用於將骨釘驅動到斷骨中的手持式工具的製作方法

2023-07-17 02:02:21 3

專利名稱：用於將骨釘驅動到斷骨中的手持式工具的製作方法
技術領域：
本公開內容涉及一種用於將骨釘驅動到斷骨中以穩固斷骨的工具及方法。更具體地，本公開內容涉及一種用於通過將斷骨保持於復位狀態中而將骨釘驅動到斷骨中以穩固斷骨的工具及方法。
背景技術：
複雜的或粉碎性骨折產生多個骨碎片。在手術中，可以將這些碎片復位並在將這些碎片例如利用外部鑲片更為永久性地固定在一起之前臨時地緊固在一起。用於將骨碎片復位並臨時緊固在一起的現有裝置具有多個缺陷。諸如夾具之類的外部固定裝置是笨重的並且會需要侵入式外科技術。除此以外，諸如金屬銷釘和導引絲之類的內部固定裝置會難以驅動到骨碎片中並且可能從碎片向外延伸，同時妨礙外部鑲片。

發明內容
本公開內容涉及一種用於通過將斷骨保持在復位狀態中而將骨釘驅動到斷骨中以穩定斷骨的工具及方法。在某些實施方式中，骨釘可用於在更為永久地固定碎片之前臨時地穩定斷骨。該工具可以是手持式裝置，其包括具有容納骨釘的至少一個通道的釘筒。該工具還可包括氣動活塞，該氣動活塞的尺寸確定成用於容納在釘筒的通道內的針狀件，該針狀件將足夠大的力施加至骨釘以驅動骨釘離開釘筒並進入到斷骨中。根據本公開內容的實施方式，提供了一種用於穩定斷骨的手持式工具，該手持式工具具有近端和遠端。該手持式工具包括殼體；至少一個固定，其構造成用於被驅動到斷骨中以穩定斷骨；釘筒，其由殼體支承並且包括至少一個容納骨釘的通道，該通道的尺寸確定成適應骨釘通過通道的軸向運動，同時限制骨釘在通道中的徑向運動；以及活塞，其相對於殼體軸向地平移，該活塞包括朝向手持式工具的近端設置的頭部以及朝向手持式工具的遠端設置的針狀件，該針狀件的尺寸確定成容納在釘筒的通道內，該針狀件將足夠大的力施加至骨釘以將骨釘從釘筒軸向地驅動到斷骨中。根據本公開內容的另一個實施方式，提供了一種用於穩定斷骨的手持式工具，該手持式工具具有近端和遠端。該手持式工具包括殼體；至少一個骨釘，其構造成用於被驅動到斷骨中以穩定斷骨；釘筒，其由殼體支承於手持式工具的遠端，該釘筒包括容納骨釘的至少一個通道；以及活塞，其相對於殼體軸向地平移，該活塞包括朝向手持式工具的近端設置的頭部以及朝向手持式工具的遠端設置的針狀件，該針狀件的尺寸確定成容納在釘筒的通道內，該針狀件將足夠大的力施加至骨釘以將骨釘從釘筒軸向地驅動到斷骨中。
根據本公開內容的又一個實施方式，提供了一種用於將骨釘驅動到斷骨中以穩定斷骨的手持式工具，該手持式工具具有近端和遠端。該手持式工具包括殼體；釘筒，其由殼體支承並且包括尺寸確定成容納骨釘的至少一個通道；活塞，其相對於殼體軸向地平移， 該活塞包括朝向手持式工具的近端設置的頭部以及朝向手持式工具的遠端設置的針狀件， 該針狀件的尺寸確定成容納在釘筒的通道內，該針狀件將足夠大的力施加至骨釘以將骨釘從釘筒軸向地驅動到斷骨中；壓縮氣體源，其聯接至殼體，用於將氣動力供應至活塞的頭部以使活塞相對於殼體軸向地平移；閥組件，其具有常閉狀態以關閉壓縮氣體從壓縮氣體源到活塞的頭部的流動，並具有打開狀態以打開壓縮氣體從壓縮氣體源到活塞的頭部的流動；以及扳機組件，其聯接至閥組件以將閥組件從常閉狀態調節到打開狀態，在打開狀態之後閥組件自動地返回至常閉狀態。


本發明的上述和其它特徵和優點以及獲得這些特徵和優點的方式將會變得更加明顯，並且通過參照結合附圖對本發明的實施方式進行的下列描述將會更好地理解本發明自身，其中圖IA是表示本公開內容的示例性工具的示意圖，示出了該工具的與第一骨碎片和第二骨碎片對準的針狀件；圖IB是圖IA的工具的示意圖，示出了該工具的插過第一骨碎片並插入到第二骨碎片中的針狀件；圖IC是圖IB的工具的示意圖，示出了工具的正在被取出以暴露骨碎片中的孔的針狀件，並且示出了正被注入到孔中的生物相容性聚合物材料；圖ID是類似於圖IC的示意圖，示出了工具的被取出以暴露骨碎片中的孔的針狀件，並且示出了被注入到孔中以形成球狀纖維部的生物相容性聚合物材料；圖IE是圖IC的工具的示意圖，示出了正被注入到鄰近的孔中以形成環的生物相容性聚合物材料；圖2A是表示本公開內容的另一工具的示意圖，示出了與第一骨碎片和第二骨碎片對準的工具；圖2B是圖2A的工具的示意圖，示出了將由聚合體組成的杆驅動穿過第一骨碎片並驅動到第二骨碎片中的工具；圖2C是圖2B的工具的示意圖，示出了從骨碎片上移除同時留下由聚合體組成的杆以將骨碎片緊固在一起的工具；圖3是本公開內容的示例性工具的立體圖；圖4是圖3的工具的分解立體圖，示出閥組件和活塞組件；圖5是圖4是閥組件和活塞組件的選定部件的分解立體圖；圖6是圖3的工具的另一分解立體圖，示出扳機組件和供氣組件；圖7是圖3的工具的被示出為在被發射前處於停止狀態的截面圖；圖8是圖7的工具的一部分的截面圖；圖9是圖3的工具被示出為正被發射時的截面圖；圖10是圖9的工具的一部分的截面圖11是圖3的工具的一部分被示出為在發射後處於中間狀態中的截面圖；圖12是圖3的工具的一部分被示出為在發射後處於靜止狀態的截面圖；圖13是本公開內容的另一示例性工具的一部分的立體圖，該工具包括具有調節器的供氣組件；圖14是圖13的工具的截面圖；圖15是圖13的調節器被示出為處於打開狀態的截面圖；圖16是圖13的調節器被示出為處於閉合狀態的截面圖；圖17是圖13的調節器的分解立體圖。遍及多個附圖，對應的附圖標記表示對應的部件。於此陳述的範例示出了本發明的示例性實施方式，並且這種範例不應當被解釋為以任何方式限制本發明的範圍。
具體實施例方式本公開內容提供了一種用於將骨碎片復位並緊固在一起的工具和方法，該工具和方法可用作在將骨碎片更為永久地固定之前的一種臨時解決方案。根據本公開內容的示例性實施方式，可將生物相容性聚合物插到骨碎片中以將骨碎片緊固在一起。該聚合物可以隨著時間的推移保留在患者的體內，或者該聚合物可以吸收到患者的體內。在一個實施方式中，可將該聚合物以液體或半液體的狀態注入到骨碎片中，然後固化以將骨碎片緊固在一起。例如，這種聚合物一旦與光或水接觸就固化。可以注入到骨碎片中的適當的聚合物包括快凝氰基丙烯酸酯(通常以諸如Super Glue 和Krazy Glue 之類的商標進行銷售)。處於本公開內容的範圍內的是該聚合物可以與諸如彈性線狀纖維之類的用於注入到骨碎片中的其它材料混合。在另一實施方式中，可將該聚合物以固體狀態驅動到骨碎片中以將骨碎片緊固在一起。可以驅動到骨碎片中的適當的聚合物包括諸如聚交酯(PLA)之類的可生物降解的聚合物。首先參照圖1A-1C，示意性地示出了一種用於將骨碎片復位並緊固在一起的示例性方法。在結構上與注射器相似的工具10被設置成用於實施該方法並包括針狀件12、其中限定腔15的管或筒14、柱塞16和殼體18。在所示方法的第一步驟中，如在圖IA中所示，第一骨碎片F1與鄰近的第二骨碎片 F2對準。工具10放置在第一骨碎片F1的附近或放置成與該第一骨碎片F1接觸。接下來，如圖IB中所示，將足夠大的力施加至工具10的筒14以將針狀件12驅動穿過第一骨碎片F1並驅動到第二骨碎片F2中。工具10可設有具有多種尺寸的針狀件12 以適應不同類型的斷口和骨骼類型。例如，針狀件12的長度可設置為約0. 25英寸、0. 5英寸、1. 0英寸、1. 5英寸、2. 0英寸或更大。除此以外，針狀件12的直徑可設置為例如約1毫米(mm)、1. 5mm、2mm、2. 5mm、3mm 或更大。最後，如圖IC中所示，將工具10的針狀件12從骨碎片Fp F2拔出以露出骨碎片 F1^ F2中的孔H。當針狀件12從骨碎片Fp F2縮回時，可向柱塞16施加壓力以將生物相容性聚合物材料P從筒14的腔15輸送到孔H中。根據本方法的示例性實施方式，生物相容性聚合物材料P包括含有一束線狀纖維的液態氰基丙烯酸酯。筒14的沿腔15形成分界線的內壁包括諸如聚四氟乙烯(PTFE)之類的不沾塗層，以防止聚合物材料P在其上變幹。除此以外其，筒14的腔15可包括至少足夠多的聚合材料P以充分地填充孔H。隨著時間的逝去，諸如少於幾分鐘，生物相容性聚合物材料P在孔H中固化或硬化以將骨碎片Fp F2結合
在一起。根據本方法的示例性實施方式，可將多股聚合物材料P輸送到孔H中，以在孔H中形成球狀纖維部B，如圖ID中所示。這些球狀纖維部B可以用作固定器以防止聚合物在孔 H中鬆脫。為了形成球狀纖維部B，在致動柱塞16輸送最初的一股聚合物材料P時，可以減緩或延遲針狀件12從孔H中的最初移除。然後，針狀件12可以縮回以輸送從孔H中延伸出的聚合物材料的均勻的線狀流。根據本方法的另一示例性實施方式，並且如圖IE中所示，在將生物相容性聚合物材料P輸送到孔H中後，可將工具10移至第一骨碎片F1上的不同位置，例如鄰近第一骨碎片F1中的第二孔H'。孔H'可以通過針狀件12或通過另一針狀件形成。如在圖IE中所示，在從孔H到孔H'的移動期間，可以繼續從工具10分配生物相容性聚合物材料P，從而形成聚合物材料P的連續的環L，該環L延伸跨過第一骨碎片F1的表面並且連接鄰近的填充孔H、H'，類似於縫紉機的行為。將鄰近孔H、H'中的聚合物縫合在一起可以穩定骨碎片 Fp F2之間的連接。可以氣動地、液壓地、電動地(例如利用電池)為工具10提供動力。例如，工具10 可以類似於壓縮空氣釘槍的方式工作。當拉動工具10的扳機(未示出)時，可釋放壓縮空氣以迫使筒14和聯接於其上的針狀件12在殼體18內向前運動直到針狀件12伸出超過殼體18、穿過第一骨碎片F1並且伸到第二骨碎片F2中，如圖IB中所示。當釋放工具10的扳機時，針狀件12和筒14可以縮回到殼體18中，在骨碎片F1J2中留下孔H，如圖IC中所示。 可以通過包括例如彈簧或磁體之類的任何適當機構將工具10的針狀件12和筒14相對於殼體18偏置在圖IC的縮回位置中。為了將生物相容性聚合物材料P輸送到孔H中，工具10可以設有用於阻擋柱塞16 縮回的適當的閉鎖機構。該閉鎖機構可例如包括閉鎖件19，如圖IC中所示，或者磁體。當拉動工具10的扳機(未示出)以使針狀件12和筒14在殼體18內向前移動，如圖1A-1B中所示，閉鎖件19可以處於解鎖位置中，從而使柱塞16能夠與針狀件12 —起向前行進。如圖IC中所示，當釋放該工具10的扳機以使針狀件12和筒14縮回到殼體18中時，閉鎖件 19可以移動至鎖定位置以接合柱塞16。滑動筒14將會遍及由閉鎖件19保持就位的固定的柱塞16行進，從而迫使包含在筒14的腔15內的生物相容性聚合物材料P從針狀件12 分配出去。在從針狀件12輸送足量的生物相容性聚合物材料P之後，可以釋放閉鎖件19， 從而使柱塞16能夠相對筒14縮回到殼體18中。工具10能夠控制針狀件12行進到骨碎片F1J2中的深度(圖1A-1C)。根據本公開內容的示例性實施方式，針狀件12在骨碎片F1I2中的深度可通過限制針狀件12從殼體 18伸出的距離來控制。例如，如圖IB中所示，殼體18包括至少一個與筒14的凸緣42協作的止擋件40，以限制針狀件12從殼體18朝向骨碎片FpF2移出的前向行程。接下來參照圖2A-2C，示意性地示出了用於將骨碎片復位並緊固在一起的另一示例性方法。在結構上類似於注射器的工具20被設置成用於實施該方法並且包括由聚合體組成的針狀件或杆22、其中限定腔25的管或筒24、以及柱塞26。在所示方法的第一步驟中，並且如圖2A中所示，將第一骨碎片F1與鄰近的第二骨碎片F2對準，將工具20放置在第一骨碎片F1的附近或放置成與第一骨碎片F1接觸。接下來，如在圖2B中所示，將足夠大的力施加至工具20的柱塞沈以驅動杆22穿過第一骨碎片F1並驅動到第二骨碎片F2中。根據本方法的示例性實施方式，杆22由諸如聚交酯(PLA)、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、或纖維加強聚合物之類的剛性聚合物構成。根據本方法的另一示例性實施方式，杆22由諸如鎂之類的生物相容性的、非鐵金屬構成。最後，如在圖2C中所示，將工具20從骨碎片F1J2上拉離，從而將由聚合體組成的杆22留在骨碎片F」 F2內以將骨碎片F」 F2結合在一起。根據本方法的示例性實施方式， 杆22具有帶有紋理的外表面以防止從骨碎片F1I2鬆脫或拉出。杆22無需附接於柱塞沈， 以在將工具20從骨碎片F1J2上拉離時，留下杆22。所示筒M的腔25的尺寸可以相對於由聚合體組成的杆22擴大。例如，筒M的尺寸可以被確定成在允諾由聚合體組成的杆22 在筒M的腔25內軸向滑動的同時，徑向上受到筒M限制。如圖2A-2C中所示，將由聚合體組成的杆22設置成具有適當的長度以延伸到骨碎片F2中，並且端部與骨碎片F1大致齊平。同樣處於本公開內容的範圍內的是杆22可以具有可以在將杆22植入前或植入後進行修整的額外長度，使得杆22端部與骨碎片F1大致齊平。例如，在將工具20從骨碎片F1J2中拉離之前，可沿筒M的面對骨骼的端部對杆22 進行修整，以從杆22上移除任何額外的長度。作為另一個示例，在將工具20從骨碎片F」 F2上拉離之後，可沿骨碎片F1對杆22進行修整，以從杆22上移除任何額外的長度。可以氣動地、液壓地、電動地(例如利用電池)和/或電磁地為工具20提供動力。 例如，工具20可以類似於壓縮空氣釘槍的方式工作。當拉動工具20的扳機(未示出)時， 可釋放壓縮空氣以迫使柱塞沈在筒M內向前運動直到杆22伸出超過筒24、穿過第一骨碎片F1並且伸到第二骨碎片F2中，如圖2B中所示。當釋放工具10的扳機時，柱塞沈可以縮回到筒M中，使杆22留在骨碎片FpF2中。可以通過包括例如彈簧或磁體之類的任何適當機構將工具10的柱塞沈相對於筒M偏置在縮回位置中。除了將骨碎片緊固在一起外，上述方法還可以用於將人體的軟組織緊固在一起。 上述方法還可用於將包括切割導引器、骨板、和/或環扎絲在內的整形部件安裝到骨骼上。接下來參照圖3-12，將一種示例性手持式氣動工具100設置成用於將骨碎片復位並將其緊固在一起。工具100在第一近端102與第二遠端104之間延伸。如在圖3中所示， 工具100的近端102包括左側殼體106a、右側殼體106b和扳機108。工具100的左側殼體 106a和右側殼體106b配合以限定手柄110。工具100的遠端104包括管筒112和突出部 114。在操作中，在工具100的遠端104置靠在骨碎片上的情況下，外科醫生可以抓握住手柄110並拉動扳機108。參照圖4，工具100還包括釘筒116、調節控制盤118、閥組件120和活塞組件130。 工具100的閥組件120包括閥體122、閥回位彈簧124、膨脹螺栓1 和插塞128。工具的活塞組件130包括活塞132、活塞回位彈簧134、緩衝器136、以及導向器138。下面進一步說明圖4的每個部件。參照圖6，工具100還包括供氣組件140和扳機組件150。工具100的供氣組件140 包括封頭142、氣罐144、刺破閥146和調節器148。工具100的扳機組件150包括扳機108、 扳機簧151、弓形連杆152、旋轉爪153、軸154、止擋銷155、左側護套156a、右側護套156b、左側保持器157a、右側保持器157b、鎖或扣機(seer) 158、以及U形扣機彈簧159。下面進一步說明圖6的每個部件。工具100的左側殼體106a和右側殼體106b配合以遮住和支承工具100的閥組件 120、供氣組件140、以及扳機組件150。如圖3中所示，殼體106a限定外部開口 160以使得能夠通過殼體106a觸及調節控制盤118。殼體106a和10 配合以限定將氣罐144連接於調節器148的第一氣道162和將調節器148連接於閥體122的第二氣道164，如圖6中所示。在操作中，壓縮氣體經由殼體106a、106b的第一氣道162從氣罐144行進至調節器 148，並經由殼體106a、106b的第二氣道164從調節器148行進至閥體122。工具100的管筒112是從殼體106a、106b延伸的中空部件，如圖3中所示。管筒 112包括朝向工具100的近端102定位的近端部166以及朝向工具100的遠端104定位的遠端部168。管筒112的尺寸被確定成用於在其中容納活塞組件130。更為具體地，管筒 112的近端部166的尺寸被確定成用於在其中容納活塞組件130的活塞回位彈簧134和緩衝器136，並且管筒112的遠端部168的尺寸被確定成用於在其中容納活塞組件130的導向器138，活塞組件130的活塞132大致沿管筒112的全長在管筒112的近端部166與遠端部168之間延伸。如圖4中所示，管筒112的近端部166的直徑可以大於管筒112的遠端部168以容置活塞組件130的活塞132、活塞回位彈簧134、和緩衝器136。工具100的突出部114是從管筒112延伸以限定工具100的遠端104的中空部件， 如圖3中所示。突出部116包括構造成置靠在患者的骨骼上的骨骼接觸表面169。突出部 116的骨骼接觸表面169可以是帶有紋理的(例如齒狀的、有尖頂的)以實現在患者的骨骼上抓緊而不會滑動。突出部114的尺寸被確定成在其中容納釘筒116。除此以外，突出部 114的尺寸可以被確定成在其中容納管筒112的包括管筒112的狹窄的遠端部168的至少一部分。工具100的釘筒116是套管式部件，其尺寸被確定成用於容納在工具100的突出部114內，使得釘筒116可以定位於工具100的遠端104。如圖5中所示，釘筒116包括被至少一個平坦部分172定界的套管170。在套管170的周圍，釘筒116還包括多個細長的狹槽或通道174。釘筒116的每個通道174的尺寸被確定成在其中容納生物相容性的杆或銷釘176。每個通道174可以是完全分開的，或者，如圖5中所示，多個通道174可以互連。 根據本公開內容的示例性實施方式，釘筒116的通道174的尺寸被確定成限制每個銷釘176 通過對應的通道174的軸向運動，從而穩定銷釘176並確保沿筆直的路徑輸送銷釘176以避免彎曲和/或斷裂。在使用後，可以將釘筒116從工具100上移除，並且或者用新的銷釘 176重新填充該釘筒116或對該釘筒116進行更換。銷釘176被構造成用於驅動到骨碎片中以將骨碎片緊固在一起。銷釘176可以由生物相容性聚合物構成，並且在特定的實施方式中，該生物相容性聚合物可以是可生物降解的。例如，銷釘176可以由諸如聚交酯(PLA)之類的可生物降解的聚合物構成。例如，銷釘176還可以由聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯或者纖維加強聚合物構成。同樣處於本公開內容的範圍內的是銷釘176可以由諸如鎂之類的生物相容性的非鐵金屬構成。 每個銷釘176的長度可以小至約0. 5英寸、0. 6英寸、0. 7英寸、0. 8英寸、0. 9英寸、或更小， 並且大至約1. 0英寸、1. 1英寸、1. 2英寸、1. 3英寸、1. 4英寸、1. 5英寸或更大。每個銷釘 176的直徑可以小至約0. 03英寸、0. 04英寸、0. 05英寸、或0. 06英寸，並且大至約0. 07英寸、0. 08英寸、0. 09英寸、0. 10英寸、或更大。取決於銷釘176的尺寸和用於構成銷釘176 的材料，銷釘176的重量可以少於約0. 01克，例如約0. 005克、0. 006克或0. 007克。示例性銷釘176可不妨礙隨後的固定。例如，銷釘176可以在尺寸上是足夠小的和/或在密度上是足夠低的，以使得外科醫生可以在隨後的手術期間鑽穿該銷釘176。工具100的調節控制盤118包括大體上中空的頭部180和軸182，該頭部180的尺寸被確定成用於容納在殼體106a、106b內，該軸182軸向延伸穿過管筒112並延伸到突出部114中，如圖4中所示。多個間隔開的輪緣181將頭部180結合至軸182，如圖5中所示，以容置通過頭部180且圍繞調節控制盤118的軸182的氣流。調節控制盤118聯接至釘筒116用於與其一起旋轉。例如，如圖5中所示，調節控制盤118的軸182延伸穿過釘筒116的套管170並且包括至少一個與釘筒116的平坦部分 170相匹配的平坦部分183以將調節控制盤118的旋轉運動傳遞至釘筒116。調節控制盤 118的頭部180可以包括帶紋理的或刻槽的外表面184以便於調節控制盤118的轉動。如圖3中所示，調節控制盤118的刻槽的外表面184通過殼體106a中的外部開口 160暴露以使得外科醫生可以觸及並轉動調節控制盤118。調節控制盤118可以包括適當的定位機構以確保釘筒116的適當對準。例如，如圖5中所示，調節控制盤118的頭部180中包括多個均勻間隔開的定位孔186。每個定位孔 186的尺寸可以被確定成容納球187(圖8)或另一適當的定位件以確保將調節控制盤118 和聯接於其上的釘筒116旋轉至多個離散位置中的一個。工具100的閥組件120容納在殼體106a、106b內，並且包括閥體122、閥回位彈簧 124、膨脹螺栓126、以及插塞128。如圖7中所示，閥體122為在其中限定氣腔188的大致中空的部件。閥體122的氣腔188包括與殼體106a、106b的第二氣道164連通的入口 188a， 以接收來自供氣組件140的壓縮氣體。閥體122的氣腔188還包括密封的斜切出口 188b， 該斜切出口 188b與活塞組件130連通以將壓縮氣體從供氣組件140輸送至活塞組件130。閥組件120的膨脹螺栓126為環繞閥體122並在閥體122上軸向平移的大致中空的部件。如在圖5中所示，膨脹螺栓1 包括頭部190和用於支承插塞128的平臺192，如在下面進一步討論的那樣。膨脹螺栓1 還包括多個從平臺192徑向向外延伸的間隔開的輪緣194以容置通過膨脹螺栓126的氣流。閥組件120的插塞128的尺寸被確定成用於容納在閥體122的出口 188b內，如圖 7中所示。插塞1 相對於閥體122軸向平移以關閉和打開閥組件120。在插塞1 密封閥體122的出口 188b使之關閉時，閥組件120閉合，如圖8中所示，從而阻止來自閥體122 的氣腔188的氣流。在插塞128的錐形端196平移到閥體122的出口 188b中並打開該出口 188b時，閥組件120打開，如圖9中所示，從而使壓縮氣體能夠從閥體122的氣腔188逸出ο工具100的活塞組件130容納在管筒112和突出部114內並且包括活塞132、活塞回位彈簧134、緩衝器136、和導向器138，如圖4中所示。活塞組件130的活塞132是在管筒112內軸向平移的套管式部件。活塞132包括頭部200、軸202以及聯接至軸202的徑向偏置的針狀件204。該針狀件204的尺寸被確定成用於容納在釘筒116的各個單獨的通道174內。根據本公開內容的示例性實施方式，釘筒116的通道174的尺寸被確定成用以限制針狀件204在其中的軸向運動，從而穩定該針狀件204。如圖7中所示，調節控制盤118的軸182完全延伸穿過套管式活塞132以到達釘筒116。在操作中，外科醫生旋轉調節控制盤118以選擇性地將釘筒116的所需通道174 與活塞132的針狀件204對準。活塞組件130的緩衝器136是尺寸被確定成在其中容納活塞132的軸202的套管式部件，如圖4中所示。緩衝器136可以由例如塑料或橡膠構成以抵抗或減慢活塞132的軸向平移。活塞組件130的導向器138是尺寸和形狀被確定成在其中容納活塞132的軸202 和針狀件204的套管式部件，如圖5中所示。導向器138的外形可以被確定成與活塞132 的外部輪廓緊密配合，從而導引和穩定活塞132的軸向平移。工具100的供氣組件140容納在殼體106a、106b內，並且包括封頭142、氣罐144、 刺破閥146、和調節器148。如圖6中所示，封頭142可拆卸地聯接於殼體106a、106b，用於移除和更換氣罐144。供氣組件140的氣罐144包括壓縮氣體源，優選地，氣罐144包括壓縮的二氧化碳氣(CO2)或氮氣(隊)。有利地，氣罐144是廉價的，易於在市場上購得的，並且能夠在沒有諸如電池之類的任一其它輔助電源的情況下單獨為工具100提供動力。壓縮氣體通常能夠以供應量為12克的方式在市場上購得，但是工具100可被設計成容置具有多種類型和尺寸的氣罐144。氣罐144內的壓力可以低至約300psi、400psi、500psi、或600psi，並且高達約 700psi、800psi、900psi、1000psi、或更高，但氣罐144內的壓力將會隨著溫度而改變。供應量為12克的壓縮(X)2源例如在室溫下的壓力可以為約850psi。當將每個新的氣罐144插到殼體106a、106b中時，刺破閥146將會打開氣罐144以將氣流經由第一氣道162從氣罐 144引入至調節器148，如圖6中所示。供氣組件140的調節器148被設置成控制輸送至閥組件120的氣體的壓力。當閥組件120的閥體122中的壓力達到諸如約100psi、200psi、300psi、400psi、500psi、或 600psi之類的預期閾值時，調節器148切斷壓縮氣體至閥體122的連續流動。因此，即使氣罐144中的壓力波動，調節器148也能夠將壓縮氣體以基本上恆定的壓力輸送至閥體122。 例如，調節器148可以類似於在彩彈槍中使用的那些調節器。工具100的扳機組件150容納在殼體106a、106b內，並且包括扳機108、扳機簧 151、弓形連杆152、旋轉爪153、軸154、止擋銷釘155、左側護套156a、右側護套156b、左側保持器157a、右側保持器157b、扣機158、以及U形扣機彈簧159，如圖6中所示。扳機組件 150的扳機108可樞轉地聯接至殼體106a、106b以驅動爪153的旋轉，如下面進一步討論的那樣。扳機組件150的爪153包括長圓形的中央開口 210、向外延伸的指部212、以及凹槽214，如圖6中所示。軸154延伸穿過爪153的長圓形的中央開口 210，使得爪153能夠圍繞軸巧4旋轉並且相對於軸巧4平移。爪153可以被護套156a、156b至少部分覆蓋，該護套156a、156b包括從護套156b上突出的導向臂216。扳機組件150的鎖或扣機158可樞轉地聯接至殼體106a、106b。扣機158包括與爪153的指部212接觸的第一端218a和接觸閥組件120的膨脹螺栓1 的第二端218b，如圖8中所示。扣機158的第二端218b包括面對工具100的近端102的阻擋表面220和面對工具100的閥組件120的斜面222。
現在將參照圖7-12描述工具100的操作。圖7和8描繪了發射前處於靜止狀態的工具100，圖9和10描繪了正被發射時的工具100，圖11描繪了發射後處於中間狀態的工具100，並且圖12描繪了發射後處於靜止狀態的工具100。參照圖7和8，將工具100示出為發射前處於靜止狀態。在該靜止狀態中，在扳機簧151的力的作用下向外偏壓扳機108。弓形連杆152聯接於扳機108，並且將爪153的指部212向下拉使其遠離扣機158。如圖8中所示，在扣機彈簧159的力的作用下向上偏壓扣機158，以使扣機158的阻擋表面220接合膨脹螺栓126的頭部190，以防止膨脹螺栓1 朝向工具100的遠端104軸向平移。壓縮氣體從氣罐144經由殼體106a、10 的第一氣道162行進至調節器148，並且從調節器148經由殼體106a、106b的第二氣道164行進到閥體122的氣腔188中。然而， 由於膨脹螺栓126的平臺192將插塞1 保持密封在閥體122的出口 188b內，因此，壓縮氣體不能夠從閥體122的氣腔188中逸出。扣機158防止膨脹螺栓1 進而防止插塞1 朝向工具100的遠端104軸向平移以從閥體122上脫落。在不存在來自閥體122的壓縮氣體的流動的情況下，活塞132在活塞回位彈簧134 的作用下縮到工具100中，如圖7中所示。活塞132的針狀件204與釘筒116的通道174 和定位在其中的銷釘176對準，但是該活塞132的針狀件204同樣在活塞回位彈簧134的力的作用下縮到工具100中。參照圖9和10，工具100被示出為處於正被發射時。在該發射狀態下，外科醫生克服扳機簧151的力向內拉動扳機108。弓形連杆152迫使爪153的指部212向上旋轉，這導致扣機158的第一端218a向上樞轉並導致扣機158的第二端218b克服扣機彈簧159的力向下樞轉。如此樞轉扣機158將扣機158的阻擋表面220移動遠離膨脹螺栓126，從而釋放膨脹螺栓126以朝向工具100的遠端104軸向平移，如圖10中所示。閥體122的氣腔188中的高壓迫使膨脹螺栓1 和插塞1 朝向工具100的遠端 104軸向運動，這將插塞1 從閥體122的出口 188b釋放出來。如上所述，膨脹螺栓1 的該軸向運動不再受到扣機158的阻擋。壓縮氣體從閥體122的出口 188b逸出並在插塞128 的周圍流動，流過膨脹螺栓126，流過調節控制盤118的頭部180，並在調節控制盤118的軸 182的周圍流動。壓縮氣體隨後到達活塞132的頭部200，這迫使活塞132克服活塞回位彈簧134的力朝向工具100的遠端104軸向平移，如圖9中所示。活塞132的該平移運動可以被圍繞活塞132的軸202設置的緩衝器136減速，並且可以被圍繞活塞132的軸202和針狀件204 設置的導向器138導引並穩定。在發射位置中，針狀件204進入釘筒116的通道174並且從那裡驅動銷釘176。在工具100的遠端104置靠在斷骨上的情況下，施加在活塞132上的力可以是足夠大的以將銷釘176驅動到骨骼中，用於將相鄰的骨碎片緊固在一起。例如， 銷釘176可以在約70psi的壓力下驅動穿過骨皮質約1mm，並且在介於約400psi到500psi 之間的壓力下驅動穿過骨皮質約4_。當活塞132的頭部200被向前驅動足夠遠的距離以輸送銷釘176時，可以暴露管筒112中的通氣口 224，如圖9中所示。壓縮氣體可以從活塞132的頭部200的後方通過通氣口 2M逸出，從而降低了工具100中的壓力。根據本公開內容的示例性實施方式，通氣口 2M可以將壓縮氣體從管筒112徑向向外地引導，以使得不幹擾位於工具100的遠端104附近的患者或位於工具100的近端102附近的外科醫生。參照圖11，將工具100示出為處於發射後的中間狀態中。根據本公開內容的示例性實施方式，即使外科醫生繼續拉動扳機108，工具100也會在發射狀態後自動地且快速地到達該中間狀態。弓形連杆152繼續迫使爪153的指部212向上旋轉，直到止擋銷釘155 進入爪153的凹槽214，這限制了爪153的進一步旋轉。如圖11中所示，爪153的指部212 旋轉超過扣機158的第一端218a，從而使扣機158能夠在扣機彈簧159的力的作用下返回至其最初的起始位置，扣機158的第二端218b延伸回到膨脹螺栓126的路徑中。在工具100發射後，由於壓縮氣體能夠通過通氣口 2 逸出，因此，閥體122的氣腔188中的壓力下降(圖9)。在該現下降低的壓力下，閥回位彈簧IM能夠迫使膨脹螺栓 1 和插塞1 返回到閥體122的出口 188b中，以切斷壓縮氣體的供應。具體地，並且如在圖11中所示，閥回位彈簧1 迫使膨脹螺栓1 的頭部190越過扣機158的斜面222，膨脹螺栓1 將插塞1 承載回到閥體122的出口 188b中。在不存在來自閥體122的壓縮氣體的流動的情況下，活塞132在活塞回位彈簧134 的力的作用下縮回到工具100中，如圖11中所示。活塞132的針狀件204(圖7)也在活塞回位彈簧134的力的作用下縮回到工具100中，留下釘筒116的空通道174。參照圖12，將工具100示出為處於發射後的靜止狀態。根據本公開內容的示例性實施方式，即使外科醫生繼續拉動扳機108，工具100也在中間狀態後自動地且快速地到達該靜止狀態。由於爪153的中央開口 210的長圓形狀，爪153向下平移越過軸154。爪153 的指部212也向下平移，直到到達扣機158的第一端218a下方的位置，以等待扳機108的下次拉動。閥回位彈簧IM繼續迫使膨脹螺栓1 和插塞1 回到閥體122的出口 188b中， 以切斷壓縮氣體的供應。具體地，並且如圖12中所示，閥回位彈簧IM迫使膨脹螺栓1 的頭部190越過扣機158的斜面222，並且最終處於扣機158的阻擋表面220的後面。一旦將插塞126的頭部190鎖定在扣機158的阻擋表面220的後面，就能夠通過再次拉動扳機 108而重新打開閥體122。 在再次發射工具100前，外科醫生可以轉動調節控制盤118以旋轉釘筒116。旋轉釘筒116將推進釘筒116的下一通道174和定位在其中的銷釘176，使其與針狀件204對準。接下來參照圖13-17，提供了用於將骨碎片復位和緊固在一起的另一個示例性手持式氣動工具100'的一部分。圖13-17的工具100'類似於圖3-12的工具100，除了如下所述的之外，相同的附圖標記表示相同的元件。如在圖13中所示，工具100'的近端102'包括與對應的左側殼體(未示出)協作的右側殼體106b'，以便支承適當的扳機組件(未示出，但其類似於工具100的扳機組件150)、活塞組件(未示出，但其類似於工具100的活塞組件130)、包括閥體122'的閥組件120'、以及包括氣罐144'和調節器148'的供氣組件140'。殼體10 '限定將氣罐 144'連接至調節器148'的氣道162'。殼體106b『還限定通氣口 224'和手柄110'中的減壓腔226'。如圖17中所示，供氣組件140'的調節器148'包括調節器本體300'、隔板 302'、致動器彈簧304'、密封件306'、螺栓308'、以及選擇器310'。將在下面進一步描述調節器148'的每個部件。調節器148'的調節器本體300'為在其中限定氣腔312'的基本上中空的部件， 如圖15中所示。調節器本體300'的氣腔312'包括與殼體106b'的氣道162'連通的入口 312a'以容納來自氣罐144'(圖14)的壓縮氣體。調節器本體300『的氣腔312' 還包括與閥體122'連通的出口 312b'。根據本公開內容的示例性實施方式，調節器本體 300'可以與閥體122' —體地形成，使得調節器本體300'的出口 312b'限定或直接連接於閥體122'的入口 188a『。調節器148'的隔板302'的尺寸被確定成用於容納在調節器本體300『的氣腔 312'內並且構造成在其中軸向平移。如圖17中所示，隔板302'限定通過調節器148'的一個或更多個軸向通道314'。調節器148'的螺栓308'的尺寸也被確定成用於容納在調節器本體300'的氣腔312'內。螺栓308'包括頭部316'和軸318'。螺栓308'的頭部316'限定環狀通道320'以及一個或更多個通過調節器148'的軸向通道322'。環狀通道320'與每個軸向通道322'配合以限定一個或更多個通過調節器148'的L形氣體路徑。調節器148'的選擇器310'的尺寸被確定成用於容納在螺栓308『內。選擇器 310'包括插口 324'，該插口 324'構造成容納用於將選擇器310『旋到螺栓308'中的適當工具(未示出)。選擇器310'構造成調整調節器148'的閾值壓力，並因此調節閥體 122'中的閾值壓力。將選擇器310'旋緊到螺栓308'中迫使致動器彈簧304'進一步遠離螺栓308'，這增加了閥體122'中的閾值壓力。將選擇器310'從螺栓308'上鬆開使致動器彈簧304'能夠進一步縮回到螺栓308'中，這減小了閥體122'中的閾值壓力。參照圖14-16描述工具100'的操作。壓縮氣體經由氣道162'從氣罐144'流至調節器本體300'的入口 312a'，如圖14中所示。壓縮氣體隨後朝向隔板302『流過螺栓308'的環形通道320'和軸向通道322'。首先，致動器彈簧304'迫使隔板302'遠離螺栓308'，如圖15中所示，以使得壓縮氣體能夠在密封件306'的周圍流動、流過隔板 302'的軸向通道314'並流到閥體122'中。隨著時間的流逝，當壓縮氣體繼續進入閥體 122'時，在調節器本體300'的出口 312b'和閥體122'的入口 188a'處的壓力增加，從而迫使隔板302'克服致動器彈簧304'的力朝向螺栓308'移動。最後，當到達閾值壓力時，密封件306'變得被充分壓縮以阻擋隔板302'的軸向通道314'，如圖16中所示。此時，調節器148'止擋住壓縮氣體繼續流至閥體122'的入口 188a'，從而限制閥體122' 中的壓力。當外科醫生操作工具100'的扳機組件(未示出，但其類似於工具100的扳機組件150)時，壓縮氣體能夠從閥體122'的出口 188b'逸出。例如，操作工具100'的扳機組件可以將螺栓(未示出，但其可類似於工具100的螺栓128)從調節器本體300'的出口 312b'釋放。從閥體122'逸出的壓縮氣體可以將銷釘(未示出，但其類似於工具100的銷釘176)氣動地輸送到患者的骨骼中。在輸送銷釘後，壓縮氣體可以通過手柄110'中的通氣口 224'逸出，如圖14中所示，從而降低了工具100'中的壓力。在氣體不斷離開手柄110'前，逸出氣體的壓力可以在減壓腔226'中降低。根據本公開內容的示例性實施方式，通氣口 224'和減壓腔226' 可以將氣體從手柄110'向下引導以不妨礙患者或外科醫生保持手柄110'。
儘管已將本發明描述為具有優選設計，但本發明可以在本公開內容的精神和範圍內進一步改進。本申請因此意在涵蓋使用其普遍原理的任何變型、用途或修改。此外，本申請意在涵蓋對於本公開內容的這種背離，只要其處本發明所屬的並落在所附權利要求的範圍內的該領域的已知或慣常做法的範圍內。
權利要求
1.一種用於穩定斷骨的手持式工具，所述手持式工具具有近端和遠端，所述手持式工具包括殼體；至少一個骨釘，所述至少一個骨釘構造成被驅動到所述斷骨中以穩定所述斷骨；釘筒，所述釘筒由所述殼體支承並且包括容納所述骨釘的至少一個通道，所述通道的尺寸確定成適應所述骨釘通過所述通道的軸向運動，同時限制所述骨釘在所述通道中的徑向運動；以及活塞，所述活塞相對於所述殼體軸向地平移，所述活塞包括朝向所述手持式工具的所述近端設置的頭部以及朝向所述手持式工具的所述遠端設置的針狀件，所述針狀件的尺寸確定成用於容納在所述釘筒的所述通道內，所述針狀件向所述骨釘施加足夠大的力以將所述骨釘從所述釘筒軸向地驅動到所述斷骨中。
2.如權利要求1所述的手持式工具，還包括壓縮氣體源，所述壓縮氣體源由所述殼體支承，用於向所述活塞的所述頭部供應氣動力以使所述活塞相對於所述殼體軸向地平移。
3.如權利要求2所述的手持式工具，還包括調節器，所述調節器用於限制向所述活塞的所述頭部供應的氣動力，所述調節器包括入口，所述入口與所述壓縮氣體源連通；出口，所述出口與所述活塞連通；通道，所述通道位於所述入口與所述出口之間；以及滑動隔板，當在所述出口處達到閾值壓力時，所述滑動隔板關閉所述入口與所述出口之間的所述通道。
4.如權利要求2所述的手持式工具，所述壓縮氣體源向所述活塞的所述頭部供應至少 70psi的氣動壓力以便將所述骨釘驅動到所述斷骨中。
5.如權利要求2所述的手持式工具，其中，所述壓縮氣體源向所述活塞的所述頭部供應介於約400psi到500psi之間的氣動壓力以便將所述骨釘驅動到所述斷骨中。
6.如權利要求2所述的手持式工具，其中，所述壓縮氣體源包括壓縮二氧化碳和壓縮氮氣中的至少一種。
7.如權利要求2所述的手持式工具，其中，所述活塞在所述氣動力的作用下從靜止位置平移到發射位置，所述殼體限定位於處於所述靜止位置中的所述活塞的所述頭部與處於所述發射位置中的所述活塞的所述頭部之間的通氣口，所述通氣口將壓縮氣體向下引導通過所述手持式工具的手柄。
8.一種用於穩定斷骨的手持式工具，所述手持式工具具有近端和遠端，所述手持式工具包括殼體；至少一個骨釘，所述至少一個骨釘構造成用於被驅動到所述斷骨中以穩定所述斷骨；釘筒，所述釘筒由所述殼體支承在所述手持式工具的遠端處，所述釘筒包括至少一個容納所述骨釘的通道，以及活塞，所述活塞相對於所述殼體軸向地平移，所述活塞包括朝向所述手持式工具的所述近端設置的頭部以及朝向所述手持式工具的所述遠端設置的針狀件，所述針狀件的尺寸確定成用於容納在所述釘筒的所述通道內，所述針狀件向所述骨釘施加足夠大的力以將所述骨釘從所述釘筒軸向地驅動到所述斷骨中。
9.如權利要求8所述的手持式工具，其中，所述骨釘由可生物降解的聚合材料構成。
10.如權利要求8所述的手持式工具，其中，所述骨釘的重量小於約0.01克。
11.如權利要求8所述的手持式工具，還包括聯接於用於支承所述釘筒的所述殼體的突出部，所述突出部包括位於所述手持式工具的所述遠端處的、置靠在所述斷骨上的骨骼接觸表面。
12.如權利要求8所述的手持式工具，其中，所述釘筒包括用於容納多個骨釘的多個通道，所述手持式工具還包括調節控制盤，所述調節控制盤用於使所述釘筒旋轉以選擇性地將所述多個通道中的一個與所述針狀件對準。
13.如權利要求12所述的手持式工具，其中，所述調節控制盤包括朝向所述手持式工具的所述近端設置的頭部和朝向所述手持式工具的所述遠端設置成與所述釘筒連通的軸， 並且所述活塞為套管式的，所述調節控制盤的所述軸延伸穿過所述套管式活塞以到達所述釘筒。
14.如權利要求8所述的手持式工具，其中，所述活塞還包括在所述頭部與所述針狀件之間延伸的中心軸，所述針狀件相對於所述中心軸徑向地偏置。
15.如權利要求8所述的手持式工具，還包括緩衝器，所述緩衝器環繞所述活塞以減緩所述活塞相對於所述殼體的軸向平移。
16.如權利要求8所述的手持式工具，其中，所述活塞在氣動力的作用下朝向所述手持式工具的所述遠端行進並在彈簧力的作用下返回至所述手持式工具的所述近端。
17.一種用於將骨釘驅動到斷骨中以穩定所述斷骨的手持式工具，所述手持式工具具有近端和遠端，所述手持式工具包括殼體；釘筒，所述釘筒由所述殼體支承，並且包括至少一個尺寸確定成容納所述骨釘的通道；活塞，所述活塞相對於所述殼體軸向地平移，所述活塞包括朝向所述手持式工具的所述近端設置的頭部以及朝向所述手持式工具的所述遠端設置的針狀件，所述針狀件的尺寸確定成用於容納在所述釘筒的所述通道內，所述針狀件向所述骨釘施加足夠大的力以將所述骨釘從所述釘筒軸向地驅動到所述斷骨中；壓縮氣體源，所述壓縮氣體源聯接於所述殼體，用於向所述活塞的所述頭部供應氣動力以使所述活塞相對於所述殼體軸向地平移；閥組件，所述閥組件具有關閉壓縮氣體從所述壓縮氣體源到所述活塞的所述頭部的流動的常閉狀態和打開壓縮氣體從所述壓縮氣體源到所述活塞的所述頭部的流動的打開狀態；以及扳機組件，所述扳機組件聯接於所述閥組件以將所述閥組件從所述常閉狀態調節至所述打開狀態，在所述打開狀態之後所述閥組件自動地返回至所述常閉狀態。
18.如權利要求17所述的手持式工具，其中，所述扳機組件包括扳機、樞轉鎖、和旋轉爪，所述旋轉爪聯接至所述扳機，從而所述扳機的運動使所述旋轉爪從第一區域自動地且連續地旋轉至第二區域，當所述旋轉爪在所述第一區域中旋轉時，所述旋轉爪接合所述樞轉鎖以將所述閥組件調節至所述打開狀態，當所述旋轉爪在所述第二區域中旋轉時，所述旋轉爪與所述樞轉鎖脫離接合以使所述閥組件自動地返回至所述常閉狀態。
19.如權利要求18所述的手持式工具，其中，所述扳機組件還包括軸，所述旋轉爪限定長圓形的中央開口，所述長圓形的中央開口容納所述軸，使得所述旋轉爪圍繞所述軸旋轉並且相對於所述軸平移。
20.如權利要求17所述的手持式工具，還包括調節器，所述調節器用於限制向所述活塞的所述頭部供應的氣動力，所述調節器包括入口，所述入口與所述壓縮氣體源連通；出口，所述出口與所述閥組件連通；通道，所述通道位於所述入口與所述出口之間；以及滑動隔板，當在所述出口處達到閾值壓力時，所述滑動隔板關閉所述入口與所述出口之間的所述通道。
21.如權利要求20所述的手持式工具，其中，所述調節器與所述閥組件一體地形成，所述調節器的所述出口限定所述閥組件的入口。
22.如權利要求20所述的手持式工具，其中，所述調節器的所述滑動隔板在所述調節器的所述入口與所述出口之間限定至少一個軸向通道。
全文摘要
提供了一種用於通過將斷骨保持在復位狀態中而將骨釘驅動到斷骨中以穩定斷骨的工具及方法。該工具可以是手持式裝置，其包括具有容納骨釘的至少一個通道的釘筒。該工具還可包括氣動活塞，該氣動活塞具有尺寸確定成用於容納在釘筒的通道內的針狀件，該針狀件將足夠大的力施加至骨釘以驅動該骨釘離開釘筒並進入到斷骨中。
文檔編號A61B17/068GK102448389SQ201080022735
公開日2012年5月9日 申請日期2010年5月26日 優先權日2009年5月26日
發明者丹尼爾·P·墨菲, 安東尼·J·洛齊爾 申請人:捷邁公司