孔邊緣上的凸耳切口的製作方法
2023-04-23 03:38:46
孔邊緣上的凸耳切口的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種骨固定裝置，該骨固定裝置包括伸長主體，該伸長主體具有穿過其中延伸的第一通道，並且被配置用於插入骨中；第一開口，該第一開口形成於主體的第一側壁上，第一側壁當以目標取向植入所述骨內時面向外側方向；和第二開口，該第二開口與第一開口相背對形成於主體的第二側壁上。第二通道穿過主體從第一開口延伸到第二開口，並且尺寸被設定成允許植入物穿過其中插入。第一凸耳定位在第一開口的周邊周圍的某個位置處，在該位置處如果沒有形成此類第一凸耳，則應力集中將處於最大，第一凸耳尺寸被設定成分散由於由穿過第二通道延伸的植入物施加於其上的力所致的周邊周圍的應力集中。
【專利說明】孔邊緣上的凸耳切口
[0001]優先權聲明
本專利申請要求2012年4月16日提交的名稱為「Bump Cut on Hole Edge」的美國臨時申請N0.61/624,678的優先權，所述申請的全部公開內容以引用方式併入本文。
【技術領域】
[0002]本專利申請整體涉及用於骨固定的裝置和方法，並且更具體地，涉及骨固定元件，所述骨固定元件被配置用於插入骨折或以其他方式損傷的骨中並隨後鎖定於其上以便以期望的構型支撐骨。
【背景技術】
[0003]用於骨固定的系統和方法有時需要將骨固定裝置插入骨中以便例如以期望的對齊方式穩定骨的斷片和/或以便增加骨的強度。此類髓內釘的某些部分更易受到來自釘所經受的周期荷載的應力影響。例如，髓內釘通常包括橫向鏜孔，植入物可穿過其中進入轉子。患者每邁一步，這些植入物都會對與鏜孔相鄰的釘部分施加周期荷載。
【發明內容】
[0004]本發明涉及一種骨固定裝置，所述骨固定裝置包括伸長主體，所述伸長主體具有穿過其中從近端延伸到遠端的第一通道，所述伸長主體被配置用於且尺寸被設定用於插入骨中；第一開口，所述第一開口形成於所述主體的第一側壁上，所述第一側壁被配置成當以目標取向植入骨內時面向外側方向；和第二開口，所述第二開口所述第一開口相背對形成於所述主體的第二側壁上。第二通道穿過主體從第一開口延伸到第二開口，所述第二通道尺寸被設定成允許植入物穿過其中插入。第一凸耳定位在第一開口的周邊周圍的某個位置處，在該位置處如果沒有形成此類第一凸耳，則應力集中將處於最大，所述第一凸耳尺寸被設定成分散由於由穿過第二通道延伸的植入物施加於其上的力所致的周邊周圍的應力集中。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0005]下文將以舉例的方式並結合附圖來描述本發明的若干實施例，其中:
圖1示出根據本發明示例性實施例的骨固定裝置的第一透視圖；
圖2示出圖1的骨固定裝置的第一局部剖面圖；
圖3示出圖1的骨固定裝置的第二透視圖；
圖4示出圖1的骨固定裝置的第三透視圖；
圖5示出圖1的骨固定裝置的第二局部剖面圖；
圖6示出根據本發明另選實施例的骨固定裝置的透視圖；
圖7示出圖6的骨固定裝置的局部剖面圖；
圖8示出根據本發明另一個實施例的骨固定裝置的第一透視圖；以及圖9示出圖8的骨固定裝置的第二透視圖。
【具體實施方式】
[0006]本發明涉及用於骨固定的系統和方法，其包括被配置用於插入骨中(例如，插入髓腔中)的骨固定裝置。具體地，根據本發明的骨固定裝置形成為髓內釘，所述髓內釘具有延伸穿過其中的橫向鏜孔以允許根據示例性固定工序將轉子植入物穿過其中插入。釘包括特徵結構，所述特徵結構被配置成減少在其中的具體位置處的應力集中。在操作構型中，根據本發明的釘植入在骨(例如，股骨)的髓管內，其中其第一壁面向主體中的外側方向，而其第二壁面向內側。橫向孔穿過釘從第一側壁延伸到第二側壁，如隨後將更詳細描述。髓內釘還包括當根據需要插入釘時面向前面方向的前表面和面向後面方向的後表面。第一側壁的一部分可包括減小釘的一部分的外輪廓的切口(例如，小平面等)，釘的該部分位於髓管的減小間隙部分中，或者在植入過程中或在植入物的使用期內釘的該部分會經受高水平的應力。橫向孔以某個位置和角度從第一側壁上的外側開口延伸到第二內側壁上的內側開口，所述位置和角度被選擇成對準植入物，所述植入物沿著股骨頸的軸線穿過其中插入到已植入釘的股骨頭中。如下文將更詳細描述的，將一個或多個應力減少特徵結構應用於橫向孔的外側開口以分散本來會在圍繞外側開口的位置處產生的應力集中，從而增強裝置承受其將經受的周期荷載的能力。當銑削圍繞外側開口的第一區域和第二區域時，第一應力減少特徵結構形成為保持在適當位置的裝置的材料的一部分。具體地，如隨後將更詳細描述的，通過第一銑削部分和第二銑削部分在近側面和遠側面上限定第一應力減少特徵結構。第一銑削部分和第二銑削部分中的每個的位點被選擇成對應於沿著釘主體的某個位置，在該位置處，如果不提供此類銑削部分，外側開口周邊周圍將產生應力集中。因此，由第一銑削部分和第二銑削部分限定的第一應力減少特徵結構用作釘主體的彈性部分，其能夠在過度荷載下應變而非斷裂，如隨後也將更詳細描述。
[0007]如隨後將更詳細描述的，第一銑削部分和第二銑削部分各自具有曲率半徑，所述曲率半徑被選擇成符合在植入骨內時目標構型的外側開口所經受的應力的量。在另一個實施例中，第二應力減少特徵結構可沿著第一應力減少特徵結構的沿直徑相對的壁形成。根據本發明的示例性裝置可用於身體中的任何骨內。此外，在不脫離本發明範圍的前提下，本文所公開的示例性切口和橫向孔屬性也可適用於任何內部或外部骨固定裝置(例如，骨板等)。還設想根據本發明的釘的示例性特徵結構可用於右和左骨以及具有廣泛範圍的解剖學長度的骨。應當指出，雖然示例性實施例是相對於被配置用於插入股骨中的裝置來公開的，但在不脫離本發明範圍的前提下，根據本發明的示例性系統和方法可用於任何其他骨。
[0008]圖1 - 5示出根據本發明的示例性骨固定裝置100。根據本發明的該實施例的骨固定裝置100是髓內釘。然而，本領域技術人員應當理解，本發明的概念也可適用於骨板或任何其他合適的固定裝置。裝置100包括從遠端(未示出)延伸到近端106的伸長的大體柱狀體102。具有基本上恆定外徑的主體102的遠側軸108從遠端朝近側延伸到漸縮部分110。漸縮部分110的外徑逐漸從其遠端處的最小直徑增加到漸縮部分110的近端處的最大，所述最小直徑基本上等於遠側軸108的外徑。從漸縮部分110朝近側延伸到近端106的近側部分112具有基本上均勻的外徑，所述外徑基本上等於漸縮部分110的近端的直徑。該增加的外徑(相對於遠側軸108)使近側部分112能夠允許轉子植入物穿過其中插入並承受施加於其上的增加的荷載，如本領域技術人員應當理解的。在示例性實施例中，第一部分的直徑為大約10_，但在不脫離本發明範圍的前提下，可使用任何其他尺寸。第二部分的直徑可為大約15-17_，但在不脫離本發明範圍的前提下，可使用任何其他直徑。延伸穿過柱狀體102的伸長通道114的直徑被選擇成使裝置的輪廓最小化，同時使主體102的強度保持在足以在使用中承受施加於其上的荷載的水平。近端106包括朝近側在其中延伸預定距離的一個或多個狹槽116 (或其他合適的結構)。狹槽116有助於將釘100附接到插入裝置(未示出),如本領域技術人員應當理解的。近端106的內壁可提供有螺紋118，螺紋118例如被配置成允許末端螺釘(未示出)插入其中，如本領域技術人員應當理解的。本領域技術人員應當理解，在不脫離本發明範圍的前提下，可在近端106中包括用於將插入裝置耦接到釘的任何已知結構。
[0009]第一橫向開口 120設置在主體102的外側壁123上。第一橫向開口 120通向通道122，通道122沿著通道軸線124穿過裝置100延伸到內側壁125上設置的第二橫向開口121。在示例性實施例中，通道122以相對於裝置100的縱向軸線126的大約56 土 0.5°的角度延伸。然而，應當指出，在不脫離本發明範圍的前提下，可使用任何其他角度(取決於要治療的骨的幾何形狀)。在一個實施例中，通道122相對於縱向軸線100的角度可在50°
-70°的範圍內。例如，可修改通道122的角度以用於插入右或左股骨中，如本領域技術人員應當理解的，角度被選擇成使得一旦將裝置100植入到骨內的期望位置，通道122就成角度地對準轉子植入物，所述轉子植入物沿著骨的頸部的軸線穿過其中插入骨的頭部中。然而，如本領域技術人員應當理解的，可改變所選角度以實現植入物穿過骨頸部進入骨頭部的任何期望路徑。
[0010]如圖1、2和5所示，在操作構型中受到壓縮的第二橫向開口 121的周邊可為基本上平滑的。與第一開口 120的周邊相鄰的主體102的一部分，其在操作構型中朝骨的外側壁123定位，包括在其間限定第一凸耳128的第一彎曲部分130和第二彎曲部分132。第一彎曲部分130和第二彎曲部分132可被統削成主體102,稍微擴大第一開口，但在不脫尚本發明範圍的前提下，可使用任何其他形成技術。第一彎曲部分130和第二彎曲部分132及第一凸耳128各自的尺寸被選擇成分散應力集中，如果第一開口 120圍繞其周長保持大體橢圓形(即，如果第一開口簡單地形成為圓柱形通道122與主體102的外表面的交叉部)，則開口 120的周邊周圍的位置處將存在應力集中。第一凸耳128的大體弧形形狀限定頂點129。第一彎曲部分130和第二彎曲部分132各自的曲率半徑以及凸耳128的位置被選擇成符合在不包括這些特徵結構的裝置經受的條件下該裝置中將存在的應力分布。第一部分130和第二部分132的曲率可根據需要為對稱或非對稱的以根據需要重新分布應力。在一個實施例中，第一壁134以相對於裝置100的縱向軸線126的角度α:延伸。在示例性實施例中，角度O1介於50°與60°之間，但在不脫離本發明範圍的前提下，可使用任何其他角度。第二壁136以相對於裝置100的縱向軸線126的角度α 2延伸。在示例性實施例中，角度《2介於15°與20°之間，但在不脫離本發明範圍的前提下，可使用任何其他角度。角度\和％可被選擇成使得當在骨中鑽入到期望深度時，開口 120的近側壁或遠側壁處不存在銑削。在另一個實施例中，第二凸耳138可提供在與第一凸耳128相對的開口 120的側面上。第二凸耳138可基本上類似於第一凸耳128而形成。還應當指出，可在第一開口120周圍提供任何數量的凸耳，以對應於在處於操作構型時裝置經受的應力集中的位置的數量，如隨後將更詳細描述的。
[0011]第一凸耳128和第二凸耳138用作釘100的彈性部分，從而分散本來會產生的應力集中，允許與開口 120相鄰的主體102的部分伸展和收縮而不斷裂，如本領域技術人員應當理解的。具體地，當經由轉子植入物經受應力時，第一凸耳128和第二凸耳138在它們各自的頂點129拉伸。從而，每個頂點129的位置被選擇成對應於某個位置，在該位置處，如果開口 120周圍不形成此類凸耳128，138，第一開口 120的周邊周圍將產生應力集中。頂點129可位於圍繞第一開口 120的、應力本來會集中的任何位置中。如本領域技術人員應當理解的，轉子植入物將周期性地荷載轉子植入物穿過其插入的髓內釘(例如，患者每邁一步時)。這就使髓內釘的外側面(具體地，釘的部分)處於與受到張力的第一開口 120相鄰的位置。如先前所述的，角度α」 α2被選擇成分布由穿過通道122插入的轉子植入物(未示出)施加於骨固定裝置100的應力以及使用中施加於骨固定裝置100的其他荷載，如本領域技術人員應當理解的。如本領域技術人員應當理解的，裝置100的示例性特徵結構增強了主體102對斷裂的抗性。此外，通過均勻分布施加於其上的力，根據本發明的示例性裝置也可形成為具有與常規裝置相比縮減的直徑，而不影響釘的強度和使用壽命，這就減小了裝置的外輪廓並允許其在更廣用戶基礎內使用(例如，具有更小骨的患者需要更小輪廓的骨固定裝置)。然而，由於其保持強度，根據本發明的示例性裝置還可用於身材高大的患者，而不會增加失效風險。
[0012]沿外側壁123的主體102的外壁可提供有小平面150，其形成為外側間隙以在插入過程中減少施加於裝置上從而施加於骨上的應力。如本領域技術人員應當理解的，可在具有或不具有上述凸耳的任何裝置100上包括本文所述的小平面。具體地，當釘插入髓管中時，小平面150減小了釘的輪廓，其中小平面在位置上對應於通常包括彎曲部的髓管的一部分。具體地，小平面150被配置成在插入過程中允許主體102彎折以橫貫髓腔中的彎曲部。小平面150的位置被選擇成與鄰近股骨轉子的皮質骨的更厚部分交接，如本領域技術人員應當理解的。具體地，小平面150減少由骨(未示出)施加於裝置100上的力且反之亦然，同時仍然允許裝置100與骨保持足夠的保持強度。小平面150在主體102的漸縮部分110和近側部分112的一部分之上延伸。在示例性實施例中，小平面150在主體102的外側壁123之上延伸，使得在植入時，小平面150與骨的外側面接觸。在另一個實施例中，另外一個小平面150可設置在主體102的內側壁125上。小平面150可為基本上平滑的，或可具有彼此交接的多個平坦壁。還提出在不脫離本發明範圍的前提下，小平面150可以任何形狀和尺寸形成。此外，裝置100可提供有任何數量的小平面146以符合靶骨的要求。
[0013]根據本發明的示例性裝置100可經由噴丸加工進行精整，但在不脫離本發明範圍的前提下，也可使用任何其他冷加工方法。如本領域技術人員應當理解的，噴丸加工方法可增加裝置100的疲勞強度，從而允許使用具有較小外輪廓的裝置100，而不影響其強度。根據本發明的示例性系統和方法在主體102的大部分上採用噴丸加工方法，但開口 120，122的區域除外。該區域可經由鍛造、型鍛、旋鍛、冷加工、熱處理、或本領域已知的任何其他方法中的一者或多者形成。在另一個實施例中，該區域也可經由噴丸加工進行精整。從而，本發明的示例性特徵結構允許使用與常規骨固定工序所用的相比具有更小直徑的髓內釘，而不影響骨內的裝置100的整體剛度。相反，當與更大的常規裝置相比時，根據本發明的示例性系統和方法增加了裝置100相對於骨的保持強度。具體地，與裝置100 —起使用的橫向轉子螺釘(未示出)可比常規橫向轉子螺釘小大約0.4_。
[0014]圖6-7示出根據本發明另選實施例的裝置200。裝置200基本上與圖1_7的裝置100類似地形成，但帶小平面的部分250除外。具體地，帶小平面的部分250形成為彼此靠近提供的多個基本上平坦的壁250』，250』』，250』』』。帶小平面的部分250的外周邊不平滑，並且可被選擇成符合靶骨的解剖結構，其中在不脫離本發明範圍的前提下，基本上平坦的壁250』，250』』，250』』』各自可以任何長度形成。裝置200可不包括穿過其中延伸的伸長通道114，並且相反，可僅包括在其中從近端106延伸預定距離的鎖定孔260，所述鎖定孔260被配置為且尺寸被設定為在其中容納鎖定孔，如本領域技術人員應當理解的。
[0015]圖8 - 9示出根據本發明又一個實施例的裝置300。裝置300基本上類似於裝置100, 200形成，但下文所指出的除外。裝置300包括沿著通道軸線324延伸的通道322並且在其末端經由第一開口 320和第二開口 321開放。與先前的實施例一樣，第二開口 321的周邊可為基本上平滑的。與第一開口 320的周邊相鄰的主體302的一部分包括凸耳328。主體302沿著縱向軸線326延伸。如圖8所示，外部軸線313以平行於縱向軸線326延伸的方式沿著主體302延伸，並且與主體302的近側部分312的外壁對齊。在示例性實施例中，凸耳328沿著通道322的邊緣朝水平線330的近側(B卩，朝主體302的近端306)定位，其中水平線330穿過外部軸線313與通道軸線324的交點被投射，如圖8所示。還應當指出，凸耳328可定位在朝水平線330近側限定的區域329內的任何地方。在又一個實施例中，可在區域329中形成任何數量的凸耳328，具體取決於例如在沒有這些凸耳的情況下將存在應力集中的位置的數量。在另一個實施例中，區域329可包括圍繞中心縱向軸線326對稱地設置的一對或多對凸耳。
[0016]對於本領域的技術人員而言顯而易見的是，在不脫離本發明精神和範圍的情況下，可對本發明的結構和方法做出各種修改和變型。因此，要達到的目的是使本發明涵蓋落入所附權利要求書或其等效內容範圍內的本發明的各種修改和變型。
【權利要求】
1.一種骨固定裝置，包括: 伸長主體，所述伸長主體具有穿過其中從近端延伸到遠端的第一通道，所述伸長主體被配置用於且尺寸被設定用於插入骨中； 第一開口，所述第一開口形成於所述主體的第一側壁上，所述第一側壁被配置成當以目標取向植入所述骨內時面向外側方向； 第二開口，所述第二開口形成於所述主體的第二側壁上，所述第二開口與所述第一開口相背對； 第二通道，所述第二通道沿著通道軸線穿過所述主體從所述第一開口延伸到所述第二開口，所述第二通道尺寸被設定成允許植入物穿過其中插入；和 第一凸耳，所述第一凸耳定位在所述第一開口的周邊周圍的某個位置處，在所述位置處如果沒有形成此類第一凸耳，則應力集中將處於最大，所述第一凸耳尺寸被設定成分散由於由穿過所述第二通道延伸的植入物施加於其上的力所致的所述周邊周圍的應力集中。
2.根據權利要求1所述的骨固定裝置，其中所述第一凸耳包括第一壁和第二壁，所述第一壁和所述第二壁徑向地延伸到所述第一開口中，在所述第一凸耳的第一頂點處彼此接入口 ο
3.根據權利要求2所述的骨固定裝置，其中所述第一凸耳由第一銑削部分和第二銑削部分限定，所述第一銑削部分和所述第二銑削部分設置在它們的第一側面和第二側面上，所述第一銑削部分和第二銑削部分各自具有曲率半徑，所述曲率半徑被選擇成分散所述第一頂點上的所述應力集中。
4.根據權利要求2所述的骨固定裝置，還包括所述第一開口的周邊上的第二凸耳，所述第二凸耳尺寸被設定成分散由於由穿過所述第二通道延伸的植入物施加於其上的力所致的所述第一開口的所述周邊周圍的應力集中，其中所述第二凸耳定位成與所述第一凸耳相背對。
5.根據權利要求4所述的骨固定裝置，其中所述第二凸耳包括第一壁和第二壁，所述第一壁和所述第二壁徑向地延伸到所述第一開口中，所述第一壁和第二壁在所述第二凸耳的第二頂點處彼此接合。
6.根據權利要求1所述的骨固定裝置，還包括所述主體的側壁上的間隙切口，所述間隙切口具有減小的橫截面輪廓並被定位成與要在其中植入所述裝置的髓管的減小間隙部分交接。
7.根據權利要求6所述的骨固定裝置，其中所述間隙切口形成有基本上平滑的表面和帶多個小平面的表面中的一者。
8.根據權利要求6所述的骨固定裝置，其中所述間隙切口設置在所述裝置的多個部分上，所述裝置的部分當所述裝置以期望的構型植入骨中時面向外側和內側。
9.根據權利要求1所述的骨固定裝置，其中所述第二通道橫向於所述第一通道。
10.根據權利要求1所述的骨固定裝置，其中所述裝置是髓內釘。
11.根據權利要求1所述的骨固定裝置，其中所述伸長主體包括中心縱向軸線和與其平行延伸的外部軸線，所述外部軸線與所述主體的所述近端的外壁對齊，其中所述第一凸耳位於朝所述伸長主體的近端的水平軸線的側面上，所述水平軸線由所述通道軸線與所述外部軸線的交點限定。
12.—種骨固定系統,包括: 被配置用於插入骨中的裝置，所述裝置具有伸長主體，所述伸長主體具有沿著所述裝置的縱向軸線從所述裝置的近端朝遠側延伸到其中的第一通道，和橫向於所述縱向軸線在第一開口與第二開口之間延伸的第二通道，所述第二通道沿著通道軸線延伸並且尺寸被設定成允許穿過其中插入植入物；以及第一凸耳，所述第一凸耳定位在所述第一開口的周邊周圍的某個位置處，在所述位置處如果沒有形成此類第一凸耳，則應力集中將處於最大，所述第一凸耳尺寸被設定成分散由於由穿過所述第二通道延伸的植入物施加於其上的力所致的所述周邊周圍的應力集中；和 被配置用於穿過所述第二通道而插入的植入物。
13.根據權利要求12所述的系統，其中所述第一凸耳包括第一壁和第二壁，所述第一壁和所述第二壁徑向地遠離所述第一開口的所述周邊延伸以在所述第一凸耳的第一頂點處彼此接合。
14.根據權利要求13所述的系統，其中所述第一凸耳由第一銑削部分和第二銑削部分限定，所述第一銑削部分和所述第二銑削部分設置在它們的第一側面和第二側面上，所述第一銑削部分和第二銑削部分各自具有曲率半徑，所述曲率半徑被選擇成分散所述第一頂點上的所述應力集中。
15.根據權利要求12所述的系統，還包括所述第一開口的周邊上的第二凸耳，所述第二凸耳被配置成且尺寸被設定成分布由於經由所述植入物施加於所述裝置上的力所致的圍繞所述第一開口的應力，所述第二凸耳包括第一壁和第二壁，所述第一壁和所述第二壁徑向地遠離所述第二開口的所述周邊延伸到所述第一開口中，所述第一壁和第二壁在所述第二凸耳的第二頂點處彼此接合。
16.根據權利要求12所述的系統，還包括所述主體的側壁上的間隙切口，所述間隙切口形成所述主體的減小的橫截面輪廓部分，並被定位成當將所述裝置植入到骨內的期望位置時與所述骨的髓管的減小間隙部分交接。
17.根據權利要求16所述的系統，其中所述間隙切口形成有基本上平滑的表面和帶多個小平面的表面中的一者。
18.根據權利要求16所述的系統，其中所述間隙切口設置在所述主體的表面上，所述主體的表面當所述裝置植入骨內的期望位置時面向外側和內側。
19.根據權利要求12所述的系統，其中所述伸長主體被配置成使得所述第一開口以操作構型定位成與所述骨的外側面相鄰。
20.根據權利要求12所述的系統，其中所述伸長主體包括與所述縱向軸線平行延伸的外部軸線，所述外部軸線與所述主體的所述近端的外壁對齊，其中所述第一凸耳位於朝所述伸長主體的近端的水平軸線的側面上，所述水平軸線由所述通道軸線與所述外部軸線的交點限定。
【文檔編號】A61B17/74GK104244853SQ201380020248
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年4月10日 優先權日:2012年4月16日
【發明者】J. 小克米伊 S. 申請人:新特斯有限責任公司