專利名稱：多軸十字形連接件的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種脊柱手術中使用的器具，并尤其涉及一種用來在兩個脊柱桿之間形成連接的裝置和方法。
背景技術：
通常的脊柱外科手術使用到螺栓，該螺栓被緊固到毗連的椎骨和它們之間的縱向件中，從而將椎骨相對彼此的位置固定。縱向件可以由板或桿組成。通常，在任一邊的一根椎骨就要使用兩個這樣的縱向件。通過使用一個或更多的橫向十字形交叉件來連接兩個縱向件，進一步提高了穩定性。典型的例子就是DiNello et al.的美國專利5,522,816，在此作為參考。
發明概述一種十字形連接件，用來連接與脊柱接合的縱向件，該連接件包括第一連接件、第二連接件和聯接裝置，所述第一連接件用來連接到縱向件中的第一縱向件上，所述第二連接件用來連接到縱向件的第二連接件上，所述聯接裝置位于第一和第二連接件之間。至少有一個多軸接頭定位于第一和第二連接件之間。
第一和第二連接件中有一個或兩個都可以包括一個多軸接頭。第一和第二連接件最好包括第一夾持件和第二夾持件，而且有一個緊固件用來將第一夾持件和第二夾持件緊緊地固定在一起，從而把持住一個縱向件。本發明一方面，至少在第一夾持件和第二夾持件之間設置了多軸接頭部分，從而當緊固件將第一夾持件和第二夾持件緊緊地夾持在一起時，該多軸接頭部分可以被擠壓，從而防止多軸接頭旋轉。更可取地，第一夾持件具有第一面，用來與一個縱向件接合，第二夾持件具有第二面，用來與一個縱向件接合，緊固件定位于多軸接頭部分與第一和第二面之間的。
本發明一方面，多軸接頭包括一個聯接裝置上的凸起部分和一個在第一和第二連接件之一上的承受面。凸起面最好是球形。
更可取地，聯接裝置是彎曲的，從而在病人脊柱上彎成拱形。該聯接裝置可以包括第一橫向件和第二橫向件，兩者以滑動關系與彼此相聯系，從而改變聯接裝置的長度。齒條和槽最好在連接裝置的匹配面上，以產生滑動，而且，當它們被壓在一起時，它們以干涉配合的形式配合，從而防止第一和第二橫向件相對彼此滑動。
本發明一方面，多軸接頭包括一個彎曲表面和一個匹配面，所述彎曲表面被連接到第一連接件或第二連接件，所述匹配面被連接到第一連接件或第二連接件中的另一個連接件上，彎曲面和匹配面都適用于在彼此上面以三個自由度來運動。
更可取地，彎曲面包括凸起面，匹配面包括互補的凹進面。為了將凸起面裝配到凹進面，有第一螺紋孔穿過凸起面，第二孔穿過十字形連接件承受凹進面的一部分，而且使螺紋連接件穿過第二孔并旋入第一孔中。更可取地，第二孔比螺紋連接件寬。
本發明一方面，凸輪件將一個縱向件固定到一個連接件中。
附圖簡述附
圖1是與本發明一致的十字形連接件的第一實施例的透視圖；附圖1A是沿附圖1的線1A-1A的截面圖；附圖2是附圖1中十字形連接件的頂部俯視圖；附圖3是沿附圖2的線3-3的截面圖；附圖4是與本發明一致的十字形連接件的第二實施例的頂部俯視圖；附圖5是沿附圖4的線5-5的截面圖；附圖6是與本發明一致的十字形連接件的第三實施例的透視圖；附圖7是本發明一致的十字形連接件的第四實施例的前部正視圖；附圖8是本發明一致的十字形連接件的第五實施例的前部正視圖；附圖9是本發明一致的十字形連接件的第六實施例的前部正視圖；附圖10是本發明一致的十字形連接件的第六實施例的透視圖；附圖11是附圖10所示連接件的頂部俯視圖；附圖12是沿附圖11的線13-13的截面圖；附圖13是本發明一致的十字形連接件的第七實施例的透視圖；附圖14是與本發明一致的十字形連接件的選擇性鎖緊機構的底側示意圖；附圖15是沿附圖14的線15-15的截面圖。
詳細描述附圖1至3顯示了與本發明一致的十字形連接件的第一實施例，該連接件連接到兩個縱向件12上，所述兩個縱向件在脊柱外科手術期間用來固定脊柱。十字形連接件10包括第一橫向件14和第二橫向件18，所述第一橫向件14具有用來連接到其中一個縱向件12上的夾具16，所述第二橫向件18具有用來連接到另一個縱向件14上的夾具20。第一橫向件14和第二橫向件18通過第三夾具22鎖在一起。
第一橫向件14從其近端24向其遠端26略微呈拱形，并終止于遠端26的球狀物28。第一夾具16包括用來接受球狀物28的內彎曲面30，和用來接受縱向件12的第二彎曲面32。第一帶螺紋連接件34穿過位于第一彎曲面30和第二彎曲面32之間的第一夾具16中的孔36，并與凸緣螺母40中的螺紋孔38嚙合。凸緣螺母40具有用來與縱向件12配合的彎曲面42，和用來與球狀物28配合的相鄰彎曲面43。將螺紋連接件34緊固到凸緣螺母40上，可以將縱向件12夾持在凸緣螺母彎曲面42和第一夾具16的彎曲面32之間。也可將球狀物28夾持在凸緣螺母40上的彎曲面42和第一夾具16上的彎曲面30之間，由此防止第一夾具16沿球狀物28旋轉。這樣第一夾具16通過緊固一個螺栓，即螺紋連接件34而夾持到縱向件12上，并鎖在球狀物28上。
第二橫向件18從其近端44向其遠端46略微呈拱形，并終止于第二夾具20。第二橫向件18在近端44和遠端46之間的上表面上具有一對槽48。相反，第一橫向件14在近端24和遠端26之間的下表面上具有一對齒條50，齒條50與槽48相互連接，由此使橫向件可以在第一橫向件14和第二橫向件18之間滑動。
第三夾具22是C形夾具結構，該夾具包圍著第一橫向件14和第二橫向件18，并將這兩個部件壓緊成夾持配合。因此，它還包括一對隔開的臂52和54，這兩個臂通過一個弧形部56連接在一起，以形成一個穿過該弧形部的橫向孔58，用來接受第一和第二橫向件14和18。螺栓60穿過第一臂52上的無螺紋孔62，進入第二臂54上的螺紋孔64，圍繞第一和第二橫向件14和18緊固第三夾具22。
齒條50和槽48以錐形鎖形式形成，以便于當夾具22緊固時，齒條50與槽48以過盈配合形式接合。這大大提高了夾具22的固定力。橫向件14和18的弧形形狀也提高了夾具22來抵御橫向件14和18滑動的能力，因為趨向于引起滑動的力將改變成環繞該弧形部的扭矩。
如本領域技術人員公知的一樣，在使用中，縱向件12以傳統方式借助螺栓裝配到脊柱上。十字形連接件10將這兩個縱向件12連接起來，為脊柱形成一個更剛硬的支持。第一橫向件14相對第二橫向件18的滑行運動將第一夾具16和第二夾具20之間的間隔調節成解決因特定病人的骨骼而產生縱向件12間隔上的不可避免的變化。第一夾具16上的球狀物28使第一夾具可以相對十字形連接件的其余部分作多軸運動，并由此解決那些可能不是呈理想平行排列關系的縱向件12的問題。也可以讓外科醫生通過繞球狀物28旋轉第一夾具16的方式調節十字形連接件10相對脊柱的距離，而提供十字形連接件最低的可能輪廓。
當然，也可以將類似球狀物連接結構以其它形式定位在第一和第二夾具16和20之間，然而，如圖所示，將球狀物28安裝在第一夾具16中的特定結構可以使實現夾持功能和多軸運動的部件數量非常少。
附圖4和5顯示了一個十字形連接件66，它與前面實施例中的十字形連接件10非常相似。然而，十字形連接件66在每個夾具上都具有一個球鉸接結構。十字形連接件66包括分別終止于球狀物72和74的第一和第二橫向件68和70。第一夾具76和第二夾具78的結構都與前面實施例中的第一夾具16一樣，并分別連接到各球狀物72和74。因此，十字形連接件66可以讓第一和第二夾具76和78作多軸旋轉運動，并提高了外科醫生在將該設備放到病人體內時的選擇可能性。
附圖6顯示了與本發明一致的十字形連接件80的第三實施例。十字形連接件80的結構與十字形連接件66相似。然而，它使用了比前述實施例長的第一和第二橫向件82和84。為了使第一橫向件82相對第二橫向件84的穩定性更高，十字形連接件80使用了C形夾具86和一個簡單的卷繞件90，所述C形夾具86的結構與第三夾具22相似，并靠近第二橫向件84的近端88，所述卷繞件90位于第一橫向件84的近端92。卷繞件90連接到第二橫向件84的近端92，并卷繞在第一橫向件82的周圍，從而防止這兩個橫向件在這點分離。
十字形連接件80與十字形連接件66之間還有一個區別在于第一和第二橫向件82和84之間的交界面。第一橫向件82和第二橫向件84沒有采用齒條，而是具有圓形截面，具有一個下切底面94，來接受第一橫向件82的圓形橫截面。當然，也可以替換前面兩個實施例中的齒條交界面。
附圖7顯示了十字形連接件100的進一步的實施例。十字形連接件100使用了上面具有第一和第二夾具106和108的第一和第二橫向件102和104。第一橫向件102具有一個孔110，用來以滑動配合形式接受第二橫向件104的一部分。一組螺栓112穿過第一橫向件102與第二橫向件104配合，并固定第一和第二橫向件102和104相對于彼此的相對位置。在第二橫向件104與組螺栓112配合處的選擇性埋頭孔114提高了組螺栓112和第二橫向件104之間的抓緊力。
第一夾具106包括一個弧形面116和第一夾持螺栓118，所述弧形面116接受縱向件12，所述第一夾持螺栓118具有一凸輪表面120，該凸輪表面120將縱向件12壓靠在弧形面116上，從而將縱向件12鎖在第一夾具106中。
球狀物122位于第二夾具108上的彎曲包圍件124中，以便于使第二夾具108可以圍繞第二橫向件104作多軸運動。第二夾具108還具有一個弧形面126和一個具有凸輪面130的第二夾持螺栓128，從而迫使縱向件12靠向弧形面126。然而，球狀物部分地突出超過弧形面126，以便于由第二夾持螺栓128施加的力可以迫使球狀物122緊靠著彎曲包圍件124。這樣，第二夾持螺栓128既可以將縱向件12鎖到第二夾具108中，又可以將第二夾具108鎖到球狀物122上。
附圖8顯示了根據本發明的十字形連接件132的進一步實施例，該實施例與前述實施例很相似，包括支承第一和第二夾具138和140的第一和第二橫向件134和136。第一和第二夾具138和140上的彎曲表面142布置成便于縱向件12以傾斜角進入到第一和第二橫向件134和136中。第二橫向件136上的球狀物144位于第二夾具140的彎曲包圍件146中，以使第二夾具140可以作多軸運動。一單獨的鎖緊螺母148將第二夾具140鎖到球狀物144中，而不是象前面實施例一樣與縱向件12接合。鎖緊螺母旋入第二夾具140上，并同軸地接受第二橫向件136。該鎖緊螺母旋入彎曲包圍件146中，以支承球狀物144，并將它鎖到第二夾具140。
附圖9顯示了與本發明一致的十字形連接件150的進一步實施例。它幾乎在所有方面都與前述實施例的十字形連接件132相似。球狀物152接受在夾具156上的包圍件154中。鎖緊螺栓158進入包圍件，驅使球狀物152將夾具156鎖到其上。
附圖10-12顯示了與本發明一致的十字形連接件170的進一步實施例，它特別適合于縱向件12之間相當窄的尺寸。它由第一橫向件172和第二橫向件174組成，它們分別具有彎曲面176和178，用來接受縱向件，而且它們各自都具有一個具有凸緣螺母184和186的帶螺紋連接件180和182。每個螺紋連接件180和182具有一個頭部188，該頭部188具有一個凸起的底面190，并穿過橫向件172和174中的孔192，所述橫向件具有匹配的凹埋頭孔面194，它使螺紋連接件180和182可以在擰緊之前作輕微的緊固運動。這有利于適應縱向件12的各種尺寸，并最好可以運用于本發明各個實施例中。
第一橫向件172具有遠端196和近端198，第二橫向件具有遠端200和近端202。螺紋連接件180和182布置在遠端196和200。第一橫向件的近端198包括凹的，最好是球形的上表面204，一個垂直螺紋孔206穿過其中。第二橫向件近端202包括匹配的凹低面208，一個非螺紋孔210穿過其中。螺紋連接件212穿過孔210與螺紋孔206配合。
匹配面204和208形成一個球形接頭214，以允許在第一和第二橫向件172和172之間作多軸運動。環繞縱向穿過螺紋連接件212的軸線216有很寬的自由度。孔210充分地大于螺紋連接件212的寬度，使繞平行于縱向件12的縱向軸的軸218的自由度受到限制，而且使縱向穿過十字形連接件的軸220的自由度受到限制。第二橫向件近端202上的上表面220最好是凸起結構，而螺紋連接件212的頭部224上的底面222最好是凹進結構，這些表面的功能類似于表面204和208。
在球形接頭214中的凸起和凹進表面的位置可以顛倒過來，顯而易見的是，即使對這些表面作一些修正，也可以實現它們之間的多軸運動。
附圖13顯示了十字形連接件230的進一步實施例，該十字形連接件的設計構思與附圖10-12中的十字形連接件相似，其中，第一和第二橫向件232和234與橫向件172和174相似，它們通過中間件236借助與球形接頭214相似的球形接頭238連接在一起。
附圖14和15顯示了與附圖4和5中的十字形連接件相似的十字形連接件300的進一步實施例。然而，它使用了一個夾具302，該夾具與十字形連接件66的夾具76有點不同。夾具302不使用螺栓，而使用凸輪件306將桿12擋在夾具312和球狀物304之間(這類似于十字形連接件66的球狀物72)。該凸輪件306具有一個桿308，該桿308穿過夾具302主體312中的孔310突出，并終止于螺栓頭部314或其它旋轉器具配合面。當凸輪件306借助螺栓頭部314旋轉時，外凸輪面316頂住桿12，迫使桿向上緊靠夾具主體312。內凸輪面318類似地作用于球狀物304。可以提供一個或更多的扳手，圖中未示，來更有效地將凸輪件306鎖到與桿12配合的位置上，或者與桿12脫離配合關系(圖14和15中所示的位置)。夾具302還提供了一個好處，即為了將桿插入到夾具302中，提供了更大些的間隙。
雖然本發明結合特定實施例作了特別的描述，但是可以理解的是，這只是起到說明的作用，并不等于要限制該發明，而且，附加的權利要求的保護范圍應該被解釋為和現有技術允許的一樣寬。對于本領域技術人員來講，可以想到對公開的實施例作一些變化和修正，但這些變化和修正都會被認為落入在此所述并由附加的權利要求及其等同物所限制的發明范圍中。例如，在公開的實施例中，彎曲面與球狀物和縱向件接合，然而，也可以用相關技術中公知的平面或成角度的面來代替。
進一步說，所示實施例中的每個夾具都使用有效鎖緊力來把持縱向件12，然而公知的是，只采用例如沒有螺栓118的夾具106將一個縱向件12把持在鉤形凹進處中，而沒有以其它方式將縱向件夾持在其中。這些實施例各自都使用了用來改變夾具之間的間隔的裝置，然而，在本發明中該特征是隨意的。
權利要求
1.一種十字形連接件，用來連接與脊柱配合的縱向件，該十字連接件包括一第一連接件，用于連接到縱向件中的第一個上；一第二連接件，用于連接到縱向件中的第二個上；一位于第一和第二連接件之間的聯接裝置；至少一個位于第一和第二連接件之間的多軸接頭。
2.根據權利要求1所述的十字形連接件，其中，第一和第二連接件中之一包括該多軸接頭。
3.根據權利要求1所述的十字形連接件，其中，第一和第二連接件中之一包括一第一夾持件和一第二夾持件，及一個緊固件用來將第一夾持件和第二夾持件緊緊地固定在一起，從而把持住其中一個縱向件。
4.根據權利要求3所述的十字形連接件，其中，至少一個多軸接頭的至少一部分設置于第一夾持件和第二夾持件之間，從而當緊固件將第一夾持件和第二夾持件緊緊地夾持在一起時，上述部分被擠壓，從而防止該至少一個多軸接頭旋轉。
5.根據權利要求4所述的十字形連接件，其中，第一夾持件具有一與其中一個縱向件配合的第一面；第二夾持件具有一與其中一個縱向件配合的第二面；緊固件定位于該多軸接頭的至少一部分與該第一和第二面之間。
6.根據權利要求1所述的十字形連接件，其中，該至少一個多軸接頭包括一個位于聯接裝置上的凸面部分和一個位于第一和第二連接件其中一個之上的支承面。
7.根據權利要求6所述的十字形連接件，其中，凸起面是球形。
8.根據權利要求6所述的十字形連接件，其中，第一和第二連接件中之一包括一第一夾持件和一第二夾持件，一緊固件用來將第一夾持件和第二夾持件緊緊地固定在一起，從而把持住其中一個縱向件，而且該凸起部分設置在第一夾持件和第二夾持件之間。
9.根據權利要求1所述的十字形連接件，其中，聯接裝置是彎曲的，從而在病人脊柱上彎成拱形。
10.根據權利要求9所述的十字形連接件，其中，該聯接裝置包括一第一橫向件和一第二橫向件，兩者以彼此滑動關系聯接，從而改變聯接裝置的長度。
11.根據權利要求10所述的十字形連接件，其中，第一和第二橫向件中之一至少支撐著一個槽，而該第一和第二橫向件中的另一個至少支撐著一個可滑動地接受在所述槽中的齒條，而且，當它們被壓在一起時，齒條和槽以過盈配合的形式配合，從而防止第一和第二橫向件相對彼此滑動。
12.根據權利要求1所述的十字形連接件，其中，該多軸接頭包括一個彎曲表面和一個匹配面，所述彎曲表面與第一連接件或第二連接件中的一個連接，所述匹配面與第一連接件或第二連接件中的另一個連接，該彎曲面和匹配面適于在彼此上面以三個自由度來運動。
13.根據權利要求12所述的十字形連接件，其中，彎曲面包括凸起面，匹配面包括互補的凹進面。
14.根據權利要求13所述的十字形連接件，還包括一穿過凸起面的第一螺紋孔，一穿過十字形連接件支承凹進面的一部分的第二孔，及一螺紋連接件，該螺紋連接件穿過第二孔并旋入第一孔中，從而將凸起面固定到凹進面，
15.根據權利要求14所述的十字形連接件，其中，該第二孔比螺紋連接件寬。
16.一種十字形連接件，用來連接與脊柱配合的縱向件，該十字連接件包括一第一連接件，用于連接到縱向件中的第一個上；一第二連接件，用于連接到縱向件中的第二個上；一位于第一和第二連接件之間的聯接裝置；其中，聯接裝置是彎曲的，從而在病人脊柱上彎成拱形，還包括一第一橫向件和一第二橫向件，兩者以滑動關系與彼此相聯系，從而改變聯接裝置的長度。
17.根據權利要求16所述的十字形連接件，其中，該第一和第二橫向件中之一支撐著至少一個槽，該第一和第二橫向件中另一個支撐著至少一個齒條，該齒條可滑動地接受在所述槽中，當它們被壓在一起時，齒條和槽以過盈配合的形式配合，從而防止第一和第二橫向件相對彼此滑動。
18.根據權利要求1所述的十字形連接件，其中，該第一和第二橫向件中之一包括一個凸輪件，該凸輪件壓靠其中一個縱向件，將該縱向件固定在凸輪件和連接件的一個表面之間。
全文摘要
一種十字形連接件，用來在脊柱外科手術中連接兩個縱向件，例如桿，該十字形連接件具有用來連接到縱向件的連接件，以及位于它們之間的球形接頭，從而使連接件可以進行多軸旋轉。
文檔編號A61B17/58GK1444910SQ0215585
公開日2003年10月1日 申請日期2002年10月12日 優先權日2001年10月12日
發明者I·布格斯, R·哈金斯, F·博諾, C·R·麥克雷, C·L·拉姆塞 申請人:德普伊阿克羅米德公司