CN113100894A - 肘关节外固定装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种肘关节外固定装置，包含固定骨板，该固定骨板包含上部与下部，其中，上部具有一曲率半径以配合肘关节的解剖学形貌，下部则接续于上部末端，并由肱骨远端，往前臂骨远端的方向延伸；数个螺钉孔，设于固定骨板表面，使骨螺钉得依适应症的需要，将肘关节外固定装置固定于肘关节所需的位置上；以及，外固定环，始于固定骨板上部的一侧，延伸环绕肘关节，并在末端打入肱骨远端，以将肘关节复位。

Description

肘关节外固定装置

技术领域

本发明涉及一种肘关节外固定装置，更详而言之，为通过将肘关节外固定装置装设于肱骨与前臂之间，固定肘关节处骨折、脱臼、关节韧带损伤的同时，还能保持病患肘关节的活动度的外固定装置。

背景技术

在日常生活中，肘关节(Elbow Joint)常因为跌倒、运动、意外，而导致肘关节伤害，其受伤的情形包含了骨折，肘关节的脱臼、环状韧带或桡侧韧带的损伤等等。对于上述的适应症而言，较常用的手术治疗方式为利用骨板、骨钉、钢线、石膏等等进行患部的固定，除了提供肘关节立即的稳定性外，也有利于将肘关节回复至自然的解剖学状态，若是在骨折的情况下，也能避免骨折断裂处的尖端部位反复的刺伤软组织，以减少周遭软组织的伤害及降低血液流失，而若是关节炎或韧带损伤的适应症，则有助由维持住关节面的距离，避免滑囊、软骨组织等继续受到压迫，同时所维持的距离亦有助于软组织的复原。

然而，无论其列于上述的适应症为何，由于肘关节内部空间有限，若病患在肘关节固定的时间内怠于复健或是接受不当治疗，则有可能导致肘关节发生僵硬、挛缩(Contracture)的现象。其中，肘关节挛缩分为关节外与关节内，关节外挛缩通常源自异位骨化、关节外骨畸形，或是肌腱、周遭肌肉肌力退化而缩短，而关节内挛缩则可能有关节炎、关节僵硬、关节沾黏等等原因，在固定的早期，创伤没有愈合之前，肢体的外形可近乎正常；一旦愈合，挛缩力量增加，轻者只是皮肤及皮下软组织挛缩，重者可造成肌肉、肌腱、血管、神经的短缩，甚至骨关节畸形，从而完全丧失功能。挛缩的力量可能超过骨、关节、韧带、肌腱的张力，使关节扭曲、关节半脱位或脱位，使得患肢在愈合后，需要进行额外的治疗或手术，以将患肢孪缩或僵硬的关节拉开。

但，承上所述，即便将患肢通过额外的治疗或手术将关节拉开，以试图回复其活动的角度，若是在后续患肢的固定依然采用传统的固定方式(如石膏)，而在复原的过程中，再度因为长时间无法活动，则在患肢愈合后，仍然会有关节僵硬的情形发生，因此对于肘关节的治疗而言，无论其适应症是骨折、脱臼、关节炎，抑或关节韧带损伤，治疗与固定的过程中需尽可能避免挛缩或关节僵硬的情形发生，因此在固定肘关节时，若能维持关节面的距离以及其活动度，则对于病患术后的恢复速度亦有相当的帮助。

以肘关节固定的器具来说，目前市面上的肘关节骨外固定器，例如中国专利公告号CN103417279A，其揭示了一种由通用铰链固定器(Compass Universal Hinge Fixator)类型进行改良的肘关节固定装置，其结构包含了三个呈现“U”字型构型的洞孔半环，两个用于固定病患的肱骨部分，一个则用以固定前臂，三个洞孔半环以连接杆相连，以达到固定肘关节的目的。然而，该类型的肘关节固定装置，通常体积庞大、重量重、设计复杂、价格昂贵，且还需手术施行时配合，将肘关节固定装置的旋转轴(通常包含齿轮、洞孔半环等组件)，完美的对齐肘关节的旋转轴，避免肘关节在活动时运动阻力增加，对于关节面比较完整，或关节轴心仍存在的病患而言，习知肘关节外固定器的安装过程中的难度较高，且在患肢复原的过程中仅能执行屈曲(Flexion)与伸展(Extension)的动作，而无法执行旋前(Pronation)和旋后(Supination)，且可能因组件对齐肘关节旋转轴时的误差，影响活动度而较不利于固定后，对病患进行的关节牵引与复健。

有鉴于此，目前市场上仍然需要一种在固定肘关节能采取相对难度较低的骨外固定装置，除了降低安装时手术的难度，由于其固定的方式无可避免会有开放性的伤口，因此装置的整体尺寸和重量也需降低，避免在未来数周的康复过程中，给病患带来额外的重量负担与伤口感染的风险；此外，在安装过后，肘关节在复元过程中仍然需要能维持铰链关节(Hinge Joint)的功能，使其保持在一定程度能屈曲、伸展、旋前，和旋后的范围，以避免肘关节在治疗后发生孪缩或僵硬的现象，而影响到病患康复后肘关节的功能。

发明内容

本发明的目的是提供一种肘关节外固定装置，其结构包含固定骨板，该固定骨板包含上部与下部，其中，上部为配合肘关节的肱骨及前臂骨的人体结构，具有一曲率半径的范围，下部则位于上部之后，并由肱骨远端，往前臂骨远端的方向延伸；多个螺钉孔，设于上部与下部，骨螺钉得依适应症的需要，选择适当的螺钉孔位置打入，将肘关节外固定装置装设于肘关节之上；以及，外固定环，起始于固定骨板上部的一侧，延伸并环绕肘关节至上部的另一侧，所述的外固定环的中端处具有一垂直弯折，并在末端打入肱骨远端，以将肘关节复位，以增加固定的力量。

根据本发明较佳的实施例，肘关节外固定装置尚包含一具中空构造的绞炼螺钉(Hinge Pin Screw)，于肘关节外固定装置装设于肘关节之前，先行打入肘关节进行固定，再将外固定环插入绞炼螺钉，避免外固定环直接接触骨骼，造成感染机率上升。

优选地，外固定环的起始处位置，位于上部第3个螺钉孔，与下部第1个螺钉孔之间，以较佳地能配合患肢的解剖学形貌。

优选地，其上部的曲率半径R的范围，为20～25mm，以配合病患肱骨、前臂骨与肌肉的解剖学结构，提高使用上的泛用性。

优选地，外固定环起始处和末端之间的宽度L，为40～60mm，以配合病患肱骨、前臂骨与肌肉的解剖学结构，提高使用上的泛用性。

优选地，位于固定骨板上的螺钉孔，由前臂骨近端，往前臂骨远端的方向设置，并呈现左右交错排列，使骨螺钉在打入骨骼时，能与水平轴的左右角度φ呈现±10°的范围，以根据适应症，例如关节面所需拉开的距离，或骨折的症状，选择适合的螺钉孔位置与角度。

优选地，固定骨板由肱骨远端，往前臂骨远端方向的两侧，具有波浪状的结构，其固定骨板其中一侧的波峰，对应到相应另一侧的波谷，以配合到上述左右交错排列的螺钉孔设置，使肘关节的固定能配合所需的适应症，或病患个体差异的解剖学结构。

优选地，肘关节外固定装置的材料可为钛合金，较佳的，为钛六铝四钒，其拥有较佳的生物兼容性，藉此降低人体免疫排斥与开放性伤口感染的机率，并使肘关节外固定装置能以三维打印(Additive Manufacturing)的方式进行各个部件的结构调整，增进针对病患个体差异的客制化弹性。

以上所述是用以说明本发明的目的、技术手段以及其可达成的功效，相关领域内熟悉此技术的人可以经由以下实施例的示范与伴随的图式说明及申请专利范围更清楚明了本发明。

附图说明

图1A说明肘关节外固定装置的装置构造；

图1B显示本发明之较佳的实施例中，肘关节外固定装置更包含一绞炼螺钉，以避免外固定环与肱骨直接接触；

图2说明肘关节外固定装置如何固定肘关节，以及与骨骼固定的相对位置；

图3说明肘关节外固定装置如何固定肘关节，以及与骨骼固定的相对位置；

图4说明肘关节外固定装置如何固定肘关节，以及与骨骼固定的相对位置；

图5显示肘关节外固定装置的俯视图；

图6显示肘关节外固定装置的侧边视图。

附图标记说明：

肘关节外固定装置100 外固定环101 固定骨板103

上部1031 螺钉孔1033 下部1035

骨螺钉105 外侧表面107 内侧表面109

绞炼螺钉111 肱骨201 前臂骨203

水平轴501

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可通过本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的功效性与其优点。且本发明亦可通过其他具体实施例加以运用及实施，本说明书所阐述的各项细节亦可基于不同需求而应用，且在不悖离本发明的精神下进行各种不同的修饰或变更。

本发明的目的，在于改善习知的肘关节固定装置，通常体积庞大、重量重、结构复杂、价格昂贵，且应用上仰赖装置各组件精准对齐肘关节的相应处，若手术过程中安装的距离误差较大，例如，偏离10mm以上时，则肘关节在复原中期需要牵引复健时，其运动阻力与原来相较可能高达数倍，而不利于复健，甚至因此使骨螺钉承受过度的扭矩，而发生骨螺钉断裂或松脱的现象。此外，对于关节面较完整，或关节轴心仍存在的病患，改善习知肘关节外固定器的复杂设计，亦能降低固定时所需的骨螺钉的使用数量，减少开放性伤口在未来数周时的感染风险，同时因结构上的改善，也同时进一步降低重量，避免患肢过度影响病患的日常生活。

有鉴于上述目的，请参阅图1A，本发明提出了一种肘关节外固定装置100，其结构包含一构型可配合肱骨201远端至前臂骨203近端之间解剖学构造的固定骨板103，该固定骨板103包含上部1031与下部1035，请一并参考图2到图4，其中，上部1031为配合肘关节的肱骨201及前臂骨203的人体结构，具有一曲率半径R的范围，较佳的，为20～25mm，以配合病患肱骨201、前臂骨203与肌肉的解剖学结构，提高使用上的泛用性；下部(1305)则接续上部1031之后端，并由肱骨201远端，往前臂骨203远端的方向延伸；多个螺钉孔1033，设于上部1031与下部1035的，贯通外侧表面107与内侧表面109，使骨螺钉105得依适应症的需要，选择适当的螺钉孔1033位置打入，将肘关节外固定装置100装设于肘关节之上；以及，外固定环101，起始于固定骨板103上部1031的一侧上部1031的另一侧，其中端处具有一垂直弯折，使其在末端处打入肱骨201远端，将肘关节复位时，可具有最大的固定力。其中，在本发明一实施例中，外固定环101往外的延伸处，位于上部1031的末端最后一个螺钉孔1033，与下部1035的第一个螺钉孔1033之间，使其固定的力量，与维持肘关节屈曲、伸展、旋前、旋后的活动度为最佳，并使患肢在肘关节外固定装置100术后的数小时至三天内，即可依照病患的自主意识开始患肢屈曲、伸展、旋前，和旋后等动作的复健，杜绝挛缩或关节僵硬的情形发生。

请参阅图1B，根据本发明较佳的实施例，肘关节外固定装置100尚包含一具中空构造的绞炼螺钉111，于肘关节外固定装置100装设于肘关节之前，先行打入肘关节进行固定，再将外固定环101插入绞炼螺钉111，避免外固定环101直接接触骨骼，较佳地，该绞炼螺钉111的长度范围，可依照病患个别的生理结构，或日后复健时患肢所需的活动角度，选择50～100mm的范围，而该绞炼螺钉111的直径范围，则为3～8mm。其中，绞炼螺钉111的设置，除了避免患肢活动时，肘关节不至于和外固定环101因为摩擦的关系，导致其打入的伤口在患肢愈合的过程中逐步扩大以外，亦可避免伤口和外固定环101的接触部位分泌物增加，导致伤口感染的机率上升。此外，绞炼螺钉111的设置，相较于习知肘关节外固定器，也能使患者于患肢复原后可直接于门诊拆卸肘关节外固定装置100，而毋须再度进行二次手术，具有大幅提高肘关节外固定装置100治疗上的便利性的特点。

请参阅图2-4，其显示了肘关节外固定装置100，在骨骼上实施时的装设方向。其中，上部1031装设于肱骨201近端与前臂骨203的近端之间，下部1035装设于前臂骨203的远端，同时内侧表面109贴合肘关节上鹰嘴凸一侧的皮肤，外固定环101则于上部1031沿水平轴501的方向延伸并环绕肘关节环套住患肢，并在末端处打入肱骨201远端，以强化肘关节外固定装置100的固定力量。在本发明的一观点中，固定骨板103上的骨螺钉105的数量可依应用上的需要而调整。而在本发明较佳的实施例中，上部1031的螺钉孔1031为3个，下部1035的螺钉孔1031为7个，使肘关节外固定装置100能较佳的对应不同病患的解剖学构造与适应症，包含骨折脱臼、关节炎、关节僵硬，与关节韧带损伤。

根据本发明内容，位于固定骨板103上的螺钉孔105，由前臂骨203近端，往前臂骨203远端的方向设置，并呈现左右交错排列。请参阅图5，在本发明实施例中，当骨螺钉105由外侧表面107贯穿至内侧表面109后，肘关节外固定装置100由俯视图的平面观之，数个骨螺钉105将彼此交错，每一个的骨螺钉105，则与水平轴501呈现φ＝-10°～+10°的夹角，使骨螺钉105得依骨折脱臼的角度、形貌、关节面是否完整等因素，或是依照关节炎、韧带损伤时，关节内包含滑囊、软骨、韧带等软组织所需保持的距离，选择骨螺钉105所需锁入骨骼的数量、角度和距离，及中期牵引复健时屈曲、伸展等动作的需要，以利于肘关节在复原时促进软组织生长，同时避免肘关节在复原的过程中周遭的肌肉、肌腱产生挛缩的现象，影响患肢康复后的活动功能。

根据本发明一实施例，固定骨板103的下部1033，具有波浪状的结构，其中一侧的波峰，对应到相应另一侧的波谷，除了配合到上述左右交错排列的螺钉孔1035设置外，亦能在扩大固定骨板103的左右侧的空间，以及螺钉孔1035所能打入的角度同时，避免固定骨板103在没有波浪状结构时，冗余的空间使肘关节外固定装置100重量增加，导致患肢打入骨螺钉105的开放性伤口负重增加。此外，若肘关节外固定装置100以三维打印的方式进行生产时，亦有利于制作材料的节约，同时相较于传统CNC制作，亦能加快肘关节外固定装置100的生产速度。

请参阅图5，根据本发明一实施例中，外固定环101起始处和末端之间的宽度L，为40～60mm，藉此配合病患肱骨201、前臂骨203与肌肉的解剖学结构。其中上述的外固定环101末端固定于肘关节骨头，配合骨螺钉105由外侧表面107贯穿至内侧表面109，两者之间形成一相辅相成的固定二维平面，提升整体复健效果。请参阅图6，其中，外固定环101以侧边视图观之，其与水平轴501的上下夹角θ的范围为-10°～+10°。在本发明较佳的实施例中，为提高肘关节外固定装置100的承受应力的强度，以及使采用三维打印时容易生产，外固定环101、固定骨板103、上部1031、下部1033为一体成型。此外，在本发明中，φ角、θ角、外固定环101起始处和末端之间的宽度L、上部1031的曲率半径R的范围，均可根据适应症，或是病患本身的解剖学结构进行所需要的调整。

根据本发明较佳的实施例，外固定环101的起始处位置，位于上部1031第3个螺钉孔1033，与下部1035第1个螺钉孔1033之间，以较佳地能配合患肢的解剖学形貌。

根据本发明内容，肘关节外固定装置100的材料，可为钛合金，在本发明一实施例中，可为钛六铝四钒，其拥有较佳的生物兼容性，藉此降低人体免疫排斥与开放性伤口感染的机率，并使肘关节外固定装置能以三维打印(Additive Manufacturing)的方式进行各个部件的结构调整，增进针对病患个体差异的客制化弹性。

本发明将以较佳实施例及观点加以叙述，此类叙述是解释本发明的结构，仅用以说明而非用以限制本发明的申请专利范围。因此，除说明书中的较佳实施例之外，本发明亦可广泛实行于其他实施例中。

Claims (10)

1.一种肘关节外固定装置，其特征在于，包含：

一固定骨板，该固定骨板包含一上部与一下部；

其中该上部具有一曲率半径，该下部接续于该上部后端，由肱骨远端，往前臂骨远端方向延伸；

多个螺钉孔，彼此交错排列于该固定骨板的表面上；

至少一骨螺钉，通过该多个螺钉孔，将该肘关节外固定装置固定于肘关节；以及，

一外固定环，起始于该上部的一侧，并往该上部的另一侧环绕，增加该肘关节外固定装置的固定力，其中该外固定环的末端固定于肘关节。

2.根据权利要求1所述的肘关节外固定装置，其特征在于：更包含一绞炼螺钉，该绞炼螺钉具备一中空构造，设于肘关节上，使该外固定环的末端得插入该绞炼螺钉。

3.根据权利要求1所述的肘关节外固定装置，其特征在于：其中该上部的该曲率半径R的范围为20～25mm。

4.根据权利要求1所述的肘关节外固定装置，其特征在于：其中该多个螺钉孔在俯视平面上，与一水平轴交错排列所呈现夹角φ的范围为-10°～+10°。

5.根据权利要求1所述的肘关节外固定装置，其特征在于：其中该下部的两侧，具有波浪状的结构，该下部其中一侧的波峰，对应到相应另一侧的波谷。

6.根据权利要求1所述的肘关节外固定装置，其特征在于：其中该外固定环起始处和末端之间的宽度L为40～60mm。

7.根据权利要求1所述的肘关节外固定装置，其特征在于：其中该外固定环在侧视平面上，与一水平轴的上下夹角θ的范围为-10°～+10°。

8.根据权利要求1所述的肘关节外固定装置，其特征在于：其中该外固定环的中端处，具有垂直弯折的结构。

9.根据权利要求1所述的肘关节外固定装置，其特征在于：其中该外固定环，位于该上部的第三个，与该下部的第一个的该多个螺钉孔之间。

10.根据权利要求1所述的肘关节外固定装置，其特征在于：其中该肘关节外固定装置制作的材料为钛六铝四钒，以降低人体免疫排斥与开放性伤口感染的机率。

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