DE112004000251T5

DE112004000251T5 - Niederprofil-Wirbelsäulen-Fixierungssystem

Info

Publication number: DE112004000251T5
Application number: DE112004000251T
Authority: DE
Inventors: Brian P. Maarquette Janowski; Francis J. Neguanee Korhonen; Thomas S. Marquette Kilpela; Gregory Skandia Berrevoets
Original assignee: Pioneer Laboratories Inc
Current assignee: Pioneer Laboratories Inc
Priority date: 2003-02-05
Filing date: 2004-02-05
Publication date: 2006-11-02
Also published as: JP2006517835A; CA2515432A1; GB2414680B; US20070055235A1; BRPI0407295A; US7141051B2; US20040153068A1; WO2004071339A2; GB2414680A; AU2004211957A1; CN100556380C; CN1829479A; GB0517491D0; WO2004071339A3; US8075590B2; JP4530178B2

Abstract

Wirbelsäulen-Fixierungssystem, umfassend:
ein Knochenverankerungselement, um an einem Wirbelknochen der Wirbelsäule befestigt zu werden, welches an einem Ende davon einen vergrößerten Kopf aufweist;
ein längliches Element, um sich allgemein entlang der Wirbelsäule zu erstrecken;
eine Koppelungsvorrichtung zum Befestigen des länglichen Elements in Bezug auf das Knochenverankerungselement;
einen Sitz der Koppelungsvorrichtung mit einer Bohrung, um welche sich der Sitz erstreckt und die so bemessen ist, um es dem Verankerungselement zu erlauben, sich in einer Vielzahl von Orientierungen durch die Bohrung zu erstrecken, wobei der Kopf mit dem Sitz in Eingriff steht; und
ein Haltenockenelement der Koppelungsvorrichtung mit einer Nockenfläche, die zusammenwirkt, um das längliche Element nach unten zu drücken, wobei das Haltenockenelement während des Drehens gegen Verschiebung gesichert ist, um den Kopf des Verankerungselements gegen den Sitz zu klemmen und so das Verankerungselement in einer der Orientierungen zu befestigen, wobei das längliche Element zwischen dem Haltenockenelement und...

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf Wirbelsäulen-Fixierungssysteme und insbesondere auf Wirbelsäulen-Fixierungssysteme mit einem niedrigen Profil.

Hintergrund der Erfindung

Wirbelsäulenstäbe zur Immobilisierung von Wirbeln der Wirbelsäule werden typischerweise mittels Knochenschrauben, die sich durch die Wirbelbogenwurzel (Pedikel) in die Wirbelkörper erstrecken, oder durch Haken, die um die Wirbelknochen herum eingreifen, an den Wirbeln verankert. Die Stäbe sind mit den Verankerungselementen über allgemein jochförmige Kupplungsstücke verbunden, die entweder einstückig mit dem Kopf des Verankerungselements oder als vom Ankerelement separate Komponenten gebildet sein können, um in polyaxialen Pedikelschraubensystemen (fixateur interne-Systemen) zur Wirbelsäulen-Stabfixierung verwendet zu werden. Diese herkömmlichen Systeme verwenden eine Art von Kompressionselement, das entweder direkt oder indirekt nach unten mit dem Wirbelsäulestab in Eingriff gebracht wird, um ihn relativ zum Verankerungselement zu befestigen, und um in polyaxialen Systemen das Verankerungselement in Bezug auf das Kupplungsstück zu befestigen.

Zu diesem Zweck werden das Kompressionselement und das Kupplungsstück typischerweise über ein dazwischen liegendes Gewinde in Eingriff gebracht, so dass das Kompressionselement in oder um das jochförmige Kupplungsstück nach unten in seine arretierte Position geschraubt wird. Alternativ sind auch keilförmige Nockenflächen zwischen radialen Flanschen auf dem Kompressionselement und radialen Vertiefungen in den Kopplungsstückwandungen verwendet worden, um das Kompressionselement vorzuschieben, so dass der Wirbelsäulenstab nach unten in eine feste Position in Bezug auf das Schraubenverankerungselement gedrückt wird, siehe z.B. das US-Patent 6,565,565 von Yuan, u.a. Das Problem mit den mit Gewinde oder mit keilförmigen Nocken versehenen Systemen der Wirbelsäulenstab-Arretierung ist, dass die Größe oder das Profil des Kopplungsstücks sowie des Kompressionselements notwendigerweise vergrößert werden muss, um es dem Kompressionselement zu erlauben, in Bezug auf das Kopplungsstück vorgeschoben zu werden. In anderen Worten, um auf dem Kopplungsstück ausgebildete Gewinde oder Nockenoberflächen zu haben, ist es erforderlich, dass die Wände mit einer ausreichenden axialen Ausdehnung für den Vorschub des mit Gewinde oder Nocken versehenen Kompressionselements versehen sind. Zusätzlich verwenden viele Systeme einen vollkugelförmigen Kopf auf einer Knochenschraube, die neben dem Stab platziert ist, wodurch ein größeres Kopplungsstück benötigt wird, um den Stab und den Knochenschraubenkopf zu erfassen.

In polyaxialen Wirbelsäulen-Fixierungssystemen ist die Verwendung von Einsätzen zwischen dem Kopf des Verankerungselements und dem Wirbelsäulenstab vorgeschlagen worden, siehe z.B. das US-Patent 5,733,286 an Errico u.a. Der große halbkugelförmige Einsatz von Errico u.a. wird auf einer konkaven Vertiefung in Eingriff gebracht, die auf einem in dem Koupplungsstück aufgenommenen Schraubenkopf ausgebildet ist, wodurch es dem Kopplungsstück ermöglicht wird, sich in Bezug auf die polyaxiale Pedikelschraube einzustellen, um den Wirbelsäulenstab in seiner erwünschten Position aufzunehmen. Jedoch hat das gesamte System von Errico u.a. ein unerwünscht großes Profil, da es eine mit Gewinde versehene Feststellschraube zum Anklemmen auf dem Wirbelsäulenstab einsetzt und der halbkugelförmige Einsatz sich weit über die Oberseite des Schraubenkopfs in den Kopplungskanal hinein erstreckt, durch welchen der Wirbelsäulenstab aufgenommen wird.

Darstellung der Erfindung

Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird ein Niederprofil-Wirbelsäulen-Fixierungssystem entwickelt. In einer Ausführungsform wird ein Haltenockenelement einer Kopplungsvorrichtung gegen Verschiebung befestigt, während es gedreht wird, so dass eine Nockenoberfläche des Arretierungselements ein längliches Element, welches sich allgemein entlang der Wirbelsäule erstreckt, z.B. einen Wirbelsäulenstab, dazu veranlasst, nach unten gedrängt oder gedrückt zu werden. Da sich das Haltenockenelement nicht entlang der Kopplungsvorrichtung verschiebt, kann die Größe der Kopplungsvorrichtung auf einem Minimum gehalten werden. Weiter kann das niedrige Profil des vorliegenden Systems minimal invasive chirurgische Eingriffe ermöglichen, die damit eingesetzt werden, wobei z.B. dessen Komponenten zum Gebrauch mit einem Führungsdraht cannuliert werden.

In einer anderen Ausführungsform ist ein polyaxiales Wirbelsäulen-Fixierungssystem vorgesehen, welches ein Kopplungselement aufweist, das eine innere Sitzoberfläche und eine mittige Bohrung beinhaltet, die so bemessen ist, dass sie es dem Verankerungselement erlaubt, sich durch die Bohrung in verschiedene unterschiedliche Orientierungen zu erstrecken. Das Verankerungselement beinhaltet einen Kopf mit einer oberen Vertiefung, in welcher ein Niederprofileinsatz vorgesehen ist. In einer bevorzugten Form weist der Einsatz eine obere Oberfläche auf, die im wesentlichen flach ist. Andere Alternativen für den Einsatz inklusive seiner oberen Oberfläche sind, dass der Einsatz bei Kompression verformt werden kann oder nicht, dass die obere Oberfläche des Einsatzes radial orientierte, konkave Wege oder Mulden aufweist, so dass sich der Einsatz zum am nächsten gelegenen Weg dreht, um sich mit dem Wirbelsäulenstab zu treffen, oder dass der Einsatz einen Außenring oder eine Randkante aufweist, die sich deformiert, wenn sie von dem Wirbelsäulenstab komprimiert wird, um einen Weg zu bilden ohne den Wirbelsäulenstab zu verformen. Die obere Oberfläche ist in die Kopfvertiefung eingepasst, wobei der Einsatz so bemessen ist, dass die obere Oberfläche nur geringfügig über das proximale Ende des Verankerungselements hervorsteht, um das Profil des Einsatzes auf einem Minimum zu halten. In einer Form ist die obere Oberfläche des Einsatzes von der Schnittstelle mit der Kopfvertiefung am Boden des Einsatzes so bemessen, dass selbst wenn das Verankerungselement bis zu seinem maximalen Ausmaß in Bezug auf das Kopplungselement verschwenkt wird, die obere Oberfläche des Einsatzes immer noch leicht über das obere Ende des Kopfes des Verankerungselements hervorsteht, z.B. um ungefähr 0,010 Zoll.

In einer bevorzugten Form weist der Einsatz einen vergrößerten unteren Abschnitt mit einer bogenförmigen unteren Oberfläche darauf auf, um gegen die konkave vertiefte Oberfläche des Kopfes des Verankerungselements zu drücken, und weist einen mittigen Vorsprung auf, der sich von dem unteren Abschnitt nach oben erstreckt und die flache obere Oberfläche darauf beinhaltet. Der Kopf des Verankerungselements beinhaltet bevorzugt eine Aufnahme, wie z.B. in der Form von aufgesetzten Abschnitten, die es dem Einsatz erlauben, sich selbst einzustellen, wenn der Winkel des Kopplungselements eingestellt wird, wobei die flache Oberfläche über den Kopf des Verankerungselements hervorsteht, um mit der Wirbelsäulenstab einzugreifen.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform wirkt das Nockenelement mit einem Sattel oder einem Klemmelement zusammen, das zwischen dem Nockenelement und dem Wirbelsäulenstange angeordnet ist. Beim Drehen des Nockenelements zum Arretieren des Wirbelsäulenstabes bewegt sich das Nockenelement nicht axial entlang des Kopplungselements, sondern drückt nockenartig gegen das Sattelelement und treibt es axial zum Wirbelsäulenstab hin, bis der Wirbelsäulenstab zwischen dem Klemmelement und dem Einsatz befestigt ist. Das Nockenelement wird bevorzugt in einer Anordnung mit einem Verbinder in Form eines zweizinkigen Federclips am Klemmelement befestigt, so dass das Nockenelement während eines chirurgischen Eingriffs mit dem Klemmelement zusammengebaut bleibt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform des Wirbelsäulen-Fixierungssystems entsprechend der vorliegenden Erfindung, die eine Knochenschraube und eine Koppelungsvorrichtung mit einem Kopplungselement und einem Haltenockenelement zum Befestigen eines Wirbelsäulenstabs in Bezug auf die Knochenschraube zeigt;
2 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Wirbelsäulen-Befestigungssystems der 1, wobei das Koppelungselement entfernt wurde, um das Haltenockenelement besser zu veranschaulichen und die Anordnung des Kopfes der Knochenschraube zu zeigen;
3 ist eine Querschnittsansicht des Wirbelsäulen-Fixierungssystems, das eine in dem Schraubenkopf ausgebildete Vertiefung zeigt, in welche ein Niederprofil-Ambossseinsatz aufgenommen wird, um den Wirbelsäulenstab dagegen zu klemmen;
4 ist eine Querschnittsansicht ähnlich der 3, die die relativen Größen der verschiedenen Komponenten des Wirbelsäulen-Fixierungssystems zeigt;
5 ist ein Aufriss ähnlich der 2, wobei das Kopplungselement entfernt wurde, um die radialen Flansche auf dem Haltenockenelement und eine untere Nockenoberfläche davon zu zeigen;
6 ist eine guerschnittsansicht des Wirbelsäulen-Fixierungssystems, welche die im Kopplungselement ausgebildeten Vertiefungen zeigt, die so gestaltet sind, dass sie die radialen Flansche auf dem Haltenockenelement aufnehmen;
7-10 sind verschiedene Ansichten des Haltenockenelements;
11-13 sind verschiedene Ansichten des jochförmigen Kopplungselements;
14 und 15 sind ein Aufriss bzw. eine Schnittansicht des Verankerungselements der Knochenschraube;
16-18 sind verschiedene Ansichten alternativer Nockensysteme, die sowohl ein Haltenockenelement als auch ein Sattelelement verwenden;
19 ist eine explodierte perspektivische Ansicht eine anderen Ausführungsform des Wirbelsäulen-Fixierungssystems entsprechend der vorliegenden Erfindung, die eine Knochenschraube und eine Koppelungsvorrichtung mit einem Koppelelement, einem Haltenockenelement, einem Federclip-Verbindungselement, einem Klemmelement und einem Einsatz zum Befestigen eines Wirbelsäulenstabs in Bezug auf die Knochenschraube zeigt;
20 ist eine, teilweise geschnittene, Seitenansicht des Systems der 19 in einem arretierten Zustand, die einen zwischen dem Klemm- und Einsatzelement befestigten Wirbelsäulenstab zeigt;
21 ist eine Seitenansicht der Knochenschraube der 19;
22 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Kopfes der Knochenschraube der 21;
23 ist eine Draufsicht des Kopfes der Knochenschraube, welche eine Vertiefung für den Einsatz zeigt_;
24 ist eine Seitenansicht des Einsatzes der 19, welche einen vergrößerten gebogenen unteren Abschnitt und einen engeren oberen Abschnitt zeigt, der sich von dem unteren Abschnitt nach oben erstreckt;
25 ist eine perspektivische Ansicht des Einsatzes, welche eine flache obere Ambossoberfläche davon zeigt;
26 ist eine Draufsicht des in der Schraubenkopfvertiefung aufgenommenen Einsatzes;
27 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des Schraubenkopfes und des Einsatzes, die einen der aufgestecken Kopfabschnitte zeigt, der den Einsatz in der Kopfvertiefung aufnimmt;
28 ist eine perspektivische Ansicht des Koppelungselements der 19 mit einem Paar von einstückig beabstandeten Seitenwandabschnitten;
29 ist eine Draufsicht des Koppelungselements, die eine untere Durchbohrung, durch welche sich die Knochenschraube erstreckt, und einen darin befindlichen Sattel zeigt;
30 ist eine Seitenansicht des Koppelungselements, die den Abstand zwischen den Seitenwänden zeigt;
31 ist eine Seitenansicht des um neunzig Grad von der Ansicht der 30 gedrehten Koppelungselements, die einen verbreiterten unteren Abschnitt einer der Seitenwände an der Basis des Koppelungselements zeigt;
32 ist eine Querschnittsansicht des Koppelungselements, die blinde Öffnungen zu den unteren Enden der Seitenwände zeigt;
33 ist eine perspektivische Ansicht des Haltenockenelements der 19;
34 ist eine untere perspektivische Ansicht des Haltenockenelements, die eine programmierte Nockenoberfläche an dessen Ende zeigt;
35 ist eine Draufsicht des Haltenockenelements, die einen Antriebssockel mit asymmetrischen Antriebsoberflächen zeigt;
36 ist eine perspektivische Ansicht des Federclipverbinders der 19, die ein Paar von elastischen Zinken zeigt;
37 ist eine Seitenansicht des Verbinders, die den Abstand der Zinken und deren freier flanschartiger Enden zeigt;
38 ist eine Seitenansicht des Klemmelements der 19;
39 ist eine Seitenansicht des um neunzig Grad von der 38 gedrehten Klemmelements, die ein Paar von Führungskanälen auf einen Seitenwandabschnitt davon zeigt;
40 ist eine Draufsicht des Klemmelements, die eine Durchgangsöffnung in dem Sattelelement für das Federclip-Verbindungselement zeigt;
41 ist eine Seitenansicht des Haltenockenelements und des Klemmelements in einer in Bezug auf den Wirbelsäulenstab entsperrten Position;
42 ist eine Querschnittsansicht ähnlich der 41, die den Federclipverbinder zeigt, wobei die geflanschten Enden der Clipzinken vom Kappenelement beabstandet sind;
43 ist eine Seitenansicht des Haltenockenelements und des Klemmelements in einem in Bezug auf den Wirbelsäulenstab arretierten Zustand; und
44 ist eine Querschnittsansicht ähnlich der 43, die das Klemmelement zusammen mit den Federclipverbinder nach unten verschoben zeigt, wobei das Kappenelement axial befestigt ist und in seine arretierte Position gedreht ist.
Wege zur Ausführung der Erfindung
In 1 und 2 ist ein Niederprofil-Wirbelsäulen-Fixierungssystem 10 entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Wie gezeigt, beinhaltet das Wirbelsäulen-Fixierungssystem 10 ein Knochenverankerungselement in Form einer Knochenschraube 12 und einer allgemein mit 14 bezeichneten Koppelungsvorrichtung. Die Koppelungsvorrichtung ist funktionell in der Lage, ein längliches Element in der Form eines Wirbelsäulenstabs 16 in Bezug auf die Knochenschraube 12 sicher in Stellung zu halten. Die Koppelungsvorrichtung 14 beinhaltet ein Kompressions- oder Haltenockenelement 18 und ein Koppelungselement 20, welche zusammenwirken, um den Wirbelsäulenstab 16 in Bezug auf die Knochenschraube 12 zu befestigen, welche in einem Wirbelknochen verankert ist, wobei sich der Stab 16 allgemein axial entlang der Wirbelsäule erstreckt. Die Koppelungsvorrichtung 14 und insbesondere das Haltenockenelement 18 und das Koppelungselement 20 sind in einer kompakten Anordnung vorgesehen. Insbesondere sind das Haltenockenelement 18 und das Koppelungselement 20 mit einem sehr niedrigen Profil in einer von der Achslinie 21 angezeigten Richtung versehen, die sich transversal und insbesondere orthogonal zur Achse 16a des Wirbelsäulenstabs 16 erstreckt, welcher relativ zur Knochenschraube 12 durch die Koppelungsvorrichtung 14 befestigt ist, wie am besten in 4 ersichtlich ist.
Insbesondere wird das niedrige Profil der Koppelungsvorrichtung 14 erhalten, indem das Haltenockenelement 18 effektiv den Wirbelsäulenstab 16 arretiert, ohne das Haltenockenelement 18 entlang des Koppelungselements 20 vorschieben zu müssen. In dieser Hinsicht kann das Koppelungselement 20 mit einem Körper 22 versehen sein, welcher Seitenöffnungen 24 und 26 aufweist, durch welche der Wirbelsäulenstab 16 durchtritt, wobei der Körper 22 frei von jeglichem Gewinde oder von Nockenoberflächen ist, die mit dem Nockenelement 18 zum Arretieren des Wirbelsäulenstabs 16 in Bezug auf die Knochenschraube 12 zusammenwirken. Stattdessen ist das Haltenockenelement 18 gegen Verschiebung in Bezug auf das Koppelungselement 20 gesichert und wirkt bevorzugt mit der äußeren gebogenen Oberfläche 28 des Stabs 16 selbst zusammen, um ihn relativ zur Schraube 12 im System 10 sicher in Position zu halten.
Zu diesem Zweck weist das Haltenockenelement 18 einen allgemein ringförmig gestalteten Körper 30 auf, der eine sehr kurze axiale Ausdehnung entlang dessen Drehachse 21 über eine sich zwischen seinen oberen und unteren Oberflächen 32 und 34 erstreckende ringförmige Seitenfläche 31 aufweist. Die obere Oberfläche 32 ist mit Antriebsoberflächenabschnitten 36 versehen, die zusammenwirken, um eine vorbestimmte Anordnung für die Aufnahme eines ähnlich gestalteten Antriebswerkzeugs zu bilden, welches zum Drehen des Kappenelements 18 zwischen einer arretierten und einer offenen Position davon dient. Die Bodenfläche 34 ist programmiert oder nachgeformt, um eine Nockenwirkung auf den gekurvten Oberflächen 28 des Stabs 16 bereitzustellen, wenn das Haltenockenelement 18 gedreht wird, wie am besten aus den 8 und 10 ersichtlich ist und wie im Folgenden ausführlicher beschrieben wird.
Obwohl es in Hinsicht auf ein Beibehalten eines niedrigen Profils für das Wirbelsäulen-Fixierungssystem 10 weniger bevorzugt ist, kann ein Zwischenklemmelement in Form eines Sattelelements 200 zwischen dem Arretierelement 18 und dem Wirbelsäulenstab 16 vorgesehen werden, wie in 16-18 gezeigt. Das Sattelelement 200 weist eine obere Nockenoberfläche 202 auf, die zum Zusammenwirken mit der Nockenoberfläche des Arretierelements 34 ausgestaltet ist, wenn das Arretierelement 18 in seine arretierte Position gedreht wird, so dass sich das Sattelelement 200 entlang der Achse 21 nach unten verschiebt, um gegen den Stab 16 geklemmt zu werden. Das Sattelelement ist mit einer gebogenen Bodenfläche 204 versehen, die im wesentlichen der Krümmung der Staboberfläche 28 entspricht, so dass das Sattelelement 200 mit dem Stab 16 eingreift und dagegen drückt, ohne sich nockenartig dagegen zu bewegen. Das Haltenockenelement 18 kann eine mittige Öffnung 206 beinhalten, welche eine mittlere Säule 208 aufnimmt, die von dem Sattelelement 200 nach oben vorspringt, um das Haltenockenelement 18 und das Sattelelement 200 in bezug zueinander geeignet ausgerichtet zu halten.
Ähnlich dem Haltenockenelement 18 weist auch das Koppelungselement 20 eine relativ geringe axiale Ausdehnung zwischen den oberen und unteren Oberflächen 38 und 40 auf. Wie am besten aus der 11 ersichtlich ist, weist der Körper 22 des Koppelungselements im allgemeinen eine U-Form oder eine Jochanordnung auf, die gegenüberliegende aufrechte Wände 42 und 44 beinhaltet, welche voneinander durch die Staböffnungen 24 und 26 beabstandet sind, die eine längliche Gestaltung aufweisen können und zur Oberseite 38 des Körpers 22 des Koppelungselements hin offen sein können. Da das Haltenockenelement 18 nicht entlang der Wände 42 und 44 in Richtung 21 vorgeschoben werden muss, kann die Größe in dieser Richtung minimiert werden. Lediglich als Beispiel und nicht als Beschränkung kann die Länge oder die Entfernung, um welche sich die Wände 42 und 44 zwischen der Oberseite 38 und der Unterseite 40 des Körpers 22 des Koppelungselements erstrecken, ungefähr 13,47 Millimeter betragen. Das Haltenockenelement 18 weist ein Profil entlang der Achse 21 zwischen der Oberseite 32 und dem untersten Punkt der geformten unteren Nockenoberfläche 34 von ungefähr 5,08 mm auf.
Wie gezeigt, ist der ringförmige Körper 30 des Haltenockenelements 18 so bemessen, dass er in einen Innenraum 46 des Koppelungselements 20 zwischen dessen gebogene Wände 42 und 44 passt. Die Wände 42 und 44 sind frei von Gewinden oder Nockenoberflächen, die mit dem Haltenockenelement 18 zusammenwirken, um es in eine arretierte Position zu verschieben. Insbesondere ist die innere Oberfläche 48 des Koppelungselements 20 mit den gebogenen Oberflächenabschnitten 42a und 44a auf den jeweiligen Wänden 42 und 44 des Koppelungselements so bemessen, dass sie die äußere Oberfläche 31 des ringförmigen Körpers 30 des Haltenockenelements dazwischen eng aufnehmen. Diese Oberflächenabschnitte 42a und 44a sind jeweils frei von Gewinden oder Nockenoberflächen und dienen daher nur als Führungsoberflächen für den Körper 30 des Haltenockenelements, wenn er um die Achse 21 gedreht wird. Da die Wände 42 und 44 nicht mit Gewinde oder mit vertieften Nockenoberflächen oder ähnlichem versehen werden müssen, kann die Größe der Koppelungsvorrichtung 14 zudem auf einem Minimum in der Breitenrichtung in der Achse 16a des Wirbelsäulenstabs 16 gehalten werden. Lediglich als Beispiel und nicht als Beschränkung kann die diametrale Breite der Koppelungsvorrichtung entlang der Achse 16a des Wirbelsäulenstabs ungefähr 10,03 mm betragen. Wie aus 7 ersichtlich ist, können Führungen 45 vorgesehen sein. Die Führungen 45 sind vorgesehen, um das Haltenockenelement 18 anfänglich mit den Wänden 42 und 44 in Eingriff zu lenken.
Unter Bezug auf 3 und 4 weist das gezeigte Wirbelsäulen-Fixierungssystem 10 eine polyaxiale Knochenschraube 12 auf, deren Orientierung geändert werden kann, so dass sich ihre Längsachse 12a transversal zur Achse 21 der Koppelungsvorrichtung 14 erstreckt oder im wesentlichen mit ihr ausgerichtet ist. Zu diesem Zweck ist die Koppelungsvorrichtung 18 und insbesondere deren Koppelungselement 20 mit einer unteren Durchbohrung 50 versehen, die sich durch die Bodenwand 52 des Koppelungselements 20 erstreckt. Die Bodenwand 52 beinhaltet einen inneren Oberflächenabschnitt 54, der sich von den Oberflächenabschnitten 42a und 44a zur Mittelachse 21 hin verjüngt oder nach innen biegt. Der Durchmesser durch den inneren Oberflächenabschnitt 54 an seinem untersten Ende 56 ist so bemessen, dass er kleiner als ein vergrößerter Kopf 58 der Knochenverankerungsschraube 12 ist. Zusätzlich ist der Durchmesser am unteren Ende 56 ausreichend groß, um es dem vom Schraubenkopf 58 nach unten hängenden Gewindeschaft 60 zu ermöglichen, nach vorne hin durchzutreten. Auf diese Weise dient der innere Oberflächenabschnitt 54 als Sitzoberfläche für den Schraubenkopf 58. Alternativ ist der Durchmesser 56 mit einem übergroßen Gewinde in Bezug auf den Schaft 60 versehen, wodurch es dem Schraubenschaft 60 ermöglicht wird, lose durchgeschraubt zu werden. In diesem Fall ist der Durchmesser 56 so bemessen, dass er den Schaft 60 davon abhält, leicht hindurchzutreten, so dass die Schraube 12 und das Koppelungselement 20 von einem Chirurgen während der Operation als einzige Komponente gehandhabt werden können. Zusätzlich erlauben die übergroßen Gewindegänge der Schraube, in ihrer Orientierung polyaxial zu sein. Als weitere Alternative kann die Schraube 12 durch den Durchmesser 56 hindurchgeschoben werden und ein C-Ring oder eine radiale Feder kann an dem sich bewegenden Rahmen 12 unmittelbar neben dem Koppelungselement 20 angebracht werden, um dadurch die beiden zusammenzuhalten und es dem Chirurgen zu ermöglichen, sie während der Operation als einzelne Komponente zu verwenden.
Die Durchbohrung 50 erstreckt sich mittig durch den inneren Oberflächenabschnitt 54 und beinhaltet einen unteren Abschnitt 62 mit vergrößertem Durchmesser, der durch den verjüngten oder gebogenen Oberflächenabschnitt 64 auf der Bodenwand 52 des Koppelungselements 20 gebildet wird. Der verjüngte Oberflächenabschnitt 64 erstreckt sich vom kleinsten Durchmesser der Bohrung 50 am Punkt 56 der Bodenfläche 40, wobei er sich relativ zur Mittelachse 21 des Koppelungselements 20 nach außen abschrägt. Der vergrößerte Bohrungsabschnitt 62 ermöglicht es der Schraube 12, sich in eine Vielzahl von verschiedenen Orientierungen relativ zur Koppelungsvorrichtung 14 zu drehen oder zu verschwenken. Zum Beispiel erlaubt es in der dargestellten Ausführungsform der vergrößerte Bohrungsabschnitt 62 dem Schraubenschaft, sich um 20 Grad auf jeder Seite der Achse 21 der Koppelungsvorrichtung zu drehen. Wenn die Schraube 12 gedreht wird, gleiten oder verschieben sich die äußeren gebogenen Oberflächen 66 des Schraubenkopfes 58 auf der abgeschrägten Sitzfläche 54 im Koppelungselement 20. Sobald die Orientierung der Koppelungsvorrichtung 14 in Bezug auf die in einen Wirbelknochen eingelassene Knochenschraube 12 bestimmt ist, wobei der Wirbelsäulenstab 16 sich durch das Koppelungselement 20 und entlang der Wirbelsäule nach oben erstreckt, wird dann das Haltenockenelement 18 in seine arretierte Position gedreht. In der arretierten Position verankert das Haltenockenelement 18 den Stab 16 an der Wirbelsäule, so dass er relativ zur Knochenschraube 12, die in einen Wirbelknochen eingelassen ist, befestigt ist, wobei der Knochenschraubenkopf 58 hierzu gegen den Sitz 54 im Koppelungselement 20 geklemmt ist, wodurch die Koppelungsvorrichtung 14 gegen eine Verschiebung relativ zur Knochenschraube 12 gesichert ist. Die äußere Schraubenkopfoberfläche 66 kann mit konzentrischen, die Reibung erhöhenden Erhebungen oder Spiralgewindegängen 67 gestaltet sein, um die Arretierwirkung zwischen dem Schraubenkopf 58 und dem Sitz 54 zu erhöhen.
Weiterhin unter Bezug auf 3 und 4 kann man sehen, dass in dem bevorzugten und dargestellten polyaxialen Wirbelsäulen-Fixierungssystem 10 der Wirbelsäulenstab 16 nach unten gedrückt wird, um gegen einen kleinen Ambosseinsatz 68 geklemmt zu werden. Es sollte angemerkt werden, dass die vorher beschriebene Niederprofil-Koppelungsvorrichtung 14 in Wirbelsäulen-Fixierungssystemen eingesetzt werden könnte, die nicht polyaxial sind und/oder die keinen im Folgenden beschriebenen Einsatz verwenden. Auf ähnliche Weise könnte der vorliegende Einsatz 68 vorteilhaft in Systemen verwendet werden, die Gewinde oder Nocken in ihren Koppelungselementen verwenden.
Der Einsatz 68 weist eine obere Ambossoberfläche 70 auf, die mit die Unterseite der Wirbelsäulenstaboberfläche 28 eingreift, um im Vergleich mit den gebogenen Oberflächen der in herkömmlichen Systemen verwendeten Knochenschraubenköpfe einen erhöhten Kontakt damit zu gewährleisten. Der Einsatz 68 weist eine obere Oberfläche 70 auf, die im wesentlichen flach sein kann, radial orientierte konkave Wege oder Mulden aufweisen kann, so dass sich der Einsatz 68 zum nächstgelegenen Weg dreht, um sich mit der Oberfläche 28 des Wirbelsäulenstabs zu treffen, oder er kann einen Außenring oder eine Randerhebung aufweisen, die sich deformiert, wenn sie von dem Wirbelsäulenstab 12 komprimiert wird, um einen Weg zu bilden, ohne den Wirbelsäulenstab zu deformieren. Dementsprechend stellt der Einsatz 68 mindestens eine Kontaktlinie mit der gebogenen Staboberfläche 28 bereit, wohingegen herkömmliche Systeme, die Wirbelsäulenstäbe mit ihren gebogenen Befestigungsköpfen in Eingriff bringen, beim Dagegen-Klemmen einen Kontaktpunkt mit dem Wirbelsäulenstab aufweisen, der den Stab 16 leichter beschädigen kann.
Der vorliegende Einsatz 68 ist auch mit einem sehr niedrigen Profil versehen, um den im Koppelungselement 20 benötigten Platzbedarf zu minimieren. Insbesondere weist die Knochenschraubenverankerung 12 eine obere konkave Vertiefung 72 auf, die in ihrem Schraubenkopf 58 ausgebildet ist, um eine außenringförmige Wand 73 des Schraubenkopfs 58 auszubilden, die einen nach oben offenen Hohlraum 74 aufweist, in welchen der Einsatz 68 aufgenommen wird. Der Einsatz 68 weist eine gebogene Bodenfläche 76 mit einer der konkaven Oberfläche 72 ähnlichen Krümmung auf, so dass er darauf verschoben werden oder gleiten kann, wenn die polyaxiale Schraube 12 in die verschiedenen Orientierungen relativ zur Koppelungsvorrichtung 14 bewegt wird. Der Einsatz 68 ist so bemessen, dass der Abstand zwischen dem untersten Punkt der Bodenfläche 76 und der oberen flachen Oberfläche 70 geringfügig größer als die Tiefe des Hohlraums 74 ist. Auf diese Weise steht die flache Oberfläche 70 nur geringfügig über das proximale Ende 78 der Schraube 12 an der oberen Oberfläche 80 der Schraubenkopfwand 73 hervor, die sich um den Hohlraum 74 erstreckt, wie man am besten aus 5 ersehen kann. Dementsprechend erhöht der Einsatz 68 nur nominal die Höhe des Schraubenkopfes 58 im Innenraum 46 des Koppelungselements 20, und erlaubt dadurch der Koppelungsvorrichtung 14, ihr niedriges Profil beizubehalten, wie zuvor beschrieben. Beispielsweise kann der Abstand zwischen dem Boden 40 des Koppelungselements 20 und der Wirbelsäulenstabachse 16a mit dem gegen den Einsatz 68 geklemmten Stab 16 ungefähr 6,34 mm betragen. Es ist bevorzugt, dass der Einsatz 68 eine größere elastische Verformung als das Koppelungselement 20 oder der Wirbelsäulenstab 16 aufweist, so dass er eine größere federartige Eigenschaft aufweist. Dementsprechend weist das Material des Einsatzes 68 bevorzugt ein geringeres Elastizitätsmodul als das Koppelungselement 20 und der Wirbelsäulenstab auf, wodurch die Kritikalität der Abmessungstoleranzen verringert wird. Alternativ kann als Material Kobaltchrom für den Einsatz 68 verwendet werden, der härter als der Stab ist, um die Klemmkraft dazwischen zu erhöhen.
In der bevorzugten und dargestellten Ausführungsform weist der klein- und niederprofilige Einsatz 68 einen vergrößerten unteren Abschnitt 82 auf, der die gebogene Bodenfläche 76 mit einem oberen Abschnitt 84, der von dem verbreiterten unteren Abschnitt 82 mittig nach oben hervorsteht, beinhaltet und die obere Oberfläche 70 aufweist. Dementsprechend ist die obere Oberfläche 70 in den senkrechten Richtungen zur Achse 21 enger als die Bodenfläche 76, so dass eine Schulterfläche 86 zwischen den Einsatzabschnitten 82 und 84 gebildet wird. Der oben beschriebene Aufbau für den Niederprofileinsatz 68 versieht ihn mit einer umgekehrt pilzförmigen Gestaltung, wobei der verbreiterte Kopfabschnitt 82 auf der konkaven Vertiefungsfläche 72 im Schraubenkopf 58 gleitet.
Um den Einsatz 68 in dem im Schraubenkopf 58 ausgebildeten Hohlraum 74 zu halten, ist eine Aufnahme wie z.B. in Form von aufgesteckten Abschnitten 88 der Schraubenkopfwand 73 vorgesehen. Diese aufgesteckten Abschnitte 88 erstrecken sich radial nach innen an den proximalen Enden 78 der Schraube 12, so dass sie mit der Schulterfläche 86 auf dem Einsatz 68 in Eingriff stehen, um ihn in dem Hohlraum 74 zu halten, und erstrecken sich in einer im wesentlichen aufrechten Position, während sie eine geringe Menge von Drehung bereitstellen, wie in 3-6 gezeigt. Es sollte angemerkt werden, dass der Ausdruck Drehung so gemeint ist, dass er jegliche Schwenkung des Einsatzes innerhalb des Schraubenkopfs 58 beinhaltet. Wie man sehen kann, ist der Einsatz 68 nicht in Bezug auf das Koppelungselement 28 befestigt, und wird stattdessen mit den aufgesteckten Abschnitten 88 im Schraubenkopf gehalten. Dies ermöglicht es dem Einsatz 68, eine gering Beweglichkeit oder ein Spiel zu haben und erlaubt dem Einsatz 68, sich unabhängig von der Schraube 12 und der Staboberfläche 28 zu verschieben. Dementsprechend kann der Einsatz 68 der Staboberfläche 28 und dem Sitz selbst zwischen der Staboberfläche 28 und dem Schraubenkopf 58 zu Zwecken einer Selbstausrichtungsfähigkeit folgen.
Wie vorher angemerkt, verschiebt sich das Haltenockenelement 18 nicht entlang des Koppelungselements 20, wenn es in seine arretierte Position gedreht wird. Um das Haltenockenelement 18 gegen Bewegung in Richtung entlang der Achse 21 zu sichern, ist es mit radialen Flanschen 90 und 92 versehen, die sich vom ringförmigen Körper 30 an diametral gegenüberliegenden Positionen radial nach außen erstrecken. Die Flansche 90 und 92 werden in entsprechend gestalteten Vertiefungen 94 und 96 aufgenommen, die in den Wänden 42 und 44 des Koppelungselements gebildet sind, wie man aus der 6 ersehen kann. Die Vertiefungen 94 und 96 weisen eine gebogene Gestaltung auf und erstrecken sich um die Achse 21 herum, so wie es die radialen Flansche 90 und 92 tun, um dort hineinzupassen und eine Drehung des Haltenockenelements 18 zwischen der entsperrten und der arretierten Position zu ermöglichen. Die Flansche 90 und 92 werden in den Vertiefungen 94 und 96 aufgenommen, wenn das Haltenockenelement 18 in seine arretierte Position gedreht wird. Wenn die Nockenfläche 34 auf die Stazfläche 28 drückt, verhindern die Flansche 90 und 92 in den dicht anliegenden Vertiefungen 94 und 96, dass sich das Haltenockenelement 18 weg von dem Wirbelsäulenstab 16 nach oben verschiebt und zwingen stattdessen den Wirbelsäulenstab 16 nach unten in Klemmeingriff mit dem Einsatz 68, welcher wiederum den Schraubenkopf 58 und insbesondere die äußere Kopfoberfläche 66 veranlasst, gegen die Sitzfläche 54 im Koppelungselement 20 geklemmt zu werden, wodurch die Koppelungsvorrichtung 14 in Bezug auf die Knochenschraube 12 befestigt wird und der Wirbelsäulenstab 16 an der Wirbelsäule verankert wird.
Die nach unten gerichteten Klemmkräfte, die von dem Haltenockenelement 18 zwischen dem Schraubenkopf 58 und der Bodenwand 52 des Koppelungselements 20 und insbesondere zwischen dessen jeweils eingreifenden Oberflächen 66 und 54 ausgeübt wird, kann verursachen, dass sich die Wände 42 und 44 des Koppelungselements voneinander aufweiten. Dementsprechend sind die Flansche 90 und 92 auch mit distalen Abschnitten 98 bzw. 100 versehen, die sich entlang der Achse 21 erstrecken. In diesem Fall sind die distalen Abschnitte 98 und 100 von den distalen Enden der radialen Flansche 98 und 92 nach oben gedreht gezeigt, obwohl sie gleichsam so gestaltet sein könnten, dass sie sich in der Richtung entlang der Achse 21 nach unten erstrecken. Die Vertiefungen 94 und 96 beinhalten auch Abschnitte 102 bzw. 104, die sich in einer Aufwärtsrichtung entlang der Achse 21 in den Wänden 42 und 44 der Koppelungselements erstrecken, um die nach oben gewandten distalen Abschnitte 98 und 100 auf den jeweiligen radialen Flanschen 90 und 92 aufzunehmen. Wenn die Flanschabschnitte 98 und 100 in den vertieften Abschnitten 102 und 104 aufgenommen werden, wird jeglicher Aufweitungswirkung der Wände 42 und 44 während des Arretiervorgangs bei der Drehung des Haltenockenelements 18 entgegengewirkt.
Wie zuvor bemerkt, weist das Haltenockenelement eine nachgeformte Bodennockenfläche 34 auf, die an der gekrümmten Nockenfläche 28 des Wirbelsäulenstabs 16 anliegt. Die Nockenfläche 34 ist am besten in den 8 und 10 sichtbar. In der dargestellten und bevorzugten Ausführungsform ist die Nockenfläche 34 so geformt, dass sie drei unterschiedliche Bereiche, die in Bezug auf ihre Wirkung auf den Wirbelsäulenstab 16 definiert sind, bereitstellt. Ein erster konkaver Bereich 106 ist vorgesehen, um im wesentlichen zur Staboberfläche 28 im entsperrten Zustand zu passen. Der konkave Oberflächenbereich 106 erstreckt sich über den Boden 34 des Körpers 30 des Haltenockenelements und kann mit den radialen Flanschen 90 und 92 ausgerichtet werden. Dementsprechend werden die radialen Flansche 90 und 92 geringfügig über dem Boden 34 des Körpers 30 des Haltenockenelements angeordnet, um die gekrümmte Oberfläche 28 des Wirbelsäulenstabs aufzunehmen, die sich darunter erstreckt, wobei das Haltenockenelement 18 in der entsperrten Position ist. In dieser Position werden die Flansche 90 und 92 entweder nicht oder voll in den Vertiefungen 94 und 96 aufgenommen.
Diametral gegenüberliegende Abschnitte 106a und 106b des konkaven Oberflächenbereichs 106 sind so vorgesehen, dass die Drehung des Haltenockenelements 18 in der entsperrten Position bei nur einer leichten anfänglichen Drehwirkung keine Nockenwirkung verursacht. Wenn die Wirbelsäulenstaboberfläche 106 mit den Oberflächenabschnitten 106a und 106b ausgerichtet ist, wird der Wirbelsäulenstab 16 immer noch lose unter dem Haltenockenelement 18 aufgenommen und wird dadurch nicht vom Nocken beansprucht. Günstigerweise wird der Wirbelsäulenstab 16 unter dem Haltenockenelement 18 gefangen, um so den Chirurgen mit größerer Manipulationsfreiheit zu versehen, bevor das Haltenockenelement 18 definitiv arretiert wird. Beim fortlaufenden Drehen des Haltenockenelements 18 beginnt die Nockenwirkung an den Rampenbereichen 108 und 110, die einander auf der Kappenbodenfläche 34 diametral gegenüberliegen und von den benachbarten Oberflächenabschnitten 106a, 106b entlang der Richtung 21 nach unten hervorstehen. Die Rampenbereiche 108 und 110 sind so gestaltet, dass der Stab 16 progressiv in der Richtung 21 nach unten gedrückt wird, wenn das Haltenockenelement 18 um die Drehachse 21 zur arretierten Position hingedreht wird. Dementsprechend erstrecken sich in der entsperrten Position diese Rampenoberflächenbereiche 108 und 110 auf der Bodennockenfläche 34 entlang beider Seiten des Wirbelsäulenstabs 16 nach unten, um so vorteilhaft den Raum auf jeder Seite davon einzunehmen, wodurch sie dazu dienen, den von dem Haltenockenelement 18 im Koppelungselement 20 eingenommenen Raum auf einem Minimum zu halten, um die gesamte Koppelungsvorrichtung 14 mit einem niedrigen Profil auszustatten.
Fortfahrende Drehung des Haltenockenelements 18 zur arretierten Position hin verursacht, dass die Staboberfläche 28 gegen die diametral gegenüberliegenden, im allgemeinen flachen Oberflächenbereiche 112 und 114 neben den Rampenoberflächenbereichen 108 bzw. 110 eingreift. In einer alternativen Ausführungsform können die Oberflächenbereiche 112 und 114 eine muldenförmige Form aufweisen, die eine Vertiefung bereitstellt, so dass der Stab 12 in dieser Vertiefung aufgenommen wird. Die Oberflächenbereich 112 und 114 sind nicht in Bezug auf die Achse 21 wie die vorangegangenen Rampenflächen 108 und 110 geneigt und sind der unterste Eingriffspunkt der Nockenfläche 34 mit der Staboberfläche 28. Wenn das Haltenockenelement 18 so gedreht wird, dass die Staboberfläche 28 nur mit den Oberflächenbereichen 112 und 114 in Eingriff steht, ist das Haltenockenelement 18 in seiner voll arretierten Position, wobei die Haltenockenelementflansche 90 und 92 vollständig in den entsprechenden jochförmigen Wandvertiefungen 94 und 96 aufgenommen werden, wie in 1 und 6 gezeigt ist. Fortlaufendes Drehen des Haltenockenelements in derselben Richtung, nachdem die voll arretierte Position erreicht worden ist, wird durch die Anschlagsoberflächenbereiche 116 und 118 neben den Oberflächenbereichen 112 bzw. 114 verhindert. Diese Anschlagsoberflächen 116 und 118 erstrecken sich in Richtung 21 von dem Oberflächenbereichen 112 und 114 weiter nach unten.
Dementsprechend sieht die dargestellte und bevorzugte programmierte Nockenoberfläche 34 mehrere Schritte für die Nocken- und Arretierwirkung auf dem Wirbelsäulenstab 16 vor. Wie gezeigt, kann das Haltenockenelement 18 um ungefähr 20 Grad von der entsperrten Position gedreht werden, bevor die Staboberfläche 28 die Rampenoberflächen 108 und 110 erreicht. An diesem Punkt wird der Stab 16 nach unten gedrückt und das Haltenockenelement kann um weitere 60 Grad gedreht werden, bevor die Staboberfläche 28 die flachen Arretierungsoberflächen 112 und 114 erreicht. Das Haltenockenelement 18 kann dann um weitere 20 Grad gedreht werden, bevor die Staboberfläche 28 gegen die Anschlagsoberflächen 116 und 118 anschlägt und das Haltenockenelement 18 in seiner voll arretierten Position ist. Daher stehen ungefähr 100 Grad für die Drehung des Haltenockenelements 18 zur Verfügung, die benötigt wird, um von der voll entsperrten Position zur voll arretierten Position zu gelangen, wobei 20 Grad Spiel vorgesehen sind, bevor die Nockenwirkung anfängt und die Nockenwirkung auf den Stab 16 über die letzten 80 Grad der Drehung zur voll arretierten Position auftritt.
Sich mehr zu den Details hinwendend, beinhaltet das Kappen-Haltenockenelement 18, wie vorher erwähnt, Antriebsoberflächenabschnitte 36, die in der oberen Oberfläche 32 vertieft sind. Wie am besten aus der 2 ersichtlich ist, kann der Antriebsoberflächenabschnitt 36 mit einer Vielzahl von sich von der Mittelachse 21 radial nach außen erstreckenden Nocken gebildet werden, um ein ähnlich genocktes Antriebswerkzeug aufzunehmen. Die genockten Antriebsoberflächenabschnitte 36 stellen eine vergrößerte Fläche für den Oberflächenkontakt und die Drehmomentsübertragung zwischen dem Antriebswerkzeug und dem Haltenockenelement 18 dar.
Für die Knochenschraube 12 ist ein Schraubenkopf 58 mit peripheren Antriebsoberflächen 120 und vertieften Kerben 122 versehen, die im proximalen Ende 78 des Schraubenkopfes ausgebildet sind und in dessen obere Oberfläche 80 vertieft oder eingekerbt sind, wie aus 15 ersichtlich ist. Auf diese Weise kann ein Antriebswerkzeug mit peripheren Zinken zum Einpassen in die Kerben 122 verwendet werden, während der Amboss-Einsatz 68 sich im Schraubenkopfhohlraum 74 befindet und leicht daraus hervorsteht, wie vorangehend beschrieben.
Unter Bezug auf 1 und 11-13 kann man sehen, dass die jochförmigen Koppelungswände 42 und 44 mit einem Schlüsselschlitz 124 bzw. 126 versehen sind, wobei die Schlitze 124 und 126 vergrößerte mittige Durchbohrungen 128 und 130 aufweisen, die sich durch die Wände 142 und 144 erstrecken. Die Schlitze ermöglichen es der Koppelungsvorrichtung 14, wie von Armen auf einer Vorrichtung gehalten zu werden, die verwendet wird, um den Wirbelsäulenstab 16 in das Koppelungselement 20 einzusetzen, wie z.B. eine Stabeinführvorrichtung ("rod persuader"). Die Arme können eingreifende Enden aufweisen, die in den Schlitzen 124, 126 platziert sind und sich in die Durchbohrungen 128 und 130 hinein erstrecken.
Unter Bezug auf 19-44 ist ein Niederprofil-Wirbelsäulen-Fixierungssystem 500 zur Befestigung eines Wirbelsäulenstabs 16 entsprechend einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Wie in den 19 und 20 gesehen werden kann, beinhaltet das System 500 ein Knochenverankerungselement wie z.B. eine Schraube 502 und eine Koppelungsvorrichtung 504 zum Befestigen des Wirbelsäulenstabs 16 in Bezug auf die Knochenschraube 502. Die Koppelungsvorrichtung beinhaltet ein Koppelungselement in der Form eines einzelnen Jochs 512, einen Einsatz in der Form eines Ambosses 516, ein Haltenockenelement in der Form einer Kappe 518, ein Verbindungselement in der Form eines Federclips 519, und ein Klemmelement in der Form eines Sattels 520. Das Fixierungssystem 500 ist insofern den Ausführungsformen der 1-18 ähnlich, als dass die Kappe 518 und das Joch 512 mit einem sehr niedrigen Profil in der durch die Jochachsenlinie 21 bezeichneten Richtung versehen sind, welche sich transversal und insbesondere senkrecht zur Achse 16a des Wirbelsäulenstabs 16 erstreckt, der relativ zur Knochenschraube 502 mittels der Koppelungsvorrichtung 504 befestigt ist, wie am besten aus 20 ersichtlich ist.
Die Schraube 502 ist durch das Joch 512 gerichtet und befestigt das Joch 512 an einem Knochen oder einem Knochenfragment. Die Schraube 502 weist einen Kopf 536 mit einer Vertiefung 554 auf und die Vertiefung 554 nimmt den Amboss 516 auf. Der Wirbelsäulenstab 16 wird innerhalb eines Innenraumes oder eines Kanals 601 in dem Joch 512 aufgenommen und sitzt auf dem Amboss 516. Die Schraube 502 ist bevorzugt eine polyaxiale Schraube, und dem Amboss 516 wird erlaubt, sich innerhalb des Kopfes 536 der Schraube 502 zu bewegen. Dementsprechend kann die Schraube 502, bevor das System 500 befestigt ist, sich relativ zum Joch 512 bewegen, so dass das Joch 512 und die Schraube 502 selektiv positioniert werden können, um verschiedene Orientierungen in bezug zueinander anzunehmen, so dass deren jeweilige Achsen 21 und 544 nicht notwendigerweise miteinander ausgerichtet sind, und sich der Amboss 516 in Bezug auf die Schraube 502 bewegen und drehen oder schwenken kann, so dass der Amboss 516 geeignet positioniert werden kann, indem er sich selbst mit der äußeren Fläche 28 des Stabs 16 ähnlich zu dem vorher beschriebenen Amboss 68 orientiert.
Der Stab 16 wird innerhalb des Jochs 512 mit der Kappe 518 und dem Sattel 520 befestigt oder arretiert. Wie im Folgenden diskutiert wird, hat die Drehung der Kappe 518 die doppelte Funktion der Befestigung der Kappe 518 innerhalb der Vertiefungen 642 im Joch 512 und des Zwingens des Sattels 520 gegen den Stab 16, um den Stab 16 zwischen dem Sattel 520 und dem Amboss 516 zu arretieren. Der Sattel 520 und die Kappe 518 sind miteinander in einer Anordnung durch einen separaten Verbinder in Form eines zweizinkigen Federclips 519 befestigt.
In 21-22 ist die Knochenschraube 502 dargestellt. Die Knochenschraube 502 beinhaltet eine Spitze 530 an einem distalen Ende 532, ein proximales Ende 534 mit einem Schraubenkopf 536, einem Schaft 538 mit äußerem Gewinde 540 zum Antreiben und Befestigen der Schraube in einem Knochen oder einem Knochenfragment, und einen Hals 542, wo sich der Kopf 536 und der Schaft 538 treffen. Die Schraube 502 wird durch Drehung um ihre mittige Längsachse 544 angetrieben. Die Spitze 530 der Schraube kann mit einer Vielzahl von Anordnungen versehen sein, wie z.B. einer selbstschneidenden Anordnung oder einer gewindebohrenden Anordnung, wie bekannt. Wie diskutiert, ist die Schraube 502 polyaxial, und der Kopf 536 ist diametral größer als der Schaft 538 am Hals 542. Die polyaxialen Merkmale der Schraube 502 ermöglichen es der Schraube 502, an einem Knochen in einer erwünschten Orientierung befestigt zu werden, um geeignet am Knochen fixiert zu werden, während es dem Joch 512 erlaubt wird, relativ zur Schraube 502 in einer zum Aufnehmen eines Stabs 16 erwünschten Orientierung orientiert zu sein.
Der Kopf 536 der Schraube weist eine gekrümmte oder leicht rampenförmige obere Oberfläche 550 auf, die auf eine äußere Randfläche 552 des Schraubenkopfes 536 trifft. Die äußere Randfläche 552 des Schraubenkopfes 536 weist ein allgemein bogenförmiges oder kugelförmiges Profil 570 auf. Das Profil 570 wird durch eine Reihe von konzentrischen Erhebungen oder darin geschnittenen kreisförmigen Nuten 572 unterbrochen. Wie oben diskutiert, ist die Schraube 502 polyaxial, so dass ihre Orientierung in Bezug auf das Joch 512 präzise positioniert werden kann. Wenn die Koppelungsvorrichtung 504 an der Schraube 502 befestigt wird, greifen oder schneiden die Nuten 572 in das Innere des Jochs 512, um die Schraube 502 in der erwünschten Position gegen das Joch 512 festzulegen. Beispielsweise können die Nuten 572 ungefähr 0,012 Zoll breit sein, um eine ausreichende Greifkraft oder einen ausreichenden Ansatzpunkt im Joch 512 bereitzustellen.
Die obere Oberfläche 550 beinhaltet eine darin ausgebildete nach oben offene Vertiefung 554 zur Aufnahme des Ambosses 516. Wie aus den 24-27 ersichtlich ist, weist die Vertiefung 554 einen bogenförmigen oder bevorzugt kugelförmigen untersten Oberflächenabschnitt 556 auf, der so bemessen und gestaltet ist, dass er es dem kleinen Amboss 516 erlaubt, verschoben zu werden, wenn er in der Vertiefung 554 sitzt. Zu diesem Zweck weist der Amboss 516 eine Bodenfläche 558 auf, die auf dem untersten Oberflächenabschnitt 556 getragen wird und darauf gleitbar ist. Weiter weist die Vertiefung 554 zwei Paar diametral gegenüberliegende Kerben 560 auf, wobei jedes Paar zum anderen senkrecht orientiert ist, um ähnlich gestaltete Zinken einer Antriebsvorrichtung aufzunehmen, ohne den Amboss 516 darin zu stören. Die obere Oberfläche 550 beinhaltet eine Aufnahme oder einen aufgesteckten Abschnitt in Form von kurzen Laschen 562, die an der Öffnung zur Vertiefung 554 und zwischen jeder Kerbe 560 platziert sind. Bevor der Amboss 616 in der Vertiefung 554 angeordnet wird, erheben sich die Laschen 562 von der oberen Oberfläche 550 in der axialen Richtung nach oben, so dass die Laschen 562 das Einsetzen des Ambosses 516 nicht behindern. Sobald der Amboss 516 in der Vertiefung 554 platziert ist, werden die Laschen 562 rübergebogen, um sich radial in Eingriff mit dem Amboss 516 _zu erstrecken, während sie es dem Amboss 516 noch ermöglichen, sich innerhalb der Vertiefung 554 zu bewegen, er jedoch darin von den Laschen 562 gefangen ist. Nach dem Zusammenbau kann eine Wärmebehandlung oder Anderes verwendet werden, um Restspannungen innerhalb der gebogenen Laschen 562 abzubauen.
Der Amboss 516 weist einen Bodenabschnitt 580 mit einer allgemein gebogenen oder kugelförmigen Bodenfläche 558 auf, welche auf einem untersten Abschnitt 556 des Sitzes 554 ruht. Dementsprechend kann sich der Amboss 516 innerhalb des vertieften Sitzes 554 drehen oder schwenken. Der Amboss 516 beinhaltet weiter einen Sitzabschnitt 583, der sich von dem Ambossbodenabschnitt 580 zu einer oberen Oberfläche 584 mit einer transversalen Schulterfläche 585 zwischen den Ambossabschnitten 580 und 582 mittig nach oben erstreckt. Wie am besten aus der 27 ersichtlich ist, besteht ein Spaltabstand 587 zwischen den gebogenen Laschen 562 und der transversalen Ambossoberfläche 585, wenn der Amboss 516 aufrecht in der Vertiefung 554 sitzt. Dieser Spaltabstand 587, zusammen mit der engen Breite des oberen Abschnitts 582 des Ambosses, der sich im allgemeinen in der Vertiefung 554 nach oben erstreckt, erlaubt es dem Amboss 516, sich in der Vertiefung 554 zu drehen oder hin- und herzuwechseln, wobei die Ambossoberfläche 558 auf der Vertiefungsoberfläche 556 gleitet, bis die Oberfläche 585 gegen eine oder mehrere der Laschen 562 anstößt.
Der Sitzabschnitt 582 ist bevorzugt kegelstumpfförmig, so dass die Kompressionsbelastungen darauf zum unteren Abschnitt 580 durchverteilt werden, während die Möglichkeit der Beschädigung an den äußeren Kanten 584a der oberen Oberfläche 584 minimiert wird. Wie der zuvor beschriebene Amboss 68, ist der untere Abschnitt des Ambosses 580 in Bezug auf den oberen Abschnitt 582 verbreitert, so dass der Sitzabschnitt 582 sich innerhalb der Vertiefung 554 und in dem Raum 587 zwischen der Ambossschulterfläche 585 und den Laschen 562 bewegen kann.
Wenn der Stab 16 in das Joch 512 eingesetzt wird, wird die Seitenfläche 28 des Stabs 16 in Kontakt mit dem Amboss 516 geschoben. Wenn die Knochenschraube 502 abgelenkt, angewinkelt oder befestigt wird, so dass ihre Mittelachse 554 nicht mit der Mittelachse des Jochs zusammenfällt oder mit ihr ausgerichtet ist, wird der Amboss 516 anfänglich abgelenkt oder in eine ähnliche Richtung gebogen. Wenn der Stab 16 befestigt und gegen den Amboss 516 gedrängt wird, wird sich der in der Vertiefung 554 drehbare Amboss 516 verschieben, um den Abstand zwischen dem Stab 16 und dem Bodenflächenabschnitt 556 der Vertiefung 554 zu minimieren. Da die obere Ambossoberfläche 584 flach ist, während die untere Oberfläche 558 kugelförmig ist, verläuft der kürzeste Abstand von der oberen Oberfläche 584 zur Bodenfläche 558 durch die geometrische Mitte 588 zur Mitte 590a der Bodenfläche 558.
Wie hier diskutiert, ist es bevorzugt, die Höhe des Ambosses 516 zu minimieren, während sie über der oberen Oberfläche 550 des Schraubenkopfs 536 bleibt, um ein niedrige Profil zu haben. Die obere Ambossoberfläche 584 ist so bemessen, dass wenn sie aufgrund des Winkels oder der Ablenkung der Knochenschraube 502 abgewinkelt oder abgelenkt wird, mindestens ein Abschnitt der oberen Oberfläche 584 von dem Stab 16 berührt wird, der zum Amboss 516 im Joch 512 vorgeschoben wird. Dementsprechend ist der Amboss 516 selbst korrigierend, da der die obere Ambossoberfläche 584 berührende Stab 16 den Amboss 516 zwingt, sich zu verschieben, um seine minimale Höhe, wie oben diskutiert, tangential mit der Oberfläche 28 des Stabs 16 auszurichten.
Die polyaxiale Schraube 502 wird durch das Joch 512 eingesetzt und an einem Knochen befestigt, und der Stab 16 ruht auf der oberen Oberfläche 584 des Ambosses 516. Da die Orientierung der Schraube 502 in Bezug auf das Joch 516 gedreht werden kann, kann der Amboss 516 innerhalb der Vertiefung 554 gedreht werden, so dass die obere Oberfläche 584 tangential zur allgemein zylindrischen äußeren Oberfläche 28 des Stabs 16 verbleibt. Im allgemeinen sind der Amboss 516 und der Schraubenkopf 536 und insbesondere die Vertiefung 554 davon relativ zueinander so bemessen, dass die obere Ambossoberfläche 584 sich stets geringfügig über die Oberseite der außenringförmigen Kopfwand 536 an der oberen Kopfläche 550 hinaus erstreckt, selbst wenn sich die Schraube 502 in ihrem maximalen Ausmaß in Bezug auf das Joch 512 dreht, z.B. um 20 Grad von der Achse 21. Insbesondere, wie vorher erwähnt, kann der Bodenabschnitt 580 des Ambosses eine Bodenfläche 558 aufweisen, die gebogen ist, um eine allgemein kugelförmige Gestalt mit einem Radius 589 aufzuweisen, wie in 24 gezeigt. Wenn sich die Bodenfläche 558 in der bogenförmigen vertieften Oberfläche 556 dreht, erstreckt sich der Radius 589 von der allgemeinen Mitte der Drehung 588 des Ambosses 516. Der Amboss 516 wird aus einer allgemein kugelförmigen Komponente hergestellt, um eine Schulterfläche 585 und einen Sitzabschnitt 582 aufzuweisen. Dementsprechend beträgt der Höhenabstand 586 von der Drehmitte 588 zur Sitzoberfläche 584 des Ambosses zumindest geringfügig weniger als die Länge des Radius 589. Beispielsweise kann der Höhenabstand 526 ungefähr 0,043 Zoll und der Radius 589 ungefähr 0,0625 Zoll betragen, so dass der Abstand 526 ungefähr 0,0195 Zoll weniger als der Radius ist. Wenn die Höhe 586 der oberen Ambossoberfläche 584 wesentlich erhöht wird, muss die Breite der oberen Ambossoberfläche 584 erhöht werden, was die polyaxiale Bewegung der Schraube 502 begrenzen würde, da der Amboss 516 mit den Laschen 562 mit einem geringeren Grad von Biegung oder Ablenkung in Kontakt kommen würde. Wenn die Höhe 586 der oberen Ambossoberfläche 584 wesentlich verringert wird, würde der Stab 16 nicht in der Lage sein, die obere Ambossoberfläche 584 zu berühren, ohne zuerst den Schraubenkopf 536 zu berühren, ein Ereignis, welches sich bei größeren Ablenkwinkeln verstärkt.
Daher erlaubt die Anordnung des Ambosses 516 und der Vertiefung 554 mit den sich darin erstreckenden Laschen 562, dass der Amboss 516 sich dreht, um der Position des Stabs 16 zu folgen und die Eigenkorrektur des Ambosses 516 zu fördern. Zusätzlich ist die Größe des Ambosses 516 zwischen den Oberflächen 584 und 558 mit der Höhe 586 so gewählt, dass die obere Oberfläche 584 niedriger ist, als eine obere Oberfläche eines komplett kugelförmigen Schraubenkopfs sein würde, um das Profil der Ambossanordnung mit dem Schraubenkopf 536 und dem Amboss 516 im Joch 512 auf einem Minimum zu halten. Das heißt, dass wenn der Schraubenkopf 536 kugelförmig wäre, die Höhe der Oberseite des Schraubenkopfes 536 höher als die obere Oberfläche 584 des Ambosses 516 sein würde, was die Gesamthöhe des Systems 500 vergrößern würde. Wenn die Koppelungsvorrichtung 504 in ihrem arretierten Zustand ist, kann sich die obere Oberfläche 584 des Ambosses 516 geringfügig verformen, wodurch eine Vertiefung gebildet wird, die geringfügig mit der äußeren Oberfläche 28 des Stabs eingreift und sich ihm anpasst. Durch die Verformung bilden der Amboss 516 und der Stab 16 einen im wesentlichen bündig anliegenden Oberflächenkontakt, im Gegensatz zu einem Linienkontakt. Die Bodenfläche 558 des Ambosses 516 beinhaltet eine kleine Abflachung 590, die zur Minimierung der Reibung zwischen der Bodenfläche 558 des Ambosses und dem Sitz 554 beiträgt.
Wie festgestellt wurde, wird die Schraube 502 durch das Joch 512 eingesetzt. Wie aus den 28-32 ersichtlich ist, weist das Joch 512 einen verbreiterten Basisabschnitt 600 und eine Form mit einer allgemein zylindrischen äußeren Oberfläche 602 auf, die von einem Paar von gegenüberliegenden Seitenwandabschnitten 604, 606 gebildet wird, die sich von der verbreiterten Basis 600 erstrecken und einen Kanal 601 zur Aufnahme eines Stabs 16 dazwischen definieren. Der Kanal 601 kann ein Lauffutter aus z.B. einem Polymer wie z.B. PEEK aufweisen, um eine Berührung mit niedriger Reibung zwischen den Stab 16 und dem Kopf 601 zu fördern. Eine Vertiefung 608, die den Kopf 601 beinhaltet, ist zwischen den Wänden 604, 606 mit der vertikalen Achse 21 ausgebildet, und die Vertiefung 608 beinhaltet eine Durchbohrung 612 im Boden oder der Basis 600 des Jochs 512, durch welche die Schraube 502 eingesetzt wird. Die Durchbohrung 612 kann als Durchbohrung 50 des Kupplungselements 20 gestaltet sein, welches oben diskutiert wurde, und kann ein Polymerfutter wie z.B. PEEK beinhalten, um darin eine polyaxiale Bewegung der Schraube 502 mit geringer Reibung zu fördern.
Auf ähnliche Weise zu der in 1 und 1-13 gezeigten sind die äußeren Oberflächen 602 der Jochwände 604, 606 mit einem Schlüsselschlitz 124 bzw. 126 versehen, wobei die Schlitze 124 und 126 vergrößerte mittige Durchbohrungen 128 und 130 aufweisen, die sich durch die Wände 604, 606 erstrecken. Die Schlitze ermöglichen es der Koppelungsvorrichtung 514, wie von Armen auf einer Vorrichtung gehalten zu werden, die verwendet wird, um den Wirbelsäulenstab 16 in das Joch 512 einzusetzen, wie z.B. eine Stabeinsetzvorrichtung (rod persuader). Die Arme können eingreifende Enden aufweisen, die in den Schlitzen 124 und 126 positioniert sind und sich in die Durchbohrungen 128 und 130 erstrecken.
Die äußere Oberfläche 602 des Jochs 512 beinhaltet auch blinde Öffnungen oder Löcher 650. Wie am besten aus der 32 ersichtlich ist, erstreckt sich das blinde Loch 650 nicht in die innere Vertiefung 608 und endet stattdessen an einem dünnen Wandabschnitt 652 des Jochs 512. Sobald die Schraube 502 und ihr befestigter Amboss 516 durch die Durchbohrung 612 eingesetzt wurden, wird der dünne Wandabschnitt 652 neben jedem blinden Loch 650 in die Vertiefung 608 hinein verformt, so dass die Schraube 502 und der Amboss 516 als Unteranordnung nicht aus dem Joch 512 zurückgezogen werden können und dadurch mit ihm in einer Anordnung verbleiben. Da die Schraube 502 im Joch 512 gehalten wird, braucht der Chirurg nur die Schraube 502, das Joch 512 und den Amboss 516 als einzelnes Element oder als einzelne Anordnung handhaben.
In der bevorzugten dargestellten Ausführungsform weist das Joch 512 einen im Folgenden beschriebenen sehr starken einheitlichen Aufbau auf. Jeder ganzheitliche Seitenwandabschnitt 604, 606 weist eine obere Oberfläche 620, Endoberflächen 622 und innere Oberflächen 624 auf. Die innere Oberfläche 624 jeder Wand 604, 606 ist allgemein ein Spiegelbild der Oberfläche auf der entgegengesetzten Wand. Die Wände 604, 606 wirken miteinander zusammen, um zwei U-förmige Innenflächen 626 zu bilden, jede mit einem Paar von Beinabschnitten 628, die in einem sich von der oberen Oberfläche 620 nach unten erstreckenden Bereich vertikal gegenüberliegen. Jedes Paar von Beinabschnitten 628 trifft auf einen allgemein halbkreisförmigen Abschnitt 630, der die Beinabschnitte 628 verbindet. Zur Außenseite der Oberflächen 626 ist die zylindrische äußere Oberfläche 602 des Jochs 512 abgeschnitten, um Endoberflächen 626 der Wände 604, 606 zu bilden, und ist abgeschnitten, um Endoberflächen 632 auf der Basis 600 zu bilden. Das Abschneiden der Enden des Jochs 512 verringert die Gesamtgröße des Jochs 512 in einer Breitenrichtung transversal zur axialen Richtung 21. Unter Bezug auf 28 und 31, da die Basis 600 eine größere Dimension zwischen ihren Endflächen 632 aufweist, als die Wände 604, 606 zwischen ihren Endoberflächen 622 aufweisen, wird eine Schulter 634 zwischen den Endflächen 632 und den Endflächen 622 ausgebildet. Die Vergrößerung des Basisabschnitts 600 an den unteren Endabschnitten der Wände 604 und 606 verleiht dem Joch 512 eine erhöhte Stärke in dem Bereich der höchsten Belastungskonzentration, wo der Stab 16 nach unten auf dem gebogenen Oberflächenabschnitt 630 des Jochs 512 zum Bodenende hin festgeklemmt ist. Der weggeschnittene Teil des Jochs 512 entlang der Seitenwandabschnitte 604 und 606, die sich von dem Basisabschnitt 600 nach oben erstrecken, hält die Breite des Jochs 512 für einen Großteil seiner axialen Länge auf einem Minimum, wie zuvor beschrieben.
Die inneren Oberflächen 624 der Wände 604, 606 beinhalten jeweils eine Oberfläche 640 mit einer allgemein zylindrischen Anordnung, die sich zwischen den U-förmigen Innenflächen 626 erstreckt. Die zylindrischen Oberflächen 640 und die Innenoberflächen 626 definieren innere Vertiefungen 642, die sich in Umfangsrichtung mit einem konstanten Querschnitt an den Seiten erstrecken. Führungen 643 in Form von kleinen Vorsprüngen oder Noppen sind über den Vertiefungen 642 an der Innenfläche 626 platziert, wie in 28 gezeigt. Wenn der Sattel 520 in das Joch 512 eingesetzt wird, wie in 29 zu sehen, helfen die Führungen 643 bei der richtigen Positionierung des Sattels, wie im Folgenden beschrieben wird. Zusätzlich dienen die Führungen 643 als Arretierungen, um separate Drehpositionen für die Kappe 518 bereitzustellen, wenn sie gedreht wird. Ähnlich zum oben beschriebenen Haltenockenelement 18 weist die Kappe 518 einen allgemein zylinderförmigen Körperabschnitt 644 mit einer äußeren Oberfläche 645 auf, die eine Anzahl von daran angeordneten Vertiefungen in Form von allgemein vertikalen gebogenen Einkerbungen 647 aufweist, die in Umfangsrichtung um die äußere Oberfläche 645 herum beabstandet sind. Die Einkerbungen 647 wirken mit den Arretierungen 643 zusammen, um einem Chirurgen einen taktilen Hinweis zu geben, wie weit die Kappe 518 im Joch 512 gedreht worden ist, wenn die Noppenarretierungen 643 in die Einkerbungen 647 einschnappen und herausschnappen. Wenn z.B. die Kappe 518 in ihrer arretierten Position ist, können die Arretierungen 643 und die Einkerbungen 647 so beabstandet werden, dass eine vorbestimmte Anzahl von Klicks erzeugt wird, wenn die Kappe 518 in ihre vollständig arretierte Position gedreht wird, z.B. 100 Grad von der entsperrten Position.
Die Vertiefungen 642 erstrecken sich im allgemeinen horizontal, um die Kappe 518 und insbesondere ein Paar von radialen Flanschen 656 der Kappe 518 aufzunehmen, die in entsprechend gestaltete Vertiefungen 642 des Jochs 512 passen, auf ähnliche Weise wie die zuvor beschriebenen Flansche 90 und 92 und die entsprechenden Vertiefungen 94 und 96. Die radialen Flansche 656 und Vertiefungen 642 halten die Kappe 518 davon ab, axial entlang des Jochs 512 verschoben zu werden, wenn es sich so dreht, dass die Nockenwirkung, die zwischen der Kappe 518 und dem Sattel 520 erzeugt wird, nur eine axiale Verschiebung des Sattels 520 zum und gegen den Wirbelsäulenstab 16 verursacht. Jeder der Flansche 656 beinhaltet eine flache rampenförmige Einführoberfläche 657, die beim Führen der Flansche 656 hilft, wenn sie von den zwischen den Seitenwandabschnitten 604 und 606 gebildeten Schlitzen weggedreht werden, wobei die Kappe 518 in ihrer entsperrten Position ist, um die Flansche 656 zu verschieben, um sie in ihre jeweiligen Vertiefungen 642 einzusetzen. Jedoch tritt keine Nockenwirkung zwischen den Oberflächen der Vertiefungen 652 und der Flansche 656 auf, die die untere Oberfläche 700 des Sattels 520 in Bezug auf die Kappe 518 verschiebt. Wie im Folgenden erklärt wird, wird die Nockenwirkung lediglich zwischen der Bodenfläche 704 der Kappe 518 und der oberen Oberfläche 702 des Sattels 520 erzeugt.
Die radialen Flansche 656 beinhalten auch nach oben gewandte Abschnitte 658 an ihren distalen Enden 659, und die Vertiefungen 642 beinhalten auch entsprechende Abschnitte 649, die sich in einer nach oben gerichteten axialen Richtung in die jeweiligen Jochwände 604, 606 erstrecken, um die nach oben gewandten Flanschabschnitte 658 darin aufzunehmen. Da die Flanschabschnitte 658 in den entsprechenden Vertiefungsabschnitten 659 aufgenommen werden, wird jeder Aufweitungswirkung der Jochwände 604, 606 während des Arretierungsvorgangs beim Drehen der Kappe 518 entgegengewirkt.
Wie in 41-44 gezeigt, definieren die Kappe 518 und der Sattel 520 jeweils mittige Öffnungen 670 bzw. 672, durch welche sich der Clip 519 erstreckt. Die Kappenöffnung 670 ist zwischen einem unteren Abschnitt 670a und einem oberen Abschnitt 670b segmentiert, der sich zu einem Durchmesser öffnet, der größer als jener des unteren Abschnitts 670a ist. Eine ringförmige Schultersitzfläche 674 befindet sich am Übergang zwischen dem unteren Abschnitt 670a und dem oberen Abschnitt 670b der Kappenöffnung 670. Der obere Abschnitt 670b öffnet sich auch zu einer vertieften Bodenfläche 671 im Antriebssockel des Kappenelements 518.
Unter Bezug auf 36 und 37, beinhaltet der Clip 519 einen ringförmigen Basisabschnitt 680 und zwei elastische Zinken oder Schäfte 680a, 680b, die sich davon entlang der Clipachse 683 nach oben erstrecken und durch einen sich axial erstreckenden Spalt 682 dazwischen beabstandet sind. Jeder Schaft 680a, 680b endet an deren freien Enden mit Flanschen 681a und 681b, die eine nach oben gewandte Nockenfläche 684 beinhalten, die relativ zur Clipachse 683 angehoben oder geneigt werden kann, oder eine Krümmung dazu aufweisen kann. Die Nockenflächen 684 helfen beim Einsetzen des Clips 519 durch die Öffnungen 670 und 672 und eine entsprechende untere Anschlagsfläche 688 ist an den zinkenförmigen geflanschten Enden 681a und 681b vorgesehen, die sich senkrecht zur Clipachse 683 erstrecken, welche im wesentlichen die unbeabsichtigte Entfernung des Clips 590 zurück durch die Öffnungen 670, 672 verhindert.
Die mittige Öffnung 672 des Sattels 520 beinhaltet auch einen oberen Abschnitt 672a und einen unteren Abschnitt 672b. Der untere Abschnitt 672b öffnet sich zu einem konkaven Boden 700 des Sattels 520 und weist einen größeren Durchmesser als der obere Abschnitt 672a auf, so dass sich dort eine ringförmige Schulterfläche 672a dazwischen erstreckt. Der vergrößerte untere Abschnitt 672b ist so bemessen, dass der Basisabschnitt 680 des Clips 519 dort hineinpasst und darin im Eingriff mit der Oberfläche 672c gehalten wird. Bevorzugt wird der Durchmesser des sich öffnenden unteren Abschnitts 672b auf einem Minimum gehalten, um den Oberflächenkontaktbereich der Satteloberfläche 700 auf dem Stab 16 zu erhöhen. Der sich öffnende obere Abschnitt 672a kann so bemessen sein, dass er einen ähnlichen Durchmesser wie jener des kleineren unteren Abschnitts 670a der Kappenöffnung 670 aufweist.
Um das Kappenelement 518 und das Sattelelement 520 zusammenzubauen, wird anfänglich das Federclipelement 519 axial in die Sattelöffnung 672 eingesetzt, wobei die zinkenförmigen freien Enden 681a und 681b zuerst in die vergrößerte untere Öffnung 672b eingesetzt werden. Mit fortlaufendem axialen Einsetzen greifen die Nockenflächen 684 und die Nocke gegen die Schulterfläche 672c, wobei sie die Federzinken 680a und 680b elastisch zueinander drängen, um den Spalt 682 dazwischen auszufüllen. Wenn die Zinken 680a und 680b zusammengedrückt werden, werden die seitlichen äußeren Kanten 684a der Nockenflächen 684 um einen Abstand beabstandet, der geringfügig geringer als der Durchmesser der Öffnungsabschnitt 670a und 672a ist. Dies ermöglicht es dem Clipelement 519, weiter durch die Öffnung 672 mit dem sich öffnenden oberen Abschnitt 672a kleineren Durchmessers eingesetzt zu werden. Abhängig vom Abstand über die unverformten oberen Zinken-Kanten 684a in Bezug auf den Durchmesser des sich öffnenden unteren Abschnitts 672b kann auch eine Nockenwirkung gegen die Sattelfläche 700 mit einiger zugehöriger Zinkenverformung stattfinden, um es den Clipzinken 680a und 680b zu ermöglichen, in den sich öffnenden unteren Abschnitt 672b zu passen. Sobald die Zinkenenden 681a und 681b und insbesondere die Zinkenoberflächen 688 den sich öffnenden oberen Abschnitt 672a passieren, kehren die Clipzinken 680a und 680b in ihren ursprünglichen unverformten Zustand zurück, wobei die Oberflächen 688 in einer gegenübergestellten Beziehung mit der oberen Oberfläche 702 des Sattels 520 stehen, so dass in Abwesenheit einer ausgeübten Kraft, um die Zinken 680a und 680b zusammenzubringen, das Clipelement 519 und das Sattelelement 520 zusammengebaut bleiben.
Um den Zusammenbauvorgang zu vollenden, werden die Zinkenenden 681a und 681b als nächstes axial in die Kappenöffnung 670 eingesetzt und insbesondere in den kleineren unteren Abschnitt 670a davon. Dementsprechend drücken den Nockenflächen 684 gegen eine untere Oberfläche 687 der Kappe 518 um die mittige Öffnung 670 herum, was die elastischen Schäfte 680a, 680b zusammenzwingt, um den Spalt 682 dazwischen auszufüllen und es den Clipzinken 680a und 680b zu ermöglichen, durch den Öffnungsabschnitt 670a eingesetzt zu werden. Sobald die Clipnockenflächen 684 durch den unteren Abschnitt 670a der Kappenöffnung 670 hindurchtreten, kehren die Schäfte 680a, 680b elastisch zu ihrer nicht gebogenen Position zurück. Nachdem die Zinkenenden 681a und 681b die Öffnung 670 verlassen, werden die Zinken 680a und 680b in ihren unverformten Zustand zurückkehren und die Anschlagsflächen 688 werden der Kappenoberfläche 671 gegenüberliegen und davon so beabstandet sein, dass zwischen den verbundenen Komponenten, d.h. der Kappe 518, dem Sattel 520 und dem Clip 519 ein Spiel besteht, wie in 42 gezeigt. Bei Drehung der Kappe 518 zu ihrer arretierten Position hin, treten die Zinkenenden 681a und 681b wieder in den sich öffnenden oberen Abschnitt 670b ein, während das Sattelelement 520 zum Stab 16 getrieben wird, wobei das Federclipelement 519 aufgrund des Eingriffs der Oberfläche 672c auf der Clipbasis 680 axial verschoben wird, und wobei die Anschlagsflächen 688 in anschlagenden Eingriff mit der Sitzoberfläche 674 gebracht werden, um im wesentlichen den Clip 519 daran zu hindern, während der Kappendrehung zu ihrer arretierten Position aus versehen durch die Öffnungen 670, 672 herausgezogen zu werden. Die Schafte 680a, 680b des Clips 519 beinhalten weiter einen Zwischennockenabschnitt mit einer mittigen, doppelrampigen Nockenfläche 800. Wenn er anfänglich für die Implantation vorbereitet wird, hält der Clip 519 die Kappe 518 und den Sattel 520 in einer kompakten zusammengebauten Anordnung, wobei die Clipbasis 680 in anschlagenden Eingriff mit der Schulterfläche 672c der Sattelöffnung gezogen wird, so dass der Sattel 520 gegen die Kappe 518 oder eng benachbart dazu anliegt, wie in 41 und 42 gezeigt. In der kompakten Anordnung ist die doppelrampige Oberfläche 800 innerhalb der Kappenöffnung 670 platziert, um die Kappe 518 gegen den Sattel 520 zu halten. Die Anschlagsflächen 688 an den Enden 681a, 681b der Schäfte 680a, 680b ermöglichen es der Kappe 518, in dem Fall in einer Anordnung mit dem Sattel 520 zu verbleiben, wenn die Kappe 518 und der Sattel 520 vom Joch 512 entfernt werden, wie z.B. wenn ein Chirurg das Fixierungssystem 500 von der Wirbelsäule eines Patienten entfernt.
Insbesondere beinhalten die Rampennockenflächen 800 einen unteren Nockenflächenabschnitt 802 und einen oberen Nockenflächenabschnitt 804, die sich an einer gemeinsamen seitlichen Außenkante 806 treffen. Unter Bezug auf 37 kann man sehen, dass die äußere Zwischennockenflächenkante 806 ungefähr genauso bemessen ist, wie der Abstand über die distale obere Zinkenkante bei 684a. Wie gezeigt, ist die Nockenfläche 802 von der Achse 683 weggeneigt, während sie sich nach oben zur Kante 806 erstreckt, während die Nockenfläche 804 zur Achse 683 hingeneigt ist, wenn sie sich von der Kante 806 nach oben erstreckt. Daher kann während des Zusammenbaus die obere Nockenfläche 804 beim Verschieben der Zinken 680a und 680b zueinander helfen, so dass sie durch die Kappen- und Sattelöffnungen 670 und 672 hindurchpassen. Wenn die Kappe 518 gedreht wird, um den Sattel 520 am Stab 16 zu lösen, erlaubt die obere Nockenfläche 804 auf ähnliche Weise, dass der Sattel 520 zusammen mit dem Clipelement 519 axial nach oben zurückgezogen wird.
Wenn die Kappe 518 und der Sattel 520 wie in 42 gezeigt zusammengebaut sind, werden die Kanten 806 im oberen Abschnitt 670b der Sattelöffnung angeordnet sein, so dass die untere Rampenfläche 802 reibend auf die Oberflächen um den sich öffnenden unteren Abschnitt 670a drücken, um die obere Oberfläche 702 des Sattels gegen die Bodenfläche 704 der Kappe oder in die Nähe davon zu halten. Zusätzlich erlaubt es die rampenförmige oder geneigte Orientierung der Nockenfläche 802, dass der Sattel 520 nach unten oder von dem axialen stationären Drehkappenelement 518 weggetrieben wird. Das Drehen des Kappenelements 518 zu seiner arretierten Position verursacht, dass die Nockenoberflächen 802 nockenartig gegen die Oberflächen um den sich öffnenden Abschnitt 670a herum drücken, wobei die elastischen Zinken 680a und 680b zueinander gedrängt werden, um es dem Zinken mit den Kanten 806 zu erlauben, durch den sich öffnenden Abschnitt 670a hindurchzupassen. Jedoch ist der axiale Abstand zwischen den Kanten 806 der Nockenoberfläche und den Anschlagflächen 688 größer als die axiale Ausdehnung des unteren Öffnungsabschnitts 670a des Sattels, so dass sobald die Kanten 806 den unteren Teil des Öffnungsabschnitts 670a passieren, die Zinken 680a und 680b in der Lage sein werden, elastisch zu ihrer unverformten Gestaltung zurückzukehren, so dass die Anschlagflächen 688 mit der Sitzoberfläche 674 in der Öffnung 670 in Eingriff sind. Zusätzlich, wenn das Sattelelement 520 axial nach unten verschoben wird, werden die Kanten 806 der Nockenoberfläche aus den Öffnungen 670 und 672 hervorstehen, wie in 44 gezeigt.
Wie aus den 38-40 ersichtlich ist, weist der Sattel 520 Nuten 701 entlang seiner Seiten 710 auf. Wie oben erwähnt, wenn der Sattel 520 in das Joch 512 eingesetzt wird, wie in 29 gezeigt, nehmen die Nuten 701 die Noppenführungen oder Arretierungen 643 des Jochs 512 auf, welche die richtige Positionierung und das Einsetzen des Sattels 520 innerhalb des Jochs 512 lenken, wobei die Jochseiten 710 entlang des Inneren der Jochseitenwandabschnitte 604 und 606 geführt werden. Der Sattel 520 weist weiter abgeschrägte Enden 703 auf, wie aus
38 ersichtlich ist, welche dabei helfen, den Sattel 520 in und aus dem Joch 512 zu bewegen.
Zusätzlich ist die Bodenfläche 700 des Sattels 520 konkav, um mit dem Stab 16 auf eine komplementäre Weise einzugreifen. Der Sattel 520 beinhaltet auch eine ausgeprägt profilierte obere Oberfläche 702, die so gestaltet ist, um mit einer ausgeprägt profilierten Bodenfläche 704 der Kappe 518 zusammenzuwirken, um die Bodenfläche 700 des Sattels 520 nockendruckartig in einen arretierenden Eingriff mit dem Stab 16 zu schieben. Insbesondere weist die obere Oberfläche 702 des Sattels 520 einen allgemein horizontalen und im wesentlichen flachen Abschnitt 706 auf, der sich der Länge nach zu jedem Jochseitenwandabschnitt 604 und 606 in einer Richtung erstreckt, die allgemein senkrecht zur Richtung der Achse 524 des Stabs 16 ist. In dieser Hinsicht zeigt der Sattel 520 eine längliche Nockenfläche 702, die um 90 Grad zu der länglichen Nockenfläche orientiert ist, welche von der Oberfläche des Stabs wie z.B. in dem zuvor beschriebenen System 10 gezeigt wird.
Wenn der Sattel 520 in der arretierten Position mit der Kappe 518 eingesetzt wird, wie in der 44 gezeigt, wird eine Kraft zwischen der Kappe und dem Sattel 520 allgemein durch die unteren Nockenflächenabschnitte 820 übertragen, die allgemein an seitlichen Positionen 709 der oberen Satteloberfläche 702 positioniert sind. Die Positionierung des Sattels 520 transversal zu einem in der Bodenfläche 700 aufgenommenen Stab erlaubt es dem Sattel 520, lokal die Kräfte zu verteilen, die durch seine seitlichen Abschnitte auf eine Kontaktoberfläche in einem lokalen Bereich des Stabs 16 aufgeteilt sind. Wäre der Sattel 520 im Gegensatz dazu entlang der Längsachse 16a des Stabs 16 orientiert, oder um 90 Grad von der gezeigten Anordnung verschoben, würde der Sattel 520, der durch seine Seitenenden 709 Kraft aufwendet, die Kräfte durch ein Paar von lokalen Bereichen übertragen, die entlang des oberen Teils der Oberfläche des dazu passenden Stabs 16 angeordnet sind. Solch eine Anordnung kann am Stab 16 Reibverschleiß oder Beschädigung und Abnutzung verursachen, was zu einem Versagen des Stabs oder zum Abscheren des Stabs und der Sattelfragmente führen kann. Des weiteren kann eine solche Anordnung einer Länge des Stabs 16 eine Steifheit verleihen, die für die Leistung des Systems unerwünscht ist, wenn der Patient sich bewegen darf, was eine Belastung auf das System legt.
Die obere Oberfläche 702 beinhaltet auch zwei im wesentlichen flache Seitennockenflächen 708, die den flachen Abschnitt 706 flankieren und treffen. Jede der Nockenflächen 708 ist vom flachen Abschnitt 706 nach unten zu den unteren Seiten 710 des Sattels 520 geneigt. Die Kante 712 zwischen den Nockenflächen 708 zu den unteren Seiten 710 ist leicht abgerundet, um es der Kappe 518 zu erlauben, leicht gegen die Kante 712 zu drücken. Dementsprechend erstreckt sich die facettierte Nockenfläche 702 um eine Achse, die allgemein senkrecht zur Stabachse 16a ist.
Obwohl die obere Oberfläche 702 alternativ bogenförmig nach oben geneigt sein könnte, um die untere Nockenfläche 704 der Kappe 518 aufzunehmen, stellen die flachen Abschnitte 706 eine bevorzugte Verteilung der Belastung während der Nockenwirkung dar. Insbesondere erfordert eine runde oder gebogene Nockenfläche eine wesentliche Menge an Arbeit, die von dem nockenartigen Eingriff im Anfangsabschnitt der gebogenen Nockenfläche verrichtet werden muss, und dann verringert sich jene Mengen an Arbeit, wenn der Nockeneingriff nach oben zur Oberseite der gebogenen Nockenfläche läuft. Im Gegensatz dazu sorgen die allgemein flachen Oberflächen, wie z.B. die flachen Abschnitte 706, dafür, dass die Arbeit gleichmäßiger entlang des flachen Abschnitts 706 verteilt wird, wenn die passende Nockenfläche 704 der Kappe 518 über die flachen Abschnitte 706 gerichtet ist.
Bei Drehung der Kappe 518 relativ zum Sattel 520 drückt die Bodenfläche 704 der Kappe 518 gegen die obere Oberfläche 702 des Sattels 520, so dass die Bodenfläche 704 der Kappe 518 mit der Oberfläche 702 des Sattels 520 in Eingriff kommt, was den Sattel 520 von der Kappe 518 axial wegverschiebt und in einen dichten Eingriff mit der Wirbelsäulenstange 16 bringt. In dieser Hinsicht verschiebt sich die Kappe 518 selbst nicht vertikal entlang und innerhalb des Jochs 512, stattdessen dreht sie sich nur um ihre mittlere vertikale Achse, während die Kappe 518 zum Arretieren des Wirbelsäulenstabes 16 gedreht wird. Wie vorher diskutiert wurde, sind die Längen 690 des Clips 519 zwischen dem Basisabschnitt 680 und den Anschlagflächen 688 spezifisch so konzipiert, dass sie diesen Verschiebungsvorgang zwischen der Kappe 518 und dem Sattel 520 erlauben.
Wie in 34 gezeigt, ist die Bodenfläche 704 der Kappe 518 eine programmierte Nockenfläche auf dieselbe Weise wie das oben diskutierte und in 8 und 10 gezeigte Haltenockenelement 18, obwohl sie um 90 Grad davon auf der Kappe 518 verschoben ist, so dass in der entsperrten Position der Kappe 518, wie in 34 gezeigt, sich die Kappennockenfläche 704 allgemein um eine zur Stabachse 16a senkrechte Achse erstreckt. Das liegt daran, dass die Nockenfläche 702 des Sattels 520 um 90 Grad von jener der Staboberfläche gedreht ist, wie zuvor erwähnt wurde, so dass die entsprechenden Nockenflächenabschnitte der Kappennockenfläche 704 ebenso um 90 Grad von ihrer Position auf dem zuvor beschriebenen Haltenockenelement 18 verschoben sind, wie am besten aus der 34 ersichtlich ist. Das erlaubt es zudem den Nockenoberflächen 702 und 704, in einer engen Passbeziehung zu sitzen, bevor die Kappe 518 zu ihrer arretierten Position gedreht wird, so dass die Kappe 518 und der Sattel 520 im Joch 512 ein niedriges Profil aufweisen, wobei die Seitenabschnitte der Kappe 518 sich nach unten um den Sattel 520 erstrecken, wie aus der 20 ersichtlich ist. Dementsprechend wird das Drehen des Kappenelements 518 zu seiner arretierten Position hin eine Nockenwirkung auf der facettierten Nockenfläche 702 des Sattels 520 erzeugen, auf ziemlich dieselbe Weise wie es das Nockenelement 18 auf dem Stab 16 macht, wie zuvor diskutiert. Zusätzlich beinhaltet die Bodenfläche 704 zusätzliche weggeschnittene Vertiefungen 720, die in 41 gezeigt sind. Die Vertiefungen 720 sind an einem inneren Abschnitt der Rampenflächen 108, 110 platziert und dienen dazu, die Abnutzung und Verformung der Rampenflächen 108 und 110 zu verringern, wenn sie entlang der Sattelnockenfläche 702 gedreht werden. Im Unterschied zum oben diskutierten Haltenockenelement 18 beinhaltet die Kappennockenfläche 704 einen flachen mittleren Abschnitt 704a, auf dem die obere Oberfläche 706 liegt, wenn der Sattel 520 und die Kappe 518 sich in der kompakten Anordnung der 42 befinden.
Unter Bezug auf 35 beinhaltet die Kappe 518 weiter einen Sockel 740 zur Aufnahme eines Treibers oder eines Abschnitts einer Stabeinführvorrichtung. Die Kappe 518 weist eine obere Oberfläche 742, eine Mittelachse der Drehung 744 und eine mittige sich seitlich erstreckende Achse 746 auf. Die mittige Achse der Drehung 744 und die mittlere vertikale Achse 21 des Jochs 512 sind im allgemeinen miteinander ausgerichtet und fallen zusammen (siehe 41 und 19). Die seitliche Achse 746 ist entlang der Mittelpunkte 748 jedes Flansches 656 gezogen, die die Drehachse 744 in der Mitte des Sockels 740 schneidet. Der Sockel 740 in der vorliegenden Form weist eine Vielzahl von Nocken 752 auf, welche ein Paar von Nocken 754 beinhaltet, die größer als die anderen Nocken 752 sind, so dass die Nocken 752 allgemein asymmetrisch um den Sockel 740 liegen. Zusätzlich liegen die größeren Nocken 754 einander diametral gegenüber und sind entlang einer Achse 756 orientiert, die senkrecht zur Achse der Drehung 744 steht und von der mittleren Seitenachse 746 winkelverschoben ist, bevorzugt um ungefähr 10 Grad. Die Geometrie der Nocken 752 und 754 stellt einem von dem Empfänger 740 aufgenommenen Treiber oder einer Stabeinführvorrichtung nur zwei separate Passpositionen zur Verfügung, und die versetzte Achse 756 der Nocken 754 gibt einem Chirurgen einen Hinweis auf die Position der Kappe 518 in Bezug zum Treiber oder zur Stabeinführvorrichtung. Man sollte anmerken, dass die Nocken 752, 754 in einer Vielzahl von Orientierungen angeordnet und platziert sein könnten, vorausgesetzt, dass die Kappe 518 und das Instrument bevorzugt eine relative Orientierung dazwischen zum Zusammenpassen aufweisen. Obwohl die bevorzugte Ausführungsform die Nocken 752 und 754 beinhaltet, können andere Geometrien eingesetzt werden. Die Nocken 752 und 754 ermöglichen es jedoch, dass ein größeres Drehmoment zwischen der Kappe 518 und dem Treiber verwendet wird, als bei anderen bekannten Geometrien der Fall ist.
In anderen Formen der oben beschriebenen Systeme 10 und 500 kann das Knochenverankerungselement in einer Vielzahl von Variationen vorgesehen werden. Zum Beispiel kann eine feste Schraube mit dem System eingesetzt werden, entweder als einstückige Komponente mit dem Koppelungselement oder als eine im Koppelungselement aufgenommene Komponente, wie beschrieben wurde. Auf dieselbe Weise kann mit den Koppelungselementen ein Haken eingesetzt werden.
Während besondere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulicht und beschrieben worden sind, ist es verständlich, dass dem Fachmann verschiedene Änderungen und Abwandlungen in den Sinn kommen werden, und es ist beabsichtigt, in den beigefügten Ansprüchen alle diese Änderungen und Abwandlungen abzudecken, die unter den wahren Geist und in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallen.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Wirbelsäulen-Fixierungssystem wird bereitgestellt, das in einer Form ein Koppelungselement beinhaltet, welches ein Haltenockenelement aufweist, das gegen Verschiebung darauf gesichert ist, wenn es gedreht wird, wobei das Drehen des Haltenockenelements ein längliches Element wie z.B. einen Wirbelsäulenstab dazu veranlasst, im Koppelungselement nach unten gedrückt zu werden, um den Stab darin zu fixieren. In einer anderen Ausführungsform ist der Stab gegen einen Niederprofileinsatz fixiert, der in einer Vertiefung sitzt, die in dem Kopf eines Verankerungselements gebildet ist, welches aus dem Koppelungselement hervorsteht. Der Einsatz weist eine obere Oberfläche auf, gegen welche der Stab fixiert ist und die in einer Form flach ist, um einen Linienkontakt mit dem Stab bereitzustellen, um so Schaden daran zu minimieren. In einer anderen Form drückt das Haltenockenelement und treibt es im Koppelungselement nach unten, um den Stab darin zu fixieren.

Claims

Wirbelsäulen-Fixierungssystem, umfassend: ein Knochenverankerungselement, um an einem Wirbelknochen der Wirbelsäule befestigt zu werden, welches an einem Ende davon einen vergrößerten Kopf aufweist; ein längliches Element, um sich allgemein entlang der Wirbelsäule zu erstrecken; eine Koppelungsvorrichtung zum Befestigen des länglichen Elements in Bezug auf das Knochenverankerungselement; einen Sitz der Koppelungsvorrichtung mit einer Bohrung, um welche sich der Sitz erstreckt und die so bemessen ist, um es dem Verankerungselement zu erlauben, sich in einer Vielzahl von Orientierungen durch die Bohrung zu erstrecken, wobei der Kopf mit dem Sitz in Eingriff steht; und ein Haltenockenelement der Koppelungsvorrichtung mit einer Nockenfläche, die zusammenwirkt, um das längliche Element nach unten zu drücken, wobei das Haltenockenelement während des Drehens gegen Verschiebung gesichert ist, um den Kopf des Verankerungselements gegen den Sitz zu klemmen und so das Verankerungselement in einer der Orientierungen zu befestigen, wobei das längliche Element zwischen dem Haltenockenelement und dem Kopf des Verankerungselements befestigt ist.
Wirbelsäulen-Fixierungssystem nach Anspruch 1, wobei die Koppelungsvorrichtung ein Koppelungselement beinhaltet, das eine innere untere Oberfläche aufweist, auf welcher der Sitz gebildet ist, und eine sich nach oben erstreckende innere Oberfläche aufweist, wobei das Haltenockenelement gegen Verschiebung entlang der sich nach oben erstreckenden Oberfläche gesichert ist, um die Länge davon auf einem Minimum zu halten.
Wirbelsäulen-Fixierungssystem nach Anspruch 1, wobei das Haltenockenelement gegen das längliche Element drückt und die Koppelungsvorrichtung Wände beinhaltet, die sich von dem Sitz um einen vorbestimmten Abstand nach oben erstrecken, wobei der nockenartige Eingriff zwischen dem Haltenockenelement und dem länglichen Element es erlaubt, dass der vorbestimmte Abstand minimiert wird, um die Koppelungsvorrichtung mit einem niedrigen Profil zu versehen.
Wirbelsäulen-Fixierungssystem nach Anspruch 1, wobei das Haltenockenelement einen allgemein ringförmigen Körper aufweist und die Koppelungsvorrichtung ein Niederprofil-Koppelungselement umfasst, das eine innere untere Fläche aufweist, auf welchem der Sitz gebildet ist, und eine sich nach oben erstreckende ringförmige Seitenfläche aufweist, die um den ringförmigen Körper des Haltenockenelements herum passt, wobei der ringförmige Körper und die ringförmige Seitenfläche frei von Gewinde sind, um die Größe des Koppelungselements zu minimieren.
Wirbelsäulen-Fixierungssystem nach Anspruch 1, wobei die Nockenfläche eine vorbestimmte Gestaltung aufweist, so dass das Haltenockenelement um ungefähr 100 Grad zwischen seiner arretierten und der entsperrten Position gedreht wird.
Wirbelsäulen-Fixierungssystem nach Anspruch 1, wobei das längliche Element ein Wirbelsäulenstab ist, der eine konvex gekrümmte Oberfläche aufweist, und die Nockenfläche des Haltenockenelements eine Bodenfläche davon ist, die direkt mit der Staboberfläche in Eingriff steht, und einen konkaven Oberflächenabschnitt, der im wesentlichen zur Staboberfläche in der entsperrten Position passt, und Rampenoberflächenabschnitte auf jeder Seite des konkaven Oberflächenabschnitts beinhaltet, die gegen die Staboberfläche andrücken, wenn das Haltenockenelement von einer entsperrten Position zu einer arretierten Position davon gedreht wird.
Wirbelsäulen-Fixierungssystem nach Anspruch 1, wobei das längliche Element ein Wirbelsäulenstab ist, der eine konvex gekrümmte Oberfläche aufweist, und die Nockenfläche des Haltenockenelements eine Bodenfläche davon ist, die einen konkaven Oberflächenabschnitt und Rampenflächenabschnitte auf beiden Seiten des konkaven Oberflächenabschnitts beinhaltet, und wobei ein Sattelelement der Koppelungsvorrichtung eine obere Nockenfläche und eine untere konkave Fläche beinhaltet, wobei die obere Nockenfläche so gestaltet ist, dass sie mit den Nockenflächenabschnitten des Nockenelements zusammenwirken, um die untere konkave Fläche in eng passendem Eingriff auf der Staboberfläche zu treiben.
Wirbelsäulen-Fixierungssystem nach Anspruch 1, wobei die Koppelungsvorrichtung gegenüberliegende Seitenwände beinhaltet, die sich von dem Sitz nach oben erstrecken, wobei das längliche Element sich über die Koppelungsvorrichtung zwischen den Seitenwänden erstreckt, das Haltenockenelement ein Paar von lippenartigen radialen Flanschen aufweist und die Seitenwände jeweils eine Vertiefung beinhalten, die so gestaltet ist, dass sie einen entsprechenden der Flansche darin aufnimmt, um die Wände davon abzuhalten, sich voneinander weg aufzuweiten, wenn das Haltenockenelement gedreht wird, um das längliche Element nach unten zu drücken.
Wirbelsäulen-Fixierungssystem nach Anspruch 1, wobei die Koppelungsvorrichtung ein allgemein jochförmiges Koppelungselement beinhaltet, das voneinander beabstandete, gegenüberliegende Seitenwände und dazwischen gegenüberliegende Schlitzöffnungen aufweist, durch welche sich das längliche Element erstreckt.
Wirbelsäulen-Fixierungssystem nach Anspruch 1, wobei die Koppelungsvorrichtung ein Koppelungselement beinhaltet, das so gestaltet ist, dass es dem länglichen Element erlaubt, in Bezug auf das Knochenverankerungselement sicher befestigt zu werden, der Kopf des Knochenverankerungselements eine Vertiefung beinhaltet, und ein kleiner Einsatz in der Vertiefung aufgenommen ist und eine im wesentlichen flache obere Oberfläche zum Eingreifen mit dem länglichen Element aufweist, wobei der Einsatz so bemessen ist, dass die obere Oberfläche nur geringfügig hinter dem Kopf des Verankerungselements angeordnet ist, wobei der Einsatz in der Vertiefung selbst einstellbar ist, um die obere Oberfläche zu der Position des länglichen Elements hin zu orientieren, um einen maximalen Kontakt dazwischen aufrecht zu erhalten.
Wirbelsäulen-Fixierungssystem nach Anspruch 1, wobei die Koppelungsvorrichtung ein Sattelelement beinhaltet, das eine Nockenfläche zum Zusammenwirken mit der Nockenfläche des Haltenockenelements und eine Eingriffsfläche mit dem länglichen Element aufweist, die dicht gegen das längliche Element gedrückt ist, wenn das Haltenockenelement in eine arretierte Position gedreht wird.
Wirbelsäulen-Fixierungssystem nach Anspruch 1, wobei die Koppelungsvorrichtung ein Klemmelement beinhaltet, das Haltenockenelement gegen das Klemmelement drückt und die Koppelungsvorrichtung Wände beinhaltet, die sich von dem Sitz um einen vorbestimmten Abstand nach oben erstrecken, wobei der nockenartige Eingriff zwischen dem Haltenockenelement und dem Klemmelement es erlaubt, dass der Abstand minimiert wird, um die Koppelungsvorrichtung mit einem niedrigen Profil zu versehen.
Wirbelsäulen-Fixierungssystem zum Befestigen eines Wirbelsäulenstabes in einer erwünschten Position relativ zu einer Wirbelsäule eines Patienten, wobei das Wirbelsäulebefestigungssystem umfasst: ein Knochenverankerungselement, um an einem Wirbelknochen der Wirbelsäule sicher befestigt zu werden; ein Kopf an dem proximalen Ende des Verankerungselements mit einer oberen vertieften Oberfläche und einer unteren leicht bogenförmigen äußeren Oberfläche; ein Koppelungselement zur Aufnahme des Wirbelsäulenstabs und beinhaltend eine interne Sitzoberfläche und eine mittige Bohrung, die bemessen ist, um es den Verankerungselement zu erlauben, sich in einer Vielzahl von verschiedenen Orientierungen dadurch zu erstrecken, wobei die gebogene äußere Oberfläche des Kopfes auf die innere Sitzoberfläche des Koppelungselements drückt, um es dem Kopf des Verankerungselements zu erlauben, darauf verschoben zu werden; ein Niederprofileinsatz mit einer im wesentlichen flachen oberen Oberfläche zum Eingriff mit dem Wirbelsäulenstab und mit einer gebogenen unteren Oberfläche zum einstellbaren Drücken gegen die vertiefte Oberfläche des Kopfes des Verankerungselements, wobei der Einsatz so bemessen ist, dass die obere Oberfläche davon nur geringfügig über den Kopf des Verankerungselements hinaus vorsteht, um das Profil des Einsatzes auf einem Minimum zu halten; und ein Klemmelement, das den Stab gegen die flache Einsatzoberfläche klemmt, um den Kopf des Verankerungselements gegen die Sitzoberfläche zu fixieren, wobei das Verankerungselement in einer der verschiedenen Orientierungen davon ist.
Wirbelsäulen-Fixierungssystem nach Anspruch 13, wobei der Kopf des Verankerungselements eine Aufnahme beinhaltet, um den Einsatz in der Vertiefung des Kopfes zu halten.
Wirbelsäulen-Fixierungssystem nach Anspruch 14, wobei das Verankerungselement eine Knochenschraube umfasst, die einen von dem Kopf herabhängenden, mit Gewinde versehenen Schaft aufweist, und der vertiefte Kopf der Schraube eine außenringförmige Wand aufweist, die eine obere Oberfläche beinhaltet, welche Antriebsoberflächen zum treibenden Eingriff mit einem Werkzeug aufweist, das die Schraube dreht, wobei der Einsatz in deren Vertiefung ist, um den Schaft in den Wirbelknochen einzuschrauben.
Wirbelsäulen-Fixierungssystem nach Anspruch 13, wobei die obere Oberfläche des Einsatzes enger ist als die untere Oberfläche des Einsatzes, und der Einsatz eine Schulter zwischen seinen oberen und unteren Oberflächen beinhaltet, und aufgesteckte Abschnitte des Kopfes des Verankerungselements, die im Eingriff mit der Einsatzschulter befestigt sind, um den Einsatz in der Kopfvertiefung zu halten, und die von der Schulter beabstandet sind, um die Drehung des Einsatzes in der Kopfvertiefung zu erlauben.
Wirbelsäulen-Fixierungssystem nach Anspruch 13, wobei der Einsatz einen vergrößerten unteren Abschnitt beinhaltet, der die untere gebogene Oberfläche darauf aufweist, und einen mittleren Vorsprung beinhaltet, der sich von dem unteren Abschnitt nach oben erstreckt und die flache obere Oberfläche darauf aufweist.
Wirbelsäulen-Fixierungssystem nach Anspruch 13, wobei das Koppelungselement gegenüberliegende Schlitze aufweist, die so dimensioniert sind, dass sie es dem Wirbelsäulenstab erlauben, sich durch sie hindurch zu erstrecken, wobei der Einsatz mittels des Gleitens der gebogenen unteren Oberfläche des Einsatzes auf der oberen vertieften Oberfläche des Kopfes des Verankerungselements eingestellt wird, um die obere flache Oberfläche des Einsatzes in maximalem Kontakt mit dem Stab in jeder der Orientierungen des Verankerungselements zu halten.
Wirbelsäulenbefestigungssystem nach Anspruch 13, wobei das Klemmelement ein Haltenockenelement umfasst, welches eine Nockenfläche darauf aufweist, die direkt gegen den Stab drückt, wenn das Haltenockenelement gedreht wird, um den Stab dicht gegen den Einsatz zu drücken.
Wirbelsäulen-Fixierungssystem nach Anspruch 13, wobei das Klemmelement ein Sattelelement mit einer oberen Nockenoberfläche umfasst, und ein Haltenockenelement, das axial einstellbar mit dem Sattelelement verbunden ist und eine untere Nockenfläche aufweist, die mit der oberen Nockenfläche des Sattels zusammenwirkt, so dass die Drehung des Haltenockenelements zu seiner arretierten Position hin das Sattelelement axial zum Stab hin treibt, wobei das Haltenockenelement axial festgelegt bleibt.
Wirbelsäulen-Fixierungssystem, umfassend: ein Knochenverankerungselement; einen Wirbelsäulenstab mit einer gebogenen äußeren Oberfläche; eine Koppelungsvorrichtung zum Befestigen des Wirbelsäulenstabs relativ zum Knochenverankerungselement; ein Haltenockenelement; gegenüberliegende seitlich beabstandete Öffnungen der Koppelungsvorrichtung, durch welche sich der Wirbelsäulenstab erstreckt, wobei das Knochenverankerungselement sich transversal zum Stab erstreckt; und eine untere Nockenfläche des Haltenockenelements, die mit der gebogenen Oberfläche des Stabs zusammenwirkt, so dass die Drehung des Haltenockenelements den Stab dazu veranlasst, zum Knochenverankerungselement nach unten gedrückt zu werden, um relativ dazu in Position fixiert zu werden.
Wirbelsäulen-Fixierungssystem nach Anspruch 21, wobei das Knochenverankerungselement und die Koppelungsvorrichtung separate Komponenten sind.
Wirbelsäulen-Fixierungssystem nach Anspruch 21, wobei das Knochenverankerungselement einen vergrößerten Kopf und einen davon herabhängenden Schaft beinhaltet, und die Koppelungsvorrichtung ein einstückiges Koppelungselement beinhaltet, das eine innere untere Sitzoberfläche, auf welcher der Kopf verschoben werden kann, und gegenüberliegende ganzheitliche Seitenwandabschnitte aufweist, die sich von beiden Seiten der Sitzoberfläche nach oben erstrecken, wobei sich die Bohrung mittig durch die Sitzoberfläche erstreckt und so bemessen ist, dass sie den Schaft des Knochenverankerungselements aufnimmt, der sich dadurch in einer Vielzahl von Orientierungen erstreckt, wobei das Drehen des Haltenockenelements den Kopf veranlasst, gegen den Sitz geklemmt zu werden, um den Schaft in einer der Orientierungen davon zu fixieren.
Wirbelsäulenbefestigungssystem nach Anspruch 21, weiter einen Niederprofil-Amboss beinhaltend, wobei das Knochenverankerungselement einen Kopf mit einer darin ausgebildeten Vertiefung beinhaltet, und die Vertiefung den Niederprofil-Amboss darin aufnimmt.
Wirbelsäulenbefestigungssystem nach Anspruch 24, wobei der Niederprofil-Amboss eine obere Oberfläche zum Eingreifen mit der äußeren Oberfläche des Wirbelsäulenstabs aufweist, und der Amboss innerhalb der Vertiefung verschiebbar ist, um die obere Oberfläche des Ambosses gegen die äußere Oberfläche des Wirbelsäulenstabs zu orientieren.
Wirbelsäulen-Fixierungssystem nach Anspruch 24, wobei der Amboss aus einer Kugel hergestellt ist, um so einen kugelförmigen Abschnitt aufzuweisen, der in der Vertiefung aufgenommen und dagegen verschiebbar ist und um eine obere Oberfläche aufzuweisen, die weniger als einen ganzen Radius von der Mitte der Drehung des Ambosses entfernt positioniert ist.
Wirbelsäulen-Fixierungssystem nach Anspruch 21, wobei das Knochenverankerungselement ein Haken ist.
Wirbelsäulen-Fixierungselement nach Anspruch 21, wobei das Knochenverankerungselement in einer einzigen Orientierung in Bezug auf die Koppelungsvorrichtung fixiert ist.
Wirbelsäulen-Fixierungssystem nach Anspruch 28, wobei das Knochenverankerungselement einstückig mit der Koppelungsvorrichtung ausgeführt ist.
Wirbelsäulen-Fixierungssystem zum Fixieren eines länglichen Elements in einer erwünschten Position relativ zur Wirbelsäule eines Patienten, wobei das Wirbelsäulen-Fixierungssystem umfasst: ein Knochenverankerungselement, um an einem Wirbelknochen der Wirbelsäule sicher befestigt zu werden; ein Koppelungselement mit einer Achse und einem Innenraum zur Aufnahme des Wirbelsäulenstabs, der sich dadurch in einer Richtung transversal zur Achse des Koppelungselements erstreckt; ein Kappenelement, um um die Achse des Koppelungselements in eine arretierte Position davon gedreht zu werden und das längliche Element in dem Koppelungselement zu arretieren; ein Sattelelement, das zwischen dem Kappenelement und dem länglichen Element angeordnet ist, um dicht gegen das längliche Element in Eingriff gebracht zu werden, wobei das Kappenelement im arretierten Zustand ist; ein von dem Kappenelement und dem Sattelelement separates Verbindungselement, um das Kappenelement und das Sattelelement zusammengebaut zu halten und es dem Sattelelement zu ermöglichen, axial entlang der Achse des Koppelungselements verschoben zu werden, wenn das Kappenelement gedreht wird; und Nockenflächen zwischen dem Kappenelement und dem Sattelelement, die so gestaltet sind, dass das Drehen des Kappenelements zur arretierten Position hin das Sattelelement veranlasst, axial zum länglichen Element hin getrieben zu werden, ohne eine axiale Bewegung des Kappenelements zu erfordern.
Wirbelsäulen-Fixierungssystem nach Anspruch 30, wobei das Verbindungselement ein Federclipelement umfasst.
Wirbelsäulen-Fixierungssystem nach Anspruch 30, wobei das Kappenelement eine mittige Öffnung beinhaltet, und der Verbinder flexible beabstandete Zinken beinhaltet, die sich elastisch zueinander hin verformen, wenn die Zinken in die mittige Öffnung des Kappenelements eingesetzt werden, um den Zusammenbau der Kappe und des Sattelelements zusammen zu erlauben.
Wirbelsäulen-Fixierungssystem nach Anspruch 30, wobei das Verbindungselement einen axial mittleren Nockenabschnitt beinhaltet, der durch Reibung das Kappenelement und das Sattelelement dicht nebeneinander hält und es dem Sattelelement erlaubt, axial relativ zum Kappenelement verschoben zu werden, wenn das Kappenelement gedreht wird.
Wirbelsäulen-Fixierungssystem nach Anspruch 30, wobei das Koppelungselement ein Paar von beabstandeten Seitenwänden umfasst, die innere Vertiefungen darin aufweisen, und das Kappenelement radiale Flansche beinhaltet, um in den Vertiefungen aufgenommen zu werden und das Kappenelement axial fixiert zu halten, wenn das Kappenelement zur arretierten Position davon gedreht wird.
Wirbelsäulen-Fixierungssystem nach Anspruch 30, wobei die Kappenoberflächen eine Bodenfläche auf dem Kappenelement und eine obere Oberfläche auf dem Sattelelement umfassen.
Wirbelsäulen-Fixierungssystem nach Anspruch 35, wobei die obere Oberfläche des Sattelelements eine längliche Gestalt aufweist, die sich innerhalb des Innenraums des Koppelungselements erstreckt.
Wirbelsäulen-Fixierungssystem nach Anspruch 30, wobei das Koppelungselement und das Kappenelement dazwischen liegende Arretierungen aufweisen, um einen taktilen Hinweis der verschiedenen Drehpositionen des Kappenelements während seiner Drehung zu geben.