专利名称：接骨螺钉的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于在受体的不同区域之间提供压力的植入物。尤其是，本发明涉及一种适用于稳定断骨的压紧接骨螺钉。
背景技术：
许多骨头病症的治疗涉及到使骨头稳定，比如在骨头的不同区域之间提供压力，从而使多个区域一起易于愈合。一般来说，接骨螺钉使用具有不同螺距或导程的螺纹部分来实现压紧，比如在授予Augagneur的美国专利6001101中以及Diebold等人的公开专利申请EP0856293中的螺钉装置。例如，Augagneur的螺钉装置的压紧效应是这样产生的，即，因为远侧部的行程大于近侧部的，这样近侧部就被提供压力的一体式远侧部驱动。不过，将已知的压紧螺钉移出会产生一般与插入过程中实现的压力相反的作用力或偏压，这会使骨头的多个区域不稳定。已知压紧螺钉的另一缺陷在于，螺纹不能在大导程长度上提供足够的表面积或紧束性(purchase)来防止拉出或损害骨头。
因此需要一种改进的接骨螺钉。
发明内容
本发明涉及一种用于插入一个受体(material)中的植入物。该植入物优选包括一根纵轴、一个近侧部以及一个远侧部。该近侧部和远侧部优选分别具有近侧和远侧螺纹。当该轴绕其纵轴沿一个方向转动以便相对于彼此偏压受体的第一和第二区域时，该近侧螺纹和远侧螺纹优选被构造成分别与受体的第一和第二间隔区域螺纹啮合以在其间提供压力。当该轴绕其纵轴沿一相反的方向转动时，该近侧螺纹优选被构造成基本抑制偏压第一区域以基本防止第一和第二区域之间的张力。
至少该近侧螺纹的一部分为锥形。例如，该近侧螺纹的锥形部分优选确定了一个相对于轴的纵轴为至少约20度的角度。在一优选实施例中，该近侧螺纹的锥形部分在轴的纵轴沿反向小于约二分之一转的转动中使近侧螺纹与受体的第一区域脱离。
在一优选实施例中，该植入物是一个压紧接骨螺钉，受体的第一和第二区域分别是骨头的第一和第二区域。在该实施例中，植入物优选被构造成通过在其间提供压力而稳定骨头区域，而在移出植入物时，植入物被构造成抑制骨头区域的不稳定或分散。
在另一实施例中，该近侧和远侧螺纹分别限定了近侧和远侧导程，远侧导程大于近侧导程。该近侧部和远侧部相对于彼此基本固定，且优选间隔开一个中部。
该植入物的一个近侧部优选包括一个近极面，该近极面界定了一个凹陷区域，该凹陷区域在其内包括一驱动机构以接纳一驱动工具。
优选的是，该远侧螺纹限定了一个近极面和一个远极面，以与周围的受体啮合。该近极面和远极面分别相对于纵轴限定了第一和第二角度。优选的是，第二角度小于第一角度。
在另一实施例中，本发明涉及一种包括一个近侧部和一个远侧部的植入物，该近侧部具有至少一个被构造成容纳在受体的第一区域内的螺纹起始部(thread start)，而该远侧部具有至少三个螺纹起始部，并被构造成容纳在受体的第二区域内。在插入植入物时，该近侧和远侧螺纹优选分别与第一和第二区域啮合，从而在其间提供压力。优选的是，该远侧螺纹提供了足够的紧束性以基本上防止对受体的第二区域造成损害。在一优选实施例中，该近侧部包括至少两个螺纹起始部，更优选包括至少三个螺纹起始部。在另一优选实施例中，该远侧部包括至少四个螺纹起始部。
现在参照附图描述本发明的优选实施例，其中图1是本发明植入物第一实施例的侧视图；图2是图1所示植入物的远端视图；图3是图1所示植入物的近端视图；图4是图1所示植入物的远端透视图；
图5是图1所示植入物的近端透视图；图6a示出了在部分插入状态下植入物植入舟骨中的横剖侧视图；图6b示出了在完全插入状态下植入物植入舟骨中的横剖侧视图；图6c示出了部分子移出状态下植入物植入舟骨中的横剖侧视图；图7示出了图1所示植入物的局部侧视图，其中近侧部被切开一个剖面；图8是本发明植入物的第二实施例的侧视图；图9是图8所示植入物的远端视图；图10示出了本发明植入物的第三实施例的侧视图；图11示出了本发明植入物的第四实施例的侧视图；图12是本发明植入物的第五实施例的侧视图。
具体实施例方式
参见图1-7，植入物1优选被构造成容纳在具有至少第一和第二区域的受体内以使多个区域稳定，比如使它们相对于彼此定位和/或固定。优选的是，植入物被构造成在多个区域之间提供压力，比如朝着彼此相对地施加偏压。施加偏压优选包括提供压力，有助于沿着植入物1的纵轴3相向地推动多个区域。如果多个区域至少相对于彼此地稍微固定，比如仅因不完全骨折部分地分离的骨头区域，这些区域的绝对运动或平移可以忽略，但在安装植入物1时仍在其间实现了有助于使区域稳定的压力。在某些情况下，受体的第一和第二区域可由受体的至少一个第三区域间隔开，其优选与植入物1非螺纹啮合。在这些情况下，第一和第二区域优选在插入植入物1时将第三区域压在其间。
有利的是，本发明容许在脆的和/或易碎的受体内插入和移出植入物1，而不会给受体造成损害。与本发明一起使用的优选受体包括骨头、砌砖、石头、水泥、石膏等，虽然该植入物适于用在任何能容纳植入物的受体内。
在一优选实施例中，本发明的植入物是一种压紧接骨螺钉，该接骨螺钉被构造成在因骨折或断裂至少部分不稳定的骨头区域或碎片之间提供压力，这样骨头区域的相对部分就充分地邻接来促进骨头的愈合和/或稳定。更优选的是，本发明的植入物大小被构造成插入与手或腕相关的骨头比如舟骨中或与脚或踝相关的骨头中。不过应该理解，本发明还适用于使其它骨头稳定，比如包括股骨、胫骨或肱骨的长骨。因此，本发明的植入物可由任何与生物相容的材料形成，比如钛、铬合金以及不锈钢。可选择的是，也可采用任何可生物降解的和/或可生物吸收的材料比如磷酸钙或羟磷灰石。
在该优选实施例中，植入物1包括具有近侧和远侧部5和7的轴2，近侧部5和远侧部7分别包括近侧螺纹9和远侧螺纹11a、11b。优选的是，近侧部5包括至少单个螺纹起始部，而远侧部7包括至少两个螺纹起始部。螺纹起始部的数目指的是形成在轴上的优选螺旋状的牙形的数目。在下文中，远侧螺纹11a和11b由共同的参考标号11表示。远侧螺纹11的螺距优选与单个近侧螺纹9的螺距相同。近侧部和远侧部5、7优选相对于彼此固定并间隔开一个足以容许近侧和远侧螺纹9、11容纳在其内的距离，以分别与受体的第一和第二区域螺纹啮合。不过，应该理解的是，分开近侧和远侧部5、7的优选距离是根据接纳植入物的受体区域的尺寸和间隔而定的。
植入物1的轴2优选包括一个中部25，它被置于近侧部5和远侧部7之间并使之间隔开，并且被构造成在插入植入物1时在受体的第一和第二区域之间桥接。优选的是，中部25被大小构造成基本上防止近侧和远侧部5、7都与受体的相同区域啮合以容许受体的不同区域相对于彼此施加偏压。此外，中部25优选被构造成在插入或移出植入物1时相对于受体周围的区域基本上自由地平移和/或转动，从而基本上防止中部25在周围的受体上施加一个偏压。
参见图1，中部25包括一个无螺纹的平滑区域比如一个圆柱体27。圆柱体27可具有小于近侧螺纹9或远侧螺纹11中任一个的直径的外径。可选择的是，中部25可以是锥形的、向内弯曲的，或限定任何其它构造成使中部25相对于周围的受体容易平移和/或转动的形状。中部25也可界定一个螺纹或螺纹式形状的区域，它具有不足以牢固紧束或啮合周围受体的高度或表面积。
轴2可包括一个插管47，它沿着纵轴3从远侧端31延伸到植入物1的近极面37。植入物1的远侧端31包括切割元件22，它被构造成在插入植入物1时切割受体。可选择的是，远侧端31可构造有一个平滑端，比如一个半球状的顶端。
远侧部7优选包括自动切割的通道或凹槽29，它最接近于远侧端31定位，以在插入过程中相对于远侧螺纹11预备好受体并在里面攻出螺纹。因而，在优选实施例中，植入物1既自钻孔又自攻螺纹，这样就不需要深度等于或大于植入物1长度的导向孔来插入植入物1，如下所述。图8和9示出了一个植入物50的实施例，该植入物50具有一个近侧部52，它设有近侧切割凹槽35来在插入过程中为近侧螺纹9预备好骨头并在里面攻出螺纹。除了近侧凹槽35之外，植入物50基本相同于植入物1。正如本领域普通技术人员能理解的那样，由凹槽的深度、角度和数量确定的近侧和远侧切割凹槽35、29的侵占程度(aggressiveness)可得以调整，以与容纳植入物的受体的特性相配。
再看图1-7的实施例，植入物1的近极面37确定了一个位于中心的驱动机构，比如槽孔或插口39，以接纳一个驱动工具，该驱动工具用来在插入和移出过程中将转矩施加到植入物1上。插口39优选位于一个凹入的半球状的凹陷41内，这样使插口的近边或上边43就位于近极面37的边缘45的下方或远处。因而，边缘45优选限定植入物最近的部分或端部。在使用过程中，半球状的凹陷41有利地将驱动工具引向插口39，从而防止驱动工具侧向移动到周围的受体中。
例如，在准备将植入物1插入具有第一和第二区域的骨头中时，优选使导线沿着预定的插入轴穿过骨头。如果需要的话，可使用由导线引导的管状钻头和/或管状埋头孔来在骨头碎片中形成相对浅的导孔和直径较大的同心埋头孔。为了最大程度地减小受体的损失，导孔优选仅仅深到足够容许切割元件33和凹槽29在转动植入物1时与骨头啮合，以相对于远侧螺纹11预备好骨头。埋头孔优选限定一个直径大到足以容许近侧切割凹槽35(如果包括的话)在植入物一旦已到达足够深度时与骨头啮合，以为近侧螺纹9预备好骨头。
在植入物1在第一方位上绕纵轴3连续转动时，例如顺时针方向，螺纹9和11分别与第一和第二区域螺纹啮合，这样近侧部5和骨头的第一区域就相对于彼此在第一方向上以第一速度偏压，而远侧部7和骨头的第二区域相对于彼此在第二方向上以第二速度偏压。通常，与受体的一个区域螺纹啮合的一个螺纹元件偏压该受体区域所采用的速度在此被限定为在螺纹元件转动一次时使该受体区域被推动着平移的、相对于受体且平行于元件的纵轴的距离。植入物1相对于与远侧螺纹11啮合的受体的第二区域偏压与近侧螺纹9啮合的受体的第一区域的速度等于近侧和远侧螺纹起始部数量的差值乘以螺距。
由植入物1赋予的偏压的第一和第二方向在绝对意义上优选是相同的。不过，近侧螺纹和远侧螺纹9、11的偏压速度优选是不同的，以在转动植入物1时在受体的第一和第二区域之间提供所需的压力。优选的是，远侧部7具有比近侧部5更多的螺纹起始部，从而以大于近侧部5偏压受体第一区域的速度之速度偏压受体的第二区域。因此，在插入植入物时，不同的偏压优选提供一个足以使受体的第一和第二区域相互稳定接触以促进稳定和愈合的压紧量。
近侧螺纹和远侧螺纹9、11被构造成在安装或移出植入物1时基本上防止螺纹9、11拆开、拉出受体的螺纹啮合区域或防止造成其它方式的损害。就“基本防止”而言，意味着植入物1可比如通过施加转矩被插入到在第一和第二区域之间以提供所需的压紧程度，而不会在植入物1与受体之间造成紧束性或啮合上的损失。因而，因为基本上防止了对螺纹啮合受体的损害，在完成插入之后就基本上维持了插入植入物1过程中实现的压力。
螺纹9、11优选限定绕植入物1转至少约一个完整的回转，更优选的是，至少约一又二分之一完整的回转，从而提高螺纹9、11与周围受体之间的啮合性。正如可从图7最好地看出那样，近侧螺纹9包括一个近极面14和一个远极面16，它起到在螺纹9与周围受体之间传递作用力的作用。近极面和远极面14、16分别相对于植入物1的纵轴3限定了角度18、20。角度18优选大于角度20，以在插入过程中使作用力在植入物1的螺纹9与周围受体之间的传递更有效，从而防止在压紧过程中对周围的受体造成损害。
图1示出了远侧螺纹11的近极面22和远极面24被构造成与近侧螺纹9的近侧面和远侧面14、16相似。为了进一步提高远侧螺纹11与周围受体的啮合性，远侧螺纹11的根部直径可小于中部25的直径28。因而，因为远侧螺纹11的外径大于中间直径28，近极面和远极面22、24相对于周围的受体呈现较大的表面积。
在移出时，比如在与插入过程中施加的转矩相反的方位上对植入物1施加转矩，植入物1被构造成基本上消除了要推动受体的第一和第二区域相互分开的偏压。这样的偏压不期望地将植入物置于压力下，而将第一和第二区域置于张力下，这就加大了第一和第二区域相对于彼此要分开或变得不稳定的倾向性。优选的是，近侧螺纹9在植入物1的小于约1/2转、更优选为小于1/4转的转动中与受体的第一区域脱离。通过脱离开，它意味着随着转动和移出的进程，近侧螺纹9基本上停止将偏压施加到受体的第一区域上。因而，在优选实施例中，植入物1基本上防止了要使愈合或稳定的骨头分散或不稳定的作用力，这样骨头的压紧碎片在移出植入物1时仍保持稳定或邻接。
参见图1，近侧螺纹9包括一个向外渐细的牙顶13，该牙顶13具有近端和远端15、17。沿着牙顶13从远端17向近端15前进，至少一部分牙顶13一般向外渐细，这样近端15就限定了比远端17的直径大的直径。优选的是，所有近侧螺纹都是锥形的。近侧螺纹9的外锥体优选足以在移出时与周围的受体脱开，如上所述。优选的是，牙顶13包括至少两个相邻的点19、21，它们限定了一个与轴2的纵轴3成至少约15°、优选至少约20°、更优选至少约25°的角度23。相邻的点19、21优选彼此相隔绕轴2的螺纹9一整转。点21优选与远端17相隔至少绕轴2的螺纹9约一整转。远端17和螺纹牙顶13上的一个相邻点20优选限定一个与轴2的纵轴成至少约30°的角度。
近侧螺纹9优选向近极面37延伸得足够远，使得植入物1可被插入成防止植入物1在受体的表面上方有任何突出。因而，例如，本发明可插穿一个与不同骨头连接的区域，比如关节，而不干扰骨头的相对运动。
参见图6a-6c，植入物1被示范性地示出用于插入舟骨51，该舟骨具有与一个不稳定区域如骨折裂缝57相连的第一和第二区域53、55。在植入物1完全插入之前，裂缝57一般将第一和第二区域53、55分开，如图6a所示。在这一阶段，近侧和远侧螺纹分别与舟骨51的第一和第二区域53、55螺纹啮合。植入物1的连续转动使第一和第二区域53、55相向偏压。植入物1被插入舟骨51中一个深度，该深度足以使不稳定的区域稳定，比如通过提供足够的压力来基本上使裂缝57闭合，如图6b所示。裂缝57的基本闭合提供了一个邻接区域59，在此第一和第二区域53、55充分紧密地对接定位以促进裂缝57的稳定，比如通过愈合或骨愈合。图6c示出了部分移出状态下的植入物，其中近侧螺纹9与舟骨51的第一区域53脱离，从而在其间留出一个间隙58，以防止近侧螺纹9将偏压施加到受体的第一区域53上。因此，在完全移出之后，第一和第二区域53、55将仍然稳定地相接。
图10所示的植入物100的第二实施例包括一个近侧部102和一个远侧部106。近侧部和远侧部102、106包括单个近侧牙形104和单个远侧牙形108。植入物100的近侧螺纹104优选限定一个在移出植入物时足以防止不期望的偏压的外锥体，如上所述。
植入物100的近侧和远侧部102、106分别被构造成容纳在受体的第一和第二区域内，以便在其间提供压力或张力，如上所述。不过，因为近侧部和远侧部102、106分别仅设有单个螺纹起始部，所以近侧螺纹104的螺距优选与远侧螺纹108的螺距不同，这样在转动植入物100时，近侧部102就被推动着以与远侧部106不同的速度相对于周围的受体前进。优选的是，远侧螺纹108的螺距大于近侧螺纹104的螺距，以便在插入植入物100时提供压力。除了植入物100仅包括单个远侧螺纹起始部108外，植入物100优选包括与上述植入物1的特征基本相似的特征。
图11所示植入物150的第三实施例包括一个近侧部152和一个远侧部154。植入物150的远侧部154优选包括足够量的远侧螺纹起始部，以提高远侧螺纹与周围受体的啮合性和紧束性，从而防止对之产生损害并在安装植入物150之后维持压力。优选的是，远侧部154包括至少三个远侧牙形158a-158c，其具有至少三个螺纹起始部，更优选为至少四个螺纹起始部。近侧部152的近侧螺纹156优选包括至少一个近侧螺纹起始部。植入物150也可具有与上述特征相似的特征，比如近侧锥体、中部以及切割凹槽。
除了提供与周围受体较大的紧束性外，在近侧和远侧部上包括额外的螺纹容许更精确地、更多选择地选定用于给定应用下的压紧程度。例如，表1示出了相对于近侧和远侧螺距为0.25mm的植入物可获得的以毫米计的绝对压紧，而表2示出了相对于近侧和远侧螺距为0.67mm的植入物可获得的绝对压紧。在此，绝对压紧被定义为植入物转动一转时远侧部平移的距离减去近侧部平移的距离。因此，该绝对压紧对应于在植入物转动一整转时与近侧部啮合的受体的自由平移区域相对于与远侧部啮合的受体的又一个自由平移区域的间距的相对变化。
表1和2中的正值表示近侧和远侧螺纹起始部的组合，其中压力是在插入植入物时实现的，而负值表示在插入植入物时产生张力的区域。通过改变远侧和近侧螺纹起始部的数量，可改变压力。例如，参见图2，具有螺距为0.67mm的三个远侧螺纹起始部和两个近侧螺纹起始部的植入物相对于植入物的每次转动提供了0.67mm的绝对压紧。图12示出了植入物175的一个实施例，它具有一个近侧部177和一个远侧部179，该近侧部177包括第一和第二近侧螺纹起始部181a、181b，而该远侧部179包括三个远侧螺纹起始部183a-183c。与具有较少螺纹的植入物相比，图12的实施例提供了明显更大的紧束性，同时实现并维持了足够的压力量。因而，根据本发明，植入物可包括被构造用来提供压力的1-7个远侧螺纹和1-6个近侧螺纹。
对于本领域的普通技术人员来说，将会理解的是，可作出多种改型和实施例。下列权利要求要覆盖所有落在本发明实质精神和范围内的改型和实施例。例如，植入物可被构造成在受体的区域之间提供张力，比如通过在插入植入物时对其施加偏压使之分开。在这种情况下，植入物可被构造成防止在移出植入物时对间隔开的区域挤压。
表1相对于螺距为0.25mm的螺钉获得的压紧量远侧螺纹起始部的数量近侧螺纹起始部 12 3 4 5 6 7的数量1 00.250.5 0.751 1.251.52 -0.250 0.250.5 0.751 1.253 -0.5 -0.25 0 0.250.5 0.7514 -0.75-0.5-0.25 0 0.250.5 0.755 -1 -0.75 -0.5-0.25 0 0.250.56 -1.25-1 -0.75 -0.5-0.25 0 0.257 -1.5 -1.25 -1 -0.75 -0.5-0.25 0表2相对于螺距为0.67mm的螺钉获得的压紧量远侧螺纹起始部的数量近侧螺纹起始部 123456 7的数量1 0.00 0.67 1.33 2.00 2.67 3.334.002 -0.670.00 0.67 1.33 2.00 2.673.333 -1.33-0.670.00 0.67 1.33 2.002.674 -2.00-1.33-0.670.00 0.67 1.332.005 -2.67-2.00-1.33-0.670.00 0.671.336 -3.33-2.67-2.00-1.33-0.670.000.677 -4.00-3.33-2.67-2.00-1.33-0.67 0.00
权利要求
1.一种用于插入一个受体中的植入物，该植入物包括一个包括一根纵轴、一个近侧部以及一个远侧部的轴，该近侧部和远侧部分别具有近侧和远侧螺纹；该近侧螺纹和远侧螺纹被构造成当该轴绕其纵轴沿一个方向转动时以便相对于彼此偏压受体的第一和第二区域时，分别与受体的第一和第二间隔区域螺纹啮合以便在其间提供压力，并且该近侧螺纹被构造成当该轴绕其纵轴沿相反的方向转动时，基本抑制偏压第一区域以便基本防止第一和第二区域之间的张力。
2.如权利要求1所述的植入物，其特征在于，该近侧螺纹的一部分是锥形的。
3.如权利要求2所述的植入物，其特征在于，该近侧螺纹的锥形部分限定了一个相对于轴的纵轴为至少约20度的角度。
4.如权利要求2所述的植入物，其特征在于，该近侧螺纹的锥形部分在轴的纵轴小于约二分之一转的转动中使近侧螺纹与受体的第一区域脱离。
5.权利要求1所述的植入物，其特征在于，该轴还包括一个位于近侧部与远侧部之间并使之间隔开的中部。
6.权利要求1所述的植入物，其特征在于，该植入物是一个压紧接骨螺钉，该受体的第一和第二区域分别是骨头的第一和第二区域，而且，在插入植入物时，植入物被构造成通过在其间提供压力而稳定骨头各区域，而在移出植入物时，植入物被构造成抑制骨头区域的不稳定。
7.如权利要求1所述的植入物，其特征在于，该远侧部包括至少两个远侧螺纹起始部，该远侧螺纹限定了大于近侧螺纹导程的导程。
8.如权利要求1所述的植入物，其特征在于，该近侧部和远侧部基本相对于彼此固定。
9.如权利要求1所述的植入物，其特征在于，该近侧部包括一个近极面，该近极面包括一个凹陷区域，该凹陷区域在其内限定了一个驱动机构。
10.如权利要求1所述的植入物，其特征在于，该远侧螺纹限定了一个近极面和一个远极面，该近极面相对于纵轴限定了一个第一角度，而该远极面相对于纵轴限定了一个较小的第二角度。
11.一种用于插入具有第一和第二区域的受体中的植入物，该植入物包括一个具有至少一个螺纹起始部的近侧部，近侧螺纹被构造成容纳在受体的第一区域内；一个具有至少三个螺纹起始部的远侧部，远侧螺纹被构造成容纳在受体的第二区域内；其特征在于，在通过转动插入植入物时，该近侧和远侧螺纹分别与第一和第二区域螺纹啮合，从而在其间提供压力，该远侧螺纹提供了足够的紧束性以基本上防止对受体的第二区域造成损害。
12.如权利要求11所述的植入物，其特征在于，该近侧部包括至少两个螺纹起始部。
13.如权利要求12所述的植入物，其特征在于，该近侧部包括至少三个螺纹起始部。
14.如权利要求13所述的植入物，其特征在于，该远侧部包括至少四个螺纹起始部。
15.如权利要求11所述的植入物，其特征在于，该植入物限定了一根纵轴，而且该远侧螺纹限定了一个近极面和一个远极面，该近极面相对于纵轴限定了一个第一角度，而该远极面相对于纵轴限定了一个较小的第二角度。
全文摘要
本发明涉及一种用于在受体的不同区域之间提供压力的植入物。本发明的第一实施例涉及一种被构造成在移出植入物时基本防止受体的压紧区域分开的植入物。尤其是，本发明涉及一种适用于稳定断骨的压紧接骨螺钉。
文档编号A61B17/86GK1486162SQ02803815
公开日2004年3月31日 申请日期2002年1月17日 优先权日2001年1月17日
发明者伊姆兰·T·西迪基, 伊姆兰 T 西迪基 申请人:库尔斯恩蒂斯股份公司