脊柱杆的横向连接件 本发明总的来说涉及脊椎骨接合术，更具体地说是涉及一种用于实现两根脊柱杆之间的连接的装置。
在脊椎骨接合术中，在许多情况下植入装置都包括横向分开的两根植入杆。通常必须使这两根杆之间的相对位置固定，有很多种装置可用于实现这一目的。在1991年4月9日授予Yves Cotrel的美国第5005562号专利中，横向的带螺纹杆22带有旋于其上的环23。这些环借助于六角头止动螺钉或螺栓固定在脊柱杆3上。在1993年11月16日授予Vignaud等人的美国第5261907号专利中，虱状螺钉3锚固在骨中，并且通过拧紧螺钉6(同时波及到螺钉头5)将环9锁定来固定到环9上，同时将杆2夹紧。固定在环9中的横向杆10被夹紧圈11接纳，并且当在所需的位置上定向时，被普通的紧固螺钉12固定在夹紧圈11中。还需要有一种既能实现两杆之间地刚性连接又能适应这两杆之间的初始相对位置的一些变化、同时不需要象Vignaud等人的专利中那样直接安装在螺钉上的、使椎骨之间可以有通路的、具有最小尺寸的装置。本发明致力于满足这一需要。
简单地说，根据本发明的一个典型实施例，原本可沿着两根基本上平行的脊柱杆滑动的夹紧件被旋转连接到位于两杆之间的横向连接件上。止动螺钉将横向连接件锁定在夹紧件上。夹紧件的一个实施例利用一个单独的止动螺钉将夹紧件固定在脊柱杆上。夹紧件在旋转连接中利用互相配合的多位置旋转式锁销来固定横向连接件相对于脊柱杆的最终的方位。另一个实施例利用一些锁销来锁定旋转连接中的多位置旋转位置，从而固定横向连接件相对于脊柱杆的最终的方位。
图1是一个脊柱以及安装在该脊柱上的带有根据本发明的各个实施例的横向连接件的校正植入系统的片段后视图；
图2是从图1中的2-2线剖取并沿箭头所指方向的视图；
图3是旋转组件之一的一部分的视图；
图4是与图1相似但表示另一实施例的视图；
图5是从图4中的5-5线剖取并沿箭头所指方向的剖视图；
图6是图5中的组件的片段剖视图；
图7A是一个连接杆实施例的正视图；
图7B是图7A中的部件的顶视图；
图8是另一个连接杆实施例的正视图；
图9是与图6相似但表示另一连接组件的视图；
图10是用于该系统的一个止动螺钉在断开时的放大了很多的视图；
图11是与图1和图4相似但表示带有一个夹紧那些脊柱杆之一的开口夹紧件的横向连接件的视图；
图12是带有开口夹紧件的横向连接件的分解视图。
为了使本发明的原理得到更好的理解，下面将参照附图所示的几个实施例并采用具体的语言来描述本发明。尽管如此，应当理解，这并不意味着对本发明的范围的限定，本发明所属领域的技术人员将会很自然地预料到附图所示的装置的变化形式和进一步的改进形式，以及其中所包含的本发明的原理的进一步的应用。
现在详细参照附图，图1示出总体上用11表示的脊柱和脊柱上带有的两根脊柱杆12和13以及，(为了清楚地说明)一个将杆13固定到其中一块骨头上的夹紧环组件14。应该理解，还可以利用例如本领域中公知的合适的夹紧环从另外几处将这些杆固定到脊柱上，上面提到的Cotrel的专利公开了几个这类的例子，1990年出版的DanekMedical，Inc.的“Surgical Technical Manual”中描述的TSRH脊柱植入系统公开了另外几个这类的例子，这篇文献已被本文引作参考文献。这篇特定的文献描述了用于在杆12和13之间形成固定间隙的CROSSLINK装置。
本文中的图1示出了本发明的几个不同实施例，图2示出了另一个实施例。可根据在不同情况下需要处理的各种状况来确定是只采用一个实施例还是采用本发明中不同实施例的其它组合。
将要描述的第一实施例是包括两个枢轴组件17、18和一个横向连接杆19的横向连接组件16，其中的两个枢轴组件17、18尽管取向不同，但是是一样的东西。将要作为一个例子来描述的枢轴组件17包括连接件的枢轴底座21和U形夹紧件22。图2和图3更清楚地示出了这些元件。枢轴底座21具有一个孔，脊柱杆13穿过该孔延伸。止动螺钉23被旋入到枢轴底座21的凸起部24中。在枢轴座中的接纳脊柱杆的孔中有沿轴向伸展的锯齿或齿状物26，以便在螺钉23紧固在杆上时能够协助将枢轴座固定在杆上。
枢轴座的另一部分带有一个接纳止动螺钉31的孔，止动螺钉31贯穿该孔，止动螺钉31先是起到枢轴销的作用，然后则用作一个夹紧螺钉。上、下表面27和28上分别有从接纳所述销的孔的轴29沿径向延伸的槽，由此形成多位置旋转式锁销系统。
枢轴组件1 7的另一部分是U形夹紧件22。该夹紧件固定在横向连接杆19上并借助于止动螺钉31固定在枢轴座上，如图10所示，所述的止动螺钉31具有一个六角形的头部32，一个紧挨着该头部的下方的环形凹槽33，一个凸缘34，一个光滑的无螺纹部分36和一个刻有螺纹的远下端37。凹槽构成一个防止过分紧固的断开件。贯穿头部的圆形的孔38构成通向位于止动螺钉的紧靠凹槽33下方的那个部分的顶部中的10号TORX插孔41的通道。在该组件中，刻有螺纹的部分可以自由通过位于U形夹紧件(图3)的顶部的孔42，然后旋入到位于U形夹紧件底部的刻有螺纹的部分43中，由此将U形夹紧件组装到枢轴座上。U形夹紧件具有两组沿轴向延伸的锯齿44和46，锯齿44和46与枢轴座的接纳脊柱杆的孔中的锯齿相同。当夹紧件紧固时，U形夹紧件的这些锯齿44和46将横向连接杆卡紧。
一旦位于枢轴座上的夹紧件的方位被确定下来并且被外科医生认可，就需要使该方应保持固定。为此，在U形夹紧件上有4条加强肋47。其中的两条加强肋沿径向分开并且从夹紧件的顶部朝向下方，另两条加强肋从夹紧件的底部朝向上方。这些加强肋或缘分别安置在位于枢轴座的上、下表面27和28的槽中。这些槽围绕着枢轴座中的接纳销钉的孔的轴29以辐射状排列。U形夹紧件22的加强肋47能够与位于枢轴座的上、下表面中的槽相互配合这一性能使得将这两个部分锁定在由外科医生选定的许多可能的多位置旋转位置中的任何一个位置上成为可能。
脊柱杆12上的枢轴组件18与刚描述过的脊柱杆13上的组件17完全相同。如图1所示，它们的方位不同，横向连接杆19横跨分别位于这两个枢轴组件上的两个U形夹紧件之间的间隙。本发明的一个特征是，在枢轴组件和横向连接件的位置和方位方面有很大的自由度。所述组件在三个平面上都可以有所需要的倾斜度、旋转度和扭曲度，从而在不必考虑植入部位的解剖结构是什么样的或接受校正的畸形是什么样的情况下就可以进行连接。它还可以用于可同时施加分散力和压力的动力交叉横向连接。拧紧螺钉23以便将枢轴座固定到脊柱杆上以及拧紧螺钉31以便将U形夹紧件固定到枢轴座上的顺序可根据外科医生的意愿来选择，以便建立起部件之间的尽可能好的关系。当U形夹紧件与枢轴座之间的理想的关系确定下来时，可以用一个在头部32上的六角扳手将螺钉31拧紧。将头部设计成在凹槽33处断开的形状，以防止施加的扭紧力矩过大。如果在此后的某一时刻需要将止动螺钉取下来，则可用一个插到插孔41中的合适的TORX扳手来达到上述目的。
再看图1，图1示出了一个连接在杆12和13之间的第二横向连接组件51。这一连接组件的组成元件与组件16的完全一样，唯一的区别是，在右手侧的杆上的枢轴座比在左手杆上的高。
还是看图1，图1示出了一个第三横向连接组件52。该组件在几个方面不同于前两个。枢轴座及U形夹紧件52以与上述的组件17相同的方式固定在杆13上。但是在另一个杆12上，枢轴组件只具有如组件53那样的组件的U形夹紧件部分54。U形夹紧件54与U形夹紧件22完全相同。取代前面所述的横向连接杆19的横向连接杆56如图7A和7B所示，它具有一个圆柱形的杆58和一个位于其一端的具有上表面61和下表面62的双面转动接头59，所述的上、下表面都具有以放射状沿径向伸展的凹槽，这些凹槽与上面描述枢轴座21时所述的凹槽是一样的。正如枢轴座21的相应部分被接纳在U形夹紧件22中一样，这些部分被接纳在U形夹紧件54中。这种转动接头以同样的方式同与上述同样类型的止动螺钉31固定在一起。杆的圆柱形部分58贯穿U形夹紧件57(与U形夹紧件54和22完全一样)，并且以与上述的将杆19固定在U形夹紧件22中的方式同样的方式固定在U形夹紧件57中。
再看图1，图1示出了一个连接在杆12和13之间的第四横向连接组件61。在该例中，横向连接件62如图8所示，并与上述的连接件56相似，但是在其圆柱形杆部分63的两端都带有转动接头64。这些接头与位于杆58的端部的转动接头59相同，并且分别被容纳在位于杆12和13上的U形夹紧件57和58中。当杆62的预定间隙和位置确定以后，将止动螺钉31用到这两个U形夹紧件中，以便夹紧它们，从而将杆62的转动接头64夹紧。U形夹紧件67和68与U形夹紧件22相同，并且夹紧方式与上述的将U形夹紧件22固定到枢轴21的方式相同。
现在看图4，图4示出了脊柱杆72和73。应该理解，图1和图2中的两根脊柱杆既可以靠得更近一些，也可以离得更开一些，所引起的唯一改变是连接组件及它们之间的横向杆的方位的改变。因此，图1中的三种不同的连接组件中的任何一个都可以用于两脊柱杆之间的更大的或更小的间隙中。这是图4所示实施例的事实。图4中的横向连接组件看上去非常象图1的上部示出的那个组件，并且取向也与那个组件相同，但是，从图5和6可以更清楚地看出，它们之间存在一些差别。在这种情况下，横向杆76可以与图1中的杆19相同。但是枢轴组件77包括两个夹紧件78和79。在某种意义上，可将夹紧件78和79都看作U形夹紧件。但是，为了区分它们，下面将把夹紧件78称作对开夹紧件，把夹紧件79称作U形夹紧件。夹紧件78中具有沿纵向或轴向延伸的交错边缘或凹槽或(锯齿)81，当夹紧时，它们与脊柱杆紧密地接合在一起。同样，夹紧件79中具有沿轴向延伸的交错边缘和凹槽82，当组件夹紧在一起时，它们紧紧地夹在横向杆76上。为了将组件夹在一起，采用了一个止动螺钉83，止动螺钉83在它的接纳在夹紧件79的上臂中的一个匹配的莫氏锥度孔85中的部分和接纳在夹紧件78中的匹配的莫氏锥度孔86中的部分的外表面84上具有莫氏锥度。位于止动螺钉83下端的螺纹87旋入在夹紧件79的螺纹88中。夹紧件78的表面91也具有莫氏锥度，因此，无论是按照图示的方式使用夹紧件还是将夹紧件反转过来使用都没关系，因为止动螺钉83会锁定在孔86或91中处在上方的那一个中。止动螺钉83可以具有上面在描述止动螺钉31时所述的那种断开的头部，或只有一个位于其内部的TORX或六角插孔92。当夹紧件78和79分别容纳在杆73和76上，并且当这两杆彼此之间适当地定好了位，两夹紧件在两杆上也适当地定好了位时，可将止动螺钉拧紧，从而将两个夹紧件夹在它们各自的杆上，使止动螺钉锁定在它们各自的锥孔，如在夹紧件79的上臂中的86和在夹紧件79的上臂中的表面85中。杆72上的连接夹紧组件93与杆73上的夹紧组件77完全相同，并且以同样的方式夹紧在杆72和杆76上。一个浅的半圆形的通道94的一半在夹紧件78的下臂中，一半在夹紧件78的上臂中，该半圆形的通道94围绕着这两个臂的整个外露表面延伸，从而在用止动螺钉将夹紧件78和79锁定在一起之前，当夹紧件79在夹紧件78上转动时，所述的半圆形的通道94可以容纳杆76。
下面参照图9，图9是图5和6所示实施例的变化形式。在这个枢轴组件实施例中，脊柱杆97和横向杆76与两个夹紧件有关，一个是前面参照图5和6所描述的夹紧件78，另一个是与夹紧件79不同的U形夹紧件99。其中一个不同之处是，夹紧件99的上臂101具有一个孔102，孔102是一个直壁圆柱形的孔，并且不锁定在锁定螺钉83的锥面84上。另一个不同是，在该夹紧件的下臂中的103处有一个具有莫氏锥度的锥形孔。锁定螺钉83与前面所述的实施例中的相似，不同之处在于，在该实施例中，它具有一个上凸缘104，用于接合并压靠在上臂101的上表面上。这个螺钉的刻有螺纹的端部被接纳在一个具有锥形外表面107的锁定螺母106中，锁定螺母106的下端有一个凸缘108。因此，当要把这个组件夹在杆97和76上时，先把螺钉83往下拧，以便使螺钉83上的螺纹与螺母106的孔中的螺纹啮合起来，然后，螺母106挤靠在位于夹紧件99的下臂中的莫氏锥孔中，并且，当充分夹紧后，位于螺钉83的头部的凸缘104会促使夹紧件99将杆76夹紧。螺钉83上的莫氏锥体84与夹紧件78中的锥孔86之间的结合将促使那个夹紧件紧紧地夹在杆97上，并将螺钉锁定在夹紧件中。可将位于夹紧件99的下臂中的孔的底部的边缘109弯折，以便包裹住组件中的锁定螺母的凸缘108，从而使该螺母在螺钉拧入到它中间之前不会掉出来。
现在看图11和12，脊柱杆112和113可被视为与例如图1和2中的脊柱杆类似，并且它们的位置也相似。一个U形的夹紧件114固定在杆113上。该夹紧件可与图1至3所示的夹紧件22一致，但是，该夹紧件不是象在那些图中那样固定在横向杆上，而是直接固定在脊柱杆113上。枢轴座116安装在U形夹紧件114上。该枢轴座与图1和2中的枢轴座21相同。它以完全相同的方式安装在U形夹紧件114上，并且借助于止动螺钉117固定，止动螺钉117同时将U形夹紧件114固定在脊柱杆113上。在该例中，与图1所示的相反，U形夹紧件和枢轴座彼此之间成90°，但是，和前面的实施例一样，一旦这些部件之间的角度按照需要确定了下来，则这一角度就会被容纳在枢轴座的凹槽中的U形夹紧件上的加强肋固定，从而固定地保持那个角度关系。
正如图2中的脊柱杆13被止动螺钉23固定在枢轴座21上那样，横向连接杆118借助于止动螺钉119以完全相同的方式被接纳并固定在枢轴座116的孔中。这个横向连接杆118与开口型的连接夹紧组件122的连接座121一体构成，连接夹紧组件122包括一个借助于止动螺钉124固定到座上和脊柱杆112上的连接帽123。
现在看图12，该图分三个部分示出横向连接杆座和夹紧组件122，图中的连接杆118和座121与帽123和止动螺钉124分开。杆118本身具有一个与座中的凹槽126相同的刻纹表面。同样，尽管未示出，帽中的凹槽127也是刻了纹的。通过对这一点的描述可以明白，底座是开口的，因此，可以将它沿横向安装到脊柱杆上，而不必将它沿杆的长度轴向地滑动。换句话说，通向接纳脊柱杆的通道的入口足够宽，可以沿箭头129的方向接纳脊柱杆。在接纳脊柱杆的通道的每一侧各有一个凹槽131。各凹槽的下表面有一个稍微下凹的弧度，在底座的上部位于通道入口的每一侧的凸缘132具有一个外凸的弧面。类似地，在帽123的平行于接纳杆的通道127的轴延伸的每个侧面上具有一个凸缘133，由此，可沿箭头136的方向将该帽安装到基座中，使帽上的凸缘被容纳在位于底座上的凸缘132外侧的凹槽131中，底座的凸缘132被容纳在帽中的凹槽134中。由于凸缘133的上部、凸缘132的底部和帽中凹槽134的底部以及座中凹槽131的底部都是弯曲的，所以帽的底部137也是弯曲的。因此，当沿箭头136的方向将帽插入到座中时，帽会产生轻微的摇摆。因此，由帽中的容纳杆的通道127和底座中的容纳杆的通道126形成的圆柱体之间的总的间隙将足够大，当底座已被定位在脊柱杆下面时，可以将冒接纳到底座中。在这么安装之后，将止动螺钉124拧紧到帽中的接纳止动螺钉的孔中的螺纹138中。相应地，该止动螺钉驱使脊柱杆紧紧地压住底座中的通道126的底部。如139处所示，止动螺钉的底部是尖的，以防止沿脊柱杆发生任何轴向的滑动。底座沿脊柱杆的轴向移动不仅受到通道底和杆之间的摩擦力的限制，而且受到这样的限制，即，由于这些凸缘以及底座和帽中的接纳凹槽是弧形的，在不倾向于使底座围绕着杆118的轴旋转的情况下，底座不会产生轴向移动。这种运动不仅受到杆112本身的阻碍，而且还因横向杆118被夹紧在枢轴座中以及枢轴座被夹紧在U形夹紧件114中而受到阻碍。因此，一旦止动螺钉117、119和124被固定，就确保了阻碍任何方向上的移动。
制造所有这些元件的材料都可以是相同的。例如，连接件56是由316L ASTM F138 2级冷挤压900/1050MPa材料制成的实心体。它被加工成杆部58和头部59。脊柱杆和横向杆可以是光滑的、喷丸硬化的，或刻纹的。横向杆(如18和58)可以被截成所需要的长度。
尽管已经利用附图和前面的描述展示并阐述了本发明，但这些附图和描述仅仅是说明性的而不是限定性的，应当理解，前面只是显示并描述了优选的实施例，落入本发明的构思范围的所有变化和改进都应当受到保护。