[發(fā)明專利]骨外固定器用球形萬向關節(jié)及調控式仿生骨外固定器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210403592.2
• 申請日: 2012-10-22
• 公開（公告）號: CN103006302A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設計）人: 夏和桃;李剛;彭愛民;夏洪菁;劉利民
• 申請（專利權）人: 夏和桃
• 主分類號: A61B17/66
• 分類號: A61B17/66
• 代理公司: 北京中建聯(lián)合知識產(chǎn)權代理事務所 11004
• 代理人: 劉湘舟;朱麗巖

技術領域

本發(fā)明涉及一種設置在骨外固定器上的關節(jié)，以及一種骨外固定器。

背景技術

在醫(yī)療技術現(xiàn)代化的進程中，骨外固定器的材料與結構方面取得長足的發(fā)展，突出的無疑是俄國醫(yī)學專家Ilizarov發(fā)明的洞孔環(huán)式外固定器，洞孔環(huán)式外固定器和細鋼針拉張技術，使原始意義上的骨外固定器，在力學作用方式和力學生物學性能發(fā)生了質地變化、調控性能提高，適應證更加廣泛,是骨外固定器技術領域的重大進步。Ilizarov的技術也激發(fā)了無數(shù)骨科醫(yī)生對骨外固定技術的學習、研究和應用的興趣,其后美國Dror?Paley編著了《矯形外科原則》，創(chuàng)造性將CORA概念應用到骨外固定的矯治之中，使骨外固定矯形技術在規(guī)范化和數(shù)字化方面取得重大進展。與此同時，矯形器械的研究也有長足進步：1984年，Bastiani等發(fā)明了一種單邊的軸動力外固定器，簡化操了作難度，是國內外應用較多的一種骨外固定器；AO學派也認識到骨外固定器在開放、感染性骨折中的應用價值，研制了一種管狀外固定器。1994年美國人J?Charles?Taylor(查爾斯.泰勒)等人在Ilizarov環(huán)形外固定器的基礎上，改進設計成數(shù)字的“空間架構”外固定器(Taylor?Spatial?Frame，簡稱TSF)，“空間架構”外固定器是一種將六個可伸縮的連接桿傾斜地連接近端和遠端環(huán)上、并在連接點處可以自由旋轉的洞孔環(huán)式外固定器，該洞孔環(huán)式外固定器也稱“泰勒空間框架”。

泰勒空間框架有六個可以調節(jié)長度的連接桿，且每個連接桿的長度可以直接讀出，6個連接桿連接支撐兩個環(huán)，形成一個整體（如果用5個連接桿則系統(tǒng)不穩(wěn)定，如果用7個連接桿則系統(tǒng)受到過度限制），整個結構異常堅固。泰勒空間框架只要調節(jié)其中一根連接桿的長度，一個環(huán)就會相對另一個環(huán)改變位置，連接基礎面到平臺的6根支柱，其長度、空間可變化，借助于機器人技術和平行機械學，通過計算機輸出的指令數(shù)字來調節(jié)6根連接桿的長度，改變泰勒空間框架的空間構型，達到骨折斷端復位、矯形或延長的目的。

治療骨折(包括骨骼畸形截骨矯形后)時，如何實施合理的固定，只能根據(jù)骨愈合的生物學規(guī)律，分析、評價、探索合理的固定剛度，并以此進行技術創(chuàng)新，而不僅僅是圍繞固定方法研究固定剛度的合理性，所以自20世紀90年代以來，我國學者創(chuàng)造性提出了再生重建理論為基礎，以控制論為準則的骨外固定技術體系。

現(xiàn)在，申請人依據(jù)“骨科自然重建理念”，提出了一種“骨折固定的適應性剛度概念”，即適應性固定剛度。所述適應性固定剛度，是指骨外固定器在維持骨折復位穩(wěn)定的同時，按照骨胚胎原始發(fā)育方式，提供階段性最佳固定剛度，充分利用骨對應力的適應性控制，調整骨的生長與吸收，促進骨折愈合的進程，完成骨功能的優(yōu)化重建，直至骨愈合恢復到最完善的程度，換句話說，就是骨折固定的剛度隨著骨愈合的強度的增加而降低，骨力學強度隨著固定剛度的降低而增加的一個動態(tài)的轉化過程。由此總結出：骨折早期實施堅強固定，中期提供軸向和綜合應力刺激的彈性固定，后期提供平衡固定，這一概念符合骨折固定、愈合、重建的生物學過程，對外固定技術在臨床上合理應用提供了有實際意義的理論指導。

盡管泰勒空間框架的設計、制作與臨床應用已經(jīng)達到了精密、標準化和智能化的程度，但也存在不如人意的地方：1、泰勒空間框架難于滿足骨折固定、愈合、重建的生物學過程，即難于滿足骨折早期實施堅強固定、中期提供軸向和綜合應力刺激的彈性固定、后期提供平衡固定的需要，具體來說，就是泰勒空間框架固定的剛度不能變化，當遇到一些特別復雜的病例（比如幾種需要治療的問題同時存在）時，泰勒空間框架的靈活性顯得不足，而且必須借助計算機輸出的指令數(shù)字來調節(jié)6根連接桿的長度，由此改變支架的空間構型，達到骨折斷端復位、矯形或延長的目的，所以缺少功能適應性，在臨床應用時有一定的局限性。2、泰勒空間框架只能用6個桿連接支撐兩個環(huán)，形成一個整體，如果用5個桿則系統(tǒng)不穩(wěn)定，如果用7個桿則系統(tǒng)受到過度限制，顯然，整個系統(tǒng)被固化了，不僅制造成本高，而且使用價格昂貴，增加了醫(yī)療成本。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種能夠滿足骨折早期實施堅強固定、中期提供軸向和綜合應力刺激的彈性固定、后期提供平衡固定的要求的骨外固定器用球形萬向關節(jié)及調控式仿生骨外固定器，要解決機械能（力學環(huán)境）與生物能（組織再生）的相容性（力學生物學環(huán)境的合理性）問題，并解決傳統(tǒng)的骨外固定器制造成本高、使用價格昂貴的問題。