可膨胀固定组件 相关申请的交叉引用
本专利申请要求美国临时专利申请 No.61/223261 的优先权， 该美国临时专利申 请 No.61/223261 的申请日为 2009 年 7 月 6 日， 该文献整个被本文参引。
技术领域
本发明通常涉及固定部件， 特别是涉及用于将结构固定在骨上和 / 或用于固定骨 段的可膨胀固定部件。背景技术
骨螺钉通常用于使得相邻骨或骨段相对于彼此固定或者用于将结构附接在骨上。 例如， 骨螺钉通常用于帮助修复骨中的骨折、 将骨板附接在骨上、 固定相邻椎骨本体等。
不过， 典型的骨螺钉和普通的骨螺钉插入方法能够在这些处理过程中引起不希望 的并发症。 例如， 普通的骨螺钉插入方法可能导致 ： 较小和 / 或活动骨段在螺钉插入过程中 由于轴向压力和插入力矩传递而从骨或骨段上脱位 ； 在操作过程中的螺钉丢失 ( 包括螺钉 从它的储存位置输送至患者体内的最终固定位置 ) ； 在螺钉插入和 / 或取出过程中的螺钉 头部折断和凸出 ； 在螺钉驱动器界面和螺钉驱动器之间的滑移 ； 螺钉驱动器界面的剥离 ； 在自钻孔和 / 或自攻丝螺钉的旋转插入过程中的骨磨削 ； 在相邻骨段和 / 或骨板中的预钻 孔的未对准， 这可能导致骨段和 / 或骨板的二次脱位和不正确定位 ； 由于预钻孔的引导孔 的轴线和所希望的螺钉插入轴线的角度未对准而引起的次优螺钉固定 ； 以及螺钉的手术后 退出。 而且， 当普通的骨螺钉用于附接具有很少结构支承的较小骨段时， 开始使得螺钉进入 这样的较小骨段中所需的轴向旋转力能够使得该骨段脱位。另外， 当希望使用较长的骨螺 钉时， 将螺钉驱动到骨中可能很费力。
使用典型的骨螺钉和普通的骨螺钉插入方法的另外并发症可能由在给定处理过 程中所需的多个步骤和引入错误的相关可能性而引起。例如， 在骨折情况下， 图 1A 表示了 具有局部螺纹杆的普通骨方头螺钉 10， 该骨方头螺钉用于连接两个骨折的骨段 11a 和 11b。 不幸的是， 使用普通骨螺钉执行这样的处理过程较复杂， 并包括多个步骤。首先， 外科医生 使骨折部复位， 然后在第一骨段 11a 中钻出第一孔 12， 使得第一孔 12 的直径 Φ1 等于螺钉 10 的大径。 然后， 外科医生将钻孔引导件插入孔 12 中， 再钻具有直径 Φ2 的第二孔 13， 该直 径 Φ2 等于螺钉 10 的小径。一旦钻出两个孔， 骨被钻埋头孔用于螺钉 10 的头部， 该孔的深 度被测量以确定所需的螺钉长度， 最后插入螺钉， 且螺钉 10 的螺纹 14 拧紧至第二孔 13 内。 图 1B 表示了使用具有完全螺纹杆的普通骨螺钉 10 来将骨板 11c 类似地附接在骨段 11d 上 的处理过程。 发明内容
这里提供了可膨胀骨固定组件， 该可膨胀骨固定组件包括具有可膨胀杆的可膨胀 固定部件。 可膨胀杆有沿孔轴线穿过它延伸的、 第一内径的轴向孔， 该孔轴线能够与杆的中心纵向轴线重合。 可膨胀杆有第一外螺纹部分， 该第一外螺纹部分开始于杆的远端处， 并沿 杆的至少一部分朝着杆的近端延伸。可膨胀固定组件还包括膨胀部件， 该膨胀部件有细长 杆， 该细长杆有在它的远端处的心轴。 细长杆布置在可膨胀固定部件的孔内， 以使得心轴位 于杆的远端处。心轴有斜表面， 并有大于杆的第一内径的外部尺寸。当心轴通过可膨胀杆 被偏压时， 心轴使得可膨胀杆径向向外偏压， 并使得杆的螺纹部分与周围组织接合， 例如与 骨接合。 附图说明
当结合附图阅读时将更好地理解前面的概述以及后面对本申请的优选实施例的 详细说明。为了示例说明可膨胀固定组件系统和方法， 附图中表示了优选实施例。不过应 当知道， 本申请并不局限于附图所示的确切结构和 / 或手段， 附图中 ：
图 1A 是普通骨螺钉的示意图， 该普通骨螺钉有将两个骨段连接在一起的局部螺 纹杆 ；
图 1B 是普通骨螺钉的示意图， 该普通骨螺钉有将骨板和骨段连接在一起的完全 螺纹杆 ；
图 2A 是根据一个实施例的、 形成可膨胀固定组件的一部分的可膨胀固定部件的 侧剖图 ；
图 2B 是图 2A 中所示的可膨胀固定组件在固定部件膨胀之前的侧剖图， 该可膨胀 固定组件包括膨胀部件 ；
图 2C 是图 2B 中所示的可膨胀固定组件在固定部件膨胀之后的侧剖图 ；
图 2D 是类似于图 2B-C 中所示的可膨胀固定组件在固定部件膨胀之前的侧剖图 ；
图 2E 是如图 2D 中所示的可膨胀固定组件在固定部件膨胀之后的侧剖图 ；
图 2F 是根据另一实施例的、 图 2A 中所述的固定部件的一部分在该固定部件膨胀 之前的侧视图 ；
图 2G 是图 2F 中所示的固定部件的一部分在该固定部件膨胀之后的侧剖图 ；
图 2H 是类似于图 2A 中所示的固定部件的示意图， 但是表示了可选的外部锚固几 何结构 ；
图 2I 是插入在由骨折部而分开的两个骨段之间的可选可膨胀固定组件的示意 图；
图 3A 是根据一个实施例的膨胀部件的侧视图 ；
图 3B 是根据可选实施例的、 图 3A 中所示的膨胀部件的侧视图 ；
图 3C 是根据一个实施例的可膨胀固定组件在可膨胀固定部件膨胀之前的透视 图；
图 3D 是图 3C 中所示的可膨胀固定组件的可膨胀固定部件在该可膨胀固定部件膨 胀之前的端部透视图 ；
图 3E 是图 3C 中所示的可膨胀固定组件在可膨胀固定部件局部膨胀之后的侧视 图；
图 3F 是图 3C 中所示的可膨胀固定组件的可膨胀固定部件在该可膨胀固定部件膨 胀之后的端部透视图 ；图 3G 是根据可选实施例的、 图 3C 中所示的可膨胀固定组件的可膨胀固定部件在 该可膨胀固定部件膨胀之前的侧剖图 ；
图 3H 是图 3G 中所示的可膨胀固定部件在该可膨胀固定部件膨胀之前的端部透视 图；
图 3I 是图 3G 中所示的可膨胀固定部件在该可膨胀固定部件膨胀之后的侧视图 ；
图 3J 是根据还一可选实施例的、 图 3C 中所示的可膨胀固定组件的可膨胀固定部 件在该固定部件膨胀之前的侧剖图 ；
图 3K 是图 3J 中所示的可膨胀固定部件在该可膨胀固定部件膨胀之前的端部透视 图；
图 3L 是图 3J 中所示的可膨胀固定部件在该可膨胀固定部件膨胀之后的侧视图 ；
图 4A 表示了根据一个实施例构成的可膨胀固定组件， 该可膨胀固定组件包括具 有自钻孔凹槽的可膨胀固定部件 ；
图 4B 表示了根据可选实施例构成的自钻孔可膨胀固定组件， 该可膨胀固定组件 包括具有自钻孔凹槽的可膨胀固定部件 ；
图 4C 表示了沿向后运动方向的自攻丝凹槽的锚固几何结构， 该自攻丝凹槽有圆 锥形螺纹尾部 ； 图 5 是可膨胀固定组件的侧视图， 该可膨胀固定组件有插入可膨胀固定部件的孔 内的膨胀部件 ；
图 6A 是根据一个实施例的可膨胀固定部件的锚固几何结构的侧剖图 ；
图 6B 是根据另一实施例的可膨胀固定部件的锚固几何结构的侧剖图 ；
图 6C 是根据一个实施例的、 包括可选膨胀部件的可膨胀固定组件的侧剖图 ；
图 7A 是可膨胀固定部件的侧剖图， 该可膨胀固定部件有设置为形成角度的头部 ；
图 7B 是图 7A 中所示的可膨胀固定部件的一部分的侧剖图 ；
图 7C 是根据可选实施例的、 图 7A 中所示的可膨胀固定部件的侧剖图 ；
图 7D 是根据另一可选实施例的、 图 7A 中所示的可膨胀固定部件的侧剖图 ；
图 7E 是根据还一可选实施例的、 图 7A 中所示的可膨胀固定部件的侧剖图 ；
图 7F 是图 7E 中所示的可膨胀固定部件的一部分的侧剖图 ；
图 8 是根据一个实施例的可膨胀固定部件的侧剖图， 该可膨胀固定部件有设置成 防止螺钉松开和 / 或移动的锚固几何结构 ；
图 9A-C 是根据一个实施例的、 没有头部的可膨胀固定部件的侧剖图 ；
图 9D 是根据可选实施例的、 图 9A-C 中所示的可膨胀固定部件的侧视图 ；
图 9E 是图 9D 中所示的可膨胀固定部件的侧剖图 ；
图 9F 是根据一个实施例的可膨胀椎间植入件组件的透视图 ；
图 9G 是图 9F 中所示的可膨胀椎间植入件组件在可膨胀固定部件膨胀之前的正剖 图；
图 9H 是图 9F 中所示的可膨胀椎间植入件组件在可膨胀固定部件膨胀之后的正剖 图；
图 9I 是根据可选实施例的一对可膨胀椎间植入件组件的侧剖图 ；
图 9J-O 是根据各种脊椎固定实施例的、 用于相邻椎骨本体中的可膨胀固定组件
的正视图 ；
图 9P 是根据一个实施例的、 插入棘突间间隔件组件内的一对可膨胀固定组件的 侧视图 ；
图 9Q 是图 9P 中所示的棘突间间隔件组件的后部局部分解图 ；
图 9R 是根据一个实施例插入椎间植入件内的可膨胀固定组件的侧视图 ；
图 9S 是根据一个实施例的可膨胀棘突间间隔件的侧视图 ；
图 9T 是根据一个实施例的可膨胀椎骨伸展器在它膨胀之前的侧视图 ；
图 9U 是图 9T 中所示的可膨胀椎骨伸展器在它膨胀之后的侧视图 ；
图 9V-X 是根据一个实施例的、 插入在椎骨本体的椎板内的空间中并膨胀的可膨 胀固定部件的俯视图 ；
图 10A-B 是根据一个实施例的、 在各骨段中局部膨胀的可膨胀固定组件的剖视 图；
图 11A 是根据一个实施例的可膨胀固定部件的侧视图， 该可膨胀固定部件有分离 成多个支腿的杆 ；
图 11B 是图 11A 中所示的可膨胀固定部件的仰视图 ； 图 12A 是根据一个实施例的可膨胀头部固定部件的透视图 ；
图 12B 是包括图 12A 中所示的可膨胀头部固定部件的可膨胀头部固定组件在可膨 胀头部固定部件膨胀之前的剖视图 ；
图 12C 是图 12B 中所示的可膨胀头部固定组件在可膨胀头部固定部件膨胀之后的 剖视图 ；
图 12D 是根据可选实施例的、 图 12B 中所示的可膨胀头部固定组件在可膨胀头部 固定部件膨胀之前的剖视图 ；
图 12E 是图 12D 中所示的可膨胀头部固定组件在可膨胀头部固定部件膨胀之后的 剖视图 ；
图 12F 是根据还一可选实施例的、 图 12B 中所示的可膨胀头部固定组件在可膨胀 头部固定部件膨胀之后的剖视图 ；
图 13A 是根据可选实施例的可膨胀头部固定组件在可膨胀头部固定部件膨胀之 前的剖视图 ；
图 13B 是图 13A 中所示的可膨胀头部固定组件在可膨胀头部固定部件膨胀之后的 剖视图 ；
图 14A 是根据可选实施例的可膨胀头部固定组件在可膨胀头部固定部件膨胀之 前的剖视图 ；
图 14B 是图 14A 中所示的可膨胀头部固定组件在可膨胀头部固定部件膨胀之后的 剖视图 ；
图 14C 是图 14A 中所示的可膨胀头部固定组件的仰视图 ；
图 14D 是根据可选实施例的、 图 14A 中所示的可膨胀头部固定组件在可膨胀头部 固定部件膨胀之前的剖视图 ；
图 14E 是图 14D 中所示的可膨胀头部固定组件在可膨胀头部固定部件膨胀之后的 剖视图 ；
图 15A 是根据可选实施例的可膨胀头部固定组件在可膨胀头部固定部件膨胀之 前的剖视图 ；
图 15B 是图 15A 中所示的可膨胀头部固定组件在可膨胀头部固定部件膨胀之后的 剖视图 ；
图 15C 是根据可选实施例的、 图 15A 中所示的可膨胀头部固定组件在可膨胀头部 固定部件膨胀之后的剖视图 ；
图 16A 是根据可选实施例的可膨胀头部固定组件在可膨胀头部固定部件膨胀之 前的剖视图 ；
图 16B 是图 16A 中所示的可膨胀头部固定组件在可膨胀头部固定部件膨胀之后的 剖视图 ；
图 16C 是图 16A 中所示的可膨胀头部固定组件的透视图 ；
图 16D 是根据可选实施例的、 图 16A 中所示的可膨胀头部固定组件在可膨胀头部 固定部件膨胀之前的剖视图 ；
图 16E 是图 16D 中所示的可膨胀头部固定组件在可膨胀头部固定部件膨胀之后的 剖视图 ； 图 16F 是根据可选实施例的、 图 16A 中所示的可膨胀头部固定组件在可膨胀头部 固定部件膨胀之前的剖视图 ；
图 16G 是图 16F 中所示的可膨胀头部固定组件在可膨胀头部固定部件膨胀之后的 剖视图 ；
图 17A 是根据可选实施例的可膨胀头部固定组件的透视图 ；
图 17B 是布置在骨段之间的、 图 17A 中所示的可膨胀头部固定组件的仰视图 ；
图 17C 是图 17B 中所示的可膨胀头部固定组件的仰视图， 其中可膨胀头部固定部 件旋转 ；
图 17D 是图 17A 中所示的可膨胀头部固定组件在可膨胀头部固定部件膨胀之前的 剖视图 ；
图 17E 是图 17D 中所示的可膨胀头部固定组件在可膨胀头部固定部件膨胀之后的 剖视图 ；
图 17F 是根据可选实施例的、 图 17A 中所示的可膨胀头部固定组件在可膨胀头部 固定部件膨胀之前的剖视图 ；
图 17G 是图 17F 中所示的可膨胀头部固定组件在可膨胀头部固定部件膨胀之后的 剖视图 ；
图 18A 是根据可选实施例的可膨胀头部固定组件的分解透视图 ；
图 18B 是图 18A 中所示的可膨胀头部固定组件在可膨胀头部固定部件膨胀之前的 剖视图 ；
图 18C 是图 18B 中所示的可膨胀头部固定组件在可膨胀头部固定部件膨胀之后的 剖视图 ；
图 18D 是根据可选实施例的、 图 18A 中所示的可膨胀头部固定组件在可膨胀头部 固定部件膨胀之前的剖视图 ；
图 18E 是图 18D 中所示的可膨胀头部固定组件在可膨胀头部固定部件膨胀之后的
剖视图 ；
图 18F 是图 18D 中所示的可膨胀头部固定组件的部件的透视图 ；
图 18G 是根据另一实施例的、 图 18F 中所示的可膨胀头部固定组件的部件的透视 图；
图 18H 是布置在骨段之间的、 图 18G 中所示的可膨胀头部固定组件的部件的仰视 图；
图 18I 是根据另一实施例的、 图 18F 中所示的可膨胀头部固定组件的部件的透视 图；
图 18J 是布置在骨段之间的、 图 18H 中所示的可膨胀头部固定组件的部件的仰视 图；
图 18K 是根据另一实施例的、 图 18F 中所示的可膨胀头部固定组件的部件的透视 图；
图 18L 是布置在骨段之间的、 图 18K 中所示的可膨胀头部固定组件的部件的仰视 图；
图 19A 是根据可选实施例的可膨胀头部固定组件在可膨胀头部固定部件膨胀之 前的正剖图 ；
图 19B 是图 19A 中所示的可膨胀头部固定组件在可膨胀头部固定部件膨胀之后的 正剖图 ；
图 19C 是图 19A 中所示的可膨胀头部固定组件在可膨胀头部固定部件膨胀之前的 仰视剖视图 ；
图 19D 是根据可选实施例的、 图 19A 中所示的可膨胀头部固定组件在可膨胀头部 固定部件膨胀之前的正剖图 ；
图 19E 是图 19D 中所示的可膨胀头部固定组件在可膨胀头部固定部件膨胀之后的 正剖图 ；
图 19F 是图 19D 中所示的可膨胀头部固定组件在可膨胀头部固定部件膨胀之前的 底部截面图 ；
图 20A 是根据可选实施例的可膨胀头部固定组件在可膨胀头部固定部件膨胀之 前的剖视图 ；
图 20B 是图 20A 中所示的可膨胀头部固定组件在可膨胀头部固定部件膨胀之后的 剖视图 ；
图 21A 是根据可选实施例的可膨胀头部固定组件在可膨胀头部固定部件膨胀之 前的剖视图 ；
图 21B 是图 21A 中所示的可膨胀头部固定组件在可膨胀头部固定部件膨胀之后的 剖视图。 具体实施方式
为了方便， 在附图所示的多个实施例中的相同或等效元件由相同参考标号表示。 下面的说明书中使用的某些术语只是为了方便， 而不是限定。词语 “右” “左” 、 “底部” 、 和 “顶 部” 表示所参考的图中的方向。词语 “内侧” 和 “外侧” 是指分别朝向和远离装置和它们的所指代部件的几何中心的方向。词语 “前面” 、 “后面” 、 “上面” 、 “下面” 、 “侧部” 、 “中间” 、 “矢 状” 、 “轴向” 、 “冠状” 、 “头部” 、 “尾部” 和相关词语和 / 或短语是指所参考的人体的优选位置 和方位， 而不是进行限制。这里使用的词语 “椎骨本体” 应当广义地解释为包括在人体脊椎 系统内和紧邻该人体脊椎系统中所发现的所有骨和骨结构， 包括但不局限于在颈部区域、 胸部区域、 腰部区域和骶骨弯曲区域中所发现的骨和骨结构。词语 “偏压” 是指使得所指的 物体和它的指定部件改变位置， 例如通过推动、 拉动、 抽吸或者以其它方式向它施加力。非 限定的术语包括上述词语、 衍生词和类似意思的词。
下面参考图 2A-B， 可膨胀骨固定组件 20 包括锚固区域 37， 该锚固区域 37 能够包 括接合结构， 例如螺纹 36 或任意可选的外部几何形状， 该接合结构设置成使得可膨胀固 定部件 24 固定在一个或多个要进行连接的周围结构上， 例如由骨折部 21 而分离的骨段 22a-b。应当知道， 这里所述的螺纹包括能够将可膨胀固定部件 24 固定在一个或多个周围 结构 ( 例如骨和 / 或骨段 ) 上的任意合适的外部几何形状。可膨胀固定组件 20 能够选择 地将任意所需的可选结构固定在骨和 / 或骨段上， 例如矫形螺钉、 用于软组织和 / 或韧带固 定的骨锚固件、 假体、 钉、 杆、 外部固定部件等。
尽管下颚骨是骨折段可通过可膨胀固定组件 20 连接的一个骨示例， 但是可膨胀 固定组件 20 的用途并不局限于此， 它可以考虑用于结合任意合适的骨、 骨段和 / 或与骨上 组织或其它组织以及骨固定装置和 / 或材料、 骨移植件、 骨移植代替件例如合成物、 或者骨 代替件组合使用。两个这样的骨和 / 或骨段在这里被称为骨段 22a 和 22b。在所示实施例 中， 骨段 22a 称为外部骨段， 骨段 22b 称为内部骨段。尽管固定组件 20 表示为将骨段 22a-b 直接固定在一起， 但是应当知道， 固定组件 20 能够选择地用于将骨板、 移植件和 / 或其它装 置固定在骨和 / 或骨段的外表面上和 / 或将骨板固定在骨移植件上。 可膨胀固定组件 20 包括可膨胀固定部件 24， 该可膨胀固定部件 24 可以提供为骨 螺钉、 铆接螺钉等， 膨胀部件 26 设置成使得固定部件 24 膨胀， 以便将固定部件 24 包括锚固 几何结构的部分 ( 例如螺纹 36 或任意其它合适的外部几何结构 ) 固定在周围结构 ( 例如 内部骨段 22b) 上。
固定部件 24 和这里所述的各种可膨胀固定组件的其它部件能够由任意合适 的可生物相容和 / 或可重新吸收的材料和 / 或合金 ( 例如钛合金、 TiCP、 镁、 不锈钢、 塑料、 聚合物等 ) 来制造， 这些材料提供了用于径向膨胀的延展性以及用于承受特定 (indication-specific) 施加力的稳定性。 膨胀部件 26 能够由任意合适的医疗等级和 / 或 可生物相容材料 ( 例如仪器等级不锈钢或钴铬 ) 来制造， 该材料足够坚固， 以便使得固定部 件 24 膨胀， 且该材料可生物相容。还希望该材料允许膨胀部件 26 完全拉动穿过固定部件 24 和从该固定部件中取出。如果膨胀部件 26 的一部分要留在固定部件 24 中 ( 类似于普通 铆钉 )， 将希望使用可植入等级的材料用于膨胀部件 26。在一个实施例中， 固定部件 24 由 钛合金制造， 且膨胀部件 26( 具体地说， 下面所述的心轴 46) 由钛合金或钴铬来制造。
如图 2A 中所示， 固定部件 24 包括被套管的或环形杆 28， 该杆 28 有径向相对的内 表面和外表面 25 和 27。固定部件 24 沿中心纵向轴线 A-A 轴向细长。杆 28 限定了 ： 近端 30， 该近端 30 包括头部 32 和 / 或第二螺纹和 / 或锚固几何结构 ； 相对的远端 34 ； 以及中间 部分 31， 该中间部分 31 布置在近端和远端 30 和 34 之间。当固定部件 24 设置为骨螺钉时， 杆 28 能够设置为螺钉杆， 头部 32 能够设置为螺钉头部。杆 28 限定了一个或多个内部轴向
孔， 例如孔 35 和 35a， 该内部轴向孔沿与轴线 A-A 重合的孔轴线形成， 该孔穿过头部 32 和穿 过整个杆 28 延伸。固定部件 24 还包括一个或多个锚固区域 37， 该锚固区域 37 与孔 35 径 向对齐， 并有形成于其上的锚固几何结构， 例如螺旋螺纹 36， 该螺旋螺纹 36 从杆 28 的远端 34 的外表面径向向外延伸。 当然， 锚固几何结构并不局限于螺纹， 并能够采取任意合适尺寸 和形状， 当固定部件 24 径向膨胀时， 该尺寸和形状能够咬入或以其它方式与骨段 22b 接合。 杆 28 的外表面的其余部分平滑或无螺纹， 尽管根据需要该部分可以全部或局部有螺纹和 / 或以其它形式形成为包括任意合适的可选锚固几何结构。
在所示实施例中， 杆 28 的远端 34 限定了内径 ID1， 在固定部件 24 径向膨胀之前， 该内径 ID1 小于中间部分 31 和近端 30 的内径 ID2， 尽管应当知道， 内径 ID1 能够相对于固 定部件 24 的其余部分采取任意合适的关系， 以使得远端 34 设置成以后面所述的方式径向 膨胀。在固定部件 24 径向膨胀之前， 杆 28 的远端 34 的外径 OD1 能够等于、 大于或小于杆 28 的中间部分 31 和近端 30 的外径 OD2。在所示实施例中， 外径 OD1 基本等于外径 OD2。而 且， 在所示实施例中， 杆 28 的壁具有厚度 T， 该厚度 T 能够在远端 34 处大于、 小于或等于杆 28 在中间部分 31 中或在近端 30 处的厚度 T。应当知道， 这里使用的术语 “直径” 不仅用于 普通意义的圆形物体， 而且还将描述非圆形物体的宽度尺寸 ( 即 “外部尺寸” )( 当以截面方 式在它们的最大宽度点处测量时 )。 下面参考图 2B， 在固定部件 24 插入之前在骨段 22a-b 中钻出孔 38。应当知道， 对 于轴向方向的术语 “内部” 和 “外部” 分别用于表示孔 38 的内部和外部方向。孔 38 有直径 或截面尺寸 D1， 在固定部件 24 膨胀之前， 该直径或截面尺寸 D1 等于或大于杆 28 的远端 34 的外径 OD1。因此， 固定部件 24 能够轴向插入孔 38 内， 以使得头部 32 抵靠外部结构 ( 例 如骨、 韧带、 骨固定装置如板或其中的孔等 ) 的外表面。在所示实施例中， 外部结构是骨段 22a。在固定部件 24 径向膨胀之前， 固定部件 24 松弛地接收于孔 38 中， 以使得螺纹 36 与 内部骨段 22b 对齐。
膨胀部件 26 包括轴向细长杆 40， 该轴向细长杆 40 有近端 42 和相对的远端 44。 杆 40 能够由沿它的长度的多个外径来限定。杆 40 的远端 44 与心轴 46 连接， 该心轴 46 有能 够为圆形的外部径向表面 48， 使得心轴 46 为基本球形。应当知道， 心轴 46 能够采取任意 可选的合适形状， 以使得外部径向表面 48 的直径或其它外部尺寸大于杆 28 的远端 34 和 / 或杆 28 的任意其它内部部分 ( 该内部部分要进行膨胀 ) 的内径 ID1。在所示实施例中， 外 部径向表面 48 的外径基本等于杆 28 的中间部分 31 和近端 30 的内径 ID2。外部径向表面 48 还能够包括斜表面 50， 该斜表面 50 提供了在杆 40 的远端 44 和外部径向表面 48 具有最 大尺寸的区域之间的过渡界面。斜表面 50 的角度或斜度可以设置成当心轴拉动通过杆 28 时从杆 28 的内表面 25 拉制或拉削材料。通常， 随着斜表面相对于杆 40 的角度的增加， 有 增加的材料量可以拉过杆 28。杆 28 通过心轴 46 的拉削可以用于减小偏压心轴 46 穿过杆 28 所需的力的大小。拉削还可以在心轴 46 推入杆 28 中时实现， 如后面更详细所述。拉削 的材料量和 ( 因此 ) 偏压心轴 46 穿过杆 28 所需的力的大小能够通过改变固定部件 24 和 / 或膨胀部件 26 的特征来进行调节， 所述固定部件 24 和 / 或膨胀部件 26 的特征例如固定 部件 24 和 / 或膨胀部件 26 的材料、 杆 28 的厚度 T、 斜表面 50 的斜度 / 角度等。杆 28 的远 端 34 能够设置成有互补的斜表面 52， 该斜表面 52 设置成与心轴 46 的斜表面 50 接合， 如图 2B 中所示。一个或多个附加斜面可以形成于杆 28 中， 例如用作直径膨胀和 / 或收缩过渡、
作为止动器、 限制器等。
下面参考图 2C， 应当知道， 膨胀部件 26 通常在将固定部件 24 插入骨段 22a-b 的孔 38 内之前预先安装在固定部件 24 中。特别是， 膨胀部件 26 的杆 40 接收于固定部件 24 的 孔 35 中， 且心轴 46 在从远端 34 轴向向内的位置处布置在杆 28 的外部。一旦固定部件 24 和膨胀部件 26 安装在孔 38 内， 支架 56 就能够布置成抵靠头部 32 的外表面。支架 56 能够 限定内部孔 58， 该内部孔 58 的直径或可选截面尺寸大于膨胀部件 26 的杆 40 和心轴 46 的 外径， 以使得杆 40 和心轴 46 能够接收于该孔 58 内。一旦支架 56 布置就位， 膨胀部件 26 能够在支架 56 支承抵靠头部 32 时拉动穿过固定部件 24 的杆 28， 以便当膨胀部件 26 被拉 动穿过固定部件 24 的杆 28 时支架相对于由膨胀部件 26 产生的力来提供相对的轴向力。
下面参考图 2D 和 2E， 所示固定组件 20 与图 2B-C 中所示的类似， 不过， 当膨胀部件 26 拉动穿过杆 28 时， 固定部件 24 的杆 28 的整个长度可膨胀。只有在杆 28 的远端 34 处的 锚固区域 37 包括锚固几何结构， 例如螺纹 36。杆 28 只径向膨胀至它插入的孔 38 的内径。 这使得心轴 46 能够有非圆柱形形状， 如后面参考图 3A-3L 中所述， 以便拉动穿过固定部件 24 的杆 28 的长度， 从而在杆 28 中产生驱动凹口。该驱动凹口能够与插入固定部件 24 内的 工具接合， 用于将固定部件 24 相对于孔 38 取出或拧紧。 当膨胀部件 26 被拉入固定部件 24 的杆 28 的远端 34 中时， 心轴 46 的斜表面 50 与斜表面 52 干涉， 从而将杆 28 的远端 34 径向向外偏压。因此， 当心轴 46 被拉动穿过远端 34 时， 心轴 46 的外部径向表面 48 将螺纹 36 偏压至内部骨段 22b 的周围结构中， 从而将杆 28 的远端 34 固定在骨段 22b 上。而且， 支架 56 向杆 28 的头部 32 施加力， 该力能够使得头 部 32 例如沿远侧方向弯曲或以其它方式变形至骨段 22a 的外表面 39 中， 从而将骨段 22a 捕获在杆 28 的头部 32 和骨段 22b 之间。因此， 支架 56 能够使得压缩力 F1 和 F2 施加在骨 段 22a-b 上， 将骨段 22a-b 拉向一起， 从而封闭骨折部 21。一旦心轴 46 前进经过杆 28 的远 端 34， 它可以很容易地被拉动穿过中间部分 31 和近端 30 和拉出固定部件 24。支架 56 能 够被取下。
固定部件 24 在它膨胀之后的外表面轮廓依赖于膨胀部件 26 的心轴 46 的外部径 向表面 48 的形状， 因此能够在驱动处理过程中改变膨胀杆 28 的外表面的轮廓 ( 不仅孔 35)。例如， 如果具有六边形外部径向表面 48 的心轴被拉动穿过杆 28， 心轴 46 可以使得固 定部件 24 的外表面上形成一个或多个轴向叶片状 (lobular) 脊， 该叶片状脊对应于心轴 46 的六边形外部径向表面 48 的小面和固定部件 24 的内表面 25 的相交部分。
下面参考图 2F-G， 应当知道， 杆 28 有锚固几何结构， 例如在杆 28 的可膨胀区域或 驱动区域 XU 中的螺纹 36 和 / 或有螺纹和无螺纹部分的组合， 该锚固几何结构设置成当心轴 46 被拉动穿过孔 35 时膨胀。随着驱动区域 XU 的长度增加， 由心轴 46 施加在固定部件 24 上的轴向力和由支架 56 施加在头部 32 上的相应的相对轴向力在骨段 22a-b 上产生使得骨 折部 21 闭合的增加的压缩力。通过使得杆 28 的厚度 T 在近端和远端 30 和 34 之间逐渐减 小， 可以减轻和 / 或以其它方式补偿增加的压缩力。当心轴 46 被拉动穿过杆 28 时， 杆 28 在驱动区域 XU 内的部分可以轴向压缩， 从而形成缩短的被驱动的驱动区域 XA 以及减小的固 定部件 24 的总体长度。 在驱动区域 XU 中的轴向压缩量能够通过改变固定组件 20 的特征来 调节， 例如改变固定部件 24 和 / 或膨胀部件 26 的材料、 杆 28 的厚度 T、 锚固区域 37 的几何 形状等。 一旦已知被驱动的驱动区域 XA 的形成长度， 固定部件 24 的总体长度就能够设计成
在例如孔 38 内在不同深度处由膨胀的锚固区域 37 提供接合。因此， 能够提供成套工具， 该 成套工具包括具有不同长度驱动区域 XU 和 / 或总体长度的多个固定部件 24， 这些固定部件 24 设置成提供可以适用特殊用途的、 不同水平的压缩力和 / 或锚固区域 37 的接合深度。
尽管固定部件 24 的杆 28 的远端 34 能够包括具有外部锚固几何结构的可膨胀区 域， 但是应当知道， 可选地， 固定部件 24 的杆 28 能够沿它的长度在任意合适位置处具有带 外部锚固几何结构的可膨胀区域， 使得可膨胀区域设置成以这里所述的方式而与周围骨接 合。例如， 参考图 2H， 固定部件 24 的锚固几何结构 ( 特别是螺纹 36) 沿整个杆 28 在处于 近端 30 处的头部 32 和远端 34 之间延伸。螺纹 36 能够有恒定的外径， 或者沿杆 28 的长度 具有一个或多个变化外径的部分。如图所示， 螺纹 36 的外径直径沿从近端 30 朝着杆 28 的 远端 34 的方向减小。也可选择， 螺纹 36 的外径直径能够沿从近端 30 朝着远端 34 的方向 增加。还可以选择， 螺纹的外径直径能够从近端和 / 或远端 30 和 34 朝着杆 28 的中间部分 31 增加或减小。螺纹 36 的外径能够以前述方式的任意组合来变化。
而且， 尽管杆 28 包括锚固几何结构的远端 34 的内径 ID1 已经介绍为小于杆 28 的 中间部分 31 和近端 30 的内径 ID2， 但是也可选择， 杆 28 的远端 34 的内径 ID1 能够基本等 于杆 28 的其余部分的内径 ID2， 或者甚至稍微大于杆 28 的其余部分的内径 ID2， 只要心轴 46 的外部尺寸设置成将锚固区域 37 的部分或全部螺纹 36 径向向外偏压， 从而使得膨胀的 螺纹 36 咬入和抓住骨段 22b 的周围结构或者以其它方式与该周围结构接合或配合 ( 单独 或者与骨段 22a 组合 )。已经发现， 与不可膨胀特性的相同结构螺钉相比， 这里所述类型的 固定部件 24 需要更大的拉出力来将固定部件 24 从孔 38 中拉出。
如图 2I 中所示， 螺纹 36 能够设置成帮助骨段 22a-b 朝向彼此压缩， 从而使骨折部 21 复位。特别是， 在杆 28 的近端 30 处的第一组螺纹 36a 能够与外部骨段 22a 对齐， 在杆 28 的远端 34 处的第二组螺纹 36b 能够与内部骨段 22b 对齐。为了引起在骨段 22a-b 之间 的压缩， 螺纹 36a 和 36b 能够设置成具有彼此相反的螺纹角度和 / 或设置成具有不同的螺 距。例如， 与骨段 22a 接合的螺纹 36a 能够有与骨段 22b 接合的螺纹 36b 的节距的一半， 螺 纹 36a 和 36b 能够设置成具有定向为离开骨折线 21 的螺纹角度， 或者为它们的任意组合。 因此， 当螺纹 36a-b 以上述方式径向向外膨胀时， 螺纹 36a-b 的螺纹角度和 / 或节距使得骨 段 22a-b 朝着骨折部 21 轴向移动。尽管一对固定部件 24 表示为插入骨段 22a-b 中， 但是 应当知道， 能够使用任意所需数目的固定部件 24。 而且， 当螺纹 36a 和 36b 构成为具有不同 螺纹节距时， 也能够获得骨段 22a 和 22b 的轴向移动。
因此可以知道， 相对于普通的骨螺钉， 使用可膨胀固定组件 20 减少了与连接骨段 22a-b 相关的步骤数目。例如， 单个孔 ( 例如孔 38) 能够用于固定固定部件 24， 从而省略了 钻孔引导件和不需要钻第二孔。而且， 因为在膨胀部件 26 穿过拉出的过程中产生的力将杆 28 的头部 32 抵靠周围结构的外表面 ( 例如骨或骨板 ) 偏压， 因此避免了使得骨产生埋头 孔的步骤。因此， 用于安装固定部件 24 的方法包括以下步骤 ： 使骨折部复位 ( 例如在骨段 22a 和 22b 之间的骨折部 21) ； 在一个或多个骨段中钻出单个通孔 ； 测量所需固定部件的长 度； 使得固定部件 24 滑入通孔中 ； 以及通过膨胀部件 26 来使得固定部件 24 膨胀。 而且， 因 为螺纹 36 能够为螺旋形， 因此固定部件 24 能够以与普通骨螺钉一致的方式而通过旋转固 定部件 24 而取出。
应当知道， 图 2A-C 中所示的固定部件 24 的实施例是示例实施例， 且固定部件 24和 / 或可膨胀固定组件 20 能够根据多个可选实施例而构成， 如后面更详细所述。下面的可 选实施例并不是穷举， 能够使得可膨胀固定部件 24 以这里所述的方式操作的任意附加或 可选实施例都将落在本发明的范围内。还应当知道， 这里所示和所述的多个实施例的特征 和 / 或结构能够与这里所示和所述的其它实施例组合使用。
下面参考图 3A-3F， 心轴 46 能够使得杆 28 的部分或整个内表面 25 产生所需的几 何形状。在所示实施例中， 心轴 46 的外部径向表面 48 表示为限定六边形形状。因此， 当心 轴 46 以上述方式拉动穿过固定部件 24 的杆 28 时 ( 见图 3C)， 心轴 46 使得内表面 25 的内 径或截面尺寸小于外表面 48 的外部尺寸的部分形成六边形轮廓。 因此， 一旦从固定部件 24 中取出心轴 46， 内表面 25 的至少一部分具有六边形套管， 如图 3F 中所示。在心轴 46 的可 选实施例中， 如图 3B 中所示， 一个或多个释放结构 ( 例如槽 49) 能够形成于心轴 46 的外部 径向表面 48 内。当心轴 46 拉动穿过时， 释放槽 49 减小了心轴 46 与杆 28 的孔 35 干涉的 表面积， 从而减少了拉动心轴 46 穿过杆 28 所需的力。
由心轴 46 留下的套管和 ( 更通常是 ) 杆 28 的孔 35 能够提供药物口， 用于将所需 的药物注入孔 38 内。药物例如能够通过标准注射器来注入， 而不用产生附加孔来提供通向 注入部位的进口。此外， 固定部件 24 的杆 28 可以有垂直于外表面穿过壁钻入杆 28 的孔 35 内的孔洞。这些孔洞使得药物能够传送给周围骨。因此， 可生物降解或药剂洗提聚合物能 够插入固定部件 24 的孔 35 中。由心轴 46 留下的套管还能够用于神经学用途， 例如通过布 置在套管内的颅内压力监测装置、 流体监测装置等。 套管还能够用作排出口， 例如在分路用 途中。
而且， 如果希望从骨段 22a-b 中取出固定部件 24， 驱动仪器 ( 例如具有六边形或者 其它合适的多边形接合区域的螺丝刀 ) 能够插入固定部件 24 的杆 28 中， 以使得螺丝刀的 六边形接合区域与固定部件 24 的六边形套管配合。然后， 螺丝刀能够以普通方式旋转， 从 而使得螺纹 36 沿周围骨运行， 从而使得固定部件 24 退出孔 38。由图 3C 和 3E 可知， 杆 28 的整个长度能够有螺纹。
在图 3G-I 所示的固定部件 24 的可选实施例中， 杆 28 的孔 35 能够沿相对于轴线 A-A 偏移的孔轴线而形成， 从而形成杆 28 的非均匀壁厚。 具有偏移孔 35 的固定部件的膨胀 能够形成具有弯曲几何形状的膨胀固定部件 24。弯曲几何形状能够产生三点接触负载， 例 如在接触点 33 处， 从而增加膨胀的固定部件 24 相对于孔 38 的拉出阻力。也可选择， 具有 偏移孔 35 和没有螺纹 36 的固定部件 24 能够用作外伤镶片销 (plating pin)。在这样的应 用中， 能够制造具有特定拉出阻力的无螺纹固定部件 24。另外， 多个无螺纹固定部件 24 能 够与骨板组合使用， 以便规定相对的销的轴向矢量。
在图 3J-L 所示的固定部件 24 的还一可选实施例中， 杆 28 的孔 35 能够沿相对于 轴线 A-A 偏移和 / 或成角度的孔轴线 B-B 而形成， 从而形成杆 28 的非均匀壁厚。具有偏移 和 / 或成角度的孔 35 的固定部件的膨胀能够形成具有 “S” 形几何形状的膨胀固定部件 24。 S 形几何形状能够产生四点接触负载， 例如在接触点 33 处， 从而增加膨胀的固定部件 24 相 对于孔 38 的拉出阻力。应当知道， 根据孔轴线 B-B 的偏移的程度和 / 或形成的角度， 能够 形成比四个更多或更少的接触点。 也可选择， 具有偏移和 / 或成角度的孔 35 且没有螺纹 36 的固定部件 24 能够用作外伤镶片销。在这样的应用中， 能够制造具有特定拉出阻力的无螺 纹固定部件 24。另外， 多个无螺纹固定部件 24 能够与骨板组合使用， 以便规定相对的销轴向矢量。 下面参考图 4A， 心轴 46 和固定部件 24 能够自钻孔。特别是， 固定部件 24 和心轴 46 能够分别在它们的轴向前边缘处有轴向外部切割表面， 例如切割凹槽 51、 53。在该实施 例中， 在膨胀之前， 心轴 46 的外径或外部尺寸小于固定部件 24 的螺纹区域的外径 OD1。在 使用过程中， 心轴 46 和固定部件 24 能够在它们插入骨段 22a-b 中时旋转， 使得心轴 46 的 切割凹槽 53 切割孔 38 的一部分， 切割成足以允许心轴 46 通过， 且固定部件 24 的切割凹槽 51 使得孔 38 加宽， 从而允许杆 28 通过至图 2B 中所示的位置。因此， 在插入固定部件 24 和 心轴 46 的同时在骨段 22a-b 中钻出孔 38。然后， 心轴 46 能够以上述方式穿过固定部件 24 的杆 28 拉动， 以便将固定部件 24 固定在骨段 22a-b 上。
在图 4B 所示的可选实施例中， 心轴 46 的切割凹槽 53 能够有比杆 28 的外径 OD1 和 / 或 OD2 更大的直径。特别是， 心轴 46 能够包括多个柔性支腿 68， 这些柔性支腿 68 相 互远离地张开， 并通过气隙 71 而分开。因此， 切割凹槽 53 在螺纹固定组件 20 插入的过程 中在杆 40 旋转时钻出孔 38。形成的孔 38 具有比杆 28 在固定部件 24 膨胀之前的外径 OD1 和 / 或 OD2 更大的直径 D1， 因此固定部件 24 松弛地接收在由切割表面 53 产生的孔 38 中。 当心轴 46 拉动穿过杆 28 的孔 35 时， 柔性支腿 68 彼此相向塌缩， 以便限定比孔 38 小但是 比孔 35 的内径大的外径或外部尺寸。因此， 心轴 46 在它以上述方式拉动穿过杆 28 时使得 固定部件 24 的杆 28 膨胀。膨胀部件 26 能够包括在杆 40 的近端处的螺纹和 / 或形成锁定 的结构， 它帮助在拉动心轴 46 穿过杆 28 的孔 35 时抓住杆 40。
在另一可选实施例中， 固定部件 24 包括布置在固定部件 24 的杆 28 的外表面上的 多个自攻丝切割凹槽 70， 例如在杆 28 的远端 34 附近和邻近锚固区域 37 的近端。切割凹槽 70 设置成在固定部件 24 沿向后方向运动时 ( 即当固定部件 24 从骨段 22a-b 中的孔 38 中 取出时 ) 在固定部件 24 的旋转过程中切割通过周围的骨。应当知道， 固定部件 24 能够以 上述方式接收六边形或其它多边形的套管， 和 / 或头部 32 能够包括合适的槽， 该槽接收能 够使得固定部件 24 旋转的螺钉驱动仪器。如图 4C 中所示， 切割凹槽 70 的外径能够沿从杆 28 的远端 34 朝着近端 30 的方向逐渐变小， 从而限定切割凹槽的减小的轴向轮廓。 因此， 各 连续切割凹槽 70 递增地除去周围骨的一部分， 从而最终将孔 38 加宽成至少与螺纹 36 的外 径 OD2 一样宽的量， 这足以使得固定部件 24 的其余部分很容易地从骨段 22a-b 中的孔 38 内拉出。
下面参考图 5， 与上述膨胀部件穿过孔 35 拉出相反， 膨胀部件 26 能够被推入孔 35 中。在所示实施例中， 孔 35 在杆 28 的远端 34 处在螺纹 36 的径向向内位置封闭。孔 35 与 螺纹 36 径向对齐的部分具有比心轴 46 的外径或外部尺寸更小的内径， 使得心轴 46 沿箭头 B 的方向插入孔 35 中将使得杆 28 以上述方式膨胀。如图 5 中所示的固定部件 24 膨胀的 方法包括上面对于图 2A-C 中所述的步骤， 不过不是将固定部件 24 和膨胀部件 26 一起插入 孔 38 中， 而是固定部件 24 单独插入孔 38 中， 然后将心轴 46 轴向向内推入孔 35 内。应当 知道， 当心轴 46 插入孔 35 中时， 在心轴 46 和孔 35 之间的干涉将头部 32 抵靠骨段 22a 的 外表面 39 偏压， 从而使骨段 22a 和 22b 之间的骨折部 21 复位。一旦固定部件 24 膨胀， 心 轴 46 能够很容易地从固定部件 24 中取出。也可选择， 根据该实施例或任意其它实施例， 一 旦固定部件 24 如所需那样膨胀， 膨胀部件 26 的杆 40 能够被切断， 使得膨胀部件 26 能够在 膨胀后留在固定部件 24 的杆 28 的内部。也可选择， 根据该实施例或任意其它实施例， 膨胀
部件 26 的杆 40 能够制造成预定长度， 使得一旦固定部件 24 如所需那样膨胀， 膨胀部件 26 将在膨胀后容纳于固定部件 24 的杆 28 内。
而且， 参考图 6A， 杆 28 的螺纹部分能够包括多个螺纹区域 36c 和 36d， 这些螺纹区 域 36c 和 36d 有至少一个变化的螺纹特征。例如， 螺纹 36 能够在相应区域 36c 和 36d 处具 有变化深度， 以便能够提高固定部件 24 向骨的不同层的固定。例如， 更深的螺纹 36 优选是 在杆 28 的、 固定在更软骨 ( 例如松质骨 ) 中的区域中。因此， 变化的螺纹特征能够根据与 膨胀螺纹 36 对齐的骨区域的特性来选择。
在所示实施例中， 螺纹区域 36c 设置成与松质骨部分对齐， 而螺纹区域 36d 布置在 螺纹区域 36c 的两侧， 并设置成与皮质骨部分对齐。因此， 螺纹区域 36c 的螺纹沿轴向更远 地间隔开， 限定的径向距离 ( 或螺纹高度 ) 比在螺纹区域 36d 中的螺纹的螺纹高度更大， 并 在它们的根部比螺纹区域 36d 中的螺纹更宽。不过， 因为杆 28 与螺纹区域 36c 径向对齐的 部分的内径小于杆 28 与螺纹区域 36d 径向对齐的部分的直径， 因此螺纹 36 的外径能够横 跨螺纹区域 36c 和 36d 恒定。一旦固定部件 24 膨胀， 螺纹区域 36c 的螺纹将相对于螺纹区 域 36d 的螺纹径向向外移动。 也可选择， 参考图 6B， 与松质骨相对应的螺纹区域 36c 能够没 有螺纹， 使得在固定部件 24 膨胀时， 只有与皮质骨相连的螺纹区域 36d 的螺纹与周围骨接 合。 下面参考图 6C， 具有任意所需的螺纹图形和 / 或螺纹部分的固定部件 24 能够提供 为螺钉， 该螺钉能够以与普通骨螺钉一致的方式插入骨段 22a-b 中， 并随后在需要时膨胀。 例如， 固定部件 24 能够设有布置在孔 35 内部的膨胀部件 26， 使得心轴 46 的远端与杆 28 的 远端 34 平齐或者凹入该孔 35 内。因此， 如果固定部件 24 松弛地处于周围骨内部， 或者如 果另外需要将固定部件 24 进一步固定在形成于骨中的孔 38 内部， 往复支架能够抵靠头部 32 的外表面布置。一旦支架布置就位， 膨胀部件 26 能够被拉动穿过固定部件 24 的杆 28， 同时支架 56 抵靠头部 32 支承， 以便在膨胀部件 26 拉动穿过固定部件 24 的杆 28 时逆着由 膨胀部件 26 产生的力而提供相对的轴向力， 从而使得固定部件 24 以上述方式膨胀。也可 选择， 固定部件 24 能够如图 5 中所示而形成， 使得如果固定部件 24 松弛地处于骨段 22a-b 内部， 或者如果另外希望增强由固定部件 24 形成的接头的结构整体性时， 心轴 46 能够推入 固定部件 24 的杆 28 中。
下面参考图 7A-F， 固定部件 24 能够设置成在膨胀之前成角度。例如， 固定部件 24 的头部 32 能够限定凸形外表面 72， 该凸形外表面 72 设置成与伸入骨板 62 中的互补凹形内 表面 74 匹配。因此， 在凸形外表面 72 和凹形内表面 74 之间的接合近似为球窝接合， 该球 窝接合允许固定部件 24 相对于骨板 62 成角度， 因此固定部件 24 的轴线 A-A 能够成角度偏 移。杆 28 的孔 35 在与头部 32 径向对齐的位置处有比心轴 46 的外表面 48 的直径更小的 直径或截面尺寸。因此， 当心轴 46 拉动穿过杆 28 的孔 35 时， 头部 32 的凸形外表面 72 将 径向膨胀成与骨板 62 的凹形内表面 74 成干涉关系。
如图 7B 中所示， 骨板 62 的凹形内表面 74 能够包括多个锚固几何结构， 例如螺纹 76， 该锚固几何结构设置成响应头部 32 的膨胀而咬入或以其它方式与固定部件 24 的头部 32 的凸形外表面 72 接合。在可选实施例中， 锚固几何结构能够包括可变的直径、 叶片状结 构， 该结构设置成对着形成于头部 32 的凸形外表面 72 中或骨板 62 的凹形内表面 74 中的 多个同心环变形。应当知道， 锚固几何结构能够根据需要采取任意其它合适的接合结构形
式。头部 32 能够由比骨板 62 的材料更容易屈服的材料来制造， 并能够包括任意合适的可 生物相容和 / 或可重新吸收的材料和 / 或合金， 该材料和 / 或合金提供了用于径向膨胀的 所需量的延展性以及用于承受特别指示的施加力的稳定性。骨板 62 能够由任意合适的材 料来制造， 例如不锈钢或钛合金。固定部件 24 能够由市场上的纯钛、 更软等级的不锈钢、 钛 合金、 聚合物等来制造。因此， 凸形外表面 72 能够响应与凹形内表面 74 的螺纹 76 的接触 而变形， 从而增强在骨板 62 和头部 32 之间的配合关系。
也可选择， 骨板 62 的凹形内表面 74 可以为平滑的， 而头部 32 的凸形外表面 72 具 有形成于其上的锚固几何结构， 例如螺纹 76， 使得凸形外表面 72 的螺纹 76 咬入或者以其它 方式与骨板 62 的凹形内表面 74 接合。也可选择， 头部 32 的凸形外表面 72 和骨板 62 的凹 形内表面 74 能够都有螺纹或者以其它方式设有锚固几何结构。还可选择， 具有凹形表面的 孔 38 能够形成于骨段 22a 中， 头部 32 的凸形外表面 72 能够有螺纹， 使得当心轴 46 被拉动 穿过头部 32 时， 凸形外表面 72 的螺纹 76 咬入或以其它方式与骨段 22a 的凹形表面接合。
图 7A-B 中所示的实施例产生了在头部 32 和骨板 62 之间的过盈配合， 从而使得固 定部件 24 的头部 32 在骨板 62 中接合成锁定结构。因此， 固定部件 24 将不再能够独立于 骨板 62 运动， 从而防止固定部件 24 绕轴线 A-A 旋转和从骨和 / 或骨板退出。而且， 在骨板 62 和固定部件 24 之间产生单个刚性结构， 从而刚性固定骨段 22a-b。应当知道， 与普通骨 螺钉所允许的相比， 能够在限定固定部件 24 和板 62 之间的角度时允许更多的轴向旋转。
另外， 因为锁定是由于头部 32 的径向膨胀而产生， 因此由膨胀产生的锁定力可重 复， 与由外科医生施加的任何力矩无关。当固定普通骨螺钉时在不使用力矩限制器的情况 下插入力矩能够变化。所示实施例的固定部件 24 能够在并不使用力矩限制器的情况下获 得可重复的锁定力。 而且， 当使用具有较长长度的普通骨螺钉时， 用于最终拧紧螺钉所需的 插入力矩可能使得螺钉失效。 在这方面， 应当知道， 普通骨螺钉所需的插入力矩影响锁定的 稳定性， 因此影响所形成的结构的总体稳定性。 如果太大力矩用于螺钉插入， 将使得剩下的 锁定力矩很小。因此， 太小的锁定力矩可能最终导致不稳定的板 / 螺钉匹配界面， 因此最终 导致不稳定的骨折结构。所示实施例的固定部件 24 能够提供膨胀力， 由固定部件 24 施加 的力独立于固定部件 24 的杆 28 的长度。
在可选实施例中， 如图 7C 中所示， 一个或多个轴向狭槽 41 能够形成于头部 32 中， 该轴向狭槽 41 开始于头部的近端中， 并沿远侧方向伸入头部内。轴向狭槽 41 能够设置成 控制头部 32 的膨胀程度， 同时降低为了拉动心轴 46 穿过头部 32 而必须向膨胀部件 26 的 杆 40 施加的力的大小。该构造可以通过例如改变轴向狭槽 41 的数目和 / 或长度、 制造头 部 32 的材料等而实现。 降低为了拉动心轴 46 穿过头部 32 而必须向膨胀部件 26 的杆 40 施 加的力的大小能够减小膨胀部件的杆 40 和 / 或心轴 46 在膨胀处理过程中断裂的可能性。
在图 7D 中所示的另一可选实施例中， 固定部件 24 的杆 28 有形成于其上的锁定结 构， 例如恰好在头部 32 的下面在杆 28 的近端 30 处从杆 28 径向向外延伸的环形脊 43。当 心轴 46 拉动穿过杆 28， 从而使得杆 28 径向向外膨胀时， 如上所述， 环形脊 43 膨胀， 并与骨 板 62 的下表面接合。例如除了在固定部件 24 的头部 32 和骨板 62 之间的锁定之外 ( 如上 所述 )， 膨胀的环形脊 43 进一步防止固定部件 24 从孔 38 退出。
在图 7E-F 所示的还一可选实施例中， 固定部件 24 的头部 32 有形成于其中的锥形 孔或可变直径孔。在头部 32 中的孔 35 的直径变化能够控制头部 32 抵靠骨板 62 的膨胀和/ 或拉动心轴 46 穿过固定部件 24 的头部 32 所需的力。在头部 32 中的孔 35 的内径能够为 锥形， 以便产生一个或多个不同的驱动区域， 例如驱动区域 32a-c。 在所示实施例中， 第一驱 动区域 32a 控制固定部件 24 的杆 28 在孔 38 的周围骨中的膨胀。第二驱动区域 32b 控制 头部 32 的凸形外表面 72 抵靠骨板 62 的凹形内表面 74 的膨胀。第三和最后驱动区域 32c 在心轴 46 拉动穿过头部 32 的近端时控制心轴 46 的释放。
如图 8 中所示， 固定部件 24 能够有螺纹， 该螺纹以防止固定部件 24 从骨段 22 中 退出的方式设置。特别是， 固定部件 24 的头部 32 能够以上述方式布置在骨板 62 的座 65 中。例如， 头部 32 能够与座 65 螺纹接合， 或者能够有平滑的凸形外表面， 该平滑的凸形外 表面嵌入限定于座 65 中的平滑凹形内表面中。基本圆柱形或者合适可选形状的孔 80 能够 在与座 65 对齐的位置处穿过骨板 62 的内部部分延伸。因此， 固定部件 24 的杆 28 能够穿 过孔 80 延伸， 同时头部 32 布置在座 65 内。在膨胀之前， 螺纹 36 能够限定与孔 80 的直径 基本相等或者更小的外径， 以使得杆 28 能够插入孔 80 中、 穿过骨板 62 插入形成于骨段 22 中的孔 38 内。紧邻骨板 62 的内表面沿轴向设置在杆 28 上的螺纹 36 的一个或多个限定部 分能够设置成用作锁定螺纹 36， 它将在心轴 46 拉动穿过杆 28 时膨胀至比孔 80 的直径更 大的直径， 从而将固定部件 24 有效锁定在孔 38 内。在膨胀的锁定螺纹 36 和骨板 62 之间 的干涉将防止固定部件 24 松开 ( 即固定部件 24 防止它自身由于例如骨段的起作用的负载 和 / 或微运动而松开 )。因此， 在一些示例中， 为了在手术后取出膨胀的固定部件 24， 可能 需要螺丝刀来提供预定力矩以使得锁定螺纹 36 变形。
下面参考图 9A-C， 固定部件 24 能够提供为没有头部 32， 使得固定部件 24 只包括 杆 28。因此， 图 9A-C 的固定部件 24 能够完全嵌入骨段 22 中， 例如作为植入件， 并能够相对 于骨段 22 的外表面 39 向内凹入。固定部件 24 的杆 28 能够插入骨 38 中， 且膨胀部件 26 能够以上述方式插入杆 28 的孔 35 中， 或者通过旋转膨胀部件 26 的杆 40 插入。特别是， 膨 胀部件 26 的杆 40 的外表面能够有形成于其上的多个螺纹， 该螺纹设置成与形成于杆 28 的 内表面 25 上的互补螺纹接合。杆 40 的直径或其它外部尺寸能够在它的整个长度上一致。 也可选择， 杆 40 的直径或其它外部尺寸可以沿杆 40 的长度的一个或多个部分或者整个长 度而变化， 例如为锥形。因此， 杆 40 相对于固定部件 24 的旋转能够使得膨胀部件 26 插入 或驱动至孔 35 中。膨胀部件的杆 40 的尺寸设置成 ( 例如通过直径或其它外部尺寸 ) 使得 固定部件 24 的杆 28 径向向外膨胀， 从而保持螺纹 36 与骨段 22 的周围骨的接合。固定部 件 24 的膨胀减小或防止在骨 / 固定部件界面中的应力峰值， 并在固定部件 24 的材料特性 和骨段 22 的周围骨的较弱特性之间产生更平滑的相交。在示例实施例中， 图 9A-C 中所示 的无头部固定部件 24 能够用于可膨胀膝盖植入件组件。
在图 9D-E 所示的可选实施例中， 固定部件 24 能够选择地用作在两个相邻骨 22a-b 之间的间隔件， 例如用于保持在它们之间的合适间距。杆 28 的中间部分 31 的外表面具有 从它向外延伸的多个螺旋形螺纹 36， 且杆 28 的近端和远端 30 和 34 的外表面都平滑。在杆 28 的中间部分 31 中的孔 35 的内径比在杆的近端和远端 30 和 34 处的孔的内径更小， 使得 杆的外径在近端和远端 30 和 34 之间一致， 且当心轴 46 拉动穿过杆 28 时只有杆 28 的中间 部分 31 膨胀。当心轴 46 以上面所述的方式拉动穿过杆 28 时， 杆的中间部分 31 径向向外 膨胀， 从而使得螺纹 36 与相邻骨接合， 并固定该固定部件 24 在骨段 22a-b 之间的位置， 从 而固定在骨段 22a-b 之间的间距。在图 9F-H 所示的还一可选实施例中， 一对可膨胀固定组件 20 与在可膨胀椎间植 入件组件 157 中的椎间植入件 156 组合使用。椎间植入件 156 包括植入件本体 158， 该植入 件本体 158 有大致矩形形状， 限定了相对的近端和远端 158a 和 158b 以及相对的上表面和 下表面 158c 和 158d。 应当知道， 植入件本体 158 的矩形形状只是示例的植入件本体几何形 状， 可以根据需要使用任意其它植入件本体几何形状， 例如当规定目标椎间空间中的解剖 结构时。上表面和下表面 158c 和 158d 可以平滑， 可以有形成于其上的抓住特征， 例如齿、 钉状物或类似结构， 并设置成便于上表面和下表面 158c 和 158d 以及相邻椎骨本体的端板 之间的抓住接合， 或者可以有离散的平滑和抓住部分。本体还能够包括可选的中心孔 164， 该中心孔 164 例如设置成充满骨生长诱导物质， 以便允许骨向内生长以及帮助在椎间植入 件 156 和相邻椎骨本体之间融合。
植入件本体 158 能够有一个或多个形成于其中的固定组件孔， 该孔的内径大于布 置在该孔内的一个或多个可膨胀固定组件 20 的外径。在所示实施例中， 一对孔 160 形成于 植入件本体 158 的近端 158a 中， 沿一对孔轴线 S 沿向后方向朝着远端 158b 延伸， 植入件本 体 158 还能够有在植入件本体的外表面中的一个或多个开口， 该开口设置成允许骨接合结 构从植入件本体 158 凸出和与周围结构接合， 周围结构例如相邻椎骨本体的端板。在所示 实施例中， 一对竖直狭槽 162 穿过植入件本体 158 形成， 且孔 160 在上表面 158c 和下表面 158d 之间， 狭槽 162 沿纵长方向与轴线 S 对齐。可膨胀固定组件 20 布置在各孔 160 中。
一个或多个接合结构 ( 例如接合块 166) 能够布置在植入件本体 158 中， 该接合块 166 设置成在固定部件 24 以及植入件本体 158 的上表面和下表面 158c 和 158d 之间布置 在可膨胀植入件组件 20 的相对侧， 使得当固定部件 24 膨胀时， 接合块 166 朝着植入件本体 158 的上表面和下表面 158c 和 158d 偏压， 且接合块 166 的至少一部分从植入件本体 158 凸 出， 例如通过狭槽 162 凸出， 并与周围结构接合。应当知道， 在所示实施例中， 狭槽 162 的定 位只是示例， 更多或更少狭槽或者其它几何形状开口能够布置在植入件本体 158 的表面上 的任意合适位置。
接合块 166 有相对的、 朝向固定部件的表面和朝向骨的表面， 朝向骨的表面有形 成于其上的一个或多个骨接合结构， 例如多个齿 168。在所示实施例中， 接合块 166 在可膨 胀固定组件 20 以及植入件本体 158 的上表面和下表面 158c 和 158d 之间承载在植入件本 体 158 内， 如上所述。接合块 166 设置为这样的厚度， 在固定部件 24 膨胀之前， 齿 168 包含 于植入件本体 158 内。在可选实施例中， 接合块 166 能够省略， 使得形成于固定部件 24 的 外表面上的骨接合结构直接与周围结构接合， 如后面更详细所述。
在使用过程中， 可膨胀椎间植入件组件 157 布置在椎间空间中， 例如在两个相邻 椎骨本体 V 之间， 如图 9G 中所示。当植入件 156 根据需要定位时， 心轴 46 能够拉动穿过相 应固定部件 24 的杆 28， 从而使得固定部件 24 的杆 28 径向向外膨胀， 因此沿相应的向头部 和向尾部方向偏压接合块 166， 以使得接合块的齿穿过狭槽 162 的开口凸出和与相邻椎骨 本体 V 的各端板接合， 如图 9H 中所示， 从而在椎间空间中将可膨胀椎间植入件组件 157 固 定就位。如果希望在插入之后取出植入件 156， 螺钉驱动工具能够插入固定部件 24 的膨胀 孔 35 中， 如上所述， 从而使得固定部件 24 能够从植入件本体 158 的孔 160 中取出。一旦固 定部件 24 从植入件 156 中取出， 接合块 166 能够返回它们的插入前结构， 使得齿 168 不再 与相邻椎骨本体 V 接合。然后， 植入件能够很容易地取出。在图 9I 所示的还一可选实施例中， 一对可膨胀椎间植入件组件 157 提供为布置在 相邻骨和 / 或骨段 22a-c 之间的相应空隙 170 中的骨间隔件。在所示实施例中， 省略了前 述实施例的狭槽 162， 植入件 156 的外表面有形成于其上的骨接合结构， 例如齿 168。在使 用过程中， 植入件 156 布置在骨和 / 或骨段 22a-c 之间的空隙 170 内， 并根据需要定位。当 心轴 46 拉动穿过固定部件 24 的杆 28 时， 固定部件 24 的杆 28 抵靠着孔 160 的内表面径向 向外膨胀， 从而使得植入件 156 的本体 158 在空隙 170 内膨胀， 再使得齿 168 与骨和 / 或骨 段 22a-c 的外表面接合， 从而使得植入件 156 在空隙 170 内固定就位。为了保证植入件本 体 158 保持它们的膨胀几何形状， 膨胀部件 26 的杆 40 能够如上面所述进行切割， 使得心轴 46 保持在固定部件 24 的孔 35 内。应当知道， 具有不同杆厚度 T 和 / 或锚固区域 37 的固 定部件 24 能够用于单个植入件本体结构， 例如根据需要获得植入件本体 158 的不同膨胀程 度。而且， 植入件本体自身能够设置为固定部件 24， 使得心轴 46 拉动穿过形成于植入件本 体 158/ 固定部件 24 中的孔 35， 从而使得它直接膨胀。
下面参考图 9J-O， 这里所述的可膨胀固定组件 20 能够用于脊椎固定处理过程， 代 替在该处理过程中使用的普通紧固件， 例如骨螺钉、 椎弓根螺钉等。例如， 可膨胀固定组件 20 能够用于 ： 经椎板固定， 如图 9J 中所示 ； 小面固定， 如图 9K 中所示 ； 以及椎弓根 / 杆固定 结构， 如图 9L 中所示。使用这里所述的可膨胀固定组件 20 将适用于较深凹口处理， 例如因 为与可能从插入仪器的端部跌落的普通紧固件不同， 膨胀部件 26 防止固定部件 24 类似地 跌落至外科手术部位中。
下面参考图 9P-X， 这里所述的可膨胀固定组件 20 能够用于锚固椎骨植入件和 / 或 间隔件。 例如， 如图 9P-Q 中所示， 一对固定组件 20 用于将棘突间间隔件锚固在相邻棘突 SP 之间。固定部件 24 可以插入穿过与间隔件 172 连接的骨板 62 中的孔 80 以及穿过在棘突 SP 中的预先钻出的孔 38。然后， 心轴 46 能够拉动穿过固定部件 24， 如上所述， 从而使得棘 突间间隔件 172 在棘突 SP 之间固定就位。孔 80 的内表面可以平滑， 或者可以有形成于其 上的锚固几何结构， 例如螺纹 76， 锚固几何结构设置成与固定部件 24 上的互补接合结构接 合， 例如螺纹 36。
在图 9R 所示的可选实施例中， 可膨胀固定组件 20 用于将椎间植入件 174 锚固在 相邻椎骨本体 V 上。固定部件 24 穿过植入件 174 的本体 176 中的孔 177 插入在相邻椎骨 本体 V 中的预先钻出的孔 38 内。然后， 心轴 46 能够拉动穿过固定部件 24， 如上所述， 从而 使得椎间植入件 174 在椎间空间内固定就位。
在图 9S 所示的还一可选实施例中， 可膨胀固定部件 24 布置在棘突间间隔件 180 的本体 178 内。棘突间间隔件 180 布置在两个相邻棘突 SP 之间的棘突间空间内。当心轴 46 拉动穿过固定部件 24 的杆 28 时， 杆 28 径向向外膨胀， 从而使得棘突间间隔件 180 的本 体 178 在棘突间空间内膨胀。
在图 9T-U 所示的还一可选实施例中， 可膨胀固定组件 20 的固定部件 24 能够设置 为用作椎骨本体伸展器 (stent)。可膨胀固定组件布置在椎骨本体 V 中的预先钻出的孔 38 内。当心轴 46 拉动穿过杆 28 时， 固定部件 24 径向向外膨胀， 从而使椎骨本体 V 伸展。
在图 9V-X 所示的还一可选实施例中， 可膨胀固定组件 20 能够用于椎板成形术中。 在从目标椎板 L 除去所需量的材料、 从而在椎板 L 中产生孔 38 之后， 固定部件 24 布置在椎 板 L 中。当心轴 46 拉动穿过杆 28 时， 固定部件 24 径向向外膨胀， 从而向外偏压椎板 L 的相邻骨段 22a-b， 使得该孔膨胀， 并使得固定部件 24 的杆 28 的外表面上的螺纹 36 与椎板 L 的相邻骨段 22a-b 的表面接合。应当知道， 固定部件 24 和 / 或可膨胀固定组件 20 能够根 据需要在任意合适的外科手术处理过程中代替普通的骨螺钉或其它普通锚固件。
下面参考图 10A-B， 固定部件 24 能够用于抓取和操纵骨段 22a-c( 例如下颚骨 ) 至 相对于一个或多个相邻骨或骨段的所需位置。特别是， 在骨段 22a 中能够钻出孔 38， 杆 28 的远端 34 能够插入孔 38 中， 且心轴 46 能够拉动成与可膨胀螺纹 36 的至少一部分径向对 齐， 以使得对齐的螺纹 36 膨胀至骨段 22a 内。然后， 膨胀部件 26 的杆 40 能够用作操纵杆， 并能够进行人工操纵， 以便将骨段 22a 定位在所需位置。然后， 骨段 22a 能够根据需要紧固 在一个或多个相邻骨或骨段上。一旦骨段 22a 可靠地固定就位， 旋转力能够施加给膨胀部 件 26 的杆 40， 以便使得固定部件 24 从孔 38 中退出， 用于进行取出。也可选择， 膨胀部件 26 能够一直拉动穿过杆 28， 以使得固定部件 24 保持在孔 38 内， 例如如果它用于将骨板保 持就位。可以使用这些相同的步骤， 以便将骨段 22b-c 定位， 用于固定。能够特别应用这种 方法的骨折部包括但不局限于踝下骨折部、 额窦骨折部等。
下面参考图 11A-B， 固定部件 24 的杆 28 能够沿轴向被分成多个周向分开的杆段 或支腿 28a-d。因此， 需要更小的力来拉动心轴 46 穿过杆 28， 因为心轴从分段杆上遇到的 阻力比它从上述周向实体杆 28 上遇到的阻力更小。固定部件 24 的近端 30 有封闭轮廓， 使 得支腿 28a-d 在杆 28 的近端 30 处连接在一起。因此， 当拉动心轴 46 进入杆 28 的远端 34 处的孔 35 内时， 心轴 46 的外表面与支腿 28a-d 的内表面干涉， 使得支腿 28a-d 径向向外偏 转， 从而使得支腿 28a-d 的外表面上的螺纹 36 咬入或以其它方式与周围骨接合， 如上所述。 而且， 在膨胀之后， 膨胀部件 26 的杆 40 能够在与杆的近端 30 对齐或者凹入的位置处进行 切割， 以使得心轴 46 在与可膨胀螺纹 36 对齐的位置处保持布置在孔 35 内， 以便抵靠支腿 28a-b 保持心轴 46 的偏压力， 并因此保持螺纹 36 与周围骨的接合。
下面参考图 12A-F， 总的来说， 可膨胀固定组件能够设置成使得两个或更多骨段 相对彼此固定。例如， 可膨胀固定组件能够设置成用于头部固定处理过程， 例如当包括可 膨胀头部固定部件的可膨胀头部固定组件设置为可膨胀头部夹、 用于在开颅术中固定骨瓣 (bone flap) 时。通常， 可膨胀头部固定部件例如头部夹能够设置成使用多种可膨胀固定 部件本体， 如下面更详细所述。特别是， 如图 12A-C 中所示， 可膨胀头部固定组件 82 包括可 膨胀固定部件例如头部夹 84 以及膨胀部件 26。头部夹 84 包括可膨胀固定部件本体， 例如 盘形本体 86， 该本体 86 有穿过它形成的、 内径为 ID3 的中心孔 86a。本体 86 有上表面 86b 和相对的下表面 86c。 上表面和下表面 86b 和 86c 能够分别设置成与特殊解剖区域相符， 例 如在颅骨外表面上的特殊区域， 以便使得下表面 86c 和下部骨段 88a 和 88b 之间的接触最 大， 同时使上表面 86b 相对于骨段 88a 和 88b 外表面的轮廓最小。在所示实施例中， 上表面 86b 为凸形， 相对的下表面 86c 为凹形。在可选实施例中， 上表面和下表面 86b 和 86c 中的 一个或多个能够为扁平的。应当知道， 任意可选的本体几何形状、 表面轮廓和 / 或孔位置都 能够根据需要使用。
头部夹 84 的本体 82 还包括可延展的套管杆 86d， 该套管杆 86d 有近端 86e 和相对 的远端 86f， 杆 86d 沿中心杆轴线 S 在下表面 86c 处从近端 86e 沿向下 ( 或向尾部 ) 方向延 伸， 杆 86d 的厚度由外径 OD3 和内径 ID4 来限定， 该外径 OD3 大于孔 86a 的内径 ID3， 该内 径 ID4 小于孔 86a 的内径 ID3。尽管所示实施例表示杆 86 在近端和远端 86e 和 86f 之间有均匀厚度， 但是应当知道， 外径 OD3 和 / 或内径 ID4 能够在近端和远端 86e 和 86f 之间沿 杆 86d 的长度的一个或多个部分或者沿整个长度而成锥形或者以其它方式变化。内径 ID4 还可以稍微小于心轴 46 的外表面 48 的外部尺寸。杆 86d 分成多个径向分开的杆段或者支 腿 90a-d， 例如通过轴向狭槽 92a-d。狭槽开始于杆 86d 的远端 86f 处， 并沿向上或向头部 的方向伸入杆中， 终止于杆 86d 的周向实体部分 86g。 尽管所示实施例有限定四个相应支腿 的四个轴向狭槽， 但是可以使用任意相应数目的轴向狭槽， 以便限定所需数目的支腿。
在使用过程中， 头部固定组件 82 可以用于固定骨段 88a 和 88b， 例如与患者的颅 骨再次连接的骨瓣。多个头部固定组件 82 可以根据需要沿骨瓣周边在多个位置布置在骨 瓣和颅骨之间的间隙内。一旦各头部固定组件 82 布置在所需位置， 向下或向尾部的偏压力 施加在头部夹 84 的上表面 86b 上， 例如通过插入仪器。向上或向头部的力沿箭头 M 的方向 施加在膨胀部件 26 的细长杆 40 上， 从而将心轴 46 拉入杆 86d 的远端 86f 中。当心轴 46 进入杆 86d 的远端 86f 时， 心轴 46 的外表面 48 与支腿 90a-d 的远端干涉， 从而使得支腿从 前进的心轴 46 向外偏转。支腿 90a-d 具有的弯曲程度例如可以由支腿的径向厚度 ( 由杆 86d 的外径和内径 OD3 和 ID4 来限定 )、 在杆 86d 的内径 ID4 和心轴 46 的外表面 48 的外径 之间的差值、 头部夹 84 的制造材料、 心轴 46 在杆 86d 中前进的速度以及其它这样的因素产 生。支腿 90a-d 的变形特征可以通过改变一个或多个上述和 / 或类似因素来调整。 当心轴 46 在杆 86d 内继续向上运行时， 它离开杆 86d 包括支腿 90a-d 的部分， 并 越过狭槽 92a-d 的近端进入杆 86d 的周向实体部分 86g。使得支腿 90a-d 弯曲可以使得一 个或多个支腿 90a-d 的外表面在边缘 88c 附近与骨段 88a 和 88b 的内表面接合， 从而拉动 头部植入件 84 的下表面 86c 抵靠骨段 88a 和 88b 的外表面， 并在布置于头部植入件 84 的 下表面 86c 和支腿 90a-d 的外表面之间的骨段 88a 和 88b 的表面上施加压缩力或夹持力。
当心轴 46 经过杆 86d 的周向实体部分 86g 和到孔 86a 外时， 杆 86d 可以径向向外 膨胀， 从而分别增大外径和内径 OD3 和 ID4。外径 OD3 可以增大成使得杆 86d 的周向实体部 分 86g 的外表面与骨段 88a 和 88b 的边缘 88c 的至少一部分接合， 从而使得头部夹 84 摩擦 装配至骨段 88a 和 88b 之间的间隙内。另外， 杆 86d 的内表面和 / 或孔 86a 可以变形， 以便 与心轴 46 的外表面 48 的形状一致。
在图 12D-E 中所示的可选实施例中， 头部固定组件 82 还包括保持结构， 例如保持 插塞 91。保持插塞 91 设置成保证在心轴 46 拉动穿过杆 86d 之后将头部夹 84 保持在骨段 88a 和 88b 之间。保持插塞 91 有限定于近端 93a 和相对的远端 93b 之间的大致圆锥形本体 93。本体 93 在近端 93a 处的直径稍微小于杆 86d 的内径 ID4。本体 93 的直径在近端 93a 和远端 93b 之间逐渐增加。保持插塞 91 有穿过它形成的轴向孔 93c， 该轴向孔 93c 的内径 稍微小于心轴 46 的外表面 48 的外部尺寸。当心轴 46 拉动穿过时， 杆 86d 的内径 ID4 可以 扩大， 以使得保持插塞 91 能够保持在杆 86d 中。另外， 支腿 90a-d 的远端可以为锥形、 向外 展开或者以其它方式设置成当插塞 91 进入杆 86d 时方便在支腿 90a-d 和保持插塞 91 的外 表面之间的接合。在头部固定组件 82 布置在外科手术部位中之前， 保持插塞 91 能够插入 至膨胀部件 26 上， 并布置在头部夹 84 内。
在使用过程中， 当心轴 46 进入保持插塞 91 的轴向孔 93c 的远端时， 心轴 46 的外 表面 48 与轴向孔 93c 的内表面干涉， 从而使得保持插塞 91 被向上拉入杆 86d 内。当保持 插塞 91 前进至杆 86d 内时， 保持插塞的外表面与支腿 90a-d 的远端干涉， 从而使得支腿从
前进的保持插塞 91 向外偏转， 并在边缘 88c 附近与骨段 88a 和 88b 的内表面接合， 从而形 成施加在骨段 88a 和 88b 上的夹持力， 如上所述。前进的保持插塞 91 还能够使得杆 86d 径 向膨胀， 从而使得一个或多个支腿 90a-d 的外表面与骨段 88a 和 88b 的边缘 88c 接合， 从而 使得头部夹 84 摩擦装配至在骨段 88a 和 88b 之间的间隙内。当保持插塞 91 进入杆 86d 的 周向实体部分 86g 时， 在保持插塞和支腿 90a-d 之间的力能够驱动支腿 90a-d 至锁定结构。
在图 12F 所示的还一可选实施例中， 心轴 46 能够设置成用作保持插塞。例如， 心 轴 46 可以有狭窄或 “颈缩” 部分 40a， 该狭窄部分 40a 的直径或其它外部尺寸设置成当在杆 40 中达到所需水平的偏压应力时折断。 在所示实施例中， 当心轴 46 被拉入杆 86d 的周向实 体部分 86g 中时， 偏压应力将使得膨胀部件 26 的杆 40 在狭窄部分 40a 处折断， 从而留下布 置在杆 86d 中的心轴 46， 以便用作保持插塞来将支腿 90a-d 驱动至锁定结构。
下面参考图 13A-B， 图中表示了根据另一实施例的头部固定组件 82 和头部夹 84。 在所示实施例中， 轴向狭槽 92a-d 在近端和远端 86e 和 86f 之间沿杆 86d 的整个长度延伸。 支腿 90a-d 的厚度 ( 由杆 86d 的外径和内径 OD3 和 ID4 限定 ) 能够在杆的近端和远端 86e 和 86f 之间在杆 86d 的长度的至少一部分上变化。支腿 90a-d 的厚度变化可以确定当心 轴 46 在杆 86d 中前进时支腿 90a-d 的变形性能， 如后面更详细所述。在所示实施例中， 支 腿 90a-d 的厚度在杆 86d 长度的整个第一中间部分 96a 上均匀， 该第一中间部分 96a 在杆 的远端 86f 开始， 沿向上方向延伸到杆 86d 中。在第二中间部分 96b 中 ( 该第二中间部分 96b 在第一中间部分 96a 的端部和杆 86 的近端 86e 之间延伸 )， 支腿 90a-d 的厚度逐渐增 加， 并在杆 86d 的近端 86e 处最大。另外， 支腿 90a-d 的远端包括形成于它的远端处的骨接 合结构， 例如支脚 94a-d， 该支脚设置成与骨段 88a 和 88b 接合。
在使用过程中， 头部固定组件 82 的所示实施例能够用于固定骨段 88a 和 88b。一 旦各头部固定组件 82 布置在所需位置， 向下或向尾部的偏压力例如通过插入仪器而施加 在头部夹 84 的上表面 86b 上。向上或向头部的力施加在膨胀部件 26 的细长杆 40 上， 从而 将心轴 46 拉入杆 86d 的远端 86f 中。当心轴 46 进入杆 86d 的远端 86f 并前进至第一中间 部分 96a 中时， 心轴 46 的外表面 48 与支腿 90a-d 的远端干涉， 从而使得支腿从前进的心轴 46 向外偏转。 而且， 支腿 90a-d 的偏转能够使得支脚 94b 和 94d 的上表面与骨段 88a 和 88b 的下表面 ( 或内表面 ) 接合， 从而拉动头部植入件 84 的下表面 86c 抵靠骨段 88a 和 88b 的 外表面， 并在布置于头部植入件 84 的下表面 86c 和支脚 94b、 94d 的上表面之间的骨段 88a 和 88b 的表面上施加压缩力或夹持力。
当心轴 46 进一步前进至杆 86d 中并进入第二中间部分 96b 中时， 支腿 90a-d 可以 继续从心轴 46 偏转， 且支腿 90a-d 在第二中间部分 96b 中增加厚度可以使得杆 86d 径向向 外膨胀， 如上所述， 使得一个或多个支腿 90a-d 的外表面与骨段 88a 和 88b 的边缘 88c 接合， 因此使得头部夹 84 摩擦装配至骨段 88a 和 88b 之间的间隙中。应当知道， 尽管所示实施例 表示了只通过支脚 94b 和 94d 来接合， 不过支脚 94a-d 都能够这样设置， 且头部固定组件 82 能够在插入过程中这样定向成使得一个或多个 ( 包括全部 ) 支脚 94a-d 的任意组合在心轴 46 拉动穿过杆 86d 时与骨段 88a 和 88b 的下表面和 / 或边缘 88c 接合。
下面参考图 14A-D， 图中表示了根据还一实施例的头部固定组件 82 和头部夹 84。 在所示实施例中， 轴向狭槽 92a-d 在位于杆 86d 的近端和远端 86e 和 86f 处的相对周向实 体部分 86g 之间沿杆 86d 的长度的一部分限定。杆 86d 限定于相对周向实体部分 86g 和轴向狭槽 92a-d 之间的部分能够沿它们的相应长度在一个或多个位置中进行铰接， 从而形成 连接支腿 98a-d 的一个或多个连接的支腿部分。连接支腿 98a-d 能够设置成限定一个或多 个骨接合结构， 例如切割尖端 100a-d， 切割尖端 100a-d 设置成切入骨段 88a 和 88b 的下部 结构中。在图 14A-B 所示的实施例中， 连接支腿 98a-d 为这样的长度， 当头部夹 84 布置在 外科手术部位中时， 切割尖端 100a-d 限定了近似平分骨段 88a 和 88b 的边缘 88c 的径向插 入轨迹。这样的轨迹能够用于将切割尖端引导到松质骨中。在图 14C-D 所示的可选实施例 中， 连接支腿 98a-d 为这样的长度， 当头部夹 84 布置在外科手术部位中时， 切割尖端 100a-d 限定了进入骨段 88a 和 88b 的下表面或内表面中的插入轨迹。应当知道， 连接支腿 98a-d 能够设置成根据需要限定进入骨段 88a 和 88b 中的任意可选插入轨迹。
在使用过程中， 头部固定组件 82 的所示实施例能够用于固定骨段 88a 和 88b。一 旦各头部固定组件 82 布置在所需位置， 向下或向尾部的偏压力例如通过插入仪器而施加 在头部夹 84 的上表面 86b 上。向上或向头部的力施加在膨胀部件 26 的细长杆 40 上， 从而 将心轴 46 拉入杆 86d 的远端 86f 中。当心轴 46 进入杆 86d 的远端 86f 时， 心轴 46 的外表 面 48 与相对的周向实体部分 86g 的下部干涉， 从而使得连接支腿 98a-d 相互塌缩， 因此驱 动切割尖端 100b 和 100d 进入骨段 88a 和 88b 中， 如图 14B 或 14D 中所示。当心轴 46 进一 步前进至杆 86d 中时， 切割尖端 100b 和 100d 进一步驱动至骨段 88a 和 88b 中， 从而将头部 夹 84 锚固在骨段 88a 和 88b 之间的间隙中。另外， 连接支腿 98a-d 的继续塌缩能够拉动头 部植入件 84 的下表面 86c 抵靠骨段 88a 和 88b 的外表面， 从而在由头部植入件 84 的下表 面 86c 接合的骨段 88a 和 88b 的上表面和连接支腿 98b、 98d 之间施加压缩力或夹持力。应 当知道， 尽管所示实施例只表示了与骨段 88a 和 88b 接合的切割尖端 100b 和 100d， 不过连 接支腿 98a-d 也能够设置成和头部固定组件 82 能够定向成， 在插入过程中使得一个或多个 ( 包括全部 ) 切割尖端 100a-d 的任意组合在心轴 46 拉动穿过杆 86d 时切入骨段 88a 和 88b 中。
下面参考图 15A-C， 图中表示了根据还一实施例的头部固定组件 82 和头部夹 84。 在所示实施例中， 轴向狭槽 92a-d 在头部夹 84 的下表面 86c 和位于杆 86d 的远端 86f 处的 相对周向实体部分 86g 之间沿杆 86d 的长度的一部分限定。由轴向狭槽 92a-d 限定的各 柔性支腿 102a-d 沿向下或向尾部的方向从下表面 86c 延伸， 并往回弯曲至自身上， 以便形 成接合环 106a-d， 并终止于周向实体部分 86g， 从而形成外部轴环表面 104a-d， 该轴环表面 104a-d 设置成与限定于杆 86d 的近端 86e 处的颈部 108 接合。接合环 106a-d 的外表面有 形成于其上的一个或多个接合结构， 例如齿 110， 该齿 110 设置成切入骨段 88a 和 88b 的下 部结构中。
在使用过程中， 所示实施例的头部固定部件 82 能够用于固定骨段 88a 和 88b。一 旦各头部固定组件 82 布置在所需位置， 向下或向尾部的偏压力例如通过插入仪器而施加 给头部夹 84 的上表面 86b。向上或向头部的力施加在膨胀部件 26 的细长杆 40 上， 从而将 心轴 46 拉入杆 86d 的远端 86f 中。当心轴 46 进入杆 86d 的远端 86f 时， 心轴 46 的外表面 48 与周向实体部分 86g 干涉， 从而向上拉动周向实体部分 86g， 并使得柔性支腿 102a-d 塌 缩在自身上， 使得接合环 106b 和 106d 的齿 110 与骨段 88a 和 88d 接合， 从而切入骨段的边 缘 88c 中。
当心轴 46 进一步前进时， 齿 110 进一步驱动至骨段 88a 和 88b 的边缘 88c 中， 从而将头部夹 84 锚固在骨段 88a 和 88b 之间的间隙内。另外， 柔性支腿 102a-d 的塌缩能够 拉动头部植入件 84 的下表面 86c 抵靠骨段 88a 和 88b 的外表面， 从而在由头部植入件 84 的下表面 86c 接合的骨段 88a 和 88b 的上表面和柔性支腿 102b 和 102d 之间施加压缩力或 夹持力。当心轴 46 前进至在杆的近端 86e 处的孔 86a 附近时， 轴环表面 104a-d 能够与颈 部 108 的内表面接合， 从而产生摩擦力， 该摩擦力驱动柔性支腿 102a-d 成锁定结构。
在图 15C 所示的可选实施例中， 周向实体部分 86g 有足够长度， 使得它在心轴 46 拉动穿过杆 86d 时从孔 86a 凸出。周向实体部分 86g 的凸出部分能够具有在杆 86d 的远端 86f 处沿其外表面形成的螺旋形螺纹 111， 螺纹 111 设置成与锁定螺母 112 的互补螺纹接 合。锁定螺母 112 能够安装在杆 86d 的远端 86f 上， 以便防止周向实体部分 86g 的轴环表 面 104a-d 退出至颈部 108 外， 从而驱动柔性支腿 102a-d 至开锁结构。应当知道， 尽管所示 实施例只表示了与骨段 88a 和 88b 接合的接合环 106b 和 106d， 不过， 柔性支腿 102a-d 能 够设置成和头部固定组件 82 能够定向成这样， 在插入过程中， 一个或多个 ( 包括全部 ) 接 合环 106a-d 的任意组合在心轴 46 拉动穿过杆 86d 时与骨段 88a 和 88b 接合。如果随后希 望将头部夹 84 从外科手术部位转移时， 柔性支腿 102a-d 能够通过向下按压周向实体部分 86g 至颈部 108 外 ( 当采用锁定螺母时首先除去锁定螺母 ) 而驱动至开锁结构。当柔性支 腿 102a-d 处于开锁结构时， 头部夹 84 能够取出。
下面参考图 16A-G， 图中表示了根据还一实施例的头部固定组件 82 和头部夹 84。 在所示实施例中， 杆 86d 在近端和远端 86e 和 86f 之间沿它的整个长度为周向实体。 头部夹 84 的本体 86 还包括形成于它的远端 86f 处的底部盘 86h。 底部盘 86h 能够有一个或多个从 它径向伸出的骨接合结构， 例如尖部 (point)114， 该尖部 114 设置成切入或以其它方式与 骨段 88a 和 88b 接合， 如后面更详细所述。在所示实施例中， 5 个尖部 114 环绕底部盘 86h 的周边等距间隔开， 但是更多或更少的尖部 114 能够根据需要以任意方式周向布置在底部 盘 86h 上。杆的外表面可以有形成于其上的可选骨接合结构， 例如齿 116， 该齿 116 设置成 与骨段 88a 和 88b 的边缘 88c 接合。杆 86d 的厚度 ( 由杆 86d 的外径和内径 OD3 和 ID4 来 限定 ) 能够设置成允许在心轴 46 拉动穿过杆 86d 时有变化的轴向压缩程度。更大的轴向 压缩程度使得头部夹 84 的杆 86d 能够制造成这样的长度， 即头部固定系统 82 能够用于固 定不同厚度的骨段。
在使用过程中， 头部固定组件 82 能够用于固定骨段 88a 和 88b。一旦各头部固定 组件 82 布置在所需位置， 向下或向尾部的偏压力例如通过插入仪器而施加给头部夹 84 的 上表面 86b。向上或向头部的力施加在膨胀部件 26 的细长杆 40 上， 从而将心轴 46 拉入杆 86d 的远端 86f 中。在图 16A-B 所示的实施例中， 当心轴 46 进入杆 86d 的远端 86f 时， 心轴 46 的外表面 48 与杆 86d 的内表面干涉， 从而使得杆 86d 朝着近端 86e 轴向压缩和 / 或径向 向外膨胀， 如上所述。杆 86d 的轴向压缩使得尖部 114 被向上拉动和与骨段 88a、 88b 的下 表面接合， 从而拉动头部植入件 84 的下表面 86c 抵靠骨段 88a 和 88b 的外表面， 并在布置 于头部植入件 84 的下表面 86c 和尖部 114 之间的骨段 88a 和 88b 的表面上施加压缩力或 夹持力。杆 86d 的径向膨胀能够使得杆 86d 的外表面和可选的齿 116( 如果存在的话 ) 与 骨段 88a 和 88b 的边缘 88c 接合， 从而使得头部夹 84 摩擦装配至骨段 88a 和 88b 之间的间 隙中。应当知道， 下部盘 86h 能够形成为没有尖部 114， 以便例如增加下部盘 86h 用于与骨 段 88a 和 88b 的下表面接合的可用表面积的量。在图 16D-E 所示的可选实施例中， 头部固定组件还包括辅助固定部件， 例如扩展 盘 115， 该扩展盘 115 设置成由尖部 114 承载。扩展盘的外径小于骨段 88a 和 88b 之间的间 隙的宽度， 且内径大于杆 86d， 使得扩展盘 115 在心轴 46 被拉动穿过时并不阻碍杆 86d 的 径向膨胀。杆 86d 的长度为这样， 扩展盘 115 能够环绕该杆 86d 由尖部 114 承载， 同时在头 部植入件 84 的下表面 86c 和扩展盘 115 之间留下一定容积， 该容积充满可变形接合材料， 例如填料 117。接合材料可以用作粘接剂， 或者可以以其它方式向可膨胀头部固定组件提 供增加的结构整体性。例如， 填料 117 可以由弹性体材料、 骨诱导材料或者它们的组合来制 造， 或者根据需要由任意其它合适材料来制造。应当知道， 下部盘 86h 能够形成为没有尖部 114， 例如以便增加下部盘 86h 用于与扩展盘 115 接合的可用表面积的量。
在使用过程中， 当心轴 46 进入杆 86d 的远端 86f 时， 心轴 46 的外表面 48 与杆 86d 的内表面干涉， 从而使得杆 86d 轴向压缩和 / 或径向向外膨胀， 如上所述。杆 86d 的轴向压 缩使得扩展盘 115 沿头部夹 84 的下表面 86c 的方向被向上拉动， 从而压缩填料 117， 以使得 填料在头部夹 84 和扩展盘 115 之间径向向外膨胀， 并与骨段 88a 和 88b 的边缘 88c 接合， 从而将头部夹 84 固定在骨段 88a 和 88b 之间的间隙内。当心轴 46 沿杆 86d 进一步向上前 进时， 拉动头部植入件 84 的下表面 86c 抵靠骨段 88a 和 88b 的外表面， 从而在由头部植入 件 84 的下表面 86c 接合的骨段 88a 和 88b 的上表面和沿骨段 88a 和 88b 的边缘 88c 接合 的填料 117 之间施加压缩力或夹持力。
在如图 16F-G 所示的另一示例实施例中， 杆 86d 的厚度为使得在心轴拉动穿过过 程中的轴向压缩最小， 且长度为这样， 当头部夹 84 布置在外科手术部位中时， 尖部 114 限定 进入骨段 88a 和 88b 的边缘 88c 内的插入轨迹。在该实施例中， 当心轴 46 进入杆 86d 的 远端 86f 时， 心轴 46 的外表面 48 与杆 86d 的内表面干涉， 从而使得杆 86d 径向向外膨胀， 如上所述。杆 86d 的径向膨胀使得尖部 114 切入骨段 88a 和 88b 的边缘 88c 中， 例如切入 松质骨中， 从而将头部夹 84 固定在骨段 88a 和 88b 之间的间隙内。当心轴 46 沿杆 86d 进 一步向上前进时， 拉动头部植入件 84 的下表面 86c 抵靠骨段 88a 和 88b 的外表面， 从而在 由头部植入件 84 的下表面 86c 接合的骨段 88a 和 88b 的上表面和在骨段 88a、 88b 的边缘 88c 中接合的尖部 114 之间施加压缩力或夹持力。当心轴 46 穿过杆 86d 拉动时， 杆 86d 进 行径向膨胀。应当知道， 杆 86d 能够设计成限制朝着近端 86e 轴向压缩的量， 例如通过使得 杆 86d 的厚度在近端和远端 86e 和 86f 之间成锥形等。
下面参考图 17A-G， 图中表示了根据还一实施例的头部固定组件 82 和头部夹 84。 在所示实施例中， 杆 86d 限定了长圆形径向截面， 并在本体 86 的近端和远端 86e 和 86f 之 间沿它的整个长度为周向实体。杆 86d 的外表面有形成于其上的骨接合结构， 例如升高脊 118。而且， 孔 86a 作为轴向孔而沿同心纵向轴线 C 穿过整个杆 86d 延伸， 该同心纵向轴线 C 与中心杆轴线 S 偏移。
在使用过程中， 头部固定组件 82 能够用于固定骨段 88a 和 88b。杆 86d 的长圆形 形状使得头部夹 84 能够在心轴 46 拉动穿过之前选择地预先固定在所需插入位置。这通过 将头部固定组件 82 插入骨段 88a 和 88b 之间的间隙内来实现， 使得长圆形杆 86d 的狭窄部 分布置在骨段 88a 和 88b 之间的间隙中， 如图 17B 中所示。头部固定组件 82 能够沿顺时针 方向或逆时针方向旋转， 使得长圆形杆 86d 的较宽部分和形成于其上的升高肋 118 与骨段 88a 和 88b 的边缘 88c 接合 ( 例如在接合点 120 处 )， 如图 17C 中所示。当然， 头部固定组件 82 能够在心轴 46 拉动穿过之前重新定位， 即通过使得头部植入件 84 反向旋转以便脱开 升高肋 118， 将头部固定组件 82 定位在新的所需位置以及将它预先固定在该新位置， 如上 所述。
一旦头部固定组件 82 布置在所需位置， 向下或向尾部的偏压力例如通过插入仪 器而施加给头部夹 84 的上表面 86b。 向上或向头部的力施加在膨胀部件 26 的细长杆 40 上， 从而将心轴 46 拉入杆 86d 的远端 86f 中。在图 17D-E 所示的实施例中， 当心轴 46 进入杆 86d 的远端 86f 时， 心轴 46 的外表面 48 与杆 86d 的内表面干涉， 从而使得杆 86d 径向向外 膨胀， 如上所述。杆 86d 的径向膨胀能够使得杆 86d 的外表面和升高脊 118 与骨段 88a 和 88b 的边缘 88c 接合， 从而使得头部夹 84 摩擦装配至在骨段 88a 和 88b 之间的间隙中。
在图 17F-G 所示的可选实施例中， 本体的盘形部分省略， 且杆 86d 的壁厚 ( 由杆 86d 的外径和内径 OD3 和 ID4 来限定 ) 在杆 86d 的近端和远端 86e 和 86f 处比在杆 86 的中 间部分 ( 在近端和远端 86e 和 86f 之间 ) 更厚。在使用过程中， 头部夹 84 布置在骨段 88a 和 88b 之间的间隙中， 并预先固定就位， 如上所述。 当心轴 46 向上拉动和进入杆 86d 的远端 86f 时， 心轴 46 的外表面 48 与杆 86d 的内表面干涉， 从而使得杆 86d 径向向外膨胀， 如上所 述。杆 86d 的径向膨胀使得杆 86d 的外表面和升高脊 118 与骨段 88a 和 88b 的边缘 88c 接 合， 从而使得头部夹 84 摩擦装配至在骨段 88a 和 88b 之间的间隙中。另外， 当心轴 46 拉动 穿过和使得杆 86d 径向膨胀时， 杆 86d 在近端和远端 86e 和 86f 处的较厚部分使得夹持凸 片 122 形成于骨段 88a 和 88b 的上表面和下表面上。夹持凸片 122 在布置于夹持凸片 122 之间的骨段 88a 和 88b 的上表面和下表面上施加压缩力或夹持力。 下面参考图 18A-L， 图中表示了根据还一实施例的头部固定组件 82 和头部夹 84。 在所示实施例中， 杆 86d 在近端和远端 86e 和 86f 之间沿它的整个长度为周向实体。 头部固 定组件 82 还包括可膨胀的辅助固定部件， 例如底部盘 124。底部盘 124 包括具有凸形上表 面 126a 和相对的凸形下表面 126b 的大致盘形本体 126。上表面和下表面 126a 和 126b 的 凹形和凸形能够分别设置成与特殊解剖学区域相符， 例如在颅骨的内表面上的特殊区域， 以便使得在上表面 126a 和下部骨段 88a 和 88b 之间的接触最大， 同时使下表面 126b 相对 于骨段 88a 和 88b 的内表面 126b 的轮廓最小。应当知道， 任意可选的本体几何形状和 / 或 表面轮廓能够用于辅助夹持部件， 它们的示例在后面更详细介绍。
底部盘 124 的本体 126 还包括具有近端 126d 和相对的远端 126e 的可延展的套管 杆 126c， 杆 126c 沿中心杆轴线 S 从在上表面 126a 处的远端 126e 沿向上或向头部的方向延 伸。杆 126c 设置成由头部夹 84 的杆 86d 接收。因此， 杆 126c 的外径 OD4 稍微小于杆 86d 的内径 ID4。杆 126c 还包括沿纵向杆轴线 S 穿过它形成的轴向孔 126f。杆 126c 的厚度 由杆的外径 OD4 和由轴向孔 126f 限定的内径 ID5 之间的差值来限定。杆 126c 的内径 ID5 能够恰好稍微小于心轴 46 的外表面 48 的外径。应当知道， 尽管头部固定组件 82 的所示实 施例在相应图中介绍和表示为底部盘 124 的杆 126c 设置成接收于头部夹 84 的杆 86d 中， 但是部件也能够以相反方式来设置， 使得头部夹 84 的杆 86d 设置成接收于底部盘 124 的杆 126c 中。在外科手术用途中， 可以根据需要使用任意变化的这些结构。
在使用过程中， 头部固定组件 82 能够用于固定骨段 88a 和 88b。 例如， 多个底部盘 124( 具有布置在底部盘的杆 126c 内的相应膨胀部件 26) 布置在环绕患者颅骨内的开口周 边的所需位置中。一旦多个头部固定组件 82 的底部盘 124 进行定位， 相应骨瓣能够布置在
颅骨开口中， 使得底部盘 124 的杆 126c 布置在骨瓣和颅骨的周围骨之间的间隙内。然后， 相应多个头部夹 84 插入至相应膨胀部件上， 并定位成使得底部盘 124 的杆 126c 位于头部 夹 84 的杆 86d 内。
一旦多个头部固定组件根据需要定位， 对于各相应的头部固定组件 82， 向下或向 尾部的偏压力通过例如插入仪器而施加在头部夹 84 的上表面 86b 上。 向上或向头部的力施 加在膨胀部件 26 的细长杆 40 上， 从而在杆 126c 的远端 126e 处将心轴 46 拉入轴向孔 126f 中。在图 18B-C 所示的实施例中， 当心轴 46 进入杆 126c 的远端 126e 时， 心轴 46 的外表面 48 与轴向孔 126f 的内表面干涉， 从而使得杆 126c 朝着近端 126d 轴向压缩和 / 或径向向 外膨胀， 如上所述。杆 126c 的轴向压缩使得底部盘 124 的杆 126c 进入头部夹 84 的杆 86d 中， 并使得底部盘 124 的上表面 126a 向上拉动， 且与骨段 88a 和 88b 的下表面接合， 从而拉 动头部植入件 84 的下表面 86c 抵靠骨段 88a 和 88b 的外表面， 并在布置于头部植入件 84 的下表面 86c 和底部盘 124 的上表面 126a 之间的骨段 88a 和 88b 的表面上施加压缩力或 夹持力。当心轴 46 在杆 126c 内前进时， 杆 126c 径向膨胀， 并与头部夹 84 的杆 86d 接合， 这又使得杆 86d 径向膨胀， 从而使得杆 86d 的外表面与骨段 88a 和 88b 的边缘 88c 接合， 从 而使得底部盘 124 和头部夹 84 摩擦装配至在骨段 88a 和 88b 之间的间隙内， 且使得底部盘 124 和头部夹 84 相互固定。
在图 18D-F 所示的可选实施例中， 底部盘 124 的本体 126 设置成具有多个骨接合 结构， 例如尖部 128， 该尖部 128 形成于本体 126 的盘形部分内， 如图 18F 中所示。尖部 128 设置成切入或以其它方式与骨段 88a 和 88b 接合， 如后面更详细所述。在所示实施例中， 六 个尖部 128 环绕底部盘 124 的周边等距间隔开， 但是根据需要， 更多或更少的尖部 128 可以 以任意方式周向布置在底部盘 124 上。杆 126c 的外表面和杆 86d 的内表面可以有形成于 其上的可选接合结构， 例如升高脊 130， 该升高脊 130 设置成当底部盘 124 的杆 126c 进入头 部夹 84 的杆 86d 时彼此互补地接合。当然， 根据需要也可以使用其它接合结构， 例如棘齿 等。使用在底部盘 124 和 / 或头部夹 84 上的杆 126c 和 86d 上的可选升高脊 130 使得这些 部件能够制造成这样的长度， 使得头部固定系统 82 能够用于固定不同厚度的骨段。另外， 杆 126c 的长度为这样， 当底部盘 124 在外科手术部位中布置在头部夹 84 的杆 86d 中时， 尖 部 128 限定了进入骨段 88a 和 88b 的边缘 88c 中的插入轨迹。
在图 18D-F 中所示的实施例中， 当心轴 46 进入杆 126c 的远端 126e 时， 心轴 46 的 外表面 48 与轴向孔 126f 的内表面干涉， 从而使得杆 126c 径向向外膨胀， 如上所述。 杆 126c 的径向膨胀使得尖部 128 切入骨段 88a 和 88b 的边缘 88c 中， 从而将底部盘 124 固定在骨 段 88a 和 88b 之间的间隙内。当心轴 46 沿杆 126c 进一步向上前进时， 将拉动头部植入件 84 的下表面 86c 抵靠骨段 88a 和 88b 的外表面， 从而在由头部植入件 84 的下表面 86c 接合 的骨段 88a、 88b 的上表面和接合在骨段 88a 和 88b 的边缘 88c 内的尖部 128 之间施加压缩 力或夹持力。
在另一实施例中， 可选的可膨胀辅助固定部件能够提供例如键锁定杆 132， 如图 18G-L 中所示。键锁定杆 132 的结构与底部盘 124 类似， 其中， 本体 126 的盘形部分由一个 或多个翼板 134 代替。翼板设置成使得头部固定组件能够从患者的颅骨转移， 例如通过将 转移工具插入轴向孔 126 中， 并使得键锁定杆 132 旋转成使得叶片 134 定向在骨段 88a 和 88b 之间的间隙内， 如图 18H、 18J 和 18L 中所示。然后， 头部固定组件 82 能够很容易地从颅骨取出。 应当知道， 尽管所示实施例表示了一个、 两个或四个矩形的平面形叶片 134， 但是根 据需要能够使用任意叶片几何形状和 / 或叶片数目。在使用过程中， 键锁定杆 132 能够例 如通过使用固定结构而固定在骨段 88a 和 / 或 88b 上， 以便防止键锁定杆在该位置旋转， 该 固定结构例如为穿过杆 126C 和 / 或叶片 134 中的孔并插入骨段 88a 和 / 或 88b 内的保持 钩、 穿过叶片 134 中的孔插入骨段 88a 和 / 或 88b 中的固定螺钉等。
下面参考图 19A-F， 图中表示了根据另一实施例的头部固定组件 82 和头部夹 84。 在图 19A-C 所示的实施例中， 可膨胀接合本体 ( 例如大致矩形的可膨胀固定块 136) 从本体 86 的下表面 86c 延伸， 代替杆 86d。应当知道， 固定块 136 的本体能够根据需要采取任意可 选几何形状。固定块 136 的厚度 ( 由在固定块 136 的相对上端和下端 136a 和 136b 之间的 距离来限定 ) 能够限定为与在所需外科手术插入部位中的骨段 88a 和 88b 的厚度匹配。固 定块 136 有穿过它在相对的前端和后端 136d 和 136e 之间延伸的孔 136c， 该孔 136c 沿纵向 杆轴线 S 来限定， 该纵向孔 136c 的内径稍微小于心轴 46 的外表面 48 的外部尺寸。应当知 道， 尽管在所示实施例中表示了圆形孔 136c， 不过也能够使用任意其它所需的孔几何形状。 固定块的相对侧 136f 有形成于其上的骨接合机构， 例如呈相对排的齿 138 的形式， 该齿 138 设置成与骨段 88a 和 88b 接合， 例如通过切入骨段 88a 和 88b 的边缘 88c 中。
在使用过程中， 头部固定组件 82 能够用于固定骨段 88a 和 88b。一旦各头部固定 组件 82 布置在所需位置， 向下或向尾部的偏压力通过例如插入仪器而施加在头部夹 84 的 上表面 86b 上。横向力施加在膨胀部件 26 的细长杆 40 上， 从而在固定块 136 的前端 136d 将心轴 46 拉入孔 136c 中。横向力例如能够通过拉动附接在细长杆 40 与心轴 46 相对的端 部上的索缆来施加。当心轴 46 进入孔 136c 时， 心轴 46 的外表面 48 与孔 136c 的内表面干 涉， 从而使得固定块 136 横向膨胀。 当固定块 136 膨胀时， 固定块的侧部 136f 与骨段 88a 和 88b 的边缘 88c 接合， 从而使得固定块 136 的侧部 136f 上的齿 138 与骨段 88a 和 88b 的边 缘 88c 接合， 由此使得头部夹 84 摩擦装配至在骨段 88a 和 88b 之间的间隙中， 并将头部夹 84 锚固在骨段 88a 和 88b 之间的间隙中。当齿 138 切入骨段 88a 和 88b 的边缘 88c 中时， 头部植入件 84 的下表面 86c 能够抵靠骨段 88a 和 88b 的外表面拉动， 从而在布置于头部植 入件 84 的下表面 86c 和齿 138 之间的骨段 88a 和 88b 的表面上施加压缩力或夹持力。
在图 19D-F 所示的可选实施例中， 多排齿 138 由可选的骨接合结构 ( 例如多个钉 形件 140) 来代替。钉形件 140 承载在各多个横向孔 142 中， 该横向孔 142 与孔 136c 相交， 并在固定块 136 的相对侧 136f 之间延伸。钉形件 140 布置在横向孔 142 中， 以使得尖头的 钝端凸出至孔 136c 内， 且钉形件 140 的尖顶端朝向固定块 136 的侧部 136f。在使用过程 中， 当心轴 46 穿过孔 136c 前进时， 心轴 46 的外表面 48 与钉形件 140 的钝端干涉， 从而使 得钉形件 140 在横向孔 142 中向外平移， 使得钉形件 140 的尖顶端在固定块的侧部 136f 从 横向孔 142 凸出， 并切入骨段 88a 和 88b 的边缘 88c 中， 从而将头部夹 84 锚固在骨段 88a 和 88b 之间的间隙内。当钉形件 140 切入骨段 88a 和 88b 的边缘 88c 中时， 头部植入件 84 的下表面 86c 能够抵靠骨段 88a 和 88b 的外表面拉动， 从而在布置于头部植入件 84 的下表 面 86c 和钉形件 140 之间的骨段 88a 和 88b 的表面上施加压缩力或夹持力。
下面参考图 20A-B， 图中表示了根据还一实施例的头部固定组件 82 和头部夹 84。 在所示实施例中， 头部夹 84 包括可膨胀接合本体， 该接合本体包括可延展的上部和下部固 定部件 144 和 146， 各上部和下部固定部件 144 和 146 分别有相对的近端和远端 144a 和144b 以及 146a 和 146b。所示实施例的固定部件 144 和 146 有环形本体， 但是根据需要也 可以使用任意其它合适的本体几何形状。下部固定部件 146 设置成接收在上部固定部件 144 中。在所示实施例中， 上部和下部固定部件 144 和 146 有圆柱形本体， 但是根据需要也 可以使用任意其它合适的本体几何形状。下部固定部件 146 的外表面能够有形成于其上的 可选接合结构， 该接合结构设置成与上部固定部件 144 的内表面接合， 接合结构例如升高 脊 148。上部固定部件 144 的内表面能够有形成于其中的可选的互补升高脊 148。下部固 定部件 146 的内径稍微小于心轴 46 的外表面 48 的外部尺寸。
与上部固定部件 144 限定于它的近端和远端 144a 和 144b 之间的长度相比， 下部 固定部件 146 可以有限定于它的近端和远端 146a 和 146b 之间的更大长度。上部和下部固 定部件 144 和 146 可以制造成不同长度， 例如根据在骨段 88a 和 88b 之间的间隙宽度， 头部 夹 84 将布置在该间隙中。上部固定部件 144 的近端 144a 通过一个或多个柔性弯曲臂 150 而与下部固定部件 146 的远端 146b 连接。弯曲臂 150 的外表面有形成于其上的骨接合结 构， 例如齿 152。 在预先安装的结构中， 下部固定部件 146 的近端 146a 能够接合在上部固定 部件 144 的远端 144b 中。应当知道， 尽管头部夹 84 表示为具有两个柔性臂 150， 不过根据 需要可以使用任意数目的柔性臂 150， 或者也可选择， 一个连续的柔性臂 150 可以绕上部和 下部固定部件 144 和 146 的整个周边而形成。
在使用过程中， 头部固定组件 82 能够用于固定骨段 88a 和 88b。一旦各头部固定 组件 82 布置在所需位置， 向下或向尾部的偏压力通过例如插入仪器而相对于上部固定部 件 144 的近端 144a 施加。向上或向头部的力施加给膨胀部件 26 的细长杆 40， 从而将心轴 46 拉入下部固定部件 146 的远端 146b 中。当心轴 46 在下部固定部件 146 内向上前进时， 上部和下部固定部件 144 和 146 拉至一起， 从而使得柔性臂 150 向外和彼此相向塌缩， 以使 得齿 152 与骨段 88a 和 88b 接合， 从而将头部夹 84 锚固在骨段 88a 和 88b 之间的间隙内。 当心轴 46 前进通过下部固定部件 146 时， 该下部固定部件 146 可以沿径向方向膨胀， 使得 在下部固定部件 146 的外表面上的可选升高脊 148 与上部固定部件 144 的内表面接合， 因 此驱动头部固定组件 82 成锁定结构。
下面参考图 21A-B， 图中表示了根据还一实施例的头部固定组件 82 和头部夹 84。 在所示实施例中， 心轴 46 被推入 ( 而不是拉动穿过 ) 杆 86d 中。另外， 支腿 90a-d 有形成 于它们的远端处的骨接合结构， 例如切割尖端 154a-d。 支腿 90a-d 的长度为这样， 当头部夹 84 布置在外科手术部位中时， 支腿的远端和 ( 因此 ) 切割尖端 154a-d 限定了进入骨段 88a 和 88b 的边缘 88c 内的插入轨迹。
在使用过程中， 头部固定组件 82 能够用于固定骨段 88a 和 88b。一旦各头部固定 组件 82 布置在所需位置， 头部夹 84 例如通过插入仪器而保持就位。向下或向尾部的力施 加给膨胀部件 26 的细长杆 40， 从而使得心轴 46 进入杆 86d 的近端 86e。当心轴 46 进入 杆 86d 时， 心轴 46 的外表面 48 与杆 86d 的内表面干涉， 使得杆 86d 径向向外膨胀， 如上所 述。杆 86d 的径向膨胀使得支腿 90a-d 向外偏转， 再使得支腿 90b 和 90d 的切割尖端 154b 和 154d 切入骨段 88a 和 88b 的边缘 88c 中， 从而将头部夹 84 固定在骨段 88a 和 88b 之间 的间隙内。当支腿 90b 和 90d 的切割尖端 154b 和 154d 切入骨段 88a 和 88b 中时， 头部植 入件 84 的下表面 86c 被抵靠骨段 88a 和 88b 的外表面拉动， 从而在由头部植入件 84 的下 表面 86c 接合的骨段 88a、 88b 的上表面和通过切割尖端 154b、 154d 而与骨段 88a、 88b 的边缘 88c 接合的支腿 90b、 90d 之间施加压缩力或夹持力。应当知道， 尽管所示实施例只表示 了与骨段 88a 和 88b 接合的切割尖端 154b 和 154d， 不过支腿 90a-d 能够设置成和头部固定 组件 82 能够定向成在插入过程中使得一个或多个 ( 包括全部 ) 切割尖端 154a-d 的任意组 合都在心轴 46 向下前进至杆 86d 内时切入骨段 88a 和 88b 中。
应当知道， 能够提供多种成套工具， 该成套工具包括可膨胀固定组件 20 的一个或 多个部件、 可膨胀头部固定组件 82 和 / 或可膨胀椎间植入件组件 157。该成套工具的部件 可以相同或不同地设置。例如， 在单个锚固成套工具中， 具有可变的杆宽度、 长度和锚固区 域轮廓的不同数目可膨胀固定部件 24 可以与具有不同心轴 46 等的膨胀部件 26 一起提供 ( 例如根据外科医生进行的处理过程类型、 或者根据各个患者的特殊解剖结构。在另一示 例中， 头部固定成套工具能够设有多个根据这里所述的各种实施例的可膨胀头部夹 84。而 且， 成套工具还可以对于包含在该成套工具内的各种系统的部件进行不同设置。 例如， 将用 于骨折部复位的一种可膨胀固定组件 20 的成套工具可以包括具有偏移杆的轴线的一个或 多个固定部件 ( 除了具有中心杆轴线的固定部件 24)。 一些固定部件 24 可以有形成于它的 头部 32 上的锁定特征， 且该成套工具还可以包括一个或多个骨板 62， 该骨板 62 将用于特殊 类型的骨折部复位处理过程。在另一示例中， 相同或不同设置的一个或多个可膨胀椎间植 入件组件 157 能够与一个或多个固定部件 24、 一个或多个普通椎弓根螺钉、 固定杆等一起 提供在脊椎固定成套工具中。
尽管这里已经参考优选实施例和 / 或优选方法介绍了可膨胀固定组件 20 的可膨 胀固定部件和其它组件、 可膨胀头部固定组件 82 和可膨胀椎间植入件组件 157， 但是应当 知道， 这里使用的词语是示例说明的词语， 而不是限制的词语。 例如， 应当知道， 可膨胀固定 组件 20 的部件的结构和 / 或特征可以与可膨胀椎间植入件组件 157 的结构和 / 或特征等组 合或以其它方式集成在一起， 除非另外说明。而且， 应当知道， 尽管这里已经参考特殊的结 构、 方法和 / 或实施例介绍了可膨胀固定组件 20、 可膨胀头部固定组件 82 和可膨胀椎间植 入件组件 157， 但是本发明的范围并不局限于这些细节， 而是将延伸至可膨胀固定组件 20、 可膨胀头部固定组件 82 和可膨胀椎间植入件组件 157 的所有结构、 方法和 / 或使用。相关 领域的技术人员通过本说明书的教导可以对这里所述的可膨胀固定组件 20、 可膨胀头部固 定组件 82 和可膨胀椎间植入件组件 157 进行多种变化， 并可以在并不脱离本发明的范围和 精神的情况下进行变化， 例如如附加权利要求中所述。