CN115968274A - 骨钉装置 - Google Patents

Abstract

一种骨钉装置(1)，具有：外管(2)，具有第一骨连接构件(2b)和在外管(2)的内表面的至少部分之上延伸的内螺纹(2a)；以及内管(3)，具有第二骨连接构件(3a)。内管(3)布置在外管(2)的至少部分内部以允许滑动轴向相对移动。存在驱动单元，该驱动单元具有：驱动马达(7)，固定地附接到内管(3)；以及搬移螺钉(4)，具有接合外管(2)的内螺纹(2a)的外螺纹(4a)。在驱动单元中设置行星齿轮(6)，该行星齿轮具有连接到驱动马达(7)的输入端和连接到搬移螺钉(4)的输出端。

Description

骨钉装置

技术领域

本发明涉及一种骨钉装置，该骨钉装置可固定到细长骨的至少两个部分并且具有可以在轴向方向上相对于另一者移动的两个部分。骨钉装置可以用于使两个骨部分相对于彼此移动，例如，用于在骨折恢复或者用于骨延长、骨压缩和/或骨搬移的其他治疗期间使用。

背景技术

国际专利公开WO98/30163公开了一种用于将两个骨部段移动分开、特别是用于延长骨或桥接骨中的间隙的牵张装置。该牵张装置具有可以引入到骨的骨髓腔中的髓内钉，并且包括可以轴向地移动并可以各自固定到两个骨部段中的一者的两个部分。该牵张装置还具有驱动驱动轴的驱动单元，以及用于将驱动轴的旋转移动转换成髓内钉的两个部分的相对轴向移动的装置。驱动轴驱动被保持在轨道上的行星式滚柱，在轨道上，行星式滚柱借助设置在其外周边上的驱动凹槽接合在包围行星式滚柱的中空本体中的对应的驱动凹槽中。

发明内容

本发明试图基于包括被布置在外管内部的内管的骨钉装置来提供一种用于改进的骨延长、骨压缩和/或骨搬移的骨牵张装置。

根据本发明，提供了一种骨钉装置，其包括：外管，具有第一骨连接构件和在外管的内表面的至少部分之上延伸的内螺纹；内管，具有第二骨连接构件，内管布置在外管的至少部分内部以允许滑动轴向相对移动(例如，通过使内管的外径小于外管的内径)；以及驱动单元。驱动单元包括：驱动马达，固定地附接到内管；搬移螺钉，具有接合外管的内螺纹的外螺纹；以及行星齿轮，具有连接到驱动马达的输入端和连接到搬移螺钉的输出端。本发明的实施方式具有以下优点：可以将驱动部分(驱动马达、搬移螺钉和行星齿轮)集成在骨钉装置内并与内管一起移动，从而允许使用最小尺寸以尽可能降低复杂性并且在很多骨外科应用中容易放置。此外，根据骨钉装置的确切应用，可以施加足够高的荷载。在放置之后可以操作骨钉装置，而不会阻碍或干扰骨周围的组织。

附图说明

下文将参考附图更详细地论述本发明，在附图中：

图1示出了根据本发明的实施方式的用于骨延长、骨压缩和/或骨搬移的骨钉装置的剖视图；

图2A至图2F示出了根据本发明的六个示例性实施方式的用于骨延长、骨压缩和/或骨搬移的骨钉装置的剖视图；以及

图3A至图3F示出了根据本发明的六个其他示例性实施方式的用于骨延长、骨压缩和/或骨搬移的骨钉装置的剖视图。

具体实施方式

牵张成骨(也称为骨牵张)是用于治疗骨骼系统、特别是与骨折或骨重建相关的治疗的完善的外科程序。在骨牵张中，以特定牵张速率将骨的两个部段分开，其中牵张速率在每天0mm至几mm之间变化。由于自然愈合过程，在两个部段之间的间隙中形成新的骨，并且骨被加强。

骨牵张可以用于骨延长的目的。例如，患者可能因为成熟时期肢体生长的差异而具有一对不对称的肢体，其中一个肢体比另一个更长。在这种情况下，期望延长较短肢体来匹配较长肢体。将有意地将较短肢体折成两个部分，并且通过使用骨牵张，将两个部分分开来延长肢体直到期望的长度。

类似地，骨牵张可以用于骨搬移的目的。例如，患者可能因为先前的骨折而具有骨感染，从而导致骨的感染部分被移除。在这种情况下，骨中可能存在间隙，并且期望在间隙中形成新的骨。将有意地将骨折断，并且通过使用骨牵张，可以搬移骨以填充缺失了骨的间隙。

在其他应用中，有必要在特定的压缩力下将两个骨部分保持在一起，以便允许折断在正确环境下愈合。

鉴于外科领域的骨牵张的完善的性质，该领域中已知用于骨延长、骨压缩和/或骨搬移目的的各种装置。髓内钉是此类装置的常见示例。典型地，髓内钉是圆柱形的，并且植入在骨的髓腔内。这些装置一般可以由具有以伸缩布置同轴地布置的两个或更多个部件表征，其中装置的至少两个部件连接到断骨的部分。通过使用驱动马达，髓内钉的两个或更多个部件可以相对于彼此轴向地移动分开，从而形成骨延长、骨压缩或骨搬移。

尽管髓内钉已经成功地用于执行骨牵张，但这些装置仍有其缺点。例如，在远程放置之后需要调整髓内钉的长度需要使用复杂的驱动布置。因此，本领域中需要克服这些缺点并且提供一种具有简单结构和可靠操作的驱动布置的骨钉装置。

对于其他骨延长应用，髓内钉的所有部分可能必须彼此移动，从而延长该装置并且因此增加装置的整体长度。鉴于骨折和/或与骨的连接的放置，这可能会限制骨延长的期望长度。此外，髓内钉的延长还可能没有充分的引导，其中如果存在小的未对准，则这可能导致不正确的轨迹的骨延长、骨压缩或骨搬移。

本发明的实施方式提供了一种用于改进的骨牵张的骨钉装置，从而允许骨延长、骨压缩和/或骨搬移。在其他实施方式中，实现了减少或至少减轻对装置尺寸(主要是期望长度)的要求，并且在甚至其他实施方式中，可以实现具有引导的轨迹、甚至是拱形或波状外形轨迹的骨延长、骨压缩和/或骨搬移。

图1示出了根据本发明的实施方式的适于骨延长、骨压缩和/或骨搬移的骨钉装置1的剖视图。骨装置1包括外管2和内管3，该内管3布置在外管2的至少部分内部以允许滑动轴向相对移动。因此，内管3具有小于外管2的内径的外径，从而允许例如内管3平滑地移动远离或朝向外管2。外管2具有第一骨连接构件2b，并且内管3具有第二骨连接构件3a。第一骨连接构件2b和第二骨连接构件3a被布置为以牢固附接(例如，使用螺钉)连接到分开的骨部分。在特定实施方式中，第一骨连接构件2b和/或第二骨连接构件3a包括用于容纳横向骨固定螺钉的孔口。该孔口可以例如包括螺纹，以容易地允许螺钉穿过孔口拧到骨的至少部分中，从而允许第一连接构件2b和/或第二连接构件3a牢固地固定到相应的骨部分。应注意，在图1所示的实施方式中，第一连接构件2b和第二连接构件3a包括两个孔口，但一般而言，图1仅示出了示例性实施方式，并且在其他实施方式中，第一连接构件2b和/或第二连接构件3a可以包括更多或更少的孔口。

在骨钉装置1中，一般而言，外管2具有在外管2的内表面的至少部分之上延伸的内螺纹2a，并且骨钉装置1还包括驱动单元，该驱动单元包括固定地附接到内管3的驱动马达7、具有接合内管3的内螺纹2a的外螺纹4a的搬移螺钉4，以及具有连接到驱动马达7的输入端和连接到搬移螺钉4的输出端的行星齿轮6。如上所述的特征的配置及其机械连接允许内管3相对于外管2的滑动轴向移动。此外，在这个配置中使用搬移螺钉4避免了在骨牵张钉装置1装配有用于牵张的主轴驱动机构时对沿着骨牵张钉装置1的整个长度行进的延伸杆或主轴轴线的需要。

在图1所示的示例性实施方式中，驱动马达7、搬移螺钉4和行星齿轮6的组合定位在第一骨连接构件2b与第二骨连接构件3a之间。这允许这个组合与内管3一起移动，从而提供骨钉装置1的非常紧凑和简单的构造。

在图1所示的实施方式中，轴承5附接到搬移螺钉4以用于承受轴向荷载，并且允许搬移螺钉4相对于内管3的旋转。轴承5进一步减少搬移螺钉4与内管3之间的摩擦，从而允许搬移螺钉4更容易旋转。轴承5还允许对在骨钉装置1的操作期间施加的轴向荷载力的适当结构引导。可以在搬移螺钉4上施加扭矩以引起搬移螺钉4绕其轴线的旋转。扭矩由连接到搬移螺钉4的行星齿轮6的输出端经由连接到行星齿轮6的输入端的驱动马达7来施加。搬移螺钉4绕其轴向轴线的旋转允许外螺纹4a与外管2的内螺纹2a接合。

由于搬移螺钉4经由行星齿轮6连接到驱动马达7，并且驱动马达7固定地附接到内管3，因此作为搬移螺钉4旋转的结果，这允许内管3相对于外管2的滑动轴向移动。

就这点而言，内管3可以移动远离外管2(即，内管3从外管2撤出)，从而延长骨装置1的整体长度，或者内管3可以朝向外管2移动(即，内管3滑动到外管2中)，从而减小骨钉装置1的整体长度。这些相对移动允许骨延长、骨压缩和/或骨搬移。内管3的延长或减小骨钉装置1的整体长度的移动取决于内螺纹2a和外螺纹4a的利手性(handedness)以及搬移螺钉4的旋转方向。

例如，如图1所示，骨钉装置1可以外科地植入在骨的髓腔内，其中第一骨连接构件2b连接到两部分断骨的第一部分，并且第二骨连接构件3a连接到两部分断骨的第二部分。搬移螺钉4可以旋转，使得旋转方向允许内管3移动远离外管2，从而允许两部分断骨的第一部分移动远离两部分断骨的第二部分，其中两部分断骨的第二部分保持在相同位置。在断骨的两个部分之间的间隙中形成新的骨，从而执行骨延长。

在图1所示的实施方式中，行星齿轮6控制从驱动马达7施加到搬移螺钉4的扭矩的转移。例如，行星齿轮6可以是减速齿轮，其中搬移螺钉4的旋转速度被减小(并且从驱动马达7施加到搬移螺钉4的扭矩增加)，并且因此，行星齿轮6可以降低骨延长、骨压缩和/或骨搬移的速率。

此外，在其他实施方式中，驱动马达7是电动马达，其可以经由例如感应传输(诸如无线能量传输)被供应电力。驱动马达7可以被供应电力的其他示例可以是经由与植入在患者身体本身内的内部电力存储部件(诸如电池)的直接有线连接，或经由与在患者身体外部的外部环境中的外部电源的直接有线连接。替代地，驱动马达7可以是由外部磁驱动致动器驱动的磁性马达。例如，驱动马达7可以包括永磁马达，其中外部施加的交变磁场可以迫使驱动马达7进入旋转。

更一般而言，本发明的实施方式涉及用于骨延长、骨压缩和/或骨搬移的骨钉装置1，该骨钉装置包括：外管2，具有在外管2的内表面的至少部分之上延伸的内螺纹2a和第一骨连接构件2b；内管3，具有第二骨连接构件3a，内管3被布置在外管2的至少部分的内部以允许滑动轴向相对移动。骨钉装置1还包括驱动单元，该驱动单元包括固定地附接到内管3的驱动马达7、具有接合外管2的内螺纹2a的外螺纹4a的搬移螺钉4，以及具有连接到驱动马达7的输入端和连接到搬移螺钉4的输出端的行星齿轮6。第一骨连接构件2b和第二骨连接构件3a可以连接到断骨的至少两个部分，并且通过旋转搬移螺钉4，内管3相对于外管2移动，从而允许断骨的至少部分相对于断骨的至少另一部分移动，由此执行骨延长、骨压缩和/或骨搬移。驱动单元可以完全容纳在外管2内，从而实现骨钉装置1的适当髓内定位，并且一旦在骨内的适当位置就无障碍地起作用。

图2A至图2F示出了根据本发明的六个示例性实施方式的用于骨延长、骨压缩和/或骨搬移的骨钉装置1的剖视图。图2A和图2B的实施方式特别适于骨延长，图2C和图2D的实施方式特别适于骨搬移，并且图2E和图2F的实施方式特别适于骨压缩。

在如图2A至图2F所示的示例性实施方式中，外管2包括引导槽2d，并且内管3包括延伸穿过引导槽2d的引导销3b。引导销3b可以包括圆柱形本体，并且引导槽2d可以包括长的狭窄孔口，其宽度略大于引导销3b的直径，从而允许引导销3b在引导槽2d中滑动配合。

引导槽2d和延伸穿过引导槽2d的引导销3b的组合使内管3相对于外管2的滑动轴向移动正确地对准，并且因此，允许骨钉装置1的没有未对准的正确轨迹，其中骨延长、骨压缩和/或骨搬移的轨迹由引导槽2d的轨迹决定。另外，由于在驱动单元4、6、7施加内管3和外管2的相互移动的情况下，骨钉装置1的长度没有改变，因此在骨钉装置1的使用期间，不干扰周围骨部分或其他附近组织。

在图2A至图2F所示的实施方式中，引导槽2d包括线形孔口，从而导致骨延长、骨压缩和/或骨搬移具有线性轨迹。此外，在这些实施方式中，外管2具有预定长度，从而允许整个骨钉装置1定位在钻到细长骨中的纵向钻孔中。通过图2A至图2B和图2E至图2F的实施方式，可以在将各种骨部分固定到第一骨连接构件2b和第二骨连接构件3a之后进行骨延长操作，益处是在外管2的外部没有移动部件。这降低了对例如周围组织的创伤的风险。

在图2C至图2D所示的示例性实施方式中，外管2包括第三骨连接构件2c，该第三骨连接构件2c定位在外管2的与第一骨连接构件2b轴向相反的端部处。类似于第一骨连接构件2b和第二骨连接构件3a的实施方式，第三骨连接构件2c被布置为牢固地连接到骨的至少部分或骨部分。在又一实施方式中，第三骨连接构件2c包括用于容纳横向骨固定螺钉的孔口，从而允许外管2牢固地固定到骨部分。通过图2C至图2D的实施方式，可以在将各种骨部分固定到第一骨连接构件2b和第二骨连接构件3a、2c之后进行搬移操作。

具体地，图2C至图2D所示的示例性实施方式特别适于骨搬移，其中第一骨连接构件2b和第三骨连接构件2c牢固地连接到骨的保持在相同位置的部分，并且第二骨连接构件3a牢固地连接到骨的被搬移的部分。

例如，图2C所示的骨钉装置1外科地植入在骨的髓腔内。第一连接构件2b、第二连接构件3a和第三连接构件2c分别牢固地拧到分别位于骨的顶部部分、中间部分和底部部分的骨的第一部分、第二部分和第三部分上。例如因感染而在骨的第二部分中刚好在牢固地连接第二连接构件3a的位置下方移除骨的小部分，从而在第一连接构件2b和第二连接构件3a的位置之间的骨中留下间隙。在骨的第三部分中刚好在牢固地连接第三连接构件2c的位置附近有意地将骨折断。在由引导槽2d决定的轨迹中朝向骨的第三部分搬移骨的第二(现在是中间)部分以填充缺失了骨的间隙，从而进行骨搬移，并且一前一后地，将骨的第二部分搬移远离骨的第一部分，从而在骨的第一部分和第二部分之间形成新的间隙以便形成新的骨。

在图2B和图2E所示的示例性实施方式中，驱动单元(即，驱动马达7、搬移螺钉4和行星齿轮6的组合)定位成远离第一骨连接构件2b和第二骨连接构件3a。就这点而言，这种配置还允许其他骨搬移和/或骨压缩牵张过程，其中在骨压缩牵张过程中，例如两部分断骨的两个部分朝向彼此移动以填充骨中的间隙并且随后进行压缩。在图2E所示的实施方式中，通过将第一连接构件2b和第二连接构件3a分别牢固地拧到两部分断骨的第一部分和第二部分，并且允许内管3在外管2内朝向第一骨连接构件2b的位置移动，可以执行骨压缩牵张，由此将两部分断骨的两个部分朝向彼此移动，从而进行骨压缩牵张。

图3A至图3F示出了根据本发明的六个其他示例性实施方式的用于骨延长、骨压缩和/或骨搬移的骨钉装置1的剖视图。图3A和图3B的实施方式特别适于骨延长，图3C和图3D的实施方式特别适于骨搬移，并且图3E和图3F的实施方式特别适于骨压缩。

在图3A至图3F所示的示例性实施方式中，外管2包括具有弯曲引导槽8a的弯曲部段8。与如以上参考图2A至图2F的实施方式描述的由线性引导槽2d决定的线性轨迹相比，弯曲部段8允许具有如由弯曲引导槽8a确定的非线性轨迹的骨延长、骨压缩和/或骨搬移。这允许在包括弯曲的(例如，弯的、拱形的)轨迹的骨(例如，锁骨或颅骨的部分)上执行骨牵张过程。

在实施方式中，弯曲引导槽8a具有半径大于500mm(例如，大于1000mm)的曲率。应注意，股骨具有自然弯曲形状(例如，具有1700mm的曲率)，并且当骨钉装置1以固定方式定位时，这个实施方式允许移动，而没有(股)骨折断的风险。在示例性实施方式中，弯曲引导槽8a具有允许内管3在弯曲部段8的整个长度之上移动的曲率。如果外管2的内径与内管3的外径之间的差值Δ(delta)除以弯曲部段8的长度l是足够大以适应弯曲引导槽8a在相同长度l之上的曲率，则内管3能够在弯曲部段8的长度的整个范围之上延伸。如图3B、图3D和图3F的实施方式所示，内管3的外径小于外管2的内径，从而允许内管3一直延伸到弯曲部段8中，然后撞到外管2的内壁。

在又一实施方式中，内管3在其纵向方向上是柔性的，从而允许内管3在外管2的弯曲部段8内部的更好且更少阻碍的行进。例如，内管3可以由柔性材料制成以实现这种效果，例如，碳、塑料或纤维增强材料。如果内管3的直径足够小，则在使用诸如不锈钢或钛的(外科)金属时，甚至可以获得柔性。

在图3A至图3F所示的示例性实施方式中，内管3还包括可枢转引导销连接构件3c，该可枢转引导销连接构件3c包括第二骨连接构件3a和引导销3b，引导销3b延伸穿过弯曲引导槽8a。可枢转引导销连接构件3c允许内管3相对于外管2以平滑弯曲方式的滑动轴向移动；换句话说，可枢转引导销连接构件3c可以基本上枢转并调整内管3相对于外管2移动的轨迹，以跟随弯曲引导槽8a的轨迹，从而避免内管3移动因不正确的轨迹而被卡住。

否则，除了刚才讨论的弯曲特征，以上针对图2A至图2F讨论的实施方式(包括诸如第三骨连接构件2c的特征)分别与图3A至图3F所示的特征相同，其中骨延长、骨压缩和/或骨搬移的技术也是类似的。

以上参考附图所示的多个示例性实施方式已经描述了本发明。对一些部件或元件的修改和替代实现是可能的，并且被包括在如所附权利要求限定的保护范围中。

Claims (15)

1.一种骨钉装置(1)，包括：

外管(2)，具有第一骨连接构件(2b)和在所述外管(2)的内表面的至少部分之上延伸的内螺纹(2a)；

内管(3)，具有第二骨连接构件(3a)，所述内管(3)布置在所述外管(2)的至少部分内部以允许滑动轴向相对移动，以及

驱动单元，所述驱动单元包括：

驱动马达(7)，固定地附接到所述内管(3)；

搬移螺钉(4)，具有接合所述外管(2)的所述内螺纹(2a)的外螺纹(4a)，以及

行星齿轮(6)，具有连接到所述驱动马达(7)的输入端和连接到所述搬移螺钉(4)的输出端。

2.根据权利要求1所述的骨钉装置，其中，所述第一骨连接构件(2b)和/或所述第二骨连接构件(3a)包括用于容纳横向骨固定螺钉的孔口。

3.根据权利要求1或2所述的骨钉装置，还包括轴承(5)，所述轴承附接到所述搬移螺钉(4)以用于承受轴向荷载。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的骨钉装置，其中，所述驱动马达(7)、所述搬移螺钉(4)和所述行星齿轮(6)的组合定位在所述第一骨连接构件(2b)和所述第二骨连接构件(3a)之间。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的骨钉装置，其中，所述外管(2)包括引导槽(2d)，并且所述内管(3)包括延伸穿过所述引导槽(2d)的引导销(3b)。

6.根据权利要求5所述的骨钉装置，其中，所述驱动马达(7)、所述搬移螺钉(4)和所述行星齿轮(6)的组合定位成远离所述第一骨连接构件(2b)和所述第二骨连接构件(3a)二者。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的骨钉装置，其中，所述外管(2)包括第三骨连接构件(2c)，所述第三骨连接构件定位在所述外管(2)的与所述第一骨连接构件(2b)轴向相反的端部处。

8.根据权利要求7所述的骨钉装置，其中，所述第三骨连接构件(2c)包括用于容纳横向骨固定螺钉的孔口。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的骨钉装置，其中，所述外管(2)包括具有弯曲引导槽(8a)的弯曲部段(8)。

10.根据权利要求9所述的骨钉装置，其中，所述内管(3)在其纵向方向上是柔性的。

11.根据权利要求9或10所述的骨钉装置，其中，所述内管(3)还包括可枢转引导销连接构件(3c)，所述可枢转引导销连接构件(3c)包括所述第二骨连接构件(3a)和引导销(3b)，所述引导销(3b)延伸穿过所述弯曲引导槽(8a)。

12.根据权利要求9、10或11所述的骨钉装置，其中，所述弯曲引导槽(8a)具有半径大于500mm的曲率，例如，半径大于1000mm的曲率。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的骨钉装置，其中，所述驱动马达(7)是电动马达。

14.根据权利要求1至12中任一项所述的骨钉装置，其中，所述驱动马达(7)是由外部磁驱动致动器驱动的磁性马达。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的骨钉装置，其中，所述行星齿轮(6)是减速齿轮。

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