专利名称：治疗骨折用的体外轴向固定器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种体外轴向固定器，具体地说，涉及用于动态治疗骨折的体外轴向固定器。
多年来，在骨外科的实践中，已采用一种体外固定装置，该装置主要包含一个基本上是刚性的、带有插入在断骨相对侧边的骨髓中的固骨螺钉或螺栓的结构，通过稳定所包容的断骨各部分的相对位置来促进断骨的愈合。
人们已注意到，对于某种类型的骨折，可以通过对断骨各部分施加轴向压力来加快骨折的愈合并提高其最终的稳定性。
在使用刚性的体外轴向固定器时，肌肉的力和/或外力通常是传到夹板上，而不传到断骨上。但是，为了促进硬骨再生，患者最好对骨头施加一些应力，促进断骨在原位更快更可靠地愈合。普通的装置是不允许对骨头施加这种力的，因为它们具有相对的刚性并缺乏挠曲变形。
为了克服上述的相对刚性的问题，美国专利No.5，026，372公开了一种动态轴向固定器，其特征在于，采用一种铰接的平行四边形连接件作为可变形地相互连接的，且隔开的夹具，所述的夹具分别固定到断骨的各个部分上。具体说来，该平行四边形连接件含有两件隔开的纵长件，它们的端部用两对横杆枢轴地连接，因此，当上述连接件受到压力或张力时，其中一个纵长件可以相对于另一纵长件作有限的纵向位移。
上述公知的轴向固定器的缺点在于，当相对的两纵长件发生纵向位移时，它们也发生一定程度的横向移动，因为它们受到连接横杆的伴随的角位移的影响。于是，固定着断骨各部件的夹具使失去了它们的纵向直线对准，并对断裂点有不良影响。事实上，业已明白，在接合过程中的骨质材料对于横向(剪切)力的抵抗能力比对弯曲或纵向力的抵抗能力要小得多，所以，为了抑制横向移动，必须采取措施将纵长件的相对纵向位移限制到几个毫米，然而，当上述纵向相对位移为十分之几毫米时，所述的缺点就已经很明显了。
上述公知的动态固定器的再一个缺点是，在骨质材料接合过程中，为了治疗或校正骨折，必须松开阻止动态运动的装置，这是由于平行四边形连接件的特殊形状及其与夹具配合的相对的纵长件的固定方法所决定的。
上述公知的轴向夹板的又一缺点是结构复杂、成本过高，因为在铰接的平行四边形中，有若干个接头，这也会在其中增加枢轴连接点上被卡住的危险性。
本发明的主要目的是提供一种特别适用于动态治疗骨折并能使固定在断骨之各部位的中心主体件在整个动态轴向位移范围内保持在基本上为纵向直线对准的位置上的体外轴向固定器，以消除或至少减少上述的缺点。
本发明的另一目的是提供一种在严格控制的移动范围内有高度的轴向灵活性的体外轴向固定器，在患者使用过程中，其卡住的危险最小。
本发明的再一个目的是提供一种能在断骨各部位引入有益的非损伤性移动以便使硬骨再生的轴向固定器。
本发明的又一目的是提供这样一种动态轴向固定器，其动态功能和断骨的治疗是绝对独立的并可以有选择地控制的。
本发明还有一个目的是提供结构较为简单、零件数目较少的体外轴向固定器。
上述目的以及其他的目的(下面将看得更清楚)将通过用于治疗骨折的体外轴向固定器来达到，所述固定器包含一对用来固定穿入断骨各部位的骨钉的夹子;一个由构成一根纵轴线的一个第一端件和一个第二端件组成的长形中心主体件;将每个端件与上述各自的夹子连接起来的球窝接头;有选择性地锁紧上述球窝接头从而将上述夹子固定在选定的相对于上述端件的角度位置上的机构，其特征在于，它含有一个用来互相连接上述第一端件和上述第二端件的中间件，和用来将该中间件与上述第一端件连接起来的机构，该连接机构包括与松-紧连接机构相结合的第一纵向导引机构，从而使上述第一端件相对于上述中间件作有限的和基本上是轴向的位移，而不会发生任何围绕上述纵向轴线的相对转动。
上述中间件与另一个端件之间的活动杆连接保证了不会干扰弹性缓冲的轴向位移的特征或发生其他方式的障碍。
本发明的主要优点在于，上述导引机构的严格的纵向特性固有地避免了各端件的横向移动。而这种横向移动在公知的具有平行四边形连接作用的轴向固定器中是常常发生的。本发明可保证良好的轴向机动性而不会发生卡住或其他的偏离障碍。
最后，本发明的固定器结构简单、重量轻、而且可靠，具有一定程度的选择性变化的轴向顺从作用，其经济效益和功能优点明显。
下面结合附图详细说明本发明的最佳实施例，附图中
图1是本发明的动态轴向固定器的侧视图，图中绘出了固定器两端的整个的骨螺钉夹子;
图2是图1固定器的转动90°的侧视图，示出了骨螺钉夹子被固定到断骨各部位;
图3是图1和2的固定器的一些零件的放大分解图;
图4是图1和2固定器的中心主体件的大致沿纵向的局部剖面侧视图;
图5是沿图4的5-5线的横剖面图;
图6是另一个放大的局部纵剖面的侧视图，更清楚地示出固定器中心主体件的轴向可位移件之间的共同动作;
图7是一种改型的实施例的纵剖面的局部视图;
图8是类似于图6的视图，示出另一种改进的实例。
下面详细叙述本发明最佳实施例。
在图1和图2，用标号1总体上表示本发明的动态体外轴向固定器或夹板，可以看出，它包含一个含有两个端件3、4的中心主体2，每个端件通过球窝接头7，8与毗连的夹子5、6连接。
每个夹子5、6可以是大体上为椭圆形截面的，分别由两个相对的对开半体5′，5″和6′、6″构成，并带有横向槽形座9、10和螺栓11、12，用以牢牢地夹紧已固定在断骨O的皮层组织中的螺栓或螺钉V。可以看出，每个夹子两半体的外端是彼此铰接的，其中一个半体(5′、6′)固定在与连接到中心主体2的毗连球窝接头的球(7、8)上。
主体端件3、4是构成中心主体2的三个部件中的第一和第二部件，它们各自有一个大致为半圆柱形的长形部分13(14)，并分别在一端与一大致为圆柱形的头部15(16)做成一个整体。半圆柱形部分13、14是纵向地叠合的，从而呈现出中心主体2的总体外观，靠近各球窝接头7(8)的承窝件的两个头部15(16)呈大体上相同的圆柱形。穿过头部15(16)的横向螺栓17(18)可松开各个夹紧的球窝接头7(8)，以便选择每个骨螺钉夹子5(6)相对于中心主体2的纵轴线(亦即相对于7、8球中心几何连线所确定的轴线)的特定角度取向。中心主体的总体上大致为圆柱形的外观是为了可在半圆柱形部分13(14)的整个的叠合范围内进行调整，这一点将在下面更加清楚地说明。
中心主体2的第三个部件是一个长形中间件19，该中间件带有一种机构，用来确定部件3、4向的纵向连接以及部件3、4彼此间的纵向相对位移，同时也阻止部件3、4围绕中心主体2的轴线作相对转动，或者阻止部件3或4相对于中心主体2轴线的任何大的轴向偏离。
从图3可清楚地看出，长形中间件19在20的延伸部位上具有大致为等矩形截面，以便与大体为半圆柱形的部分14的纵向范围基本叠合。在中间件19的远端处(即远离基本上叠合的主体部件4的头部16的那一端)，与一横向头部21做成一整体。
中间件19对于主体部件4具有弹性缓冲和纵向导引作用，其中纵向导引机构是两个隔开的平行螺栓26的圆柱形螺栓杆，该螺栓26与主体部件4的半圆柱形部分14远端上的纵深孔内端部附近的双头螺纹有较深的丝扣接合。在图6中，用纵向尺寸标志帮助表明一个螺栓26及其相匹配的孔，要知道，两个螺栓是一样的。尺寸标志a、b、c、示出螺栓孔的全部有效深度，其中，深处带螺纹的部分是有限长度b，而且，除了一个膛孔浅的深度c外，孔的主要部分a是圆柱形的，它用来支承螺栓26无螺纹的圆柱形后部并精确而明显地确定其正确的取向，从而使螺栓26的圆柱形无螺纹后部穿过中间件件19的横向头部21的一个与膛孔相对准的孔而凸出到主体部分14之外。在头部21的每个孔内有一个精确配合的衬套30，它是硬质材料制的，并衬以聚四氟乙烯塑料(特氟隆)，以便对螺栓杆进行行低摩擦导引。螺栓杆端接一加大的头部31，该头部有一外露的横向槽，便于用螺丝刀调节。在主体部分14和头部21的各膛孔内置入第一组和第二组蝶形弹簧垫圈38、39(有时称为贝氏弹簧圈)每个螺栓的带螺纹前段有选择地确定中间件19相对于主体件4的轴向预调的和纵向随遇的位置。每个螺栓杆的横向槽36与穿过主体部分14中两孔的单一横向定位销钉28相对准，故两个螺栓26每次都必须调整一整圈，而范围d则对应于连续调整几圈螺纹，因此销钉28便能将主体件4、19彼此相对的中央位置锁定在一个选定的预加截弹簧位置上。
中间件19的另一端(邻近头部16之端部)，可被固定，以防止可能以其他的方式降低中间件19相对于主体件4的纯轴向位移之精确度的横向位移。这可通过杆-孔接合方式来达到，所述接合类似于上面对螺栓26及其引导孔的作用但在形式上，外在22处的简单的横杆连接来达到这一目的，从现实性观点看，主体部件14、19的最大相对位移量是纵向中心位置的每一侧为1.5mm。如图所示，主体部件4在23处局部开槽;而且，中间件19的对应端部也局部开槽以形成横向隔开的两臂，用以同杆22的上端通过单一销钉24枢轴连接;同样地，另一横向销钉25则将杆22之下端枢轴地连接到主体部件4的槽23之相对的侧壁之间。在一种或另一种杆(22)连接中，一定程度的松动或间隙是容许的，因为杆22的作用主要是保证防止螺栓26后部相对于它的真正轴线的任何卡挤或摩擦偏离，并保证头部衬套30的弹性缓冲导引。
主体部件3与中间件19的连接关系是先进行纵向调节随后夹紧以保持所调位置的一种。具体说来，为了使主体部件3与中间件19有最大的纵向叠合范围，在主体部件3内部开槽以形成一个大致为矩形的外壳，它以中间件19的大致为矩形截面的部分20进行纵向导引，上述这些均可在图5的横截面图清楚地看出。这种导引关系主要是通过接合在中间件19的部分20之底面之下的主体部件3上整体形成的纵向凸缘31、32来保证。利用单个螺栓33及其垫圈34来固定主体部件3与中间件19之间选定的纵向调节位置，方法是将螺栓33穿过主体部件3的部分13的长形槽，而紧紧旋入中间件19的螺纹孔37中，从图4可以看出主体部件3对中间件19的大多数纵向紧密调节结构。
在指定的断骨区使用上述的动态轴向固定器之初，希望该固定器是一种真正的固定器，也就是说，不考虑断骨各部分的动态弹性缓冲位移。在此情况下，通过一弹性体O形环摩擦固定在主体件4之部分14的横向螺纹孔内的定位螺钉42可以有选择地向中间件19的部分20的下面推进，从而将骨螺钉夹子5、6间的间距完全固定。然后，在治疗过程中，将定位螺钉42与部分20的接合脱开，这就使部件松开而起到动态夹板作用。
图7的局部剖面图详细示出了一种稍有改进的实施例，其中，上述的自然弹性缓冲位移至少一部分是通过刚性较大的弹性体衬套40、41而实现，所述衬套40、41用于连接杆22的上、下销钉24和25，显然，由于它们既同各自的销钉24、25连接，又与杆22中的各孔连接，而且还分别同部分14和20中的销钉安装孔连接，因此便可通过弹性衬套40、41间扭转应力的传递而起到弹性缓冲作用。
在使用上述的动态轴向固定器时，最好根据矫形医生对每个患者的体重及对首折部位可能承受的压缩强度的评定而选择和适当调节弹性缓冲作用的大小。上述结合图6所叙述的实施例中，这种调节仅仅是移动锁紧螺栓的横销钉28调节，因此可通过用螺丝刀使螺栓26转动半圈所引起的有限位移量来调定弹簧组件38、39的预加载。另外也可选用独特的弹簧来代替图中38、39处的各个组件，以获得调节性。例如，蝶形垫圈不锈钢弹簧以及可从联邦德国Sindelfingen的AdolfSchnorr有限合资公司购到的弹簧组件，这些弹簧具有许多尺寸规格和弹性常数，可供外科医生根据患者的尺寸和要求进行选用。
上述的螺栓26可看作是通过对每个螺栓的杆-孔接合形成的纵向导引件。带螺纹的深孔接合，辅之以圆柱形螺杆及其在部分14之孔内的紧配合支承以及较大的轴向跨距a，使螺杆的圆柱形凸出余部形成中间件19之衬套区30的轴向导引的精确基准。在此情况下，应当将上述衬套30和圆柱形螺杆视为一种杆-孔接合。由于在38、39处的弹簧组件的反向预加载，这就形成了中间件19相对于中心主体件之一的(4)的弹性缓冲和纵向导引位移，由于这种导引位移的范围有限，即中央位置或平衡位置的每侧为1。5mm，所以，对于由弹簧组件38、39建立的平衡状态来说，杆22的角位移将引起中心主体件3、4纵向轴线的较大的轴向偏离，特别是当杆销钉24、25处于垂直于主体2轴线的几何平面时更是如此。上述这种轴向偏离无关紧要，因为分别夹紧在断骨(O)之不同部位的固骨螺栓或螺钉(V)本身在断骨处于纵向应力下时已发生小的弯曲偏离，这里所述的纵向应力是指例如瞬间承重或在骨折治疗过程中由医生有意进行的调节夹子5、6间的纵向间隙等。
在图8所示的另一种结构中，采用另一种杆-孔接合包括与杆50的相互作用来代替杆22，所述杆50固定在中间件19上，处于纵向孔51内，并由横向销钉52固定之。杆50凸出来，以便与主体件4头部16内与其轴向上对准的孔53实行滑动接合。图8的其他所有零件与图6一样，因此采用了相同的标号。在轴向位移性有保证的条件下，该结构在使用中可达到主体部件3、4的有限轴向位移性的弹性缓冲。
权利要求
1.一种专门地用于动态地治疗骨折的体外轴向固定器，包含一对用来固紧插入断骨各部位的骨钉的夹子；一个由构成一根纵向轴线的一个第一端件和一个第二端件组成的长形中心主体件；一个用来将上述每个端件与上述各自的夹子连接起来的球窝接头；用来有选择地锁紧上述球窝接头从而在所选定的相对于上述端件的角度位置上固定上述夹子的机构；其特征在于，它含有一个用来互交连接上述第一端件和上述第二端件的中间件，和将上述中间件连接到上述第一端件的连接机构，该连接机构包含与松一紧连接机构相结合的第一纵向导引机构，从而便上述第一端件能相对于上述中间件作有限的和基本上是轴向的位移，而不会作任何绕上述纵向轴线的相对转动。
2.根据权利要求1的体外轴向固定器，其特征在于，所述的松-紧连接机构至少包含一个杆连接件。
3.根据权利要求2的治疗骨折的固定器，其特征在于，所述的杆连接件至少包含一根横向杆，用来连接上述中间件与上述第一端件。
4.根据权利要求2的体外轴向固定器，其特征在于，上述的杆连接件包含一对带有构成一几何平面的平行端部销钉的杆件，所述的几何平面基本上垂直于上述纵向轴线。
5.根据权利要求1的体外轴向固定器，其特征在于，上述的第一端件和上述第二端件具有相对着的扩大的头部和贴近的叠合部分，上述的第三构件(中间件)就位于上述的叠合部分之间。
6.根据权利要求1的体外轴向固定器，其特征在于，上述的中间件有一个纵向主部和一个横向偏置的端部。
7.根据权利要求6的体外轴向固定器，其特征在于，上述的第一纵向导引装置至少包括一个纵向的杆-孔接合。
8.根据权利要求7的体外轴向固定器，其特征在于，上述的纵向导向装置包括一个平行于上述纵向轴线延伸并且横向彼此隔开的杆-孔接合件。
9.根据权利要求8的体外轴向固定器，其特征在于，上述的杆-孔接合件包括第一对杆，该对杆带有由上述中间件的上述横向偏置的端部中形成的纵向通孔导向的圆柱形杆体。
10.根据权利要求9的体外轴向固定器，其特征在于，上述的杆-孔接合件还包含第二对杆，该对杆带有与上述中间件的远离上述横向偏置端的端部共同动作的圆柱形杆体。
11.根据权利要求9的体外轴向固定器，其特征在于，所述的圆柱形杆体的端部变大，以便形成上述横向端部的邻接构件。
12.根据权利要求9或10的体外轴向固定器，其特征在于，所述的杆件在远离上述放大的端部的一端带有螺纹，用以与上述第一端件中形成的螺纹孔形成可调的螺纹接合。
13.根据权利要求12的体外轴向固定器，其特征在于，上述的连接装置还含有在上述第一端件与上述中间件之间共同动作的弹性机构，用来在施加压力或拉力时弹性地限制其相对运动。
14.根据权利要求13的体外轴向固定器，其特征在于，上述弹性机构包含一个由上述杆件导向并置于上述端件与上述中间件的上述偏置端部之间的复杂层叠贝氏弹簧件。
15.根据权利要求13的体外轴向固定器，其特征在于，上述弹性机构包含插在上述平行的端销和上述第一端件中它们的接合点之间的弹性体衬套。
16.根据权利要求1的体外轴向固定器，其特征在于上述的中间件适合于通过第二纵向导向机构和可松开的锁紧构件稳定地将其连接在上述第二端件的选定的固定位置上。
全文摘要
用于治疗骨折的动态体外轴向固定器,有一对用来夹紧固定在断骨各部位的螺钉或螺栓的隔开的夹子。通过一个球窝接头使中心主体件活动地和万向地连接和锁紧上述夹子。中心主体件包含第一端件、第二端件和中间件。一方面使一个端件与中间件纵向可调地叠合，另一方面给予中间件与另一端件有限的弹性缓冲和轴向导引位置，从而使两个端件和夹在其中的骨钉产生同样的轴向导引和弹性缓冲作用。可利用单个夹子调节使轴向位移与弹性缓冲相平衡。
文档编号A61B17/58GK1082383SQ93108580
公开日1994年2月23日 申请日期1993年7月19日 优先权日1992年7月28日
发明者格瓦尼·法修利, 丹尼尔·万瑞尼 申请人:奥瑟菲克斯公司