具有抗扭矩特徵的螺栓和工具的製作方法

2023-04-28 17:22:46 2

專利名稱：具有抗扭矩特徵的螺栓和工具的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於與根據權利要求1的前序部分所述的外部固定器系統一起使用的螺栓。
背景技術：
目前，存在許多外部固定器可以矯正的骨骼畸形或骨折。這種固定器被稱之為例如伊裡扎洛夫(Ilizarov)設備。通常，這種外部固定器包括環，該環也指定為通過螺杆或撐杆連接的固定板，以處理骨骼的成角畸形、移位、和長度差異。此外，固定板藉助於通常貫穿所述環的線材或銷釘與骨骼結構相連。線材或銷釘藉助於螺栓和螺母與板相連。此外，在將藉助於所述螺栓和所述螺母建立固定連接之前，必須繃緊線材，由於必須使用若干工具，因此這對外科醫生來說會導致非常複雜的過程。首先，必須藉助於螺栓和螺母在一端上固定住線材。因此，必須使用第一扳手張緊，且必須使用第二扳手提供克服拉緊扭矩的反扭矩。然後，必須藉助於緊線器張緊線材並在另一端上緊固住線材。為了緊固住線材，還必須使用兩個扳手。這意味著要使用三個工具來將線材固定於第二端，即緊線器和兩個扳手。由於需要至少一個另外的人員來固定線材並且有限的寬敞程度也會帶來困難，因此這對於外科醫生來說是非常麻煩的。圖1示出了這種系統，從該圖中可以看到，利用三個不同的工具將緊線並緊固於外部固定器的環或板。因此，必須使用緊線器來張緊該線材。該緊線器於此由附圖標記5 表示。此外，必須使用兩個扳手以擰緊螺栓和螺母。這意味著需要至少兩個人來張緊並固定線材。通常，一個人用來操縱緊線器，而另一個人操作扳手。會產生另一個問題，S卩，當隨後必須重新擰緊螺母和螺栓時，螺栓延伸穿過其內的開口的輕微旋轉，並且線材失去它的直線度是很有可能的。

發明內容
因此，本發明的目的是提供一種克服現有技術的缺陷的外部固定器系統。這種目的可由權利要求1的特徵來實現。由此，提供了一種用於將線材固定至外部固定器元件的系統，其中，所述系統包括-外部固定器元件，該外部固定器元件具有至少一個表面和從所述表面延伸的至少一個開口，-線材，該線材用於延伸穿過骨骼結構並且用於被固定至所述表面，-具有杆的螺栓，所述螺栓包括螺紋部、頭部、以及至少一個夾持元件，其中，所述螺栓用於貫穿所述開口，並且所述至少一個夾持元件容置線材並利用夾持力將線材夾持於所述表面，-螺母，該螺母用於利用所述夾持力將螺栓拉靠在外部固定器元件的所述表面上，以及-反扭矩工具，該反扭矩工具用於在利用所述螺栓和所述螺母將所述線材固定至所述表面的同時提供反扭矩。其中，所述螺栓包括反扭矩開口，並且所述反扭矩工具包括用於接合到所述螺栓的所述反扭矩開口中的螺栓部，所述螺栓部優選地具有與所述反扭矩開口互補的截面。利用該系統，在不使用若干不同工具的情況下夾持住線材是可能的。因此，外科醫生可以在沒有助手的情況下張緊線材。優選地，所述反扭矩工具包括至少一個開口，所述線材的一部分貫穿該至少一個開口。由此，由於開口優選地被設置成使得線材被開口完全包圍住，因此對於外科醫生而言，所述開口用作保護元件。優選地，反扭矩工具包括可被外科醫生抓持住的手柄。優選地，系統進一步包括緊線工具，並且反扭矩工具包括連接部，所述反扭矩工具能夠通過連接部連接於緊線工具，由此，連接部優選地為螺紋結構。外科醫生利用這種一體式的結構能夠在沒有其它人幫助的情況下張緊線材並將線材固定於固定板。優選地，至少一個夾持元件被設置成比反扭矩開口靠近所述表面。優選地，所述反扭矩開口沿中軸線延伸，該中軸線相對於螺栓的中軸線成角度地延伸，特別地，大體上垂直於螺栓的中軸線延伸。優選地，所述反扭矩開口設置成通孔或盲孔，由此頭部包圍該開口。


在下文中，參照附圖對本發明的優選實施方式進行描述，這些附圖是出於說明本發明的本優選實施方式的目的而並非出於對其進行限制的目的。在附圖中圖1示出了外部固定器的一部分的立體圖，其中，線材在從現有技術獲知的張緊和固定方案下附接於外部固定器；圖2示出了外部固定器的系統；圖3示出了用於將線材固定於外部固定器的板的螺栓的側視圖，其中，該螺栓配備有抗扭矩元件；圖4示出了根據圖3的螺栓的立體圖；圖5示出了用於在利用根據圖3和圖4的螺栓固定線材的同時提供反扭矩的反扭矩工具的第一實施方式的立體圖；圖6示出了根據圖5的工具的剖視圖；圖7示出了根據圖5的工具的俯視圖；圖8示出了待與緊線器一起使用的反扭矩工具的另一實施方式的立體圖；以及圖9示出了根據圖8的反扭矩工具的剖視圖。
具體實施例方式圖1示出了外部固定器系統的立體圖。該外部固定器系統於此包括呈環形的板3 和線材4，該環具有若干開口 30，該線材待被張緊並待被附接於所述環3。因此，利用螺母和根據本發明的螺栓1。在這個現有技術方案中，線材被緊線器4張緊，並且隨後藉助於兩個扳手6擰緊螺栓和螺母，其中，一個扳手與螺栓相連而另一個與螺母相連。圖2示出了用於將線材4固定於諸如環或板之類的外部固定器元件3的系統。該系統包括-外部固定器元件3，該外部固定器元件3具有至少一個表面31和從所述表面31 延伸的至少一個開口 30，-線材4，該線材4適於貫穿骨骼結構並適於被固定於所述表面31，-具有杆的螺栓1，該螺栓1包括螺紋部10、頭部11和至少一個夾持元件12、14， 其中，所述螺栓1適於貫穿所述開口 30，並且所述至少一個夾持元件12、14容置線材並利用夾持力將線材夾持於所述表面31，-螺母7，該螺母7用於利用所述夾持力將所述螺栓1拉靠在外部固定器元件3的所述表面31上，以及-反扭矩工具2，該反扭矩工具2用於在利用所述螺栓1和所述螺母7將所述線材 4固定於所述表面31的同時提供反扭矩，其中，-所述螺栓1包括反扭矩開口13，並且所述反扭矩工具2包括適於接合到所述螺栓的所述反扭矩開口 13中的螺栓部20，並且其中，所述螺栓部20優選地具有與所述反扭矩開口 13互補的截面。圖2示出了螺栓1和反扭矩工具2的可能的應用的立體圖。若干線材4貫穿骨骼結構8。所述線材4藉助於螺栓1和螺母7固定於固定板3。由此，當一旦擰緊螺母7就提供軸向夾持力時，將藉助於夾持元件12、14將線材4夾靠在固定板3的表面31上。在圖2的左側，螺栓1與具有手柄22的反扭矩工具2相連，如圖3到圖5中所示。 由此，反扭矩工具2利用其螺栓部20接合到螺栓1的反扭矩開口 13中。在圖2的右側，螺栓1與連接於緊線器5的反扭矩工具2相連。由此，反扭矩工具 2設置在緊線器的前方，外科醫生能夠利用該緊線器張緊線材4並且同樣能夠在應該擰緊螺母7時提供反扭矩。關於圖2，還注意到的是，反扭矩開口 13的軸線A也可與螺栓1的中軸線M成角度地延伸。優選地，反扭矩開口的軸線A以與線材4共線的方式延伸。通過上述說明，越來越清楚的是，線材4優選地藉助於所述螺栓1和固定板3的相應表面31而被夾持住。然而，設置單獨的元件同樣是可能的，該元件同樣設置有開口和相應的表面，其中，螺栓1貫穿該開口，可將線材4夾靠在該相應的表面上。這種單獨的元件可用於將線材設置成相對於板偏置。這通過圖2中的線材4』示出。圖3和4將螺栓1示出為用於將線材連接於外部固定系統的固定板。這種外部固定系統通常包括至少兩個板，該至少兩個板藉助於長度可調的杆或支柱相連，以使板相對於彼此定向。板與張緊的線材或與貫穿或伸入骨骼結構的銷釘相連。張緊的線材藉助於螺栓1安裝於板。螺栓1也可用於將銷釘夾持至板。銷釘或線材由此藉助於螺栓中的夾持元件12、14和板的線材或銷釘落在其上的相應表面被夾持住。根據圖3和4的螺栓1包括杆，該螺栓1具有螺紋部10、頭部11和夾持元件12、 14，其中，該夾持元件12、14用於容置和夾持外部固定器系統的張緊的或待張緊的線材。夾持元件可以具有夾持開口 12和/或夾持溝槽14的形狀。螺紋部10和頭部11沿中軸線M 延伸。由此，螺紋部10的後面可以緊跟著頭部11，或者可將諸如杆部17之類的附加部設置在螺紋部10與頭部11之間。杆適於貫穿固定板3的開口 30。線材4藉助於夾持元件12、 14並藉助於固定板3的表面31而被夾持住。線材或銷釘延伸穿過或進入夾持元件12、14。因此，它與相應的側壁接觸。螺栓1 自身貫穿固定板內的開口。由此，線材落在固定板的頂側上並被朝向該頂側夾持住。螺栓1 被螺母緊固住，該螺母與螺紋部和固定板的底側接觸。換言之，一旦擰緊螺母，螺栓1就將被朝向固定板的頂側移動，並且線材將被頂側和夾持元件12、14夾緊。然而，重要的是，一旦擰緊螺母就必須施加在螺母上的扭矩將在螺栓上被抵消，以防止成直線的線材將變得不直。由此，必須防止螺栓1圍繞它的中軸線M旋轉。為了抵消該扭矩，必須施加相應的反扭矩。反扭矩可以由反扭矩工具2通過作為螺栓1的一部分的反扭矩開口 13施加。換言之， 所述螺栓1包括用於容置反扭矩工具2的反扭矩開口 13。優選地，開口 13設置在螺栓1的頭部11中。開口 13沿與中軸線M成角度地設置的軸線A延伸。優選地，軸線A垂直於該中軸線M，這意味著開口 13垂直於螺栓1延伸。開口 13可以以若干形式設置，例如完全延伸穿過螺栓1的通孔或僅部分延伸到螺栓1中的盲孔。開口 13也可具有敞開部分，以產生能夠從頭部的頂部觸及的槽形結構。關於截面，開口 13具有與如下所述的反扭矩工具2的相應部分類似的截面。優選地，開口 13具有允許在反扭矩工具的定向方面具有靈活性的圓形截面。作為選擇，開口 13也可具有矩形、多邊形、橢圓形或方形的截面。如圖3和4中所示的螺栓包括兩個夾持元件，即夾持開口 12和夾持溝槽14。但是，僅設置該夾持元件中的一個同樣是可能的。開口 12和溝槽14容置相應的線材或銷釘， 該線材或銷釘利用開口 12或溝槽14的壁並利用線材與其接觸的固定板而被夾持住。在本實施方式中，夾持開口 12沿垂直於中軸線M延伸並延伸穿過該中軸線M的中軸線B延伸。由此，夾持開口 12與該中軸線M相交。作為選擇，也可設置成使得中軸線B 延伸成相對於中軸線M偏移。夾持溝槽14沿中軸線C延伸。優選的中軸線C相對於中軸線M偏移，但中軸線C 在存在夾持開口 12的情況下平行於中軸線B。夾持溝槽14包括切口 15，經由該切口 15，為夾持溝道14提供了入口。這意味著可將該螺栓壓在線材上。優選地，夾持開口 12和/或夾持溝槽15包括摩擦力增加結構16。該摩擦力增加結構16設置在相應的夾持元件12、15附近和/或內部，並用於增加夾持元件12、15與線材之間的摩擦力。由此，線材的張緊力可通過螺栓1和相應螺母的恆定預拉伸力來增大。摩擦力增加結構16優選地被設置成相互平行設置的多個槽。為夾持開口 12設置的摩擦力增加結構16設置在頭部11的朝向螺紋部10指向的表面上。圖5到7示出了反扭矩工具2的第一實施方式，而圖8和9示出了第二實施方式。 該第一實施方式優選地用於將與未張緊的線材相連的螺栓擰緊至固定板。第二實施方式可與緊線器一起使用，由此，反扭矩工具2與緊線器固定連接。當必須需要與緊線器和用於擰緊螺母的工具分離開的單獨的反扭矩工具，這意味著外科醫生為了擰緊螺栓/螺母連接並為了張緊線材必須操作三個不同的工具時，該第二實施方式是極為有利的。兩種反扭矩工具2均包括適於被反扭矩開口 13容置的螺栓部20。反扭矩經由螺栓部20施加到螺栓1上。在本實施方式中，螺栓部20沿中軸線N延伸且具有大致圓形的截面。然而，螺栓部20的截面取決於反扭矩開口 13的截面。螺栓部20因此可以具有如上就反扭矩開口 13所述的任一其它的截面。該第一實施方式進一步包括從螺栓部20延伸的手柄22。該手柄22可被外科醫生用於施加反扭矩。手柄內存在非強制性地設置的線材開口 21。所述線材開口 21至少部分地貫穿手柄22，並且所述線材開口 21主要用於接收外部固定器的線材。線材的延伸越過固定板或固定環的剩餘部分優選地被所述線材開口 21完全接收，這具有限制了因線材而使外科醫生受傷的風險的優點。線材開口 21沿與螺栓部22的中軸線N平行的中軸線0 延伸。線材開口 21的直徑優選地大於線材的直徑，這使得能夠非常容易地操作該裝置。此外，無需將軸線N與軸線0之間的距離設置成處於窄公差帶中。線材開口 21進一步包括倒稜緣23，該倒稜緣23使得能夠將線材更好地插入到開口中。在從螺栓部20朝另一端部M看去時，手柄22的截面優選地擴大，使得它變得更符合人機工程學以便於外科醫生抓握住該手柄22。在螺栓部與另一端部對之間，截面優選地保持成高於特定的距離常數。現在將對圖8到9的實施方式進行說明，其中描繪了待連接於緊線器的反扭矩工具。螺栓部20與具有比螺栓部更大直徑的過渡部25鄰接。過渡部25隨後與連接部沈接觸，反扭矩工具經由該連接部沈連接於緊線器。連接部沈包括設置有螺紋觀的開口 27。 在連接部沈的外表面上設置有若干凹槽四，所述凹槽四用於將反扭矩工具連接於緊線器。第二實施方式同樣包括沿中軸線0延伸的線材開口 21，該中軸線0平行於中軸線 N。線材將經由線材開口 21接合到緊線器中。開口 21同樣可包括倒稜緣23。在線材開口 21的前部中，設置有插入輔助部21a，該插入輔助部21a呈直徑朝向開口 21減小的圓錐形凹口的形狀。這種反扭矩工具2與緊線器一起使用具有下列優點，S卩，外科醫生可以以非常容易的且非偏移緊固的方式來擰緊螺栓。由此，外科醫生必須利用緊線器張緊線材，該緊線器在張緊期間經由反扭矩部22與螺栓1接觸。由於該接觸，緊線器和螺栓已經關於線材的方向對齊。此外，緊線器不再能夠隨意移動，這意味著外科醫生不必承擔緊線器的全部重量。 一旦將線材張緊，就必須用螺母緊固住螺栓。因此，將藉助於扳手或類似的工具擰緊螺母， 並且將由緊線器來提供反扭矩。優選地，反扭矩工具2由諸如不鏽鋼或鈦之類的金屬材料製成。優選地，螺栓1由諸如不鏽鋼或鈦之類的金屬材料製成。附圖標記列表1螺栓 2反扭矩工具 3固定板 4線材
5緊線器/緊線工具 6扳手 7螺母 8骨格結構
10螺紋部 11頭部 12夾齒開口 13反扭矩開口 14夾緊槽道 15切口
16摩擦力增加結構 17桿部 20螺栓部
21線材開口 21a插入輔助部 22手柄 23例稜緣 24端部 25過渡部 26連接部 27開口
28螺紋 29凹槽 30開口 31表面
A反扭矩開口的中軸線 B 夾齒開口的中軸線 M螺栓的中軸線 N 插杆部的中軸線 O 線材開口的中軸線
權利要求
1.一種用於將線材固定於外部固定器元件(3)的系統，其中，所述系統包括外部固定器元件(3)，所述外部固定器元件C3)具有至少一個表面(31)和從所述表面 (31)延伸的至少一個開口(30)，線材G)，所述線材(4)用於延伸通過骨骼結構並用於被固定於所述表面(31)，具有杆的螺栓(1)，所述螺栓(1)包括螺紋部(10)、頭部(11)和至少一個夾持元件 (12，14)，其中，所述螺栓(1)用於延伸通過所述開口(30)，並且所述至少一個夾持元件 (12，14)容置線材並利用夾持力將線材夾持至所述表面(31)，螺母(7)，所述螺母(7)利用所述夾持力將所述螺栓(1)拉靠在所述外部固定器元件 (3)的所述表面(31)上，以及反扭矩工具O)，所述反扭矩工具(2)用於在利用所述螺栓(1)和所述螺母(7)將所述線材固定於所述表面(31)的同時提供反扭矩，其特徵在於，所述螺栓(1)包括反扭矩開口(13)，並且所述反扭矩工具(2)包括用於接合到所述螺栓的所述反扭矩開口(13)中的螺栓部(20)，所述螺栓部00)優選地具有與所述反扭矩開口 (13)互補的截面。
2.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述反扭矩工具(2)包括至少一個開口 (21)，所述線材的一部分延伸通過所述至少一個開口(21)。
3.根據權利要求1或2所述的系統，其特徵在於，所述反扭矩工具(2)包括手柄(22)。
4.根據權利要求1或2所述的系統，其特徵在於，所述系統進一步包括緊線工具(5)， 並且所述反扭矩工具包括連接部( )，所述反扭矩工具能夠經由所述連接部06)連接於所述緊線工具(5)，由此，所述連接部06)優選地為螺紋結構。
5.根據權利要求1或2所述的系統，其特徵在於，所述至少一個夾持元件(12、14)被設置成比所述反扭矩開口(13)靠近所述表面(31)。
6.根據權利要求1或2所述的系統，其特徵在於，所述反扭矩開口(13)沿中軸線(B) 延伸，所述中軸線(B)與所述螺栓(1)的中軸線(M)成角度地延伸，特別地，基本上垂直於所述螺栓(1)的所述中軸線(M)延伸。
7.根據權利要求1或2所述的系統，其特徵在於，所述反扭矩開口(13)被設置成通孔或盲孔，從而使得所述頭部(11)包圍住所述開口。
8.根據權利要求1或2所述的系統，其特徵在於，所述反扭矩開口(13)具有圓形或多邊形或矩形的截面。
9.根據權利要求1或2所述的系統，其特徵在於，所述夾持元件(12、14)是夾持開口 (12)和/或夾持溝槽(14)，所述夾持開口(12)和夾持溝槽(14) 二者優選地平行於所述反扭矩開口(13)延伸，並且所述夾持元件(12、14)位於所述反扭矩開口(13)與所述外部固定器的表面(31)之間。
10.根據權利要求9所述的系統，其特徵在於，所述夾持溝槽(14)設置有沿所述夾持溝槽(14)延伸的切口(15)，從而使得線材能夠插入穿過所述夾持溝槽(14)。
11.根據權利要求9所述的系統，其特徵在於，所述夾持開口(12)或所述夾持溝槽 (14)包括分別增大線材與所述開口(12)或線材與所述溝槽(14)之間的摩擦力的結構 (16)。
12.根據權利要求9所述的系統，其特徵在於，如沿所述夾持開口(12)的方向觀察的那樣，所述頭部(11)延伸超過所述夾持開口(12)的實際長度，使得至少在所述開口的一側上設置有突部(17)，所述線材經由所述突部(17)被夾持住。
13.一種用於在外部固定器系統中使用的螺栓(1)，其中，所述螺栓(1)具有杆，所述螺栓(1)包括螺紋部(10)、頭部(11)以及至少一個夾持元件(12、14)，所述至少一個夾持元件(12、14)用於容置線材並將線材夾持至外部固定器，其中，所述螺紋部(10)用於延伸通過所述外部固定器的固定板(3)內的開口(30)，所述夾持元件(12、14)用於將所述線材夾靠在所述固定板(3)的表面(31)上，其特徵在於，所述螺栓(1)包括用於容置反扭矩工具 (2)的反扭矩開口(13)。
14.一種用於張緊根據權利要求1到12中的任一項所述的系統中的外部固定器的線材的方法，所述方法包括下列步驟經由螺栓(1)和螺母(7)將所述線材的第一端固定於外部固定器的固定板，由此，根據權利要求1到3中的任一項所述的系統中的反扭矩工具(2)被用於克服擰緊所述螺母的擰緊力提供反扭矩；藉助於線材固定器張緊所述線材，所述線材固定器配備有用於克服擰緊所述螺母的擰緊力提供反扭矩的反扭矩工具；以及藉助於扳手擰緊所述螺母，由此，藉助於所述反扭矩工具提供反扭矩。
全文摘要
一種用於將線材(4)固定於外部固定器元件(3)的系統，其中，該系統包括外部固定器元件(3)，其具有至少一個表面(31)和從該表面(31)延伸的至少一個開口(30)；線材(4)，其用於延伸穿過骨骼結構並被固定至表面(31)；具有杆的螺栓(1)，該螺栓包括螺紋部(10)、頭部(11)和至少一個夾持元件(12、14)，其中，螺栓(1)用於延伸穿過開口(30)且該至少一個夾緊元件容置線材並利用夾持力將線材夾持至表面(31)；螺母(7)，用於利用夾持力將螺栓(1)拉靠在外部固定器元件(3)的該表面(31)上；以及反扭矩工具(2)，其用於在利用該螺栓(1)和該螺母(7)將該線材(4)固定至該表面(31)的同時提供反扭矩。該螺栓(1)包括反扭矩開口(13)，並且該反扭矩工具(3)包括用於接合到該螺栓的該反扭矩開口(13)中的螺栓部(20)，其中，該螺栓部(20)優選地具有與該反扭矩開口(13)互補的截面。
文檔編號A61B17/60GK102551852SQ20111032899
公開日2012年7月11日 申請日期2011年10月24日 優先權日2010年10月28日
發明者喬爾·布凱, 比特·克尼歇爾, 菲利普·萊曼 申請人:史賽克創傷公司