用于脚后跟的骨穿钉的制作方法
【专利摘要】用于脚后跟的骨穿钉（1），包括：前部部分（2），其用于插入脚后跟的一个或更多骨头（14，15，16）或骨碎片中并具有末端（3）；弓形的主要部分（4），其从前部部分（2）延伸并具有后端（5）；其中主要部分（4）包括渐变的形状，使得在主要部分的至少一个第一区段（20）内，主要部分（4）的横截面直径朝着后端（5）增大。根据实施例，弓形的主要部分（4）的曲率包括达到至少130mm的曲率半径rc。根据其它实施例，渐变的形状是圆锥形的。
【专利说明】用于脚后跟的骨穿钉
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于脚后跟的骨穿钉。本发明特别地涉及被构造成执行后足的骨碎片或多个骨头的骨融合术。
【背景技术】
[0002]文献US2006/0200141A1描述了一种骨穿钉，其具有笔直的非曲线和非弯曲的形状，当骨穿钉插入到后足时，它延伸穿过跟骨、距骨和胫骨。为了植入穿钉，形成几乎竖直延伸穿过这些跟骨、距骨和胫骨的笔直钻孔，其中，钻孔进入跟骨的进入部定位在跟骨的脚底侦U。由于这种构造，集中在脚的脚底侧的神经可能被损伤，使得患者由于这种植入而遭受疼痛。
[0003]文献US2006/0241605A1显示了一种用于胫骨的髓内穿钉，其总体长度在200到500mm之间并带有曲率半径在300到1300mm之间的曲线状区段。穿钉的仅一部分是曲线状的，该部分基本遵循胫骨髓管的形状。
[0004]文献W02011/072249A1公开了一种锚固融合装置，其基本上结合了后足穿钉和胫骨骨髓穿钉。这种穿钉可以具有300mm的长度，并且穿过胫骨的部分具有大约1.5m的曲率半径。在胫骨与距骨之间的过渡区域处，朝向笔直钻孔的纵向轴线以大约10° -15°的角度在三维空间中出现尖锐弯曲，所述笔直钻孔延伸穿过距骨和跟骨，并可能朝着跟骨的脚底侧敞开。因此，这种构造具有如上所述的同样缺点。
[0005]文献W02009/067831A1提出了一种用于后足的弓形骨穿钉，其以几乎圆形形状从跟骨的轴面延伸通过距骨直至胫骨中。这种骨穿钉是曲线状的并具有至少130mm的曲率半径。多个横向钻孔沿着穿钉的长度设置，并且在后端处，一倾斜钻孔相对于穿钉的中心轴线以15°的角度从后端延伸到外表面，以允许抵抗使穿钉变松的力在跟骨和距骨中经由骨锚固件锁定骨穿钉。对应的锁定螺丝具有轴干和头部，轴干形成有从螺丝末端直到头部的骨螺纹。骨穿钉可以具有倒圆的末端，末端中形成有缝隙；穿钉的横截面形状可以沿着前部部分变化，而横截面直径基本恒定直到穿钉的后端。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种用于脚后跟的骨穿钉，其改善了将穿钉插入到形成于骨材料中的弓形钻孔的插入过程，或者改善了植入物在相关骨组织内的长期稳定性和一体性。
[0007]这一目的通过包括根据权利要求1的特征的用于脚后跟的骨穿钉实现。有利的实施例和方面从从属权利要求中变得明显。
[0008]根据本发明的骨穿钉包括前部部分和主要部分。前部部分被确定成用于插入到形成于脚后跟或后足的骨碎片或一个或多个骨头中的钻孔中。前部部分具有末端。主要部分从前部部分延伸直到骨穿 钉的后端。弓形的主要部分的曲率半径包括曲率半径r。，其达到至少130mm，当骨穿钉插入穿过跟骨、距骨和胫骨形成的相应钻孔时，该半径允许骨穿钉从跟骨的轴向端面延伸穿过跟骨和距骨直到进入胫骨的下部部分中。
[0009]此外，所述主要部分包括渐变的形状，根据实施例特别是圆锥形形状，其中主要部分的横截面直径在其至少一(第一)区段中朝着后端增大。
[0010]因此，骨穿钉的首先插入到钻孔中的多个部分包括相对小直径，从而提高将骨穿钉插入到钻孔并被引导通过钻孔直到胫骨的下部部分的容易性。
[0011]此外，由于渐变的或者甚至圆锥形的形状，在插入期间骨穿钉的穿过钻孔的给定位置的横截面直径可以平顺地增大以便例如通过柔性地压缩相邻骨组织而使钻孔逐渐加宽。一旦骨穿钉完全插入到钻孔中，通过例如提供穿钉与周围骨组织的干涉配合而在钻孔内实现可靠和稳定的固定。
[0012]这里所用的术语“圆锥形的”指的是沿着中心轴线A每单位长度的直径的线性增加或减小。这里所用的术语“渐变的”指的是沿着中心轴线A的长度方向，横截面直径的平滑变化，并且涵盖圆锥形，而且也涵盖曲线状的形状。如下文中所用的用“锥度”表示的量是指沿着中心轴线A每单位长度的增大或减小的量。量“锥度”也适用于是渐变的但不是圆锥形的情况，在这种情况中，该量然后是局部的并且沿着中心轴线变化。
[0013]根据具体实施例的锁定用骨锚固件有利地与骨穿钉的钻孔结合使用，所述骨穿钉的钻孔从其后端朝着形成于骨穿钉的外表面中的开口延伸。锁定用骨锚固件具有两个螺纹区段，相邻于锚固件的接合部分设置的(第一)螺纹区段和对应于骨螺纹的(第二)螺纹区段。第一螺纹区段可以与在穿钉 的后端处设在钻孔中的内螺纹相互作用，这允许将锁定用骨锚固件固定地耦合到骨穿钉，以防止其变松。
[0014]在另一实施例中，可以设置闭合帽，其可以覆盖通过所述接合部分形成的凹部。该闭合帽密封所述凹部和接合部分，以阻止骨头向内生长或者阻止软组织进入该凹部，从而在数月或数年之后仍然可以有助于锚固件的座部在骨穿钉和骨头中的校正或再调节。
[0015]从下面结合附图进行的相关实施例的详细描述，其它优点和方面将变得明显。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是根据一实施例的骨穿钉和锁定用骨锚固件在组装状态下的透视图；
[0017]图2以分解视图的方式显示了与图1相同的骨穿钉和锁定用骨锚固件；
[0018]图3以剖视图的方式显示了与图1相同的骨穿钉和锁定用骨锚固件；
[0019]图4显示了处于植入在后足中的状态下的与图1相同的骨穿钉和锁定用骨锚固件；
[0020]图5显示了图1中的骨穿钉以及其后端的局部剖视图；
[0021]图6显示了从图5的右侧看到的骨穿钉的侧视图；
[0022]图7显示了图1中所示的锁定用骨锚固件的透视图；
[0023]图8显示了与图7中相同的锁定用骨锚固件，但显示了骨锚固件的头部部分的局部剖视图；
[0024]图9A显示了闭合帽的透视图；
[0025]图9B显示了闭合帽的侧视图；
[0026]图10显示了附连有锁定用骨锚固件和闭合帽的骨穿钉的后端的放大剖视图；
[0027]图11以透视图的方式显示了将骨穿钉安装到适配器的第一步；[0028]图12以透视图的方式显示了将骨穿钉安装到适配器的第二步；
[0029]图13显示了图12所示的组件的剖视图；
[0030]图14显示了在将骨穿钉插入到已经形成于后足中的钻孔之前的步骤中的图12的组件；
[0031]图15显示了在已经经由锤子将骨穿钉驱动进入所述钻孔之后的步骤中的图12的组件；
[0032]图16显示了施加钻模销以形成用于接收锁定用骨锚固件的钻孔的步骤；
[0033]图17显示了插入锁定用骨锚固件的步骤；
[0034]图18显示了在将锁定用骨锚固件附连到骨穿钉时附连闭合帽以覆盖定位于骨穿钉的后端处的接合部分的凹部的步骤。
【具体实施方式】
[0035]将参考图1-10描述与锁定用骨锚固件7结合使用的用于脚后跟的骨穿钉I以及并参考图11-18描述使用它们的方法。参考图1和图2，示出了骨穿钉1，其被构造成用于执行脚后脚的多个骨头或骨碎片的骨融合术，特别是跟骨、距骨和胫骨的相互稳定。关于这一应用领域的医学和技术背景也在上面引用的文献W02009/067831A1中有所提供，相应的描述通过引用合并在此并且在这里不再重复。
[0036]骨穿钉I包括前部部分2和主要部分4。主要部分4代表骨穿钉I的最大部并且从前部部分2延伸直到骨穿钉I的后端5。如能够从附图中看到的，主要部分4是弓形的，如图3所示具有中心轴线A，该中心轴线的曲率半径r。在这一具体实施例中沿着中心轴线的每个无穷小区段均恒定。`
[0037]该实施例的前部部分2与主要部分4相比占据骨穿钉I的较小部分。主要部分具有第一区段20，该第一区段在这一实施例中是圆锥形的并且在主要部分4的整个长度上延伸。前部部分2包括倒圆的末端3和第二区段21，该第二区段在这一实施例中也是圆锥形的，见图2。圆锥形的第二区段21与主要部分4的圆锥形的第一区段20的不同之处在于其锥度，即每单位长度的横截面直径的变化，对于圆锥形的第二区段21的锥度较大。该特征特别地允许在插入期间，特别是前部部分经过距骨和胫骨之间的过渡部期间改进钻孔内骨穿钉位置的自调节特性。
[0038]与之相反，在主要部分4的圆锥形的第一区段20的情况下，锥度即每单位长度的横截面直径的变化较小。这允许主要部分4的外表面9在主要部分4的基本上整个长度上与周围的骨组织充分接触。在插入骨穿钉时，横截面直径的平顺变化允许周围的骨组织的受控的压缩并在骨穿钉与骨材料之间形成稳定可靠的干涉配合。
[0039]在所示的具体实施例中，当沿着其整个长度测量时主要部分4的中间部分中的直径达到约12_，而在与前部部分2过渡的过渡部处，直径达到11.7_，而靠近后端5的对应直径达到12.3mm。
[0040]尽管如此，用于骨穿钉，更具体地在其中间部分处测量的典型直径的范围在9-13mm;但是比之更小或更大的直径也被实施例的范围所覆盖。相对于基准值(在中间部分处在本实施例中为12mm) ±0.3mm (靠近前部部分为-0.3mm ;靠近后端5为+0.3mm)的上述给定锥形公差也适用于上面给定的其它直径。尽管如此，±0.6mm或者甚至高达±0.9mm的锥形公差可以仍然落在其它实施例的范围内。注意，即使在前部部分或者末端部分与主要部分之间没有清楚的过渡部，也可以取中心轴线A上远离末端一段长度(在一个或两个横截面直径之间)的点进行测量。
[0041]关于曲率半径，应注意，根据其它实施例，曲率半径r。的变化度可以沿着中心轴线A变化。在这一具体实施例中，曲率半径r。达到200_。然而，骨穿钉的其它实施例允许曲率半径r。达到至少130mm,还有一些达到至少140mm,还有一些达到至少150mmm,根据最具体的实施例达到至少190mm或者至少200_。所选择的几何结构取决于具体条件,这些条件对于每个患者而言是独立的。
[0042]类似地，曲率半径r。的上限可以达到不超过240mm，优选地达到210mm以下。从末端3到后端5测量的骨穿钉的长度达到至少110mm。根据其它实施例，用于骨穿钉I的长度可以达到125mm以上，优选地130mm以上。
[0043]具体实施例的骨穿钉I可以延伸的圆弧可以在38° -70°，优选地48° -55°的范围内。骨穿钉I的最大长度可以达到200_以下，优选地160_以下。具体实施例揭示了 150mm以下的量。
[0044]应注意，主要部分4可以是局部曲线状的，或者可以以变化的曲率成曲线状，或者如本实施例中一样以恒定的曲率成曲线状。类似地,前部部分2可以继续显示与主要部分4相同的曲率，或者曲率也可以不同，或者可以形成为笔直的非曲线形状。
[0045]主要部分4的外表面9还设有多个纵向凹槽24构成的图案，这些凹槽形成凹槽-肋的图案，其中凹槽平行于中心轴线A定向，以便在将骨穿钉I插入到后足的钻孔期间允许并改善对骨穿钉I的引导。这种图案还增大了表面面积并且一旦骨头开始向内生长进凹槽中，允许将骨穿钉I集成在围绕穿钉生长的骨组织中。而且，沿这一方向定向的凹槽和肋的图案允许在插入期间的较大量的干涉配合，同时所需的力减小。
[0046]骨穿钉I在主要部分4的区域中包括横向钻孔12和纵向倾斜钻孔6，该纵向倾斜钻孔6从后端5朝着外表面9中的开口 8延伸穿过主要部分4。如图3所示，锁定用骨锚固件7被设计成要插入钻孔6中，其中所述钻孔6具有纵向轴线B，该纵向轴线B相对于主要部分4的中心轴线A倾斜一角度α，该角度达到0-20°，更优选地10-20°。在本实施例中，纵向轴线B位于骨穿钉I的曲率平面内。
[0047]如图4所示，锁定用骨锚固件7穿过跟骨和距骨被固定，从而由于其相对于中心轴线A的小倾斜度而将骨穿钉进一步推压进入钻孔(未示出)内，从而防止骨穿钉I变松以及从钻孔脱离。还如图4所见，处于其插入状态的骨穿钉I能够通过跟骨14的端面141触及并且进一步延伸穿过距骨15进入胫骨16。横向穿过骨穿钉I的前部部分2附近区域的纵向钻孔12被设计成接收用于将穿钉进一步固定在胫骨中的第二锁定用骨锚固件(未示出)，其中经由钻孔12的这种固定仅仅是可选的，并且取决于多种情形。
[0048]图5和图6显示了靠近后端5的主要部分4的更多细节。第一钻孔6还具有靠近其朝向后端5的开口的内螺纹 10，并且还具有朝着主要部分4的外表面9中的开口 8的平表面。
[0049]本实施例中的骨穿钉I是实心的，即，除了钻孔6和12之外，基本上非管形。尽管如此，管形形状或者设在相应部分2或4中的通道也可以被其它实施例所涵盖。
[0050]从图7和图8可以清楚看到要插入骨穿钉I中的锁定用骨锚固件7的进一步细节。锁定用骨锚固件7包括与用于将锁定用骨锚固件7拧入钻孔6和跟骨14和距骨15的骨材料中的外部工具接合用的接合部分72。在本示例中，使用六角形接合部分72，但是其它形状的接合部分也是可以的，例如星形、多边形的。
[0051]接合部分72设置作为形成于骨锚固件7的端面79中的凹部78。对于锚固件7，端面79的突出边缘形成用于锁定用骨锚固件7抵接在主要部分的后端5处的抵接部。邻近端面79设置第一外螺纹区段73，其被构造成与在骨穿钉I的主要部分4的后端5附近形成于钻孔6内的内螺纹10相互作用。邻近第一外螺纹区段73，延伸有无螺纹区段77，优选地其长度能够实现与设置在主要部分4中的钻孔6的内部平表面的接触。作为区段77与钻孔6的这种平面接触的结果，有利地阻止骨材料向内生长进钻孔6中，这是有用的，原因是在植入物的使用寿命期间，在任意时间应该都可以触及并且再调整锁定用骨锚固件7。
[0052]邻近无螺纹区段77，第二外螺纹区段75延伸直到锁定用骨锚固件7的末端。该区段75形成用于将骨锚固件7固定在周围骨材料中的骨螺纹。
[0053]无螺纹区段77和第二外螺纹区段75 —起形成锚固件7的轴干74，其中两个区段75,77的外径小于第一外螺纹区段73的外径，从而在无需旋拧通过内螺纹10的情况下允许插入这些区段。此外，第二外螺纹区段75的螺纹导程大于第一外螺纹区段73的螺纹导程，以提供锚固件7的自锁定。如图9A和9B所示，设置闭合帽76以覆盖并且密封包括接合部分72的凹部78。
[0054]为此，闭合帽76形成有螺纹部分80以及帽部分81，其中螺纹部分80与设在凹部78中的内螺纹85相互作用。借助于该闭合帽，有利地阻止骨组织或者软组织向内生长进入凹部78，同时在任何时候都允许容易地并且不会破坏性地触及骨锚固件7。闭合帽76能够通过接合部分82容易地附连以及移除。
[0055]图10示出了在骨锚固件7安装在骨穿钉I中并且由闭合帽76闭合的状态下由骨锚固件7的对应头部区段提供`的机构的总体情况。
[0056]用于骨穿钉1、锁定用骨锚固件或者闭合帽的材料优选地为金属，例如不锈钢、钛、镍钛合金、镍钛诺等。其它生物相容材料也是可以的。所有零件优选地由刚性材料制造。
[0057]图11-18描绘了植入根据上述实施例的带有锁定用骨锚固件7的骨穿钉I。
[0058]如图11所示，通过引导销90将不带锁定用骨锚固件7的骨穿钉I附连至适配器100。引导销90具有构造成与钻孔6的后端5处的内螺纹10相互作用的外螺纹区段91。引导销90的另一端部区段92插入适配器100的接收部分101中，并由螺丝102锁定，如图12所示。
[0059]图13示出了带有附连到骨穿钉I的适配器100的细节的剖视图。如图所示，适配器100还包括用于接收来自如图14所示的锤子120的锤程的头部区段103。在插入连接好的组件(由骨穿钉I和适配器100构成)之前，借助于未示出的瞄准装置，圆弧形钻孔30已经经由跟骨14的端面141穿过距骨15形成到胫骨16中。钻孔30的形状在下面描述的图16中示意性地指出。
[0060]如图15所示，已经经由锤子120通过锤程将骨穿钉I整体插入钻孔30中，使得仅仅适配器100从钻孔30在跟骨14的轴向端面中的开口突出。接着，可以通过松动螺丝102移除适配器100，此后可以从骨穿钉I的钻孔6的内螺纹10取下引导销90。
[0061]如图16所示，具有管形部分140、接合部分142和螺纹部分141的钻模销140可以插入跟骨14的端面140的开口中并且此后立即插入骨穿钉1的钻孔6。外螺纹部分141被拧入钻孔6的内螺纹10。然后，钻模销140的内部圆柱形钻孔143限定用于钻具的轴线150，以便形成用于接收锁定用骨锚固件7的笔直钻孔，如图17所示。
[0062]此后，移除钻模销140，将锁定用骨锚固件7插入并拧入骨头和内螺纹10中。最后，如图18所示，通过将闭合帽76的螺纹部分82拧到形成于骨锚固件7的凹部78内的内螺纹85上而拧紧闭合帽76。
[0063]应注意，上述实施例描述了细节特征，而本领域技术人员容易意识到，可以在不脱离后附权利要求书限定的范围的情况下进行其它变型。
[0064]例如，在如上所示的实施例中，骨穿钉I的主要部分4的外表面9和前部部分2形成有由凹槽24和位于凹槽之间的肋形成的图案。但是，也可以提供光滑或其它结构的表面。另外，也可以设想光滑区域和凹槽-肋图案的交替形式。
[0065]此外，在上面的实施例中，前部部分2的圆锥形区段21与主要部分4的圆锥形区段20通过锥度(即每单位长度的直径的增加)的突然过渡而区分开。但是，也可以在两个区域之间实现具有连续变化的锥度的平滑过渡。
[0066]在上面的实施例中，骨穿钉I的基本上整个长度均设有一定的锥度。但是，也可以仅仅在局部区段或者其间具有恒定直径区域的多个局部区段中施加圆锥形或曲线状形状。
[0067]在一些上述实施例中，前部部分2具有倒圆的末端3和圆锥形部分21。但是，根据其它实施例，该圆锥形部分也可以是渐变的，但非圆锥形的，或者甚至可以完全省掉，使得末端部分直接过渡到主要部分，该主要部分具有渐变的或者甚至圆锥形的区段。
[0068]此外，所述末端不必具有纯圆的形状。例如，末端可以由平表面形成。可选地，末端可以包括并排布置的多个小平表面以模仿共同的钝形末端。
【权利要求】
1.用于脚后跟的骨穿钉(1)，包括: 前部部分(2)，其用于插入脚后跟的一个或更多骨头(14，15，16)或骨碎片中并具有末立而(3 )； 弓形的主要部分(4)，其从前部部分(2)延伸并具有后端(5);其中: 主要部分(4)包括渐变的形状，使得在主要部分的至少一个第一区段(20)内，主要部分(4)的横截面直径朝着后端(5)增大。
2.根据权利要求1的骨穿钉，其中，所述渐变的形状是圆锥形。
3.根据权利要求1或2的骨穿钉，其中:弓形的主要部分(4)的曲率包括达到至少130mm的曲率半径rc。
4.根据权利要求1-3之一的骨穿钉，其中:所述曲率半径r。达到240mm以下。
5.根据权利要求1-4之一的骨穿钉，其中:主要部分(4)的横截面直径沿着主要部分(4)的整个长度朝着主要部分的后端(5)连续增大。
6.根据权利要求1-5之一的骨穿钉，还包括形成于骨穿钉中的第一钻孔(6)，用于接收第一锁定用骨锚固件(7)，其中:第一钻孔(6)从主要部分(4)的后端(5)延伸到形成于主要部分(4)的外表面(9)中的开口(8)，从而当骨穿钉(I)插入到穿过脚后跟形成的钻孔(30)时，允许骨穿钉(I)锁定在跟骨(14)和距骨(15)中。
7.根据权利要求6的骨穿钉，其中: 骨穿钉(I)包括弓形的中心轴线(A)，其从所述末端(3)延伸到后端(5)， 第一钻孔(6)具有纵向轴线(B)，该第一钻孔的纵向轴线(B)在主要部分(4)的后端(5)处或附近与中心轴线(A)相交一夹角(α )，以及所述夹角(α )达到不超过20度。
8.根据权利要求7的骨穿钉，其中: 骨穿钉在单个平面内成曲线状；以及 第一钻孔(6)的纵向轴线(B)布置成位于该平面内。
9.根据权利要求6-8之一的骨穿钉，其中第一钻孔(6)设有内螺纹(10)。
10.根据权利要求1-9之一的骨穿钉，其中: 前部部分(2)具有圆锥形的第二区段(21)，其中横截面直径沿着远离末端(3)并且朝着主要部分(4)的后端(5)的方向增大；以及 相比主要部分(4)的圆锥形的第一区段(20)，对于前部部分的圆锥形的第二区段(21)，每单位长度的横截面直径的增大更大。
11.根据权利要求1-10之一的骨穿钉，其中:前部部分(2)的末端(3)设有倒圆的形状。
12.根据权利要求1-11之一的骨穿钉，其中:从所述末端(3)直到后端(5)的整个长度达到至少110mm。
13.根据权利要求1-12之一的骨穿钉，还包括至少一个凹槽(24)、肋或两者，其沿着并且平行于主要部分的中心轴线在主要部分(4)的外表面(9)上延伸。
14.根据权利要求7的骨穿钉，还包括: 用于锁定骨穿钉的锁定用骨锚固件(7)，锁定用骨锚固件(7)具有: 接合端部(71)，其设有用于接收接合工具的接合部分(72)、以及适于与第一钻孔的内螺纹(10)相互作用并具有第一直径的第一外螺纹区段(73)； 轴干(74)，其设有第二外螺纹区段(75)以拧入骨材料并具有小于第一直径的第二直径。
15.根据权利要求14的骨穿钉，其中:无螺纹区段(77)在锁定用骨锚固件(7)的第一外螺纹区段(73)与第二外螺纹 区段(75)之间延伸。
【文档编号】A61B17/72GK103800063SQ201310556321
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年11月11日 优先权日:2012年11月14日
【发明者】L·比德尔曼, W·马蒂斯, T·黑格勒, K·克劳 申请人:比德尔曼技术有限责任两合公司