CN1308509A - 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骨髓插钉，该骨髓插钉至少具有两个可在轴向对向移动的元件。
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。
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，至少要有一个工作装置与元件和一个可移动的支承元件相连接以实现运动，该支承元件支承在元件上。
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。
优选由限定在轴向方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可能在加热时使长度有很大的变化。在轴向方向上缠绕的金属丝就收缩约达总长度的几个百分数，而且弹簧变长了。由于支承元件交替侧地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。位于内部的元件支承于在止动装置上的外部元件对面，因此支承元件能够在这方向上运动。这个过程不断重复。
通过使用在工作装置或者说张紧装置里金属丝的数量多少，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内部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有一个管状元件1，在其中有一个对应相配的元件2径向导向并在X方向上轴向可以移动。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，或者说将元件1锚固在那儿。
在元件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，在元件1里有一个接收件6.2。
优选地在端部侧，指向里面是元件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元件1的锁槽8里，并且只可能使元件2在一个方向X上运动和/或使元件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布置在元件1之内，该元件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元件1之内的锁槽8里处于啮合。支承元件10可以在元件1之内轴向来回运动。当支承元件10在盖3方向上运动时，啮入元件2的锁槽8里的止动元件9.2使元件1在轴向方向上逆着X方向同步移动。止动爪9.1以未闭锁的方式插到锁槽8上。当支承元件10在相反方向上复位时就阻止了元件2通过固定元件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。使两个元件1，2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元件1，2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或多数金属丝通电，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和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受压加载经由接收件6.2，6.4使元件2在X方向上从元件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。以此方式可以使元件2从元件1里移动出来和/或使元件1从元件2里移动出来。但在本发明里也要将元件1，2设计为完全轮廓断面，直角轮廓断面或类似的断面。
另外在本发明里还应该使元件1，2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。这样元件2就能相对于元件1移动出来。
但本发明也应使例如元件1，2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。但这些元件1，2也可以设计为全轮廓断面，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。此时支承元件10在那里所示的X方向上同步移动。这就使图1所描述的插入机构成为可能。
在冷却之后能使压力弹簧元件15卸压，并使元件1和/或元件2在那里所示的X方向或相反方向上轴向同步移动。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。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伸长。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。插入机构的相应的作用方式则如上所述仍保持相同。
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，或者按照随着伸出元件1，2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。
位置标号表
    1     元件     34     67
    2     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     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 (34)

1.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者搭接骨骼裂隙的牵引装置，它有一个在必要时可插入骨骼的骨髓腔的插钉，该插钉至少有两个在轴向可相对移动的元件(1，2)，其特征在于，为实现运动，至少有一个工作装置(11)与元件(1)和一个可移动的支承在元件(2)上的支承元件(10)相连接。
2.按权利要求1所述的牵引装置，其特征在于，支承元件(10)和可移动元件(1或2)与一个张紧装置(12)连接。
3.按权利要求1或2所述的牵引装置，其特征在于，紧接可活动元件(1或2)的是一个推移元件(5)，它穿过支承元件(10)。
4.按权利要求3所述的牵引装置，其特征在于，推移元件(5)在一端装有一个接收件(6.2)。
5.按权利要求4所述的牵引装置，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)之间并与这些元件需要时在其接收件(6.4或6.5)上连接。
6.按权利要求1至5中至少一项所述的牵引装置，其特征在于，给支承元件(10)和/或元件(2)至少配置一个止动装置(7.1，7.2)，尤其作为锁槽(8)具有插入其中的止动元件(9.1，9.2)，这些元件通过把支承元件(10)的力传递到元件(2)上，从而阻止元件(1)在逆于(X)方向上退回移动。
7.按权利要求6所述的牵引装置，其特征在于，元件(2)沿着元件(1)可以滑移，其中元件(2)和/或元件(1)至少备有一个止动装置(7.1，7.2)。
8.按权利要求7所述的牵引装置，其特征在于，止动元件(7.1)可以卡入，阻止了元件(2)相对于元件(1)的退回运动。
9.按权利要求7或8所述的牵引装置，其特征在于，元件(1，2)设计成中空轮廓断面，其中元件(2)可以滑移地布置在元件(1)之内。
10.按权利要求1至9中至少一项所述的牵引装置，其特征在于，工作装置(11)至少部分地由形状记忆材料制成。
11.按权利要求1至10中至少一项所述的牵引装置，其特征在于，工作装置(11)至少由一个弹簧元件(16)和/或由许多金属丝(13)构成，它们之间都相互绝缘，其中弹簧元件(16)和/或金属丝(13)是由形状记忆材料制成的。
12.按权利要求1至11中至少一项所述的牵引装置，其特征在于，通过动作工作装置(11)就可以使元件(2)的推移元件(5)朝着支承元件(10)运动。
13.按权利要求11或12所述的牵引装置，其特征在于，对工作装置(11)，尤其是对金属丝(13)供电时就引起加热，这就导致工作装置(11)的缩短或者弹簧元件(16)的加长。
14.按权利要求13所述的牵引装置，其特征在于，由于工作装置(11)的缩短使推移元件(5)和元件(2)相对于固定在元件(1)上的支承元件(10)在(X)方向上可以运动。
15.按权利要求14所述的牵引装置，其特征在于，在工作装置(11)运行之后和在一定条件下中断供电之后产生冷却，并且在张紧装置(12)受力作用下使工作装置(11)的元件变形至其原始形状。
16.按权利要求2至15中至少一项所述的牵引装置，其特征在于，张紧装置(12)至少部分地由形状记忆材料制成，而且设置在元件(2)的一个接收件(6.1)和接收件(6.2和/或6.5)之间。
17.按权利要求2至16中至少一项所述的牵引装置，其特征在于，张紧装置(12)由一个张力弹簧元件(14)或一个压力弹簧元件(15)，而且/或者由许多金属丝(13)构成，这些件相互之间绝缘，其中金属丝(13)由形状记忆材料制成。
18.按权利要求16或17所述的牵引装置，其特征在于，给张紧装置(12)，尤其是对金属丝(13)供电时就引起加热，这造成张紧装置(12)变短。
19.按权利要求18所述的牵引装置，其特征在于，由于张紧装置(12)，尤其是金属丝(13)的缩短使支承元件(10)相对于元件(2)在(X)方向上在一定情况下可卡入地可以运动。
20.按权利要求19所述的牵引装置，其特征在于，在张紧装置(12)运行之后由于中断供电而造成冷却，并因此造成张紧装置(12)，尤其是金属丝(13)的伸长。
21.按权利要求2至20中至少一项所述的牵引装置，其特征在于，工作装置(11)和张紧装置(12)是交替运行的。
22.按权利要求2至21中至少一项所述的牵引装置，其特征在于，给工作装置(11)或张紧装置(12)至少配置了一个加热装置。
23.按权利要求2至21中至少一项所述的牵引装置，其特征在于，工作装置(11)和/或张紧装置(12)都作成由形状记忆金属制成的管子或管状元件，它们配置有一个加热装置用于缩短。
24.按权利要求2至23中至少一项所述的牵引装置，其特征在于，无接触地、在一定条件经感应给工作装置(11)和/或张紧装置(12)供给能量。
25.按权利要求2至24中至少一项所述的牵引装置，其特征在于，给工作装置(11)和/或张紧装置(12)配置了温度测量元件，尤其是温度探头用于监测、控制和调整在加热和冷却时的温度。
26.按权利要求2至25中至少一项所述的牵引装置，其特征在于，给工作装置(11)和/或张紧装置(12)配置了探头元件和/或检查元件，它们求出开关过程的数量并确定牵引行程。
27.按权利要求2至26中至少一项所述的牵引装置，其特征在于，给元件(1，2)配置了接触元件以识别支承元件(20)和/或元件(1)的终端位置。
28.按权利要求2至27中至少一项所述的牵引装置，其特征在于，给元件(1，2)和/或张紧装置(12)和/或工作装置(11)配设了监测牵引力的力探头。
29.按权利要求1至28中至少一项所述的牵引装置，其特征在于，元件(1，2)不能旋转，必要时经导向槽、导向凸缘或者类似的东西轴向相互进入或相互靠着导向，可移动地布置。
30.按权利要求2至29中至少一项所述的牵引装置，其特征在于，在元件(1和/或2)和支承元件(10)之间设置有张紧装置(12)和/或工作装置(11)。
31.按权利要求2至29中至少一项所述的牵引装置，其特征在于，在元件(2)和/或支承元件(10)之间至少设有一个压力弹簧(16)，在支承元件(10)和推移元件(5)之间至少有一个压力弹簧元件(15)。
32.按权利要求31所述的牵引装置，其特征在于，压力弹簧元件(15)和/或压力弹簧(16)由形状记忆材料制成，必要时它们配有一个加热装置。
33.按权利要求11至32中至少一项所述的牵引装置，其特征在于，工作装置(11)和/或张紧装置(12)的至少一根金属丝(13)在支承元件(10)里和/或在至少一个接收件(6.1至6.5)里穿引过。
34.按权利要求2至33中至少一项所述的牵引装置，其特征在于，工作装置(11)和/或张紧装置(12)可从外部、必要时通过感应地加热。
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