CN1343108A - 用于骨头的外固定装置 - Google Patents

Abstract

本发明针对一种用于固定骨头断口的装置。该装置包括:至少一个远端销钉,它具有用于插在断口的远端侧上的安装端;至少一个近端销钉,它具有用于插在断口的近端侧上的安装端;一固着在远端销钉上的远端构件;一近端构件,它固着在近端销钉上并与远端构件可滑动地连接,以复位或牵引骨头断口;一牵引组件,它用于控制近端与远端构件之间的运动;以及一可取下的接合元件。牵引构件有两种操作模式:工作位置和非工作位置。在工作位置,允许在近端与远端构件之间有递增的相对滑动,而在非工作位置,则允许近端与远端构件之间有相对的自由滑动。接合元件在操作上在非工作位置与牵引组件接合。取下接合元件,就置牵引组件于工作位置。

Description

用于骨头的外固定装置

本发明涉及用于固定骨头的装置，特别是涉及按照权利要求1所限定的用于长的骨头的外固定装置。

骨头的外固定的临床成功在矫形学文献中有很多的记载。不过在关节附近的外固定可能由于生物力学的要求而发生问题。例如，由于腕部有允许转动、弯曲、内收和外展的自由度，靠近腕部的外固定应当能调节，以保证得到断口的正确对齐。此外，为了避免腕部周围的腱与神经受到损伤，用于将固定装置接合在身体上的销钉通常都放在腕部的两相对侧，在掌骨和桡骨上。因此，固定装置必须做成有充足的关节性，以便用经过腕部传递的力复位断口。

为了回答这些以及其它与在关节附近固定有关的困难，已经开发了许多固定装置。其例子包括在美国专利N0.4554915、4611586、4628919、4782842、4919119、4922896、Re.34985、5122140、5152280、5304177、5320622、5437667、5545162、5601551、5683389和5743898中公开的那些。这些以及其它原有技术的装置的一个共同的特别问题是，同时需要有大规模的牵引，以有利于植入，和需要有精确控制的牵引，以保证断口的正确复位。这些专利中的某一些企图通过要求多个零件的组装和/或拆卸克服这一困境。

授予Huebner的美国专利No.5662649公开了一种用于修复远端桡骨和腕部的折断的外固定器，它允许同时快速的粗牵引和精细的有控制的牵引而不需要手术中的组装或拆卸。不过，同时允许两种类型的移动的螺母和螺纹组件在使用时很麻烦，并且可能产生两种移动模式之间的无意转换。

如同上述讨论所示出的那样，需要有一种改进的用于骨头的外固定装置。

本发明涉及用于固定骨头的断口的装置。该装置包括至少一个远端销钉、至少一个近端销钉、一远端构件、一近端构件和一牵引组件。该远端销钉有一用于插入断口的远端侧的骨头中的安装端。该近端销钉有一用于插入断口的近端侧的骨头中的安装端。所述远端构件固着在远端销钉上。该近端构件固着在近端销钉上并可滑动地连至远端构件上，以便复位或牵引骨头断口。该牵引组件用于控制近端与远端构件之间的滑动。牵引组件有两种操作模式：工作模式和非工作模式。在工作位置，允许近端与远端构件之间有递增的相对滑动，而在非工作位置，则允许近端与远端构件之间有相对的自由相对滑动。自由滑动在装置的安装中是有用的，而递增的相对滑动则用于精密地控制近端与远端构件的相对位置。

装置还包括一可取下的接合元件，它在操作时在非工作位置与牵引组件接合。取下接合元件，就使牵引组件处于工作位置。一旦接合元件被取下，它就不能容易地复位。因此，牵引组件不能被无意地放在非工作位置。

牵引组件包括一在近端构件体部空腔的壁上的齿条、一中间齿轮、一蜗轮和一弹性构件。该中间齿轮可与齿条啮合，以在中间齿轮转动时，在近端与远端构件之间造成递增的相对滑动，蜗轮可与中间齿轮啮合，以使蜗轮的转动造成中间齿轮的转动，而弹性构件则偏压蜗轮，使之与中间齿轮啮合，可取下的接合元件可以是位于中间齿轮与蜗轮之间的销钉，它用以防止中间齿轮与蜗轮之间的啮合。

在一个实施例中，装置还包括一用于将远端销钉固着在远端构件上的远端安装块，和一用于将近端销钉固着在近端构件上的近端安装块。每一个可能是Schanz螺钉或任何其它合适的紧固件的销钉配合在近端和远端安装块的通道中，而一个锁紧螺钉则将各自的销钉固定在通道上。为了避免与解剖组织发生干涉，通道可以45°左右的角度相对于装置的纵向轴线取向。

在一优选的实施例中，远端和近端安装块的至少一个包括一球接头，以允许安装块相对于装置的其余部分旋转。远端和近端安装块可包括许多紧定螺钉，以用于将安装块相对于近端和远端构件固定在所要求的位置上，在另一优选的实施例中，对每个球接头采用两个彼此垂直地取向的紧定螺钉。

在一不同的实施例中，远端安装块有一用于与远端构件连接的臂，而远端构件则有一带轨道的头，该轨道用于接纳该臂。该臂可在轨道中移动，以改变远端安装块相对于远端构件的位置。轨道可以是带齿的曲线形，该齿在齿轮旋转时与臂上的齿轮啮合，以移动远端安装块。最好设置一锁紧元件，以防止齿轮旋转，并固定远端安装块的位置。

为了在近端与远端构件之间有滑动，近端构件可包括一体部和一连接段。体部有一空腔，用于可滑动地接纳远端构件。此外，连接段可以可滑动地与体部相连，以使连接段与体部之间的滑动沿垂直于近端与远端构件之间的滑动方向的方向发生。连接段与体部之间的滑动与近端和远端构件之间的滑动是共平面的。在一优选的实施例中，连接段的远端包括一对槽，而体部的近端则包括一切口。该切口可在槽中滑动，以在连接段与体部之间产生滑动。在另一优选的实施例中，一导螺钉(leadscrew)将连接段连至体部上。导螺钉的转动使连接段相对于体部移动。

在另一实施例中，近端构件有一可摆动地连至连接段上的尾部。该尾部有一蜗轮，而连接段有一弯曲的齿条。蜗轮与齿条啮合以在尾部与连接段之间产生摆动。

本发明的优选的特点公开在附图中，其中，同样的参考数字代表所有几个图中的同样的元件，其中：

图1示出按照本发明的外部固定位置从左侧的透视图；

图2示出该装置从右侧的透视图；

图3示出该装置的分解图，该装置具有所加的标尺以提供作为两零件之间的相对移动的指示；

图4示出该装置的俯视图；

图5为沿图4的A-A线的剖视图，它示出远端安装块的球接头；

图6为沿图4的B-B线的剖视图，它示出整个固定器；

图7为沿图4的C-C线的剖视图，它示出牵引组件(distractionassembly)的一部分；以及

图8示出用于将装置接合在骨头上的销钉的一个实施例的侧视图。

为了方便起见，图中所示的本发明的各种实施例中的同样的或相当的元件都用同样的参考数字标出。此外，在下面的说明中，任何涉及取向或方向的都是主要意图为了说明上的方便，而决不意图限制本发明的范围。最后，任何涉及特殊的生物学的应用如在腕部或腕部附近的固定，都单纯是为了方便而用作本发明的可能使用的一个例子，而并不意图限制本发明的范围。

参看图1～4，按照本发明的外固定装置或固定器10包括一远端构件12、一可滑动地连至远端构件12上的近端构件14和一用于控制远端构件12与近端构件14之间的滑动的牵引组件16，以及一可取下的接合元件18。这样，当在此申请中使用时，术语远端代表靠近固定器10的远端构件12的端部或方向，而术语近端则代表靠近固定器10的近端构件14的端部或方向。固定器10的多数零件都用射线可透过的塑料或复合材料制造，以使固定器10的放射照相干涉为最小。如同以后要更详细地说明的那样，远端构件12在骨头断口的一侧连接在骨头上，近端构件14则在骨头断口的另一侧连接在骨头上。远端与近端构件12、14之间的滑动产生骨头断口的复位或牵引。如同以后要更详细地说明的那样，牵引组件16有一工作位置(active configuration)，其中，远端与近端构件12、14之间只可能有递增的相对滑动，还有一非工作位置(inactiveconfiguration)，其中，远端与近端构件12、14之间只可能有相对的自由滑动。需要递增的滑动以精密地控制固定器10的牵引与复位，而自由滑动则用于协助固定器10的安装与手术前的设定。如同以后要更详细地说明的那样，接合元件18在非工作位置与牵引组件16在操作上结合，以使在远端和近端构件12、14之间通常能自由滑动。不过，在去掉接合元件18时，牵引组件处于工作位置，以将远端与近端构件12、14之间的滑动限制为递增的滑动。

图8示出用于将固定器10接合在骨头上的销钉20的一个实施例。虽然销钉20作为通常称为Schanz螺钉的紧固件示出并描述，但是可以用任意数量的已知的紧固装置将固定器10固定在骨头上。销钉20有一用于与骨头接合的带螺纹24的锥形安装端22和一杆26。用至少一个销钉20将远端构件12接合在骨头断口的远端侧，并用至少一个销钉20将近端构件14接合在骨头断口的远端侧。最好是两个销钉20用于远端构件12，两个销钉20用于近端构件14。远端销钉20用远端安装块28连至远端构件12上，而近端销钉20则用近端安装块30连至近端构件14上。远端与近端安装块28、30包括多个用于销钉20的通道32。通道32最好以45°左右的角相对于固定器10的纵向轴线倾斜地取向，以避免与解剖组织发生干涉并提供在侧视时的改进的X光可见度。此取向在固定器10在腕部附近使用，以使对姆指的妨碍为最小时特别有用。一锁紧螺钉34将销钉20锁在通道32上。

如同在图4和5中最清楚地看出的那样，远端和近端安装块28、30分别包括球接头36、38。由于球接头36、38提供一个旋转自由度和两个摆动自由度，故就远端和近端安装块28、30相对于远端和近端构件12、14的取向而言，有可能有大的活动范围。这有利于固定器10的应用。特别是，通常用一导板将销钉即近端与远端销钉插在断口的两侧，然后将外固定装置连至销钉上。在原有技术的装置中，销钉的位移是关键性的，以保证外固定装置能与销钉正确地对齐。采用固定器10，则销钉20的位置就不那么重要，因为有由球接头36、38提供的宽度范围的运动。

应当指出，球接头是可以选择的，并且，如果被采用，它可以用在远端与近端安装块28、30的任一个上或两个上。不过，为了简单起见，此处的描述假定采用了两个球接头36、38。一旦达到所要求的远端安装块28相对于远端构件12的取向，一紧定螺钉39就将这两者锁在所要求的取向上。虽然只需要一个紧定螺钉39去固定球接头36，但是最好有两个紧定螺钉39。在另一优选的实施例中，这两个紧定螺钉彼此垂直，以使在一个紧定螺钉松开时，球接头36可能有些移动，但是不许完全自由运动。这在相对于构件12、14微调安装块28、30的取向时特别有用。

图1、3和4示出，一远端臂40位于远端球接头36的居中，以将远端安装块28连至远端构件12上。同样，一近端臂42位于近端球接头38的居中，以将近端安装块30连至近端构件14上。近端臂42配合在近端构件14的孔44中，一螺母构件46将臂42固定在近端构件14上。远端臂40配合在远端构件12的长孔或轨道48中，一螺母构件50将臂40固定在远端构件12上。由于螺母构件46、50可以松开，而固定器10有实质的横向对称性，故远端与近端安装块28、30可以放在固定器10的任一侧。因此，固定器10可以用在身体的左侧或右侧，并可根据特殊的临床应用的需要放在骨头的侧面或居中。

长孔48位于远端构件12的头部52中。当远端螺母构件50未上紧时，远端臂可沿长孔48移动，以改变远端安装块28相对于远端构件12的位置。长孔48最好有一弯曲的弧形。当固定器10在腕部附近使用，以便允许手能作弯曲和伸直运动时，这特别有用。为了控制弯曲和伸直运动，长孔48有齿54，它与远端臂40上的臂齿56合作(图6)。通过转动第一调节螺钉58，齿轮56就转动并沿齿54移动。远端螺母构件50通过防止齿轮56转动从而通过固定远端安装块28的位置而起着锁紧元件的作用。一标尺59提供作为远端安装块28与远端构件12之间的相对移动的指示(图3和4)。为使齿的侧隙为最小，齿轮56可用金属制造，而齿54则可用塑料制造。

主要参看图3、4和6，近端构件14包括一体部60、一连接段62和一尾部64。体部60有一用于可滑动地接纳远端构件12的空腔66。连接段62以这样的方式与体部60可滑动地连接，以使连接段62与体部60之间的滑动沿垂直于远端与近端构件12、14之间的滑动方向的方向发生。由于这两个滑动也是共平面的，故当固定器10用在靠近腕部的区域中时，连接段62与体部60之间的滑动为沿中侧解剖方向。连接段62的远端包括一对槽68，而体部60的近端则包括一切口70，该切口可在槽68中滑动，从而在体部60与连接段62之间产生滑动。一导螺钉或第二调节螺钉72将体部60连接到连接段62上，从而使得转动导螺钉72使连接段62相对于体部60移动。一垫圈74限制了导螺钉72可以转动的总量，以防止切口70移出槽68的外面。

尾部64可摆动地连至连接段62上。这样，当在腕部附近使用固定器10时，可允许手的掌部和背部运动。尾部64上的蜗轮或第三调节螺钉76与连接段62上的弯曲的齿条77合作，以控制连接段62与尾部64之间的移动。通过转动蜗轮76，就可调节连接段62相对于尾部64的位置。标尺59提供作为尾部64和连接段62之间的相对移动的指示(图3与4)。为了使齿的侧隙为最小，蜗轮76可以用金属制造，而齿条77则可以用塑料制造。

如同在前面讨论的那样，牵引组件16控制远端和近端构件12、14之间的滑动。滑动导致远端构件12与近端构件14之间的距离的减少或增加。主要参看图3、6和7，牵引组件16包括一位于空腔66的壁上的齿条78。一中间齿轮79可与齿条78啮合。一标尺59提供作为远端和近端构件12、14之间的相对移动的指示(图3与4)。为了使齿的侧隙为最小，中间齿轮79可用金属制造，而齿条78则可用塑料制造。中间齿轮79通过牵引组件的侧构件80连至远端构件12上，中间齿轮79沿齿条78的移动造成远端和近端构件12、14之间的递增的相对滑动。当在远端和近端构件12、14之间只可能有递增的运动时，牵引组件16处于工作位置。一蜗轮或第四调节螺钉82可与中间齿轮79啮合，以使蜗轮82的旋转造成中间齿轮79的旋转。如果存在位于中间齿轮和蜗轮79、82之间的接合元件18，则一弹性构件84如一螺旋弹簧将偏压蜗轮82，使之与中间齿轮79啮合。采用位于中间齿轮与蜗轮79、82之间的接合元件18，则牵引组件16处于非工作位置，而远端和近端构件12、14可彼此相对地自由滑动。

除去用作远端和近端构件12、14之间的接合机构的一部分，并在牵引组件16移动时，保持牵引组件16的各个元件彼此处于正确的关系以外，侧面构件80和体部60上的窗口86的端部之间的相互干涉限制了远端构件12相对于近端构件14之间的可能的总移动。

为了使中间齿轮和蜗杆79、82之间产生啮合，从而将牵引组件16从非工作位置置于工作位置，即将远端和近端构件12、14之间的滑动从与齿轮无关的自由滑动改为用齿轮驱动的递增的滑动，只要简单地取下接合元件18，以允许弹性构件84将中间齿轮79的齿推至与齿条78和蜗杆82的齿啮合。接合元件18最好是一带头部的销钉，头上有滚花，以易于操作。一旦接合元件18被取下，它不容易放回至应有位置，因为它被弹性构件84干涉。这样，一旦接合元件18被取下，牵引组件16就不能被无意地放回至非工作位置。为了使接合元件18复位，需要一个专门设计的工具去对抗弹性构件84的偏压力，并使中间齿轮79与齿条78和蜗杆82脱开。因此，如果没有这个工具，就非常难于将牵引组件置于非工作位置。

虽然上面描述了本发明的各种说明，但是应当明白，各种特点可以单独使用或联合使用。因此，本发明并不只限于此处所引用的特殊的优选的实施例。

此外，对于熟悉本发明所属领域的技术的人，都应当明白，可以产生在本发明的范围内的变型和改进。因此，通晓本技术的人从此处在本发明的范围内所宣布的公开内容容易得到的所有的合适的改进都被包括在内，以作为本发明的其它实施例。本发明的范围相应地由 所限定。

Claims (21)

1.用于骨头断口的固定的装置，它包括：

A)至少一个远端销钉，它具有用于在断口的远端侧插入骨头内的安装端；

B)至少一个近端销钉，它具有用于在断口的近端侧插入骨头内的安装端；

C)一固着在至少一个远端销钉上的远端构件(12)；

D)一近端构件(14)，它固着在至少一个近端销钉上，并与远端构件(12)可滑动地连接，以复位或牵引骨头断口；其特征为，装置进一步包括：

E)一牵引组件(16)，它有一工作位置和一非工作位置，该工作位置允许近端和远端构件(14、12)之间作递增的相对滑动，而非工作位置则允许近端和远端构件(14、12)之间作自由的相对滑动；和

F)一可取下的接合元件(18)，它在非工作位置与牵引组件(16)作用接合，从而取下接合元件(18)，就将牵引组件(16)处于工作位置。

2.如权利要求1的装置，它进一步包括一远端安装块(28)和一近端安装块(30)，该远端安装块用于将至少一个远端销钉固着在远端构件(12)上，而该近端安装块则用于将至少一个近端销钉固着在近端构件(14)上。

3.如权利要求1或2的装置，其特征为，至少一个近端和远端销钉是Schanz螺钉。

4.如权利要求2或3的装置，其特征为，近端和远端安装块(30、28)包括用于至少一个近端和远端销钉的每一个的通道(32)。

5.如权利要求4的装置，其特征为，每个通道(32)有一用于将各自的销钉固定在通道(32)上的锁紧螺钉(34)。

6.如权利要求4或5的装置，其特征为，通道(32)以一45°左右的角相对于装置的纵向轴线取向，以避免与解剖组织发生干涉。

7.如权利要求2至6的任一项的装置，其特征为，至少一个远端和近端安装块(28、30)包括一球接头(36、38)，以用于允许旋转。

8.如权利要求7的装置，其特征为，至少一个远端和近端安装块(28、30)包括多个紧定螺钉(39)，以用于将至少一个远端和近端安装块(28、30)相对于近端和远端构件(14、12)固定在所要求的位置上。

9.如权利要求8的装置，其特征为，两个紧定螺钉(39)设置成彼此垂直取向。

10.如权利要求2至9的任一项的装置，其特征为，远端安装块(28)有一与远端构件(12)连接的臂(40)，而远端构件(12)则有一头部(52)，它具有用于接纳臂(10)的轨道(48)，臂(40)可在轨道(48)中移动，以改变远端安装块(28)相对于远端构件(12)的位置。

11.如权利要求10的安装，其特征为，轨道(48)是曲线形的。

12.如权利要求11的装置，其特征为，轨道(48)包括齿(54)，而臂(40)则包括一齿轮(56)，该齿轮与齿(54)在转动时啮合，以移动远端安装块(28)。

13.如权利要求12的装置，它进一步包括一锁紧元件，以用于防止齿轮(56)转动，并从而固定远端安装块(28)的位置。

14.如权利要求1至13的任一项的装置，其特征为，近端构件(14)包括一体部(60)和一连接段(62)，该体部(60)有一空腔(66)，以用于可滑动地接纳远端构件(12)。

15.如权利要求14的装置，其特征为，连接段(62)可滑动地连至体部(60)上，连接段(62)与体部(60)之间的滑动沿与近端和远端构件(14、12)之间的滑动方向垂直的方向产生，而连接段(62)与体部(60)之间的滑动与近端和远端构件(14、12)之间的滑动共平面。

16.如权利要求15的装置，其特征为，连接段(62)的远端包括一对槽(68)，而体部(60)的近端则包括一切口(70)，切口(70)在槽(68)中滑动，从而在连接段(62)与体部(60)之间产生滑动。

17.如权利要求16的装置，其特征为，一导螺钉(72)将连接段(62)连至体部(60)上，由此，转动导螺钉(72)，就相对于体部(60)移动连接段(62)。

18.如权利要求14至17的任一项的装置，其特征为，近端构件(14)有可摆动地连至连接段(62)上的尾部(64)。

19.如权利要求18的装置，其特征为，尾部(64)有一蜗轮(76)，而连接段(62)则有一弯曲的齿条(77)，蜗轮(76)与齿条(77)啮合，以在尾部(64)与连接段(62)之间产生摆动。

20.如权利要求14的装置，其特征为，牵引组件包括：

A)一在近端构件体空腔(66)的壁上的齿条(78)；

B)一中间齿轮(79)，它可与齿条(78)啮合，以在中间齿轮(79)转动时在近端与远端构件(14、12)之间造成递增的相对滑动；

C)一蜗轮(82)，它可与中间齿轮(79)啮合，以使蜗杆(82)的旋转造成中间齿轮(79)的旋转；和

D)一弹性构件(84)，它偏压蜗轮(82)，使之与中间齿轮(79)啮合。

21.如权利要求20的装置，其特征为，可取下的接合构件(18)包括一位于中间齿轮(79)与蜗轮(82)之间的销钉，以防止中间齿轮(79)与蜗轮(82)之间的啮合。

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