CN103189006B - 骨植入件 - Google Patents

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Abstract

一种用于治疗骨骺骨折的固定装置，该固定装置包括：轴，该轴沿着中心轴从第一端部纵向延伸到第二端部并且具有最大半径r，所述第二端部构造为可滑动地与骨植入件开口接合；以及球形头元件，该球形头元件附接到轴的所述第一端部并且具有半径R＞r，球形头元件构造为插入到骨的骨碎片部分中，以使得该骨碎片部分相对于轴的中心轴围绕球形头元件旋转。

Description

骨植入件
优先权要求
本申请要求Robert Frigg于2010年10月27日提交的主题为“骨植入件”的美国临时申请序列No.61/407,231的优先权。所述申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明主要涉及一种用于治疗骨折的装置。具体地说，本发明涉及一种包括固定元件的装置，所述固定元件可以与骨板或髓内钉一起使用以治疗骨的骨骺部分中的骨折。
背景技术
在长骨的骨骺部分中的骨折可以利用诸如股骨颈螺钉的股骨植入件治疗。这些股骨颈螺钉可以与骨板或髓内钉结合，以使得颈螺钉相对于骨板或髓内钉径向可移动，从而允许沿着股骨颈螺钉的轴向方向的动态化(dynamization)并且提供在股骨颈螺钉与骨板或髓内钉之间的角稳定性。
然而，在骨折未弯曲复位的情形中，股骨颈螺钉的植入可能导致骨的骨折部分之间的仅有限的接触面积。通过股骨颈螺钉的动态化通常不补偿例如由两个骨碎片错位造成的不充分或不适当的骨折复位。不充足的骨折接触面积可能延迟骨折愈合，这反过来又可能导致在股骨头中的螺钉锚定的循环超负荷。这种循环超负荷可能导致植入件松动和/或植入件切断。由于在手术干预过程中在矢状平面中骨折位置的可视化是非常困难的，因此骨折复位不足通常发生于矢状平面中。由于螺钉的不正确定位，头骨碎片的旋转可能会增加植入件切断的风险。
发明内容
本发明涉及一种骨植入件，其包括骨骺固定元件，该骨骺固定元件包括：轴，其沿中心轴从第一端部延伸到第二端部并且具有最大半径r；以及球形头元件，其附接到轴的第一端部，此球形头元件具有半径R＞r。骨植入件还包括骨板或髓内钉，轴的第二端部可滑动地接合到该骨板或髓内钉。此骨植入件可以用于近侧股骨和远侧股骨、近侧胫骨和肱骨。
根据本发明的骨植入件的一些优点是：固定元件的球形头元件允许例如股骨头的骨骺骨碎片围绕球形头元件的中心枢转，由此允许不充分骨折复位的部分补偿，并且例如股骨头的骨骺骨碎片在植入件处的可枢转固定连同在纵轴与骨板或髓内钉之间的可滑动构造允许骨骺骨碎片枢转并且轴向地移动，直到骨折间隙闭合。因此，骨折的稳定性由于在两个骨碎片之间的较大骨接触面积上方的物理负荷的分布而被提高。
在骨植入件的一个示例性实施方式中，比率r/R至少是0.65，优选地至少是0.7。
在骨植入件的另一个示例性实施方式中，比率r/R至多是0.9，并且优选地至多是0.8。对于股骨颈骨折来说，此比率允许，在正常条件下，股骨头围绕球形头元件的中心相对于中心轴在从-15°与-20°之间到+15°和+20°之间的角范围中枢转。
在骨植入件的另一个示例性实施方式中，轴是圆柱形的。
在骨植入件的另一个示例性实施方式中，轴经由利用一个或多个塑性可变形连接元件将套筒可枢转地连接到骨板或髓内钉的接头(优选地经由万向接头)连接到骨板或髓内钉。这种构造具有下述优点：轴可以倾斜，以使骨骺骨碎片可以在横向于骨骺固定元件的中心轴的方向上移动。
在骨植入件的另一个示例性实施方式中，纵轴和球形头元件是筒状的。
根据本发明的另一个方面，骨植入件包括骨骺固定元件，骨骺固定元件包括：纵轴，其沿着中心轴从第一端部延伸到第二端部并且具有最大半径r；以及骨锚定元件，其可移动地结合到轴的第一端部并且具有大于纵轴的直径的外径。植入件还包括骨板或髓内钉，轴的第二端部可滑动地接合到该骨板或髓内钉。
根据本发明的示例性实施例的骨植入件的一些优点是：骨锚定元件和固定元件的纵轴之间的活节联轴器允许例如股骨头的骨骺骨碎片枢转，由此允许不充分骨折复位的至少部分补偿，并且例如股骨头的骨骺骨碎片和锚定元件的可枢转固定连同植入件的纵轴的轴向可滑动构造允许骨骺骨碎片枢转和/或轴向地移动，直到骨折间隙闭合。因此，骨折的稳定性由于在两个骨碎片之间的较大骨接触面积上方的物理负荷的分布而被提高了。
在骨植入件的示例性实施方式中，骨锚定元件经由球窝式接头结合到轴的第一端部。
在骨植入件的另一个示例性实施方式中，骨锚定元件经由万向接头联接到轴的第一端部。
在骨植入件的另一个示例性实施方式中，骨锚定元件经由顺从性构件结合到轴的第一端部。
在骨植入件的又一个示例性实施方式中，顺从性构件是金属波纹管或塑料波纹管。
在骨植入件的另一个示例性实施方式中，顺从性构件是金属弹簧或塑料弹簧。
在骨植入件的另一个示例性实施方式中，顺从性构件包括弹性体。
在骨植入件的又一个示例性实施方式中，轴通过利用一个或多个塑料可变形连接元件将套筒可枢转地连接到骨板或髓内钉的接头(优选地经由万向接头)连接到骨板或髓内钉。因此，本实施方式具有下述优点：轴能够倾斜，以使骨骺骨碎片可以在横向于骨骺固定元件的中心轴的方向上移动。
在骨植入件的又一个示例性实施方式中，轴是圆柱形的。在此情形中，最大半径r与圆形横截面区域的半径一致。
在骨植入件的还一个示例性实施方式中，纵轴和骨锚定元件是筒状的。
在骨植入件的另一个示例性实施方式中，固定元件包括固定或可固定到轴的端部的球形头元件。球形头元件具有半径R＞r，并且其中骨锚定元件包括具有半径R的球形腔体，用于以旋转方式接纳球形头元件。
在骨植入件的又一个示例性实施方式中，球形头元件是筒状的。
在骨植入件的另一个示例性实施方式中，比率r/R至少是0.65，优选地至少是0.7。
在骨植入件的另一个示例性实施方式中，比率r/R至多是0.9，并且优选地至多是0.8。对于股骨颈骨折来说，此比率允许，在正常条件下，股骨头围绕球形头元件的中心相对于中心轴在从-15°与-20°之间到+15°与20°之间的角范围中枢转。
在骨植入件的另一个示例性实施方式中，骨锚定元件具有定位在骨锚定元件的外表面与球形腔体之间的锥形开口，其中锥形开口的直径朝向球形腔体减小。锥形开口允许在纵轴与骨锚定元件之间形成较大角度。
在骨植入件的又一个实施方式中，球形腔体朝向骨锚定元件的外表面逐渐缩小，使得球形头元件可以咬合在球形腔体中。
在骨植入件的另一个示例性实施方式中，球形头元件和球形腔体各自具有彼此相应的扁平表面部分。相应的扁平表面防止骨锚定元件围绕骨骺固定元件的中心轴旋转，同时还允许骨锚定元件在包含骨骺固定元件的中心轴的多个平面中围绕球形头元件的中心枢转。
在骨植入件的另一个示例性实施方式中，球形头元件和腔体各自包括多个定位在扁平表面部分之间的多个圆形边缘。
在骨植入件的另一个示例性实施方式中，圆形边缘具有一个与球形头元件的中心相一致的共同中心。
在骨植入件的另一个示例性实施方式中，球形头元件和球形腔体各自具有与骨骺固定元件的中心轴正交的多边形横截面区域(优选地是六边形横截面区域)。
在骨植入件的另一个示例性实施方式中，骨锚定元件包括外螺纹。
在骨植入件的另一个示例性实施方式中，骨锚定元件包括用于固定在骨中的叶片、交叉叶片和螺旋叶片中的一个。
在骨植入件的还一个示例性实施方式中，骨锚定元件关于纵轴的中心轴非同轴地布置。
根据本发明的另一个示例性实施方式，骨植入件包括骨骺固定元件，骨骺固定元件包括：纵轴，其沿着中心轴从近侧部分延伸到远侧部分并且具有最大半径r；以及骨锚定元件，其可移动地结合到轴的远侧部分并且具有比纵轴的直径大的直径。骨植入件还包括套筒，该套筒包括中心孔以可滑动地接纳纵轴的近侧部分，其中轴的近侧部分和套筒包括用于接纳骨螺钉的一个或多个横向孔。
根据本发明的示例性实施例的骨植入件的一些优点是：骨锚定元件到固定元件的纵轴的活节联轴器允许例如肱骨头的骨骺骨碎片枢转，由此允许骨植入件部分地补偿不充分骨折复位。此外，例如肱骨头的骨骺骨碎片在植入件处的可枢转固定连同锚定元件相对于植入件的纵轴的轴向可滑动构造允许骨骺骨碎片枢转以及轴向地移动，直到骨碎片间隙闭合。因此，骨折的稳定性由于在两个骨碎片之间的较大骨接触面积上方的物理负荷的分布而被提高了。
在骨植入件的示例性实施方式中，骨锚定元件经由球窝式接头结合到轴的第一端部。
在骨植入件的另一个示例性实施方式中，骨锚定元件经由万向接头结合到轴的第一端部。
在骨植入件的另一个示例性实施方式中，骨锚定元件经由顺从性构件结合到轴的第一端部。
在骨植入件的另一个示例性实施方式中，顺从性构件是金属波纹管或塑料波纹管。
在骨植入件的又一个示例性实施方式中，顺从性构件是金属弹簧或塑料弹簧。
在骨植入件的再一个示例性实施方式中，顺从性构件包括弹性体。
在骨植入件的还一个示例性实施方式中，轴是圆柱形的。在此实施方式中，最大半径r与圆形横截面区域的半径一致。
在骨植入件的另一个示例性实施方式中，纵轴和骨锚定元件是筒状的。
在骨植入件的还一个示例性实施方式中，此固定元件包括可滑动地布置在纵轴的前部上的球形头，并且其中骨锚定元件包括具有半径R的球形腔体，用于以可旋转方式接纳球形头元件。
在还一个示例性实施方式中，骨植入件包括用于接纳轴和接头的内套筒，所述接头利用一个或多个塑性可变形连接元件优选地经由万向接头将内套筒可枢转地连接到套筒。因此，轴构造为倾斜使得骨骺骨碎片可以在横向于骨骺固定元件的中心轴的方向上移动。
在骨植入件的另一个示例性实施方式中，球形头元件是筒状的。
在骨植入件的另一个示例性实施方式中，比率r/R至少是0.65，优选地至少是0.7。
在骨植入件的另一个示例性实施方式中，比率r/R至多是0.9，并且优选地至多是0.8。对于下开放性肱骨骨折来说，此比率允许，在正常条件下，肱骨头骨碎片围绕球形头元件的中心相对于中心轴在从-15°与-20°之间到+15°和20°之间的角范围中枢转。
在骨植入件的另一个示例性实施方式中，骨锚定元件包括定位在骨锚定元件的外表面与球形腔体之间的锥形开口，其中锥形开口的直径朝向球形腔体减小，以允许在纵轴与骨锚定元件之间的形成较大角度。
在骨植入件的另一个实施方式中，球形腔体朝向骨锚定元件的外表面逐渐缩小，使得球形头元件可以咬合在球形腔体中。
在骨植入件的又一个示例性实施方式中，球形头元件和球形腔体各自包括彼此相应的扁平表面部分，相应的扁平表面防止骨锚定元件围绕骨骺固定元件的中心轴旋转，同时还允许骨锚定元件在包含骨骺固定元件的中心轴的多个平面中围绕球形头元件的中心枢转。
在骨植入件的另一个示例性实施方式中，球形头元件和腔体各自包括定位在扁平表面部分之间的多个圆形边缘。
在骨植入件的另一个示例性实施方式中，圆形边缘具有一个与球形头元件的中心并且与球形腔体的中心相一致的共同中心。
在骨植入件的另一个示例性实施方式中，球形头元件和球形腔体各自具有与骨骺固定元件的中心轴正交的多边形横截面区域(优选地是六边形横截面区域)。
在骨植入件的又一个示例性实施方式中，骨锚定元件包括外螺纹。
在骨植入件的还一个示例性实施方式中，骨锚定元件包括用于固定在骨中的叶片、交叉叶片和螺旋叶片中的一个。
在骨植入件的又一个示例性实施方式中，骨锚定元件关于纵轴的中心轴非同轴地布置。
根据本发明的另一个示例性实施方式，利用骨植入件治疗骨骺骨骨折的方法包括以下步骤：
a)将引导丝相对于长骨的轴倾斜地定位在长骨中并且使引导丝穿过长骨的轴骨碎片并且进入到骨骺骨碎片中；
b)从长骨的侧面钻取通入长骨中的钻孔以容纳球形头元件或骨锚定元件，使得当插入球形头元件或骨锚定元件时，球形头元件或骨锚定元件为处于期望位置处的骨骺骨的骨碎片提供旋转中心。可以利用导线作为用于钻头的引导而钻取钻孔；以及
c)将骨骺固定元件插入到钻孔中直到球形头段或骨锚定元件提供骨骺骨的骨碎片的期望的旋转中心。
可以使用一个或多个X-射线图像确定钻孔的方向和深度，以便能够插入球形头元件或锚定元件，使得骨骺骨的骨碎片的旋转中心定位在骨的骨碎片内的期望位置处。
在该方法的一个实施方式中，此方法还包括将髓内钉插入长骨的髓腔中以便在执行步骤a)前进行治疗的步骤。
在另一个示例性实施方式中，该方法包括在步骤c)之后，通过在纵轴上方滑动套管直到骨板邻接长骨的侧表面以及利用一个或多个骨螺钉将骨板紧固到长骨来定位骨板的步骤。
在又一个实施方式中，该方法包括在步骤c)之后，通过在纵轴上方滑动套筒直到套筒完全地插入长骨中以及利用一个或多个骨螺钉将套筒和纵轴的后部紧固到长骨而将套筒定位在钻孔内的步骤。
在另一个示例性实施方式中，该方法包括在步骤c)之后，通过使用结合到套筒的杠杆再定位骨折的步骤，套筒接纳骨骺固定元件并且套筒经由接头转而结合到骨板或髓内钉，所述接头包括在套筒与骨板或髓内钉之间的塑性可变形枢转销钉。
附图说明
下面将通过实例并且参照附图描述本发明的几个实施方式，在附图中：
图1示出了根据本发明的骨植入件的实施方式的侧视图；
图2示出了图1的骨植入件的实施方式的侧视图，其中股骨头骨碎片围绕球形头元件旋转；
图3示出了根据本发明的骨植入件的另一个实施方式的侧视图；
图4示出了图3的骨植入件的实施方式的侧视图，其中股骨头枢转并且骨碎片间隙闭合；
图5示出了图3的骨植入件的实施方式的俯视图；
图6示出了图3的骨植入件的实施方式的俯视图，其中股骨头枢转并且骨碎片间隙闭合；
图7示出了根据本发明的骨植入件的再一个实施方式的侧视图；
图8示出了图3的实施方式的固定元件和插入工具的分解图；
图9示出了通过图3的实施方式的固定元件连同插入工具的纵截面；
图10示出了通过根据本发明的骨植入件的另一个实施方式的固定元件的纵截面；
图11示出了根据本发明的骨植入件的另一个实施方式的锚定元件的侧视图；
图12示出了沿着图11中指出的方向A观察的图11的锚定元件的前视图；
图13示出了根据本发明的骨植入件的另一个实施方式的锚定元件的侧视图；
图14示出了沿着图13中指出的方向B观察的图13的锚定元件的前视图；
图15示出了根据本发明的骨植入件的再一个实施方式的锚定元件的侧视图；
图16示出了沿着图15中指出的方向C观察的图15的锚定元件的前视图；
图17示出了通过根据图3的骨植入件的实施方式的固定元件的纵截面；
图18示出了通过根据本发明的骨植入件的另一个实施方式的固定元件的纵截面；
图19示出了根据本发明的骨植入件的再一个实施方式的固定元件的侧视图；
图20示出了根据本发明的骨植入件的又一个实施方式的固定元件的侧视图；
图21示出了根据本发明的骨植入件的还一个实施方式的固定元件的侧视图；
图22示出了根据本发明的骨植入件的另一个实施方式的固定元件的侧视图；
图23示出了在治疗下开放性肱骨头骨折的情形中通过骨植入件的另一个实施方式的纵截面；
图24示出了在骨折间隙动态化后通过图23的骨植入件的实施方式的纵截面；
图25a和图25b示出了通过根据图23的骨植入件的实施方式的固定元件的前部的纵截面中的最大轴向动态化；
图26示出了在通过根据图23的固定元件的前部的纵截面中没有轴向动态化的情况下形成的最大角度；
图27示出了根据本发明的骨植入件的另一个实施方式的侧视图；
图28示出了沿着由图27中箭头A指示的方向观察的根据图27的骨植入件的实施方式的前视图；
图29示出了图27的骨植入件的实施方式的侧视图，其中股骨头骨碎片围绕球形头元件旋转；
图30示出了图27的骨植入件的实施方式的侧视图，其中旋转的股骨头骨碎片沿着近侧方向移动；
图31示出了处于第一非展开构造的根据本发明的骨植入件的又一个实施方式的截面图；
图32示出了处于第二展开构造中的图31中示出的实施方式的截面图；
图33示出了处于第一非展开构造中的图31中示出的骨植入件的一部分的截面图；以及
图34示出了处于第二展开构造中的图31中示出的骨植入件的一部分的截面图。
具体实施方式
通过参照下面的描述和附图可以进一步理解本发明，其中以相同的附图标记表示相同的元件。本发明涉及一种用于治疗骨折的装置，并且尤其涉及一种用于治疗长骨(诸如股骨)的骨骺部分的骨折的装置。本发明的示例性实施方式描述了一种可以与诸如骨板或髓内钉的植入件一起使用的固定元件，所述植入件经由骨的侧表面插入通过骨折并且进入其头部。固定元件包括纵轴，该纵轴在其端部包括球形部分，该球形部分定位在骨的头部内，使得头部围绕球形部分可枢转以便于骨折的适当的复位。应该指出的是如这里使用的术语近侧和远侧用于表示朝向(向近侧)与远离(向远侧)装置的使用者的方向。
如图1和图2中所示，根据本发明的示例性实施方式的植入件1包括构造为用于治疗股骨颈骨折的髋螺钉的固定元件2以及骨板6。固定元件2包括沿着中心轴17从第一远端47纵向延伸到第二近端48的轴5以及在第一端部47处的球形头元件3。球形头元件3具有中心15以及比轴5的直径d更大的直径D。球形头元件3可与轴5一体形成或者可结合到轴5的第一端部47。轴5的直径d可以是球形头元件3的直径D的约75％。此外，固定元件2还可以包括延伸通过与中心轴17共轴的固定元件2的插管21。
骨板6包括纵向本体部分53和从本体部分53横向延伸的套管23。根据本实施方式的本体部分53的尺寸和形状设计为附接到长骨4(例如，股骨)，并且包括开口，开口的尺寸和形状设计为接纳穿过其中的骨固定螺钉24，以将骨板6固定到骨。套管23包括通孔25，通孔25的尺寸与形状设计为可滑动地容纳固定元件2的轴5，以使得球形头元件3经过套管23的远端向远侧延伸。轴5与骨板6的套管23之间的可滑动布置允许固定元件2沿着固定元件2的中心轴17相对于骨板6移动，以便于沿着固定元件2的中心轴17的方向的骨折的动态化。延伸通过套管23的固定元件2还提供了固定元件2与骨板6之间的角稳定性。
在使用中，在球形头元件3正确地定位在骨的骨碎片中以后，套管23定位在轴5的上方。轴5在套管23内可滑动并且例如在手术后能够移动。通过这种方式，在肌肉、重力等的自然影响下实现了骨的骨碎片的复位，以试图使骨返回到其原始骨折前构造。由于相同的自然影响，固定元件2在术后保持在适当位置处。然而，如本领域中的技术人员将会理解的是，可以使用其它特征来抵制固定元件2的意外或不希望的移动。例如，套管23的内径的尺寸可以设计为提供抵制移动(除了由于自然影响的移动)的摩擦力。在另一个实例中，可以使用O形环式装置抵制不希望的移动。如普通技术人员将理解的，其它方式当然也是可能的。
钻孔10是从与股骨颈的轴基本上共轴或平行的股骨的侧表面钻入近侧股骨。钻孔10具有与球形头元件3的直径D相应的直径，以使球形头元件适配通过钻孔10定位在股骨头中。固定元件2前进通过近侧股骨中的钻孔10直到球形头元件3达到钻孔10的端部，并且股骨头骨碎片位于球形头元件3上。由于近侧股骨中的钻孔10的直径大于轴5的直径d，因此股骨头骨碎片在预定角范围内围绕球形头元件3的中心15多轴地旋转。
如图1中所示，在布置固定元件2以前，在股骨颈骨折不适当和/或不充分复位的情形中，两个骨的骨碎片相对于彼此将仅具有有限的接触面积。单独的动态化，即固定元件2朝向骨板6的共轴移动，不能补偿不充分的骨折复位。本领域中的技术人员将会理解的是，不充足的骨折接触区域可能导致延迟的骨折愈合，这转而可能导致固定元件2在股骨头中锚定的循环超负荷。循环超负荷可能导致植入件松动和/或植入件切断。由于在手术干预过程中在矢状平面中的可视化是非常困难的，因此骨折复位不足通常发生于矢状平面中。
股骨头骨碎片围绕球形头元件3的中心的旋转至少部分地补偿骨折复位的不充分。因此，如图3中所示，由于生理负荷遍及骨的骨碎片的较大接触区域，因此经由股骨头骨碎片的轴向动态化和旋转而改进了骨折稳定性。
如图3-图6中所示，如上所述，根据本发明的另一个示例性实施方式的骨植入件100基本上与骨植入件1类似。骨植入件100包括构造为用于治疗股骨颈骨折的髋螺钉的固定元件102和骨板106。骨板106基本上与骨板6类似，包括纵向本体部分153和从纵向本体部分153纵向延伸的套管123。固定元件102也基本上与固定元件2类似，但是还包括结合到其纵轴105的第一端部147的锚定元件108，使得固定元件102可以锚定在骨的股骨头部中。
固定元件102包括：轴105，其沿着中心轴117从第一端部147纵向延伸到第二端部148；以及球形头元件103，其位于在第一端部147处。球形头元件103具有中心115以及比轴105的直径d更大的直径D。直径d可以是球形头元件103的直径D的约75％。
固定元件102还包括结合到球形头元件103的锚定元件108。锚定元件108包括球形腔体109，球形腔体109的尺寸和形状设计为接纳球形头元件103，以使得在锚定元件108与轴105之间形成球窝式接头。锚定元件108具有带直径DA的外螺纹120，外螺纹120构造为拧入股骨头骨碎片中。此外，固定元件102包括延伸通过所述轴105的插管121，球形头元件103和固定元件102的锚定元件108与中心轴117共轴或平行。
与图1和图2的实施方式类似，钻孔110从股骨的侧表面钻入近侧股骨中以与股骨颈的轴共轴或平行地延伸。钻孔110具有与锚定元件8的外螺纹120的内径相应的直径，以使外螺纹120可以切入到股骨头骨碎片的股组织中。因此，一旦锚定元件108完全地前进到骨中，则股骨头骨碎片便固定到锚定元件108。
固定元件102前进到近侧股骨中的钻孔110中直到锚定元件108定位在钻孔110的一个端部，股骨头骨碎片经由锚定元件108定位在球形头元件103上。由于近侧股骨中的钻孔10的直径大于轴5的直径d，股骨头骨碎片在预定角范围内围绕球形头元件103的中心15多轴地旋转。
与上述的骨植入件1类似，固定元件102的轴105可滑动地容纳通过骨板106的套管部分123的通孔125。纵轴105的在通孔125中的可滑动布置便于骨折沿着固定元件102的中心轴117的方向的动态化以及在固定元件102与骨板106之间的角稳定性。与图1类似，图3和图5示出了在布置固定元件102以前的股骨颈骨折的不适当和/或不充分的复位，使得两个骨的骨碎片相对于彼此仅具有有限的接触面积。单独的动态化，即固定元件102朝向骨板106的共轴移动，将不会完全地补偿不充分的骨折复位。然而，如图4和图6中所示，固定元件102允许锚定元件108以及，因此，股骨头骨碎片(锚定元件108植入其中)围绕球形头元件103的中心的旋转，至少部分地补偿不充分的骨折复位。轴向动态化连同股骨头骨碎片的旋转一起能够通过在骨的骨碎片的较大接触区域上方扩展生理负荷来补偿不充分的复位。
图7示出了基本上与如上所述的骨植入件100类似的骨植入件200，但是包括插入通过髓内钉207的一部分的固定元件202而不包括骨板。固定元件202基本上与固定元件102类似并且构造为髋螺钉，该髋螺钉包括纵轴205，该纵轴205包括在其一个端部处的球形头元件203以及能够拧入股骨头中并且具有用于接纳球形头元件203的球形腔体209的锚定元件208。如本领域中的普通技术人员将会理解的，轴205在套管223内可滑动。然而，在此实施方式中，轴205与套管223一体形成。通过这种方式，固定元件202具有轴部分205和套管部分223，轴部分205具有比套管部分223更小的直径。固定元件202相对于髓内钉207的纵轴可滑动地布置在横向地延伸通过髓内钉207的通孔222中。固定元件202在髓内钉207中的通孔222中的可滑动布置允许固定元件202相对于通孔222的中心轴轴向地移动，以便于骨折在固定元件202的中心轴217的方向上的动态化，同时增强了固定元件202与髓内钉207之间的角稳定性。与骨固定元件102类似，允许锚定元件208以及，由此，股骨头骨碎片(其中植入锚定元件208)围绕球形头元件203旋转以补偿不充分的骨折复位。
图8和图9示出了用于将锚定元件108插入股骨头骨碎片中的中空插入工具130。然而，本领域中的技术人员将会理解的是，中空插入工具130可以被用于插入这里描述的锚定元件中的任一个。中空插入工具130包括在其远端133的突出部132，以使沿直径延伸的凹槽131与在锚定元件108的近端134处的基本上长方形横截面接合，从而可以使用中空管130来将驱动(例如，旋转)力施加到锚定元件108。如图8和图9所示，凹槽131定位在骨锚定元件108的壁中。在使用中，在插入包括轴105和锚定元件108的固定元件102后，插入工具130便在轴105上方滑动以使锚定元件108旋转。即，突出部132与凹槽131接合，并且使插入工具130旋转以将锚定元件108拧入骨的骨碎片中。由于固定元件102包括延伸通过骨锚定元件108和纵轴105的插管121，因此当利用中空插入工具130使骨锚定元件108前进到骨中时，骨锚定元件108可以沿着例如克氏针(Kirschner-wire)的引导元件滑动。如本领域中的普通技术人员将会理解的，插入工具130可以是允许其旋转的任何适当尺寸，例如，沿着纵轴105延伸的插入工具130的轴的尺寸可以设计为，使得其沿着骨植入件外侧延伸并且可以由操作者或外科医生直接地操纵。
如图10中所示，根据本发明的另一个实施方式的固定元件302基本上与骨植入件100的锚定元件102类似，但是与固定元件102的区别仅在于，头元件303与骨锚定元件308中的腔体309各自都相应地具有扁平表面部分311、312，该扁平表面部分相互对应以使头元件303和腔体309仅部分地是球形。扁平表面部分311、312相应地通过圆形边缘313、314而被限定在与固定元件302的中心轴317正交的横截面中，每个圆形边缘313、314均定位在两个扁平表面部分311、312之间。经由腔体309的圆形边缘314形成的中心与由圆形边缘313形成的头元件303的中心315一致。当球形头元件303插入骨锚定元件308中的球形腔体309时，骨锚定元件308在包含中心轴317的多个平面中可旋转，其中每个平面都由一对接合的圆形边缘313、314限定。因此，头元件303和腔体309各自都具有与固定元件302的中心轴317正交的六边形横截面区域。
如图11和图12中所示，根据另选实施方式的锚定元件408基本上与骨植入件100的锚定元件108类似，并且包括用于容纳骨固定元件402的头元件403的腔体409。然而，除了外螺纹以外，锚定元件408包括从其上向远侧延伸的叶片，以当将叶片植入其中时，叶片与股骨头骨骨碎片接合。
如图13和图14中所示，根据另一个实施方式的锚定元件508基本上与锚定元件408类似。然而，锚定元件508包括交叉叶片534。交叉叶片534相应地包括第一叶片部分535和第二叶片部分536，当将第一叶片部分535和第二叶片部分536植入锚定元件中时，它们基本上相互垂直地布置。
如图15和图16中所示，根据另一个实施方式的锚定元件608基本上与锚定元件408类似。然而，锚定元件608包括从其上向远侧延伸的螺旋叶片635，以当将螺旋叶片635植入锚定元件时，螺旋叶片635与股骨头骨骨碎片接合。
图17示出了根据另一个示例性实施方式的基本上与骨植入件100的固定元件102类似的固定元件702。然而，固定元件702包括锚定元件708，锚定元件708包括从其近端734延伸到球形腔体709的开口718。开口718的直径朝向球形腔体709减小，致使开口718在近端734处最大，以允许在轴705与锚定元件708之间的较大的角度范围。球形腔体709朝向近端734逐渐缩小以使球形头元件703可以咬合到和/或保留在其中。
图18示出了根据另一个实施方式的基本上与固定元件102类似的固定元件802，但是它们的区别仅在于：在骨锚定元件808中的球形腔体809朝向并且更靠近骨锚定元件808的近端834布置。腔体809跨越仅稍微超过180度的角度延伸，以使球形头元件803保持在其中，同时在锚定元件808的近端834不干扰轴805的情况下，还允许骨锚定元件808相对于中心轴817在适当的角度范围内旋转。
图19示出了根据另一个实施方式的基本上与上述固定元件102类似的固定元件902。然而，固定元件902不包括球形头元件和相应的球形腔体。更确切地，固定元件902包括经由万向接头936结合到纵轴905的第一端部947的锚定元件908。
图20-图22示出了根据另一个实施方式的基本上与固定元件902类似的固定元件1002。然而，骨锚定元件1008经由顺从性构件1026而非万向接头结合到轴1005的第一端部1047。如图20中所示，顺从性构件1026可以包括弹性体，或者如图21中所示，顺从性构件1026构造为波纹管1027，或者如图22中所示，顺从性构件1026构造为优选地是螺旋弹簧1028的弹簧。
如图23和图24中所示，根据本发明的另一个实施方式的骨植入件1100可以被用于治疗下开放性肱骨头骨折。骨植入件1100包括固定元件1102和套筒1137。
固定元件1102包括轴1105、球形头元件1103和锚定元件1108。轴1105沿着中心轴1117从第一远端1147纵向延伸到第二近端1148。第一端部1147包括具有扩大直径的头部1138。球形头元件1103可以可滑动地布置在轴1105的远侧部分1144上、在轴1105的远侧头部1138的近侧，以使轴1105延伸通过球形球元件1103的中心1115。轴1105的直径d可以是球形头元件1103的直径D的约50％。轴1105的近侧部分1145包括横穿其而延伸的孔1146a，孔1146a构造为容纳穿过其中的骨螺钉1124的轴部分。
锚定元件1108包括从其近端1134向远侧延伸的腔体1139。腔体1139包括开口1118，开口1118朝向锚定元件1108的远端逐渐缩小并且通向具有直径D的局部球形部分1140，以便以多轴旋转方式接纳球形头元件1103。开口1118的直径朝向球形部分1140减小，因此开口在近端1134处最大，以允许固定元件1102的纵轴1105与锚定元件1108之间的较大的角度范围。球形部分1140包括弯曲表面，该弯曲表面在其近端与远端具有比其中间部分的直径小的直径，以使球形头元件1103保持在锚定元件1108的球形部分1140中。腔体1139还包括从球形部分1140朝向腔体1139的远端1142向远侧延伸的圆柱形部分1141，以便容纳轴1105的头部1138。锚定元件1108在延长状态与缩短状态之间可滑动，在延长状态中，轴1105的头部1138邻接抵靠球形头元件1103，在缩短状态中，轴1105的头部1138邻接抵靠腔体1139的远端1142。锚定元件1108可以具有构造为拧入股骨头骨碎片中的外螺纹1120。此外，固定元件1102可以包括延伸通过基本上与中心轴1117共轴的轴1105和锚定元件1108的插管1121。
另选地，如在上面的实施方式中类似地描述的，骨锚定元件1108能够经由万向接头可滑动地并且可铰接地结合到纵轴1105，或者骨锚定元件1108能够经由诸如例如金属或塑料波纹管、金属或塑料弹簧或弹性元件的顺从性构件可滑动地并且柔性地联接到纵轴1105。
套筒1137沿着中心轴1117从近端1149纵向延伸到远端1150地，并且包括尺寸和形状设计为将轴1105的近侧部分1145接纳在其中的中心孔1143。套筒1137包括横向地通过其一部分延伸的孔1146b，使得当套筒1137在轴1105的近侧部分1145上方滑动时，孔1146b与轴1105中的孔1146a对直，以允许螺钉1124插入通过两个孔1146a、1146b，从而将骨植入件1100固定在骨中。
钻孔1110可以从肱骨的侧面钻入到近侧肱骨中以相对于肱骨的纵轴倾斜地延伸。钻孔1110具有基本上与锚定元件1108的外螺纹1120的内径相应的直径，以使当锚定元件1108被驱入其中时，外螺纹1120切入到肱骨头骨碎片的骨组织中，因此一旦骨锚定元件1108完全地前进到骨中时，肱骨头骨碎片便固定到锚定元件1108。
锚定元件1108前进到近侧肱骨中的钻孔1110中直到锚定元件1108定位在钻孔1110的远端，并且肱骨头骨碎片经由锚定元件1108定位在球形头元件1103上。因为近侧肱骨中的钻孔1110的直径大于轴1105的直径d，并且在锚定元件1108中的腔体1139具有在锚定元件1108的近端1134处更大的开口1118，球形部分40允许肱骨头骨碎片围绕球形头段1103的中心1115在预定角范围内多轴地旋转。
一旦固定元件1102已经进入到骨中，则套筒1137便在固定元件1102的轴1105的所述近侧部分1145上方向远侧滑动并且插入到在肱骨的轴骨碎片内延伸的孔1110的部分中。固定元件1102的轴1105在套筒1137的中心孔1143内被轴向地引导。纵轴1105的横向孔1146a与套筒1137的横向孔1146b对直以接纳骨螺钉1124，以将套筒1137和固定元件1102固定在骨中。球形头段1103和附接到其上锚定元件1108可滑动地布置在固定元件1102的轴1105上。如图24中所示，在固定元件1102的轴1105与锚定元件1108之间的可滑动布置允许锚定元件1108轴向地移动，由此允许骨折沿着固定元件1102的中心轴1117的方向的动态化。如图25a所示，当锚定元件1108处于其完全前进位置中时，锚定元件1108相对于固定元件1102的轴1105的最大轴向位移Z被邻接抵靠球形头元件1103的固定元件1102的头部1138限定，并且如图25b所示，当锚定元件1108处于其收回位置时，其与腔体1139的远端1142邻接。如图26中所示，锚定元件1108与固定元件1102的轴1105之间的角度，由在锚定元件1108的近端1134处的开口1118限定或者由在轴1105的第一端部1147处容纳头部1138的腔体1139的圆柱形部分1141限定。因此，如图26中所示，当锚定元件1108处于其完全展开位置时，锚定元件1108与固定元件1102的轴1105具有形成的最大角度Qmax。
图27-图30示出了与上述骨植入件1类似的骨植入件1200的另一个示例性实施方式，骨植入件1200包括可以插入通过骨板1206的开口进入到股骨头骨的骨碎片中的固定元件1202。然而，骨植入件1200与骨植入件1的区别仅在于骨板1206包括可枢转套筒1252而非固定到其上的套管。套筒1252延伸通过骨板1206中的孔1251并且可以经由两个径向延伸的连接元件1249固定到骨板1206，这允许套筒1252围绕那里枢转。孔1251具有比套筒1252的外径更大的直径，使得套筒1252可以在孔1251内枢转。在与轴1205的中心轴1217正交的横截面中，两个连接元件1249定位在套筒1252的直径相对侧并且可以与孔1251的内壁1254一体形成或者结合到孔1251的内壁1254。套筒1252的连接元件1249可以接纳在孔1251的内壁1254中的相应凹部内，使得套筒1252可枢转地结合到孔1251。另选地，连接元件1249可以与套筒1252一体地形成或者固定到套筒1252，使得连接元件1249可以塑性地变形以限定与轴1205的中心轴1217正交延伸的枢转轴1253。因此，连接元件1249形成接头1250，接头1250包括在套筒1252与骨板6的钻孔1251之间的两个共轴布置的并且塑性可变形的枢转销钉。另选地，接头1250可以构造为包括相对于彼此正交地布置的两对枢转销钉的万向接头。
在FRIGG的美国专利No.6,663,632中描述的包括嵌入铰链或万向接头的骨缝术植入件的多个实施方式。上述文献的全部内容通过引用包含在这里。
如图27中所示，固定元件1202插入通过钻入骨中的钻孔1210，使得球形头元件1203定位在股骨头骨的骨碎片内。如图29中所示，套筒1252安装在轴1205的近侧部分上，以使股骨头骨碎片可以围绕球形头元件1203枢转。如图30中所示，然后通过使套筒1252围绕由如通过图30中箭头B指示的连接元件1249限定的枢转轴1253枢转，骨植入件1200允许股骨头沿着方向A移动。套筒1252经由例如将较大力施加在塑性可变形连接元件1249上的相对较长的杆器件围绕枢转轴1253枢转。经由杆施加在连接元件1249上的力远高于在解剖学上发生在股骨头上的任何力，因此一旦发生连接元件1249的变形，则连接元件1249便保持稳定(例如，变形的)以便为骨植入件1200提供充分的稳定性。本领域中的技术人员将会理解的是，如图7中所示，在固定元件1202的轴1205与骨板1206之间经由套筒1252的上述活节连接可以类似地应用到包括髓内钉的骨植入件而非骨板。其中骨植入件1200包括髓内钉，套筒1252可以构造为可插入通过通孔的衬套并且经由与上述接头1250类似的连接可连接到其上。类似地，如图23和图24所示，上述活节连接还可以应用到骨植入件1100。
在图31-图34中示出了本发明的另一个示例性实施方式。骨植入件1300的实施方式基本上与图1、图2、图27、图28和图29中示出的实施方式类似。在此示例性实施方式中，骨植入件1300包括固定元件1302，该固定元件1302包括球形头元件1303，该球形头元件是可扩展的以使半径从第一半径增加到第二半径，用于所述固定元件锚定在骨的骨碎片中。球形头元件1303具有布置为将其划分为可扩展部分1303a、1303b的狭缝。可扩展部分1303a、1303b在近端1350a、1350b处连接到轴1305。可扩展部分1303a、1303b的相对远端1351a、1351b未连接到在近端1350a1350b处的连接点并且相对于在近端1350a、1350b处的连接点可扩展。如普通技术人员将会理解的，可扩展部分1303a、1303b可以具有横跨狭缝的均匀的分离，它们能够从近端到远端逐渐变小，或者它们可以具有任何其它适当的起点、减小的直径、构造。例如为了引导目的而允许通过固定元件1302容纳克氏针的在轴1305内的插管1321可以延伸到球形头元件1303中。为使可扩展部分1303a、1303b扩展，将具有逐渐缩小的接合端(未示出)的工具1360沿着插管向下推动并且进入与可扩展部分1303a、1303b的接合。球形头元件1303示出了两个可扩展部分1303a、1303b。然而，如本领域中的普通技术人员将会理解的是，球形头元件可以分成任何数量的可扩展部分，以允许头元件1303扩展。
在可扩展部分具有横跨狭缝的均匀分离的实施方式中，插管1321的直径大于该分离。具有比分离更大直径的工具1360插入到球形头元件1303中以使头元件1303扩展。通过推动在可扩展部分1303a、1303b之间中的工具1360实现了从减小的直径构造到增加的直径构造的扩展，从而由于工具1360的较大直径迫使它们分离。
在可扩展部分1303a、1303b朝向彼此逐渐缩小的实施方式中，插管1321可以根据要求的扩展量而具有相同的直径或增加的直径。如本普通技术人员将会理解的，由于作用在壁上的工具用以拉直或扩展锥形物而实现了扩展。
尽管已经详细地描述了本发明和其优点，但应该理解的是，在不偏离如通过所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，这里可以做出多种改变、替换和改动。此外，本申请的范围不旨在限于在说明书中描述的过程、机器、制造、物质组合、手段、方法和步骤的特定实施方式。如本技术领域中的普通技术人员将会从本发明的公开中容易理解的，可以根据本发明来使用执行与本文所述的相应实施方式大致相同的功能或者获得与本发明所述的相应实施方式大致相同结果的当前存在或后期发展的过程、机器、制造、物质组合、手段、方法或步骤。本技术领域中的技术人员将会理解的是，在不偏离所附权利要求的广义范围的情况下可以对本发明作出多种修改与改动。这些修改与改动中的一些已经在上面进行了讨论了，并且其它修改于改动对于本领域中的技术人员来说是显而易见的。

Claims (28)

1.一种用于治疗骨骺骨折的固定装置，其包括：
轴，其沿着中心轴从第一端部纵向延伸到第二端部，并且具有最大半径r，所述第二端部构造为可滑动地与骨植入件开口接合；以及
球形头元件，其枢转地附接到所述轴的所述第一端部并且具有半径R>r，所述球形头元件构造为插入到骨的骨碎片部分中，使得所述骨碎片部分相对于所述轴的所述中心轴围绕所述球形头元件旋转。
2.根据权利要求1所述的装置，其中比率r/R在0.65至0.9的范围内。
3.根据权利要求1所述的装置，还包括套筒，所述套筒从近端纵向地延伸到远端并且包括用于可滑动地容纳所述轴的腔体，所述套筒的所述近端包括将所述套筒可枢转地结合到所述骨植入件开口的接头。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述接头由塑性可变形连接元件与万向接头中的一个形成。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述球形头元件是可扩展的。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述球形头元件包括第一部分和第二部分，所述第一部分和所述第二部分相对于彼此可扩展。
7.一种用于治疗骨骺骨折的固定装置，其包括：
轴，其沿着中心轴从第一端部纵向延伸到第二端部；以及
骨锚定元件，其可移动地结合到所述轴的所述第一端部并且具有比所述轴的直径大的直径，当插入骨中时所述骨锚定元件相对于所述轴的所述中心轴可旋转并且包括用于接合骨的骨碎片部分的结构。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述骨锚定元件经由万向接头与顺从性构件中之一结合到所述轴的所述第一端部。
9.根据权利要求7所述的装置，还包括套筒，所述套筒从近端纵向延伸到远端并且包括用于可滑动地容纳所述轴的腔体，所述近端包括将所述套筒可枢转地结合到骨植入件开口的接头。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述接头包括塑性可变形连接元件与万向接头中之一。
11.根据权利要求7所述的装置，其中所述锚定元件经由球窝式接头连接到所述轴的所述第一端部，所述锚定元件包括具有半径R的球形腔体以便以可旋转的方式将球形头元件容纳在所述轴的所述第一端部处。
12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述球形头元件和所述球形腔体包括相应的平面表面，使得所述球形头元件与所述球形腔体中的每个都具有与所述装置的纵轴正交的多边形横截面区域。
13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述多边形横截面区域是六边形的。
14.根据权利要求7所述的装置，其中，所述骨锚定元件相对于所述轴的所述中心轴纵向可移动。
15.根据权利要求7所述的装置，其中，所述骨锚定元件与所述轴的所述中心轴不同轴。
16.根据权利要求7所述的装置，其中，所述骨锚定元件包括围绕其外表面延伸以便当插入其中时与所述骨接合的螺纹。
17.根据权利要求7所述的装置，其中，所述骨锚定元件包括从其上向远侧地延伸的交叉叶片与螺旋叶片中的一个，以当插入其中时与所述骨接合。
18.根据权利要求7所述的装置，其中，所述骨锚定元件是可扩展的。
19.根据权利要求18所述的装置，其中，所述骨锚定元件包括第一部分和第二部分，所述第一部分和所述第二部分相对于彼此可扩展。
20.一种用于治疗骨骺骨骨折的系统，其包括：
细长骨植入件，其沿着纵轴延伸并且包括延伸通过其中的开口；以及
骨固定装置，其包括：
轴，其沿着中心轴从远端延伸到近端，所述近端构造为与所述骨植入件的所述开口可滑动地接合；以及
骨锚定元件，其可移动地结合到所述轴的所述远端并且具有比所述轴的直径大的直径。
21.一种用于治疗骨骺骨骨折的系统，其包括：
细长骨植入件，其沿着纵轴延伸并且包括延伸通过其中的开口；以及
骨固定装置，其包括：
轴，其沿着中心轴从远端延伸到近端，并且具有最大半径r，所述近端构造为与所述骨植入件的所述开口可滑动地接合；以及
球形头元件，其附接到所述轴的第一端部并且具有半径R>r，所述球形头元件构造为插入到骨的骨碎片部分中，使得所述骨碎片部分相对于所述轴的所述中心轴围绕所述球形头元件旋转。
22.根据权利要求21所述的系统，其中，所述骨植入件是骨板与髓内钉中之一，所述开口横向地延伸通过其中。
23.根据权利要求21所述的系统，其中，所述骨植入件是套筒并且所述开口沿着所述纵轴延伸以将所述轴的近侧部分可滑动地容纳在其中。
24.根据权利要求21所述的系统，其中，所述骨植入件包括尺寸和形状设计为将锁定螺钉容纳在其中的锁定孔。
25.根据权利要求21所述的系统，还包括套筒，所述套筒包括延伸通过其中以可滑动地容纳所述轴的近侧部分的腔体，所述套筒的近端可枢转地结合到所述骨植入件开口。
26.根据权利要求25所述的系统，其中，所述套筒经由塑性可变形连接元件与万向接头中之一结合到所述骨植入件开口。
27.根据权利要求21所述的系统，其中，所述球形头元件是可扩展的。
28.根据权利要求27所述的系统，其中，所述球形头元件包括第一部分和第二部分，其中所述第一部分和所述第二部分相对于彼此可扩展。
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