CN102196778B - 用于内部骨骼固定的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本文公开了内部骨骼固定装置以及使用这些装置来修复弱化骨骼或骨折骨骼的方法。根据本文所说明的方面，提供了用于修复骨折骨骼的装置(700)，该装置(700)包括：具有细长轴(701)的输送导管(710)，所述细长轴(701)具有近端、远端和在远端与近端之间的纵轴，所述输送导管(710)具有用作至少一种加固材料的通道的内部空隙(713)和用于接收光管(652)的内部管腔(711)，其中所述内部管腔(711)的远端(723)终止于光学透镜(754)；适形构件(703)，所述适形构件(703)以可拆除的方式啮合输送导管(710)的远端，其中，当将至少一种加固材料输送到所述适形构件(703)时，适形构件(703)从收缩状态移动到膨胀状态；和转接器，所述转接器以可拆除的方式啮合所述输送导管(710)的近端，用于接收所述光管(652)和所述至少一种加固材料。

Description

用于内部骨骼固定的系统和方法

技术领域

本文所公开的实施方案涉及用于修复弱化骨骼或骨折骨骼的医疗装置，更具体地，涉及内部骨骼固定装置和使用这些装置来修复弱化骨骼或骨折骨骼的方法。

背景技术

骨折修复是将断裂骨骼的端部进行再接合并重新对准的过程。当需要恢复断裂骨骼的正常位置及功能时，就需要进行骨折修复。在骨折愈合阶段的整个过程中，必须将骨骼稳固地保持在正确的位置上并进行支撑，直到其足够强壮以支承重量。在没有恰当地修复骨折的情况下，则可能发生骨骼的错位，从而引起骨骼或身体那个区域关节的可能的身体功能障碍。

直到上世纪，医生依靠模子和夹板从体外支撑骨骼(外部固定)。然而，无菌手术的发展降低了感染的风险，因此医生可以直接对骨骼进行处理，并且可以将材料植入体内。目前有一些修复、加强和支撑骨折骨骼的内部方法。它们包括使用内部固定装置，例如钢丝、板、棒、销、钉和螺钉来直接支撑骨骼，及将骨接合剂混合物或骨骼空隙填料加到骨折骨骼上。

将骨接合剂加到骨折骨骼上用于修复骨骼，以及例如连接骨骼，这在现有技术上是众所周知的。传统的骨接合剂注入装置难以响应于在骨折骨骼内部遇到的松质骨体积和密度情况来实时地调整或控制骨接合剂的注入体积或注入速率。传统的骨接合剂也可能导致复杂化，这包括骨接合剂向骨折骨骼位置的外部区域渗漏，该渗漏会导致软组织的损坏以及神经根痛和收缩。

这样，本领域需要内部骨骼固定装置，该装置能够使用微创技术来修复、加强和支撑骨折骨骼，这种装置易于使用，并且对于骨骼和支撑组织的伤害最小。

发明内容

本文公开了内部骨骼固定装置以及使用这些装置来修复弱化骨骼或骨折骨骼的方法。根据本文所说明的方面，提供了用于修复骨折骨骼的装置，该装置包括：具有细长轴的输送导管，所述细长轴具有近端、远端和在远端与近端之间的纵轴，所述输送导管具有用作至少一种加固材料的通道的内部空隙和用于接收光管的内部管腔，其中所述内部管腔的远端终止于光学透镜；适形构件，所述适形构件以可拆除的方式啮合输送导管的远端，其中，当将至少一种加固材料输送到所述适形构件时，适形构件从收缩状态移动到膨胀状态；和转接器，所述转接器以可拆除的方式啮合输送导管的近端，用于接收所述光管和所述至少一种加固材料。

根据本文所说明的方面，提供了用于修复骨折骨骼的装置，该装置包括：具有细长轴的输送导管，所述细长轴具有近端、远端和在远端与近端之间的纵轴，所述输送导管具有用作至少一种加固材料的通道的内部空隙和用于接收光纤的内部管腔；适形构件，所述适形构件以可拆除的方式啮合输送导管的远端，所述适形构件具有接收所述光纤的内部管腔，其中，当将至少一种加固材料输送到所述适形构件时，适形构件从收缩状态移动到膨胀状态；和转接器，所述转接器以可拆除的方式啮合输送导管的近端，用于接收所述光纤和至少一种加固材料。

根据本文所说明的方面，提供了用于修复骨折骨骼的方法，其包括：进入骨折骨骼的内腔；提供用于修复所述骨折骨骼的装置，所述装置包括：输送导管，所述输送导管具有用作至少一种加固材料的通道的内部空隙和用于接收光纤的内部管腔，所述输送导管以可拆除的方式啮合适形构件，所述适形构件具有用作所述光纤的通道的内部管腔；将所述适形构件安置成跨越所述骨折骨骼的至少两个骨骼节段；将所述光纤插入到所述适形构件的内部管腔中；通过所述输送导管的内部空隙引入所述至少一种加固材料以将所述加固材料注入到所述适形构件中，其中所述适形构件从收缩状态移动到膨胀状态；激活与所述光纤连接的光源以传递光能到所述适形构件的内部管腔，从而使至少一种加固材料硬化；和将硬化的适形构件从所述输送导管上拆除。

优选地，装置还包括用于向所述光纤提供光能的光源，其中所述光纤在所述光纤的端接面发散所述光能。

优选地，装置还包括用于向所述光纤提供光能的光源，其中所述光纤沿着所述光纤长度的至少一部分发散所述光能。

优选地，其中通过修饰所述光纤的表面沿着所述光纤段发散光能。

优选地，其中光源向所述光纤提供光能，所述光纤在所述光纤的端接面发散所述光能。

优选地，其中光源向所述光纤提供光能，所述光纤沿着所述光纤长度的至少一部分发散所述光能。

优选地，其中通过修饰所述光纤的表面沿着所述光纤段发散所述光能。

附图说明

将参照附图对本发明所公开的实施方案作进一步解释，其中在这些视图中相似的结构用相同的数字来表示。所示出的附图并不一定是按比例的，其重点通常放在说明本发明所公开的实施方案的原理上面。

图1示出了本发明所公开的实施方案中的用于修复弱化骨骼或骨折骨骼的装置的透视图。

图2A-2B示出了本发明所公开的实施方案中的用于修复弱化骨骼或骨折骨骼的图1的装置的透视图。图2A示出了处于收缩状态的装置的囊部分。图2B示出了处于膨胀状态的装置的囊部分。

图3A-3示出了本发明所公开的实施方案中的用于修复弱化骨骼或骨折骨骼的装置的一些主要部件的特写图。图3A示出了该装置远端的透视图。图3B示出了该装置沿线A-A的侧面剖视图。图3C示出了该装置沿线B-B的剖视图。

图4示出了与本发明所公开的实施方案中的用于修复弱化骨骼或骨折骨骼的装置一起使用的光管的实施方案的透视图。

图5A-5B示出了本发明所公开的实施方案中的用于修复弱化骨骼或骨折骨骼的装置的实施方案的剖视图。图5A示出了图4的具有所述光管的装置的侧面剖视图。图5B示出了该装置的剖视图。

图6示出了与本发明所公开的实施方案中的用于修复弱化骨骼或骨折骨骼的装置一起使用的光管的实施方案的透视图。

图7示出了本发明所公开的实施方案中的用于修复弱化骨骼或骨折骨骼的具有图6的光管的装置的实施方案的侧面剖视图。

图8示出了与本发明所公开的实施方案中的用于修复弱化骨骼或骨折骨骼的装置一起使用的光纤的说明性实施方案的透视图。

图9A-9E示出了本发明所公开的实施方案中的光纤的一部分的变型的说明性实施方案的特写透视图。

图10A-10E示出了利用本发明所公开的实施方案中的装置来修复骨折骨骼的方法步骤。

图11A-11C示出了手的手指中的骨折掌骨的说明性实施方案。

图12A-12C示出了用于内部骨骼固定的本发明所公开的实施方案中的装置。图12A示出了患者手的掌骨骨折时该装置的放置。图12B示出了当囊部分通过加固材料而膨胀以便修复骨折时该装置的囊部分的侧视图。图12C示出了在已经将囊部分从该装置上拆除后在骨骼骨折位置处的囊部分的侧视图。

虽然上述确定的附图给出了本发明所公开的实施方案，但是也可以设想其他的实施方案，正如讨论中所表明的那样。本发明通过典型而非限制性的方式给出了说明性实施方案。本领域的技术人员可以构想到许多其他的变型和和实施方案，并且它们落入本发明所公开的实施方案的原理的范围和精神内。

具体实施方式

本文公开了用于修复弱化骨骼或骨折骨骼的医学装置和方法。本文所公开的装置用作内部骨骼固定装置，并且包括具有终止于可拆除的适形构件的细长轴的输送导管。在用于修复骨折骨骼的过程中，适形构件以收缩状态放置在骨折骨骼的内腔中。一旦位于正确位置，则适形构件通过加入至少一种加固材料而从收缩状态扩张到膨胀状态。随后使用光使在适形构件内的至少一种加固材料硬化，所述光从设置在该装置的光管导管内的光管中行进并发散。啮合该光管的光源提供硬化所述加固材料所需的光。在一个实施方案中，光管设置在该装置中的分离接合点处以使加固材料硬化，所述分离接合点是在可拆除的适形构件与输送导管的细长轴之间的区域。在一个实施方案中，光管设置在该装置中以便将该光管引入适形构件的内部管腔中而使加固材料硬化。然后该硬化的适形构件可从输送导管上拆除并被密封，以便将该至少一种加固材料包围在适形构件内。该硬化的适形构件保留在骨折骨骼的内腔内，并给骨折骨骼提供支撑和正确的定位，从而使得骨折骨骼能够修复、愈合和加强。

加固材料包括但不限于，骨骼强化混合物(例如骨接合剂混合物、骨骼空隙填料、环氧树脂、胶和类似的粘合剂)、矫形线、不锈钢棒、金属销钉和其它类似装置。加固材料可以是用于加强、代替或强化骨骼或骨组织的天然或合成材料。骨骼强化混合物包括胶、粘合剂、接合剂、硬组织替代聚合物、可生物降解的聚合物(例如PLA、PGA和PLA-PGA共聚物)、天然珊瑚、羟磷灰石、β-磷酸三钙和本领域熟知的用于加强、代替或强化骨骼的各种其他生物材料。作为惰性材料，骨骼强化混合物可以合并到周围组织中，或者由原始组织逐渐替代。本领域技术人员将认识到，本领域熟知的许多骨骼强化混合物都在本发明所公开的实施方案的精神和范围内。

本文所公开的装置可以用来修复由于任意的骨骼疾病而已经导致弱化或骨折的骨骼，这些骨骼疾病包括但不限于，骨质疏松症、软骨发育不全、骨癌、进行性骨化性纤维发育不良、纤维异常、幼年畸形性骨软骨炎、骨髓瘤、成骨不全、骨髓炎、骨膜炎、骨质疏松症、畸形性骨炎(Paget’s disease)、脊柱侧凸和其它类似疾病。本文所公开的装置可以用来修复由于外伤例如跌倒导致的已经弱化或骨折的骨骼。

虽然一些图中将骨折骨骼示为手的手掌骨，但是本领域技术人员将认识到所公开的装置和方法可以用于修复其他骨骼，包括但不限于，股骨、胫骨、腓骨、肱骨、尺骨、桡骨、中骨、指骨、趾骨、肋骨、脊骨、椎骨、锁骨及其他骨骼，并且其均在所公开的实施方案的范围和精神内。

用于修复弱化骨骼或骨折骨骼的装置的实施方案的主要部件总体显示在图1及图2A和图2B中。装置100包括具有细长轴101的输送导管110，该细长轴101具有近端102、远端104和在远端与近端之间的纵轴。在一个实施方案中，输送导管110的直径大约为3mm。输送导管110的远端104终止于可拆除的适形构件103(本文也称为囊部分)。当至少一种加固材料被输送到囊部分103时，囊部分103可以从收缩状态(图2A)移动到膨胀状态(图2B)。在一个实施方案中，囊部分103具有大约2.5mm的收缩直径。在一个实施方案中，囊部分103具有范围为从大约4mm到大约9mm的膨胀直径。加固材料可以经由能够允许加固材料通过的内部空隙而被输送到囊部分103。在一个实施方案中，加固材料例如紫外光激活胶被用于使囊部分103膨胀和收缩.在一个实施方案中，囊部分103可以是圆的、扁平的、圆柱形的、椭圆形的、矩形的或另外的形状。囊部分103可以由挠性的、有弹性的、适形的和坚固的材料制成，所述材料包括但不限于氨基甲酸乙酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、尼龙弹性体及其他类似的聚合物。在一个实施方案中，囊部分103由PET尼龙aramet或其他非消耗性材料构成。PET是用于合成纤维的聚醋族的热塑性聚合物树脂。根据其加工过程和受热历史，PET可以作为非结晶和半结晶材料存在。半结晶PET具有很好的强度、延展性、刚性和硬度。非结晶PET具有更好的延展性，但是刚性和硬度较差。PET根据其厚度可以为半刚性到刚性，并且重量很轻。PET是坚固并耐冲击的、天然无色并透明的，并且对矿物油、溶剂和酸具有很好的抵抗性。

在一个实施方案中，囊部分103设计成均匀接触骨骼中的腔体的内壁。在一个实施方案中，囊部分103可以具有预定的形状，以适配到特定形状骨骼的腔体内。例如，如图1的实施方案所示，囊部分103的预定形状可以是细长形的圆柱体。囊部分103具有近端123、远端121以及在远端与近端之间的具有外表面122的纵轴。囊部分103的外表面122基本上是平坦和平滑的，并且基本上与骨骼中的腔体的壁配合。在一个实施方案中，囊部分103的外表面122并非全部都是平滑的，而是可能有一些沿长度方向的小凸起或突起/凹坑。在一些实施方案中，没有大的突出部分从囊部分103的外表面122突出。囊部分103可以设计为保持在骨骼的腔体内，并且不会通过骨骼中的任何孔或缝伸出。在一个实施方案中，囊部分103的外表面122可以与腔体壁平齐，并且当囊部分103膨胀时，外表面122可以沿表面区域的至少一部分接触腔体壁。在一个实施方案中，当囊部分103膨胀时，囊103的外表面122的大部分或全部不接触腔体壁并且不会从骨骼中的任何孔或缝中延伸穿过。

囊部分103的外表面122可以涂覆有例如药品、骨胶、蛋白质、生长因子或其他涂层的材料。例如，在微创手术过程之后，患者可能会受到感染，这就要求对患者进行抗生素治疗。抗生素药可以加到囊部分103的外表面122上，以防止或对抗可能的感染。诸如例如骨骼成型蛋白质或其他生长因子的蛋白质，已经表明能够诱发软骨和骨骼的生成。生长因子可以加到囊部分103的外表面122上，以帮助诱发新骨的生成。由于囊部分103中的加固材料不会热输出，因此可以保持涂层的有效性和稳定性。

在一个实施方案中，囊部分103的外表面122可以为肋、脊、凸起或其他形状，以有助于囊部分103符合骨腔的形状。囊部分可以构造成越过骨骼的管腔，并且扩张、处置和清除阻塞物。这样，囊部分103可以在管腔体内更容易地滑动，而不与周围组织接触。囊部分103也可以设计使用具有多种形状(例如小的脊或肋)的纹理表面而被放置在骨骼中并且抓持骨折骨骼而没有任何滑动。

在一个实施方案中，在囊部分103的外表面122上施加水溶性胶。当囊部分103扩张并接合湿骨时，囊部分103的外表面122上的水溶性胶变得粘稠或很粘，并起到抓紧构件的作用以便增加囊部分103到骨骼的共形结合。一旦囊部分103膨胀，则囊部分103的外表面122抓紧骨骼，从而形成机械结合和化学结合。这些结合防止了骨骼滑动的可能性。水溶性胶可以通过任何光(例如，并不要求是紫外线)来固化。

在一个实施方案中，囊部分103具有纹理表面，该纹理表面提供一个或多个脊，所述脊能够抓持骨折骨骼的骨骼碎片的所有部分。在一个实施方案中，脊环绕囊部分103，并且设计为在膨胀的囊部分103与骨折骨骼接触时增加对骨折骨骼的抓持。脊也是可压缩的，从而当囊部分103完全膨胀时这些脊可以在骨折骨骼上折叠。在一个实施方案中，囊部分103的外表面122上的喷砂表面改善囊部分103的外表面122和内部骨骼之间的连接和粘着。该表面显著地提高了与骨骼接触的表面区域的大小，从而形成更加紧固的抓紧作用。

装置100的囊部分103通常不具有任何阀。没有阀的一个益处在于囊部分103可以根据需要尽可能地膨胀或收缩，以便帮助骨折的复位和定位。囊部分103没有阀的另一个益处在于装置100的功效和安全性。由于没有从加固材料到身体的连通通道，因而不会任何的材料渗漏，因为所有的材料都容纳在囊部分103内。在一个实施方案中，在囊部分103之间形成永久密封，该密封在输送导管110被移除之前硬化和附接。由于所有实施方案并不意于受限于这个方式，因此囊部分103可以具有阀。

输送导管110的囊部分103的直径范围为大约5mm到大约9mm。输送导管110的囊部分103的长度为大约20mm到大约80mm。在一个实施方案中，囊部分103具有大约5mm的直径和大约30mm的长度。在一个实施方案中，囊部分103具有大约5mm的直径和大约40mm的长度。在一个实施方案中，囊部分103具有大约6mm的直径和大约30mm的长度。在一个实施方案中，囊部分103具有大约6mm的直径和大约40mm的长度。在一个实施方案中，囊部分103具有大约6mm的直径和大约50mm的长度。在一个实施方案中，囊部分103具有大约7mm的直径和大约30mm的长度。在一个实施方案中，囊部分103具有大约7mm的直径和大约40mm的长度。在一个实施方案中，囊部分103具有大约7mm的直径和大约50mm的长度。

在一个实施方案中，强化构件105包围输送导管110的细长轴101，并在细长轴101上提供刚性。推进器或稳定器116可靠近囊部分103装载。滑动套筒107可包围强化构件105。在一个实施方案中，滑动套筒107从囊部分103的近端123一直到推进器116都包围住强化构件105。一个或多个不透射线的标记或带130可以沿囊部分103和/或滑动套筒107布置在各种位置。不透射线的墨珠133可以布置在囊部分103的远端121上，用于在荧光检查过程中装置100的对准。使用不透射线材料诸如硫酸钡、钽或所知用于增加射线不透性的其他材料的一个或多个不透射线的带130，允许医疗专业人员使用荧光检查技术来察看装置100。该一个或多个不透射线的带130还提供在囊部分103的膨胀过程中的可视性，以便确定在放置和膨胀过程中囊部分103和装置100的精确位置。该一个或多个不透射线的带130允许能够看到由进入囊部分103中的空气所形成的任何空隙。该一个或多个不透射线的带130允许这种可视性，以便防止囊部分103由于非适当的膨胀而不啮合或不接触骨骼，以保持一致的囊/骨骼界面。

在一个实施方案中，转接器115(例如Tuohy-Borst转接器)与输送导管110的近端102啮合。具有用于从光源(未示出)传递光的连接器150的光管152可以被引入转接器115的一个侧臂中，并且在输送导管110的内部管腔内通过。在一个实施方案中，该光管152是光纤。该光纤可由任何材料制成，例如玻璃、硅、硅石玻璃、石英、蓝宝石、塑料或材料的组合，或者任何其它材料，并且可以具有任何直径。在一个实施方案中，所述光纤由硅石玻璃制成并且可以具有大约88度的宽角度光散射。在一个实施方案中，所述光纤由塑料材料制成。容纳加固材料的粘合剂系统可以被引入到转接器115的另一个侧臂中，如图2B所示。可选地，路厄(Luer)接头可以与输送导管110的近端102接合，并且路厄接头将存在于光管152上，从而输送导管110和光管152将锁在一起。

粘合剂系统的例子包括但不限于，包含骨骼加固材料的填缝枪类系统、注射管系统、骨骼袋系统，其中使用管夹或任何其他的节流阀来控制骨骼加固材料的输送。在图2B所示的实施方案中，粘合剂系统为注射管160。在一个实施方案中，注射管160具有调节加固材料的流量的控制机构。注射管160的控制机构允许加固材料流入榆送导管110，并且如果需要可以停止该流入。注射管160进行直接接触以控制加固材料的定向流动，加固材料的流动方向响应于注射管160的方向的变化而在输送导管110内即时地改变。

在一个实施方案中，注射管160是不透明的并且不允许光透入注射管160内。不透明的注射管160确保包含在注射管160中的加固材料不会露出于光并且不会在注射管160中固化。当用动态粘度单位厘泊(cP)来测量时，加固材料具有一定的液体稠度，因此加固材料可以从注射管160注入输送导管110并注入囊部分103。由于加固材料具有液体稠度并且是粘的，因此加固材料可以通过低压输送进行输送，而不需要高压输送，但是也可以使用高压输送。

在一个实施方案中，加固材料为光固化粘合剂或紫外线(UV)粘合剂。光固化材料的例子包括可从位于康涅狄格州Rocky Hill的汉高公司的乐泰(Loctite)购得的那些材料以及可从位于康涅狄格州托灵顿的DYMAX公司购得的那些材料。紫外线固化的益处在于它是一种按需固化过程，并且那些粘合剂可能不含溶剂并且包括对环境无害的树脂，这些树脂一暴露于长波紫外光或可见光就会在几秒内固化。不同的紫外线粘合剂使用对不同范围的紫外线和可见光敏感的光引发剂。紫外光能量非常高，因此会破坏化学健，使分子异常地活跃或者使分子电离，通常是改变它们的相互行为。可见光，例如可见的蓝光，允许材料在阻挡紫外光但是传递可见光的基材(例如塑料)之间固化。可见光穿透粘合剂并到达更大的深度。由于可见光穿透粘合剂，因此当电磁波谱的更多部分可用作有用能量时，粘合剂的固化增加。添加剂可以与紫外线粘合剂输送系统一起使用，包括但不限于药(例如抗生素)、蛋白质(例如生长因子)或其他天然的或合成的添加剂。

电磁波谱的范围是所有可能的电磁辐射。物体的电磁波谱是物体发射、反射或传送的电磁辐射的频率范围。电磁波谱从刚好低于现代无线电所用的频率(在长波长的端部)延伸到γ射线(在短波长的端部)，覆盖了从几千千米下降到原子尺寸的分数的波长。在一个实施方案中，紫外线粘合剂为单组分、不含溶剂的粘合剂，该粘合剂不会固化直到紫外光照射到粘合剂上，当这种情况发生时，粘合剂将在几秒内固化以形成具有剪切强度的完全结合。在一个实施方案中，加固材料在固化时会显示出大约2％到大约3％时的收缩。

紫外光波长范围为从大约1nm到大约380nm，并且可以再分成下列种类：近紫外线(380-200nm波长；缩写为NUV)、远或真空紫外线(200-10nm；缩写为FUV或VUV)和极端远紫外线(1-31nm；缩写为EUV或XUV)。类似地，可见光的波长谱在大约380nm到大约780nm之间。本领域技术人员将会认识到一些紫外线粘合剂可以用紫外光、可见光、X射线、γ射线、微波、无线电波、长波来激活，或者用其波长小于大约1nm、在大约1nm和大约380nm之间、在大约380nm和大约780nm之间或大于780nm的任何光激活，不过不是所有的实施方案都旨在限制在这方面。

使用紫外光，加固材料就确保没有热输出或热输出最小，并且热输出不可能持续很久。更具体地说，没有材料的化学组合或混合。使用紫外光来固化加固材料有助于将断骨保持在适当的位置上、填充囊部分并在C臂成像系统下进行观察。加固材料以这种足以将骨骼保持在正确的方位上的方式来固化。更具体地说，可以在使加固材料硬化之前就能够对骨骼进行膨胀、设置、调整、确定方位及最终的骨的连接。紫外光的引入促动光引发剂，紫外线粘合剂硬化。一旦紫外光被引入，则囊部分内的粘合剂就硬化，并且内部的粘合剂被固定在适当的位置上。直到紫外光被引入，骨骼的放置都不会受到干扰或仓促完成，因为粘合剂直到光被引入时才会硬化，由于粘合剂的粘性囊部分可以膨胀或收缩。由于粘合剂的低粘度，粘合剂可以被注入囊部分中或从囊部分中分离。在一个实施方案中，加固材料的粘度为大约1000cP或更小的粘度。在一个实施方案中，加固材料的粘度范围为从大约650cP到大约450cP。并不是所有的实施方案都旨在限制在这方面，有些实施方案可以包括粘度精确地等于或大于1000cP的加固材料。在一个实施方案中，造影材料可以加到加固材料中，而不会显著地增加粘度。造影材料包括但不限于硫酸钡、钽或本领域所熟知的其他造影材料。

本领域所熟知的一些环氧树脂适于用作骨骼加固材料，并且在完全固化时在粘度、固化时间和硬度(计示硬度或肖氏硬度)上是不同的。材料的计示硬度指示材料的硬度，该硬度定义为材料对永久压痕的抗力。根据特定骨折所需的综合支撑的量，可以选择特殊计示硬度的紫外线粘合剂。可选地，可选择具有不同计示硬度的多种紫外线粘合剂用于修复骨折并且在本发明所公开的实施方案的范围和精神内。可以改变材料的计示硬度以实现更大的刚性或有更具延展性的结果。环氧树脂的机械性能可以利用典型用于高强度和高抗击材料的方法/测量来确定，包括但不限于拉伸强度和拉伸模量、拉伸强度测试、极限模量、泊松比(Poisson’s ratio)、像维氏硬度的硬度测量值和测量屈服强度和韧性的简支梁冲击(Charpy Impact)测量值。

在一个实施方案中，加固材料通过化学激活或热激活而固化。化学激活剂包括但不限于水或其他液体。在一个实施方案中，加固材料为具有溶于溶剂中的聚合物的干性粘合剂，因此当溶剂蒸发时，粘合剂硬化。在一个实施方案中，加固材料为热或热塑粘合剂，因此当粘合剂冷却时，粘合剂硬化。

加固材料不限于这里所描述的实施方案，并且可以是加固骨骼的任何材料。有些材料可以要求通过经由任意方式，例如通过紫外光或可见光、热和/或增加或去除化合物或物质而固化或通过这样固化而增强，可以利用任何外部或内部过程来固化材料，或者可能不需要固化。

在一个实施方案中，碳纳米管(CNT)被加到加固材料中，以便提高材料的强度。碳纳米管是碳的同素异形体，其采取圆柱形碳分子的形式并且具有新颖的强度性能。碳纳米管显示出非凡的强度。碳纳米管是富勒烯结构家族的成员，该家族也包括布基球。然而布基球是球形形状，碳纳米管是其至少一端典型地包覆有布基球结构的半球的圆柱体。碳纳米管全部由sp2键组成，类似于石墨的情况。这个比金刚石中发现的sp3键更紧固的键结构为分子提供了独特的强度。碳纳米管通过范德华力而天然地将它们自身对准成保持在一起的“绳”。单壁碳纳米管或多壁碳纳米管可用于加强加固材料。

分离区位于囊部分103的近端123和细长轴101之间的接合点处.分离区也可以包括照明带。当激活时，照明带使光对位于照明带内的囊部分103中的加固材料进行固化。照明带绕输送导管110延伸，并且具有应力集中区。应力集中区可以是凹口、凹槽、沟道或使照明带中的应力集中的类似结构。照明带的应力集中区可以被切凹口、打刻痕、刻凹痕、预弱化或预加应力，以便在特定的扭转载荷下使囊部分103与输送导管110的细长轴101直接分离。分离区确保加固材料不会从输送导管110的细长轴101和/或囊部分103渗漏。分离区密封囊部分103，并通过在已知的或预定的位置(例如分离区)断开来移除输送导管110的细长轴101。分离区可以为各种长度，最长为大约1英寸。当扭矩(扭转)被施加给输送导管110时，细长轴101从囊部分103分离。该扭转产生足够大的剪切力，以断开剩余的加固材料并形成在囊/轴界面的干净分离。照明带可以连接到光源并且可以由单独的开关来激活。使用独特的开关来激活照明带可以帮助防止光从光管无意中传输而固化加固材料。照明带的激活密封囊部分103并且密封输送导管110的端部，并确保在照明带处是加固材料的“硬密封”，不允许加固材料从囊部分103或输送导管110渗漏。

图3A、图3B和图3C示出了本发明所公开的实施方案中的用于修复弱化骨骼或骨折骨骼的装置300的一些主要部件的实施方案的特写图。一个或多个不透射线的标记或带330沿装置300的输送导管310的滑动套筒307布置在各种位置上。本领域技术人员将认识到不透射线的标记330也可以沿装置300的囊部分303布置在各种位置上。在一个实施方案中，该一个或多个不透射线的带330沿装置300的滑动套筒307的长度以大约10mm的间隔布置。在一个实施方案中，不透射线的墨珠333布置在囊部分303的远端321上，用于在修复操作过程中在荧光检查时容易地观察和对准装置300。不透射线的标记330和不透射线的墨珠333使用不透射线的材料，诸如硫酸钡、钽、或所知的增加射线不透性的其他材料制成。该不透射线的标记330在囊部分303的膨胀过程中提供可视性，以便在放置和膨胀过程中确定囊部分303和输送导管310的精确位置。该不透射线的标记330允许能够看到由可能进入囊部分303中的空气所形成的空隙。该不透射线的标记330允许这种可视性，以便防止囊部分303由于非适当的膨胀而不啮合或不接触骨骼。一旦确定了囊部分303和输送导管310的正确位置，输送导管310的近端就可以附接到包含加固材料的输送系统上。

沿图3A的线A-A的剖视图在图3B中示出。如图3B所示，输送导管310的细长轴301终止于具有外表面322的囊部分303。在输送导管310的细长轴301内是用于接收光管(未示出)的光管导管311。用作加固材料的通道的空隙313形成在输送导管310的内表面324和光管导管311的外表面317之间。包含加固材料的输送系统可以附接到Tuohy-Borst转接器的侧臂，该Tuohy-Borst转接器啮合到输送导管310的近端。加固材料可以通过输送导管310的空隙313并进入囊部分303。加固材料的注入使囊部分303膨胀到期望状态。在一个实施方案中，加固材料通过输送导管310中的空隙313注入，以使囊部分303膨胀从而将骨骼定位在愈合方位上。为了确立愈合方位，囊部分303一直膨胀直到骨骼移动到对准方位并被支撑。骨骼的定向可以在不对该过程进行任何可视观察或不使用X射线或荧光检查器的情况下进行。在一个实施方案中，C臂成像系统被用作荧光检查器的一部分。该C臂成像系统可以允许荧光检查器在进行观察时移动或操作以围绕组织旋转。可以使用其他技术来监视或检查囊部分303的扩张，这些技术例如磁共振成像(MRI)、超声波成像、X射线荧光检查、傅里叶变换红外光谱法、紫外或可见光光谱法。囊部分303可以由非铁磁性材料制成，因此与MRI兼容。

沿图3A的线B-B的剖视图示出在图3C中。如图3C所示，外部滑动套筒307包围强化构件305。强化构件305包围输送导管310的细长轴并给其提供刚性。光管导管311给光管提供通过的空间。空隙313形成在光管导管311的外表面317和输送导管310的内表面124之间。这个空隙313给加固材料提供了通道。光管导管311的外表面317考虑了光管和加固材料之间的分离。

图4示出了与本发明所公开的实施方案中的用于修复弱化骨骼或骨折骨骼的装置一起使用的光管452的实施方案。光管452通过连接器450与光源(未示出)连接。光管452用于硬化已经注入该装置的输送导管的囊部分的加固材料。在图4所述的实施方案中，光管452终止于光学透镜454。从光管452发射的能量通过光学透镜454射出，并且被导入该装置的输送导管的囊部分。光学透镜454可以是凸的、凹的或平面的。光学透镜454可会聚或发散从光管452传送来的能量。在一个实施方案中，光学透镜454由塑料材料制成，所述塑料材料例如丙烯酸(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)或本领域技术人员所熟知的其他类似材料，诸如环烯烃共聚物(COC)和无定形聚烯烃(Zeonex)。在一个实施方案中，光学透镜454由诸如石英的玻璃材料制成。

光管452被引入与该装置的输送导管的近端102啮合的转接器的侧臂中。光管452通过光管导管穿过该装置的输送导管110的细长轴。在一个实施方案中，所述光管452将设置在光管导管内以使其设置在该装置的分离区内。分离区位于囊部分的远端与细长轴之间的接合点处。通过连接器450与光管452连接的光源的激活向下传递光至光管452以使加固材料固化，从而导致囊部分固定在扩张形状。固化可以指任何化学、物理和/或机械转变，该转变允许组合物从允许其通过输送导管中的空隙输送的形式(例如，可流动的形式)进展成最终用于体内的更持久的(例如，固化的)形式。例如，“可固化的”可以指未固化的组合物，该未固化的组合物(当通过催化或应用适当的能源时)有可能在体内固化，也可以指固化过程中的组合物(例如，在输送时通过多种组合物成分的同时混合而形成的组合物)。

图5A和图5B示出了用于修复骨折骨骼的装置的一些主要部件的实施方案的侧面剖视图，所述装置具有通过该装置的细长轴501的光管导管511的图4的光管452。光管452用于向该装置的囊部分503传递光，并且用于硬化已经注入该装置的囊部分503的加固材料。从光管452发出的能量通过光学透镜454发出，并且被导入囊部分503中。光学透镜454可以是凸的、凹的或平面的。光学透镜454可会聚或发散从光管452传送来的能量。

图6示出了与本发明所公开的实施方案中的用于修复弱化骨骼或骨折骨骼的装置一起使用的光管652的实施方案。所述光管652通过连接器650与光源(未示出)连接，不像图4中所述的光管452。光管652未终止于光学透镜中。光管652通过连接器650与光源(未示出)连接。由光管652发射的光用于硬化已被注入到该装置的输送导管的囊部分中的加固材料。由光管652发射的能量被引导至本发明所公开的实施方案中的装置的输送导管的囊部分中。

光管652被引入与该装置的输送导管的近端啮合的转接器的侧臂中。光管652通过光管导管穿过该装置的输送导管的细长轴。在一个实施方案中，所述光管652将设置在光管导管内以使其设置在该装置的分离区内。分离区位于囊部分的近端与细长轴之间的接合点处。通过连接器650与光管652连接的光源的激活向下传递光至光管652以使加固材料固化，从而导致囊部分固定在扩张形状。固化可以指任何化学、物理和/或机械转变，该转变允许组合物从允许其通过输送导管中的空隙输送的形式(例如，可流动的形式)进展成最终用于体内的更持久的(例如，固化的)形式。例如，“可固化的”可以指未固化的组合物，该未固化的组合物(当通过催化或应用适当的能源时)有可能在体内固化，也可以指固化过程中的组合物(例如，在输送时通过多种细合物成分的同时混合而形成的组合物)。

在一个实施方案中，用于修复骨折骨骼的装置包括：具有细长轴的输送导管，所述细长轴具有近端、远端和在远端与近端之间的纵轴，所述输送导管具有用作至少一种加固材料的通道的内部空隙和用于接收光管的内部管腔，其中内部管腔的远端终止于光学透镜；适形构件，所述适形构件以可拆除的方式啮合输送导管的远端，其中，当将至少一种加固材料输送到所述适形构件时，适形构件从收缩状态移动到膨胀状态；和转接器，所述转接器以可拆除的方式啮合输送导管的近端，用于接收所述光管和所述至少一种加固材料。图7示出了用于修复骨折骨骼的装置700的一些主要部件的实施方案的侧面剖视图。装置700包括具有细长轴701的输送导管710，所述细长轴701具有光管导管711。光管导管711容纳图6的光管652。如图7中所示，装置700设置在外壳750内。光管652用于向装置700的适形构件703传递光能，并且使已通过内部空隙713被注入到装置700的适形构件703中的加固材料硬化。由光管652发射的能量通过啮合光管导管711的远端723的光学透镜754射出，并被引导至适形构件703中。光学透镜754将光能从光管652传递至适形构件703。为清楚起见，图7示出了光学透镜754与所述光管652有一定距离。然而，通常在使用中，光管652毗连光学透镜754。光学透镜754可以是凸的、凹的或平面的。光学透镜754可会聚或发散从光管652传送来的光能。所传送的光能使在适形构件703内的加固材料硬化。

在一些实施方案中，光的强度可足以到达适形构件(例如囊部分)的远端，如果光管(例如光纤)保持与适形构件非常靠近，或者接触/毗连适形构件。通过已知固化加固材料或聚合单体所需的能量并计算所述光管到适形构件的最远端方向的距离，平方反比定律可用于计算在这段距离消散的能量的多少，因此确定光管是否可与适形构件毗连或需要放置在适形构件内以便更邻近加固材料。通过将光管放置在适形构件内不但使光管到加固材料的距离缩短，并且可减少全部必需的光强度。

在一个实施方案中，用于修复骨折骨骼的装置：包括具有细长轴的输送导管，所述细长轴具有近端、远端和在远端与近端之间的纵轴，所述输送导管具有用作至少一种加固材料的通道的内部空隙和用于接收光纤的内部管腔；适形构件，所述适形构件以可拆除的方式啮合输送导管的远端，所述适形构件具有用于接收所述光纤的内部管腔，其中，当将至少一种加固材料输送到所述适形构件时，适形构件从收缩状态移动到膨胀状态；和转接器，所述转接器以可拆除的方式啮合输送导管的近端，用于接收所述光纤和至少一种加固材料。

图8示出了光管的实施方案的透视图，所述光管是与本发明所公开的实施方案中的用于修复弱化骨骼或骨折骨骼的装置一起使用的光纤852。在一些实施方案中，可以使用类似于LUMENYTESTA-FLEX SEL端发光Optical Fiber(得自Lumenyte InternationalCorporation of Foothill Ranch，CA)的光纤。这些光纤各自可由传光固体大芯、包层和黑的粘结型外护套组成。光纤852可将光从光源传送至用作点源的输出端854。光纤852可具有宽80度接收角和80度光束发散，允许光从更多斜角可见。传光芯径可以是固体的，可以具有无减光敛集率损耗并且可容易拼接。该护套可以是粘连的。定制的护套可用于更多的挠性和颜色选择。

光纤852各自可具有低于每英尺大约1.5％的传送损耗(衰减)、大约6倍于光纤852直径的弯曲半径(最小)、多达大约90℃(194°F)的稳定性、大约350-800nm的光谱传送范围、大约80°的接受角、大约1.48或更高的折射率芯、大约1.34或更少的包层(cladding)和大约0.63的数值孔径。纤维852的长度可以为大约100连续英尺。本领域中可以使用拼接套件(splice kit)例如Lumenyte Splice Kit并且小心地根据技术说明书来实现拼接。工厂拼接可以是选择。可以建议光学切割机例如Lumenyte′s Optic Cutter用于直线的、洁净的、90°纤维切割。可以通过在将纤维852插入到光源之前移除大约4英寸(10cm)的外护套(非氟聚合物包层)安装这些纤维。纤维852的末端850可邻近但不接触发光器(illuminator)(光源)玻璃，以便有助于实现最大亮度。在一些实施方案中，光纤852具有由Mitsubishi Rayon有限公司制造的ESKA^TM High-performance Plastic Optical Fiber：SK-10和SK-60和/或ESKA^TM Plastic Fiber Optic & Cable Wiring所表现出的一些或所有性质和/或特征，它们均得自Mitsubishi International Corporation ofNew York，NY。应理解的是，所述光纤的上述特征和性质是示例性的，并且不是所有的本发明实施方案都旨在限于这些方面。

为了具有光学和机械优点，光纤使用同心层的构造。纤维的最基本功能是引导光，即保持光在较长的传播距离内集中-尽管光束天然趋于发散，并且在强弯曲的条件下也可能引导光的。在阶梯折射率纤维的简单情形下，这种引导通过在纤维轴(称为纤维芯)周围创建具有增加的折射率的区域来实现，所述区域被包层所围绕。包层通过用至少一层聚合物涂层保护。通过全内反射将光保持在光纤的“芯”中。包层使光沿着纤维长度行进达到目的地。在某些情况下，期望沿着单导轨传导电磁波并且沿着给定长度的引导者远端而不是仅在引导者的端接面提取光。在本发明的某些实施方案中，例如通过移除包层对光纤长度的至少一部分进行修饰，以便改变光的方向、传播、量、强度、入射角、均匀性和/或分布。

图9A-9E示出了本发明所公开的实施方案的对光纤长度的修饰的说明性实施方案的特写透视图。在图9A-9E所示中的实施方案中，对所述光纤进行修饰以便改变光的方向、传播、量、强度、入射角、均匀性、发散和/或分布。在一个实施方案中，对所述光纤进行修饰以使沿着所述光纤段的至少一部分发散所述光能。在一个实施方案中，沿着所述光纤段发散光能是通过对所述光纤的表面进行修饰实现的。在一个实施方案中，光能从所述光纤的发散发生于径向方向。如图9A所述的实施方案所示，可形成或切出环形梯级(902、904和906)到本发明的光纤900中以使光沿着光纤900的每个环形梯级(902、904和906)的每个端接面903发散。在一些实施方案中，可取的是移除本发明光纤的包层的一些、全部或部分。如图9B的实施方案所示，光纤91(已经沿着长度逐渐变细，并且某些包层已经移除。光纤910的逐渐变细可导致光从光纤910径向发散。如图9C所述的实施方案所示，可对光纤920切出凹口921以使内部反射与纤维920中的凹口921成一定角度指向外部。在一些实施方案中，凹口可以在与纤维成大约45度角处形成。在一些实施方案中，凹口可以以大约30度角、大约62.5度角或小于大约45度或大于约45度的任何角度形成，并非本发明的所有实施方案旨在限于这种方式。另外，在一些实施方案中，凹口的角度可随凹口沿着纤维长度所处的位置而改变。例如，光纤可以被切凹口以使设置在囊末端处的凹口的角度比设置在囊中部处的角度更浅。在一些实施方案中，构成光纤束的单个光纤的末端可以交错以能使光在沿着纤维长度的不同位置从光源发射。在某些上述实施方案中，通过使光在囊内横向或径向行进，光仅需要行进较短的距离就可到达胶。如图9D所述的实施方案所示，已通过沿着一段光纤930形成螺旋状图样对光纤930的一段包层进行修饰。如图9E中所述的实施方案所示，已经从光纤940移除包层942的一部分。

在一些实施方案中，光学元件可与所述光纤中的凹口或开口对齐定向来调节光输出。此类光学元件可以包括透镜、棱镜、滤光器、分光器(spliter)、散光器和/或全息胶片。光源，更具体而言，光纤可具有美国专利No.6,289,150中所列出的一些或所有性质和特征，该专利由此通过引用整体并入本文，尽管并非本发明的所有实施方案旨在限于这些方面。

在一些实施方案中，所述光纤可包括被包层包围的光纤芯和一个或多个发光器。发光器可以具有均匀的尺寸和形状，沿着所述光纤芯的一侧以预定的、间隔的方式直线设置的。所述光纤芯可接收到包括通道的轨道和/或夹持器和/或反射器中，所述通道构建有与以发光器为中心的反射内表面。夹持器和/或反射器可设置在邻近多个发光器处或与多个发光器相接触。光源可以常规的方式连接在光纤导管的一端以便引起TIR效应。在光源对面的光纤导管的末端可包括用于将任何保留在光纤导管中的光反射回到光源的反射表面。对于更长的光学导管跨度，导管可包括第二光源。

发光器可包括在加工期间或之后构建到光纤芯中并且反射或折射光的任何不均匀性，例如在加工期间或之后在芯中形成的泡、棱镜、透镜或反射材料。同样，由芯中的两个切口制成以移除楔形材料的凹口或由芯中制得的单切口可用作发光器。发光器(例如凹口或切口)可通过使用机械切割器来制得，所述机械切割器能够均匀地切割芯并且留下一个平滑、无纹理的表面。适用于这种目的的切割器可以切割芯而不撕裂或烧坏材料。切割器可以具有圆盘状的刀，该刀具有可绕位于盘中心的轴自由旋转的平滑、无齿刀刃。该刀刃可以相对于芯的纵轴成45度角切割90度凹口，其中具有新月形或三角形的材料从芯中除去。

该凹口可以通过使芯内的光的TIR效应最大化而起发光器的作用。这可能是因为所述芯在凹口的环境空气中具有不同的折射指数，该凹口可以将光引导穿过芯并且从芯的对侧穿出。不同光效应可以通过用其他气体或化合物代替环境空气来实现。切口的缺陷可以引导一些光进入凹口。这种光可以通过芯反射回来。

在切口优选在凹口之上的一些实施方案中，可以在进入包层和芯的1/8英寸的均匀深度处并且以与水平面即光纤的纵轴成45度角作出切口。这看来可以使光垂直于所述光纤的纵轴穿出，其中光纤芯可以具有大约81度的接受角以允许光穿出。该切口的两侧的表面可以是平滑的而不是粗糙的，以确保均匀地折射光。该切口可以形成楔子，该楔子具有足以防止在正常使用过程中切口两侧之间相接触的间隔。这种接触可减少光反射和/或折射性质。在一些实施方案中，在依赖TIR以迫使光穿出芯的方面，该切口的效率略低于凹口。可以以所需的对齐方式固定所述光纤的夹持器也可用作夹持器和/或反射器。在一些实施方案中，当光纤的横切面是圆形并且可放置在非一致性夹持器(例如在“U”底部产生开放空间的直线“U”通道)中时，可以在光纤中作出切口，其与“U”底部紧邻以维持这种构型。在一些实施方案中，当可以使用一致性夹持器时，切口可邻近并且改变构型，以至于可以降低光提取效率。在一些实施方案中，当使用一致性夹持器时，可以制作具有凹口的发光器，该凹口足以维持夹持器与切凹口表面之间的开放空间。

在一些实施方案中，切割凹口可以包括使用具有切割刀刃的高速钻孔发动机，该切割刀刃足以在光纤中切出凹口以使用凹口处理的表面可以足够平滑以允许全内反射发生。发光器相对于夹持器的对齐可确定由光学系统发射的光输出的方向性。切口的形状可影响光学系统的输出束型。例如，切口越宽，输出束型越宽。

与大多数线性纤维光学器件一样，随着从近光源的纤维长度提取光，可用于之后段的光可能较少，并且在生产过程中可能要考虑这种事件。在一些实施方案中，为了从所述光纤导管获得均匀的照明，发光器出现的频率可相对于导管长度和发光器离光源的距离非线性增加。换句话说，当离光源的距离增加时，发光器可彼此靠得更近。这可补偿由发光器经历的损耗所引起的光的衰减和光学器件自身的固有衰减。可以使间距逐渐靠得更近，或者可以使间距分成若干组，其中各组可以逐渐靠得更近，但是每组内单个发光器之间的距离可保持不变。在一些实施方案中，发光器可渐深，以使光纤沿着其长度平等地传输光。当所制得的发光器渐深时，可能改变光图像。切口越深，光图像变得越宽。当所制得的发光器渐近时，光图像可保持相同并且可增加光输出。在一些实施方案中，可以沿着导管长度实现近乎均匀的光输出，这部分是因为发光器的间距的变化，部分是因为发光器的尺寸和角度的均匀性。机械切割器可良好地适于提供这种均匀性。

尽管某些实施方案可包括切口间距的频率的连续变化，但是切割器可适于以不连续的间隔改变间距的频率，以使在间距间隔的调整期间的延迟最小化。

可在添加包层之前单独在光纤芯中制作发光器和/或可在芯被包层围绕之后在包层和芯中制作发光器。在一些实施方案中，当对包层进行加热以使其紧紧地收缩在芯的周围时，包层可通过进入凹口或闭合切口并由此减少可能的发光器的光偏转性质而影响发光器在芯中的均匀性。

发光器可设置成引导光穿过椭圆形光纤芯的较大直径并通过与每个各自发光器相对的区域穿出。这可以通过使凹口和/或切口形成角度以引导来自光源的光穿过光学芯而实现。发光器通过切出凹口允许更好地控制光的逃逸，该凹口设置在光学器件的一侧以引导光而不是允许切口以各种方向反射/折射光，这使光对所需聚焦效应的贡献减少。

也可增加单独或组合的一种或多种光学元件(例如散光器、偏光器、放大透镜、棱镜、全息照相或任何其它能够变更照明的方向、数量或质量的元件)，并且将该光学元件与芯-包层、凹口和轨道或夹持器和/或反射器对齐。光学元件可以以单独部件形成或与芯、包层和/或护套材料整体形成，或者以单独和整体形成的部件的任意组合形成。整体形成于各种形状的芯和包层中的光学元件可以形成透镜，并且由此影响来自成品的光的方向性。不同光纤形状可以形成不同的输出束型。在一些实施方案中，圆形光纤可以形成较宽的光束扩散。在一些实施方案中，楔形光学器件可产生准直光束扩散。这种束扩散可能是由于据信是透镜效应的结果。在一些实施方案中，切口的深度至少可以与由在光穿出芯的位置的光纤芯的曲率所形成的透镜的焦点相交。

所述光纤芯可具有任何形状，并且芯的形状可影响光的发散。在一些实施方案中，所述光纤芯当以横截面观察时可以是圆柱形，并且可以形成在宽照明区内发散光的透镜。在一些实施方案中，所述光纤芯当以横截面观察时可以具有卵形或椭圆形，并且可以在较窄的照明区内形成增加光强度的透镜。在一些实施方案中，所述光纤芯当以横截面观察时可以具有楔形，并且可以形成透镜。应理解的是，可以使用其它形状，因为其所需的光学特性，它们也可用作光学元件，尽管并非本发明的所有实施方案旨在限于这方面。

替代性光学元件也可助于实现各种照明效应，通过包括与夹持器和/或反射器对齐的单独光学元件以及在来自光学元件的光学器件的对侧上由凹口形成的弧形。可以对齐透镜光学器件、凹口和夹持器和/或反射器以引导光穿出光学器件和进入透镜。也可在护套材料中整体地形成光学元件。可以调节护套厚度以实现所需的照明效应。可选地，圆柱形的散光器可包括在内并将其对齐以产生其它所需照明效应。在一些实施方案中，第一散光器可降低通过光纤的光强度，第二散光器可增加通过它的光强度。因此，当光传输并从光纤发散时，由此描述的两种散光器可以修改光强度。

为了更好地利用这种应用特异性光学照明，可以适当地控制发光器、夹持器和/或反射器与光学元件的对齐。在一些实施方案中，这些元件的对齐可以以光纤芯的直径(例如从夹持器和/或反射器的中心并垂直于夹持器和/或反射器的直径)为中心。可取的是沿着整个光纤导管长度保持控制这种对齐。

在一个实施方案中，骨折修复过程强化在不通过传统的手术切口而露出骨骼的情况下对弱化骨骼或骨折骨骼进行加固。本发明的实施方案通过做出微小切口的微创方法来实现接触到骨骼。微创方法是指下述手术方式，例如微型手术、内窥镜的或关节镜的手术方式，这些手术方式能够在对相关肌肉系统造成最小破环的情况下实现，例如，不需要到组织受伤位置的开口进入或通过最小切口进入。微创操作通常通过使用可视化，例如纤维光学或显微可视化来实现，并且其提供的术后恢复时间远远小于伴随相应的开放式手术方法的恢复时间。微创操作的益处包括由于失血最少而使得外伤更少、手术和麻醉时间减少、住院治疗时间缩短，以及更容易并更快速地恢复。在一个实施方案中，骨骼固定器可以放置在弱化骨骼或骨折骨骼的髓内腔体内。通过修复和保存骨骼结构，本发明所公开的某些实施方案允许未来额外的治疗选择。

图10A-10E与图1一起图示了用于修复患者体内的骨折骨骼的方法步骤的实施方案。穿过患者身体的皮肤切出微创切口(未示出)以露出骨折骨骼1002。该切口可以切在骨折骨骼1002的近端或远端，以便露出骨骼表面。一旦骨骼1002露出，可能考虑到骨骼1002而可能必需使一些肌肉和组织收缩。如图10A所示，通过钻孔或本领域所知的其他方法在骨骼上形成进入孔1010。在一个实施方案中，进入孔1010的直径为大约3mm到大约10mm。在一个实施方案中，进入孔1010的直径为大约3mm。

进入孔1010延伸穿过骨骼的坚硬致密的外层1020进入相对多孔的内部或海绵状的组织1025。对于具有骨髓的骨骼，在插入装置100之前应该清除髓腔中的骨髓物质。骨髓主要是在诸如髋骨、胸骨、颅骨、肋骨、椎骨和肩胛骨的扁骨中，以及在位于类似股骨和肱骨的长骨近端处的海绵状物质中。一旦到达髓腔，则包括空气、血液、流体、脂肪、骨髓、组织和骨骼碎片的骨髓物质将被从空隙中清除。空隙被定义为挖空的空间，其中第一位置定义了相对于骨骼上的穿透位置的空隙的最远端边缘，第二位置定义了相对于骨骼上的穿透位置的空隙的最近端边缘。骨骼可以被充分挖空以使髓腔向上直到皮层骨的骨髓物质都被移除。现有技术中已经存在许多用于移除骨髓物质的方法，这些方法都在本发明所公开的实施方案的精神和范围内。这些方法包括那些在标题为“Method of Suction Lavage”的美国专利No.4,294,251、标题为“Bone Cleaning and Drying system”的美国专利No.5,554,111、标题为“Apparatus for Preparing the Medullary Cavity”的美国专利No.5,707,374、标题为“Bone Marrow Aspiration Needle”的美国专利No.6,478,751和标题为“Apparatus for Extracting BoneMarrow”的美国专利No.6,358,252中所述的方法。

导线(未示出)可以经由进入孔1010被引入骨骼1002中，并且被放置在骨骼1002的骨骼碎片1004和1006之间，以便横跨骨折1005的位置。导线可以被输送进入骨骼1002的管腔内并且横跨裂缝1005的位置，以便使导线跨过数个骨骼碎片段。如图10B所示，构造并布置用以容纳导线的用于修复骨折骨骼的装置100的囊部分103，在导线上被输送到骨折1005的位置并且跨过骨骼1002的骨骼碎片1004和1006。一旦囊部分103位于正确的位置上，则导线就可被移除。囊部分103的位置可以使用至少一个不透射线的标记130来确定，该标记130可以从骨骼1002的外部或内部检测到。例如，如图10所述的实施方案所示，使用X射线或其他检测装置可从身体外部看到的不透射线的标记130沿输送导管110的囊部分103和滑动套筒107设置，以帮助对准和定位装置100。一旦囊部分103位于骨折骨骼1002内的正确位置上，则将装置100附接到包含加固材料的输送系统上。之后加固材料通过输送导管110中的空隙注入并进入装置100的囊部分103。将加固材料加入到囊部分103内使囊部分103扩张，如图10C所示。当囊部分103扩张时，骨折1005复位。在一个实施方案中，加固材料为紫外线固化胶，其要求紫外光源来固化粘合剂。在一个实施方案中，在囊部分103中可以保留中心空间，该中心空间可以被填充以便给骨折骨骼1002提供额外的强度和支撑。光棒或类似装置可以设置在中心空间中，并且被打开或进行照明。光棒或类似装置可以由光纤、硅石、石英、蓝宝石或类似材料制成。之后紫外光将使紫外线固化胶在囊部分103中硬化。光棒的端部可以被切割并保持在囊部分103中，以便提供增加的刚性。

一旦确定骨骼碎片1004和1006的方位处于期望位置，则紫外线固化胶可以例如通过用紫外线发射光源照射而在囊部分103内硬化，如图10D所示。在紫外线固化胶已经硬化之后，光管可以从装置100中移除。囊部分103一旦硬化，则可以通过现有技术中已知的方法来将其从输送导管110上拆除。在一个实施方案中，切割输送导管110以便将囊部分103从细长轴101上分离。装置在输送导管110上滑动并且允许直角剪刀下降穿过输送导管110并形成切口。切口的位置可以使用荧光检查或X射线来确定。在一个实施方案中，切口位置在细长轴101与囊部分103相遇的接合点处。

在一个实施方案中，装置100用于处理手部或腕部骨折。腕部是允许手的使用的许多关节和骨骼的集合部。当提供抓的力量时，腕部必须是可动的。腕部是很复杂的，因为每个小骨骼与其邻近骨骼形成关节，因此腕部包括至少八个单独的小骨骼(称为腕骨)，这些腕骨将两个前臂骨骼(称为桡骨和尺骨)连接到手和手指的骨骼上。腕部可能以各种方式受到伤害。当伤害发生时，有些伤害看起来只是简单的腕部扭伤，但是数年之后问题会严重起来。当手的小骨骼中的一个骨骼断裂时，可能发生手部骨折。手由大约38块骨骼组成，这些骨骼中的任意一个都可能断裂。手掌或手的中部由掌骨组成。掌骨具有肌肉附着物，并且桥接腕部和各个手指。这些骨骼经常由于直接外伤而受伤，例如被物体挤压或更常见的是手突然碰到墙上。关节上覆盖有保护关节安全的关节软骨。本领域技术人员将认识到，所公开的装置和方法可以用于处理其他骨骼的骨折，其它骨骼例如桡骨、尺骨、锁骨、掌骨、指骨、跖骨、趾骨、胫骨、腓骨、肱骨、脊骨、肋骨、椎骨和其他骨骼，并且仍然在本发明的实施方案的范围和精神内。

本发明所公开的实施方案可用于处理锁骨骨折，使得锁骨复位。锁骨被分类为构成肩胛带(肩带)一部分的长骨。现有的固定断裂锁骨的方法是有限制的。锁骨正好位于皮肤表面下侧，因此包括板和螺钉的外部固定的可能性是有限制的。此外，肺和锁骨下动脉位于锁骨下侧，因此使用螺钉并不是好的选择。锁骨骨折的传统治疗是通过将其放入正确位置来对准断骨给手臂和肩膀提供吊带并缓减痛苦，使骨骼自身愈合，每个星期或每几个星期用X射线监视进展。这里没有对骨骼的固定，当胼胝的形成和骨骼的生长使骨折的骨骼段连接在一起时，骨骼段重新结合在一起。在愈合过程中，骨折结合部处会有很多移动，因为没有牢固的结合，并且胼胝的形成经常在骨折位置形成间断点。颈骨成型中的间断点经常由锁骨骨折引起。

本发明所公开的实施方案和方法以微创方式处理锁骨骨折，并且可以用于锁骨的复位。使用所公开的装置来修复颈骨的益处在于，该修复使修复后颈骨的错位最小。使用所公开的装置来修复锁骨的益处在于减轻了愈合过程中患者的痛苦。

图11A、11B和11C与图12A、12B和12C一起示出了本发明所公开的实施方案中的用于修复患者的手1100的手指1110中的骨折掌骨1102的装置100。如图所示，骨折掌骨1102已经在断裂位置1105分裂成两个碎片1104和1106。如图12A所示，装置100的囊部分被输送到骨折115的位置，并且跨过骨骼1102的骨骼碎片1104和1106。囊部分的位置可以使用至少一个不透射线的标记来确定，该标记可以从骨骼1102的外部或内部检测到。一旦囊部分位于骨折骨骼1102内的正确位置，则将装置100附接到包含加固材料的输送系统上。之后加固材料通过输送导管中的空隙注入并且进入装置100的囊部分。将加固材料加入到囊部分内使得囊部分扩张，如图12B所示。当囊部分扩张时，骨折1105复位。在一个实施方案中，加固材料为紫外线固化胶，其要求紫外光源来固化粘合剂。之后紫外光将使囊部分中的紫外线固化胶硬化。在一个实施方案中，该加固材料需要可见的光源来固化添加剂。

一旦确定骨骼碎片1104和1106的方位处于期望位置，则紫外线固化胶可以例如通过用紫外线发射光源照射而在囊部分103内硬化。在紫外线固化胶已经硬化之后，光管可以从装置100中移除。囊部分一旦硬化，则可以通过现有技术中已知的方法来将其从输送导管上拆除，如图12C所示。在一个实施方式中，切割输送导管110以便将囊部分从细长轴上分离。

用于修复骨折骨骼的方法，其包括进入骨折骨骼的内腔；提供用于修复所述骨折骨骼的装置，所述装置包括：输送导管，所述输送导管具有用作至少一种加固材料的通道的内部空隙和用于接收光纤的内部管腔，所述输送导管以可拆除的方式啮合适形构件，所述适形构件具有用作所述光纤的通道的内部管腔；将所述适形构件安置成跨越所述骨折骨骼的至少两个骨骼节段；将所述光纤插入到所述适形构件的内部管腔中；通过所述输送导管的内部空隙引入所述至少一种加固材料以将所述加固材料注入到所述适形构件中，其中所述适形构件从收缩状态移动到膨胀状态；激活与所述光纤连接的光源以传递光能到所述适形构件的内部管腔，从而使至少一种加固材料硬化；和将硬化的适形构件从所述输送导管上拆除。

本文所引用的所有专利、专利申请和已公开的参考文献由此通过引用整体并入本文。可以理解的是，可以期望前面所公开的一些和其他特征及功能或其替换结合在许多其他不同的系统或应用中。各种当前未预见到的或未预期的本发明中的替换、修改、变化或改进可以在之后由本领域技术人员来实现，这些替换、修改、变化或改进同样旨在被下面的权利要求所涵盖。

Claims (13)

1.一种用于修复骨折骨骼的装置，其包括：

具有细长轴的输送导管，所述细长轴具有近端、远端和在远端与近端之间的纵轴，所述输送导管具有用作至少一种加固材料的通道的内部空隙和内部管腔；

适形构件，所述适形构件以可拆除的方式啮合所述输送导管的远端，当将至少一种加固材料输送到所述适形构件时，所述适形构件从收缩状态移动到膨胀状态；

光纤，其中所述光纤具有能穿过所述输送导管的内部管腔并进入所述适形构件的尺寸，并且其中通过移除围绕所述光纤的包层的一部分对所述光纤长度的至少一部分进行修饰，和

转接器，所述转接器以可拆除的方式啮合所述输送导管的近端，用于接收所述光纤和所述至少一种加固材料，

其中，当所述光纤在所述适形构件中时，所述光纤能够在端接面并沿着一段所述光纤的修饰的部分发散光能，以引发所述适形构件内的所述至少一种加固材料的硬化。

2.权利要求1所述的装置，其中所述适形构件由聚合物材料制成。

3.权利要求1所述的装置，其中所述光纤将光能从光源传送到所述适形构件。

4.权利要求1所述的装置，其还包括光学透镜，所述光学透镜将光能从所述光纤传送到所述适形构件。

5.权利要求1所述的装置，其中所述光能能够在径向方向发散。

6.权利要求1所述的装置，其中从所述光纤上移除所述包层以在所述光纤的表面上形成螺旋状图样，从而以螺旋模式在所述端接面并沿着所述光纤长度发散光能。

7.权利要求1所述的装置，其中所述至少一种加固材料为紫外线固化胶。

8.权利要求1所述的装置，其中移除所述包层以改变所述光能的方向、传播、量、强度、入射角、均匀度或分布中的至少一个。

9.一种用于修复骨折骨骼的装置，其包括：

具有细长轴的输送导管，所述细长轴具有近端、远端和在远端与近端之间的纵轴，所述输送导管具有用作光固化粘合剂的通道的内部空隙，和内部管腔；

光纤；

适形构件，所述适形构件以可拆除的方式啮合所述输送导管的远端，所述适形构件具有用于接收所述光纤的内部管腔，其中，当将所述光固化粘合剂输送到所述适形构件时，所述适形构件从收缩状态移动到膨胀状态；和

转接器，所述转接器以可拆除的方式啮合所述输送导管的近端，用于接收所述光纤和所述光固化粘合剂，

其中所述光纤具有通过所述输送导管的内部管腔并进入所述适形构件的内部管腔的尺寸，

其中通过移除围绕所述光纤的包层的一部分对所述光纤长度的至少一部分进行修饰，和

其中，当所述光纤在所述适形构件的内部管腔时，所述光纤能够在端接面并沿着一段所述光纤的修饰的部分发散可见光能，以引发所述适形构件内的光固化粘合剂的硬化。

10.权利要求9所述的装置，其还包括用于给所述光纤提供所述可见光能的光源。

11.权利要求9所述的装置，其中可见光能在径向方向发散。

12.权利要求9所述的装置，其中从所述光纤上移除所述包层以在所述光纤的表面上形成螺旋状图样，从而以螺旋模式在所述端接面并沿着所述光纤长度发散光能。

13.权利要求9所述的装置，其中移除所述包层以改变所述可见光能的方向、传播、量、强度、入射角、均匀度或分布中的至少一个。