CN101765411B - 断骨固定装置 - Google Patents
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Abstract
一种断口固定装置和方法,具有包括螺钉体和通孔的螺钉(10),所述螺钉体在其一端的外表面上构造有螺纹(12)。所述通孔包括两个直径不同的孔部分(16,17)。在这些孔部分之间,在靠近螺钉的具有所述螺纹的端部处设有直径阶梯(18)。该直径阶梯能够支撑插入件(30,50),插入件(30,50)则在聚合物销(20,40)在螺钉中被加压时支撑聚合物销(20,40)。压力与所施加的超声波振动一起使聚合物销流化,并且挤压该材料穿过设置在螺钉壁中的孔。
Description
技术领域
本发明总的涉及声波融合技术,更具体地,其涉及一种利用在断裂物体内进行加强的螺钉进行断口固定的装置和方法,其中,所述物体可以例如是骨头或类似家具的木质或塑料物体。
背景技术
从美国专利4,653,489中已知一种系统,其中,通过螺钉将固定胶结剂引入饱受骨质疏松折磨的骨头部分中。可以通过该装置固定股骨颈骨断口以及末端股骨断口。
根据现有技术的系统包括具有流动腔体的螺钉,即,可以将骨胶结剂引入螺钉尖端部分中的轴向通孔。通过可拆卸地附连到螺钉的后续端的装置来推进骨胶结剂。该装置类似于包括柱塞和大致圆柱形的筒的商用针筒。所述筒形成腔体,柱塞能够在该腔体中往复运动。
在使用该现有技术装置时,将固定胶结剂充入筒中,之后,用柱塞推压胶结剂。通过施加手动压缩力,固定胶结剂被注入螺钉的轴向通孔中。由于该压力,固定胶结剂被充分地流化,从而能够穿过螺钉的近端进入骨头,结果是螺钉在骨头中得到加强。
该系统存在缺陷,即,施加在固定胶结剂上的手动压力不但会由于不同的应用而基本变化,而且在应用本身的过程也会变化,使得螺钉尖端上的骨头部分内的固定胶结剂的分布既不可靠也不均匀。
发明内容
本发明的目的是限定一种能够确保螺钉在物体中的安装位置处可靠且均匀地加强的装置和方法。
这是通过各个独立权利要求的主题而实现的。另外的优选实施例可以从从属权利要求中得出。
一种断口固定装置,具有包括螺钉体的螺钉,在所述螺钉体的一个端部构造有螺纹,所述螺钉包括沿其纵向中心线的通孔,所述通孔包括具有第一直径的第一孔部分和具有第二直径的第二孔部分,其中,所述第一直径比所述第二直径大,并且所述第二孔部分设置在所述螺钉体的具有所述螺纹的端部,在所述第一孔部分和第二孔部分之间构造有直径阶梯,所述断口固定装置进一步包括插入件和聚合物销,所述插入件和聚合物销一起插入到所述螺钉的所述第一孔部分中,其中,所述插入件包括盘形部分,所述盘形部分的尺寸设置成使得当所述插入件插入到所述螺钉中时,所述盘形部分靠在所述直径阶梯上,其中,所述插入件包括销形端部,并且其中在所述聚合物销的一端中构造有腔体,所述腔体对应于所述销形端部,并且所述销形端部能够插入到所述腔体中。
一种断口固定装置,具有包括螺钉体的螺钉,在所述螺钉体的一个端部构造有螺纹,所述螺钉包括沿其纵向中心线的通孔,所述通孔包括具有第一直径的第一孔部分和具有第二直径的第二孔部分,其中,所述第一直径比所述第二直径大,并且所述第二孔部分设置在所述螺钉体的具有所述螺纹的端部,在所述第一孔部分和第二孔部分之间构造有直径阶梯,所述断口固定装置进一步包括插入件和聚合物销,所述插入件和聚合物销一起插入到所述螺钉的所述第一孔部分中,其中,所述插入件包括盘形部分,所述盘形部分的尺寸设置成使得当所述插入件插入到所述螺钉中时,所述盘形部分靠在所述直径阶梯上,其中,所述插入件包括第一卡合安装端,并且在所述聚合物销的一端中构造有第二卡合安装端,所述第二卡合安装端构造成与能够与其相连的所述第一卡合安装端相对应。
进一步地,断口固定方法包括下述步骤:将具有轴向孔的螺钉穿过断口位置旋入物体中,所述螺钉具有连接所述孔与所述螺钉的外表面的横向通道;将聚合物销与插入件组合在一起;将聚合物销与插入件一起插入螺钉中的轴向通孔;对聚合物销进行加压并振动,其中,聚合物销由插入件支撑,插入件则由通孔中的直径阶梯支撑,从而使聚合物销在其尖端处被流化,流化的聚合物材料被压出螺钉外。
该目的是根据本发明通过具有各个独立权利要求中所描述的特征的螺钉来实现的。进一步的优选实施例可以从从属权利要求中得到。
附图说明
现在将参考附图通过优选实施例来详述本发明,其中:
图1为根据本发明的螺钉的截面图。
图2为图1所示的螺钉的尖端的详细视图。
图3为根据本发明第一实施例的聚合物销的视图。
图4a和4b分别为根据本发明第一实施例的插入件的侧视图和平面图。
图5为根据本发明第二实施例的聚合物销的视图。
图6为根据本发明第二实施例的聚合物销的尖端部分的详细视图。
图7为根据本发明第二实施例的插入件的侧视图。
图8为根据本发明第二实施例的聚合物销与插入件一起的视图。
图9为根据本发明第二实施例,聚合物销的尖端部分与插入件一起的详细视图。
图10为根据本发明的断口固定装置的截面图,其中,图1所示的螺钉中插入了图5所示的聚合物销和图7所示的插入件。
图11为图10所示的装置的尖端的详细视图。
具体实施方式
现在参考图1,其显示了根据本发明的螺钉10。该螺钉包括螺钉体和加工在螺钉体的端部的螺纹12,其中,该螺纹也可以覆盖螺钉的螺钉体的全长。此外,螺钉10是中空的。沿螺钉的纵向中心线设有由两个孔部分16、17组成的通孔。孔部分16包括第一直径,孔部分17包括第二直径,第一直径比第二直径大。此外,孔部分16形成所述通孔的主要部分。只有紧邻螺钉的螺钉体的加工了螺纹12的端部的一小部分是由孔部分17形成的。从孔部分16到孔部分17的过渡是由直径阶梯18形成的。直径阶梯18形成环形脊,该环形脊在螺钉内的通孔壁上具有大致直角的边缘。可以将直径阶梯18的各个边缘加工成平直的或圆形或锥形。此外,直径阶梯和壁内孔的位置可以沿纵向中心线选择性地定位,从而可以根据具体应用和期望的效果来确定加强的位置。
此外,螺钉10包含(feature)构造为径向穿过螺钉壁的孔14。孔14可以构造在垂直于螺钉的纵向中心线的不同方向上,并且设置在具有螺纹12的端部中。优选将孔14设置在还包含孔部分16的端部区域中。在图1所示的实施例中,将两个孔14分别轴向并列设置在孔部分16中,并且穿过螺纹12。此外,沿螺钉的周边均匀地(换言之,周向间隔90°)分布四个这样的成对孔。然而,也有可能周向设置三、四、五或更多个孔,并且没有必要使周向分布的孔都位于相同的高度上。也可以使孔沿螺纹圈周向分布。除此之外,也可以设置横向或纵向的长方形孔、槽或类似特征。
现在参考图2,其放大显示了图1所示的螺钉的尖端,现在孔部分16和孔部分17之间的直径阶梯18就特别明显了。除此之外,显示了一些被构造为穿过孔部分16中的螺纹12的孔14。
现在参考图3,其显示了根据本发明第一实施例的细长形的聚合物销20,聚合物销20在锥形端22处稍具锥度。设置在聚合物销20的锥形端22中的是端面中的腔体24。腔体24大体为圆柱形,其具有恒定的直径和钝端。聚合物销20也可以由其他材料制成,诸如例如适于加强螺钉的热塑性材料,再吸收和非再吸收材料都是可用的。
现在参考图4a和4b,其以侧视图和平面图显示了插入件。插入件包含大体盘形的端部32和大体销形的端部34。盘形端部32的外径稍小于螺钉10的孔部分16的直径,并且稍大于螺钉10的孔部分17的直径。将销形端部34构造为能够插入聚合物销20中的腔体24中。
在另一个实施例中,插入件包括代替销形端部的适于卡合安装的突出端部,在这种情况下,聚合物销具有与该突出端部对应的卡合安装端。当插入件与聚合物销卡合安装时,这两个元件可以一起插入到螺钉中。卡合安装在连接时包括微小的间隙是具有优势的。这种间隙的优势在于,当在聚合物销上加压时,其在与插入件的连接处能够更好地流化,从而更加容易从螺钉喷射到物体中,其中,所述物体可以是骨头或家具或由木材、塑料或其他多孔材料制成的其他物体。
下面,将描述插入件和聚合物销之间的卡合连接的示例性实施例。
现在参考图5,其显示了根据本发明第二实施例的细长形的聚合物销40,聚合物销40在锥形端42处稍具锥度。如图6所示,在聚合物销40的锥形端42的端面中设有腔体。该腔体包括球形部分46和具有基本恒定直径的圆柱形部分44。
中空的圆柱形部分44大体沿聚合物销40的中心轴线方向定向,并且将聚合物销的端面与聚合物销40内的中空球形部分46相连。
销40也可以由除聚合物之外的其他材料制成,例如由适于加强螺钉的热塑性材料制成,其中,再吸收和非再吸收材料都是可用的。
现在参考图7,其以侧视图显示了根据第二实施例的插入件。该插入件包括大体盘形的端部52和大体销形的端部54。与第一实施例相同,盘形端部52的外径稍小于螺钉10的孔部分16的直径,并且稍大于螺钉10的孔部分17的直径。但是,根据第二实施例的插入件还包括球形头部56,球形头部56设置在销形部分54的与盘形端部52相反的一端。
图8和9显示了根据本发明第二实施例的插入件与聚合物销的组合。将销形部分54的至少一部分与球形头部56一起构造成使它们能够插入到聚合物销40的腔体中,该腔体具有相应尺寸的球形部分46和销形部分44。
应该注意的是,插入件必须由具有比聚合物销材料高的熔化温度的更硬的材料制成,从而聚合物销将在插入件和销之间的接触区域熔化,并且能够实现适当的加强。优选地,插入件由金属制成。可替代地,插入件也可以由合金或陶瓷材料制成。塑料材料也是可以的,只要插入件的所述塑料材料比所选择的应该被流化的销材料硬且具有更高的熔化温度。
此外,插入件可以不包括销形端部或卡合安装端部,而是具有能够与聚合物销相应的端部接合的通孔。在这个实施例中,聚合物材料不但穿过孔14,而且还穿过插入件中的孔从螺钉轴向喷出。从孔14和插入件的通孔中喷出的聚合物材料的比例可以通过它们的尺寸来改变。
根据所关注的方面,也可以结合轴向和/或径向孔来设置卡合安装,然而,将插入件与螺钉构造成一体也是可以的。在这种结构中,通过更大的直径差来构造孔的两个部分之间的直径阶梯,实际上,甚至可以构造轴向盲孔来代替螺钉中的轴向通孔。
下面详述将螺钉插入骨头中。首先,将K-线送到骨头中要设置螺钉的位置。然后经由K-线使螺钉前进并且将其最终旋入到位,直至旋入所期望的位置中。在螺钉插入骨头中之后,将K-线拆除。这个程序使得螺钉必须具有涵盖全部长度的通孔。这是一个很流行的操作技术,因为操作者能够最好地检查螺钉的位置。K-线还用来测量必要的螺钉长度。
在拆除K-线后,沿螺钉纵向中心线的通道或通孔就可以自由接收聚合物销与插入件,其中插入件的销形端部的尖端插入在聚合物的腔体中。
现在参考图10和11,其显示了当已经将聚合物销与插入件一起朝尖端方向插入后,插入件是如何靠在螺钉10的孔中的直径阶梯18所形成的阶梯上。直径阶梯18正是以这种方式在螺钉内形成对插入件的反向支撑(counterhold),当聚合物销被超声机头加压时,插入件则支撑聚合物销。为此,将超声机头安装在螺钉的自由端。由超声波机头产生并施加在聚合物销上的振动和压力使聚合物销流化,使得聚合物销材料从径向设置的孔14中露出并且进入骨头。聚合物销正是以这种方式提供用于加强骨头中的螺钉的材料。
值得注意的是,该从内到外(inside-out)的技术并不是仅限于前面所指出的指示。换言之,所有能够由中空螺钉供料的螺钉应用都有可能利用本发明的装置通过该由从内到外技术来支持。
虽然在这里参考具体实施例来描述本发明,但是应该理解的是,这些实施例仅仅是说明本发明的原理和应用。因此,应该理解的是,可以在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下对示例性实施例进行多种变动,并且设计其他结构。
Claims (5)
1.一种断口固定装置,具有包括螺钉体的螺钉(10),在所述螺钉体的一个端部构造有螺纹(12),所述螺钉(10)包括沿其纵向中心线的通孔,所述通孔包括具有第一直径的第一孔部分(16)和具有第二直径的第二孔部分(17),其中,所述第一直径比所述第二直径大,并且所述第二孔部分(17)设置在所述螺钉体的具有所述螺纹(12)的端部,在所述第一孔部分(16)和第二孔部分(17)之间构造有直径阶梯(18),所述断口固定装置进一步包括插入件(30,50)和聚合物销(20,40),所述插入件(30,50)和聚合物销(20,40)一起插入到所述螺钉(10)的所述第一孔部分(16)中,其中,所述插入件包括盘形部分(32,52),所述盘形部分(32,52)的尺寸设置成使得当所述插入件(30,50)插入到所述螺钉中时,所述盘形部分(32,52)靠在所述直径阶梯(18)上,其中,所述插入件(30)包括销形端部(34),并且其中在所述聚合物销(20)的一端中构造有腔体,所述腔体对应于所述销形端部(34),并且所述销形端部(34)能够插入到所述腔体中。
2.一种断口固定装置,具有包括螺钉体的螺钉(10),在所述螺钉体的一个端部构造有螺纹(12),所述螺钉(10)包括沿其纵向中心线的通孔,所述通孔包括具有第一直径的第一孔部分(16)和具有第二直径的第二孔部分(17),其中,所述第一直径比所述第二直径大,并且所述第二孔部分(17)设置在所述螺钉体的具有所述螺纹(12)的端部,在所述第一孔部分(16)和第二孔部分(17)之间构造有直径阶梯(18),所述断口固定装置进一步包括插入件(30,50)和聚合物销(20,40),所述插入件(30,50)和聚合物销(20,40)一起插入到所述螺钉(10)的所述第一孔部分(16)中,其中,所述插入件包括盘形部分(32,52),所述盘形部分(32,52)的尺寸设置成使得当所述插入件(30,50)插入到所述螺钉中时,所述盘形部分(32,52)靠在所述直径阶梯(18)上,其中,所述插入件(50)包括第一卡合安装端,并且在所述聚合物销(40)的一端中构造有第二卡合安装端,所述第二卡合安装端构造成与能够与其相连的所述第一卡合安装端相对应。
3.如权利要求1和2中任一项所述的装置,其中,所述插入件(30,50)由比所述聚合物销(20,40)的材料硬的材料制成。
4.如权利要求1和2中任一项所述的装置,其中,所述螺钉(10)进一步包括在所述第一孔部分(16)中靠近所述直径阶梯(18)处构造在所述螺钉的壁中的孔(14)。
5.如权利要求2所述的装置,其中,所述插入件的所述第一卡合安装端包括销形部分(54)和球形头部(56)。
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