CN1345205A - 连接脊柱杆的横向连接器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种横向连接器(10)以连接第一和第二脊柱固定杆或其它细长的固定件(12;14)。横向连接器(10)包括一个凸状件(16),一个凹状件(18),和一个锁定件(20)。凸状件(16)本体具有与容纳固定件(12;14)之一的侧端相连的连接件(22)(如钩子),以及中间端上的突出部分(24)。突出部分(24)包括由侧壁和中间壁(34;36)确定的凹槽(32)。凹状件(18)本体带有与容纳另一个固定件(12;14)的侧端相连的连接件(26),和一个空腔(28),它带有用于容纳凸状件突出部分(24)的中间端上的孔(30)。锁定件(20)固定空腔内凸状件突出部分的位置和定向以便调节第一和第二固定件(12;14)之间的不同间距和定向。锁定件(20)与突出部分(24)的凹槽(32)的中间壁配合以防凸状件和凹状件相脱离。凸状件(16)可以做成两个部件的组件,其中该两部件可相对彼此转动以调节杆的收拢或分离。
Description
本发明涉及一种根据权利要求1定义的连接第一和第二细长的脊柱固定件的横向连接器。
经常需要外科治疗脊柱疾病，如脊柱侧凸。已经公开了很多用于脊柱连接和固定的系统。这些系统通常包括一对细长件，一般地是杆或板，沿脊柱放置。为了简单起见，“杆”这个词都被用于指任何细长件。每一个杆被附着于带各种辅助装置的脊柱。这些辅助装置可包括，但不限于，椎骨神经基底螺钉，板，横向工作钩，层下钩，椎骨神经基底钩和其它类似装置。
众所周知，双杆组件的力量和稳定性可通过使用带十字撑条两个杆或基本上水平延伸至跨过脊柱杆纵轴线的横向连接器而增大。当两个杆被在几何形状上对准时是横向连接器使用的最简单的情况。具体地，两杆相互平行，即：在内侧横向方向无靠拢或分离；两杆相对于冠状平面(在前后方向看)具有一样的方位，即：从侧视看杆是共面的；并且两杆之间距离都相同。
由于各种因素，两杆很少在临床上三维几何校准。有几种方法来处理几何定位的偏差。首先，一个或两个杆弯曲以适合横向连接器。然而，任何一个杆的弯曲能对固定脊柱产生不利影响并包含临床效果。另外，弯曲也能对杆的机械性能产生不利的影响。横向连接器也能被弯曲以便对杆的定位干扰减少到最小程度。正象杆弯曲的情况，横向连接器的机械性能可以被妥善处理。
具有一些可调节能力的横向连接器已经被设计以适合几何校准的偏离。然而，多数是多件系统，在外科环境中很难装配和使用。美国专利号5,980,523公开一种多件横向连接器用于脊柱杆，它能调节杆的收拢或分离。然而，外科医生可能意外拆卸连接器。即使是单件设计的也不允许调整来补偿全部三个方式，其中可能有偏离几何校准：收拢或分离，非共面杆，以及杆间距的可变性。例如：美国专利号5,947,966公开了一种连接相邻脊柱杆的装置。在一个实施例中，该装置包括两个部件，相对可以运动以适合不同的杆间距。一个部件上的销子接合另一个部件上的槽以临时连接两个部件，从而防止外科医生分离两个部件。因为销子的尺寸正好适合槽，因此，没有可能销子横向运动到槽的纵轴。因此，在’966中公开的装置不能适合非共面轴或调节杆的收扰和分离。
因此，需要一种改进的横向连接器以连接脊柱杆。
本发明涉及一种横向连接器用以连接具有不用三维定位的第一和第二细长脊柱固定元件。该横向连接器包括一个凸状件，一个凹状件和一个锁定件并可由任何合适的材料制成，如钛，钛合金或不锈钢。凸状件包括一个带侧端和中间端的本体，一个与侧端有关并使其构造和尺寸加工成容纳一个固定件，一个中间端上的突出部分。突出部分本体包括一个具有侧壁和中间壁确定的凹槽。凹状体本体包括一个具有侧端和中间端，与侧端有关的并且构造和尺寸能容纳一个固定件的部件，一个中间端上带孔的空腔；其构造和尺寸能容纳凸状件突出部分。锁定件将凸状件突出部分位置和方位固定在空腔内以适合第一和第二固定件之间的不同间距和定位。锁定件与凹槽的中间壁互相作用以限制凸状件突出部分在空腔内的移动，从而防止凸状件和凹状件的脱离。
锁定件最好包括凹状件本体内的一个螺纹孔以及以丝扣拧入螺纹孔内的定位螺钉。该螺钉有一端容纳工具以转动定位螺钉和另一端接触突出部分以将该突出部分压靠在空腔上。凹槽可以有一个宽度宽于定位螺钉的另一端以使突出部分在空腔内转动。在一个典型的实施例中，突出部分基本上呈圆柱形，具有一个半径，凹槽有一个弧形上表面带另一个半径。第一个半径大于第二个半径，并且定位螺钉的另一端伸入凹槽以限制突出部分在空腔内转动。定位螺钉可以是一个有螺纹的圆柱体，在定位螺钉的另一端过渡到尖形。
凸状件本体可包括一个连接部端子，它具有侧端带凸状件连接件，一个中间连接部，它具有一个中间端带凸状件的突出部分以及一个侧端接合连接部端子的中间端和锁定元件以使连接部端子固定到中间连接部上。连接部端子的中间端最好包括一个构造表面，中间连接部的侧端最好包括另一个构造表面以配合第一个构造表面。第一个构造表面可相对于第二个构造表面转动以适合第一和第二杆之间的收拢和分离。第一和第二构造表面的合适例子包括径向或星形研磨图案(Star-grindpattern)。
锁定元件最好包括一个贯穿连接部端子中间端的孔，另一个孔穿过中间连接部的侧端对准第一个孔，有头螺钉可以插进第一和第二个孔。有头螺钉另一端可带一个扣环以防有头螺钉从第二个孔脱落。该扣环可包括一个弹性部件，它在有头螺钉插入第二个孔时向内弯曲，一且弹性件通过第二个孔内的环时它向外弯曲。弹性件最好包括带凸缘和多个槽口的有头螺钉端面。
如果杆用作细长的固定件，那么凸状件的连接元件最好包括一个钩子，凹状槽的连接件最好包括一个钩子。每个凸状件和凹状件的侧端可包括一个螺纹孔和一个夹紧螺钉拧进各自的螺纹孔内以将固定件紧固在各自的钩子上。当横向连接器被固定在固定件上时，固定件最好夹在各自夹紧螺钉的锥形另一端和邻近各自钩子尖部的区域之间。
本发明优选的特点被披露在附图中，其中，同类参考符号在全部几个视图中指同类构件，并且其中：
图1示出了根据本发明每端附有细长固定件的横向连接件的顶视图。
图2示出了无固定件横向连接件的底视图。
图3示出了带一个附着固定件的横向连接件的剖面图。
图4示出了凸状件一个具体装置部分的透视图。
图5示出了凸状件图4沿5-5线的剖面图。
图6示出了横向连接件凹状件的透视图。
图7示出了凹状件的侧视图。
图8示出了带有部分剖面图凸状件连接部端子的侧视图。
图9示出了凸状件中间连接部的剖面图；和，
图10示出了用于连接连接部端子和中间联接部的有头螺栓的透视图。
图1示出了根据本发明用于联接一个第一细长脊柱固定件12和一个第二细长脊柱固定件14的横向连接器10。横向连接器10可以用任何一般在矫形应用中使用的合适材料制成，如，钛、钛合金或不锈钢。如果横向连接器10由金属材料制成，最好与固定件12、14是同一种金属材料以避免(混合金属)电化锈蚀。第一和第二固定件12、14可以是圆柱杆、钜形杆、板、或任何其它适合脊柱结合的装置。在使用中，第一固定件12沿脊柱的一侧延伸，第二固定件14沿脊柱的另一侧延伸。各种附着装置如钩、螺钉和夹具可用于将第一和第二固定件12、14附着于脊柱。
横向连接器10包括凸状件16，凹状件18和锁定件20。凸状件16本体在横向端带有连接元件22用以接收第一固定件12，突出部分24从本体中间端延伸出。凹状件18本身在横向端带有连接元件26用以接收第二固定件14，在本体中间端上的空腔28具有孔30(图6和图7)用以接纳突出部分24。锁定件20确保突出部分24在空腔28内。空腔28内接纳的突出部分24可以调节以提供第一和第二固定件12和14间不同的间距。这种特点使横向连接器能容易地调节以适应不同病人的骨胳和用于脊柱的不同部分。例如，腰椎一般大于胸椎。因此，腰区内固定件间的距离将大于胸区内的固定件间的距离。因为滑入空腔28的突出部分的长度可以被改变，因此，横向连接器可被调节用于不同的脊柱区域而不用弯曲固定件或横跨连接器10。为了进一步增加横向连接器10的可调节性，凹状件18，空腔28和突出部分24可被制成不同尺寸。
突出部分24可在空腔28内转动以提供第一固定件12相对于冠状平面的角方位与第二固定件14相对于冠状平面的角方位之间的差异。具体地，第一固定件12具有纵轴L1，它以α1角相对于AP1线运动，AP1线垂直于C平面；第二固定件14具有纵轴L2，它以α2角相对于AP2线运动，AP2线也垂直于平面C，该平面将整体分成前后两半。因为凸出部分24可在空腔28内转动，横向连接器可被用于这样的情况：，α1不同于α2，无需弯曲固定件或横向连接器10。
如图3、4和5所看到，突出部分24基本上象圆柱形状，包括由侧壁和中间壁34和36限定的凹槽32。如下面更详细地说明，凹槽32的中间壁36形成顶住锁定件20的制动销以限制突出部分24在空腔28内的移动，以防止凸状件16和凹状件18的分离。只要在突出部分24完全从空腔28移走前中间壁36接触锁定件20并且突出部分24可在空腔28内转动，凹槽32可制成多种不同的形态(如，平坦的平面表面)。图4、5和9示出了凹槽32的典型实施例。由角β1限定的凹槽32的上表面部分具有相对于由β角限定区域外半径γ的缩减的半径γ2。半径γ2和弧形表面38可用多种不同技术制造。例如，他们可由切销，球磨或其它研磨工艺。
如前所说明，锁定件20确保突出部分24在空腔28内。图1、3、6和7示出了件20包括凹状件18内的螺纹孔42和定位螺丝44。定位螺丝拧入螺纹孔42，另一端46压住突出部分24以夹住它顶在空腔28的壁上。在一个典型实施例中，定位螺丝44包括带螺纹的圆柱体47，它在另一端46过渡到一个尖端。定位螺丝44的首端48具有适当形状的尺寸的孔50(或切口)以接纳外科仪器如改锥以转动定位螺丝44。
还是如前所说明，突出部分24可以在空腔28内转动以提供第一和第二固定件12、14的不同定位。可能转动的度数由凹槽32和定位螺丝44的几何形状确定。具体地，突出部分24可在凹槽32内转动直到定位螺丝44接合凹槽32的边缘。对于图4和图5中所示的实施例，θ角，包括β角的区域和弧形表面38，确定了突出部分24直到定位螺丝44接合凹槽32(它具更大的半径γ1)时可能转动的量。
总之，凹槽32和锁定件20互相作用以调节非共面杆和杆的间距。当锁定件20包括定位螺丝44，定位螺丝44可以在两个基本位置。在夹住的位置，定位螺丝44被拧入螺纹孔42以便另一端46顶压凹槽32以使突出部分24夹靠在空腔28的壁上。在非夹住的位置上。允许突出部分24在空腔28内运动。该运动受限制于定位螺丝44和凹槽32边界之间的接触。在一个实施例中，定位螺丝可完全被移出螺纹孔42，因此，使突出部分24完全离开空腔28并使凸状件和凹状件16、18相脱离。在另一个实施例中，定位螺丝44“被打桩”以便没有增加扭钜定位螺丝就不能离开螺纹孔42。一种能这样做的方法是用机械方法使螺纹孔42的第一个螺纹变形，使定位螺丝44不能通过损坏的螺纹而被拧开。还应注意的是取决于定位螺丝44和中间壁36的相对几何形状，无论定位螺丝是否被打桩，即使没有完全从螺纹孔42上移去定位螺丝44，凸状件和凹状件的脱离仍然是可能的。
图1，8和9示出了凸状件16本体作为一个两件组件的典型实施例，它包括一个连接部端子52，一个中间连接部54和一个锁定件56以使两部分夹紧。连接部端子52的侧端具有凸状件连接单元22；中间连接部54具有一个中间部端子带突出部分24和一个侧端58，它啮合连接部端子52的中间端60。连接部端子52的中间端60包括第一个构造平面62，它以以下方式与中间连接部54的侧端58的第二构造表面64相配合：第一个构造表面62相对于第二个构造表面64可以转动以适合第一和第二固定单元件12和14之间的收拢和分离。第一和第二构造表面62、64被提供以许多齿，如径向或星形研磨图案(Star-grind pattern)，以便有助于连接部端子52保持在所需要的角方位。锁定件56包括一个第一孔66穿入连接端52的中间端60；一个第二孔68穿过侧面端58。第一和第二孔66、68对准以便有头螺钉70可以被插入进去。
参见图8-10，有头螺钉70具有第一端72带有孔口74以容纳工具转动有头螺钉70，还具有第二孔76带扣环78以防有头螺钉70从第一和第二孔66、68中脱离。扣环78具有槽80，它使扣环向内弯曲从而被插入穿过第二孔68内的环82。一旦扣环78被插过环82，扣环78向外弯回以便有头螺钉70不能完全拧出第一和第二孔66和68。有头螺钉70的本体84具有螺纹86与第二孔68壁上的螺纹88咬合。
连接元件22、26的结构将取决于固定单元件12、14。例如，如果杆12、14是细长板，那么连接元件22、26的构造和尺寸就得做成能接纳细长的板。这种构造以及适合其它类型的固定件构造在本技术中是众所周知的。如固定件12、14是如图所示的圆柱形杆，那么连接件22、26每个包括一个钩90。凸状件和凹状件16、18的侧面端每一个包括一个螺纹孔92和一个螺纹孔92内拧紧的夹紧螺钉94以将第一和第二固定件12、14夹紧在钩90上。
如图2和3看到的，每个夹紧螺钉94具有一个第一端96带槽口98以容纳工具来转动夹紧螺钉94，一个有螺纹的圆柱形第一本体部分100，和一个锥形第二本体部分102。每个钩90包括端头部分104和弯曲部分106。弯曲部分106的曲率半径大于固定件12、14的半径γ1。结果，钩90和固定件12、14之间仅在接近端部104的区域接触。并且，夹紧螺钉94与固定件12、14之间仅在圆锥形第二本体部分102接触。因此，固定件12、14被夹在锥形第二本体102和接近端部部分104的区域之间。
尽管以上进行了本发明的各种说明，应当明确的是各种特点可单独使用或联合使用。
因此，本发明将不限于这里描述的具体优选实施例。
此外，应明确的是：对于本发明所属技术领域内的熟练人员来说，在本发明范围内可能发生变化和更改。相应地，本技术领域内熟练人员从此处的公开容易得到的有利更改且在本发明范围和精神内的将被列为本发明的更多的实施例。本发明的范围相应地规定在所附的 中。
Claims (19)
1.一种横向连接器(10)，用以联接具有不同定向的第一和第二细长脊柱固定件(12；14)，该横向连接器(10)包括：
A)一个凸状件(16)，包括一个带侧端和中间端的本体，一个与
侧端相关、其构造和尺寸制得可容纳固定件(12；14)之一的连接件(22)和一个在中间端的突出部分(24)，该突出部分(24)包括一个本体，该本体带有一个由侧壁和中间壁(34；36)限定的凹槽(32)；
B)一个凹状件(18)，该凹状件包括一个带侧端和中间端的本体，一个与侧端相关、其构造和尺寸制得可容纳固定件(12；14)之一的连接件(26)和一个在中间端带孔(30)、其构造和尺寸制得可容纳凸状件突出部分(24)的一部分的空腔(28)；
C)一个锁定件(20)，用以在空腔(28)内固定凸状件突出部分的位置和定向，以便适合第一和第二固定件(12；14)之间的间距和定向，其中，锁定件(20)与凹槽(32)中间壁(36)的相互作用限制凸状件突出部分在空腔(28)内的移动，从而防止凸状件与凹状件(16；18)的脱离。
2.根据权利要求1所述的横向连接器，其特征在于锁定件(20)包括：
A)凹状件(18)本体内的一个螺纹孔；和
B)拧入螺纹孔(42)的定位螺钉(44)，其具有第一端(48)用以容纳一个工具以旋转定位螺钉(44)，以及第二端(46)，可接触突出部分(24)以将突出部分(24)压靠空腔(28)。
3.根据权利要求2所述的横向连接器，其特征在于：凹槽(32)的宽度比定位螺钉(44)的第二端(46)的宽度宽，以便使突出部分(24)可在空腔(28)内转动。
4.根据权利要求3所述的横向连接器，其特征在于：突出部分(24)基本呈圆柱形，具有第一半径，凹槽(32)具有弯曲上表面，带较小的第二半径，其中定位螺钉(44)的第二端(46)伸入凹槽(32)以限制突出部分(24)在空腔(28)内的转动。
5.根据权利要求2所述的横向连接器，其特征在于：定位螺钉(44)包括一个在定位螺钉(44)的第二端(46)过渡成尖端的螺纹柱状体(47)。
6.根据权利要求1所述的横向连接器，其特征在于凸状件本体包括：
A)一个连接部端子(52)，该连接部端子具有带凸状件的连接件(22)的一个侧端和一个中间端；
B)一个中间连接部(54)，该中间连接部具有带凸状件(16)的突出部分(24)的一个中间端和一个接合连接部端子(52)的中间端的侧端；和
C)一个锁定件(56)，用以将连接部端子(52)固定在中间连接部(54)上。
7.根据权利要求6所述的横向连接器，其特征在于：
A)连接部端子(52)的中间端(60)包括一个第一构造表面(62)；
B)中间连接部(54)的侧端(58)包括一个与第一构造表面(62)相配合的第二构造表面；和
C)第一构造表面(62)可相对第二构造表面(64)转动以适合第一和第二固定件(12；14)之间的收拢或偏离。
8.根据权利要求7所述的横向连接器，其特征在于第一和第二构造表面(62；64)包括星形研磨图案(Star-grind pattern)。
9.根据权利要求7所述的横向连接器，其特征在于锁定件(56)包括：
A)一个穿过连接部端子(52)中间端(60)的第一孔(66)；
B)一个穿过中间连接部(54)侧端(58)与第一孔(66)对准的第二孔(68)；和
C)一个可插入第一和第二孔(66；68)的有头螺钉(70)。
10.根据权利要求9所述的横向连接器，其特征在于：有头螺钉(70)具有第一端(72)以容纳工具来转动有头螺钉(70)和带有扣环(78)的第二端(76)以防有头螺钉(70)从第二孔(68)脱落。
11.根据权利要求10所述的横向连接器，其特征在于：有头螺钉(70)本体(84)，具有螺纹(86)具第二孔(66)带有螺纹以拧入有头螺钉(70)。
12.根据权利要求10所述的横向连接器，其特征在于：第二孔(66)包括一个环(82)，扣环(78)包括一个弹性件，当有头螺钉(70)穿入第二孔(66)时弹性件向内弯曲；一旦弹性件通过环(82)，弹性件向外弯曲以防有头螺钉(70)脱落。
13.根据权利要求12所述的横向连接器，其特征在于：弹性件包括带凸缘和多个槽口的有头螺钉(70)的一端。
14.根据权利要求1所述的横向连接器，其特征在于：凸状件的连接件(22)包括钩(90)；凹状件的连接件(26)包括钩(90)。
15.根据权利要求14所述的横向连接器，其特征在于：凸状件(16)的侧端和凹状件(18)的侧端每一个包括一个螺纹孔(92)和一个拧入各自螺纹孔(92)将固定件(12；14)固定在凸状件和凹状件(16；18)各自的钩(90)上的夹紧螺钉(94)。
16.根据权利要求15所述的横向连接器，其特征在于：每个夹紧螺钉(94)具有第一端(96)以容纳工具来转动夹紧螺钉(94)，一个带有螺纹的圆柱形第一本体部分(100)，和锥形第二本体部分(102)。
17.根据权利要求16所述的横向连接器，其特征在于：凸状件(16)的钩(90)和凹状件(18)的钩(90)每个都包括尖端(104)和弯曲部分(106)，该弯曲部分的曲率半径大于固定件(12；14)的曲率半径。
18.根据权利要求17所述的横向连接器，其特征在于：当横向连接器(10)被固定到固定件(12；14)时，固定件(12；14)被夹紧在各自夹紧螺钉(94)的锥形第二本体部分(102)与各自的钩(90)邻近尖部(104)的区域之间。
19.根据权利要求1所述的横向连接器，其特征在于：横向连接器(10)由钛，钛合金或不锈钢制成。
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