專利名稱：骨固定元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1前序部分所述的骨固定元件。
背景技術(shù)：
目前的植入術(shù)對(duì)于周圍組織、尤其是骨頭對(duì)外部植入體的反應(yīng)考慮較少。因此首先是局部的微循環(huán)或灌注(Perfusion)受到傷害以及改變局部的生物構(gòu)造。
尤其是對(duì)于由鈦或鋼制成的相對(duì)剛性的植入體的影響在目前的植入術(shù)中考慮不足。為了防止疲勞折斷，要將植入體設(shè)計(jì)得盡可能地剛硬。因?yàn)橹踩氲闹踩塍w在骨折治療期間和在其保留在體內(nèi)的整個(gè)期間至少部分地承擔(dān)骨頭的負(fù)荷，因此使骨結(jié)構(gòu)在相關(guān)區(qū)域相對(duì)較薄弱(Wolff sches法則)。這種骨結(jié)構(gòu)變化可能導(dǎo)致植入體松動(dòng)。
尤其是在骨質(zhì)疏松手術(shù)中用于骨折治療的空心圓柱體(例如按照DE-C 19628473和DE-U 297 10 979)可能導(dǎo)致這些現(xiàn)象。在此，這類植入體正好是骨整形術(shù)中感興趣的，因?yàn)槿藗兤谕@種植入體具有更低的植入體失靈頻率。骨頭要保留在空心圓柱體內(nèi)部并穿過孔長出新的骨頭。這兩種在理論上需要都要求植入體更好地錨定在骨質(zhì)疏松的骨頭中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要實(shí)現(xiàn)這種補(bǔ)救。本發(fā)明的目的是，實(shí)現(xiàn)一種骨固定元件，它避免上述缺陷。
微循環(huán)或灌注的損傷源于植入體著生期間供應(yīng)血管的斷流。一些實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)，在空心圓柱體內(nèi)部和外部的供血康復(fù)能夠在非常短的時(shí)間里實(shí)現(xiàn)。為了在空心圓柱體內(nèi)部供血，圓柱體外殼上的穿孔以及導(dǎo)致組織液體灌注的循環(huán)壓縮是重要的。灌注的程度又取決于植入體的剛性。通過骨頭負(fù)荷在康復(fù)過程中的循環(huán)壓縮同樣導(dǎo)致相鄰骨段的再生。一個(gè)植入體的骨頭結(jié)合也決定性地取決于其機(jī)械特性、尤其是其剛性。
本發(fā)明的目的是，實(shí)現(xiàn)一種骨固定元件，它由于其結(jié)構(gòu)而滿足按照適配剛性所提出的要求，并因此長期保證在骨頭中、尤其是在骨質(zhì)疏松骨頭中的錨定并同時(shí)妥善處理生物學(xué)方面的邊界條件。它固定尚留的骨組織并促使新骨頭的長入和長出。
本發(fā)明所提出的目的通過一種骨固定元件得以實(shí)現(xiàn)，它具有權(quán)利要求1的特征。
通過本發(fā)明所實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)主要是，由于按照本發(fā)明的骨固定件使空心圓柱體的剛性可以盡可能地接近在空心圓柱體周圍的骨頭的剛性，尤其是接近在椎骨中存在的皮層(E-模量約10’000至20’000MPa)與松質(zhì)(Spongiosa)(E-模量約100至5’000MPa)之間的差別。此外，在負(fù)荷作用下骨固定件的偏移以及壓縮在椎骨內(nèi)部比在邊緣區(qū)域更加強(qiáng)烈地失效。
這種在植入體縱軸線上的剛度變化可以通過兩個(gè)措施實(shí)現(xiàn)1.減少在皮層與松質(zhì)之間的過渡區(qū)的壁厚；和2.通過在空心圓柱體敞開端方向上增加的孔隙梯度。
對(duì)于薄壁的平均半徑為Rm的圓形輪廓，作為剛性的測量尺度，軸向和極性的面轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(lx和lp)與壁厚t和孔隙率p(孔面積/總面積)的關(guān)系近似如下lp≈2·π·Rm3·t·plx≈π·Rm3·t·p對(duì)于盡可能緊密的相同尺寸圓孔的布置最大可達(dá)到的孔隙率約為90％。但是為了保證壁在結(jié)構(gòu)上的完整性，孔隙率不應(yīng)超過85％。
通過參數(shù)的有限元分析可以得出，一個(gè)圓形橫截面的剛性與壁厚呈指數(shù)關(guān)系。在t/Rm＝{0.4...0.08}時(shí)，W橫截面～t2.7343，即壁厚減小50％導(dǎo)致面轉(zhuǎn)動(dòng)慣量減半，而圓橫截面的強(qiáng)度降低到約15％。
在骨固定元件的一個(gè)特殊的實(shí)施例中，其剛性從后端向著前端連續(xù)地降低?？招膱A柱體的剛性最好在空心圓柱體的前三分之一比空心圓柱體的后三分之一大至少20％。
在一個(gè)特殊的實(shí)施例中，所述骨固定元件的后端配有一些結(jié)構(gòu)，它們適合于形狀或力鎖合地容納一個(gè)作用力載體、最好是一個(gè)骨板。
在一個(gè)特殊的實(shí)施例中，作為n個(gè)穿孔面積的總和S與總表面積M之間的比例S/M，孔隙率從后向前增加。所述孔隙率在空心圓柱體的前三分之一最好比空心圓柱體的后三分之一大至少20％。
在另一實(shí)施例中，空心圓柱體的壁厚從后端向前端最好連續(xù)地減薄?？招膱A柱體的壁厚最好在空心圓柱體的前三分之一比空心圓柱體的后三分之一薄至少20％。
在一個(gè)特殊的實(shí)施例中，在空心圓柱體表面上的n個(gè)穿孔作的最小直徑為至少0.5mm。
在空心圓柱體的圓周表面上最好局部地設(shè)置有外螺紋。
所述穿孔的形狀可以是圓的或橢圓的或者也可以是角形的，最好是三角或四角的。
在一個(gè)特殊的實(shí)施例中，每十分之一圓柱體高度的穿孔數(shù)向前端的方向增加，但是各穿孔的面積保持不變。在另一實(shí)施例中，每十分之一圓柱體高度的穿孔數(shù)向前端的方向保持不變，但是各穿孔的面積向著前端的方向增加。


下面借助于多個(gè)實(shí)施例的局部示意圖細(xì)描述本發(fā)明和本發(fā)明的擴(kuò)展結(jié)構(gòu)。附圖中圖1為空心圓柱體的局部展開圖，在空心圓柱體壁的多個(gè)橫截面上通過加大孔徑而實(shí)現(xiàn)增加的孔隙率；圖2為一種用于改變帶橢圓形穿孔的空心圓柱體壁的孔隙率的變型方案；圖3為一種用于改變帶正方形穿孔的空心圓柱體壁的孔隙率的變型方案；圖4為一種用于改變帶三角形穿孔的空心圓柱體壁的孔隙率的變型方案；圖5為一個(gè)局部剖切的骨固定元件的立體圖。
具體實(shí)施例方式
下面對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的描述用于結(jié)合附圖更好地理解本發(fā)明。
在圖5中示出的骨固定元件1主要由一個(gè)空心圓柱體2組成，它包括在其圓周表面4上的大量的穿孔3、一個(gè)適于導(dǎo)入骨頭的敞開的前端5、一個(gè)后端6和一個(gè)圓柱體縱軸線7。
在圖1中所示的空心圓柱體壁展開圖示出，穿孔如何從后向前連續(xù)地加大，由此使空心圓柱體的剛性在其縱軸線上從后端向著前端相應(yīng)地降低。
在后端6上，所述圓周表面6配有外螺紋8。一個(gè)圓錐形頭部9構(gòu)成所述骨固定元件的后端段，它可以插進(jìn)一個(gè)在圖中未示出的骨板中。
在圖2至4中示出用于改變具有不同孔形的孔隙率的變型方案。代替圓形孔使用橢圓性、正方形或三角形的穿孔，其中這些孔也從后向前有規(guī)律地加大。這種孔形的目的是，使骨固定元件的剛性從后向前降低。這一點(diǎn)也可以這樣來實(shí)現(xiàn)，即使用相同大小的孔，但是這些孔從后向前更頻繁或更緊密地出現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種空心圓柱體(2)形式的骨固定元件(1)，包括n個(gè)在其圓周表面(4)上的穿孔(3)、一個(gè)適于插入到骨頭中的敞開的前端(5)、一個(gè)后端(6)和一個(gè)圓柱體縱軸線(7)，其特征在于，所述空心圓柱體(2)的剛性在其縱軸線(7)上從后端(6)向著前端(5)降低。
2.如權(quán)利要求1所述的骨固定元件(1)，其特征在于，所述剛性連續(xù)地降低。
3.如權(quán)利要求1或2所述的骨固定元件(1)，其特征在于，所述空心圓柱體(2)的剛性在空心圓柱體(2)的前三分之一比在空心圓柱體(2)的后三分之一大至少20％。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的骨固定元件(1)，其特征在于，所述后端(6)配有一些結(jié)構(gòu)，它們適用于形狀或力鎖合地容納一個(gè)作用力載體、最好是一個(gè)骨板。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的骨固定元件(1)，其特征在于，孔隙率，作為所述n個(gè)穿孔面積的總和S與整個(gè)圓周表面(4)面積積M之間的比例S/M，從后端(6)向著前端(5)增大。
6.如權(quán)利要求5所述的骨固定元件(1)，其特征在于，所述孔隙率在空心圓柱體(2)的前三分之一比在空心圓柱體(2)后三分之一大至少20％。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的骨固定元件(1)，其特征在于，所述空心圓柱體(2)的壁厚從后端(6)向著前端(5)最好連續(xù)地減小。
8.如權(quán)利要求7所述的骨固定元件(1)，其特征在于，所述空心圓柱體(2)的壁厚在空心圓柱體(2)的前三分之一比在空心圓柱體(2)后三分之一薄至少20％。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的骨固定元件(1)，其特征在于，在空心圓柱體(2)的圓周表面(4)上的所述n個(gè)穿孔(3)的最小直徑為至少0.5mm。
10.如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的骨固定元件(1)，其特征在于，在空心圓柱體(2)的圓周表面(4)上至少局部地設(shè)有一外螺紋(8)。
11.如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的骨固定元件(1)，其特征在于，所述穿孔(3)的形狀是圓形或橢圓形的。
12.如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的骨固定元件(1)，其特征在于，所述穿孔的形狀是角形的、尤其是三角形或四角形的。
13.如權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的骨固定元件(1)，其特征在于，每十分之一圓柱體高度上的穿孔(3)的數(shù)量向著前端(5)的方向增加，但是各穿孔(3)的面積保持不變。
14.如權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的骨固定元件(1)，其特征在于，每十分之一圓柱體高度上的穿孔(3)的數(shù)量向著前端(5)的方向保持不變，但是各穿孔(3)的面積向著前端(5)的方向增加。
全文摘要
骨固定元件(1)由一個(gè)空心圓柱體(2)組成，它包括n個(gè)在其圓周表面(4)上的穿孔(3)、一個(gè)適于插入骨頭中的敞開的前端(5)、一個(gè)后端(6)和一個(gè)圓柱體縱軸線(7)。所述空心圓柱體(2)的剛性在其縱軸線(7)上從后端(6)向著前端(5)降低。由于其結(jié)構(gòu)，該骨固定元件(1)滿足適配剛性的要求，并由此可以保證長期地錨定在骨頭中、尤其是骨質(zhì)疏松的骨頭中并同時(shí)滿足生物學(xué)方面的邊界條件。
文檔編號(hào)A61F2/28GK1630491SQ02829216
公開日2005年6月22日 申請(qǐng)日期2002年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月26日
發(fā)明者約爾格·戈?duì)柕鹿? 約恩·澤貝克, 埃里希·施奈德 申請(qǐng)人:庫爾斯恩蒂斯股份公司