专利名称：用于支撑手指关节或其它被修复关节的关节机构的固定元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于支撑关节机构的固定元件、一种在骨骼内施加固定元件的方法、以及一种被修复的关节。
下面将参照手指关节的修复详细描述本发明的优选实施例。但本发明并不局限于此。本发明可用于其它类似的关节，例如脚趾关节、肘关节、等等。本发明还可用于切断术后的修复或其它损伤的修复。
带有假体的手指关节修复主要是在那些已经产生风湿性变化的MCP关节上实现的。已知的用于此目的的假体包括Swanson硅化橡胶手指关节。这样一些关节由类似于硅的材料组成，呈细长形状，并且有横截面大致呈圆形的端部。其端部可以有基本上成圆形的横截面。可以将端部装入并固定到每个骨骼的骨髓腔内。假体的中心部分可弹性变形，因此就构成了实际的关节机构。
St.George假体(一种粘接的假体)对于手指关节的修复也是众所周知的。
这些常规的假体存在的一个问题是，支撑实际假体机构的固定元件发生松动和/或对周围组织的损伤，这种情况是由于假体在负荷方向产生不期望的移动引起的。
因此，近年来一直在尝试在骨髓中使用钛固定物以形成骨整合，如下列文章所述“MetacarpophalangalJointReplacementwithOsseo-integratedEndoprostheses”inScand.J.Plast.Reconstr.Surg.20pages207-218，1986。在口腔及口腔以外的骨组织中永久地固定假体是众所周知的。Branemark教授及他的同事们近25年来一直在研究用于牙科的骨整合技术，并且在将固定物施加在颌骨中以保持牙齿或拱连接件方面取得了极好的结果。然而，由Hagert进行的将该技术应用于手指关节修复的试验却未达到预期的效果。这个不令人满意的结果显然是由于在手指关节假体修复中使用“牙科技术”时遇到了全然不同的情况。例如，按已知的技术，固定物相对于骨骼的纵轴被固定成直角。在手指关节中，固定物沿骨骼的轴放置。这当然就要对固定元件产生完全不同的负荷和应力。
目前，在假体矫形外科手术中的主要问题仍旧是骨骼固定元件的松动问题。但是，由于20多年来牙科植入术的成功率高于90%，至今一直没有必要考虑的一系列其它问题现在也产生了。这些主要问题之一是关节机构上不断增加的磨损。如果采用骨整合法，则需要设计一种和现行使用的假体类型不同的假体。为使关节机构能够被更换而又不妨碍骨固定，假体系统必须被分成几个组件，使关节机构能够从现行的骨固定元件中分离出来。更进一步，如果采用两步骤法，而病人或至少是病人的被修复的关节未保持不活动状态的话，则在第二步中必须能够把关节机构连接上。因此，必须考虑以下两个因素首先，关节机构易发生磨损，因此必须是可更换的;其次，为了采用两步骤法，关节机构必须是可更换的。
我们出乎意料地发现，本发明能够消除上述技术存在的问题。
本发明是基于对骨骼组织磨损或炎性解体之后的缺损状态或疾病期间的关节的结构及功能的广泛的试验性的生物学分析，并且基于对骨髓供血的广泛研究。已经确定，在受损伤的关节的软骨和韧带的联合替换中，必须把骨骼与骨髓组织作为一个结构和功能单位处理。如果这种硬组织作为一个支撑元件起作用的话，考虑骨骼和骨髓组织之间的相互作用是绝对必要的，尤其是在一个长时期内的上述相互作用更要考虑。
因此，本发明基于这种认识，即当在邻近关节的部分骨骼中固定一个假体来代替一个关节表面和韧带时，必须考虑骨髓与骨组织之间的相互作用。这就是说，必须通过尽可能沿固定元件的整个长度方向可沟通骨骼和骨组织的机械元件来固定长骨髓腔中的固定元件，尤其要注意骨髓腔壁上的骨髓和致密骨骼之间的边界层。
因此，本发明涉及一种用于支撑关节机构的固定元件，其中的固定元件基本上是旋转对称的，至少是部分中空的，并且包括与骨组织相容的材料。该固定元件有一个至少能部分地与组织发生骨整合的表面，从而可在骨骼的纵轴方向实现永久的骨内固定。
本发明还涉及一种在骨骼内施加固定元件的方法，它包括切开靠近其关节的骨骼以暴露出骨髓腔;在靠近该关节的骨髓腔内形成一个空间;在该空间内施加一个导向套筒;在使用导向套筒对中该固定元件的同时将固定元件拧入骨髓腔。
从下面参照附图对本发明的一个优选实施例的描述，本发明的其它特点和优点将变得更加清楚。
图1是带有按本发明的固定元件的一个被修复的手指关节的部分剖面图;
图2表示一个完全修复的手指关节;
图3表示固定元件是如何在长骨中就位的;
图4是固定元件的透视图;
图5是沿图4的线5-5的剖面图;
图6是沿图4的线6-6的部分剖面图，表示按本发明的关节机构的一部分;以及图7表示关节机构和按本发明的固定元件的装配;
图8至10表示另外一些实施例，表示如何能实现和/或改进固定元件和导向套筒之间的不可旋转的楔体效应。
图1中，分别用2和3代表在手指关节机构1每一侧的长骨部分。旋转对称的固定元件4由基本上套筒状的中空主体5形成，它带有外螺纹6并且壁厚逐渐减少。主体5的开口插入端7逐渐变细并且有从开口端开始的切口8和9。
靠近关节机构1的固定元件4的端部13(见图6)定位在导向套筒11内。图中所示的套筒11基本上呈圆柱形，沿其径向外表面有纵向波纹。这些波纹可能和牙科中使用的旋转对称的分接固定物的轴向部分大致相同。导向套筒11围绕着关节端13。因此当主体5拧入骨组织足够深时，通过楔体效应就把主体5的关节端13锁紧到导向套筒11的内表面14上。关节端13可拆卸式地接纳关节机构1的连接部分15。连接部分15可以是从关节机构1上凸出出来的对中销钉(图7)。这样一些销钉与固定元件4中的对应的凹槽16相互配合，或者与在导向套筒11和关节机构1之间适当安置的连接件(未示出)相互配合。
可以让一个或多个孔直接与固定元件4的径向外表面相接，让孔的边缘轴向形成切割边缘的表面。这样，当主体5拧入骨骼2时就实现了自攻丝。如图5所示，除下的骨髓17落入固定元件4内。
由于固定元件4的壁厚向插入端7逐渐变薄，和/或由于固定元件4有纵向切口8和9，从而达到了对良好变形的要求，这就极大地降低了应力集中的风险，应力集中在现有技术的设计中能引起特殊的问题。图1中的箭头B-B表示出开口端7的柔性，即它的调节周围组织的能力。箭头A-A表示的情况，也是同样的。
可适当地为切口8和9提供切割边缘，并且由于图5所示该中空腔接纳了碎屑17，固定元件4本身就是它自己的准备工具。与此同时保证了正常解剖和生理状态的最佳条件，从而将对剩余的生物组织，即骨髓和骨组织，的扰动减至最小。
图2表示由就位的固定元件4实现的关节修复。
图3表示固定元件4是如何在骨骼2中就位的。在使用时，将固定元件4定位在在骨髓和骨组织之间的边界区。套筒状主体5的厚度轴向切口插入端逐渐减小，在切割锥形边缘12处终止。纵向切口8的边缘也可以取切割边缘的形式。在将固定元件4拧入骨髓腔时产生的碎屑17如图5所示落入到主体5中的中空空间。
手术中，将靠近关节的长骨2部分切开，从而暴露出骨髓腔。然后，将一根探针(未示出)插入骨髓腔，以便为插入固定元件4而定位一个合适的纵向轴。该探针被用作方向探向器以便能根据需要对中固定元件4。然后在暴露出来的骨髓腔中仔细地钻一个用于导向套筒11的凹槽。在施加了导向套筒11后，向下拧套筒状主体5，使其通过导向套筒11进入骨髓腔。当然要预先除去探针。如18处所示，固定元件4的关节端13向外并且向上略微变宽，因此它的直径略大于导向套筒11的下部开口。这样，最终就在关节端13和导向套筒11之间产生了楔体效应(当将套筒11移到图6中虚线所示位置时)，因此导向套筒11和套筒状主体5这两者都根据需要就位了。
固定元件4和导向套筒11由钛组成，或由钛制造，或由钛包复。钛表面的结构，至少是部分相关的表面，要能对整合有促进作用。最好，该表面可具有不规则性，包括微小的凹痕，如瑞典专利第7902035-0号所述，凹痕的直径在10和1000nm之间，最好为10-300nm。另一方面，要使钛表面层的化学组成能有某种确定的组织反应，例如如瑞典专利第8505158-9所述。
图8表示如何为套筒11的面对固定元件4的凸缘20的上端19提供凸出的边缘21的，将边缘21安排成能与所说凸缘20上的螺纹22相互配合。这样，当主体5拧入骨组织足够深时就按不可旋转的方式锁住了固定元件4和套筒11。
通过图9所示的安排，就在套筒11和固定元件4之间实现了另外一种锁紧效果，其中安排了轴向布置的波纹，它们和套筒11的内表面相互配合。
通过图10所示的安排可实现第三种锁定效果，这是通过元件4的上部边缘的特殊螺纹24实现的，将螺纹24拧入组织中。
尽管上面就一个优选实施例对本发明作了描述，但有许多其它的变化和改进以及其它的用途对于本领域的普通技术人员来说是显而易见的。为此愿意指出，本发明并不限于本文所特别公开的内容，而仅由所附的权利要求书所限定。
权利要求
1.一种用于支撑一个关节机构的固定元件，其中所说固定元件基本上是旋转对称的，至少部分中空的，并且包括与骨组织相容的材料，所说固定元件有一个至少能部分地与组织发生骨整合的表面，从而沿骨骼的纵向轴实现永久性的骨内固定。
2.如权利要求1所述的固定元件，其中所说固定元件的所说材料是钛。
3.如权利要求1所述的固定元件，其中所说固定元件的所说表面用钛包复。
4.如权利要求1所述的固定元件，其中的关节机构是一个被修复的手指关节的一个部件。
5.如权利要求1所述的固定元件，其中所说固定元件的所说表面是一个径向外表面，并且至少部分地带有微小的凹痕，凹痕直径在10-300nm之间。
6.如权利要求1所述的固定元件，其中所说固定元件包括一个套筒状的主体，它具有带外螺纹的径向外表面，从而可将所说固定元件拧入骨骼内。
7.如权利要求6所述的固定元件，进一步还包括直接连通到所说径向外表面的一些孔，所说的孔在所说径向外表面处有切割边缘。
8.如权利要求7所述的固定元件，其中所说的套筒状主体是可变形的。
9.如权利要求8所述的固定元件，其中所说套筒状主体有一个壁和一个开口插入端，所说壁的厚度朝着所说插入端逐渐变小。
10.如权利要求9所述的固定元件，进一步还包括穿过所说壁的纵向切口，所说切口从所说插入端朝着关节机构延伸。
11.如权利要求10所述的固定元件，其中所说的切口具有切割边缘。
12.如权利要求11所述的固定元件，其中所说的套筒状主体包括一个靠近关节机构的关节端和一个导向套筒，所说关节端在所说导向套筒中定位并且按不可旋转的方式固定到所说导向套筒上，从而使所说导向套筒包围着所说关节端。
13.如权利要求12所述的固定元件，其中所说关节端确定了一个面对关节机构的开口端，用于可拆卸式地把关节机构施加到所说固定元件上。
14.一种在骨骼内施加一个固定元件的方法，包括(a)切开靠近该关节的所说以骨骼的暴露所说骨骼的骨髓腔;(b)在靠近所说关节的所说骨髓腔内形成一个空间;(c)在所说空间内施加一个导向套筒;以及(d)在使用所说导向套筒对中所说固定元件的同时，将所说固定元件拧入所说骨髓腔。
15.如权利要求14所述的方法，进一步还包括在所说步骤(a)后，将一根探针插入所说骨髓腔以定位一个纵向轴，并且从所说骨髓腔除去所说探针。
16.如权利要求15所述的方法，其中所说的步骤(b)包括在靠近所说关节的所说骨髓腔内钻出所说空间。
17.一种被修复的关节，包括一根骨;一个关节机构，它和所说骨相连;以及一个固定元件，它支撑所说关节机构，所说固定元件基本上是旋转对称的，至少是部分中空的，并且包括与所说骨组织相容的材料，所说固定元件有一个至少部分与组织产生骨整合的表面，由此即沿所说骨的纵向轴方向实现了永久的骨内固定。
18.如权利要求17所述的被修复的关节，其中所说的固定元件包括一个靠近关节机构的关节端和一个导向套筒，所说关节端定位在所说导向套筒内并且按不可旋转的方式固定到所说导向套筒上。
全文摘要
一种用于支撑关节机构的固定元件。该固定元件基本上是旋转对称的，至少是部分中空的，并且包括与组织相容的材料。该固定元件有一个能至少部分地与组织骨整合的表面，从而沿骨骼纵轴实现了永久的骨内固定。将该固定元件施加到骨内的步骤是切开靠近关节的骨骼以暴露骨髓腔；在靠近关节的骨髓腔内形成一个空间；在该空间内加一导向套筒；以及在使用导向套筒对中并固定固定元件的同时把固定元件拧入骨髓腔。
文档编号A61FGK1047025SQ90103610
公开日1990年11月21日 申请日期1990年4月24日 优先权日1989年4月25日
发明者佩-英格瓦·布兰尼马克 申请人:佩-英格瓦·布兰尼马克