CN111683611B - 用于治疗夏科氏足及其他病症的植入物和方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于固定骨骼结构的固定系统。它包括内部固定系统，其具有杆板子系统、轴子系统和中足板子系统。它还包括外部固定系统，其适于连接到内部固定系统并具有鞋底，该鞋底在患者的脚下提供承重平台，使患者能够与固定系统一起行走。

Description

用于治疗夏科氏足及其他病症的植入物和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年2月5日提交的美国临时申请序列号62/626,324的权益，其公开内容通过引用整体明确并入本文。

技术领域

本发明涉及用于治疗通常涉及哺乳动物四肢的各种医学病症的植入物和方法。一种这样的病症是称为夏科氏足的人体四肢畸形。

背景技术

本文所包含的术语和描述主要在骨科医学的领域内并且对于骨科医学领域的技术人员而言。这样，将仅提供本领域内的已知主题的简要说明，因为细节对于本领域技术人员而言是众所周知的。然而，将彻底描述本发明。

导致麻木或无力的足部周围神经的损伤或功能障碍(也称为神经病)可导致称为夏科氏关节病或更通常称为夏科氏足的病症。更具体地，当患有神经病的患者的脚受到损伤时，神经病可能阻止他们感觉到损伤。如果没有这种会导致患者感到疼痛、避免继续损伤和/或寻求医疗护理的防御机制，患者将继续在受伤的脚上行走。这通常会加剧损伤并影响脚的周围区域，最终导致在极端情况下可能发生的畸形、致残甚至截肢。

晚期夏科氏足的一个常见症状是脚中某些关节的塌陷并导致脚的变形。外科治疗通常涉及脚内各种骨骼的重新对准和固定，以矫正这种畸形。

包括螺钉、板、螺栓、钉子等的各种通用内部固定系统是已知的并且可用于矫正夏科氏足畸形。类似地，包括外部框架、销、线、螺钉等的各种通用外部固定系统也是已知的并且可用于矫正夏科氏足畸形。本领域中的一些挑战是为夏科氏足构建定制的患者解决方案，该方案包括内部固定与外部固定相互作用，并为患肢提供承重平台，使患者能够在外科手术后不久行走。本发明提供针对这些挑战的解决方案，并且设想植入物模块化、内部和外部固定系统之间的相互作用以及承重平台的各种新颖且非显而易见的组合。

发明内容

提供了一种用于固定骨骼结构的固定系统，该固定系统具有：内部固定系统，其带有杆板系统和轴系统中的一个或多个；以及外部固定系统。杆板系统包括固定到板的杆，该杆适于定位在骨管中，并且该板适于定位在骨管附近的骨上。轴系统包括具有纵向轴线的轴、在该轴上沿纵向轴线的方向定向的狭槽以及在该轴上以与纵向轴线成一角度定向的孔，所述轴还适于定位在骨管中并且配置为使包括骨管的两个骨段朝向彼此移动。外部固定系统包括连接到鞋底的框架，该鞋底具有适于接触地面的底部。

外部固定系统还包括销，以在杆板系统或轴系统位于骨骼中时将杆板系统或轴系统连接至外部固定系统。可选地，当杆板系统和轴系统都位于骨中时，杆板系统可以连接至轴系统。杆板系统的杆可以模块化地包括可通过连接而接合的多个段。该连接可以是螺纹连接或莫氏锥度连接。杆板系统的板包括适于面向骨的第一侧、相对的第二侧、长度、宽度、沿长度的板轴线以及从第一侧延伸的突出部。该突出部具有与杆板系统的杆连通的开口。该开口通过螺纹连接与杆连通。开口是圆柱形的并且具有纵向的开口轴线，其中开口定向成使得开口轴线与板轴线成一角度。最后，轴系统的轴可以模块化地包括多个段，每个段可在连接处接合。固定系统还可包括附接到骨的中足板系统，其中中足板系统包括板和将板附接到骨的紧固件。

被提供用于固定骨骼结构的固定系统的另一实施例包括具有杆板系统、轴系统的内部固定系统和外部固定系统。杆板系统包括固定到板的杆，该杆适于定位在骨管中，并且该板适于定位在骨管附近的骨上，其中该板还包括适于面向骨的第一侧、相对的第二侧、长度、宽度、沿长度的板轴线以及从第一侧延伸的突出部。该突出部具有带有纵向开口轴线的圆柱形开口，其中开口定向成使得开口轴线与板轴线成一角度。当杆板系统和轴系统都位于骨中时，杆板系统通过至少一个固定元件连接至轴系统，并且外部固定系统还可以连接至杆板系统或轴系统之一。

提供了用于固定骨骼结构的固定系统的另一实施例，该固定系统具有包括杆板系统和轴系统中的一个或多个的内部固定系统和外部固定系统。

杆板系统包括固定到板的杆，该杆适于定位在骨管中，并且该板适于定位在骨管附近的骨上。轴系统包括具有纵向轴线的轴、在该轴上沿纵向轴线的方向定向的狭槽以及在该轴上以与纵向轴线成一角度定向的孔。该轴还适于定位在骨管中并且配置为使骨管穿过的至少两个骨段朝向彼此移动。外部固定系统包括连接到鞋底的框架，该鞋底具有壳体和适于接触地面的底部，其中壳体包含衬里。衬里还包括在外壳中的可充气囊。鞋底可以通过可调节支柱连接到框架。杆板系统的杆模块化地包括多个段，每个段可通过连接而接合，其中该连接可以是螺纹连接、莫氏锥度连接或其他类型连接。

外部固定系统还包括至少一个销，以将外部固定系统连接至杆板系统或轴系统，以及连接至鞋底的框架，其中该鞋底具有适于接触地面的底部。固定系统还可包括附接到骨的中足板系统，中足板系统包括板和紧固件。

在阅读详细说明和附图之后，本发明的其他特征将变得更加明显。

附图说明

通过以下结合附图的详细说明，本发明的前述特征将变得显而易见，其中：

图1是本发明的优选实施例的完全组装的固定系统的透视图，其包括内部固定、外部固定和承重平台；

图1A是人脚的透视图；

图2是图1所示的内部固定系统的杆部件的侧视图；

图3是促进内部固定系统的杆部件的模块化的体内连接机构的侧视图；

图4是图3所示的替代连接机构的侧视图；

图5是杆部件的替代端的侧视图；

图6是图1所示的内部固定系统的连接板部件的俯视图；

图7是连接板部件的侧视图；

图8是连接板部件的替代实施例的俯视图；

图9是图8所示的连接板部件的侧视图；

图10是图8所示的连接板部件的前分解图，带有用于将板部件附接到骨的紧固件；

图11是沿着截面线11-11截取的图8所示的连接板部件的剖视图，其与图2的杆部件连接，为保持一致性，该杆部件也以横截面示出；

图12是类似于图11的剖视图，但示出了杆部件与板部件的替代连接；

图13是示出具有内部固定系统的若干组装的杆板构造的人脚的俯视图；

图14是图13所示的侧视图；

图15是内部固定系统的轴部件的分解正视图；

图16是图15的轴部件的局部分解正视图，示出为与用于将轴部件附接到骨的多个紧固件一起组装；

图17是在复位之前固定至两个骨的完全组装的轴部件的侧视图；

图17A是图17中所示的侧视图，描绘了复位两个骨之间的空间的运动；

图18是植入脚中的两个轴的俯视图；

图19是图18所示的侧视图；

图20是植入脚中的各种内部固定系统的俯视图，包括板杆构造和连接至轴的杆；

图21是图20所示的侧视图；

图22是内部固定系统的中足板部件的透视图；

图23是植入脚中的中足板部件与图20和21中描绘的其他内部固定系统的俯视图；

图24是植入脚中并连接到外部固定系统的内部固定系统的两个轴系统的俯视图；

图25是作为外部固定系统的一部分的鞋底部件的透视图；以及

图26是外部固定系统的各个部件的分解透视图，包括形成承重平台的鞋底部件。

具体实施方式

仅出于方便和解释的有效，将参考人脚来提供本发明的各种实施例的以下描述。然而，由于本发明的各方面还预想适用于其他骨骼结构，所以身体的该部分仅是示例性的、非限制性的并且有助于本发明的直观解释。

参考图1，示出了用于治疗夏科氏足和其他肢体畸形的固定系统10。固定系统10包括内部固定系统40和外部固定系统80。内部固定系统40包括称为杆板系统50、轴系统60和中足板系统70的三个通用子系统。外部固定系统80相关地包括可选的承重平台，称为鞋底400。各个系统及某些其各个内部和外部部件是模块化的，并且可以混合、匹配和一起使用，也可以独立使用，这将在下面更详细地讨论。

参考图1A，人脚包括包含跖骨14和趾骨16的前足12、包含三个楔状骨20、骰骨22和舟骨24的中足18以及包括距骨28和跟骨30的后足26。为了简明起见，并且由于解剖学是本领域技术人员众所周知的，因此在本文中可以对脚的各个部分做进一步参考，而没有所附的参考数字。

在本文中还使用的方向和空间解剖学术语对于本领域技术人员是类似地众所周知的。例如，术语“内侧”通常是指更靠近身体的中线，而“外侧”通常是指更远离身体的中线。其他术语比如“近”、“远”、“前”、“后”、“上”、“下”以及其他这样的术语在本领域中应具有它们的普通和普遍含义。

如本文所用，术语“杆”和“轴”被选择为描述内部固定系统的纵向构件仅是为了方便和解释的有效，而不是为了限制。因此，“杆”和“轴”旨在是非限制性的通用术语，其可以包括诸如螺栓、钉子、螺钉、支柱、梁等事物。

作为概观，图2-14描绘了杆板系统50的部件，杆板系统50是内部固定系统40的三个子系统之一。图15-19描绘了轴系统60的部件，轴系统60是内部固定系统40的三个子系统中的第二子系统。图22-23示出了中足板系统70，其是内部固定系统40的第三子系统。图20、21和23示出了各个内部固定子系统的各种组合。且图24-26描绘了外部固定系统80的部件。

参考图2-5，杆100包括具有第一端部104和第二端部106的主体108，第二端部106终止于平坦表面134。如图5可替代地所示，第二端部106可以终止于圆形表面136。如稍后将讨论，圆形表面136更适于促进杆100插入骨管中。

杆100从端部104到端部106可以是整体且连续的，或者包括两个或更多个接合段，比如在连接102处接合到第二段112的第一段110。连接102通常表示使两个杆段能够接合在一起的各种连接机构，并将在下面更详细地讨论。

杆100的主体108可以具有大体圆形横截面形状，或者可以具有任何其他横截面形状，比如椭圆形、多边形或其他形状，以可适于各种应用。主体108还可被粗糙化、滚花或以其他方式设置有本领域中已知的任何其他表面形貌，以用于本领域中也已知的各种目的，从而提供用于骨粘附的改进的表面。此外，杆100或其任何段可以是实心的或空心的。

杆100的第一和第二段110、112在连接102处接合在一起。图3示出了莫氏锥度型连接。图4示出了螺纹连接，下面将更详细地描述两者。当然，还可以设想其他替代连接。进一步设想到，在杆的多个段的情况下，可以采用相同类型的连接或不同类型的连接来将杆100的每两个段接合在一起，这取决于多种因素，如本领域技术人员已知。类似地，如果期望在植入中使用一个以上的杆100，则设想到一个分段的杆可以通过一种类型的连接来组装，而另一分段的杆可以通过另一种类型的连接来组装。这样做的理由可能是由于例如一种类型的连接相对于另一种类型的连接的各种细节和优点以及具有不同连接类型的组装杆的最终性能。

如上所述，图3描绘了莫氏锥度类型的连接。第二杆段112具有凸端部118。凸端部118包括锥形肩部120，其呈锥形至直径小于主体108的突出部122。第一杆段110具有凹端部114，其包括直径明显减小并通向内孔116的锥形开口115。通常，凹端部114的尺寸被确定为配合地容纳凸端部118。因此，肩部120与开口115以及类似地突出部122与孔116具有大体对应和尺寸关系。更具体地，如莫氏锥度技术中已知，凸端部118的肩部120和突出部122中的一个或两个的周向尺寸略大于相应的凹端部114的开口115和孔116的周向尺寸。当将凸端部118插入凹端部114中时，尺寸上的干涉导致压配合，从而将第二杆段112锁定到第一杆段110。

如果期望对第一杆段110至第二杆段112的轴向对准不具有旋转偏好，或者不具有键合效果，则上述的莫氏锥度配合表面都将具有圆形横截面。当然，如果期望键合效果，则配合表面的横截面形状可以是椭圆形、多边形或本领域已知的任何其他形状。

作为替代实施例，图4描绘了在第一杆段110和第二杆段112之间的螺纹连接机构102。第一杆段110的凹端部114包括具有内螺纹124的孔123。第二杆段112的凸端部118包括具有外螺纹128的相应突出部126。具有外螺纹128的突出部126构造成以螺纹方式配合地容纳在凹端部114的螺纹孔123中。组装时，第一杆段110牢固地连接至第二杆段112。

参考图5，杆100可具有一个或多个通孔130，其构造成接收紧固件(未示出)，比如骨螺钉或本领域已知的其他紧固件。对本领域技术人员显而易见的是，通孔130可以是内螺纹的，以便螺纹地容纳相应的螺纹紧固件，或者可以设置有本领域已知的任何其他连接机构。在其他实施例中，通孔130是光滑的并且不包含任何形式的连接机构。通孔130可接收紧固件，以促进将杆100固定在可将杆100定位在其中的髓管内。可替代地，通孔130可以接收紧固件，该紧固件也连接到一个或多个其他杆100，这些杆本身可以相对于脚中的其他人骨定位和固定以提供在这些骨上的固定。在其他实施例中，孔130可以接收来自外部固定系统80的固定元件。

狭槽132描绘在杆100的第二端部106上，其长度大体沿着杆100的长轴定向。狭槽132的目的和功能将参考图15-17A更详细地讨论，其中轴200具有相对相似的狭槽240。

参考图2，杆100的第一端部104包括具有外螺纹140的突出部138和肩部142。如下文将更详细描述，突出部138、外螺纹140和肩部142与连接板150(图11)连通，以形成改进的固定结构。在其他实施例中，设想除螺纹之外的连接机构，例如过盈配合、十字螺钉(图12)、螺母-螺栓、棘轮机构以及本领域已知的其他连接方法。

在其预期的实施例中，杆100可以由本领域已知的任何合适的材料形成，比如钛或具有适于固定系统10的预期用途的机械性能的其他生物相容性材料。此外，杆100可涂覆有本领域已知的任何合适的生物相容性涂层，比如羟基磷灰石等，或根据需要可以是未涂层的，以适应特定的机械和临床需要。

在本发明的预期实施例中，杆100可被设置为各种长度，并且配置为向其所驻留的骨骼提供轴向稳定性。在一些实施例中，杆100配置成具有的长度使得杆100从跖骨的一部分延伸到后足的距骨或跟骨中以提供轴向稳定性。杆100也可被设置成各种直径，例如约3mm、约3.5mm、约4mm、约4.5mm的直径或本领域已知的适于杆100的预期用途的任何其他直径。对本领域技术人员显而易见的是，外科医生可以在手术期间在手术室中选择一个或多个适当尺寸的杆100，或者可以在手术之前选择并准备杆100。

图6-12描绘了连接板部件150的实施例，其配置成促进杆比如杆100与骨头之间的连接，以改善固定系统10的内部固定构造的坚固性和刚性。如在本文的示例性实施例中所述，板150附接到人脚的跖骨。然而，在示例性实施例中对板150的描述仅是为了方便和解释的有效，并不意味着将本发明的范围限制于示例性实施例。在其他实施例中，板150可以固定到人脚的跖骨以外的骨头上。例如，板150可以固定到人手的掌骨或另一个人的骨。板150可以是大体平行四边形、正方形、矩形、椭圆形或本领域已知的适于固定至板150要被固定到的骨头的任何其他形状。

参照图6-12，板150包括第一侧152、与第一侧152相对的第二侧154、在其之间延伸的厚度T以及周边边缘156。在一实施例中，板150包括四个凸角158，每个具有与凸角158相邻的凸角边缘160和延伸穿过板150的厚度T的孔162。在其他实施例中，板150可具有更多或更少的凸角158，而在另一些实施例中，板150可具有四个凸角，其中凸角158包括更多或更少的孔162。孔162配置为接收紧固件，比如螺钉164，并且通常为圆形，然而还可以使用一个或多个孔162的其他形状，例如狭槽。孔162包括在板150的第一侧152上的第一扩口部分166和在板150的第二侧154上的第二扩口部分168。如本领域技术人员将理解的，第二扩口部分168配置为在其中容纳紧固件头部，以使紧固件头部可以部分或完全地凹入板150内。另外，扩口部分166、168的组合一起使得能够通过板150成角度地放置固定元件，比如螺钉164。在各个实施例中，扩口部分166、168包括逐渐锥形或圆锥形形状、凹入或阶梯形的区域或者弯曲或倒圆的部分或者本领域已知的用于容纳紧固件头部的任何其他扩口。在其他实施例中，可以省略扩口部分166、168，使得孔162垂直于厚度T延伸。在这样的实施例中，可以使用没有突出头部的紧固件。另外，可以设想，一个或多个孔162可以设计成容纳卡环(未示出)或其他机构，以防止螺钉164从板150上退回。这种退回机构在本领域中是众所周知的。

参考图6，板150的实施例可以具有各种形状和构造。板150包括长轴A、短轴C、被测量为沿长轴A的最大长度的长度L1和被测量为沿短轴C的最大宽度的宽度W1。示例性板150的形状是大体平行四边形，但是板150的形状和构造可以改变。例如，减小长度L1或增大宽度W1将导致平行四边形形状更像正方形。在其他实施例中，可以增加长度L1，并且可以减小宽度W1，从而形成矩形的平行四边形，其一对相对侧周边边缘156比另一对更长。

长度L2是在长轴A和周壁156的交点处的周壁156的相对部分之间的最短距离，而宽度W2是在短轴C和周壁156的交点处的相对周壁156之间的最短距离。在一实施例中，如图6所示，长度L2和宽度W2配合以提供大致平行四边形形状。在一些实施例中，长度L2可以增加或减小以分别提供更矩形或更方形的形状。在其他实施例中，可以增加或减小宽度W2以分别提供更正方形或更矩形的形状。

凸角158的位置也可以改变。长度L3是都位于短轴C的同一侧的两个孔162的中心之间的长度，宽度W3是相同孔162之间的宽度。在一些实施例中，可以增加长度L3以产生更像菱形的形状。在其他实施例中，可以减小长度L3，这导致形状不太像平行四边形。在一些实施例中，长度L3可以减小为零，使得两个孔162沿着短轴C轴向对准，即两个孔162到短轴C的距离相同。在一些实施例中，宽度W3可以增加以创建更像正方形的形状。在其他实施例中，宽度W3可以减小，这导致更像矩形的形状。

每个孔162在其凸角158内相对于凸角边缘160的位置也可以改变。在一些实施例中，每个孔162可设置成更靠近其相应的凸角边缘160，而在其他实施例中，每个孔162可设置成远离其相应的凸角边缘160。在其他实施例中，如果将板150制成需要改变构造的定制患者匹配植入物，则孔的相对于其相应凸角边缘160的位置可混合和匹配，例如如可基于各种因素期望的。

参考图6，S1是板150的沿C轴的周边的形状。S2是板150的沿A轴的周边的形状。这些形状S1、S2描绘为板150的周边上的凹面。S1、S2可以是由不同长度的半径的过渡产生的复杂形成的样条，或者以本领域中已知的任何其他方式成形，包括不具有曲率且是直的。在一些实施例中，S1和S2的凹面可能朝向板150的中心被严重夸大，因此导致板150的材料更少。在其他实施例中，形状S1和S2之一或两者可以是凸面。

对本领域技术人员显而易见的是，板150具有多种可能的构造。这进一步促进了板150的可定制性。例如，板150可以设置有更大或更小的L3和W3尺寸，以便在孔162之间分别提供或多或少的距离。类似地，其他前述尺寸可以布置成根据外科医生的偏好或特定患者的需要而提供改变的板150。在一些实施例中，可以一起修改各种尺寸以改变板150的各个方面，比如凸角158相对于周边边缘156的位置。

对于前面的描述，应当理解，尽管在图6中仅在轴线A或C的一侧上描绘了各种长度和宽度，但这样的描述仅是为了清楚和解释的有效，并不意味着是限制性的。这样，对于所述的任何特定的长度或宽度，在轴线A或C的相对侧上存在相同的方面和尺寸，并且可以如上所述进行修改。还应当理解，前述尺寸不需要是对称的，并且可以分别相对于轴线A或C的另一侧从轴线A或C的一侧变化。

继续参考图6-12，板150可包括大致正交地延伸远离板150的第一侧152的突出部180。突出部180的目的是使板150能够连接至杆100。突出部180包括内开口182，其可以配置成容纳图2-4的杆100的第一端部104或第二端部106，并且还包括外部面184(图10)。在一实施例中，内开口182可以形成有内螺纹186，以与杆100的突出部138的外螺纹140连通(参见图2和11)。在一些实施例中，内开口182是盲孔(例如参见图7和9)，而在其他实施例中，内开口182可以完全延伸穿过突出部180。在其他实施例中，内开口182可以是无螺纹的，且开口182和杆100之间的连接可以是莫氏锥度类型连接。

参考图2和11，对于本领域技术人员显而易见的是，在将杆100组装到板150期间，当杆100插入开口182至足够深度时，杆100的肩部142将接触板150的突出部180的面184，从而停止杆100移动进入突出部180并确保杆100不会超过突出部180。

在其他实施例中，板150和可选的杆100可以配置有本领域已知的有助于板150连接到杆100的其他结构或机构。

参考图12的示例性实施例，杆100在其突出部138上不具有螺纹140，但具有横向穿过突出部138的通孔178。板150设置有部分带螺纹的横向孔170，其具有在板150的第二侧154附近的螺纹。横向孔170配置成接收部分带螺纹的螺钉176并且在示出为172的区域中与螺钉176螺纹连通。在将杆100插入突出部180的开口182中之后，杆100的通孔178与横向孔170轴向对准。任选地，如本领域所公知，通过在突出部138和开口182上具有配合的键控表面，可以进一步促进这种对准。然后，将螺钉176插入孔170中并穿过杆100的通孔178，并在区域172处螺纹固定到板150。孔170的一部分可以埋头或以其他方式形成，以全部或部分地容纳紧固件的头部，比如螺钉176的头部174，以使头部174能够沉入板150的突出部180中。

参照图6-8和11，板150的突出部180中的开口182围绕纵向轴线D(图7)形成。在该实施例中，轴线D与轴线A在同一平面中，该平面由截面线11-11限定。轴线D行进通过点P，该点P是开口182内的空间中的点。线E是平行于板150的轴线A绘制的基准线，并且由于也行进通过点P而偏离轴线A。如在图11中更好看到，其中杆100与板150组装在一起，角度α是轴线D与线E之间的角度，代表杆100与板150之间的角度。对于本领域技术人员显而易见的是，角度α相对于线E可在约5°至约30°的范围内，或者可以是可适合各种临床需要的任何其他角度。在替代实施例(未示出)中，角度α甚至可以是负角，并且在这种情况下，板150将被成形为容纳杆100穿过其第二侧154并在该第二侧154上方突出。例如，板150可以具有通过其厚度T的开口以容纳杆100，或者板150的周边边缘156可以凹入形状，以便为杆100留出空间以通过相邻板150。

在其他替代实施例中，杆100到板150的定向可以是不同的。例如，轴线D可以相对于由截面线11-11形成的平面成一角度定向。这在图6中参照轴线D'示出。轴线D'相对于轴线A以角度β表示。如角度α，角度β代表杆100与板150组装在一起时的角度。当然，还可以想到许多其他替代配置。

进一步设想，为了实现杆100与板150的成角度，可以如上所述以不同的角度设计突出部180中的开口182。或者对于本领域技术人员将显而易见的是，突出部180本身可以不同的角度和构造设计在板150上。

可选地，板150可以是平坦的(例如如图7所示)或者是弯曲的(如图9所示)。图9中的板150的曲率是沿着长轴A。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，板150的许多其他弯曲和形状也是可能的，如由不同的考虑因素比如可制造性或者各种临床因素比如具体患者的解剖学构造所决定。此外，预期的是，板150可以设置为刚性不可弯曲的板，或者可替代地，设置为可变形板，从而能够根据需要进行术中弯曲。

板150可以由本领域中已知的任何一种或多种合适的生物相容性材料形成，比如钛、PEEK或具有适于板150的预期用途的机械性能的其他生物相容性材料。板150也可以整体或部分地涂覆有本领域已知的任何合适的生物相容性材料涂层。

为了便于参考，当杆100与板150组装在一起时，这也可以称为杆板构造，因此杆板系统50可以包括一个或多个杆板构造。

图13和14描绘了杆板系统50的实施例，在这种情况下包括植入人脚中的多个杆板构造。当然，很容易认识到，特定患者所需的杆板构造的数量可以由外科医生确定。

在使用中，杆状构造的植入可以通过首先对准并准备每个目标骨进行融合来开始。进入目标跖骨的髓管中的适当大小的开口被制成在其中部的背面。导丝然后穿过开口，穿过髓管，并继续穿过其他要融合的骨头。可选地，导丝可以穿过到距骨或跟骨。然后将适当大小的空心钻头穿过导丝，并用于在骨头内创建通道以容纳杆100。

具有选定且对应于所钻通道的长度的杆100连接到板150。然后，将杆100的第二端部106插入开口并穿过通道，直到板150的突出部180停在跖骨中的背面开口内。可选地，板150可以成形为在插入之后或事先与跖骨的拓扑相符。在其他实施例中，可以使用刚性的预轮廓板150。一旦杆板构造就位，然后使用紧固件比如螺钉164将板150固定地连接至跖骨。

图15-17A描绘了作为内部固定系统40的子系统的轴系统60的示例性实施例。轴系统60可以独立地或与其他系统结合使用，以促进骨头的对准、复位和固定。

轴系统60的主要部件是轴200。轴200可以是整体装置，或者是由可以接合在一起的各个段构成的模块化装置，因此能够定制轴200。具体参照图15，轴200是模块化的，并且包括由称为盖202、中间间隔件204a、中间间隔件204b和基部206的段。这些段可以各自在连接203处彼此接合(在图16-17A中示出为接合)。连接203可以是螺纹连接、莫氏锥度类型连接或本领域已知的任何其他合适的连接。还应理解，可以使用一种或多种不同类型的连接203来组装轴200。

盖202是包括孔215的中空主体。盖202还包括第一端部210和第二端部212，第一端部210具有倒圆终端部分214，其便于在植入过程中将轴200插入骨头中，在第二端部212，孔215具有内螺纹216以使盖202能够连接到轴200的另一可配合段。盖202还具有横向通孔218，以容纳固定元件220(图16)来将盖202固定且从而有助于将轴200固定到骨头。稍后将参考基部206更详细地讨论有关通孔218的可选配置和使用的更多细节。

中间间隔件204a和204b各自具有相似的构造，不同之处在于间隔件204a包括通孔218，而间隔件204b不具有任何这样的通孔。间隔件204a、204b都还具有第一端部222、相对的第二端部224以及在它们之间延伸的孔215，从而使它们成为中空的。在第一端部222上，具有带有外螺纹226的突出部225。外螺纹226配置为与内螺纹216配合，以使得在它们之间且因此在任何一个间隔件204a、204b和盖202之间能够牢固连接203。从该描述中显而易见，意图是使得不同段的容易互换性和互连性成为可能。

基部206还具有第一端部232、相对的第二端部234以及在它们之间延伸的孔215，从而使其为中空的。出于可互换性的目的，基部206在其第一端部232上具有类似的突出部225，其具有外螺纹226，如以上参考其他段所述。还示出了具有通孔218的基部206，以使其能够连接至骨头。基部206在其第二端部234处还具有穿过其中的狭槽240，以有助于将两个骨段聚集在一起，也称为复位，如将在下面更详细地讨论。最后，基部206在其第二端部234处具有内螺纹248。这些内螺纹248配置为与各个段的外螺纹226以及与插塞208的外螺纹256配合。值得注意的是，与其他段中的可比较内螺纹216相比，内螺纹248可以更深地延伸到基部206的孔215中。这是因为内螺纹248也配置为容纳插塞208。

此外对于可互换性，插塞208包括主体255，其具有与轴200的其他段上的外螺纹226相似的外螺纹256，压缩元件260和仪器接合区域265。插塞208插入基部206的第二端部234及其移动穿过孔215连同狭槽240一起以及紧固件242(图16)的使用使得能够复位，如下面将更详细地讨论。

参照图16-17A，为了执行复位，一个骨段必须是静止的，且相邻的骨段必须移向该静止骨段。在本实施例中，骨头B1是静止骨头。轴200通过穿过基部206中的通孔218定位的螺钉220固定至骨头B1。值得注意的是，通孔218还提供了将轴200固定至骨头的方法的进一步变型，如下所述。

公认的是，在本领域中已知的各种其他方法中，存在至少两种常见的方法将轴200相对于骨头固定在空间中。在一种这样的常用方法中，这是通过将近端骨部分Bp固定至轴200来完成的。在另一种常用方法中，这是通过将轴200钉在两个骨段之间来实现的。

参照第一种方法，当轴200位于骨管中时(图17)，从近端骨B1的近端骨表面Bp到轴200的外部钻出孔230。孔230与通孔218同轴且尺寸设计成允许螺钉220的头部通过。然后将螺钉220插入穿过孔230，并拧入通孔218的螺纹形式中。如本领域所公知的那样，螺钉220不必一直穿过基部206，只要在螺钉220和基部206之间的第一接触区域中有足够的螺纹接合。当然，如果需要更多的螺纹接合，则可以进一步推进螺钉220以在其与基部206的第二接触区域处螺纹接合基部206。容易认识到，刚刚从骨表面Bp描述的方法可以类似地从相对的远端骨表面Bd完成。由于这个原因，期望具有完全螺纹化的通孔218。

关于将轴200相对于骨固定在空间中的第二种方法，目的是使螺钉220穿过孔230进入，完全延伸穿过轴200，并螺纹地抓紧骨部分Bd。尽管这种方法可以更好地要求通孔218不带螺纹，但为了增加轴200的使用的可变性，可以继续采用通孔218的螺纹形式。当然，已经描述了前述内容，将容易认识到，可以采用上述结构和用途的配置的各种替代和置换。另外，应注意，通孔218具有与杆100的通孔130相同的特性。

进一步参考图16-17A，在复位的情况下，将朝静止骨段B1移动的骨段是可移动骨段B2。当然，通常认为运动是相对的。以与用于将螺钉220穿过基部206的通孔218所描述的类似方式，将部分带螺纹的螺钉242穿过狭槽240，特别是穿过最远离基部206的第一端部232的狭槽区域244，并拧入骨B2中。在插入螺钉242之前或之后，可以将插塞208引入与基部206的第二端部234的内螺纹248螺纹接合，并定位在狭槽区域244处。然后将驱动器(未示出)接合到插塞208的仪器接合区域265，并被致动以使插塞208在方向F上旋转(图17A)，从而借助于螺纹旋转的平移分量将插塞208平移到狭槽区域246。这样做，插塞208的压缩元件260沿着狭槽240将螺钉242从狭槽区域244线性地推动距离M至狭槽区域246。因此，这将骨段B2朝向骨段B1推动相同的距离M，骨段B1通过通孔218固定地连接到基部206，因此产生复位。

本领域技术人员将容易理解，上述复位机构(包括诸如狭槽240和插塞208之类的元件)可以定位在轴200的任何其他一个或多个段上，以增加轴200的段的可变性。当然，如在上述实施例中那样，在其仪器接合区域265不可接近的情况下，可能需要其他手段来旋转或推进插塞208。

尽管已经在参照轴200描述的上下文和功能中描述了狭槽240，但如前所述，在杆100(图5)上定位有稍微相似的狭槽132。使用狭槽132进行复位的特定机制将与针对狭槽240所描述的机制不同，但执行复位的此类其他方式在本领域中是已知的。例如，参照图24，如果将销310通过杆100的狭槽132插入一根骨头中，并且将螺钉220通过杆100的孔130插入另一根骨头中，则外科医生可以手动地抓握并平移销310和螺钉220到彼此，从而将两根骨头放在一起。

出于多种目的，将轴200的一段相对于轴200的另一段旋转对准到所需位置的能力是一种工程功能，其具有本领域已知的许多不同解决方案。例如，参照图16，可能希望在盖202上具有从其所示的任一方向定向为30°的通孔218。类似地，在同一轴200上，可能期望间隔件204a上的通孔218定向为与其所示位置成15°。实现组装的轴200中的通孔218的这种期望的对准的一种方式是具有键控、定时或精密的螺纹216、226，其使得计划的旋转组装能够导致期望的对准。

将螺钉220、242瞄准并插入到其在杆100和轴200中或穿过其的相应位置的能力也是一种工程功能，其具有本领域中已知的各种不同解决方案。例如，当轴200在骨内部时，已知有瞄准夹来促进定位并识别通孔218的定向。杆100和轴200可构造成与这种瞄准夹具配合。

如先前关于杆100所指出，轴200和上述各种其他元件可以由本领域中已知的任何合适的材料形成。例如，轴200可以由钛或具有适于其预期用途的机械性能的其他生物相容性材料形成。此外，轴200可以涂覆有本领域已知的任何合适的生物相容性涂层，比如羟基磷灰石等，或者可以根据需要而未涂覆以适合特定的机械和临床需要。

显然，如对本领域技术人员显而易见的，轴200可以是实心的而不是空心的，而杆100可以是空心的而不是实心的。当然，然后可以对它们各自的特征进行各种其他调整以导致那些特征保持其各自的预期功能。例如，如果轴200是实心的而不是空心的，则基部206的第二端部234仍将保持空心的通道，以使插塞208能够行进通过以实现复位。

参照图18和19，示出了轴系统60的两个轴200被植入人脚中。内侧轴200由盖202、随后是两个间隔件204a、然后是基部206组装，并且定向成使得基部206位于第一跖骨中，并且盖202位于距骨中。外侧轴200由另一盖202和基部206组装。其定向成使得基部206在跟骨中，而盖202在骰骨中。每个轴200被描述为通过各个螺钉220、242固定在骨头上适当位置。

首先，将要融合的每个骨头手动对准并准备好接受轴系统60。例如，为了植入内侧轴200，通过背侧切口露出第一跖骨指骨关节。然后，在跖骨头部的中心附近引入引导髓管扩孔的导丝，穿过跖骨主体、内侧楔状舟骨并进入距骨颈。然后在导丝上反复进行扩孔，直到穿过骨头形成具有适当内径以容纳轴200的根管。当然，认识到骨骼的各种解剖学界标和大小最终将决定对根管直径和长度的选择，并因此决定要在其中使用的轴200的直径和长度，以及轴200的哪些段应被选择并组装它们的顺序。

在插入轴200之前，它可以连接到瞄准夹具(未示出)。瞄准夹具在轴200上突出相关通孔的位置，比如孔218，因此使外科医生能够准确地将穿过瞄准夹具的螺钉220直接放置到每个瞄准孔218中或穿过其，例如，视情况而定，在将轴200放置在扩孔的骨管中之后。

一旦将目标夹具附接到内侧轴200，则将内侧轴200插入到扩孔的骨管中。然后将螺钉220穿过夹具和位于距骨中的盖202的通孔218。然后，将螺钉242穿过夹具并穿过狭槽240，狭槽240在这种实施例中位于第一跖骨中。然后，旋转地致动位于基部206的第二端部234中的插塞208，以沿着狭槽240轴向平移，从而沿着轴200将螺钉242和螺钉220之间的所有骨头压缩到期望的定向，此时，其他螺钉220将穿过轴200插入以将压缩的骨头相对于轴200锁定在适当位置。可替代地，一些或全部压缩也可以通过本领域已知的其他技术来执行。

鉴于前述内容，骨的制备、外侧轴200的选择、组装和插入以及相关骨头的复位和固定对于本领域技术人员将是显而易见的。

参考图20-21，描绘了杆板系统50和轴系统60的植入组合。具体地，存在两个杆板构造和两个轴200。值得注意的是，杆100可以连接到轴200，并如此描述。这可以使用螺钉220或通过其他方式来实现。对于本领域技术人员显而易见的是，可以采用杆板构造和轴的任何数量、组合和配置，并且还可以根据需要在不同点处彼此连接，以解决各种临床需求。

图22描绘了板280形式的中足部件，其具有螺钉孔281，该螺钉孔281适于容纳将板280附接到骨头的螺钉282(图23)。板280是本领域公知的。板280可以是可延展的，以使其能够原位成形以符合其将要附接到的目标解剖结构，或者以多种通用的刚性形状提供，或者通过患者匹配技术定制制造。其旨在单独使用，或与固定系统10的一个或多个系统和子系统结合使用。

图23描绘了与杆板构造和轴200结合植入脚中的板280，其中某些杆100和轴200是互连的。组合所有这些子系统的可能性提供了增加的可变性和灵活性以满足更多种类的临床需求。

图24描绘了连接到外部固定系统80的内部固定子系统，即轴系统60。外部固定系统80包括一个或多个框架302，每个框架具有多个开口304、多个连接器306和销310。销310描绘为在其远端上部分地带螺纹，并且还可以可选地是无螺纹的或全螺纹的，如本领域所公知。该基本的外部固定系统80在本领域中也是众所周知的。

值得注意的是，本发明的一方面是外部固定系统80到轴系统60的连接，如图24所示。具体地，使用通过连接器306插入的销310将框架302连接至轴200。因此，很明显，外部固定系统80与内部固定系统40的某些子系统中的一个或多个的许多其他配置、布置和连接是可能的。例如，外部固定系统80可以连接至植入的杆板系统50。

将外部固定系统80与内部固定系统40的各个子系统结合和连接的附加能力进一步增加了整个固定系统10的可变性和灵活性，以治疗更多种类的临床需求。

图25描绘了外部固定系统80的鞋底部件400。鞋底部件400旨在与外部固定系统80结合使用，并且旨在在患者的脚下提供承重平台以使具有固定系统10的患者能够行走。

鞋底400包括适于将可移除衬里404保持在其中的壳体402。从前面410到后面412，壳体402具有顶表面406、侧壁407和底表面408，其从前面410到后面412横跨壳体402。底表面408是当患者在佩戴固定系统10的同时行走时与地面接触的表面。因此，其形状、质地和材料可以如本领域中已知的那样进行适配以促进更安全的行走。例如，底表面408可以由橡胶制成或涂覆有橡胶，以增加鞋底400和地面之间的摩擦系数，从而减少患者在与固定系统10一起行走时滑倒的机会。还可以设想其他实施例来完成此目标。

底表面408的轮廓可以是一系列复杂的连续曲线，比如朝向后面412的更紧曲线，这可以称为脚后跟打击区域，最终过渡到朝向前面410的逐渐弯曲，前脚在步态上滚动。当然，还可以考虑其他形状。

衬里404可包括可充气的气囊(未具体示出)，并填充有任何适当的流体。气囊可以具有阀(未具体示出)，通过该阀可以引入或排出空气或其他流体以实现最佳的密度和尺寸以支持特定的重量或压力要求。衬里404可以可选地容纳在织物外壳(未具体示出)中。外壳可以吸湿排汗并且可以机洗，以易于清洁和维护。外壳也可以通过拉链、钩环紧固件、按扣等来移除。

鞋底400还具有狭槽424，使其能够连接至框架302(图26)，如将在下面更详细地讨论。如本领域技术人员可以容易地理解，狭槽424可以形成在壳体402的材料内，或者可以是固定在壳体402的内部或外部的实心管。

图26是用于将鞋底400组装到框架302的外部固定系统80的某些部件的分解图。更具体地，连接器306在其各个面上具有螺纹开口307，从而使它们能够使用螺栓308连接到框架302和其他部件，因此使它们通用。

支柱426用于将鞋底400连接至框架302。支柱426具有孔眼428以实现这种连接。例如，在用螺栓308将连接器306连接到框架302之后，支柱426的孔眼428将与连接器306对准，并且另外的螺栓308将穿过孔眼428并拧入连接器306中，从而将支柱426填塞并固定到框架302。支柱426还应以本领域技术人员已知的任何多种方式连接至鞋底400。例如，可将支柱426插入并胶合到狭槽424中。

支柱426可以是整体结构，或者可以包括两个或更多个部件，使得支柱426能够膨胀和压缩以及以期望的长度固定在适当位置。支柱426还可以由各种材料制成，从硬质金属到更具弹性的材料，其可以进一步有助于在步态期间吸收打击力。

如此详细地描述了本发明，应理解，前述描述无意于限制其精神或范围。将理解的是，本文描述的本公开的实施例仅是示例性的，并且本领域技术人员可以在不脱离本公开的精神和范围的情况下进行任何变型和修改。所有这样的变化和修改，包括上面讨论的那些，都旨在被包括在本公开的范围内。

Claims (15)

1.一种用于固定骨骼结构的固定系统，包括：

内部固定系统，其包括：

杆板系统，和

轴系统；以及

外部固定系统；

其中，所述杆板系统包括：

直接固定到板的杆，该杆适于定位在骨管中，所述杆模块化地包括多个段，每个段可通过连接来接合，并且该板适于定位在骨管附近的骨上；其中，所述轴系统包括具有纵向轴线的轴、在该轴上沿纵向轴线的方向定向的狭槽以及在该轴上以与纵向轴线成一角度定向的孔，所述轴还适于定位在骨管中并且配置为使包括骨管的两个骨段朝向彼此移动；并且

其中，所述外部固定系统包括连接到鞋底的框架，该鞋底具有适于接触地面的底部。

2.根据权利要求1所述的固定系统，其中，所述外部固定系统还包括销，并且外部固定系统经由该销与所述杆板系统或轴系统连接，且杆板系统或轴系统位于骨中。

3.根据权利要求1所述的固定系统，其中，当所述杆板系统和轴系统都位于骨中时，杆板系统连接至轴系统。

4.根据权利要求3所述的固定系统，还包括附接到骨的中足板系统，所述中足板系统包括板和紧固件。

5.根据权利要求1所述的固定系统，其中，所述杆板系统的杆的多个段的连接是螺纹连接或莫氏锥度连接。

6.根据权利要求1所述的固定系统，其中，所述杆板系统的板包括适于面向骨的第一侧、相对的第二侧、长度、宽度、沿长度的板轴线以及从第一侧延伸的突出部。

7.根据权利要求6所述的固定系统，其中，所述突出部包括与杆板系统的杆连通的开口。

8.根据权利要求7所述的固定系统，其中，所述突出部中的开口通过螺纹连接与所述杆连通。

9.根据权利要求7所述的固定系统，其中，所述开口是圆柱形的并且具有纵向开口轴线，并且所述开口定向成使得开口轴线与板轴线成一角度。

10.根据权利要求1所述的固定系统，其中，所述轴系统的轴模块化地包括多个段，每个段可通过连接来接合。

11.一种用于固定骨骼结构的固定系统，包括：

内部固定系统，其具有：

杆板系统，和

轴系统；以及

外部固定系统；

其中，所述杆板系统包括：

固定到板的杆，二者之间没有单独的连接构件，该杆适于定位在骨管中，所述杆板系统的杆模块化地包括多个段，每个段可通过连接来接合，并且

该板适于定位在骨管附近的骨上；

所述板还具有适于面向骨的第一侧、相对的第二侧、长度、宽度、沿长度的板轴线以及从第一侧延伸的突出部，所述突出部具有带有纵向开口轴线的圆柱形开口，并且所述开口定向成使得开口轴线与板轴线成一角度；

其中，当所述杆板系统和轴系统都位于骨中时，杆板系统通过固定元件连接至轴系统；并且

其中，所述外部固定系统连接至杆板系统或轴系统之一。

12.根据权利要求11所述的固定系统，其中，所述杆板系统的杆的多个段的连接是螺纹连接或莫氏锥度连接。

13.根据权利要求11所述的固定系统，其中，所述外部固定系统还包括销，并且其中，所述销将外部固定系统连接至所述杆板系统或轴系统之一。

14.根据权利要求13所述的固定系统，其中，所述外部固定系统还包括连接到鞋底的框架，该鞋底具有适于接触地面的底部。

15.根据权利要求11所述的固定系统，还包括附接到骨的中足板系统，所述中足板系统包括板和紧固件。