防止髋骨折的装置和方法

专利名称：防止髋骨折的装置和方法
防止髋骨折的装置和方法相关申请的交叉引用本申请要求于2008年7月23日提交的美国临时专利申请No. 61/082，848的优先 权，上述申请的全部内容被引用于此作为参考。
背景技术：
本发明涉及防止髋骨折的装置和方法。股骨是人体中最长和最大的骨。股骨在一端形成髋的一部分并且在另一端形成膝 的一部分。图1是股骨的上部分的前视图，示出了股骨40的各个部分或区域，包括股骨头 42、股骨颈44和大转子46。股骨头42大体为球形并且向上、向内侧并且稍微向前定向，它的凸面的较大部 分位于上前方。# JaL Gray, Henry. Anatomy of the Human body. Philadelphia :Lea & Febiger, 1918 ；Bartleby. com,2000。股骨颈44是截头圆锥形骨头，连接股骨头42和股骨40的其余部分，并且与后者 形成向内侧的大角度开口。1股骨颈44在中间缩小并且在外侧比在内侧更宽。1颈44 的上部或上边界45短且厚，并且在外侧终止于大转子46。Id.长且窄的下边界稍微向后弯 曲以终止于小转子。1大转子46是大、不规则、四边形的隆凸，位于颈44与股骨40的上部分的接合部。 1大转子46具有两个表面和四个边界。1四边形的外侧表面宽、粗糙、凸出并且由有对 角凹陷标记，所述对角凹陷从后上角延伸到前下角。1比外侧表面范围小得多的内侧表面 在它的底部具有深凹陷，转节窝(转子窝)。1上边界是自由的；它厚且不规则，并且在中 心附近由凹陷标记。1下边界对应于转子的底部的与主体的外侧表面的接合线；它由粗 糙、突出、稍微弯曲的脊标记。1前边界是突出且稍微不规则的。1后边界很突出并且 呈现为自由的圆边，限制转节窝的后部分。1股骨骨干47为大体圆柱形。1股骨骨干47稍微拱起，从而在前面凸出并且在后 面凹入，在后面它由纵向突脊(粗线)加强。1图1也示出了正常负荷承载向量48的轴线，即，在行走、站立和日常生活的其他活 动期间负荷作用于其上的轴线。图1还示出了股骨颈44的纵轴50的一般取向，以及股骨 40的股骨骨干47的长轴52。现在参考图2-5，髋骨折通常由朝一侧摔倒产生，在该侧与地面的撞击发生在外侧 股骨40的大转子46上。在髋骨折期间，由朝该侧摔倒产生的撞击(如图2中最佳地所示) 导致股骨40的三点弯曲，包括作用于股骨颈44上的“反向弯曲”负荷，股骨颈44的上或 (或上部)边界或侧面45形成压缩应力并且股骨颈44的下(或下部)边界或侧面49形成 拉伸应力。据信股骨颈44的较弱上边界或侧面45很有可能首先在压缩中损坏或断裂，如 图3中的参考数字56所示。在初次损坏之后，裂口在整个股骨颈44上蔓延，包括主要负荷 是张力/弯曲的较强下侧面45，如图4中所示。最后，取决于裂口蔓延的方向，这最终导致 髋骨折，或者颈骨折58或转子间骨折60，如图5中所示。
为了获得关于髋骨折的力学的更多信息，参见Turner，CH. TheBiomechanics of Hip Fracture. Lancet. 2005 Jul 9-15 ;366 (9480) :98_9。也参见 Mansek，Sarah 等 人.Failure in Femoral Neck Fractures Initiates in the SuperolateralCortex Evidence from High Speed Video of Simulated Fracture. Poster No. 943,54th Annual Meeting of the Orthopaedic Research SocietH2008)。这些文章均被引用于此作为参 考。医学治疗可用于髋骨折，常常采用螺钉的形式，所述螺钉插入股骨中，沿着股骨颈 44的纵轴50相对于股骨骨干47的长轴52成大约45°角穿过骨折。然而，需要防止髋骨 折，尤其需要防止沿着股骨颈44与大转子46之间的接合部和在该接合部附近的区域中的 骨折。也就是说，通常担心将金属(例如钛)植入物放置在另外正常(即，未骨折)股骨中 以防止髋骨折将导致植入物周围的骨丢失，这是由于较硬金属的负荷分担性质所导致的骨 的相对无负荷。该现象通常被称为“应力屏蔽”。应力屏蔽指的是由于植入物(例如，髋假体的股骨部件)从骨去除了正常应力而 导致的骨密度的减小(骨质减少)。根据沃尔夫定律，骨质减少发生的原因是健康的人或动 物体内的骨将会响应作用于其上的负荷而再塑。所以，如果作用于骨上的负荷减小，骨将会 变得密度减小并且更弱，原因是没有保持骨量所需的用于持续再塑的刺激。与应力屏蔽的概念有关的现象是骨是自优化结构。通过自然再塑过程，高应力或 应变区域中的骨物质被保留，而低应力和应变区域中的骨被减小。在髋中，股骨颈的下部区 域(也被称为钙性区)中的骨由于站立和行走产生的负荷所导致的高应力和应变的恒定状 态而非常致密。相反地，股骨颈的上部区域，尤其是靠近上股骨颈与大转子的接合部的区域 中的骨，由于在行走、站立和日常生活的其他活动期间缺少直接负荷而随着时间逐渐密度 变小。因此，本申请中最感兴趣的骨区域通过骨再塑的自然过程在量上持续减小。正常骨 再塑过程从上股骨颈的区域持续去除骨，原因是站立、行走或其他日常活动不会在该区域 中产生高负荷。由于行走或其他正常日常活动产生的正常负荷承载向量从股骨头的上表面 通过该头传到近内侧股骨骨干皮层的钙性区域，在图1中被显示为正常负荷承载向量48。 由于该原因，与身体的其他区域中的其他骨折相比，增加骨的强度的自然或药理方法常常 在防止髋骨折方面出现不好的结果。因此，需要一种防止沿着股骨颈和在靠近股骨颈的区域中的髋骨折而不导致应力 屏蔽的装置和方法。

发明内容
本发明是一种防止髋骨折的装置和方法，尤其是用于防止沿着股骨颈和在靠近股 骨颈的区域中的骨折而不导致应力屏蔽的装置和方法。根据本发明的防止髋骨折的一种典型装置包括柄，所述柄具有定位在股骨头中的 第一端和定位在大转子中的第二端。所述装置通常沿着基本垂直于股骨骨干的长轴的大体 水平轴通过股骨的大转子的外侧隆凸插入。所述装置还包括用于在第一端啮合股骨头的膨 胀机构。因而，所述装置沿着或靠近由朝一侧摔倒产生的负荷线充当负荷承载(或负荷分 担)装置，在该侧与地面的撞击发生在外侧股骨的大转子上。换句话说，所述装置与发生在 骨内的负荷相互作用并且分配所述负荷，使得所述装置分担在摔倒期间发生的负荷，因此
6防止骨折。根据本发明的防止髋骨折的另一种典型装置包括螺钉；管状结构，其限定螺钉 接收通道并且具有第一端和第二端；和用于啮合股骨头的膨胀机构，其包括靠近所述管状 结构的第一端的多个可膨胀的有槽部分。该典型装置还包括靠近所述管状结构的相对的第 二端的多个可膨胀的有槽部分。带有所述螺钉的所述管状结构定位在股骨中的预定深度的 孔中。诸如槌棒或滑锤的驱动工具然后用于将所述装置驱动或推进到股骨头中，超出所述 孔的远端到达最终位置，同时导致在所述管状结构的第一端的所述有槽部分向外膨胀和张 开到周围骨中处于展开位置。由于所述有槽部分膨胀到周围骨中，因此在第一端具有啮合 周围骨的扩大支承面。最后，在该典型实施例中，一旦在第一端的所述有槽部分处于展开位 置，所述螺钉相对于所述螺钉接收通道旋转以推进所述螺钉，这迫使靠近所述管状结构的 第二端的所述有槽部分向外膨胀到周围骨中。根据本发明的防止髋骨折的另一种典型装置包括螺钉；管状结构，其限定螺钉 接收通道并且具有第一端和第二端；和用于啮合股骨头的膨胀机构，其包括靠近第一端定 位的多个莫里(Molly)膨胀螺栓状部分。所述螺钉具有螺纹部分，并且所述螺钉接收通道 包括相应的和匹配的螺纹。因此，所述螺钉可以插入所述管状结构中并且接收在所述螺钉 接收通道中。当所述装置插入股骨中的预定深度的孔中时，所述螺钉可以旋转使得所述装 置的第一端朝着第二端被牵拉，有效地收缩和迫使所述多个莫里螺栓状部分向外和进入周 围骨中。根据本发明的防止髋骨折的另一种典型装置包括第一组件，第一组件具有第一 螺钉；第一管状结构，其限定螺钉接收通道并且具有第一端和第二端；和用于啮合股骨头 的第一机构，其包括靠近第一管状结构的第一端定位的多个莫里膨胀螺栓状部分。因此，第 一螺钉可以插入第一管状结构中并且接收在所述螺钉接收通道中。当所述装置插入股骨中 的预定深度的孔中时，第一螺钉可以旋转使得所述装置的第一端朝着第二端被牵拉，有效 地收缩和迫使所述多个莫里膨胀螺栓状部分向外和进入周围骨中。在该典型实施例中，所 述装置也包括第二组件。第二组件包括第二螺钉；第二管状结构，其限定第二螺钉接收通 道并且具有第一端和第二端；用于啮合股骨头的第二机构，其包括靠近第二管状结构的第 一端定位的多个有槽部分；和螺钉接收元件，其定位在第二管状结构的第一端并且具有啮 合第二螺钉的螺纹部分的匹配螺纹。第一组件定位在股骨中的预定深度的孔中，并且所述 多个莫里螺栓状部分被迫使向外和进入周围骨中。第一螺钉然后被去除，而第一管状结构 保留在股骨中。整个第二组件然后被推进通过第一管状结构直到它的第一端接近第一组件 的膨胀的莫里螺栓状部分。然后通过旋转第二螺钉使第二组件的所述有槽部分膨胀，从而 朝着第二端牵拉所述螺钉接收元件并且迫使所述有槽部分向外膨胀到周围骨中。根据本发明的另一种典型装置包括主柄；围绕所述主柄的多个杆；位于所述装 置的第一端的第一端帽；多个连杆，每个将所述杆中的一个连接到第一端帽；和套筒，用于 保持所述杆相对于所述主柄的定位。每个连杆在一端围绕枢轴枢转地连接到第一端帽，并 且每个限定靠近它的相对端的腔以用于接收所述杆中的一个的远端。当所述装置插入孔中 时，每个杆单独朝着第一端被推进以导致所述杆受控张开到周围骨中。进而，每个杆类似地 被推进使得所有杆和连杆向外和远离所述主柄膨胀到展开位置。根据本发明的另一种典型装置包括主柄；围绕所述主柄的多个杆；第一端帽，其位于所述装置的第一端并且具有张开圆周表面；和套筒，用于保持所述杆相对于所述主柄 的定位。当所述装置插入孔中时，每个杆单独朝着第一端被推进。当每个杆被推进时，它的 远端接触第一端帽的所述张开圆周表面，迫使所述杆向外进入周围骨中。进而，每个杆类似 地被推进使得所有杆向外和远离所述主柄张开，导致进入展开位置。


图1是股骨的上部分的前视图；图2是股骨的一部分的前视图，示出了由于朝一侧摔倒的撞击产生的施加于股骨 的负荷；图3是股骨的一部分的前视图，示出了股骨颈的上部区域周围的裂口 ；图4是股骨的一部分的前视图，示出了裂口蔓延；图5是股骨的一部分的前视图，示出了裂口蔓延成为股骨颈骨折或转子间骨折；图6是股骨的一部分的前视图，示出了沿着基本垂直于股骨骨干的长轴的大体水 平轴形成的孔；图7是根据本发明制造的防止髋骨折的典型装置的分解侧视图；图7A是类似于图7的防止髋骨折的典型装置的分解侧视图，但是还包括端帽；图8是图7的装置的视图，示出了它放置到沿着基本垂直于股骨骨干的长轴的大 体水平轴形成的孔中；图9是图7的装置的视图，示出了在第一端处于展开位置的有槽部分；图10是图7的装置的视图，示出了在第一端处于展开位置的有槽部分和在第二端 处于展开位置的莫里螺栓状部分；图11是图7的装置的端视图，示出了在第一端处于展开位置的有槽部分；图12是根据本发明制造的防止髋骨折的另一个典型装置的分解侧视图；图13是图12的装置的侧视图，示出了处于展开位置的莫里螺栓状部分；图14是图12的装置的端视图，示出了处于展开位置的莫里螺栓状部分；图15是根据本发明制造的防止髋骨折的另一个典型装置的分解侧视图；图16是图15的装置的侧视图，示出了处于展开位置的装置的莫里螺栓状部分；图17是图15的装置的分解侧视图，示出了装置的第二组件推进到第一组件中；图18是图15的装置的侧视图，示出了处于展开位置的装置的有槽部分和莫里螺 栓状部分；图19是图15的装置的端视图，示出了处于展开位置的装置的有槽部分和莫里螺 栓状部分；图20是定位在股骨中的根据本发明制造的防止髋骨折的另一个典型装置的视 图；图21是图20的装置的放大图；图22是沿着图20的线22-22获得的图20的装置的截面图；图23是沿着图22的线23_23获得的图20的装置的侧视图，并且示出了杆中的一 个放置在展开位置；图M是图20的装置的侧视图，示出了所有杆处于展开位置；
图25是图20的装置的端视图，示出了所有杆处于展开位置；图沈是类似于图22的截面图，但是示出了用于图20的装置的备选主柄；图27是定位在股骨中的根据本发明制造的防止髋骨折的另一个典型装置的侧视 图，其中杆在两端被展开；图观是根据本发明制造的防止髋骨折的另一个典型装置的侧视图；图四是图观的装置的侧视图，示出了杆在第一端处于展开位置；图30是图观的装置的侧视图，示出了杆在两端都处于展开位置；图31是沿着图观的线31-31获得的图观的装置的截面图；以及图32是图观的装置的端视图，示出了处于展开位置的杆。
具体实施例方式本发明是一种防止髋骨折的装置和方法，尤其是用于防止沿着股骨颈和在靠近股 骨颈的区域中的骨折而不导致应力屏蔽的装置和方法。根据本发明制造的防止髋骨折的典型装置包括柄，所述柄具有定位在股骨头中的 第一端和定位在大转子中的第二端。所述装置通常大体沿着基本垂直于股骨骨干47的长 轴52的水平轴M通过股骨的大转子的外侧隆凸插入。所述装置还包括用于在第一端啮合 股骨头42的膨胀机构，这将在下面进行论述。因而，所述装置沿着或靠近由朝一侧摔倒产 生的负荷线充当负荷承载(或负荷分担)装置，在该侧与地面的撞击发生在外侧股骨的大 转子上，这也将在下面进行论述。此外，由于该装置在股骨内的取向，它将保护在股骨颈的上部区域中的骨，在那里 据信由于朝一侧摔倒产生的骨折以压缩或压曲骨折开始。该骨由于该装置的存在而被支 撑。而且，由于该装置与设在该装置的第一端用于啮合股骨头42的机构一起定位在股骨 内，因此该装置将穿透股骨头到达髋关节的关节表面的风险被最小化。此外，该装置的存在 不应当损害关节表面下的骨的健康或导致诸如无血管性坏死的状况。在软骨下骨中放置太 多的异物(例如金属、接合剂等)会减小给股骨头42的负荷承载骨的供血和营养。首先参考图6，预定深度的孔100沿着基本垂直于股骨40的股骨骨干47的长轴52 的大体水平轴讨形成。可以使用用于形成孔100的任何已知方法。例如，一个方法可以包 括以足够的横截面积钻孔到预定深度以适合装置的插入。备选地，优选的是钻出预定深度 的小定位孔并且然后扩大和压实股骨的松质(格状或海绵结构状)骨以产生横截面积足以 适合装置的插入的孔。在任何情况下，在一些典型实施例中，并且如图6中所示，孔100终 止于正常负荷承载向量48的轴线处或附近。当然，也优选的是利用微创方法通过尽可能小 的孔插入装置。图7-11示出了根据本发明制造的防止髋骨折的另一个典型装置10。该典型装置 10包括螺钉12 ；管状结构14，其限定螺钉接收通道16并且具有第一端18和第二端20 ； 和用于啮合股骨头42的膨胀机构，其包括靠近所述管状结构14的第一端18的多个可膨胀 的有槽部分22。该典型装置还包括靠近所述管状结构14的相对的第二端20的多个可膨胀 的莫里螺栓状部分对。换句话说，螺钉12和管状结构14充当装置的“柄”，而“末端”采用 在管状结构14的任一端18、20的可膨胀的有槽部分22和可膨胀的莫里螺栓状部分M的 形式。螺钉接收通道16可通过管状结构14的第二端20进入。
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螺钉12具有螺纹部分12a，并且螺钉接收通道16具有相应的和匹配的螺纹16a。 因此，螺钉12可以插入管状结构14中并且接收在螺钉接收通道16中。带有螺钉12的管 状结构14定位在股骨40中的预定深度的孔100中，如图8中最佳地所示。然后，驱动工具 (例如槌棒或滑锤)用于将装置10驱动或推进到股骨头42中，超出孔100的远端到达最终 预定深度和位置，同时导致在管状结构14的第一端18的有槽部分22向外膨胀和张开到周 围骨中处于展开位置，如图9中最佳地所示。由于有槽部分22膨胀到周围骨中，因此在第 一端有啮合周围骨的扩大支承面，可能如图11的端视图中最佳地所示。该扩大支承面有助 于保证装置10的位置在股骨内保持固定。最后，一旦在第一端18的有槽部分22处于展开位置，螺钉12相对于螺钉接收通 道16a旋转以推进螺钉12，这迫使靠近管状结构14的第二端20的莫里螺栓状部分M向 外膨胀到周围骨中，如图10和11中所示。具体地，在该典型实施例中，靠近管状结构14的 第二端20的莫里螺栓状部分与管状结构14的侧壁一体化和形成管状结构14的侧壁，并且 当螺钉12旋转时，螺钉12的头部啮合和压住管状结构14的第二端20，有效地施加压缩负 荷，导致莫里螺栓状部分M收缩和向外张开到周围骨中以将装置固定在股骨40内的位置。返回参考图5，通过经由和沿着股骨40的颈的上侧面与在朝一侧摔倒撞击大转子 46期间产生的负荷成一直线地植入装置10，装置10沿着或靠近由朝一侧摔倒产生的负荷 线M充当负荷承载(或负荷分担)装置，分担在摔倒期间沿着该线形成的压缩负荷。当负 荷承载或负荷分担足够时，可以防止在股骨颈44的上部区域和大转子46的接合部的骨物 质的初始压缩破坏，因此防止髋骨折。而且，由有槽部分22和莫里螺栓状部分M的膨胀产 生的在装置10的末端18、20的扩大支承面导致负荷的更大百分比通过装置10而不是周围 骨，因此提高了装置10加强和增强通过股骨的负荷路径的能力。关于装置的尺寸，数据表明在朝一侧摔倒的情况下受到负荷的股骨的平均破坏力 对于危险人群(例如，年老女性)来说大约为^00N。参见PulWdnen等人.Association of Geometric Factors and Failure Load Level with theDistribution of Cervical vs.Trochanteric Hip Fracture. Journal of Bone and MineralResearch, Vol. 21, No.6, 2006。该文章被引用于此作为参考。因此，希望本发明的装置能够负荷承载或负荷分担大 约2500N而不允许装置沿负荷方向的明显移位，即，小于2mm。使用施加负荷于不良松质骨模拟泡沫和真实松质骨样本的装置的初步实验数据 表明支承面(即，沿装置轴线/负荷方向的装置与骨之间的界面)的有效横截面积应当为 大约500mm2或以上。例如，25mm直径的支承面将满足5MPa强度的松质骨。最后，应当注意的是，尽管在该典型实施例中四个有槽部分22和四个莫里螺栓状 部分对位于装置10的末端18、20，但是可以使用任何其他合适的数量而不脱离本发明的精 神或范围。图7A是类似于图7的防止髋骨折的典型装置的分解侧视图，但是还包括在管状结 构14的第一端18的端帽30。当装置10被驱动和推进超出孔100的远端时该端帽30将固 定就位(例如，通过穿过管状结构14的中心的线)，使得端帽30的张开圆周表面32将有助 于有槽部分22向外膨胀和张开到周围骨中。图12-14示出了根据本发明制造的防止髋骨折的另一个典型装置110。该典型装 置110包括螺钉112 ；管状结构114，其限定螺钉接收通道116并且具有第一端118和第二端120 ；和用于啮合股骨头42的膨胀机构，其包括靠近第一端118定位的多个莫里膨胀螺 栓状部分122。螺钉112具有螺纹部分112a，并且螺钉接收通道116包括相应的和匹配的 螺纹116a。因此，螺钉112可以插入管状结构114中并且接收在螺钉接收通道116中。当 装置110插入孔100 (如图6中所示)中时，螺钉112可以旋转使得装置的第一端118朝着 第二端120被牵拉，有效地收缩和迫使多个莫里螺栓状部分122向外和进入周围骨中。与 上面关于图7-11所述的实施例相同，多个莫里螺栓状部分122膨胀到周围骨中产生扩大支 承面，如图14的端视图中所示，所述扩大支承面接触和啮合周围骨，因此固定装置110在股 骨内的位置。应当注意的是尽管在该典型实施例中四个莫里螺栓状部分122位于装置110的第 一端118，但是可以使用任何其他合适的数量而不脱离本发明的精神或范围。图15-19示出了根据本发明制造的防止髋骨折的另一个典型装置210。该典型实 施例210包括第一组件210a，第一组件具有第一螺钉212 ；第一管状结构214，其限定螺钉 接收通道216并且具有第一端218和第二端220 ；和用于啮合股骨头42的第一机构，其包括 靠近第一管状结构214的第一端218定位的多个莫里膨胀螺栓状部分222。第一螺钉212 具有螺纹部分212a，并且螺钉接收通道216包括相应的和匹配的螺纹216a。因此，第一螺 钉212可以插入第一管状结构214中并且接收在螺钉接收通道216中。类似于上面参考图 12-14所述的实施例，当装置210插入孔100(如图6中所示)中时，第一螺钉212可以旋 转使得装置的第一端218朝着第二端220被牵拉，有效地收缩和迫使多个莫里螺栓状部分 222向外和进入周围骨中，如图18中所示。然而，不同于上面参考图12-14所述的实施例，在该典型实施例中，装置210包括 第二组件210b。第二组件210b包括第二螺钉M2 ；第二管状结构M4，其限定第二螺钉接 收通道246并且具有第一端248和第二端250 ；用于啮合股骨头42的第二机构，其包括靠 近第二管状结构M4的第一端248定位的多个有槽部分252 ；和螺钉接收元件254，其定位 在第二管状结构M4的第一端248并且具有啮合第二螺钉M2的螺纹部分对加的匹配螺 纹 254a0实际上，第一组件210a定位在孔100 (如图6中所示)中，并且多个莫里螺栓状部 分222被迫使向外和进入周围骨中，如图16中所示。第一螺钉212然后被去除，而第一管 状结构214保留在股骨40中。整个第二组件210b然后被推进通过第一管状结构214直到 它的第一端248接近第一组件210a的膨胀的莫里螺栓状部分222，如图17中所示。然后通 过旋转第二螺钉242膨胀第二组件210b的有槽部分252，从而朝着第二端250牵拉螺钉接 收元件254并且迫使有槽部分252向外膨胀到周围骨中，如图18和19中所示。现在参考图20-27，根据本发明制造的另一个典型装置310包括主柄312 ；围绕 所述主柄312的多个杆314 ；位于所述装置310的第一端318的第一端帽316 ；多个连杆 320，每个将所述杆314中的一个连接到第一端帽316 ；和套筒323，用于保持所述杆314相 对于所述主柄312的定位。关于连杆320，每个连杆320在一端围绕枢轴322枢转地连接 到第一端帽316，并且每个限定靠近它的相对端的腔320a以用于接收杆314中的一个的远 端。当装置310插入孔100(如图6中所示)中时，每个杆314单独朝着第一端318推 进，如图23中所示。由于每个杆314的向前运动，杆的远端压入由连杆320限定的腔320a中，导致各个连杆围绕各自枢轴322旋转。因此，杆314受控张开到周围骨中。进而，每个 杆314被相似地推进使得所有杆314和连杆320向外和远离主柄312膨胀，导致进入图M 和25中所示的展开位置。应当注意的是尽管在该典型实施例中使用八个杆314，但是可以使用任何其他合 适的数量而不脱离本发明的精神或范围。也应当注意的是，通过将杆314单独推进到周围骨中，与所有杆314的同时推进相 比在任何时候阻力的大小将保持低。这使迫使装置310超过它在股骨中的预期位置和/或 通过股骨头到达髋关节的关节表面的任何穿透的可能性最小化。此外，通过将杆314单独 推进到周围骨中，每个杆可以被推进直到获得预定阻力，导致杆314延伸到股骨头42内的 可变深度。作为进一步的改进，并且如图沈中所示，可以提供备选主柄352，该主柄限定多个 凹窝以接收套筒362和与套筒362协同工作以控制和引导多个杆354的每一个的运动。作为进一步的改进，并且如图27中所示，也应当认识到杆314的后部分也可以向 外膨胀以更好地固定装置310在股骨40内的位置。为此，在杆314如上所述被推进到图M 和25中所示的展开位置之后，带有连杆3 和类似于第一端帽316的构造的第二端帽3M 可以用于俘获杆314的自由端并且以类似方式迫使它们张开到周围骨中。现在参考图观-32，另一个典型装置410包括主柄412 ；围绕所述主柄412的多个 杆414 ；第一端帽416，其位于所述装置410的第一端418并且具有张开圆周表面419 ；和套 筒422，用于保持所述杆414相对于所述主柄412的定位。当装置410插入孔100(如图6 中所示)中时，每个杆414单独朝着第一端418推进。当每个杆414被推进时，它的远端接 触第一端帽416的张开圆周表面419，迫使杆414向外进入周围骨中。进而，每个杆414被 相似地推进使得所有杆414向外和远离主柄412张开，导致进入图四中所示的展开位置。作为进一步的改进，该典型装置410可以包括在装置410的第二端420的第二端 帽424。该第二端帽424限定用于接收主柄412的螺纹部分41 的螺钉接收通道(未显 示)。当第二端帽4M旋转以朝着第一端帽416推进时，第二端帽4M的张开圆周表面啮合 杆414的自由端，迫使杆414向外和进入周围骨中。如上所述，对于植入股骨中的任何装置，重要的是防止任何应力屏蔽，S卩，装置周 围由于较硬金属的负荷分担性质所导致的骨的相对无负荷产生的骨丢失。关于本发明的装 置，并且与选择用于植入的典型实施例无关，由于装置沿着基本垂直于股骨40的股骨骨干 47的长轴52的大体水平轴M定向，因此该装置将不导致装置周围的骨的应力屏蔽。再次 参考图6，由于导致骨折的负荷不是沿着正常负荷承载向量48的轴线，因此在正常活动的 过程中装置导致应力屏蔽问题的危险小，原因是正常负荷轨迹将不导致装置的明显负荷承 载或负荷分担量。相反地，装置将被包含到股骨40的骨结构中并且在沿着它的轴线的负荷 事件(即，朝一侧摔倒，导致图5中所示的负荷)的情况下提供硬度以阻止骨折引发。另外， 优选的是装置应当避免在股骨头42的负荷承载圆顶与股骨骨干47的皮层之间进行连续连 接以进一步避免应力屏蔽。关于上述每个典型实施例，优选的是处于它的展开位置的装置应当在大转子的外 侧表面具有尽可能低的型面以避免对患者造成任何刺激和不舒服。也就是说，作为进一步 的改进，可以预见装置的一部分可以从插入点(骨的外部)延伸并且被设置有扩大头部，从
12而防止由在插入点对大转子的撞击产生的骨的任何碎裂。关于上述每个典型实施例，装置应当比周围骨更硬，并且因此优选的是装置由金 属(例如钛、镍-钛合金、不锈钢或记忆金属)或另一种合适硬度的材料制造。关于上述每个典型实施例，也可以预见羟基磷灰石或其他生物活性涂层或多孔涂 层可以被施加于装置以用于提高股骨与装置之间的结合。这样的涂层将提高装置与周围骨 之间的结合/界面强度，因此更大百分比的负荷将通过装置而不是传到股骨的周围骨。增 加强度还将提高装置加强和增强通过股骨的负荷路径的能力。关于上述每个典型实施例，也可以预见装置可以与可注射接合剂、骨移植物或骨 移植代替物协同使用。例如，通过可注射接合剂的使用，装置和周围骨的负荷承载能力可以 增加。这样的可注射接合剂可以在装置的植入之前注射或者可以在植入后通过装置注射， 所述装置充当这样的注射和输送的管道。此外，各种可注射增强材料或用于刺激或促进骨 生长的可注射材料可以与本发明的装置协同使用。关于上述每个典型实施例，也可以预见装置可以释放生物活性材料、药物、骨愈合 或再生剂和/或骨形成蛋白以刺激周围骨变得更致密或更厚，因此提高关键(股骨颈)部 位的抗骨折性。也可以预见植入装置可以充当用于以后将生物活性材料或药物注射或输送 到股骨中的关键部位的管道或储存器。本领域的普通技术人员也将认识到在不脱离本发明的教导或所附权利要求的范 围的情况下附加实施例是可能的。该详细描述，特别是本文中公开的典型实施例的具体细 节，主要是为了理解清楚的目的而给出，并且不应当从其理解非必要限制，一旦本领域的技 术人员阅读该公开内容，修改将变得显而易见，并且可以在不脱离本发明权利要求的精神 或范围的情况下进行修改。
权利要求
1.一种用于防止髋骨折的装置，包括具有第一端和第二端的柄，其中所述柄定位在股骨中的预定深度的孔中，所述股骨的 部分特征在于股骨头、大转子、股骨颈和股骨骨干，所述孔从大转子延伸到股骨头，使得所 述柄的第一端定位在股骨头中并且第二端定位在大转子中；和用于在第一端啮合股骨头的膨胀机构；其中所述装置沿着基本垂直于股骨骨干的长轴的大体水平轴定向。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述孔终止于限定股骨的正常负荷承载向量的轴 线附近。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述柄的一部分邻近股骨颈的上壁。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述膨胀机构是靠近第一端定位的多个有槽部 分，并且其中当所述装置被推进超出所述孔的远端时，所述多个有槽部分的每一个向外膨 胀和张开到股骨头中的周围骨中，因此固定所述装置在股骨内的位置。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述柄包括管状结构，并且靠近所述管状结构的 第一端的所述有槽部分与所述管状结构的侧壁一体化和形成所述管状结构的侧壁。
6.根据权利要求5所述的装置，还包括带有张开圆周表面的端帽，当所述装置被推进 超出所述孔的远端时所述张开圆周表面有助于所述有槽部分向外膨胀和张开到周围骨中。
7.根据权利要求5所述的装置，还包括靠近第二端定位的多个莫里螺栓状部分，其中 所述多个莫里螺栓状部分的每一个向外膨胀到大转子的周围骨中。
8.根据权利要求7所述的装置，其中所述柄还包括具有螺纹部分的螺钉，并且其中所 述管状结构限定带有相应的和匹配的螺纹的螺钉接收通道，使得所述螺钉插入所述管状结 构中并且接收在所述螺钉接收通道中，所述螺钉相对于所述螺钉接收通道的旋转推进所述 螺钉并且迫使靠近第二端的所述莫里螺栓状部分向外膨胀到周围骨中。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述柄包括管状结构和具有螺纹部分的螺钉，所 述螺纹部分用于啮合由所述管状结构限定的螺钉接收通道，并且其中所述膨胀机构是靠近 所述装置的第一端定位的多个莫里膨胀螺栓状部分，使得所述螺钉插入所述管状结构中并 且接收在所述螺钉接收通道中，同时所述螺钉相对于所述螺钉接收通道的旋转推进所述螺 钉并且迫使所述多个莫里螺栓状部分的每一个向外膨胀到周围骨中。
10.根据权利要求1所述的装置，其中所述膨胀机构包括围绕所述柄的多个杆；位于所述柄的第一端的第一端帽；和多个连杆，每个所述连杆将所述多个杆中的一个连接到第一端帽，并且每个所述连杆 在一端围绕枢轴枢转地连接到第一端帽；其中，当所述装置定位在所述孔中时，所述多个杆中的每一个朝着所述柄的第一端被 推进，导致各个连杆围绕各自枢轴旋转，使得每个杆受控张开到周围骨中。
11.根据权利要求10所述的装置，其中每个所述连杆限定靠近它的相对端的腔以用 于接收所述杆中的一个的远端，使得当所述多个杆中的每一个朝着所述柄的第一端被推进 时，各个杆的远端压入由各自连杆限定的腔中，导致各个连杆围绕各自枢轴旋转。
12.根据权利要求10所述的装置，还包括用于保持所述杆相对于所述柄定位的套筒。
13.根据权利要求1所述的装置，其中所述膨胀机构包括围绕所述柄的多个杆；第一端帽，其位于所述柄的第一端并且具有张开圆周表面；其中，当所述装置插入所述孔中时，所述多个杆中的每一个朝着所述柄的第一端被推 进，各个杆的远端接触第一端帽的所述张开圆周表面，这迫使每个杆向外进入周围骨中。
14.根据权利要求13所述的装置，还包括用于保持所述杆相对于所述柄定位的套筒。
15.根据权利要求13所述的装置，还包括在所述装置的第二端的第二端帽，所述第二 端帽具有第二张开圆周表面，并且所述第二端帽限定用于接收所述柄的螺纹部分的螺钉接 收通道，使得当第二端帽旋转以朝着第一端帽推进时，第二端帽的第二张开圆周表面啮合 所述杆，迫使所述杆向外和进入在第二端的周围骨中。
16.一种用于防止股骨骨折的装置，所述股骨的部分特征在于股骨头、大转子、股骨颈 和股骨骨干，所述装置包括具有第一端和第二端的柄，其中所述柄定位在股骨中的预定深度的孔中，所述孔沿着 大体水平轴从大转子延伸到股骨头并且终止于限定股骨的正常负荷承载向量的轴线附近， 使得第一端定位在股骨头中并且第二端定位在大转子中；和用于在第一端啮合股骨头的膨胀机构。
17.一种用于防止股骨骨折的方法，所述股骨的部分特征在于股骨头、大转子、股骨颈 和股骨骨干，所述方法包括以下步骤在股骨中形成预定深度的孔，所述孔沿着大体水平轴从大转子延伸到股骨头；将装置定位在所述孔中，所述装置包括具有第一端和第二端的柄，第一端定位在股骨 头中并且第二端定位在大转子中，并且所述装置还包括用于在第一端啮合股骨头的膨胀机 构；和操纵所述装置以将所述膨胀机构向外膨胀到周围骨中。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述孔终止于限定股骨的正常负荷承载向量的 轴线附近。
19.根据权利要求17所述的方法，其中所述柄包括管状结构，其中所述膨胀机构是靠 近所述管状结构的第一端定位的多个有槽部分，所述有槽部分与所述管状结构的侧壁一体 化和形成所述管状结构的侧壁，并且其中操纵所述装置的步骤通过使用驱动工具将所述装 置推进到股骨头中超出所述孔的远端实现，因此将所述有槽部分膨胀到周围骨中。
20.根据权利要求17所述的方法，其中所述柄包括管状结构和具有螺纹部分的螺钉， 所述螺纹部分用于啮合由所述管状结构限定的螺钉接收通道，其中所述膨胀机构是靠近所 述装置的第一端定位的多个莫里螺栓状部分，并且其中操纵所述装置的步骤通过相对于所 述螺钉接收通道旋转所述螺钉实现，因此推进所述螺钉并且迫使所述多个莫里螺栓状部分 的每一个向外膨胀到周围骨中。
21.根据权利要求17所述的方法，其中所述膨胀机构包括围绕所述柄的多个杆、位于 所述柄的第一端的第一端帽和多个连杆，每个所述连杆将所述多个杆中的一个连接到第一 端帽，并且每个所述连杆在一端围绕枢轴枢转地连接到第一端帽，并且其中操纵所述装置 的步骤通过朝着第一端推进所述多个杆的每一个实现，导致各个连杆围绕各自枢轴旋转， 使得每个杆受控张开到周围骨中。
22.一种用于防止股骨骨折的方法，所述股骨的部分特征在于股骨头、大转子、股骨颈和股骨骨干，所述方法包括以下步骤 提供第一组件，第一组件包括 具有螺纹部分的第一螺钉，第一管状结构，其具有第一端和第二端，并且还限定带有螺纹的螺钉接收通道，所述螺 纹用于与第一螺钉的螺纹部分匹配，和靠近第一管状结构的第一端定位的多个莫里螺栓状部分，提供第二组件，第二组件包括具有螺纹部分的第二螺钉，具有第一端和第二端的第二管状结构，位于第一端的多个有槽部分，和螺钉接收元件，其定位在第二管状结构的第一端并且具有啮合第二螺钉的螺纹部分的 匹配的螺纹，将第一组件定位在股骨中的预定深度的孔中，所述孔沿着大体水平轴从大转子延伸到 股骨头，使得第一端定位在股骨头中并且第二端定位在大转子中；相对于第一管状结构的螺钉接收通道旋转第一螺钉，因此迫使所述多个莫里螺栓状部 分的每一个向外膨胀到周围骨中； 去除第一螺钉；推进第二组件通过第一管状结构直到它的第一端接近第一组件的膨胀的莫里螺栓状 部分；和相对于所述螺钉接收元件旋转第二螺钉，从而朝着第二端牵拉所述螺钉接收元件并且 迫使所述有槽部分向外膨胀到周围骨中。
全文摘要
一种用于防止髋骨折的装置包括具有第一端和第二端的柄，和用于在第一端啮合股骨头的膨胀机构。所述柄定位在股骨中的预定深度的孔中。所述孔从大转子延伸到股骨的股骨头，使得第一端定位在股骨头中并且第二端定位在大转子中。所述装置基本垂直于股骨骨干的长轴定向。
文档编号A61B17/74GK102143717SQ200980134279
公开日2011年8月3日 申请日期2009年7月23日 优先权日2008年7月23日
发明者迈克尔·J·沃尔 申请人:路易斯维尔大学研究基金会公司