髓内钉和凸螺钉锁定机构制作方法

汤姆·欧瓦雷斯, 罗伯特·弗里吉, 西莫内·沃尔泽, 赛拉斯·祖尔施米德

2012年5月23日

2010年6月29日

2009年7月1日

新特斯有限责任公司

A61B17/72GK102470005SQ201080030069

髓内 螺钉 锁定 机构

1.一种用于治疗骨的装置，包括待容纳于骨的内部的植入体，所述植入体包括穿过所述植入体延伸的多个横向孔和沿着所述植入体的长度的至少一部分在所述植入体内延伸的腔，每个所述横向孔均穿过所述腔延伸并且尺寸设计为容纳穿过的骨固定部件；多个插入件，所述插入件可滑动地容纳于所述腔中，每个插入件均包括穿过所述插入件延伸的插入件开口，所述插入件在所述腔内对齐，使得每个插入件开口与相应的一个横向孔对准，每个所述插入件可在松弛构型和受压构型之间移动，在所述松弛构型中，所述插入件开口的宽度小于待插入相应的横向孔的骨固定部件的宽度，并且在所述受压构型下， 所述插入件开口的宽度扩展至大于待插入相应的横向孔的骨固定部件的宽度；和压紧构件，所述压紧构件可移动到所述腔中，以向所述插入件施加力，从而将所述插入件从所述松弛构型移动到所述受压构型，所述压紧构件的抽出降低施加至所述插入件的力，以允许所述插入件返回到所述松弛构型2.根据权利要求1所述的装置，其中所述插入件在所述腔内彼此堆叠，并且所述压紧构件包括可插入所述腔的近侧端部的螺栓，以向最近侧的一个插入件施加压紧力，所述压紧力通过堆叠的插入件而从一个插入件传递至另一个插入件3.根据权利要求1所述的装置，其中第一个插入件的开口的内接触面包括增大摩擦部件，以允许与待插入相应的横向孔中的骨固定部件的外表面锁定接合4.根据权利要求3所述的装置，还包括形成于所述内接触面上的切口，以增强所述插入件与待插入相应的横向孔中的骨固定部件之间的摩擦接合5.根据权利要求3所述的装置，其中所述增大摩擦部件是脊形部、切口、多个齿和内螺纹之一6.根据权利要求1所述的装置，其中第一个插入件的近侧端部包括相对于所述植入体的纵轴线倾斜的锥形表面，并且所述插入件中的在近侧与第一个插入件相邻的第二个插入件的远侧端部包括由相应的插入件开口彼此分开的一对臂，所述第二个插入件的所述臂的远侧端部与所述第一个插入件的锥形表面接合，以使得当所述第二个插入件的所述臂在所述第一个插入件的锥形表面上向远侧移动时，所述第二个插入件的所述臂沿径向彼此分离地扩展，以增大所述开口的宽度7.根据权利要求1所述的装置，其中，每个所述插入件均包括由相应的插入件开口彼此分开的一对向远侧延伸的臂8.根据权利要求6所述的装置，其中，所述插入件由如下材料形成该材料选择为使得所述插入件在所述松弛构型和所述受压构型之间的变形是弹性变形9.根据权利要求1所述的装置，其中所述插入件由钴铬形成10.根据权利要求1所述的装置，其中所述横向孔为螺纹孔11.根据权利要求1所述的装置，其中每个所述插入件配合所述腔的形状，使得所述插入件可以仅以所述插入件开口与相应的横向孔对准的取向插入到所述腔中12.一种用于治疗骨的系统，该系统包括待容纳于骨的内部的植入体，所述植入体包括穿过所述植入体延伸的多个横向孔和沿着所述植入体的长度的至少一部分、在所述植入体内延伸的腔，每个所述横向孔均穿过所述腔延伸；多个骨固定部件，每个所述骨固定部件的尺寸设计为插入相应的一个所述横向孔中；多个插入件，所述插入件可滑动地容纳于所述腔中，每个插入件包括穿过所述插入件延伸的插入件开口，所述插入件在所述腔内对齐，使得每个插入件开口与相应的一个横向孔对准，每个插入件可在松弛构型和受压构型之间移动，在所述松弛构型中，所述插入件开口的宽度小于待插入相应的横向孔的骨固定部件的宽度，并且在受压构型下，所述插入件开口的宽度扩展至大于待插入相应的所述横向孔的骨固定部件的宽度；和压紧构件，所述压紧构件可移动到所述腔中，以向所述插入件施加力，从而将所述插入件从所述松弛构型移动到所述受压构型，所述压紧构件的抽出降低施加至所述插入件的力，以允许所述插入件返回到所述松弛构型，从而夹持容纳于所述插入件中的所述骨固定部件13.根据权利要求12所述的系统，其中第一个骨固定部件包括沿着其长度的至少一部分延伸的相对的平坦壁14.根据权利要求12所述的系统，其中第二个骨固定部件具有螺纹15.根据权利要求14所述的系统，其中所述第二个骨固定部件包括基本平行于所述第二个骨固定部件的杆的纵轴线延伸的多个横向槽16.根据权利要求14所述的系统，其中所述第二个骨固定部件还包括穿过所述第二个骨固定部件延伸的、允许骨固定螺钉插入的孔17.一种用于重新调整骨板中的骨固定部件的方法，所述方法包括将骨固定部件插入穿过骨板延伸的孔中以及插入骨的目标部分，所述骨固定部件包括从第一自由端至第二端在内部延伸的腔和穿过所述骨固定部件的包括所述腔的那部分延伸的横向孔；将螺栓插入所述腔的第一自由端，所述螺栓的插入对容纳于所述腔内的插入件施加压紧力，其中穿过所述插入件延伸的开口与所述横向孔对准，并且所述螺栓的插入使得所述插入件从第一未受压构型移动到第二受压构型，在所述第一未受压构型中，所述开口的尺寸小于所述横向孔的尺寸，在所述第二受压构型中，所述开口的尺寸增加至所述横向孔的尺寸；将第一骨固定装置插入所述横向孔中，使得所述第一骨固定装置穿过所述插入件的所述开口并从所述横向孔的另一端穿出；并且，松开所述螺栓，使得允许所述插入件返回到所述第一未受压构型，导致所述插入件对所述第一骨固定装置施加径向紧缩的力以将所述第一骨固定装置锁定在合适的位置18.根据权利要求17所述的方法，其中所述插入件向所述第二受压构型的移动导致所述插入件的纵向压紧和径向扩展19.根据权利要求17所述的方法，还包括如下步骤将第二骨固定装置插入在所述第一个骨固定装置中形成的孔中

本申请涉及骨固定领域，并且更具体地涉及通过将髓内钉插入骨中来固定骨碎片的系统和方法，该髓内钉构造为在手术构型中接收穿过的骨螺钉

参照下文的描述和附图可以进一步理解本发明，其中相同的部件采用相同的附图标记表示本发明总体涉及用于固定断裂骨或其它受损骨的系统和方法具体地说，本方法涉及形成有中空腔的髓内钉，该中空腔构造为其内接收至少一个大体圆柱形的插入件 该插入件包括贯穿其延伸的开口，该开口构造为至少部分与垂直地穿过髓内钉延伸的孔对齐然而，在松弛状态下，插入件开口的宽度小于孔的直径，当插入件被轴向压紧时，插入件开口的宽度扩展至足以允许骨锁定螺钉自由地插入其中的尺寸，因此，本发明的示例性髓内钉允许使用者将至少一个骨螺钉宽松地插入中空腔的至少一个插入件中在骨螺钉已经达到骨内的期望位置之后，从插入件撤消轴向压紧，并且插入件开口缩回到其松弛状态以将径向紧缩压力施加至骨螺钉，由此相对于髓内钉将骨螺钉锁定在其合适的位置并且使上述与攻入套管的螺钉相关的问题最小化如图1和图2所示，根据本发明的示例性实施方式的系统100包括髓内钉102，该髓内钉102具有细长杆104，细长杆104从在近侧端部112的具有增大直径的头部106延伸，并且该细长杆104通过锥形部105连接到头部106如本领域的专业技术人员理解的， 细长杆104和头部106的尺寸可以选择为符合目标骨固定手术的要求在示例性实施方式中，插入件124由钴铬形成作为备选，插入件IM可以由具有残余弹性的任何材料形成， 如本领域的专业技术人员将理解的腔114从近侧端部112至在其远侧端部的支座117纵向地延伸到头部106中多个横向孔108穿过头部106和腔114延伸在该实施方式中， 每个横向孔108的轴线基本上垂直于髓内钉102的纵轴线横向孔108的轴线可以以任何期望的模式围绕髓内钉的纵轴线分布即，横向孔108可以以任何期望的模式围绕头部 106的周向分布，只要它们与腔114交叉每个横向孔108位于这样的位置，该位置选择为接收待穿过髓内钉102安装的骨固定部件(例如骨螺钉110)如图4的局部剖视图所示， 每个孔108可以包括节距对应于骨螺钉110的外螺纹的内螺纹应当注意，尽管图1和图 2的实施方式示出有四个骨螺钉110，这四个骨螺钉110插入四个基本垂直地定位的横向孔 108，但本发明的横向孔108可以相对于彼此以任何角度定位，而不偏离本发明的精神和范围而且本发明的髓内钉102可以设有任何数量的孔108，而不偏离本发明的范围如果需要，直径减小的腔116可以从腔114向远侧延伸，以允许将克式针(“K-wire”)插入髓内钉102中具体地说，克式针(未示出)可以在插入髓内钉102之前预先植入骨的目标部分中髓内钉102可以插入骨中，使得克式针从与杆104的远侧端部邻近的直径减小的腔 116的远侧开口向内部滑动每个插入件IM还可以包括贯穿其延伸的孔(未示出)，所述孔构造为允许克式针可滑动地经过其移动如本领域的专业技术人员将理解的，克式针可以在骨螺钉110插入横向孔108之前从髓内钉102移出在本发明的示例性实施方式中， 髓内钉102和骨螺钉110由钛或钛合金制成，然而可以使用其它材料而不偏离本发明的范围如图2的局部剖视图更清楚地示出，腔114基本平行于髓内钉102的纵轴线延伸并通向每个孔108腔114的与近侧端部112相邻的部分形成有内螺纹115，该内螺纹115 具有与待插入其中的螺栓120的外螺纹部118相对应的预定节距如图2所示，内螺纹115 以预定距离延伸到腔114中如本领域的专业技术人员将理解的，螺栓120还可以包括驱动连接件122，该驱动连接件122构造为接合驱动工具以允许螺栓120插入腔114中驱动连接件122可以是内六角套筒、内梅花头驱动件或任何其它合适的驱动件螺栓120还包括无螺纹的杆部126，杆部1 构造为可滑动地容纳于腔114中，以邻接可滑动地容纳于腔114中的多个插入件124中的最近侧的一个，螺栓120也可以由钛、钛合金、钴铬或任何其它合适的材料形成如下文将要更详细地描述的，每个插入件1 朝着基本符合腔114的形状的松弛形状偏置，并且在插入件124的径向外表面与腔114的内壁之间具有间隙，以允许插入件 1 扩展如果需要，每个插入件1 的形状可以选择为使得它们可以相对于髓内钉102的纵轴线仅以一取向容纳于腔114中，在该取向中，其开口 1 将与相应的横向孔108对齐 每个插入件1 包括近侧邻接面132和远侧邻接面130，除了最近侧的一个插入件IM的近侧邻接面132邻接螺栓120的远侧端部并且最远侧的一个插入件IM的远侧面130邻接腔 114的支座117之外，近侧邻接面132和远侧邻接面130与邻近的一个插入件IM接合每个插入件IM包括由弧形开口 1 彼此分开的一对臂134，弧形开口 1 从插入件IM的远侧端部延伸至近侧邻接面的远侧面开口 1 的尺寸选择为小于待插入其中的骨螺钉110 的直径，使得当插入件1 处于第一未受压构型中时，防止骨螺钉110插入其中如下文将更详细地描述的，每个臂Π4包括在与其远侧邻接面130邻近的径向内壁上的切口 136，用于容纳邻近插入件124的近侧端部而且开口 1 的宽度随着与远侧邻接面130的邻近而减小，从而有助于插入件124的纵向压紧，如下文将更详细地描述的倒角部140形成于臂 134的近侧端部与近侧邻接面132之间，近侧邻接面132具有比臂134的直径更小的直径 臂134以基本恒定的直径向远侧延伸，使得一个插入件124的远侧邻接面130与远侧相邻的插入件124的倒角部140接触切口 136为相邻的插入件124的近侧邻接面132的径向外端提供间隙，使得当插入件1 在腔114中彼此堆叠地放置并且一个插入件124的远侧邻接面130置于相邻的插入件124的近侧邻接面132上时，臂134在由切口 136形成的倾斜面处接触倾斜的倒角部倒角部140的锥形角选择为随着臂134在倒角部140上向远侧移动并且彼此径向扩展离开，为开口 1 提供期望程度的径向扩展具体地说，当旋转螺栓120以迫使螺栓120进一步向远侧移入腔114中时，最近侧的插入件1 轴向受压而抵靠相邻的插入件124，使其臂134在相邻的插入件IM的倒角部140上向远侧滑动并使开口 1 扩展至选择为便于骨螺钉110自由地插入其中的尺寸该轴向力从每个插入件IM传递至远侧相邻的插入件124，以使得所有的开口 1 扩展至期望的尺寸如本领域的专业技术人员将理解的，接着可以插入骨螺钉110倒角部140的更陡的角与枢接距离增加直接关联，该枢接距离是倒角部140在开口 1 扩展至期望的尺寸之前必须行进的距离而且，螺栓120的螺纹部118的小节距与倒角部140的陡角的组合导致轴向力倍增，其中螺纹和倒角部140成比例地增加轴向施加的力的幅度，如本领域的专业技术人员将理解的轴向施加的力的增加幅度允许插入件1 使用基本刚性的材料，使得材料将足够刚性以耐受在插入到骨的目标部分中的期间和之后施加到插入件的力，同时允许便于骨螺钉110插入所需的暂时变形根据系统100的使用的示例性方法，多个插入件IM插入到腔114中，并且每个开口 1 的轴线与对应的一个横向孔108的轴线对齐接着，螺栓120被旋拧到腔114中，直到螺栓的顶面延伸到腔114中预定距离，如图4和图5的局部剖视图中所示如上所述，将螺栓120向远侧驱入腔114中使得将轴向力施加到与螺栓120邻近的第一个插入件IM上， 该轴向力依次传递到其余的插入件124本领域的专业技术人员将理解，可以在使用任何已知的技术将髓内钉102插入体内之前或之后执行使开口 1 扩展的步骤而且，在备选实施方式中，螺栓120向腔114内的移动可以从髓内钉102的纵轴线偏移，只要由此向第一插入件1 施加的力转化成轴向压紧力即可(例如，通过螺栓120侧向地抵靠倒角部140移动来使力向远侧重新定向)具体地说，螺栓120可以从腔114的纵轴线偏斜达90度的角度在第一个插入件上插入还应当注意，螺栓120的螺纹部118的节距可以选择为符合需要的轴向移动的量，其中如本领域技术人员将理解的，对于一定的旋转量，较小的节距对应于施加至插入件124的轴向力增大于是，施加至邻近的第一插入件124的轴向力导致与上述相同的轴向压紧和臂134的径向扩展如图5所示，插入件IM的径向扩展使得每个开口 1 具有足够大的尺寸，从而允许骨螺钉110的杆111以杆111与开口 1 之间的最小摩擦力插入开口 1 中，同时还防止骨螺钉Iio的头部113插入其内接着，可以使用任何已知的技术将骨螺钉110插入横向孔108中一旦每个骨螺钉110已经插入横向孔108和插入件124内的目标位置，使螺栓120旋转(即逆时针)以使得螺栓120向近侧移动离开腔114，从而逐渐地降低施加至插入件124的轴向压紧力在优选的实施方式中，使螺栓120缩回至一位置，在该位置中， 螺栓120的第一端119基本与髓内钉102的近侧端部112齐平施加至插入件124的轴向压紧力的降低允许插入件1 返回到它们的初始未受压构型并且臂134抵靠骨螺钉110径向向内移动，从而将骨螺钉110夹持并锁定至合适的位置插入件IM优选地由这样的材料形成，当插入件1 被压紧以容纳骨螺钉110时，该材料弹性变形，使得该过程可以被重复(即，如果无论任何原因需要抽回骨螺钉110并再次插入骨螺钉110)，而不会破坏插入件124的效能由于本发明的每个骨螺钉110的锁定独立于其它骨螺钉，因此使用者可以可选地为具体的手术的需要而仅使用几个骨螺钉110即，使用者不需要使用与横向孔108 一样多的骨螺钉110例如，在图1至图6的实施方式中，使用者可以可选地使用小于四个骨螺钉110，而不会降低每个骨螺钉110上的摩擦接合的强度如图7和图8所示，根据本发明另一实施方式的系统200与系统100基本类似地形成，除了多个横向孔208中的每一个相对于髓内钉202的纵轴线的角度改变而且， 如本领域的专业技术人员将理解的，系统200的第一骨螺钉210构造为允许旋入螺钉 (screw-in-screw)插入示例性系统200可以例如用于肱骨近端中，其中，发现使用具有多个角度的第一骨螺钉210具有特别的益处横向孔208可以刻有与每个骨螺钉210的杆 211的外螺纹对应的内螺纹而且，系统200的插入件2 构造有开口(未示出)，所述开口以与相应的横向孔208的角度对应的角度贯穿插入件延伸，使得当插入件2M在髓内钉 202的腔216内堆叠时，开口(未示出)的轴线与相应的横向孔208的轴线对齐第一骨螺钉210可以均包括孔212，孔212构造为接收穿过的相应的第二骨螺钉230具体地说，尽管第一骨螺钉210构造为被插入并锁定在髓内钉202的相应的横向孔208中，但第二骨螺钉230构造为以任何合适的角度接合第一骨螺钉210，以为系统200提供附加的锁定强度可以对本发明的插入件和骨螺钉进行各种修改，而不限于图9至图14所示的实施方式具体地说，图9示出了可与骨螺钉310接合的插入件324插入件3M与图1至图 6的插入件IM基本类似地形成，插入件3M包括大体圆柱形的主体，该大体圆柱形的主体具有贯穿其延伸的开口 328，以限定第一臂和第二臂334位于插入件324的内壁上的切口 336邻近于并通向远侧端部330，锥形部340延伸至近侧端部332插入件3M与插入件124 的不同之处在于，插入件324的摩擦接触面338设有多个以预定锥形角延伸到开口 3 中的齿342齿342仅沿着接触面338的预定部分延伸，接触面338构造为在手术构型中接合骨螺钉310的杆312骨螺钉310的杆设有构造成接合齿342的两个相对的平坦壁314 具体地说，如参照图1至图6更详细地描述的，一旦骨螺钉310已经插入径向扩展的插入件 324时，插入件3M上的轴向压紧力的释放使得臂334在杆312的外壁上径向向内收缩接着，齿342对平坦壁314施加径向紧缩的压力，以将螺钉310相对于髓内钉(未示出)锁定在合适的位置本领域的专业技术人员将理解，齿342与杆312的螺纹的接合增加插入件 3M与骨螺钉310之间的摩擦锁定力还应当注意，尽管在本实施方式中描述了齿342，然而插入件3 可以可选地设有任何类型的用于增加摩擦力的粗糙化表面或经处理的表面， 而不偏离本发明的范围还可以用骨螺钉310代替图7和图8的骨螺钉210，其中平坦壁314将确保骨螺钉 310以预定取向插到插入件2 中，并且平坦壁314接合插入件2 的内壁的接触面如本领域的专业技术人员将理解的，以此方式，外科医生或其他使用者可确保当第二骨螺钉230 在插入骨螺钉310中时呈预定状态，并且第二骨螺钉230还防止螺钉碰撞在本发明的另一实施方式中，如图10所示，插入件3M构造为接合标准骨螺钉 350，标准骨螺钉350包括从直径增大的头部3M延伸的杆352，其中杆352包括大体圆形的横截面以与上述相同的方式促进插入件324的齿342与杆352的螺纹的接合在又一实施方式中，如图11所示，插入件3M可以构造为接合具有杆362和直径增大的头部364的骨螺钉360如本领域的专业技术人员将理解的，杆362包括围绕杆362大体螺旋形延伸的螺纹366杆362还设有多个基本平行于骨螺钉360的纵轴线延伸的横向凹口 368，横向凹口 368限定多个接合部以促进与插入件324的齿342接合具体地说，相邻的横向凹口 368之间的空间的尺寸选择为使得齿342可容纳于每个横向凹口 368内，以提供齿342与杆 362的形状配合接合以及摩擦接合，如本领域的专业技术人员将理解的图12示出了本发明的又一实施方式，其中，除了齿342之外，插入件424以与图 9-11的插入件3M基本类似的方式形成具体地说，插入件4M设有延伸出其摩擦接触面 438的单个脊形部442脊形部442可以基本垂直地延伸到插入件4 中，或者在备选实施方式中，可以相对于插入件似4倾斜如上面更详细地描述的，脊形部442构造成与骨螺钉360的杆362中形成的横向凹口中的一个横向凹口 368接合图13示出了本发明的再一实施方式，其中，除了形成于插入件524的内壁的接触面538上的内螺纹部542之外，插入件524以与图1_6的插入件IM基本类似的方式形成 螺纹部542形成有构造为接合螺纹杆352的螺纹的预定节距图14示出了本发明的又一实施方式，其中插入件IM构造为接合上文参照图9更详细地描述的骨螺钉310具体地说，插入件124以与上文讨论的方式相同的方式操作，以接合骨螺钉310的平坦壁314在本发明的备选实施方式中，本发明的每个部件可以由任何适合的材料形成，包括但不限于塑料、不锈钢或其它的生物相容性材料而且，可以使用髓内钉102的附加的或更少的插入件124以及相应的横向孔108，而不偏离本发明的范围更进一步，尽管本发明的实施方式描述了以相同尺寸形成的多个插入件的使用，然而可以改变在任何具体的手术中使用的每个插入件和相应的开口的尺寸以及每个骨螺钉的尺寸，而不偏离本发明的范围还应注意，本发明的实施方式还可以用在具有杆或细长杆的任何假肢中，例如髋关节假肢或膝关节假肢而且，本发明的实施方式可以用在胫骨髓内钉、股骨髓内钉、肱骨髓内钉或类似物中，而不偏离本发明的范围在另一实施方式(未示出)中，可以修改插入件的尺寸以允许插入穿过骨板(代替钉)延伸的孔中对于本领域的专业技术人员将清楚的是，可以对本发明的结构和方法进行各种其他变型或改型，而不偏离本发明的精神或范围因此，只要本发明的变型或改型在所附的权利要求及其等同物的范围内，则本发明意在涵盖这些变型或改型