CN204379403U - 一种具有榫卯结构的骨科内固定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有榫卯结构的骨科内固定装置，包括榫部铠甲、卯部铠甲以及燕尾槽栓，榫部铠甲和卯部铠甲均与骨表面契合，榫部铠甲的一侧具有若干个突出的榫部结构，卯部铠甲的一侧具有若干个与所述榫部结构相配合的卯部结构，榫部结构和卯部结构开设通孔，通孔的长度方向与骨的长度方向相一致，燕尾槽栓插入所述通孔中。该骨科内固定装置具有榫卯结合结构，对损伤的骨起固定和支持作用，取代了骨科内固定术常用的螺钉，有效地避免了螺钉对骨的损伤，减轻了患者的痛苦，明显缩短了骨伤的全愈周期。

Description

一种具有榫卯结构的骨科内固定装置

技术领域

本实用新型属于骨科植介入物技术领域，涉及一种骨科无源内固定植入物，具体涉及一种具有榫卯结构的骨科内固定装置。

背景技术

骨科内固定术用金属螺钉、钢板、髓内针、钢丝或骨板等物直接在断骨内或外面将断骨连接固定起来的手术。金属螺钉、钢板、髓内针、钢丝或骨板等是骨科内固定术中常用的骨科内固定物。骨科内固定物给无数骨伤患者带来了新生。但是这些金属材质的内固定物对人体来说是异物，在临床上常见到内固定物的下面及周围常发生骨质疏松或吸收内固定松动。

基于螺钉的内植入物，有效地解决了植入物的固定、受力和耐久性等问题。但螺钉固定的内植入物也给骨带来了“集中应力”、“应力遮挡”，甚至是“应力屏蔽”等现象的出现，而这些正是造成“骨质疏松”、“骨萎缩”和“骨不连”等并发症出现的重要因素。产生上述并发症的原因可以归结于：(1)螺钉与骨的破环性固定方式；(2)螺钉数量的限制以及固定位置的选择；(3)工业化的棒、板、带、丝等结构无法与个性化骨表面契合(或贴合)。

另一方面，基于螺钉的内固定物是为了引导和支持骨的愈合，在骨内固定后，一般还要进行“石膏外固定”。其原因在于基于螺钉的内固定物在引导和支持骨的愈合之前，骨组织需要时间(一般8周左右)生长，使钉产生固定的效应。但是，石膏固定给骨伤患者康复带来诸多不便的。

因此，需要设计一种新型的适用于骨科内固定术的固定支持结构，以克服现有基于螺钉的内植入物的上述缺陷。

发明内容

本实用新型的目的在于解决用于骨科内固定术的内植入物螺钉的诸多不足，提供了一种骨科内固定装置。该装置具有对损伤的骨起固定和支持作用的榫卯结构，有效地避免了对骨伤患者的骨造成再次损伤。

为实现上述目的，本实用新型采取了如下的技术方案：

一种具有榫卯结构的骨科内固定装置，包括榫部铠甲、卯部铠甲以及燕尾槽栓，所述榫部铠甲和卯部铠甲均与骨表面契合，榫部铠甲的一侧具有若干个突出的榫部结构，卯部铠甲的一侧具有若干个与所述榫部结构相配合的卯部结构，榫部结构和卯部结构开设通孔，所述通孔的长度方向与骨的长度方向相一致，燕尾槽栓插入所述通孔中。

作为技术方案的优选，所述榫部铠甲的榫部结构呈燕尾状，卯部铠甲的卯部结构呈燕尾槽状。

作为技术方案的优选，所述榫部铠甲和卯部铠甲均为与骨表面契合的片状结构体。

作为技术方案的优选，所述榫部铠甲、卯部铠甲以及燕尾槽栓的材质均为钛合金材料。

与现有技术相比，本实用新型产生的有益效果包括：

(1)本实用新型所述的骨科内固定装置，具有与骨表面契合的榫部铠甲和卯部铠甲，二者的连接方式是榫卯结合方式，在二者的结合部再插入贯通其结合部的圆柱形栓体。该装置可以对损伤的骨起固定和支持作用，取代了骨科内固定术常用的金属螺钉，有效地避免了金属螺钉对骨体的损伤。具体而言，在固定损伤的骨时，可以避免对骨的二次损伤；在取出内植入物时，避免对骨的第三次损伤。

(2)本实用新型所述的骨科内固定装置，一方面简化手术操作；另一方面，减少了对损伤骨带来的“集中应力”、“应力遮挡”和“应力屏蔽”，在很大程度上消除了造成“骨质疏松”、“骨萎缩”和“骨不连”等并发症出现的因素。

(3)采用本实用新型所述的骨科内固定装置，可以有条件地摆脱“石膏外固定”，给骨伤患者的康复带来诸多便利，在更短的时间内(约一周左右)骨伤患者即可进入运动康复期。

附图说明

图1是实施例中所述榫部铠甲的结构示意图。

图2是实施例中所述卯部铠甲的结构示意图。

图3是实施例中所述燕尾槽栓的结构示意图。

图4是实施例中所述骨科内固定装置与第一跖骨契合的左视图。

图5是实施例中所述骨科内固定装置与第一跖骨契合的右视图。

图6是实施例中所述骨科内固定装置与第一跖骨契合的前视图。

图7是实施例中所述骨科内固定装置与第一跖骨契合的后视图。

图8是实施例中所述骨科内固定装置与第一跖骨契合的等距视图。

图9是实施例中所述骨科内固定装置与第一跖骨契合的透视图。

附图标记说明：1、榫部铠甲；2、卯部铠甲；3、燕尾槽栓；4、第一跖骨。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型的目的、技术方案及其效果，现将结合实施例对本实用新型做进一步详细阐述。

本实用新型所述的骨科内固定装置，由榫部铠甲1、卯部铠甲2以及燕尾槽栓3三部分组成。其中，所述榫部铠甲1和卯部铠甲2均与骨表面契合。为了更好的与骨表面贴合，榫部铠甲1和卯部铠甲2均具有一定的弯曲弧度，并且榫部铠甲1和卯部铠甲2具为片状结构体。特别地，该装置具有榫卯结构，即榫部铠甲1和卯部铠甲2是通过榫卯的形式结合在一起的。具体而言，榫部铠甲1的一侧具有若干个突出的榫部结构，卯部铠甲2的一侧具有若干个与所述榫部结构相配合的卯部结构。为了进一步增强这种榫卯结合方式的牢固性，在所述榫部结构和卯部结构上开设通孔，并且所述通孔的长度方向与骨的长度方向相一致，燕尾槽栓3插入所述通孔中。燕尾槽栓3可以为杆状结构体。

作为实施例的优选技术方案，所述榫部铠甲1的榫部结构呈燕尾状，卯部铠甲2的卯部结构呈燕尾槽状。燕尾状的榫部铠甲1的榫部结构嵌入呈燕尾槽状的卯部铠甲2的卯部结构中。特别地，为了提高本实用新型所述的骨科内固定装置与人体的相容性，所述榫部铠甲1、卯部铠甲2以及燕尾槽栓3的材质均为钛合金材料。

为了使本实用新型所述的骨科内固定装置更好的在骨科内固定术中得以应用。现结合一具体的实施例进行说明。榫部铠甲1、卯部铠甲2可以通过活体骨三维重建、活体骨姿态定位、活体骨铠甲、骨铠甲榫卯结构、榫卯骨铠甲(即为本实用新型所述的骨科内固定装置)快速制造等途径获取。

为了更好地实现本实用新型，所述活体骨三维重建包括活体骨断层扫描和断层影像堆栈；活体骨本体姿态定位包括活体骨的惯性主轴计算和活体骨本体坐标构建；活体骨铠甲包括活体骨放大和布尔运算；骨铠甲榫卯结构包括骨铠甲剪裁和榫卯结构设计和燕尾槽栓结构设计；榫卯骨铠甲快速制造包括激光烧结和打磨抛光。

本实用新型的工作原理是：由断层扫描设备获得活体骨的连续的断层影像，在影像逆向工程软件中对连续断层进行堆栈，实现活体骨的三维重建。接着计算活体骨的惯性主轴，把惯性主轴定义为活体骨的本体坐标，完成骨姿态定位。放大定位后的活体骨，把放大的与未放大的骨做布尔运算，获得活体骨的外铠甲(铠甲类动物的外壳)。根据骨损伤的形态，剪裁外铠甲，根据手术操作要求，把剪裁的外铠设计成榫卯结构和燕尾槽栓结构，形成榫部铠甲1和卯部铠甲2，榫部铠甲1和卯部铠甲2的结构最终通过结构力学软件仿真计算予以确定。榫卯骨铠甲以标准化的3D文件格式储存，由金属打印机把榫部铠甲1和卯部铠甲2烧结成模具，对模具打磨抛光，完成榫部铠甲1和卯部铠甲2快速制造。

本实施例中，通过CT扫描获得一位志愿者的足的第一跖骨4的断层影像，以DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine，即医学数字成像和通信，是医学图像和相关信息的国际标准，ISO 12052)文件格式存储。

由影像逆向工程软件重建活体骨，在影像逆向工程软件软件中把第一跖骨4缩放到1.1倍，放大的第一跖骨4与未放大的第一跖骨4采用布尔运算，得到第一跖骨4的外铠甲。根据骨伤形态，剪裁第一跖骨4的榫部铠甲1和卯部铠甲2，根据手术操作要求，把剪裁的外铠设计成甲榫卯结构和燕尾槽栓3结构，形成第一跖骨4的榫部铠甲1和卯部铠甲2。其中，榫部铠甲1的结构如图1所示；卯部铠甲2的结构如图2所示；燕尾槽栓3的结构如图3所示。

把第一跖骨4的榫部铠甲1、卯部铠甲2以及燕尾槽栓3赋值为钛合金材料，在有限元软件中确定榫部铠甲1、卯部铠甲2的约束，用体力和面力加载，根据活体第一跖骨4的载荷特征，最终确定本实用新型所述的骨科内固定装置的数字模型。

把所述数字模型存储为STL(Stereo lithographic，文件格式是美国3D SYSTEMS公司提出的三维实体造型系统的一个接口标准，其接口格式规范。是快速成形领域的标准文件格式)格式文件，由金属打印机把榫部铠甲1、卯部铠甲2以及燕尾槽栓3烧结成模具，对模具打磨抛光，完成本实用新型所述的骨科内固定装置的快速制造。

完成榫部铠甲1、卯部铠甲2以及燕尾槽栓3的制造后，即可对损伤的第一跖骨4进行骨科内固定术，实施例中所述骨科内固定装置与第一跖骨4契合见图4至图9。

本实用新型的榫部铠甲1和卯部铠甲2具有一定厚度，通过逆向工程技术使榫部铠甲1和卯部铠甲2与骨的接触面与骨表面一致，燕尾槽栓3为同时通过榫部铠甲1和卯部铠甲2的杆状结构。

榫部铠甲1与卯部铠甲2通过榫卯结构联接，联接后两者之间的运动被约束在一个维度上。燕尾槽栓3同时通过榫部铠甲1和卯部铠甲2约束其结合部位间的运动，使三者成为一个完整的贴服在骨表面的固定物，对接触的骨体产生固定作用。由于榫部铠甲1、卯部铠甲2和燕尾槽栓3通过榫卯联接成为了具有固定效应的支架结构，与骨的接触面与骨表面一致，从而避免了集中应力、应力遮挡和应力屏蔽等力学现象的出现。

上面结合实施例对本实用新型做了进一步的叙述，但本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (4)

1.一种具有榫卯结构的骨科内固定装置，其特征在于，包括榫部铠甲、卯部铠甲以及燕尾槽栓，所述榫部铠甲和卯部铠甲均与骨表面契合，榫部铠甲的一侧具有若干个突出的榫部结构，卯部铠甲的一侧具有若干个与所述榫部结构相配合的卯部结构，榫部结构和卯部结构开设通孔，所述通孔的长度方向与骨的长度方向相一致，燕尾槽栓插入所述通孔中。

2.根据权利要求1所述的具有榫卯结构的骨科内固定装置，其特征在于，所述榫部铠甲的榫部结构呈燕尾状，卯部铠甲的卯部结构呈燕尾槽状。

3.根据权利要求1所述的具有榫卯结构的骨科内固定装置，其特征在于，所述榫部铠甲和卯部铠甲均为与骨表面契合的片状结构体。

4.根据权利要求1或2或3所述的具有榫卯结构的骨科内固定装置，其特征在于，所述榫部铠甲、卯部铠甲以及燕尾槽栓的材质均为钛合金材料。