CN102858262A - 非融合脊柱侧凸可扩张脊柱杆 - Google Patents

非融合脊柱侧凸可扩张脊柱杆 Download PDF

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Abstract

一种生长杆，用于安装在被固定于具有脊柱侧凸的病人的解剖结构的附接机构之间。所述生长杆包括具有附接端部的基础杆、能够沿着纵向轴线相对于基础杆平移的可延伸杆和在其中围住可延伸杆的至少一部分的外壳。磁体被可旋转地安装在外壳内且被顶部磁体盖和底部磁体盖围住。磁体包括第一磁极和第二磁极。齿轮减速机构与磁体和可延伸杆相关联。齿轮减速机构相对于来自磁体的输入旋转减小到可延伸杆的输出旋转。

Description

非融合脊柱侧凸可扩张脊柱杆
相关申请的交叉引用
本公开要求2009年12月1日提交的、名称为“Non-Fusion Scoliosis Expandable Spinal Rod”的美国专利申请号61/265,568的优先权，其被整体地通过引用结合到本文中。
背景技术
脊柱侧凸是一种医学疾病，其中，个体的脊柱弯曲偏离其解剖形状，通常呈“S”或“C”形状，并且还可能绕着脊柱的竖直轴线或纵向轴线旋转。脊柱侧凸对于包括未完全长成的婴儿、少年和青少年的年轻人而言可能是特别痛苦且危险的疾病。根据年龄、弯曲的严重性和疾病发展的可能性，可以以各种方式来对待具有脊柱侧凸的年轻人。用于脊柱侧凸的常规选择包括观察、支具和手术。
当很可能进一步发展时，当弯曲引起显著的疼痛时，和/或当弯曲影响诸如呼吸的生理机能时，通常表明应当对少年脊柱侧凸进行手术。手术干预通常导致脊柱的受影响部分的融合，其通常被理想地延迟直至病人骨骼成熟。然而，少年脊柱侧凸的某些严重情况要求在骨骼成熟之前的手术干预以防止弯曲的发展和/或使脊柱稳定。在这种情况下，多次手术是常见的以逐渐地修正弯曲和/或修改手术构造以允许生长或逐渐地移动已弯曲或扭曲的脊柱。
发明内容
本公开一般地涉及整形术。更具体地，本公开涉及非融合脊柱侧凸构造，其包括在没有显著创伤手术干预的情况下允许杆的延伸、构造的生长和病人脊柱的延伸或修正的磁致动生长杆。该装置包括可主动扩张杆，其被使用钩子、螺钉和/或其它紧固机构安装到病人的脊柱或肋骨以将其固定于病人脊柱的后面或允许修正不期望脊柱弯曲的病人脊柱的几乎任何其它部分。该系统优选地在没有进一步手术的情况下利用磁场被从病人的身体外面磁性地激活以进行扩张。该系统通常被指示用于青少年特发性脊柱侧凸、早发性脊柱侧凸和/或胸廓机能不全综合症，但不限于此，并且可以用来治疗几乎任何类型的脊柱侧凸，或者可以在几乎任何治疗中采用，其中，安装在病人体内的杆的延伸是期望的，不需要创伤性手术干预。
依照某些实施方式，提供了一种用于安装在被固定于具有脊柱侧凸的病人的解剖结构的附接机构之间的生长杆。生长杆可以包括具有附接端部的基础杆和可相对于基础杆沿着纵向轴线平移的可延伸杆。外壳可以围住可延伸杆的至少一部分和可旋转地安装在外壳内的磁体。可以提供与磁体和可延伸杆相关联的齿轮减速机构，齿轮减速机构与来自磁体的输入旋转相比减小到可延伸杆的输出旋转。
依照某些实施方式，提供了一种生长杆，其可以包括外壳、在外壳的第一端部处被附接到外壳的固定杆以及沿着生长杆的纵向轴线运动并从外壳的第二端部延伸的可延伸杆。可以提供被安装在外壳内的磁体，使得由外部磁场引起的磁体的运动被输入到齿轮减速机构。齿轮减速机构可以减小输入运动以产生被转换成可延伸杆的纵向运动的输出。
依照某些实施方式，提供了一种可扩张脊柱生长杆，其可以包括在外壳的第一端部处被固定地附接到第一杆和从外壳的第二端部延伸并沿着纵向轴线运动的第二杆。可以将磁体设置在外壳内，其接合齿轮机构。磁体的输入旋转运动可以驱动齿轮机构，其被转换成第二杆相对于外壳的纵向运动。
提供本概要是为了以下文在详细说明中进一步描述的简化形式来介绍概念的选择。本概要并不意图识别要求保护的主题的关键特征或本质特征，也并不意图被用来限制要求保护的主题的范围。
附图说明
当结合附图来阅读时，将更好地理解本申请的设备和方法的多个实施方式的前述概要以及以下详细描述。出于说明本申请的生长杆和非融合脊柱侧凸可扩张脊柱杆的目的，在图中示出了多个实施方式。然而，应理解的是本申请不限于所示的精确布置和手段。在所述附图中：
图1示出依照本申请的第一实施方式的生长杆或非融合脊柱侧凸可扩张脊柱杆的顶视透视图；
图1A示出具有被安装到那里的图1的多个生长杆的脊柱的后视图；
图2示出图1的生长杆的侧立视图、前后立视图和顶视平面图；
图3示出分别沿着图2的线A-A和B-B截取的图1的生长杆的剖面图；
图4示出图1的生长杆的各种剖面图和后立视图；
图5示出分别从图1的生长杆的圆圈Y内获取的部件的分解图和放大分解图；
图6示出图1的生长杆的磁体的磁性激活的多个视图；
图7示出依照本公开的第二实施方式的生长杆的顶视透视图；
图8示出图7的生长杆的多个平面、立视和剖面图；
图9示出分别从图7的生长杆的椭圆Y内截取的部件的分解图和放大分解图；
图10示出依照本公开的第三实施方式的生长杆的顶视透视图；
图11示出图10的生长杆的多个平面、立视和剖面图；
图12示出从图10的生长杆的椭圆Y内截取的多个部件的分解和放大分解图；
图13示出依照本公开的第四实施方式的生长杆的顶视透视图；
图14示出图13的生长杆的多个平面、立视和剖面图；
图15示出分别从图13的生长杆的椭圆Y内截取的部件的分解图和放大分解图；
图16示出依照本公开的第五实施方式的生长杆的顶视透视图；
图17示出图16的生长杆的多个平面、立视和剖面图；
图18示出分别从图16的生长杆的椭圆Y内截取的多个部件的分解图和放大分解图；
图19示出依照本公开的第六实施方式的生长杆的顶视透视图；
图20示出图19的生长杆的多个平面、立视和剖面图；
图21示出在前向偏置位置上示出的图19的生长杆的机构的多个操作步骤；
图22示出在反向偏置位置上示出的图19的生长杆的机构的多个操作步骤；
图23示出分别从图19的生长杆的椭圆Y内截取的多个部件的分解图和放大分解图；
图24示出图19的生长杆的棘轮臂和相关部件的多个视图；
图25示出依照本公开的第七实施方式的生长杆的顶视透视图；
图26示出图25的生长杆的多个平面、立视和剖面图；
图27示出分别从图25的生长杆的椭圆Y内截取的部件的分解图和放大分解图；
图28示出依照本公开的第八实施方式的生长杆的顶视透视图；
图29示出图28的生长杆的多个平面、立视和剖面图；
图30示出图28的生长杆的部件的分别从椭圆Z内截取的分解图和放大分解图；
图31示出分别从图29的圆圈Y内和沿着图29的线c-c截取图28的生长杆的放大剖面图；
图32示出依照本公开的第九实施方式的生长杆的顶视透视图；
图33示出图32的生长杆的顶视平面、立视和剖面图；
图34示出从图32的生长杆的椭圆Y内截取的部件的分解图和放大分解图；
图35示出依照本申请的第十实施方式的生长杆的顶视透视图；
图36示出分别从图35的生长杆的椭圆Z内截取的部件的分解图和放大分解图；
图37示出图35的生长杆的立视、剖面图和放大剖面图；
图38示出依照本公开的第十一实施方式的生长杆的顶视透视图；
图39示出图38的生长杆的立视图和剖面图；以及
图40示出从图38的生长杆的椭圆Y内截取的部件的分解图和放大分解图。
具体实施方式
某些术语在以下描述中仅仅是为了方便起见而使用的且不具有限制性。词语“右”、“左”、“下”和“上”表示所参考的图中的方向。词语“向内”或“在远侧”和“向外”或“在近侧”分别指的是朝向和远离病人的身体或者非融合脊柱侧凸可扩张脊柱杆及其相关部分的多个实施方式的几何中心的方向。词语“前”、“后”、“上方的”、“下方的”、“横向”及相关词语和/或短语指定被参考的人体中的优选位置、方向和/或取向且并不意图具有限制性。该术语包括上列词语、其派生词和类似意思的词语。
参考图1-6，依照本公开的第一实施方式的生长杆10包括基础杆1、被密封并优选地激光焊接至基础杆1的底部外壳2、优选地被激光焊接并密封至底部外壳2的齿轮外壳12、被密封并优选地激光焊接至齿轮外壳12的顶部外壳32以及从顶部外壳32延伸出来且可相对于顶部外壳32滑动的杆26。基础杆1优选地在其中包括纵向缝槽1a，纵向缝槽1a接收被安装到杆26的转矩销34以限制杆26相对于基础杆1的旋转或枢转运动。因此，当基础杆1被致动时，如下文将更详细地描述的，杆26一般地相对于生长杆10的纵向轴线平移，并且除了在构造的公差内的自由活动之外一般地不进行枢转或旋转。为了脊柱侧凸的去旋转，还可以使纵向缝槽沿着结构的轴线旋转以使两个杆16/26相互倚靠地扭转。
磁体18被大体上沿着纵向轴线可旋转地安装在底部外壳2内部并优选地被底部磁体盖20和顶部磁体盖22围住。顶部和底部磁体盖20、22优选地被激光焊接在一起以将磁体18密封在其中并固定于磁体18以便沿着纵向轴线与之一起旋转。磁体18优选地被直径地磁化，包括至少两个磁极18a、18b且可以包括多对磁极（图6）。底部磁体盖20包括被与基础杆1的附接端部1b间隔开的偏心端部20a。
基础杆1和杆26包括附接端部1b、26b，其被用来将生长杆10附接到附接点或附接机构A1-A8（图1A），诸如椎弓根螺钉A1-A6、钩子、托架A7-A8或允许外科医生将生长杆10安装到病人的身体的其它附接机构。附接点或机构A1-A8优选地被安装到病人的解剖结构的骨结构，诸如脊椎骨V、肋骨R、骶骨S、长骨或病人的解剖结构的其它相对强的刚性结构。
当磁体18被致动而旋转时，齿轮减速机构驱动杆26相对于基础杆1平移，齿轮减速机构一般地位于齿轮外壳12内。第一实施方式的齿轮减速机构包括载架齿轮（carrier gear）4、叉状物6、将叉状物6枢轴地安装到齿轮外壳12的叉销8、绕着叉销8在齿轮外壳12内枢转的棘轮臂14和被安装在棘轮臂14内的棘爪24。载架齿轮4包括与棘爪24的棘爪齿24a相互作用的外部齿轮齿4a和与杆26上的螺纹26a相互作用的内部齿轮齿4b。
除磁体18之外，第一实施方式的生长杆10的大多数部件由钛或钛合金材料构成。然而，生长杆10的部件不限于利用钛或钛合金材料的构造，并且可以由钴-铬材料、聚合材料或优选地不可磁化、一般地是刚性的且强的、生物相容、能够采取各部件的一般尺寸和形状且能够耐受生长杆的正常操作条件的几乎任何材料构成。磁体18优选地由永磁体或在正常操作条件期间能够保持磁化的磁化材料构成。除非另外指明，下面将更详细地描述的其余多个实施方式的部件和磁体也优选地由类似材料构成。
在使用中，在第一实施方式中，通过手术切口将组装生长杆10定位于病人的身体中。外科医生在外科医生意图相互远离地延伸的位置处将附接点A1-A8安装到病人的身体，诸如脊柱侧凸的脊柱中的脊椎骨V、骶骨S、肋骨R或适合于固定的其它相对坚固的骨结构。一旦选择了附接位置和机构A1-A8，安装到病人的身体/解剖结构并使轮廓相符，附接机构A1-A8分别与基础杆1和杆26的附接端部1b、26b接合。随后将切口封闭。在一段时间内，经由在病人身体外面的平移或旋转，使磁场在生长杆10附近经过，从而促使磁体18绕着纵向轴线旋转。磁体18绕纵向轴线的旋转促使杆26远离基础杆1和附接点A1-A8延伸至病人的解剖结构而相互远离地延伸。生长杆10针对外部磁体或磁场到磁体18的每次施加的运动优选地是小的，使得病人的解剖结构能够适合于逐渐的运动。具体地，病人的软组织和骨结构一般地能够适合于小的运动以修正解剖结构。生长杆10的延伸优选地是在几个月或几年的时段内施加的并优选地消除了在初始手术之后创伤性地产生切口以使生长杆10延伸的需要，因为第一实施方式的生长杆10能够通过施加外部磁体或磁场来延伸。
在使用中，外部磁体36在生长杆10附近的每次平移的经过或外部磁场的每次施加促使磁体19绕着纵向轴线旋转约一百八十度（180°）（根据其在配合零件之间自由活动，可以改变±40°）。生长杆10不限于通过外部磁体36的平移运动被致动，并且可以通过外部磁体36在生长杆10附近的旋转或通过向生长杆10施加外部磁场被致动。
当第一实施方式的生长杆10的磁体18被致动而进行旋转时，顶部和底部磁体盖22、20绕着纵向轴线与磁体18一起旋转。底部磁体盖20的偏心端部20a与叉状物6接合并促使叉状物6绕着叉销8进行枢转。叉状物6绕着叉销8的枢转驱动梃杆30的弓形平移或枢转运动，梃杆30被固定于与齿轮外壳12内的偏心端部20a相对的叉状物6的端部。梃杆30的一般地上下弓形平移运动驱动棘轮臂14绕叉销8的枢转运动。此枢转运动被梃杆30在棘轮臂14的长方形孔14a中的接合，梃杆30在其内部滑动。棘轮臂14的此枢转运动驱动棘爪24以使载架齿轮4绕着纵向轴线进行枢转或者棘爪4或者相对于载架齿轮4滑动，其中，棘爪齿24a跳过载架齿轮4的外齿4a。也就是说，载架齿轮4仅在一个方向上是可旋转的，取决于锁定球16位于哪个棘爪凹槽24b中。锁定球16被偏置弹簧28推进到所选棘爪凹槽24b中，其在尝试沿着载架齿轮4被针对旋转锁定的旋转方向上推进载架齿轮4时允许棘爪24相对于载架齿轮4滑动。因此，对于磁体18的每次旋转，棘爪24仅迫使载架齿轮4在旋转的任何单个一百八十度（180°）部分中旋转，并在该旋转的所述一百八十度（180°）部分的其余部分期间相对于载架齿轮4滑动。当棘爪24沿着未被阻挡旋转方向推进载架齿轮4时，载架齿轮4的内部齿轮齿4b接合杆26上的螺纹26a以促使杆26相对于基础杆1平移。优选地，杆26远离基础杆1平移，但是不受此限制。具体地，可以将棘爪24布置成使得锁定球16位于棘爪凹槽24b中，其促使棘爪24接合并沿着相反方向驱动载架齿轮4。如果生长杆10被布置成反向，则磁体18的致动导致杆26在磁体18被致动时朝着基础杆1平移或在被外部磁体36致动时在长度方面减小。
参考图7-9，在第二实施方式中，生长杆210以与生长杆10的上述第一实施方式类似的方式操作。利用类似的附图标记来识别第二实施方式的类似部件并利用前缀“2”来识别第二实施方式的特定部件。下面与第一实施方式相比较地描述生长杆20的第二实施方式的差别。
在第二实施方式中，杆226被与顶部外壳232成一整体地形成并被相对于底部外壳202和齿轮外壳212固定。另外，载架齿轮204包括具有与在生长杆10的第一实施方式中描述的内部齿轮齿4b相反的外螺纹的纵向延伸轴203。另外，第二实施方式的生长杆210包括顶盖242，顶盖242具有沿着纵向轴线纵向地延伸的缝槽242a。顶盖242优选地被激光焊接至底部外壳202且基础杆201被沿着纵向轴线可滑动地安装在顶盖242内。转矩销234被固定于基础杆201，其接合顶盖242的缝槽242a以促使基础杆201在不相对于顶盖242旋转的情况下沿着纵向轴线平移。基础杆201包括内螺纹，其接合载架齿轮204的轴203的外螺纹。因此，当棘爪224驱动载架齿轮204的旋转时，轴203上的外螺纹接合基础杆201的平移运动并将其从顶盖242驱动出来。
第二实施方式的生长杆210还包括从齿轮外壳212开始延伸的第三附件240。第三附件240一般地是偏移的且基本上平行于纵向轴线，并被用作用于安装到被附接到病人解剖结构的附接机构A1-A8的替代附件。优选地将第三附件240与附接机构A1-A8一起使用，附接机构A1-A8被附接到从生长杆210的纵向轴线偏移的病人的解剖结构，并且第三附件240优选地在未使用杆226的附接端部226b时使用。在使用中，优选地将未使用的杆226或第三附件240的附接端部226从生长杆240切断。
在使用中，以与第一实施方式的生长杆10类似的方式利用第二实施方式的生长杆210。然而，在磁体218致动时，当棘爪224接合并驱动载架齿轮204绕纵向轴线的旋转时，螺纹轴203接合并驱动基础杆201内的内部齿轮。基础杆201的此驱动促使基础杆201从顶盖242出来，使得基础杆201的附接端部201b远离杆226的附件226b延伸以使关联附接点或机构A1-A8在病人的解剖结构中逐渐地移动。在顶盖224的内径与基础杆201的大体上平滑的圆形表面之间发生基础杆201相对于顶盖224的密封。因此，此类密封可能是有利的，因为基础杆201的表面是一般地几乎从头到尾是圆形、平滑且连续的。相反，第一实施方式的杆26包括外螺纹，其最后将延伸到顶部外壳之外并可能出于密封目的产生困难。
参考图10-12，在第三实施方式中，生长杆310以与生长杆10、210的上述第一和第二实施方式类似的方式操作。利用类似的附图标记来识别第三实施方式的类似部件并利用前缀“3”来识别第三实施方式的特定部件。下面与第一和第二实施方式相比较地描述生长杆310的第三实施方式的差别。在第三实施方式中，磁体318及顶部和底部磁体盖320、322沿着大体上平行于生长杆310的纵向轴线的磁体轴线偏移。磁体318及顶部和底部磁体盖322、320被容纳在齿轮外壳312内且梃杆330被安装到底部磁体盖320以直接驱动棘轮臂314。因此，在第三实施方式中，将第一和第二实施方式的叉状物6、206从组件消除。
在操作中，由外部磁场进行的磁体318的致动促使磁体318和关联的顶部和底部磁体盖322、320绕着偏移磁体轴线旋转。此旋转促使底部磁体盖320的端部上的梃杆330经由梃杆330在棘轮臂314的长方形孔314a中的接合对棘轮臂314的枢转运动进行致动。此旋转随后促使基础杆301由于轴303的旋转而远离杆326运动。
参考图13-15，在第四实施方式中，生长杆410是基本上类似的并包括与第一、第二和第三实施方式的生长杆10、210、310的上述实施方式类似的部件。在本文中未详细地描述生长杆410的第四实施方式的每个部件的细节，而是仅详述了不同于第一、第二和第三实施方式的上述部件的部件。利用类似的附图标记来识别相同或类似的部件，并利用前缀“4”来具体地识别生长杆410的第四实施方式的部件和元件。
第四实施方式的生长杆410与第三实施方式的生长杆410类似，例外的是杆426可相对于基础杆401沿着纵向轴线平移，基础杆401被固定于底部外壳402的第一和第二部件402a、402b。在使用中，第四实施方式的生长杆410以基于生长杆10、310的第一和第三实施方式的描述和示出第四实施方式的生长杆410的部件的附图13-15的检查对于本领域的技术人员来说显而易见的方式进行操作。
参考图16-18，在第五实施方式中，生长杆510进行操作并具有与生长杆10、210、310、410的上述第一至第四实施方式基本上类似的部件。利用相同的附图标记来识别第五实施方式的生长杆510，并利用前缀“5”来具体地识别第五实施方式的部件。下面描述与其它实施方式的上述部件不同的第五实施方式的生长杆510的部件，并将类似或相同的部件从详细描述排除。
在第五实施方式中，接近于杆526离开顶部外壳534的位置将转矩销534安装到顶部外壳532。杆526包括大体上沿着外表面纵向地延伸的平面544，其与转矩销534相互作用以在操作期间大体上防止或限制杆526的枢转或旋转运动。另外，载架齿轮504的轴503是相对长的，并包括大体上沿着整个内表面的内齿504b，其接合基本上位于与杆526的附接端部526b相反的杆526的端部上的螺纹526a。因此，当杆526从顶部外壳532延伸且杆526和基础杆1的附接端部526b、501b被固定于附接机构A1-A8以修正病人的解剖结构时，基础杆501b和杆526b一般地被置于压缩下。在第五实施方式中，当杆526被置于压缩状态时，轴503被置于张紧状态。
在使用中，第五实施方式的生长杆510以与上述优选生长杆10、210、310、410基本上类似的方式操作，并且将不会描述其总体操作。然而，在操作中，载架齿轮504的轴503通常在位于解剖结构中时被置于张紧状态，其对于使轴503对与压缩负荷相反的拉伸负荷起作用而言是优选的。另外，转矩销534沿着杆526上的平面544滑动以在生长杆510在操作中时限制杆526的旋转。限制或大体上防止杆526在操作中的旋转或枢转允许将被附接到病人的解剖结构的附接机构A1-A8固定于杆526，从而消除了对能够抓抓紧杆526并随着其在使用期间旋转而保持杆的特定、潜在地复杂的抓紧机构。然而，杆526和基础杆501不限于在使用期间没有旋转，并且可以利用适配器被安装到附接结构A1-A8，所述适配器允许杆526和基础杆501的旋转及与附接机构A1-A8的安全接合。例如，附接机构A1-A8中的一个可以包括在其中具有轴承或套管的椎弓根螺钉（未示出），所述轴承或套管在将杆526和基础杆501固定于椎弓根螺钉的同时允许被与之附接的杆526或基础杆501的旋转，使得椎弓根螺钉随着杆526或基础杆501平移而平移。
参考图19-23，在第六实施方式中，生长杆610具有与生长杆10、210、310、410和510的上述实施方式类似的部件并以与之类似的方式操作。利用相同的附图标记来识别相同的部件并利用前缀“6”来具体地识别第六实施方式的生长杆610的部件和元件。
下面描述与生长杆10、210、310、410、510的上述第一至第五实施方式的部件不同的第六实施例的生长杆610的部件，同时省略类似或相同部件的重复描述。
第六实施方式的生长杆在单个整体部件中整体地形成齿轮外壳612、底部外壳602和基础杆601。因此，生长杆610的第六实施方式的外壳部件一般地局限于整体基础杆601、底部外壳602和齿轮外壳612，其优选地被激光焊接到顶部外壳632。杆626是在完全组装生长杆610外面可见的唯一其他部件，并且杆626从顶部外壳632出来的延伸部分是除了顶部外壳632到齿轮外壳612的激光焊接之外的唯一密封，齿轮外壳612针对病人的解剖结构或其它外部影响被密封。因此，第六实施方式的生长杆610在与先前所述的实施方式相比时具有相对较低的零件计数和简化的密封要求。
具体地参考图21-22，在剖面图中示出了棘爪624用以沿向前和相反方向驱动载架齿轮604的操作。具体地，当生长杆610沿向前方向操作时，锁定球616位于棘爪凹槽624b中的第一个中，并且当生长杆610沿相反方向操作时，锁定球616位于棘爪凹槽624b中的另一个中。锁定球616在棘爪凹槽624b中的一个中的此位置操纵阻止载架齿轮604沿一个方向的旋转并驱动载架齿轮604沿相反反向的旋转。第六实施方式的棘爪624的此类操纵与可以用来操纵生长杆10、210、310、410、510的其它实施方式以沿着向前和相反方向操作的方式相同。因此，如果外科医生期望将基础杆601和杆626的附接端部601b、626b彼此相对地拉动，则可以以这种方式来构造生长杆610和其它优选生长杆10、210、310、410、510中的任何一个。因此，优选生长杆10、210、310、410、510、610能够根据外科医生如何偏好利用杆10、210、310、410、510、610而生长或缩短。例如，参考图1A，优选地将在脊柱侧凸脊柱的横向右侧的生长杆10构造成缩短以将在脊柱侧凸“C”曲线的开放侧的肋骨R拉在一起，同时优选地将在脊柱侧凸脊柱的横向左侧的生长杆1°构造成扩张以促使在脊柱侧凸“C”曲线的封闭侧的肋骨R和/或脊椎骨V分开，以求使基准朝着在解剖学上更正确的弯曲重新对准或移动。另外，还可以将被安装到骶骨S和腰椎骨V的生长杆1°构造成缩短以修正脊柱的腰部的脊柱侧凸曲线。
在第七实施方式中参考图25-27，生长杆50包括正齿轮型机构。第七实施例的生长杆50包括具有附接端部52a的顶部外壳52、优选地被激光焊接到顶部外壳52的齿轮外壳54、优选地被激光焊接到齿轮外壳54的底部外壳56和包括沿着纵向轴线活动地从底部外壳56延伸出的附接端部58a的杆56。顶部外壳52和杆58的附接端部52a、58a分别被用来将生长杆50附接到被固定于病人的解剖结构的骨结构的附接机构A1-A8。用于第七实施例的生长杆50的指示类似于上述实施方式的附接生长杆10、210、310、410、510、610的指示和方式，并且关于第七实施方式的生长杆50未更详细地进行描述。
第七实施方式的生长杆50还包括磁体64，其具有被用来用外部磁体或磁场来驱动生长杆50的操作以允许生长杆50在没有创伤性手术技术的情况下移动的磁极。磁体64被安装在顶部磁体盖60和底部磁体盖62内。磁体64、顶部磁体盖60和底部磁体盖62一般地被沿着纵向轴线安装在顶部外壳52内并绕着纵向轴线枢转。顶部磁体盖60包括被固定在顶部外壳52内的轴承或套管74中的枢轴销60a且底部磁体盖62包括远离磁体64延伸的枢轴销62a。
磁体64经由齿轮减速机构来驱动杆58的平移。齿轮加速机构包括安装在底部磁体盖62的枢轴销62a上的小中心齿轮66、一对相对大的偏移齿轮68、被固定于大偏移齿轮68的一对心轴70和被螺纹固定于心轴70并被固定于杆58的端部的载架72。通过将杆58安装于载架72，使杆58被与相对于齿轮外壳54的旋转隔离，载架72在齿轮外壳54和底部外壳56中的缝槽内滑动。
在使用中，在附接端部52a、58a处将生长杆50安装于被固定于病人的附接机构A1-A8，并将手术切口封闭。外科医生、医学专业人员或其它护理人员可以通过使磁体在生长杆50附近经过或者通过向生长杆50施加磁场以促使磁体64在顶部外壳52内旋转来在没有附加切口的情况下使杆50延伸或缩回。磁体64的旋转驱动小中心齿轮66的旋转，其还驱动大偏移齿轮68的旋转。大偏移齿轮68的旋转促使心轴70旋转并在沿着向前或扩张方向操作时沿着纵向轴线、优选地朝着底部外壳56的远端推进载架72。随着载架72沿着纵向轴线平移，杆52被从底部外壳56推出来，并且被附接到附接端部52a、58a的紧固件或附接机构A1-A8之间的距离被驱动分开。因此，使病人的解剖结构逐渐地移位以朝着在解剖学上正确的取向推进解剖结构。
与上述优选生长杆10、210、310、410、510、610类似，生长杆50及其部件优选地由钛或钛合金构成，但是受此限制，并且可以由钴铬材料、聚合材料或相对强且刚性、能够采取生长杆50及其部件的一般尺寸且能够耐受生长杆50的正常操作条件的几乎任何生物相容材料。然而，轴承74优选地由生物相容且具有相对低的摩擦系数的聚醚醚酮（PEEK）材料构成。轴承74不限于利用PEEK材料的构造，而是可以由允许关联部分与之相对地滑动以进行枢转的几乎任何材料构成。
参考图28-31，在第八实施方式中，生长杆80包括偏心型生长杆80。第八实施方式的生长杆80的外部部件包括具有附接端部82a的顶部外壳82、优选地被激光焊接到顶部外壳82的齿轮外壳84、优选地被激光焊接到齿轮外壳84的中间外壳86、优选地被激光焊接到中间外壳86的底部外壳88和活动地从底部外壳88延伸出的杆90。杆90包括连通顶部外壳82的附接端部82a一起被用来将生长杆80固定于附接机构A1-A8和病人的解剖结构的附接端部90a。生长杆80还包括在被通过使磁体在其附近通过或磁场致动时被磁化且旋转的磁体96。磁体96被固定在磁体底盖95和磁体顶盖97中间，优选地在中间外壳86内。
杆90的运动是由磁体96通过生长杆80的第八实施方式的齿轮减速机构被驱动的。齿轮减速机构包括在磁体底盖95的端部上的偏心端部95a、被固定于偏心端部95a的包括偏心孔94a并与齿轮外壳84的内齿84a配合的齿轮94、松弛地配合在齿轮94的偏心孔94a中的驱动销92和驱动销92被固定到的驱动轮91。驱动轮91包括与杆90的内螺纹配合的螺纹轴91a。滑块98被固定于底部外壳88并在其中包括一对缝槽98a，该一对缝槽98a接收被固定于杆90的转矩销93以防止或限制杆90在生长杆80的操作期间的任何枢转或旋转运动。具有内螺纹的载架78被安装到驱动轮91的螺纹轴91a并被固定于转矩销93以将杆90从底部外壳88推出来。
在操作中，生长杆80被安装到病人体内的附接机构A1-A8，并且磁体96被致动而旋转。磁体96的旋转促使磁体底盖95和齿轮93旋转。齿轮94的外表面上的齿轮齿与齿轮外壳84的内齿轮齿84a失配，使得齿轮94的偏心旋转促使齿轮齿啮合，但是内部轴承99a允许对于磁体96的每次全程旋转，齿轮94旋转全程旋转的约十五分之一（1/15）。齿轮94的此减小的旋转通过驱动销92被传送到驱动轮91。驱动轮91的旋转引起螺纹轴91a的旋转以及载架78和杆90相对于螺纹轴91a的平移运动。转矩销93与滑块98中的缝槽98a之间的接合允许杆90从底部外壳98平移出来以使生长杆80扩张。
参考图32-34，在第九实施方式中，生长杆950基本上类似于且包括第七实施方式的生长杆50的类似部件。利用相同的附图标记来识别与第七实施方式相比相同的第九实施方式的元件，前缀“9”将具体地识别第九实施方式的生长杆950的部件。在以下描述中省略了第九实施方式的生长杆950的每个部件的详细描述并强调了第九实施方式的生长杆950与第七实施方式的生长杆50之间的差别。
在第九实施方式中，生长杆950的齿轮外壳954容纳大多数磁体964、底部磁体盖962和顶部磁体盖960。因此，与第七实施方式的正齿轮型生长杆50相比，具有正齿轮型式的依照第九实施方式的生长杆950的长度被缩短，因为磁体964、心轴970和杆958沿着齿轮外壳954内的生长杆950的纵向轴线并行地集中于一个区段中，与生长杆50的第七实施方式相反，其中磁体64和心轴70沿着纵向轴线以串联方式独立地定位。
由于小中心齿轮966相对于大偏移齿轮968的纵向轴线的偏移，与第七实施方式的生长杆50的齿轮外壳54相比，还可以略微减小第九实施方式的齿轮外壳954的最大宽度。相反，第七实施方式的生长杆50的小中心齿轮66大体上共轴地位于纵向轴线上，从而要求用于略微更大的最大宽度以便齿轮外壳54容纳中心齿轮66的偏移齿轮68的定位。
参考图35-37中，在第十实施方式中，生长杆1080具有与第八实施方式的生长杆80类似的偏心型设计。利用相同的附图标记来识别第十实施方式的生长杆1080，与第八实施方式的生长杆80相比，利用前缀“10”来识别第十实施方式的特定部件。第十实施方式的生长杆1080基本上类似于第八实施方式的生长杆80，并且下面仅描述与第八实施方式的那些不同的第十实施方式的生长杆1080的部件。
第十实施方式的齿轮外壳1084被用作整体部件以包括第八实施方式的单独齿轮外壳84和中间外壳86。因此，第十实施方式的齿轮外壳1084减小零件计数和在制造过程期间要求的密封的数目。第十实施方式的生长杆1080的载架1078是可在底部外壳1088的内部延伸部分1088a的内表面内滑动的键控设计（keyed-design）。此构造消除了在第八实施方式的生长杆80中描述的滑块90以及单独的转矩销93。
参考图38-40，在第十一实施方式中，生长杆1150基本上类似于第九实施方式的生长杆950。利用相同的附图标记来识别相同的元件，并且下面强调与第九实施方式的生长杆950的部件不同的部件。
第十一实施方式的生长杆1150被构造成使得磁体1164和单个心轴1170沿着纵向轴线并行地位于齿轮外壳1154内的类似位置处。另外，第十一实施方式的生长杆1150包括具有四个齿轮的齿轮减速机构1100，其相对于磁体1164的输入旋转减小心轴1170旋转输出。第十一实施方式的生长杆1150包括载架1172，其被键控以在齿轮外壳1154内滑动以防止或限制杆1158在使用期间的枢转或旋转。载架1172被以与第十实施方式的生长杆1080的载架1078类似的方式键控。
本领域的技术人员将认识到的是在不脱离本发明的广泛发明概念的情况下可以对上述实施例进行修改。因此，应理解的是本公开不限于所公开的特定实施例，而是意图覆盖由本说明书限定的本公开的精神和范围内的修改。

Claims (37)

1.一种生长杆，包括：
基础杆，所述基础杆具有附接端部；
可延伸杆，所述可延伸杆能够沿着纵向轴线相对于所述基础杆平移；
外壳，所述外壳在其中围住所述可延伸杆的至少一部分；
磁体，所述磁体被可旋转地安装在所述外壳内并被顶部磁体盖和底部磁体盖围住，所述磁体包括第一磁极和第二磁极；以及
与所述磁体和所述可延伸杆相关联的齿轮减速机构，所述齿轮减速机构与来自所述磁体的输入旋转相比减小到所述可延伸杆的输出旋转。
2.如权利要求1所述的生长杆，其中，所述可延伸杆在基本不相对于所述基础杆旋转的情况下沿着所述纵向轴线运动。
3.如权利要求1所述的生长杆，其中，所述基础杆和所述可延伸杆各自包括被附接到病人身体内的附接点的附接端部。
4.如权利要求3所述的生长杆，其中，所述附接点是椎弓根螺钉、钩子和托架中的一个。
5.如权利要求1所述的生长杆，其中，所述齿轮减速机构还包括：
载架齿轮，其具有外部齿轮齿和内部齿轮齿；
叉状物；
叉销，其将所述叉状物枢转地安装到齿轮外壳；
棘轮臂，其在所述齿轮外壳内绕着所述叉销枢转；以及
棘爪，其被安装在所述棘轮臂内，
其中，所述内部齿轮齿与所述可延伸杆上的螺纹啮合以促使所述可延伸杆沿着所述纵向轴线相对于所述基础杆运动。
6.如权利要求5所述的生长杆，其中，由磁场实现的所述磁体的旋转促使所述棘轮臂驱动所述棘爪，所述棘爪通过棘爪齿与所述外螺纹的相互作用使所述载架齿轮绕所述纵向轴线枢转。
7.如权利要求5所述的生长杆，还包括接合所述棘爪的锁定机构，其中，所述锁定机构在所述棘爪内的位置阻挡所述载架齿轮的旋转方向。
8.如权利要求7所述的生长杆，其中，解锁的旋转方向促使所述可延伸杆沿着所述纵向方向在远离所述基础杆的方向上平移。
9.如权利要求7所述的生长杆，其中，解锁的旋转方向促使所述可延伸杆沿着所述纵向方向在朝向所述基础杆的方向上平移。
10.如权利要求1所述的生长杆，其中，除所述磁体之外，所述生长杆由不可磁化材料构成。
11.如权利要求10所述的生长杆，其中，所述不可磁化材料包括钛、钛合金材料、钴-铬材料和聚合材料中的一个。
12.如权利要求1所述的生长杆，其中，通过使磁场在所述生长杆附近经过以促使所述磁体绕着所述纵向轴线旋转而使所述可延伸杆沿着所述纵向轴线相对于所述基础杆运动。
13.如权利要求1所述的生长杆，其中，所述齿轮减速机构还包括：
齿轮外壳，其具有内部齿轮齿；
齿轮，其具有外部齿轮齿；
驱动轮，驱动销固定到所述驱动轮且配合在所述齿轮内，所述驱动轮包括螺纹轴；以及
载架，其与所述螺纹轴配合并通过转矩销与所述可延伸杆配合。
14.如权利要求13所述的生长杆，其中，所述外部齿轮齿与所述内部齿轮齿失配，使得所述齿轮的旋转促使所述外部齿轮齿和所述内部齿轮齿啮合，并且其中，对于所述磁体的每次全程旋转，所述齿轮旋转小于全程旋转。
15.如权利要求14所述的生长杆，其中，对于所述磁体的每次全程旋转，所述齿轮旋转约十五分之一旋转。
16.如权利要求13所述的生长杆，其中，所述齿轮的旋转通过所述驱动销被传送到所述驱动轮，并且其中，所述驱动轮的旋转促使所述螺纹轴和所述载架的旋转以使所述可延伸杆运动到所述外壳之外。
17.如权利要求13所述的生长杆，还包括被固定于所述外壳的滑块，所述滑块包括一对缝槽，所述一对缝槽接收所述转矩销以限制所述可延伸杆的旋转运动。
18.如权利要求1所述的生长杆，其中，所述齿轮减速机构还包括：
齿轮外壳，其具有内部齿轮齿；
齿轮，其具有外部齿轮齿；
驱动轮，驱动销固定到所述驱动轮且配合在所述齿轮内，所述驱动轮包括螺纹轴；以及
载架，其与所述螺纹轴配合并通过键槽配合到所述可延伸杆。
19.如权利要求18所述的生长杆，其中，所述齿轮的旋转通过所述驱动销被传送到所述驱动轮，并且其中，所述驱动轮的旋转促使所述螺纹轴和所述载架的旋转以使所述可延伸杆运动到所述外壳之外。
20.如权利要求18所述的生长杆，其中，所述载架和所述可延伸杆通过所述键槽的相互作用限制所述可延伸杆的旋转运动。
21.一种生长杆，包括：
外壳；
固定杆，其在所述外壳的第一端部处被附接到所述外壳；
可延伸杆，其沿着所述生长杆的纵向轴线运动并从所述外壳的第二端部延伸；
磁体，其被安装在所述外壳内；以及
齿轮减速机构，
其中，由外部磁场引起的所述磁体的运动被输入到所述齿轮减速机构，并且其中，所述齿轮减速机构减小所述输入运动以产生被转换成所述可延伸杆的纵向运动的输出。
22.如权利要求21所述的生长杆，其中，所述磁体包括至少两个磁极，并且其中，通过使磁场在所述生长杆附近经过以促使所述磁体绕着所述纵向轴线旋转而使所述可延伸杆沿着所述纵向轴线相对于所述固定杆运动。
23.如权利要求21所述的生长杆，其中，所述齿轮减速机构还包括：
齿轮外壳；
载架齿轮，其由棘轮臂驱动，所述棘轮臂被枢转地安装在所述齿轮外壳内；以及
棘爪，其被安装在所述棘轮臂内，
其中，所述棘轮臂的运动驱动所述棘爪以使棘爪齿与所述载架齿轮的外部齿轮齿接合，并且其中，所述载架齿轮的内部齿轮齿与所述可延伸杆上的螺纹啮合以促使所述可延伸杆能够沿着所述纵向轴线相对于所述固定杆平移。
24.如权利要求23所述的生长杆，还包括接合所述棘爪的锁定机构，其中，所述锁定机构在所述棘爪内的位置阻挡所述载架齿轮的第一旋转方向并允许所述载架齿轮的第二旋转方向。
25.如权利要求24所述的生长杆，其中，所述第一旋转方向促使所述可延伸杆沿着所述纵向轴线在远离所述固定杆的方向上平移。
26.如权利要求23所述的生长杆，其中，第二旋转方向促使所述可延伸杆沿着所述纵向轴线在朝着所述固定杆的方向上平移。
27.如权利要求23所述的生长杆，其中，所述齿轮减速机构还包括：
齿轮外壳，其具有内部齿轮齿；
齿轮，其具有外部齿轮齿；
驱动轮，驱动销固定到所述驱动轮且配合在所述齿轮内，所述驱动轮包括螺纹轴；以及
载架，其与所述螺纹轴配合并通过所述转矩销与所述可延伸杆配合。
28.如权利要求27所述的生长杆，其中，所述外部齿轮齿与所述内部齿轮齿失配，使得对于所述磁体的每次全程旋转，所述齿轮旋转小于全程旋转。
29.如权利要求27所述的生长杆，还包括被固定于外壳的滑块，所述滑块包括一对缝槽，所述一对缝槽接收所述转矩销以限制所述可延伸杆的旋转运动。
30.如权利要求21所述的生长杆，其中，所述齿轮减速机构还包括：
齿轮外壳，其具有内部齿轮齿；
齿轮，其具有外部齿轮齿；
驱动轮，驱动销固定到所述驱动轮且配合在所述齿轮内，所述驱动轮包括螺纹轴；以及
载架，其与所述螺纹轴配合并通过键槽配合到所述可延伸杆。
31.如权利要求30所述的生长杆，其中，所述载架和所述可延伸杆通过所述键槽的相互作用限制所述可延伸杆的旋转运动。
32.一种可扩张脊柱生长杆，包括；
第一杆，其在外壳的第一端部处被固定地附接到所述外壳；
第二杆，其从所述外壳的第二端部延伸并沿着纵向轴线运动；以及
在所述外壳内的磁体；以及
齿轮机构，其被所述所述磁体接合，
其中，磁体的输入旋转运动驱动所述齿轮机构，并且其中，所述齿轮机构的旋转运动被转换成所述第二杆相对于所述外壳的纵向运动。
33.如权利要求32所述的脊柱生长杆，其中，所述第二杆在基本不相对于所述第一杆旋转的情况下沿着所述纵向轴线运动。
34.如权利要求32所述的脊柱生长杆，其中，所述齿轮机构包括齿轮减速机构，所述齿轮减速机构关于所述齿轮机构的输出减小磁体的输入旋转运动。
35.如权利要求32所述的脊柱生长杆，其中，所述齿轮机构双向地旋转，使得第二杆能够在远离所述第一杆的第一方向上或在朝向所述第一杆的第二方向上沿着所述纵向轴线相对于所述第一杆运动。
36.如权利要求35所述的脊柱生长杆，还包括锁定机构，其接合在所述齿轮机构内以阻挡所述齿轮机构的旋转，使得所述第二杆依照所述锁定机构的位置而在所述第一方向或所述第二方向上运动。
37.如权利要求32所述的脊柱生长杆，其中，通过使磁场在所述脊柱生长杆的磁体附近经过而引起所述齿轮机构的输入旋转运动。
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