CN103533903A - 用于在髓内钉中定位远侧螺孔的器械 - Google Patents

Abstract

一种远侧瞄准装置，该装置用于在设置于骨骼的髓管内的髓内钉中定位至少一个远侧螺孔，该装置包括能够定位在钉子的腔内的细长的且可重新配置的探针。

Description

用于在髓内钉中定位远侧螺孔的器械

相关文件的交叉引用

本申请要求于2011年3月25日提交的美国临时专利申请No.61/467,614的根据美国法典第35条第119（e）款的权益，该美国临时专利申请的全部内容以参引的方式被结合到本文中。

技术领域

本发明涉及在不利用X射线的情况下在髓内钉中定位远侧螺孔。特别地，本发明用于通过确定远侧螺孔的前-后的和/或内-外的位移并利用该信息调准外部瞄准夹具（targeting jig）来定位远侧螺孔。

背景技术

长骨的骨折通常利用髓内（IM）钉进行治疗。IM钉为管状的金属植入物，其被以一定的方式弯曲以符合诸如股骨之类的正被处理的长骨的解剖结构。IM钉被插入到骨骼的髓管中并且利用联锁螺钉通过位于钉子的近侧部分和远侧部分中的孔而被锁定至近侧骨碎片和远侧骨碎片。尽管由于钉子是位于骨骼内侧的并且螺孔是不可视的，因此将IM钉的两个部分锁定就位会是困难的，但是由于近侧部分比远侧部分更靠近钉子进入到骨骼中的进入点，因此将IM钉锁定至骨骼的近侧部分借助于附接至钉子的近侧端部的瞄准夹具而会是略为容易执行的。另一方面，因为钉子与钉子进入到骨骼中的进入点相距得更远，并且当钉子随着它被插入到骨骼中而变形时，附接至钉子的近侧端部的瞄准夹具会变得是与远侧孔失准的，因此远侧锁定是更为困难的。

定位远侧螺孔的一种常见方法是通过利用荧光检查器或C型臂图像增强器而使螺孔可视化并且利用手持式钻机从骨骼的外侧瞄准该螺孔。然而，源自C型臂的重复使用的X射线照射对于在他们的整个职业生涯期间积累了相当大数量的散射的X射线辐射的外科医生构成了威胁。另外，C型臂是很昂贵的而且并不是在所有医院中都可普遍地使用的。

已经提出和形成了若干瞄准夹具以在不利用X射线的情况下定位远侧螺孔。然而，这些装置中的许多装置由于在钉子变形时可能引起的失准而并不始终如一地工作。由此，对于用于在不利用X射线的情况下在IM钉中定位远侧螺孔的改进的装置和方法存在一种需要。

发明内容

本发明的装置和工具提供了远侧螺孔在髓内钉中的准确定位。在本发明的第一构型中，提供了一种远侧瞄准装置，其用于在设置于骨骼的髓管内的髓内钉中定位至少一个远侧螺孔，该装置包括能够设置在钉子的腔内的细长的且可重新配置的探针。该可重新配置的探针可包括多个沿探针轴线纵向地延伸的部段，其中，这多个部段中的每个部段都通过铰链柔性地连接至至少一个相邻的部段。特定探针的多个部段可以是刚性的、柔性的、或者可包括刚性部段与柔性部段的组合，并且铰链可包括枢转铰链或柔性铰链。多个部段可包括具有带有相关联的延伸构件的端部的一个或更多个部段，其中，相关联的延伸构件在至少一个尺寸上比部段端部大，但是比该相关联的延伸构件将被设置于其中的髓内钉的内腔小。

远侧瞄准装置可还包括可调节的外部夹具，该可调节的外部夹具能够在前-后方向和内-外方向中的至少一者上进行调节，以对应于至少一个远侧螺孔响应于从探针的至少一个数据收集构件接收到的信息的定位。

附图说明

将参照附图对本发明进行进一步地说明，其中，遍及若干视图，相同的结构用相同的附图标记指示，并且其中：

图1为现有技术髓内钉的立体图；

图2为本发明的测量探针的立体图；

图3为图2中所示的这类测量探针的柔性铰链中的一个柔性铰链的放大立体图；

图4a为测量探针的柔性铰链的详细立体图，其中，该铰链附接有应变计；

图4b为测量探针的柔性铰链的详细立体图，其中，该铰链附接有两个应变计；

图5为本发明的包括测量探针和外部夹具的实施方式的立体图；

图6为本发明的与髓内钉一起使用的实施方式的立体图；

图7为本发明的测量探针的另一实施方式的立体图；

图8为图7的测量探针的铰链的放大立体图；

图9为本发明的测量探针的另一实施方式的立体图；

图10为根据本发明的外部夹具的另一实施方式的立体图；以及

图11为图9的测量探针和图10的外部夹具与髓内钉一起使用的立体图。

具体实施方式

当前用于定位髓内（IM）钉用远侧螺孔的外部瞄准夹具由于钉子在钉子被插入到骨骼中时的弯曲变形而通常是不适当的。对于大多数插钉术应用，钉子的影响外部夹具的精度的最为显著的变形是在前-后方向上发生的弯曲。如果能够确定螺孔在前-后方向上的位移，则可利用外部夹具准确地瞄准螺孔。本发明的装置和方法用于通过利用放置到IM钉的腔中的探针来测量远侧螺孔在前-后方向上的位移。随后，通过利用探针测量而使可调节的外部夹具与远侧螺孔对准。

现在参照附图，其中，遍及若干附图，部件用相同的附图标记进行标注，并且首先参照图1，示出了作为髓内钉的一个实施方式的示例性的现有技术IM钉1，该示例性的现有技术IM钉1具有穿过其整个长度的腔2及远侧螺孔3a和3b。然而，所理解的是，具有不同构型的其它髓内钉也可相对于本发明的定位装置而使用。

图2和图3示出了本发明的测量探针4，该测量探针4包括探针基部9、探针部段6a和6b、及位于探针基部9与探针部段6a之间的柔性铰链5和位于部段6a与部段6b之间的柔性铰链5。尽管本文示出了且讨论了两个铰链，但是所理解的是，特定的测量探针可包括不止或少于两个铰链。柔性铰链5具有相对薄的横截面，该横截面例如可以是矩形的，并且该横截面允许在一个平面中的弯曲，如图3、图4a和图4b中所示。

在操作中，测量探针4从近侧端部插入到诸如钉1之类的IM钉的腔2中，使得柔性铰链5的弯曲平面对应于钉子的弯曲平面（例如，平行于股骨钉的矢状平面）。当插入测量探针4时，柔性铰链5可弯曲以使得测量探针4能够符合腔2的弯曲或曲线形状。与柔性铰链5相比，探针基部9及探针部段6a和6b是相对刚硬的。由于柔性铰链5的与探针结构的相邻区域相比的相对柔性，因此，当将测量探针4插入到腔2中时，测量探针4的任何变形都将被隔离开并且被主要地或排他性地集中于柔性铰链5的区域。探针基部9的基部端部7a和探针部段6a的部段端部7b和7c及探针部段6b的部段端部7d和7e被示出为具有下述直径的球形端部部分：该直径与腔2的直径紧密地配合并且比探针基部9的中间部分和探针部段6a和6b的中间部分的直径大。由于接触点被限制于位于基部端部7a和部段端部7b、7c、7d和7e处的预定位置，因此该构型将使得探针4能够以相对一致的方式变形。探针基部9的中间部分和探针部段6a和6b的中间部分也可被设计成具有弯曲或曲线形状，以便更好地接近腔2的轮廓并避免在除球形端部处之外的位置与腔2相接触。

所要注意的是，遍及整个描述，与“球形端部部分”或“球形构件”有关的术语“球形”的使用并非意在仅包括定形为实际球体的端部部分。更确切地说，此处与本发明的端部部分有关的术语“球形”的使用可改为具有诸如椭圆形、立方形、三角形等之类的不同的形状。然而，为了提供此处关于这些构件与髓内钉的腔的内侧之间的接触所描述的优点，位于探针部段的端部处的“球形”构件的尺寸中的至少一个尺寸应当比对应的探针部段的外表面的至少一个尺寸大。由此，作为选择，这些球形构件在此被称之为“延伸构件”。

图4a和图4b更为详细地示出了柔性铰链5的示例性实施方式。在图4a的实施方式中，应变计8被示出为附接至柔性铰链5的一个侧部表面。可选择地，两个应变计可分别附接在柔性铰链5的每一侧上，如图4b中所示。当测量探针4在被插入到腔2中的同时围绕铰链5中的一个或更多个铰链变形时，每个柔性铰链5处的弯曲变形量由应变计8进行测量。只要柔性铰链5上的弯曲应力被保持在弹性范围内，该弯曲变形就将与探针4的每个部段相对于相邻部段的角位移、例如与探针部段6a相对于探针基部9的角位移具有线性关系。将角位移乘以部段的长度允许计算每个部段端部相对于相邻部段的轴线的位移、例如计算部段端部7c相对于轴线9’的位移，其中，轴线9’在图3中示出。由于部段端部7b与部段端部7a彼此间的紧密靠近，因此，部段端部7b相对于部段端部7a的位移可以被忽略不计，或者可将特定的校正因子计算在内。同样，部段端部7e相对于轴线6a’（参见图2和图3）的位移可通过部段6a与部段6b之间的角位移计算出。将这些位移加在一起将允许计算部段端部7e相对于测量探针4的基部9的总位移。在操作中，部段端部7e可被设置在远侧孔3a或3b中的任一者附近，使得部段端部7e的位置将紧密地对应于远侧孔相对于探针基部9的定位。

图5示出了附接至外部夹具10的基部9。外部夹具10具有可刚性地附接至钉子1的近侧端部的钉子附接部分11、枢转接头12、及具有引导孔14a和14b的延伸臂13。延伸臂13以这种方式被校准，使得引导孔14a和14b与钉子1的近侧端部相距的在沿钉子的轴线进行测量时的距离分别对应于远侧孔3a和3b与钉子1的近侧端部相距的在沿钉子的轴线进行测量时的距离。利用部段端部7e的已知位置，如可通过上面所讨论的应变计读数所计算出的那样，用户能够在前-后方向上设置延伸臂12，使得引导孔14a和14b将分别与髓内钉1的远侧孔3a和3b对准，如图6中所示。

应变计8中的任一个或所有均可被连接至适当的电子电路和装置，以测量柔性铰链5处的应变。通过校准或通过利用所属领域技术人员已知的适当的等式和转换因子，应变值又可被转换成位移数据。尽管在附图中并未示出，但是可例如通过沿部段6a和6b的长度和/或沿基部9的长度挖出或切割出的沟槽来制造用于布线至应变计的空间。

图7示出了本发明的测量探针15的另一实施方式。在该实施方式中，替代使刚性部段通过关于上述实施方式所讨论的柔性铰链相连，图7提供了包括刚性基部构件16、柔性铰链17、和柔性部段18的探针15。基部构件16包括大致呈圆筒形的部分16a及两个球形部分16b和16c，这两个球形部分16b和16c的直径紧密地配合髓内钉1的腔2的直径，探针15将设置在该髓内钉1的腔2中。球形部分16b和16c的直径也可以比圆筒形部分16a的直径大。柔性铰链17附接至基部16并且也可附接至柔性部段18，如图8中所示。柔性铰链17具有薄的矩形横截面并且也可配备有一个或更多个应变计，例如应变计19。柔性部段18包括柔性部分18a和位于该柔性部段18的远侧端部处的球形部分18b，其中，该球形部分18b的直径可紧密地配合钉子1的腔2的直径并且比柔性部分18a的直径大。柔性部分18a构造成是比刚性基部构件16柔性得多的，使得当经受同样的弯矩时，刚性基部构件16的变形将明显小于柔性部分18a的变形。

当将探针15插入到髓内钉1中时，探针15的包括柔性铰链17和柔性部段18的部分的作用就像悬臂梁一样，并且当刚性基部16保持成基本上为笔直的时，探针15的该部分弯曲成接近钉子1的远侧部分的轮廓，从而接近钉子附接部分11和钉子1的近侧部分的笔直的轮廓。由此，探针15与钉子附接部分11的内壁和腔2的内壁之间的接触被主要地或排他性地限制于球形部分16b、16c、和18b。来自应变计19的测量值将与球形部分18b相对于基部16的位移成正比，并且可用于定位髓内钉1的远侧孔3a和3b。柔性部分18a也可被设计成在它弯曲时例如通过沿该柔性部分18a的长度具有渐缩的横截面而非恒定的圆柱形截面或通过以某种方式使该柔性部分18预弯曲而相对紧密地接近钉子轮廓。

图9示出了本发明的测量探针的另一示例性实施方式。如在该图中所示，探针组件20包括两个探针21和24，这两个探针21和24可具有彼此大致相似的结构并且经由连接器构件28彼此刚性地连接。与探针21的基部22的两个球形部分22a和22b相比，除了探针24的基部25仅具有一个球形部分25a之外，探针21和24通常可如上关于探针15的结构所描述的那样进行构建。这意在避免多余的支承并且提供了基部22和基部25的相对于在图10中所示的示例性的外部夹具29的稳定的且可重复的方位。

由于探针21和24在结构上是基本相似的，并且当探针组件20处于使用中时对于探针的接触被主要地或排他性地限制于球形部分22a、22b、23a、25a、和26a，因此，如果用于探针21和24的应变计读数是相同的，则球形部分23a和26a在前-后方向上相对于基部22和基部25的位置将是相同的。校准因子可用于调节探针21与24之间的任何变化。

图10示出了外部夹具29，并且图11示出了附接至外部夹具29的钉子1，其中，探针组件20被插入到钉子1和外部夹具29中。外部夹具29配备有引导壁30和31以模拟钉子附接部分32的内壁和钉子1的腔2，并且提供与球形部分25a和26a的接触点。在操作中，探针21被插入到钉子1中，使得当将探针24插入穿过引导壁30和31时，球形部分23a位于待瞄准的远侧孔处或接近该待瞄准的远侧孔。随后，当在过程中弯曲探针24的柔性部段26和柔性铰链27时，在前-后方向上调整延伸臂33，直到探针21和24中的应变计读数是相同的为止。此时，球形部分23a和26a分别相对于基部22和基部25的位置也将是相同的。由此，引导孔34a（和/或引导孔34b）将与正被瞄准的对应的钉子远侧孔对准。

根据于此所述的本发明，可变形探针中的任何探针均可被设计成提供与髓内钉的内腔和/或钉子保持器械的接触，并且可被限制于一定数量的预定点。这样做的目的是确保测量的可重复性和精确性。如果并不准确地获知接触点，则从应变计接收到的读数将是不可重复的。换言之，如果接触点不同，则用于探针的远侧端部的同一位置的读数可能是不同的。

如果需要，例如出于对髓内钉的更为明显的或更为微弱的弯曲进行调节的目的，也可通过利用比图中所示的柔性铰链更多或更少的柔性铰链（和对应数量的部段）、刚性部段、和柔性部段而对上述理念进行修改。该铰链也可被设计成允许在不止一个平面中弯曲，以在不止单个平面中调节弯曲变形。

现在已经参照本发明的若干实施方式对本发明进行了描述。因此，于此确定的任何专利或专利申请的整个公开内容均以参引的方式被结合到本文中。仅为了清楚地理解本发明，已经给出了前述详细描述和示例。从中应当理解到不存在不必要的限制。对于所属领域技术人员来说，将会是明显的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可对所述实施方式做出许多改变。由此，本发明的范围不应被局限于此处所述的结构，而是由权利要求的语言所述的结构和这些结构的等效结构所限定。

Claims (18)

1.一种远侧瞄准装置，所述远侧瞄准装置用于在设置于骨骼的髓管内的髓内钉中定位至少一个远侧螺孔，所述装置包括能够设置在所述钉子的腔内的细长的且可重新配置的探针。

2.根据权利要求1所述的远侧瞄准装置，其中，所述可重新配置的探针包括沿探针轴线纵向地延伸的多个部段，其中，所述多个部段中的每个都能够通过铰链柔性地连接至至少一个相邻的部段。

3.根据权利要求2所述的远侧瞄准装置，其中，所述多个部段中的每个都是刚性的。

4.根据权利要求2所述的远侧瞄准装置，其中，所述多个部段中的至少一个是柔性的。

5.根据权利要求2所述的远侧瞄准装置，其中，所述铰链中的至少一个包括枢转铰链。

6.根据权利要求2所述的远侧瞄准装置，其中，所述铰链中的至少一个包括柔性铰链。

7.根据权利要求2所述的远侧瞄准装置，其中，所述可变形的探针包括对至少一个部段的变形或至少两个部段相对于彼此的位移中的至少一者进行测量的装置。

8.根据权利要求7所述的远侧瞄准装置，其中，所述测量装置包括至少一个应变计。

9.根据权利要求2所述的远侧瞄准装置，其中，所述铰链中的至少一个包括应变计。

10.根据权利要求1所述的远侧瞄准装置，还包括可调节的外部夹具，所述可调节的外部夹具能够在前-后方向和内-外方向中的至少一者上进行调节，以对应于所述至少一个远侧螺孔的响应于从所述探针的至少一个数据收集构件接收到的信息的定位。

11.根据权利要求10所述的远侧瞄准装置，其中，所述夹具的位置与从所述至少一个数据收集构件接收到的信息的关系通过利用定位在所述夹具上的机械位移标尺和电子位移标尺中的至少一者来获得。

12.根据权利要求10所述的远侧瞄准装置，其中，所述夹具的位置与从所述至少一个数据收集构件接收到的信息的关系通过利用基本上与所述内部探针相同的外部探针来获得，其中，所述外部探针联接至所述外部夹具，使得第一夹具位置由所述内部探针与所述外部探针之间的读数的同时发生来表示。

13.根据权利要求2所述的远侧瞄准装置，其中，所述多个部段包括第一部段，所述第一部段包括第一端部和位于所述第一端部处的第一延伸构件，其中，所述第一延伸构件在至少一个方向上延伸超出所述第一部段的所述第一端部的外表面。

14.根据权利要求13所述的远侧瞄准装置，其中，所述第一延伸构件包括球形构件。

15.根据权利要求13所述的远侧瞄准装置，其中，所述第一部段的所述第一端部包括外径并且所述第一延伸构件包括球体，所述球体的外径比所述第一部段的所述第一端部的所述外径大。

16.根据权利要求13所述的远侧瞄准装置，其中，所述第一部段还包括位于所述第一部段的第二端部处的第二延伸构件，其中，所述第二延伸构件在至少一个方向上延伸超出所述第一部段的所述第二端部的外表面。

17.一种远侧瞄准系统，包括：

髓内钉，所述髓内钉包括：细长构件；内腔，所述内腔延伸通过所述细长构件的长度的至少一部分；以及至少一个远侧螺孔，所述至少一个远侧螺孔通过所述细长构件延伸至所述内腔；以及

可重新配置的探针，所述可重新配置的探针能够设置在所述髓内钉的所述腔内，其中，所述探针包括多个沿探针轴线纵向地延伸的部段，其中，所述多个部段中的每个都柔性地连接至至少一个相邻的部段，

其中，所述多个部段中的至少一个包括第一端部、第二端部、及至少一个接触构件，其中，所述接触构件包括构造成用于与所述钉子的所述内腔接触的外表面。

18.根据权利要求17所述的远侧瞄准系统，还包括被构造成用于与所述钉子的所述内腔接触的预定数量的接触构件。

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