长骨牵引用髓内钉的制作方法

1.本发明涉及一种长骨牵引用髓内钉。
现有技术
2.髓内钉是现有技术已知的，能够牵引长方形长骨。两个骨片(即，第一骨片和第二骨片)通过髓内钉彼此相对移动。骨头会在两个骨片之间的接触点处再生长。为实现这一点，可以为牵引用髓内钉的驱动器选择足够低的进给速率。已知以经皮方式向髓内钉供应驱动器所需能量。从ep 1 033 112 b1已知，接收天线设置在髓内钉的壳体内或设置在髓内钉的壳体外侧的前侧。
3.然而，到目前为止从现有技术已知的方案在能量传输性能或能量传输效率方面具有限制，需要更多的空间或需要髓内钉与设置在髓内钉外侧的接收天线耦合。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提出一种相对于现有技术有所改进的髓内钉。特别地，髓内钉应该能够实现高能量传输性能，应该具有高能量传输效率，应该占据很小的骨空间或应该能够植入关节附近。此外，还期望髓内钉需要尽可能少的外科手术或能够可靠地固定在骨片中。
5.根据本发明的一个方面，提供了一种长骨牵引用髓内钉，其包括第一管，沿髓内钉的轴向延伸；第二管，沿髓内钉的轴向延伸，第二管与第一管耦合以彼此可轴向移动；第一锁定开口，位于第一管远离第二管的端部区域中；线圈，设置在第一锁定开口与第二管之间的第一管的线圈区域中。
6.本发明的另一个方面涉及一种用于将能量从初级线圈传输到本文中描述的典型实施例之一中的髓内钉的线圈的方法，包括使初级线圈通电，以及通过髓内钉的线圈接收通过使初级线圈通电而发射的至少一部分电磁能量。
7.示例性髓内钉特别适于治疗长方形长骨骨折或其它损伤，其中其它损伤可以是例如由于肿瘤或暴力影响而导致的骨缺损。可以使用典型的髓内钉治疗的骨是大腿骨(股骨)和胫骨，然而也可以治疗上臂骨(肱骨)、尺骨、桡骨和腓骨。
8.在典型实施例中，第二管可在第一管内沿轴向移动。在进一步的典型实施例中，第一管可在第二管内沿轴向移动。通常，本文中的术语“轴向”和“径向”应相对于髓内钉的纵轴理解，其中纵轴具体地沿髓内钉或髓内钉的最大扩张空间延伸。特别地，轴向应理解为沿髓内钉的纵轴或平行于髓内钉的纵轴的方向，径向应理解为垂直于纵轴的方向。髓内钉的纵轴也可以是弯曲的，例如，在具有根据herzog所述用于下肢的连续弯曲的髓内钉中。通常，髓内钉在相对于髓内钉纵轴的横截面上至少基本上是圆形的。
9.在典型实施例中，线圈实现为接收线圈或次级线圈。通常，线圈布置为从体外设置的初级线圈接收能量，特别是用于操作髓内钉的驱动器。通常，初级线圈实现为环形线圈或鞍形线圈。通常，线圈分配给第一管。通常，线圈设置在第一管中或第一管处。
10.在典型实施例中，髓内钉和初级线圈设置用于在线圈与初级线圈之间进行经皮数据传输。通常，髓内钉包括数据处理单元，其用于经由线圈发送数据或用于读取经由线圈接收的数据。
11.典型实施例具有锁定开口，具体地，具有第一管端部区域中的第一锁定开口。通常，锁定开口布置为插入或穿过锁定装置，该锁定装置用于将髓内钉锁定在长骨的骨片中，具体地，锁定在第一骨片或第二骨片中。这样，髓内钉可以连接到长骨的骨片，以便在所有方向和所有旋转方向上固定。因此，髓内钉可以在所有自由度上固定连接到骨片上。具体地，螺栓或螺钉可以作为锁定装置。螺钉或螺栓使髓内钉能够固定在骨片内。
12.在典型实施例中，锁定开口以固定角度定向。固定角度定向的优点是能够相对于彼此拉紧两个或多个锁定开口或锁定装置。通常，锁定开口沿径向穿过髓内钉。在进一步的典型实施例中，锁定开口与髓内钉的纵轴形成一定角度，该角度具体地小于110
°
或小于100
°
。在典型实施例中，该角度大于70
°
，例如大于80
°
。通常，两个或多个锁定开口相对于彼此平行定向。在进一步的典型实施例中，两个或多个锁定开口定向成相对于彼此扭转。具体地，锁定开口相对于彼此扭转最多7
°
，例如最多5
°
。通常，锁定开口定向成相对于彼此相交或偏斜。
13.在典型实施例中，第一管由至少两个互连的管件制成。通常，管件互连、焊接在一起、粘结在一起或使用连接工艺封闭连接。通常，管件包括位于第一管的端部区域中的端件、位于线圈区域中的心轴、位于与端部区域相对的第一管的端部处的中空件或者位于心轴与中空件之间的中间区域中的中间件。在本文中，具体地，管件不应理解为限于第一管的所述区域，在典型实施例中也延伸到第一管的其它区域中。例如，心轴可以延伸到端部区域中，具体地，可以包括锁定开口。此外，两个或多个管件(例如，心轴和中间件)可以制成一体。
14.通常，具体地，第一管和第二管基本上由金属或金属合金构成，具体地，由生物相容的金属或生物相容的金属合金构成。
15.在典型实施例中，第一管的至少一个中空件基本上由金属或金属合金构成，具体地，由生物相容的金属或生物相容的金属合金构成。在实施例中，第一管的中空件、中间件、端件或心轴基本上由金属或金属合金构成，具体地，由生物相容的金属或生物相容的金属合金构成。在典型实施例中，端件、心轴或中间件至少基本上由例如环氧树脂、硅树脂或热塑性树脂的塑料构成。通常，金属管件通过封闭耦合到另一塑料管件上。
16.在示例性实施例中，心轴焊接或粘结到端件上，与端件一起包覆模制或以其它方式耦合到端件上。
17.在典型实施例中，第一管在线圈区域中具有更小的外径。例如，“具有更小的外径”可以是指存在截面缩窄或截面逐渐变窄。在线圈区域中，线圈通常径向布置在第一管的外侧。通常，线圈围绕第一管。通常，线圈实现为轴向对称。
18.在本文中，髓内钉、管件或线圈封套的外径应理解为髓内钉、管件或线圈封套在相对于髓内钉纵轴的横截面上的外径。
19.在典型实施例中，线圈是圆柱形线圈并且与髓内钉同轴布置。在进一步的典型实施例中，线圈实现为平面线圈阵列，具体地，实现为轴向对称的平面线圈阵列，或者以鞍形线圈作为初级线圈。在进一步的典型实施例中，线圈实现为环形线圈或鞍形线圈。
20.通常，线圈在轴向上具有对应于髓内钉外径的至少0.8倍(具体地，至少1倍)的线圈长度，或者对应于髓内钉外径的至少2.5倍的线圈长度。例如，可以根据心轴外径或线圈长度来调整线圈的绕组数量。
21.在典型实施例中，线圈封套(具体地，同轴线圈封套)围绕线圈，其中线圈封套至少基本上由非金属材料构成。通常，线圈封套由至少70％，具体地至少80％或至少90％的非金属材料制成。通常，非金属材料包括塑料，例如环氧树脂、硅树脂或热塑性树脂或者陶瓷或玻璃。通常，用于制成线圈封套的塑料材料是生物相容的。通常，线圈封套通过以下方式制成，即使用塑料材料对线圈进行包覆模制或包覆铸造。例如，由于不会出现用于固定要包覆铸造的线圈或要包覆铸造的一个或多个管件的机械力，因此通过包覆铸造制成可能是有利的。
22.在典型实施例中，线圈封套通过以下方式制成，即使用塑料材料对设置在第一管处的线圈进行包覆铸造或包覆模制。在示例性实施例中，线圈封套通过以下方式制成，即在注塑模具中对线圈进行包覆模制。在进一步的典型实施例中，线圈封套通过以下方式制成，即使用塑料材料对布置在多件实现的第一管的管件处的线圈进行包覆模制，其中包覆模制在第一管的管件接合之前进行。
23.通常，线圈封套对于交变电磁场是至少基本上可穿透的，具体地，对于频率为至少1khz(例如，至少10khz或至少100khz)或至多1ghz(例如，至多100mhz或至多10mhz)的交变电磁场是至少基本上可穿透的。
24.在典型实施例中，线圈封套以与第一管的外轮廓齐平的方式至少基本上径向填充线圈区域至外侧。在典型实施例中，线圈封套定向成与线圈同轴或与髓内钉纵轴同轴。通常，线圈封套基本上以环形方式围绕线圈或第一管(具体地，在线圈区域中)。
25.在典型实施例中，第一管包括径向布置在线圈内部的线圈芯。通常，线圈芯是铁氧体芯。通常，线圈芯实现为中空。通常，线圈布置在线圈芯处。通常，线圈芯和线圈通过塑料材料封装，例如使用环氧树脂。通常，线圈芯与髓内钉同轴布置。
26.在典型实施例中，线圈芯在线圈的轴向端部处具有轴向突起。通常，线圈芯在两个轴向端部处具有径向突起。通常，径向突起适于将芯的绕组与金属管件屏蔽开。通常，径向突起形成用于线圈绕组的径向止动件。
27.通常，第一管在线圈区域或在具有更小外径的部分中实现为至少基本上是充满的。具体地，第一管在线圈区域中的横截面充满至少30％，例如充满至少50％、充满至少70％或充满至少90％。在典型实施例中，线圈区域中的第一管由实现为完整圆柱体的心轴形成。
28.在典型实施例中，第一管在线圈区域与第二管之间的中间区域中具有第二锁定开口。通常，第二锁定开口实现在第一管的中间部分中，其中，中间件轴向地布置在线圈区域面向第二管的一侧，具体地，布置在第一管的心轴与中空件之间的中间区域中。
29.在典型实施例中，第一锁定开口和第二锁定开口之间的距离最大为30mm，具体地，最大为25mm。
30.通常，髓内钉包括电连接到线圈的驱动器。通常，驱动器布置在线圈区域与第二管之间的第一管中，具体地，布置在中间件与第二管之间。通常，线圈和驱动器之间的电连接通过馈通实现，具体地，通过中间件实现。例如，馈通沿轴向实现。通常，馈通通过钻孔实现。
在典型实施例中，驱动器包括电机(具体地，电动机)。通常，驱动器包括齿轮(例如，多级行星齿轮)。在典型实施例中，驱动器包括用于控制和监控驱动器的电子系统或传感器系统。通常，驱动器包括电能存储器。
31.在典型实施例中，线圈区域中第一管的外径，具体地线圈区域中心轴的外径大于第一锁定开口的直径或大于第二锁定开口的直径。通常，线圈区域中第一管的心轴的外径大于第一锁定开口的直径或大于第二锁定开口的直径。通常，线圈区域中第一管的心轴的外径至少为2mm，具体地，至少为4mm或至少为6mm。线圈区域中第一管的心轴的外径小于线圈封套的外径至少1mm，具体地至少1.5mm或至少2mm。
32.在典型实施例中，第一管的心轴具有轴向朝向第一管的中间件的径向圆角。径向圆角有利于在心轴与中间件之间传递机械弯曲载荷。通常，布置在心轴上的线圈芯具有与径向圆角相匹配的凹槽。通常，心轴和中间件制成一体。
33.在典型实施例中，第一管的中间件在第二管的方向上轴向地具有轴向突起，该轴向突起适于使中间件与第一管的中空件互锁。在进一步的典型实施例中，中间件和中空件焊接在一起。
34.在典型实施例中，第一管在第一锁定开口与线圈区域之间或在线圈区域与第一管的中空件之间的中间区域中具有第三锁定开口。
35.通常，第二管具有另一个锁定开口，具体地在第二管与第一管相对的端部处。
36.在用于将能量从初级线圈传递到髓内钉的线圈的典型实施例中，具体地，初级线圈布置在髓内钉的线圈周围或在髓内钉的线圈附近，具体地布置在患者或治疗动物的皮肤上。通常，当初级线圈通电时，电压(具体地，交流电压)被施加到初级线圈，并且第一电流(具体地，交流电流)流过初级线圈。通电的初级线圈通常产生交变磁场。通常，通过髓内钉的线圈接收能量，其中通过交变磁场在髓内钉的线圈中感应出第二电流。从初级线圈传递到髓内钉的线圈的能量(具体地，以初级线圈产生的脉冲形式)可以用于例如驱动髓内钉的齿轮(具体地，实时驱动髓内钉的齿轮)，以便为髓内钉的电子系统供电或为髓内钉的电能存储器充电。
37.实施例的典型优点包括，例如，髓内钉需要的空间较小。典型的髓内钉也可以在低截骨术高度或接近关节的情况下植入。进一步的优点在于，髓内钉可以确保实现高能量传输性能或具有高能量传输效率。典型的髓内钉可以确保进行更有针对性的控制，可以具有更高的可靠性，或者可以提供更高的牵引力。另一个优点在于，从布置在髓内钉外部的线圈与髓内钉之间不需要馈线。典型实施例的髓内钉可以缩短和简化髓内钉植入或移除手术的时间和程序。
附图说明
38.在下文中，根据附图更详细地解释本发明的示例性实施例。如下所示：
39.图1示出了长骨牵引用髓内钉的示意性概览图；
40.图2示出了髓内钉的示意性剖视图；
41.图3示出了髓内钉的另一个实施例的细节的示意性剖视图；
42.图4a示出了具有第三锁定开口的髓内钉的细节的示意性剖视图；
43.图4b示出了在第一管的中间件中没有任何锁定开口的髓内钉的细节的示意性剖
视图；
44.图5a示出了髓内钉的细节的示意性剖视图，其中第一锁定开口和第二锁定开口相对于彼此扭转；
45.图5b示出了髓内钉的细节的示意性剖视图，其中第一锁定开口和第二锁定开口相对于髓内钉的纵轴倾斜定向；
46.图6示出了具有多部件端件的髓内钉的细节的示意性剖视图；
47.图7示出了髓内钉的细节的示意性剖视图，其中第一管的心轴具有朝向中间件的径向圆角。
具体实施方式
48.在下文中，将描述本发明的典型实施例，其中相同的附图标记将用于相同或相似的部件，并且可能不会重复对每张附图进行解释。本发明并不限于下面描述的典型实施例。为了更清楚起见，并不是所有相应特征都具有附图标记，当一次或多次为包围髓内钉纵轴的元件分配特征时尤为如此，例如，具有图2中附图标记27表示的线圈芯。
49.图1示出了用于牵引患者51的长骨的髓内钉1的示意性概览图。髓内钉1布置在长骨内，其中髓内钉1的第一管3与第一骨片53锁定，而第二管5与第二骨片55锁定。第二管5连接到第一管3以彼此可轴向移动。在图1中，第二管5部分地引入到第一管3中，并可相对于第一管3沿轴向移动。
50.在图1中，第一管3在第一管3与第二管5相对的端部处的端部区域中具有第一锁定开口7。第一锁定装置9在图1中是螺栓，引入到第一骨片43中并通过第一锁定开口7定位。
51.线圈11布置在第一锁定开口7与第二管5之间的线圈区域中的第一管3处。在线圈区域中，第一管3具有更小的直径，特别是与第一管3在相邻端部区域中或在中间区域中的外径相比，该中间区域在第二管5的方向上轴向地邻近线圈区域。在线圈区域中，线圈11由线圈封套13包围。在图1中，线圈封套13径向地填充线圈区域至外侧，以与端部区域中的第一管3的外径齐平，并与中间区域中的第一管3的外径齐平。
52.在图1中，线圈11实现为圆柱形线圈。例如，实现为图1中的环形线圈的初级线圈59以体外方式布置在患者51身上，具体地，布置在线圈11周围。初级线圈59适于提供交变磁场，以便通过线圈11中的交变磁场施感电流将能量感应地传递到髓内钉1，具体地，传递到线圈11。
53.第二锁定开口15布置在线圈区域与第二管5之间的中间区域中。第二锁定装置17引入到第一骨片53中并通过第二锁定开口15定位。
54.在图1中，驱动器布置在第二管5与线圈11之间，例如布置在第二管5与第二锁定开口15之间。在图1中，驱动器是电机19(具体地，电动机)。通常，驱动器和齿轮21适于使第一管3和第二管5彼此轴向移动。为了牵引长骨，第二管5慢慢地移出图1中的第一管3，使得第一骨片53和第二骨片55分开，长骨得以延伸。在这种情况下，在骨化区57中，可能会长出新骨组织。在图1中，通过线圈11向驱动器提供能量。
55.在第二管中，在第二管5与第一管3相对的端部布置有另一个锁定开口23。另一个锁定装置25引入第二骨片55并通过另一个锁定开口23定位。另一个锁定装置25通过另一个锁定开口23将第二骨片55与第二管5锁定。为了更清楚起见，在进一步的附图中未示出锁定
装置。
56.图2示出了具有第一管3和第二管5的髓内钉1的示意性侧视图，第一管3和第二管5沿髓内钉1的纵轴2布置。第二管5部分地布置在第一管3内并且可相对于第一管3轴向移动。第二管5、电机19和齿轮21布置在第一管3的中空件41中。在第一管3与第二管5相对的端部区域中布置有第一管3的端件47。端件47包围第一管3的心轴45，心轴45从邻近端部区域的第一管3的线圈区域突出到端部区域中。第一锁定开口7延伸穿过金属套筒8。金属套筒8穿过心轴45的心轴开口和端件47的端件开口。心轴45的心轴开口和端件47的端件开口布置成彼此对齐。金属套筒8沿端件开口的圆周焊接到端件47上。
57.在进一步的示例性实施例中，心轴直接焊接、粘结到端件或以其它方式连接到端件。
58.在线圈区域中，第一管3包括心轴45和围绕心轴45径向布置在外侧的线圈芯27。心轴45的外径小于端件47或相邻近轴45的中间件43，该中间件布置在线圈区域与中空件41之间。在图2中，心轴45和中间件43由金属制成。心轴45与中间件43制成一体。
59.在图2中，线圈芯27实现为铁氧体芯。线圈芯25在端件47和中间件43的轴向方向上分别具有径向突起29。线圈11径向布置在线圈芯27的外侧，并包围线圈芯27。在图2中，线圈11实现为圆柱形线圈。线圈11布置在线圈芯27的径向突起29之间。
60.在中间件43或端件47等相邻管件由金属制成的情况下，线圈芯27的径向突起29是特别有利的。线圈芯27可以屏蔽线圈11，具体地，可以屏蔽线圈11的绕组，或者来自相邻管件的通过线圈芯27的磁通量。
61.线圈芯27和线圈11由径向朝向外侧的线圈封套13围绕。线圈封套13通过以下方式制成，即使用塑料材料铸造第一管3的线圈区域。
62.在图2中，中间件43具有第二锁定开口15。中间件43包括朝向第二管5的轴向突起，该轴向突起与中空件41互锁。中空件41与中间件43径向焊接在一起。中间件43具有轴向孔，线圈11和电机19之间的电连接通过该轴向孔引导。在进一步的示例性实施例中，轴向孔实现为部分或完全缠绕。
63.图3示出了髓内钉1的另一实施例的细节。在图3中，第一管3的心轴45与第一管3的端件47焊接在一起，并且至少基本上不突出到端件47中。通常，心轴45与端件47在前侧焊接在一起。第一锁定开口7不穿过心轴45。中间件43与心轴45形成一体。
64.在图4a中，髓内钉1的第一管除了在第一管3的端部区域中具有第一锁定开口7以及在第一管的中间件43中具有第二锁定开口15之外，在第一锁定开口7与线圈区域之间还具有第三锁定开口31。
65.图4b示出了类似于图4a的实施例，但是在中间件43中没有第二锁定开口15。在图4a和图4b中，第一锁定开口7和第三锁定开口31穿过端件47和心轴45。在进一步的实施例中，与图3类似，心轴45可以较短地或完全不会突出到端件47中，并且第一锁定开口7或第三锁定开口31可以不由心轴45实现。
66.图5a和图5b示出了髓内钉1，其具有相对于彼此扭转的锁定开口或相对于髓内钉1的纵轴2倾斜定向的锁定开口。在图5a中，第一锁定开口7和第二锁定开口15沿不同的径向方向定向。在图5b中，第一锁定开口7和第二锁定开口15相对于髓内钉1的纵轴2倾斜定向。在图5b中，第一锁定开口7和第二锁定开口15朝向共同的交叉点定向。
67.图6示出了具有多部件端件47的髓内钉1的另一个实施例。端件47包括第一端件33、第二端件35和螺纹插件37。在图6中，第一端件33实现为金属套筒。第一端件33穿过心轴45的心轴开口46。第一锁定开口7穿过端件33。在图6中，第一锁定开口7和第二锁定开口15以图6的观察平面定向。心轴45包围第一端件33并突出到第二端件35中。中间件43与心轴45制成一体。线圈封套13和第二端件35通过以下方式制成，即使用生物相容的塑料材料在注射模具中对中间件43进行包覆模制，具体地，沿中间件43、心轴45、线圈芯27、线圈11、第一端件33和螺纹插件37的轴向部分制成。
68.在进一步的示例性实施例中，不存在螺纹插件。在此类示例性实施例中，螺纹插件随后引入到塑料材料中，具体地，以拧入方式引入。
69.在图6中，第一件的中间件43具有朝向线圈区域的径向凹槽44。线圈封套13轴向延伸到径向凹槽44中。在径向凹槽中，第一管和线圈封套13以外形配合的方式连接。
70.图7示出了具有心轴45的髓内钉1的示意性剖视图，心轴45具有朝向中间件43的径向圆角39。径向圆角39可以有利于改善心轴45与中间件43之间的弯曲载荷的传递，具体地，改善第一锁定开口(未示出)与第二锁定开口15之间的弯曲载荷的传递。线圈芯27沿中间件43的方向轴向具有与圆角39匹配的凹槽。径向圆角39，具体地，在线圈芯27中具有匹配凹槽的径向圆角不限于图7的示例性实施例，也可以在图1至图6的示例性实施例中实现。
71.本发明不限于上述示例性实施例。本发明的范围由权利要求确定。具体地，并不是所有示出的部分都必须是本发明的特征，这尤其适用于所示的人骨。