓两侧，所以杆40就定位于一对相互对正的槽17内。带眼螺栓45定位于连接器的长孔通道20之内，结果它的螺杆47就向上伸展通过长孔通道20。而后将自锁螺母48拧到螺杆47上，直到它与那对臂14的上表面接触。当自锁螺母48被紧固到螺杆48上时，它就将那对臂14向下推，于是脊柱杆40就按三点剪切夹紧方式被夹紧在带眼螺栓孔46和那对臂14上的槽17之间。在一个特定的实施例中，长孔通道20宽0.255英寸(6.48mm)、深0.938(23.83mm)，以便接纳标准带眼螺栓，如Danek带眼螺栓NO，808-029。
在本发明的范围内，在横向偏移连接器10上有一个用于与脊柱固定元件(例如骨螺钉50)匹配的装置，如在图3中所示。例如，骨螺钉50包括一个用于连接脊椎的蒂状结构的带螺纹的轴51以及一个其构造形成一个叉状物53的头部52。骨螺钉50利用与头部11的圆形肩状凸出部25接触的叉状物53与偏移连接器相连接。导向部分27在骨螺钉50的叉状物53的两臂之间通过，以便使骨螺钉50恰当的定向。导向部分27的矩形截面结构与叉状物53的两臂相啮合，结果骨螺钉50受到限制不能围绕偏移连接器的纵轴L转动。任何这种扭矩都直接通过导向部分27和将要受到脊柱杆40作用的偏移连接器10的臂14来传递。
当使用带眼螺栓45时，螺母32旋在从偏移连接器10伸出的螺杆30上，以便将骨螺钉50的头部52牢固地连接在螺母32和圆形肩状凸出部25之间。螺杆30的尺寸的确定最好仿照标准的带眼螺栓(例如Danek 808-029带眼螺栓)，因此，无需对骨螺钉的结构进行改进。圆形肩状凸出部25的设置使骨螺钉50可以在除去垂直于连接器纵轴L的方向上的若干个方向上被连接在偏移连接器10上，如同脊柱的局部几何形状可能要求的那样。在一个特定的实施例中，圆形肩状凸出部是按0.250英寸(6.35mm)的半径制作。
在一个特殊的实施例中，骨螺钉50可以是由Danek Medical(有限公司提供的骶骨脊椎螺钉(如零件号为808-225)，或其他类似的螺钉。当然，在这个优选的实施例中的骨螺钉被说成是该螺钉的头具有一开口的叉状结构，然而也可以使用封闭的螺钉头，只是要带有螺杆30可以穿过的孔。然而，最好采用开口叉状结构的骨螺钉，于是，骨螺钉510可以拧入脊椎，这样就把偏移连接器10固定在骨螺钉和固定杆40之间。
在一般情况下，脊柱杆40和骨螺钉要相对于患者的脊柱定位，因此，要求苛刻的是骨螺钉50和脊柱杆40之间的连接具有某种手段以便考虑到这两种元件之间的横向距离的差别。在先的装置要求在径向面内使脊柱杆弯曲或使它与外围轮廓相符以便使脊柱杆接近骨螺钉，而本发明提供了一种可以在很大范围内调节骨螺动钉和脊柱杆之间的距离的连接器。具体地说，横向偏移连接器10可以在骨螺钉50和固定杆之间向前或向后移动，如图3中箭头所示，以便调节这两个零件间的横向距离。所要求的全部就是当偏移连接器10连接到骨螺钉50上时，杆40安装在一对适宜的槽17之内。在图示的实施例中，在0.162英寸(4.11mm)的间隔内有五对这样的槽17。业已发现，槽的这种分布方式适合了大多数不正常的弯曲情况。自然，偏移连接器可以带有具有更多的槽的较长的臂14。以便使脊柱杆40和脊椎固定元件50之间的横向距离更大一些。
用带眼螺栓45将偏移连接器10夹紧到杆40上，这还允许沿脊柱杆的纵向长度调节连接器。当偏移连接器10首先连接到已拧在脊椎上的骨螺钉50上时，这个特征是重要的。由于带眼螺栓可以自由地沿脊柱杆40滑动，所以偏移连接器10的位置就可以定向，结果导向部分27就对准骨螺钉50的叉形物53。然后，连接器10就可以横向移动，直到导向部分27就可以滑入叉形物53内。此刻，将两个螺母32和48拧紧，以便牢固地把骨螺钉50连接到脊柱杆40上。
以上已对本发明按附图和前面的说明进行了详细的论述，而这种论述将被认为只是说明性的，而不是在特征上进行限制。显然，这仅仅是给出了该优选实施例并已作了说明，并且所有的变换和改进都落在本发明要求保护的范围之内。该优选的横向偏移连接器10的实施例的结构是用于把骨螺钉50连接到脊柱杆40上，然而也可以考虑使用其他的脊椎固定元件。例如蒂状钩形物也可以连接到连接器的螺杆上，如以零件型号为808-005提供的Danek蒂状半顶钩形物，或以零件号为808-008提供的Danek大的薄层半顶钩形物。
同样，在这里已公开了偏移连接器10的一个具体的实施例的尺寸，然而，这些尺寸当然不是定为限制性的，换句话讲，就给定的解剖关系而论，可以很容易地改变连接器的一些具体部位的尺寸，而不会脱离本发明的精神。
权利要求
1.一种横向偏移连接器，供脊柱植入系统用于把脊椎固定元件连接到靠近患者的脊柱的脊柱杆上，所述连接器包括一个头部；一对从所述头部沿其纵轴整体地伸出的平行臂，所述的这一对臂在垂直于所述纵轴的方向上彼此隔开，以便在它们之间确定一个长孔通道，所述的长孔通道的尺寸可容纳从其中通过的带眼螺栓组件；在所述这对臂的每一对臂的表面上设置了一系列槽，所述的一系列槽的每一个在所述的这对臂之间是二二对正在一条直线上，并且所述这一系列槽的每一个按照为在其中可接纳所述脊柱杆而设计的半径加工成形；一个从所述头部按与所述那对平行臂的方向相反的方向沿纵轴整体地伸出的螺杆；一个用于拧在所述螺杆上的螺母，借此当所述螺母被拧在所述螺杆上时，脊椎固定元件被夹紧在所述头部和所述螺母之间。
2.按照权利要求1所述的横向偏移连接器，其中所述头部包括一个当所述固定元件被夹紧在所述头部和所述螺母之间时为接触所述脊椎固定元件而设置的曲面形状凸出部。
3.按照权利要求1所述的横向偏移连接器，其中所述脊椎固定元件包括一个围成一个叉形开口的叉形部分，在其中所述头部包括一个导向部分，所述导向部分沿其纵轴方向横截面为矩形，以便啮合于脊椎固定元件的叉形开口内，结果限制固定元件围绕所述纵轴转动。
4.一种在脊柱植入系统中用于把一系列脊椎固定元件连接到病人身上靠近脊柱的脊柱杆上的组件，在其中所述一系列固定元件是非共线的，所述的组件包括一个横向偏移连接器，它包括一个头部;一对从所述头部沿其纵轴整体地伸出的平行臂，所述的这一对臂在垂直于所述纵轴的方向上彼此隔开，以便在它们之间确定一个长孔通道;在所述这对臂的每一个臂表面上设置了一系列槽，所述一系列槽的每一个在所述这对臂之间是两两对正在一条直线上，并且所述这一系列槽的每一个按照为在其中可接纳所述脊柱杆而设计的半径加工成形;一个从所述头部按与所述那对平行臂的方向相反的方向沿纵轴整体地伸出的螺杆;一个用于拧在所述螺杆上的螺母，借此当所述螺母被拧在所述螺杆上时，脊椎固定元件被夹紧在所述头部和所述螺母之间;安装在所述长孔通道中的装置，用于将所述那对臂夹紧到所述脊柱杆上，而所述脊柱杆安装在所述那对臂的每一个臂上的那一系列槽当中的一个之中，借此，脊柱杆可以以可调的方式安装在所述一系列槽的所述那个槽中，而所述那对臂横跨在所述脊柱杆与脊椎固定元件之间。
全文摘要
本发明提供了一种横向偏移连接器，它用于把脊柱杆连接到脊椎固定元件(如钩形物或骨螺钉)上。所述横向偏移连接器具有一个头部，从所述头部伸出一对平行臂，结果在两臂之间形成一个长孔通道。所述的两臂在它们的下侧加工有一系列槽，用于接纳脊柱杆。在臂之间的长孔通道的构形可以在其中容纳带眼螺组件。带眼螺钉安装在连接器的两臂之间。而螺母拧到带眼螺栓的螺杆上，以便将脊柱杆夹紧在带眼螺栓和偏移连接器的两臂之间。
文档编号A61B17/56GK1077620SQ92114940
公开日1993年10月27日 申请日期1992年12月4日 优先权日1992年12月4日
发明者里查德·B·阿什曼, 米歇尔·C·谢曼 申请人:达纳医学股份有限公司