股骨动态三角支撑髓内钉系统的制作方法

1.本发明涉及骨科植入物技术领域，特别是指一种股骨动态三角支撑髓内钉系统。


背景技术：

2.股骨近端髓内钉主要用于股骨粗隆间骨折和高位转子下骨折。传统股骨近端髓内钉固定主要以股骨近端髓内钉(pfn)、新型股骨近端内固定系统(proximal femoral nail antirotation，pfna)及山东威高骨科髓内钉系统tfna等为主，其中pfna是新改进的pfn系统，适用于各种类型股骨粗隆间骨折、股骨粗隆下骨折、股骨颈基底部骨折、股骨颈骨折合并股骨干骨折、股骨粗隆间骨折合并股骨干骨折等。
3.近些年来出现了三角支撑髓内钉设计，如图1所示，该设计包括用于植入股骨髓腔的主钉1’、穿过主钉1’上部的斜拉力螺钉2’、以及穿过主钉1’顶部和斜拉力螺钉2’的横向张力螺钉3’，其优点是支点内移，可将压力分布于斜拉力螺钉2’和横向张力螺钉3’上。发明人在研究过程中发现，现有的三角支撑髓内钉设计，主钉、斜钉(斜拉力螺钉2’)、横钉(横向张力螺钉3’)三者之间的配合很容易在受力后将压力集中压在横钉(横向张力螺钉3’)上，造成横钉折断。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是提供一种尽量避免横钉折断的股骨动态三角支撑髓内钉系统。
5.为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：
6.一种股骨动态三角支撑髓内钉系统，包括主钉、斜拉力螺钉和横向张力螺钉，所述横向张力螺钉包括位于尾部的第一杆部和位于头部的第二杆部，所述第一杆部的直径大于所述第二杆部的直径。
7.进一步的，所述第一杆部和第二杆部的交界处为过渡斜面，所述过渡斜面的倾斜角度为30-60度。
8.进一步的，所述斜拉力螺钉上设置有平台和钉孔，所述钉孔用于容纳所述横向张力螺钉，所述平台位于所述钉孔上沿靠近所述主钉一侧。
9.进一步的，所述平台的深度不超过所述斜拉力螺钉上用于容纳横向张力螺钉的钉孔上沿的最低点。
10.进一步的，所述第一杆部与第二杆部的长度之比为1:1至2:1，和/或，所述第一杆部与第二杆部的直径之比为4:1至4:3。
11.进一步的，所述斜拉力螺钉上用于容纳横向张力螺钉的钉孔包括至少两个孔，所述至少两个孔沿所述斜拉力螺钉轴向排列且交接设置，交接位置形成凸起，所述至少两个孔与所述横向张力螺钉间隙配合，所述凸起与所述横向张力螺钉过盈配合。
12.进一步的，所述凸起的过盈量为0.1mm～1mm，和/或，所述斜拉力螺钉上用于容纳所述横向张力螺钉的钉孔为3个交接设置的孔。
13.进一步的，所述斜拉力螺钉包括钉体和位于所述钉体尾端的尾帽，所述尾帽的直径大于所述钉体的直径，所述主钉上用于安装斜拉力螺钉的钉孔21设有与所述尾帽的端面相配合的台阶，所述台阶的直径方向不超过所述用于安装斜拉力螺钉的钉孔的中心线。
14.进一步的，所述尾帽的尾端为斜面，该斜面与斜拉力螺钉的轴线之间的夹角为30-70度。
15.进一步的，所述斜拉力螺钉的钉体和尾帽两者相对的端面上设有定位机构。
16.本发明具有以下有益效果：
17.本发明的股骨动态三角支撑髓内钉系统，横向张力螺钉包括位于尾部的第一杆部和位于头部的第二杆部，第一杆部的直径大于第二杆部的直径；由于本产品的应力集中主要为横向张力螺钉，这样采用横向张力螺钉为不同直径设计(变径结构)，第一杆部的直径较粗，可防止横向张力螺钉在使用中折断；第二杆部与斜拉力螺钉的钉孔相配合，第二杆部的直径较细，可减小与之配合的钉孔直径，防止斜拉力螺钉因钉孔位置太薄折断。因此，本发明能较好的避免斜拉力螺钉和横向张力螺钉折断。
附图说明
18.图1为现有技术中三角支撑髓内钉设计的结构示意图；
19.图2为本发明的股骨动态三角支撑髓内钉系统的结构示意图，其中额外示出了斜拉力螺钉上钉孔的放大图和主钉上台阶的放大图；
20.图3为本发明中横向张力螺钉和斜拉力螺钉的配合示意图，其中额外示出了斜拉力螺钉上平台的放大图；
21.图4为图2中斜拉力螺钉的分解结构示意图；
22.图5为图2中斜拉力螺钉的整体结构示意图，其中(a)为正视图，(b)为a向视图。
具体实施方式
23.为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
24.本发明提供一种股骨动态三角支撑髓内钉系统，如图2-5所示，包括主钉1、斜拉力螺钉2(简称“斜钉”)和横向张力螺钉3(简称“横钉”)，横向张力螺钉3包括位于尾部(图2-3中左端)的第一杆部31和位于头部(图2-3中右端)的第二杆部32，第一杆部31的直径d1大于第二杆部32的直径d2。
25.使用时，首先可使用手术工具持取主钉1，植入处理好的股骨髓腔，然后将斜拉力螺钉2植入，穿过主钉1上用于安装斜拉力螺钉2的钉孔11，再将横向张力螺钉3穿过主钉1上用于安装横向张力螺钉3的钉孔以及斜拉力螺钉2上远离尾部的钉孔21(即图2-3中位置最靠下的钉孔21、图4中位置最靠左的钉孔21)。
26.本发明的股骨动态三角支撑髓内钉系统，横向张力螺钉3包括位于尾部的第一杆部31和位于头部的第二杆部32，第一杆部31的直径大于第二杆部的直径32；由于本产品的应力集中主要为横向张力螺钉3，应力集中位置如图中标示点a，这样采用横向张力螺钉3为不同直径设计(变径结构)，第一杆部31的直径较粗，可防止横向张力螺钉3在使用中折断；第二杆部32与斜拉力螺钉2的钉孔21相配合，第二杆部32的直径较细，可减小与之配合的钉
孔21直径，防止斜拉力螺钉2因钉孔21位置太薄折断。因此，本发明能较好的避免斜拉力螺钉2和横向张力螺钉3折断。本发明主要用于外科手术中股骨近端骨折的髓内固定。
27.为提高横向张力螺钉3变径位置处的强度，第一杆部31和第二杆部32的交界处可以为过渡斜面33，并且，使用时过渡斜面33可以位于斜拉力螺钉2上用于容纳横向张力螺钉3的钉孔21处，斜拉力螺钉2上可以设置有与过渡斜面33相配合的平台26，平台26可以位于钉孔21上沿靠近主钉1的一侧。钉孔21的上沿指的是安装使用时钉孔朝上部的一侧。平台26可以采用铣扁的方式形成。第一杆部31加粗后，横向张力螺钉3的薄弱位置位于第一杆部31和第二杆部32的交界处，压力作用于横向张力螺钉3的右端，因此尽量延长第一杆部31的长度，可使第一杆部31和第二杆部32的交界处的力臂减短，使横向张力螺钉3更结实，可以有效防止横向张力螺钉3被折断。而由于该装置作用于人体内，因为应用主体的特殊性，规格大小等需要进行严格的控制，任何一个地方的改动都可能造成巨大的影响，而平台26可以的设置，给第一杆部31提供了一定的避让空间，能够在有限的置钉空间内最大限度的增加第一杆部31的长度，不仅可以有效的适当延长第一杆部31的长度，增加横向张力螺钉3的抗压力性能，而且不会造成横向拉力螺钉3乃至整个髓内钉系统的尺寸上的改变，从而在不影响整个产品的其他性能基础上增加了横向张力螺钉3的抗压力性能。
28.平台26的深度优选不超过斜拉力螺钉2上用于容纳横向张力螺钉3的钉孔21上沿的最低点，这样不会减弱斜拉力螺钉2的钉孔21位置强度，同时可尽量延长与之配合的第一杆部31的长度，使横向张力螺钉3更结实。
29.可选的，第一杆部31穿过主钉1用于安装其的钉孔，也可以说是主钉1用于安装横向张力螺钉3的钉孔的孔道完全位于第一杆部31上，确保应力集中点a位于横向拉力螺钉3的直径较粗的第一杆部31上，增加横向拉力螺钉3的强度。而在有限的置钉空间内，通过平台26的设置，可以有效地增加第一杆部31的长度，从而保证第一杆部31完全穿过主钉1用于安装其的钉孔。
30.可以理解的是，根据实际需求平台26与过渡斜面33之间在安装初期也可以不直接形成接触，两者之间可以留有一定的间隙，也可以刚好搭接在一起，在后期活动过程中平台26不会对渡斜面33造成太大的反向作用力，防止造成横向拉力螺钉3向后退钉。
31.可选的，过渡斜面33的倾斜角度可以为30-60度。具体的可以为30度、45度、60度。在该范围内的，过渡斜面与平台26之间接触的更加充分，接触面积相对更大，可以适当地增加斜拉力螺钉2对横向张力螺钉3的托举作用，增加整个髓内钉系统的抗压力性能。
32.综合考虑横向张力螺钉3的强度需要以及股骨内置钉空间大小，第一杆部31与第二杆部32的长度之比优选为1:1至2:1，第一杆部31与第二杆部32的直径之比优选为4:1至4:3。通过对第一杆部31及第二杆部32之间的长度以及直径的限定，能在有限的股骨内置钉空间中充分保证横向张力螺钉3的强度。在实际应用的过程中，可以根据所需规格的不同，选择不同的比例范围，例如第一杆部31和第二杆部32的长度之比可以为1:1、1.5:1、2:1等，直径之比可以为4:1、2:1、4:3等。
33.第一杆部31与第二杆部32之间可以是一体的，也可以是可拆卸连接。
34.进一步的，斜拉力螺钉2上用于容纳横向张力螺钉3的钉孔21可以包括至少两个孔，该至少两个孔沿斜拉力螺钉2轴向排列且交接设置，交接位置形成凸起22，该至少两个孔与横向张力螺钉3间隙配合，凸起22与横向张力螺钉3过盈配合，这样钉孔21与横向张力
螺钉3间隙配合，确保横向张力螺钉3能够穿过钉孔21；凸起22与横向张力螺钉3过盈配合，使横向张力螺钉3能够托起斜拉力螺钉2，承担斜拉力螺钉2向下传导的一定压力，同时凸起22与横向张力螺钉3过盈配合还可以有效减缓斜拉力螺钉2在术后造成的退钉现象；当斜拉力螺钉2对横向张力螺钉3的压力过大的时候，横向张力螺钉3滑过斜拉力螺钉2槽(即钉孔21)内的凸起22，从一个孔过渡到另一个孔，以位置过渡换取压力减小，将承载的压力降低，能够更好的防止横钉折断，同时实现了动态支撑。
35.综合考虑受力等因素，凸起22的过盈量优选为0.1～1mm，可根据螺钉的规格进行调整。在图中所示实施例中，斜拉力螺钉2上用于容纳横向张力螺钉3的钉孔21为3个交接设置的孔。应当理解，实施人可以根据不同的需求适当调整交接孔的数量，适当的增加或者减少，只要能实现本发明实施例所要解决的技术问题即可。
36.发明人在研究过程中发现，当骨折线m位于股骨颈时，斜拉力螺钉穿过骨折线m将股骨头与股骨干连接在一起，常规斜拉力螺钉需通过器械在尾端向后拉斜拉力螺钉对骨折线m进行加压，但撤掉器械时斜拉力螺钉会回弹，骨折线m位置会存在再次张开的风险。如果直接在斜拉力螺钉的尾端加尾帽，斜拉力螺钉的尾帽会全部凸出主钉，因为斜拉力螺钉与主钉通过旋转固定，这样会造成斜拉力螺钉尾帽与主钉点接触，固定牢固性差。为解决该问题，本发明此处优选采用以下结构形式：
37.如图2-5所示，斜拉力螺钉2可以包括钉体23和位于钉体23尾端的尾帽24，尾帽24的直径大于钉体23的直径，主钉1上用于安装斜拉力螺钉2的钉孔11设有与尾帽24的端面相配合的台阶12，这样尾帽24的端面抵在台阶12上为面接触，相比于点接触更牢固，此时用器械持续拧斜拉力螺钉2，斜拉力螺钉2头部(图中右端)的螺纹会拉紧股骨头，对骨折线m进行加压，当撤掉器械后斜拉力螺钉2不会反向旋转，所以骨折线m位置无再次张开的风险。在主钉1上，钉孔11的设置会减弱主钉11在该部位的强度，且钉孔11中心线位置处对应的主钉1厚度最低，强度也最低，因此为了保证主钉1的强度，台阶12的直径方向优选不超过钉孔11的中心线。这样避免了台阶12的设置造成钉孔11中心线位置对应的主钉1的厚度的进步一降低，有效的保证了主钉1的强度。
38.髓内钉手术要求斜拉力螺钉的尾帽末端与股骨干外侧平齐，如果其深入股骨干会在骨折愈合过程中长入骨，造成取钉困难；如果漏出股骨干，其外斜面会损伤旁边肌肉。为避免该问题，尾帽24的尾端优选为斜面241，该斜面241与斜拉力螺钉2的轴线之间的夹角α优选为30-70度，具体可以为30度、45度、50度、70度等，以与股骨干的倾斜角度匹配。
39.为便于根据不同人的股骨干直径选择适合长度的尾帽24，使其正好与股骨干外侧平齐，尾帽24可以为分离式尾帽设计，具体可以通过固定钉25可拆卸连接在斜拉力螺钉2的钉体23上，固定钉25将尾帽24固定在钉体23的具体结构可采用本领域常规结构，此处不再赘述。
40.为使尾帽24的朝向固定，斜拉力螺钉2的钉体23和尾帽24相对的端面上可以设有定位机构，定位机构可以采用本领域技术人员想到的各种方式，例如其中一者上设有凹槽，另一者上设有与凹槽相配合的凸台。在图中所示实施例中，定位机构包括位于尾帽24端面上的凹槽242和位于钉体23上与凹槽242相配合的凸台231。
41.本发明图中所示实施例的股骨动态三角支撑髓内钉系统，术中使用过程可参考如下：
42.如图2-3所示，使用专用手术工具持取主钉1顶端螺纹，插入处理好的股骨髓腔。将斜拉力螺钉2植入，穿过主钉1的钉孔，至尾帽24(由于直径较大，故起限深作用)卡紧在主钉1左侧位置。术中要求斜拉力螺钉2左端植入股骨后，与骨面平齐。植入过深会在骨折愈合过程中有骨长入尾端内孔，取出时造成困难；植入过浅左端会漏出骨面，造成组织摩擦，损伤肌肉。由于不同人的股骨粗细不同，每个长度的斜拉力螺钉尾端限深部分长度都会有不同规格，斜钉尾帽24与斜拉力螺钉2分体式设计，尾帽24尾端有凹槽242，斜拉力螺钉2钉体23尾端有与之配合的凸台231，保证尾端植入后斜面241方向与骨面平齐。同时可根据测量的股骨干厚度，自由选取斜拉力螺钉2限深深度，可减少斜拉力螺钉2的规格。斜拉力螺钉2植入完成后，使用固定钉25将尾帽24锁定。
43.之后，植入横钉3。选择合适长度横钉3植入，横钉3的第一杆部31穿过主钉1上横向孔、第二杆部32穿过斜拉力螺钉2上位置最靠下钉孔21，至球帽紧贴股骨左侧皮质骨，第一杆部31、第二杆部32的交界位置紧邻斜钉2的平台26位置。此时主钉1、横钉3、斜钉2组成三角支撑结构，内部受力达到稳定均布状态。术后人体重量压在股骨头上，股骨头通过斜拉力螺钉2将压力作用在横钉3上，股骨头至横钉3上第一杆部31、第二杆部32交界位置的力臂小于股骨头至横钉3与主钉1交界的位置，加粗第一杆部31的直径、延长第一杆部31的长度使横钉3强度更高。当斜钉1上压力进一步加大时，横钉3上第二杆部32的位置穿过位置最靠下的交接孔，逐步进入位置靠上的交接孔，通过使骨折线m进一步压缩来分担一部分压力，避免横钉3由于承受力过大而折断。
44.以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。