專利名稱：低矮外形的脊柱固定系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及脊柱固定系統(tǒng)，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種具有低矮外形的脊柱固定系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
用來(lái)固定脊柱的脊椎骨的脊柱桿通常通過(guò)骨用螺釘或接合在椎骨上的鉤子錨固在椎骨上，其中該骨用螺釘延伸通過(guò)肉莖進(jìn)入椎體。脊柱桿通過(guò)大致為軛狀的聯(lián)接件連接到錨固元件上，其中該聯(lián)接件可以和錨固元件的頭部制造成一體，或者是與錨固元件分離的獨(dú)立元件，以用在用于脊柱桿固定的多軸向肉莖螺釘系統(tǒng)(polyaxial pedicle screw system)中。這些先前的系統(tǒng)使用某些壓力元件，該壓力元件向下直接或間接地與脊柱桿接合以使其相對(duì)于錨固元件固定，而在多軸向系統(tǒng)中該壓力元件用于相對(duì)于聯(lián)接件固定錨固元件。
為此，該壓力元件與聯(lián)接件通常通過(guò)它們之間的螺紋來(lái)連接，這樣，在軛狀聯(lián)接件內(nèi)或其附近，壓力元件可以向下擰入到其鎖緊位置。或者，還可采用在壓力元件上的徑向凸緣和聯(lián)接件壁上的徑向凹槽之間的楔形凸輪面，以推進(jìn)壓力元件向下推動(dòng)脊柱桿使其進(jìn)入相對(duì)于螺釘錨固元件的固定位置，請(qǐng)參見授予Yuan等人的美國(guó)專利No.6,565,565。脊柱桿鎖緊的螺紋聯(lián)接或凸輪楔形系統(tǒng)的問題是，允許壓力元件相對(duì)于聯(lián)接件前進(jìn)，聯(lián)接件以及壓力元件的大小或型面高度就必須增大。換句話說(shuō)，要在聯(lián)接件上形成螺紋或凸輪面，就要求所述壁具有充分的軸向長(zhǎng)度以允許螺紋或凸輪壓力元件沿其前進(jìn)。此外，許多系統(tǒng)在位于脊柱桿附近的骨用螺釘上形成完全球形的頭部，從而要求用一個(gè)更大的聯(lián)接件來(lái)固定脊柱桿及該螺釘頭部。
在多軸向脊柱固定系統(tǒng)中，已經(jīng)提出在錨固元件的頭部與脊柱桿之間使用插入物，請(qǐng)參見授予Errico等人的美國(guó)專利No.5,733,286。Errico等人所建議的大半球狀的插入物和容納在連接件中的螺釘頭上的凹槽相接合，從而允許聯(lián)接件相對(duì)多軸向肉莖螺釘進(jìn)行調(diào)節(jié)以將脊柱桿容納在其所需要的位置。然而，Errico等人提出的整個(gè)系統(tǒng)具有不合需要的大的型面高度，因?yàn)槠涫褂昧藥菁y的定位螺釘用于夾緊脊柱桿，而且半球狀插入物延伸超過(guò)螺釘頭的頂部而進(jìn)入連接件通道，該脊柱桿通過(guò)該通道被容納。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種低矮外形的脊柱固定系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的一方面，聯(lián)接裝置的凸輪鎖緊元件被固定，從而在其轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不發(fā)生移動(dòng)，這樣鎖緊元件的凸輪表面使得一大致沿著脊柱延伸的細(xì)長(zhǎng)元件，諸如脊柱桿，被向下壓或推。由于該凸輪鎖緊元件不沿著該聯(lián)接裝置移動(dòng)，因此該聯(lián)接裝置的大小可控制為最小。另外，低矮外形的本系統(tǒng)可以允許采用最小侵入性外科手術(shù)，諸如其元件為中空的，以供引導(dǎo)線使用。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種多軸向脊柱固定系統(tǒng)。該固定系統(tǒng)具有一聯(lián)接元件，該聯(lián)接元件包括一內(nèi)部支座面和一中心孔，該中心孔的大小允許錨固元件沿多個(gè)不同的方向穿過(guò)。該錨固元件包括一頭部，該頭部具有一上凹槽，該凹槽中設(shè)有一低矮外形的插入物。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該插入物具有一基本上平坦的上表面。包括有上表面的插入物的其他備選方式為在受到壓力時(shí)，插入物可以或不可以變形；插入物的上表面上可以具有若干個(gè)徑向設(shè)置的凹入的路徑或凹部，因此插入物旋轉(zhuǎn)到最接近的路徑以與脊柱桿接觸；或是插入物可以具有一杯形或圓周的凸起，當(dāng)受到脊柱桿的壓力時(shí)，該凸起變形以形成一路徑而不會(huì)使脊柱桿變形。插入物的上表面裝配在所述頭部凹槽中，且插入物的大小設(shè)計(jì)成這樣使得所述上表面僅稍突出于錨固元件的近端，以使插入物的外型為最小。在一個(gè)實(shí)施例中，插入物的上表面尺寸是根據(jù)與在插入物底部和所述頭部的凹槽的交界面來(lái)設(shè)計(jì)的，使得即使錨固元件相對(duì)于聯(lián)接元件轉(zhuǎn)動(dòng)到其最大范圍，插入物的上表面仍稍稍突出于錨固元件頭部的上端，例如，約0.010英寸。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，插入物具有一較大的下部，該下部具有一弧形下表面，該弧形表面支承抵靠錨固元件頭部的凹槽表面，該插入物還包括從下部向上延伸的并具有平坦上表面的中央凸起物。錨固元件的頭部?jī)?yōu)選包括一諸如為柱狀部分形式的保持器(retainer)，以在調(diào)整聯(lián)接元件的角度時(shí)允許插入物進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)而使插入物的平坦上表面突出于錨固元件頭部以與脊柱桿相接合。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，凸輪元件和設(shè)置在凸輪元件和脊柱桿之間的鞍形件或夾持元件相配合。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪元件以鎖定脊柱桿時(shí)，該凸輪元件并不沿著聯(lián)接元件作軸向移動(dòng)而是凸輪作用于鞍形件以朝著脊柱桿軸向驅(qū)動(dòng)該鞍形件，直至脊柱桿被固定在該夾持元件和插入物之間。該凸輪元件優(yōu)選通過(guò)雙叉形彈性?shī)A形式的連接件以組件的形式固定到夾持元件上，從而在外科手術(shù)過(guò)程中凸輪元件保持與夾持元件組合的狀態(tài)。
圖1是表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的脊柱固定系統(tǒng)的透視圖，圖中表示了骨用螺釘及聯(lián)接裝置，該聯(lián)接裝置包括聯(lián)接元件及凸輪鎖緊元件以相對(duì)于骨用螺釘固定脊柱桿；圖2為圖1所示的脊柱固定系統(tǒng)的放大透視圖，圖中去除了聯(lián)接元件，以更好地顯示出凸輪鎖緊元件并表示出骨用螺釘?shù)念^部構(gòu)造；圖3為脊柱固定系統(tǒng)的剖視圖，圖中表示出形成在螺釘頭部的凹槽，凹槽中裝有低矮外形的砧墊插入物，以抵靠夾持脊柱桿；圖4為類似于圖3的剖視圖，圖中表示出脊柱固定系統(tǒng)中各個(gè)部件的相對(duì)大??；圖5為類似于圖2的正視圖，圖中去除了聯(lián)接元件以顯示凸輪鎖緊元件上的徑向凸緣及其底部凸輪面；圖6為脊柱固定系統(tǒng)的剖視圖，圖中表示出形成在聯(lián)接元件中的凹槽，該凹槽用來(lái)容納凸輪鎖緊元件上的徑向凸緣；圖7至圖10為凸輪鎖緊元件的各個(gè)視圖；
圖11至圖13為軛狀聯(lián)接元件的各個(gè)視圖；圖14及圖15分別為骨用螺釘錨固元件的正視圖及剖視圖；圖16至圖18為采用凸輪鎖緊元件及鞍形件的另一凸輪系統(tǒng)的各個(gè)視圖；圖19為根據(jù)本發(fā)明的脊柱固定系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例的分解立體圖，圖中表示了骨用螺釘及聯(lián)接裝置，該聯(lián)接裝置包括聯(lián)接元件、凸輪鎖緊元件、彈性?shī)A連接件、夾持元件、及用來(lái)相對(duì)骨用螺釘固定脊柱桿的插入物；圖20為圖19所示系統(tǒng)處于鎖緊狀態(tài)的局部剖切側(cè)視圖，表示出固定在夾持元件和插入物之間的脊柱桿；圖21為圖19所示骨用螺釘?shù)膫?cè)視圖；圖22為圖21所示骨用螺釘頭部的放大剖視圖；圖23為骨用螺釘頭部的俯視圖，圖中表示了用來(lái)容納插入物的凹槽；圖24為圖19所示插入物的側(cè)面正視圖，圖中表示了較大的弧形下部及從該下部向上突出的較窄的上部；圖25為插入物的立體圖，圖中展示了該插入物的平坦上砧墊表面；圖26為容置于螺釘頭部凹槽中的插入物的俯視圖；圖27為螺釘頭部和插入物的放大剖視圖，表示了將插入物保持在頭部凹槽中的柱狀頭部的其中之一；圖28為圖19所示聯(lián)接元件的立體圖，該聯(lián)接元件包括一對(duì)整體的、間隔開的側(cè)壁部分；圖29為聯(lián)接元件的俯視圖，圖中表示該聯(lián)接元件的底部具有通孔以及位于其中的鞍形件，骨用螺釘穿過(guò)該通孔延伸；圖30為聯(lián)接元件的側(cè)視圖，表示了側(cè)壁之間的間隔；圖31為圖30中的聯(lián)接元件轉(zhuǎn)過(guò)90°的側(cè)視圖，示出其中一個(gè)側(cè)壁在聯(lián)接元件底部的寬度較大的下部；圖32為聯(lián)接元件的剖視圖，表示朝側(cè)壁下端的盲孔；圖33為圖19中的凸輪鎖緊元件的立體圖；圖34為該凸輪鎖緊元件的底部透視圖，表示了在其底部的程序設(shè)計(jì)的凸輪面；圖35為該凸輪鎖緊元件的俯視圖，表示了包括不對(duì)稱驅(qū)動(dòng)面的驅(qū)動(dòng)插槽；圖36為圖19中的彈性?shī)A連接件的立體圖，圖中表示了一對(duì)彈性叉；圖37為該連接件的側(cè)視圖，表示了所述叉之間的間隔以及它們帶有凸緣的自由端；圖38為圖19中的夾持元件的側(cè)視圖；圖39為圖38中的夾持元件轉(zhuǎn)過(guò)90度的側(cè)視圖，表示了位于該夾持元件的其中一個(gè)側(cè)壁部分上的一對(duì)導(dǎo)向槽；圖40為該夾持元件的俯視圖，該圖展示了鞍形件內(nèi)的通孔，該通孔用于彈性?shī)A連接件；圖41為凸輪鎖緊元件的側(cè)視圖，且夾持元件相對(duì)于脊柱桿處于非鎖緊位置；圖42相當(dāng)于圖41的截面圖，表示出彈性?shī)A連接件，且彈性?shī)A的叉的凸緣端與帽形件隔開；圖43為凸輪鎖緊元件的側(cè)面正視圖，且夾持元件相對(duì)于脊柱桿處于鎖緊位置；圖44相當(dāng)于圖43的截面圖，表示出夾持元件和彈性?shī)A連接件一起向下移動(dòng)，且帽形件的軸向位置未變并轉(zhuǎn)動(dòng)到其鎖緊位置。
具體實(shí)施例方式
圖1及圖2示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的低矮外形的脊柱固定系統(tǒng)10。如圖所示，脊柱固定系統(tǒng)10包括以骨用螺釘12形式出現(xiàn)的骨用錨固元件及由14表示的聯(lián)接裝置。聯(lián)接裝置14可以將以脊柱桿16形式的細(xì)長(zhǎng)元件相對(duì)于骨用螺釘12固定到適當(dāng)?shù)奈恢?。該?lián)接裝置14包括一壓力或凸輪鎖緊元件18和聯(lián)接元件20，這兩個(gè)元件協(xié)同工作以相對(duì)于骨用螺釘12固定脊柱桿16，其中該骨用螺釘12通過(guò)大致沿脊柱軸向延伸的脊柱桿16錨固在椎骨中。該聯(lián)接裝置14，明確地說(shuō)是該凸輪鎖緊元件18和聯(lián)接元件20的結(jié)構(gòu)緊湊。具體地，所述凸輪鎖緊元件18和聯(lián)接元件20在軸線21所示的方向上的外形非常低，其中軸線21相對(duì)于通過(guò)聯(lián)接裝置14相對(duì)骨用螺釘12固定的脊柱桿16的軸線16a橫向延伸且具體為與軸線16a正交，從圖4可清晰地看出。
更明確地說(shuō)，聯(lián)接裝置14的低矮外形是這樣獲得的，即在凸輪鎖緊元件18不需要沿聯(lián)接元件20前進(jìn)的情況下，凸輪鎖緊元件18能有效地鎖緊脊柱桿16。在這點(diǎn)上，聯(lián)接元件20可設(shè)置有本體22，本體22具有側(cè)面開口24、26，脊柱桿16從所述開口24、26中穿過(guò)，且所述本體22不設(shè)有任何與凸輪鎖緊元件18配合來(lái)相對(duì)于骨用螺釘12鎖緊脊柱桿16的螺紋或凸輪面。相反，凸輪鎖緊元件18被固定以相對(duì)于聯(lián)接元件20不移動(dòng)，該凸輪鎖緊元件18優(yōu)選地與脊柱桿16本身的外曲面28配合以在系統(tǒng)10中將其相對(duì)于螺釘12固定到適當(dāng)?shù)奈恢蒙稀?br>
為此，凸輪鎖緊元件18具有大致為環(huán)形結(jié)構(gòu)的本體30，本體30在沿通過(guò)環(huán)形側(cè)表面31的旋轉(zhuǎn)軸線21方向上，其頂表面32和底面34之間的軸向距離很小。頂表面32上設(shè)有驅(qū)動(dòng)表面部分36，這些驅(qū)動(dòng)表面部分36配合形成一預(yù)定結(jié)構(gòu)用來(lái)容納相似結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)工具，以使帽形件18在其鎖緊位置和非鎖緊位置之間轉(zhuǎn)換。底表面34被設(shè)計(jì)成或構(gòu)造成在凸輪鎖緊元件18旋轉(zhuǎn)時(shí)凸輪作用于脊柱桿16的曲面28，可從圖8及圖10中清晰地看出，而且在下文中將充分描述。
盡管就保持脊柱固定系統(tǒng)10的低矮外形而言并不是最好，但是可在凸輪鎖緊元件18和脊柱桿16之間設(shè)置為以鞍形件200形式的中間夾緊元件，如圖16至圖18所示。鞍形件200具有凸輪上表面202，其被設(shè)置成當(dāng)鎖緊元件18轉(zhuǎn)動(dòng)到其鎖緊位置時(shí)與鎖緊元件的凸輪表面34相配合，以使該鞍形件200沿著軸線21向下移動(dòng)而夾住脊柱桿16。該鞍形件具有弧形底表面204，該弧形底表面204和脊柱桿表面28的彎曲基本匹配，因此該鞍形件200接合并推壓脊柱桿16，而沒有與之相對(duì)的凸輪作用。凸輪鎖緊元件18可以包括一中心孔206，從鞍形件200向上突出的一中心柱208容納于該中心孔206中以使鞍形件200和凸輪鎖緊元件18相互之間適當(dāng)?shù)卦O(shè)置。
類似于凸輪鎖緊元件18，聯(lián)接元件20在其頂表面38和底表面40之間的軸向長(zhǎng)度相對(duì)較小。從圖11中可以更清楚地看出，聯(lián)接元件的本體22通常為U形或軛狀結(jié)構(gòu)，該本體22包括相對(duì)設(shè)置的直立壁42及44，所述壁42、44通過(guò)脊柱桿用開口24及26相互間隔開，開口24及26具有細(xì)長(zhǎng)的形狀并一直開口到聯(lián)接元件本體22的頂表面38。因?yàn)橥馆嗘i緊元件18不需要在軸線21的方向上沿著壁42、44向下移動(dòng)，所以本體22在這個(gè)方向上的尺寸可以達(dá)到最小。作為例子而不具有限制作用，側(cè)壁42、44在聯(lián)接元件本體22的頂表面38和底表面40之間延伸的長(zhǎng)度或距離大約為13.47毫米。凸輪鎖緊元件18在軸線21方向上具有從頂面32到波狀底部的凸輪表面34的最低點(diǎn)的距離約為5.08毫米的外形高度。
如圖所示，凸輪鎖緊元件18的環(huán)形本體30的大小制造成適于裝配在聯(lián)接元件20的弧形側(cè)壁42、44之間的內(nèi)部空間46中。側(cè)壁42、44上不設(shè)有與凸輪鎖緊元件18協(xié)同工作以使其移動(dòng)到鎖緊位置的螺紋或凸輪面。更具體地說(shuō)，包括分別在聯(lián)接元件側(cè)壁42、44上的弧形表面部分42a、44a的聯(lián)接元件20的內(nèi)表面48的大小設(shè)置成將凸輪鎖緊元件環(huán)形本體30的外表面31緊密地容納在它們之間。所述表面部分42a、44a都不設(shè)有螺紋或凸輪表面，這樣它們僅在凸輪鎖緊元件本體30繞軸線21旋轉(zhuǎn)時(shí)用作其導(dǎo)向表面。由于側(cè)壁42、44上不需要設(shè)置螺紋或凹入的凸輪表面或類似結(jié)構(gòu)，所以聯(lián)接裝置14沿脊柱桿16的軸線16a在寬度方向上的尺寸也可以達(dá)到最小。作為例子而不具有限制作用，聯(lián)接裝置14沿脊柱桿軸線16a在直徑方向上的寬度約為10.03毫米。從圖7中可以看到，可以設(shè)置導(dǎo)向件45。這些導(dǎo)向件45被設(shè)置成初始引導(dǎo)凸輪鎖緊元件18與側(cè)壁42、44接合。
下面參照?qǐng)D3和圖4，所示的脊柱固定系統(tǒng)10中包括方向可改變的多軸向骨用螺釘12，這樣其縱向軸線12a橫向延伸至聯(lián)接裝置14的軸線21或者基本上與其成一條線。為了達(dá)到該目的，聯(lián)接裝置14，更明確地說(shuō)，聯(lián)接裝置14的聯(lián)接元件20具有延伸通過(guò)其底壁52的底部通孔50。底壁52包括內(nèi)表面部分54，該內(nèi)表面部分54從表面部分42a、44a朝著中心軸線21向內(nèi)逐漸形成錐形或向內(nèi)彎曲。在其最底端56處的內(nèi)表面部分54的直徑設(shè)計(jì)成小于骨用錨固螺釘12較大的頭部58。另外，在56處的直徑足夠大，以允許從螺釘頭部58懸垂的螺桿60貫穿通過(guò)。這樣，內(nèi)表面部分54用作螺釘頭部58的支承面。或者，可在直徑56處設(shè)置比螺桿60上的螺紋大的螺紋，從而允許螺桿60松松地通過(guò)。在這種情況下，直徑56的大小設(shè)置成防止螺桿60輕易地穿過(guò)，這樣，在手術(shù)中外科醫(yī)生可以將螺釘12和聯(lián)接元件20作為一單個(gè)組件進(jìn)行處理。另外，過(guò)大的螺紋允許螺釘12在其方向上可以為多軸向?；蛘撸葆?2可以穿過(guò)直徑56處，但在螺釘12上連接一緊靠聯(lián)接元件20的C形圈或徑向彈簧，從而將二者連在一起并允許外科醫(yī)生在手術(shù)中將它們當(dāng)作單個(gè)組件來(lái)使用。
通孔50在中央延伸通過(guò)內(nèi)表面部分54，該通孔50包括直徑增大的下部62，該下部62由位于聯(lián)接元件20的底壁52上的錐形或彎曲表面部分64形成。該錐形表面部分64從通孔50的最小直徑56處開始相對(duì)于聯(lián)接元件20的中心軸線21以一定錐度向外延伸直至其底面40。由于放大孔部分62的存在，螺釘12可以相對(duì)于聯(lián)接裝置14擺動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)到其多個(gè)不同的位置。例如，在圖示的實(shí)施例中，放大孔部分62允許螺桿在聯(lián)接裝置軸線21的任一側(cè)作20°的擺動(dòng)。當(dāng)螺釘12擺動(dòng)時(shí)，螺釘頭部58的弧形外表面66便在聯(lián)接元件20的錐形支承面54上滑動(dòng)或移動(dòng)。一旦聯(lián)接裝置14相對(duì)于固定到椎骨中的骨用螺釘12的方位得到確定，且脊柱桿16貫穿聯(lián)接元件20并沿脊柱向上延伸，凸輪鎖緊元件18就轉(zhuǎn)動(dòng)到其鎖緊位置上。在鎖緊狀態(tài)下，凸輪鎖緊元件18將脊柱桿16固定到脊柱上，以使其相對(duì)固定到椎骨內(nèi)的骨用螺釘12固定，且骨用螺釘頭部58因此被夾緊抵靠著聯(lián)接元件20中的支承面54，從而固定連接裝置14，使其相對(duì)于骨用螺釘12不移動(dòng)。在螺釘頭部的外表面66上可以設(shè)置用來(lái)增強(qiáng)摩擦的同心螺脊(ridges)或螺旋螺紋67，以增強(qiáng)螺釘頭部58和支承面54之間的鎖定作用。
繼續(xù)參照?qǐng)D3及圖4，可以看出在所示的優(yōu)選多軸向脊柱固定系統(tǒng)10中，脊柱桿16被向下推動(dòng)以被夾緊抵靠著一小砧墊插入物68。應(yīng)當(dāng)注意的是，上述低矮外形的聯(lián)接裝置14可以用在非多軸向和/或不使用如下所述的插入物的脊柱固定系統(tǒng)中。類似地，所示插入物68可以有利地使用于聯(lián)接元件中具有螺紋或凸輪面的系統(tǒng)中。
插入物68具有上砧墊表面70，該表面70和脊柱桿表面28的下側(cè)接合，從而與現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中所用的骨用螺釘頭部的彎曲表面相比與脊柱桿表面28的接觸面增大。插入物68具有上表面70，該上表面70可基本上為平坦的，可以具有若干徑向定位的凹入的路徑或溝槽從而插入物68旋轉(zhuǎn)到最近的路徑與脊柱桿表面28接觸；或具有杯狀或圓周狀的突脊，當(dāng)受到脊柱桿12的壓迫時(shí)，該杯狀或圓周狀的突脊便會(huì)變形而形成一條路徑而不損傷脊柱桿。因此，插入物68和彎曲的脊柱桿表面28之間至少是線接觸，而使脊柱桿與它們彎曲緊固件頭部接合的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)在被夾緊時(shí)與脊柱桿16為點(diǎn)接觸，這樣比較容易使脊柱桿16受到損傷。
所述的插入物68同樣具有低矮的外形，以使其在聯(lián)接元件20中所占的空間最小。更具體地說(shuō)，骨用錨固螺釘12具有形成于其螺釘頭部58的上部凹槽72，從而形成螺釘頭部58的杯形壁73，該頭部58具有容納插入物68的向上開口的空腔74。插入物68具有弧形的底表面76，該底表面76的彎曲形狀和凹槽72表面的彎曲形狀相似，因此，當(dāng)多軸向螺釘12相對(duì)于聯(lián)接裝置14移動(dòng)到不同方向時(shí)，該插入物能在凹槽72的表面上移動(dòng)或滑動(dòng)。插入物68的大小設(shè)計(jì)成這樣，即從其底表面76的最低點(diǎn)到其頂部平坦表面70的距離稍大于空腔74的深度。這樣，平坦表面70僅在圍繞空腔74延伸的螺釘頭部的壁73的頂表面80處稍稍高出螺釘12的近端78，從圖5中可以清晰地看出。相應(yīng)地，插入物68僅在名義上增加在聯(lián)接元件20的內(nèi)部空間46中的螺釘頭部58的高度，因此聯(lián)接裝置14能夠保持其如上所述的低矮外形的形狀特征。舉例而言，在脊柱桿16被夾緊抵靠著插入物68時(shí)，聯(lián)接元件20的底面40與脊柱桿軸線16a的距離約為6.34毫米。優(yōu)選地是，插入物68具有比聯(lián)接元件20或脊柱桿16更大的彈性變形，以使其具有更大的類似彈簧的性能。因此，插入物68的材料優(yōu)選具有比聯(lián)接元件20及脊柱桿更低的楊氏模量，這樣就能夠降低尺寸公差的臨界。或者，可以用諸如鈷鉻合金(cobaltchrome)材料來(lái)制作插入物68，這種材料比脊柱桿更硬因此可以增加二者之間的夾緊力。
在圖示的優(yōu)選實(shí)施例中，低矮外形的小插入物68具有一擴(kuò)大的下部82，且該下部包括弧形底表面76和上部84，該上部從擴(kuò)大的下部82的中心朝上突起并具有頂表面70。相應(yīng)地，在與軸線21正交的方向上，頂表面70比底表面76更窄，因此在插入部分82和84之間形成臺(tái)肩表面86。低矮外形的插入物68的上述結(jié)構(gòu)使其具有倒置的蘑菇形結(jié)構(gòu)，且擴(kuò)大的頭部分82支承在螺釘頭部58內(nèi)的凹槽表面72上。
為了將插入物68保持在螺釘頭部58的空腔74內(nèi)，在螺釘頭部的壁73上設(shè)有例如形成為柱狀部分88的保持器。這些柱狀部分88在螺釘12的近端78處徑向向內(nèi)延伸，從而與插入物68上的臺(tái)肩表面86相干涉而將插入物保持在空腔74內(nèi)，而且當(dāng)提供在空腔內(nèi)小范圍的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，該插入物基本上處于直立狀態(tài)，如圖3至圖6所示。應(yīng)當(dāng)注意的是，術(shù)語(yǔ)轉(zhuǎn)動(dòng)包括插入物在螺釘頭部58內(nèi)的任何擺動(dòng)。由圖可見，相對(duì)于聯(lián)接元件20插入物68并不是固定不動(dòng)的，而僅僅是通過(guò)柱狀部分88保持在螺釘頭部?jī)?nèi)。這樣，就允許插入物68能夠稍作活動(dòng)或游動(dòng)，而且允許插入物68獨(dú)立于螺釘12和脊柱桿表面28移動(dòng)。因此插入物68便能夠與脊柱桿表面28隨動(dòng)，并因具有自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)能力而將自己定位在脊柱桿表面28和螺釘頭部58之間。
如上所述，凸輪鎖緊元件18在其轉(zhuǎn)到鎖緊位置的過(guò)程中并不沿著聯(lián)接元件20移動(dòng)。為了使凸輪鎖緊元件18固定而不沿軸線21方向發(fā)生運(yùn)動(dòng)，在其直徑地相對(duì)位置上設(shè)置從環(huán)形本體30徑向向外延伸的徑向凸緣90及92。徑向凸緣90、92容納在形成于聯(lián)接元件側(cè)壁42、44中相應(yīng)構(gòu)造的凹槽94、96中，如圖6所示。凹槽94、96具有和徑向凸緣90、92相應(yīng)的關(guān)于軸線21延伸的弧形結(jié)構(gòu)，以將凸緣90，92裝配于其中并允許凸輪鎖緊元件18在其鎖緊及非鎖緊位置之間轉(zhuǎn)換。當(dāng)凸輪鎖緊元件18轉(zhuǎn)向其鎖緊位置時(shí)，徑向凸緣90、92容納在凹槽94、96內(nèi)。當(dāng)凸輪面34凸輪作用于脊柱桿表面28時(shí)，緊密配合于凹槽94、96內(nèi)的凸緣90、92阻止凸輪鎖緊元件18朝背離脊柱桿16的方向向上移動(dòng)，且相反地向下壓脊柱桿16以使其與插入物68夾緊接合，這又使得螺釘頭部58或更準(zhǔn)確地說(shuō)使螺釘頭的外表面66夾緊抵靠著聯(lián)接元件20內(nèi)的支承面54，于是便相對(duì)于骨用螺釘12將聯(lián)接裝置14固定并將脊柱桿16錨固到脊柱上。
凸輪鎖緊元件18所施加的在螺釘頭部58和聯(lián)接元件20的底壁52之間，且尤其是在相應(yīng)接合面66和54之間，的向下指向的夾緊力使得聯(lián)接元件壁42、44相互分開。因此，在凸緣90、92上還分別設(shè)有遠(yuǎn)端部分98、100，該遠(yuǎn)端部分98、100沿著軸線21延伸。在這種情況下中，該遠(yuǎn)端部分98、100顯示為從凸緣90、92的遠(yuǎn)端向上，但是它們可同樣地被設(shè)置成沿著軸線21方向向下延伸。凹槽94、96也分別包括部分102、104，它們?cè)诼?lián)接元件側(cè)壁42、44內(nèi)沿著軸線21方向向上延伸，以容納在相應(yīng)的徑向凸緣90、92上向上延伸的遠(yuǎn)端部分98、100。由于凸緣部分98、100容納于凹槽部分102、104內(nèi)，所以在通過(guò)凸輪鎖緊元件18的轉(zhuǎn)動(dòng)而進(jìn)行鎖緊的過(guò)程中，側(cè)壁42、44的任何擴(kuò)展作用(spreadingaction)就能得到阻止。
如上所述，凸輪鎖緊元件具有波狀底部凸輪面34，該凸輪面34凸輪作用于脊柱桿16的彎曲凸輪表面28。圖8及圖10展示了該凸輪面34。在圖示的優(yōu)選實(shí)施例中，凸輪面34設(shè)置成提供三個(gè)不同的區(qū)域，這三個(gè)區(qū)域由它們對(duì)脊柱桿16的作用來(lái)限定。設(shè)置第一凹陷區(qū)域106，在非鎖緊狀態(tài)時(shí)該區(qū)域和脊柱桿表面28基本吻合。第一凹陷區(qū)域106橫跨凸輪鎖緊元件本體30的底部34延伸，而且可與徑向凸緣90、92對(duì)齊。因此，徑向凸緣90、92將被設(shè)置成稍高于凸輪鎖緊元件本體30的底部34，以容納在其下延伸的脊柱桿彎曲表面28，且凸輪鎖緊元件18處于非鎖緊狀態(tài)。在該狀態(tài)下，凸緣90、92沒有進(jìn)入或沒有完全進(jìn)入凹槽94、96內(nèi)。
將凹陷表面區(qū)域106的在徑向上相對(duì)的部分106a、106b設(shè)計(jì)成這樣，使得在凸輪鎖緊元件18非鎖緊狀態(tài)下的轉(zhuǎn)動(dòng)不產(chǎn)生凸輪作用，而僅產(chǎn)生輕微地初始轉(zhuǎn)動(dòng)作用。當(dāng)脊柱桿表面106與表面部分106a、106b成直線時(shí)，脊柱桿16仍是松動(dòng)地容納在凸輪鎖緊元件18下面而沒有受到凸輪作用。有利的做法是，脊柱桿16被鎖定在凸輪鎖緊元件18下面，這樣就使得外科醫(yī)生在最終鎖緊凸輪鎖緊元件18之前能夠有更大的操作自由。當(dāng)凸輪鎖緊元件18繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，凸輪作用開始在斜面區(qū)域108、110上產(chǎn)生，其中斜面區(qū)域108、110在帽形件底表面34上徑向相對(duì)并從鄰近的表面部分106a、106b沿著軸線21方向向下凸出。斜面區(qū)域108、110構(gòu)造成這樣，使得脊柱桿16在凸輪鎖緊元件18繞著轉(zhuǎn)動(dòng)軸線21轉(zhuǎn)向鎖緊位置的過(guò)程中沿著軸線21方向逐漸被往下推動(dòng)。因此，在非鎖緊狀態(tài)下，這些底部凸輪表面34上的斜面區(qū)域108、110沿著脊柱桿16的任一側(cè)向下延伸從而有利地占據(jù)在每側(cè)的空間，這就使得聯(lián)接元件20內(nèi)的凸輪鎖緊元件18所占有的空間最小，從而使聯(lián)接裝置14整體的型面高度低。
隨著凸輪鎖緊元件18繼續(xù)轉(zhuǎn)向鎖緊位置，脊柱桿表面28被接合抵靠著兩個(gè)徑向相對(duì)的大致平坦的表面區(qū)域112、114，這兩個(gè)平坦表面區(qū)域112、114分別與該斜面區(qū)域108及110相鄰。在另一個(gè)實(shí)施例中，該表面區(qū)域112、114可以是具有凹部的凹入形狀，因此脊柱桿16便容納在該凹部中。表面區(qū)域112、114不像上述斜面區(qū)域108、110那樣相對(duì)于軸線21傾斜，并且是凸輪面34和脊柱桿表面28之間接合的最低點(diǎn)。隨著凸輪鎖緊元件18的轉(zhuǎn)動(dòng)，脊柱桿表面28僅與表面區(qū)域112、114接合，凸輪鎖緊元件18處于其完全鎖緊狀態(tài)，且凸輪鎖緊元件凸緣90、92完全被容納在相應(yīng)軛狀壁的凹槽94、96中，如圖1及圖6所示。凸輪鎖緊元件18在到達(dá)完全鎖緊狀態(tài)后朝同一方向繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)被兩個(gè)鄰接的表面區(qū)域116、118阻擋，該鄰接表面區(qū)域116、118分別與表面區(qū)域112、114相鄰。這些鄰接表面區(qū)域116、118在軸線21方向上從表面區(qū)域112、114向下進(jìn)一步延伸。
因此，所示的優(yōu)選按程序設(shè)計(jì)的凸輪面34設(shè)有幾個(gè)階段來(lái)實(shí)施對(duì)脊柱桿16的凸輪作用及鎖緊作用。如圖所示，在脊柱桿表面28到達(dá)斜面區(qū)域108、110之前，凸輪鎖緊元件18可從非鎖緊位置轉(zhuǎn)動(dòng)約20度。在這一點(diǎn)上，脊柱桿16被凸輪作用向下，在脊柱桿表面28到達(dá)平坦鎖定表面112、114之前，凸輪鎖緊元件可轉(zhuǎn)動(dòng)另一60度。此后，在脊柱桿表面28抵靠止動(dòng)表面116、118且凸輪鎖緊元件18在處于完全鎖緊狀態(tài)之前可以再轉(zhuǎn)20度。于是，凸輪鎖緊元件18從完全非鎖緊位置轉(zhuǎn)到完全鎖緊位置需轉(zhuǎn)動(dòng)約100度，其中在凸輪作用開始和脊柱桿16在最后80度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)到完全鎖緊位置的凸輪作用之前，具有20度的游隙下面進(jìn)行更詳細(xì)地描述，如上所述，帽形件凸輪鎖緊元件18包括在頂表面32上凹進(jìn)的驅(qū)動(dòng)表面部分36。從圖2中可清晰地看出，該驅(qū)動(dòng)表面部分36可以形成有多個(gè)從中軸線21徑向向外延伸的凸角，其用于容納類似凸角形的驅(qū)動(dòng)工具。該凸角驅(qū)動(dòng)表面部分36設(shè)有用于驅(qū)動(dòng)工具和凸輪鎖緊元件18之間的表面接觸和力矩傳遞的增大區(qū)域。
對(duì)骨用螺釘12而言，螺釘頭部58設(shè)有圓周驅(qū)動(dòng)表面120和形成于螺釘頭部的近端78中并凹進(jìn)或凹陷進(jìn)入頂表面80中的凹入的槽口122如圖15所示。這樣，當(dāng)砧墊插入物68在螺釘頭部空腔74中并稍微突出時(shí)，就可以使用如上所述的具有與槽口122配合的圓周突出部分的驅(qū)動(dòng)工具。
參照?qǐng)D1及圖11至13，可以看出，軛狀聯(lián)接元件側(cè)壁42、44上分別設(shè)有鍵槽124、126，該鍵槽124、126設(shè)有貫穿側(cè)壁42、44的加大的中央通孔128、130。所述鍵槽使得聯(lián)接裝置14能夠被一工具器件上的臂夾持，例如桿加長(zhǎng)工具(rod persuader)，用于將脊柱桿16插入到聯(lián)接元件20中。所述臂可以具有結(jié)合端，該結(jié)合端位于鍵槽124、126內(nèi)并延伸進(jìn)入通孔128、130內(nèi)。
圖19至圖44所示為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的低矮外形的脊柱固定系統(tǒng)500，其用于固定脊柱桿16。由圖19及20可見，系統(tǒng)500包括一個(gè)諸如螺釘502的骨用錨固元件以及用來(lái)將脊柱桿16相對(duì)于骨用螺釘502固定的聯(lián)接裝置504。該聯(lián)接裝置504包括為單一軛狀物512形式的聯(lián)接元件、為砧墊516形式的插入物、為帽形件518形式的凸輪鎖緊元件、為彈性?shī)A519形式的連接件、以及為鞍形件520形式的夾持元件。固定系統(tǒng)500和圖1至圖18所示的實(shí)施例相似，其中帽形件518以及軛狀物512在軛狀物軸線21方向上的高度低，該軸線21橫向延伸并正交于脊柱桿16的軸線16a，而該脊柱桿16通過(guò)該聯(lián)接裝置504相對(duì)于骨用螺釘502固定，如圖20所示。
螺釘502直接穿過(guò)軛狀物512并且將其連接到骨或骨片(bonefragment)上。螺釘502具有帶有凹槽554的頭部536，該凹槽554容納砧墊516。脊柱桿16被容納在軛狀物512中的內(nèi)部空間或通道601中并支承在砧墊516的上表面上。螺釘502優(yōu)選為多軸向螺釘，并且砧墊516可以在螺釘502的頭部536內(nèi)活動(dòng)。因此，在系統(tǒng)500被固定之前，螺釘502相對(duì)于軛狀物512可以活動(dòng)，所以軛狀物512和螺釘502可以選擇性地定位，以使相互之間呈現(xiàn)不同的方向，從而二者相應(yīng)的軸線21、544不必相互對(duì)準(zhǔn)，而且砧墊516可相對(duì)于螺釘502移動(dòng)、擺動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，因此砧墊516可以如同前面描述過(guò)的砧墊68那樣通過(guò)調(diào)整自身與脊柱桿16的外表面28的方向來(lái)適當(dāng)定位。
脊柱桿16通過(guò)帽形件518及鞍形件520固定或鎖定在軛狀物512內(nèi)。如同下面將描述的那樣，帽形件518的轉(zhuǎn)動(dòng)具有雙重功能一是將帽形件518固定在軛狀物512的凹槽642內(nèi)，二是壓迫鞍形件520抵頂脊柱桿16以將脊柱桿16鎖在鞍形件520及砧墊516之間。鞍形件520和帽形件518通過(guò)為雙叉彈簧夾519形式的專用連接件固定在一起成為組件。
圖21及圖22所示為骨用螺釘502。該骨用螺釘502包括位于遠(yuǎn)端532處的尖端530、包括螺釘頭536的近端534、包括用來(lái)驅(qū)動(dòng)并固定螺釘使其進(jìn)入骨或骨片的外螺紋540的螺桿538以及螺釘頭部536和螺桿538相連接的頸部542。螺釘502通過(guò)圍繞自身中央縱向軸線544的旋轉(zhuǎn)而被驅(qū)動(dòng)。螺釘?shù)募舛?30可以設(shè)計(jì)成多種構(gòu)造，諸如已知的自攻型結(jié)構(gòu)或自鉆型結(jié)構(gòu)。如上所述，螺釘502優(yōu)選為多軸向的，并且其頭部536的直徑大于螺桿538在頸部542處的直徑。當(dāng)允許軛狀物512在將脊柱桿16支承于其中所需要的方向上相對(duì)于螺釘502定位時(shí)，螺釘502的多軸向特性允許螺釘在為適當(dāng)?shù)毓潭ㄓ诠巧纤枰姆较蛏瞎潭ㄓ诠巧稀?br>
螺釘頭部536具有一個(gè)弧形的或稍帶斜度的頂表面550，該表面550和螺釘頭部536的外周表面552相交。螺釘頭部536的外周表面552具有一大致為弧形或球形的側(cè)面570，該側(cè)面570被一系列的同心凸脊或刻于其中的圓形槽572打斷。如上所述，螺釘502為多軸向的，因此其相對(duì)于軛狀物512的方向是可以精確定位的。當(dāng)聯(lián)接裝置504固定在螺釘502上時(shí)，槽572夾持或切入軛狀物512的內(nèi)部以使螺釘502相對(duì)軛狀物512固定在希望的位置。例如，槽572的寬度可以約為0.012英寸以獲得充分的夾持強(qiáng)度或被定位在軛狀物512中。
頂表面550包括一個(gè)形成于其中的用來(lái)容納砧墊516的向上開口的凹槽554。如圖24至27所示，該凹槽554具有弧形或優(yōu)選為球形的最低表面部分556，該最低表面556的大小和結(jié)構(gòu)設(shè)置成當(dāng)小砧墊516位于凹槽554時(shí)能移動(dòng)。為了達(dá)到該目的，砧墊516具有支撐在最低表面部分556上并相對(duì)該最低表面部分556可滑動(dòng)的底表面558。另外，凹槽554具有兩對(duì)徑向?qū)χ玫牟劭?60，每對(duì)相對(duì)于另一對(duì)垂直定位，用于在不干涉置于其中的砧墊516的情況下容納驅(qū)動(dòng)工具的相似形狀的尖頭。頂表面550包括為短突起562形式的保持器或柱狀部分，它們位于凹槽554的開口處并在各個(gè)刻槽560之間。在砧墊516放入凹槽554之前，突起562從頂表面550沿著軸向向上突起，因此該突起562不妨礙砧墊516的插入。一旦砧墊516裝入到凹槽554，突起562被偏轉(zhuǎn)成徑向延伸與砧墊516相干涉，這時(shí)盡管砧墊516仍可在凹槽554內(nèi)移動(dòng)，但其被突起562束縛在其中。裝配完成以后，可以通過(guò)熱處理或其它處理來(lái)消除彎折的突起562中的殘余應(yīng)力。
砧墊516具有底部580，底部580上帶有一大致為弧形或球形的底表面558，該底表面558支承在凹槽座554的最低表面部分556上。因此，砧墊516可以在凹槽座554內(nèi)擺動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)。砧墊516還包括支座部分582，該支座部分582從砧墊底部580中央向上延伸直至頂表面584，其中在砧墊底部580和支座部分582之間有一橫向臺(tái)肩表面585。由圖27可見，當(dāng)砧墊516直立地支承在凹槽554內(nèi)時(shí)，彎折突起562和砧墊橫向臺(tái)肩表面585之間存在間隙587。該間隙587，以及在凹槽554中大致向上延伸的砧墊上部582的較窄部分，使得砧墊516可以在凹槽554內(nèi)來(lái)回?cái)[動(dòng)且其底表面558在凹槽表面556上滑動(dòng)，直至表面585抵靠一個(gè)或多個(gè)突起562時(shí)為止。
所述支座部分582優(yōu)選是截頭圓錐體，這樣，作用在其上的壓應(yīng)力能夠完全分布到底部580上，同時(shí)幾乎不可能破壞頂表面584的外緣584a。和前面所述的砧墊68一樣，砧墊底部580比上部582更大，因此所述支座部分582可以在凹槽554內(nèi)以及在砧墊臺(tái)肩表面585和突起562之間的間隙內(nèi)移動(dòng)。
當(dāng)脊柱桿16插入軛狀物512時(shí)，脊柱桿16的側(cè)表面28被推進(jìn)接觸砧墊516。如果骨用螺釘502是偏斜的、傾斜的或是固定的，以致其中心線544和軛狀物中心線不重合或不對(duì)齊，那么砧墊516便以類似方向初始偏斜或傾斜。當(dāng)脊柱桿16被固定并壓靠砧墊516時(shí)，可在凹槽554內(nèi)擺動(dòng)的砧墊516移動(dòng)以使脊柱桿16和凹槽554的最低表面部分556之間的距離最小。因?yàn)檎鑹|頂表面584是平面而其底表面558是球形的，所以從頂表面584到底表面558的最短距離是通過(guò)幾何中心588到達(dá)底表面558的中心590a的距離。
如上所述，為了實(shí)現(xiàn)低矮的外形，優(yōu)選使砧墊516的高度最小，同時(shí)保持超過(guò)螺釘頭部536的頂表面550。砧墊頂表面584的大小設(shè)計(jì)成這樣當(dāng)砧墊516由于骨用螺釘502的偏斜或傾斜而發(fā)生偏轉(zhuǎn)或傾斜時(shí)，頂表面584的至少一部分和脊柱桿16接觸，該脊柱桿16被推向軛狀物512內(nèi)的砧墊516。這樣，當(dāng)接觸砧墊頂表面584的脊柱桿16迫使砧墊516移動(dòng)時(shí)，砧墊16進(jìn)行自動(dòng)校正，以使如上所述的砧墊的最小高度與在脊柱桿16的表面28在切線方向上對(duì)齊。
多軸向螺釘502穿過(guò)軛狀物512插入并固定到骨上，且脊柱桿16支承在砧墊516的頂表面584上。由于螺釘502相對(duì)于軛狀物512的方位可能變化，因此砧墊516可以在凹槽554內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而頂表面584保持和脊柱桿16的大致為圓柱形的外表面28相切。通常，砧墊516和螺釘頭部536以及尤其是其中的凹槽554的大小相互配合，從而，即使螺釘502相對(duì)于軛狀物512擺動(dòng)到其最大范圍，例如偏離軸線21達(dá)20度，砧墊頂表面584仍總能夠稍高出螺釘頭部上表面550處的杯形頭部壁536a的頂部延伸。更具體地，如上所述，砧墊的底部580可以使其底表面558彎曲成大致為具有半徑589的球面結(jié)構(gòu)，如圖24所示。當(dāng)?shù)妆砻?58在弧形凹槽表面556中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，半徑589從砧墊516的大致旋轉(zhuǎn)中心558延伸。砧墊516由大致為球形的構(gòu)件成型以具有臺(tái)肩表面585及支座部分582。因此，從轉(zhuǎn)動(dòng)中心588到砧墊頂表面584的垂直距離586至少稍小于半徑589的長(zhǎng)度。舉例而言，垂直距離586可以為約0.043英寸，半徑589可以為約0.0625英寸，因此距離586比半徑589小約0.0195英寸。如果砧墊頂表面584的高度586明顯增加，那么砧墊頂表面584的寬度必須增加，這將限制螺釘502的多軸向運(yùn)動(dòng)，因?yàn)檎鑹|516稍作傾斜或偏斜便會(huì)和突起562相接觸。如果砧墊頂表面584的高度586明顯減小，脊柱桿16如果不首先與螺釘頭部536相接觸的話就不能夠接觸砧墊的頂表面584，在較大偏角時(shí)這種情況下會(huì)變得更嚴(yán)重。
這樣，砧墊516和包括在其中延伸的突起562的凹槽554的構(gòu)造，使得砧墊516可以跟隨脊柱桿16的位置而轉(zhuǎn)動(dòng)并改進(jìn)砧墊516的自校正。另外，選擇砧墊516在頂表面584和底表面558之間的大小，包括高度尺寸586，以使其頂表面584低于全球形螺釘頭部的頂表面，這將使包括在軛狀物512中的螺釘頭部536及砧墊516的砧墊組件的外形高度最小。即如果螺釘頭部536是球形的，那么其頂點(diǎn)高度將高于砧墊516的頂表面584，這將增加系統(tǒng)500的整體高度。當(dāng)聯(lián)接裝置504處于鎖緊狀態(tài)時(shí)，砧墊516的頂表面584會(huì)稍有變形，從而形成凹部，該凹部與脊柱桿外表面28緊密接合并與其形狀相一致。通過(guò)這樣的變形，砧墊516和脊柱桿16形成基本上齊平的配合面接觸，而不是線接觸。砧墊516的底表面558包括一小平面590，其有助于使砧墊底表面558和支座554之間的摩擦最小化。
前面已經(jīng)陳述過(guò)，螺釘502穿過(guò)軛狀物512插入。由圖28至圖32可見，軛狀物512具有一擴(kuò)大的基部600且形狀由大體圓柱形的外表面602形成，該外表面602由一對(duì)對(duì)置的側(cè)壁部分604、606形成，該側(cè)壁部分604、606從增大的基部600延伸并在它們之間確定用來(lái)容納脊柱桿16的通道601。通道601可以具有襯層，該襯層可以用，例如，諸如PEEK的聚合物制成，該襯層的用途是改善脊柱桿16和通道601之間的低摩擦接觸。在側(cè)壁604、606之間形成一具垂直軸線21的凹槽608，該凹槽608包括通道601，該凹槽608還包括一個(gè)通孔612，該通孔位于軛狀物512的底部或基部600中，螺釘502便穿過(guò)該通孔612插入。通孔612的構(gòu)造可以和前面討論過(guò)的聯(lián)接元件20的通孔50相似，且通孔612可以包括諸如PEEK的聚合物襯層，以改善其中的螺釘502的低摩擦多軸向運(yùn)動(dòng)。
類似于圖1及圖11至圖13所示的方式，軛狀物壁604、606的外表面602上分別設(shè)有鍵槽124、126，該鍵槽124、126設(shè)有加大的中央通孔128、130延伸通過(guò)壁604、606。所述鍵槽使得聯(lián)接裝置514能夠被一工具器件上的臂保持，例如桿加長(zhǎng)工具，該工具器件用于將脊柱桿16插入到軛狀物512中。所述臂可以具有嚙合端，該嚙合端位于鍵槽124、126中并延伸進(jìn)入通孔128、130內(nèi)。
軛狀物512的外表面602上還設(shè)有盲孔或孔650。由圖32可見，盲孔650并不延伸到內(nèi)部凹槽608內(nèi)，而是在軛狀物512的薄壁部分652處終止。一旦螺釘502及其固定的砧墊516已經(jīng)穿過(guò)通孔612插入，則靠近每一盲孔650的薄壁部分652變形成凹槽608，這樣螺釘502和砧墊516分組件不能被拉出軛狀物512從而保留在組件中。由于螺釘502保留在軛狀物512中，外科醫(yī)生僅需要將螺釘502、軛狀物512和砧墊516作為一單獨(dú)構(gòu)件或組件來(lái)處理在所示優(yōu)選實(shí)施例中，軛狀物512具有如下面所述的高強(qiáng)度一體結(jié)構(gòu)。每一整體的側(cè)壁部分604、606具有頂面620、端面622、以及內(nèi)表面624。每個(gè)側(cè)壁604、606的內(nèi)表面624與對(duì)置側(cè)壁上的表面大致相同。側(cè)壁604、606協(xié)同形成了兩個(gè)U形的內(nèi)表面626，每個(gè)U形內(nèi)表面626具有一對(duì)腿部628，這兩個(gè)腿部628在從頂面620向下延伸的區(qū)域中垂直對(duì)置。每對(duì)腿部628與將腿部628相互連接的大致為半圓形部分630相交。對(duì)于表面626的外邊，軛狀物512的圓柱形外表面602被截以形成壁604、606的端面622，被截以形成基部600上的端面632。軛狀物512端部的截取，減小了軛狀物512在橫向于軸向方向21的寬度方向上的整體大小。由圖28及圖31可見，當(dāng)基部600在其端面632之間的尺寸大于側(cè)壁604、606在它們的端面622之間的尺寸時(shí)，端面622及632之間就形成有臺(tái)肩634。基部600在側(cè)壁604、606下端部分處的尺寸增大增加了軛狀物512在應(yīng)力集中最大的區(qū)域中的強(qiáng)度，在該區(qū)域脊柱桿16向下朝著軛狀物512的底端被夾在軛狀物512的曲面部分630上。沿著從基部600開始向上延伸的側(cè)壁部分604、606截除軛狀物512，使得軛狀物512的寬度在其大部分軸向長(zhǎng)度上最小，如上所述。
側(cè)壁604、606的每一內(nèi)表面624都包括一個(gè)基本上為圓柱形的表面640，該表面640在U形內(nèi)表面626之間延伸。圓柱形表面640和內(nèi)表面626上限定內(nèi)部凹槽642，該凹槽642等截面地沿著周向在兩個(gè)側(cè)壁內(nèi)延伸。小凸出物或小塊形式的導(dǎo)向物643位于內(nèi)表面626上且在凹槽642的上方，如圖28所示。當(dāng)鞍形件520插入到軛狀物512時(shí)，如圖29所示，該導(dǎo)向物643有助于鞍形件520適當(dāng)?shù)囟ㄎ辉谄渲?，如下面所述。另外，?dāng)帽形件518旋轉(zhuǎn)時(shí)，該導(dǎo)向物643還用作給帽形件518提供多個(gè)不同旋轉(zhuǎn)位置的制動(dòng)器。與上述凸輪鎖緊元件18相似，帽形件518具有大致上為圓柱形的本體644，該本體644具有外表面645，該外表面645上設(shè)有多個(gè)為大致上垂直的弧形凹痕647形式的凹槽，這些凹痕647間隔地排列在該外表面645的圓周上。凹痕647和所述制動(dòng)器643配合向外科醫(yī)生提供了觸覺指示，表示當(dāng)制動(dòng)器643突然進(jìn)入和離開凹痕647時(shí)，帽形件518在軛狀物512中的旋轉(zhuǎn)程度。例如，當(dāng)帽形件518在鎖緊狀態(tài)時(shí)，制動(dòng)器643和凹痕647可以分開，這樣當(dāng)帽形件518轉(zhuǎn)到其完全鎖緊狀態(tài)時(shí)，例如與未鎖緊狀態(tài)相隔100度間隔時(shí)，就產(chǎn)生預(yù)定次數(shù)的“喀啦”聲。
凹槽642通常在水平方向上延伸，以容納帽形件518，以及更具體的是容納以類似于上述凸緣90、92和相應(yīng)凹槽94、96的方式裝配于軛狀物512的相應(yīng)結(jié)構(gòu)的凹槽642中的帽形件518的一對(duì)徑向凸緣656。徑向凸緣656和凹槽642使得帽形件518在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不能沿著軛狀物512軸向移動(dòng)，因此在帽形件518和鞍形件520之間產(chǎn)生的凸輪作用只使得鞍形件520朝向和相對(duì)脊柱桿16作軸向移動(dòng)。每個(gè)凸緣656包括平坦的導(dǎo)入斜面657，當(dāng)凸緣656轉(zhuǎn)動(dòng)離開側(cè)壁部分604、606之間形成的狹槽并且處于非鎖緊狀態(tài)的帽形件518移動(dòng)凸緣656使其插入到它們對(duì)應(yīng)的凹槽642時(shí)，該導(dǎo)入斜面657有助于引導(dǎo)凸緣656。然而，凹槽642和凸緣656的表面之間不產(chǎn)生使鞍形件520的下表面700相對(duì)帽形件518移動(dòng)的凸輪作用。如下文所述，凸輪作用僅僅發(fā)生在帽形件518的底表面704和鞍形件520的頂表面702之間。
徑向凸緣656還包括位于它們的遠(yuǎn)端659的向上翻轉(zhuǎn)部分658，同樣，凹槽642也包括在各個(gè)軛狀物壁604、606中軸向向上延伸的對(duì)應(yīng)部分649，該對(duì)應(yīng)部分649用于容納向上翻轉(zhuǎn)的凸緣部分658。由于凸緣部分658容納在相應(yīng)的凹槽部分649中，因此在旋轉(zhuǎn)帽形件518的鎖緊操作中，軛狀物壁604、606的任何擴(kuò)展作用都被阻止。
如圖41至圖44所示，帽形件518和鞍形件520各自分別限定中心開口670、672，彈性?shī)A519延伸穿過(guò)中心開口670、672。所述帽形件中心開口670分成下部分670a和上部分670b，上部分670b繼續(xù)開口至直徑大于下部分670a的直徑。一環(huán)形臺(tái)肩支座表面674處于帽形件開口670的上部分670b和下部分670a之間的過(guò)渡部分。上部分670b還向帽形件形件518的驅(qū)動(dòng)插槽的凹入底表面671開口。
從圖36、37可見，彈性?shī)A519包括環(huán)形基座部分680及兩個(gè)從基座部分680沿夾的軸線683向上突出并由在它們之間軸向延伸的間隙682隔開的彈性叉或桿680a、680b。每一桿680a、680b在它們的自由端以凸緣681a、681b終結(jié)，每個(gè)凸緣681a、681b包括面朝上的相對(duì)彈性?shī)A軸線683傾斜或彎曲的凸輪表面684。該凸輪表面684有助于彈性?shī)A519通過(guò)開口670、672插入，在桿凸緣端681a、681b設(shè)有垂直于彈性?shī)A軸線683延伸的下止動(dòng)面688，該下止動(dòng)面基本上能防止無(wú)意識(shí)地使彈性?shī)A519通過(guò)中心開口670、672后退脫離。
鞍形件520的中心開口672也包括一上部672a和一下部672b。下部672b朝向鞍形件520的凹陷底部700開口，并且其直徑比上部672a的大，因此在上部672a和下部672b之間形成了環(huán)形臺(tái)肩表面672c。直徑較大的下部672b的大小設(shè)計(jì)成使得彈性?shī)A519的基部680能夠裝配并固定在其中并與表面672c相抵觸。優(yōu)選地，開口下部672b的直徑盡量小，以增加鞍形件表面700和脊柱桿16的表面接觸面積。開口上部672a的尺寸可以設(shè)計(jì)成直徑小于帽形件中心開口670的較小的下部分670a的直徑。
為將帽形件518和鞍形件520組裝在一起，首先將彈簧夾元件519軸向地插入鞍形件的中心開口672中，且叉的自由端681a、681b首先插入直徑較大的下部中心開口672b中。隨著彈簧夾繼續(xù)軸向插入，凸輪表面684工作且凸輪抵靠臺(tái)肩面672c，彈性壓迫彈性叉680a、680b相向運(yùn)動(dòng)以使它們之間的間隙682縮小。隨著叉680a、680b被推在一起，凸輪表面684的外部側(cè)邊緣684a被略小于開口部670a和672a的直徑的距離隔開。這允許彈性?shī)A元件519繼續(xù)插入通過(guò)包括小直徑開口上部672a的開口672。根據(jù)相對(duì)于開口下部672b直徑的未變形的叉的上邊緣684a之間的距離，可能出現(xiàn)凸輪抵頂鞍形件表面700且叉隨之產(chǎn)生一定程度的變形以使彈簧夾的叉680a、680b能裝配到開口下部672b。一旦叉端681a、681b，或更具體地說(shuō)叉止動(dòng)面688，離開開口上部672a，彈性?shī)A的叉680a、680b便回復(fù)到其原始的未變形狀態(tài)，且止動(dòng)面688面對(duì)鞍形件520的上表面702，這樣就不再存在使叉680a、680b互相靠攏的力，彈性?shī)A元件519和鞍形件520便組裝在一起。
為了完成裝配過(guò)程，叉端681a、681b接著軸向插入帽形件開口670中，具體是插入到帽形件的直徑較小的下部670a中。相應(yīng)地，凸輪面684凸輪作用于帽形件518圍繞中心開口670的下表面687，其壓迫彈性桿680a、680b在一起以縮小它們之間的間隙682，以允許夾的叉680a、680b插入通過(guò)開口部670a。一旦彈性?shī)A凸輪面684通過(guò)帽形件開口670的下部670a，桿680a、680b便彈性地朝它們不彎曲位置恢復(fù)。在叉端681a、681b退出開口670后，叉680a、680b便回復(fù)到它們未變形的狀態(tài)，而止動(dòng)面688便面對(duì)帽形件的表面671并與該表面671相隔一定間隔，因此，在所連接的部件之間存在游隙，即在帽形件518、鞍形件520及彈簧夾519之間，如圖42所示。當(dāng)帽形件518朝其鎖緊位置旋轉(zhuǎn)時(shí)，因?yàn)榘靶渭?20由于表面672c在彈簧夾基座680上的接合作用而被驅(qū)動(dòng)朝著脊柱桿16與彈性?shī)A519一起軸向移動(dòng)，叉端681a、681b重新進(jìn)入開口上部670b，且止動(dòng)面688與支座表面674鄰接接合以防止彈性?shī)A519在帽形件轉(zhuǎn)到其鎖緊狀態(tài)的過(guò)程中通過(guò)開口670、672被無(wú)意識(shí)地拉出。
彈性?shī)A519的桿680a、680b還包括中間凸輪部分，該中間凸輪部分包括位于中央的雙向傾斜的凸輪表面800。當(dāng)開始準(zhǔn)備植入時(shí)，彈簧夾519以緊湊的裝配構(gòu)件形式夾持帽形件518及鞍形件520，且彈簧夾基座680與鞍形件520的開口的臺(tái)肩表面672c鄰接接合，這樣鞍形件520與帽形件518相互抵靠或緊密相鄰，如圖41及圖42所示。在該緊湊結(jié)構(gòu)中，雙向傾斜的表面800位于帽形件的開口670內(nèi)以使帽形件518抵靠鞍形件520。當(dāng)帽形件518和鞍形件520從軛狀物512中取出時(shí)，如外科醫(yī)生從患者的脊柱中取出該固定系統(tǒng)500時(shí)，在桿680a、680b的終端681a、681b處的止動(dòng)表面688允許帽形件518和鞍形件520保持為組合狀態(tài)。
更具體地說(shuō)，傾斜的凸輪表面800包括下凸輪表面部分802和上凸輪表面部分804，它們?cè)趥?cè)邊的公共外緣806處會(huì)合。由圖37可見，該中間的外側(cè)凸輪表面邊緣806的大小大約等于在684a處的遠(yuǎn)端上部叉邊緣之間的距離。如圖所示，當(dāng)所述凸輪表面802向上延伸到邊緣806時(shí)，其傾斜并遠(yuǎn)離軸線；而當(dāng)所述凸輪表面804從邊緣806向上延伸時(shí)，其朝軸線683傾斜。于是，在裝配過(guò)程中，上凸輪表面804能夠有助于使叉680a、680b互相靠攏，從而使它們裝配穿過(guò)帽形件及鞍形件的開口670、672。同樣，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)帽形件518以松開脊柱桿16上的鞍形件520時(shí)，上凸輪表面804允許鞍形件520和彈性?shī)A元件519一起沿著軸向朝上退回。
在帽形件518和鞍形件520如圖42所示那樣組合在一起的情況下，邊緣806位于鞍形件的開口上部670b中，因此下傾斜表面802便摩擦地支承在開口下部670a附近的表面上以使鞍形件的上表面702抵靠在或緊鄰著帽形件的下表面704。另外，凸輪表面802的斜面或傾斜方向允許鞍形件520被向下驅(qū)動(dòng)或離開軸向位置固定的旋轉(zhuǎn)的帽形件518。朝其鎖緊位置旋轉(zhuǎn)帽形件518使凸輪表面802凸輪支撐抵靠在開口部分670a附近的表面上，迫使彈簧夾的叉680a、680b互相靠攏而允許包括邊緣806在內(nèi)的叉通過(guò)開口部分670a裝配。然而，凸輪表面邊緣806與止動(dòng)面688之間的軸向距離大于鞍形件的下開口部分670a的軸向長(zhǎng)度，所以，一旦邊緣806離開開口部分670a的底部，叉680a、680b能朝它們的未變形狀態(tài)彈性恢復(fù)，于是止動(dòng)表面688便與開口670的支座表面674相互抵觸。另外，隨著鞍形件520軸向向下移動(dòng)，凸輪表面邊緣806會(huì)從開口670及672中顯露出來(lái)，如圖44所示。
由圖38至圖40可見，鞍形件520具有沿著其側(cè)面710的槽701。如上所述，當(dāng)鞍形件520如圖29那樣插入軛狀物512時(shí)，軛狀物512的突出導(dǎo)向件或制動(dòng)件643便進(jìn)入該槽701，通過(guò)沿著軛狀物側(cè)壁部分604、606的內(nèi)部被引導(dǎo)的軛狀物側(cè)面701，所述槽引導(dǎo)鞍形件520在軛狀物512內(nèi)適當(dāng)?shù)囟ㄎ缓筒迦?。鞍形?20還具有一錐形端703，如圖38所示，該錐形端703有助于使鞍形件520進(jìn)入或離開軛狀物512。
另外，鞍形件520的底部表面700為凹形從而以互補(bǔ)的方式與脊柱桿16接合。鞍形件520還包括一特定外形的上表面或頂表面702，該頂表面702被設(shè)計(jì)成與帽形件518的特定外形底表面704配合，以通過(guò)凸輪作用移動(dòng)鞍形件520的底部表面700使其進(jìn)入與脊柱桿16鎖緊接合的狀態(tài)。更具體地說(shuō)，鞍形件520的頂表面702上具有一大致水平且基本平坦的部分706，該平坦部分706在大致正交于脊柱桿16的軸線524的方向上朝每一軛狀物側(cè)壁部分604、606縱向延伸。關(guān)于這一點(diǎn)，該鞍形件520呈現(xiàn)細(xì)長(zhǎng)的凸輪表面702，其與如上述系統(tǒng)10內(nèi)的脊柱桿表面呈現(xiàn)的細(xì)長(zhǎng)凸輪表面成90度定位。
當(dāng)鞍形件520處于與帽形件518的鎖緊狀態(tài)時(shí)，如圖44所示，帽形件和鞍形件520之間的力通常通過(guò)底部凸輪表面部分820來(lái)傳遞，該凸輪表面部分820通常位于鞍形件頂表面702的橫向位置709。鞍形件520相對(duì)容納于其底表面700的脊柱桿16橫行定位，從而允許鞍形件520將通過(guò)其橫向部分分解的力局部地分布到脊柱桿16的局部區(qū)域的表面接觸區(qū)域。與之相反地，如果鞍形件520沿脊柱桿16的縱向軸線16a定向或從圖示移動(dòng)90度，則通過(guò)其橫向端部709提供力的鞍形件520將通過(guò)一對(duì)局部區(qū)域傳遞這些力，其中該對(duì)局部區(qū)域沿脊柱桿16頂表面設(shè)置并與之相匹配。這樣的布置可能對(duì)脊柱桿16造成腐蝕、損壞或磨損，這可能導(dǎo)致脊柱桿失效或斷裂以及鞍形件的破裂。另外，這樣的布置還可以使得具有一定長(zhǎng)度的脊柱桿16具有一定剛度，而對(duì)于允許患者運(yùn)動(dòng)的脊柱固定系統(tǒng)的性能來(lái)說(shuō)，由于患者的運(yùn)動(dòng)會(huì)對(duì)系統(tǒng)施加相對(duì)較大的應(yīng)力，因此具有較長(zhǎng)長(zhǎng)度的脊柱桿是不符合要求的。
頂表面702還包括兩個(gè)基本上平坦的側(cè)凸輪面708，側(cè)凸輪面708位于平坦部分706的側(cè)邊并與其相交。每一凸輪表面708從平坦部分706向下傾斜到鞍形件520的下側(cè)710。凸輪表面708到下側(cè)面710之間的邊緣712稍帶圓角，以使帽形件518能夠容易地凸輪作用于邊緣712。因此，多面的凸輪表面702繞著一條軸線延伸，該軸線大致地和脊柱桿軸線16a正交。
盡管頂表面702也可為以向上彎曲的斜面以容納帽形件518的底部凸輪表面704，但是在凸輪作用中，平坦部分706提供優(yōu)選的應(yīng)力分布。更具體地說(shuō)，弧形或園形的凸輪表面需要在弧形凸輪表面的初始部分通過(guò)凸輪接合做大量的功，隨著凸輪接合進(jìn)行到弧形凸輪表面的頂部時(shí)上述量的功減少。與之相反，在帽形件518的配合凸輪表面704在平坦部分706上被引導(dǎo)時(shí)，諸如平坦部分706那樣的大致平坦表面使得功能夠沿平坦部分706分布得更均勻。
在帽形件518相對(duì)于鞍形件520轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帽形件518的底表面704凸輪作用于鞍形件520的頂表面702，從而帽形件518的底表面704與鞍形件520的頂表面702接合，使得鞍形件520沿著軸向朝離開帽形件518的方向移動(dòng)并進(jìn)入與脊柱桿16緊密接合的狀態(tài)。在這一點(diǎn)上，在帽形件518轉(zhuǎn)動(dòng)以鎖緊脊柱桿16時(shí)，帽形件518本身在軛狀物512內(nèi)并沒有沿著軸向移動(dòng)而只是繞著其中心豎直軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。如上所述，基部680和止動(dòng)表面688之間的彈簧夾519的長(zhǎng)度690，被特定設(shè)計(jì)成允許在鞍形件520和帽形件518之間的所述移動(dòng)操作。
如圖34所示，雖然帽形件518相對(duì)上述圖8和10中所示的凸輪鎖緊元件18轉(zhuǎn)動(dòng)了90度，以使如圖34所示，當(dāng)帽形件518處于非鎖緊狀態(tài)時(shí)，帽形件凸輪面704大致沿著一條和脊柱桿軸線16a正交的軸線延伸，但是帽形件518的底表面704是以和上述凸輪鎖緊元件18相同的方式經(jīng)過(guò)程序設(shè)計(jì)的凸輪面。這是因?yàn)榘靶渭?20的凸輪面702相對(duì)于如上所述的脊柱桿表面轉(zhuǎn)動(dòng)90度，因此帽形件凸輪面704的相應(yīng)凸輪面部分也從上文所述的凸輪鎖緊元件18上的位置轉(zhuǎn)動(dòng)90度，如圖34所示。這樣，它們?cè)诿毙渭?18轉(zhuǎn)到鎖緊位置之前，凸輪面702及704之間可以具有更為緊湊的配合關(guān)系，從而由于帽形件518的向下延伸的側(cè)邊部分配置在鞍形件520的周圍，因此降低了帽形件518和鞍形件520在軛狀物512內(nèi)所占的高度，如圖20所示。這樣，朝其鎖緊位置旋轉(zhuǎn)帽形件518將在鞍形件520的多面的凸輪面702上產(chǎn)生凸輪作用，基本與前面所述的凸輪鎖緊元件18施加到脊柱桿16的方式相同。另外，底表面704還包括附加截取的凹槽720，如圖41所示。該凹槽720位于傾斜表面108、110的內(nèi)部，其作用為在該傾斜表面108、110沿著鞍形件520的凸輪面702轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)中減小傾斜表面108、110的磨損和變形。和前面敘述的凸輪鎖緊元件18不同的是，帽形件凸輪面704包括平坦的中心部分704a，當(dāng)鞍形件520和帽形件518處于如圖42所示的緊密接觸狀態(tài)時(shí)，頂部表面706便支承在該平坦的中心部分704a上。
由圖35可見，帽形件518還包括一插槽740，該插槽740用于容納驅(qū)動(dòng)工具或脊柱加長(zhǎng)桿的一部分。帽形件518具有一頂表面742、一條旋轉(zhuǎn)中心軸線744、以及一條橫向延伸的中心軸線746。旋轉(zhuǎn)中心軸線744和軛狀物512的縱向中心線21通常對(duì)準(zhǔn)并重合(見圖41及圖19)。橫向軸線746沿每一凸緣656的中點(diǎn)748劃出，并在插槽740的中心處與旋轉(zhuǎn)軸線744相交。本實(shí)施例中的插槽740包括多個(gè)凸角752，其中一對(duì)凸角754大于其他凸角752，所以凸角752通常關(guān)于插座740不對(duì)稱。另外，所述大凸角754分布在直徑的兩端，并沿著軸線756定向，該軸線756垂直于旋轉(zhuǎn)軸線744并和橫向中心線746偏離一個(gè)角度，該角度優(yōu)選為約10度。凸角752、754的幾何形狀僅給容納于插槽740中的驅(qū)動(dòng)工具或脊柱加長(zhǎng)桿提供了兩個(gè)不同的配合位置，而所述大凸角754的偏移軸線756則使得外科醫(yī)生能夠辨別帽形件518相對(duì)于驅(qū)動(dòng)工具或脊柱加長(zhǎng)桿的位置。應(yīng)當(dāng)注意的是，倘若帽形件518和器械之間為配合相互之間優(yōu)選地只有一種相對(duì)定位，則凸角752、754可以設(shè)置在或位于多個(gè)方向上。盡管優(yōu)選實(shí)施例包括凸角752、754，但也可以采用其它幾何形狀。然而，與其他已知的幾何形狀相比，凸角752、754能夠使作用在帽形件518和驅(qū)動(dòng)工具之間的扭矩更大。
在上述系統(tǒng)10及500的其它實(shí)施例中，骨用錨固元件可以具有許多變型。舉例來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)可使用固定螺釘，其既可以和聯(lián)接元件成為一個(gè)整體，也可以如上所述地作為一個(gè)部件容納在聯(lián)接元件中。同樣，連接件也可以采用鉤子。
盡管已經(jīng)對(duì)本發(fā)明的一些具體的實(shí)施例作了圖示和描述，然而對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)還可以對(duì)此作出許多修改和變型，且后附的權(quán)利要求覆蓋本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有這些變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種脊柱固定系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一骨用錨固元件，該錨固元件固定到脊柱的椎骨上并在其一端具有增大的頭部；一細(xì)長(zhǎng)元件，該細(xì)長(zhǎng)元件大致地沿著所述脊柱延伸；一聯(lián)接裝置，其相對(duì)于所述骨用錨固元件固定所述細(xì)長(zhǎng)元件；所述聯(lián)接裝置的支座，該支座具有一孔，該支座圍繞該孔延伸，該孔的大小設(shè)計(jì)成允許所述錨固元件從多個(gè)方向穿過(guò)該孔延伸而所述頭部接合抵靠在該支座上；以及所述聯(lián)接裝置的凸輪鎖緊元件，該凸輪鎖緊元件具有凸輪面，該凸輪面配合向下推動(dòng)所述細(xì)長(zhǎng)元件，且該凸輪鎖緊元件在其轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中被固定而不發(fā)生水平移動(dòng)，用于將所述錨固元件的頭部夾持抵靠所述支座，從而將所述錨固元件固定在所述多個(gè)方向中的一個(gè)方向上，且所述細(xì)長(zhǎng)元件固定在該凸輪鎖緊元件和所述錨固元件頭部之間。
2.如權(quán)利要求1所述的脊柱固定系統(tǒng)，其特征在于，所述聯(lián)接裝置包括一聯(lián)接元件，該聯(lián)接元件具有一內(nèi)部下表面及一朝上延伸的內(nèi)表面，其中在該內(nèi)部下表面上形成有所述支座，而所述凸輪鎖緊元件被固定而不能沿著所述朝上延伸的表面移動(dòng)以使該聯(lián)接元件的長(zhǎng)度保持最小。
3.如權(quán)利要求1所述的脊柱固定系統(tǒng)，其特征在于，所述凸輪鎖緊元件凸輪作用于所述細(xì)長(zhǎng)元件，并且所述聯(lián)接裝置包括從所述支座向上延伸一預(yù)定距離的壁，所述凸輪鎖緊元件和所述細(xì)長(zhǎng)元件之間的凸輪作用使該預(yù)定尺寸達(dá)到最小，以使所述聯(lián)接裝置的外形低矮。
4.如權(quán)利要求1所述的脊柱固定系統(tǒng)，其特征在于，所述凸輪鎖緊元件具有大致為環(huán)形的本體，并且所述聯(lián)接裝置包括一低矮外形的聯(lián)接元件，該聯(lián)接元件具有一內(nèi)部下表面和一朝上延伸的環(huán)形側(cè)表面，在該內(nèi)部下表面上形成所述支座，該環(huán)形側(cè)表面和所述凸輪鎖緊元件的所述環(huán)形本體適配，且該環(huán)形側(cè)表面和該環(huán)形本體上不存在螺紋以使該聯(lián)接元件的尺寸達(dá)到最小。
5.如權(quán)利要求1所述的脊柱固定系統(tǒng)，其特征在于，所述凸輪面具有預(yù)定的形狀以使得所述凸輪鎖緊元件在鎖緊位置和非鎖緊位置之間旋轉(zhuǎn)約100度。
6.如權(quán)利要求1所述的脊柱固定系統(tǒng)，其特征在于，所述細(xì)長(zhǎng)元件是一具有凸?fàn)钋娴募怪鶙U，所述凸輪鎖緊元件的所述凸輪面是該凸輪鎖緊元件的底表面，該底表面直接和該脊柱桿表面相接合，該底表面包括一凹面部分及位于該凹面部分任意一側(cè)的傾斜表面部分，該凹表面部分用于在非鎖緊位置與所述脊柱桿表面基本配合，該傾斜表面部分在該凸輪鎖緊元件從非鎖緊位置向鎖緊位置旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中凸輪作用于所述脊柱桿表面。
7.如權(quán)利要求1所述的脊柱固定系統(tǒng)，其特征在于，所述細(xì)長(zhǎng)元件是一具有凸?fàn)钋娴募怪鶙U，所述凸輪鎖緊元件的所述凸輪面是該凸輪鎖緊元件的底表面，該底表面包括一凹表面部分及位于該凹表面部分任意一側(cè)的傾斜表面部分，以及所述聯(lián)接裝置的一鞍形件包括一上部凸輪面及一下部凹表面，且上部凸輪面用于配合所述凸輪鎖緊元件的凸輪表面部分來(lái)驅(qū)動(dòng)該下部凹表面，使其緊緊地配合在所述脊柱桿表面上。
8.如權(quán)利要求1所述的脊柱固定系統(tǒng)，其特征在于，所述聯(lián)接裝置包括對(duì)置的側(cè)壁，該側(cè)壁從所述支座向上延伸，而所述細(xì)長(zhǎng)元件在所述側(cè)壁之間延伸穿過(guò)該聯(lián)接裝置，所述凸輪鎖緊元件具有一對(duì)唇形的徑向凸緣，且所述側(cè)壁每個(gè)都包括有一凹槽，該凹槽用來(lái)容納所述凸緣中的相應(yīng)一個(gè)凸緣，以在所述凸輪鎖緊元件轉(zhuǎn)動(dòng)而向下推所述細(xì)長(zhǎng)元件的過(guò)程中保持所述側(cè)壁不分開。
9.如權(quán)利要求1所述的脊柱固定系統(tǒng)，其特征在于，所述聯(lián)接裝置包括一大致為軛狀的聯(lián)接元件，該聯(lián)接元件具有相互間隔開的對(duì)置的側(cè)壁和在側(cè)壁之間開口的相對(duì)的狹槽，所述細(xì)長(zhǎng)元件通過(guò)所述狹槽伸出。
10.如權(quán)利要求1所述的脊柱固定系統(tǒng)，其特征在于，所述聯(lián)接裝置包括一聯(lián)接元件，該聯(lián)接元件用于允許所述細(xì)長(zhǎng)元件相對(duì)于所述骨用錨固元件固定，所述骨用錨固元件頭部包括一凹槽，以及容納在該凹槽中的一小插入物，該插入物具有基本平坦的上表面，該上表面用于和所述細(xì)長(zhǎng)元件接合而該插入物的大小設(shè)計(jì)成使得其上表面僅稍高于所述錨固元件頭部設(shè)置，該插入物在所述凹槽內(nèi)能夠自調(diào)整以使得其上表面定位朝向所述細(xì)長(zhǎng)元件的位置，以使其間保持最大接觸。
11.如權(quán)利要求1所述的脊柱固定系統(tǒng)，其特征在于，所述聯(lián)接裝置包括一鞍形件，該鞍形件具有一凸輪面及一細(xì)長(zhǎng)元件接合表面，該鞍形件的凸輪面和所述凸輪鎖緊元件的凸輪面相配合，且該細(xì)長(zhǎng)元件接合表面在所述凸輪鎖緊元件向其鎖緊位置轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中被推壓抵靠所述細(xì)長(zhǎng)元件。
12.如權(quán)利要求1所述的脊柱固定系統(tǒng)，其特征在于，所述聯(lián)接裝置包括一夾持元件，所述凸輪鎖緊元件凸輪作用于該夾持元件，所述聯(lián)接裝置包括從所述支座向上延伸一預(yù)定距離的側(cè)壁，且所述凸輪鎖緊元件和所述夾持元件之間的凸輪作用允許所述預(yù)定距離最小從而為所述聯(lián)接裝置提供低矮的外形。
13.一種脊柱固定系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于將一脊柱桿相對(duì)于患者脊柱固定到所要求的位置上，該脊柱固定系統(tǒng)包括一骨用錨固元件，該錨固元件用于固定到脊柱的椎骨上；一頭部，該頭部位于該錨固元件的近端，該頭部具有凹入的上表面及大致弧形的下部外表面；一用來(lái)容納脊柱桿的聯(lián)接元件，該聯(lián)接元件包括內(nèi)部支座表面以及中心孔，該中心孔的大小設(shè)計(jì)成允許所述錨固元件沿多個(gè)不同方向穿過(guò)該孔，且所述頭部的弧形外表面支承在該聯(lián)接元件的內(nèi)部支座表面上以允許該錨固元件的頭部在其上移位；一低矮外形的插入物，該插入物具有基本平坦的上表面和弧形的下表面，該上表面用于接合所述脊柱桿，該弧形下表面用于可調(diào)地支承抵靠這所述錨固元件頭部的凹表面，且該插入物的大小設(shè)計(jì)成使得其上表面僅稍突出于所述錨固元件頭部以使插入物的外形達(dá)到最??；以及一夾持元件，該夾持元件將脊柱桿夾持抵靠所述平坦插入物表面以將所述錨固元件頭部固定抵靠在所述支座表面上，且錨固元件位于其多個(gè)不同方向中的一個(gè)方向上。
14.如權(quán)利要求13所述的脊柱固定系統(tǒng)，其特征在于，所述錨固元件頭部包括一保持器以將所述插入物保持在頭部的凹槽上。
15.如權(quán)利要求14所述的脊柱固定系統(tǒng)，其特征在于，所述錨固元件包括骨用螺釘，該骨用螺釘具有從頭部懸垂的螺桿，該螺釘?shù)陌既腩^部具有一環(huán)形杯狀壁，該壁包括一上表面，該上表面具有驅(qū)動(dòng)表面，該驅(qū)動(dòng)表面用于和工具驅(qū)動(dòng)接合，該工具用于通過(guò)螺釘頭部的凹槽中的插入物旋轉(zhuǎn)該螺釘以將螺桿擰入椎骨。
16.如權(quán)利要求13所述的脊柱固定系統(tǒng)，其特征在于，所述插入物的上表面比該插入物的下表面窄，該插入物包括一臺(tái)肩，該臺(tái)肩位于所述上表面及下表面之間，以及所述錨固元件頭部的柱狀部分，該柱狀部分被固定成與所述插入物臺(tái)肩干涉以將插入物保持在頭部凹槽內(nèi)并且與所述臺(tái)肩隔開以允許該插入物在該頭部凹槽內(nèi)樞轉(zhuǎn)。
17.如權(quán)利要求13所述的脊柱固定系統(tǒng)，其特征在于，所述插入物包括一其上具有弧形下表面的加大的下部，以及一從所述下部向上延伸并具有平坦上表面的中央突起。
18.如權(quán)利要求13所述的脊柱固定系統(tǒng)，其特征在于，所述聯(lián)接元件具有對(duì)置的狹槽，該狹槽的大小設(shè)計(jì)成允許脊柱桿穿過(guò)，且由所述插入物通過(guò)其弧形下表面在所述錨固元件頭部的上凹表面上的滑動(dòng)來(lái)調(diào)整，以使該插入物的平坦上表面和脊柱桿接觸區(qū)域在錨固元件的任何一方向上均保持最大。
19.如權(quán)利要求13所述的脊柱固定系統(tǒng)，其特征在于，所述夾持元件包括一凸輪鎖緊元件，該凸輪鎖緊元件具有一凸輪面，該凸輪鎖緊元件旋轉(zhuǎn)時(shí)該凸輪面直接凸輪作用在所述脊柱桿上，以將該脊柱桿緊緊壓靠在所述插入物上。
20.如權(quán)利要求13所述的脊柱固定系統(tǒng)，其特征在于，所述夾持元件包括一具有上凸輪面的鞍形件，以及一凸輪鎖緊元件，該凸輪鎖緊元件軸向可調(diào)地和該鞍形件相連接并具有一下凸輪面，該下凸輪面和該鞍形件的上凸輪面相互配合，使得凸輪鎖緊元件朝其鎖緊位置的轉(zhuǎn)動(dòng)軸向地朝向脊柱桿驅(qū)動(dòng)該鞍形件，且該凸輪鎖緊元件本身的軸向位置固定不變。
21.一種脊柱固定系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一骨用錨固元件；一脊柱桿，該脊柱桿具有彎曲的外表面；一個(gè)聯(lián)接裝置，用于相對(duì)于所述骨用錨固元件固定所述脊柱桿；一凸輪鎖緊元件；所述聯(lián)接裝置的相對(duì)設(shè)置的橫向間隔的開口，所述脊柱桿延伸通過(guò)該開口且所述骨用錨固元件相對(duì)脊柱桿橫向延伸；以及所述凸輪鎖緊元件的底部凸輪面，該底部凸輪面與所述脊柱桿的弧形表面配合，從而凸輪鎖緊元件的旋轉(zhuǎn)使得脊柱桿朝向所述骨用錨固元件被向下推動(dòng)，以使其相對(duì)骨用錨固元件固定在適當(dāng)?shù)奈恢谩?br>
22.如權(quán)利要求21所述的脊柱固定系統(tǒng)，其特征在于，所述骨用錨固元件和所述聯(lián)接裝置是不同的部件。
23.如權(quán)利要求21所述的脊柱固定系統(tǒng)，其特征在于，所述骨用錨固元件包括一加大的頭部及一從該頭部懸垂的桿部，所述聯(lián)接裝置包括一整體的聯(lián)接元件，該聯(lián)接元件具有內(nèi)部的下支座表面及相對(duì)設(shè)置的一體的側(cè)壁部分，所述頭部可在該下支座表面上移位，該側(cè)壁部分從該支座表面的任一側(cè)向上延伸，該孔在中央延伸通過(guò)該支座表面，該孔的大小設(shè)計(jì)成允許所述骨用錨固元件的桿部可以以多個(gè)方向穿過(guò)該孔，并且所述凸輪鎖緊元件的轉(zhuǎn)動(dòng)使得所述頭部被夾持抵靠該支座表面，以將所述桿部固定在其多個(gè)方向中的其中之一上。
24.如權(quán)利要求21所述的脊柱固定系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括一低矮外形的砧墊，其中所述骨用錨固元件包括一形成有凹槽的頭部，該凹槽用于容納所述低矮外形的砧墊。
25.如權(quán)利要求24所述的脊柱固定系統(tǒng)，其特征在于，所述低矮外形的砧墊具有一用來(lái)和所述脊柱桿的外表面接合的頂表面，該砧墊可以在所述凹槽中移位以使該砧墊頂表面定位成抵靠所述脊柱桿的外表面。
26.如權(quán)利要求24所述的脊柱固定系統(tǒng)，其特征在于，所述砧墊由球體成形，從而該砧墊具有一球形部分及一頂表面，該球形部分容納在所述凹槽內(nèi)并相對(duì)該凹槽可移位，該頂表面定位在與砧墊的轉(zhuǎn)動(dòng)中心的距離小于一完整半徑的位置處。
27.如權(quán)利要求21所述的脊柱固定系統(tǒng)，其特征在于，所述骨用錨固元件是鉤子。
28.如權(quán)利要求21所述的脊柱固定系統(tǒng)，其特征在于，所述骨用錨固元件相對(duì)于所述聯(lián)接裝置被固定在單一方向上。
29.如權(quán)利要求28所述的脊柱固定系統(tǒng)，其特征在于，所述骨用錨固元件和所述聯(lián)接裝置成為一體。
30.一種脊柱固定系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于將一細(xì)長(zhǎng)元件相對(duì)于患者脊柱固定到所要求的位置上，該脊柱固定系統(tǒng)包括一骨用錨固元件，該錨固元件用于固定到脊柱的椎骨上；一聯(lián)接元件，該聯(lián)接元件具有一軸線及一內(nèi)部空間，該內(nèi)部空間用于容納所述脊柱桿，該脊柱桿沿與該聯(lián)接元件的軸線成橫向的方向延伸穿過(guò)該內(nèi)部空間；一帽形件，該帽形件繞著所述聯(lián)接元件的軸線旋轉(zhuǎn)到其鎖緊位置上并將所述細(xì)長(zhǎng)元件鎖定在所述聯(lián)接元件上；一鞍形件，該鞍形件位于所述帽形件與所述細(xì)長(zhǎng)元件之間，在所述帽形件處于其鎖緊狀態(tài)時(shí)，該鞍形件與所述細(xì)長(zhǎng)元件緊密接合；一連接件，該連接件與所述帽形件及所述鞍形件不同，該連接件用于使所述帽形件及所述鞍形件組裝在一起并且當(dāng)所述帽形件旋轉(zhuǎn)時(shí)允許所述鞍形件沿著所述聯(lián)接元件軸向移位；以及位于所述帽形件及所述鞍形件之間的凸輪面，這些凸輪面被構(gòu)造成這樣，即帽形件朝所述鎖緊位置的轉(zhuǎn)動(dòng)使得所述鞍形件朝向所述細(xì)長(zhǎng)元件被軸向驅(qū)動(dòng)而不需要所述帽形件作軸向運(yùn)動(dòng)。
31.如權(quán)利要求30所述的脊柱固定系統(tǒng)，其特征在于，所述連接件包括一彈簧夾元件。
32.如權(quán)利要求30所述的脊柱固定系統(tǒng)，其特征在于，所述帽形件包括一中心開口，所述連接件包括多個(gè)間隔開的柔性叉，當(dāng)該叉插入所述帽形件的中心開口以使該帽形件和所述鞍形件連成組件時(shí)，該叉相互朝向?qū)Ψ桨l(fā)生彈性變形。
33.如權(quán)利要求30所述的脊柱固定系統(tǒng)，其特征在于，所述連接件包括軸向中間凸輪部分，該中間凸輪部分通過(guò)摩擦使所述帽形件和所述鞍形件保持相互緊鄰并允許該鞍形件在該帽形件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)相對(duì)于該帽形件軸向移位。
34.如權(quán)利要求30所述的脊柱固定系統(tǒng)，其特征在于，所述聯(lián)接元件包括一對(duì)互相間隔開的側(cè)壁，該對(duì)側(cè)壁具有內(nèi)部凹槽，而所述帽形件包括徑向凸緣，該徑向凸緣容納在該內(nèi)部凹槽中，以使該帽形件在轉(zhuǎn)到其鎖緊位置時(shí)能夠保持其軸向位置固定不變。
35.如權(quán)利要求30所述的脊柱固定系統(tǒng)，其特征在于，所述凸輪面包括在所述帽形件上的底表面以及在所述鞍形件上的上表面。
36.如權(quán)利要求35所述的脊柱固定系統(tǒng)，其特征在于，所述鞍形件的上表面是細(xì)長(zhǎng)形的，該上表面在所述聯(lián)接元件的內(nèi)部空間中延伸。
37.如權(quán)利要求30所述的脊柱固定系統(tǒng)，其特征在于，所述聯(lián)接元件與所述帽形件在其間設(shè)有制動(dòng)件，用來(lái)提供帽形件在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中的不同轉(zhuǎn)動(dòng)位置的觸覺指示。
全文摘要
本發(fā)明提供一種脊柱固定系統(tǒng)。該脊柱固定系統(tǒng)的其中一個(gè)實(shí)施例包括聯(lián)接元件，該聯(lián)接元件具有一凸輪鎖緊元件，當(dāng)該凸輪鎖緊元件旋動(dòng)使得一個(gè)諸如脊柱桿的細(xì)長(zhǎng)元件在聯(lián)接元件中被向下推動(dòng)以將該脊柱桿固定在其中時(shí)，該凸輪鎖緊元件被固定而不發(fā)生移動(dòng)。另一方面，所述脊柱桿固定抵靠一低矮外形的插入物，該插入物放置于從所述聯(lián)接元件伸出的錨固元件的所述頭部上形成的凹槽內(nèi)。所述插入物具有上表面，所述脊柱桿固定抵靠該上表面，該上表面的一種形式是平坦的以使其和脊柱桿之間的接觸是線接觸，以使損壞最小化。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述凸輪鎖緊元件凸輪作用于一夾持元件，在所述聯(lián)接元件中向下驅(qū)動(dòng)該夾持元件以將該脊柱桿固定在聯(lián)接元件中。
文檔編號(hào)A61B17/56GK1829479SQ200480000015
公開日2006年9月6日 申請(qǐng)日期2004年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月5日
發(fā)明者布賴恩·P·亞諾夫斯基, 弗朗西斯·J·科爾霍寧, 托馬斯·S·基爾佩萊, 格雷戈里·貝雷沃茨 申請(qǐng)人:先鋒實(shí)驗(yàn)室公司