專利名稱：骨錨固裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于動態(tài)穩(wěn)定骨的骨錨固裝置，尤其是用于動態(tài) 穩(wěn)定脊骨的骨錨固裝置。該骨錨固裝置包括可以連接到由彈性材料制 成的撓性桿的骨錨固元件。為了固定所述桿，設置接合結構，該接合 結構的形狀使得處于固定狀態(tài)的桿上的壓力分布均衡。
背景技術：
EP1 759 646A1公開了 一種用于動態(tài)穩(wěn)定脊骨的脊骨植入物，其 使用由彈性體材料制成的撓性桿。該桿通過鎖定裝置固定在接收部中， 該鎖定裝置利用間接的形狀配合作用(form-fit contribution )通過摩 擦力夾緊所述桿。
EP1 795 134 Al公開了一種與彈性體材料制成的撓性桿一起使用 的多軸螺釘。為了將桿固定或保持在適當?shù)奈恢茫诮邮諚U的接收部 中以及在將桿鎖定在接收部中的鎖定裝置上設置接合結構。該接合結 構包括在各剖面中都具有對稱橫截面的肋或槽。該肋壓在彈性體桿上， 在保持桿的表面結構完整的同時在桿表面形成凹陷。
在一些情況下，尤其是如果高拉力負荷作用在桿上，則必需通過 鎖定裝置在桿上施加高夾緊力以固定該桿。在這種情況下，可能存在 以下風險由于接合結構引起的桿表面磨損增加，局部壓力峰值可能 導致結構損壞。為了避免這種風險，可以減小接合結構的高度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有骨錨固元件和由彈性材料制成的桿 的骨錨固裝置，該骨錨固裝置可以在高負荷條件下使用，尤其是在作 用在桿上的高拉力負荷條件下使用，并且仍然提供桿的安全固定。
所述目的通過根據(jù)權利要求1或17的骨錨固裝置來解決。進一步 的研制結果在從屬權利要求中給出。
所述骨錨固裝置具有以下優(yōu)點優(yōu)化了由接合結構引起的在桿上 的負荷分布，這樣避免了作用在桿表面上某些區(qū)域內(nèi)的壓力峰值并使 壓力分布更均勻。因此，避免了可能引起固定松動的桿表面磨損或破 壞的風險。使用根據(jù)本發(fā)明的骨錨固裝置可以將高軸向力從桿傳遞到 骨錨固裝置而桿不會裂開，并且在重復地固定和松開時，例如在二次 調(diào)整期間，產(chǎn)生盡可能小的磨損。


通過參考以下結合附圖的實施例的詳細描述，本發(fā)明的進一步的 特征和優(yōu)點將變得顯而易見并且將被最好地理解。
圖1示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的骨錨固裝置的分解透視圖。
圖2示出處于組裝狀態(tài)的圖1的骨錨固裝置。
圖3示出根據(jù)圖1的骨錨固裝置的鎖定裝置的透視圖。
圖4示出在包含桿軸線的平面內(nèi)的根據(jù)圖2的骨錨固裝置的剖視圖。
圖5示出圖1的骨錨固元件的側視圖。
圖6示出包含圖5的骨錨固元件的接合結構的放大部分。
圖7示出不帶鎖定元件的根據(jù)圖4的骨錨固裝置的局部剖視圖。
圖8示出作用在傳統(tǒng)骨錨固裝置中的桿上的力的示意圖。
圖9示出作用在根據(jù)第一實施例發(fā)明的骨錨固裝置中的桿和接合
結構上的力的示意圖。
圖10a示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例。
圖10b示出作用在根據(jù)第二實施例的桿上的壓力分布示意圖。
圖11示出處于組裝狀態(tài)下的根據(jù)第三實施例的骨錨固裝置的透視圖。
圖12示出根據(jù)圖11的骨錨固裝置的分解圖。
圖13示出根據(jù)圖12的骨錨固裝置的壓力元件的透視圖。
圖14示出圖13的壓力元件的仰視圖。
圖15示出圖13的壓力元件的俯視圖。
圖16示出處于組裝狀態(tài)下的根據(jù)第四實施例的骨錨固裝置的透
視圖。
圖17示出圖16的骨錨固裝置的分解圖。
圖18示出從根據(jù)圖17的骨錨固裝置的填充件的下側看去的透視圖。 圖19示出圖18的填充件的剖視圖。 圖20示出圖18的填充件的側視圖。 圖21示出根據(jù)圖18的填充件的底視圖，以及 圖22示出根據(jù)圖18的填充件的頂視圖。
具體實施例方式
如圖1至5中所示，根據(jù)第一實施例的骨錨固裝置包括骨錨固元 件1，該骨錨固元件具有帶有骨螺紋的錨桿2、在一端的尖端以及在相 對端的接收部3。接收部3基本為圓柱形并且包括形成兩個自由腿部5、 6的基本為U形的凹槽4。所述腿部上設置有內(nèi)螺紋7。 U形凹槽的底 部形成用于接收桿9的座8。桿9用于連接多個骨錨固元件。為了將 桿9固定在凹槽4中，設置可以擰入腿部5、 6之間的內(nèi)螺釘10形式 的鎖定元件。
桿9由生物相容的彈性材料制成，優(yōu)選由塑料制成。尤其，該材 料是自由變形(free-flowing)材料。例如，桿9由基于聚碳酸酯-聚氨 酯或聚碳酸酯氨基甲酸乙酯(PCU)的彈性體材料制成。
如尤其可以在圖1、 4和5中看出的，在座8的表面上設置有肋狀 突起11。肋狀突起11在與凹槽4的縱向軸線L垂直的方向上延伸。 因此，肋狀突起與桿9的縱向軸線LR垂直地延伸。突起ll的長度使 得突起形成與座8相應的曲率。肋狀突起在與內(nèi)螺紋7相隔一定距離 的位置處終止。肋狀突起11可以在座8表面提供凹陷的槽狀凹槽(未 圖示)的一側或兩側延伸?？晒┻x擇地，可以設置與突起鄰接的座表 面凹陷以允許材料變形進入這些凹陷。
在所示實施例中，兩個肋狀突起11沿桿軸線Lr的方向與座8的 中心相隔一定距離地設置。優(yōu)選地，從座8的外端至肋狀突起11的距 離比肋狀突起11與座8的中心之間的距離小。這意味著肋狀突起設置 在座的外部區(qū)域中。座上的兩個突起足以實現(xiàn)夾緊固定。
待擰入腿部5、 6之間的內(nèi)螺釘IO在其面向桿9的下側10a包括 具有中心腔的環(huán)形肋形式的環(huán)形突起12。如圖4中所示，當環(huán)形突起 12與桿9接觸時，在環(huán)形突起壓在桿上的位置形成兩個接觸區(qū)域12a、 12b。環(huán)形突起12的直徑使得接觸區(qū)域12a、 12b位于相同的位置， 但是是在座8的肋狀突起的接觸區(qū)域lla和lib所處的桿9表面的相 對側。
尤其如圖4和6中所示，肋狀突起11和環(huán)形突起12在包含桿的 縱向軸線LR的平面內(nèi)或者在與縱向軸線LR平行的平面內(nèi)具有不對稱 的橫截面。如圖6中所示，該橫截面基本為三角形，形成具有不同傾 角的第一側面14a和相對的第二側面14b。在所示實施例中，第一側 面14a與座8表面的法線N成大約為10°的角a，而第二側面14b與 座8表面的法線N成大約為35°的角p。也可以是其它角度，只要一 個側面比另一個側面陡a<p，例如oK45。并且a<p。角a優(yōu)選在大于 0。至小于約15°之間。角p優(yōu)選在約30°至約45°之間。如圖6中所示， 肋的邊緣14c是倒圓的。圖1中所示的座8上的第二突起具有相似的 結構，除了第一側面和第二側面的方向是鏡面對稱的之外。這意味著 陡側面14a朝向座的中心C定向，如圖4中所示。
如圖3和4中所示，鎖定裝置的環(huán)形突起12也具有不對稱的橫截 面，該橫截面具有不同傾角的第一側面15a和第二側面15b。陡側面 15a朝向環(huán)的中心，而側面15b向外定向。角a和角p優(yōu)選與肋狀突 起11的相同。
如可以在圖4中看到的，肋狀突起11和環(huán)形突起12的側面的定 向使得陡側面分別指向座和內(nèi)螺釘?shù)闹行?。因此，傾角較小的外側面 分別指向錨固元件或鎖定元件的外部區(qū)域。
骨錨固元件1和內(nèi)螺釘10由生物相容的剛性材料制成，優(yōu)選由金 屬，例如鈦或鈦合金制成。
使用時，首先將至少兩個骨錨固元件擰入相鄰的推骨，例如推骨 的推弓根中。此后，將桿9插入接收部3中直到桿9置于座8中。然 后通過擰入內(nèi)螺釘10將桿鎖定在其位置上。當還沒有擰緊內(nèi)螺釘10
時，仍然可以以無級的方式調(diào)整桿的位置，這是因為桿具有光滑的表
面。調(diào)整完桿的位置之后，擰緊內(nèi)螺釘10直到環(huán)形突起12與桿的表 面接觸。如可以在圖4中看到的，環(huán)形突起的相對部分12a和12b向 下壓入桿的表面中。同樣地，肋狀突起ll從下方壓在桿的表面上。突 起不損害桿表面的完整性。桿開始在所施壓力下變形。這種材料的變 形形成間接的形狀配合連接。直接的摩擦力和間接的形狀配合力的組 合將桿保持在適當?shù)奈恢谩?br> 圖7示出接收部3的帶有座8和突起11的部分和桿9的局部剖視 圖。示出由壓在桿9上的肋狀突起11的壓力產(chǎn)生的凹陷16。當桿9 被固定并且力F作用在桿9的縱向上時，陡側面14a提供阻止桿9的 平移運動的反作用力。陡側面14a提供的反作用力比處于相同局部壓 力下的具有與側面14b相同的傾角的側面提供的反作用力大。
如可以在圖8和9中看到的，相比不對稱的接合結構(圖9)中 的法向力Fw，具有對稱形狀(圖8)的桿的傳統(tǒng)設計中的作用在桿 縱向上的力F的法向力F法向更大。因此，相比如圖9中所示的不對稱 肋的情況，為了固定如圖8中所示的具有對稱肋的桿，需要由鎖定裝 置施加更大的夾緊力。因此，通過接合結構施加在桿上的局部壓力可 以采用不對稱設計的接合結構來減小。
優(yōu)選地，如圖4中所示，在座中僅設置有兩個肋，肋之間的距離 相應于鎖定裝置下表面上的環(huán)形突起的直徑。所述側面的定向是鏡面 對稱的，因此對于作用在桿的一個縱向或相對縱向上的拉力負荷可以 實現(xiàn)上述效果。
圖10a示出沿桿的軸線方向看去的根據(jù)第二實施例的骨錨固裝置 的接收部3的示意圖。該實施例中的肋狀突起ll'關于桿軸線Lr是不
同心的。與桿軸線的距離在半徑I^和R2之間變化，其中R2大于I^。
肋狀突起ll'的高度在座8的底部最小，同時突起ll'的高度沿從座的 中心變化的方向逐漸增大，而后在朝向腿部5、6的方向延伸時又減小。 如可以在圖10b中看到的，這導致作用在桿9上的更均勻的壓力 分布。均勻的壓力分布意味著沒有局部壓力峰值。在該實施例中，肋
狀突起ll'的橫截面在包含桿的縱向軸線的平面內(nèi)可以是對稱或不對 稱的。
圖11至15示出多軸骨錨固裝置形式的本發(fā)明的第三實施例。骨 錨固裝置l'包括多軸骨螺釘形式的骨錨固元件20,骨錨固元件20具 有螺釘元件，該螺釘元件具有帶骨螺紋的錨桿21、在一端的尖端和在 相對端的球形頭部22。用于與擰入工具接合的凹槽23設置在頭部22 上與錨桿相對的一側。
骨錨固元件20進一步包括接收部25和中心軸線C，接收部25 具有第一端26和與第一端相對的第二端27,并且中心軸線C與第一 端和第二端的平面相交。孑L 29與中心軸線C同軸地設置，從第一端 延伸至與第二端間隔一定距離的位置。在第二端27處設置有開口 30 (用虛線示出)，開口 30的直徑比孔29的直徑小。頭部22樞轉地保 持在接收部25中，并且錨桿延伸穿過開口 30。
接收部25進一步具有基本為U形的凹槽31，凹槽31起始于第一 端26并且在第二端27的方向上延伸。通過該U形凹槽形成具有內(nèi)螺 紋34的自由腿部32、 33。
設置具有基本為圓柱形的構造的壓力元件35，該壓力元件35的 外徑僅比孔29的內(nèi)直徑略小，以允許壓力元件35引入接收部的孔29 中并且在軸線方向上運動。壓力元件35在其朝向第二端27的下側上 包括球形凹槽36,球形凹槽36的半徑相應于螺釘元件的球形頭部22 的半徑。壓力元件35在相對側包括橫向于中心軸線C延伸的U形凹 槽37。該凹槽的橫向直徑選擇成使得待接收在接收部25中的桿9可 以插入凹槽37中并且可以在其中被橫向導向。U形凹槽37的深度使 得在桿放置在U形凹槽中的組裝狀態(tài)下，壓力元件不會伸出到桿的上 表面上方。
壓力元件35的U形凹槽的底部形成用于桿9的座38。與第一實 施例相似，座38的表面上設置有兩個肋狀突起39。肋狀突起39在橫 向于U形凹槽37的縱向軸線的方向上延伸，并且因此在橫向于桿9 的縱向軸線Lr的方向上延伸。如可以在圖15中看到的，肋狀突起39
具有不對稱的形狀，其中的陡側面指向壓力元件的中心。壓力元件進
一步包括同軸孔40,以允許用擰入工具接近頭部22的凹槽23。
鎖定元件是與第一實施例一樣的內(nèi)螺釘10，內(nèi)螺釘10在其面向 桿9的側面10a上具有環(huán)形突起12。環(huán)形突起12的尺寸使得突起分 別接觸肋狀突起39的相對側的桿表面。
使用時，可以預先組裝骨錨固元件，即將骨螺釘樞轉地保持在接 收部中，然后插入壓力元件并將壓力元件略微保持在其U形凹槽與接 收部的U形凹槽對準的位置。將骨錨固元件擰入骨中，并且調(diào)整接收 部相對于骨螺釘?shù)慕俏恢?。插入桿9 ，并擰緊內(nèi)螺釘10直到它夾緊桿。 夾緊的作用與第一實施例中的相同。當擰緊內(nèi)螺釘時，內(nèi)螺釘壓在桿 的上表面上并因此將壓力元件向下壓在頭部22上，以鎖定頭部在接收 部中的角位置。
由于桿的鎖定是在不損害桿的整體結構的情況下通過將突起39、 12壓入桿表面中來實現(xiàn)的，因此可以反復鎖定和二次調(diào)節(jié)。
圖16至22示出骨錨固裝置的第四實施例。骨錨固裝置l"與第三 實施例一樣是多軸式的。與第三實施例相同的部件用相同的附圖標記 表示，并且不再對其進行重復描述。第四實施例與第三實施例的區(qū)別 在于鎖定裝置。鎖定裝置IOO是兩件式鎖定裝置，包括填充件101和 內(nèi)螺釘102。圖18至22中詳細地示出該填充件。填充件101具有基 本為正方形的上端105和圓柱形凹槽107，其中上端105具有圓形開 口 106，凹槽107的半徑相應于桿9的半徑。在圓柱形凹槽107的表 面設置有在橫向于圓柱軸線的方向上延伸的兩個肋狀突起108。每個 肋狀突起108都分別不對稱地成形，具有面向填充件中心的第 一陡側 面和背向填充件的第二側面。所述肋狀突起之間的距離相應于壓力元 件35的肋狀突起39的距離。在組裝狀態(tài)下，壓力元件和填充件的肋 狀突起分別位于桿表面的相對側。
填充件進一步包括兩個突起109，當填充件被插入時，這兩個突 起裝配到由內(nèi)螺紋包圍的空間內(nèi)以沿內(nèi)螺紋滑動。
填充件101和壓力元件35的尺寸使得當填充件101壓在桿上時突
起109與壓力元件的上端接觸。
螺釘102包括圓柱形突起(未圖示)，該圓柱形突起在填充件的開 口 106內(nèi)裝配成仍然可以在其中滑動。
使用時，可以預先組裝骨錨固元件、接收部和壓力元件。將骨錨 固元件檸入骨中。然后，插入桿9，并插入包括填充件101和內(nèi)螺釘 102的鎖定裝置。擰緊內(nèi)螺釘，由此將填充件101壓在桿表面上。因 此，桿就被夾緊在壓力元件和填充件之間，并且肋39和肋108形式的 接合結構與前面實施例一樣接合桿表面。通過向下壓填充件，壓力元
件也被向下壓并且將頭部22鎖定在其轉動位置。
可以對上述實施例進行修改?？梢詫⒁粋€實施例的特征與另一個 實施例的特征組合。
肋狀突起的數(shù)量可以變化。同樣，可以設置突起與凹陷的組合。 在這種情況下，有利的是凹陷也具有不對稱的橫截面。這允許突起壓 在桿表面上時被移動的材料變形離開凹陷而產(chǎn)生間接的形狀配合連 接。凹陷可以具有對稱或不對稱的橫截面。如果凹陷也具有不對稱的 橫截面，則可以在保持相同的軸向反作用負荷的同時進一步減小桿的
夾緊力。
桿不是必須具有圓形橫截面，它也可以具有橢圓形、矩形、正方 形或三角形橫截面。
突起和/或凹陷不是必須具有肋狀或槽狀結構，而是可以具有任何 形狀，只要至少突起具有不對稱的橫截面，即具有至少兩個側面，其 中 一個側面比另 一側面陡。
可以以許多已知方式對接收部和壓力元件進行修改。例如，接收 部可以設計成使得骨錨固元件的頭部22可以從底部引入。壓力元件可 以在插入桿時在桿表面上方延伸，并且鎖定裝置10可以是以已知方式 包括定位內(nèi)螺釘和外螺釘?shù)膬杉芥i定裝置。在這種情況下，定位內(nèi) 螺釘具有接合結構。鎖定裝置也可以是外螺母或者可以包括與接收部 的腿部配合的外螺母。
權利要求
1.一種骨錨固裝置，包括錨固元件，該錨固元件具有待錨固在骨或椎骨中的錨桿(2；21)；用于連接至少兩個錨固元件的桿(9)，該桿由彈性材料制成；連接到錨桿的接收部(3；25)，該接收部用于接收桿；用于所述桿并設置在接收部中的座(8；38)，該座具有桿接觸表面；與接收部配合用于將桿固定在座中的鎖定裝置(10；100)，該鎖定裝置包括桿接觸表面；其中座的桿接觸表面和/或鎖定裝置的桿接觸表面包括用于接合桿的接合結構(11，12；39；108)，該接合結構具有不對稱的橫截面。
2. 根據(jù)權利要求l所述的骨錨固裝置，其中接合結構的不對稱橫 截面位于與桿的縱向軸線(LR)平行的平面內(nèi)。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的骨錨固裝置，其中接合結構的不對稱橫截面是三角形的。
4. 根據(jù)權利要求1至3之一所述的骨錨固裝置，其中沿垂直于桿 的縱向軸線的方向看時，接合結構具有第一側面(14a)和與第一側面 相對的第二側面(14b)，第一側面和第二側面具有不同的傾角。
5. 根據(jù)權利要求1至4之一所述的骨錨固裝置，其中接合結構(11 ， 12; 39; 108)是肋狀突起。
6. 根據(jù)權利要求1至5之一所述的骨錨固裝置，其中接合結構包 括與桿接觸表面的中心間隔開的兩個肋狀突起。
7. 根據(jù)權利要求1至6之一所述的骨錨固裝置，其中桿通過鎖定 裝置施加的摩擦力以及借助接合結構接合桿的間接的形狀配合作用而 保持在適當?shù)奈恢谩?br> 8. 根據(jù)權利要求1至7之一所述的骨錨固裝置，其中接收部(3) 固定地連接到錨桿(2)，以便提供單軸骨錨固裝置。
9. 根據(jù)權利要求8所述的骨錨固裝置，其中接收部具有形成兩個 張開的腿部(5, 6)的U形凹槽(4)，并且其中座(8)設置在凹槽 (4)的底部。
10. 根據(jù)權利要求1至7之一所述的骨錨固裝置，其中接收部(25 ) 樞轉地連接到錨桿(21)，以便提供多軸骨錨固裝置。
11. 根據(jù)權利要求IO所述的骨錨固裝置，其中座(38)設置在壓 力元件中，該壓力元件可在接收部(25)中運動，并且如果有壓力施 加在壓力元件上，該壓力元件則鎖定骨錨固元件的角位置。
12. 根據(jù)權利要求1至ll之一所述的骨錨固裝置，其中鎖定裝置 (10)是一件式鎖定裝置，該一件式鎖定裝置在其面向桿的下側具有接合結構(12)。
13. 根據(jù)權利要求1至12之一所述的骨錨固裝置，其中鎖定裝置 (100)是兩件式鎖定裝置，該兩件式鎖定裝置包括定位螺釘(102)和位于定位螺釘和桿之間的填充件(101),接合結構(108)設置在填 充件的下側。
14. 根據(jù)權利要求1至13之一所述的骨錨固裝置，其中桿(9) 由自由變形的材料制成，優(yōu)選由彈性體材料制成。
15. 根據(jù)權利要求1至14之一所述的骨錨固裝置，其中接合結構 包括具有兩個端部和位于所述兩個端部之間的中心的突起(ll')，并 且其中所述突起的高度在長度上變化，以便當突起壓靠在桿上時獲得 均勻的壓力分布。
16. 根據(jù)權利要求15所述的骨錨固裝置，其中突起(ll')包括 位于所述兩個端部之間的中心和包括該中心的部分，并且其中在所述 部分中高度朝著中心減小。
17. —種骨錨固裝置，包括錨固元件，該錨固元件具有待錨固在骨或稚骨中的錨桿(2; 21); 用于連接至少兩個錨固元件的桿(9),該桿由彈性可壓縮材料制成；連接到錨桿的接收部(3; 25),該接收部用于接收桿； 用于所述桿并設置在接收部中的座(8; 38)，該座具有桿接觸表 面；與接收部配合用于將桿固定在座中的鎖定裝置(10; 100)，該鎖 定裝置包括桿接觸表面；其中座的桿接觸表面和/或鎖定裝置的桿接觸表面包括用于接合 桿的接合結構，該接合結構包括具有兩個端部并且在所述兩個端部之 間在長度上延伸的突起(ll'),并且其中突起的高度在長度上變化， 以便當突起壓靠在桿(9)上時獲得均勻的壓力分布。
18.根據(jù)權利要求17所述的骨錨固裝置，其中突起(ll')包括 位于所述兩個端部之間的中心和包括該中心的部分，并且其中在所述 部分中高度朝著中心減小。
全文摘要
提供了一種骨錨固裝置，該骨錨固裝置包括錨固元件，該錨固元件具有待錨固在骨或椎骨中的錨桿(2)；用于連接至少兩個錨固元件桿(9)，該桿由彈性材料制成；連接到錨桿(2)的接收部(3)，該接收部用于接收桿；用于所述桿并設置在接收部中的座(8)，該座具有桿接觸表面；與接收部配合用于將桿固定在座中的鎖定裝置(10)，該鎖定裝置包括桿接觸表面，其中座的桿接觸表面和/或鎖定裝置的桿接觸表面包括用于接合桿的接合結構(11，12)，該接合結構具有不對稱的橫截面。
文檔編號A61B17/70GK101347351SQ20081013363
公開日2009年1月21日 申請日期2008年7月16日 優(yōu)先權日2007年7月20日
發(fā)明者L·比德曼, S·弗洛伊迪格, W·馬蒂斯 申請人:比德曼莫泰赫有限公司