CN101309650B - 用于骨固定装置的通孔 - Google Patents

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Abstract

一种用于骨固定的装置，该装置具有至少一个用于接纳骨固定器件的通孔(5)，其中：A)该通孔(5)包括用于插入骨固定器件的第一透孔(8)和第二透孔(9)，由此，所述第二透孔(9)的尺寸小于第一透孔(8)；B)所述两个透孔(8；9)之间的区域构造成弹性元件(7)，该弹性元件可以在当从第一透孔(8)的内部看时第二透孔(9)的方向上被向外挤压，由此第一透孔(8)的尺寸可被扩大，而第二透孔(9)的尺寸可被缩小；C)第一透孔(8)的周边包括至少两个圆弧B1和B2，这两个圆弧分别具有相应的半径R1和R2以及具有相应的圆心Z1和Z2，这两个圆心位于横向于弹性元件(7)延伸X≥0的距离处，由此，R1∶R2的比值范围在0.5和2.0之间。

Description

用于骨固定装置的通孔
技术领域
本发明涉及一种用于骨固定的装置，该装置具有至少一个用于接纳骨固定器件的通孔，由此，该至少一个通孔包括至少两个透孔，该至少两个透孔布置成使得在这两个透孔之间形成弹性元件。
背景技术
这些装置即髓内钉、骨板、用于外部固定装置的夹爪或椎间植入物存在的问题是，在通孔和插入于该通孔中的骨固定器件(例如，在使用髓内钉时该骨固定器件是锁紧元件，或者在使用骨板时该骨固定器件是骨螺钉)之间总是存在间隙。在使用髓内钉时，锁紧螺栓在髓内钉内被宽松地引导，但是没有在轴向上被固定。在轴向方向上，该螺栓既没有被引导也没有被固定。
例如在HOVER等人的US6,296,645中，由金属制成的中空髓内钉是已知的，其具有一个或两个合成插入件，该插入件处于在横向钻孔的直径方向布置的壳口(所谓的窗口)中，该壳口中可插入锁紧螺钉。该已知的髓内钉的缺点是，窗口状的合成插入件容易被破坏(busted)，由此丧失期望的功能。即使在非常谨慎操作的情况下，当插入锁紧螺钉时，两个合成插入件也可能被挤出其“窗口”，由此插入件可能丧失其功能。
发明内容
针对这一点，本发明试图提供补救措施。本发明的目的是提供一种装置，特别地，该装置的形式为髓内钉、骨板或脊椎植入物，从而允许通过有效的且无风险的可固定骨固定器件来实现对骨碎片的精确定位和固定。
本发明利用一种用于骨固定的装置实现了上面的目的，该装置具有至少一个用于接纳骨固定器件的通孔，所述至少一个通孔包括至少两个透孔，该至少两个透孔布置成使得在这两个透孔之间形成弹性元件。所述弹性元件可沿当从第一透孔的内部看时朝着第二透孔的方向被向外挤压，使得用于接纳纳骨固定器件的第一透孔的尺寸可被扩大，而第二透孔的尺寸可被缩小。第一透孔的周边包括至少两个圆弧B1和B2，其分别具有相应的半径R1和R2以及具有相应的圆心Z1和Z2，这两个圆心位于横向于弹性元件(7)延伸X≥0的距离处，使得R1∶R2的比值范围在0.5和2.0之间。
根据本发明的装置的优点有多个：
a)在使用骨固定器件的情况下，例如使用直径比所述通孔中的一个更大的锁紧螺栓时，骨固定器件可以通过该装置中一个区域的弹性变形而被夹紧，于是在该装置和骨固定器件之间实现角度的和轴向的稳定连接，由此更好地将钉固定在骨中，从而允许对被抓住的骨碎片的精确定位和固定；
b)在相对于通孔来说具有减小尺寸的装置(例如，具有小的钉直径的髓内钉)的情况下，由于通孔区域的弹性，因此可以使用具有较大直径的骨固定器件(例如，用于髓内钉的锁紧螺栓)。在普通髓内钉的情况下，由于通孔过大，这将削弱髓内钉的横截面；
c)利用通孔区域的弹性可以减小有害的应力集中；
d)骨固定器件被夹紧在通孔中，从而就所有的自由度而言均被固定；
e)借助装置中的支撑(防止被“推出”)，骨固定器件不会沿轴向方向移动；
f)通过上述支撑实现了螺钉保持；以及
g)对于所有可能的应用类型来说，可以从一侧来实现完全的骨固定(在使用髓内钉时为锁紧)。
在一个优选实施例中，至少部分地限定第一透孔横截面的部分圆弧B1和B2的半径R1和R2的比值R1∶R2的范围在0.8和1.2之间。特别地，第一部分圆弧B1的半径R1可以和第二部分圆弧B2的半径R2相等，从而在B1、B2整个弧长上使插入到第一透孔中的锁紧元件紧密地配合在第一透孔的壁上。
在另一个优选实施例中，所述两个圆弧B1和B2的圆心Z1和Z2布置在第一透孔的内部，由此Z1和Z2之间的距离A不等于零。这样做的好处是，横向于第一透孔的纵轴测量的直径可以等于或大于锁紧元件的直径，同时平行于该纵轴测量的第一透孔的长度可以小于锁紧元件的直径，使得当插入锁紧元件时，第一透孔在邻近第二透孔的圆弧B2的区域被扩大。
在又一个优选实施例中，该通孔成形为使得两个透孔不相搭叠。这样，弹性元件可以构造成连接在其两端，从而允许比仅在一端连接的弹性元件而言更高的负荷。
在再一个优选实施例中，该通孔包括三个在轴向上顺序布置且不搭叠的透孔。三个透孔之间的两个区域形成两个在直径上布置的弹性元件。该实施例的优点是，弹性力分布在两个弹性元件上，从而减小了每个弹性元件上的负荷。通过近端负荷释放孔可以减小应力峰值。
在另一个实施例中，第一透孔和第二透孔至少部分地与圆形几何形状不同。
在另一个实施例中，第一透孔通过至少一个槽而与一个或多个第二透孔连接，从而可增强弹性元件的弹性。
在另一个实施例中，一个或多个第二透孔成形为槽宽为X1的槽，并朝第一透孔凸出地弯曲。这样可以优化用于夹紧骨固定器件的弹性元件的结构。
在又一个实施例中，第一透孔具有两个径向的凸出部，这两个凸出部的中心角介于60°和120°之间，优选介于80°和100°之间。第二透孔与两个凸出部相邻地布置。
在再一个实施例中，第一透孔成形为象圆的凹形或凸形，其凹度或凸度延伸至少20°的中心角，同时第二透孔与所述凹度或凸度相邻地布置。
优选地，弹性元件在通孔的与该装置纵轴正交的方向测量的整个最大直径上延伸。
在一个实施例中，该装置设计成髓内钉，由此，该髓内钉具有至少一个横向于其纵轴延伸的通孔，该通孔适于插入形式为锁紧元件的骨固定器件。该髓内钉可以是中空的，优选沿其纵轴方向中空通透。
在另一个实施例中，通孔布置在与钉尖部相邻的半个髓内钉中，使得第一透孔布置得更靠近钉端部，而第二透孔布置得更靠近钉尖部。这样做的好处是，施加到钉上的负荷不必被弹性元件吸收。
在又一个实施例中，通孔布置在与钉端部相邻的半个髓内钉中，使得第一透孔布置得更靠近钉尖部，而第二透孔布置得更靠近钉端部。在该实施例中相对于上述的几何形状而言旋转大约180°的情况下，作用在髓内钉上的负荷通过弹性元件被部分吸收。这种布置可吸收应力峰值。
在另一个实施例中，在与纵轴正交的方向测量，该第一透孔具有最大直径DB，同时弹性元件的厚度BF优选为直径DB的0.05至1.00倍。锁紧元件具有限定的直径DV，其大于平行于所述纵轴测量的第一透孔的长度L。优选地，锁紧元件的直径DV为长度L的1.1倍、优选为1.2倍。
优选地，将锁紧元件插入到通孔的第一透孔中，使得弹性元件被向外挤压。槽的宽度X1大于(Dv-L)。
此外，根据本发明的装置可以设计成骨板、在外部固定装置时的夹爪，或者脊椎植入物。
附图说明
参考几个实施例的部分示意性图解，更加详细地说明本发明和本发明的附加结构。在附图中：
图1示出了根据本发明形式为髓内钉的装置的示意性侧视图；
图2示出了根据图1的实施例旋转90°的侧视图；
图3示出了根据图1的髓内钉中的通孔的放大视图；
图4示出了根据图1的髓内钉中的通孔的放大视图，该通孔中插入了锁紧元件；
图5示出了用于根据本发明装置的通孔的第一变例的放大视图；
图6示出了根据图5的视图，其中骨固定器件被插入在通孔中；
图7示出了用于根据本发明装置的通孔的第二变例的放大视图；
图8示出了根据图7的视图，其中骨固定器件被插入在通孔中；
图9a示出了根据本发明形式为骨板的装置的视图(从下方看)，由此通孔的布置允许弹性固定以防压缩相关的骨碎片；
图9b示出了图9a的另一个实施例，其中通孔的布置允许刚性固定以防压缩相关的骨碎片；
图10是形式为具有两个夹爪的外部固定装置的根据本发明装置的纵向截面；
图11是根据图10的夹爪的纵向截面；
图12是根据本发明形式为椎板的装置的顶视图；
图13是根据本发明的装置中的通孔的第三变例的示意图；
图14是根据本发明的装置中的通孔的第四变例的放大图；
图15是根据本发明的装置中的通孔的第五变例的放大图；以及
图16是根据本发明的装置中的通孔的第六变例的放大图。
具体实施方式
图1示出了具有纵轴2、钉端部3、钉尖部4和通孔5的髓内钉1，通孔5布置在朝钉尖部4延伸的半个钉中并横向于纵轴2穿透髓内钉1。该通孔5包括较大的用于插入骨固定器件的第一透孔8和较小的第二透孔9，由此，第一和第二透孔8、9以在轴向上顺序的方式布置，第二透孔9布置在第一透孔8和钉尖部4之间。此外，第一和第二透孔8、9相对于对称轴15对称地构造，该对称轴15与髓内钉1的纵轴2重合。在轴向上处于两个透孔8、9之间的区域具有平行于纵轴2的方向测量的厚度，其尺寸为使得该区域易于用作弹性元件7。该弹性元件7相对于第一透孔8为凸形，并由第一和第二透孔8、9限定。当从与纵轴垂直的横截面看时，第一透孔8具有两个径向的凸出部13，由此，凸出部13布置得与第二透孔9相邻，并围起一个100°的中心角。凸出部13扩大了第一透孔8，从而使弹性元件7具有横向于纵轴2的一定宽度，这对弹性元件7的弹性来说是合适的。如图2所示，第一透孔8中可以插入锁紧元件10，例如横向于纵轴2穿过髓内钉1的锁紧螺钉。当从垂直于纵轴2的横截面来看时，第二透孔9的形状为圆环弧，由此，该圆环弧朝第一透孔8凸出地弯曲。
图3和图4示出了根据图1中示出实施例的通孔5的放大视图。第一透孔8具有从平行于纵轴2的方向测量的长度L，以及和纵轴2正交的方向测量的最大直径DB，由此，长度L小于锁紧元件10的直径DV(图4)。
从平行于纵轴2的方向测量，弹性元件7具有厚度BF。此外，在弹性元件7的无载状态时，从平行于纵轴1的方向测量，形成为圆环弧的第二透孔9具有槽宽X1，由此，该槽宽X1大于直径DV和长度L之间的差。当插入锁紧元件10(图4)时，弹性元件7变形，使得槽宽X2小于X1，并且由于槽宽X1大于直径DV和长度L之间的差，因此槽宽X2大于零。
在图5和图6中示出的通孔5的实施例与在图3和图4中示出的实施例的不同之处仅在于，该实施例包括三个不相搭叠的透孔9；8；9，以及当从与纵轴2正交的截面看时，第一透孔8具有四个径向的凸出部13。凸出部13成对地布置，每一对凸出部13与第二透孔9相邻，每对凸出部13围成100°的中心角。在每个第二透孔9和中央的第一透孔8之间分别形成弹性元件7。位于钉端部3(图1)和中央的第一透孔8之间的第二透孔9相对于位于钉尖部4(图1)和第一透孔8之间的第二透孔9以及相对于与纵轴2正交并穿过第一透孔8的对称平面布置成镜像。
在图7和图8中示出的通孔5的实施例与在图3和图4中示出的实施例的不同之处仅在于，第二透孔9布置在钉端部3(图1)之间，并且第二透孔9和凸出部13相对于在图3中示出的实施例和相对于与纵轴2正交并穿过第一透孔8的对称平面成镜像地布置。
图9a和9b示出了根据本发明装置的另一个实施例，该实施例的装置设计成具有中心轴21和四个通孔5的纵向骨板20。通孔5沿中心轴21布置，由此，通孔5相对于平面22成镜像地布置，该平面22垂直于中心轴21延伸并在骨板22长度的中间和骨板20相交。在图9a中示出的通孔5的布置允许弹性固定以防压缩相关的骨碎片。因此，布置在骨板20的两个端部23；24中的其中一个端部和平面22之间的每对通孔5被配置成使得它们的第一透孔8朝向骨板20的相应端部23；24布置，而它们的第二透孔9朝向平面22布置。在图9b中示出的通孔5的布置允许刚性固定以防压缩相关的骨碎片。因此，布置在骨板20的两个端部23；24中的其中一个端部和平面23之间的每对通孔5被配置成使得它们的第一透孔8朝向平面22布置，而它们的第二透孔9朝向骨板20的相应端部23；24布置。
图10示出了具有外部纵向杆31和两个夹爪30的外部固定装置12，该夹爪易于紧固锁紧元件10。锁紧器件10构造成骨螺钉32，其包括朝向骨螺钉32的后端部33延伸的没有螺纹的杆段34。该杆段34借助弹性元件7被保持在通孔5的第一透孔8中。当将杆段34插入第一透孔8中时，弹性元件7发生变形并被部分地挤压到第二透孔9中。
图11示出了在外部固定装置12(图10)的例子中所用的夹爪30的纵向截面。夹爪30包括开口35，该开口35具有与螺钉37的轴线正交的中心轴36，并且开口35完全穿透夹爪30。将纵向杆31平行于中心轴36插入夹爪30，然后例如利用紧固件(未示出)固定在夹爪30中。
图12示出了具有对称平面41的椎板40，该对称平面41在纵向方向和椎板40相交，并且椎板40具有四个根据图1的通孔5，由此，每两个通孔5相对于对称平面41对称。
图13示出了在根据图1的髓内钉1的例子时通孔5的另一个实施例。通孔5相对于通过髓内钉1的纵轴2和通孔轴线(垂直于图面平面)限定的平面对称。第一透孔9的横截面为具有两个不同的部分圆弧B1；B2的圆周。第一部分圆弧B1的半径R1小于第二部分圆弧B2的半径R2。部分圆弧B1；B2的圆心Z1；Z2处于髓内钉1的纵轴2上，它们之间的距离为A，由此，第一部分圆弧B1的圆心Z1与第二透孔9相邻。第二透孔9构造成与圆心Z2同心的部分圆环弧。
在图14中示出的通孔5的实施例与在图3和图4中示出的实施例的不同之处仅在于，通孔5包括三个不搭叠的透孔9；8；9，由此，第一透孔8通过平行于髓内钉1的纵轴2延伸的槽11而与每个第二透孔9连接。于是，分别在第一透孔8和两个第二透孔9之间形成两片式弹性元件7。当从与髓内钉1的纵轴2正交的截面看时第一透孔8为圆形，而当从上述截面看时两个第二透孔9为部分环弧形，两个部分环弧的曲率半径的中心位于通孔5的区域中。
在图15中示出的通孔5的实施例与在图3和图4中示出的实施例的不同之处仅在于，通孔5包括通过三个钻孔14形成的第二透孔9，这三个钻孔布置在垂直于髓内钉1的纵轴2延伸的一条直线上并彼此搭叠。
在图16中示出的通孔5的实施例与在图15中示出的实施例的不同之处仅在于，通孔5包括三个布置在垂直于髓内钉1的纵轴2延伸的一条直线上且彼此不搭叠的第二透孔9。

Claims (24)

1.一种用于骨固定的装置，该装置具有至少一个用于接纳骨固定器件的通孔(5)，该装置为髓内钉，其中：
A)该通孔(5)包括用于插入骨固定器件的第一透孔(8)和第二透孔(9)，由此，所述第二透孔(9)的尺寸小于第一透孔(8)；
B)所述两个透孔(8；9)之间的区域构造成弹性元件(7)，该弹性元件能够在当从第一透孔(8)的内部看时朝着第二透孔(9)的方向上被向外挤压，由此第一透孔(8)的尺寸可被扩大，而第二透孔(9)的尺寸可被缩小；
C)第一透孔(8)的周边包括至少两个圆弧B1和B2，这两个圆弧分别具有相应的半径R1和R2以及具有相应的圆心Z1和Z2，这两个圆心位于横向于弹性元件(7)延伸X≥0的距离处，其中，这两个圆心的连线也横向于弹性元件(7)延伸，由此，半径R1∶R2的比值范围在0.5和2.0之间；并且，第一透孔(8)具有两个径向的凸出部(13)，这两个凸出部的中心角在60°和120°之间，并且第二透孔(9)与这两个凸出部(13)相邻。
2.如权利要求1所述的装置，其中，第一透孔(8)的对称轴(15)与该装置的纵轴(2)重合。
3.如权利要求1或2所述的装置，其中，R1∶R2的比值范围在0.8和1.2之间。
4.如权利要求1或2所述的装置，其中，圆弧的圆心Z1和Z2布置在第一透孔(8)中。
5.如权利要求1或2所述的装置，其中，通孔(5)的所述两个透孔(8，9)不搭叠。
6.如权利要求1或2所述的装置，其中，通孔(5)包括三个不搭叠的透孔，即两个第二透孔(9)和位于两个第二透孔(9)之间的一个第一透孔(8)，使得处于三个透孔之间的两个区域形成两个弹性元件(7)。
7.如权利要求1或2所述的装置，其中，第一透孔(8)和第二透孔(9)至少部分地不同于圆形的几何形状。
8.如权利要求1或2所述的装置，其中，所述两个透孔(8，9)相互搭叠。
9.如权利要求1或2所述的装置，其中，第二透孔(9)构造成具有槽宽X1的槽，该槽朝向第一透孔(8)凸出地弯曲。
10.如权利要求1或2所述的装置，其中，两个凸出部的中心角在80°和100°之间。
11.如权利要求1或2所述的装置，其中，第一透孔(8)为象圆的凹形或凸形，其凹度或凸度延伸至少20°的中心角，并且第二透孔(9)与第一透孔的凹度或凸度相反地布置。
12.如权利要求1或2所述的装置，其中，弹性元件(7)在所述两个透孔(8，9)的与该装置纵轴正交的方向测量的整个最大直径上延伸。
13.如权利要求1或2所述的装置，其中，髓内钉(1)包括纵轴(2)、钉端部(3)、钉尖部(4)和至少一个横向于纵轴(2)延伸的通孔(5)，所述通孔(5)适合于插入形式为锁紧元件(10)的骨固定器件。
14.如权利要求13所述的装置，其中，通孔(5)布置在与钉尖部(4)相邻的半个髓内钉(1)中，并且第一透孔(8)布置得更靠近钉端部(3)，而第二透孔(9)布置得更靠近钉尖部(4)。
15.如权利要求13所述的装置，其中，通孔(5)布置在与钉端部(4)相邻的半个髓内钉(1)中，第一透孔(8)布置得更靠近钉尖部(4)，而第二透孔(9)布置得更靠近钉端部(3)。
16.如权利要求1或2所述的装置，其中，当以和纵轴(2)正交的方向测量时，第一透孔(8)具有最大直径DB，并且弹性元件(7)的厚度BF和直径DB的比值范围在0.05和1.00之间。
17.如权利要求1或2所述的装置，其中，该装置具有至少一个锁紧元件(10)，该锁紧元件具有直径DV。
18.如权利要求17所述的装置，其中，锁紧元件(10)的直径DV大于平行于纵轴(2)测量的第一透孔(8)的长度L。
19.如权利要求18所述的装置，其中，锁紧元件(10)的直径DV和长度L的比值为至少1.1。
20.如权利要求19所述的装置，其中，锁紧元件(10)的直径DV和长度L的比值为1.2。
21.如权利要求1或2所述的装置，其中，锁紧元件(10)插入到通孔(5)的第一透孔(8)中，并且弹性元件(7)被向外挤压。
22.如权利要求18所述的装置，其中，第二透孔(9)构造成具有槽宽X1的槽，该槽朝向第一透孔(8)凸出地弯曲，槽宽X1大于(Dv-L)。
23.如权利要求13所述的装置，其中，髓内钉(1)在纵轴(2)的方向是中空的。
24.如权利要求23所述的装置，其中，髓内钉(1)在其整个长度上构造成中空的。
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