骨固定設備的制作方法

骨固定設備的制作方法
【專利摘要】一種骨固定設備，包括多個支架(6、8、42-48)，每個支架限定了形成有至少一個凹陷(56、58)的表面。球的一部分(12-18、52、54)安裝在每個凹陷內并具有暴露面，暴露面形成有凹槽(25、26、52、54)以接收固定桿或骨螺釘。支架能夠放在一起以使得至少一對暴露的球面并置，其中凹槽用于固定桿和骨螺釘的套管，并且還包括裝置(10、50)以朝著彼此推動支架和暴露的球面，從而將固定桿和骨螺釘夾持在一對并置的球面之間。通常，凹陷和球部分布置成使得隨著支架被放在一起，至少兩對球部分并置，從而形成用于固定桿或骨螺釘的兩個套管。
【專利說明】骨固定設備

【技術領域】
[0001]本發明涉及夾緊設備，并且本發明在外科手術應用中有特別的用途。本發明在骨或骨元件需要外部固定的應用中是尤其有用的。這些設備通常被稱為骨固定設備，并且被用于使固定桿彼此耦接以及將固定桿耦接至皮質(cortical)骨螺釘，該皮質骨螺釘固定在需要固定的骨或骨部分上。第2，375，051A號英國專利說明書以及第1，309，281號歐洲專利描述了這樣的設備，通過引用將這兩項專利文獻并入本文。用于手術用途的另一種外部固定系統在第7，048，735號美國專利中公開，其也通過引用并入本文。


【發明內容】

[0002]在需要骨固定的整形外科手術中，用于緊固固定桿的設備必須在不好處理的位置中極其小心地安裝和操作。本發明的目的是提供一種設備，其可以被容易地安裝、調整和緊固，并且安裝的桿相對于適配到設備中的另一桿或骨螺釘具有盡可能廣泛的取向范圍。根據本發明，骨固定設備包括多個支架，每個支架限定了形成有至少一個凹陷的表面。球的一部分安裝在每個凹陷內并具有暴露面，暴露面形成有凹槽以接收固定桿或骨螺釘。支架能夠放在一起以使得至少一對暴露的球面并置(in juxtaposit1n),其中凹槽限定出用于固定桿和骨螺釘的套管，并且還包括用以朝著彼此推動支架和暴露的球面的裝置，從而將固定桿和骨螺釘夾持在一對并置的(juxtaposed)球面之間。通常，凹陷和球部分布置成使得隨著支架被放在一起，至少兩對球部分并置，從而形成用于固定桿或骨螺釘的兩個套管。通常，根據本發明的設備具有偶數數量的支架，它們被布置為至少成一對，每個支架限定了具有單個凹陷的表面，所述凹陷供球部分安裝在其中。在該實施方式中，可以堆疊和布置多對支架以保持多個桿或螺釘。在一個優選實施方式中，可以利用單個共有的機構堆疊兩對支架，該機構用于將支架推到一起，其中，桿或螺釘或者桿和螺釘在各自的套管中就位。
[0003]在另一種實施方式中，本發明的設備具有兩個支架，每個支架限定了一表面，該表面由至少兩個用于在其中安裝球部分的凹陷組成。在這種布置中，如上述的實施方式中一樣，可以提供單個機構以將支架推到一起，從而相對于彼此保持兩個桿、兩個螺釘或者桿和螺釘。
[0004]在另一布置中，并非本發明的設備中的所有支架都限定形成有相同數量凹陷的表面。在該實施方式中，支架被布置為一個支架限定形成有多個凹陷的表面，由此其中的球部分的暴露面可以與安裝在至少兩個其他支架的表面中的球部分的暴露面并置。
[0005]用于球部分的支架表面中的凹陷可以以弓形通道的形式方便地提供。在每個通道的兩側(either side)，相應的支架可以成形為形成具有淺截頭圓錐形狀的側部凹陷。這確保了接收在相應部分球中的桿或螺釘可以在盡可能廣泛的取向范圍內被定向。
[0006]根據本發明的設備是模制形式的，并且通過朝著彼此推動支架和暴露的球面的裝置而最終保持組裝狀態。在此之前，部分球可以通過彈性帶保持在其各自的凹陷中，彈性帶通常是彈性O形圈的形式。支架自身也可以通過彈性帶保持在一起，該彈性帶也可以是彈性O形圈的形式。這允許支架與附接的部分球分離，從而允許將固定桿或骨螺釘插入到限定的套管中的一個內，或者如果桿或骨螺釘已經就位，允許將設備安裝在桿或骨螺釘上。支架和/或部分球可以形成有斜切表面以便利該安裝過程。應該意識到，支架可以相對于彼此樞轉以允許一個或其他凹槽中的分別安裝。
[0007]通常地，根據本發明的設備適于連接兩個元件，但應該意識到，如果情況需要，該設備可以適于限定三個或更多個套管。舉例來說，這可能在如下情況下是必要的:如果需要將兩個桿安裝在同一骨螺釘上，盡管一般情況下將使用獨立的固定設備。應該意識到，可以組合支架的不同布置以形成桿和/或螺釘的不同框架。
[0008]用在根據本發明的設備中的部分球通常是實心的(solid)，并且每個部分球均具有限定大體上半球形的輪廓。然而，部分球并非一定要一樣，只要它們在支架分離時能夠簡單地接收固定桿或骨螺釘。通常而言，隨后，凹槽(固定桿或骨螺釘將穿過該凹槽安裝)的側部上的每個部分球面的一部分將與支架邊緣對齊或靠近支架邊緣。然而，優選地，部分球面的該部分并不與支架邊緣精確地對齊。在本發明的【具體實施方式】中，這些部分球面之間的空間由各個凹陷的一部分封閉，該部分鄰近支架之間的空間。這降低了固定桿在組裝期間意外地從設備中抽出的可能性。通常，這些部分球面大體上是平面的，并且位于不垂直于軸的平面內，支架在安裝期間沿著該軸被推動到一起。優選地，當固定桿或骨螺釘夾持在球面之間時，限定每對球面的并置的平面穿過(traverse)支架表面的平面。然而，應該意識到，當固定桿或骨螺釘安裝在設備中時，并置的支架面和并置的球面通常均不會彼此接觸。
[0009]如上所述，在其模制形式下，球部分可以臨時性地保持在支架中相應的凹陷中，并且支架自身也可以相對寬松地保持在一起，直到安裝的設備被緊固。一旦設備被緊固，這些臨時性的帶可能是多余的，并且可以是可生物降解的。如果采用了這種特征，當設備最終被移除時必須特別注意，并且出于這個原因，保留將球保持就位的帶至少可能是有優點的。
[0010]當安裝根據本發明的設備時，可以通過鎖定螺釘將支架推動到一起。鎖定螺釘可以是延伸穿過一個支架中的開口以與其他一個或多個支架中的螺紋段接合的單個螺釘，或者延伸穿過支架中的開口以在另一側上與螺紋鎖緊螺母接合。在其他變型中，鎖定螺釘可以包括陽螺紋部分和陰螺紋部分，它們分別在支架中對齊的開口中延伸，以接合在組裝的設備內。無論使用何種機構，重要的是確保任何鎖定螺釘被收緊到適當的程度。根據本發明的一個特征，這通過在鎖定設備上包括扭矩限制元件來實現，該扭矩限制元件專門用于收緊。當施加的扭矩超出預設限制時，該元件適于斷裂。為了最小化這種元件掉落的風險，應該利用扳手或其他單元完成收緊，該元件附接到或將附接到所述扳手或其他單元上。
[0011]本發明的設備及其部件可以由任何適于將要使用該設備的環境的材料制成。對于外科手術應用，材料的選擇當然是重要的，不銹鋼通常是優選的。然而，我們發現塑料材料和碳纖維材料尤其適于本發明的設備。模制的碳納米管材料是尤其優選的。另一種材料是纖維增強的聚苯硫醚(polyphenylenesulphide, PPS),它至少可以用于部分球元件。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]現在將通過實例并參照附圖描述本發明，附圖中:
[0013]圖1是根據本發明的第一實施方式的設備的立體圖，該設備安裝在骨螺釘上且支撐固定桿；
[0014]圖2是在安裝之前組裝起來的圖1中示出的設備的側視圖；
[0015]圖3示出了根據本發明的設備如何能夠用于手術應用中以固定骨折；
[0016]圖4示出了根據本發明的第二實施方式的設備的側視圖；及
[0017]圖5是圖4的設備的分解圖。

【具體實施方式】
[0018]圖1示出了安裝在骨螺釘2上并且支撐固定桿4的根據本發明的設備。固定設備自身包括由鎖定螺釘10保持在一起的兩個支架6、8。骨螺釘2夾在兩個球部分12、14之間，這兩個球部分12、14自身被保持在形成于支架6和8中的并置凹陷之間。固定桿4以同樣的方式保持在球部分16和18之間，這兩個球部分16和18被接收在類似的凹陷中。
[0019]圖1示出了安裝且緊固的本發明的設備。圖2示出了處于常規提供形式的設備，其中安裝但未擰緊鎖定螺釘，設備的其他元件由彈性帶保持就位。部分球12和14以及16和18分別由彈性O形圈20保持就位，該O形圈配合到形成在支架6和8的外表面上的通道22中。凹槽24和26形成在部分球12、14、16、18中以限定用于接收固定桿或骨螺釘的套管，并且在每個凹槽的底部形成有用于接收各自的O形圈20的通道。
[0020]在設備被提供的形式中，支架6和8自身由兩個彈性O形圈30保持在一起。通過使這些部件就位，可以移去鎖定螺釘10，而不會破壞該組件。支架可以逆著O形圈30的彈力相對于彼此樞轉，從而允許骨螺釘例如進入由凹槽26形成的通道中，并且從相反的意義上來說，允許固定桿進入由凹槽24形成的通道。隨后該設備可以被操縱進入已安裝的骨螺釘上的期望位置，其中固定桿處于期望的取向，并且隨后可以安裝鎖定螺釘。
[0021]如可以從圖2中看到的那樣，部分球12、14和16、18具有大體上半球形的輪廓，并且基部限定了并置的平面(a plane of juxtaposit1n)。支架6和8也在其中形成有用以接收部分球的凹陷的表面之間限定了并置的平面，但是如可見的那樣，部分球的并置的平面相對于支架的并置的平面傾斜，前者穿過后者。這種傾斜是小程度的；通常在5°至10°的范圍內，優選地為7°，并且這種傾斜不會干擾固定桿或骨螺釘的安裝，如上所述。然而，這確實降低了固定桿或骨螺釘在安裝過程中不慎脫落的風險。應該注意到，將部分球緊固到支架上的O形圈20的平面類似地傾斜。
[0022]在所示實施方式中，鎖定螺釘10包括一螺栓，該螺栓延伸穿過支架6、8中的開口到達安裝在對側的螺母32。該螺栓具有由兩個部分34和36組成的頭部。在設備的初始安裝期間可以用手操作每一個部分，但是當設備將要被緊固時，僅部分36被轉動。部分36是扭矩限制元件并且以下述方式附接到部分34: —旦施加的扭矩超出預設限制，這種附接斷開。這確保了當設備被安裝時，部分球以正確的壓力接合固定桿和骨螺釘。應該注意到，在這方面，支架和球部分其自身都不應該處于接合狀態。它們將由固定桿和骨螺釘保持分離。
[0023]一旦設備被安裝且就位，O形圈20和30可以留在原位或者被移除，正如特定情況下最合適的那樣。
[0024]支架6和8中接收球部分的凹陷由每個支架的輪廓內的相對較窄的弓形通道限定。這允許組裝的設備的每一側上的側向凹陷38的形成，從而允許固定桿和骨螺釘的較寬的取向范圍。這種多功能性在圖3中示出，圖3示出了斷骨的兩個部分中的每一部分內的兩個骨螺釘2，它們由三個固定桿4互連。使用了多個設備，并且骨螺釘以不同的角度安裝，從而確保通過桿4實現的固定將斷骨部分保持在其正確的取向。
[0025]圖4和5的實施方式具有由鎖定螺釘50保持在一起的四個支架42、44、46和48。支架42和44形成第一對支架，其中兩個部分球52和54安裝在第一對支架中。它們通過彈性O形圈60保持在各自的凹陷56和58中。每個部分球具有相對于其安裝于其中的支架的暴露表面，并且在該表面上形成有凹槽，當未擰緊的球部分并置設置時，該凹槽與相對的部分球中的凹槽結合以形成用于接收固定桿或骨螺釘的套管。如可看見的那樣，O形圈60位于分別形成在支架和球部分中的通道66和68中。在這種方式中，部分球相對于支架定位，而不會妨礙由并置的部分球形成的套管的表面。至少在最初階段和在安裝了桿或螺釘之前，使部分球保持就位的O形圈的彈性使得球部分能夠在它們的凹陷內旋轉，直到設定了桿或螺釘的最終取向并且鎖定設備被收緊。然而，應該意識到，所有的要求是:部分球被保留(retain)到它們由桿或螺釘保持就位。因此，在本發明的所有實施方式中，作為O形圈的替代方式，可以在各個部分球后面的每個凹陷內使用光粘合劑或者線性耦接件，該線性耦接件可以是彈性的，也可以不是彈性的。凹陷內的曲率當然并非必須匹配部分球的曲率，并且可以較大以形成需要的空間。正如使用O形圈一樣，如果需要，粘合劑或線性耦接件可以是生物可降解的，但是保留安裝件或耦接件可能是優選的，從而降低在移除設備時球部分丟失的可能性。
[0026]如圖1和2的實施方式中所示的一樣，弓形通道56和58相對較窄，允許形成具有發散的(divergent)壁的側部凹陷70 ;通常是截頭圓錐形以為保持在球部分之間的桿或螺釘提供多維度的取向。支架42和44的適當對準還由支架42的脊84接合到架44的槽86中來確保。
[0027]支架46和48以及各自的球部分和O形圈的構建和組裝實質上與此前剛剛描述的相同，并且相應的部分被類似地標注。然而，應該注意到支架44和46的并置面形成有徑向凹槽82，其允許兩對支架以選定的角向取向固定。因此，當設備被松散地組裝并且鎖定螺釘就位且固定桿和/或骨螺釘已安裝時，在桿和/或螺釘的最終對準被設定之前，兩個支架對可以一個相對于另一個旋轉。一旦對準被設定，鎖定螺釘或鎖定機構被收緊以緊固整個組件。
[0028]在圖4和圖5的實施方式中，每個球部分的輪廓大體上呈半球形，并且當和與其關聯的球部分并置時，限定了大體上與并置的支架的平面對齊的平面。如圖4中更好地示出的那樣，每對球部分位于鎖定螺釘50的一側上，并且其中形成有凹陷或弓形通道的支架表面在通道的外側分離，從而形成用于接收固定桿或骨螺釘的開口。球部分的并置面也形成有斜切表面74。在支架對的對側76，支架表面形成凹陷以形成樞轉軸，該樞轉軸進一步有助于固定桿或骨螺釘的隔離(insulat1n)。利用僅松散地接合的鎖定螺釘，通過使支架(42及44)繞著樞轉軸樞轉而擴大開口 72，這當然也分開了球部分，從而允許固定桿或骨螺釘安裝在由此形成的套管中。
[0029]在圖4和5的實施方式中，當支架被組裝時，支架的組合具有額外的凹陷78和80。這些凹陷便利設備的手動安裝和定向，直到并且包括在固定桿和/或骨螺釘就位的情況下對鎖定螺釘的收緊。
[0030]具體描述的本發明的兩個實施方式實質上以相同的方式運行，并且應該意識到，在圖3所示的框架下，圖4和5的實施方式可以以與圖1和2的實施方式相同的方式使用。還應該清楚，兩個實施方式的許多特征可以互換。具體地，參照圖2描述的球部分的并置的平面的未對準可以在圖4和5的實施方式中采用，正如圖4和5的實施方式中的斜切表面74可以在圖2的實施方式中采用一樣。
[0031] 本發明的設備可以與一定范圍內的不同直徑的固定桿和骨螺釘一起使用。雖然優選，但是固定桿和骨螺釘的表面的曲率與球部分的凹槽的曲率精確匹配并不是必須的，其中，這些凹槽形成接收固定桿和骨螺釘的套管。然而，如果需要，設備的球部分可以被輕易地移除并且由其他具有凹槽的球部分替換，這些凹槽更好地或精確地匹配特定的桿或螺釘。應該意識到，在這方面，當桿或螺釘安裝在它們之間時，球部分的并置面通常不會彼此接合，而是借助于桿或螺釘間隔開，就像它們安裝在其上的支架一樣。
【權利要求】
1.一種用于將固定桿安裝在骨螺釘上的骨固定設備，包括多個支架，每個支架限定了形成有至少一個凹陷的表面；安裝在每個凹陷中的具有暴露面的球的一部分，所述暴露面形成有用于接收所述桿或螺釘的凹槽，所述支架被保持為使得至少一對暴露的球面是并置的，從而限定用于所述桿或螺釘的套管；以及用于朝著彼此推動所述支架和所述暴露的球面的裝置，以將所述桿或螺釘夾持在至少一對并置的球面之間。
2.根據權利要求1所述的設備，其中，偶數數量的支架被布置為至少成一對，每個支架限定了具有單個凹陷的表面，所述凹陷供球部分安裝于其中。
3.根據權利要求1所述的設備，其中，偶數數量的支架被成對地布置，每個支架限定了形成有至少兩個凹陷的表面，所述凹陷供球部分安裝于其中。
4.根據權利要求1所述的設備，其中，并非所有的支架限定形成有相同數量的凹陷的表面；并且其中，所述支架的布置為:一個支架限定形成有多個凹陷的表面，由此其中的球部分的暴露面可以與安裝在至少兩個其他支架的表面中的球部分的暴露面并置。
5.根據任一前述權利要求所述的設備，其中，所述推動裝置沿著軸起作用，并且所述并置的球面位于不與所述軸垂直的平面內。
6.根據權利要求5所述的設備，其中，所述支架表面是平面的且平行的，并且其中，當固定桿被夾持在所述球面之間時，限定一對球面的并置的平面穿過各自的支架表面的平面。
7.根據任一前述權利要求所述的設備，其中，每個球部分的輪廓大體上是半球形。
8.根據權利要求1-6中任 一項所述的設備，其中，每個球部分的輪廓是非半球形的，但與其配對物互補。
9.根據任一前述權利要求所述的設備，其中，每個球部分通過彈性球帶保持在其各自的凹陷中。
10.根據權利要求9所述的設備，其中，所述球帶是彈性O形圈。
11.根據任一前述權利要求所述的設備，其中，支架通過彈性支架帶臨時地彼此抵持。
12.根據權利要求11所述的設備，其中，所述支架帶包括彈性O形圈。
13.根據權利要求9-12中任一項所述的設備，其中，所述帶在水中是自降解的。
14.根據任一前述權利要求所述的設備，其中，所述推動裝置包括用于耦接相關聯的支架的鎖定螺釘。
15.根據權利要求14所述的設備，其中，所述鎖定螺釘延伸穿過一個所述支架中的開口以接合在另一支架的螺紋段中。
16.根據權利要求14所述的設備，其中，所述鎖定螺釘延伸穿過兩個支架中的開口以與螺紋鎖緊螺母接合。
17.根據權利要求14所述的設備，其中，所述鎖定螺釘包括陽螺紋部分和陰螺紋部分，所述陽螺紋部分和陰螺紋部分分別在相關聯的支架中的對齊的開口中延伸，以在所述對齊的開口的末端之間接合。
18.根據權利要求14-17中任一項所述的設備，其中，所述鎖定螺釘具有用于收緊的扭矩限制元件，當施加到其上的扭矩超出預設限制時，該扭矩限制元件斷裂。
19.根據任一前述權利要求所述的設備，其中，用于球部分的凹陷由每個各自的支架的輪廓內的弓形通道限定。
20.根據任一前述權利要求所述的設備，其中，相關聯的支架在所述設備的兩側限定側部凹陷，以多維度地定向保持在其中的所述桿或螺釘。
21.根據任一前述權利要求所述的設備，其中，所述支架、所述球部分和所述推動裝置由碳纖 維制成。
【文檔編號】A61B17/60GK104080414SQ201280062946
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2012年12月20日 優先權日:2011年12月20日
【發明者】V·E·達爾, M·拜爾 申請人:創展整形外科公司