用于脊椎手术或外伤手术的杆状植入元件以及带有这种杆状植入元件的稳定装置

摘要

一种用于脊椎手术或外伤手术的杆状植入元件(1)，用于连接至少两个骨固定元件(2，3)，每个骨固定元件包括要固定在骨中的固定部分(21，21’)和与杆状植入元件相连的接纳件(22，22’)，所述杆状植入元件包括：纵向轴线；至少一个第一长度的刚性部分(4)，其被构造为与接纳件配合并被接纳于接纳件；第二长度的挠性部分(8)，其与刚性部分相邻；孔(9)，其与纵向轴线同轴并延伸穿过所述刚性部分和挠性部分；以及芯(12)，其容纳在孔中并具有两个相对端，其特征在于：当所述挠性部分在纵向轴线方向被拉伸或压缩时，芯的至少一端可以在孔内自由移动。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于脊椎手术或外伤手术的杆状植入元件，所述杆状植入元件包括刚性部分和与刚性部分相邻的挠性部分，一个孔贯穿上述刚性和挠性部分，在孔里容纳有芯，所述芯的至少一端可以在孔里自由移动。本发明还涉及一种带有上述杆状植入元件的稳定装置。

背景技术

迄今为止，已有多种方法用来在椎间损伤的情况下稳定脊柱，同时还允许相邻椎骨间一定程度的运动。

EP0669109B1公开了一种用于稳定相邻胸椎的稳定装置，此装置可以部分地减轻受伤的椎间盘和椎关节的压迫。该装置包括两根肉茎螺钉和一个通过夹紧螺钉固定在每个肉茎螺钉的接纳件里的带子，该装置还包括一个安装在所述带子上的支持元件，该支持元件被设计成抗压体。但是，这种稳定装置不能保证扭转刚度，并且不能产生脊柱运动部分的导向稳定性。

US6,162,223公开了一种例如用于腕或膝关节的关节固定装置，该装置在一个实施例中包括挠性连接器和挠性绳或挠性杆，其中所述挠性连接器包括一被拉长的螺旋弹簧，弹簧的每端带有两个夹子，所述挠性绳或挠性杆延伸穿过挠性连接器并固定在夹子上。由于其结构复杂庞大，这种公知的关节固定装置不适合用在脊柱上。

US2003/0220643A1公开了一种可伸长的元件，该元件用在一装置里防止上下椎体间的充分延长。这种可伸长元件可以是，例如，一根弹性的绳或弹簧。

US2003/0191470A1公开了一种具有一杆状部的植入装置，所述杆状部具有一中心部，该中心部分在病人弯曲脊骨时弯曲。挠性部分可以是具有可变截面形状的线性杆或是具有沿轴的一侧被弯曲成U形的部分的非线性杆。

活动的稳定装置时只是部分病变的椎间盘的治疗是特别理想的。椎间盘应当减轻压迫以支持其痊愈。如果椎间盘的神经核是完好的，椎间盘就会在脊骨的轴向上是硬的(刚度大约为500至1500N/mm)。

参考附图1至5，示出了一种已知的用于病变的椎间盘治疗的脊骨稳定装置。两个肉茎螺钉2、3被固定在椎骨20、30上，椎骨20、30与病变的椎间盘40相邻，椎间盘40具有一个仍完好的神经核41。肉茎螺钉2、3通过杆状植入元件100连接起来，杆状植入元件100具有类似螺旋状弹簧的部分101和两个刚性部分102、103，两个刚性部分102、103用于与肉茎螺钉连接。图1示出了两肉茎螺钉以一距离x被隔开时的中间位置。如果病人弯曲脊骨，所述距离就会改变。在图2所示的弯曲状态或图3所示的伸展状态，神经核41相应地在前后方向移动，从而导致肉茎螺钉2、3之间的距离与中间位置时的距离x相比增加大约1.5mm或减少大约0.5mm。

因此，为了允许杆状植入元件的挠性部分能够按需要进行延长或压缩，必须在它的纵向轴线104方向具有低刚度(stiffness)或高挠性。然而，如果挠性部分101在轴向具有低刚度，那么它在抵抗如图5所示的弯曲和剪切力F时也具有低刚度，且当所述力存在时挠性部分弯曲。在使用金属弹簧和使用诸如弹性体之类的弹性材料制成的挠性部分的情况下，都会出现这个问题。

DE10348329C1公开了一种细长的杆状植入元件，其包括连接至一骨固定元件的第一刚性部分、连接至第二骨固定元件的第二刚性部分、以及在两刚性部分之间延伸且与它们形成一体的挠性部分。所述杆状植入元件包括一同轴的贯穿该元件的孔和一个容纳在该孔里的芯，芯被固定以至于芯不能在孔内滑动。

WO2004/105577公开了一种脊骨稳定系统，该系统具有一个或多个在其壁上具有开口或裂缝的挠性元件。该挠性元件包括第一和第二杆，所述杆装配成使得第二杆例如通过压配合装配进第一杆的纵向孔中。

然而，这些挠性杆状植入元件不能解决这个问题：如果杆状植入元件在轴向足够柔韧的话，则其容易受到弯曲或折弯。

发明内容

因此，本发明的一个目的就是提供一种杆状植入元件和一种带有该杆状植入元件的用于骨或椎骨的稳定装置，所述杆状植入元件具有一轴向刚度以允许骨固定元件在轴向上相对彼此移动，但同时防止或减少在横向于轴向的方向上的弯曲。所述杆状植入元件应当容易地制造、调整和应用。

上述目的通过权利要求1所述的杆状植入元件和权利要求12所述的稳定装置来实现。从属权利要求给出了上述方案的进一步改进。

杆状植入元件和稳定装置有如下优点：允许轴向的压缩和拉伸，从而能使骨固定元件间的相对彼此运动，同时防止弯曲或折弯。特别适合于部分病变的椎骨段的治疗。

附图说明

结合附图的实施例的描述，将会使本发明的更多的优点变得显而易见。

图1示出一种常见的骨稳定装置中脊骨运动部分在中间时的位置。

图2示出图1所示的骨稳定装置在弯曲时的位置。

图3示出图1所示的骨稳定装置在伸展时的位置。

图4示出已知的杆状植入元件的侧视图。

图5示出已知的杆状植入元件受到弯曲力作用时的侧视图。

图6示出杆状植入元件第一实施例的侧视图。

图7示出图6所示的杆状植入元件沿纵向轴线的剖视图。

图8示出杆状植入元件的芯的剖视图。

图9示出根据本发明的带有所述杆状植入元件的稳定装置的一实施例的透视图。

图10示出图9所示的稳定装置的剖视图。

图11示出杆状植入元件的第二实施例的侧视图。

图12示出本发明第二实施例的杆状植入元件的剖视图。

图13示出图12所示的杆状植入元件的剖视图被旋转90度后的情形。

图14示出本发明第三实施例的杆状植入元件的剖视图。

图15示出图14所示的杆状植入元件的侧视图。

图16示出本发明第四实施例的杆状植入元件的剖视图。

图17示出图16所示的杆状植入元件的侧视图。

具体实施方式

从图6-13可以看出，根据本发明的稳定装置包括杆状植入元件1和两个肉茎螺钉2、3，肉茎螺钉2、3通过杆状植入元件1被连接在一起。根据本发明第一实施例的杆状植入元件1包括第一刚性部分4、第二刚性部分6、以及挠性部分8，其中第一刚性部分4从第一端5延伸一预定长度，第二刚性部分6从第二端7延伸一预定长度，挠性部分8位于刚性部分4、6之间且具有预定的长度。在该实施例中，所有部分都具有相同的外径。一同轴的、具有预定直径的孔9贯穿杆状植入元件。挠性部分8被设计成具有一螺旋槽形开口10，该螺旋状槽形开口10从表面径向延伸到同轴孔9，从而形成具有预定螺距的线圈11。螺旋状开口可以有直的或锥形的边，挠性部分8的线圈11在杆状植入元件的纵向轴线A方向的高度、确定线圈11在径向方向上的厚度的同轴孔9的直径、以及螺距是这样选择的，即，对于作用在杆状元件1上的轴向拉伸力和压缩力要有理想的刚度。这些尺寸可以在满足理想刚度而没有不适当的试验的情况下，由本领域技术人员容易地进行变化。

杆状植入元件1由生物相容的材料，例如钛、不锈钢或镍钛诺制成。

特别从图7可以看出，杆状植入元件1还包括芯12，芯12大致成圆柱形，长度小于杆状植入元件的长度，直径小于同轴孔9的直径，这样芯12可以自由移动并且可以在孔9中沿轴向滑动。芯12的长度至少与挠性部分8的长度一样。在图示实施例中，芯12贯穿挠性部分8并同时穿过刚性部分4、6的一部分。长度如此选择，即，当挠性部分8被压缩时，芯12不与刚性部分的端部邻接。芯12由一种抗弯曲力的刚度大于杆状植入元件的挠性部分8的刚度的材料制成。优选地，芯12由刚度大于挠性部分8的生物相容的聚合物或金属物质制成。通过布置在杆状植入元件每个端部5、7的封闭件13、14将芯12固定在孔9中。封闭件13、14形状制成用来封闭孔9并被固定到刚性部分，例如通过螺纹或压配合连接。

在图8所示的优选实施例中，芯12被涂层15包覆，涂层15由这样一种材料制成，即这种材料可以使芯相对于孔9的内壁低摩擦地滑动。所述涂层可以由例如聚乙烯(PE)、聚四氟乙烯或其他可以减少摩擦的材料制成。例如，一种分子量在2×16⁶至10×10⁶之间的超高分子量的高分子量聚乙烯被用做涂层材料。涂层15的厚度如此选择，即在杆状元件持续使用期间不会完全磨掉。

如图9和10所示，杆状植入元件1的挠性部分8的长度这样选择，即，挠性部分8的长度基本上与肉茎螺钉2、3被固定在相邻的椎骨间、且处于中间位置时的距离相对应。稳定装置的每个肉茎螺钉包括用于在骨头上固定肉茎螺钉的、具有骨螺纹的固定部21、21’，和基本上呈圆柱形的、用于接纳杆状植入元件1的接纳件22、22’。在图9和10中，第一肉茎螺钉2包括接纳件22，该接纳件22顶部在与固定部分相对的地方具有U形凹口23，U形凹口23用于从顶部引导杆状植入元件的刚性部4。肉茎螺钉3的接纳件22’具两个U形的凹口24，用于插入杆状植入元件的另一刚性部分6。杆状植入元件1通过一个内螺钉25紧固在接纳件22、22’内，内螺钉25从顶部旋入接纳件。

特别是从附图10可以看出，肉茎螺钉2、3可以设计为多轴螺钉，具有头部26，该头部可以在接纳件22、22’内旋转以允许调节接纳件相对于固定部的角位。当拧紧内螺钉25时，头部26通过挤压头部26的压力件27锁定在其位置上。

在图9和10所示的稳定装置中，刚性部分4、6的长度优选与固定元件25的直径至少大致相适应，其中固定元件25将杆状植入元件固定在接纳件22、22’中。如图10所示，第二刚性部6的直径可以减小，以允许其容易地插入接纳件的凹口24，同轴孔9不必延伸至第二端部7，这样第二刚性部分6还是能足够稳定地被内螺钉25夹紧在接纳件22’中。

在使用中，肉茎螺钉2、3首先被固定于相邻的椎骨中。然后，杆状植入元件1被插入接纳件22、22’并通过旋紧内螺钉25被固定。杆状植入元件的挠性部分8在轴向有一定刚度，该刚度允许相对于中间形状大约1.5mm的拉伸和大约0.5mm的压缩。在脊柱的弯曲和拉伸状态下，弯曲力作用在杆状植入元件上引起挠性部分的弯曲。然而，由于芯12比杆状植入元件的挠性部分8硬，芯12阻止了上述弯曲，因此整个杆状植入元件没有弯曲。因此，杆状植入元件提供了一导向稳定性。

必需的是，芯12至少在其一端可以自由地在孔9内移动，以允许杆状植入元件的拉伸或压缩。

图11至13示出杆状植入元件的第二实施例。第二实施例的杆状植入元件50与第一实施例中的杆状植入元件1的区别在于芯12的一端被固定至刚性部分。与第一实施例相同的部件具有相同的附图标记，这里不再重复。刚性部分4、6的其中之一，实施例里示出的是第二刚性部分6，包括一沿横向于纵向轴线A方向延伸的51。孔51位于距第二端7的一确定距离处。在芯12一端具有一直径稍小于孔9直径的加厚部53，这样加厚部53仍然能插入孔9中。加厚部53在距芯自由端一距离处有一横向孔54。当芯被插入杆状植入元件时，通过将销55插入孔51和54中，从而将芯12固定在孔9中。这样，由于芯12滑不出孔9，因此就不必再封闭孔9。

芯12的长度是如此确定，即它至少完全贯穿挠性部分8。

同样，在此实施例中，芯12也可以被涂层包覆，以便于在孔中滑动。

该杆状植入元件的使用同第一实施例。

图14和15示出本发明杆状植入元件的第三实施例。第三实施例的杆状植入元件60与第一、第二实施例的杆状植入元件的区别在于挠性部分的设计。杆状植入元件60具有与第一端62相邻的第一刚性部分61、与第二端64相邻的第二刚性部分63、以及位于第一刚性部分61和第二刚性部分63之间的挠性部分65。第一刚性部分61和第二刚性部分63有一纵向的同轴孔66。挠性部分65也有一同轴孔67，如此便具有基本管形。挠性部分65的自由端分别被连接至第一、第二刚性部分的自由端。挠性部分65的外径从其两端的第一直径减小到其中部的第二直径，这样有利于拉伸和压缩。刚性部分由身体相容的刚性材料制成，例如类似第一实施例中的钛。挠性部分由合适的弹性体制成。这种弹性体例如可以是聚氨酯或聚硅氧烷。挠性部分例如通过硫化的方式被固定在刚性部分上。

如同第一实施例中，芯12位于孔66和67中，并具有一可以在孔9中自由滑动的长度。刚性部分的自由端62、64通过封闭元件68、69被封闭，以防止芯滑出孔。

第三实施例所述的杆状植入元件的使用同第一、第二实施例一样。代替第一、第二实施例中螺旋弹簧拉伸或压缩的是挠性部分65的弹性体被拉伸或压缩。

图16和17示出由第三实施例改进的第四实施例。杆状植入元件70与图14和15所示的第三实施例中杆状植入元件60的区别仅在于挠性部分71的形状。挠性部分71的直径从挠性部分端部的第一直径到中部的第二直径是变化的。所述第二直径大于第一直径。这种杆状植入元件比第三实施例所述的杆状植入元件更具刚度，因此特别适合于小的压缩和拉伸。该杆状植入元件的使用同前述实施例。

可以进行改进。特别是，上述不同实施例中的元件可以相互结合。所述实施例中的部件的结合是可能的，而且这种结合是可明确想到的。

在一种改进中，芯可以具有一附加的、作为芯内芯的内部加强件。例如，一种由生物相容合的聚合物制成的芯可以具有一用金属制成的内部加强元件来加强芯的刚度。可以只在芯的部分长度上，例如在中部提供内部加强元件。

杆状植入元件可以具有多个刚性部分和挠性部分。挠性部分的直径可以与刚性部的直径相同，也可以不同。如果需要，芯可以具有减小直径的多个部分，减小的直径用于降低芯的刚度。芯可以是空心的。更进一步，芯不必是圆柱形的。它也可以具有例如矩形横截面，以提供具有方向的弯曲刚度。芯还可以具有特殊的表面处理，例如磨光以降低摩擦。如果芯的一端被固定至刚性部分，固定可以通过任何方式，例如螺纹固定或胶粘。

稳定装置可以有其他骨固定方式，例如单轴螺钉或钩。