專利名稱：骨髓腔內(nèi)釘子的孔的定中裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在骨外科手術(shù)中用的那種類型的骨髓腔內(nèi)釘子孔的定中裝置。
為了外科手術(shù)修復(fù)和穩(wěn)固長(zhǎng)骨頭例如股骨、脛骨、肱骨和腓骨的骨折，將適當(dāng)長(zhǎng)度的骨髓腔內(nèi)釘子插入到髓腔內(nèi)并將骨頭斷片錨接在釘子上的方法已早為人知。利用擰入到髓腔相對(duì)兩側(cè)的骨壁上的螺栓或銷釘可以實(shí)現(xiàn)錨接，這些螺栓或銷釘穿過(guò)位于骨髓腔內(nèi)釘子的近側(cè)和遠(yuǎn)側(cè)端部附近的橫向孔。錨接的螺栓保持在位置上，一直到斷骨的相接邊緣完全愈合，然后再取出來(lái)，以便取出骨髓腔內(nèi)的釘子。這種插入孔的過(guò)程要求(a)準(zhǔn)確定位骨髓腔內(nèi)釘子上的橫向孔;(b)鉆通骨頭的外殼的和海綿的組織以形成螺栓的通道;(c)插入螺栓，使其相對(duì)于斷骨將釘子固定在適當(dāng)位置。
這個(gè)過(guò)程最重要的部分是從外邊確定釘子上所謂盲孔的位置和中心。為了避免鉆的孔不準(zhǔn)直和重復(fù)在骨頭上鉆孔，必須以最大可能的準(zhǔn)確度來(lái)進(jìn)行定位和定中。
已知的定中方法是為使用鉆孔罩或由縱向卡規(guī)組成的框架提供的，該卡規(guī)可以固定到骨髓內(nèi)釘子的近側(cè)端部上并具有一個(gè)安放套筒的孔，以便在與釘子上的孔準(zhǔn)直的位置在骨頭上鉆孔。
使孔對(duì)著骨髓腔內(nèi)釘子的近側(cè)端部(靠近固定于框架上的區(qū)域)定中是相當(dāng)簡(jiǎn)單的操作，不會(huì)引起特別的問(wèn)題。另一方面，使靠近骨髓腔內(nèi)釘子的遠(yuǎn)側(cè)端部的盲孔定中則是很困難的，因?yàn)榭ㄒ?guī)有彈性，在框架和骨髓腔內(nèi)釘子之間的聯(lián)接附近有游隙。
已經(jīng)提出了許多定中裝置，它們使用可定向的鉆孔套筒或使用在框架/釘子聯(lián)接中具有較小游隙的更剛性的鉆孔卡規(guī)。然而，在這些提出的裝置中還沒(méi)有一個(gè)具有足夠的剛性。結(jié)果這些提出的裝置不能保證在釘子的遠(yuǎn)側(cè)端進(jìn)行重復(fù)精確鉆孔所必需的準(zhǔn)確度。
還應(yīng)當(dāng)注意到，所有上述已知定中裝置需要X射線源，它由外科醫(yī)師用來(lái)檢查孔相對(duì)于病人患肢外表面的位置。
這些已知的技術(shù)是危險(xiǎn)的，因?yàn)樗鼈円蟛∪撕筒∪酥車男l(wèi)生人員承受重復(fù)的長(zhǎng)時(shí)間的X射線照射。大家知道超過(guò)一定限制，X射線是有害的，但是如果不綜合考慮手術(shù)的最后結(jié)果，它是不能關(guān)掉的。另外，X射線不能用來(lái)準(zhǔn)確確定孔相對(duì)于肢體外表面的軸向取向，因?yàn)閄射線影象被投射在一平面上，不能用來(lái)清晰的確定孔的傾斜誤差。
美國(guó)專利No.4667664公開(kāi)了一種用于骨髓腔內(nèi)釘子的盲孔的定中裝置，其中，一根棒的一端支承X射線瞄準(zhǔn)設(shè)備，其另一端支承骨髓腔內(nèi)釘子。該裝置具有一個(gè)包括一個(gè)臂的穩(wěn)定件，該臂使棒的中間部分連接到釘子的近側(cè)和遠(yuǎn)側(cè)端部之間的中點(diǎn)上。但是即使這種裝置相對(duì)于釘子的遠(yuǎn)側(cè)端部也不是足夠穩(wěn)固的，因此該裝置在遠(yuǎn)端位置對(duì)骨頭鉆孔時(shí)不能提供最大的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性的保證。另外，這種裝置又使用X射線，因此不可靠，不安全。
在1992年9月22日提出的意大利申請(qǐng)VR92A000081中，我們公開(kāi)了一種改進(jìn)的孔定中裝置和定位在植入的骨髓腔內(nèi)釘子上遠(yuǎn)盲孔的方法，由此避免了使用X射線。上述申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容已作為參考包括在本發(fā)明中。然而這里簡(jiǎn)介一下是有幫助的。在上述申請(qǐng)中，夾具可拆卸地固定在植入的骨髓腔內(nèi)釘子的近側(cè)端部上，該釘子在其遠(yuǎn)側(cè)端部的附近具有橫向螺栓孔。夾具包括一個(gè)分支臂，該臂安裝一根細(xì)長(zhǎng)的卡規(guī)，使得卡盤的遠(yuǎn)側(cè)端部可以在一個(gè)大體平行于釘子的幾何平面內(nèi)靈活地偏移?？拷ㄒ?guī)遠(yuǎn)側(cè)端部的導(dǎo)向孔位于一根垂直于該幾何平面的軸線上。當(dāng)夾具被夾在釘子上時(shí)，卡規(guī)導(dǎo)向孔的軸線平行于釘子螺栓孔的軸線，并且導(dǎo)向孔軸線和螺栓孔軸線二者距分支臂的距離相等?？ㄒ?guī)遠(yuǎn)側(cè)端部適合于可拆卸地安裝一個(gè)產(chǎn)生繞定向軸線的磁場(chǎng)的金屬檢測(cè)器或探針，使得金屬檢測(cè)器可以選擇性地移到或定位到一個(gè)中心位置的一側(cè)，然后到另一側(cè)，在該中心位置，卡規(guī)實(shí)際上局部平行于釘子。在該中心位置相對(duì)兩側(cè)的檢測(cè)器信號(hào)相等，以此受到注意的卡規(guī)位置可以實(shí)現(xiàn)中心位置的測(cè)定。因此實(shí)現(xiàn)卡規(guī)導(dǎo)向孔與釘子螺栓孔軸向準(zhǔn)直點(diǎn)的測(cè)定。如上述申請(qǐng)公開(kāi)的，一當(dāng)中心點(diǎn)已被識(shí)別為得到兩個(gè)相等信號(hào)的兩點(diǎn)之間的中間位置時(shí)，必須首先確定有關(guān)骨頭的遠(yuǎn)側(cè)端部的固定參考，以支持可靈活偏移的卡規(guī)的另外的懸臂遠(yuǎn)側(cè)端部，保證可控測(cè)量偏移和隨后將卡規(guī)固定在固定參考上。
本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的用于定位植入的骨髓腔內(nèi)釘子上盲孔的設(shè)備和方法，而不需要X射線。
特定目的是不需要卡規(guī)或設(shè)備的其它部件的靈活偏轉(zhuǎn)而達(dá)到上述目的。
另一個(gè)特定目的是用一個(gè)單一的卡規(guī)結(jié)構(gòu)來(lái)達(dá)到上述目的，該卡規(guī)結(jié)構(gòu)可普遍應(yīng)用于骨髓腔內(nèi)釘子盲孔的定位，適合于一整套尺寸的骨髓內(nèi)釘子，并在整套釘子范圍內(nèi)適合于進(jìn)行遠(yuǎn)側(cè)和近側(cè)端部的兩種螺栓孔的鉆孔準(zhǔn)直。
再一個(gè)特定目的是采用不需要將遠(yuǎn)側(cè)基點(diǎn)固定到病骨上的設(shè)備來(lái)達(dá)到上述目的，該設(shè)備可以確定骨髓腔內(nèi)釘子的遠(yuǎn)端螺栓盲孔的遠(yuǎn)端鉆孔的正確定中準(zhǔn)直。
提供一種改進(jìn)的具有可調(diào)節(jié)位移卡規(guī)并具有計(jì)數(shù)顯示計(jì)算的釘子中心的設(shè)備，使得可以調(diào)節(jié)到瞬時(shí)卡規(guī)位置和顯示的計(jì)算值相等，這也是本發(fā)明的一個(gè)特定目的。
本發(fā)明在骨髓腔內(nèi)釘子具有遠(yuǎn)側(cè)和近側(cè)端部并且靠近這些端部具有許多橫向孔的情況下，利用一個(gè)在涉及肢體的外面支承鉆孔導(dǎo)管的夾具或框架結(jié)構(gòu)達(dá)到這些目的。框架包括兩部分細(xì)長(zhǎng)的卡規(guī)，其中遠(yuǎn)側(cè)部分具有連接于近側(cè)部分的可轉(zhuǎn)動(dòng)的鉸接連接裝置。遠(yuǎn)側(cè)部分具有用于鉆孔工具的橫向?qū)蚩?，這些導(dǎo)向孔分開(kāi)，其間距至少與一對(duì)骨髓腔內(nèi)釘子的橫向孔的間距一致?？蚣苓€包括可拆卸地固定在釘子近側(cè)端部上和可拆卸地固定在卡規(guī)近側(cè)部分上的橫向臂或分支臂，使得卡規(guī)的近側(cè)部分平行于釘子，而卡規(guī)的遠(yuǎn)側(cè)部分可在垂直于臂分支方向的一個(gè)幾何平面內(nèi)移動(dòng)，并且遠(yuǎn)側(cè)端的卡規(guī)孔偏離釘子孔的距離大約相同，以便可同釘子準(zhǔn)直。繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸的卡規(guī)部分的鉸接位移的調(diào)整可以精確地被感知，并顯示為瞬時(shí)位置值的數(shù)值。裝在卡規(guī)遠(yuǎn)側(cè)部分的遠(yuǎn)側(cè)端部附近的金屬檢測(cè)儀器能夠檢測(cè)和計(jì)算“中心”位置，其中在卡規(guī)遠(yuǎn)側(cè)端的導(dǎo)向孔軸線已被充分準(zhǔn)直，以便同釘子的軸線局部盲交，因而與在釘子遠(yuǎn)側(cè)端部上的橫向孔的軸線準(zhǔn)直。這個(gè)檢測(cè)儀器的輸出是正確“定中”位置的計(jì)算的數(shù)值顯示，操作者移動(dòng)卡規(guī)的遠(yuǎn)側(cè)部分，一直到顯示的瞬時(shí)位置值與計(jì)算的“中心”位置顯示值相等。
下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。


圖1是本發(fā)明夾具的側(cè)視圖，相對(duì)于骨髓腔內(nèi)的釘子，夾具位于操作位置，外加在骨頭的遠(yuǎn)側(cè)和近側(cè)斷片之間的骨頭上;
圖2是圖1夾具部件的平面圖;
圖3是圖1和圖2的夾具鉸接部分的放大局部圖，部分為截面圖;
圖4是圖3鉸接部分的放大局部平面圖，部分為截面圖，圖中觀察方向4-4′沿通過(guò)圖3樞軸a、b的路徑;
圖5是沿圖3的方向5-5′截取的視圖，路徑通過(guò)圖3的樞軸a、b、c;
圖6是曲線圖，示出圖1夾具的金屬檢測(cè)部件的電信號(hào)輸出;
圖7是涉及本發(fā)明操作的簡(jiǎn)化的電路系統(tǒng)方塊圖;
圖8是類似于圖1的側(cè)視圖，但示出部件的不同配置。
本發(fā)明的孔定中裝置或夾具在圖1中可以看見(jiàn)是加在骨頭(虛線輪廓)上，該骨頭在其縱向端部之間具有裂縫F，為修復(fù)裂縫F，骨髓腔內(nèi)的釘子10可以認(rèn)為是設(shè)置在髓腔內(nèi);釘子10是金屬的，最好是不銹鋼的。夾具包括卡規(guī)結(jié)構(gòu)，具有細(xì)長(zhǎng)的向遠(yuǎn)側(cè)延伸的第一部分11和細(xì)長(zhǎng)的向近側(cè)延伸的第二部分12，卡規(guī)結(jié)構(gòu)約在其中央具有通過(guò)樞軸a的鉸接連接機(jī)構(gòu)，樞軸a位于每個(gè)部分11、12的截面對(duì)稱的垂直平面內(nèi)。
本文使用術(shù)語(yǔ)“垂直”和“水平”可以認(rèn)為僅僅是為了更簡(jiǎn)單地說(shuō)明部件和它們的關(guān)系，因?yàn)楸景l(fā)明不要求部件一定要在重力上是垂直的或水平的。因此為了更簡(jiǎn)單的表述，圖1被說(shuō)明為部件的側(cè)視圖，位于“垂直”平面V上，即位于圖的平面上，“水平”方向可以認(rèn)為是圖1部件的左右方向，而水平面Q被取代為垂直于紙平面的一個(gè)平面，并包括例如細(xì)長(zhǎng)部分11、12的中心軸。
每個(gè)部分11、12的橫截面最好是相同的，可以是8邊形的鋁擠壓件，其中垂直高度H超過(guò)側(cè)向?qū)挾萕，其比值為3∶2，因而在垂直平面中提供了較大的橫截慣性矩，以阻止懸臂結(jié)構(gòu)的下垂，而在水平面中提供了相當(dāng)?shù)牡州^小的慣性矩，以阻止沿兩個(gè)部分11、12中的一個(gè)的長(zhǎng)度側(cè)向彎曲。
剛性分支臂13包括前后板部分14、15，它們用例如螺栓16可松開(kāi)地彼此夾緊，并夾持在近側(cè)延伸部分12上，將臂13夾持在部分12上的特定的縱向位置決定于將橫向孔準(zhǔn)線17選擇對(duì)準(zhǔn)哪一個(gè)從許多這種孔準(zhǔn)線18中選出的孔準(zhǔn)線，孔準(zhǔn)線18沿近側(cè)延伸部分12的長(zhǎng)度最好具有相等的間距S1。手動(dòng)操作鈕19是一根柱或銷的頭部，用于保證臂13的固定連接位于沿部分12精確選定的位置上。
臂13的下端固定在卡盤機(jī)構(gòu)上，卡盤機(jī)構(gòu)具有心軸20和手動(dòng)裝置21，該手動(dòng)裝置用于操作卡盤機(jī)構(gòu)，以便松開(kāi)與骨髓腔內(nèi)釘子10的近端的嚙合，并與其進(jìn)行軸向準(zhǔn)直。這種卡緊嚙合可以認(rèn)為是釘子10和卡盤機(jī)構(gòu)的相互作用的鍵合，因此在釘子10中的遠(yuǎn)端螺栓孔22、22′和近端螺栓孔23、23′的橫向準(zhǔn)直都在卡規(guī)結(jié)構(gòu)的細(xì)長(zhǎng)部分11、12對(duì)稱的垂直平面上。所以只要釘子10、臂13和近側(cè)延伸部分12被鎖定在大體上同一的垂直面V上，遠(yuǎn)端延伸部分11的鉸接樞軸便在水平面Q上，該平面平行于釘子10的軸，或至少在由臂13下端部上的心軸20卡緊支承的區(qū)域上平行于釘子10的軸。此時(shí)還可以觀測(cè)到，固定的準(zhǔn)確確定的縱向距離S2被確定在釘子螺栓孔23的軸和夾緊在近側(cè)延伸部分12上的臂13的選擇位置(通過(guò)軸17)的直角相關(guān)軸13′之間。還可以看到，固定的縱向間隔S3存在于釘子10的一對(duì)遠(yuǎn)側(cè)端螺栓孔中心之間、于釘子10的一對(duì)近側(cè)端螺栓孔中心之間，以及于卡規(guī)構(gòu)件的遠(yuǎn)側(cè)延伸部分11的遠(yuǎn)側(cè)端上的導(dǎo)向套筒夾持孔24，24′的中心之間。
此固定間距S3與在外部固定器相應(yīng)縱向端部上的骨頭螺栓緊固件之間的標(biāo)準(zhǔn)間距一致，最后依靠該骨頭螺栓緊固件來(lái)牢固固定斷裂骨頭破裂的兩半。
具有與部分11相連接的鉸接連接器26的夾緊臂25可以用手動(dòng)裝置27驅(qū)動(dòng)使其達(dá)到這種套筒(未示出)被牢固固定和被調(diào)整的位置，以便以后在相應(yīng)的導(dǎo)筒內(nèi)進(jìn)行鉆孔導(dǎo)向和垂直準(zhǔn)直軸線24、24′。
遠(yuǎn)側(cè)夾具孔24，24′距離臂13的垂直軸13′的縱向間距可以認(rèn)為是與釘子10的相應(yīng)遠(yuǎn)側(cè)端螺栓孔準(zhǔn)線22、22′的縱向間距相同。在孔24、24′的中點(diǎn)，遠(yuǎn)側(cè)端夾具包括第三孔29，該孔的尺寸適合可調(diào)節(jié)地安裝金屬檢測(cè)器裝置或探針31的細(xì)長(zhǎng)柱30，該柱的中心軸線平行于孔24、24′的軸線。裝置31最好是由已知的磁結(jié)構(gòu)構(gòu)成的，其中相同的第一和第二繞組32、32′在鐵芯33上是間隔開(kāi)的，靠近鐵芯的下端。柱30的上半部可以是鋁管作的，它包含線圈32、32′之間的激礪導(dǎo)線與電子激礪和檢測(cè)部件的上部罩子。柱30的下半部分專用于鐵芯33及其繞組，下半部分可以用環(huán)氧樹(shù)脂裝到上半部分的圓筒部分上。在柱30下端附近不存在金屬時(shí)，線圈32、32′的激礪將產(chǎn)生一個(gè)對(duì)于鐵芯33的軸向中心對(duì)稱的并超出該中心的磁場(chǎng)，在此磁場(chǎng)內(nèi)金屬的存在將產(chǎn)生一個(gè)檢測(cè)器輸出信號(hào)，當(dāng)金屬最靠近鐵芯33的下端時(shí)，該信號(hào)的值最大，向最靠近準(zhǔn)直的兩側(cè)偏移鐵芯準(zhǔn)直時(shí)上述信號(hào)值降低。該信號(hào)和它在本發(fā)明中的用途下面將結(jié)合圖6進(jìn)一步討論。
上面討論了繞軸線a的鉸接裝置，從而完成了圖1和圖2所示裝置的總的說(shuō)明。下面參考圖3、4、5，這些圖涉及通過(guò)活節(jié)組件35實(shí)現(xiàn)的部分11、12樞軸連接的細(xì)節(jié)，圖中，在36進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)可以調(diào)整繞軸線a的部件11、12的相對(duì)角度，還可以進(jìn)行部分11的可拆卸的連接，以便于適應(yīng)選出的一種范圍的遠(yuǎn)側(cè)延伸部分11的卡規(guī)長(zhǎng)度。如圖所示，組件35包括一根短而牢固的臂37，該臂具有樞軸支承連接，通過(guò)樞軸34連接在整個(gè)卡規(guī)結(jié)構(gòu)的近側(cè)延伸部分12的相鄰端部上。臂37在其另一端已被切削，以便與部分11的相鄰的同樣與切削的端部互搭對(duì)正。由部分11所帶的分開(kāi)的暗銷38與在臂37和部分11的互搭區(qū)域中的定位孔對(duì)正，臂37與其選定的部分11的精確的裝配關(guān)系由在暗銷之間的固定螺栓固定，可在39用手動(dòng)操作固定。
大體為U形的支架40包括分開(kāi)的從連接梁40延伸的上、下臂41、41′，該梁用螺栓緊固在部分12的側(cè)面上，臂41、41′與部分12的上下表面形成固定嚙合。臂41、41′對(duì)第二樞軸C形成橫距，樞軸C平行鉸接軸線a并最好在軸線a的對(duì)準(zhǔn)線43上，樞軸C垂直于部分12的對(duì)稱垂直平面上。凸出部44被軸承支承在臂41、41′之中和其之間，以便相對(duì)于軸線C進(jìn)行角度位移。凸出部44具有居中定位的徑向延伸孔45，由裝置36手動(dòng)驅(qū)動(dòng)的調(diào)節(jié)桿46的導(dǎo)螺桿穿過(guò)該孔45。
側(cè)向偏移的凸出結(jié)構(gòu)47被居中切削成凹的弧形輪廓48，從而形成垂直分開(kāi)的上、下耳狀物，該耳狀物在第三軸線b中被打孔。以便軸承支承凸出部49，該凸出部49接受由于在36上調(diào)節(jié)導(dǎo)螺桿而產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)位移調(diào)節(jié)，從而圍繞鉸接軸線a設(shè)置部分11的角度。為此，凸出部49具有一個(gè)居中定位的徑向延伸孔，有頭的銷或鍵50可以在該孔中轉(zhuǎn)動(dòng)，但由套環(huán)51沿軸向套在其中，該環(huán)被橫向地銷在鍵的突出端部。該鍵的凸出端部被打孔以便插放導(dǎo)螺桿46的相鄰端部，將套環(huán)51固定在鍵50上的銷釘也將鍵50固定在導(dǎo)螺桿46的端部上。鍵50和套環(huán)51的頭部騎在凸出部49的相對(duì)的支承平面上，所以在36調(diào)節(jié)導(dǎo)螺桿可以使它們轉(zhuǎn)動(dòng)，但在同時(shí)，由于它們支承在凸出部的相對(duì)的平面上，所以可以繞鉸接軸線a光滑地精密地轉(zhuǎn)動(dòng)臂37。
圖2還示出一個(gè)伸出臂54，該臂具有一個(gè)肩部或肋55，用于對(duì)支架40的底座42的正交的平垂直面之間的角作準(zhǔn)確的嵌合基準(zhǔn)。伸出臂54提供一個(gè)安裝座，用于安裝位移變送器56，該變送器具有一根內(nèi)部導(dǎo)向的桿57，該桿受彈簧作用而連續(xù)地與部分11的相鄰側(cè)壁接觸。無(wú)論部分11、12的鉸接繞軸線a的什么調(diào)整角度，桿57都響應(yīng)變送器相對(duì)于部分11的距離的變化。如圖所示，伸出臂54和安裝在其上面的變送器構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的組件，該組件依靠在一個(gè)被栓住的螺紋部件上，該部件具有驅(qū)動(dòng)鈕58，用于通過(guò)支架40的底座42將該組件固定在部件12的相鄰端部上。變送器56可以是商售裝置，可從各個(gè)地方買到，可以指出RSComponentsSpA(意大利)的基于電位計(jì)的位移產(chǎn)品是完全令人滿意的，現(xiàn)在優(yōu)先選擇一種這樣的特定產(chǎn)品，在這種產(chǎn)品中對(duì)于桿47的移行距離在10mm的范圍內(nèi)，5KΩ的電位計(jì)范圍在±2%以內(nèi)是線性的。
現(xiàn)在參考圖7，要以看到，一個(gè)由可再充電電池作動(dòng)力的微處理器60可以并行處理金屬檢測(cè)器探針31和跟蹤瞬時(shí)角位置的電位計(jì)56的平列的輸出。在指示的桿57位移的10mm范圍內(nèi)電位器56輸出的模/數(shù)轉(zhuǎn)換由8位微處理器60分成255個(gè)分立的可計(jì)數(shù)步。這是在電位計(jì)的線性操作范圍內(nèi)微處理器的容量。但是臂11繞軸線a的需要的角位移是一個(gè)較小的數(shù)字，這是因?yàn)閷?duì)于金屬探測(cè)器31掃過(guò)與釘子10可能準(zhǔn)直的角掃描，探針桿位移20mm是典型的，而且很可能涉及這種位移的中心不明確。假定桿33距軸線a的徑向橫距與桿57同部分11嚙合的嚙合點(diǎn)的徑向橫距之比為典型的5∶1，則只需要桿57位移4mm，這表現(xiàn)為在電位計(jì)和微處理器的線性容量?jī)?nèi)使用了可用的255個(gè)計(jì)數(shù)步中的大約100步。
在檢測(cè)器桿33的軸線從與釘子10的軸線局部相交準(zhǔn)直的一側(cè)位移到其另一側(cè)的過(guò)程中，金屬檢測(cè)器31的信號(hào)輸出形成圖6的一般的高斯曲線。將此信號(hào)從模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字，再輸入到微處理器。微處理機(jī)的輸出轉(zhuǎn)換為模似量后被用于調(diào)置放大器61的閾值，因此只有高于閾值的金屬檢測(cè)器信號(hào)才被用于計(jì)算釘子的中心準(zhǔn)線位置。在圖6中，水平線61′與該閾值相同，在探針33與釘子10軸線準(zhǔn)直的相對(duì)側(cè)上，同樣的相對(duì)橫距位置A和B賦與該閾值。
示意示出的放大器61具有根據(jù)在探針從釘子10的一側(cè)初次掃過(guò)另一側(cè)時(shí)由微處理機(jī)測(cè)定的探針31信號(hào)的最大檢測(cè)值來(lái)進(jìn)行增益自調(diào)節(jié)功能，應(yīng)注意到，最大的探針31信號(hào)值是探針末端貼近釘子10程度的函數(shù)，并且從一個(gè)病人到下一個(gè)病人，不同尺寸的骨頭一定是有不同的貼近程度。閾值61′由微處理機(jī)自動(dòng)確定，使其符合信號(hào)斜率最陡峭的區(qū)域(圖1)，即一般在檢出的最大信號(hào)的30%-70%范圍內(nèi)。閾值61′最好在檢出最大值的大約55%。
圖7的電路中還有適合于數(shù)值顯示的分開(kāi)的顯示器62、63，以便供操作者使用，確保角度調(diào)節(jié)鈕36已經(jīng)將部分11移入到正確的微處理機(jī)計(jì)算的響應(yīng)釘子10存在的磁探針的真正中心值。如圖所示，在62上的顯示是數(shù)值的，代表計(jì)算的“中心”位置，在63上的顯示是在整個(gè)255步的電位計(jì)56線性范圍內(nèi)瞬間角位置(即桿57移動(dòng)的位置)的數(shù)值表示。
下面說(shuō)明操作過(guò)程，假定夾具已被安裝在裝入骨髓腔內(nèi)的釘子上，則如上所述，(ⅰ)使電位計(jì)/傳送器56就位;(ⅱ)使金屬檢測(cè)器桿30被垂直地夾持在27上，使其下端靠近病人患肢，但不與其接觸;(ⅲ)調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)鈕36使部分11轉(zhuǎn)動(dòng)足夠在的角度，以便首先近似準(zhǔn)直桿30的軸線，達(dá)到與釘子的軸線局部相交;(ⅳ)將電子系統(tǒng)連接到電源上(例如電池64上)，充分預(yù)熱一段由指示燈65表示的時(shí)間。完成這些準(zhǔn)備工作之后，壓下起動(dòng)按鈕65，開(kāi)始以下舉例說(shuō)明的步驟順序。
(a)自動(dòng)調(diào)節(jié)放大器(61)增益，以便最佳響應(yīng)金屬檢測(cè)器或探針31的輸出信號(hào)在探針31第一次掃過(guò)釘子10時(shí)，計(jì)算機(jī)清楚按程序工作，估計(jì)檢出的探針31信號(hào)的最大值，可以記得該最大值是探針桿貼近釘子程度的函數(shù)。根據(jù)估計(jì)的最大值，微處理機(jī)調(diào)節(jié)放大器61的增益設(shè)置，并設(shè)置用于鑒別信號(hào)水平的閾值61′，在該信號(hào)水平上，電位計(jì)56的距離測(cè)量值將要被使用。一當(dāng)這些設(shè)置自動(dòng)實(shí)現(xiàn)以后，一個(gè)聲信號(hào)和另一個(gè)指示燈66將宣告這種自調(diào)整任務(wù)的完成，并且裝置已為下一步驟作好準(zhǔn)備。
(b)獲得數(shù)據(jù)操作者利用調(diào)節(jié)(在36)鉸接夾具部分11的角度的方法，慢慢地重復(fù)地掃描骨頭，從一側(cè)掃到另一側(cè)，小心在掃描過(guò)程中不要使探針桿30與任何東西產(chǎn)生有形的接觸。顯示器63總是數(shù)值顯示掃描位置的瞬時(shí)電位計(jì)56的讀數(shù)，該顯示器在開(kāi)始，即在掃描前可以讀某個(gè)讀數(shù)，例如在可檢測(cè)范圍的0-255的極限之間的但不“一定是范圍中心的”120″。繼續(xù)掃描，一直到聲信號(hào)和另外一個(gè)指示燈65表示閥值61′至少被穿過(guò)一次，但是最好是在探針響應(yīng)中心峰值的兩側(cè)(位置“A”和“B”)被穿過(guò)若干次，而且裝置已獲得足夠的需用數(shù)據(jù)并已為第三步驟作好準(zhǔn)備。
(c)中心的計(jì)算利用微處理機(jī)的軟件，將相對(duì)側(cè)穿過(guò)閾值61′的位置數(shù)據(jù)貯存起來(lái)并計(jì)算釘子10的中心。一當(dāng)計(jì)算出來(lái)，便作為一個(gè)數(shù)值(例如146)在顯示器62上顯示出來(lái)。聲信號(hào)和綠色指示燈65將宣告裝置可以隨時(shí)進(jìn)行第四步驟，應(yīng)當(dāng)注意到，在整個(gè)掃描期間(即在由閾值61′與探針31信號(hào)曲線相交決定的和在這種相交之間的范圍內(nèi))，瞬時(shí)位置顯示器63保持繼續(xù)操作。
(d)探針31定位在中心操作者一邊觀察在62上顯示的計(jì)算的顯示值(例如“14b”)，一邊觀察在63上的瞬時(shí)位置顯示值，并根據(jù)差別的程度，調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)鈕36，使在63上顯示的瞬時(shí)位置數(shù)等于在62上顯示的計(jì)算值的量(例如“14b”)。
此時(shí)導(dǎo)向軸線24、24′已正確地與骨髓腔內(nèi)釘子的螺栓孔軸22、22′準(zhǔn)直，推薦將鐵鉻鋁電阻絲不用力插入骨頭的遠(yuǎn)側(cè)干骺端以穩(wěn)定夾具的位置。然后松開(kāi)夾具25，除去探針31，并在孔24、24′中插入兩個(gè)螺紋導(dǎo)管和它們的鉆孔導(dǎo)管。在插入螺釘之前通過(guò)鉆孔導(dǎo)管的鉆孔應(yīng)當(dāng)不加力。
以上已表明，通過(guò)近側(cè)的一對(duì)骨髓腔內(nèi)的釘子盲孔23、23′插入螺釘?shù)目椎亩ㄎ缓豌@孔不需要使用金屬檢測(cè)器，或者進(jìn)行位移側(cè)量，或如上所述對(duì)遠(yuǎn)側(cè)孔22、22′定位那樣的進(jìn)行計(jì)算。為了安裝鉆這些近側(cè)孔的構(gòu)架，可以看到，上述的夾具有助于此目的，將近側(cè)部分12從固定它的臂13上卸下來(lái)，并將遠(yuǎn)側(cè)延伸的卡規(guī)部分11從鉸接組件35的臂37上卸下來(lái)。應(yīng)注意到，部分11已經(jīng)有橫向定位孔18′，它距最近的導(dǎo)向孔24的距離為S2，圖8示出部分11已經(jīng)取代部分12被直接固定在臂13上，定位銷17與部分11的定位孔18′準(zhǔn)直并穿過(guò)其中。在夾緊和定位之后，部分11使其導(dǎo)向孔24、24′被定位到與釘子10的近側(cè)螺栓孔準(zhǔn)直，鉆孔用的近側(cè)螺紋導(dǎo)管和鉆孔導(dǎo)管可定位在安裝夾具25上。在插入近側(cè)螺釘之前，通過(guò)鉆孔導(dǎo)管的近側(cè)鉆孔同樣應(yīng)當(dāng)不加力。
當(dāng)通過(guò)螺栓孔已經(jīng)插入螺栓并已插入骨折骨的遠(yuǎn)側(cè)和近側(cè)兩個(gè)折斷塊以后，可以從釘子10上松開(kāi)夾盤而除去夾具，并可以安裝一個(gè)像意大利專利VR92A000070說(shuō)明的那種類型的外部固定器，使它的近側(cè)和遠(yuǎn)側(cè)螺栓安裝裝置分別固定在連接于固定器中央體的球窩接頭的一個(gè)端部上的現(xiàn)在安裝的一對(duì)遠(yuǎn)側(cè)螺栓上和在其另一端部上的現(xiàn)在安裝的一對(duì)近側(cè)螺栓上。
可以看到，如上所述的夾具結(jié)構(gòu)滿足上述所有目的，而且同樣適用于相當(dāng)大的在一個(gè)給定的標(biāo)準(zhǔn)化組中的裝入骨髓腔內(nèi)的釘子長(zhǎng)度范圍，其中，在一個(gè)組中的每個(gè)釘子的近側(cè)端部具有完全相同的鍵合結(jié)構(gòu)，以便利用帶有芯軸20和操作裝置21的夾盤裝置進(jìn)行正確的定向嚙合。在組中的每個(gè)釘子還應(yīng)當(dāng)具有一對(duì)具有同樣標(biāo)準(zhǔn)間隔S3(例如25mm)的近側(cè)螺栓孔23、23′，當(dāng)用夾盤夾緊時(shí)，螺栓孔23的橫距是使得離開(kāi)臂13的中心定位軸13′形成近側(cè)橫距S2。在這點(diǎn)共通性的條件下，本發(fā)明的夾具被認(rèn)為是可普遍地應(yīng)用來(lái)對(duì)包括12根骨髓腔內(nèi)釘子的舉例說(shuō)明的組中總長(zhǎng)度280mm至500mm釘子的如上述的遠(yuǎn)端定中，其中，遠(yuǎn)端螺栓孔的軸線22、22′與涉及的骨髓腔內(nèi)釘子的近側(cè)端部的距離D1、D2示于下表
一組骨髓腔內(nèi)的釘子釘子尺寸No. 總長(zhǎng)度(mm) D1(mm) D2(mm)12802402652300260285332028030543403003255360320345638034036574003603858420380405944040042510460420445114804404651250046048權(quán)利要求
1.一種外部用夾具，用于定中骨髓腔內(nèi)釘子(10)中橫向螺栓孔的軸線，該釘子已經(jīng)植入骨折的細(xì)長(zhǎng)肢的髓腔內(nèi)，上述夾具包括卡規(guī)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有細(xì)長(zhǎng)的遠(yuǎn)側(cè)延伸的第一部分(11)和細(xì)長(zhǎng)的近側(cè)延伸的第二部分(12)；分支支承臂(13)，該臂的一個(gè)端部連接在上述第二部分(12)上，使得形成垂直于上述第二部分(12)細(xì)長(zhǎng)方向的分支方向(13′)；夾緊裝置(20、21)，該裝置位于上述支承臂(13)的另一端部上，以便可拆卸地將上述臂(13)剛性地連接到骨髓腔內(nèi)釘子(10)的近側(cè)端部，使得上述釘子的軸線在大體平行于上述第二部分(12)的方向延伸，并同上述分支方向(13′)形成第一幾何平面(V)，上述第一卡規(guī)部分(11)具有平行于上述臂(13)分支方向(13′)的導(dǎo)向孔(24)；該夾具的特征在于，它還包括用于將上述第一部分(11)可動(dòng)地連接到上述第二部分(12)上的裝置(35)，以便上述第一部分(11)可以在垂直于上述第一平面(V)的第二幾何平面(Q)上作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，該裝置是為相對(duì)于上述第二部分(12)可控調(diào)節(jié)上述第一部分(11)的位置，從而選擇性地使上述導(dǎo)向孔(24)與上述釘子(10)的上述橫向螺栓孔(22)準(zhǔn)直而設(shè)置的。
2.如權(quán)利要求1所述的外部用夾具，其特征在于，連接上述第一卡規(guī)部分(11)和上述第二部分(12)的上述裝置是鉸接連接裝置(35)，該裝置(35)具有平行于上述分支支承壁(13)的上述分支方向(13′)的單一的樞軸(a)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的外部用夾具，該夾具還包括金屬檢測(cè)器(31)，該檢測(cè)器(31)適于裝在上述第一部分(11)的遠(yuǎn)側(cè)延伸端部上并具有磁場(chǎng)對(duì)稱的中心軸線，在該檢測(cè)器被安裝后，該中心軸平行于上述導(dǎo)向孔(24)的軸線。
4.如權(quán)利要求3所述的外部用夾具，其特征在于，上述金屬檢測(cè)器(31)具有細(xì)長(zhǎng)桿(30)，該桿安裝在上述第一卡規(guī)部分(11)的上述遠(yuǎn)側(cè)端部上，距導(dǎo)向孔(24)的縱向距離相當(dāng)短。
5.如權(quán)利要求4所述的外部用夾具，其特征在于，上述金屬檢測(cè)器(31)包括形成定中于上述桿(30)軸線上的均勻分布磁場(chǎng)的裝置(33)，還包括激礪和檢測(cè)線路(32、32′)，它們產(chǎn)生不同幅值的電信號(hào)輸出，在檢測(cè)器末端橫向穿過(guò)釘子(10)的最近處時(shí)，幅值形成峰值。
6.如權(quán)利要求2所述的外部用夾具，其特征在于，上述鉸接連接裝置包括用軸承支承在上述第二卡規(guī)部分(12)中的樞軸(34)和鉸接適配件(37)，上述第一卡規(guī)部分(11)具有近側(cè)端部，該端部可以拆卸地固定于上述鉸接適配件(37)上。
7.如權(quán)利要求1所述的外部用夾具，該夾具還包括位移測(cè)量裝置(56、57)，該測(cè)量裝置包含一個(gè)電位計(jì)，該電位計(jì)裝在上述第二卡規(guī)部分(12)上并同第一卡規(guī)部分(11)接觸，以便響應(yīng)上述第一卡規(guī)部分(11)的瞬時(shí)感知的位移位置產(chǎn)生電信號(hào)。
8.如權(quán)利要求7所述的外部用夾具，該夾具還包括電子信號(hào)處理裝置(60)，該裝置連接到上述金屬檢測(cè)器(31)上和上述電位計(jì)上，以便在第一顯示器(62)上產(chǎn)生和顯示響應(yīng)檢測(cè)器最靠近釘子的最大響應(yīng)中心位置的位置數(shù)值，在第二顯示器(63)上分開(kāi)產(chǎn)生和顯示瞬時(shí)的桿(30)位置，其顯示單位與中心位置數(shù)值顯示的單位相同。
9.如權(quán)利要求8所述的外部用夾具，其特征在于，每個(gè)上述顯示器(62、63)是數(shù)值顯示器。
10.如權(quán)利要求1所述的外部用夾具，其特征在于，上述第二卡規(guī)部分(12)包括許多縱向間隔開(kāi)的安裝孔(18)，這些孔垂直于由上述分支支承臂(13)的上述分支方向(13′)和上述第二卡規(guī)部分12的細(xì)長(zhǎng)方向形成的第一平面(V)。
11.如權(quán)利要求1所述的外部用夾具，其特征在于，上述支承臂(13)的一個(gè)上述端部和上述第二卡規(guī)部分(12)的連接裝置包括可隨意與選出的一個(gè)上述安裝孔(18)準(zhǔn)直的螺栓孔(17)和螺栓裝置(16)，該裝置(16)用于固定上述臂(13)，該臂通過(guò)上述螺栓孔(17)和選出的一個(gè)上述安裝孔(18)連接到上述第二卡規(guī)部分(12)的選出的縱向位置。
12.如權(quán)利要求1所述的外部用夾具，其特征在于，上述第一和第二卡盤部分(11、12)具有相同的橫截面，其特點(diǎn)是在上述第一幾何平面(V)上的在高度方向(H)的慣性矩大于在上述第二幾何平面(Q)上的在寬度方向(W)的慣性矩。
13.如權(quán)利要求1所述的外部用夾具，其特征在于，上述橫向螺栓孔(22、22′)是骨髓腔內(nèi)釘子中至少兩個(gè)孔(22、22′、23、23′)中的一個(gè)孔，一個(gè)上述的螺栓孔(23、23′)靠近釘子的近側(cè)端部，支承臂((13)的上述一端在橫向軸線上具有與上述第一和第二卡規(guī)部分(11、12)中的每個(gè)部分的至少一個(gè)橫向定位孔進(jìn)行螺栓定位準(zhǔn)直的裝置，當(dāng)夾盤被夾緊時(shí)，在釘子(10)中的近側(cè)螺栓孔(23、23′)和上述支承臂(13)的螺栓定位準(zhǔn)直的橫向軸線之間的縱向距離(S2)等于在第一卡規(guī)部分(11)的橫向定位孔(18′)和上述導(dǎo)向孔(22)之間的縱向距離(S2)。
14.一種定位卡規(guī)導(dǎo)向孔的方法，使該導(dǎo)向孔與植入骨折骨髓腔內(nèi)的釘子上的橫向螺栓盲孔對(duì)正，該法包括以下步驟a)從外部將卡規(guī)安裝在骨頭上并平行于骨髓腔內(nèi)的釘子，卡規(guī)的近側(cè)端部連接于釘子的近側(cè)端部，卡規(guī)導(dǎo)向孔的軸線和橫向螺栓孔的軸線是平行的并與上述連接裝置等距，卡規(guī)的遠(yuǎn)側(cè)端部可在垂直于上述軸線的平面內(nèi)移動(dòng);b)選擇具有力場(chǎng)方向軸線的金屬檢測(cè)器并根據(jù)檢測(cè)器響應(yīng)上述方向軸接近上述釘子的不同接近程度產(chǎn)生電信號(hào);c)將上述檢測(cè)器安裝在卡規(guī)上，使上述方向軸垂直于上述平面并不接觸地靠近骨頭;d)在上述平面中并在與骨髓腔內(nèi)釘子橫向準(zhǔn)直的方向上移動(dòng)上述遠(yuǎn)側(cè)端部，由此從對(duì)準(zhǔn)釘子的一側(cè)到另一側(cè)掃描力場(chǎng)，因而產(chǎn)生電輸出信號(hào)，該信號(hào)在金屬檢測(cè)器的軸線同上述釘子的軸線準(zhǔn)直時(shí)具有峰值，在通過(guò)峰值掃描相對(duì)的兩側(cè)時(shí)該信號(hào)對(duì)稱地下降;e)在其掃描運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，測(cè)量和連續(xù)顯示金屬檢測(cè)器軸線的瞬時(shí)位置;f)確定金屬檢測(cè)器輸出信號(hào)的非峰值的下降閾值水平;g)根據(jù)超過(guò)在上述峰值兩側(cè)的上述閾值水平的輸出信號(hào)和根據(jù)超過(guò)上述閾值水平的輸出信號(hào)的感知的掃描位置計(jì)算在峰值兩側(cè)橫過(guò)的閾值之間的中點(diǎn)的位置數(shù)值，并顯示計(jì)算的標(biāo)記上述中點(diǎn)的位置數(shù)值;h)移動(dòng)上述遠(yuǎn)側(cè)端部，一直到瞬時(shí)位置的顯示值和計(jì)算位置的顯示值相等。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，上述第一和第二顯示是數(shù)值的。
16.一種定位導(dǎo)向孔，使棒與植入骨折骨的骨髓腔內(nèi)的釘子上的橫向螺栓盲孔對(duì)正的方法，該釘子的近側(cè)端可以接近的，以便拆卸其上的夾具連接裝置，上述方法包括以下步驟a)選擇細(xì)長(zhǎng)的在靠近其遠(yuǎn)側(cè)端部具有導(dǎo)向孔的卡規(guī)件，安裝樞軸連接裝置，將卡規(guī)件的近側(cè)端部連接在釘子的近側(cè)端部上，其特征在于，該連接裝置滿足以下要求ⅰ)連接裝置的樞軸和卡規(guī)件的導(dǎo)向孔的軸線平行于釘子上的橫向螺栓孔;ⅱ)螺栓孔的軸線、釘子的中心軸線和樞軸都包含在第一垂直平面中;ⅲ)導(dǎo)向孔的軸線和樞軸位于第二垂直平面上，該平面具有繞樞軸的鉸接的活接頭;ⅳ)卡規(guī)件側(cè)向偏離連接釘子的連接裝置，并可以在平行于釘子中心軸線的一個(gè)水平面上繞樞軸鉸接，導(dǎo)向孔的軸線和螺栓孔的軸線距樞軸具有相同的水平橫距，因此卡規(guī)件在釘子上面和在該水平面上的鉸接掃描能夠穿過(guò)一個(gè)“被定中”的樞軸位置，在該位置螺栓孔和導(dǎo)向孔成軸向準(zhǔn)直;b)用數(shù)字跟蹤在整個(gè)掃描范圍內(nèi)卡規(guī)件鉸接位移的增加，在該掃描范圍內(nèi)，導(dǎo)向孔的軸線被掃描帶入到和移出與螺栓孔的軸線的軸向準(zhǔn)直;c)選擇并安裝金屬檢測(cè)器于上述卡規(guī)件上，其特征在于，金屬檢測(cè)器形成對(duì)一個(gè)遠(yuǎn)側(cè)定位軸線對(duì)稱的磁場(chǎng)，該遠(yuǎn)側(cè)定位軸線位于上述第二垂直平面中并平行導(dǎo)向孔的軸線，其特征還在于，磁場(chǎng)是足夠大的，以便在整個(gè)上述掃描范圍內(nèi)可以受到釘子的作用，其特征還在于，金屬檢測(cè)器產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)，該信號(hào)在上述掃描范圍內(nèi)的掃描過(guò)程中開(kāi)始上升，然后從峰值下降，峰值反映磁場(chǎng)軸線與釘子軸線的交會(huì);d)在低于上述峰值水平確定金屬檢測(cè)器信號(hào)的閾值水平，并用金屬檢測(cè)器信號(hào)的閾值橫向調(diào)整數(shù)字跟蹤增量;e)利用在上述兩個(gè)閾值橫交點(diǎn)的跟蹤的數(shù)字增量計(jì)算和顯示產(chǎn)生峰值信號(hào)的鉸接位置的計(jì)數(shù)增量值的計(jì)算值，以及顯示瞬時(shí)鉸接位移位置的計(jì)數(shù)增量值;f)調(diào)節(jié)卡規(guī)件的鉸接位置，一直到瞬時(shí)位置的顯示值與計(jì)算位置的顯示值相符。
全文摘要
一種不用X射線而使植入骨髓內(nèi)的釘子10的盲孔定位的裝置，包括卡規(guī)、分支的支承臂13和夾緊裝置20，21?？ㄒ?guī)有第一和第二卡規(guī)部分11，12。支承臂在一端與第二部分的選定位置垂直連接，在另一端的夾緊裝置將支承臂可拆卸地連接在釘子的近側(cè)端部上。第一部分通過(guò)鉸接連接裝置35連接在第二部分上，并相對(duì)于第二部分橫過(guò)釘子中心軸線掃描，因而利用第一部分遠(yuǎn)側(cè)端部上的金屬檢測(cè)器31和位移測(cè)量裝置可檢測(cè)和定位釘子螺栓孔的軸線。
文檔編號(hào)A61B17/58GK1084382SQ9311732
公開(kāi)日1994年3月30日 申請(qǐng)日期1993年9月21日 優(yōu)先權(quán)日1992年9月22日
發(fā)明者喬瓦妮·菲克尤里, 斯蒂芬?jiàn)W·羅西 申請(qǐng)人:奧叟菲克斯公司