CN1205897C - 骨骼牵引装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于将整体的或两部分式的、必要时可分开的骨骼相互拉开以加长骨骼裂隙或者搭接骨骼裂隙的牵引装置，它有一个在必要时可插入骨髓腔内的插钉，该插钉至少有两个在轴向可相对移动的元件(1，2)，为实现运动至少有一个工作装置(11)与第一元件(1)和一个可移动的支承元件(10)相连接，该支承元件就支承在第二元件(2)上。

Description

骨骼牵引装置
本发明涉及一种用于将整体的或两部分式的、必要时可分开的骨骼相互拉开以加长或搭接骨骼裂隙的牵引装置，它有一个在必要时可插入骨髓腔内的骨髓插钉，该骨髓插钉至少有第一个和第二元件，这些元件在轴向上可以对向相互移动。
这种装置在市场上已知有非常多的形式和结构并已获得使用。这种牵引的目的是使骨骼材料进行本体的复制。例如参见EP 0346247B1，在此专利中描述了一种体内的骨髓插钉，它以机械方式使骨骼的二部分运动。缺点就是不可能立刻就调整和拉紧。
另外，DE 3921972 C2说明了一种同样以机械方式可以加长的骨髓插钉。
US 5,415,660描述了一种牵引装置，其中一个推移杆借助于一个张紧装置相对于外壳是可以移动的，其方法是使由形状记忆材料制成的压力工作的促动器对张紧装置加压。设置了弹簧元件用以使张紧装置退回运动。
FR 2 726 460公开了一种牵引装置，其中第一元件相对于第二元件是可以移动的，其方法是在两个定位元件之间有一个压力工作的促动器在加压时使其中一个定位元件相对于另一个元件运动。设置了一个承载拉力的弹簧元件用于拉回和拉紧。
传统的和目前的牵引装置的缺点是这种装置多数设计得太大并且实效很差。它们只能传递有限的牵引力到骨骼上。
它们大多数结构复杂，操作困难，而且尤其是常常由于手术作用必须补充调整，这是并不希望的。
另外，这种目前已知的牵引装置很少适合于很小的骨骼，因为元部件复杂而限制了装置的尺寸。
本发明的任务是提出一种上述类型的牵引装置，采用此装置就使较大的牵引力可控地作用于骨骼上，而且这种装置可按任意尺寸用于所有可加长的骨骼，也可用于很小的骨骼。同时牵引行程以及牵引力都应该可以自由选择。
为解决该项任务，要有一个支承元件用以使第一元件相对于第二元件轴向相互拉开，该支承元件支承于第一元件对面，而且一端在支承元件和第二元件之间在一侧有一个工作装置，另一端在支承元件和第二元件之间在另一侧有一个张紧装置。
本发明优先考虑设置相互插入或相互导向的元件，这些元件的布置可实现移动。这些元件在端部侧与各自单个的骨骼部分相连接。
最好使固定的元件带有一个推移元件，支承元件就在此推移元件上轴向来回运动。支承元件借助一个止动装置而支承在外部元件上。这里可以选用各种不同变种方案的止动装置。支承元件经由一个工作装置与推移元件在端部侧连接。
优选由轴向上或者说以弹簧形式缠绕的金属丝所制成的工作装置在应用所谓的形状记忆合金时，在加热时长度会有很大的变化。轴向缠绕的金属丝就收缩约达总长度的几个百分数，弹簧变长了。由于支承元件在两侧交替支撑在两个元件上从而迫使一个和/或另一个元件伸出。
接着通过中断供电使工作装置冷却，金属丝就可以卸压。与可滑动的或者说可活动的元件和支承元件相连接的一个张紧装置使支承元件向着一个方向退回。
同样优选采用一种金属丝元件作为张紧装置，该金属丝通上电。因而使金属丝加热并且缩短了，因为它是由记忆金属制成的。位于内部的那个元件相对于在止动装置上的外部的元件支承，因此支承元件能够运动。这个过程不断重复。
通过在工作装置或者说张紧装置里使用金属丝的数量多少，以及通过从推移元件的一个接收件至支承元件，或者说从支承元件至位于内部的那个元件的对应的距离就可以对于所要求的牵引行程和牵引力产生精确的影响。也可以根据结构布置采用拉力或压力弹簧元件以替代张紧元件。
用于加热记忆金属丝的金属丝连接在能量转换器上，它们例如就置于皮肤之下。以这种方式就能够无接触感应地、无需操作上的费事就使牵引装置实现操作很长时间。
总之用本发明提出了一种牵引装置，该装置可以在形状、尺寸大小和技术构造方面适应于每个任意的要加长的骨骼。例如通过金属丝数量的多少、通过金属的长度就能对牵引特性产生精确的影响。这种牵引装置也适合于在可能的装入尺寸最小时使牵引力很高。
本发明的其它优点、特征和细节见以下优选实施例中的说明以及附图。以下所示：
图1表示通过一个按本发明的具有工作装置和张紧装置的牵引装置的一个至少局部表示的横断面图。
图2表示通过按图1所示牵引装置的另一种实施例的一个横断面图。
图3表示通过一个按图1和图2所示，具有一个拉力弹簧作为张紧元件的牵引装置的一个横断面。
图4表示通过一个按图3所示，具有一个压力弹簧作为工作装置的牵引装置的一个横断面。
图5表示通过一个按图4所示的牵引装置的一个横断面，该装置具有一个由形状记忆材料制成作为工作装置的压力弹簧元件和作为张紧装置的一个压力弹簧。
按图1本发明的牵引装置R1有一个管状第一元件1，在其中有一个对应相配的第二元件2径向导向并在X方向上轴向可以移动。第一元件1的端部侧有一个盖3作为封堵。在盖3里有一个孔4，用以将第一元件1固定在骨骼内，例如借助于一个螺钉元件或类似的元件，或者说将第一元件1锚固在那儿。
在第二元件2里端部侧插入一个推移元件5，该推移元件在一个伸出端同样设有一个孔4用于在骨骼里进行固定。推移元件5最好与第二元件2紧固连接。
推移元件5设有一个接收件6.1，它优选布置在孔4附近。同样，推移元件5在另一端靠近盖3处，在第一元件1里有一个接收件6.2。
优选地在指向里面的端部，第二元件2设置有一个止动装置7.1，该装置借助止动元件9.1在此处并未详细表示出的锁槽8里连接。止动装置7.1，尤其是止动元件9.1的设计应使它们啮入第一元件1的锁槽8里，并且只可能使第二元件2在一个方向X上运动和/或使第一元件1相反于X方向而运动。优先考虑将推移元件5设计成比第二元件2更长。
对应于本发明的实施例有一个支承元件10布置在第一元件1之内，该第一元件1同样设置有一个止动装置7.2。支承元件10在推移元件5上轴向导向。该止动装置7.2同样具有止动元件9.2，这些元件在相应的设置于第一元件1之内的锁槽8里处于啮合。支承元件10可以在第一元件1内部轴向来回运动。当支承元件10向盖3方向运动时，啮入第二元件2的锁槽8里的止动元件9.2使第一元件1在轴向方向上逆着X方向同步移动。止动元件9.1以未闭锁的方式插到锁槽8上。当支承元件10沿相反方向复位时就阻止了第二元件2通过固定第二元件2的啮入锁槽8里的止动元件9.1而在轴向实现退回的运动，而且止动元件9.2以没有闭锁的方式插到锁槽8上。支承元件10在两侧都有接收件6.4和6.5。
本发明采用了一种工作装置11，布置在支承元件10和推移元件5之间，尤其是在工作装置的接收件6.2和6.4之间.另外在第二元件2(尤其是接收件6.1)和支承元件10(尤其是接收件6.5)之间使用了一个张紧装置12，并将支承元件10与第二元件2相连接。
在本实施例里工作装置11由金属丝13构成，该金属丝围绕着接收件6.2和6.4卷绕。优选地将金属丝13设计为形状记忆金属，也称为记忆金属。金属丝13没有电接触地卷绕或者说设置有绝缘，并且能从外部馈电。
在本实施例中张紧装置12由记忆金属的金属丝13制成。该金属丝优选围绕第二元件2的接收件6.1和支承元件10的接收件6.5而卷绕。
这种牵引装置R1已知被应用在需要拉长的骨骼处用于骨骼搭接或者骨骼加长。使第一元件1，第二元件2与相应的此处未示出的骨骼部分牢固连接，例如紧固元件就通过第一元件1，第二元件2的孔4而啮入在这骨骼部分里。
为实现牵引，使工作装置11运行。这时使金属丝13通电，由于断面小和电阻大就使它们加热。这种加热就引起了这些由记忆金属制成的金属丝在所谓极限温度的一个规定的温度之上产生收缩。在推移元件5的接收件6.2，6.4和支承元件10之间的距离越大，则在工作装置11加热时金属丝13的缩短也就越大。这种缩短引起了推移元件5受压加载，通过接收件6.2，6.4使第二元件2沿X方向从第一元件1里移动出来。同时支承元件借助于止动装置7.2支承在第一元件1上，因而停止了退回运动。优选考虑使止动元件9.2随后啮入第一元件1的锁槽8里。
这样就能通过选择金属丝13，通过接收件6.2和6.4的间距而对牵引产生影响。相应地此处也可以由金属丝数量来精确地计算和确定牵引力。
接着中断供电，工作装置11冷却。金属丝13卸压。
接着使张紧装置12例如通过通电而投入运行，因而放置在支承元件10的接收件6.1和6.5之间的张紧装置的金属丝13就被加热了并以上面所述的方式缩短，因为它们设计成记忆金属。这种缩短引起了支承元件10的复位，具有上面所述的运动。同时将工作装置11的金属丝13重又张紧。
这个过程可以任意地重复。以此方式可以使第二元件2从第一元件1里移动出来和/或使第一元件1从第二元件2里移动出来。但在本发明里也要将第一元件1，第二元件2设计为实心断面，直角轮廓断面或类似的断面。
另外在本发明里还应该使第一元件1，第二元件2能够相对地仅在轴向而且不在径向上移动。这可以例如借助于导向槽或类似结构来实现。
按图2在本发明的另一种实施例中描述了一种牵引装置R2，其结构基本上对应于按图1所描述的牵引装置R1。由于工作装置11和张紧装置12的金属丝13实现了换向从而使结构特别短。例如对于手部范围内很小很短的管状骨骼来说这就具有优越性。
因此将接收件6.5布置在止动装置7.1范围内的第二元件2处。这还有优点，就是能实现很小的牵引行程，而且牵引装置R2总共可以设计得很小。这对于例如很小和很短的骨头来说是有利的。
这种牵引装置R2的作用方式相应于上面所述的方式。
在按图3所示的本发明的另一个实施例中，表示了一种牵引装置R3，它大致对应于按图1所示的牵引装置。只是将张紧装置12设计成了拉力弹簧元件14。此处可以取消金属丝13。拉力弹簧14的一侧固定在第二元件2的接收件6.1上，另一侧固定在支承元件10的接收件6.5上。
若使工作装置11投入运行，那么在加热金属丝13之后就使推移元件5相对于固定的并已啮入的支承元件10在X方向上运动，并且同时将拉力弹簧元件14张紧受拉。以上面所述的方式，止动元件9.2使第一元件1在轴向方向上同步移动。
在中断供电之后工作装置11可以冷却下来。张紧了的拉力弹簧元件14使金属丝13拉长至其原始长度。在回复时止动元件的作用方式与牵引装置R2时相同。这样第二元件2就能相对于第一元件1移动出来。
但本发明也应使例如第一元件1，第二元件2能设计为圆的或者多角状的、直角状的中空轮廓断面，并可在相互之内滑移。但这些第一元件1，第二元件2也可以设计为实心断面，可以相互对向滑移。
在按图4所示的本发明的另一种实施例中，表示了一种牵引装置R4，此时在支承元件10，尤其是它的接收件6.5和第二元件2的接收件6.1之间插入使用工作装置11和张紧装置12。因此就可以使轴向结构很短，当加热超过一个极限温度时，张紧装置12的金属丝13就张紧，并且使工作装置11的一个压力弹簧元件15张紧。此时带动支承元件10在那里所示的X方向上移动。这就使图1所描述的止动锁槽机构成为可能。
在冷却之后能使压力弹簧元件15不再张紧，并带动第一元件1和/或第二元件2在那里所示的X方向或相反方向上轴向移动。同时使金属丝13伸长到它们原始的长度。
对该实施例来说，推移元件5轴向不受力，而且仅用作支承元件10的导向。
在图5所示的本发明实施例中说明了一种牵引装置R5，其中工作装置11作为压力弹簧16代替由形状记忆金属制成的金属丝13而被卷绕成一个弹簧，当超过一个规定的极限温度时这个弹簧就缩短。同时使工作装置12的压力弹簧元件15张紧。在压力弹簧16处于冷却状态时上述的力就能使工作装置12压紧到原始的长度。止动锁槽机构的相应的作用方式则类似上面所述。
另外，本发明的思想还应该包括：由记忆金属制成的金属丝13具有一个绝缘，它许可金属丝13相应地缩短和伸长。由于金属丝13的横断面较小，因而通电时就会加热。由于这些金属丝13由记忆金属制成，因而这种热就被利用于缩短这些金属丝13。工作装置11和张紧装置12的金属丝13通过这里未表示出的装置连接至馈电设备，这种金属丝例如就位于皮下部位里。经过相应的感应式传送器就能将电能转换至使牵引装置R1至R5投入运行。这样也就能传递有关牵引特性的信息。
金属丝13或牵引装置的其它元件也能从外面直接地感应被加热，而不必要配有例如换能器。这例如可以用交变的电磁场来产生，这种电磁场是从外面加到四肢上的。可以取消电子的控制或调整。
另外还要考虑对牵引装置R1至R5，尤其是对工作装置11和张紧装置12配置相应的温度探头，以便能精确地进行温度控制和调整。同时温度探头用来检查在一次加热之后当工作装置卸压时是否实现了冷却。只有冷却之后，张紧装置12才投入使用。
另外，经由这种温度探头就可以对工作装置11或者说张紧装置12进行交替的供电，其中也可以点算相应的开关过程用以计算所达到的牵引行程。
此外，有利的是配有用于支承元件10的各自终端位置的电气的或者机械的接触元件，例如在缩短时借助于工作装置，或者在张紧时则借助于张紧装置12。相应的接触元件可以用于对工作装置11或者张紧装置12交替供电，而且用于点算触点并计算已达到的牵引行程。
另外可以有一种绝对的行程测量装置，它通过一种长度测量系统来实现，这种系统是按照例如电感应、磁致伸缩、磁阻效应的物理学原理而动作，或者按照随着伸出第一元件1，第二元件2的长度的增加使电阻发生的变化而动作。
为了确定骨骼的加长或者骨骼裂隙的搭接情况也可以配有力探头用于监测牵引力。因此同样可以对骨骼的加长施加影响。
                        附图标记表
    1     第一元件     34     67
    2     第二元件     35     68
    3     盖     36     69
    4     孔     37     70
    5     推移元件     38     71
    6     接收件     39     72
    7     止动装置     40     73
    8     锁槽     41     74
    9     止动元件     42     75
    10     支承元件     43     76
    11     工作装置     44     77
    12     张紧装置     45     78
    13     金属丝     46     79
    14     拉力弹簧元件     47
    15     压力弹簧元件     48
    16     压力弹簧     49
    17     50     R1     牵引装置
    18     51     R2     牵引装置
    19     52     R3     牵引装置
    20     53     R4     牵引装置
    21     54     R5     牵引装置
    22     55     X     第一方向
    23     56
    24     57
    25     58
    26     59
    27     60
    28     61
    29     62
    30     63
    31     64
    32     65
    33     66

Claims (29)

1.一种骨骼牵引装置，它包括一个第一元件(1)和一个第二元件(2)，一个支承于第一元件(1)上的支承元件(10)，至少一个连接到第二元件(2)和支承元件(10)上的工作装置(11)，一个装在支承元件(10)与第二元件(2)之间的张紧装置(12)，用于使所述至少一个工作装置(11)缩短以实现第二元件(2)相对第一元件(1)沿一个第一方向(X)轴向相对运动的机构，以及用于使所述张紧装置缩短以实现第二元件(2)相对第一元件(1)沿与第一方向(X)相反的一个第二方向轴向相对运动的机构。
2.按权利要求1所述的骨骼牵引装置，其特征在于，第二元件(2)有一个固定在它上面的推移元件(5)。
3.按权利要求2所述的骨骼牵引装置，其特征在于，推移元件(5)在一端装有一个接收件(6.2)。
4.按权利要求3所述的骨骼牵引装置，其特征在于，工作装置(11)布置在推移元件(5)的接收件(6.2)和支承元件(10)之间。
5.按权利要求1所述的骨骼牵引装置，其特征在于，在支承元件(10)和第二元件(2)的每一个上配置止动装置(7.1，7.2)，所述止动装置包括在第一元件内的锁槽(8)，在支承元件和第二元件上具有插入其中的止动元件(9.1，9.2)，其中止动装置通过从支承元件(10)到第二元件(2)的力传递阻止第一元件(1)沿第一方向(X)移动。
6.按权利要求5所述的骨骼牵引装置，其特征在于，第二元件(2)的布置使其能够沿着第一元件(1)移动。
7.按权利要求6所述的骨骼牵引装置，其特征在于，止动元件(7.1)位于第二元件(2)上，阻止了第二元件(2)相对于第一元件(1)的退回运动。
8.按权利要求1所述的骨骼牵引装置，其特征在于，第一元件(1)和第二元件(2)设计成中空轮廓断面，第二元件(2)可以滑移地布置在第一元件(1)之内。
9.按权利要求1所述的骨骼牵引装置，其特征在于，工作装置(11)至少部分地由形状记忆材料制成。
10.按权利要求1所述的骨骼牵引装置，其特征在于，工作装置(11)至少由一个金属丝(13)构成，金属丝(13)是由形状记忆材料制成的。
11.按权利要求2所述的骨骼牵引装置，其特征在于，借助用于缩短工作装置的机构动作工作装置(11)，使第二元件(2)的推移元件(5)朝着支承元件(10)运动。
12.按权利要求2所述的骨骼牵引装置，其特征在于，用于缩短工作装置(11)的机构包括加热装置，该加热装置作用到工作装置(11)上使其缩短。
13.按权利要求12所述的骨骼牵引装置，其特征在于，由于工作装置(11)的缩短使推移元件(5)和第二元件(2)可以相对于固定在第一元件(1)上的支承元件(10)在第一方向(X)上移动。
14.按权利要求1所述的骨骼牵引装置，其特征在于，张紧装置(12)至少部分地由形状记忆材料制成，而且设置在第二元件(2)的一个接收件(6.1)和支承元件(10)上的第二接收件之间。
15.按权利要求1所述的骨骼牵引装置，其特征在于，张紧装置(12)由许多金属丝(13)构成，它们相互之间绝缘，金属丝(13)由形状记忆材料制成。
16.按权利要求14所述的骨骼牵引装置，其特征在于，用于缩短张紧装置的机构包括给张紧装置(12)加热的加热装置，这种加热造成张紧装置(12)变短。
17.按权利要求16所述的骨骼牵引装置，其特征在于，由于张紧装置(12)的缩短使支承元件(10)相对于第二元件(2)在第一方向(X)上运动。
18.按权利要求17所述的骨骼牵引装置，其特征在于，张紧装置(12)在冷却时伸长。
19.按权利要求1所述的骨骼牵引装置，其特征在于，包括交替动作工作装置(11)和张紧装置(12)的机构。
20.按权利要求1所述的骨骼牵引装置，其特征在于，所述用于缩短工作装置的机构和用于缩短张紧装置的机构是同一个机构，它与工作装置(11)和张紧装置(12)都相连。
21.按权利要求1所述的骨骼牵引装置，其特征在于，工作装置(11)和张紧装置(12)都作成由形状记忆金属制成的管状元件，它们共用有一个加热装置用于缩短它们本身。
22.按权利要求1所述的骨骼牵引装置，其特征在于，借助用于缩短工作装置或张紧装置的机构分别无接触地给工作装置(11)或张紧装置(12)供给加热能量。
23.按权利要求1所述的骨骼牵引装置，其特征在于，给第一元件(1)和第二元件(2)配置了接触元件以识别支承元件(20)和第一元件(1)的终端位置。
24.按权利要求1所述的骨骼牵引装置，其特征在于，给第一元件(1)和第二元件(2)、张紧装置(12)和工作装置(11)配设了监测牵引力的力探头。
25.按权利要求1所述的骨骼牵引装置，张紧装置(12)设置在第一元件和支承元件(10)之间，工作装置(11)设置在第二元件和支承元件(10)之间。
26.按权利要求2所述的骨骼牵引装置，其特征在于，  在第二元件(2)和支承元件(10)之间设有至少一个压力弹簧(16)作为工作装置，在支承元件(10)和推移元件(5)之间有至少一个压力弹簧元件(15)作为张紧装置。
27.按权利要求26所述的骨骼牵引装置，其特征在于，压力弹簧和压力弹簧元件都用形状记忆材料制成。
28.按权利要求10所述的骨骼牵引装置，其特征在于，张紧装置由许多金属丝(13)构成，工作装置(11)中和张紧装置(12)中的至少一根金属丝(13)穿引过支承元件(10)和第二元件、工作装置、支承元件的接收件(6.1-6.5)中的至少一个。
29.按权利要求1所述的骨骼牵引装置，其特征在于，工作装置(11)和张紧装置(12)可用于缩短工作装置的机构和用于缩短张紧装置的机构中的一个加热。
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