CN103025254A

CN103025254A - 一种用于骨骼固定的易于植入的且稳定的钉-紧固件及其方法

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Publication number: CN103025254A
Application number: CN2011800364958A
Authority: CN
Inventors: 大卫·莱克罗尼; 帕特里克·阿特金森
Original assignee: KETTERING University
Current assignee: KETTERING University
Priority date: 2010-06-18
Filing date: 2011-06-16
Publication date: 2013-04-03
Also published as: US8287540B2; EP2582310A2; EP2582310A4; CA2804296A1; US20110313420A1; WO2011159902A3; BR112012032383A2; WO2011159902A2

Abstract

一种用于插入到髓腔（26）内的髓内钉（20），该髓腔在骨（24）内由皮质（28）包围，该髓内钉（20）限定穿孔（34），该穿孔（34）相对于髓内钉（20）横向延伸。带螺纹的紧固件（22）沿着紧固件轴（A）延伸并包括压缩部（48）和螺纹部（50），压缩部（48）具有压缩部直径（D_CP），螺纹部（50）具有螺纹部直径（D_TP），该带螺纹的紧固件（22）延伸穿过近皮质孔（40）和远皮质孔（42），这两个孔（40，42）与穿孔（34）径向重叠，且螺纹部直径（D_TP）与穿孔（34）螺纹啮合。压缩传递装置（54）具有外部（56）和内部（58），并限定内部空间用于将带螺纹的紧固件（22）的压缩负荷传递给髓内钉（20）。带螺纹的紧固件（22）延伸穿过压缩传递装置（54）和髓内钉（20）以及远皮质孔（42），用于与穿孔（34）螺纹啮合并将髓内钉（20）固定于髓腔（26）内。压缩传递装置（54）的内部空间大于紧固件（22）的压缩部直径（D_CP），用于至少部分围绕带螺纹的紧固件（22）提供空间，从而允许紧固件轴（A）相对于内部空间进行各种设置。

Description

一种用于骨骼固定的易于植入的且稳定的钉-紧固件及其方法

技术领域

本发明涉及一种用于治疗骨折和为长骨提供支持的骨骼固定的易于植入的且稳定的钉-紧固件以及用于植入该钉-紧固件的方法。

背景技术

本发明涉及的用于骨骼固定的髓内钉包括带螺纹的紧固件，该紧固件穿过压缩传递装置延伸以与钉螺纹啮合。在固定过程中，该压缩传递装置将带螺纹的紧固件的压缩负荷传递给髓内钉。这样的钉-紧固件装置可参考Dell'Oca的美国专利申请No.2009/0326533，它公开了一种双-直径的两件式锁紧螺栓。螺栓的较小直径部分或凸形零件旋入螺栓的较大直径部分或凹形零件内并与钉螺钉啮合。该双直径的锁紧螺栓的凹形零件抵接于钉上以在螺栓和钉之间建立压缩。现有技术的设计要求凸形零件与凹形零件同轴并靠近骨内皮质的孔。此外，还必须使凸形零件和凹形零件交错接合，因此，它们不是彼此独立的。

发明内容

本发明提供一种髓内钉-紧固件，其特征在于具有压缩传递装置，该压缩传递装置具有比紧固件的压缩部直径大的内部空间，用于至少部分围绕紧固件提供空间，从而允许紧固件轴相对于内部空间进行各种设置。

本发明还提供植入这种髓内钉-紧固件的方法，其特征在于提供压缩传递装置的步骤，该压缩传递装置具有比紧固件的压缩部直径大的内部空间，用于至少部分围绕紧固件提供空间，从而允许紧固件轴相对于内部空间进行各种设置。

附图说明

结合附图并参照下面的详细描述，本发明的其它优点将很容易领会，而且更为容易理解，其中：

图1是本发明的钉-紧固件的侧面透视图；

图2是设置在髓内钉内的穿孔的前视图；

图2A是沿图2的线2A-2A的剖面透视图；

图3是穿过压缩传递装置延伸的紧固件的侧视图；

图4是沿图3的线4的剖视图；

图5是穿过压缩传递装置和髓内钉并穿过远皮质孔延伸且与穿孔螺纹啮合的紧固件的放大的剖视图。

图6是与图5类似的剖视图，但紧固件相对于穿孔轴歪斜并且相对于压缩传递装置的内部空间偏心。

图7A是压缩传递装置的侧视图。

图7B是图7A的端视图。

图8A是另一种压缩传递装置设计的侧视图。

图8B是图8A的端视图。

图9A是又一种压缩传递装置设计的侧视图。

图9B是图9A的端视图。

图10A是又一种压缩传递装置设计的侧视图。

图10B是图10A的端视图。

图11A是又一种压缩传递装置设计的侧视图。

图11B是图11A的端视图。

图12是紧固件的侧视图，其中，在头部和螺纹部之间的压缩部不具有螺纹。

图13是紧固件的侧视图，其中，压缩部具有延续到螺纹部的螺纹。

图14是中心带螺纹的紧固件的侧视图。

具体实施方式

参照附图，其中各视图中的相同的附图标记表示相应的部件，根据本发明构造的用于骨骼固定的髓内钉20和紧固件22在图1-图14中示出。

钉-紧固件结构包括插入到骨24内的髓内钉20，骨24具有骨直径D_BN并包括由皮质28包围的髓腔26。通常，髓内钉20在骨24的髓腔26内从其顶端30纵向延伸至底端32，该髓内钉20还限定一个穿孔34，该穿孔34相对于髓内钉20横向设置（即延伸跨过但不一定垂直于髓内钉）。髓内钉20可以是直的，具有尖锐的急弯部，弓形的，或螺旋的。穿孔34具有螺纹并具有穿孔轴B，该穿孔轴B相对于髓内钉20横向设置并从近开口36延伸至远开口38。穿孔34具有穿孔直径D_BR，该穿孔直径D_BR包括在穿孔34的近开口36和远开口38之间的中心设置的中心穿孔直径D_CBR。根据需要，髓内钉20可以限定多个穿孔34。

通常，骨24的皮质28包括近皮质孔40和远皮质孔42，这两个孔都与穿孔34径向重叠。近皮质孔40具有近皮质孔直径D_NC，远皮质孔42具有远皮质孔直径D_FC，在一个优选实施例中，近皮质孔直径D_NC大于远皮质孔直径D_FC，而远皮质孔直径D_FC等于中心穿孔直径D_CBR，如图所示。然而，可以理解的是，远皮质孔直径D_FC也可以不等于中心穿孔直径D_CBR。近皮质孔直径D_NC可以与中心穿孔直径D_CBR同轴，或者相对于中心穿孔直径D_CBR偏移或歪斜。远皮质孔42可以与中心穿孔直径D_CBR同轴，或者相对于中心穿孔直径D_CBR歪斜。

通常，带螺纹的紧固件22包括头部44和端部46，以及沿紧固件轴A延伸于其间的压缩部48和螺纹部50。带螺纹的紧固件22的压缩部48具有压缩部直径D_CP，带螺纹的紧固件22的螺纹部50具有螺纹部直径D_TP。压缩部直径D_CP可能小于或等于螺纹部直径的D_TP。在优选的实施例中，螺纹部直径D_TP等于远皮质孔直径D_FC和中心穿孔直径D_CBR，如图所示，但是可以理解的是，螺纹部直径D_TP也可能与远皮质孔直径D_FC和中心穿孔直径D_CBR不相等。如图12和图14所示，紧固件22的压缩部48在头部44和螺纹部50之间可能不带有螺纹。如图13所示，紧固件22的压缩部48可能具有延续到螺纹部50的螺纹。如图14所示，紧固件22也可以包括不带有螺纹的压缩部48和邻近端部46的第二无螺纹部52，即，中心带螺纹的紧固件22，这可以消除与远皮质孔42的螺纹消耗，并提高紧固件22的易脱除性。根据需要，可以利用不同定向（orientation）的多个带螺纹的紧固件22。将带螺纹的紧固件22的螺纹部直径D_TP提供为等于中心穿孔直径D_CBR，无需拴扣即可获得高度稳定的结构。增大的近皮质孔40消除了紧固件22插入过程中受到的约束力。

带螺纹的紧固件22延伸穿过压缩传递装置54和髓内钉20以及远皮质孔42，从而相对于髓内钉20横向延伸用于与穿孔34螺纹啮合并将髓内钉20固定于髓腔26内。压缩传递装置54与近皮质孔40接触，用于防止压缩传递装置54相对于近皮质孔40的移动。

通常，压缩传递装置54包括具有外部直径D_E的外部56和具有限定内部空间的内部直径D_I的内部58。压缩传递装置54的外部直径D_E应当经过认真考量以允许紧固件22具有足够的直径来获得足够的机械强度，但该直径又要足够小使得骨24没有被过分削弱。

压缩传递装置54可以具有圆形的或者非圆形的横截面，并且可以由单个或多个部分组成。如图7A-11B中的压缩传递装置54所示，虽然不是详尽无遗的，该装置可以如图7A-8B所示包括直的或锥形的侧边，如图7B和图11B所示具有平滑的外部表面或具有突起的外部表面，如图9A所示具有半圆形的横截面，以及如图10A和图10B所示由弹簧或螺旋的线圈组成。压缩传递装置54还可以包括部分锥形侧边，一端或两端具有凸缘，变窄的中心直径，增大的中心直径（筒形），以及在内部和/或外部表面上具有螺纹。该装置还可以由筛网，多个圆筒形的盘片组成，该装置还可以由两个部分组成，每个部分具有半圆形的横截面，或由具有部分圆形横截面的单件组成。另外，该装置可以是穿孔的，肋状的或波纹状的，可再吸收的，可扩展的，或者药物可洗脱的。全部的压缩传递装置54罩住紧固件22，从而防止骨整合到紧固件22上。从而方便紧固件22在硬体植入（hardware explantation）情况下的移除。而且，压缩传递装置54是有弹性的或储存有能量，使得一旦移除紧固件22，该压缩传递装置54将恢复其未压缩的形状。这将有助于骨性融合的移除，并最终有助于移除所有的硬体。

压缩传递装置54在固定的过程中将带螺纹的紧固件22的压缩负荷传递给髓内钉20，而不是依赖于紧固件22对骨24的用于固定的消耗。因此，本装置可以被用于具有较差骨24质量的患者（例如，继发性骨质疏松症，糖尿病等），患有不稳定骨折的患者（例如，继发性复合体骨折complex fractures，异常高或低的通常不利用髓内钉进行治疗的骨折等），仅具有稳定皮质28的患者（复合体骨折，肿瘤切除等），或由非扩髓钉产生的限制性髓内接触的患者。压缩传递装置54和紧固件22的使用提高了外科医生的触感，当紧固件22被安装到髓内钉20内，紧固件22的头部44和钉20压缩到压缩传递装置54时，外科医生会感受到强制性停止。

如图2A所示，穿孔直径D_BR从中心穿孔直径D_CBR增加到近开口36，以及从中心穿孔直径D_CBR增加到远开口38，用于允许紧固件轴A相对于穿孔轴B歪斜，同时保持螺纹啮合。通过为外科医生提供更多的允许错误空间，这有利于紧固件22的安装，即使紧固件轴A与穿孔轴B不平行，紧固件22将插入并螺纹啮合穿孔34。可选的，从中心穿孔直径D_CBR到近开口36以及从中心穿孔直径D_CBR到远开口38，穿孔直径D_BR保持不变。压缩传递装置54的内部空间大于紧固件22的压缩部直径D_CP，从而提供至少部分围绕带螺纹的紧固件22的空间，用于允许紧固件轴A进行各种设置，即相对于内部空间同心，偏心和/或歪斜。因此，压缩传递装置54与紧固件22是独立的，即压缩传递装置54和紧固件22之间不存在交错接合。紧固件22的压缩部48的压缩部直径D_CP小于螺纹部直径D_TP，使得压缩传递装置54具有较小的内部空间，同时仍然允许紧固件轴A相对于内部空间偏心设置。允许紧固件轴A相对于压缩传递装置54的内部空间和穿孔轴B进行各种设置，这使得紧固件22在髓内钉20内的安装变得容易，从而加快外科手术的进程。由于初步尝试中的成功的紧固件22植入，这使得辐射暴露减少。一旦被安装和压缩，该压缩传递装置54维持紧固件22和髓内钉20之间的固定的预定的角度关系，最小化钉20的微移动。

本发明还包括一种用于在髓腔26内植入髓内钉20的方法，该髓腔26由具有骨直径D_BN的骨24的皮质28包围，该方法包括以下步骤：创建带有螺纹的穿孔34，该穿孔具有相对于髓内钉20横向地在近开口36和远开口38之间延伸的穿孔轴B，穿孔34具有穿孔直径D_BR，该穿孔直径包括同中心地设置在髓内钉20内的穿孔34的近开口36和远开口38之间的中心穿孔直径D_CBR，其中，穿孔直径D_BR从中心穿孔直径D_CBR增加到近开口36，并从中心穿孔直径D_CBR增加到远开口38，用于使紧固件轴A相对于穿孔轴B歪斜，同时保持螺纹啮合。

使用荧光镜或定位夹具，对穿孔34进行定位并在皮质28内形成具有近皮质孔直径D_NC的近皮质孔40，在使用钉20或夹具作为导向在皮质28内形成具有远皮质孔直径D_FC的远皮质孔42之前，该远皮质孔直径D_FC优选为与中心穿孔直径D_CBR相等，如图所示，但是它们也可能是不相等的，这两个孔均与穿孔34径向重叠，近皮质孔直径D_NC大于远皮质孔直径D_FC。

本发明还提供一种包括头部44和端部46的带螺纹的紧固件22，该紧固件22还具有沿着紧固件轴A于其间延伸的压缩部48和螺纹部50，压缩部48具有压缩部直径D_CP，螺纹部50具有螺纹部直径D_TP，其中，螺纹部直径D_TP与远皮质孔直径D_FC和中心穿孔直径D_CBR最好是相等的，如图所示，尽管它也可能不相等。进一步为带螺纹的紧固件22提供具有压缩部直径D_CP的压缩部48，该压缩部直径D_CP小于螺纹直径或等于螺纹部直径D_TP，压缩部48要么在头部44和螺纹部50之间不具有螺纹，要么具有延续到螺纹部50的螺纹，或者在头部44和螺纹部50之间不具有螺纹并且在端部46附近包括第二无螺纹部分52。

该植入方法进一步包括将压缩传递装置54提供为圆筒形或非圆筒形，包括提供具有外部直径D_E的外部56和具有限定内部空间的内部直径D_I的内部58，用于将带螺纹的紧固件22的压缩负荷传递给髓内钉20，插入压缩传递装置54与近皮质孔40配合从而防止压缩传递装置54相对于近皮质孔40移动，带螺纹的紧固件22延伸穿过压缩传递装置54和髓内钉20，并穿过远皮质孔42以相对于髓内钉20横向延伸并与穿孔34螺纹啮合，从而将髓内钉20固定在髓腔26内。

为压缩传递装置54提供足够大小的外部直径D_E使其具有机械强度且不过分削弱骨24，大于带螺纹的紧固件22的压缩部直径D_CP的内部空间，以至少部分围绕带螺纹的紧固件22提供空间，并允许紧固件轴A进行各种设置，即相对于内部空间偏心，同心和/或歪斜。

显然，根据以上教导，本发明的许多修正和变型是可能的，且在所附权利要求的范围内，本发明可不同于具体描述通过其他方式实施。权利要求中的用来判断新颖性的现有技术通过“其特征在于”进行划分。新颖性指的是“其特征在于”所特别地和确切地引出的描述，然而，前序部分的表述仅给出了通常的和已知的组合，本发明基于此组合。该前序部分的描述应该理解为覆盖实现本发明新颖性功用的任意组合。在设备权利要求中所用的词语“所述”引用了一个前提，该前提应该被理解为积极地包括在权利要求的覆盖范围内，而词语之前的“该”并不意味着包括在权利要求的覆盖范围内。此外，权利要求中的附图标记仅仅是为了表述方便，并不用以表示对其的限制。

Claims

1.一种用于植入到髓腔（26）内的钉-紧固件设备，该髓腔由骨（24）的皮质（28）包围，该皮质（28）包括近皮质孔（40）和远皮质孔（42），该近皮质孔（40）具有近皮质孔直径（D_NC），该远皮质孔（42）具有远皮质孔直径（D_FC），近皮质孔直径（D_NC）大于远皮质孔直径（D_FC），该设备包括；

在顶端（30）和底端（32）之间延伸的髓内钉（20），该髓内钉（20）限定相对于所述髓内钉（20）横向延伸的穿孔（34），用于插入到骨（24）的由皮质（28）包围的髓腔（26）内，

包括头部（44）和端部（46）的带螺纹的紧固件（22），所述紧固件（22）还具有沿着紧固件轴（A）在所述头部（44）和端部（46）之间延伸的压缩部（48）和螺纹部（50），

所述压缩部（48）具有压缩部直径（D_CP），所述螺纹部（50）具有螺纹部直径（D_TP），用于延伸穿过近皮质孔（40）和远皮质孔（42），这两个孔（40，42）与所述穿孔（34）径向重叠，所述螺纹部（50）与所述穿孔（34）螺纹啮合，

具有外部（56）和限定内部空间的内部（58）的压缩传递装置（54），用于在固定过程中将所述带螺纹的紧固件（22）的压缩负荷传递给所述髓内钉（20），该压缩传递装置（54）与近皮质孔（40）接触以用于防止所述压缩传递装置（54）相对于近皮质孔（40）移动，

以及，其特征在于，

所述内部空间大于所述紧固件（22）的所述压缩部直径（D_CP），用于至少部分围绕所述紧固件（22）提供空间，从而允许所述紧固件轴（A）相对于内部空间进行各种设置。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述穿孔（34）具有螺纹并具有穿孔轴（B），该穿孔轴在近开口（36）和远开口（38）之间相对于所述髓内钉（20）横向延伸，该穿孔具有穿孔直径（D_BR）。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述穿孔直径（D_BR）包括在所述穿孔（34）的所述近开口（36）和所述远开口（38）之间的中心设置的中心穿孔直径（D_CBR）。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述穿孔直径（D_BR）从所述中心穿孔直径（D_CBR）增加到所述近开口（36），并从所述中心穿孔直径（D_CBR）增加到所述远开口（38），用于使所述紧固件轴（A）相对于所述穿孔轴（B）歪斜，同时保持螺纹啮合。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述压缩部直径（D_CP）小于所述螺纹部直径（D_TP）。

6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述压缩部直径（D_CP）等于所述螺纹部直径（D_TP）。

7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述压缩部（48）在所述头部（44）和所述螺纹部（50）之间不具有螺纹。

8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述压缩部（48）具有延续到所述螺纹部（50）的螺纹。

9.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述带螺纹的紧固件（22）包括邻近所述端部（46）的无螺纹部分。

10.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述远皮质孔直径（D_FC）等于所述中心穿孔直径（D_CBR）。

11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述螺纹部直径（D_TP）等于远皮质孔直径（D_FC）和所述中心穿孔直径（D_CBR）。

12.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括，所述带螺纹的紧固件（22）延伸穿过所述压缩传递装置（54）和所述髓内钉（20）以及远皮质孔（42），以相对于所述髓内钉（20）横向延伸，用于与所述穿孔（34）螺纹啮合且将所述髓内钉（20）固定在所述髓腔（26）内。

13.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述压缩传递装置（54）是圆筒形的，所述压缩传递装置（54）的所述外部（56）具有外部直径（D_E），所述压缩传递装置（54）的所述内部（58）具有内部直径（D_I）。

14.一种用于将髓内钉（20）植入到髓腔（26）内的方法，该髓腔由骨（24）的皮质（28）包围，该方法包括步骤：

在该髓内钉（20）内创建穿孔（34），该穿孔相对于该髓内钉（20）横向延伸并包括螺纹，

在所述皮质（28）内形成近皮质孔（40）和远皮质孔（42），这两个孔与所述穿孔（34）径向重叠，

提供带螺纹的紧固件（22），该紧固件包括头部（44）和端部（46），以及沿着紧固件轴（A）于其间延伸的压缩部（48）和螺纹部（50），该压缩部（48）具有压缩部直径（D_CP），该螺纹部（50）具有螺纹部直径（D_TP），

提供压缩传递装置（54），该压缩传递装置具有外部（56）和限定内部空间的内部（58），用于将所述带螺纹的紧固件（22）的压缩负荷传递给所述髓内钉（20），

将压缩传递装置（54）插入到近皮质孔（40）与之配合，从而防止所述压缩传递装置（54）相对于该近皮质孔（40）移动，

所述带螺纹的紧固件（22）穿过所述压缩传递装置（54）和髓内钉（20）以及所述远皮质孔（42）延伸，从而相对于所述髓内钉（20）横向延伸并与所述穿孔（34）螺纹啮合以将所述髓内钉（20）固定在所述髓腔（26）内，

以及，其特征在于，

为所述压缩传递装置（54）提供内部空间，该内部空间大于所述带螺纹的紧固件（22）的所述压缩部直径（D_CP），用于至少部分围绕带螺纹的紧固件（22）提供空间，从而允许紧固件轴（A）相对于该内部空间进行各种设置。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，包括在近开口（36）和远开口（38）之间创建相对于所述髓内钉（20）横向延伸的具有穿孔轴（B）的穿孔（34），该穿孔具有穿孔直径（D_BR），该穿孔直径（D_BR）包括在所述髓内钉（20）内的所述穿孔（34）的所述近开口（36）和所述远开口（38）之间的中心设置的中心穿孔直径（D_CBR）。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，包括创建穿孔（34），所述穿孔直径（D_BR）从所述中心穿孔直径（D_CBR）增加到所述近开口（36），以及从所述中心穿孔直径（D_CBR）增加到所述远开口（38），用于使所述紧固件轴（A）相对于所述穿孔轴（B）歪斜，同时保持螺纹啮合。

17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，包括为所述带螺纹的紧固件（22）提供压缩部（48），该压缩部具有的压缩部直径（D_CP）小于所述螺纹部直径（D_TP）。

18.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，包括为所述带螺纹的紧固件（22）提供压缩部（48），该压缩部具有的压缩部直径（D_CP）等于所述螺纹部直径（D_TP）。

19.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，包括为所述带螺纹的紧固件（22）提供压缩部（48），该压缩部在所述头部（44）和所述螺纹部（50）之间不具有螺纹。

20.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，包括为所述带螺纹的紧固件（22）提供压缩部（48），该压缩部具有延续到所述螺纹部（50）的螺纹。

21.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，包括为所述带螺纹的紧固件（22）提供邻近所述端部（46）的第二无螺纹部（52）。

22.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，包括形成具有近皮质孔直径（D_NC）的近皮质孔（40）。

23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，包括形成具有远皮质孔直径（D_FC）的远皮质孔（42），所述远皮质孔直径（D_FC）等于所述中心穿孔直径（D_CBR），且小于所述近皮质孔直径（D_NC）。

24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，包括在形成具有较小直径的所述远皮质孔（42）之前，形成具有较大直径的近皮质孔（40）。

25.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，包括提供所述带螺纹的紧固件（22），所述紧固件的螺纹部的直径（D_TP）等于远皮质孔直径（D_FC）和所述中心穿孔直径（D_CBR）。

26.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，包括将压缩传递装置（54）插入到近皮质孔（40）与之配合，从而防止所述压缩传递装置（54）相对于近皮质孔（40）移动。

27.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，包括将所述压缩传递装置（54）提供为圆筒形，所述压缩传递装置（54）包括具有外部直径（D_E）的外部（56）和具有内部直径（D_I）的内部（58）。