固定螺钉传感器放置

本申请要求于2018年7月19日提交的标题为“用于脊柱植入物的负载感测组合件(LOAD SENSING ASSEMBLY FOR A SPINAL IMPLANT)”的美国非临时专利申请序列号U.S.16/039,592的权益，所述美国非临时专利申请通过引用以其全文并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及用于植入装置的负载感测组合件，并且更具体地涉及用于治疗各种脊柱病症的用于植入装置的负载感测组合件。

背景技术

脊柱病症的治疗，如退行性椎间盘疾病、椎间盘突出症、脊柱侧凸或其它弯曲异常以及骨折，通常需要外科手术治疗。例如，脊柱融合可以用于限制椎骨构件之间的运动。作为另一个实例，植入物可以用于保持椎骨构件之间的运动。

外科手术治疗通常涉及使用纵向构件，如脊柱杆。纵向构件可以附接到两个或更多个椎骨构件的外部，以辅助治疗脊柱病症。纵向构件可以提供稳定的刚性的帮助骨融合的柱，并且可以将应力重定向到远离损坏或有缺陷区域的更大区域。而且，刚性纵向构件可以帮助脊柱对准。

螺钉组合件可以用于将纵向构件连接到椎骨构件。螺钉组合件可以包含椎弓根螺钉、钩或其它连接器和/或固定螺钉以及其它组件。椎弓根螺钉可以放置在经融合的椎骨构件中、上方和/或下方，并且纵向构件可以用于连接椎弓根螺钉，从而抑制或控制运动。固定螺钉可以用于固定纵向构件和椎弓根螺钉、钩子或其它连接器的连接。然而，在植入期间和植入之后对纵向构件与椎弓根螺钉或其它连接器之间的连接力和连接的持续完整性的监测可能具有挑战性。另外，难以监测在固定螺钉与纵向构件之间保持的适当或可接受的力或任何力。

发明内容

在一个实施例中，一种用于脊柱植入物的负载感测组合件包含固定螺钉，所述固定螺钉具有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的中心开口。所述固定螺钉的所述第二端被配置成与锚固构件接合。所述负载感测组合件包含天线、集成电路和应变仪，所述集成电路与所述天线进行通信，其中所述集成电路定位在所述固定螺钉的所述中心开口内，所述应变仪与所述集成电路连接。所述应变仪接近所述固定螺钉的所述第二端定位在所述固定螺钉的所述中心开口内。

在一个实施例中，天线可以包含穿过其中的开口，其中天线周向地包围固定螺钉的至少一部分。可替代地，天线的至少一部分可以定位在固定螺钉的中心开口中。

负载感测组合件可以包含电子组件，所述电子组件具有顶表面、底表面和一个或多个电路。集成电路可以定位在电子组件的顶表面上。应变仪可以可操作地连接到电子组件的底表面。

在一个实施例中，应变仪可以被配置成当固定螺钉与锚固构件接合时测量固定螺钉与纵向构件之间的力。

集成电路可以包含存储器，并且集成电路可以被配置成将由应变仪进行的一个或多个测量结果存储在存储器中，并且当读取器接近集成电路时将一个或多个测量结果传输到读取器。

在一个实施例中，集成电路可以包含存储器，并且集成电路可以被配置成将与固定螺钉相关联的唯一标识符存储在存储器中，并且当读取器接近集成电路时将唯一标识符传输到读取器。

在一个实施例中，负载感测组合件可以包含具有通道的锚固构件，所述通道被配置成收纳纵向构件和定位在通道内的第二应变仪。第二应变仪可以被配置成当定位在通道中时测量锚固构件与纵向构件之间的力。

在各个实施例中，集成电路可以包含以下射频识别(RFID)芯片或近场通信(NFC)芯片中的一个或多个。

在一个实施例中，一种用于脊柱植入物的负载感测组合件包含具有头部和基座的锚固构件。头部包含被配置成收纳纵向构件的通道以及从头部的外部部分延伸到通道中的一个或多个头部开口。负载感测组合件包含天线和集成电路，所述天线具有穿过其中的开口，其中天线周向地包围锚固构件的基座的至少一部分，所述集成电路与天线进行通信，其中集成电路经由头部开口中的至少一个头部开口定位在通道内。负载感测组合件包含定位在通道内的应变仪，其中应变仪被配置成当定位在通道中时测量锚固构件与纵向构件之间的力。

任选地，负载感测组合件可以包含具有一个或多个电路的电子组件。集成电路可以连接到电子组件。应变仪可以经由连接构件可操作地连接到电子组件。

在一个实施例中，集成电路可以包含存储器，并且集成电路可以被配置成将由应变仪进行的一个或多个测量结果存储在存储器中，并且当读取器接近集成电路时将一个或多个测量结果传输到读取器。

在一个实施例中，集成电路可以包含存储器，并且集成电路可以被配置成将与锚固构件相关联的唯一标识符存储在存储器中，并且当读取器接近集成电路时将唯一标识符传输到读取器。

负载感测组合件可以进一步包含固定螺钉和第二应变仪，所述固定螺钉具有从固定螺钉的第一端朝向固定螺钉的第二端延伸的中心开口，其中固定螺钉的第二端可以被配置成与锚固构件接合，所述第二应变仪接近固定螺钉的第二端定位在固定螺钉的中心开口内。

在一个实施例中，集成电路可以包含以下射频识别(RFID)芯片或近场通信(NFC)芯片中的一个或多个。

在一个实施例中，一种用于脊柱植入物的负载感测组合件包含天线、电子组件、集成电路和应变仪，所述电子组件具有可操作地连接到天线的一个或多个电路，所述集成电路可操作地连接到电子组件的至少一部分，所述应变仪与集成电路进行通信，其中应变仪被配置成测量植入物与纵向构件之间的力。

电子组件可以经由垂直于天线延伸的连接构件可操作地连接到天线。天线可以包含射频识别线圈，并且天线可以被配置成周向地包围固定螺钉或椎弓根螺钉的至少一部分。

在一个实施例中，天线的至少一部分可以定位在固定螺钉的中心开口中。

在一个实施例中，集成电路可以包含存储器，并且集成电路可以被配置成将由应变仪进行的一个或多个测量结果存储在存储器中，并且当读取器接近集成电路时将一个或多个测量结果传输到读取器。

集成电路可以包含存储器，并且集成电路可以被配置成将与植入物相关联的唯一标识符存储在存储器中，并且当读取器接近集成电路时将唯一标识符传输到读取器。

在一个实施例中，一种用于脊柱植入物的负载感测组合件可以包含固定螺钉，所述固定螺钉包含从固定螺钉的第一端朝向固定螺钉的第二端延伸的中心开口。在一种或多种情况下，固定螺钉的第二端被配置成与锚固构件接合。在一种或多种情况下，负载感测组合件可以包含天线。在一种或多种情况下，负载感测组合件可以包含与天线进行通信的集成电路。在一种或多种情况下，集成电路定位在固定螺钉的中心开口内。在一种或多种情况下，负载感测组合件可以包含与集成电路连接的多个传感器。在一种或多种情况下，多个传感器接近固定螺钉的第二端可以定位在固定螺钉的中心开口内。

在一个实施例中，一种用于脊柱植入物的负载感测组合件可以包含天线。在一种或多种情况下，负载感测组合件可以包含含有一个或多个电路的电子组件。在一种或多种情况下，电子组件可以可操作地连接到天线。在一种或多种情况下，负载感测组合件可以包含集成电路，所述集成电路可操作地连接到电子组件的至少一部分。在一种或多种情况下，负载感测组合件可以包含与集成电路进行通信的多个传感器。在一种或多种情况下，多个传感器可以被配置成测量植入物与纵向构件之间的力。在一种或多种情况下，多个传感器可以布置在电子组件的底表面上并且可操作地连接到所述电子组件的所述底表面。

附图说明

图1展示了根据实施例的示例锚固组合件和纵向构件。

图2展示了根据实施例的螺钉组合件和纵向构件的示例分解图。

图3展示了根据实施例的用于固定螺钉的示例负载感测组合件。

图4A和4B展示了根据实施例的安装到固定螺钉的负载感测组合件。

图5展示了根据实施例的安装到固定螺钉的负载感测组合件的俯视图。

图6展示了根据实施例的示例负载感测组合件。

图7展示了根据实施例的用于锚固构件的负载感测组合件的不同透视图。

图8展示了根据实施例的连接到锚固构件的负载感测组合件。

图9展示了根据实施例的具有负载感测组合件并连接到也具有安装到其的负载感测组合件的锚固构件的螺钉组合件固定螺钉。

图10展示了根据实施例的图9所示的螺钉组合件的侧视图。

图11展示了根据实施例的图9所示的螺钉组合件的非透明视图。

图12展示了根据实施例的具有负载感测组合件的示例钩构件。

图13A和13B各自展示了根据实施例的示例固定螺钉。

图14展示了根据实施例的示例锚固构件。

图15A展示了根据实施例的安装到固定螺钉的负载感测组合件的侧视图。图15B展示了根据实施例的安装到固定螺钉的负载感测组合件的侧视图。图15C-15E展示了根据实施例的定位在负载感测组合件上的传感器在图15A的横截面A-A处截取的仰视图。

具体实施方式

在用于治疗肌肉骨骼病症的医疗装置方面，并且更具体地，在椎骨固定螺钉(包含例如椎弓根螺钉)以及钩、交叉连接器、偏置连接器和相关系统方面，讨论了所公开的外科手术系统和相关使用方法的示例性实施例，所述椎骨固定螺钉以及钩、交叉连接器、偏置连接器和相关系统用于在各种脊柱手术或其它骨科手术期间使用并且可以结合与脊柱治疗相关的其它装置和仪器使用，如杆、线、板、椎间植入物和其它脊柱或骨科植入物、插入仪器、专用仪器，例如，用于将这些各种脊柱或其它植入物沿各种方向递送到患者体内的椎骨或其它区域的递送装置(包含各种类型的套管)和/或用于治疗脊柱的一种或多种方法，如开放式手术、微开放式手术或微创手术。可以被修改以包含负载感测系统的各个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，所有所述美国专利通过引用以其全文并入本文。

可以通过参考结合附图的实施例的以下详细描述更容易地理解本公开，所述附图形成本公开的一部分。应当理解，本申请不限于本文描述和/或示出的具体装置、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，并不旨在是限制性的。

在一些实施例中，如在说明书中使用并且包含所附权利要求书，单数形式“一种(a)”，“一个(an)”和“所述(the)”包含复数指代物，并且除非上下文另有明确规定，否则对特定数值的引用包含至少所述特定值。在本文中范围可以表示为从“约(about)”或“大约(approximately)”一个特定值和/或到“约”或“大约”另一个特定值。当表达这种范围时，另一个实施例包含从一个特定值和/或到其它特定值。类似地，当通过使用先行词“约”将值表达为近似值时，将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，仅是出于说明性目的且可以在本公开的范围内变化。例如，参考“上部”和“下部”是相对的并且仅在上下文中用于另一个，并且不一定是“上方”和“下方”。通常，不同方面或组件的类似空间提及部分指示类似的空间定向和/或定位，即，每个“第一端”位于或指向装置的同一端。进一步地，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定位的各种插入技术或方向。

以下讨论包含对根据本公开的原理的椎弓根螺钉系统以及采用椎弓根螺钉的相关组件和方法的描述。详细参考在附图中展示的本公开的示例性实施例。

本文所描述的椎弓根螺钉系统的组件可以由适合于医疗应用的生物学上可接受的材料(包含金属、合成聚合物、陶瓷和骨材料和/或其复合材料)制造。例如，椎弓根螺钉系统的组件可以单独地或共同地由以下材料制造：如不锈钢合金、工业纯钛、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、超弹塑性金属，如GUM

椎弓根螺钉系统的各种组件可以由包含上述材料的复合材料形成或构造，以获得各种期望的特性，如强度、刚性、弹性、顺从性、生物力学性能、耐久性和射线可透过性或成像偏好。本发明的椎弓根螺钉系统的组件还可以单独地或共同地由异质材料制造，如上述材料中的两种或更多种的组合。椎弓根螺钉系统的组件可以整体地形成、一体地连接或包含紧固元件和/或仪器，如本文所描述的。椎弓根螺钉系统的组件可以使用各种减材和增材制造技术来形成，包含但不限于机械加工、铣削、挤出、模制、3D打印、烧结、涂层、气相沉积和激光/光束熔化。此外，椎弓根螺钉系统的各种组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、骨生长促进或其它特征。在一定程度上，板是全部或部分射线可透过的，其可以进一步包含由例如金属销在一端或两端处、在端的每个角上和/或沿着包含组合件的中心附近的各个位置中的植入物的长度制成的放射影像标记。

椎弓根螺钉系统可以例如与包含经皮技术、微开放式和开放式手术技术的微创手术一起采用，以在患者体内的外科手术部位处(例如，脊柱的区段)递送和引入仪器和/或一个或多个脊柱植入物。在一些实施例中，椎弓根螺钉系统可以与如本文所描述的外科手术和/或例如采用脊柱植入物来恢复椎骨的机械支撑功能的椎体切除术、椎间盘切除术、融合治疗和/或固定治疗一起采用。在一些实施例中，椎弓根螺钉系统可以与外科手术方法一起采用，所述方法包含但不限于：前路腰椎椎体间融合(ALIF)、直接外侧椎体间融合(DLIF)、斜外侧腰椎椎体间融合(OLLIF)、斜外侧椎体间融合(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展示了根据实施例的示例锚固组合件和纵向构件。如图1所展示的，锚固组合件包含螺钉20和锚固构件30。螺钉20具有细长的形状，其中第一端安装在椎骨构件200内，并且第二端在椎骨构件200上向外延伸。锚固构件30被配置成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，以容纳定位在各个角度定位处的纵向构件100。锚固构件30包含其尺寸被设计成收纳纵向构件100的通道31。将固定螺钉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展示了根据实施例的螺钉组合件和纵向构件的示例分解图。如通过图2所示，锚固构件30在螺钉20与纵向构件100之间提供连接。锚固构件30包含面向椎骨构件200的第一端32以及背离所述椎骨构件的第二端33。腔室定位在第一端32与第二端33之间，并且所述腔室的大小被设计成收纳螺钉20的至少一部分。在各个实施例中，第一端32可以被认为是锚固构件30的基座部分，并且第二端33可以被认为是锚固构件的头部部分。

锚固构件30的第二端33包含其尺寸被设计成收纳纵向构件100的通道31。通道31在下边缘38处终止，所述下边缘可以包含弯曲形状以近似于纵向构件100。螺纹37可以朝向第二端33定位，以与固定螺钉50接合。在图2中所展示的一个实施例中，螺纹37定位在锚固构件30的面向通道31的内部。在另一个实施例中，螺纹37可以在锚固构件30的外部上。锚固构件30的内部可以在第一端32与第二端33之间是开放的。

在各个实施例中，锚固构件30可以包含垫圈60。垫圈60可以是总体上圆柱形的，并且可以具有穿过其中的孔66。如通过图1所展示的，垫圈60可以定位在锚固构件30的第一端32附近。螺钉20可以经由穿过垫圈60的孔66定位而与锚固构件30接合。垫圈60可以包含凹入部分，所述凹入部分可以被配置成容纳在其中放置纵向构件100。使用与锚固构件30连接的垫圈60可以帮助使纵向构件在锚固构件内的未对准最小化。

在一个实施例中，将固定螺钉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所展示的，固定螺钉50的尺寸可以被设计成装配在通道31的内部内，并包含与锚固构件30上的螺纹37接合的外部螺纹51。可以将驱动特征52定位在顶侧，以便在与锚固构件30接合期间收纳工具。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包含中心开口，并且所述固定螺钉的尺寸被设计成围绕第二端33延伸。固定螺钉50可以是折断的固定螺钉或非折断的固定螺钉。在某些实施例中，固定螺钉50可以包含用于收纳或路由电子连接的槽53，如图13A和13B所展示的。螺纹51定位在中心开口的内表面上，以与锚固构件30上的外部螺纹37接合。固定螺钉50和锚固构件30可以被构造成在与锚固构件30一起安装时使固定螺钉50的顶侧与第二端33齐平或凹进所述第二端内。图13A展示了具有定位在固定螺钉的外部部分上的天线300的示例固定螺钉50。图13B展示了具有定位在固定螺钉的中心开口中的天线300内部的示例固定螺钉50。

图3展示了根据实施例的用于固定螺钉的示例负载感测组合件。如通过图3所展示的，负载感测组合件可以包含天线300，如射频识别(RFID)线圈、近场通信(NFC)天线或其它短距离通信发射器和/或接收器。负载感测组合件可以包含一个或多个集成电路302，如RFID芯片302或NFC芯片。负载感测组合件可以包含一个或多个电子组件304和/或应变仪306，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可以包含一个或多个测量应变、力、阻力、负载等的传感器或传感器节点。

在一个实施例中，电子组件304中的一个或多个电子组件可以包含柔性电子组件，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组件304。例如，如图3所示，连接构件308可以连接到天线300和电子组件304两者。连接构件308可以垂直于天线300和电子组件304两者定位。在各个实施例中，连接构件308和天线300和/或电子组件304可以一体地构造或者可以以任何合适的方式单独地构造并附接到一起，例如，通过粘合剂、化学、机械或水泥粘合。

集成电路302可以可操作性地连接到电子组件304。例如，如图3所展示的，电子组件304可以具有顶表面310和底表面312。集成电路302可以定位在电子组件304的顶表面310上，并且可以以任何合适的方式连接到顶表面，包含例如粘合剂、化学、机械或水泥粘合。根据实施例，集成电路302可以包含存储器。存储器可以用于存储各种信息。例如，应变仪306的一个或多个测量结果可以存储在存储器中。作为另一个实例，与负载感测组合件、其组件或固定螺钉相关联的唯一标识符可以存储在存储器中。根据本公开，可以存储另外和/或替代信息或信息类型。

应变仪306可以例如通过粘合剂、水泥、机械或化学粘合可操作地连接到电子组件304。例如，应变仪306可以经由电子组件304的底表面312可操作地连接到电子组件304。应变仪306可以以任何合适的方式连接到电子组件304的底表面312，包含但不限于经由粘合的粘合剂。

如图3所示，天线300可以具有总体上弯曲的形状。天线300可以包含第一端和第二端。天线300可以包含从第一端朝向第二端延伸的开口。

如图4A所展示的，负载感测组合件可以被配置成安装到固定螺钉。天线300的尺寸被设计成围绕固定螺钉延伸，使得集成电路302、电子组件304、应变仪306和连接构件308定位在固定螺钉的中心开口内，如图4A所展示的。如图4A所展示的，天线300可以周向地包围固定螺钉的外部的至少一部分。在其它实施例中，如通过图4B所展示的，天线300可以至少部分地定位在固定螺钉的中心开口内部。

在某些实施例中，应变仪306可以以任何合适的方式连接到固定螺钉的中心开口的一部分，包含但不限于经由粘合剂。应变仪306可以连接到中心开口的一部分，使得所述应变仪被定位成当固定螺钉与锚固构件接合时，测量固定螺钉与纵向杆之间的力。图5展示了根据实施例的安装到固定螺钉的负载感测组合件的俯视图。

图6展示了根据实施例的示例负载感测组合件。根据各个实施例，图6中所展示的负载感测组合件可以安装到锚固构件。示例锚固构件可以包含但不限于螺钉、钩、偏置连接器、交叉连接器或其它类型的锚或植入物。如图6所展示的，用于锚固构件的负载感测组合件可以包含天线600，如RFID线圈、NFC天线或其它短距离通信发射器和/或接收器。负载感测组合件可以包含集成电路602、一个或多个电子组件604和/或应变仪606。在一个实施例中，电子组件604中的一个或多个电子组件可以包含柔性电子组件，例如，柔性电路或一个或多个电路。

电子组件604可以经由连接构件608连接到天线600。如图6所展示的，连接构件608可以将电子组件垂直于天线600定位。连接构件608可以包含第一部分610，所述第一部分附接到天线600并且从天线基本上竖直地且垂直地延伸。连接构件608可以包含连接到第一部分和电子组件的第二部分612。第二部分612可以与第一部分610基本上水平地并且垂直地延伸。电子组件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/或电子组件604一体地构造，或者可以单独地构造并且以任何合适的方式附接在一起。

在各个实施例中，集成电路602可以连接到电子组件604的第一表面614，如图6所展示的。RFID芯片602可以以任何合适的方式连接到电子组件的第一表面614。根据实施例，集成电路602可以包含存储器。存储器可以用于存储各种信息。例如，应变仪606的一个或多个测量结果可以存储在存储器中。作为另一个实例，与负载感测组合件、其组件或锚固构件相关联的唯一标识符可以存储在存储器中。根据本公开，可以存储另外和/或替代信息或信息类型。

应变仪606可以经由第二连接构件616连接到电子组件604。如图6所展示的，第二连接构件616可以包含第一部分618、第二部分620和第三部分622。第一部分618可以连接到电子组件604，并且可以基本上垂直于电子组件延伸。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，并且可以基本上垂直于所述第一部分延伸。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可以以任何合适的方式连接到底表面626。应变仪606可以被配置成测量固定螺钉与纵向构件之间的力。图7展示了根据实施例的用于锚固构件的负载感测组合件的不同透视图。

如图8所展示的，负载感测组合件可以连接到锚固构件30。例如，负载感测组合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的尺寸被设计成围绕锚固构件30延伸，例如，在第一端32附近。在各个实施例中，天线600可以牢固地装配在锚固构件30的一部分周围。在其它实施例中，天线600可以以任何其它合适的方式固定到锚固构件。

天线600可以定位在锚固构件30上，使得集成电路602和电子组件604定位在锚固构件30的开口内。例如，如通过图8所展示的，锚固构件30可以具有从锚固构件的外部部分延伸到锚固构件的通道31中的一个或多个开口800。如通过图8所展示的，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/或电子组件定位在开口和/或通道31内。这种定位可以导致应变仪606被定位在通道31中可能测量纵向构件在通道中的力的位置处。在替代性实施例中，应变仪606可以定位在锚固构件内的垫圈或压力环611上或附接到所述垫圈或所述压力环，如通过图14所展示的。在又另一个实施例中，在锚固构件包含钩构件的情况下，应变仪606可以定位在钩构件的钩部分上或附接到所述钩构件的所述钩部分。通过应变仪606获得的测量结果可以用于确定纵向构件是否在植入期间和/或之后被正确地安放和/或扭转。

在各个实施例中，具有负载感测组合件的固定螺钉可以与具有或不具有负载感测组合件的锚固构件一起使用。图9展示了根据实施例的具有与也具有负载感测组合件的锚固构件接合的负载感测组合件的固定螺钉。为了可以清楚地描绘组件中的每个组件，图9中未示出纵向构件。图10展示了根据实施例的图9所示的螺钉组合件的侧视图。图11展示了根据实施例的图9所示的螺钉组合件的非透明视图。尽管图9-11展示了定位在固定螺钉外部的天线，但是应当理解的是，天线可以可替代地定位在固定螺钉的中心开口的至少一部分内。

图1-11展示了根据各个实施例的多轴郁金香形头部椎弓根螺钉。然而，应当理解的是，在本公开的范围内可以使用其它类型的锚固构件。例如，可以使用固定的头部螺钉或具有不同形状的头部的螺钉。作为另一个实例，也可以使用钩构件、交联连接器、偏置连接器或混合钩螺钉构件。图12展示了根据实施例的具有负载感测组合件的示例钩构件。

在各个实施例中，通过应变仪获得的一个或多个测量结果可以由对应的负载感测组合件的集成电路存储在例如其存储器中。集成电路可以被读取器询问。例如，RFID芯片可以被RFID读取器读取。作为另一个实例，NFC芯片可以由NFC读取器或其它NFC启用装置读取或者可以以其它方式与其进行通信。当与集成电路成一定距离接近时，读取器可以询问集成电路。在某些实施例中，读取器可以询问作为固定螺钉或锚固构件组合件的一部分已经植入患者体内的集成电路。在其它实施例中，集成电路可以与读取器或其它电子装置进行通信而不被询问。

集成电路可以将一个或多个测量结果传输到读取器。此传输可以响应于读取器的询问而发生，或者此传输可以由集成电路启动。读取器可以接收所传输的测量结果，并且可以使测量结果的至少一部分显示给用户。例如，医师可以使用读取器来询问患者植入物的RFID芯片。读取器可以包含显示器，或者可以与显示装置进行通信，所述显示装置可以显示从RFID芯片接收的测量结果中的至少一部分测量结果。

集成电路可以是无源的，这意味着芯片没有内部电源，并由读取器传输的能量供电。对于具有无源集成电路的组合件，集成电路可能不传输信息，直到被读取器询问。

在另一个实施例中，集成电路可以是有源的，这意味着芯片是电池供电的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传输信息，但是也可以不被询问而独立地传输信息。例如，有源集成电路可以广播含有某些信息的信号，例如，由相关联的应变仪收集的一个或多个测量结果。有源集成电路可以连续地广播信号，或者可以周期性地广播信号。电力可以来自任何数量的来源，包含例如带或不带包封的薄膜电池或压电电子产品。

在各个实施例中，应变仪的一个或多个传感器可以通过直接调制反射信号如RF信号来传输信息。应变仪传感器可以形成无线无源传感器网络(WPSN)，其可以利用经调制的后向散射(MB)作为通信技术。外部电源，例如，RF读取器或其它读取器，可以为WPSN提供能量。WPSN的一个或多个传感器可以通过切换电源的天线阻抗来调制来自所述电源的入射信号来传输数据。

从负载感测组合件接收到的一个或多个测量结果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以导致由负载感测组合件的应变仪收集的力测量结果的可接受范围。超出此范围的测量结果可以指示纵向构件、固定螺钉和/或锚固构件的放置或定位存在问题，例如，固定螺钉和/或锚固构件的松动、纵向构件故障、构造故障、屈服或折断/断裂、不适当的扭矩、骨段或部分的断裂、发生融合或融合量等。

一个或多个工具或仪器可以包含读取器，所述读取器可以用于在程序期间或与程序连接的期间从一个或多个集成电路收集信息。例如，可以使用扭矩工具来松开或拧紧固定螺钉。扭矩工具可以包含读取器，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放置相关的一个或多个测量结果，所述一个或多个测量结果通过固定螺钉的负载感测组合件的应变仪经由工具测量。例如，在用户向固定螺钉施加扭矩时，用户可以看到固定螺钉与纵向构件之间的一个或多个力测量结果，以确定固定螺钉和/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，工具或仪器可以包含其上可以显示一个或多个测量结果的显示装置。在其它实施例中，工具或仪器可以与显示装置进行通信，并且可以经由通信网络传输一个或多个测量结果以显示在显示装置上。

在一些实施例中，如读取器或与读取器进行通信的电子装置等电子装置可以将从集成电路获得的一个或多个测量结果与一个或多个可接受的值范围进行比较。如果测量结果中的一个或多个测量结果在适用的值范围之外，则电子装置可以引起发出通知。例如，电子装置可以为用户生成警报，并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、文本消息或以其它方式向用户发送警报。

负载感测组合件的集成电路可以存储与负载感测组合件所对应的组件相关联的唯一标识符。例如，负载感测组合件的用于固定螺钉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，负载感测组合件的用于锚固构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传输到电子装置。例如，当读取器询问集成电路时，集成电路可以将由集成电路存储的组件的唯一标识符传输到读取器。

访问组件的唯一标识符可以帮助用户确定所获得的测量结果是否与感兴趣的组件相关联。而且，访问组件的唯一标识符可以帮助用户清点一个或多个组件。例如，在脊柱外科手术之后，医师或其它卫生保健专业人员可以使用读取器来确认分配给程序的所有固定螺钉和锚固构件已经被使用并且定位在患者体内。

图15A展示了根据实施例的安装到固定螺钉50的负载感测组合件的侧视图。图15B展示了根据实施例的安装到固定螺钉50的负载感测组合件的侧视图。图15C-15E展示了根据实施例的定位在负载感测组合件上的传感器在图15A的横截面A-A处截取的仰视图。

在一个或多个实施例中，固定螺钉50、外部螺纹51、驱动特征52、天线300、集成电路302、电子组件304和连接构件308包含上文关于图3到5中所描述的安装到固定螺钉50上的负载感测组合件所讨论的相同特征中的一个或多个。因此，不再重复对这些相同特征的描述。

在一种或多种情况下，固定螺钉50的驱动特征52可以定位在外部螺纹51的近侧端的顶部上。驱动特征57被配置成在与锚固构件30接合期间收纳工具，如螺丝刀。驱动特征52可以包含孔59，所述孔从折断头部58的外部顶表面延伸并且进入到固定螺钉50的螺纹部分51a的一部分中。在一种或多种情况下，当从固定螺钉50a的顶表面观察时，孔59可以具有圆柱形开口。在一种或多种其它情况下，当从固定螺钉50a的顶表面观察时，孔59可以具有带有内部圆柱形开口的星形开口，例如，用于收纳六叶形螺丝刀的形状。孔59可以提供用于将如传感器314a、314b、314c和314d等一个或多个传感器放置在固定螺钉50内的工作区域。对于孔59具有带有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为2到5mm，并且更优选地直径为或约3.65mm。对于孔59具有圆柱形开口的情况，圆柱形开口的工作区域的直径可以为3到7mm，并且更优选地直径为或约5.35mm。对于在具有圆柱形孔59的驱动特征52中将应变仪用作传感器314a、314b、314c和314d的情况，与具有带有内部圆柱形孔59的星形开口的驱动特征52相比，应变仪可以经受更高的应变值。

驱动特征52可以具有被配置成与工具如螺丝刀接合以旋转固定螺钉50的外部形状。驱动特征52可以被配置成呈使得驱动特征52能够通过工具可靠、防滑地接合的外部形状。例如，在一种或多种情况下，驱动特征52的外周界可以被配置成呈六边形形状。在一种或多种其它情况下，例如，驱动特征52的外周界，即，外表面，可以被配置成呈正方形、五边形、星形等。驱动特征52可以包含类似于槽53的槽，用于收纳或路由电子连接，如图13A和13B所展示的。在一种或多种情况下，驱动特征52可以被配置成从螺纹部分51a折断。在一种或多种其它情况下，驱动特征52可以被配置成不从螺纹部分51a折断。

在一种或多种情况下，天线300、连接构件308、集成电路302和电子组件304可以以类似于关于图3和4B所讨论的方式布置并且被配置成以类似的方式操作。在一种或多种情况下，天线300被配置成将信号从集成电路302、电子组件304以及传感器314a、314b、314c和314d中的至少一个传输到读取器。在一种或多种情况下，天线300被配置成从读取器接收信号。例如，天线300可以从读取器接收接通信号，其中接通信号为负载感测组合件供电。在一种或多种情况下，如图15A所示，天线300的尺寸可以被设计成装配在驱动特征52的一部分周围，和/或如图4A所示，装配在固定螺钉50的外部的至少一部分周围。在一种或多种其它情况下，如图15B所示，天线300的尺寸可以被设计成装配在螺纹部分51a的孔59的一部分内，和/或如图4B所示，装配在固定螺钉50的中心开口的一部分内。在一种或多种情况下，天线300包含铁氧体芯，所述铁氧体芯被配置成放大天线300的传输信号。

在一种或多种情况下，传感器314a、314b、314c和314d可以以包含但不限于经由粘合剂的任何合适的方式连接到固定螺钉50的孔59的一部分。传感器314a、314b、314c和314d可以是应变仪、阻抗传感器、压力传感器、电容式传感器、温度传感器等。传感器314a、314b、314c和314d可以连接到孔59的一部分，即，中心开口。对于传感器314a、314b、314c和314d是应变仪的情况，传感器314a、314b、314c和314d可以被定位成当固定螺钉50与锚固构件30接合时，测量固定螺钉50与纵向构件100之间的力，例如，标称夹紧力。传感器314a、314b、314c和314d可以可操作地连接到电子组件304的底表面312。传感器314a、314b、314c和314d可以直接与固定螺钉50和电子组件304对接。对于传感器314a、314b、314c和314d是温度传感器的情况，传感器314a、314b、314c和314d可以定位在集成电路302上方。对于传感器314a、314b、314c和314d是电容式传感器的情况，可以将所述电容式传感器连接到孔59的一部分。在一种或多种情况下，固定螺钉50可以包含所有相同类型的传感器，例如，固定螺钉50可以包含所有应变仪。在一种或多种其它情况下，固定螺钉50可以包含传感器的混合，例如，固定螺钉50可以包含应变仪和温度传感器。

图15C-15E展示了根据实施例的定位在负载感测组合件上的传感器在图15A的横截面A-A处截取的仰视图。应当注意的是，图15C-15E展示了利用四个传感器的实施例，如传感器314a、314b、314c和314d；然而，应当理解，可以设想使用多于4个传感器并且使用少于4个传感器的实施例。

在一种或多种情况下，传感器314a、314b、314c和314d可以跨电子组件304线性地布置，如图15C所示。换句话说，传感器314a、314b、314c和314d可以跨固定螺钉50的孔59，即，中心开口线性地布置。传感器314a、314b、314c和314d可以直接与固定螺钉50和电子组件304对接。在传感器线性地布置的一种或多种情况下，可以将两个传感器(如传感器314b和314c)彼此紧邻地布置在电子组件304的中心部分304a上，并且可以将两个其它传感器(如传感器314a和314d)各自布置在电子组件304的外部部分304b上彼此相对的侧上。例如，传感器314a可以布置在电子组件304的外部部分304b上，例如，远侧端，并且传感器314d可以布置在电子组件304的例如与传感器314a相对的外部部分304b上。在传感器线性地布置的一种或多种其它情况下，传感器可以线性布置在电子组件304上，使得传感器的每个传感器之间具有相等的间隔。在一种或多种情况下，彼此紧邻布置的两个传感器314b和314c可以是有源应变仪，所述有源应变仪被配置成测量固定螺钉50上的最大应变区域。布置在电子组件304的外部部分304b上的两个传感器314a和314d可以是补偿应变仪，所述补偿应变仪被配置成测量应变比由传感器314b和314c所测量的区域的应变小的区域。

传感器314a、314b、314c和314d在图15C中展示为具有“U”形或基本上U状形状的应变仪。在一种或多种情况下，U形传感器314a的开口和U形传感器314d的开口可以彼此面对。在一种或多种情况下，U形传感器314b的开口和U形传感器314c的开口可以彼此背离。在一种或多种情况下，U形传感器314a和314d的开口可以被定位成面向电子组件304的中心部分304a和孔59。在一种或多种情况下，U形传感器314b和314c的开口可以被定位成面向电子组件304的外部部分304b和孔59。

在一种或多种情况下，传感器314a、314b、314c和314d可以围绕电子组件304周向地布置。传感器314a、314b、314c和314d可以围绕电子组件304的外部部分304b周向地布置，如图15D所示。换句话说，传感器314a、314b、314c和314d可以围绕孔59的外部部分，即，固定螺钉50的中心开口周向地布置。传感器314a、314b、314c和314d可以直接与固定螺钉50和电子组件304对接。在一种或多种情况下，两个传感器314a和314c可以是有源应变仪，所述有源应变仪在固定螺钉50上最大应变的区域中围绕电子组件304的外部部分304b布置。两个传感器314b和314d可以是布置在电子组件304的外部部分304b上的在应变比由传感器314a和314c所测量的区域的应变小的区域中的补偿应变仪。例如，对于孔59具有带有内部圆柱形开口的星形开口的情况，可以将传感器314a和314c定位成测量区域309a和309b，其中区域309a的应变的范围为约0.0054995到约0.0035，并且区域309b的应变的范围为约0.0035到约0.003。可以将传感器314b和314d定位成测量区域309c和309d，其中区域309c的应变的范围为约0.003到约0.0025，并且区域309d的应变的范围为约0.0025到约0.002。

传感器314a、314b、314c和314d在图15D中展示为具有“U”形或基本上U状形状的应变仪。在一种或多种情况下，U形传感器314c和314d的开口可以被定位成背离电子组件304的中心部分304a和孔59并且朝向外部部分304b。在一种或多种情况下，U形传感器314b的开口可以被定位成沿着从传感器314b到传感器314a的弧形路径，面对U形传感器314a的后表面。在一种或多种情况下，U形传感器314a的开口可以被定位成沿着从传感器314a到传感器314d的弧形路径，面对U形传感器314a的侧表面。U形传感器314a和314d的开口可以被定位成面向相同方向。U形传感器314b和314c的开口可以被定位成面向相同方向。U形传感器314a、314b、314c和314d的开口可以被定位成面向电子组件304的外部部分304b和孔59。

在一种或多种情况下，传感器中的一部分可以布置在电子组件304的中心部分304a上，并且传感器的另一部分可以布置在电子组件304的外部部分304b上。例如，传感器314a和314b可以布置在电子组件304的中心部分304a上，并且传感器314d和314c可以布置在电子组件304的外部部分304b上，如图15E所示。在一种或多种情况下，布置在电子组件304的中心部分304a上的两个传感器314a和314b可以是有源应变仪，所述有源应变仪被配置成测量固定螺钉50上的最大应变区域。布置在电子组件304的外部部分304b上的两个传感器314d和314c可以是补偿应变仪，所述补偿应变仪被配置成测量应变比由传感器314a和314b所测量的区域的应变小的区域。例如，对于孔59具有圆柱形开口的情况，可以将传感器314b定位成测量区域311a、311b和311c，其中区域311a的应变的范围为约0.009到约0.008，区域311b的应变的范围为约0.008到约0.007，并且区域311c的应变的范围为约0.007到约0.006。可以将传感器314a定位成测量区域311c和311d，其中区域311b的应变的范围为约0.006到约0.005。可以将传感器314d定位成测量区域311e和311f，其中区域311e的应变的范围为约0.005到约0.004，并且区域311f的应变的范围为约0.004到约0.003。可以将传感器314c定位成测量区域311f。

在一种或多种情况下，使用电子组件304的中心作为参考点，传感器314c和314d可以彼此成90°或约90°定位。在一种或多种情况下，使用电子组件304的中心作为参考点，传感器314a和314b可以彼此成90°或约90°定位。传感器314a、314b、314c和314d在图15E中展示为具有“U”形或基本上U状形状的应变仪。在一种或多种情况下，U形传感器314c和314d的开口可以被定位成背离电子组件304的中心部分304a和孔59并且朝向外部部分304b。在一种或多种情况下，U形传感器314b的开口可以被定位成沿着从传感器314b到传感器314a的弧形路径，面对U形传感器314a的后表面。在一种或多种情况下，U形传感器314a的开口可以被定位成沿着从传感器314a到传感器314d的弧形路径，面对U形传感器314a的侧表面。U形传感器314a和314d的开口可以被定位成面向相同方向。U形传感器314b和314c的开口可以被定位成面向相同方向。U形传感器314a、314b、314c和314d的开口可以被定位成面向电子组件304的外部部分304b和孔59。

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％。

上文所描述的特征和功能以及替代方案可以组合到许多其它不同的系统或应用中。本领域技术人员可以进行各种替代、修改、变化或改进，其中的每一个也旨在被所公开的实施例所涵盖。