CN104244853A - 孔边缘上的凸耳切口 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种骨固定装置，该骨固定装置包括伸长主体，该伸长主体具有穿过其中延伸的第一通道，并且被配置用于插入骨中；第一开口，该第一开口形成于主体的第一侧壁上，第一侧壁当以目标取向植入所述骨内时面向外侧方向；和第二开口，该第二开口与第一开口相背对形成于主体的第二侧壁上。第二通道穿过主体从第一开口延伸到第二开口，并且尺寸被设定成允许植入物穿过其中插入。第一凸耳定位在第一开口的周边周围的某个位置处，在该位置处如果没有形成此类第一凸耳，则应力集中将处于最大，第一凸耳尺寸被设定成分散由于由穿过第二通道延伸的植入物施加于其上的力所致的周边周围的应力集中。

Description

孔边缘上的凸耳切口

优先权声明

本专利申请要求2012年4月16日提交的名称为“Bump Cut on Hole Edge”的美国临时申请No. 61/624,678的优先权，所述申请的全部公开内容以引用方式并入本文。

技术领域

本专利申请整体涉及用于骨固定的装置和方法，并且更具体地，涉及骨固定元件，所述骨固定元件被配置用于插入骨折或以其他方式损伤的骨中并随后锁定于其上以便以期望的构型支撑骨。

背景技术

用于骨固定的系统和方法有时需要将骨固定装置插入骨中以便例如以期望的对齐方式稳定骨的断片和/或以便增加骨的强度。此类髓内钉的某些部分更易受到来自钉所经受的周期荷载的应力影响。例如，髓内钉通常包括横向镗孔，植入物可穿过其中进入转子。患者每迈一步，这些植入物都会对与镗孔相邻的钉部分施加周期荷载。

发明内容

本发明涉及一种骨固定装置，所述骨固定装置包括伸长主体，所述伸长主体具有穿过其中从近端延伸到远端的第一通道，所述伸长主体被配置用于且尺寸被设定用于插入骨中；第一开口，所述第一开口形成于所述主体的第一侧壁上，所述第一侧壁被配置成当以目标取向植入骨内时面向外侧方向；和第二开口，所述第二开口所述第一开口相背对形成于所述主体的第二侧壁上。第二通道穿过主体从第一开口延伸到第二开口，所述第二通道尺寸被设定成允许植入物穿过其中插入。第一凸耳定位在第一开口的周边周围的某个位置处，在该位置处如果没有形成此类第一凸耳，则应力集中将处于最大，所述第一凸耳尺寸被设定成分散由于由穿过第二通道延伸的植入物施加于其上的力所致的周边周围的应力集中。

附图说明

下文将以举例的方式并结合附图来描述本发明的若干实施例，其中：

图1示出根据本发明示例性实施例的骨固定装置的第一透视图；

图2示出图1的骨固定装置的第一局部剖面图；

图3示出图1的骨固定装置的第二透视图；

图4示出图1的骨固定装置的第三透视图；

图5示出图1的骨固定装置的第二局部剖面图；

图6示出根据本发明另选实施例的骨固定装置的透视图；

图7示出图6的骨固定装置的局部剖面图；

图8示出根据本发明另一个实施例的骨固定装置的第一透视图；以及

图9示出图8的骨固定装置的第二透视图。

具体实施方式

本发明涉及用于骨固定的系统和方法，其包括被配置用于插入骨中（例如，插入髓腔中）的骨固定装置。具体地，根据本发明的骨固定装置形成为髓内钉，所述髓内钉具有延伸穿过其中的横向镗孔以允许根据示例性固定工序将转子植入物穿过其中插入。钉包括特征结构，所述特征结构被配置成减少在其中的具体位置处的应力集中。在操作构型中，根据本发明的钉植入在骨（例如，股骨）的髓管内，其中其第一壁面向主体中的外侧方向，而其第二壁面向内侧。横向孔穿过钉从第一侧壁延伸到第二侧壁，如随后将更详细描述。髓内钉还包括当根据需要插入钉时面向前面方向的前表面和面向后面方向的后表面。第一侧壁的一部分可包括减小钉的一部分的外轮廓的切口（例如，小平面等），钉的该部分位于髓管的减小间隙部分中，或者在植入过程中或在植入物的使用期内钉的该部分会经受高水平的应力。横向孔以某个位置和角度从第一侧壁上的外侧开口延伸到第二内侧壁上的内侧开口，所述位置和角度被选择成对准植入物，所述植入物沿着股骨颈的轴线穿过其中插入到已植入钉的股骨头中。如下文将更详细描述的，将一个或多个应力减少特征结构应用于横向孔的外侧开口以分散本来会在围绕外侧开口的位置处产生的应力集中，从而增强装置承受其将经受的周期荷载的能力。当铣削围绕外侧开口的第一区域和第二区域时，第一应力减少特征结构形成为保持在适当位置的装置的材料的一部分。具体地，如随后将更详细描述的，通过第一铣削部分和第二铣削部分在近侧面和远侧面上限定第一应力减少特征结构。第一铣削部分和第二铣削部分中的每个的位点被选择成对应于沿着钉主体的某个位置，在该位置处，如果不提供此类铣削部分，外侧开口周边周围将产生应力集中。因此，由第一铣削部分和第二铣削部分限定的第一应力减少特征结构用作钉主体的弹性部分，其能够在过度荷载下应变而非断裂，如随后也将更详细描述。

如随后将更详细描述的，第一铣削部分和第二铣削部分各自具有曲率半径，所述曲率半径被选择成符合在植入骨内时目标构型的外侧开口所经受的应力的量。在另一个实施例中，第二应力减少特征结构可沿着第一应力减少特征结构的沿直径相对的壁形成。根据本发明的示例性装置可用于身体中的任何骨内。此外，在不脱离本发明范围的前提下，本文所公开的示例性切口和横向孔属性也可适用于任何内部或外部骨固定装置（例如，骨板等）。还设想根据本发明的钉的示例性特征结构可用于右和左骨以及具有广泛范围的解剖学长度的骨。应当指出，虽然示例性实施例是相对于被配置用于插入股骨中的装置来公开的，但在不脱离本发明范围的前提下，根据本发明的示例性系统和方法可用于任何其他骨。

图1 - 5示出根据本发明的示例性骨固定装置100。根据本发明的该实施例的骨固定装置100是髓内钉。然而，本领域技术人员应当理解，本发明的概念也可适用于骨板或任何其他合适的固定装置。装置100包括从远端（未示出）延伸到近端106的伸长的大体柱状体102。具有基本上恒定外径的主体102的远侧轴108从远端朝近侧延伸到渐缩部分110。渐缩部分110的外径逐渐从其远端处的最小直径增加到渐缩部分110的近端处的最大，所述最小直径基本上等于远侧轴108的外径。从渐缩部分110朝近侧延伸到近端106的近侧部分112具有基本上均匀的外径，所述外径基本上等于渐缩部分110的近端的直径。该增加的外径（相对于远侧轴108）使近侧部分112能够允许转子植入物穿过其中插入并承受施加于其上的增加的荷载，如本领域技术人员应当理解的。在示例性实施例中，第一部分的直径为大约10mm，但在不脱离本发明范围的前提下，可使用任何其他尺寸。第二部分的直径可为大约15-17mm，但在不脱离本发明范围的前提下，可使用任何其他直径。延伸穿过柱状体102的伸长通道114的直径被选择成使装置的轮廓最小化，同时使主体102的强度保持在足以在使用中承受施加于其上的荷载的水平。近端106包括朝近侧在其中延伸预定距离的一个或多个狭槽116（或其他合适的结构）。狭槽116有助于将钉100附接到插入装置（未示出），如本领域技术人员应当理解的。近端106的内壁可提供有螺纹118，螺纹118例如被配置成允许末端螺钉（未示出）插入其中，如本领域技术人员应当理解的。本领域技术人员应当理解，在不脱离本发明范围的前提下，可在近端106中包括用于将插入装置耦接到钉的任何已知结构。

第一横向开口120设置在主体102的外侧壁123上。第一横向开口120通向通道122，通道122沿着通道轴线124穿过装置100延伸到内侧壁125上设置的第二横向开口121。在示例性实施例中，通道122以相对于装置100的纵向轴线126的大约56 ± 0.5°的角度延伸。然而，应当指出，在不脱离本发明范围的前提下，可使用任何其他角度（取决于要治疗的骨的几何形状）。在一个实施例中，通道122相对于纵向轴线100的角度可在50° - 70°的范围内。例如，可修改通道122的角度以用于插入右或左股骨中，如本领域技术人员应当理解的，角度被选择成使得一旦将装置100植入到骨内的期望位置，通道122就成角度地对准转子植入物，所述转子植入物沿着骨的颈部的轴线穿过其中插入骨的头部中。然而，如本领域技术人员应当理解的，可改变所选角度以实现植入物穿过骨颈部进入骨头部的任何期望路径。

如图1、2和5所示，在操作构型中受到压缩的第二横向开口121的周边可为基本上平滑的。与第一开口120的周边相邻的主体102的一部分，其在操作构型中朝骨的外侧壁123定位，包括在其间限定第一凸耳128的第一弯曲部分130和第二弯曲部分132。第一弯曲部分130和第二弯曲部分132可被铣削成主体102，稍微扩大第一开口，但在不脱离本发明范围的前提下，可使用任何其他形成技术。第一弯曲部分130和第二弯曲部分132及第一凸耳128各自的尺寸被选择成分散应力集中，如果第一开口120围绕其周长保持大体椭圆形（即，如果第一开口简单地形成为圆柱形通道122与主体102的外表面的交叉部），则开口120的周边周围的位置处将存在应力集中。第一凸耳128的大体弧形形状限定顶点129。第一弯曲部分130和第二弯曲部分132各自的曲率半径以及凸耳128的位置被选择成符合在不包括这些特征结构的装置经受的条件下该装置中将存在的应力分布。第一部分130和第二部分132的曲率可根据需要为对称或非对称的以根据需要重新分布应力。在一个实施例中，第一壁134以相对于装置100的纵向轴线126的角度α₁延伸。在示例性实施例中，角度α₁介于50°与60°之间，但在不脱离本发明范围的前提下，可使用任何其他角度。第二壁136以相对于装置100的纵向轴线126的角度α₂延伸。在示例性实施例中，角度α₂介于15°与20°之间，但在不脱离本发明范围的前提下，可使用任何其他角度。角度α₁和α₂可被选择成使得当在骨中钻入到期望深度时，开口120的近侧壁或远侧壁处不存在铣削。在另一个实施例中，第二凸耳138可提供在与第一凸耳128相对的开口120的侧面上。第二凸耳138可基本上类似于第一凸耳128而形成。还应当指出，可在第一开口120周围提供任何数量的凸耳，以对应于在处于操作构型时装置经受的应力集中的位置的数量，如随后将更详细描述的。

第一凸耳128和第二凸耳138用作钉100的弹性部分，从而分散本来会产生的应力集中，允许与开口120相邻的主体102的部分伸展和收缩而不断裂，如本领域技术人员应当理解的。具体地，当经由转子植入物经受应力时，第一凸耳128和第二凸耳138在它们各自的顶点129拉伸。从而，每个顶点129的位置被选择成对应于某个位置，在该位置处，如果开口120周围不形成此类凸耳128, 138，第一开口120的周边周围将产生应力集中。顶点129可位于围绕第一开口120的、应力本来会集中的任何位置中。如本领域技术人员应当理解的，转子植入物将周期性地荷载转子植入物穿过其插入的髓内钉（例如，患者每迈一步时）。这就使髓内钉的外侧面（具体地，钉的部分）处于与受到张力的第一开口120相邻的位置。如先前所述的，角度α₁、α₂被选择成分布由穿过通道122插入的转子植入物（未示出）施加于骨固定装置100的应力以及使用中施加于骨固定装置100的其他荷载，如本领域技术人员应当理解的。如本领域技术人员应当理解的，装置100的示例性特征结构增强了主体102对断裂的抗性。此外，通过均匀分布施加于其上的力，根据本发明的示例性装置也可形成为具有与常规装置相比缩减的直径，而不影响钉的强度和使用寿命，这就减小了装置的外轮廓并允许其在更广用户基础内使用（例如，具有更小骨的患者需要更小轮廓的骨固定装置）。然而，由于其保持强度，根据本发明的示例性装置还可用于身材高大的患者，而不会增加失效风险。

沿外侧壁123的主体102的外壁可提供有小平面150，其形成为外侧间隙以在插入过程中减少施加于装置上从而施加于骨上的应力。如本领域技术人员应当理解的，可在具有或不具有上述凸耳的任何装置100上包括本文所述的小平面。具体地，当钉插入髓管中时，小平面150减小了钉的轮廓，其中小平面在位置上对应于通常包括弯曲部的髓管的一部分。具体地，小平面150被配置成在插入过程中允许主体102弯折以横贯髓腔中的弯曲部。小平面150的位置被选择成与邻近股骨转子的皮质骨的更厚部分交接，如本领域技术人员应当理解的。具体地，小平面150减少由骨（未示出）施加于装置100上的力且反之亦然，同时仍然允许装置100与骨保持足够的保持强度。小平面150在主体102的渐缩部分110和近侧部分112的一部分之上延伸。在示例性实施例中，小平面150在主体102的外侧壁123之上延伸，使得在植入时，小平面150与骨的外侧面接触。在另一个实施例中，另外一个小平面150可设置在主体102的内侧壁125上。小平面150可为基本上平滑的，或可具有彼此交接的多个平坦壁。还提出在不脱离本发明范围的前提下，小平面150可以任何形状和尺寸形成。此外，装置100可提供有任何数量的小平面146以符合靶骨的要求。

根据本发明的示例性装置100可经由喷丸加工进行精整，但在不脱离本发明范围的前提下，也可使用任何其他冷加工方法。如本领域技术人员应当理解的，喷丸加工方法可增加装置100的疲劳强度，从而允许使用具有较小外轮廓的装置100，而不影响其强度。根据本发明的示例性系统和方法在主体102的大部分上采用喷丸加工方法，但开口120, 122的区域除外。该区域可经由锻造、型锻、旋锻、冷加工、热处理、或本领域已知的任何其他方法中的一者或多者形成。在另一个实施例中，该区域也可经由喷丸加工进行精整。从而，本发明的示例性特征结构允许使用与常规骨固定工序所用的相比具有更小直径的髓内钉，而不影响骨内的装置100的整体刚度。相反，当与更大的常规装置相比时，根据本发明的示例性系统和方法增加了装置100相对于骨的保持强度。具体地，与装置100一起使用的横向转子螺钉（未示出）可比常规横向转子螺钉小大约0.4mm。

图6-7示出根据本发明另选实施例的装置200。装置200基本上与图1-7的装置100类似地形成，但带小平面的部分250除外。具体地，带小平面的部分250形成为彼此靠近提供的多个基本上平坦的壁250', 250'', 250'''。带小平面的部分250的外周边不平滑，并且可被选择成符合靶骨的解剖结构，其中在不脱离本发明范围的前提下，基本上平坦的壁250', 250'', 250'''各自可以任何长度形成。装置200可不包括穿过其中延伸的伸长通道114，并且相反，可仅包括在其中从近端106延伸预定距离的锁定孔260，所述锁定孔260被配置为且尺寸被设定为在其中容纳锁定孔，如本领域技术人员应当理解的。

图8 - 9示出根据本发明又一个实施例的装置300。装置300基本上类似于装置100, 200形成，但下文所指出的除外。装置300包括沿着通道轴线324延伸的通道322并且在其末端经由第一开口320和第二开口321开放。与先前的实施例一样，第二开口321的周边可为基本上平滑的。与第一开口320的周边相邻的主体302的一部分包括凸耳328。主体302沿着纵向轴线326延伸。如图8所示，外部轴线313以平行于纵向轴线326延伸的方式沿着主体302延伸，并且与主体302的近侧部分312的外壁对齐。在示例性实施例中，凸耳328沿着通道322的边缘朝水平线330的近侧（即，朝主体302的近端306）定位，其中水平线330穿过外部轴线313与通道轴线324的交点被投射，如图8所示。还应当指出，凸耳328可定位在朝水平线330近侧限定的区域329内的任何地方。在又一个实施例中，可在区域329中形成任何数量的凸耳328，具体取决于例如在没有这些凸耳的情况下将存在应力集中的位置的数量。在另一个实施例中，区域329可包括围绕中心纵向轴线326对称地设置的一对或多对凸耳。

对于本领域的技术人员而言显而易见的是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，可对本发明的结构和方法做出各种修改和变型。因此，要达到的目的是使本发明涵盖落入所附权利要求书或其等效内容范围内的本发明的各种修改和变型。

Claims (20)

1. 一种骨固定装置，包括：

伸长主体，所述伸长主体具有穿过其中从近端延伸到远端的第一通道，所述伸长主体被配置用于且尺寸被设定用于插入骨中；

第一开口，所述第一开口形成于所述主体的第一侧壁上，所述第一侧壁被配置成当以目标取向植入所述骨内时面向外侧方向；

第二开口，所述第二开口形成于所述主体的第二侧壁上，所述第二开口与所述第一开口相背对；

第二通道，所述第二通道沿着通道轴线穿过所述主体从所述第一开口延伸到所述第二开口，所述第二通道尺寸被设定成允许植入物穿过其中插入；和

第一凸耳，所述第一凸耳定位在所述第一开口的周边周围的某个位置处，在所述位置处如果没有形成此类第一凸耳，则应力集中将处于最大，所述第一凸耳尺寸被设定成分散由于由穿过所述第二通道延伸的植入物施加于其上的力所致的所述周边周围的应力集中。

2. 根据权利要求1所述的骨固定装置，其中所述第一凸耳包括第一壁和第二壁，所述第一壁和所述第二壁径向地延伸到所述第一开口中，在所述第一凸耳的第一顶点处彼此接合。

3. 根据权利要求2所述的骨固定装置，其中所述第一凸耳由第一铣削部分和第二铣削部分限定，所述第一铣削部分和所述第二铣削部分设置在它们的第一侧面和第二侧面上，所述第一铣削部分和第二铣削部分各自具有曲率半径，所述曲率半径被选择成分散所述第一顶点上的所述应力集中。

4. 根据权利要求2所述的骨固定装置，还包括所述第一开口的周边上的第二凸耳，所述第二凸耳尺寸被设定成分散由于由穿过所述第二通道延伸的植入物施加于其上的力所致的所述第一开口的所述周边周围的应力集中，其中所述第二凸耳定位成与所述第一凸耳相背对。

5. 根据权利要求4所述的骨固定装置，其中所述第二凸耳包括第一壁和第二壁，所述第一壁和所述第二壁径向地延伸到所述第一开口中，所述第一壁和第二壁在所述第二凸耳的第二顶点处彼此接合。

6. 根据权利要求1所述的骨固定装置，还包括所述主体的侧壁上的间隙切口，所述间隙切口具有减小的横截面轮廓并被定位成与要在其中植入所述装置的髓管的减小间隙部分交接。

7. 根据权利要求6所述的骨固定装置，其中所述间隙切口形成有基本上平滑的表面和带多个小平面的表面中的一者。

8. 根据权利要求6所述的骨固定装置，其中所述间隙切口设置在所述装置的多个部分上，所述装置的部分当所述装置以期望的构型植入骨中时面向外侧和内侧。

9. 根据权利要求1所述的骨固定装置，其中所述第二通道横向于所述第一通道。

10. 根据权利要求1所述的骨固定装置，其中所述装置是髓内钉。

11. 根据权利要求1所述的骨固定装置，其中所述伸长主体包括中心纵向轴线和与其平行延伸的外部轴线，所述外部轴线与所述主体的所述近端的外壁对齐，其中所述第一凸耳位于朝所述伸长主体的近端的水平轴线的侧面上，所述水平轴线由所述通道轴线与所述外部轴线的交点限定。

12. 一种骨固定系统，包括：

被配置用于插入骨中的装置，所述装置具有伸长主体，所述伸长主体具有沿着所述装置的纵向轴线从所述装置的近端朝远侧延伸到其中的第一通道，和横向于所述纵向轴线在第一开口与第二开口之间延伸的第二通道，所述第二通道沿着通道轴线延伸并且尺寸被设定成允许穿过其中插入植入物；以及第一凸耳，所述第一凸耳定位在所述第一开口的周边周围的某个位置处，在所述位置处如果没有形成此类第一凸耳，则应力集中将处于最大，所述第一凸耳尺寸被设定成分散由于由穿过所述第二通道延伸的植入物施加于其上的力所致的所述周边周围的应力集中；和

被配置用于穿过所述第二通道而插入的植入物。

13. 根据权利要求12所述的系统，其中所述第一凸耳包括第一壁和第二壁，所述第一壁和所述第二壁径向地远离所述第一开口的所述周边延伸以在所述第一凸耳的第一顶点处彼此接合。

14. 根据权利要求13所述的系统，其中所述第一凸耳由第一铣削部分和第二铣削部分限定，所述第一铣削部分和所述第二铣削部分设置在它们的第一侧面和第二侧面上，所述第一铣削部分和第二铣削部分各自具有曲率半径，所述曲率半径被选择成分散所述第一顶点上的所述应力集中。

15. 根据权利要求12所述的系统，还包括所述第一开口的周边上的第二凸耳，所述第二凸耳被配置成且尺寸被设定成分布由于经由所述植入物施加于所述装置上的力所致的围绕所述第一开口的应力，所述第二凸耳包括第一壁和第二壁，所述第一壁和所述第二壁径向地远离所述第二开口的所述周边延伸到所述第一开口中，所述第一壁和第二壁在所述第二凸耳的第二顶点处彼此接合。

16. 根据权利要求12所述的系统，还包括所述主体的侧壁上的间隙切口，所述间隙切口形成所述主体的减小的横截面轮廓部分，并被定位成当将所述装置植入到骨内的期望位置时与所述骨的髓管的减小间隙部分交接。

17. 根据权利要求16所述的系统，其中所述间隙切口形成有基本上平滑的表面和带多个小平面的表面中的一者。

18. 根据权利要求16所述的系统，其中所述间隙切口设置在所述主体的表面上，所述主体的表面当所述装置植入骨内的期望位置时面向外侧和内侧。

19. 根据权利要求12所述的系统，其中所述伸长主体被配置成使得所述第一开口以操作构型定位成与所述骨的外侧面相邻。

20. 根据权利要求12所述的系统，其中所述伸长主体包括与所述纵向轴线平行延伸的外部轴线，所述外部轴线与所述主体的所述近端的外壁对齐，其中所述第一凸耳位于朝所述伸长主体的近端的水平轴线的侧面上，所述水平轴线由所述通道轴线与所述外部轴线的交点限定。