骨固定系统及其板的制作方法

优先权文件本申请要求2014年10月24日提交的标题为“abonefixationsystemandaplatetherefor(骨固定系统及其板)”的澳大利亚临时专利申请no.2014904269的优先权，该申请的内容特此全文通过引用并入。通过引用并入以下共同未决的专利申请在以下描述中被提到：标题为“bonefixationdevice(骨固定装置)”的pct/au2013/000536，该申请要求澳大利亚临时专利申请no.2012902106的优先权。该申请的内容特此全文通过引用并入。本公开涉及医疗装置领域，特别是，使用骨固定系统的骨科领域中的医疗装置领域，所述骨固定系统包括骨固定元件(比如桩钉和螺钉)以及骨固定板。以具体的形式来说，本公开涉及所述骨固定板。
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：当骨折在人体内发生时，骨折内固定通常是必要的。固定的目标是一旦骨折复原到其正确对齐，就给骨折提供即时稳定性。另一个目标是促进迅速愈合并且使个人恢复可动性，从而防止肌肉萎缩。金属板(cocrmo合金、不锈钢或钛及其合金)可以使用选择性地围绕骨折部位放置的各种固定元件(比如螺钉、销钉、钉子、桩钉和线材)被固定到骨头的外部。目前的许多骨固定系统使用锁定螺钉来将板固定到骨头。锁定螺钉被如此命名是因为它不仅拧到骨头中，而且还独立地锁到板中。锁定螺钉防止螺钉由于横向力而被拴扣，并且最小化板到骨头上的任何压缩。一些板使用固定角度的锁定螺钉，这些锁定螺钉被固定在相对于板的特定方位上，而其他板则使用可变角度的锁定螺钉，这些锁定螺钉可以在相对于板的一个角度范围内被固定到骨头。存在使得螺钉可以以可变角度插入的各种方式，但是许多常规的可变角度螺钉具有锥形“锁定”螺纹，这些螺纹与板中的孔的内螺纹啮合。可变角度螺钉可以以外科医生引导的角度插入穿过板，这通常将导致螺钉错扣在螺钉孔中并且使螺钉孔的内螺纹变形。容许角度的范围可以变化，但是可以例如为±15度。其他形式的可变角度锁定包括夹头、摩擦力或具有间断螺纹部分的孔的使用。固定角度的锁定螺钉一般被认为提供相对于可变角度螺钉的提高的稳定性。可变角度螺钉可能遭受一些方向的稳定性缺乏，并且通常还具有相对较低的回退扭矩，使得如果螺钉被一圈的一小部分弄松，则失去外螺纹的握力，并且螺钉可以开始拴扣在孔中。另一方面，可变角度螺钉的优点是，它使得外科医生可以更好地使板系统的应用适应骨折的特定性质。本发明是针对该
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以及与该
背景技术：
相关联的问题和难题研发的。从以下结合附图进行的描述，本发明的某些目的和优点将变得显而易见，在附图中，以说明和举例的方式，公开了本发明的实施例。技术实现要素：在整个说明书中使用比如“花键”、“顶面”、“底面”和“圆角”的术语的地方，要根据齿轮和花键名词来解释这些术语的意义。根据第一方面，提供了一种包括螺钉和板的骨固定系统，所述板包括至少一个贯穿开口，所述贯穿开口包括螺钉入口和通孔，所述通孔随着它从螺钉入口延伸通过板而向内逐渐缩小，所述板进一步包括通过突出到通孔中来进一步限定贯穿开口的多个花键，每个花键纵向延伸通过贯穿开口，并且包括从螺钉入口沿着花键延伸的顶面，并且其中在使用中，所述螺钉的头部的至少一部分将与花键的顶面啮合。根据进一步的方面，提供了一种用于骨固定系统的板，所述骨固定系统包括所述板和至少一个螺钉，所述板包括至少一个贯穿开口，所述贯穿开口包括螺钉入口和通孔，所述通孔随着它从螺钉入口延伸通过板而向内逐渐缩小，所述板进一步包括通过突出到通孔中来进一步限定贯穿开口的多个花键，每个花键纵向延伸通过贯穿开口，并且包括从螺钉入口沿着花键延伸的顶面。在一种形式中，花键是均布的。在一种形式中，花键基本上是相同的在一种形式中，每个花键包括对称截面形状。在一种形式中，在替代方案中，每个花键包括非对称截面形状。在一种形式中，每个花键按最直接的路线延伸通过通孔。也就是说，基本上平行于通孔的中心轴。在一种形式中，在替代方案中，每个花键不是按最直接的路线延伸通过通孔，而是随着它延伸通过通孔而围绕通孔的壁延伸。换句话说，每个花键围绕通孔盘旋。在一种形式中，每个顶面包括随着花键从螺钉入口延伸通过板而变窄的宽度。在一种形式中，在替代方案中，每个顶面的宽度随着花键从螺钉入口延伸通过板基本上保持不变。在一种形式中，板包括五(5)个均布的花键，这些花键通过突出到通孔中来进一步限定贯穿开口。在一种形式中，每个花键的顶面随着它从螺钉入口延伸通过板而向内逐渐缩小。在一种形式中，每个花键随着它纵向延伸通过贯穿开口而变深。在一种形式中，在替代方案中，每个花键的顶面平行于通孔延伸。在一种形式中，板的围绕螺钉入口的边缘包括导入部分，该导入部分既随着它从螺钉入口延伸到花键中而向内逐渐缩小，又以比通孔大的锥度逐渐缩小。在一种形式中，在替代方案中，板的围绕螺钉入口的边缘包括倒圆角(或倒圆)导入部分。在一种形式中，每个花键包括到顶面任一边的直边。在一种形式中，花键边的长度和/或倾斜度不同。在一种形式中，在替代方案中，每个花键包括到顶面任一边的圆角，其中每个圆角融合到分离相邻花键的底面中。在一种形式中，圆角是凹形的，并且形状像圆的弧。该圆角弧的半径在下文中将被称为“圆角弧半径”。在一种形式中，底面是凹形的，并且形状像圆的弧。该底面弧的半径在下文中将被称为“底面弧半径”。在一种形式中，圆角弧半径和底面弧半径是不同的。在一种形式中，底面弧半径大于圆角弧半径。在一种形式中，螺钉是多轴锁定螺钉。在一种形式中，螺钉包括头部和杆部，其中头部的至少一部分包括用于与花键的顶面啮合的锁定螺纹。在一种形式中，螺钉由比板坚硬的材料构成，以使在使用中锁定螺纹切开板中的螺纹。在一种形式中，头部的至少一部分包括多线锁定螺纹。在一种形式中，头部的至少一部分包括三线锁定螺纹。在一种形式中，螺钉基本上如标题为“bonefixationdevice(骨固定装置)”的pct/au2013/000536中公开的那样。该螺钉包括具有短的平行部分的三线螺纹。这提供改进的稳定性，特别是当相对于板的螺钉倾斜角度大时。在一种形式中，在替代方案中，螺钉是多轴非锁定螺钉。在一种形式中，多轴非锁定螺钉由比板坚硬的材料构成。在一种形式中，板是通过3d印刷过程制造的。在一种形式中，板不是平坦的，而是包括至少一个曲线。在一种形式中，板包括多个曲线。在一种形式中，板包括凸形的和/或凹形的曲线。在一种形式中，每个贯穿孔不垂直于板表面延伸。根据进一步的方面，提供一种包括螺钉和板的骨固定系统，其中所述螺钉由比所述板坚硬的材料构成，并且其中所述板包括至少一个贯穿开口，所述贯穿开口包括螺钉入口和通孔，所述通孔随着它从螺钉入口延伸通过板而向内逐渐缩小，所述板进一步包括通过突出到通孔中来进一步限定贯穿开口的五个均布的花键，每个花键纵向延伸通过贯穿开口，并且包括从螺钉入口沿着花键延伸的顶面，并且其中在使用中，所述螺钉的头部的至少一部分包括用于切入到花键的顶面中的三线螺纹。根据进一步的方面，提供一种用于形成上述类型的板的方法，该方法包括以下步骤：在板中创建通孔，该通孔随着它从螺钉入口延伸通过板而向内逐渐缩小；然后在多个均布的位置处相同地凸现通孔的壁以便形成花键(即，花键是原始通孔的残余部分)。下面连同附图一起提供本发明的一个或多个实施例的详细描述，附图以举例的方式例示说明本发明的原理。虽然本发明是结合此类实施例描述的，但是应理解本发明不限于任何实施例。相反，本发明的范围仅由所附权利要求限制，并且本发明包含许多替代、修改和等同。为了举例的目的，在以下描述中阐述了许多特定细节，以便提供本发明的透彻理解。为易于描述，实现本发明的骨固定系统在下面是在如附图中所示的其常见组装位置上描述的，并且比如前面、后面、上部、下部、水平、纵向等的术语可以参照该常见位置使用。然而，骨固定系统可以在除这里所描述和示出的方位之外的方位上被制造、运输、销售或使用。本发明可以在没有这些特定细节中的一些或全部的情况下根据权利要求实施。为清晰起见，与本发明相关的
技术领域：
中已知的技术资料未被详细描述，以使不必要地使本发明模糊不清。附图说明将参照附图来讨论本发明的实施例，其中；图1是包括通过骨固定板推动的多个可变角度螺钉的骨固定系统的等距视图；图2是图1的骨固定板的平面图；图3是图2的骨固定板中的贯穿开口的详细等距视图；图4是图3的贯穿开口的平面图；图5是图4中的在a-a处截取的截面图；图6是图1的骨固定系统的螺钉的侧视图；图7是图6的螺钉没有偏差地通过骨固定板的一部分(即，以使螺钉的纵轴与贯穿开口的中心轴对齐)的等距视图；图8是通过图7的骨固定板的截面图，该截面图进一步例示说明通过骨固定板的螺钉；图9是图6的螺钉以5度偏差通过骨固定板的一部分(即，以使螺钉的纵轴相对于贯穿开口的中心轴倾斜5度)的等距视图；图10是通过图9的骨固定板的截面图，该截面图进一步例示说明通过骨固定板的螺钉；图11是图6的螺钉以10度偏差通过骨固定板的一部分的等距视图；图12是通过图11的骨固定板的截面图，该截面图进一步例示说明通过骨固定板的螺钉；图13是图6的螺钉以15度偏差通过骨固定板的一部分的等距视图；图14是通过图13的骨固定板的截面图，该截面图进一步例示说明通过骨固定板的螺钉；图15是图6的螺钉以20度偏差通过骨固定板的一部分的等距视图；图16是通过图15的骨固定板的截面图，该截面图进一步例示说明通过骨固定板的螺钉；图17是可变角度的(多轴)非锁定螺钉没有偏差地通过骨固定板的一部分(即，以使螺钉的纵轴与贯穿开口的中心轴对齐)的等距视图；图18是通过图17的骨固定板的截面图，该截面图进一步例示说明通过骨固定板的螺钉；图19是通过骨固定板的截面图，该截面图进一步例示说明可变角度的非锁定螺钉以20度偏差通过骨固定板(即，以使螺钉的纵轴相对于贯穿开口的中心轴倾斜20度)；图20是根据进一步的实施例的贯穿开口的详细等距视图；图21是图20的贯穿开口的平面图；图22是根据进一步的实施例的贯穿开口的详细等距视图；图23是图22的贯穿开口的平面图；图24是根据进一步的实施例的骨固定板的等距视图；图25是通过图24的骨固定板纵长地截取的截面图。在以下描述中，相似的标号在附图中始终指定相似的或对应的部分。具体实施方式现在参照图1至图5，示出了骨固定系统，该骨固定系统包括通过骨固定板1中的贯穿开口2推动到骨头(未例示说明)中的多个多轴(即，可变角度的)螺钉50。例示说明的骨固定板1是用于修复桡骨远端骨折的类型之一，然而，本领域技术人员将显而易见的是，本发明不限于该特定形状或类型的骨固定板，而是也可适用于其他形状的骨固定板。可移除螺钉导向件(未示出)可以通过扣合被固定到骨固定板1。在使用中，一旦所有螺钉50都已经被插入，该螺钉导向件可以被移除。这种类型的骨固定板通常由钛或钛合金(比如ti-6a1-4v)制成，并且以各种大小提供，其中贯穿开口2的数量取决于骨固定板的大小和用途。骨固定板1可以用在身体的左手侧或右手侧。狭槽之间的两个孔可以用在手腕上。板的头部是对称的，并且这是适于左手或右手的根据其使用钻孔导向件的部分；因此，螺钉的成角变为配合正被处理的边。现在参照图3至图5，其中详细例示说明了骨固定板1中的贯穿开口2之一。贯穿开口2包括螺钉入口4和通孔6，通孔6随着它从螺钉入口4延伸通过板1而向内逐渐缩小。板1进一步包括五个均布的花键8，这些花键8通过突出到通孔6中而进一步限定贯穿开口2，每个花键8纵向延伸通过贯穿开口2，并且包括顶面10，顶面10具有随着花键8从螺钉入口4延伸通过板1而变窄的宽度。每个花键8包括一对边12，一个边12是顶面10的任一边，该对边12都融合到通孔6中。每个花键边2是融合到底面14中的圆角，底面14分离相邻花键8。每个花键边圆角12是凹形的，并且形状像圆的弧，并且每个底面14是类似凹形的，并且形状像圆的弧。每个圆角的半径在下文中将被称为“圆角弧半径”，每个底面弧的半径在下文中将被称为“底面弧半径”。对于每个底面14和圆角12，底面弧半径大于圆角弧半径。每个花键8的顶面10随着它从螺钉入口4延伸通过板1而向内逐渐缩小。也就是说，每个花键8的顶面10平行于通孔6延伸。板1的围绕螺钉入口4的边缘包括导入部分16，导入部分16既随着它从螺钉入口4延伸到花键8而向内逐渐缩小(但是它可以被倒圆/呈弧形)，又以比通孔(大约13度)大的锥度(大约45度)逐渐缩小。对于非常薄的板，导入16可以被省略，以便最大化孔深度，而不有损成角能力。贯穿开口2和花键8可以使用计算机控制的铣削中心(例如，具有自动换工具器、工具库或旋转传送带、cnc控制以及冷却系统的铣床)来形成，该铣削中心首先被编程为在板1中用机器加工(钻孔)锥形孔。然后用旋转切削工具凸现该锥形孔的一边的相同的均布的部分，留下作为原始锥形孔的残余部分的五个花键8。然后，将对锥形导入部分16进行切削。以这种方式形成开口2和花键8提供花键8形状的增加的控制，并且意味着花键不是“尖的”，就像它们是通过两个有角孔交叉形成的情况那样。现在参照图6，其中例示说明了pct/au2013/000536中所公开的类型的可变角度的非锁定螺钉50。螺钉50包括头部52和杆部54。头部具有狭槽或插口，经由该狭槽或插口，头部被工具推动。螺钉50进一步包括沿着杆部54安置的外部骨接合头部56，以使螺钉50与骨头接合，从而相对于骨头固定骨固定板1。螺钉50的头部52可以通过提供一个或多个(在这种情况下为三个)外部锁定头部58被固定到骨固定板1。螺钉50的材料应比板1的材料坚硬。非限制性地举例来说，可以使用以下组合的板材料和螺钉材料：板材料螺钉材料1、2、3或4级钛ti6alv4316lvm不锈钢高niss(astm5832-9)ti6alv4cocriso5832-22级钛iso5832-35级钛钛(任何等级)cocr(例如astmf799)不锈钢316lssiso5832-9图7至图16描绘了组合使用的骨固定板1和螺钉50。最初，螺钉50被插入到螺钉入口4中并且通过骨头6，骨接合螺纹被拧到骨头中。一旦螺钉50被充分地插入，头部52上的外部锁定螺纹(一线或多线)就开始与贯穿开口2的花键8啮合，并且将一线螺纹或多线螺纹的一部分切到五个花键8中的每个的顶面10中，从而将螺钉50的头部固定到骨固定板1。进一步继续该描述，现在应显而易见的是，顶面10为头部52上的外部锁定螺纹提供板1的材料的有意义的量的面积进入。因为钻孔6和花键8都是锥形的，所以螺钉50越进一步降入板1中，切入到花键8中的螺纹越深。当螺丝刀不能产生足以推动螺钉50通过板1的扭矩时，螺钉被认为被锁定。花键8的所得的塑性变形的程度具有螺钉50的意外松动是不可能的效果，因为松动只有通过施加相当大的力才有可能。从本文中所提供的描述将显而易见的是，贯穿开口2和花键8的锥度如何提供螺钉50在板1中以相对于贯穿开口2的中心轴的不同倾斜度的插入。而且，锥形导入部分16，以及花键8之间的凸现区域提供允许螺钉50倾斜的额外的间隙。图7和图8例示说明了螺钉50没有偏差地通过骨固定板1的一部分(即，以使螺钉50的纵轴与贯穿开口2的中心轴对齐)。图9和图10例示说明了螺钉50以5度偏差通过骨固定板1的一部分。图11和图12例示说明了螺钉50以10度偏差通过骨固定板1的一部分。图13和图14例示说明了螺钉50以15度偏差通过骨固定板1的一部分。图15和图16例示说明了螺钉50以20度偏差通过骨固定板1的一部分。图17至图19例示说明了多轴非锁定螺钉70通过骨固定板1的一部分。该多轴非锁定螺钉70包括具有大体球根状底侧的头部72，该底侧在使用中将靠在花键8上并且使花键8塑性变形，从而在花键8之间变得拥挤。虽然包括五个均布的花键8的贯穿开口2在附图中被例示说明并且在本文中被描述，但是应理解贯穿开口2可以包括不同数量的不同几何形状的花键8。现在参照图20和图21，其中例示说明了骨固定板中的通过3d印刷过程(特别是使得可印刷金属合金(比如钛)的过程)制造的贯穿通孔100。3d印刷骨固定板的优点是，可以生成具有使用常规的机加工技术不能生成的几何形状的贯穿孔。贯穿开口100的与图1至图5的贯穿开口2中所示的对应部分相同的那些部分将用相同的标号表示，并且将不再被详细描述。贯穿开口100包括螺钉入口4和通孔6，通孔6随着它从螺钉入口4延伸通过板1而向内逐渐缩小。板1进一步包括五个均布的花键108，这些花键108通过突出到通孔6中来进一步限定贯穿开口100，每个花键108纵向延伸通过贯穿开口100，并且包括顶面10以及一对直边112和113，一边112或113是顶面10的任一边。图20和图21的花键108不同于图1至图5的花键，因为它们是不对称的，其中一个花键边112短于另一个花键边113，并且更陡地倾斜。在花键边112和113处没有圆角导致螺钉70直接穿过花键108，一旦螺钉70自己嵌入(或至少楔入)底面14(即，通孔6的壁)中，螺钉70的进一步旋转就被停止。相反，在图1至图5的贯穿开口2中，螺钉70切入花键8中越深，这些花键8之间的接触面积就越大，可能在螺钉70与底面14接触之前使螺钉70停住。因此可以设想包括花键108的贯穿开口100将增大锁定和回退扭矩。板1的围绕螺钉入口4的边缘包括导入部分116，导入部分116随着它从螺钉入口4延伸到花键108而向内呈弧形。现在参照图22和图23，其中例示说明了骨固定板中的通过3d印刷过程制造的贯穿开口的进一步的实施例。贯穿开口120的与图20和图21的贯穿开口100中所示的对应部分相同的那些部分将用相同的编号表示，并且将不再被详细描述。贯穿开口120的花键128包括与图20和图21中的贯穿开口100的花键108基本上类似的截面形状，但是不同之处在于花键128不是按最直接的(且最短的)路线纵向延伸通过，而是随着它们延伸通过贯穿开口120而围绕通孔6的壁延伸(盘旋)。在使用中，螺钉50将楔入底面14，并且花键108将通过提供提高的稳定性以及对横向螺钉力的阻力来改进螺钉50到板1的锁定。螺钉50将随着它迫使进入板1中而变形，并且形成圆锥形形状的部分，这些部分将实际上形成锥形锁定。现在参照图24和图25，其中例示说明了通过3d印刷过程制造的进一步的骨固定板200，该骨固定板200包括贯穿开口120。3d印刷骨固定板的另外的优点是可以生成包括复杂形状(比如曲线和曲线组合)的板。上述孔几何形状中的任何一个可以应用于板200的曲线和/或弯曲部分。另外，贯穿孔的轴无需垂直于板200的表面。这非常适用于如下的一些固定部位，这些固定部位将需要可变轴螺钉50被以大于20的角度插入，但是仍保持相对于孔轴的各种成角可能性。在整个说明书和所附权利要求书中，除非上下文另有要求，否则词语“包括”和“包含”及其变体将被理解为暗示包括所陈述的一个特征或一组特征，但是不排除任何其他的一个特征或一组特征。本说明书中对任何现有技术的论述不被看作，并且不应被看作，是承认此类现有技术形成公知常识的一部分的任何形式的示意。本领域技术人员将意识到，本发明在其用途上不限于所描述的特定应用。本发明在其优选实施例中也不受到关于其中所描述的或所描绘的特定元件和/或特征的限制。将意识到，本发明不限于所公开的一个实施例或多个实施例，而是在不脱离权利要求书所阐述和限定的本发明的范围的情况下，能够有许多重排、修改和替换。当前第1页12