CN106132325A - 使用压缩板的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矫形外科骨板，该矫形外科骨板由形状记忆材料构造，该形状记忆材料提供从开放形状运动至压缩形状并在两个骨上或骨块上产生压缩以有利于愈合的能力。该板可具有任何数目的形状，其中两个或更多个螺钉将所述板锚固至骨。该板以一系列步骤附连至骨，这些步骤涉及首先将板放置在插入工具上，附接钻导引管，将板放置在骨上，在骨中钻孔，然后经由螺钉将板附接至骨。该插入工具随后可在外科医生方便时移除，从而在两个骨上进行压缩。

Description

使用压缩板的方法和设备

背景技术

1.技术领域

本发明涉及压缩板，并且更具体地但并非限制于使用压缩板以有助于接骨术的方法和设备。

2.相关领域的描述

骨线、骨钉和骨板固定已在临床上应用了数十年。在过去20年左右的时间里，镍钛合金和形状记忆材料因其形状改变和超弹特性被应用于矫形术中。形状记忆器件的特征在于马氏体和奥氏体形式，其中在限定温度下，以热的形式加入能量，将器件从临时马氏体状态转化为最终奥氏体状态。用于转化的热量通常被分类为(1)室温激活(即，超弹性)，(2)体温激活(即，体温)和(3)由高于体温的温度激活(即，加热)。对能够从初始形状转化为最终压缩形状的形状记忆板的使用还存在着特有的挑战。如果为超弹性板，则将板倾斜时其可在室温下立即转化，这样外科医生便很难进行植入和使用螺钉。如果板为体温或被加热，则外科医生必须依赖身体的热量(由于为开放性伤口，身体的热量在手术期间减少)或外部热源以转化板。出于各种原因，许多外科医生更喜欢超弹性形状记忆板。

因此，针对形状记忆板的外科手术用设备和方法能够在附接了螺钉的同时将板保持在开放位置，然后释放板以压缩骨并有利于进行接骨术，这些将为压缩板外科手术带来改进。

发明内容

根据本发明，固定系统包括能够在第一骨与第二骨之间附连的板以及插入工具。板用于限定中心开口并可配置成介于开放形状和压缩形状之间。一旦板已运动至其开放形状，插入工具就插入中心开口中并邻接板以保持板处于其开放形状。插入工具允许将板定位于第一骨和第二骨处。将板附连到第一骨和第二骨后，插入工具即释放板，使得板从开放形状运动至压缩形状，从而压缩第一骨与第二骨。

板包括用于限定第一螺孔的第一端部和用于限定第二螺孔的第二端部。板还包括设置在第一端部与第二端部之间的第一臂和第二臂，使得第一端部和第二端部以及第一臂和第二臂限定中心开口。第一臂和第二臂展开以将板配置成处于其开放形状，并且第一臂和第二臂收缩以将板配置成处于其压缩形状。

插入工具包括保持间隔件，在板处于其开放形状时保持间隔件插入板的中心开口中，使得保持间隔件邻接板的第一端部和第二端部，从而保持板处于其开放形状。插入工具还包括具有第一导向孔和第二导向孔的平台，在板处于其开放形状时，第一导向孔与第一螺孔对准，第二导向孔与第二螺孔对准。

固定系统包括第一导向管和第二导向管，其中第一导向管插入穿过平台的第一导向孔并接合板的第一螺孔，第二导向管插入穿过第二导向孔并接合板的第二螺孔。固定系统还包括定位销，定位销插入穿过第一导向管和第二导向管以为了在第一骨和第二骨中形成导孔。定位销还将板保持在第一骨和第二骨处。定位销包括表示定位销位于第一骨和第二骨内深度的标记。

预装在插入工具上的板可以无菌包装递送。同样，与板联接的第一导向管和第二导向管可连同预装在插入工具上的板一起以无菌包装递送。

第一骨与第二骨的附连如下所述。处于其开放形状的板与插入工具连接。第一钻导引管接合板的第一螺孔，并且第二钻导引管接合板的第二螺孔。插入工具将板定位于第一骨和第二骨上。第一定位销插入穿过第一钻导引管并钻入第一骨。第二定位销插入穿过第二钻导引管并钻入第二骨。从第一钻导引管移除第一定位销，并使第一钻导引管脱离板。第一螺钉插入穿过板的第一螺孔并进入第一骨中。从第二钻导引管移除第二定位销，并使第二钻导引管脱离板。第二螺钉插入穿过板的第二螺孔并进入第二骨中。插入工具从板脱离使得板运动至其压缩形状。

根据下述说明，本发明的其他目的、特征和优点对本领域的普通技术人员将显而易见。另外，应当理解，本发明的预定范围十分广泛，并且本文所描述的特征结构、元件或步骤的任何子集的任何组合均落入本发明的预定范围。

附图说明

图1为处于初始拉伸形状的形状记忆板的等轴视图。

图2为处于最终压缩形状的形状记忆板的等轴视图。

图3为钻导引管的等轴视图。

图4为钻导引管的侧视图。

图5为定位销的等轴视图。

图6为螺钉的等轴视图。

图7为插入工具的等轴视图。

图8为插入工具的侧视图。

图9为插入工具的顶视图。

图10为附连至插入工具的处于其拉伸形状的形状记忆板的等轴视图，其中钻导引管保持在适当位置。

图11为附连至插入工具的处于拉伸形状的形状记忆板的底视图，其中钻导引管保持在适当位置。

图12为位于两个骨上并在拉伸形状下附连至插入工具的形状记忆板的等轴视图，其中钻导引管保持在适当的位置。

图13为位于两个骨上并在拉伸形状下附连至插入工具的形状记忆板的等轴视图，其中钻导引管和定位销保持在适当的位置。

图14为位于两个骨上并在拉伸形状下附连至插入工具的形状记忆板的等轴视图，其中一个钻导引管和定位销保持在适当的位置并且插入了一个螺钉。

图15为位于两个骨上并在拉伸形状下附连至插入工具的形状记忆板的等轴视图，其中一个螺钉保持在适当的位置并且插入了另一个螺钉。

图16为位于两个骨上并在拉伸形状下附连至插入工具的形状记忆板的等轴视图，其中两个螺钉保持在适当的位置。

图17为处于最终压缩形状的形状记忆板的等轴视图，其中形状记忆板通过两个螺钉附连至两个骨，然后释放以形成压缩。

具体实施方式

根据需要，在本文中公开了本发明的详细实施方案；然而，应当理解，所公开的实施方案仅仅是本发明的示例性实施方案，其可以多种形式实施。还应当理解，附图未按比例绘制，并且一些特征结构可能放大以示出特定部件或步骤的细节。

图1示出了矫形外科板10。该板可由形状记忆材料诸如镍(镍钛合金)或任何其他能够变形或回弹至初始形状的弹性材料制成。示出的板10处于受约束且拉伸的开放形状100。在优选的实施方案中，板10包括用于限定螺孔11的主体部分16和用于限定螺孔12的主体部分17。然而，本领域的普通技术人员将认识到，板10可能包括更多或更少的主体部分和螺孔，具体取决于外科手术的类型。螺孔11和12或任何数量的螺孔可根据需要为平滑的、渐缩的或螺纹状的，以接合螺钉。在优选的实施方案中，示出的螺孔11和12具有螺纹。板10还包括可运动的壁13和14，其在主体部分16和17之间并与主体部分16和17整体形成。然而，本领域的普通技术人员将认识到，板10可能包括更多可运动的臂，具体取决于外科手术的类型。可运动的臂13和14以及端部16和17限定两者之间的中心开口15，当板10处于其开放形状100时，中心开口伸长。只要允许两个或更多个可运动的臂13和14在开放和压缩位置有运动的空间，中心开口15可为任何形状。

图2示出了相同的板10，不同的是其处于压缩形状101，该形状为板10的初始加工形状。在这种形状下，螺孔11和12可保持为圆形，或根据它们约束螺钉的需要改变螺孔形状。通过施加来自室温、体温或外部的一些能量源，可运动的臂13和14将形状从开放形状100改变为压缩形状101。在压缩形状101中，可运动的臂13和14收缩，并沿着端部16和17限定不同于开放形状100的伸长形状的压缩形状的中心开口15。

板10开始于压缩形状101，通过施加外力后，该板从压缩形状101运动至其开放形状100。具体地，施加外力导致可运动的臂13和14拉伸和展开，从而将板10因而中心区域15伸长为开放形状100。施加一些来自室温、体温或外部的能量源后，可运动的臂13和14收缩并缩小，使得板10从而中心区域15收缩为压缩形状101。

图3示出了钻导引管20。钻导引管20可由金属或板制成，并且具有直径的内部插管21和外表面22。肩部23为大外表面22减小到较小直径的新的小外表面24的位置。螺纹25从小外表面24延伸，并且其螺纹特征与配合板10的螺孔11和12所需的螺纹特征相同。

图5示出了定位销30。定位销30可由任何材料制造；在优选的实施方案中，由医用级金属制成。定位销30具有用于切穿骨的切槽31。定位销30的刀柄32具有将装配到导钻引管20的内部插管21中的直径。短定径线33为定位销30的表面上的墨标记或雕刻标记，用于限定所钻得导孔的某个深度。相似地，长定径线34也为用于限定导孔深度的标记，只有该长定径线环绕定位销30的周长。

图6示出了设计为将板10附接至骨的螺钉40。在优选的实施方案中，螺钉40具有两个螺纹部分，即刀柄螺纹41和头部螺纹42。刀柄螺纹41设计成一旦插入由定位销30钻得的导孔则接合骨。存在将实现此目的与节距、直径和每英寸螺纹数相关的任何数量螺纹特征。头部螺纹42设计成接合板10的螺孔11和12。

图7-9示出了插入工具50。插入工具50由手柄51、轴52、平台53和保持间隔件56组成。手柄51可为任何形状，使得其在人体工程学方面与外科医生的手相符合。轴52可具有将平台50定位于所期望骨表面的任何所需长度或角度。在一些应用中，可能根本不需要轴52，因此可从插入工具50上取消该轴。平台53为固体材料，诸如金属或塑料，被设计成将钻导引孔54和55以适当的间距分隔开，以及将板10保持为开放形状100。因此，当板处于其开放形状100时，平台53的钻导引孔54和55对应于板10的螺孔11和12的分开距离。保持间隔件56设计成当板10处于其开放形状100时，其与板10的中心开口15的长度基本匹配，保持间隔件由固体材料诸如塑料或金属制成。在该优选实施方案中，保持间隔件56为矩形。只要保持间隔件56装配在中心开口15内(当板10以开放形状100存在时)并且包括邻接端部16和17的升高的侧面部分18和19使得保持间隔件56支撑处于其开放形状100的板10，保持间隔件56的形状就不重要。

图10-11示出了组件，显示出板10、两个钻导引管20和板插入工具50。在此构型中，板10处于开放形状100。钻导引管20的小外表面24穿过位于插入工具50的平台53上的钻导引孔54和55。将钻导引管20上的螺纹25拧入板10的孔11和12中。将保持间隔件56定位于板10的中心开口15中，使得保持间隔件56的端部邻接端部16和17，从而导致保持间隔件56维持板10处于其开放形状100。将钻导引管20上的螺纹25拧入板10的孔11和12中。

图12-17示出了在外科手术中，使用形状记忆板固定两个骨或骨块的方法。外科手术开始于外科医生尝试固定第一骨71和第二骨72。如图12所示，因将保持间隔件56插入中心开口15中而处于开放形状100的板10定位在骨融合界面73的顶部上，该骨融合界面位于第一骨71与第二骨72之间。定位板10的螺孔11和12，使得螺孔11在第一骨71的上方，并且螺孔12在第二骨72的上方。在优选的方法中，定位在开放形状100的板10在第一骨71与第二骨72之间的融合界面73的上方居中。将钻导引管20拧入板10中，穿过插入工具50的平台53。

如图12所示定位组件之后，外科医生使用两个定位销以将板10暂时锚固在适当位置并测量螺钉长度。如图13所示，两个定位销30已钻入穿过钻导引管20的位置，穿过插入工具50的平台53，穿过板10的相应螺孔11和12，然后进入相应的第一骨71和第二骨72中。短定径线33和长定径线34现在可分别用于估计螺钉40的深度，以锚固板10。

此时，外科医生将准备好用螺钉将板10拧到第一骨71和第二骨72。如图14所示，板10以其开放形状100定位于第一骨71和第二骨72上，并在融合界面73上方居中。钻导引管20中的一者保持附接到板10，其他钻导引管20则已从板10和插入工具50的平台53移除。此时，插入工具50保持附接到板10，其中保持间隔件56驻留在板10的中心开口15内。将螺钉40拧入板10的螺孔11中。为了到达螺孔11，螺钉40穿过该插入工具50的螺孔54。将螺钉40的头部螺纹42与板10的螺孔11配合。螺钉40完全就位后，板10的一面将锚固到第一骨71。

参见图15，第一螺钉40被拧入第一骨71中的适当位置后，保持附接的钻导引管20从板10和插入工具50的平台53移除，并且第二螺钉40被拧入板10的螺孔12中。第二螺钉40穿过插入工具50的螺孔55。将第一和第二螺钉40均拧入适当位置后，插入工具50相对于板10保持定位，使得保持间隔件56在板10的中心开口15中，如图16所示。板10因此被拧到第一骨71和第二骨72，位于骨融合界面73上方的中心处。

图17示出了将板10植入第一骨71和第二骨72中的最后步骤。由于从板10的中心开口15处拔出、旋转、牵拉和/或抖动保持间隔件56，得以从板10中移除插入工具50。第一和第二螺钉40分别定位于板10的螺孔11和12中，并且因此将板10锚固到第一骨71和第二骨72。保持间隔件56已移除，形状记忆板10现在可响应室温、体温或外部能量输入并将形状从其开放形状100转化为其压缩形状101。具体地，可运动的臂13和14的长度减小，导致第一中心开口15将形状转化为新的第二中心开口18。在该优选的实施方案中，当可运动的臂13和14转化板10的形状时，本领域的普通技术人员将认识到，存在将产生相同转化效果的任何数量的设计、取向、形状和数量的可运动臂。将板10转化为压缩形状101时，在骨融合区域73处的第一骨71与第二骨72之间产生压缩。

总结植入过程，外科医生选择预载至插入工具的形状记忆板植入物。板也可使用钻导引管预载，或在外科手术期间附接板和钻导引器。外科医生将板定位于待融合或待固定的两个骨的接合处，并使用定位销将板暂时保持到骨。外科医生随后会移除一个定位销和钻导引管，用螺钉替代它们以将板的一面保持在适当位置，然后移除第二定位销和钻导引管以使得第二螺钉就位。

该系统的新颖设计如下：产生压缩的形状记忆板必须保持开放直至板的两面均锚固在骨上，以免过早释放压缩力。最初可由维持打开板的插入工具实现这一点。然而，必须在可移除插入工具之前将板锚固到骨，以保留压缩力直至外科医生准备就绪。这随后要求螺钉以某种方式穿过插入工具。用于植入的前述方法实现了这些目标。此外，该方法允许外科医生选择施加压缩力的时间。外科医生可能植入多于一个板，并将插入工具放置在适当的位置，仅在适当的时间释放它们。这样的序列得以进行更复杂的外科手术。此外，由于插入工具的存在可导致外科医生不能清楚看见板或完全看不到板，因此两个定位销需确保板在骨上保持正确的取向。

为了使用该形状记忆板，医疗器械公司或医院可在外科手术之前预载该系统的某些元件。必须将形状记忆板10从在图2中所示的压缩形状101拉伸成图1所示的其开放形状100。然后必须通过诸如插入工具50的插入工具将板保持为开放状态，插入工具可将板10保持为开放形状100。这样随后可得到制备板的方法。板10从压缩形状101拉伸成开放形状100。板10被布置在插入工具50上。可任选地在外科手术之前或外科手术之时附接钻导孔管20。还预期预载板可在无菌包装件内递送。

尽管已根据前述优选实施方案描述了本发明，但此类描述仅为示例性目的，并且这对于本领域的普通技术人员而言将显而易见，许多另选的替代方案、等同工艺和各种程度的变型将落入本发明的范围。因此，该范围并非由前述具体实施方式在任何方面限定，而是仅由下述权利要求限定。

Claims (22)

1. 一种固定系统，包括：

板，所述板限定中心开口并能够在第一骨和第二骨之间进行附连，所述板可被配置成介于开放形状和压缩形状之间；和

插入工具，所述插入工具能够插入所述中心开口中并与所述板邻接，以一旦所述板已运动至其开放形状就保持所述板处于其开放形状，其中所述插入工具允许定位所述板以用于与所述第一骨和所述第二骨附连，进一步地其中，在将所述板与所述第一骨和所述第二骨附连后，所述板从所述插入工具的释放允许所述板从其开放形状运动至其压缩形状，由此压缩所述第一骨与所述第二骨。

2.根据权利要求1所述的固定系统，其中所述插入工具包括保持间隔件，在所述板处于其开放形状时所述保持间隔件插入所述板的所述中心开口中，使得所述保持间隔件邻接所述板，以保持所述板处于其开放形状。

3.根据权利要求2所述的固定系统，其中所述保持间隔件包括升高的侧面部分，所述升高的侧面部分邻接所述板以保持所述板处于其开放形状。

4.根据权利要求1所述的固定系统，其中所述板包括：

第一端部，所述第一端部限定第一螺孔；

第二端部，所述第二端部限定第二螺孔；以及

设置在所述第一端部与所述第二端部之间的第一臂和第二臂，其中所述第一端部和所述第二端部以及所述第一臂和所述第二臂限定所述中心开口，进一步地其中所述第一臂和所述第二臂展开以将所述板配置成处于其开放形状，并且所述第一臂和所述第二臂收缩以将所述板配置成处于其压缩形状。

5.根据权利要求4所述的固定系统，其中所述插入工具包括保持间隔件，在所述板处于其开放形状时所述保持间隔件插入所述板的中心开口中，使得所述保持间隔件邻接所述板的所述第一端部和所述第二端部，以保持所述板处于其开放形状。

6.根据权利要求5所述的固定系统，其中所述保持间隔件包括升高的侧面部分，所述升高的侧面部分邻接所述板的所述第一端部和所述第二端部以保持所述板处于其开放形状。

7.根据权利要求5所述的固定系统，其中所述插入工具包括具有第一导向孔和第二导向孔的平台，在所述板处于其开放形状时，所述第一导向孔与所述第一螺孔对准，所述第二导向孔与所述第二螺孔对准。

8. 根据权利要求7所述的固定系统，还包括：

第一导向管，所述第一导向管能够插入穿过所述平台的所述第一导向孔并接合所述板的所述第一螺孔；和

第二导向管，所述第二导向管能够插入穿过所述第二导向孔并接合所述板的所述第二螺孔。

9. 根据权利要求8所述的固定系统，还包括：

第一定位销，所述第一定位销插入穿过所述第一导向管并能够在所述第一骨中形成导孔，其中所述第一定位销包括表示所述第一定位销在所述第一骨内的深度的标记，进一步地其中所述第一定位销将所述板保持在所述第一骨处；和

第二定位销，所述第二定位销插入穿过所述第二导向管并能够在所述第二骨中形成导孔，其中所述第二定位销包括表示所述第二定位销在所述第一骨内的深度的标记，进一步地其中所述第一定位销将所述板保持在所述第二骨处。

10. 根据权利要求8所述的固定系统，其中：

所述第一螺孔包括螺纹，由此所述螺纹接合所述第一导向管，以保持被固定至所述板的所述第一导向管，进一步地由此在移除所述第一导向管后，所述螺纹接合被插入所述第一骨中的螺钉，以保持被固定至所述第一骨的所述板；并且

所述第二螺孔包括螺纹，由此所述螺纹接合所述第二导向管，以保持被固定至所述板的所述第二导向管，进一步地由此在移除所述第二导向管后，所述螺纹接合被插入所述第二骨中的螺钉，以保持被固定至所述第二骨的所述板。

11.根据权利要求1所述的固定系统，还包括包装件，所述包装件能够在其中接收与所述插入工具连接的所述板，使得所述插入工具保持所述板处于其开放位置。

12.根据权利要求11所述的固定系统，其中在对所述固定系统进行消毒后，所述包装件保持所述板和所述插入工具无菌。

13.根据权利要求8所述的固定系统，还包括包装件，所述包装件能够在其中接收与所述插入工具连接的所述板，使得所述插入工具保持所述板处于其开放位置，并且所述第一导向管和所述第二导向管与所述板连接。

14.根据权利要求13所述的固定系统，其中在对所述固定系统进行消毒后，所述包装件保持所述板、所述插入工具以及所述第一导向管和所述第二导向管无菌。

15.一种用于附接骨的方法，包括：

a. 连接第一板与第一插入工具，所述第一板可配置成介于开放形状和压缩形状之间，使得所述第一插入工具保持所述板处于其开放形状；

b. 将第一钻导引管与所述第一板的第一螺孔接合，并且将第二钻导引管与所述第一板的第二螺孔接合；

c. 使用所述第一插入工具将所述第一板放置在需要固定的第一骨和第二骨上；

d. 将第一定位销插入穿过所述第一钻导引管并将所述第一定位销钻入所述第一骨中；

e. 将第二定位销插入穿过所述第二钻导引管并将所述第二定位销钻入所述第二骨中；

f. 从所述第一钻导引管移除所述第一定位销并从所述第一板移除所述第一钻导引管；

g. 将第一螺钉插入穿过所述第一板的所述第一螺孔并进入所述第一骨中；

h. 从所述第二钻导引管移除所述第二定位销并从所述第一板移除所述第二钻导引管；

i. 将第二螺钉插入穿过所述第一板的所述第二螺孔并进入所述第二骨中；

j. 将所述第一插入工具从所述第一板脱离，使得所述第一板运动至其压缩形状。

16.根据权利要求15所述的用于附连骨的方法，其中步骤j未执行且用以下步骤替代：

k. 连接第二板与第二插入工具，所述第二板可配置成介于开放形状和压缩形状之间，使得所述第二插入工具保持所述第二板处于其开放形状；

l. 将第三钻导引管与所述第二板的第一螺孔接合并将第四钻导引管与所述第二板的第二螺孔接合；

m. 使用所述第二插入工具将所述第二板放置在需要固定的所述第一骨和所述第二骨上；

n. 将第三定位销插入穿过所述第三钻导引管并将所述第三定位销钻入所述第一骨中；

o. 将第四定位销插入穿过所述第四钻导引管并将所述第四定位销钻入所述第二骨中；

p. 将所述第三定位销从所述第三钻导引管移除，并从所述第二板移除所述第三钻导引管；

q. 将第三螺钉插入穿过所述第二板的所述第一螺孔并进入所述第一骨中；

r. 将所述第四定位销从所述第四钻导引管移除，并将所述第四钻导引管从所述第二板移除；

s. 将第四螺钉插入穿过所述第二板的所述第二螺孔并进入所述第二骨中；

t. 将所述第一插入工具与所述第一板脱离，并将所述第二插入工具与所述第二板脱离，使得所述第一板和所述第二板运动至它们的压缩形状。

17. 一种用于固定系统的方法，包括：

将可配置成介于压缩形状和开放形状之间的板运动至其开放形状；以及

将所述板装载于能够保持所述板处于其开放形状的插入工具上。

18.根据权利要求17所述的用于固定系统的方法，其中将可配置成介于压缩形状和开放形状之间的板运动至其开放形状包括拉伸设置在第一端部与第二端部之间的第一臂和第二臂。

19.根据权利要求18所述的用于固定系统的方法，其中将所述板装载于插入工具上包括插入保持间隔件，使得所述保持间隔件邻接所述板的所述第一端部和所述第二端部以保持所述板处于其开放形状，所述插入工具能够保持所述板处于其开放形状，所述保持间隔件在所述第一臂和所述第二臂以及所述第一端部和所述第二端部之间。

20.根据权利要求17所述的用于固定系统的方法，还包括包装所述插入工具上装载的所述板，使得所述插入工具保持所述板处于其开放位置。

21.根据权利要求17所述的用于固定系统的方法，还包括将两个钻导引管附连至所述板。

22.根据权利要求21所述的用于固定系统的方法，还包括包装所述插入工具上装载的所述板，使得所述插入工具保持所述板处于其开放位置，所述第一导引管和所述第二导引管与所述板附连。