TW201620455A - 骨骼固定裝置 - Google Patents

Abstract

一種骨骼固定裝置，包括一固定桿、至少一第一骨釘及至少一第二骨釘。固定桿包括一桿件、一第一固定件及一第二固定件，其中第一固定件及第二固定件分別連接於桿件的相對兩端。第一骨釘具有相對的一第一固定端及一第一鎖附端，其中第一固定端固定於第一固定件，且該第一鎖附端鎖附於一第一骨骼。第二骨釘具有相對的一第二固定端及一第二鎖附端，其中第二固定端固定於第二固定件，且第二鎖附端鎖附於一第二骨骼。桿件的材質包括形狀記憶合金且桿件藉由一溫度變化產生一變形，而帶動第二鎖附端相對於第一鎖附端產生一位移。

Description

骨骼固定裝置

本發明是有關於一種固定裝置，且特別是有關於一種骨骼固定裝置。

在骨科醫療領域中，對於骨折的醫療方式有許多種，其中常見的是利用骨釘及骨板等骨骼固定裝置來固定骨折處之斷骨。近年來，固定骨折處之斷骨的方式已由以往之完全固定式朝向動態固定式發展，即允許骨骼斷面處有微量運動(micro motion)，以藉由微量運動產生的壓迫力刺激骨骼斷面處之骨細胞生長及癒合。

以人體下肢骨折而言，由於下肢需承受人體重量，故可藉由人體重量而在下肢骨折斷面處產生所述壓迫力。然而，人體上肢的受力方式不同於人體下肢的受力方式，人體上肢並不需承受人體重量，故無法如上述般利用人體重量對上肢骨骼斷面處進行壓迫以促進斷骨癒合。因此，如何在不借助於人體重量的情況下在骨折斷面處產生壓迫力，係為骨科醫療領域重要的研究議題。

本發明提供一種骨骼固定裝置，可藉其固定桿之桿件的變形而在骨折斷面處產生壓迫力。

本發明的骨骼固定裝置包括一固定桿、至少一第一骨釘及至少一第二骨釘。固定桿包括一桿件、一第一固定件及一第二固定件，其中第一固定件及第二固定件分別連接於桿件的相對兩端。第一骨釘具有相對的一第一固定端及一第一鎖附端，其中第一固定端固定於第一固定件，且該第一鎖附端鎖附於一第一骨骼。第二骨釘具有相對的一第二固定端及一第二鎖附端，其中第二固定端固定於第二固定件，且第二鎖附端鎖附於一第二骨骼。桿件的材質包括形狀記憶合金(shape memory alloy，SMA)且桿件藉由一溫度變化產生一變形，而帶動第二鎖附端相對於第一鎖附端產生一位移。

在本發明的一實施例中，上述的第二鎖附端藉由桿件的變形而相對於第一鎖附端產生單一方向的位移。

在本發明的一實施例中，上述的第二鎖附端藉由桿件的變形而往第一鎖附端移動，以縮短第一鎖附端與第二鎖附端之間的距離。

在本發明的一實施例中，上述的第二鎖附端藉由桿件的變形而遠離第一鎖附端，以增加第一鎖附端與第二鎖附端之間的距離。

在本發明的一實施例中，上述的桿件藉由溫度變化從一 伸直狀態變形為一彎曲狀態。

在本發明的一實施例中，上述的第一固定件具有相對的一第一連接端及一第一自由端，第二固定件具有相對的一第二連接端及一第二自由端，第一連接端及第二連接端連接於桿件，第一自由端與桿件之間的距離及第二自由端與桿件之間的距離藉由桿件的變形而增加。

在本發明的一實施例中，上述的第一固定件及第二固定件可拆卸地組裝於桿件。

在本發明的一實施例中，上述的第二鎖附端藉由桿件的變形而相對於第一鎖附端移動1~10毫米。

在本發明的一實施例中，上述的第二鎖附端藉由桿件的變形而相對於第一鎖附端移動3~5毫米。

在本發明的一實施例中，上述的桿件的材質包括鎳鈦合金。

基於上述，在本發明的骨骼固定裝置中，固定桿之桿件的材質包括形狀記憶合金，而使固定桿之桿件具有隨溫度變化而變形之能力。據此，在將第一骨釘及第二骨釘分別固定於固定桿之第一固定件及第二固定件並分別鎖附至第一骨骼與第二骨骼之後，可利用溫度變化而讓固定桿之桿件產生適當之變形量，藉以帶動第二骨釘之第二鎖附端相對於第一骨釘之第一鎖附端產生位移，使被第一鎖附端鎖附的第一骨骼與被第二鎖附端鎖附的第二骨骼之間產生作用力，並藉此作用力刺激骨骼斷面處之骨細胞生 長及癒合，或是促進骨骼長度之增加。此外，由於第一骨釘及第二骨釘並非直接固定於固定桿之桿件，而是分別固定於固定桿之第一固定件及第二固定件，故當桿件隨溫度變化而產生變形時，可藉由第一、第二固定件與桿件的相對位移來減少第一、第二骨釘的轉動量，如此可避免骨骼斷面處因第一、第二骨釘過度歪斜而無法緊密靠合，以確保骨骼能夠順利癒合，或避免骨骼相鄰處因第一、第二骨釘過度歪斜而產生偏斜，以確保骨骼能夠沿正確的方向增加長度。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

50、50’‧‧‧第一骨骼

60、60’‧‧‧第二骨骼

100、200、300、400‧‧‧骨骼固定裝置

110、210、310、410‧‧‧固定桿

112、212、312、412‧‧‧桿件

114、214、314、414‧‧‧第一固定件

114a、214a、314a、414a‧‧‧第一連接端

114b、214b、314b、414b‧‧‧第一自由端

116、216、316、416‧‧‧第二固定件

116a、216a、316a、416a‧‧‧第二連接端

116b、216b、316b、416b‧‧‧第二自由端

120、220、320、420‧‧‧第一骨釘

120a、220a、320a、420a‧‧‧第一固定端

120b、220b、320b、420b‧‧‧第一鎖附端

130、230、330、430‧‧‧第二骨釘

130a、230a、330a、430a‧‧‧第二固定端

130b、230b、330b、430b‧‧‧第二鎖附端

D、D’‧‧‧方向

F‧‧‧壓迫力

F’‧‧‧擴張力

圖1繪示本發明一實施例的骨骼固定裝置用以固定第一骨骼及第二骨骼。

圖2繪示圖1的桿件隨溫度變化而變形。

圖3繪示本發明另一實施例的桿件隨溫度變化而變形。

圖4繪示本發明另一實施例的桿件隨溫度變化而變形。

圖5繪示本發明另一實施例的骨骼固定裝置用以固定第一骨骼及第二骨骼。

圖6繪示圖5的桿件隨溫度變化而變形。

圖1繪示本發明一實施例的骨骼固定裝置用以固定第一骨骼及第二骨骼。請參考圖1，本實施例的骨骼固定裝置100包括一固定桿110、至少一第一骨釘120(繪示為兩個)及至少一第二骨釘130(繪示為兩個)。固定桿110包括一桿件112、一第一固定件114及一第二固定件116，第一固定件114及第二固定件116分別連接於桿件112的相對兩端。各第一骨釘120具有相對的一第一固定端120a及一第一鎖附端120b，其中第一固定端120a固定於第一固定件114，且第一鎖附端120b鎖附於一第一骨骼50。各第二骨釘130具有相對的一第二固定端130a及一第二鎖附端130b，其中第二固定端130a固定於第二固定件116，且第二鎖附端130b鎖附於一第二骨骼60。在其它實施例中，可視需求而使用複數骨骼固定裝置100來固定第一骨骼50及第二骨骼60，本發明不對此加以限制。

在本實施例中，第一骨骼50與第二骨骼60例如為彼此相鄰的兩斷骨。藉由各第一骨釘120對第一骨骼50的鎖附及各第二骨釘130對第二骨骼60的鎖附，可使第一骨骼50與第二骨骼60相互固定。進一步而言，桿件112的材質包括形狀記憶合金(如鎳鈦合金)且桿件112可藉由溫度變化產生變形，而帶動各第二骨釘130的第二鎖附端130b相對於各第一骨釘120的第一鎖附端120b產生位移，使第一骨骼50與第二骨骼60藉由各第二鎖附端130b相對於各第一鎖附端130a的位移而相互壓迫，以促進骨骼斷 面處之癒合。以下藉由圖式對此具體說明。

圖2繪示圖1的桿件隨溫度變化而變形。在將各第一骨釘120及各第二骨釘130如圖1所示分別固定於固定桿110的第一固定件114及第二固定件116並分別鎖附至第一骨骼50與第二骨骼60之後，可利用溫度變化而讓包含形狀記憶合金之桿件112如圖2所示產生適當之變形量，使各第二骨釘130之第二鎖附端130b藉由桿件112的變形而往第一骨釘120之第一鎖附端120b移動，以縮短第一鎖附端120b與第二鎖附端130b之間的距離。

在桿件112如圖1所示尚未變形的狀態下，第一骨骼50與第二骨骼60之間例如具有微量的間隙。如圖2所示藉由桿件112之變形而縮短第一鎖附端120b與第二鎖附端130b之間的距離，可使被第一鎖附端120b鎖附的第一骨骼50與被第二鎖附端130b鎖附的第二骨骼60緊密靠合而在第一骨骼50與第二骨骼60之間產生壓迫力F，並藉此壓迫力F刺激骨骼斷面處之骨細胞生長及癒合。

進一步而言，在本實施例中，第一固定件114具有相對的一第一連接端114a及一第一自由端114b，第二固定件116具有相對的一第二連接端116a及一第二自由端116b，第一連接端114a及第二連接端116a連接於桿件112。如圖2所示，第一固定件114的第一自由端114b與桿件110之間的距離藉由桿件112的變形而增加，且第二固定件116的第二自由端116b與桿件112之間的距離藉由桿件112的變形而增加。亦即，當桿件112隨溫度變化而 產生變形時，第一固定件114及第二固定件116皆與桿件112產生相對位移，藉此相對位移可減少第一骨釘120及第二骨釘130因桿件112之變形而產生的轉動量，以避免骨骼斷面處因第一骨釘120及第二骨釘130過度歪斜而無法緊密靠合，確保骨骼能夠順利癒合。

在本實施例中，第一固定件114及第二固定件116例如是以焊接的方式而連接於桿件112。當桿件112如圖2所示隨溫度變化而變形時，第一固定件114及第二固定件116可藉其與桿件112連接處之結構的暫時性彈性變形而與桿件112產生上述相對位移。此外，在其它實施例中，可將第一固定件114及第二固定件116設計為可拆卸地組裝於桿件112，以讓使用者能夠依需求更換具不同長度的桿件。舉例來說，第一固定件114及第二固定件116例如以螺鎖的方式而可拆卸地組裝於桿件112。

在本實施例中，包含形狀記憶合金之桿件112例如是藉由形狀記憶訓練而在較低溫狀態下成為圖1所示的伸直狀態，並藉由溫度變化而在較高溫狀態(如人體正常溫度)下成為圖2所示的彎曲狀態。在其它實施例中，可藉由形狀記憶訓練而使桿件112在其它溫度下具有其它變形狀態，本發明不對此加以限制。對形狀記憶合金所進行之記憶訓練為所屬領域的已知技術，於此不加以詳述。

由於桿件112是藉由形狀記憶合金之形狀記憶特性產生變形，而非如同一般彈性體之彈性變形，故第二鎖附端130b藉由 桿件112的變形而相對於第一鎖附端120b產生單一方向D的位移，而非產生雙向的位移。亦即，第二鎖附端130b不會沿反向於方向D的方向遠離第一鎖附端120b，而可使第一骨骼50與第二骨骼60持續地相互提供壓迫力F而促進骨骼斷面處之癒合。在本實施例中，第二鎖附端130b例如可藉由桿件112的變形而沿方向D相對於第一鎖附端移動1~10毫米，較佳為3~5毫米。在其它實施例中，第二鎖附端可具有其它適當之位移量範圍，本發明不對此加以限制。

圖1及圖2所示的第一骨骼50與第二骨骼60例如為人體彼此相鄰的兩上肢斷骨，並如上述般藉骨釘的變形而相互壓迫。在其它實施例中，骨骼固定裝置100可應用於其它種類的骨骼，並用以使骨骼產生其它方向的相對位移，本發明不對此加以限制。

在本實施例中，桿件112例如為一體成形之形狀記憶合金結構。在其它實施例中，可將桿件112設計為僅局部區段的材質為形狀記憶合金，本發明不對此加以限制。此外，本發明不限制桿件112變形後之形狀，桿件112除了可如圖2所示變形為C字型，亦可變形為其它適當形狀，以下藉由圖式對此舉例說明。

圖3繪示本發明另一實施例的桿件隨溫度變化而變形。在圖3的骨骼固定裝置200中，固定桿210、桿件212、第一固定件214、第一連接端214a、第一自由端214b、第二固定件216、第二連接端216a、第二自由端216b、第一骨釘220、第一固定端 220a、第一鎖附端220b、第二骨釘230、第二固定端230a、第二鎖附端230b的配置與作用方式類似於圖1及圖2之固定桿110、桿件112、第一固定件114、第一連接端114a、第一自由端114b、第二固定件116、第二連接端116a、第二自由端116b、第一骨釘120、第一固定端120a、第一鎖附端120b、第二骨釘130、第二固定端130a、第二鎖附端130b的配置與作用方式，於此不再贅述。骨骼固定裝置200與骨骼固定裝置100的不同處在於，桿件212適於隨溫度變化而如圖3所示變形為M字型。

圖4繪示本發明另一實施例的桿件隨溫度變化而變形。在圖4的骨骼固定裝置300中，固定桿310、桿件312、第一固定件314、第一連接端314a、第一自由端314b、第二固定件316、第二連接端316a、第二自由端316b、第一骨釘320、第一固定端320a、第一鎖附端320b、第二骨釘330、第二固定端330a、第二鎖附端330b的配置與作用方式類似於圖1及圖2之固定桿110、桿件112、第一固定件114、第一連接端114a、第一自由端114b、第二固定件116、第二連接端116a、第二自由端116b、第一骨釘120、第一固定端120a、第一鎖附端120b、第二骨釘130、第二固定端130a、第二鎖附端130b的配置與作用方式，於此不再贅述。骨骼固定裝置300與骨骼固定裝置100的不同處在於，桿件312適於隨溫度變化而如圖4所示變形為S字型。

圖5繪示本發明另一實施例的骨骼固定裝置用以固定第一骨骼及第二骨骼。圖6繪示圖5的固定桿隨溫度變化而變形。 在圖5及圖6所示的骨骼固定裝置400中，固定桿410、桿件412、第一固定件414、第一連接端414a、第一自由端414b、第二固定件416、第二連接端416a、第二自由端416b、各第一骨釘420、各第一固定端420a、各第一鎖附端420b、各第二骨釘430、各第二固定端430a、各第二鎖附端430b的配置方式類似於圖1所示的固定桿110、桿件112、第一固定件114、第一連接端114a、第一自由端114b、第二固定件116、第二連接端116a、第二自由端116b、各第一骨釘120、各第一固定端120a、各第一鎖附端120b、各第二骨釘130、各第二固定端130a、各第二鎖附端130b的配置方式，於此不再贅述。骨骼固定裝置400與骨骼固定裝置100的不同處在於，骨骼固定裝置400例如是應用於骨科矯正手術(如增高手術)並對例如為脊椎骨的骨骼50’、60’進行矯正，詳述如下。

包含形狀記憶合金之桿件412例如是藉由形狀記憶訓練而在較低溫狀態下成為圖5所示的彎曲狀態。在將各第一骨釘420及各第二骨釘430如圖5所示分別固定於固定桿410的第一固定件414及第二固定件416並分別鎖附至第一骨骼50’與第二骨骼60’之後，可利用溫度變化而讓包含形狀記憶合金之桿件412如圖6所示產生適當之變形量而伸直，使各第二骨釘430之第二鎖附端430b藉由桿件412的變形而遠離第一骨釘420之第一鎖附端420b，以增加第一鎖附端420b與第二鎖附端430b之間的距離。如圖6所示藉由桿件412之變形而增加第一鎖附端420b與第二鎖附端430b之間的距離，可使被第一鎖附端420b鎖附的第一骨骼 50’與被第二鎖附端430b鎖附的第二骨骼60’之間產生擴張力F’，以在第一骨骼50與第二骨骼60之間造成微量的間隙增量而增加骨骼之長度。

由於桿件412是藉由形狀記憶合金之形狀記憶特性產生變形，而非如同一般彈性體之彈性變形，故第二鎖附端430b藉由桿件412的變形而相對於第一鎖附端420b產生單一方向D’的位移，而非產生雙向的位移。亦即，第二鎖附端430b不會沿反向於方向D’的方向往第一鎖附端420b移動，而可使第一骨骼50’與第二骨骼60’持續地相互提供擴張力F’而促進骨骼長度之增加。此外，當桿件412隨溫度變化而產生變形時，第一固定件414及第二固定件416皆與桿件412產生相對位移，藉此相對位移可減少第一骨釘420及第二骨釘430因桿件412之變形而產生的轉動量，以避免骨骼相鄰處因第一骨釘420及第二骨釘430過度歪斜而產生偏斜，確保骨骼能夠沿正確的方向增加長度。

綜上所述，在本發明的骨骼固定裝置中，固定桿之桿件的材質包括形狀記憶合金，而使固定桿之桿件具有隨溫度變化而變形之能力。據此，在將第一骨釘及第二骨釘分別固定於固定桿之第一固定件及第二固定件並分別鎖附至第一骨骼與第二骨骼之後，可利用溫度變化而讓固定桿之桿件產生適當之變形量，藉以帶動第二骨釘之第二鎖附端相對於第一骨釘之第一鎖附端產生位移，使被第一鎖附端鎖附的第一骨骼與被第二鎖附端鎖附的第二骨骼之間產生作用力，並藉此作用力刺激骨骼斷面處之骨細胞生 長及癒合，或是促進骨骼長度之增加。此外，由於第一骨釘及第二骨釘並非直接固定於固定桿之桿件，而是分別固定於固定桿之第一固定件及第二固定件，故當桿件隨溫度變化而產生變形時，可藉由第一、第二固定件與桿件的相對位移來減少第一、第二骨釘的轉動量，如此可避免骨骼斷面處因第一、第二骨釘過度歪斜而無法緊密靠合，以確保骨骼能夠順利癒合，或避免骨骼相鄰處因第一、第二骨釘過度歪斜而產生偏斜，以確保骨骼能夠沿正確的方向增加長度。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

50‧‧‧第一骨骼

60‧‧‧第二骨骼

100‧‧‧骨骼固定裝置

110‧‧‧固定桿

112‧‧‧桿件

114‧‧‧第一固定件

114a‧‧‧第一連接端

114b‧‧‧第一自由端

116‧‧‧第二固定件

116a‧‧‧第二連接端

116b‧‧‧第二自由端

120‧‧‧第一骨釘

120a‧‧‧第一固定端

120b‧‧‧第一鎖附端

130‧‧‧第二骨釘

130a‧‧‧第二固定端

130b‧‧‧第二鎖附端

D‧‧‧方向

F‧‧‧壓迫力

Claims (10)

1. 一種骨骼固定裝置，包括：一固定桿，包括一桿件、一第一固定件及一第二固定件，其中該第一固定件及該第二固定件分別連接於該桿件的相對兩端；至少一第一骨釘，具有相對的一第一固定端及一第一鎖附端，其中該第一固定端固定於該第一固定件，且該第一鎖附端鎖附於一第一骨骼；以及至少一第二骨釘，具有相對的一第二固定端及一第二鎖附端，其中該第二固定端固定於該第二固定件，且該第二鎖附端鎖附於一第二骨骼，其中該桿件的材質包括形狀記憶合金且該桿件藉由一溫度變化產生一變形，而帶動該第二鎖附端相對於該第一鎖附端產生一位移。
2. 如申請專利範圍第1項所述的骨骼固定裝置，其中該第二鎖附端藉由該桿件的該變形而相對於該第一鎖附端產生單一方向的該位移。
3. 如申請專利範圍第1項所述的骨骼固定裝置，其中該第二鎖附端藉由該桿件的該變形而往該第一鎖附端移動，以縮短該第一鎖附端與該第二鎖附端之間的距離。
4. 如申請專利範圍第1項所述的骨骼固定裝置，其中該第二鎖附端藉由該桿件的該變形而遠離該第一鎖附端，以增加該第一鎖附端與該第二鎖附端之間的距離。
5. 如申請專利範圍第1項所述的骨骼固定裝置，其中該桿件藉由該溫度變化從一伸直狀態變形為一彎曲狀態。
6. 如申請專利範圍第1項所述的骨骼固定裝置，其中該第一固定件具有相對的一第一連接端及一第一自由端，該第二固定件具有相對的一第二連接端及一第二自由端，該第一連接端及該第二連接端連接於該桿件，該第一自由端與該桿件之間的距離及該第二自由端與該桿件之間的距離藉由該桿件的該變形而增加。
7. 如申請專利範圍第1項所述的骨骼固定裝置，其中該第一固定件及該第二固定件可拆卸地組裝於該桿件。
8. 如申請專利範圍第1項所述的骨骼固定裝置，其中該第二鎖附端藉由該桿件的該變形而相對於該第一鎖附端移動1~10毫米。
9. 如申請專利範圍第1項所述的骨骼固定裝置，其中該第二鎖附端藉由該桿件的該變形而相對於該第一鎖附端移動3~5毫米。
10. 如申請專利範圍第1項所述的骨骼固定裝置，其中該桿件的材質包括鎳鈦合金。