具有可旋转连接器的脊柱固定装置的制作方法

1.本发明涉及一种用于包括颈椎、胸椎、腰椎、骨盆和后颅外科手术在内的脊柱外科手术的脊柱固定装置，例如椎弓根螺钉。具体而言，本发明涉及一种固定装置(例如椎弓根螺钉、侧块螺钉、骨盆螺栓、颅骨固定装置)，该固定装置具有主杆紧固元件，该主杆紧固元件可旋转地连接至具有孔口的第二杆紧固元件，使得两个杆可安装到单个装置上，并且可对杆相对于彼此的位置进行调节。
2.这允许将主杆紧固在多轴平面内，并将副杆紧固在单轴平面内。这种布置形式允许最高程度的生物力学稳定性，同时提供必要水平的患者安全性和外科医生偏好。本发明的布置形式允许将主杆和副杆通过所述装置附着至单个骨固定点。
3.在本说明书中，术语椎弓根螺钉、固定装置、脊柱植入物均可互换使用，以便说明本发明。本发明可用于整个脊柱、骨盆和颅骨，还可用于对植入物的尺寸进行修改。


背景技术：

4.椎弓根螺钉和紧固杆用于脊柱融合和脊柱固定，以在脊柱愈合时为融合增加额外的支撑和强度。这也是出于各种原因以及外科医生的偏好使用的，即，每当需要在脊柱中进行刚性固定时即可使用。根据诊断和外科医生的偏好，可将椎弓根螺钉置于需要融合或稳定的脊柱节段中。在更现代的时代，这种使用方式已被推广为包括骨盆和颅骨仪器。使用杆来连接螺钉，这能防止移动并实现固定，无论是针对骨融合、外伤、还是肿瘤。诊断背后的病因可能是退行性疾病、畸形、创伤或肿瘤。
5.典型的椎弓根螺钉的头部(连接构件)可形成为u形或郁金香形元件，杆放置在其中。然后在郁金香形元件的顶部拧紧止动螺钉，以将杆紧固到椎弓根螺钉上。使用两根平行的杆来额外支撑椎骨通常是有益的。在现代脊柱外科手术中，即，在矫形手术、肿瘤手术、创伤手术或翻修手术中，有多种原因需要额外的固定杆。
6.此外，传统的椎弓根螺钉布置形式中的刚性/稳定性不足导致骨融合不能愈合(假关节病)，需要进行翻修手术，给患者带来不适，或者导致硬件故障。已经进行了多种尝试来构造能同时连接至两个杆的椎弓根螺钉。例如，picetti的第2004/0111088号美国专利申请公告公开了一种双头椎弓根螺钉，该双头椎弓根螺钉具有单个头部，该头部具有用于连接的多个杆的多个通道。这种方案和其它类似方案的问题在于，根据头部的形状，两个杆必须始终处于彼此固定的位置。由于头部中的通道是固定的，因此没有调节所述杆相对于彼此的位置或角度的余地。此外，螺钉的固定位置不允许螺钉和杆在脊柱弯曲和伸展期间移动。这可能给患者带来不适。这也可能成为手术中的一个问题，因为它减少了外科医生进行植入的选择，并且可能与患者的外科解剖结构不相容。
7.还开发了具有可调节的可枢转头部的椎弓根螺钉，例如在erbulut等人的第10,188,431号美国专利中所示的椎弓根螺钉。但是这种装置中的头部仅围绕将头部紧固到螺钉上的柱所限定的水平轴线枢转。这个角度并不理想，因为螺钉头的上角因其突出的性质会在移动期间对患者造成刺激。此外，根据外科医生和螺钉的位置，外科医生很难达到第二
头部所处的角度。也就是说，由于第二头部相对于主头部的角度(或没有角度)，这可能造成所述上角会挤压重要的神经元的问题。
8.在上述的两个例子中，有一些设计特征不便于使用，并且不能保证术中安全性。固定装置与不同患者的外科解剖结构相符合的机会最多也是很低的。同时，除了主杆和副杆郁金香元件的取向角度问题之外，神经损伤的可能性很高。
9.在simonson的第5,643,263号美国专利中公开的连接组件已经用于将杆连接至具有可调角度的椎弓根螺钉。这已被证明在实际应用中非常有用，并且希望有一种具有这种角度可调性以及一次连接两个杆的能力的系统。


技术实现要素：

10.因此，本发明的目的是提供一种椎弓根螺钉，该椎弓根螺钉允许将两个杆连接到单个螺钉上，其中用于杆的连接器可相对于彼此旋转，并且连接器以确保手术效率、患者舒适性和安全性的最佳角度设置。
11.这些和其它目的是通过一种用于将稳定杆紧固到脊柱节段或骨盆/颅骨上的椎弓根螺钉实现的，该椎弓根螺钉包括被配置成用于紧固到骨头上的螺纹轴以及连接至螺纹轴的第一杆联接头，该第一杆联接头具有侧壁和用于接收杆的腔体。所述螺纹轴具有纵向轴线，并且，在第一杆联接头的中性位置，第一杆联接头围绕纵向轴线对称地延伸。所述腔体朝第一杆联接头的顶部敞开，并且在顶部处具有螺纹，止动螺钉被旋入该螺纹中，以遮盖所述腔体并将所述杆固定在所述腔体中。第二杆联接头围绕旋转轴线可旋转地连接至第一杆联接头。在第一杆联接头处于中性位置时，第二杆联接头的旋转轴线处于不垂直于螺钉的纵向轴线的角度α，从而第二杆联接头朝第一杆联接头倾斜，而不是完全平行地设置。最佳倾斜角度优选偏离垂直线5至15度，或者偏离纵向轴线70至85度。通过使第二杆联接头朝第一杆联接头倾斜，外科医生在手术过程中更容易接近第二杆联接头。与平行布置形式相比，在倾斜的杆联接头到达脊柱上方时，外科医生更容易接近倾斜的杆联接头。这导致更高效、更有效且更安全的手术。
12.此外，本发明允许通过传统的多轴顶部加载式开口郁金香形(连接器)紧固主杆，并允许通过附接的可旋转封闭单轴孔口型连接器紧固副杆。在此优选实施例中，第一杆联接头连接至螺纹轴，从而至少在该杆被布置好时能够多轴运动。在第一杆联接头中可设置锁定板，从而将所述杆插入在腔体中并将止动螺钉拧紧到所述杆中会推动所述杆抵靠锁定板，并且在螺钉拧紧之后防止第一杆联接头的任何轴向移动，从而将第一联接头锁定在中性位置。为了实现这一点，所述螺纹轴具有球形连接器，并且所述第一杆联接头具有用于接收该球形连接器的凹窝，以将第一杆联接头以多轴方式连接至螺纹轴。在将止动螺钉向下拧紧在杆上时，锁定板然后会压靠在球形连接器上，以防止在止动螺钉被完全拧紧时第一杆联接头围绕球形连接器的任何运动。在第2017/0020573号美国专利申请公告中公开了适当的球形连接器/锁定板布置形式的一个例子，该专利申请的公开内容通过引用结合在此。
13.在一个实施例中，第二杆联接头由连接板和c形杆保持元件形成，该c形杆保持元件具有用于所述杆的腔体和用于止动螺钉的孔口。该c形杆保持元件固定地附接到连接板上。所述连接板可旋转地连接至第一杆联接头的一侧，并具有与第一杆联接头上的凹槽或纹理表面相配合的凹槽或纹理表面，从而在所述杆被穿过c形保持元件插入并且所述止动
螺钉被拧紧在孔口中时，所述杆将具有带槽表面的连接板压靠在第一杆联接头的带槽表面上，以防止第二杆联接头相对于第一杆联接头旋转，并将这些杆联接头固定就位。
14.本发明的一个优点是，主多轴联接头可用于将第一杆与所有其它固定点依次头尾紧固。然后，可通过围绕固定轴线旋转来操纵第二单轴联接头，以使副杆在重要的神经元周围逐个螺钉地安全“穿过”连接器。这将是脊柱外科医生使用的标准技术，用于增加副杆补充装置的支撑；目前还不能实现这一点，因为需要以多轴方式同时放下两根杆。
15.本发明的优点在于，在放置杆的过程中，两个杆联接头均可调节，并且在止动螺钉被拧紧之后仍然是不动的。本发明允许使用具有两个可调连接器的单个螺杆轴，而在过去，必须在远处沿着杆单独附接第二个连接器。第二杆联接头相对于第一杆联接头的特定角度允许更安全、更高效地放置杆和拧紧止动螺钉，因为外科医生更容易接近它们。
附图说明
16.通过下文的详述并结合附图，本发明的其它目的和特点将变得更加明显。但是应理解，附图仅是示例性的，不是对本发明的限制。
17.在所有附图中，相似的附图标记表示相似的元件：
18.图1示出了本发明的脊柱固定装置；
19.图2示出了连接第一杆联接头和第二杆联接头的连接板的侧视图；
20.图3示出了连接板的前视图；
21.图4示出了连接板的后视图；和
22.图5示出了使用中的脊柱固定装置的横截面图，其中杆穿过该装置。
具体实施方式
23.现在请详细参考附图，图1示出了本发明的椎弓根螺钉10。椎弓根螺钉10由具有用于附接至骨头的螺旋螺纹12的轴11、第一杆联接头20和第二杆联接头50组成。第一杆联接头20是开口连接器的形式，具有侧壁22、用于接收杆的腔体21、以及顶部附近的用于接收止动螺钉的螺纹23。轴11具有贯穿其中的纵向轴线a。第二杆联接头50连接至第一杆联接头20，该第二杆联接头50通过连接板60连接至第一杆联接头50的连接段27。连接板60被连接成能够相对于连接段27围绕旋转轴线r自由旋转。旋转轴线r不垂直于纵向轴线a，而是被设置成与轴线a成大约83度的角度α，或者优选与轴线a成70-85度。c形杆保持架51固定连接至连接板60，并与连接板60一起形成第二杆联接头50，使得第二杆联接头50能够相对于第一杆联接头20旋转。第二杆联接头50具有可在其中紧固第二杆的腔体52以及用于止动螺钉的孔，以将第二杆紧固到第二杆联接头50上。
24.图2-4示出了连接板60的内部结构。该结构与在第5,643,263号美国专利中所用的结构相同，该专利的公开内容通过引用结合在此。
25.连接板60具有前侧62和后侧66，前侧62具有用于接收杆的接合槽64，后侧66具有可变角度的带槽表面72。在连接板60的中部设有开口68，用于将连接板60连接至第一杆联接头。第一杆联接头20具有连接段27，该连接段27具有面向可变角度的带槽表面72的相同或相似的可变角度的带槽表面28，从而在两个表面28、72彼此压靠时，由于表面彼此的摩擦接触，会防止一个部件相对于另一个部件旋转。
26.在图5中以截面图示出了完全组装好的椎弓根螺钉10。在此，第一杆联接头的内部示出了在腔体21的底部中设有锁定板25。锁定板25抵接设置在凹窝29中的轴11的球头13，并允许第一联接头20相对于轴11的多轴运动。锁定板25可由弹簧(未示出)保持就位。在将止动螺钉40拧紧在第一杆联接头20的螺纹23中时，杆28被向下压到锁定板25上，然后锁定板25压靠在球头13上，并防止第一杆联接头20相对于轴11的任何轴向运动。在完全拧紧止动螺钉40时，第一杆联接头20在中性位置锁定到轴11上，在该中性位置，第一杆联接头20围绕轴11的纵向轴线对称地延伸。
27.第二杆联接头50经由轴元件29通过保持板60连接至第一杆联接头20的保持元件27，该轴元件29穿过保持板60中的孔68，并允许保持板60在不受应力时相对于保持元件27围绕旋转轴线r自由旋转。在第一杆联接头20的中性位置，第二杆联接头50的旋转轴线r不垂直于轴11的纵向轴线a，而是与轴线a成70-85度之间的角度α倾斜地延伸。旋转轴线r的优选角度α相对于纵向轴线a大约为83度，或者偏离垂直线7度。
28.在第二杆联接头50的腔体51中设有第二杆55，并且第二杆55被止动螺钉58保持就位，该止动螺钉58穿过保持元件51中的孔56。在拧紧止动螺钉58时，具有可变的带槽表面72的保持板60压靠保持元件27，并且防止第二杆联接头50相对于第一杆联接头20的任何进一步旋转。因此，在拧紧两个止动螺钉时，杆联接头被固定就位，并且不允许相对运动。与主止动螺钉(止动螺钉40)类似，止动螺钉58被以自上而下的方式加载。止动螺钉58也稍稍向后朝主止动螺钉倾斜，以允许安全地紧固到杆55上。这使得在这个动作中所需的压力是安全的，并且指向背离重要的神经元的方向。
29.虽然在上文中仅说明并示出了本发明的一些特定实施例，但是显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，能够做出各种变化和修改。