CN1173668C - 脊柱夹持器 - Google Patents

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    • A61B17/68—Internal fixation devices, including fasteners and spinal fixators, even if a part thereof projects from the skin
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    • A61B17/7041—Screws or hooks combined with longitudinal elements which do not contact vertebrae with single longitudinal rod offset laterally from single row of screws or hooks

Abstract

一种脊柱夹持器，包括沿脊柱安置的一杆、具有用于拧入一部分脊柱的第一部分和容纳一螺母的第二部分的紧固件、一夹持块，该夹持块包括一容纳杆的通道、安装调整螺钉的螺纹通道和一横向通道，以及一角形构件，该角形构件在夹持块和紧固件之间延伸。角形构件具有设置在夹持块中的一内端部分、固定在紧固件上的一外端部分和一在端部之间的连接部分，该连接部分从内端部分的轴线朝外端部分偏移形成一角形弯曲。调整螺钉使杆紧压角形构件，该角形构件紧靠夹持块，从而防止部件相对另一部件移动。

Description

脊柱夹持器
本发明涉及一种夹持部分脊柱(例如脊椎骨)处于所需位置关系中的装置，特别是，本发明涉及的是已在1998年4月21日公布的第5741255号美国专利及其所引用的对比文献中公开的类型的夹持器，所有这些都以引用的方式结合在本发明申请中。
本发明提供一种用于夹持部分脊柱处于所需的位置关系中的装置。这种装置通常包括连接脊柱的一部分的螺纹紧固件、一个纵向构件或杆，该纵向构件或杆在偏离紧固件的一位置沿脊柱设置。一个角形构件连接紧固件和杆，并沿离开杆的方向延伸第一距离和在相对第一方位一角度的方向上延伸第二距离。
一种夹持器组件连接杆和角形构件，并保持杆和角形构件相对夹持器组件无移动。这种夹持器组件包括杆和角形构件延伸进入的一夹持块。由于在杆和角形构件之间传递的力，从而这种夹持部件有效地保持杆和角形构件相对夹持块无移动。在本发明的一个实施例中，应用一接合件(在一实施例中是调整螺钉)在杆和角形构件之间通过对着另一个来挤压它们以传递上述力。
角形构件可以具有与块上的配合表面相连接的夹持表面。夹持表面和配合表面相配合以防止角形构件围绕中心轴线旋转移动，该中心轴线延伸过由块支撑的角形构件的末端。角形构件在块和紧固件之间形成直角弯曲状态。在本发明的一个实施例中，当夹持表面和配合表面连接时，角形构件的一部分在与杆平行的第一方向延伸。在变型实施中，当夹持表面和配合表面连接时，角形构件的一部分在第一方位的相反的方向延伸。
本发明的上述内容和其它特征将结合附图进行描述，使本发明更趋明显。
图1为带有依据本发明的脊柱夹持器以在脊柱的脊椎骨之间维持一个所需的位置关系的脊柱的一部分的背视图。
图2为依据本发明的脊柱夹持器的局部分解透视图。
图3为依据本发明的脊柱夹持器部件的局部顶部平面视图。
图4为图3中所示的装置的侧视图。
图5为本发明的一部分的一变型实施例的局部透视图。
图6为图3所示的装置的另一个侧视图。
图7为大体沿着图3中线7-7的局部剖视图。
如图1所示为连接了脊柱夹持器12的人体脊柱10的一部分。脊柱夹持器12使脊椎骨14、16处于所需的相对位置关系中。
脊柱夹持器12包括由生物相容的材料如不锈钢制成的紧固件18。以下详述其内容，紧固件18包括与脊椎骨14、16连接的第一部分螺纹20(图2所示)，从而固定地将紧固件安装在脊柱上。应该理解的是，在采用多个脊柱夹持器12的地方，也可以在各脊椎骨14、16上固定多个紧固件18。尽管图1所示的脊柱夹持器12被构造为跨接在两个彼此相对的脊椎骨14、16上，但可以理解的是，通过简单地增加杆22沿脊柱10方向的长度并在杆22与附加的脊椎骨之间附加连接器组件30也可以在空间位置关系上夹持更多的脊椎骨。
杆22由生物相容的材料制成，如不锈钢。如上所述，杆22有足够的长度能够使杆至少跨在两个脊椎骨14、16上。所需要的杆22的长度取决于所处理的情况和在所需位置关系中支撑的脊椎骨数目。杆22可以根据需要弯曲，特别是可在三个解剖学平面的全部或任一平面内建立一个脊柱10的所需的曲线。
图1显示了两种类型的连接器组件(30和30’)，以连接杆22和紧固件18，下部的连接器组件30与美国专利第5741255中描述和显示的是同一类。如美国专利第5741255已充分描述，连接器组件30包括：横向构件32，构件32在紧固件18和杆22之间垂直于杆22的纵向轴33的方向延伸。本发明的连接器组件30(如图1所示上部的连接器组件)一般包括：安装在杆22上的夹持组件34和在紧固件18和夹持组件34之间延伸的角形构件36。夹持组件34使角形构件36的一般圆柱形内端部分38固定在相对夹持部件34的一个位置。压紧组件40固定地连接外部的角形构件36的尾端部分42到紧固件18。在本发明的一个实施例中一连接部分44在角形构件36的内端部分38和外端部分42之间构成直角弯曲。
现在参考如图2，夹持组件34包括一个调整螺钉46和一个通常为矩形的夹持块48，角形构件36和杆22能够伸入该夹持块48中。块48有一个杆通道50以容纳杆22。杆22的横截面大致为圆形，但是，杆也可采用各种其它的截面状，如六角形的、椭圆的截面状，以适应杆通道50的结构需要。夹持块48上还设有一横向通道52以容纳角形构件36的内端部分38，并且该通道52与杆通道50互通。从图6中能最好看到横向通道52包括许多配合表面54，其与角形36内端部分38处径向向外凸出的具有类似形状的夹持表面或齿56相互啮合。块48上的配合表面54和在内端部分38上的齿56之间的啮合可防止角形构件36绕内端部分38的纵向中心轴58的旋转运动。不难理解，可以在横向通道52中形成各种形式的配合表面以容纳在块48上形成的类似形状的夹持表面。例如，图6所示三角形齿可以用矩形脊和接合槽或弧形凸起和啮合槽进行替代。
如图7所示，杆22和角形构件36之间的力由调整螺钉46传递，以使杆22和角形构件36相对于块48无移动。调整螺钉46紧固在块48上带有螺纹的螺钉通道60中，通道60与杆通道50相通。调整螺钉向下移动到与杆22接合，从而使杆22向下压到角形构件36的内端38上。特别是杆22被向下压入马鞍型槽62中，槽62局部围绕内部尾端部分38的周向延伸。形成槽62以容纳杆22的弧形外表面84。通过杆22传递的力将内端部分38的齿56压入与横向通道52的下部的配合表面54啮合(图6)。因此，在杆22的外部表面84和内端的部分38的槽62之间的啮合保持内端部分38相对于块48围绕中心轴58无转动并保持杆22相对于块48沿纵向轴33无移动。
角形构件36的内端部分38进一步包括通过诸如锻造操作的圆周槽66和环形唇缘64，环形唇缘64的外部的直径比横向通道52的内部的直径大(图6所示)。因此，当杆22在杆通道50里移动或向上升起时，角形构件36都能夹持在夹持部件34中。另外，横向通道52的一末端包括一个斜坡边68(图7所示)，斜坡边68在横向通道52中允许有环形唇缘64局部的凹口。
现参考图2-4，块48有一对平行的平直侧表面70、72。杆通道50垂直于侧表面70、72，且在侧表面70、72之间延伸。块48还包括一对垂直于侧表面70、72如图3所示的平行的侧表面76、78，横向通道52有一个直的纵向中心轴，该中心轴延伸于侧表面76、78之间并与其垂直。
杆通道50由一对圆形开口81、83构成，开口81、83的中心偏离块48的轴线80(如图2、4、7所示)。结果，杆通道50有一个椭圆形的截面形状。在本发明的一个实施例中，轴80中心实质上是在侧面70、72之间，但距块48的侧面76比距侧面78更近，构成杆通道50的开口81、83的尺寸大小为在调整螺钉46从通道60中拧出时使杆22能够在杆通道50的上部和下部移动。因此，块48可以沿杆22的长度方向定位。从图7中能更好地看到上部圆形开口83比杆22的直径大以致杆22能够在开口83中自由移动。杆通道50的下部圆形开口81有一个比杆22直径小的直径。这样，当通过调整螺钉46推动杆22进入下部开口81时，杆22和杆通道50能够紧配合。
如图6所示横向通道52，象杆通道50一样，有一个基本为椭圆的横截面，椭圆的长轴位于块48的轴80的方向上。当调整螺钉46从通道60拧出时，横向通道52的椭圆形状使角形构件36的内端部分38可沿轴80向上或向下移动。
角形构件36相对于块48的方位可以通过在横向通道52内上移尾端部分38进行调整，以将齿56从配合表面54隔开，从而使内端部分38可在横向通道52内绕轴58转动到相对于块48与杆22的一个所需的位置上(见图6虚线所示的一个实例位置)。在角形构件36围绕轴58转到一个所需的方位后，内部尾端部分38向下移动(通过调整螺钉46和杆22)以便使块48的齿56与配合表面54啮合，从而进一步阻碍角形构件36的旋转。
横向通道52和杆通道50在块48的中心部分构成交线82如图7所示。因此，横向通道52的一部分延伸到杆通道50内。在本发明的一个实施例中，杆通道50有一个垂直于横向通道52的中心轴线的中心轴。在该实施中，当装配了脊柱夹持器10时，内端部分38的轴58垂直于杆22的纵向轴33(如图3所示)。然而，可以理解的是横向通道52和杆通道50彼此构成一个锐角。在这种结构中，角形构件36的内端部分38能够从块48中在以相对于杆22的轴33成锐角的方向延伸。
当在杆22上设置块48时，杆延伸到在杆通道50和横向通道52之间的交线82(如图7所示)，因而，可以通过调整螺钉46使杆22的外部侧表面84(如图4、7所示)对着内端部分38的弧形槽62。因此，通过杆22对着块48的下部压下内端部分38(如图6所示)。应该理解，在外侧表面84和内端部分38之间设置传递中间力的构件。块48的配合表面54(如图6所示)设置在与交线82相反方向的横向通道52的一侧面上。配合表面54在块48的侧面76和78之间延伸，并平行于内端部分38的中心轴线58。配合表面54形成在沿横向通道52的一个弧面上，并在块48的轴80的每边上以大约30°延伸。因此，配合表面54总共有大约60°的弧度。
类似地，在内端部分38上的齿56的每个齿有一个纵向轴，该轴线在平行于内端的中心轴线58的方向延伸。齿56围绕内端部分38的下部外表面有一个大约120°弧度范围。当然，齿56也可构造为使对内端部分38的外部表面覆盖大于或小于120°。因为内端部分38上的齿56的弧形范围比块48的配合表面54的弧形范围大，当角形构件36位于相对于块48围绕轴58的许多旋转方位中的任何一个时，齿56能够与配合表面54啮合。
在本发明的一个实施例中，角形构件具有右形结构或左形结构。图中显示角形构件为右形结构。如图1所示角形构件36延伸到块48的右边(离开块48的侧面76)并向上从块48的侧面72延伸出去。从上面的描述可以理解，整个连接器组件30可以从杆22上移动、旋转180°，并且可以重新安装在杆22上(如图3所示)，角形构件36延伸到块48的左边(离开侧面76)并且向下从侧面72延伸出去。而相对于块48角形构件36的方位可以围绕轴58进行微调旋转，如图3所示，但角形构件36不能围绕轴线58旋转180°以使它能够延伸到块48的左边，并朝上延伸到由“左”形结构的角形构件(图中虚线所示)所提供的方位中。如图6和7所示，“右形”结构的角形构件36是不可能进行这种调整的，因为，如果围绕轴58旋转180°超出图6和7所示的位置，那么角形构件36的齿56朝上对着杆22，槽62朝下对着块48的配合表面54。因此，杆22和槽62不能相对于块48沿轴58相配合的固定角形构件36的位置，齿56和配合表面54不能相对块48绕轴58相配合的固定角形构件36的方位。因而，依据本发明的“左形”结构角形构件包括一个与图中所示的相同的内端部分38，但是，当块48在图3所示的方位上被拧紧到杆22上时，角形构件延伸出块48的侧面76，并向上延伸离开侧面70。
一种普通的角形构件36制造是容易的，例如，在内端部分38的整个周缘制出槽62并在内端38上未被槽占据的剩余部分制出齿56。虽然，在齿56和配合表面54之间的配合表面面积将减少，但这种夹持构件36可以围绕轴58在角度360°内调整到多个角度方位中的任一个。作为一种变型，齿56的弧形范围能够从360°中减少和配合表面的弧度范围能够增加以致使在围绕轴线58在360°角度调整范围内的多个角度方位中的任一个方位上齿56有足够的齿与配合表面54上的足够的齿相啮合，
在本发明一个实施例中，角形构件36的外端部分42通常为圆柱体，并包括一个孔86。孔86有一个中心轴线88，轴线88垂直于在内端部分38(如图2所示)的中心轴线58。紧固件18容纳在孔86中。当角形构件36按如下所述固定紧固件18时，孔86的中心轴线88可以与紧固件18的中心轴线一致。因而，紧固件18可以在垂直于在内端部分38的中心轴线58的方向上延伸，然而，如图3最好地显示，孔86的中心轴线88同中心轴线58和杆22的轴线33各扁移一个距离。
现在参考图2，夹紧组件40由紧固件18外端螺纹部分92、一内螺母94、一形成在紧固件18上的六角形轴肩96和一个六角形外端部分98构成。通过用板手使螺母94和在外端部分98的六角形同时啮合，螺母94可以牢固地在紧固件18的螺纹部分92上拧紧而不传递力到紧固件18的螺纹部分20上。当螺母94拧紧时，螺母94与在外端部分42的上端表面100接合，轴肩96与在外端部分42的下端表面102接合，因此，相对于紧固件18通过夹紧组件40固定支撑外端部分42。
如图5所示一种角形构件36的外端部分42的替换的实施例(42所示)。外端部分42包括一狭槽86以代替孔86。在这个实施例中，狭槽86在大体垂直于内端部分38的中心轴线58的方向上加长，并且有一个大体垂直于轴线58的中心轴线88。另外，外端部分42以上述方式同紧固件18相配合。以前面的描述中可以看出，狭槽86的加长的结构使得能够调整在紧固件18和轴线58之间的距离。
角形构件的连接部分44在内端38和外端42之间延伸。连接部分包括由内端部分38伸出的第一部分45从第一部分45延伸出的第二部分47和在第二部分47和外端部分42之间延伸的第三部分49。在一个实施例中，连接部分44是管状的或棒形的，并且第一、第二和第三部分45、47、49基本上是平面。第一部分45从块48延伸出去，并且其中心与轴线58对齐(如图3所示)。第二部分47构成一个角弯曲或肘形以偏离轴线58，在所示的实施例中，第二部分47的弯曲是90°，在可替换的实施例中，相对轴线58提供了不同的角度，例如一个45°角。第三部分49在由第二部分47建立的相对轴线58的角度方向上沿轴线51延伸，并连接到外端部分42。应该理解的是，外端部分42相对于连接部分44不需是一个平面，但在相对于连接部分44的平面相交第一、第二和第三部分45、47、49的一角度方向上延伸。
第二部分47的角形弯曲方向确定角形构件36是左形结构或是右形结构的角形构件。如图1所示，连接部分44提供的角形弯曲允许将连接器组件30连接到具有部分16的脊椎，否则其将妨碍连接器组件30的横向延伸的横向件32(下部连接器组件)。此外在那些在单个脊柱10上采用多个脊柱夹持器12的地方，在邻近的连接部件30之间干扰可以通过连接部件44的角形弯曲提供的紧固件18的位置偏移予以避免。
通过实例性的实施例已描述了本发明，本申请希望包含任何应用它的一般原理的变型、应用或改进。进一步说，本申请包含如下的脱离本发明公开的方案：属于所属的技术领域中公知的或常规的实践的变型技术方案。本发明的精神和范围仅通过附加的权利要求来限定。

Claims (20)

1、一种脊柱夹持器(12)，用于植入患者体内以按所需的位置关系夹持脊柱(10)的一部分，包括：
一杆(22)；
具有第一螺纹部分(20)用于拧入脊柱(10)的一部分之中的一紧固件(18)；
包括用于容纳所述杆(22)的杆通道(50)和与杆通道相连通的横向通道(52)的一个块(48)；和
一角形构件(36)，该角形构件(36)包括：延伸进入横向通道(52)并有一个中心轴线(58)的内端部分(38)，用于连接紧固件(18)的外端部分(42)，以及在内端部分(38)和外端部分(42)之间的角形弯曲的第二部分(47)，所述角形弯曲的第二部分将所述外端部分与所述块(48)和所述中心轴线(58)分隔开；
所述杆(22)固定在所述块(48)上并与所述角形构件(36)相接合，以防止所述角形构件(36)相对于所述块(48)移动。
2、根据权利要求1所述的脊柱夹持器(12)，其特征在于，所述角形弯曲是直角。
3、根据权利要求1所述的脊柱夹持器(12)，其特征在于，进一步包括：在所述内端部分(38)和所述第二部分(47)之间延伸的第一部分(45)以及在所述第二部分(47)和所述外端部分(42)之间延伸的第三部分(49)。
4、根据权利要求3所述的脊柱夹持器(12)，其特征在于，所述第三部分(49)有一中心轴线(51)，该中心轴线(51)大体上平行于所述杆(22)的纵向轴线(33)。
5、根据权利要求1所述的脊柱夹持器(12)，其特征在于，所述横向通道(52)以相对于所述杆通道(50)成直角的方向延伸过所述块(48)。
6、根据权利要求1所述的脊柱夹持器(12)，其特征在于，所述角形构件(36)的内端部分(38)包括：容纳所述杆(22)的槽(62)，所述杆通道(50)延伸经过所述块(48)的第一侧面(70)和第二侧面(72)，所述横向通道(52)延伸经过所述块(48)的第三侧面(76)和第四侧面(78)。
7、根据权利要求6所述的脊柱夹持器(12)，其特征在于，所述角形构件(36)的内端部分(38)大体上是圆柱形的，并且有多个相对于中心轴线(58)径向向外凸出的夹持表面(56)，所述多个夹持表面(56)置于所述内端部分(38)的外部表面上并大体上与所述槽(62)相对，所述块(48)的横向通道(52)包括多个配合表面(54)，以便在杆(22)连接角形构件(36)时来容纳所述多个夹持表面(56)，从而防止角形构件(36)绕中心轴线(58)旋转。
8、根据权利要求7所述的脊柱夹持器(12)，其特征在于，进一步包括在所述内端部分(38)和所述第二部分(47)之间延伸的第一部分(45)，以及在所述第二部分(47)和所述外端部分(42)之间延伸的第三部分(49)。
9、根据权利要求8所述的脊柱夹持器(12)，其特征在于，所述多个配合表面(54)容纳所述多个夹持表面(56)时，第一部分(45)沿离开块(48)的第三侧面(76)的方向从内端部分(38)延伸，而第三部分(49)朝离开块(48)的第一侧面(70)的方向从第二部分(47)延伸。
10、根据权利要求8所述的脊柱夹持器(12)，其特征在于，所述多个配合表面(54)容纳所述多个夹持表面(56)时，第一部分(45)朝离开块(48)的第三侧面(76)的方向从内端部分(38)延伸，而第三部分(49)朝离开块(48)的第二侧面(72)的方向从第二部分(47)延伸。
11、根据权利要求1所述的脊柱夹持器(12)，其特征在于，所述角形构件(36)的内端部分(38)包括：多个向外部凸出的夹持表面(56)，所述块(48)的横向通道(52)包括多个配合表面(54)，当所述杆(22)连接角形构件(36)时，用于容纳所述多个夹持表面(56)，从而可防止所述角形构件(36)绕中心轴线(58)移动。
12、根据权利要求1所述的脊柱夹持器(12)，其特征在于，所述角形构件(36)的内端部分(38)大体上是圆柱形的，并包括在与所述第二部分(47)相对的一端上的一环形唇缘(64)，用于在块(48)内夹持角形构件(36)，所述环形唇缘(64)的外部直径比横向通道(52)的内部直径大。
13、根据权利要求12所述的脊柱夹持器(12)，其特征在于，所述横向通道(52)包括一斜坡边(68)，通过所述斜坡边(68)，所述环形唇缘(64)至少局部凹进在所述横向通道(52)中。
14、根据权利要求1所述的脊柱夹持器(12)，其特征在于，所述外端部分(42)包括容纳紧固件(18)的一部分(92)的一开口(86)。
15、根据权利要求14所述的脊柱夹持器(12)，其特征在于，所述开口(86)是一个孔。
16、根据权利要求14所述的脊柱夹持器(12)，其特征在于，所述开口(86)是一个槽。
17、根据权利要求1所述的脊柱夹持器(12)，其特征在于，还包括延伸进入块(48)并与杆通道(50)相通的另一通道(60)，和一容纳在该另一通道(60)中并与所述杆(22)相连接的接合件(46)，以使杆(22)连接角形构件(36)。
18、根据权利要求17所述的脊柱夹持器(12)，其特征在于，所述另一通道(60)具有螺纹，所述接合件(46)是一个调整螺钉。
19、根据权利要求1所述的脊柱夹持器(12)，其特征在于，
所述紧固件(18)还具有一第二部分(92)；
所述外端部分(42)连接到紧固件(18)的第二部分(92)；
所述紧固件(18)固定于所述外端部分(42)；
还包括一连接部分(44)，该连接部分(44)具有沿中心轴线(58)从内端部分(38)伸离块(48)的第一部分(45)，以及相对于中心轴线(58)以一角度在第二部分(47)和外端部分(42)之间延伸的第三部分(49)；
所述第二部分(47)从第一部分(45)开始沿离开中心轴线(58)的方向延伸形成角形弯曲。
20、根据权利要求1的脊柱夹持器(12)，其特征在于，
所述紧固件(18)还具有一第二部分(92)；
所述块(48)包括另一通道(60)，所述横向通道(52)和该另一通道(60)与所述杆通道(50)相通；
所述外端部分(42)具有一用于容纳紧固件(18)的第二部分(92)的开口(86)，该紧固件(18)固定在外端部分(42)上；
所述第二部分(47)还包括一连接部分(44)，该连接部分(44)具有沿中心轴线(58)从内端部分(38)延伸离开块(48)的第一部分(45)，和相对于中心轴线(58)以一角度在第二部分(47)和外端部分(42)之间延伸的第三部分(49)；所述第二部分(47)从第一部分(45)沿离开中心轴线(58)的方向延伸形成角形弯曲；并且
还包括延伸进入所述另一通道(60)中以与杆(22)接合的接合件(46)，由此防止所述杆(22)相对所述块(48)移动。
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