TWI599340B - 骨板 - Google Patents

Description

骨板

本發明係關於一種醫療器材，尤其是一種供骨折或骨缺損等治療用的骨板。

骨板與骨釘的搭配常見於骨折或骨缺損等治療中，其中對一些特定部位而言，例如使用在下顎重建手術的骨板，術前需使用工具調整骨板的外型，使其盡可能地貼合患者的下顎骨形狀，才能在術後使病患的臉部外觀自然，因此該類手術都需特別在骨板塑形作業上下一番功夫。

然而，由於現今臨床上常見的骨板多由高強度的不鏽鋼材或鈦合金材製成，使得手術執行者需耗費大量的力氣、精神與時間對骨板進行塑形，且下顎骨的三維外型複雜，需將骨板反覆彎曲多次方可符合，不僅使手術時間難以縮減，更重要的是，多次彎曲骨板後，骨板內側會因擠壓而應力集中，甚至造成細小龜裂C(如第1圖所示)，對於像下顎骨這種往復受力頻繁的部位而言，該骨板可能在使用一段時間後發生斷裂。

再者，人體的骨質與實心金屬骨板的機械性質差異甚大，故對往復受力頻繁的下顎骨而言，下顎受力時的應力常集中於骨釘上，造成應力遮蔽的問題，長時間下來會造成骨萎縮以致骨釘脫落。

類似於前述的習知骨板的一實施例已揭露於中國公開第103014801 A號「具抗疲勞性之重建骨板」，及美國公開第20040097937 A1號「骨科骨板」等專利案當中。

有鑑於此，習知的骨板確實仍有加以改善之必要。

為解決上述問題，本發明提供一種骨板，不僅較易被塑型，還能減少應力集中於骨釘上的情況。

本發明以下所述方向性或其近似用語，例如「上(頂)」、「下(底)」、「內」、「外」、「側面」等，主要係參考附加圖式的方向，各方向性或其近似用語僅用以輔助說明及理解本發明的各實施例，非用以限制本發明。

本發明的骨板，包含相連接的一近骨部及一遠骨部，該近骨部與該遠骨部在一厚度方向上相對，該近骨部與該遠骨部在該厚度方向上具有一最大厚度；該近骨部的外表面具有數個盲孔，各該盲孔的深度為該最大厚度的10~50%，該數個盲孔的容積為該骨板總體積的5~40%。

據此，本發明的骨板較易於塑型，且可由該數個盲孔分散內部應力，可大幅減少手術執行者花費在骨板塑形作業上的時間，有助提升手術效率，且該骨板彎曲後不易產生裂痕，使該骨板可耐久使用不斷裂。此外，該骨板與人體骨質的機械性質近似，可改善應力集中於骨釘上的情況，降低發生骨萎縮以致骨釘脫落的機率，故本發明的骨板可提供良好的治療效果，避免發生固定骨頭失效而需二次手術的情況。

其中，該骨板的一第一端面及一環周面形成該近骨部，該骨板的一第二端面形成該遠骨部，該第一端面與該第二端面在該厚度方向上相對，該數個盲孔至少形成在該第一端面；如此，本發明的骨板可以由設有盲孔的表面貼接患者骨頭，藉以避免應力集中於骨板與骨頭交界處。

其中，該數個盲孔形成在該第一端面及該環周面；該結構使本發明的骨板更易於塑型，具有提升塑型效率等功效。

其中，該數個盲孔的容積較佳為該骨板總體積的20%，以 便成型該骨板，並使該骨板在受力彎曲後具有良好的降低應力效果。

其中，各該盲孔在該近骨部外表面形成一開口，該開口呈圓形；該結構除可提升加工成型的便利性之外，還能有效避免應力集中在稜角處而產生裂痕。

其中，各該盲孔的開口直徑約為0.1~1mm，以確保各該盲孔易於成型，且具有分散內部應力的效果。

其中，各該盲孔具有一底部與其開口相對，各該盲孔的底部與開口之間呈圓柱形，以便快速加工成型。

其中，各該盲孔的底部呈立體弧形，以提升整體盲孔分散應力的效果。

其中，各該盲孔的中心軸正交於該近骨部的外表面，除可提升加工成型的便利性之外，還能提升各該盲孔受壓變形時分散應力的效果。

其中，任二相鄰盲孔的中心軸間距約為0.5~1mm，使整體骨板的結構剛性適中，易於塑型但又不至於太軟而在遭受按壓時造成非預期性的變形或破損。

1‧‧‧近骨部

1a‧‧‧第一端面

1b‧‧‧環周面

11‧‧‧盲孔

111‧‧‧開口

112‧‧‧底部

2‧‧‧遠骨部

2a‧‧‧第二端面

A‧‧‧中心軸

B‧‧‧骨頭

C‧‧‧龜裂

D‧‧‧厚度方向

d‧‧‧直徑

F‧‧‧施力點

H‧‧‧最大厚度

h‧‧‧深度

L‧‧‧間距

P‧‧‧骨釘

S1、S2‧‧‧固定點

第1圖：習知骨板在塑型後產生細小龜裂的示意圖。

第2圖：本發明一實施例的立體結構示意圖。

第3圖：本發明一實施例的局部放大立體結構示意圖。

第4圖：本發明一實施例的局部剖視結構示意圖。

第5圖：本發明一實施例受彎曲後的局部剖視結構示意圖。

第6圖：本發明一實施例的實施示意圖。

第7圖：調整骨板外型之工具及模擬該工具對骨板模型的施力情況。

第8圖：孔隙率為0%的骨板及其受力彎曲後的應力分佈情況。

第9圖：孔隙率為5%的骨板及其受力彎曲後的應力分佈情況。

第10圖：孔隙率為20%的骨板及其受力彎曲後的應力分佈情況。

第11圖：孔隙率為40%的骨板及其受力彎曲後的應力分佈情況。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：請參照第2、6圖，其係本發明骨板的一實施例，該骨板大致上包含相連接的一近骨部1及一遠骨部2，使用時，該骨板由該近骨部1的局部貼接患者骨頭B表面，該遠骨部2原則上不貼接骨頭B。

該骨板尚未塑型前的型態不限，可如第2圖所示呈一字型，或是具有分支而呈Y字型等，本發明不加以限制。該骨板的材質則可採用純鈦、鈦合金(如：Ti₆Al₄V、TiNi、Ti₁₅Mo等)或醫用不鏽鋼(如：304、316、410不鏽鋼等)等。

請參照第2~4圖，本實施例由該骨板的一第一端面1a及一環周面1b形成所述近骨部1，及由該骨板的一第二端面2a形成所述遠骨部2。該近骨部1與該遠骨部2在一厚度方向D上相對，該近骨部1與該遠骨部2在該厚度方向D上具有一最大厚度H。該骨板可以由3D列印、CNC加工、鑄造或ECM電化學加工等其中至少一種加工法成型，使該近骨部1的外表面具有數個盲孔11；其中，該數個盲孔11至少形成在該骨板的第一端面1a，較佳連同該骨板的環周面1b亦形成有該盲孔11。各該盲孔11的深度h約為該最大厚度H的10~50%，該數個盲孔11的容積約為該骨板總體積的5~40%，並定義此為骨板的「孔隙率」。

更詳言之，各該盲孔11在該近骨部1外表面形成一開口111，各該盲孔11具有一底部112與該開口111相對。各該盲孔11的開口111較佳呈圓形，除可提升加工成型的便利性之外，還能有效避免應力集 中在稜角處而產生裂痕；各該盲孔11的開口111直徑d約為0.1~1mm。又，各該盲孔11的底部112與開口111之間可選擇設為圓柱形，以便快速加工成型，而各該盲孔11的底部112較佳呈立體弧形，例如半球形，以提升整體盲孔11分散應力的效果。各該盲孔11的中心軸A約與該近骨部1的外表面正交，除可提升加工成型的便利性之外，還能提升各該盲孔11受壓變形時分散應力的效果；任二相鄰盲孔的中心軸A間距L約為0.5~1mm，使整體骨板的結構剛性適中，易於塑型但又不至於太軟而在遭受按壓時造成非預期性的變形或破損。

請參照第5、6圖，據由前述結構，本發明的骨板可實施於任意部位的骨折或骨缺損治療，不以圖式所揭露之下顎骨為限。欲固定骨折的骨頭B前，需先使用工具調整該骨板的外型，使其盡可能地貼合患者的骨頭B形狀，再搭配數個骨釘P將塑型後的該骨板鎖固於骨頭B表面，並由該近骨部1貼接骨頭B表面。

其中，由於本發明的骨板設有該數個盲孔11，可改變整體骨板的機械性質，使該骨板不再那麼剛硬而較易於塑型，令手術執行者花費在骨板塑形作業上的時間得以大幅減少，有助提升手術效率。再者，如第5圖所示，設有該數個盲孔11的近骨部1受彎曲時，可以由該數個盲孔11分散內部應力，故不會在彎曲後產生裂痕，有助提高該骨板的疲勞強度，使該骨板可耐久使用不斷裂。此外，設置該數個盲孔11還可降低該骨板的楊氏係數，使該骨板與人體骨質的機械性質近似；如此，當骨頭B受力時，該骨板也會產生些許的彈性變形，減少應力集中於骨釘P上的情況，降低發生骨萎縮以致骨釘P脫落的機率，故該骨板可提供良好的治療效果，避免發生固定骨頭B的效果失效而需二次手術的情況。

值得一提的是，治療身體其他部位的骨折，可採石膏強制固定限制活動到骨癒合後再拆石膏，但下顎骨骨折以骨板固定後，患者仍需 要進食、喝水及說話等活動，無法以暫時固定的方式等待骨癒合，而本發明的骨板具有與人骨相近的機械性質，可有效改善以往患者下顎活動時導致應力集中於骨板與下顎骨交界處的問題，故本發明的骨板尤適合實施於下顎部位。

請參照第7~11圖，其係以Simulation數值分析軟體對彎曲塑形骨板所作的力學模擬分析方法與結果；如第7圖所示，本分析模擬調整骨板外型之工具對骨板三點彎曲的情況，在骨板模型的一側設二固定點S1、S2，及在骨板模型的另一側設一施力點F，並對骨板模型施予1N的正向力。第8圖所示為未設置盲孔的實心骨板(孔隙率為0%)及其受力彎曲後的應力分佈情況；根據模擬分析結果顯示，該實心骨板最大應力為4.264兆帕(Mpa)且集中部位與文獻中產生細小龜裂處一致(請配合參照第1圖)。第9~11圖所示則分別為孔隙率為5%、20%、40%的骨板及其受力彎曲後的應力分佈情況；根據模擬分析結果顯示，孔隙率為5%、20%、40%的骨板均具有分散應力的效果，第9~11圖顯示孔隙率為5%、20%、40%的骨板的最大應力值分別為3.949兆帕(Mpa)、3.144兆帕(Mpa)、3.828兆帕(Mpa)。相較於孔隙率為0%之實心骨板，孔隙率為5%、20%、40%的骨板的最大應力值都有明顯地降低；其中尤以孔隙率為20%的骨板具有較佳的降低應力效果。

綜上所述，本發明的骨板，因於近骨部的外表面設有數個盲孔，使該骨板不再那麼剛硬而較易於塑型，且可由該數個盲孔分散內部應力，可大幅減少手術執行者花費在骨板塑形作業上的時間，有助提升手術效率，且該骨板彎曲後不易產生裂痕，使該骨板可耐久使用不斷裂。此外，該數個盲孔還可使該骨板與人體骨質的機械性質近似，從而改善應力集中於骨釘上的情況，降低發生骨萎縮以致骨釘脫落的機率，故本發明的骨板可提供良好的治療效果，避免發生固定骨頭失效而需二次手術的情況。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧近骨部

1a‧‧‧第一端面

1b‧‧‧環周面

11‧‧‧盲孔

2‧‧‧遠骨部

2a‧‧‧第二端面

D‧‧‧厚度方向

Claims (10)

1. 一種骨板，包含相連接的一近骨部及一遠骨部，該近骨部與該遠骨部在一厚度方向上相對，該近骨部與該遠骨部在該厚度方向上具有一最大厚度；該近骨部的外表面具有數個盲孔，各該盲孔的深度為該最大厚度的10~50%，該數個盲孔的容積為該骨板總體積的5~40%。
2. 如申請專利範圍第1項所述之骨板，其中，該骨板的一第一端面及一環周面形成該近骨部，該骨板的一第二端面形成該遠骨部，該第一端面與該第二端面在該厚度方向上相對，該數個盲孔至少形成在該第一端面。
3. 如申請專利範圍第2項所述之骨板，其中，該數個盲孔形成在該第一端面及該環周面。
4. 如申請專利範圍第1項所述之骨板，其中，該數個盲孔的容積為該骨板總體積的20%。
5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之骨板，其中，各該盲孔在該近骨部外表面形成一開口，該開口呈圓形。
6. 如申請專利範圍第5項所述之骨板，其中，各該盲孔的開口直徑為0.1~1mm。
7. 如申請專利範圍第5項所述之骨板，其中，各該盲孔具有一底部與其開口相對，各該盲孔的底部與開口之間呈圓柱形。
8. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之骨板，其中，各該盲孔在該近骨部外表面形成一開口，各該盲孔具有一底部與其開口相對，各該盲孔的底部呈立體弧形。
9. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之骨板，其中，各該盲孔的中心軸正交於該近骨部的外表面。
10. 如申請專利範圍第9項所述之骨板，其中，任二相鄰盲孔的中心軸間距為0.5~1mm。