CN101416901B - 用于脊柱稳定的杆组件和模块化杆系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于脊柱稳定的杆组件，该杆组件包括：挠性管状元件(2，2′)，其具有第一端部(2a)和第二端部(2b)；连接到第二端部(2b)的适配器(5)，所述适配器(5)具有接合结构(10，6)以用于连接到脊柱稳定装置的其它杆部分或其它杆组件，其中所述适配器(5)的至少一部分(5a)延伸到第二端部(2b)之中或之上；延伸穿过所述管状元件的纵向芯(8)，所述芯具有延伸穿过第一端部(2a)的至少一部分的第一端以及延伸到所述适配器的所述至少一部分(5a)中并且可在其中自由地移动的第二端(9)。

Description

用于脊柱稳定的杆组件和模块化杆系统
技术领域
本发明涉及一种用于脊柱稳定的杆组件，该杆组件包括挠性管状元件、布置在所述挠性管状元件内的芯以及在挠性管状元件的至少一侧的适配器。所述适配器允许所述管状元件连接到脊柱稳定装置的其它杆部分或其它杆组件。所述芯的至少一端可自由地移动。它延伸到所述适配器的一部分中，所述部分自身延伸到所述管状元件中，因此提供了紧凑设计。本发明进一步涉及一种用于脊柱稳定的模块化杆系统。
背景技术
WO03/047442A1描述了一种用于脊柱稳定的减震元件，该减震元件包括外部弹簧、内部弹簧和在外部和内部弹簧两侧的适配件。内部弹簧在两侧抵靠适配器的末端，因此在一端不能自由地移动。
US2005/0085815A1描述了一种包括芯的脊柱稳定杆，所述芯容纳在挠性管状杆中，并且沿轴向方向具有公差。
US2007/0049937A1描述了一种脊柱稳定杆，该脊柱稳定杆包括挠性管状部分、在所述挠性管状部分的两侧的刚性端部以及延伸穿过所述挠性部分和所述刚性端部的至少一部分的芯。所述芯在一侧可以被固定并且在另一侧可自由地移动。
US2005/0154390A1描述了一种挠性元件，该挠性元件可以包括芯和可连接到所述挠性元件的每一端的两个杆状适配器。所述芯并不延伸到所述适配器中。
图1示出脊柱以及锚固在例如椎骨101的椎弓根中的骨锚固元件100的示意图。通常骨锚固元件通过在某种程度上可以是刚性的(直的或弯的)或挠性的脊柱稳定杆被连接。可以看出，在两个骨锚固元件之间由所述杆桥接的距离在较高的胸区大约为25-30mm量级，在中腰区减小为20-25mm，直到在低腰区减小为大约10-15mm。在特定临床应用中必须以不同的方式来稳定脊柱的不同部分，例如必须在不同位置使用刚性以及挠性稳定件。甚至在脊柱的不同位置(例如在右侧和左侧)可能必须使用具有不同的挠性程度的挠性稳定件。鉴于脊柱的低腰部或脊柱的颈部中的锚固元件之间的小距离，稳定杆或杆部件的紧凑形状和小尺寸变得必要。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于脊柱稳定的杆组件，所述杆组件可以以模块化方式使用以允许简单和多用途地使用。此外，目的是提供一种具有小尺寸的杆组件。最后，应当提供一种用于脊柱稳定的模块化杆系统。
根据本发明的杆组件和根据本发明的模块化杆系统实现了所述目的。
本发明的优点在于：可以以形成挠性杆部分的挠性管状元件和适配器的各种组合预组装所述杆组件，以便将它与其它杆组件或与刚性杆部件连接。该模块化设计使得能够以最适合患者的特定临床要求的方式治疗脊柱病症。
由于所述紧凑设计，所以可以在脊柱的所有区域中，即还在所使用的骨锚固元件彼此距离非常小的那些区域，例如下腰区或颈区中使用所述杆组件。
附图说明
从实施例的结合附图的详细描述中，本发明的进一步的特征和优点将变得显而易见。在附图中：
图1示出脊柱的示意图。
图2示出杆组件的沿杆轴线的截面图。
图3a示出杆组件的沿图2中所示的线A-A的截面图。
图3b示出根据图1的杆组件的元件的透视图。
图4示出图2的杆组件的侧视图。
图5示出图2的杆组件的透视分解图。
图6示出杆组件的管状元件的第二实施例。
图7a-7c示出待与根据图6的管状元件一起使用的适配器的改进型式。
图8示出杆组件的第三实施例。
图9示出待与图8的杆组件一起使用的两个适配器的透视图。
图10a-10d示出待与根据本发明的杆组件一起使用的刚性杆适配器的各种实施例。
图11a-11c示出杆组件和适配器的各种组合。
具体实施方式
如图2-5中所示，根据第一实施例的杆组件包括管状元件2，所述管状元件具有第一端部2a和与第一端部相对的第二端部2b。在所示实施例中，管状元件的内径从第一端部2a到第二端部2b是恒定的。管状元件的外径在第一和第二端部中比在所述端部之间的部分中小。管状元件包括挠性部分，所述挠性部分为管状元件提供弯曲和压缩弹性。
优选地，挠性部分由以螺旋形方式在管状元件2的长度上延伸的凹槽3形成。凹槽3为管状元件2提供压缩和弯曲弹性。螺旋形凹槽3的尺寸和螺距以及管状元件2的壁厚使得能够获得预期的弹性。凹槽3不需要具有连续的螺旋形状，它也可以以阶梯方式形成，包括平行于管状元件的纵向方向的部分。螺旋的螺距可以沿长度变化。
优选地，管状元件由具有形状记忆效应和超弹性的形状记忆合金形成。特别地，管状元件由镍钛合金(例如镍钛诺)制成。
杆组件进一步包括连接到第一端部2a的第一适配器4和连接到第二端部2b的第二适配器5。特别如图2中所示，第一适配器4包括连接到管状元件2的第一端部2a的第一部分4a和与第一部分4a相对的第二部分4b，第二部分4b用于与脊柱稳定装置的另外的元件连接。第一部分4a的外径大致对应于管状元件2的第一端部2a的内径。如图5中所示，第一适配器的第一部分4a具有多边形(例如八边形)的外表面。第二部分4b具有构造用于与另外的元件接合的外表面，在所示实施例中，第二部分包括螺纹6。第一部分4a和第二部分4b由环形肩部4c彼此分隔，所述环形肩部的外径对应于第一端部2a的外径。第一适配器4进一步包括从其第一端到其第二端延伸穿过其中的同轴孔7。
第一适配器4优选地由生物相容金属(例如钛)制成。在组装状态下，第一适配器4借助于压配合连接而连接到管状元件的第一端部2a。第一适配器的第一部分4a的外表面的多边形形状形成的连接是形锁合(form-locking)或形状配合连接(positive-fit connection)与摩擦连接的组合。根据连接的预期强度选择八边形的类型。特别地，如果管状元件包括镍钛诺，压配合连接可以在管状元件处于冷却状态时建立，其中材料主要处于马氏体状态。材料在马氏体状态下比在奥氏体状态下更容易变形。因此，适配器的多边形形状可以形成形状配合连接，原因在于它使管状元件的端部的内壁变形。而且，在马氏体状态下减小了用于组装的力。
杆组件1进一步包括芯8，在所示实施例中，所述芯具有圆柱形形状和直径，所述直径使得所述芯可以借助于压配合连接而连接到第一适配器4。芯8因此固定地连接到第一适配器4，从而连接到管状元件2的第一端部2a。所述芯从第一适配器4的末端大致延伸到第二端部2b的末端。因此，所述芯完全穿过管状元件2的弹性部分。芯8的长度使得在管状元件2的完全压缩状态下自由端不应当抵靠第二适配器5。芯的自由端9未被固定并且因此可在管状元件2内自由地移动。芯8优选地由形状记忆合金制成，所述形状记忆合金例如镍钛合金，所述镍钛合金例如镍钛诺。特别地，所述芯可以是镍钛诺金属丝。
在图2和5中可以看到，第二适配器5具有第一部分5a和第二部分5b。第一部分5a的外径大致对应于管状元件的第二端部2b的内径，并且在该实施例中第一部分5a具有多边形形状。第二部分5b的外径对应于管状元件的第二部分2b的外径。第二部分5b包括用于与骨稳定装置的另外的元件接合的结构。在所示实施例中，第二部分5b包括用于与螺纹杆部件或适配器连接的螺纹孔10。第二适配器5进一步包括从第一部分5a的自由端延伸到螺纹孔10的底部的同轴孔11。同轴孔11的内径大于芯8的外径。当第二适配器5连接到管状元件2时，芯8延伸穿过孔11的一部分。
第二适配器5由生物相容材料(例如钛)制成。
特别在图2和3b中可以看出，套筒12布置在第二适配器的第一部分5a和芯8之间。套筒12具有第一部分12a，该第一部分12a借助于压配合连接而连接到第二适配器的第一部分5a。那意味着套筒12在第一部分12a中的外径大致与同轴孔11的内径相同。第一部分12a的末端邻接孔11的末端。第二部分12b的直径稍小于管状元件的内径。套筒的内径稍大于芯8的外径，使得芯8可以在套筒内滑动。套筒的长度使得在挠曲期间，所述芯不会滑出套筒。套筒由便于芯8滑动的材料制成。所述套筒例如可以由聚醚醚酮(PEEK)、碳纤维增强聚醚醚酮(CFR PEEK)、聚四氟乙烯(PTFE)或适合于支承的其它生物相容材料制成。也可以使用用于提高支承性能的生物相容涂层。
芯8用于加强弹性管状元件。例如，若没有芯8，管状元件2会在某些负荷条件下受到弯折。芯8防止这样的弯折。
杆组件的元件的尺寸、材料和性质选择成使得特定的杆组件在适配器的弹性和设计方面具有特定的预期特性。
由于芯8应当在一侧可自由地移动，因此必须设置用于芯移动的空间。通过将芯的可移动端布置在第二适配器的至少一部分中可以减小杆组件的总长度。而且，可以减小杆组件的挠性部分的长度。这使得可以在例如脊柱的低腰部使用它。
可以有所述实施例的各种改进型式。图6示出第二实施例，其中管状元件2′具有端部2a′和2b′，所述端部的外径与挠性部分的外径相同。例如管状元件2′可以具有5.5mm的外径，而第一实施例的管状元件2可以是挠性部分的外径为7.5mm，并且端部的外径为5mm。
图7a-7c示出适配器的各种改进型式。适配器5′属于第二适配器5的类型。用相同的附图标记指示相同的部件。适配器5′包括用于与骨稳定装置的另外的部件连接的螺纹孔10。适配器的第一部分5a′可以以各种方式成形。图7a示出带有平直边缘的四边形的外表面，图7b示出八边形外表面，而图7c示出圆柱形外表面。第一部分的外表面的形状选择成通过形锁合(或形状配合)与摩擦配合连接的组合获得预期的连接强度。第二部分5b′的外径对应于管状元件的第二部分2b′的外径。
图8示出图6的管状元件2′，并且在两侧带有适配器。适配器5′对应于图7a-7c中所示的适配器之一，并且适配器4对应于图2-5中所示的适配器。
图9示出类似于适配器5、5′类型的适配器和类似于适配器4类型的适配器。在图9中可以看出，适配器4的外螺纹6可以与适配器5的螺纹孔10的内螺纹接合。这允许将几个杆组件组合到骨稳定装置。特别地，这允许提供一定长度的脊柱稳定杆，所述脊柱稳定杆具有不同挠性性质的不同部分，所述挠性性质对应于各个杆组件的挠性性质。
图10a-10d示出各种刚性杆部分20、21、22和23，每个杆部分在一端具有螺纹孔20a、21a、22a和23a，并且在相对端具有带螺纹的突出部20b、21b、22b和23b。刚性杆部分可以具有如图10a-10c中所示的不同长度或者可以具有如图10d中所示的曲率。螺纹孔20a-23a与杆组件的第一适配器的螺纹6接合，并且带螺纹的突出部20b-23b与第二适配器5的螺纹孔10接合。刚性杆部分由生物相容材料(例如钛或不锈钢)制成。
图11a-11c示出由前面所述的几个元件组成的不同脊柱稳定杆的例子。图11a示出在组装之前的脊柱稳定装置，该脊柱稳定装置包括刚性杆部分23、特定长度和特定弹性的杆组件1、另一刚性杆部分20和第二杆组件1′，所述第二杆组件可以具有不同于第一杆组件的特性。在稳定装置的末端设有圆盖25，该圆盖与杆组件的末端接合。当然，端盖的其它设计是可以的。图11b示出处于组装状态的图11a的骨稳定装置。图11c示出的骨稳定装置类似于图11a和11b所示的骨稳定装置。唯一的区别在于使用杆组件1″代替第二杆组件1′，所述杆组件1″具有比第一杆组件1小的外径，从而它与刚性杆部分20的表面齐平。
可以有进一步的改进型式。可以使用其它的连接，例如压配合连接来代替杆组件和刚性杆部分之间的螺纹连接。在进一步的改进型式中，适配器具有一个在管状元件的端部上延伸并且例如借助于压配合连接固定到该管状元件的端部的部分。不同实施例的各种元件可以彼此组合。
芯8可以具有非圆形横截面，例如矩形横截面，从而以定向方式提供增强的硬度。此外，芯8可以由除了形状记忆合金之外的材料制成。例如，所述芯可以由生物相容塑料材料制成。
在使用中，提供各种外径、各种弹性或挠性性质、各种长度和各种连接方式的一组杆组件。进一步地，提供一组不同类型的适配器和不同长度和/或曲率的刚性杆部分。杆组件、适配器和刚性杆部分形成模块化杆系统。外科医生可以从该模块化系统中选择合适的元件以将这些元件组合到脊柱稳定杆，所述脊柱稳定杆可以连接到如图1中所示的骨锚固元件。特别地，考虑到不同的解剖学状况，例如在脊柱的左侧或右侧或者在脊柱的不同区域，可以通过选择和组合合适的元件进行校正。

Claims (22)

1.一种模块化的杆系统，包括：用于脊柱稳定的至少一个第一杆组件，以及脊柱稳定装置的杆部分或另一杆组件，该第一杆组件包括：
挠性管状元件(2，2′)，其具有第一端部(2a)和第二端部(2b)；
连接到第二端部(2b)的适配器(5)，所述适配器(5)具有接合结构(10)以用于连接到所述杆部分或所述另一杆组件，所述接合结构(10)包括：在所述适配器的与第二端部(2b)相对的一侧处的螺纹连接部分，该螺纹连接部分在所述第一杆组件和所述杆部分或所述另一杆组件之间，其中所述适配器(5)的至少一部分(5a)延伸到第二端部(2b)之中或之上；
延伸穿过所述管状元件的纵向芯(8)，所述芯(8)具有延伸穿过第一端部(2a)的至少一部分的第一端以及延伸到所述适配器(5)的所述至少一部分(5a)中并且可在其中自由地移动的第二端(9)。
2.根据权利要求1所述的模块化的杆系统，其中所述适配器(5)的所述至少一部分(5a)是管状部分。
3.根据权利要求1或2所述的模块化的杆系统，其中围绕所述芯的第二端(9)设有套筒(12)以便于所述芯的第二端(9)的滑动。
4.根据权利要求3所述的模块化的杆系统，其中所述套筒包括聚醚醚酮(PEEK)或碳纤维增强聚醚醚酮(CFR PEEK)。
5.根据权利要求1或2所述的模块化的杆系统，其中所述芯(8)的第一端固定到所述第一端部(2a)。
6.根据权利要求1或2所述的模块化的杆系统，其中连接到所述第二端部(2b)的所述适配器(5)是第二适配器，并且其中第一适配器(4)连接到所述第一端部(2a)。
7.根据权利要求6所述的模块化的杆系统，其中第一适配器(4)包括延伸到管状元件(2)的第一端部(2a)中的管状部分(4a)。
8.根据权利要求2所述的模块化的杆系统，其中所述管状部分具有圆柱形或多边形外表面。
9.根据权利要求7所述的模块化的杆系统，其中第一适配器的管状部分(4a)具有圆柱形或多边形表面。
10.根据权利要求6所述的模块化的杆系统，其中第一适配器(4)借助于压配合连接而连接到管状元件(2，2′)。
11.根据权利要求1或2所述的模块化的杆系统，其中所述适配器(5)借助于压配合连接而连接到管状元件(2，2′)。
12.根据权利要求6所述的模块化的杆系统，其中第一适配器(4)在它的与第一端部(2a)相对的一侧具有螺纹部分。
13.根据权利要求1或2所述的模块化的杆系统，其中所述适配器(5)在其与第二端部(2b)相对的一侧具有螺纹部分。
14.根据权利要求12所述的模块化的杆系统，其中所述螺纹部分是内螺纹或外螺纹。
15.根据权利要求13所述的模块化的杆系统，其中所述螺纹部分是内螺纹或外螺纹。
16.根据权利要求1或2所述的模块化的杆系统，其中第三适配器(20，21，22，23)设置得用于将适配器(5)连接到另一个杆组件(1，1′，1″)的另一适配器(4)。
17.根据权利要求6所述的模块化的杆系统，其中所述芯(8)借助于压配合连接固定到第一适配器(4)。
18.根据权利要求1或2所述的模块化的杆系统，其中所述芯(8)或管状元件(2，2′)由形状记忆合金制成。
19.根据权利要求18所述的模块化的杆系统，其中所述形状记忆合金是镍钛诺。
20.根据权利要求1或2所述的模块化的杆系统，其中管状元件(2，2′)在它的壁中具有连续的或阶梯状螺旋凹槽(3)以提供弹性。
21.根据权利要求1或2所述的模块化的杆系统，其中所述适配器(5)和管状元件(2，2′)具有相同的最大外径。
22.根据权利要求1或2所述的模块化的杆系统，其中所述适配器(5)和管状元件(2，2′)具有不同的最大外径。
CN2008101689622A 2007-10-11 2008-10-07 用于脊柱稳定的杆组件和模块化杆系统 Expired - Fee Related CN101416901B (zh)

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Granted publication date: 20130605

Termination date: 20161007