CN101185587A - 骨锚固装置 - Google Patents

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Abstract

一种骨锚固装置，具有：待锚固在骨或椎骨中的锚杆(2、102、202)、头部(3、103、203)以及接纳头部(3、103、203)的接收部(4)，接收部(4)用于将锚杆(2、102、202)连接到一杆。锚杆(2、102、202)和头部(3、103、203)是独立的部件。头部(3、103、203)具有内表面为圆柱形的孔(31、131)、设在内表面上的环形凹槽(34、134、234)、以及至少一个从头部(3、103、203)的内表面向外表面(30、130、230)延伸的狭槽(35、135、235)。锚杆(2、102、202)具有用于锚固在骨或椎骨中的第一部分(21、121、221)以及与自由端(27、127、227)相邻且具有圆柱形外表面的第二部分(23、123、223)。在所述圆柱形外表面上设置突出物(7、107)，当锚杆(2、102、202)的圆柱形第二部分(23、123、223)插入头部的孔(31、131、231)中时，所述突出物与头部(3、103、203)的环形凹槽(34、134、234)接合。

Description

骨锚固装置
技术领域
本发明涉及一种骨锚固装置，更具体地涉及一种包括形成为独立部件的锚杆和头部的多轴骨锚固装置。
背景技术
US6,835,196B2描述了一种用于连接螺钉和杆的锚固元件。该螺钉的锚杆和头部形成为独立部件。头部成形为球的一部分，其可枢转地保持在接收部中。在一个例子中，锚杆的端部具有圆柱形形状，头部设有一狭槽并具有一圆柱形孔，锚杆的圆柱形端部插入该圆柱形孔中。
US2005/0049588A1公开了一种用于连接脊柱固定杆的多轴骨螺钉。骨螺钉锚杆的一端具有截头圆锥形锁位(capture)结构，该结构在远离锚杆螺纹端的方向上沿直径分叉。卡环具有圆锥形的中心孔，该中心孔与锚杆圆锥形表面匹配以用于接纳锚杆。锚杆相对于接收部的角定向由作用在锚杆端部上的脊柱固定杆固定。
US2006/0036252A1公开了一种具有螺纹杆的多轴螺钉，该螺纹杆用于将螺钉固定到骨上。螺纹杆的一端具有颠倒的渐缩头部，其朝向螺纹杆渐缩并从扩大的中部远离螺纹杆。具有比该中部小的开口的球形转环咬合在头部上以可旋转地接合该螺纹杆。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有形成为独立部件的锚杆和头部的骨锚固装置，它允许在锚杆和头部的装配期间进行方便且可靠的操作，并在装配后将锚杆牢固地锁定在头部中。进一步地，提供一种具有可变性的模块化系统。
所述目的通过如权利要求1所述的骨锚固装置来实现。
本发明的进一步改进在从属权利要求中说明。
因为锚杆和头部形成为独立部件，所以在骨锚固装置的使用中可以根据应用选择合适的锚杆，并且该合适的锚杆可以与头部连接以形成骨锚固装置。尤其，可以提供不同长度的锚杆与头部结合，从而可以降低库存费用。
锚杆端部的圆柱形状与头部中的圆柱形孔配合，使得锚杆能够方便且可靠地插入头部。设在头部中的至少一个狭槽为头部提供了一定的挠性，使得容易的插入被进一步改进。装配期间突出物与相应凹槽的接合致使锚杆在装配好的状态下牢固地保持在头部中。
附图说明
本发明的进一步特征和优点将在参考附图进行的实施例描述中体现。
图1是根据第一实施例的骨锚固装置在装配好的状态下的透视图；
图2是图1的骨锚固装置的分解图；
图3是图1的骨锚固装置的截面图；
图4a-4c是第一实施例的锚杆(图4a)、头部(图4b)和卡环(图4c)的图示；
图5是用于图示根据第一实施例的骨锚固装置的装配的透视图；
图6是第二实施例的锚杆和头部的透视图；
图7是图6的实施例的分解图；
图8是图6所示实施例的上部在装配好的状态下的截面图；
图9是第二实施例的锚杆和头部的分解图；
图10是第三实施例的分解图；以及
图11是第三实施例的上部在装配好的状态下的截面图。
具体实施方式
第一实施例
将参考图1至4描述第一实施例。如图2的分解图中可看到的，第一实施例的骨锚固元件1包括锚杆2、与锚杆2分开设置的头部3、接收部4和压力元件5。此外，在第一实施例中还设有环7，这将在下面作详细描述。
如图4a中可看到的，锚杆2包括尖端20、设有骨螺纹22的第一部分21、以及与自由端27相邻且与尖端20相对的具有圆柱形表面的第二部分23。第二部分23具有基本上平滑的表面。此外，在第二部分23的外表面设有周向凹槽24。第二部分23的自由端27具有斜切形状(beveled shape)，从而直径朝向自由端27渐缩。
如图3中可看到的，锚杆2进一步设有同轴孔25。孔25在自由端27开口并延伸至距尖端20预定距离处。侧通孔26可设置在第一部分21中，从孔25延伸到第一部分的外表面。通孔26可以布置在螺纹牙顶之间的骨螺纹22的基部中。例如，孔25和通孔26允许引入骨接合剂，以加强锚杆2在骨中的固定。锚杆的自由端27进一步包括用于与拧入工具接合的凹口。
头部3具有基本为套管状的形状并具有第一端32和第二端33。外表面30成形为球形的一部分。圆柱形孔31从第一端32到第二端33延伸穿过头部。周向凹槽34大致设置在圆柱形孔31的中央。如图3和4b中可看到的，凹槽34具有基本为矩形的横截面。
此外，在头部3中设有从第一端32延伸到第二端33的纵向狭槽35。尽管在该实施例中只示出了一个从第一端32延伸到第二端33的狭槽35，但是该狭槽并不是必须从第一端32连续延伸到第二端33。可以设置一个从第一端32或第二端33延伸到距相应的另一端预定距离处的狭槽。作为选择，例如，可以设置多个交替地从第一端32延伸到距第二端33预定距离处和从第二端33延伸到距第一端32预定距离处的狭槽。头部3中的狭槽用于为头部3提供弹性，从而能够插入略大尺寸的锚杆，这将在下面进行描述，以及用于在用固定元件最终锁定之后提供牢固的夹持。
环7设置成具有间隙70并具有基本为环形的卡环，如图4C中可看到的。环7具有基本为矩形的横截面，并且成形为使得其能够装配在锚杆2的第二部分23上的凹槽24中和头部3的圆柱形孔31中的凹槽34中。由于间隙70的存在，使得环7具有一定的弹性，即它的直径可以增大和减小一定的量。
如图2和3中可看到的，接收部4具有基本为圆柱形的形状并具有第一端40、第二端41和纵向轴线Z。同轴孔42从第一端40到第二端41延伸穿过接收部4。纵向孔42的形状朝向第一端40渐缩，从而形成用于容纳头部3的外表面30的座43。例如，所述座可以具有球形形状、锥形形状或其它渐缩的形状。此外，在接收部4中邻近第二端41形成基本为U形的凹口44，从而形成两个自由支腿45和46，这两个自由支腿45和46形成与孔42基本垂直地延伸的槽道，用于接纳杆60。在自由支腿45、46的内表面上邻近第二端41设有用于拧入固定元件61的内螺纹47，固定元件61用于将杆60固定在U形凹口中。在该实施例中，内螺纹47设计成平螺纹，具有与纵向轴线垂直地布置的螺纹面(thread flanks)。不过，螺纹可以具有任何其它适合的螺纹形状。
进一步地，如图2所示，压力元件5具有基本为圆柱形的形状并且其尺寸设定为使其可以插入接收部4的同轴孔42中并在其中可滑动地被导向。在压力元件5的上侧具有凹口52，凹口52成形为空心圆柱体的一部分，其直径基本上与接收部4的U形凹口44底部的直径相应。在压力元件5的下侧51上设置有成形为空心球的一部分的凹口(未图示)，其直径与头部3的外直径相应。为了能够导入拧入工具，在压力元件5中设有与其圆柱体轴线同轴的孔53。如图1中可看到的，在使用中压力元件5放置在纵向孔42中，以便成形为空心圆柱体的一部分的凹口52与U形凹口44对准。
现在将参考图5描述第一实施例的骨锚固装置1的操作。
在操作中，首先可以通过与拧入工具接合，将锚杆2拧入骨和椎骨中。
可以在预装配状态下提供接收部4、头部3、环7和压力元件5。在预装配状态下，将环7插入头部3的圆柱形孔31中，使得该环搁置在环形凹槽34中。进一步地，将头部3放置在接收部4的纵向孔42中，使得头部搁置在座43上并相对于接收部4保持可枢转。将压力元件5放置在接收部4的纵向孔42中，使得下侧51上的凹口面向头部3的外表面30，并且使得成形为空心圆柱体的一部分的凹口52与U形凹口44对准。在该装配状态下，由于间隙70提供的挠性，环7仍然可以张开使得其直径变大。进一步地，由于狭槽35的存在，头部3仍然可以张开使得其直径变大。
随后通过将锚杆2的第二部分23导入头部3的圆柱形孔31中，可以使接收部4、头部3、环7和压力元件5的组件与锚杆2连接。锚杆2的上自由端27的斜切形状有助于插入。在插入期间，头部3和环7由锚杆的第二部分23略微胀大，直到环7咬合到锚杆第二部分23的凹槽24中。在该状态下，环7搁置在锚杆2端部的凹槽24中和头部3的凹槽34中。如此，通过环7形锁合(form-locking)接合在头部中的凹槽34中，避免了锚杆2又从头部3缩回。
锚杆2的第二部分23的圆柱形状使锚杆2能够轻松和方便地插入头部3。布置在锚杆2上凹槽24中的环7所形成的突出物使锚杆2能够通过形锁合牢固地固定到头部3。
锚杆2插入头部3后，锚杆2相对于接收部4的圆柱体轴线Z的角定向仍然可以变化。随后在操作中可以将一杆放置在U形凹口44中，使该杆搁置在压力元件5的成形为空心圆柱体的一部分的凹口52中。固定元件可以通过与内螺纹47的配合拧入支腿45、46之间。该固定元件对杆施加压力，杆又对压力元件5施加压力。于是，压力元件5压在头部3上，并且头部3相对于接收部4的角定向由此被固定。进一步地，因为头部3压靠在形成为渐缩形状的座43上，所以头部3被略微挤压，进一步加强了锚杆2与头部3的连接。
头部3中的狭槽为头部3提供了一定的弹性。因此，具有略大尺寸的第二部分23的锚杆2可以连接到头部3。进一步地，固定元件被紧固时，这种弹性将锚杆2牢固地夹紧在头部3中。
上面已经描述，锚杆2在与头部3连接之前首先拧入骨或椎骨中。作为选择，锚杆2可以首先与头部3和接收部连接，以便锚固元件处于预装配状态下，此后可以通过引导拧入工具穿过接收部4的纵向孔42和压力元件5的孔53进入锚杆2纵向孔25中的结构中，而将锚杆2拧入骨或椎骨中。如此确保了可变性。
第二实施例
下面将参考图6至9描述第二实施例。第二实施例与第一实施例的不同之处在于锚杆和头部的结构。接收部4和压力元件5与第一实施例的相同，将不再描述。图6至9中省略了接收部4和压力元件5。
根据第二实施例的锚杆102包括设有骨螺纹122的第一部分121和具有圆柱形外表面和第一直径的第二部分123，其中该外表面基本上平滑。如图8和9中可看到的，锚杆102不像第一实施例中的锚杆那样具有纵向孔。与拧入工具接合的凹口126设置在自由端127。与第一实施例中的一样，锚杆102的自由端127具有斜切形状以方便锚杆102插入头部103。
第二部分123上形成有周向延伸的突出物107。该突出物107与第二部分123整体形成。
与第一实施例相似，头部103具有基本为套管形的形状。外表面130成形为球形的一部分，并设有圆柱形孔131。大致在圆柱形孔131的中央设有周向凹槽134。
进一步地，头部103中设有多个纵向狭槽135，它们交替地从第一端132延伸至距第二端133预定距离处和从第二端133延伸至距第一端132预定距离处。狭槽135的这种结构为头部132在第一端132的区域中和在第二端133的区域中提供了均匀的挠性。
第二实施例的操作与第一实施例的相似。当锚杆102的自由端127插入头部103的圆柱形孔131时，由于圆形突出物107的引入，头部103的直径变大。当突出物107到达圆柱形孔131中的环形凹槽134时，头部103弹性收缩，同时突出物107搁置在凹槽134中，从而防止了锚杆102从圆柱形孔131缩回。整个骨锚固装置装配好后，由压力元件5传递的压力进一步加强了锚杆102在头部103中的固定，这与第一实施例相似。
根据第一实施例，从锚杆2的第二部分23的圆柱形外表面突出的突出物由放置在锚杆2中的凹槽24中的环7形成。类似地，在第二实施例中，从锚杆102的第二部分123的圆柱形外表面突出的突出物由与第二部分123整体形成的圆形突出物107形成。这两种情况下，由于第二部分23、123外表面的圆柱形状，使得锚杆2、102能轻松且方便地插入头部3、103的圆柱形孔31、131中。此外，这两种情况下，借助于从第二部分23、123外表面突出的突出物7、107与头部3、103中设置的凹槽34、134的接合，锚杆2、102被固定，防止了非预期的缩回。狭槽35、135为相应的头部3、103提供挠性，这使插入更加方便。
第三实施例
第三实施例示于图10和11。第三实施例与第一和第二实施例的不同之处在于头部和压力元件的结构。其它结构与第一和第二实施例的相似，将不再描述。
第一和第二实施例的骨锚固装置提供了锚杆2、102和接收部4的所谓的多轴连接。相反，根据第三实施例的骨锚固装置在锚杆202和接收部4之间提供单轴连接。锚杆202的结构与第一实施例中的锚杆2相似，具有第一部分221、与自由端227相邻且带有凹槽224的圆柱形第二部分223，但是没有纵向孔和通孔。
如图10中可看到的，在第三实施例中，头部和压力元件不构造成独立的部件，而是整体地形成头部203。头部203具有基本为圆柱形的形状，具有圆柱形外表面230，该外表面230的尺寸设定为使其能够插入接收部4的纵向孔42。在第一端203a，头部203的外径渐缩成球形。相对的第二端203b与第一实施例中的压力元件5的上侧50相似地形成，即在第二端203b形成有圆柱形凹口252。多个狭槽235从第一端203a延伸到距第二端203b预定距离处。狭槽235用于为头部203提供挠性。此外作为选择，可以只设置一个狭槽235。
头部203具有圆柱形孔231和环形凹槽234，这与第一实施例中的头部3相似。
第三实施例的装配与第一实施例的相似。在操作中，将头部203插入接收部4的纵向孔42。将卡环7置于第二部分223上的凹槽224中。随后，将锚杆202的圆柱形第二部分223插入头部203的圆柱形孔231，同时由于狭槽235提供的挠性，头部203略微扩大。插入锚杆202，直到卡环7面对头部203中设置的环形凹槽234，随后由于头部203的挠性，卡环7与凹槽234接合。如此，避免了锚杆202又从头部203缩回。
杆60插入后，插入固定元件61，从而将杆60锁定在接收部4中。在固定元件61的紧固期间，压力作用在头部203的第二端203b上。头部203压向接收部4的第一端40。由于纵向孔42的渐缩形状和头部203中设置的狭槽235，头部203被挤压，从而将锚杆202牢固地锁定在头部203中。
在可选的操作方式中，可以首先将卡环置于头部203的环形凹槽234中，而后可以插入锚杆202。
进一步的改进
在多轴骨锚固装置的进一步改进中，锚杆与第一实施例的锚杆2相似，在第二部分23的圆柱形外表面上设有凹槽24。与第一实施例不同，省略了环7，而是在圆柱形孔31中整体形成直径相比圆柱形孔31减小的环形突出物，以此代替头部3的圆柱形孔31中的环形凹槽34。当锚杆2插入圆柱形孔31时，该环形突出物与锚杆2的凹槽24接合。
因此，可以得到如上述关于第一和第二实施例描述的相似连接。这种结构也可以应用于第三实施例中的单轴连接。
可以考虑使第一和第三实施例中的环7形成设置在孔31、231的圆柱形内表面上的一突出物。由环7形成的突出物与锚杆2、202上设置的凹槽24、224接合。
与设置在头部中的凹槽配合的第二实施例的突出物107的结构可以应用于第三实施例的单轴连接。
尽管在已经描述的实施例中，多轴骨锚固装置中杆的锁定和锚杆的角定向是由单个固定元件来实现的，但是也可以提供两个固定元件用于分别固定杆和头部。作为选择，固定元件可以由旋在接收部的自由支腿外螺纹上的外螺母形成。
在上述实施例中，压力元件在上表面具有凹槽。然而，也可以提供具有平整上表面的压力元件。
还可以有进一步的改进。例如，根据第二实施例的头部的特征可以与根据第一实施例的锚杆结合，反之亦然。
可以提供带有或不带有同轴孔以及带有不同类型的骨螺纹的不同类型的锚杆，从而形成一个模块化系统。在这种系统中，还可以设置钩子。进一步地，可以提供不同类型的头部，它们可以根据相应的应用与锚杆结合。这样，就可以提供在应用中呈现可变性的模块化系统。

Claims (16)

1.一种骨锚固装置，具有：
待锚固在骨或椎骨中的锚杆(2、102、202)、头部(3、103、203)以及接纳头部(3、103、203)的接收部(4)，接收部(4)用于将锚杆(2、102、202)连接到一杆，
锚杆(2、102、202)和头部(3、103、203)是独立的部件，
头部(3、103、203)具有内表面为圆柱形的孔(31、131)、设在内表面上的环形凹槽(34、134、234)、以及至少一个从头部(3、103、203)的内表面向外表面(30、130、230)延伸的狭槽(35、135、235)，并且
锚杆(2、102、202)具有用于锚固在骨或椎骨中的第一部分(21、121、221)以及与自由端(27、127、227)相邻且具有圆柱形外表面的第二部分(23、123、223)，其中在所述圆柱形外表面上设置突出物(7、107)，当锚杆(2、102、202)的圆柱形第二部分(23、123、223)插入头部的孔(31、131、231)中时，所述突出物与头部(3、103、203)的环形凹槽(34、134、234)接合。
2.如权利要求1所述的骨锚固装置，其中锚杆(2、102、202)的圆柱形外表面上的突出物(7、107)为环形。
3.如权利要求1或2所述的骨锚固装置，其中突出物(107)与锚杆(2、102、202)的圆柱形第二部分(123)形成整体。
4.如权利要求1或2所述的骨锚固装置，其中突出物(7)由一环形成，所述环布置在第二部分(23、223)的圆柱形外表面上设置的环形凹槽(24、224)中。
5.一种骨锚固装置，具有：
待锚固在骨或椎骨中的锚杆(2、202)、头部(3、103、203)以及接纳头部(3、103、203)的接收部(4)，接收部(4)用于将锚杆(2、202)连接到一杆，
锚杆(2、202)和头部(3、103、203)是独立的部件，
头部(3、103、203)具有内表面为圆柱形的孔(31、131、231)、设在内表面上的突出物(7)、以及至少一个从头部(3、103、203)的内表面向外表面(30、130、230)延伸的狭槽(35、135、235)，并且
锚杆(2、202)具有用于锚固在骨或椎骨中的第一部分(21、221)以及与自由端(27、227)相邻且具有圆柱形外表面的第二部分(23、223)，其中在所述圆柱形外表面上设置环形凹槽(24、224)，当锚杆(2、202)的圆柱形第二部分(23、223)插入头部(3、103、203)的孔(31、131、231)中时，所述环形凹槽与头部的突出物(7)接合。
6.如权利要求5所述的骨锚固装置，其中在头部(3、103、203)的圆柱形内表面上的突出物(7)为环形。
7.如权利要求5或6所述的骨锚固装置，其中突出物与头部形成整体。
8.如权利要求5或6所述的骨锚固装置，其中突出物由一环(7)形成，所述环(7)布置在头部中的孔(31、131、231)的圆柱形内表面上设置的环形凹槽(34、134、234)中。
9.如权利要求1至8之一所述的骨锚固装置，其中头部(30、130)的外表面基本成形为球形的一部分。
10.如权利要求1至9之一所述的骨锚固装置，其中孔(31、131、231)从第一端(32、132、203a)至第二端(33、133、203b)贯穿头部(3、103、203)
11.如权利要求1至10之一所述的骨锚固装置，其中所述至少一个狭槽(35、135)从头部(3、103)的第一端(32、132)延伸到第二端(33、133)。
12.如权利要求1至11之一所述的骨锚固装置，其中在头部(103)内设置多个狭槽(135)，所述狭槽交替地从第一端(132)延伸至距第二端(133)预定距离处和从第二端(133)延伸至距第一端(132)预定距离处。
13.如权利要求1至12之一所述的骨锚固装置，其中纵向孔(42)从第一端(40)至第二端(41)穿过接收部，并且该纵向孔邻近第二端(41)具有渐缩形状，形成用于容纳头部(3、103、203)的座(43)。
14.如权利要求1至13之一所述的骨锚固装置，其中一压力元件布置在纵向孔(42)中，用于固定锚杆(2)相对于接收部(4)的角定向。
15.如权利要求1至14之一所述的骨锚固装置，其中接收部(4)中形成U形凹口(44)，该U形凹口邻近第一端(40)并且与纵向孔(42)基本上垂直地延伸，从而形成两个自由支腿(45、46)，所述支腿构成用于接收杆的槽道。
16.一种包括如权利要求1至15之一所述的骨锚固装置的模块化系统，其中设置有多个不同的锚杆(2、102、202)和/或多个不同的头部(3、103、203)。
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