用于数字固定螺钉的天线布局

本申请要求于2018年7月19日提交的题为“用于脊柱植入物的载荷感测组件(LOADSENSING ASSEMBLY FOR A SPINAL IMPLANT)”的美国非临时专利申请序列第U.S.16/039,592号的权益，所述美国非临时专利申请的全部内容以引用方式并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及用于植入物装置的载荷感测组件，并且更具体地涉及用于治疗各种脊柱病症的植入物装置的载荷感测组件。

背景技术

脊柱病症(诸如椎间盘退变性疾病、椎间盘突出、脊柱侧凸或其他弯曲异常以及骨折)的治疗通常需要手术治疗。例如，脊柱融合术可以用于限制脊椎构件之间的运动。作为另一个示例，植入物可以用于维持脊椎构件之间的运动。

手术治疗通常涉及使用纵向构件，诸如脊柱杆。纵向构件可以附接到两个或更多个脊椎构件的外部，以帮助治疗脊柱病症。纵向构件可以提供稳定的、刚性的柱，所述柱有助于骨融合，并且可以重定向远离受损或缺陷区域的更宽区域的应力。而且，刚性纵向构件可以有助于脊柱对准。

螺钉组件可以用于将纵向构件连接到脊椎构件。螺钉组件可以包括椎弓根螺钉、钩或其他连接器和/或固定螺钉以及其他部件。椎弓根螺钉可以被放置在被融合的脊椎构件中、上方和/或下方，并且纵向构件可以用于连接抑制或控制移动的椎弓根螺钉。固定螺钉可以用于固定纵向构件和椎弓根螺钉、钩或其他连接器的连接。然而，在植入期间和之后监测纵向构件和椎弓根螺钉或其他连接器之间的连接力和连接的持续完整性可能是有挑战性的。另外，难以监测在固定螺钉与纵向构件之间维持适当的或可接受的或任何力。

发明内容

在实施例中，一种用于脊柱植入物的载荷感测组件包括固定螺钉，所述固定螺钉具有中心开口，所述中心开口从所述固定螺钉的第一端朝向所述固定螺钉的第二端延伸。所述固定螺钉的所述第二端被配置为与锚固构件接合。所述载荷感测组件包括：天线；集成电路，所述集成电路与所述天线进行通信，其中所述集成电路位于所述固定螺钉的所述中心开口内；以及应变仪，所述应变仪与所述集成电路连接。所述应变仪位于所述固定螺钉的所述中心开口内，接近所述固定螺钉的所述第二端。

在实施例中，所述天线可以包括穿过其中的开口，其中所述天线周向地围绕所述固定螺钉的至少一部分。可替代地，所述天线的至少一部分可以位于所述固定螺钉的所述中心开口中。

所述载荷感测组件可以包括电子部件，所述电子部件具有顶表面、底表面和一个或多个电路。所述集成电路可以位于所述电子部件的顶表面上。所述应变仪可以可操作地连接到所述电子部件的底表面。

在实施例中，所述应变仪可以被配置为当所述固定螺钉与所述锚固构件接合时测量所述固定螺钉与纵向构件之间的力。

所述集成电路可以包括存储器，并且所述集成电路可以被配置为将由所述应变仪取得的一个或多个测量值存储在所述存储器中，并且当读取器接近所述集成电路时将所述一个或多个测量值发送到所述读取器。

在实施例中，所述集成电路可以包括存储器，并且所述集成电路可以被配置为将与所述固定螺钉相关联的唯一标识符存储在所述存储器中，并且当所述读取器接近所述集成电路时将所述唯一标识符发送到所述读取器。

在实施例中，所述载荷感测组件可以包括锚固构件和第二应变仪，所述锚固构件具有被配置为接纳纵向构件的通道，所述第二应变仪位于所述通道中。所述第二应变仪可以被配置为当位于所述通道中时测量所述锚固构件与所述纵向构件之间的力。

在各种实施例中，所述集成电路可以包括射频识别(RFID)芯片或近场通信(NFC)芯片中的一个或多个。

在实施例中，一种用于脊柱植入物的载荷感测组件包括锚固构件，所述锚固构件具有头部和基座。所述头部包括通道和一个或多个头部开口，所述通道被配置为接纳纵向构件，所述一个或多个头部开口从所述头部的外部延伸到所述通道中。所述载荷感测组件包括：天线，所述天线具有穿过其中的开口，其中所述天线周向地围绕所述锚固构件的所述基座的至少一部分；和集成电路，所述集成电路与所述天线进行通信，其中所述集成电路经由所述头部开口中的至少一个定位在所述通道内。所述载荷感测组件包括位于所述通道内的应变仪，其中所述应变仪被配置为当位于所述通道中时测量所述锚固构件与所述纵向构件之间的力。

任选地，所述载荷感测组件可以包括具有一个或多个电路的电子部件。所述集成电路可以连接到所述电子部件。所述应变仪可以经由连接构件可操作地连接到所述电子部件。

在实施例中，所述集成电路可以包括存储器，并且所述集成电路可以被配置为将由所述应变仪取得的一个或多个测量值存储在所述存储器中，并且当读取器接近所述集成电路时将所述一个或多个测量值发送到所述读取器。

在实施例中，所述集成电路可以包括存储器，并且所述集成电路可以被配置为将与所述锚固构件相关联的唯一标识符存储在所述存储器中，并且当所述读取器接近所述集成电路时将所述唯一标识符发送到所述读取器。

一种载荷感测组件还可以包括：固定螺钉，所述固定螺钉具有中心开口，所述中心开口从所述固定螺钉的第一端朝向所述固定螺钉的第二端延伸，其中所述固定螺钉的所述第二端可以被配置为与所述锚固构件接合；以及第二应变仪，所述第二应变仪位于所述固定螺钉的所述中心开口内，接近所述固定螺钉的所述第二端。

在实施例中，所述集成电路可以包括射频识别(RFID)芯片或近场通信(NFC)芯片中的一个或多个。

在实施例中，一种用于脊柱植入物的载荷感测组件包括：天线；电子部件，所述电子部件具有可操作地连接到所述天线的一个或多个电路；集成电路，所述集成电路可操作地连接到所述电子部件的至少一部分；以及应变仪，所述应变仪与所述集成电路进行通信，其中所述应变仪被配置为测量所述植入物与纵向构件之间的力。

所述电子部件可以经由垂直于所述天线延伸的连接构件可操作地连接到所述天线。所述天线可以包括射频识别线圈，并且所述天线可以被配置为周向地围绕固定螺钉或椎弓根螺钉的至少一部分。

在实施例中，所述天线的至少一部分可以位于固定螺钉的中心开口中。

在实施例中，所述集成电路可以包括存储器，并且所述集成电路可以被配置为将由所述应变仪取得的一个或多个测量值存储在所述存储器中，并且当读取器接近所述集成电路时将所述一个或多个测量值发送到所述读取器。

所述集成电路可以包括存储器，并且所述集成电路可以被配置为将与所述植入物相关联的唯一标识符存储在所述存储器中，并且当所述读取器接近所述集成电路时将所述唯一标识符发送到所述读取器。

在实施例中，一种用于脊柱植入物的载荷感测组件可以包括断脱固定螺钉，所述断脱固定螺钉包括断脱头部和孔口，所述断脱头部经由断脱区域联接到调节头部，所述孔口从所述断脱头部的外表面延伸到所述断脱固定螺钉的螺纹部分。在一种或多种情况下，所述载荷感测组件可以包括天线。在一种或多种情况下，所述载荷感测组件可以包括与所述天线进行通信的集成电路。在一种或多种情况下，所述载荷感测组件可以包括与所述集成电路连接的应变仪。在一种或多种情况下，所述集成电路和所述应变仪可以位于所述断脱固定螺钉的所述孔口内。在一种或多种情况下，所述断脱固定螺钉的所述螺纹部分可以被配置为紧固到锚固构件。在一种或多种情况下，所述天线可以在所述断脱固定螺钉的所述孔口内位于调节头部上方。

在实施例中，一种用于脊柱植入物的载荷感测组件可以包括固定螺钉，所述断脱固定螺钉包括调节头部和孔口，所述孔口从所述固定螺钉的外表面延伸到所述固定螺钉的螺纹部分。在一种或多种情况下，所述载荷感测组件可以包括天线。在一种或多种情况下，所述载荷感测组件可以包括与所述天线进行通信的集成电路。在一种或多种情况下，所述载荷感测组件可以包括与所述集成电路连接的应变仪。在一种或多种情况下，所述集成电路和所述应变仪可以位于所述固定螺钉的所述孔口内。在一种或多种情况下，所述固定螺钉的所述螺纹部分可以被配置为紧固到锚固构件。在一种或多种情况下，所述天线可以在所述固定螺钉的所述孔口内位于调节头部上方。

附图说明

图1示出了根据实施例的示例锚固组件和纵向构件。

图2示出了根据实施例的螺钉组件和纵向构件的示例分解图。

图3示出了根据实施例的用于固定螺钉的示例载荷感测组件。

图4A和4B示出了根据实施例的安装到固定螺钉的载荷检测组件。

图5示出了根据实施例的安装到固定螺钉的载荷检测组件的俯视图。

图6示出了根据实施例的示例载荷感测组件。

图7示出了根据实施例的用于锚固构件的载荷感测组件的另一透视图。

图8示出了根据实施例的连接到锚固构件的载荷感测组件。

图9示出了根据实施例的螺钉组件固定螺钉，所述螺钉组件固定螺钉具有载荷感测组件并且连接到锚固构件，所述锚固构件还具有安装到其上的载荷感测组件。

图10示出了根据实施例的图9所示的螺钉组件的侧视图。

图11示出了根据实施例的图9所示的螺钉组件的非透明视图。

图12示出了根据实施例的具有载荷感测组件的示例钩构件。

图13A和13B各自示出了根据实施例的示例固定螺钉。

图14示出了根据实施例的示例锚固构件。

图15A示出了根据实施例的示例断脱固定螺钉的侧视图，所述断脱固定螺钉具有容置在断脱固定螺钉的断脱头部内的天线。图15B示出了根据实施例的图15A中所示的示例固定螺钉的侧视图，其中断脱头部已从断脱固定螺钉中移除。图15C示出了根据实施例的图15A所示的示例固定螺钉的俯视图。

具体实施方式

根据用于治疗肌肉骨骼病症的医疗装置，并且更具体地根据脊椎固定螺钉，对所公开的手术系统和相关使用方法的示例性实施例进行了讨论，所述脊椎固定螺钉包括例如椎弓根螺钉，以及钩、交叉连接器、偏移连接器和相关系统，所述相关系统在各种脊柱手术或其他整形外科手术期间使用并且可以与涉及脊柱治疗的其他装置和器械(诸如杆、线、板、椎间植入物和其他脊柱或整形外科植入物、插入器械、专用器械(诸如例如，用于将这些各种脊柱或其他植入物以各种方向递送到患者体内的脊椎或其他区域的递送装置(包括各种类型的插管)))和/或用于治疗脊柱的一种或多种方法(诸如开放式手术、小切口手术或微创手术)结合使用。可以经修改以包括载荷感测系统的各种实施例的示例性现有技术装置包括例如美国专利6,485,491和8,057,519，其通过引用整体并入本文。

通过参考以下结合附图对实施例的详细描述，可以更容易地理解本公开，附图构成本公开的一部分。应当理解，本申请不限于本文描述和/或展示的特定装置、方法、条件或参数，并且本文使用的术语仅出于通过实例描述特定实施例的目的，而不是为了限制。

在一些实施例中，如说明书中使用并且包含所附权利要求，除非上下文另外明确规定，否则单数形式“一(a、an)”和“所述(the)”包含复数，并且对特定数值的提及包含至少所述特定值。范围在本文中可表达为从“约”或“大约”一个特定值和/或到“约”或“大约”另一个特定值。当表达这类范围时，另一个实施例包含从一个特定值和/或到另一个特定值。类似地，当通过使用先行词“约”将值表达为近似值时，应当理解，特定值形成另一个实施例。还应理解，所有空间参考，例如水平、竖直、顶部、上部、下部、底部、左侧和右侧，仅出于说明目的，并且可在本公开的范围内变化。例如，参考“上部”和“下部”是相对的，并且仅用于上下文中，并且不必为“较高”和“较低”。一般来说，不同方面或部件的类似空间参考指示类似的空间取向和/或定位，即，每个“第一端”均位于装置的同一端上或指向装置的同一端。此外，本文中各种空间术语的使用不应被解释为限制植入物相对于脊柱位置的各种插入技术或方向。

以下讨论包括对椎弓根螺钉系统和相关部件以及根据本公开的原理采用椎弓根螺钉的方法的描述。详细参考本公开的示例性实施例，所述实施例在附图中说明。

本文描述的椎弓根螺钉系统的部件可以由适合于医疗应用的生物可接受材料制成，所述生物可接受材料包括金属、合成聚合物、陶瓷和骨材料和/或其复合材料。例如，椎弓根螺钉系统的部件可以单独地或共同地由诸如以下材料制成：不锈钢合金、商业纯钛、钛合金、5级钛、超弹性钛合金、钴铬合金、不锈钢合金、超弹性金属合金(例如，镍钛诺、超弹性塑料金属，诸如GUM

椎弓根螺钉系统的各种部件可以由材料复合物形成或构造，所述材料复合物包括上述材料，以实现各种期望特性，诸如强度、刚性、弹性、顺应性、生物力学性能、耐久性和射线可透性或成像偏好。本发明的椎弓根螺钉系统的部件单独地或共同地也可以由异质材料制成，所述异质材料诸如上述材料中两种或更多种的组合。椎弓根螺钉系统的部件可以一体形成、整体连接或包括紧固元件和/或器械。椎弓根螺钉系统的部件可以使用各种减材和增材制造技术形成，所述技术包括但不限于机械加工、铣削、挤压、模制、3D打印、烧结、涂覆、气相沉积和激光/光束熔化。此外，椎弓根螺钉系统的各种部件可以用各种添加剂或涂层涂覆或处理以改善生物相容性、骨生长促进或其他特征。就板完全或部分可透过射线的程度而言，它可以进一步在一端或两端、在端部的每个角部上和/或沿着各种位置(包括在组件中心附近)中的植入物的长度包括射线照相标记，例如由金属针制成的标记。

椎弓根螺钉系统可以用于例如与微创手术(包括经皮技术、小切口和开放手术技术)一起采用，以将器械和/或一个或多个脊柱植入物递送和引入患者体内的手术部位处，例如脊柱的一部分处。在一些实施例中，椎弓根螺钉系统可以用于与如本文所述的手术和/或例如椎体次全切术、椎间盘切除术、融合术和/或采用脊柱植入物来恢复脊椎的机械支撑功能的固定治疗一起采用。在一些实施例中，椎弓根螺钉系统可以与手术方法一起采用，所述手术方法包括但不限于：前路腰椎椎体间融合术(ALIF)、直接外侧椎体间融合术(DLIF)、斜外侧腰椎椎间融合术(OLLIF)、斜外侧椎间融合术(OLIF)、各种类型的前路融合手术，以及脊柱的任何部分(例如，骶骨、腰椎、胸椎和颈椎)中的任何融合手术。

图1示出了根据实施例的示例锚固组件和纵向构件。如图1所示，锚固组件包括螺钉20和锚固构件30。螺钉20具有细长形状，其第一端安装在脊椎构件200内，而第二端在脊椎构件200上方向外延伸。锚固构件30被配置为可操作地连接到螺钉20的第二端，并且可移动地连接到螺钉20，以容纳以各种角度定位的纵向构件100。锚固构件30包括通道31，所述通道的尺寸适于接纳纵向构件100。固定螺钉50附接到锚固构件30以将纵向构件100捕获在通道31内。

图2示出了根据实施例的螺钉组件和纵向构件的示例分解图。如图2所示，锚固构件30提供螺钉20与纵向构件100之间的连接。锚固构件30包括面向脊椎构件200的第一端32以及背离脊椎构件的第二端33。腔室位于第一端32与第二端33之间，并且其尺寸适于接纳螺钉20的至少一部分。在各种实施例中，第一端32可以被认为是锚固构件30的基座部分，而第二端33可以被认为是锚固构件的头部。

锚固构件30的第二端33包括通道31，所述通道的尺寸适于接纳纵向构件100。通道31终止于下边缘38处，所述下边缘可以包括弯曲形状以接近纵向构件100。螺纹37可以朝向第二端33定位以与固定螺钉50接合。在如图2所示的一个实施例中，螺纹37面向通道31位于锚固构件30的内部。在另一个实施例中，螺纹37可以位于锚固构件30的外部。锚固构件30的内部可以在第一端32与第二端33之间开口。

在各种实施例中，锚固构件30可以包括垫圈60。垫圈60可以是大致圆柱形的并且可以具有穿过其中的孔66。如图1所示，垫圈60可以位于锚固构件30的第一端32附近。螺钉20可以经由定位穿过垫圈60的孔66而与锚固构件30接合。垫圈60可以包括凹入部分，所述凹入部分可以被配置为在其中容纳纵向构件100中。垫圈60与锚固构件30的结合使用可以有助于使纵向构件在锚固构件内的错位最小化。

在实施例中，固定螺钉50附接到锚固构件30并且将纵向构件100捕获在通道31内。如图2所示，固定螺钉50的尺寸可以适于配合在通道31的内部，并且包括外螺纹51，所述外螺纹接合锚固构件30上的螺纹37。驱动特征52可以位于顶侧以在与锚固构件30的接合期间接纳工具。在一些实施例中，固定螺钉50可以安装在锚固构件30的外部。固定螺钉50包括中心开口，并且其尺寸适于围绕第二端33延伸。固定螺钉50可以是断脱固定螺钉或非断脱固定螺钉。在某些实施例中，固定螺钉50可以包括狭槽53以用于接纳或引导电子连接，如图13A和13B所示。螺纹51位于中心开口的内表面上，以与锚固构件30上的外螺纹37接合。固定螺钉50和锚固构件30可以被构造为使得当与锚固构件30安装在一起时，固定螺钉50的顶侧与第二端33齐平或凹入其中。图13A示出了示例固定螺钉50，所述固定螺钉具有位于固定螺钉的外部的天线300。图13B示出了示例固定螺钉50，所述固定螺钉具有位于固定螺钉的中心开口内部的天线300。

图3示出了根据实施例的用于固定螺钉的示例载荷感测组件。如图3所示，载荷感测组件可以包括天线300，诸如射频识别(RFID)线圈、近场通信(NFC)天线或其他短程通信发射器和/或接收器。载荷感测组件可以包括一个或多个集成电路302，诸如例如RFID芯片302或NFC芯片。载荷感测组件可以包括一个或多个电子部件304和/或应变仪306，诸如例如硅应变仪。应变仪306可以是测量物体上的应变的装置。例如，当固定螺钉与锚固构件接合时，应变仪306可以测量固定螺钉与纵向构件之间的力。应变仪306可以包括测量应变、力、电阻、载荷等的一个或多个传感器或传感器节点。

在实施例中，电子部件304中的一个或多个可以包括柔性电子部件，诸如例如柔性电路或一个或多个电路。天线300可以经由连接构件308可操作地连接到电子部件304。例如，如图3所示，连接构件308可以连接到天线300和电子部件304两者。连接构件308可以垂直于天线300和电子部件304两者定位。在各种实施例中，连接构件308和天线300和/或电子部件304可以整体地构造，或者可以通过任何合适的方式单独地构造并附接到一起，所述方式诸如例如粘合剂、化学、机械或水泥粘结。

集成电路302可以可操作地连接到电子部件304。例如，如图3所示，电子部件304可以具有顶表面310和底表面312。集成电路302可以位于电子部件310的顶表面304上，并且可以通过任何合适的方式连接到顶表面，所述方式包括例如粘合剂、化学、机械或水泥粘结。根据实施例，集成电路302可以包括存储器。存储器可以用于存储各种信息。例如，应变仪306的一个或多个测量值可以被存储在存储器中。作为另一个示例，与载荷感测组件、其部件或固定螺钉相关联的唯一标识符可以被存储在存储器中。根据本公开，可以存储附加和/或替代的信息或信息的类型。

应变仪306可以例如通过粘合剂、水泥、机械或化学粘结可操作地连接到电子部件304。例如，应变仪306可以经由电子部件304的底表面312可操作地连接到电子部件304。应变仪306可以通过任何合适的方式(包括但不限于经由粘结剂)连接到电子部件304的底表面312。

如图3所示，天线300可以具有大致弯曲形状。天线300可以包括第一端和第二端。天线300可以包括从第一端朝向第二端延伸的开口。

如图4A所示，载荷感测组件可以被配置为安装到固定螺钉。天线300的尺寸适于围绕固定螺钉延伸，使得集成电路302、电子部件304、应变仪306和连接构件308位于固定螺钉的中心开口内，如图4A所示。如图4A所示，天线300可以周向地围绕固定螺钉的外部的至少一部分。在其他实施例中，如图4B所示，天线300可以至少部分地位于固定螺钉的中心开口内。

在某些实施例中，应变仪306可以通过任何合适的方式(包括但不限于经由粘合剂)连接到固定螺钉的中心开口的一部分。应变仪306可以连接到中心开口的一部分，使得它被定位成当固定螺钉与锚固部件接合时测量固定螺钉与纵向杆之间的力。图5示出了根据实施例的安装到固定螺钉的载荷检测组件的俯视图。

图6示出了根据实施例的示例载荷感测组件。图6所示的载荷感测组件可以被安装到根据各种实施例的锚固构件。示例锚固构件可以包括但不限于螺钉、钩、偏移连接器、交叉连接器或其他类型的锚固件或植入物。如图6所示，用于锚固构件的载荷感测组件可以包括天线600，诸如RFID线圈、NFC天线或其他短程通信发射器和/或接收器。载荷感测组件可以包括集成电路602、一个或多个电子部件604和/或应变仪606。在实施例中，电子部件604中的一个或多个可以包括柔性电子部件，诸如例如柔性电路或一个或多个电路。

电子部件604可以经由连接构件608连接到天线600。如图6所示，连接构件608可以将电子部件垂直于天线600定位。连接构件608可以包括第一部分610，所述第一部分附接到天线600并且从天线基本竖直和垂直地延伸。连接构件608可以包括第二部分612，所述第二部分连接到第一部分和电子部件。第二部分612可以基本上水平地和垂直于第一部分610延伸。电子部件604可以基本上垂直于第二部分612定位。连接构件608可以与天线600和/或电子部件604整体地构造，或者可以单独地构造并通过任何合适的方式附接在一起。

在各种实施例中，集成电路602可以连接到电子部件604的第一表面614，如图6所示。RFID芯片602可以通过任何合适的方式连接到电子部件的第一表面614。根据实施例，集成电路602可以包括存储器。存储器可以用于存储各种信息。例如，应变仪606的一个或多个测量值可以被存储在存储器中。作为另一个示例，与载荷感测组件、其部件或锚固构件相关联的唯一标识符可以被存储在存储器中。根据本公开，可以存储附加和/或替代的信息或信息的类型。

应变仪606可以经由第二连接构件616连接到电子部件604。如图6所示，第二连接构件616可以包括第一部分618、第二部分620和第三部分622。第一部分618可以连接到电子部件604并且可以基本上垂直于电子部件延伸。第二连接构件616的第二部分620可以连接到第二连接构件的第一部分618，并且可以基本上与其垂直地延伸。第二连接构件616的第三部分622可以连接到第二连接构件的第二部分620，并且可以基本上垂直于第二部分延伸。

第二连接构件616的第三部分622可以具有顶表面624和底表面626。应变仪606可以通过任何合适的方式连接到底表面626。应变仪606可以被配置为测量固定螺钉与纵向构件之间的力。图7示出了根据实施例的用于锚固构件的载荷感测组件的另一透视图。

如图8所示，载荷感测组件可以连接到锚固构件30。例如，载荷感测组件可以在锚固构件的第一端32附近连接到锚固构件。天线600的尺寸适于围绕锚固部件30(例如在第一端32附近)延伸。在各种实施例中，天线600可以牢固地配合在锚固部件30的一部分周围。在其他实施例中，天线600可以通过任何其他合适的方式固定到锚固部件。

天线600可以位于锚固构件30上，使得集成电路602和电子部件604位于锚固构件30的开口内。例如，如图8所示，锚固构件30可以具有一个或多个开口800，所述一个或多个开口从锚固构件的外部延伸到锚固构件的通道31中。如图8所示，第一连接构件的第二部分可以延伸到开口800中，并且可以将集成电路和/或电子部件定位在开口和/或通道31内。此定位可能导致应变仪606位于通道31中的可以测量通道中的纵向构件的力的位置处。在替代实施例中，应变仪606可以位于锚固构件内的垫圈或压力环611上或者附接到垫圈或压力环，如图14所示。在又另一实施例中，在锚固构件包括钩构件的情况下，应变仪606可以位于钩构件的钩部分上或者附接到钩部分。由应变仪606获得的测量值可以用于确定纵向构件在植入期间和/或之后是否正确地安置和/或扭转。

在各种实施例中，具有载荷检测组件的固定螺钉可以与具有或不具有载荷检测组件的锚固构件结合使用。图9示出了根据实施例的具有与锚固构件接合的载荷感测组件的固定螺钉，所述锚固构件还具有载荷感测组件。为了清楚地描绘每个部件，图9中未示出纵向构件。图10示出了根据实施例的图9所示的螺钉组件的侧视图。图11示出了根据实施例的图9所示的螺钉组件的非透明视图。尽管图9至11示出了位于固定螺钉外部的天线，但是应当理解，可替代地，天线可以位于固定螺钉的中心开口的至少一部分内。

图1至11示出了根据各种实施例的多轴钟形头部椎弓根螺钉。然而，应当理解，在本公开的范围内可以使用其他类型的锚固构件。例如，可以使用固定头部螺钉或具有不同形状的头部的螺钉。作为另一个示例，也可以使用钩构件、交联连接器、偏移连接器或混合钩-螺钉构件。图12示出了根据实施例的具有载荷感测组件的示例钩构件。

在各种实施例中，由应变仪获得的一个或多个测量值可以由对应的载荷感测组件的集成电路存储在诸如例如其存储器中。集成电路可以由读取器询问。例如，RFID芯片可以由RFID读取器读取。作为另一个示例，NFC芯片可以由NFC读取器或其他支持NFC的装置读取或者可以与其通信。当一定程度上接近集成电路时，读取器可以询问集成电路。在某些实施例中，读取器可以询问已作为固定螺钉或锚固构件组件的一部分植入患者体内的集成电路。在其他实施例中，集成电路可以与读取器或其他电子装置进行通信而不被询问。

集成电路可以向读取器发送一个或多个测量值。这一发送可以响应于读取器询问而发生，或者所述发送可以由集成电路发起。读取器可以接收所发送的测量值，并且可以使测量值的至少一部分显示给用户。例如，医生可以使用读取器询问患者植入物的RFID芯片。读取器可以包含显示器，或者可以与显示装置通信，所述显示装置可以显示从RFID芯片接收的测量值的至少一部分。

集成电路可以是无源的，这意味着芯片没有内部电源，而是由从读取器发送的能量供电。关于具有无源集成电路的组件，集成电路在被读取器询问之前不能发送信息。

在另一个实施例中，集成电路可以是有源的，这意味着芯片由电池供电并且能够广播其自身的信号。有源集成电路可以响应于被读取器询问而发送信息，而且也可以自己发送信息而不被询问。例如，有源集成电路可以广播含有某些信息的信号，所述信息诸如例如由相关联的应变仪收集的一个或多个测量值。有源集成电路可以连续地广播信号，或者它可以周期性地广播信号。电力可以来自任何数量的来源，包括例如带或不带封装的薄膜电池或压电电子器件。

在各种实施例中，应变仪的一个或多个传感器可以通过直接调制诸如RF信号的反射信号来发送信息。应变仪传感器可以形成无线无源传感器网络(WPSN)，所述无线无源传感器网络可以利用调制后向散射(MB)作为通信技术。外部电源(诸如例如RF读取器或其他读取器)可以为WPSN提供能量。WPSN的传感器可以通过切换其电源的天线阻抗调制来自电源的入射信号来发送数据。

从载荷感测组件接收的一个或多个测量值可以用于确定脊柱植入物的状况和/或脊柱病症的治疗。例如，纵向构件、固定螺钉和/或锚固构件的适当放置可导致由载荷感测组件的应变仪收集的力测量值的范围是可接受的。在这一范围之外的测量值可以指示纵向构件、固定螺钉和/或锚固构件的放置或定位有问题，诸如例如固定螺钉和/或锚固构件松开、纵向构件失效、构造失效、屈服或破裂/断裂、不适当的扭矩、骨段或部分断裂、融合的发生或融合量等。

一个或多个工具或器械可以包括读取器，所述读取器可以用于在手术期间或与手术相结合地从一个或多个集成电路收集信息。例如，扭矩工具可以用于松开或拧紧固定螺钉。扭矩工具可以包括读取器，或者可以与读取器进行通信，使得扭矩工具的用户能够基本上实时地获得与固定螺钉和纵向杆的放置相关的一个或多个测量值，所述测量值经由工具由固定螺钉的载荷感测组件的应变仪测量。例如，当用户向固定螺钉施加扭矩时，用户可以得到固定螺钉与纵向构件之间的一个或多个力测量值，以便确定固定螺钉和/或纵向构件的定位是正确的并且维持适当的力。在某些实施例中，工具或器械可以包括显示装置，在所述显示装置上可以显示一个或多个测量值。在其他实施例中，工具或器械可以与显示装置进行通信，并且可以经由通信网络发送一个或多个测量值以在显示装置上显示。

在一些实施例中，电子装置(诸如读取器或与读取器进行通信的电子装置)可以将从集成电路获得的一个或多个测量值与一个或多个可接受值范围进行比较。如果测量值中的一个或多个不在适用的值范围内，则电子装置可能会发出通知。例如，电子装置可以为用户生成警报，并且使警报经由显示装置显示给用户。可替代地，电子装置可以如经由电子邮件消息、文本消息或以其他方式向用户发送警报。

载荷感测组件的集成电路可以存储与载荷感测组件所对应的部件相关联的唯一标识符。例如，用于固定螺钉的载荷感测组件的集成电路可以存储与固定螺钉相关联的唯一标识符。类似地，用于锚固构件的载荷感测组件的集成电路可以存储与锚固构件相关联的唯一标识符。集成电路可以将唯一标识符发送到电子装置。例如，当读取器询问集成电路时，集成电路可以将用于部件的由集成电路存储的唯一标识符发送到读取器。

访问用于部件的唯一标识符可以帮助用户确定正在获得的测量值是否与感兴趣的部件相关联。而且，访问用于部件的唯一标识符可以帮助用户盘点一个或多个部件。例如，在脊柱手术之后，医生或其他卫生保健专业人员可以使用读取器来确认分配给手术的所有固定螺钉和锚固构件都已经使用并且位于患者体内。

图15A示出了根据实施例的示例断脱固定螺钉50a的侧视图，所述断脱固定螺钉具有容置在断脱固定螺钉50a的断脱头部58内的天线300。图15B示出了根据实施例的图15A中所示的示例固定螺钉50a的侧视图，其中断脱头部58已从断脱固定螺钉50a中移除。图15C示出了根据实施例的图15A所示的示例固定螺钉50a的俯视图。

在实施例中，固定螺钉50a附接到锚固构件30并且将纵向构件100捕获在通道31内。固定螺钉50a的尺寸可以适于配合在通道31的内部，并且包括外螺纹51，所述外螺纹接合锚固构件30上的螺纹37。

固定螺钉50a的驱动特征57可以包括断脱头部58，所述断脱头部经由断脱区域56联接到调节头部54。驱动特征57可以位于外螺纹51的近端的顶部上。驱动特征57被配置为在与锚固构件30的接合期间接纳工具，诸如螺丝刀。驱动特征57可以包括孔口59，所述孔从断脱头部58的外顶表面延伸并进入固定螺钉50a的螺纹部分51a的一部分。在一种或多种情况下，当从固定螺钉50a的顶表面观察时，孔口59可以具有圆柱形开口。在一种或多种其他情况下，当从固定螺钉50a的顶表面观察时，孔口59可以具有带内圆柱形开口的星形开口，例如，用于接纳六角形螺丝刀的形状。孔口59可以提供用于在固定螺钉50a内放置一个或多个传感器(诸如应变仪)的工作区域。对于其中孔口59具有带内部圆柱形开口的星形开口的情况，内部圆柱形开口的工作区域的直径可以是2至5mm，并且更优选地直径为约3.65mm。对于其中孔口59具有圆柱形开口的情况，内部圆柱形开口的工作区域的直径可以是3至7mm，并且更优选地直径为约5.35mm。对于其中使用应变仪作为具有圆柱形孔口59的驱动特征57中的传感器的情况，应变仪可以比具有带内部圆柱形孔口59的星形开口的驱动特征57经受更高的应变值。

断脱头部58可以具有被配置为与诸如螺丝刀的工具接合以使断脱头部58旋转的外部形状。断脱头部58可以被配置实现工具对断脱头部58的可靠的非滑动的接合的外部形状。例如，在一种或多种情况下，断脱头部58的外周可以被配置为六边形。例如，在一种或多种其他情况下，断脱头部58的外周(即，外表面)可以被配置为方形、五边形、星形等。断脱头部58可以包括与狭槽53类似的狭槽，以用于接纳或引导电子连接，如图13A和13B所示。

调节头部54可以被配置为保持附接到固定螺钉部分51a，随后将断脱头部54从固定螺钉50a断脱。在一种或多种情况下，固定螺钉50a可以被配置为在锚固构件30中安置的足够深，使得调节头部54的上表面54a在被紧固到锚固构件30时与第二端33齐平或凹入其中。调节头部54可以具有被配置为与工具接合以使调节头部54旋转的外部形状。调节头部54可以被配置为实现工具对调节头部54的可靠的非滑动的接合的外部形状。例如，在一种或多种情况下，调节头部54的外周可以被配置为六边形。例如，在一种或多种其他情况下，调节头部54的外周可以被配置为方形、五边形、星形等。调节头部54可以包括与狭槽53类似的狭槽，以用于接纳或引导电子连接，如图13A和13B所示。

断脱头部58的外部形状可以具有与调节头部54相同的外部形状和尺寸。在一种或多种情况下，断脱头部58的外部形状可以与调节头部54的外部形状对准，使得断脱头部58的外表面与调节头部54的外表面平行。在一种或多种其他情况下，断脱头部58的外部形状可以从调节头部54的外部形状偏移。例如，对于其中断脱头部58和调节头部54具有六边形形状的情况，断脱头部58可以从调节头部54偏移约30°至45°，并且更优选地偏移约30°。通过使偏移断脱头部55从调节头部54偏移，诸如六角螺丝刀的工具可以与偏移断脱头部55接合，并且工具的远端可以搁置在调节头部54的顶表面上。此外，通过使偏移断脱头部55从调节头部54偏移，可以防止工具同时接合偏移断脱头部55和调节头部54。另外，对于其中天线300如图4A所示围绕固定螺钉定位或者围绕调节头部54定位的情况，通过使偏移断脱头部55从调节头部54偏移，可以防止工具接触和/或损坏天线300。在一种或多种情况下，断脱头部58的长度可以大于调节头部54的长度。在一种或多种情况下，断脱头部58的长度可以与调节头部54的长度相同。在一种或多种其他情况下，断脱头部58的外部形状的周长可以大于调节头部54的周长。在一种或多种其他情况下，断脱头部58的外部形状的周长可以小于调节头部54的周长。

断脱区域56可以是驱动特征57的刻痕部分，其中调节头部54和断脱头部58被配置为是单独的。驱动特征57、特别是断脱区域56可以被配置为承受施加到驱动特征57的一定量的扭矩，同时将纵向构件100接合到锚固构件30并将固定螺钉50a紧固到锚固构件30。断脱区域56可以被配置为当一定量的扭矩施加到断脱头部58时断开，由此使断脱头部58从调节头部54分离。例如，断脱区域56可以被配置为在约9至12牛顿米(Nm)的扭矩、更优选地在约11Nm的扭矩下断开。

在一种或多种情况下，工具可以通过将固定螺钉50a旋转到锚固构件30中而将固定螺钉50a紧固到锚固构件30。在断脱区域56处达到被配置为将断脱头部58与调节头部54分离的扭矩量之后，断脱头部58断脱，由此在断脱区域56处将断脱头部58与调节头部54分离，并使调节头部54紧固到锚固构件30。随后，工具可以与调节头部54接合，以进一步将调节头部54拧紧到锚固构件30上和/或从锚固构件上松开。

在一种或多种情况下，天线300、连接构件308、集成电路302、电子部件304和应变仪306可以以与如关于图3和4B讨论的方式类似的方式布置并且被配置为以所述类似方式操作。在一种或多种情况下，天线300被配置为将信号从集成电路302、电子部件304和应变仪306中的至少一个发送到读取器。在一种或多种情况下，天线300被配置为从读取器接收信号。例如，天线300可以从读取器接收ON信号，其中ON信号对载荷感测组件供电。在一种或多种情况下，天线300可以是驱动线圈，所述驱动线圈被配置为沿顺时针方向或逆时针方向旋转以减小或增大发送信号的频率。例如，随着天线300的匝数增加，频率降低。在一种或多种情况下，天线300包括铁氧体磁芯，所述铁氧体磁芯被配置为对天线300的发送信号进行放大。铁氧体磁芯可以位于天线300的中心内。在一种或多种情况下，天线300被配置为向读取器发送信号并从其中接收信号，距离高达约6英寸，并且更优选地距离高达约5英寸。

在一种或多种情况下，天线300的尺寸可以适于配合在驱动特征57的孔口59内。例如，天线300的直径可以是约100mm。对于其中断脱头部58经由断脱区域56附接到调节头部54的情况，天线300可以位于断脱头部58的孔口59内。对于其中将断脱头部58从调节头部54中移除的情况，天线300的底表面300a可以经由空间300与调节头部54的顶表面54a间隔开。对于其中将固定螺钉50a紧固到锚固构件30的情况，天线300可以位于锚固构件30的第二端33上方。

在一种或多种其他情况下，固定螺钉50a的驱动特征57可以仅包括调节头部54，而不包括断脱头部58。在这些情况下，工具与调节头部54接合以将固定螺钉50a紧固到锚固构件30中。在驱动特征57的这一配置中，天线300的底表面300a可以经由空间300与调节头部54的顶表面54a间隔开。对于其中将固定螺钉50a紧固到锚固构件30的情况，天线300可以位于锚固构件30的第二端33上方。

对于其中驱动特征57包括断脱头部58或不包括断脱头部58的配置中的任一种，天线300和调节头部54可以在竖直方向上彼此间隔开。空间300的范围可以为0.01mm至1.25mm，并且更优选地，空间300可以为约1.0mm。在一种或多种情况下，对于其中固定螺钉50a被紧固到锚固构件30的情况，天线300可以与锚固构件30的第二端33间隔开0.01mm至1.25mm的范围内的距离，并且更优选地，所述距离可以为约1.0mm。在一种或多种其他情况下，天线300的底表面300a可以搁置在调节头部54的顶表面54a上，使得天线300和调节头部54在竖直方向上不彼此间隔开。

如本文所使用的，关于数值的术语“约”意指正被使用的数字的数值的正负10％。

上述的特征和功能以及替代方案可以组合到许多其他不同的系统或应用中。本领域的技术人员可以做出各种替代方案、修改、变化或改进，其各自也旨在被所公开的实施例所涵盖。