專利名稱：植入物的角度穩(wěn)定固接的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將植入物固接至骨頭的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明尤其涉及將植入物角度穩(wěn) 定地固接至骨頭的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
通常已知通過固接斷裂的骨頭來治療骨折。將骨頭的各個(gè)碎塊彼此排成行以使得 分離的部分能再次長在一起。必須在一段時(shí)間上使各部分相對于彼此保持相對穩(wěn)定，以便 允許愈合。在很多情況下可以在身體的斷裂部分的外側(cè)通過諸如石膏繃帶的剛性石膏將折 斷骨頭的碎塊固定。斷裂的骨頭塊彼此對正并通過剛性石膏保持在適當(dāng)?shù)奈恢谩Ｔ谝恍┣?況下，特別是對于更復(fù)雜的骨折，必須將各個(gè)斷裂的骨頭塊彼此直接連接。在這些情況下， 通過開刀程序?qū)⒐钦酃潭ɑ蜻€原，其中利用螺釘或釘子將植入物安裝在身體內(nèi)。但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，固定的骨頭部分不總是如期望的那樣長在一起。另外，傳統(tǒng)的骨折 固定的開刀方法伴隨著相對嚴(yán)重的損傷和失血。此外，需要對植入物——特別是關(guān)節(jié)植入 物——的假體周圍骨折進(jìn)行固接的裝置。已經(jīng)建議將固定板用于上述方法中。首先在患者外部根據(jù)各個(gè)骨折位置將板預(yù)先 成形，然后經(jīng)由手術(shù)通過釘子或螺釘將板連接到骨折的骨頭或骨頭碎塊。這些板具有額外 的優(yōu)點(diǎn)它們能夠固定特別是較小的碎塊并穩(wěn)定骨折。在更加復(fù)雜的骨折的情況下，這種方 式使得骨折塊能夠彼此或與多個(gè)碎塊可靠連接。然而，這些固定板不能理想地緊固。尤其是在骨折涉及肌肉骨骼系統(tǒng)以及在運(yùn)動 過程中骨折塊暴露于不同的剪力時(shí)。因此，對于涉及肌肉骨骼系統(tǒng)的骨折需要具有改進(jìn)固 接的植入物。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種包括由聚合材料制成的植入板、骨鉆和超聲波焊機(jī)的系統(tǒng)。該系 統(tǒng)還包括由聚合材料制成的銷，該銷用來將植入板與骨頭連接。該銷可選自如下的組銷、 圓錐形成型銷、塞、彈起式鉤塞(springing up hook plug)、多齒塞、螺釘、圓錐形成型螺 釘、階梯銷(graded pin)、兩次成型銷(twice formed pin)、三角形成型銷或不對稱成型 銷、或者具有加厚頭部的銷。在聚合物銷將與植入物熔合在一起的情況下，植入物材料應(yīng)該 與聚合物銷的材料一樣或至少類似。根據(jù)示例性實(shí)施方式，本發(fā)明提供一種包括板的系統(tǒng)，該板中具有形成的開口。該 開口是旋轉(zhuǎn)非對稱的。該系統(tǒng)還包括鉆。采用該鉆用以形成開口和在鄰近板的骨頭中的孔。 該系統(tǒng)還包括可插入開口中的銷。在該系統(tǒng)中還包括超聲波焊機(jī)。該超聲波焊機(jī)適于對銷 施加能量，以便熔化銷的至少一部分，由此將銷附連在骨頭中并附連到板上，從而防止板的 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。本發(fā)明的另一實(shí)施方式提供了一種用于骨折固接的角度穩(wěn)定植入物。該植入物包 括適于安裝在骨頭上的板。板和骨頭分別具有第一開口和第二開口。該第一開口和第二開口基本上對正并具有旋轉(zhuǎn)非對稱的形狀。提供了成形為可插入第一開口和第二開口中的 銷，并且該銷能夠接收能量用以熔化銷的至少一部分。銷的熔化材料能夠在第一開口和第 二開口中固化，以便將銷焊接到骨頭和板上，從而形成相對于骨頭無法旋轉(zhuǎn)的角度穩(wěn)定的 植入物。本發(fā)明還包括一種基本上具有如下步驟的方法在骨頭中制成至少一個(gè)孔，在骨 頭上的期望位置處將植入物與骨頭角度穩(wěn)定地連接，并最終安置植入物。根據(jù)示例性實(shí)施 方式，在所述方法中可使用鉆模以便在骨頭中建立至少一個(gè)孔，或者還可使用引導(dǎo)設(shè)備，借 助于該引導(dǎo)設(shè)備可將植入物角度穩(wěn)定地緊固到骨頭上。根據(jù)另一示例性實(shí)施方式，可以設(shè) 定標(biāo)記，該標(biāo)記首先用來使鉆模或模型在骨頭上對準(zhǔn)，用以準(zhǔn)備骨頭中的至少一個(gè)孔，然后 將植入物與標(biāo)記對正并且因此精確地放置植入物。根據(jù)本發(fā)明方法的另一示例性實(shí)施方 式，通過對材料施加超聲波能量來液化植入物材料，從而使植入物材料流到所述至少一個(gè) 孔中并且另外將放置在骨頭上的植入物角度穩(wěn)定地固定。通過超聲波能量還可液化連接元 件，設(shè)置該連接元件穿過植入物并進(jìn)入形成在骨頭中的所述至少一個(gè)孔中，從而一方面使 其可靠地安置在骨頭中而另一方面在其后端部處與植入物材料熔化到一起。根據(jù)另一實(shí)施方式，本發(fā)明還包括一種骨折固接的方法，其中，將植入物放置在骨 頭上，該植入物具有垂直于植入物的頂面的第一垂直軸線。在骨頭中鉆出第一孔和第二孔， 第一孔和第二孔分別與垂直軸線形成第一角度和第二角度。將植入物的至少一部分熔化并 推到第一孔和第二孔中。允許熔化的植入物材料在第一孔和第二孔中固化，以便獲得植入 物對于骨頭的角度穩(wěn)定的附連。
骨折固接的另一方法教示出將板放置在骨頭上并在板和骨頭中形成至少一個(gè)開 口。該開口是旋轉(zhuǎn)非對稱的。將銷插到開口中，并且對銷施加能量用以熔化銷的至少一部 分，由此將銷附連到骨頭中并附連到板上，從而防止板的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。骨折固接的另一方法教示出將板放置在骨頭上，該板具有延伸通過板的厚度的垂 直軸線。在骨頭中以相對于軸線的第一角度形成第一開口并且以相對于垂直軸線的第二角 度形成第二開口。通過施加能量來熔化所述板并使板的熔化材料流到第一開口和第二開口 中，以便當(dāng)固化時(shí)在板與骨頭之間形成角度穩(wěn)定的連接。本發(fā)明的目的是提供將植入板固接至骨頭的系統(tǒng)和方法，其中，植入板與骨頭以 角度穩(wěn)定的方式連接。該目的通過各個(gè)獨(dú)立權(quán)利要求的主題來實(shí)現(xiàn)。在各個(gè)從屬權(quán)利要求中描述了進(jìn)一 步的示例性實(shí)施方式。


通過示例性實(shí)施方式并參照下列附圖來說明本發(fā)明。圖1在四個(gè)框架中示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施方式的將植入物 角度穩(wěn)定地固接到骨頭上的方法。圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的第二示例性實(shí)施方式。圖3示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的第三示例性實(shí)施方式。圖4示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的第四示例性實(shí)施方式。圖5示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的第五示例性實(shí)施方式。
圖6示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的第六示例性實(shí)施方式。圖7示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的第七示例性實(shí)施方式。圖8示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的第八示例性實(shí)施方式。圖9示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的第九示例性實(shí)施方式。圖10示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的第十示例性實(shí)施方式。
具體實(shí)施例方式圖1示出了直接安裝在皮質(zhì)骨10上的植入板20。植入板20可由例如醫(yī)療級塑料的材料制成，例如，由聚乳酸材料(PLLA(聚L-乳酸)，PLDLA(L/DL-聚乳酸))制成。所 使用的材料可以是可吸收的。圖1-10中的每個(gè)具有四個(gè)框架，其示出了每個(gè)圖中所圖示的 方法的步驟。借助于克氏針40鉆通植入板20和骨頭10，以使鉆口 11和12相互交叉。鉆 口 11和12應(yīng)優(yōu)選地在植入板20與骨頭10的界面處交叉。鉆模30或其它適合的引導(dǎo)裝 置可用來保證交叉點(diǎn)位于板20與骨頭10的界面處。如同圖1中的框架1所表現(xiàn)的，植入 板20放置在骨頭10上。鉆模30放置在板20上。鉆模30具有兩個(gè)通道31和32，使得克 氏針或者可替代地使得鉆能夠通過所述通道前進(jìn)用以鉆出開口 11和12。此外，鉆模30具 有通孔33，其接收并引導(dǎo)超聲波焊機(jī)。首先，克氏針40來回地往復(fù)運(yùn)動通過鉆模30的通道31，用以形成既通過植入板 20又通過骨頭10的第一開口 11。接下來，如圖1中的框架2所示，克氏針40來回地往復(fù) 運(yùn)動通過鉆模30的第二通道32，以便在植入板20和骨頭10中形成第二開口 12。兩個(gè)開 口 11、12在位于植入板20與骨頭10之間的界面平面處交叉。如圖1中的框架3所示，鉆模30位于植入板20上。接下來，通過引導(dǎo)到通孔33 中的超聲波焊機(jī)50施加壓力F和振動U，以便使植入板20的植入物材料在鉆口 11和12的 區(qū)域中熔化，并且材料的一部分流到這些開口中。如框架4中所示，由于材料流到開口 11 和12中，使得板20固定到骨頭10。以上述方式，固定到骨頭10的板20是角度穩(wěn)定的，即， 板無法旋轉(zhuǎn)。鉆模30中的通道31、32的傾斜度取決于植入板20的厚度。使得骨頭板20 如同顎的齒根一樣容納在骨頭10中。該方法的示例性實(shí)施方式的變體可具有彼此以90度 設(shè)置的四個(gè)鉆孔/開口，而不是兩個(gè)反向的鉆孔。板20的厚度按需要可以較厚或較薄。這 樣，更多的聚合物可流到骨頭10中的開口 11和12內(nèi)。其目的是，在壓力F和超聲波振動 U的碰撞已經(jīng)使板20充分熔化之后具有留下的足夠的板厚度。這樣，可在以后的負(fù)荷下避 免剪應(yīng)力。圖2示出了本發(fā)明的第二示例性實(shí)施方式。此處，植入板20與骨頭10以角度穩(wěn) 定的方式連接。框架1示出了放置在骨頭10上的鉆模30。接下來，在骨頭10上設(shè)置標(biāo)記 15。然后，如圖2中的框架2所示，通過螺桿鉆具40使螺紋孔13插入骨頭10中。該螺桿 鉆具40通過鉆模30中的開口 35插入并被引導(dǎo)，用以在骨頭10中形成螺紋孔13。然后使 用標(biāo)記15用以將植入物20連同鉆模30放置在期望位置中。接下來，將超聲波焊機(jī)50與 鉆模30中的開口 35對正，該開口 35已經(jīng)用于利用螺絲攻40來制造孔13。圖2中的框架 3示出了超聲波焊機(jī)50的使用，用以熔化(即，液化)植入板20的材料并使熔化的材料流 到骨頭10中的螺紋孔13內(nèi)。通過經(jīng)由超聲波焊機(jī)50對植入物20施加壓力F和振動U來 完成熔化。圖2的框架4示出了利用圖2中圖示的方法附連到骨頭10的植入物20。
不同于第一示例性實(shí)施方式，沒有使開口 /孔穿入植入板20本身，并因此防止了 聚合物碎屑的形成。此處，僅骨頭10設(shè)有螺紋孔13。鉆孔點(diǎn)和超聲波焊機(jī)50所附連的點(diǎn) 是通過與標(biāo)記15對正的鉆模30來限定。可以重復(fù)上述過程以便形成不止一個(gè)孔，植入物 材料然后流到孔中并變硬。超聲波焊機(jī)50通過超聲波振動U和力F產(chǎn)生能量，其適于在螺 紋開口 13區(qū)域中將植入物材料液化。由于在超聲波焊機(jī)50與植入板20接觸的位置處的 植入板20中的淺凹陷25，因此螺紋孔13的位置是可見的。通過在超聲波焊機(jī)的各個(gè)碰撞 點(diǎn)處增強(qiáng)板20的材料，能夠避免凹陷25或至少可減少表露。圖3示出了圖示出根據(jù)本發(fā)明的方法的第三示例性實(shí)施方式。第 三實(shí)施方式使用 預(yù)先成形的植入板20。板20具有還可完成其它示例性實(shí)施方式的聚合物銷的功能的幾何 形狀。第三示例性實(shí)施方式的植入板20包括突起22，突起的尺寸制造為用以滑入骨頭10 中的孔13內(nèi)。植入板20中的突起22的位置需要骨頭10中的螺紋孔13的非常精確及相 應(yīng)的定位。例如，這可通過鉆模30來控制。如圖3中的框架1所示，首先，鉆模30放置在骨頭10上。接下來，利用螺絲攻40 在骨頭10中形成螺紋開口 13。在形成開口 13的過程中，鉆模30中的孔35用來引導(dǎo)螺絲 攻40。接下來，將植入板20放置在骨頭10上，使得突起22突出到每個(gè)鉆孔13 ( S卩，開口) 中?，F(xiàn)在通過超聲波焊機(jī)50將植入物材料液化，該超聲波焊機(jī)50形成有插到突起22內(nèi)的 尖的前端部。如圖3中的框架2和3所示，這樣導(dǎo)致植入物材料熔化并與在骨頭10中的開 口 13內(nèi)形成的螺紋相適應(yīng)。在該第三示例性實(shí)施方式中，骨折的初步穩(wěn)定是通過將植入板 20的突起22插到骨頭10中的開口 13內(nèi)來完成。突起22可以形成為具有中心通孔23的 圓錐體的形狀，即，通孔23可形成為通過植入板20并縱向地通過突起22。超聲波焊機(jī)50 的末端適合該孔23。末端的直徑大于板20中的開口，并在骨頭10中的螺紋開口 13內(nèi)不但 沿軸向而且沿徑向?qū)毫κ┘拥街踩氚迳?，使得材料可靠地流到骨頭10中的螺紋孔的螺 紋內(nèi)。第三實(shí)施方式的植入物20代表了非常穩(wěn)定的系統(tǒng)，因?yàn)樗鼉H包括單個(gè)部件。此后描述的示例性實(shí)施方式使用額外的連接元件60。該連接元件60用來連接植 入板20與骨頭10。本發(fā)明的第四示例性實(shí)施方式在圖4的四個(gè)框架中示意性地表示出。 在圖4的框架1中示出圓錐形螺絲攻40，其在植入板20中制造圓錐形螺紋孔13并同時(shí)通 過骨頭10。接下來，在框架2中，示出將圓錐形銷60插到孔13中。圓錐形銷60的錐角與 螺絲攻40的角度匹配。圖4中的框架3示出了通過超聲波焊機(jī)50液化的銷60。銷60的 液化材料填滿螺紋開口 13中的空腔，并且還與植入板20的植入物材料熔化到一起。螺絲攻 40的穿透深度取決于板厚度并相應(yīng)地由限位裝置41限制。螺紋開口 13為骨頭10的構(gòu)建 提供了簡單的可能性，并同時(shí)通過生成具有高局部能量密度的限定位置來支持熔化過程。圖5示出了本發(fā)明的第五示例性實(shí)施方式的連續(xù)框架。類似于第四示例性實(shí)施方 式，此處，通過螺絲攻40而使孔(可替代地稱作為開口 ) 13同時(shí)鉆通植入板20和骨頭10。 將螺釘60擰到該孔13中。這樣，使植入板20初步地穩(wěn)定在骨頭10中。植入物對于骨頭 10的最終的角度穩(wěn)定附連是通過借助于超聲波焊機(jī)50將力F和超聲波振動U施加到螺釘 60而獲得。由此，螺釘60的螺紋液化并且液化的材料模制成與骨頭10中的孔13內(nèi)的螺紋 相適應(yīng)。此外，螺釘頭61與植入板20的相鄰表面熔化到一起。因?yàn)?，由于施加超聲波振動U和力F而使得插入螺釘60的材料液化，所以在該實(shí) 施方式的變體中可將插入螺釘?shù)臈U制成光滑的，即，螺紋銷的螺紋是可選的。另外，植入板20和骨頭10的加工可通過鉆孔攻絲組合刀具完成。鉆孔深度通過鉆孔限位裝置41提供。 前部的攻絲部分43在骨頭10中產(chǎn)生螺紋孔13，而鉆孔攻絲組合刀具的隨后的鉆孔部分42 在植入板20中產(chǎn)生光滑孔。聚合物銷60的材料熔化，并且然后在螺紋孔13中變硬，這樣 提供了植入板20在骨頭10中的良好的固定。通過將銷釘頭61或螺釘頭61與植入板20 焊接在一起，可確保骨頭10中的植入物的角度穩(wěn)定的固接。在圖6中示出本發(fā)明的第六示例性實(shí)施方式。利用第六實(shí)施方式實(shí)施的方法類似 于根據(jù)第五示例性實(shí)施方式的方法。此處的不同之處在于，在骨頭10中形成通孔14，而非 螺紋孔13。該通孔14鉆通植入板20和骨頭10的皮質(zhì)部分。該解決方案的主要好處表現(xiàn) 在用于準(zhǔn)備骨頭10和植入板20的簡單程序。如圖6中的框架1所示，利用鉆40來執(zhí)行制 造光滑孔14的簡單程序。接下來，外科醫(yī)生將聚合物銷60插到孔14中并通過超聲波焊機(jī) 50將其推動。聚合物銷60的直徑稍大于骨頭10中的孔14的直徑。直徑差理想地大約是 0. 1 至Ij 0. 2mm。經(jīng)由超聲波焊機(jī)50施加的超聲波能量將銷60的與骨頭10接觸處的材料熔化。 熔化的材料通過銷60的移動而被傳送通過孔14以及骨頭10的皮質(zhì)部分的下方。熔化的 材料在該處再次變硬，并在骨頭10的皮質(zhì)部分的下方提供加厚部分62，由此獲得可靠的固 定。由于植入板20中的開口和聚合物銷60的頭部61是圓錐形的并形成緊密配合并且在 超聲波能量的作用下焊接在一起，因此聚合物銷60也與植入板20的聚合物材料焊接。
圖7中示出了本發(fā)明的第七示例性實(shí)施方式。在第七實(shí)施方式中，使用塞60代替 前面實(shí)施方式的聚合物銷或螺釘。如圖7中的框架1所示，孔14同時(shí)形成在植入板20和 骨頭10中。使用鉆40用來形成孔14。如圖7中的框架2所示，將塞60插到孔14中。首 先，在塞60的前端處形成的閂鎖63壓靠在塞的桿64上。一旦前緣已經(jīng)穿透過骨頭10的 皮質(zhì)部分，閂鎖63從桿64擴(kuò)展開并將塞60錨定在骨頭10中。如圖7中的框架3圖示出，然后通過經(jīng)由超聲波焊機(jī)50對塞60施加超聲波能量 而能夠使塞60的后端部液化，并由此將其焊接到植入物材料。因此，板20與骨頭10的皮 質(zhì)部分卡合連接。為了防止聚合物塞60在焊接過程期間被推動并因此在骨頭10中變得松 動，可提供整合到塞中的繩(未示出)。利用該繩，可在熔化過程期間將塞60拉向超聲波 焊機(jī)50。這樣，可使用塞60，使得彈性鎖閂在伸展的情況下在塞60的前緣處保持抵靠骨頭 10的皮質(zhì)部分。圖8示出了本發(fā)明的第八示例性實(shí)施方式。在第八示例性實(shí)施方式中，使用塞60 用于骨頭10上的植入板20的固定。在這種情況下，塞60在該塞60的桿部分的表面上包 括齒65。塞60的桿具有縱向的縫隙，該縫隙允許桿沿徑向被按壓。這樣允許推動塞60通 過孔14，該孔14的直徑小于非壓縮狀態(tài)中的塞60的桿直徑。理想地，通過圓錐形骨鉆40將孔鉆到植入板20和骨頭10中。鉆40處的限位裝 置41限制孔14的深度，并且防止孔14在骨頭10中形成得太深。通過將塞60深深地插到 孔14中而將植入板20錨定在骨頭10中。位于塞60的頭部附近的齒65起到與骨頭10的 內(nèi)部鄰接的鉤的作用。另一方面，沿桿形成的齒在鉆孔14內(nèi)卡在骨頭中。通過超聲波焊機(jī) 50將塞60與植入板20焊接?？?4的圓錐形形狀允許塞錨定在孔14中。齒65的適當(dāng)?shù)?精密幾何形狀或用于塞60進(jìn)行固定的片層可減少當(dāng)將超聲波焊機(jī)50推到塞60上以便將 塞與植入板20焊接在一起時(shí)可能引起的運(yùn)動。
圖9示意性地示出了本發(fā)明的第九示例性實(shí)施方式。該實(shí)施方式的一個(gè)特征在于形成在骨頭10中的三角形孔16。在植入板20中形成不具有旋轉(zhuǎn)對稱性并且大于三角形孔 16的孔。可替代地，可在植入板20和骨頭10中形成任何其它形狀的非旋轉(zhuǎn)對稱孔。非旋 轉(zhuǎn)對稱孔(或可替代地旋轉(zhuǎn)非對稱孔)是指如下的孔，即由于銷和孔的形狀以及匹配尺寸 而使得互補(bǔ)形狀的銷無法在其中轉(zhuǎn)動的孔。旋轉(zhuǎn)非對稱孔的示例是長圓孔或三角形孔。匹 配銷分別為長圓形的或三角形的并且其尺寸制造為用以緊密配合到孔中。如圖9中的框架 1所示，該孔例如可通過鉆40形成，該鉆40在一側(cè)上磨削或者離心擺動?？墒褂帽绢I(lǐng)域技 術(shù)人員可用的其它已知方法來制造孔。然后將聚合物銷60引入具有與孔16的橫截面相類 似的橫截面的孔16中。聚合物銷60具有在銷60的中心部分中沿縱向延伸的螺紋孔66。 超聲波焊機(jī)50的適當(dāng)成形的末端連接到螺紋孔66。將聚合物銷60完全地?cái)Q到超聲波焊機(jī) 的末端上，使其無法再進(jìn)一步旋緊。此外，銷60的長度使得銷60突出到超過皮質(zhì)骨頭層的骨頭10內(nèi)。在該位置中， 施加扭矩M連同來自超聲波焊機(jī)50的超聲波振動U,并且超聲波焊機(jī)和聚合物銷的組件旋 轉(zhuǎn)大約60度。此處，可以想到使超聲波焊機(jī)和鉆進(jìn)行工具結(jié)合。最后，銷60將熔化在骨頭10的皮質(zhì)骨頭層中的區(qū)域中。然而，聚合物銷在銷60 的兩個(gè)端部處的延伸超過骨頭10皮質(zhì)層的區(qū)域中遇到更小的轉(zhuǎn)動阻力。由于銷60的前緣 處于骨頭的鄰近皮質(zhì)骨頭層的更軟的部分內(nèi)，超聲波焊機(jī)50和銷60的組件的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致位 于較軟的骨頭中的銷部分發(fā)生位錯，并如圖9的框架3中所示。類似地，位于植入板20中 的銷60的部分相對于銷60的鄰近骨頭10皮質(zhì)部分的部分也發(fā)生位錯。這樣，聚合物銷60 從皮質(zhì)骨頭層的下方以及在植入板20內(nèi)的頂部鎖定。因此，防止銷60被從骨頭10中拉出。 通過將銷60與植入板20的材料熔化在一起而獲得聚合物銷60的額外鎖定。因此，獲得植 入板20對于骨頭10的角度穩(wěn)定的連接。圖9的框架1圖示出方法步驟，其中，孔16形成在植入板20和骨頭10中。細(xì)節(jié) A示出了孔16的橫截面。圖9的框架2中示出了聚合物銷60，將該聚合物銷60在超聲波 焊機(jī)的末端上一直擰至限位裝置并將其放到孔16中。細(xì)節(jié)B示出了孔16的橫截面圖，其 中聚合物銷60插到孔中。圖9的框架3示出了在通過超聲波焊機(jī)50施加扭矩M之后的聚 合物銷60的情況。在植入板20以及在骨頭10的皮質(zhì)部分下方的區(qū)域中可以看到銷60的 主體的端部區(qū)域相對于中心區(qū)域的變形。細(xì)節(jié)C示出了聚合物銷60的前端部的仰視圖，該 前端部相對于孔16扭轉(zhuǎn)60度。圖9的框架4最后示出了與植入板20焊接在一起的處于 其最終位置的聚合物銷60。圖10示出了本發(fā)明的第十示例性實(shí)施方式。與上述實(shí)施方式相比較，第十實(shí)施 方式的開口 13成對形成。圖10示出了具有兩個(gè)平行鉆的設(shè)備40，該兩個(gè)平行鉆通過具有 1 1的傳動關(guān)系的一級齒輪傳動而反向同步。使用鉆用來同時(shí)制成通過植入板20和骨頭 10的開口 13。將鉆插到骨頭10中，直至限位裝置41接觸植入板20并防止鉆進(jìn)一步前進(jìn)。 可對開口 13加工螺紋。接下來，將銷60插到開口 13中，銷60具有通過橋部68耦連的圓 柱形臂67。臂67的尺寸制造為用以插到開口 13中。接下來，使超聲波焊機(jī)50與聚合物銷 60接觸。如圖10的框架3中所示，超聲波焊機(jī)50對聚合物銷60施加力F和超聲波振動U。 超聲波能量將架60的材料熔化，并且熔化材料流到形成在骨頭10中的螺紋孔13內(nèi)。銷還在銷60與植入板10的界面處熔化。銷60與植入板20熔化到一起使得在骨頭10中形成 具有雙重固定的穩(wěn)定系統(tǒng)。為了促進(jìn)熔化過程，在橋部68上提供尖狀物69。該尖狀物產(chǎn)生 高能量密度的區(qū)域，并由此促進(jìn)熔化。根據(jù)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)允許骨折穩(wěn)定，其中將植入板安裝在骨頭上。植入板是 角度穩(wěn)定的，即，板被附連從而使得板無法繞附連點(diǎn)轉(zhuǎn)動。利用本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的骨折 穩(wěn)定可以與微創(chuàng)技術(shù)的使用結(jié)合進(jìn)行。通過植入板在骨頭上的角度穩(wěn)定固接，可以實(shí)現(xiàn)相 對較小的手術(shù)創(chuàng)傷和相對較少的失血以及在骨質(zhì)疏松的骨頭內(nèi)的可靠固定。盡管在復(fù)雜骨 折的情況下會碰到不利的條件，但是植入物維持它們的保持力，直至在骨質(zhì)疏松骨頭中的 骨折治療完成。在植入物、連接元件和骨頭之間的牢固的角度穩(wěn)定連接導(dǎo)致相當(dāng)高的初期 穩(wěn)定以及較低的松動率。應(yīng)當(dāng)指出，在一個(gè)實(shí)施方式的上下文中所描述的本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的各個(gè)方面 也可與在系統(tǒng)和方法的未明確提到的其它實(shí)施方式結(jié)合使用。取決于骨折的位置以及植入 板的大小，骨頭可設(shè)有一個(gè)、二個(gè)、三個(gè)或更多個(gè)孔。為了在骨頭上準(zhǔn)備孔，利用標(biāo)記來控制 植入板的定位和/或在植入板上或直接在骨頭上使用鉆?？稍瓌t性地結(jié)合到每個(gè)所描述 的示例性實(shí)施方式中。另外，植入板和骨頭中的鉆孔的形式(或形狀)的變體以及植入板 自身或與之協(xié)同工作的聚合物銷的形式(或形狀)的變體在所提及的各個(gè)示例性實(shí)施方式 中是自由可選的(和可設(shè)想的)。鏜孔(或孔或開口或鉆孔)以及因此還有聚合物銷的形 式(或形狀)可以是圓錐形的、階梯狀的、直的、螺紋的或光滑的或它們的任意結(jié)合。各個(gè) 實(shí)施方式的植入板和銷的材料可以是可吸收的。此外，材料可以選自聚乳酸材料族，例如選 自 PLLA 或 PLDLA。盡管此處已經(jīng)參照特殊實(shí)施方式描述了本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)指出，這些實(shí)施方式僅是對 本發(fā)明的原理和應(yīng)用的舉例說明。因而應(yīng)當(dāng)指出，可對舉例說明的實(shí)施方式做出多種改型， 并且在不脫離由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下可想到其它布置。
權(quán)利要求
一種用于將植入物角度穩(wěn)定地固接至骨頭的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)包括用于在所述骨頭中準(zhǔn)備至少一個(gè)孔的工具，超聲波焊機(jī)，植入物，所述植入物具有能夠通過所述超聲波焊機(jī)流體化的材料，用以使所述植入物在所述骨頭處角度穩(wěn)定地固定。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述工具選自如下的組，該組包括骨鉆、圓錐形骨 鉆、螺紋骨鉆、圓錐形螺紋骨鉆、雙骨鉆、階梯狀骨鉆、具有三角形橫截面的骨鉆、具有非對 稱橫截面的骨鉆以及克氏針。
3.如權(quán)利要求1至2中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)還包括用于所述工具以便在 期望位置中準(zhǔn)備所述至少一個(gè)孔和/或用于所述超聲波焊機(jī)的鉆模。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)還包括用以連接所述植入物 和皮質(zhì)的連接元件。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述連接元件選自如下的組，該組包括銷、圓錐形 銷、銷釘、卡扣銷釘、多齒銷釘、螺釘、圓錐形螺釘、雙銷、階梯狀銷、三角形銷、非對稱銷和具 有加厚頭部的銷。
6.如權(quán)利要求4或5所述的系統(tǒng)，其中，所述連接元件包括能夠通過所述超聲波焊機(jī)流 體化的材料。
7.如權(quán)利要求4至6中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述連接元件的所述材料選自聚 L-乳酸材料或L/DL-聚乳酸材料。
8.一種用于骨折固接的系統(tǒng)，其包括板，所述板具有開口，所述開口適于與骨頭中的孔對正，并且所述開口是旋轉(zhuǎn)非對稱的；銷，所述銷能夠插到所述開口和所述孔中；超聲波焊機(jī)，所述超聲波焊機(jī)適于對所述銷施加能量，以便熔化所述銷的至少一部分， 由此將所述銷附連到所述骨頭中并附連到所述板而防止所述板的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其還包括鉆，所述鉆適于形成所述開口和在鄰近所述板的骨頭中的所述孔；以及鉆模，所述鉆模適于引導(dǎo)所述鉆。
10.如權(quán)利要求8或9所述的系統(tǒng)，其中，所述板由選自聚L-乳酸或L/DL-聚乳酸的材 料制成。
11.如權(quán)利要求8至10中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述銷由選自聚L-乳酸或L/DL-聚 乳酸的材料制成。
12.如權(quán)利要求8至11中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述銷選自如下的組，該組包括 圓錐形銷、銷釘、卡扣銷釘、帶齒銷釘、螺釘、圓錐形螺釘、雙銷、階梯狀銷、三角形銷、非對稱 銷和具有加厚頭部的銷。
13.如權(quán)利要求8至12中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述銷具有沿其縱向軸線的鏜孔。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述鏜孔攻有螺紋并適于容納所述超聲波焊機(jī) 的帶有螺紋的末端。
15.如權(quán)利要求8至14中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述銷具有頭部和主體，并且所述主體的至少一部分是圓錐形的以及所述主體的至少第二部分是圓柱形的。
16.如權(quán)利要求8至15中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述銷具有頭部和主體，并且所述 主體的至少一部分具有突起。
17.如權(quán)利要求8至16中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，在所述銷的主體中形成縫隙。
18.如權(quán)利要求8至17中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述銷和所述孔的形狀是互補(bǔ)的， 并且所述銷的尺寸制造為緊密配合到所述孔中。
19.如權(quán)利要求9至18中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述鉆和所述超聲波焊機(jī)結(jié)合在單 個(gè)手持設(shè)備中。
20.如權(quán)利要求9至19中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述鉆選自如下的組，該組包括 骨鉆、圓錐形骨鉆、螺紋骨鉆、圓錐形螺紋骨鉆、雙骨鉆、階梯狀骨鉆、具有三角形橫截面的 骨鉆、具有非對稱橫截面的骨鉆以及克氏針。
21.一種用于骨折固接的角度穩(wěn)定的植入物，所述植入物包括適于安裝在骨頭上的板，所述板和所述骨頭分別具有第一開口和第二開口，所述第一 開口和所述第二開口基本上對正并具有旋轉(zhuǎn)非對稱形狀；以及銷，所述銷成形為用以插到所述第一開口和所述第二開口中，并能接收能量用以熔化 所述銷的至少一部分，其中，所述銷的熔化材料能夠在所述第一開口和所述第二開口中固化，用以將所述銷焊接到 所述骨頭以及所述板上，以便形成相對于所述骨頭無法旋轉(zhuǎn)的角度穩(wěn)定的植入物。
22.如權(quán)利要求21所述的植入物，其中，所述板由選自聚L-乳酸或L/DL-聚乳酸的材 料制成。
23.如權(quán)利要求21或22所述的植入物，其中，所述銷由選自聚L-乳酸或L/DL-聚乳酸 的材料制成。
24.如權(quán)利要求21至23中任一項(xiàng)所述的植入物，其中，所述銷選自如下的組，該組包 括圓錐形銷、銷釘、卡扣銷釘、帶齒銷釘、螺釘、圓錐形螺釘、雙銷、階梯狀銷、三角形銷、非 對稱銷和具有加厚頭部的銷。
25.如權(quán)利要求21至24中任一項(xiàng)所述的植入物，其中，所述銷具有沿其縱向軸線的鏜孔。
26.如權(quán)利要求25所述的植入物，其中，所述鏜孔攻有螺紋并適于容納超聲波焊機(jī)的 帶有螺紋的末端。
27.如權(quán)利要求21至26中任一項(xiàng)所述的植入物，其中，所述銷具有頭部和主體，并且所 述主體的至少一部分是圓錐形的以及所述主體的至少第二部分是圓柱形的。
28.如權(quán)利要求21至27中任一項(xiàng)所述的植入物，其中，所述銷具有頭部和主體，并且所 述主體的至少一部分具有突起。
29.如權(quán)利要求27或28所述的植入物，其中，在所述銷的主體中形成縫隙。
30.如權(quán)利要求21至29中任一項(xiàng)所述的植入物，其中，所述銷和所述開口的形狀是互 補(bǔ)的，并且所述銷的尺寸制造為緊密配合到所述開口中。
31.一種用于將植入板角度穩(wěn)定地固接至骨頭的方法，所述方法包括如下步驟在所述骨頭中準(zhǔn)備至少一個(gè)孔；將所述植入板置于所述骨頭的期望位置處；將所述植入板與所述骨頭角度穩(wěn)定地連接。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其還包括如下步驟利用鉆模用以在所述骨頭中準(zhǔn)備 所述至少一個(gè)孔。
33.如權(quán)利要求31或32所述的方法，其還包括如下步驟利用所述鉆模來引導(dǎo)用于將 所述植入板與所述骨頭角度穩(wěn)定地連接的裝置。
34.如權(quán)利要求31至33中任一項(xiàng)所述的方法，其還包括如下步驟設(shè)定標(biāo)記用以在所 述骨頭處限定所述植入板的期望位置。
35.如權(quán)利要求31至34中任一項(xiàng)所述的方法，其還包括如下步驟將植入板材料流體 化，從而使得所述植入板材料流到所述骨頭中的所述至少一個(gè)孔內(nèi)，以便將所述植入板與 所述骨頭連接。
36.如權(quán)利要求31至35中任一項(xiàng)所述的方法，其還包括如下步驟將連接元件通過 所述植入板插入并插到所述骨頭中的所述至少一個(gè)孔內(nèi)，用以將所述植入板與所述骨頭連接。
37.如權(quán)利要求36所述的方法，其還包括如下步驟將所述植入板和所述連接元件熔 化到一起。
38.如權(quán)利要求31至37中任一項(xiàng)所述的方法，其還包括如下步驟在所述植入板中準(zhǔn) 備至少一個(gè)通孔的同時(shí)，在所述骨頭中準(zhǔn)備所述至少一個(gè)孔。
39.如權(quán)利要求31所述的方法，其中，所述至少一個(gè)孔通過選自如下組的工具來準(zhǔn)備， 該組包括骨鉆、圓錐形骨鉆、螺紋骨鉆、圓錐形螺紋骨鉆、雙骨鉆、階梯狀骨鉆、具有三角形 橫截面的骨鉆、具有非對稱橫截面的骨鉆以及克氏針。
40.如權(quán)利要求38所述的方法，其中，所述同時(shí)準(zhǔn)備的孔通過選自如下組的工具來準(zhǔn) 備，該組包括骨鉆、圓錐形骨鉆、螺紋骨鉆、圓錐形螺紋骨鉆、雙骨鉆、階梯狀骨鉆、具有三 角形橫截面的骨鉆、具有非對稱橫截面的骨鉆以及克氏針。
41.如權(quán)利要求33所述的方法，其中，用于將所述植入板與所述骨頭角度穩(wěn)定地連接 的設(shè)備是超聲波焊機(jī)。
42.如權(quán)利要求35所述的方法，其中，所述植入板材料將通過超聲波焊機(jī)流體化。
43.如權(quán)利要求37所述的方法，其中，所述植入板和所述連接元件通過超聲波焊機(jī)熔 化到一起。
44.如權(quán)利要求36所述的方法，其中，所述連接元件選自如下的組，該組包括銷、圓錐 形銷、銷釘、卡扣銷釘、多齒銷釘、螺釘、圓錐形螺釘、雙銷、階梯狀銷、三角形銷、非對稱銷和 具有加厚頭部的銷。
45.一種骨折固接的方法，其包括如下步驟將植入物放置在骨頭上，所述植入物具有垂直于所述植入物的頂面的第一垂直軸線；在所述骨頭中鉆出第一孔和第二孔，所述第一孔和所述第二孔分別與所述垂直軸線形 成第一角度和第二角度；熔化所述植入物的至少一部分；將熔化的植入物材料推到所述第一孔和所述第二孔中；以及允許所述熔化的植入物材料在所述第一孔和所述第二孔中固化，以便獲得所述植入物 對于所述骨頭的角度穩(wěn)定的附連。
46.如權(quán)利要求45所述的方法，其中，所述植入物由選自聚L-乳酸或L/DL-聚乳酸的 材料制成。
47.如權(quán)利要求45或46所述的方法，其中，所述鉆孔是利用選自如下組的鉆來完成，該 組包括骨鉆、圓錐形骨鉆、螺紋骨鉆、圓錐形螺紋骨鉆、雙骨鉆、階梯狀骨鉆、具有三角形橫 截面的骨鉆、具有非對稱橫截面的骨鉆以及克氏針。
48.如權(quán)利要求45至47中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述熔化是通過施加選自如下組 的能量來完成，該組包括超聲波能量和熱能。
49.如權(quán)利要求45至48中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述推動是通過由施加所述能量 的器具所施的力來實(shí)現(xiàn)。
50.一種骨折固接的方法，其包括如下步驟將板放置在骨頭上；在所述板和所述骨頭中形成至少一個(gè)開口，所述開口是旋轉(zhuǎn)非對稱的；將銷插到所述開口中；對所述銷施加能量用以熔化所述銷的至少一部分，由此將所述銷附連到所述骨頭中并 附連到所述板而防止所述板的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
51.如權(quán)利要求50所述的方法，其還包括將鉆模放置在所述板上用以引導(dǎo)鉆來形成所述開口 ；以及對所述骨頭做出標(biāo)記以便所述鉆模在所述板上定位。
52.如權(quán)利要求50或51所述的方法，其中，所述板由選自聚L-乳酸或L/DL-聚乳酸的 材料制成。
53.如權(quán)利要求50至52中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述開口是利用選自如下組的鉆 來形成，該組包括骨鉆、圓錐形骨鉆、螺紋骨鉆、圓錐形螺紋骨鉆、雙骨鉆、階梯狀骨鉆、具 有三角形橫截面的骨鉆、具有非對稱橫截面的骨鉆以及克氏針。
54.如權(quán)利要求50至53中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述能量是以超聲波能量或熱能 的形式施加。
55.如權(quán)利要求50至54中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述銷選自如下的組，該組包括 圓錐形銷、銷釘、卡扣銷釘、帶齒銷釘、螺釘、圓錐形螺釘、雙銷、階梯狀銷、三角形銷、非對稱 銷和具有加厚頭部的銷。
56.如權(quán)利要求50至56中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述銷具有沿其縱向軸線的鏜孔。
57.如權(quán)利要求56所述的方法，其中，所述鏜孔攻有螺紋并適于容納超聲波焊機(jī)的帶 有螺紋的末端。
58.如權(quán)利要求50至57中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述銷具有頭部和主體，并且所述 主體的至少一部分是圓錐形的以及所述主體的至少第二部分是圓柱形的。
59.如權(quán)利要求50至58中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述銷具有頭部和主體，并且所述 主體的至少一部分具有突起。
60.如權(quán)利要求58或59所述的方法，其中，在所述銷的主體中形成縫隙。
61.如權(quán)利要求50至60中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述銷和所述開口的形狀是互補(bǔ) 的，并且所述銷的尺寸制造為緊密配合到所述開口中。
62.一種骨折固接的方法，其包括如下步驟將板放置在骨頭上；在所述骨頭中形成螺紋開口；通過施加能量熔化所述板；以及使所述板的熔化材料流到所述第一開口和所述第二開口中，以便當(dāng)固化時(shí)在所述板與 所述骨頭之間形成角度穩(wěn)定的連接。
63.如權(quán)利要求62所述的方法，其中，所述板由選自聚L-乳酸或L/DL-聚乳酸的材料 制成。
64.如權(quán)利要求62或63所述的方法，其中，所述開口是通過利用選自如下組的鉆來形 成，該組包括螺紋骨鉆、圓錐形螺紋骨鉆和階梯狀骨鉆。
65.如權(quán)利要求62至64中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述熔化是通過施加選自如下組 的能量來完成，該組包括超聲波能量和熱能。
66.如權(quán)利要求62至65中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述流動是通過由施加所述能量 的器具所施的力來實(shí)現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種將植入物角度穩(wěn)定地固接到骨頭上的系統(tǒng)和方法。該方法包括如下步驟借助于骨鉆在骨頭中制成至少一個(gè)孔；將植入物放置在骨頭上的期望位置處；以及將植入物與骨頭連接，以便防止植入物繞其附接點(diǎn)旋轉(zhuǎn)。此外，本發(fā)明提供一種用于在上述方法中使用的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括骨鉆(40)、植入物(20)和用于將植入物角度穩(wěn)定地固接在骨頭(10)上的超聲波焊機(jī)(50)。該系統(tǒng)還可包括連接植入物與骨頭的連接元件(60)。
文檔編號A61B17/88GK101827561SQ200780100687
公開日2010年9月8日 申請日期2007年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月18日
發(fā)明者克勞斯·多拉瓦, 尼爾斯·贊德, 羅伯特·松塔格 申請人:史塞克創(chuàng)傷有限責(zé)任公司