專利名稱：用于脊柱穩定的桿組件和模塊化桿系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于脊柱穩定的桿組件，該桿組件包括撓性管狀 元件、布置在所述撓性管狀元件內的芯以及在撓性管狀元件的至少一 側的適配器。所述適配器允許所述管狀元件連接到脊柱穩定裝置的其 它桿部分或其它桿組件。所述芯的至少一端可自由地移動。它延伸到 所述適配器的一部分中，所述部分自身延伸到所述管狀元件中，因此 提供了緊湊設計。本發明進一步涉及一種用于脊柱穩定的模塊化桿系 統。
背景技術：
WO03/047442A1描述了 一種用于脊柱穩定的減震元件，該減震元 件包括外部彈簧、內部彈簧和在外部和內部彈簧兩側的適配件。內部 彈簧在兩側抵靠適配器的末端，因此在一端不能自由地移動。
US2005/0085815A1描述了 一種包括芯的脊柱穩定桿，所述芯容納 在撓性管狀桿中，并且沿軸向方向具有公差。
US2007/0049937A1描述了 一種脊柱穩定桿，該脊柱穩定桿包括撓 性管狀部分、在所述撓性管狀部分的兩側的剛性端部以及延伸穿過所 述撓性部分和所述剛性端部的至少一部分的芯。所述芯在一側可以被 固定并且在另一側可自由地移動。
US2005/0154390A1描述了 一種撓性元件，該撓性元件可以包括芯 和可連接到所述撓性元件的每一端的兩個桿狀適配器。所述芯并不延 伸到所述適配器中。
圖1示出脊柱以及錨固在例如推骨101的推弓根中的骨錨固元件 100的示意圖。通常骨錨固元件通過在某種程度上可以是剛性的(直 的或彎的)或撓性的脊柱穩定桿被連接。可以看出，在兩個骨錨固元 件之間由所述桿橋接的距離在較高的胸區大約為25-30mm量級，在中腰區減小為20-25mm，直到在低腰區減小為大約10-15mm。在特定臨 床應用中必須以不同的方式來穩定脊柱的不同部分，例如必須在不同 位置使用剛性以及撓性穩定件。甚至在脊柱的不同位置(例如在右側 和左側)可能必須使用具有不同的撓性程度的撓性穩定件。鑒于脊柱 的低腰部或脊柱的頸部中的錨固元件之間的小距離，穩定桿或桿部件 的緊湊形狀和小尺寸變得必要。
發明內容
因此，本發明的目的是提供一種用于脊柱穩定的桿組件，所述桿 組件可以以模塊化方式使用以允許簡單和多用途地使用。此外，目的 是提供一種具有小尺寸的桿組件。最后，應當提供一種用于脊柱穩定 的模塊化桿系統。
根據權利要求1所述的桿組件和根據權利要求19所述的模塊化桿 系統實現了所述目的。在從屬權利要求中給出了進一步的改進。
本發明的優點在于可以以形成撓性桿部分的撓性管狀元件和適 配器的各種組合預組裝所述桿組件，以便將它與其它桿組件或與剛性 桿部件連接。該模塊化設計使得能夠以最適合患者的特定臨床要求的 方式治療脊柱病癥。
由于所述緊湊設計，所以可以在脊柱的所有區域中，即還在所使 用的骨錨固元件彼此距離非常小的那些區域，例如下腰區或頸區中使 用所述桿組件。
從實施例的結合附圖的詳細描述中，本發明的進一步的特征和優 點將變得顯而易見。在附圖中 圖1示出脊柱的示意圖。 圖2示出桿組件的沿桿軸線的截面圖。 圖3a示出桿組件的沿圖2中所示的線A-A的截面圖。 圖3b示出根據圖1的桿組件的元件的透視圖。 圖4示出圖2的桿組件的側視圖。 圖5示出圖2的桿組件的透視分解圖。圖6示出桿組件的管狀元件的第二實施例。
圖7a-7c示出待與根據圖6的管狀元件一起使用的適配器的改進 型式。
圖8示出桿組件的第三實施例。
圖9示出待與圖8的桿組件一起使用的兩個適配器的透視圖。 圖10a-10d示出待與根據本發明的桿組件一起使用的剛性桿適配 器的各種實施例。
圖lla-llc示出桿組件和適配器的各種組合。
具體實施例方式
如圖2-5中所示，根據第一實施例的桿組件包括管狀元件2，所 述管狀元件具有第一端部2a和與第一端部相對的第二端部2b。在所 示實施例中，管狀元件的內徑從第一端部2a到第二端部2b是恒定的。 管狀元件的外徑在第一和第二端部中比在所述端部之間的部分中小。 管狀元件包括撓性部分，所述撓性部分為管狀元件提供彎曲和壓縮彈 性。
優選地，撓性部分由以螺旋形方式在管狀元件2的長度上延伸的 凹槽3形成。凹槽3為管狀元件2提供壓縮和彎曲彈性。螺旋形凹槽 3的尺寸和螺距以及管狀元件2的壁厚使得能夠獲得預期的彈性。凹 槽3不需要具有連續的螺旋形狀，它也可以以階梯方式形成，包括平 行于管狀元件的縱向方向的部分。螺旋的螺距可以沿長度變化。
優選地，管狀元件由具有形狀記憶效應和超彈性的形狀記憶合金 形成。特別地，管狀元件由鎳鈦合金(例如鎳鈦諾)制成。
桿組件進一步包括連接到第 一端部2a的第一適配器4和連接到第 二端部2b的第二適配器5。特別如圖2中所示，第一適配器4包括連 接到管狀元件2的第一端部2a的第一部分4a和與第一部分4a相對的 第二部分4b,第二部分4b用于與脊柱穩定裝置的另外的元件連接。 第一部分4a的外徑大致對應于管狀元件2的第一端部2a的內徑。如 圖5中所示，第一適配器的第一部分4a具有多邊形(例如八邊形)的 外表面。第二部分4b具有構造用于與另外的元件接合的外表面，在所示實施例中，第二部分包括螺紋6。第一部分4a和第二部分4b由環 形肩部4c彼此分隔，所述環形肩部的外徑對應于第一端部2a的外徑。 第一適配器4進一步包括從其第一端到其第二端延伸穿過其中的同軸 孔7。
第一適配器4優選地由生物相容金屬(例如鈦)制成。在組裝狀 態下，第一適配器4借助于壓配合連接而連接到管狀元件的第一端部 2a。第一適配器的第一部分4a的外表面的多邊形形狀形成的連接是形 鎖合(form-locking )或形狀配合連接(positive-fit connection )與摩 擦連接的組合。根據連接的預期強度選擇八邊形的類型。特別地，如 果管狀元件包括鎳鈦諾，壓配合連接可以在管狀元件處于冷卻狀態時 建立，其中材料主要處于馬氏體狀態。材料在馬氏體狀態下比在奧氏 體狀態下更容易變形。因此，適配器的多邊形形狀可以形成形狀配合 連接，原因在于它使管狀元件的端部的內壁變形。而且，在馬氏體狀 態下減小了用于組裝的力。
桿組件1進一步包括芯8，在所示實施例中，所述芯具有圓柱形 形狀和直徑，所述直徑使得所述芯可以借助于壓配合連接而連接到第 一適配器4。芯8因此固定地連接到第一適配器4，從而連接到管狀元 件2的第一端部2a。所述芯從第一適配器4的末端大致延伸到第二端 部2b的末端。因此，所述芯完全穿過管狀元件2的彈性部分。芯8 的長度使得在管狀元件2的完全壓縮狀態下自由端不應當抵靠第二適 配器5。芯的自由端9未被固定并且因此可在管狀元件2內自由地移 動。芯8優選地由形狀記憶合金制成，所述形狀記憶合金例如鎳鈥合 金，所述鎳鈦合金例如鎳鈦諾。特別地，所述芯可以是鎳鈦諾金屬絲。
在圖2和5中可以看到，第二適配器5具有第一部分5a和第二部 分5b。第一部分5a的外徑大致對應于管狀元件的第二端部2b的內徑， 并且在該實施例中第一部分5a具有多邊形形狀。第二部分5b的外徑 對應于管狀元件的第二部分2b的外徑。第二部分5b包括用于與骨穩 定裝置的另外的元件接合的結構。在所示實施例中，第二部分5b包括 用于與螺紋桿部件或適配器連接的螺紋孔10。第二適配器5進一步包括從第一部分5a的自由端延伸到螺紋孔10的底部的同軸孔11。同軸 孔11的內徑大于芯8的外徑。當第二適配器5連接到管狀元件2時， 芯8延伸穿過孔11的一部分。
第二適配器5由生物相容材料(例如鈦)制成。
特別在圖2和3b中可以看出，套筒12布置在第二適配器的第一 部分5a和芯8之間。套筒12具有第一部分12a，該第一部分12a借 助于壓配合連接而連接到第二適配器的第一部分5a。那意味著套筒12 在第一部分12a中的外徑大致與同軸孔ll的內徑相同。第一部分12a 的末端鄰接孔ll的末端。第二部分12b的直徑稍小于管狀元件的內徑。 套筒的內徑稍大于芯8的外徑，使得芯8可以在套筒內滑動。套筒的 長度使得在撓曲期間，所述芯不會滑出套筒。套筒由便于芯8滑動的 材料制成。所述套筒例如可以由聚醚醚酮(PEEK)、碳纖維增強聚醚 醚酮(CFRPEEK)、聚四氟乙烯(PTFE)或適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層。
芯8用于加強彈性管狀元件。例如，若沒有芯8，管狀元件2會 在某些負荷條件下受到彎折。芯8防止這樣的彎折。
桿組件的元件的尺寸、材料和性質選擇成使得特定的桿組件在適 配器的彈性和設計方面具有特定的預期特性。
由于芯8應當在一側可自由地移動，因此必須設置用于芯移動的 空間。通過將芯的可移動端布置在第二適配器的至少一部分中可以減 小桿組件的總長度。而且，可以減小桿組件的撓性部分的長度。這使 得可以在例如脊柱的低腰部使用它。
可以有所述實施例的各種改進型式。圖6示出第二實施例，其中 管狀元件2'具有端部2a'和2b'，所述端部的外徑與撓性部分的外徑相 同。例如管狀元件2'可以具有5.5mm的外徑，而第一實施例的管狀元 件2可以是撓性部分的外徑為7.5mm，并且端部的外徑為5mm。
圖7a-7c示出適配器的各種改進型式。適配器5'屬于第二適配器 5的類型。用相同的附圖標記指示相同的部件。適配器5'包括用于與 骨穩定裝置的另外的部件連接的螺紋孔10。適配器的第一部分5a'可以以各種方式成形。圖7a示出帶有平直邊緣的四邊形的外表面，圖 7b示出八邊形外表面，而圖7c示出圓柱形外表面。第一部分的外表 面的形狀選擇成通過形鎖合(或形狀配合)與摩擦配合連接的組合獲 得預期的連接強度。第二部分5b'的外徑對應于管狀元件的第二部分 2b'的外徑。
圖8示出圖6的管狀元件2'，并且在兩側帶有適配器。適配器5' 對應于圖7a-7c中所示的適配器之一，并且適配器4對應于圖2-5中 所示的適配器。
圖9示出類似于適配器5、5'類型的適配器和類似于適配器4類型 的適配器。在圖9中可以看出，適配器4的外螺紋6可以與適配器5 的螺紋孔10的內螺紋接合。這允許將幾個桿組件組合到骨穩定裝置。 特別地，這允許提供一定長度的脊柱穩定桿，所述脊柱穩定桿具有不 同撓性性質的不同部分，所述撓性性質對應于各個桿組件的撓性性質。
圖10a-10d示出各種剛性桿部分20、 21、 22和23,每個桿部分 在一端具有螺紋孔20a、 21a、 22a和23a,并且在相對端具有帶螺紋 的突出部20b、 21b、 22b和23b。剛性桿部分可以具有如圖10a-10c 中所示的不同長度或者可以具有如圖10d中所示的曲率。螺紋孔 20a-23a與桿組件的第一適配器的螺紋6接合，并且帶螺紋的突出部 20b-23b與第二適配器5的螺紋孔IO接合。剛性桿部分由生物相容材 料(例如鈦或不銹鋼)制成。
圖lla-llc示出由前面所述的幾個元件組成的不同脊柱穩定桿的 例子。圖lla示出在組裝之前的脊柱穩定裝置，該脊柱穩定裝置包括 剛性桿部分23、特定長度和特定彈性的桿組件1、另一剛性桿部分20 和第二桿組件l'，所述第二桿組件可以具有不同于第一桿組件的特性。 在穩定裝置的末端設有圓蓋25，該圓蓋與桿組件的末端接合。當然， 端蓋的其它設計是可以的。圖lib示出處于組裝狀態的圖lla的骨穩 定裝置。圖llc示出的骨穩定裝置類似于圖lla和lib所示的骨穩定 裝置。唯一的區別在于使用桿組件l"代替第二桿組件l',所述桿組件 1〃具有比第一桿組件1小的外徑，從而它與剛性桿部分20的表面齊平。
可以有進一步的改進型式。可以使用其它的連接，例如壓配合連 接來代替桿組件和剛性桿部分之間的螺紋連接。在進一步的改進型式 中，適配器具有一個在管狀元件的端部上延伸并且例如借助于壓配合 連接固定到該管狀元件的端部的部分。不同實施例的各種元件可以彼 此組合。
芯8可以具有非圓形橫截面，例如矩形橫截面，從而以定向方式 提供增強的硬度。此外，芯8可以由除了形狀記憶合金之外的材料制 成。例如，所述芯可以由生物相容塑料材料制成。
在使用中，提供各種外徑、各種彈性或撓性性質、各種長度和各 種連接方式的一組桿組件。進一步地，提供一組不同類型的適配器和 不同長度和/或曲率的剛性桿部分。桿組件、適配器和剛性桿部分形成 模塊化桿系統。外科醫生可以從該模塊化系統中選擇合適的元件以將 這些元件組合到脊柱穩定桿，所述脊柱穩定桿可以連接到如圖1中所 示的骨錨固元件。特別地，考慮到不同的解剖學狀況，例如在脊柱的 左側或右側或者在脊柱的不同區域，可以通過選擇和組合合適的元件 進行校正。
權利要求
1. 一種用于脊柱穩定的桿組件，該桿組件包括撓性管狀元件(2，2′)，其具有第一端部(2a)和第二端部(2b)；連接到第二端部(2b)的適配器(5)，所述適配器(5)具有接合結構(10，6)以用于連接到脊柱穩定裝置的其它桿部分或其它桿組件，其中所述適配器(5)的至少一部分(5a)延伸到第二端部(2b)之中或之上；延伸穿過所述管狀元件的縱向芯(8)，所述芯具有延伸穿過第一端部(2a)的至少一部分的第一端以及延伸到所述適配器的所述至少一部分(5a)中并且可在其中自由地移動的第二端(9)。
2. 根據權利要求1所述的桿組件，其中所述適配器(5)包括延 伸到所述管狀元件的第二端部(2b)中的管狀部分(5a)。
3. 根據權利要求1或2所述的桿組件，其中圍繞所述芯的第二端 (9)設有套筒(12)以便于所述芯的第二端(9)的滑動。
4. 根據權利要求3所述的桿組件，其中所述套筒包括聚醚醚酮 (PEEK)或碳纖維增強聚醚醚酮(CFRPEEK)
5. 根據權利要求l-4之一所述的桿組件，其中所述芯的第一端固 定到所述第一端部(2a)。
6. 根據權利要求l-5之一所述的桿組件，其中連接到所述第二端 部(2b)的所述適配器(5)是第二適配器，并且其中第一適配器(4) 連接到所述第一端部(2a)。
7. 根據權利要求6所述的桿組件，其中第一適配器(4)包括延 伸到管狀元件(2)的第一端部(2a)中的管狀部分(4a)。
8. 根據權利要求2-7之一所述的桿組件，其中第二適配器(5) 的管狀部分(5a)具有圓柱形或多邊形外表面。
9. 根據權利要求7或8所述的桿組件，其中第一適配器的管狀部 分(4a)具有圓柱形或多邊形表面。
10. 根據權利要求l-9之一所述的桿組件，其中第一適配器(4)和/或第二適配器(5)借助于壓配合連接而連接到管狀元件(2， 2')。
11. 根據權利要求1-10之一所述的桿組件，其中第一適配器(4) 和/或第二適配器(5)分別在它的與第一端部(2a)或第二端部(2b) 相對的一側具有螺紋部分。
12. 根據權利要求11所述的桿組件，其中所述螺紋是內螺紋(IO) 或外螺紋(6)。
13. 根據權利要求l-12之一所述的桿組件，其中第三適配器(20, 21， 22， 23)設置用于將第一適配器(4)或第二適配器(5)連接到 另一個桿組件(1， l'， 1〃)的第一適配器(4)或第二適配器(5)。
14. 根據權利要求6-13之一所述的桿組件，其中所述芯(8)借 助于壓配合連接固定到第一適配器(4)。
15. 根據權利要求1-14之一所述的桿組件，其中所述芯(8)由 形狀記憶合金制成，優選由鎳鈦諾制成。
16. 根據權利要求l-15之一所述的桿組件，其中管狀元件(2， 2') 由形狀記憶合金制成，優選由鎳鈦諾制成。
17. 根據權利要求l-16之一所述的桿組件，其中管狀元件(2， 2') 在它的壁中具有連續的或階梯狀螺旋凹槽(3)以提供彈性。
18. 根據權利要求1-17之一所述的桿組件，其中所述適配器(4， 5)和管狀元件(2， 2')具有相同的最大外徑或不同的最大外徑。
19. 一種用于脊柱穩定的模塊化桿系統，該模塊化桿系統包括至 少一個根據權利要求l-18之一所述的桿組件。
20. 根據權利要求19所述的模塊化桿系統，其中設置有幾個根據 權利要求1-18之一所述的桿組件和用于連接所述桿組件的適配器。
全文摘要
一種用于脊柱穩定的桿組件，該桿組件包括撓性管狀元件(2，2′)，其具有第一端部(2a)和第二端部(2b)；連接到第二端部(2b)的適配器(5)，所述適配器(5)具有接合結構(10，6)以用于連接到脊柱穩定裝置的其它桿部分或其它桿組件，其中所述適配器(5)的至少一部分(5a)延伸到第二端部(2b)之中或之上；延伸穿過所述管狀元件的縱向芯(8)，所述芯具有延伸穿過第一端部(2a)的至少一部分的第一端以及延伸到所述適配器的所述至少一部分(5a)中并且可在其中自由地移動的第二端(9)。
文檔編號A61B17/70GK101416901SQ20081016896
公開日2009年4月29日 申請日期2008年10月7日 優先權日2007年10月11日
發明者J·哈姆斯, L·比德曼, W·馬蒂斯 申請人:比德曼莫泰赫有限公司