用於骨頭的外固定裝置的製作方法
2023-04-29 11:11:36 1
專利名稱：用於骨頭的外固定裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於固定骨頭的裝置，特別是涉及按照權利要求1所限定的用於長的骨頭的外固定裝置。
骨頭的外固定的臨床成功在矯形學文獻中有很多的記載。不過在關節附近的外固定可能由於生物力學的要求而發生問題。例如，由於腕部有允許轉動、彎曲、內收和外展的自由度，靠近腕部的外固定應當能調節，以保證得到斷口的正確對齊。此外，為了避免腕部周圍的腱與神經受到損傷，用於將固定裝置接合在身體上的銷釘通常都放在腕部的兩相對側，在掌骨和橈骨上。因此，固定裝置必須做成有充足的關節性，以便用經過腕部傳遞的力復位斷口。
為了回答這些以及其它與在關節附近固定有關的困難，已經開發了許多固定裝置。其例子包括在美國專利N0.4554915、4611586、4628919、4782842、4919119、4922896、Re.34985、5122140、5152280、5304177、5320622、5437667、5545162、5601551、5683389和5743898中公開的那些。這些以及其它原有技術的裝置的一個共同的特別問題是，同時需要有大規模的牽引，以有利於植入，和需要有精確控制的牽引，以保證斷口的正確復位。這些專利中的某一些企圖通過要求多個零件的組裝和/或拆卸克服這一困境。
授予Huebner的美國專利No.5662649公開了一種用於修復遠端橈骨和腕部的折斷的外固定器，它允許同時快速的粗牽引和精細的有控制的牽引而不需要手術中的組裝或拆卸。不過，同時允許兩種類型的移動的螺母和螺紋組件在使用時很麻煩，並且可能產生兩種移動模式之間的無意轉換。
如同上述討論所示出的那樣，需要有一種改進的用於骨頭的外固定裝置。
本發明涉及用於固定骨頭的斷口的裝置。該裝置包括至少一個遠端銷釘、至少一個近端銷釘、一遠端構件、一近端構件和一牽引組件。該遠端銷釘有一用於插入斷口的遠端側的骨頭中的安裝端。該近端銷釘有一用於插入斷口的近端側的骨頭中的安裝端。所述遠端構件固著在遠端銷釘上。該近端構件固著在近端銷釘上並可滑動地連至遠端構件上，以便復位或牽引骨頭斷口。該牽引組件用於控制近端與遠端構件之間的滑動。牽引組件有兩種操作模式工作模式和非工作模式。在工作位置，允許近端與遠端構件之間有遞增的相對滑動，而在非工作位置，則允許近端與遠端構件之間有相對的自由相對滑動。自由滑動在裝置的安裝中是有用的，而遞增的相對滑動則用於精密地控制近端與遠端構件的相對位置。
裝置還包括一可取下的接合元件，它在操作時在非工作位置與牽引組件接合。取下接合元件，就使牽引組件處於工作位置。一旦接合元件被取下，它就不能容易地復位。因此，牽引組件不能被無意地放在非工作位置。
牽引組件包括一在近端構件體部空腔的壁上的齒條、一中間齒輪、一蝸輪和一彈性構件。該中間齒輪可與齒條嚙合，以在中間齒輪轉動時，在近端與遠端構件之間造成遞增的相對滑動，蝸輪可與中間齒輪嚙合，以使蝸輪的轉動造成中間齒輪的轉動，而彈性構件則偏壓蝸輪，使之與中間齒輪嚙合，可取下的接合元件可以是位於中間齒輪與蝸輪之間的銷釘，它用以防止中間齒輪與蝸輪之間的嚙合。
在一個實施例中，裝置還包括一用於將遠端銷釘固著在遠端構件上的遠端安裝塊，和一用於將近端銷釘固著在近端構件上的近端安裝塊。每一個可能是Schanz螺釘或任何其它合適的緊固件的銷釘配合在近端和遠端安裝塊的通道中，而一個鎖緊螺釘則將各自的銷釘固定在通道上。為了避免與解剖組織發生幹涉，通道可以45°左右的角度相對於裝置的縱向軸線取向。
在一優選的實施例中，遠端和近端安裝塊的至少一個包括一球接頭，以允許安裝塊相對於裝置的其餘部分旋轉。遠端和近端安裝塊可包括許多緊定螺釘，以用於將安裝塊相對於近端和遠端構件固定在所要求的位置上，在另一優選的實施例中，對每個球接頭採用兩個彼此垂直地取向的緊定螺釘。
在一不同的實施例中，遠端安裝塊有一用於與遠端構件連接的臂，而遠端構件則有一帶軌道的頭，該軌道用於接納該臂。該臂可在軌道中移動，以改變遠端安裝塊相對於遠端構件的位置。軌道可以是帶齒的曲線形，該齒在齒輪旋轉時與臂上的齒輪嚙合，以移動遠端安裝塊。最好設置一鎖緊元件，以防止齒輪旋轉，並固定遠端安裝塊的位置。
為了在近端與遠端構件之間有滑動，近端構件可包括一體部和一連接段。體部有一空腔，用於可滑動地接納遠端構件。此外，連接段可以可滑動地與體部相連，以使連接段與體部之間的滑動沿垂直於近端與遠端構件之間的滑動方向的方向發生。連接段與體部之間的滑動與近端和遠端構件之間的滑動是共平面的。在一優選的實施例中，連接段的遠端包括一對槽，而體部的近端則包括一切口。該切口可在槽中滑動，以在連接段與體部之間產生滑動。在另一優選的實施例中，一導螺釘(leadscrew)將連接段連至體部上。導螺釘的轉動使連接段相對於體部移動。
在另一實施例中，近端構件有一可擺動地連至連接段上的尾部。該尾部有一蝸輪，而連接段有一彎曲的齒條。蝸輪與齒條嚙合以在尾部與連接段之間產生擺動。
本發明的優選的特點公開在附圖中，其中，同樣的參考數字代表所有幾個圖中的同樣的元件，其中
圖1示出按照本發明的外部固定位置從左側的透視圖；圖2示出該裝置從右側的透視圖；圖3示出該裝置的分解圖，該裝置具有所加的標尺以提供作為兩零件之間的相對移動的指示；圖4示出該裝置的俯視圖；圖5為沿圖4的A-A線的剖視圖，它示出遠端安裝塊的球接頭；圖6為沿圖4的B-B線的剖視圖，它示出整個固定器；圖7為沿圖4的C-C線的剖視圖，它示出牽引組件(distractionassembly)的一部分；以及圖8示出用於將裝置接合在骨頭上的銷釘的一個實施例的側視圖。
為了方便起見，圖中所示的本發明的各種實施例中的同樣的或相當的元件都用同樣的參考數字標出。此外，在下面的說明中，任何涉及取向或方向的都是主要意圖為了說明上的方便，而決不意圖限制本發明的範圍。最後，任何涉及特殊的生物學的應用如在腕部或腕部附近的固定，都單純是為了方便而用作本發明的可能使用的一個例子，而並不意圖限制本發明的範圍。
參看圖1～4，按照本發明的外固定裝置或固定器10包括一遠端構件12、一可滑動地連至遠端構件12上的近端構件14和一用於控制遠端構件12與近端構件14之間的滑動的牽引組件16，以及一可取下的接合元件18。這樣，當在此申請中使用時，術語遠端代表靠近固定器10的遠端構件12的端部或方向，而術語近端則代表靠近固定器10的近端構件14的端部或方向。固定器10的多數零件都用射線可透過的塑料或複合材料製造，以使固定器10的放射照相干涉為最小。如同以後要更詳細地說明的那樣，遠端構件12在骨頭斷口的一側連接在骨頭上，近端構件14則在骨頭斷口的另一側連接在骨頭上。遠端與近端構件12、14之間的滑動產生骨頭斷口的復位或牽引。如同以後要更詳細地說明的那樣，牽引組件16有一工作位置(active configuration)，其中，遠端與近端構件12、14之間只可能有遞增的相對滑動，還有一非工作位置(inactiveconfiguration)，其中，遠端與近端構件12、14之間只可能有相對的自由滑動。需要遞增的滑動以精密地控制固定器10的牽引與復位，而自由滑動則用於協助固定器10的安裝與手術前的設定。如同以後要更詳細地說明的那樣，接合元件18在非工作位置與牽引組件16在操作上結合，以使在遠端和近端構件12、14之間通常能自由滑動。不過，在去掉接合元件18時，牽引組件處於工作位置，以將遠端與近端構件12、14之間的滑動限制為遞增的滑動。
圖8示出用於將固定器10接合在骨頭上的銷釘20的一個實施例。雖然銷釘20作為通常稱為Schanz螺釘的緊固件示出並描述，但是可以用任意數量的已知的緊固裝置將固定器10固定在骨頭上。銷釘20有一用於與骨頭接合的帶螺紋24的錐形安裝端22和一桿26。用至少一個銷釘20將遠端構件12接合在骨頭斷口的遠端側，並用至少一個銷釘20將近端構件14接合在骨頭斷口的遠端側。最好是兩個銷釘20用於遠端構件12，兩個銷釘20用於近端構件14。遠端銷釘20用遠端安裝塊28連至遠端構件12上，而近端銷釘20則用近端安裝塊30連至近端構件14上。遠端與近端安裝塊28、30包括多個用於銷釘20的通道32。通道32最好以45°左右的角相對於固定器10的縱向軸線傾斜地取向，以避免與解剖組織發生幹涉並提供在側視時的改進的X光可見度。此取向在固定器10在腕部附近使用，以使對姆指的妨礙為最小時特別有用。一鎖緊螺釘34將銷釘20鎖在通道32上。
如同在圖4和5中最清楚地看出的那樣，遠端和近端安裝塊28、30分別包括球接頭36、38。由於球接頭36、38提供一個旋轉自由度和兩個擺動自由度，故就遠端和近端安裝塊28、30相對於遠端和近端構件12、14的取向而言，有可能有大的活動範圍。這有利於固定器10的應用。特別是，通常用一導板將銷釘即近端與遠端銷釘插在斷口的兩側，然後將外固定裝置連至銷釘上。在原有技術的裝置中，銷釘的位移是關鍵性的，以保證外固定裝置能與銷釘正確地對齊。採用固定器10，則銷釘20的位置就不那麼重要，因為有由球接頭36、38提供的寬度範圍的運動。
應當指出，球接頭是可以選擇的，並且，如果被採用，它可以用在遠端與近端安裝塊28、30的任一個上或兩個上。不過，為了簡單起見，此處的描述假定採用了兩個球接頭36、38。一旦達到所要求的遠端安裝塊28相對於遠端構件12的取向，一緊定螺釘39就將這兩者鎖在所要求的取向上。雖然只需要一個緊定螺釘39去固定球接頭36，但是最好有兩個緊定螺釘39。在另一優選的實施例中，這兩個緊定螺釘彼此垂直，以使在一個緊定螺釘鬆開時，球接頭36可能有些移動，但是不許完全自由運動。這在相對於構件12、14微調安裝塊28、30的取向時特別有用。
圖1、3和4示出，一遠端臂40位於遠端球接頭36的居中，以將遠端安裝塊28連至遠端構件12上。同樣，一近端臂42位於近端球接頭38的居中，以將近端安裝塊30連至近端構件14上。近端臂42配合在近端構件14的孔44中，一螺母構件46將臂42固定在近端構件14上。遠端臂40配合在遠端構件12的長孔或軌道48中，一螺母構件50將臂40固定在遠端構件12上。由於螺母構件46、50可以鬆開，而固定器10有實質的橫向對稱性，故遠端與近端安裝塊28、30可以放在固定器10的任一側。因此，固定器10可以用在身體的左側或右側，並可根據特殊的臨床應用的需要放在骨頭的側面或居中。
長孔48位於遠端構件12的頭部52中。當遠端螺母構件50未上緊時，遠端臂可沿長孔48移動，以改變遠端安裝塊28相對於遠端構件12的位置。長孔48最好有一彎曲的弧形。當固定器10在腕部附近使用，以便允許手能作彎曲和伸直運動時，這特別有用。為了控制彎曲和伸直運動，長孔48有齒54，它與遠端臂40上的臂齒56合作(圖6)。通過轉動第一調節螺釘58，齒輪56就轉動並沿齒54移動。遠端螺母構件50通過防止齒輪56轉動從而通過固定遠端安裝塊28的位置而起著鎖緊元件的作用。一標尺59提供作為遠端安裝塊28與遠端構件12之間的相對移動的指示(圖3和4)。為使齒的側隙為最小，齒輪56可用金屬製造，而齒54則可用塑料製造。
主要參看圖3、4和6，近端構件14包括一體部60、一連接段62和一尾部64。體部60有一用於可滑動地接納遠端構件12的空腔66。連接段62以這樣的方式與體部60可滑動地連接，以使連接段62與體部60之間的滑動沿垂直於遠端與近端構件12、14之間的滑動方向的方向發生。由於這兩個滑動也是共平面的，故當固定器10用在靠近腕部的區域中時，連接段62與體部60之間的滑動為沿中側解剖方向。連接段62的遠端包括一對槽68，而體部60的近端則包括一切口70，該切口可在槽68中滑動，從而在體部60與連接段62之間產生滑動。一導螺釘或第二調節螺釘72將體部60連接到連接段62上，從而使得轉動導螺釘72使連接段62相對於體部60移動。一墊圈74限制了導螺釘72可以轉動的總量，以防止切口70移出槽68的外面。
尾部64可擺動地連至連接段62上。這樣，當在腕部附近使用固定器10時，可允許手的掌部和背部運動。尾部64上的蝸輪或第三調節螺釘76與連接段62上的彎曲的齒條77合作，以控制連接段62與尾部64之間的移動。通過轉動蝸輪76，就可調節連接段62相對於尾部64的位置。標尺59提供作為尾部64和連接段62之間的相對移動的指示(圖3與4)。為了使齒的側隙為最小，蝸輪76可以用金屬製造，而齒條77則可以用塑料製造。
如同在前面討論的那樣，牽引組件16控制遠端和近端構件12、14之間的滑動。滑動導致遠端構件12與近端構件14之間的距離的減少或增加。主要參看圖3、6和7，牽引組件16包括一位於空腔66的壁上的齒條78。一中間齒輪79可與齒條78嚙合。一標尺59提供作為遠端和近端構件12、14之間的相對移動的指示(圖3與4)。為了使齒的側隙為最小，中間齒輪79可用金屬製造，而齒條78則可用塑料製造。中間齒輪79通過牽引組件的側構件80連至遠端構件12上，中間齒輪79沿齒條78的移動造成遠端和近端構件12、14之間的遞增的相對滑動。當在遠端和近端構件12、14之間只可能有遞增的運動時，牽引組件16處於工作位置。一蝸輪或第四調節螺釘82可與中間齒輪79嚙合，以使蝸輪82的旋轉造成中間齒輪79的旋轉。如果存在位於中間齒輪和蝸輪79、82之間的接合元件18，則一彈性構件84如一螺旋彈簧將偏壓蝸輪82，使之與中間齒輪79嚙合。採用位於中間齒輪與蝸輪79、82之間的接合元件18，則牽引組件16處於非工作位置，而遠端和近端構件12、14可彼此相對地自由滑動。
除去用作遠端和近端構件12、14之間的接合機構的一部分，並在牽引組件16移動時，保持牽引組件16的各個元件彼此處於正確的關係以外，側面構件80和體部60上的窗口86的端部之間的相互幹涉限制了遠端構件12相對於近端構件14之間的可能的總移動。
為了使中間齒輪和蝸杆79、82之間產生嚙合，從而將牽引組件16從非工作位置置於工作位置，即將遠端和近端構件12、14之間的滑動從與齒輪無關的自由滑動改為用齒輪驅動的遞增的滑動，只要簡單地取下接合元件18，以允許彈性構件84將中間齒輪79的齒推至與齒條78和蝸杆82的齒嚙合。接合元件18最好是一帶頭部的銷釘，頭上有滾花，以易於操作。一旦接合元件18被取下，它不容易放回至應有位置，因為它被彈性構件84幹涉。這樣，一旦接合元件18被取下，牽引組件16就不能被無意地放回至非工作位置。為了使接合元件18復位，需要一個專門設計的工具去對抗彈性構件84的偏壓力，並使中間齒輪79與齒條78和蝸杆82脫開。因此，如果沒有這個工具，就非常難於將牽引組件置於非工作位置。
雖然上面描述了本發明的各種說明，但是應當明白，各種特點可以單獨使用或聯合使用。因此，本發明並不只限於此處所引用的特殊的優選的實施例。
此外，對於熟悉本發明所屬領域的技術的人，都應當明白，可以產生在本發明的範圍內的變型和改進。因此，通曉本技術的人從此處在本發明的範圍內所宣布的公開內容容易得到的所有的合適的改進都被包括在內，以作為本發明的其它實施例。本發明的範圍相應地由所限定。
權利要求
1.用於骨頭斷口的固定的裝置，它包括A)至少一個遠端銷釘，它具有用於在斷口的遠端側插入骨頭內的安裝端；B)至少一個近端銷釘，它具有用於在斷口的近端側插入骨頭內的安裝端；C)一固著在至少一個遠端銷釘上的遠端構件(12)；D)一近端構件(14)，它固著在至少一個近端銷釘上，並與遠端構件(12)可滑動地連接，以復位或牽引骨頭斷口；其特徵為，裝置進一步包括E)一牽引組件(16)，它有一工作位置和一非工作位置，該工作位置允許近端和遠端構件(14、12)之間作遞增的相對滑動，而非工作位置則允許近端和遠端構件(14、12)之間作自由的相對滑動；和F)一可取下的接合元件(18)，它在非工作位置與牽引組件(16)作用接合，從而取下接合元件(18)，就將牽引組件(16)處於工作位置。
2.如權利要求1的裝置，它進一步包括一遠端安裝塊(28)和一近端安裝塊(30)，該遠端安裝塊用於將至少一個遠端銷釘固著在遠端構件(12)上，而該近端安裝塊則用於將至少一個近端銷釘固著在近端構件(14)上。
3.如權利要求1或2的裝置，其特徵為，至少一個近端和遠端銷釘是Schanz螺釘。
4.如權利要求2或3的裝置，其特徵為，近端和遠端安裝塊(30、28)包括用於至少一個近端和遠端銷釘的每一個的通道(32)。
5.如權利要求4的裝置，其特徵為，每個通道(32)有一用於將各自的銷釘固定在通道(32)上的鎖緊螺釘(34)。
6.如權利要求4或5的裝置，其特徵為，通道(32)以一45°左右的角相對於裝置的縱向軸線取向，以避免與解剖組織發生幹涉。
7.如權利要求2至6的任一項的裝置，其特徵為，至少一個遠端和近端安裝塊(28、30)包括一球接頭(36、38)，以用於允許旋轉。
8.如權利要求7的裝置，其特徵為，至少一個遠端和近端安裝塊(28、30)包括多個緊定螺釘(39)，以用於將至少一個遠端和近端安裝塊(28、30)相對於近端和遠端構件(14、12)固定在所要求的位置上。
9.如權利要求8的裝置，其特徵為，兩個緊定螺釘(39)設置成彼此垂直取向。
10.如權利要求2至9的任一項的裝置，其特徵為，遠端安裝塊(28)有一與遠端構件(12)連接的臂(40)，而遠端構件(12)則有一頭部(52)，它具有用於接納臂(10)的軌道(48)，臂(40)可在軌道(48)中移動，以改變遠端安裝塊(28)相對於遠端構件(12)的位置。
11.如權利要求10的安裝，其特徵為，軌道(48)是曲線形的。
12.如權利要求11的裝置，其特徵為，軌道(48)包括齒(54)，而臂(40)則包括一齒輪(56)，該齒輪與齒(54)在轉動時嚙合，以移動遠端安裝塊(28)。
13.如權利要求12的裝置，它進一步包括一鎖緊元件，以用於防止齒輪(56)轉動，並從而固定遠端安裝塊(28)的位置。
14.如權利要求1至13的任一項的裝置，其特徵為，近端構件(14)包括一體部(60)和一連接段(62)，該體部(60)有一空腔(66)，以用於可滑動地接納遠端構件(12)。
15.如權利要求14的裝置，其特徵為，連接段(62)可滑動地連至體部(60)上，連接段(62)與體部(60)之間的滑動沿與近端和遠端構件(14、12)之間的滑動方向垂直的方向產生，而連接段(62)與體部(60)之間的滑動與近端和遠端構件(14、12)之間的滑動共平面。
16.如權利要求15的裝置，其特徵為，連接段(62)的遠端包括一對槽(68)，而體部(60)的近端則包括一切口(70)，切口(70)在槽(68)中滑動，從而在連接段(62)與體部(60)之間產生滑動。
17.如權利要求16的裝置，其特徵為，一導螺釘(72)將連接段(62)連至體部(60)上，由此，轉動導螺釘(72)，就相對於體部(60)移動連接段(62)。
18.如權利要求14至17的任一項的裝置，其特徵為，近端構件(14)有可擺動地連至連接段(62)上的尾部(64)。
19.如權利要求18的裝置，其特徵為，尾部(64)有一蝸輪(76)，而連接段(62)則有一彎曲的齒條(77)，蝸輪(76)與齒條(77)嚙合，以在尾部(64)與連接段(62)之間產生擺動。
20.如權利要求14的裝置，其特徵為，牽引組件包括A)一在近端構件體空腔(66)的壁上的齒條(78)；B)一中間齒輪(79)，它可與齒條(78)嚙合，以在中間齒輪(79)轉動時在近端與遠端構件(14、12)之間造成遞增的相對滑動；C)一蝸輪(82)，它可與中間齒輪(79)嚙合，以使蝸杆(82)的旋轉造成中間齒輪(79)的旋轉；和D)一彈性構件(84)，它偏壓蝸輪(82)，使之與中間齒輪(79)嚙合。
21.如權利要求20的裝置，其特徵為，可取下的接合構件(18)包括一位於中間齒輪(79)與蝸輪(82)之間的銷釘，以防止中間齒輪(79)與蝸輪(82)之間的嚙合。
全文摘要
本發明針對一種用於固定骨頭斷口的裝置。該裝置包括:至少一個遠端銷釘,它具有用於插在斷口的遠端側上的安裝端;至少一個近端銷釘,它具有用於插在斷口的近端側上的安裝端;一固著在遠端銷釘上的遠端構件;一近端構件,它固著在近端銷釘上並與遠端構件可滑動地連接,以復位或牽引骨頭斷口;一牽引組件,它用於控制近端與遠端構件之間的運動;以及一可取下的接合元件。牽引構件有兩種操作模式:工作位置和非工作位置。在工作位置,允許在近端與遠端構件之間有遞增的相對滑動,而在非工作位置,則允許近端與遠端構件之間有相對的自由滑動。接合元件在操作上在非工作位置與牽引組件接合。取下接合元件,就置牽引組件於工作位置。
文檔編號A61B17/60GK1343108SQ00804754
公開日2002年4月3日 申請日期2000年2月28日 優先權日1999年3月10日
發明者格倫·J·皮爾遜 申請人:庫爾斯恩蒂斯股份公司