CN102137627B - 动态骨固定元件以及使用该元件的方法 - Google Patents

动态骨固定元件以及使用该元件的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及动态骨固定元件和一种稳固骨或骨碎片的外科手术方法。该动态骨固定元件优选包括骨接合部件和承载器接合部件。该骨接合部件优选包括用于与病人的骨相接合的多条螺纹和管腔。该承载器接合部件优选包括用于与承载器(例如骨板)接合的头部和杆部。该杆部优选至少部分地延伸进入该管腔。优选杆部外表面的至少一部分与管腔内表面的至少一部分通过间隙而空间分离，使得头部可相对于骨接合部件移动。杆部的远端优选联接至管腔。

Description

动态骨固定元件以及使用该元件的方法
对相关申请的交叉参考
本申请要求于2007年12月17日提交的序号为No.61/014,308、发明名称为“动态固定系统”的美国临时专利申请；2008年4月2日提交的序号为No.61/041,824、发明名称为“动态固定系统”的美国临时专利申请以及2008年6月25日提交的序号为No.61/075,396、发明名称为“受应力控制的骨固定”的美国临时专利申请的优先权，所述的美国临时专利申请的整体内容在此作为参考被引用。
背景技术
每年有数百万人会发生骨折。对这种情况的处治往往是通过涉及使用植入体的刚性固定来完成，所述植入体例如是纵向承载器(如骨板，棒等)通过多个骨固定元件(如接骨螺钉，钩，销，铆钉等)固定到病人的骨或骨碎片上，以便在骨折部位使发生骨折的骨稳定。
在骨固定中使用柔性或动态固定被认为是通过减小通常与刚性固定相关的应力大小而提供了有利之处，从而更好地保护病人的骨或骨碎片。
发明内容
总体来说，本申请涉及稳定骨或骨碎片的外科手术装置和方法。更具体而言，本发明涉及一种动态骨固定元件，和使用所述固定元件以稳定骨或骨碎片的外科手术方法/步骤。
在本发明的一个典型实施例中，该动态骨固定元件优选包括骨接合部件和承载器接合部件。所述骨接合部件优选包括近端、远端和管腔，所述管腔至少部分地从骨接合部件的近端延伸出来。该管腔限定内表面。所述承载器接合部件优选包括用于与承载器相接合的头部和从头部延伸出的杆部。所述杆部优选包括近端、远端和外表面。所述杆部优选的尺寸和构造使其能至少部分地延伸进入在骨接合部件上形成的管腔中。优选地，杆部的至少一部分具有直径DS，且管腔的至少一部分具有直径DL，DL比DS大使得杆部的外表面的至少一部分空间远离于管腔的内表面的至少一部分。另外，优选地，杆部的远端在骨接合部件近端远侧的位置处被联接到管腔上，从而使得头部相对于骨接合部件移动，由此接合的骨或骨碎片可相对于承载器移动使得能实现微小移动。
管腔的内表面可倾斜角度θ，从而管腔在近端的直径DL比管腔远离近端的位置的直径DL大。管腔的锥角θ优选在约0度到约10度之间。
杆部优选整体地与头部形成。杆部优选在骨接合部件的接近远端的位置处连接到管腔内的骨接合部件。杆部优选通过压配合连接联接到管腔内的骨接合部件上。杆部的远端优选具有比管腔的直径DL大的直径。
另一种可选方式是和/或另外，杆部可包括一个或多个形成于其上的带织纹表面。带织纹表面优选可弹性变形从而当杆部被插入管腔中时带织纹表面变形。此后带织纹表面优选变回它们较大的原始尺寸，使得带织纹表面压靠在管腔的内表面，以增加在杆部的外表面和管腔的内表面之间的接触压力。带织纹表面可为形成在杆部的一部分上的多个径向延伸的脊部的形式。另一种可选方式是和/或另外，带织纹表面可为形成在杆部的一部分上的多个纵向延伸的脊部的形式。
另一种可选方式是和/或另外，骨接合部件的外表面优选包括多个形成在其外表面上的螺纹用于接合病人的骨或骨碎片，杆部的外表面可通过焊接形成在骨接合部件的外表面的中间的邻近的螺纹而焊接到管腔的内表面上。
头部优选包括用于接合在驱动工具上形成的末端的驱动元件。例如，头部可包括多个通孔以容纳多个形成在驱动工具末端上的销。销的尺寸和构型适于穿过承载器接合部件的头部，并且与承载器接合部件和骨接合部件都相接触，从而驱动工具的转动同时转动承载器接合部件和骨接合部件。另一种可选方式是，例如，头部可包括一个或多个在其上延伸的突起，且骨接合部件包括一个或多个形成在其上的凹部，使得突起延伸进入凹部，从而驱动工具的转动同时转动承载器接合部件和骨接合部件。
在另一个典型实施例中，本发明还提供了一种跨越骨的骨折处内固定承载器的方法。所述方法包括以下步骤：(a)提供多个动态骨固定元件；(b)切开切口；和(c)通过在骨折处的每一侧上的两个或更多的动态骨固定元件将承载器联接到病人的骨上，从而使得动态骨固定元件能够使骨或骨碎片平行移动跨越骨折处；和(d)缝合切口以使得承载器和多个动态骨固定元件保留在病人体内。优选动态骨固定元件各自包括骨接合部件和承载器接合部件，骨接合部件用于与骨接合，承载器接合部件用于与承载器接合。所述承载器接合部件能够与所述骨接合部件相关联地移动，以使得承载器接合部件相对于骨接合部件的移动能够使骨或骨碎片平行移动跨越骨折处。骨接合部件优选包括管腔，该管腔至少部分的从骨接合部件的近端延伸，管腔限定了内表面。承载器接合部件优选包括用于与承载器接合的头部和由头部延伸的杆部，杆部具有近端，远端和外表面，杆部的尺寸和构成可至少部分的延伸进入骨接合部件上形成的管腔内。优选地，杆部的外表面的至少一部分与管腔的内表面至少一部分间隔开，使得头部相对于骨接合部件移动。
在骨内跨越骨折处固定承载器的方法还包括在骨折处F的一侧或两侧插入一个或多个标准的接骨螺钉，从而在起初一段时间内防止骨的微小移动，此后在渡过起初一段时间后，标准的接骨螺钉可从病人的骨上拆除使得骨能够微小移动。
附图说明
结合附图进行阅读将会更好地理解前面的发明内容概述以及下面的对本申请的优选实施例的详细描述。所属领域技术人员前面对本申请的优选实施例进行的概述以及下面的具体实施方式。为了实现对本申请的优选的动态骨固定元件和外科手术步骤和/或方法进行说明的目的，附图中示出了本发明的优选实施例。然而，应该理解：本申请并不限于如图所示的确切布置和仪器。在附图中：
图1是根据本发明第一典型实施例的动态骨固定元件的剖视图；
图2是根据本发明第二典型实施例的动态骨固定元件的剖视图；
图3是根据本发明第三典型实施例的动态骨固定元件的剖视图；
图3A是图3中示出的动态骨固定元件的替换实施例的剖视图，该剖视图中示出了动态骨固定元件的优选典型的尺寸；
图3B是图3中示出的动态骨固定元件的替换实施例的剖视图，该剖视图中示出了在脊骨手术中应用的动态骨固定元件的典型例子；
图3C是图3中示出的动态骨固定元件的替换实施例的剖视图，该剖视图中示出了在外伤手术中应用的动态骨固定元件的典型例子；
图4A是根据承载器接合部件的一个典型实施例的承载器接合部件的杆部的远端上形成的多个径向延伸的脊部或者薄片的详细视图；
图4B是根据承载器接合部件的一个典型实施例的承载器接合部件的杆部的远端上形成的多个纵向延伸的脊部或者薄片的详细视图；
图4C是根据承载器接合部件的一个典型实施例的承载器接合部件的杆部的远端上形成的多个径向延伸的脊部或者薄片和多个纵向延伸的脊部或者薄片的详细视图；
图5A是根据本发明的一个典型实施例的将承载器接合部件的杆部联接到骨接合部件上面的一种典型方法的侧视图；
图5B是将承载器接合部件的杆部联接到骨接合部件上面的一种典型方法的沿着图5A所示5B-5B线的剖视图；
图6A是根据本发明的第一优选实施例的用于将动态骨固定元件的头部联接到驱动工具上的驱动元件的分解透视图；
图6B是在图6A中联接到驱动工具的头部上的驱动元件的侧视图；
图6C是根据本发明的第二优选实施例的用于将动态骨固定元件的头部联接到驱动工具上的驱动元件的侧视图；
图7是使承载器与病人骨相互连接的动态骨固定元件的剖视图；
图8是根据本发明的第一典型外科手术方法的固定长骨的典型方法的剖视图；
图9是图8中的长骨固定的典型方法的第二剖视图；
图10是根据本发明的第二典型外科手术方法的固定长骨的典型方法的剖视图；
图11A是根据本发明的第三典型外科手术方法的固定长骨的典型方法的剖视图；
图11B是图11A中的长骨固定的典型方法的第二剖视图；
图12是根据本发明的第四典型实施例的动态骨固定元件的剖视图；
图13是根据本发明的第五典型实施例的动态骨固定元件的剖视图；
图14是根据本发明的第六典型实施例的动态骨固定元件的剖视图；
图15是根据本发明的第七典型实施例的动态骨固定元件的剖视图；
图16A是根据本发明的第八典型实施例的动态骨固定元件的头部的第一详细剖视图；
图16B是根据本发明的第八典型实施例的动态骨固定元件的头部的第二详细剖视图；
图16C是根据本发明的第八典型实施例的动态骨固定元件的头部的第三详细剖视图；
图17是根据本发明的第九典型实施例的动态骨固定元件的局部剖视图；
图18A是根据本发明的第一典型实施例的动态椎弓根螺钉(pedicle screw)固定夹具的剖视图；
图18B是图18A示出的动态椎弓根螺钉固定夹具的一部分的详细剖视图；
图18C是图18A示出的动态椎弓根螺钉固定夹具的替换实施例的剖视图；
图19是根据本发明的第二典型实施例的动态椎弓根螺钉固定夹具的剖视图；
图20A是根据本发明的第三典型实施例的动态椎弓根螺钉固定夹具的剖视图；
图20B是与图20A示出的动态椎弓根螺钉固定夹具相连接的构架的沿图20A中的20B-20B线的剖视图。
图21A是根据本发明的第四典型实施例的动态椎弓根螺钉固定夹具的剖视图；
图21B是用于连接图21A示出的动态椎弓根螺钉固定夹具的连接构件的动态截面的详细剖视图；
图22是根据本发明的第五典型实施例的动态椎弓根螺钉固定夹具的剖视图；
图23是图22示出的动态椎弓根螺钉固定夹具的替换实施例的剖视图；和
图24是根据本发明的第六典型实施例的动态椎弓根螺钉固定夹具的剖视图。
具体实施方式
在以下具体实施方式部分中所使用的特定术语学仅是出于便利性的目的且并不旨在进行限制。术语“右(right)”、“左(left)”、“上(top)”和“下(bottom)”表示的是所描述的附图中的方向。术语“向内(inwardly)”和“向外(outwardly)”分别指的是朝向和远离该装置及其指定部分的几何学中心的方向。术语“前部(anterior)”、“后部(posterior)”、“上部(superior)”、“下部(inferior)”和相关术语和/或短语表示所描述的人体中的优选位置和取向且并不旨在进行限制。该术语学包括上面列举的术语、其派生用语和具有相似意义的术语。
现在将结合附图对本发明的一些典型实施例进行描述。总的来说，本发明涉及一种动态骨固定元件10，10’，10”，和一种将病人的骨或骨碎片B进行柔性或动态固定的外科手术步骤和/或方法。更具体而言，本发明涉及一种动态骨固定元件10，10’，10”不同的实施例，和一种内部长骨固定的外科手术步骤和/或方法，该方法使用一定数目的动态骨固定元件10，10’，10”以在跨越骨折部位F稳定病人的骨B。正如所属领域技术人员通常应该理解地那样，应当清楚到尽管骨固定元件10，10’，10”，和内部长骨固定的外科手术步骤和/或方法描述的是和病人的长骨有关，例如大腿骨(大腿)，胫骨和腓骨(胳膊)，上膊骨(上臂)，挠骨和尺骨(下臂)等，本领域技术人员能意识到该骨固定元件10，10’，10”，和内部长骨固定的外科手术步骤和/或方法可用于其它的外科手术中，例如脊髓手术、上颌的骨固定、外部固定。
一般来说，正如以下大部分内容所描述的，骨固定元件10，10’，10”优选包括第一骨接合部件20，20’，20”，例如，举例为带外螺纹的接骨螺钉、钩、螺栓、销、铆钉等，和第二纵向承载器接合部件40，40’，40”，例如，举例为扩大的头部42，42’，42”。所述承载器接合部件40，40’，40”与骨接合部件20，20’，20”相关联地移动，这样使得在使用动态骨固定元件10，10’，10”的组合时，可使得承载器接合部件40，40’，40”相对于与骨接合部件20，20’，20”的移动，从而接合的骨B可相对于承载器12移动。也就是，承载器接合部件40，40’，40”包括头部42，42’，42”，头部与例如骨板12或棒，以及杆部50，50’，50”，这部分将在下面大部分的内容中描述。骨接合部件20，20’，20”包括，例如，用于与病人的骨B接合的多条外螺纹27，27’，27”，和用于接收至少一部分杆部50，50’，50”的内部管腔28，28’，28”。杆部50，50’，50”的外表面56，56’，56”和管腔28，28’，28”的内表面30，30’，30”优选的尺寸和构造是使得它们之间有余隙或间隙。另外，承载器接合部件40，40’，40”的头部42，42’，42”不是直接联接于骨接合部件20，20’，20”，优选地，在头部42，42’，42”的远端46，46’，46”和骨接合部件20，20’，20”的近端22，22’，22”之间具有余隙或间隙。其中，承载器接合部件40，40’，40”的杆部50，50’，50”伸进骨接合部件20，20’，20”中形成的管腔28，28’，28”，使得动态骨固定元件10，10’，10”可以弯曲和/或移动，以使得能够实现和/或吸收骨B相对于承载器12的微小移动。
参见图1，动态骨固定元件10的第一实施例优选包括以第一骨接合部件20，例如，举例为用于与病人骨B接合的带外螺纹的接骨螺钉，和第二承载器接合部件40，例如，举例为扩大的头部42。带外螺纹的接骨螺钉包括内腔28，用于接收从承载器接合部件40的头部42延伸的杆部50。也就是，骨接合部件20包括近端22，远端24，外表面26和管腔28。管腔28从近端22到靠近远端24的端面至少部分地延伸。
在一个优选实施例中，骨接合部件20的外表面26包括多条螺纹27，该螺纹延伸一段长度并由此与骨折的骨或骨碎片B接合。螺纹的角度和形状可根据满足特定的锚固需要而不同，例如，在骨质疏松样骨中。骨接合部件20的远端24可以是倾斜的，以包括自攻或自钻末端，这一点对本领域技术人员是公知的。
承载器接合部件40包括具有外表面56的杆部50和头部42。杆部50由近端52到远端54纵向延伸，且其大小和形状被设置为可部分的设置于骨接合部件20的管腔28中。如图所示，头部42可由轴远端52以比杆部50的外表面56的半径大的半径径向向外突出。全部的杆部52可被接收在管腔28中，从而头部42的远端46邻接于骨接合部件20的近端22。
另一种可选方式是，参见在图2中最佳示出的动态骨固定元件10’，在骨接合部件20’中形成的管腔28’可比由承载器接合部件40’的头部42’延伸的杆部50’的长度短，从而仅有一部分的杆部50’配合在管腔28’内，同时颈部分31’从骨接合部件20’突出。该颈部分31’可弯曲，允许头部42’相对于杆部的远端54’和/或相对于骨接合部件移动。使用中，动态骨固定元件10’的颈部31’优选位于承载器12的骨面对表面13’和病人的骨或骨碎片B之间，使得颈部31’必要地适应于病人的骨或骨碎片B的微小移动而移动和/或变形。
优选地，参见在图3-3C中最佳示出的动态骨固定元件10”，轴分50”从承载器接合部件40”的头部延伸，具有直径DS，其比形成在骨接合部件20”的管腔直径DL小，以使得在杆部50”的外表面56”和管腔28”的内表面之间具有余隙(例如环形空间)，从而头部42”可相对于骨接合部件20”移动。优选的动态骨固定元件10”允许头部42”离开动态骨固定元件10”的纵向轴线11”有大约2毫米的移动。在其它的实施例中更多或更少的杆部50”的弯曲和更多或更少的头部42”的移动是可能的。杆部50”的远端54”优选在端部25”联接和/或附接到管腔上从而使得杆部50”在管腔28”内具有更大的移动自由，这一点将在下面的大量内容中描述。本领域技术人员应当理解余隙的尺寸根据调节骨接合部件20”和承载器接合部件40”间的允许的移动是可调的。
另外和/或另一种可选方式是，形成在骨接合部件20”内的管腔28”可为锥形以使得管腔28”的直径在骨接合部件20”的近端22”的直径比管腔28”在端部25”的直径大。管腔28”的锥角θ可在约0度到约10度之间。本领域技术人员应当理解锥角θ可根据调节骨接合部件20”和承载器接合部件40”间的允许的移动而可调节。在使用中，锥角θ的大小可用来限制承载器接合部件40”的头部42”和骨接合部件20”之间的移动最大量，这是通过限制在杆部50”的外表面56””接触骨接合部件20”上形成管腔28”的内表面30”之前杆部50”的弯曲和/或移动的最大量来实现的。需要注意杆部50”的外表面56”可是锥形来代替或进一步使管腔20”的内表面30”为锥形。另一种可选方式是和/或另外，头部42”的远端46”和骨接合部件20”的近端22”可为有角度的(角α)以提供承载器接合部件40”和骨接合部件20”之间增大的余隙。
特别的参见图3B和3C，为了满足在脊骨和外伤处置中的预期的不同的承载，总的来说，为了脊骨应用(图3B中最佳示出)，优选轴50”的远端54”具有比杆部50”的近端52”更大的直径，以适应较高的期望的应力，该较高的应力在杆部50”的近端52”期望得到。这样，对于在期望直弯曲而不是S弯曲的脊骨特定实施例，杆部50”的外表面56”优选为锥形从而杆部50”的远端54”具有比杆部50”的近端52”更大的直径。另外，骨接合部件中形成的管腔28”优选包括一个或多个成圆锥形的或“阶梯”圆柱形的表面29”，以适应轴50”相对于骨接合部件20”的增加的移动。如图所示，管腔28”还可包括“喇叭”形的远端且轴50”可包括在头部带有椭圆形颈部和在近端具有唇部53”的圆锥形，在唇部53”处与骨接合部件20”的近端22”接触。
这与外伤应用(最佳示于图3C)不同，例如长骨固定通常不必增大轴50”的远端的直径，因为轴50”通常忍受S-弯曲(有时候在脊骨应用中不能实现)，所以，在外伤应用中轴50”的远端和近端52”，54”承受大约相同的力。因此，优选的外伤-特定实施例可包括轴50”，该轴50”在整个长度上或大部分的长度上具有恒定的直径，这比直径逐渐增加或在远端54”上具有增大的直径部分的轴50”容易加工。如图所示，对于希望S-弯曲的外伤特定实施例，管腔28”可包括圆筒形和喇叭形远端，同时轴50”可包括圆筒形和在头部的椭圆形颈部。
杆部50，50’，50”可与头部42，42’，42”整体地形成。另一种可选方式是，杆部50，50’，50”还可与头部42，42’，42”通过现有的任意手段连接，或者通过以下熟知的但是不局限于粘结，焊接，热焊，铜焊，压配合，摩擦配合，过盈配合，螺纹连接，销连接，收缩，镶锯齿边，一个或多个扣件，例如，通过纵向或径向插入的销或螺钉等。另外，杆部50，50’，50”可以为任意尺寸、形状和构型，包括但是不限于直的，倾斜的，弯曲的，立方体的，中空的，开缝的，或者以类似弹簧件形成的，例如是螺旋弹簧。
头部42，42’，42”还可包括多条外螺纹43，43’，43”，用于与承载器12接合，从而使动态骨固定元件10，10’，10”可锁定在承载器12上。本领域技术人员应当理解，承载器12上包括多个开口14，通过所述开口动态骨固定元件10，10’，10”被插入骨或骨碎片B中，开口14可与承载器接合部件40，40’，40”的头部42，42’，42”上形成的螺纹43，43’，43”接合。头部42，42’，42”优选包括驱动元件60，这一点将在后面更多详细内容里介绍。本领域技术人员应当清楚，头部42，42’，42”只要结构能以希望的方式与承载器12接合，它可采用任意的尺寸和形状。
承载器接合部件40，40’，40”的杆部50，50’，50”可与骨接合部件20，20’，20”整体地形成。另一种可选方式是，承载器接合部件40，40’，40”的杆部50，50’，50”还可与骨接合部件20，20’，20”、优选的是在管腔28，28’，28”通过现有的任意手段连接，或者通过以下熟知的但是不局限于粘结，焊接，软钎焊，硬钎焊，压配合，摩擦配合，过盈配合，螺纹连接，销连接，收缩，镶锯齿边，开口销，一个或多个扣件，例如通过纵向或径向插入的销或螺钉等。
优选地，承载器接合部件40，40’，40”的杆部50，50’，50”在形成在骨接合部件20，20’，20”中的管腔28，28’，28”内与骨接合部件20，20’，20”连接。也就是说，在一优选实施例中，杆部50，50’，50”被插入管腔28，28’，28”中且在端部25，25’，25”与骨接合部件20，20’，20”相连，位于骨接合部件20，20’，20”的近端22，22’，22”的末端，和骨接合部件20，20’，20”的远端24，24’，24”邻近或接近。更优选地，承载器接合部件40，40’，40”的杆部50，50’，50”通过压配合而锁定在形成在骨接合部件20，20’，20”中的管腔28，28’，28”内。也就是，总的来说，形成在骨接合部件20，20”，20”中的管腔28，28’，28”的直径DL比杆部50，50’，50”的至少一部分(优选为杆部50，50’，50”的远端54，54’，54”)的直径Ds略小，使得将杆部50，50’，50”插入或离开骨接合部件20，20’，20”时需要一定的力。以这种方式，杆部50，50’，50”与骨接合部件20，20’，20”的压配合接合保证承载器接合部件40，40’，40”不会从骨接合部件20，20’，20”分离，且增强了承载器接合部件40，40’，40”和骨接合部件20，20’，20”间的纵向力和扭转力的传递。
参见图4A-4C，为了增加承载器接合部件40，40’，40”和骨接合部件20，20’，20”间的连接强度，承载器接合部件40，40’，40”的杆部50，50’，50”在其上包括一个或多个带织纹的表面80。在应用中，带织纹的表面80的尺寸和构型要么与杆部50，50’，50”的直径DS有关，要么独立的，比形成在骨接合部件20，20’，20”中的管腔28，28’，28”的直径DL略大。在组装时，带织纹的表面80变形作为杆部50，50’，50”被插入形成在骨接合部件20，20’，20”中的管腔28，28’，28”中。然后，优选由于材料的弹性，带织纹的表面80变形为它原始的大小从而使得带织纹的表面80对管腔28，28’，28”的内表面30，30’，30”施加压力，增加了杆部50，50’，50”与骨接合部件20，20’，20”的移动和/或分离时的阻力。也就是，在杆部50，50’，50”的外表56，56’，56”上设置带织纹的表面80，增加了杆部50，50’，50”的外表56，56’，56”和管腔28，28’，28”的内表面30，30’，30”之间的接触压力，也就增加了杆部50，50’，50”与骨接合部件20，20’，20”之间的可传递的力和接触力。在图4A中最佳示出，带织纹的表面80可为多个在杆部50，50’，50”的一部分上形成的径向延伸脊部或者薄片82的形式，优选的在邻近杆部50，50’，50”的远端54，54’，54”。设置径向脊部或者薄片82增加了杆部50，50’，50”相对于骨接合部件20，20’，20”的径向或拔出力。另一种可选方式是，在图4B中最佳示出，带织纹的表面80可为多个纵向延伸的脊部或者薄片84的形式，优选的在邻近杆部50，50’，50”的远端54，54’，54”。设置径向脊部或者薄片84增加了杆部50，50’，50”相对于骨接合部件20，20’，20”的扭矩或扭转力。另一种可选方式是，在图4C中最佳示出，杆部50，50’，50”可包括多个径向的脊部或者薄片82和纵向的脊部或者薄片84，以同时增加杆部50，50’，50”相对于骨接合部件20，20’，20”的径向力和扭转力。本领域技术人员应当能理解，脊部或者薄片82，84可具有其它的形状，例如螺旋形。
另外和/或另一种可选方式是，在图5A和5B中最佳示出，杆部50，50’，50”可被插入到骨接合部件20，20’，20”上形成的管腔28，28’，28”中，且在W处焊接到骨接合部件20，20’，20”上。杆部50，50’，50”在W处焊接到骨接合部件20，20’，20”上，从动态骨固定元件10，10’，10”的外部开始通过螺旋焊接邻接骨接合部件20，20’，20”的外表面26，26’，26”上形成的螺纹27，27’，27”的W处。通过螺纹27，27’，27”为焊接路径，对骨接合部件20，20’，20”的螺纹外形的损伤最小。杆部50，50’，50”在W处焊接到骨接合部件20，20’，20”，可通过任何现有的合适的焊接过程或者将来可知的，包括但是不限于激光焊，电子束焊，电阻接柱焊等。对于本领域技术人员应该理解，承载器接合部件40，40’，40”的杆部50，50’，50”在W处焊接到骨接合部件20，20’，20”可辅以或不辅以压配合或者其它连接方法。更进一步，压配合可配合或不配合带织纹表面80(例如，径向和/或纵向的脊部或者薄片82，84)
如前面提到的，头部42，42’，42”可包括驱动元件60，以和驱动工具64上响应的尖端62接合，例如旋转动态骨固定元件10，10’，10”到与病人的骨或骨碎片B接合的螺丝刀。驱动元件60包括现在或将来可知的任意形式，包括但不限于外六边形，星形驱动模式，Phillps头模式，用于螺丝刀的槽，用于相应的螺纹柱的螺纹，内部凹部等。本领域技术人员应当清楚，驱动元件60可以具有任何形状或结构，只要驱动元件60能驱动动态骨固定元件10，10’，10”进入病人骨或骨碎片B中的希望的位置。
优选地，为了使得承载器接合部件40，40’，40”的头部42，42’，42”结合，并且在使得承载器接合部件40，40’，40”在骨接合部件20，20’，20”中不滑动或分离地转动骨接合部件20，20’，20”，承载器接合部件40，40’，40”的头部42，42’，42”包括多个通孔68，以容纳从驱动工具64的远端延伸的多个销63，这一点在图6A和6B中最佳地示出。多个销的尺寸和构型适于穿过承载器接合部件40，40’，40”的头部42，42’，42”，并且和骨接合部件20，20’，20”相接触，因而多个销与承载器接合部件40，40’，40”以及骨接合部件20，20’，20”都接触，从而驱动工具64的转动同时转动承载器接合部件40，40’，40”以及骨接合部件20，20’，20”。
另一种可选方式是，如图6C中最佳示出的，承载器接合部件40，40’，40”的头部42，42’，42”可包括从其上延伸一个或多个突起70，并且骨接合部件20，20’，20”可包括在其内形成一个或多个凹槽72，使得突起70伸进凹槽72中，从而驱动工具64的转动同时转动承载器接合部件40，40’，40”以及骨接合部件20，20’，20”。优选地，凹槽72的长度比突起70的长度长，因此在突起70接触凹槽72之前允许头部42，42’，42”的初始转动。本领域技术人员应当理解，凹槽72可形成在头部42，42’，42”上且突起70可形成在骨接合部件20，20’，20”上。
在使用中，如图7最佳地示出，通过两个或更多个动态骨固定元件10，10’，10”联接承载器12如板与病人的骨或骨碎片B，动态骨固定元件10，10’，10”可将骨或断裂骨的骨碎片B彼此固定在一起。一个典型的例子就是，承载器12可以是沿着骨B进行定位的板，以使它延伸跨越骨折部位F将骨碎片B彼此分开。一旦将承载器12已被适当地放置好，动态骨固定元件10，10’，10”就可以插入承载器板12上形成的第一开口14，使得从骨折部位F的一个剖面看来，直至头部42，42’，42”与第一开口14接合，且骨接合部件20，20’，20”与骨折部位F一侧上的骨碎片B接合。第二动态骨固定元件10，10’，10”采用与上述大体上相同的方式插入承载器12上的第二开口14，这样，第二动态骨固定元件10，10’，10”与骨碎片B接合。以此类推，动态骨固定元件10，10’，10”就可将骨碎片B一一固定。不难理解，可使用任意数量的动态骨固定元件10，10’，10”，用来连接承载器12和骨或骨碎片B。
典型外科手术步骤/方法
一般来说，人骨B由一层坚硬的、薄的外部皮质部分包围着一层较软的、网眼状的内部部分组成。因此，从剖面图看，人骨B包括一层皮质骨，中间层的孔状骨和又一层的皮质骨。严格的固定一般指，将一块或多块骨固定在骨B上骨折部位F的任一侧面上。实际应用中，会对断裂的骨B产生压力，从而使得骨B和承载器12弯曲，继而导致第二层皮质骨的压缩(例如，离承载器12最远的皮质骨)。具有标准的接骨螺钉5，在板12内实质上是零移动，这是由于板12非常坚硬，板12不能以允许在第一层皮质骨内(例如皮质骨最靠近板12的层)被压缩的方式被压缩，正如此，一般来说，在皮质骨的第一层内不会形成临床意义上的愈合组织。但是，与动态骨固定元件10，10’，10”的配合使得皮质骨的第一层(例如皮质骨最靠近板12的层)能够移动并且有助于同时在皮质骨的第一和第二层内形成愈合组织。也就是，与动态骨固定元件10，10’，10”的配合使得骨碎片B相对于其它碎片能平行移动，该移动依次导致皮质骨的各层的微小移动和有助于皮质骨的第一和第二层内愈合组织的形成。
更具体而言，参见图8和图9，根据本发明的一个方面的一种用于内部长骨固定的步骤包括在骨折部位F的每一侧都使用两个或更多的动态骨固定元件10，10’，10”，从而承载器接合部件40，40’，40”的头部42，42’，42”相对于骨接合部件20，20’，20”的导致的移动使得另外的弯曲，跨越骨或骨碎片B的骨折部位F的平行移动。即，通过和两个或多个动态骨固定元件10，10’，10”在骨折部位F两侧的配合，优选的典型的外科步骤当皮质骨的第一层的两侧上的骨/骨碎片B保持恒定的接触时有助于跨越骨折部位F的恢复，这和现有技术的骨B只在压力作用下弯曲的刚性固定系统正相反。也就是，当内部损伤的连接中应用时，当两个或更多的动态骨固定元件10，10’，10”和独立的骨或骨碎片B附着时，杆部50，50’，50”被施力而采用通常的“S”形构型，通常和另外的平行，以适应缩附着的骨或骨碎片B的微小移动。
当与外部动态固定例如通过外部Schanz螺钉进行的固定比较时，内部动态固定完全在内部，从而减小了和Schanz螺钉接触的感染的风险。另外，对于内部动态骨固定，接骨螺钉对动态骨固定元件10，10’，10”的干涉保持静止，因为所有的动态运动都发生在管腔28，28’，28”中。相反的，对于外部动态骨固定，在外部Schanz螺钉中的S-弯曲发生在沿着螺钉长度方向，从而形成了骨-螺钉的干涉，以至于外部Schanz螺钉的弯曲逐渐减弱螺钉在骨上的附着。
在骨折部位F的每一侧上都和独立的骨固定元件10，10’，10”配合不充分，由于骨折部位F的每一侧上的独立的动态骨固定元件10，10’，10”允许每一个骨碎片B弯向承载器12(例如在板12和骨B之间的成角度是允许的)。骨碎片B允许围绕螺钉的轴线转动。另外，在骨折部位F的每一侧上都使用独立的动态骨固定元件10，10’，10”允许动态骨固定元件10，10’，10”弯曲。由此，在骨折部位F的每一侧上都使用独立的动态骨固定元件10，10’，10”减少在骨恢复时构造的整体稳定性。
另一种可选方式是，在图10中最佳示出的典型的外科手术步骤第二实施例，可采用在骨折部位F的一侧上使用两个或更多动态骨固定元件10，10’，10”而在骨折部位F的另一侧上使用标准接骨螺钉5来实施。由于这一原因或其它原因，在骨折部位的一侧上与标准接骨螺钉5配合，这在外科手术需要或希望限制骨折的骨的移动仅在骨折的一侧时具有独特的优点。
另一种可选方式是和/或另外，在图11A和11B中最佳示出的典型的外科手术步骤第三实施例，包括在骨折部位F的两侧使用一个或更多的标准接骨螺钉5，从而在起初一段时间内防止骨/骨碎片B的微小移动。那也就是，例如，在骨折部位F的一侧或两侧使用一个或更多的标准接骨螺钉5，使得在起初的时间段内，例如两周或三周，骨或骨碎片B的微小移动被防止，使得骨折部位F有初始时的稳定性而有利于初始的恢复组织的形成。也就是，在初始的骨固定数日后，组织和/或细胞可以复制和转化，这样，断裂区域一边的细胞不断生长直至它们与另一边的细胞融合。最终，骨折部位F被桥接，从而恢复骨骼的元气。此后，从外科结构中移除标准接骨螺钉5使得骨/骨碎片B可以有微小移动，同时使得/或使得骨/骨碎片F分散。另外，单个或多个标准接骨螺钉5可以被应用在骨折区域F的一面或两面，这样，如果融合不成功，骨/骨碎片可被重新调整、安置或使用其它可选的固定方法。
可替换的动态骨固定元件的实施例
参见图12，动态骨固定元件100的第四优选实施例可为一个完整的动态骨固定元件的形式。那就是，承载器接合部件140可与骨接合部件120为一体形成从而杆部150可与承载器接合部件140可与骨接合部件120一体形成。动态骨固定元件100的第四优选实施例可通过在动态骨固定元件100上形成的管腔128获得弹性。也就是，由于形成在骨接合部件120中的杆部150和管腔128尺寸和构型，头部142可相对于骨接合部件120弯曲和/或移动。
另一种可选方式是和/或另外，动态骨固定元件100的第四优选实施例可通过对颈部131(例如，在骨接合部件120和承载器接合部件140之间的区域)不同的设计来获得弹性。优选地，颈部131的区域的材料被取走以减少结构的硬度。取走材料的结果是动态骨固定元件100具有增加的更多的弹性。例如，动态骨固定元件100为在颈部是一个或多个槽190的形式。槽190可在颈部131处形成从而颈部131可作为弹簧的功能，允许颈部131弯曲，从而允许头部142相对于骨接合部件120移动。颈部131形成的槽190的形状可构型为一系列形状和构型中的任意一种。为了控制轴向和转动移动而提供了不同的构型。例如，螺旋状的弹簧构型允许轴向移动并且通常不阻碍螺钉转动，但是矩形构型允许轴向移动且通常阻碍螺钉移动。另一种可选方式是，V形弹簧构型阻碍螺钉移动且通常限制轴向移动。在动态骨固定元件100的颈部131上形成的槽190的恒定材料和构型的弹簧可用来控制头部142的移动。另外，附加的元件，例如，斜面、圆锥孔和硬销等，可与移动限制方式相适应。
参见图13，动态骨固定元件100的第五优选实施例包括形成并穿过颈部131’的中空体积101’，从而滑键销150’可位于中空体积101’内。在使用中，滑键销150’和前面描述的杆部类似，但是滑键销150’不能与骨接合部件120’以及连接承载器接合部件140’连接或接合。滑键销150’可为，例如为与骨接合部件120’整体形成。滑键销150’可从骨接合部件120’延伸穿过颈部131’的中空体积101’且进入承载器接合部件140’的142’。缺口102’优选地设置在滑键销的外表面156’和头部142’之间。如图所示，滑键销150’优选包括头部151’和本体部153’。动态骨固定元件100’的颈部131’优选包括多个槽190’，如前面所述的与动态骨固定元件100有关的结构。在使用中，轴向和压缩的弹性由形成在动态骨固定元件100’的颈部131’上的槽190’提供。该弹性受到滑键销150’和滑键销和动态骨固定元件100’的头部142’之间的缺口的尺寸的限制，从而当动态骨固定元件100’被轴向压缩、伸展或移动时，滑键销150’当作堵头且限制运动，一般是发生在滑键销150’接触头部142’的内壁表面时该位置。
参见图14，动态骨固定元件100”的第六优选实施例可包括滑键销150”，其不是完整地形成在动态骨固定元件100”上，而是与骨接合部件120”上形成的管腔128”连接。滑键销150”与骨接合部件120”上形成的管腔128”的连接可采用前面描述的任意方式。更进一步，动态骨固定元件100”的颈部131”可由薄壁中空凸面突出部形成或者优选具有提供弹性和/或柔性的弹簧的功能的波纹管结构型成。薄壁中空凸面突出部或波纹管结构可由阻尼材料填充以优选控制柔性且保护动态骨固定元件100”的结构完整性。滑键销150”为可选择的且可从动态骨固定元件100”拆除。
参见图15，动态骨固定元件100”’的第七优选实施例可包括在动态骨固定元件100”’的颈部131”’(例如在头部142”’和骨接合部件120”’之间)内的阻尼材料或弹性元件192”’。滑键销150”’优选延伸穿过阻尼材料或弹性元件192”’。该阻尼材料或弹性元件192”’可为固定，轴向可移动的或相对滑键销150”’是可转动的。在使用中，阻尼材料或弹性元件192”’可作为阻尼器。
至于动态骨固定元件的第五，第六和第七实施例(如图13-15所示)，应该注意滑键销150’，150”，150”’的大小和构型可为任何形式的形状和大小。例如，滑键销150’，150”，150”’可包括一个圆柱状或圆锥状等的头部以及本体部可更长些或短些和可为斜面。另外，动态骨固定元件上形成的管腔大小和构型可为任何形式的形状和大小，例如它可为圆柱状，或它可为倾斜的等。另外，需要注意尽管滑键销150’，150”，150”’的端部示出的为实质上圆形，它们还可为任意的几何构型，例如多边形。
参见图16A-16C，动态骨固定元件200的第八优选实施例可包括在承载器接合部件240的头部242上形成的一个或多个槽247。槽247从头部242的远端246延伸进头部242(如图16A所示)。另一种可选方式是，槽247从头部242的近端244延伸进头部242(如图16B所示)。还可替换的，槽247可从头部242的圆周边249延伸朝向动态骨固定元件200的纵轴201(如图16C所示)。槽247可为与动态骨固定元件200的纵轴201实质上平行或与动态骨固定元件200的纵轴201成一定角度。另一种可选方式是和/或附加的，槽247可为倾斜的，或者槽247可为直线的或其它构型。在使用中，头部242可弯曲，槽247的大小，锥度以及位置限定弯曲的范围和弯曲度。应当能理解槽247可变形以适合动态骨固定元件200的特定用途，例如，槽247可具有更大或更小的锥度，它可延伸进头部242更少或更远，它可为任意角度，和多个槽可使用。
参见图17，动态骨固定元件300的第九优选实施例可包括多片(multipiece)头部组件从而在头部342优选形成一个或多个槽347。多片头部组件优选包括头部342，本体部分350和可选择的阻尼材料394。头部342优选包括孔343，通过该孔本体部分350优选地插入且优选连接到该孔。头部342，孔343和本体部分350的大小和构型都适合一个或多个槽或间隙347形成在头部342和本体部分350之间。一个或多个槽或间隙347优选填充阻尼材料394。应当能理解根据动态骨固定元件300的用途，任意类型的槽或间隙347可并到头部342，和任意数量的阻尼材料394可使用。另外或另一种可选方式是，槽或间隙347可部分的或全部的填充阻尼材料394。进一步，应该意识到：本体部分350连接到头部342可通过任意的方法实现，包括但不限于，压配合，螺纹连接，焊接，销连接，收缩，镶锯齿边等。另外，聚合成分或简化的结构，例如板簧，盘簧，曲形板簧等也可使用。
动态骨固定元件10，10’，10”，100，100’，100”，100”’，200，300(集合地10-300)的优选实施例可由本领域中现在或将来可知的任意生物相容性的材料制成，包括但不限于钛，钛合金，不锈钢等。另外，动态骨固定元件10-300的优选实施例可涂覆涂层以利于骨完整性。例如，骨接合部件20，20’，20”，120，120’，120”，120”’，220，320(集合地20-320)可被涂覆，例如羟磷灰石，或者它的外表面被做成粗糙的，穿孔的或经过表面处理的，例如阳极-等离子-化学嵌入羟磷灰石进入钛-氧化物表面层。另一种可选方式是和/或另外，优选实施例的动态骨固定元件10-300可被涂覆或可使用一种或多种半-或非-生物相容性材料，例如镍，镍合金，Ni-Ti合金(例如镍钛诺)，不锈钢，形状记忆合金，钴铬(CoCr)或钴铬合金，例如CoCrMo，CoCrMoC，CoCrNi，CoCrWNi等。例如，骨接合部件10-300可由钴铬钼制成且外螺纹可由或可不由纯钛的等离子体涂覆。
骨接合部件20-320和承载器接合部件40，40’，40”，140，140’，140”，140”’，240，340(集合地40-340)可由相同的材料制成。另一种可选方式是，骨接合部件20-320可由不同于承载器接合部件40-340的材料制成。例如，骨接合部件20-320可由生物相容性的金属制成，更优选是一种容易处理的材料，使得例如外部骨螺纹可被铣出，例如钛，钛合金，例如TAV(Ti-6Al-4V)或TAN(Ti-6Al-7Ni)。承载器接合部件40-340可由高强度材料(例如，RP 0.2＞1000MPA)制成，使得提供高弹性和最大稳定性。另外，承载器接合部件40-340优选由提供耐头部-板接口内的微振磨损的材料制成。承载器接合部件40-340可由，例如一种坚硬的金属或金属合金制成，例如CoCrMo，CoCrMoC，CoCrNi，CoCrWNi。在一特别优选的实施例中，骨接合部件20-320由钛或钛合金制成，例如TAV或TAN，同时承载器接合部分40-340由钴铬(CoCr)制成。
在前面的典型实施例中使用的阻尼器材料可为任何现有的或将来可知的具有阻尼特性的材料制成，包括但不限于，聚合物，硅树脂，聚氨酯(urethane)，聚碳酸酯-聚氨酯(PCU)，聚芳醚酮(PAEK)族的弹性构件，聚酯-醚族的弹性构件、水凝胶、共聚物等。阻尼材料的确切的类型和数量是根据所要求的阻尼弹性来选择的。
对本领域技术人员应清楚，在动态骨固定元件10-300中使用坚硬的金属或金属合金防止动态骨固定元件10-300对承载器12的磨损。同样可以防止产生驱动损伤以便能够很容易地对承载器12进行修正。
动态骨固定元件10-300可被制造成，当由于连接的骨或骨碎片B的微小移动使得它们受到内部的力时，它们可弹性地变形。也就是，如果骨或骨碎片B微小移动的方向是朝着初始位置时，动态骨固定元件被弹回它们的初始位置。另一种可选方式是，动态骨固定元件10-300可构造为在骨或骨碎片B微小移动过程中被施力时进行弹性的变形，从而动态骨固定元件10-300保持它们变形后形状甚至是微小移动过程中所施力撤消之后。动态骨固定元件10-300可构造为以实质上恒定的弹性系数(例如力两倍于最大产生两倍变形的)变形。另一种可选方式是，动态骨固定元件10-300可构造为直到有微小移动施加的力超过预定值之前一直实质上保持不弯曲。
一般来说，在使用中承载器接合部件的移动优选是非直线的。更特殊的，杆部优选设计为可弯曲的销使得杆部可相对于骨接合部件移动和能给出在限定范围内弯曲。参见图3A，在动态骨固定元件的典型优选实施例中为了优化动态骨固定元件而得到最大的插入扭矩与杆部的弹性的比值，骨接合部件的外径和位移的比为约10到约20，优选为15。骨接合部件的外径与杆部的外径的比值为约1.4到约2.2，优选为1.8。骨接合部件的外径与杆部的有效弯曲长度的比值为约3.5到约5.5，优选为4.6。骨接合部件和承载器接合部件的典型尺寸在表1中列出：
表1-典型尺寸
动态椎弓根螺钉固定夹具
椎弓根螺钉固定夹具在多骨结构，例如小平面关节或osteophites，要防止对棒伸入椎弓根螺钉的一直线前进的固定中经常使用。结果是，固定夹具可用于渡过这些障碍。在这些例子中，通过例如与阻尼器配合而提供固定夹具的弹性可具有优点。例如，阻尼器可为弹性或聚合部件的形式，例如PCU，硅树脂，橡胶等。另一种可选方式是，阻尼器可为弹簧例如板簧，盘簧，曲形板簧等的形式。
参见图18A和18B，动态椎弓根螺钉固定夹具500的第一优选实施例可包括接骨螺钉502和构架510。构架510优选包括椎弓根螺钉夹持组件520和棒夹持组件530。椎弓根螺钉夹具组件520优选包括夹持套筒522，套爪524和锁紧机构526，紧闭和/或锁定接骨螺钉502相对于构架510的位置，但是用于椎弓根螺钉固定夹具的其它构型也是可以考虑的。
棒夹持组件530可偏离或位于椎弓根螺钉夹具组件520的一侧。棒夹持组件530优选包括凹部532，夹持部534，锁定帽部分536和阻尼器550。夹持部534优选的形状像基座且包括棒-容纳部分542附着在柱部分540上。棒-容纳部分542优选具有比柱部分540的圆周长的周长。另外，棒-容纳部分542优选具有比构架510上形成的凹部532直径稍长的长度或周长。柱部分540优选的尺寸和构型为插入构架510上形成的凹部532，使得在柱部分540的外表面和凹部532的内表面之间有余隙和间隙。另外，柱部分540优选具有比构架510上形成的凹部532高度稍大的高度，使得在棒-容纳部分542的底表面和构架510上的顶表面之间有余隙和间隙。优选地在柱部分540的外表面和凹部532之间的余隙以及棒-容纳部分542的底表面和构架510上的顶表面之间的余隙填充了阻尼器550，更优选为阻尼材料。
阻尼器550优选为环形且插入构架510上形成的凹部532中。柱部分540优选被插入到凹部532中且穿过形成在阻尼器550上的空腔，由此柱部分540被阻尼器550环绕。构架510可还包括形成在底表面的孔545，在孔545处与凹部532连通，孔545的大小和构型成容纳柱部分540的端面542。优选地在柱部分540的端面542和孔545的内圆周之间具有余隙或间隙。阻尼器材料550优选地被压配合或喷射造型入构架510的凹部532中。另一种可选方式是，阻尼器550压配合或喷射造型入其它构架(未示出)，其被压配合入构架510的凹部532中。
在使用中，棒504优选被设置在棒-容纳部分542中且被锁定帽536夹紧在其中。在该位置，由于阻尼器550的弹性，棒504相对于构架510和椎弓根螺钉502可自由地移动。优选地，当动态椎弓根螺钉固定夹具500达到希望弯曲的最大角度时，夹持部534的大小和构型被设置为与构架510接触。
另一种可选方式是，如图18C所示，夹持部534’可具有棒容纳部分542’和延伸部560’，延伸部560’可为中空圆筒状元件，其包括可弯曲的突出部562’上形成的多个槽。在使用中，可弯曲的突出部562’被插入到构架510’的凹部532’中。可弯曲的突出部562’的中间空间优选由阻尼器550’填充。在使用中，槽为夹持部534’提供了附加的弹性，使得沿着阻尼器550’的夹持部534’的底部分允许棒502’的移动，是由于阻尼器550’的弹性和突出部562’的弹性。在一些实施例中，棒容纳部分542’可在构架510’的凹部532’内转动。
参见图19，动态椎弓根螺钉固定夹具600的第二优选实施例可包括椎弓根螺钉夹持组件620和棒夹持组件630，其中椎弓根螺钉夹持组件620和棒夹持组件630是垂直排列，这和第一实施例的并列排列的构型不同。阻尼器650，更优选为阻尼材料，优选位于椎弓根螺钉夹持组件620和棒夹持组件630之间，使得在椎弓根螺钉夹持组件620和棒夹持组件630之间提供了弹性。另一种可选方式是，阻尼器650可使椎弓根螺钉夹持组件620和棒夹持组件630相互连接。可通过机械装置将阻尼器650安装在椎弓根螺钉夹持组件620和棒夹持组件630之间，包括，例如，通过构架，环等。优选地，阻尼器650被喷射造型进入和环绕构架或环610，以将椎弓根螺钉夹持组件620和棒夹持组件630连接在一起(如图19的左侧所示)。
参见图20A和20B，动态椎弓根螺钉固定夹具700的第三优选实施例可包括椎弓根螺钉夹持组件720和棒夹持组件730。棒夹持组件730通过构架710偏置或位于椎弓根螺钉夹持组件720的侧部。构架710，在椎弓根螺钉夹持组件720连接棒夹持组件730的位置，优选包括多个槽712，其提供了在棒夹持组件730和椎弓根螺钉夹持组件720之间的弹性。槽712根据需要的弹性量的大小可采用任意的形状或形式。
参见图21A和21B，动态椎弓根螺钉固定夹具800的第四优选实施例可包括椎弓根螺钉夹持组件820和棒夹持组件830。棒夹持组件830通过连接部分810偏置或位于椎弓根螺钉夹持组件820的侧部。连接部分810优选包括动态部分840。例如，动态部分840可为弹簧(如图21A和21B所示)，阻尼材料等的形式。在使用中，连接部分810的动态部分840允许棒夹持组件830相对于椎弓根螺钉夹持组件820弯曲。动态部分840大小和构型可为在特定的应用中提供所需要的弹性量。连接部分810可为与椎弓根螺钉夹持组件820和棒夹持组件830通过已知的机械装置连接。例如，连接部分810可与椎弓根螺钉夹持组件820的本体连接和接收在棒夹持组件830中的连接器夹具832内。
参见图22，动态椎弓根螺钉固定夹具900的第五优选实施例可包括棒/螺钉夹持组件910，锁定环920和动态接骨螺钉902。棒/螺钉夹持组件910可为侧部开口的椎弓根螺钉组件。动态接骨螺钉902和棒904优选插入棒/螺钉夹持组件910中的它们各自的接收部分中。在使用中，这是对于本领域技术人员可以理解的，在棒收纳部分中绷紧棒904使得棒904压下到锁定环920，其再使得棒/螺钉夹持组件910的螺钉收纳部分紧固和夹持动态接骨螺钉902。动态接骨螺钉902然而优选结合一个或多个弹性元件使得接骨螺钉可相对于棒904移动或弯曲。例如，动态螺钉902可包括头部906，其包括用于收纳一对有斜面的弹簧垫圈907的空腔。第一有斜面的弹簧垫圈907a优选位于动态螺钉902的棒-面对端，中部有角度地朝向第二有斜面的弹簧垫圈907b，同时第二有斜面的弹簧垫圈907b优选位于动态螺钉902的邻近轴的位置，中部有角度地朝向第一有斜面的弹簧垫圈907a。动态螺钉902优选包括形成在其上的脊部903，脊部903接收在两个有斜面的弹簧垫圈907的中间。脊部903优选的大小和构型可阻止有斜面的弹簧垫圈907的滑动。
在使用中，有斜面的弹簧垫圈907弯曲，允许骨接触部分相对于头部906偏转或弯曲，然后相对于椎弓根螺钉组件900的其余部分偏转或弯曲。尽管两个有斜面的弹簧垫圈907被示出和描述，但是其它类型和数量的弹簧是可能的。另外，接骨螺钉902可收纳在头部906和/或以其它任何方式与弹簧接触，包括但不限于，焊接，粘接等。根据弹簧的类型以及使用的连接弹簧的方式，螺钉的结构可变型。例如，弹簧可构型为不包括脊部，或者包括凹部或槽等收纳弹簧。另一种可选方式是，如图23最佳示出，螺钉头部设计的弹簧可被阻尼材料950替代，或者另一种可选方式是，图22的弹簧可采用阻尼材料950。
参见图24，动态椎弓根螺钉固定夹具1000的第六优选实施例可包括椎弓根螺钉夹持组件1020，棒夹持组件1030和弹性元件1040，其中弹性元件1040位于棒夹持组件1030和椎弓根螺钉夹持组件1020之间。如图所示，棒夹持组件1030可采用侧部开口棒夹持组件的形式。椎弓根螺钉夹持组件1020优选被锁定环1022环绕。连接椎弓根螺钉夹持组件1020和棒夹持组件1030的弹性元件1040优选由阻尼材料制成。在使用中，阻尼材料1040弯曲，压缩和伸展，以允许椎弓根螺钉夹持组件1020相对于棒夹持组件1030移动。尽管阻尼材料被描述，采用机械弹簧也是可能的。
尽管前面的描述或附图代表了本发明的优选实施例，但是应该理解：在不偏离由所附的权利要求书中限定的本发明的精神和保护范围的情况下可作出不同的增加，修改，合并和/或其它替换。特别是，所属领域的技术人员应该清楚不偏离本发明的精神或其中的实质特点的情况下，本发明可采用其它特定形式来实现。所属领域技术人员应当理解，在对结构、布置、比例、材料和部件的很多方面改进的情况下使用本发明，在不偏离本发明的原则的情况下它可特别地适用特定的环境和操作需求。另外，在这里描述的技术特征可单独使用或与其它地技术特征结合而使用。例如，所描述的和第一实施例相联系的技术特征可用于和/或互换在其它实施例中描述的技术特征。现在披露的实施例被认为是在所有方面都是示意性的而不是限定性的，所附的权利要求书中简要说明的本发明的保护范围不局限于前面的说明书。
所属领域技术人员应该理解：可在不偏离本发明所附的权利要求书的广义范围的情况下对本发明做出不同的变型和改变。其中一些在前面已经讨论且其它情况对所属领域技术人员来说也是显而易见的。

Claims (18)

1.一种用于将承载器联接到病人的骨或骨碎片上的动态骨固定元件，所述动态骨固定元件包括：
骨接合部件，所述骨接合部件包括外表面、近端、远端和管腔，所述管腔至少部分地从骨接合部件的近端延伸出来，所述管腔限定内表面；和
承载器接合部件，所述承载器接合部件包括被构造以与承载器相接合的头部和从头部延伸出的杆部，所述杆部具有近端、远端和外表面，所述杆部的尺寸和构造使其能至少部分地延伸进入在骨接合部件上形成的管腔中，其中所述杆部的至少一部分具有直径DS，且所述管腔的至少一部分具有直径DL，DL比DS大从而使得杆部的外表面的至少一部分空间远离于管腔的内表面的至少一部分，其特征在于，杆部的远端在骨接合部件近端远侧的位置处被联接到管腔上，从而使得头部相对于骨接合部件移动，所述骨接合部件包括多条形成在其外表面上的螺纹。
2.根据权利要求1所述的动态骨固定元件，其中管腔的内表面呈锥角θ倾斜，从而使得管腔近端的直径DL比管腔近端远侧位置处的直径DL大。
3.根据权利要求2所述的动态骨固定元件，其中管腔的锥角θ小于10度。
4.根据权利要求1所述的动态骨固定元件，其中杆部整体地与头部形成。
5.根据权利要求1所述的动态骨固定元件，其中杆部在接近骨接合部件远端的位置处被联接到管腔内的骨接合部件上。
6.根据权利要求1所述的动态骨固定元件，其中杆部通过压配合连接被联接到管腔内的骨接合部件上。
7.根据权利要求1所述的动态骨固定元件，其中杆部的远端具有比管腔的直径DL大的直径。
8.根据权利要求1所述的动态骨固定元件，其中杆部包括一个或多个形成在其上的带织纹表面。
9.根据权利要求8所述的动态骨固定元件，其中在杆部被插入到管腔中时所述带织纹表面产生弹性变形，此后带织纹表面变回较大的原始尺寸，从而使得带织纹表面压靠在管腔的内表面上，以增加在杆部的外表面和管腔的内表面之间的接触压力。
10.根据权利要求8所述的动态骨固定元件，其中所述带织纹表面为形成在杆部的一部分上的多个径向延伸的脊部。
11.根据权利要求8所述的动态骨固定元件，其中所述带织纹表面为形成在杆部的一部分上的多个纵向延伸的脊部。
12.根据权利要求8所述的动态骨固定元件，其中所述带织纹表面为形成在杆部的一部分上的多个径向延伸的脊部和多个纵向延伸的脊部。
13.根据权利要求1所述的动态骨固定元件，其中杆部的远端被焊接到管腔的内表面上。
14.根据权利要求1所述的动态骨固定元件，其中头部包括与在驱动工具上形成的末端接合的驱动元件，所述头部包括用以接收多个形成在驱动工具末端上的销的多个通孔，所述销的尺寸和构型使得其延伸穿过承载器接合部件的头部并且与骨接合部件相接触，从而使得所述多个销与承载器接合部件和骨接合部件都相接触，以使得驱动工具的转动同时转动承载器接合部件和骨接合部件。
15.根据权利要求1所述的动态骨固定元件，其中头部包括与在驱动工具上形成的末端接合的驱动元件，所述头部包括一个或多个在其上延伸出的突起，且骨接合部件包括一个或多个形成在其上的凹部，从而使得突起延伸进入所述凹部，从而驱动工具的转动同时转动承载器接合部件和骨接合部件。
16.根据权利要求1所述的动态骨固定元件，其中所述骨接合部件由选自由TAV和TAN组成的组中选择的生物相容性金属制成，且所述承载器接合部件由钴铬制成。
17.根据权利要求1所述的动态骨固定元件，其中所述杆部的外表面被焊接到所述管腔的内表面上。
18.根据权利要求17所述的动态骨固定元件，其中所述杆部的外表面通过焊接形成在骨接合部件的外表面上的中间的邻近的螺纹而被焊接到管腔的内表面上。
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