对于身体的各种骨折，用板固定是恰当的医疗所需的进行稳定的 众所周知的技术。在用板固定时，在跨过骨折位置的骨头的外表面上 安置一块刚性的通常是金属的板，而螺钉通过该板伸出而固定在骨头 中，以允许该刚性板在医疗期间支承该骨头的方式固定在骨折位置的 两侧上。
这些螺钉沿一轴包括适合于啮合经皮质的骨头。最普遍的是，螺 钉的头部是一个标准的螺钉头，当该固定器被拧入骨头中时，该标准 的螺钉头提供一个围绕该板的相应的圆形螺钉孔的压紧力，由此使该 板对着骨头压紧。
授予Allgower的美国专利No.Re.28,841描述一种与具有带一 凸形下表面的头部的普通标准螺钉一起使用的板。该板包括长形的螺 钉孔，每个螺钉孔在一端形成一个上斜坡部分和一个围绕该斜坡部分 的大体上较小的曲率半径。在使用中，通过邻近该斜坡的螺钉孔在骨 头中钻一孔，并在该钻出的孔中插入一螺钉且转动该螺钉，直到螺钉 头接触该斜坡。在这样啮合时，该骨板在沿使该斜坡部分移动离开该 螺钉的方向存在位移而使该板施加压力来围绕该骨折位置以紧密啮合 的方式将该骨折骨头的各部分保持在一起。
最近，特别在长骨的干骺端处(虽然不限于此)，利用带有螺纹 的头部的有螺纹的螺钉已经有了所希望的结果，这些有螺纹的头部可 以螺纹啮合在该板中的螺纹内而将螺钉相对于该板锁紧，并由此限制 该板相对于该骨头的压紧。但是，这些系统并不提供该板和骨头之间 的压紧所需的控制。只要螺钉头部的螺纹相对于该板一锁紧，对压紧 力的控制就消失了。因此，这样一种系统提供次最佳的稳定性。
美国宾夕法尼亚州Paoli市的Synthes公司出售的某些板被设计 成有一称为COMB I-HOLETM的孔。该COMB I-HOLETM是一个长形螺钉孔， 包括两个相结合的圆形区段，每个区段延伸通过约250度。一个圆形 区段有螺纹，因而适合于以固定角度装入一个带有螺纹的头部的螺 钉。当这样使用时，该系统同样缺乏对上述压紧的控制。另一圆形区 段没有螺纹，因而适合于装入一个标准的无螺纹的头部并形成相对于 该板的压紧。在该区段中，一个螺钉可以相对于该孔稍许成角度。但 是，该螺钉的角度不能够被固定。
授予Yapp等人的美国专利No.5,549,612说明一种系统，其中螺 钉的角度可以利用一个接触螺钉头部的可转动的凸轮来固定。但是， 因为该凸轮永久地安装在该板的一个孔中并必须做成允许骨螺钉出入 的形状，所以该凸轮不可能提供任何对着螺钉头部的向下力，由此限 制了可能的固定。这样，如果该凸轮从一锁紧角度仅仅转动一个小的 量，该凸轮就可能不会固定。而且，该凸轮的形状(如该专利的图4 和4A中所示)说明该凸轮施加一个对着螺钉的向上的力，该力与对着 该板的螺钉的压紧力不利地相反。
发明概要
因此，本发明的一个目的是提供一种板和螺钉的系统，由此可以 由外科医生完全控制板和骨头之间的压紧量。
本发明的另一目的是提供一种板和螺钉的系统，其中每个孔可以 以一种角度固定或角度可变的方式与一螺钉一起使用。
本发明的又一目的是提供一种板和螺钉的系统，其中当以一种角 度可变的方式插入一螺钉时，该螺钉而后以一所要的角度被锁紧。
本发明的又一目的是提供一种板和螺钉的系统，该系统适合于使 一板沿一方向产生位移，该方向的位移施加压力而将骨头的各部分围 绕一骨折位置紧密啮合地保持在一起。
本发明的再一目的是提供一种能够进行传统的螺钉-板固定的板 和螺钉系统。按照这些目的(它们将在下面详细讨论)，一种骨板固 定系统包括一板、角度可变和角度固定的骨螺钉和对每种骨螺钉的相 应的调整螺钉。按照本发明，该板包括适用于装入角度可变的和角度 固定的骨螺钉，这两种螺钉可以相对于该板而被锁紧。更具体地说， 该板包括一个用于骨螺钉和调整螺钉的孔系统。该孔系统限定一个无 螺纹的骨螺钉孔和一个相邻的调整螺钉孔。虽然该骨螺钉孔和调整螺 钉孔的上端部在板的上端板中形成一个共同的孔，但两孔的各自的下 端板在板中形成明显不同的孔。该骨螺钉孔包括一个较大的上圆筒形 部分、一个中央球形部分和一个较小的下圆筒形部分。在一个实施例 中，靠近调整螺钉孔的骨螺钉孔包括一个用于将压紧力传递跨过一骨 折位置的上斜坡部分和一个具有较小的曲率半径的下部分。在该同一 实施例中，该调整螺钉孔包括一个上锥形部分、一个中心圆筒形部分、 一个平台和一个下螺纹部分。当安置该螺钉时，调整螺钉的头部对着 该骨螺钉的头部受力而将该骨螺钉锁紧在位置中。
这些骨螺钉最好包括角度可变的和角度固定的两种螺钉。每个角 度可变的螺钉有一个带一球形曲面的头部。一个与其一起使用的调整 螺钉包括一个球形凹面的头部，该凹面的头部的半径与骨螺钉的头部 相匹配。在使用中，以通过该板的骨螺钉孔所要的角度为骨螺钉钻一 孔，然后将该骨螺钉驱动到该骨头中。一旦在该板和骨头之间产生所 要的压紧量，那么就可以通过将调整螺钉插入调整螺钉孔中而相对于 该板来固定该骨螺钉的位置。驱动调整螺钉，直到在调整螺钉的球面 凹进部分和骨螺钉孔的对置壁的球面凹进部分之间产生(向下和径向 两种)足够的压紧力，从而相对于该板在其间锁紧骨螺钉的头部。因 此，当骨螺钉相对于该板由调整螺钉保持住时，该角度可变的骨螺钉 可用于对着骨头压紧该板，然后可以以这种可变的角度被锁紧而以后 不会松动。
每个角度固定的骨螺钉有一个带上下圆筒形部分的头部和一个与 骨螺钉孔的半径和尺寸匹配的中央球形部分。此外，该头部的上边缘 设有锥形渐窄部。与角度固定的骨螺钉一起使用的调整螺钉包括一个 下圆筒形部分和一个上圆锥形凸缘。在使用中，通过该板的骨螺钉孔 钻一孔而使该孔基本上与由骨螺钉孔的上下圆筒形部分所限定的圆中 心同心地进入骨头。然后驱动一角度固定的骨螺钉进入骨头而对着该 骨头按需要压紧该板。然后，为了固定压紧的水平和防止可能由于微 小运动而产生的任何松动，将调整螺钉插入调整螺钉孔，直到该锥形 凸缘产生足够的对着骨螺钉头部的力(向下和沿径向)，以防止骨螺 钉的任何后退。
按照本发明的另一实施例，在该板的共用孔内提供一个锁紧垫 圈。当调整螺钉插入该板中时，调整螺钉使垫圈对着骨螺钉的头部沿 纵向施力而将骨螺钉锁紧在该板中。接触骨螺钉的头部的垫圈侧部可 以是球形凹面的，从而对此种形状的头部形成表面积最大的接触。此 外，垫圈和骨螺钉头部两者的接触表面可以形成高度摩擦的绒面表 面，以帮助相对于该板锁紧骨螺钉。
按照使用该板和角度可变的螺钉的另一方式，沿向着该斜坡偏移 和离开由螺钉孔的上下圆筒形部分限定的圆中心的一根轴线为螺钉钻 一孔。驱动骨螺钉进入该孔，直到螺钉头部接触斜坡部分，这导致该 板位移一个将头部安置在凹面的球形部分中所需的距离。该位移施加 压力而将骨头的各部分围绕一个骨折位置而紧密啮合地保持在一起。 然后利用调整螺钉和在那里提供的垫圈来固定压紧的水平和防止松 动。
该板和螺钉也能进行传统的螺钉-板固定。也就是，外科医生经常 希望以不同的方式使用不同的孔；也即或者是固定的角度或者是可变 的角度。在骨折复位期间，螺钉可以用手工方式快速插入到骨折位置 的两侧。其后，利用板上的其它孔，医生可以植入角度固定的螺钉和 任选的其它角度可变的螺钉。
该技术的专业人员结合附图参考本专利的详细描述可以清楚本发 明的其它目的和优点。
附图简述
图1是按照本发明的一种骨板固定系统的部分区段的侧视图，图 示有一角度可变的骨螺钉和相应的调整螺钉；
图2是按照本发明的一种骨板固定系统的部分区段的侧视图，图 示有一角度固定的骨螺钉和相应的调整螺钉；
图3是按照本发明的一块板的断开的区段的顶视透视图，图示一 个单孔系统；
图4是按照本发明的一块板的断开的区段的底视透视图，图示该 单孔系统；
图5是按照本发明的一种骨板固定系统的部分区段的侧视图，图 示有一用于板-位移操作方式中的角度可变的骨螺钉；
图6是一种骨板固定系统的第二实施例的纵向区段透视图，图示 一个未锁紧的构形；
图7是一种骨板固定系统的第二实施例的透视图，图示该未锁紧 的构形；
图8是一种骨板固定系统的第二实施例的纵向区段透视图，图示 一种锁紧的构形；
图9是一种骨板固定系统的第二实施例的透视图，图示该锁紧的 构形；
图10是一种骨板固定系统的第三实施例的纵向区段透视图，图示 一种未锁紧的构形；
图11是一种骨板固定系统的第三实施例的纵向区段透视图，图示 一种锁紧的构形；
图12是一种骨板固定系统的第三实施例的透视图，图示该锁紧的 构形；
图13是一种骨板固定系统的第四实施例的纵向区段透视图，图示 一种锁紧的构形；
图14是一种骨板固定系统的第四实施例的顶视透视图，图示该锁 紧的构形；以及
图15是一种骨板固定系统的第五实施例的纵向区段透视图，图示 一种锁紧的构形。
优选实施例详述
现在转向图1和2，按照本发明的骨板系统10包括一个板12和一 个或两个骨螺钉14、114及调节螺钉16、116。板12可以是压紧或稳 定骨头用的任何外科矫形板，包括(但不限于)用于长骨头的骨干和/ 或干骺端的骨折的板、用于下颌骨或头颅骨其它部分上的移位的板和 用于骨接合术的(特别是沿椎骨的)板。
参照图3和4，板12包括多个用于骨螺钉和调整螺钉的孔系统18。 取决于其用途，该骨系统可以设置在骨折位置的两侧处。更确切地说， 每个孔系统18限定一个无螺纹的骨螺钉孔20和一个相邻的有螺纹的 调整螺钉孔22。虽然骨螺钉孔20和调整螺钉孔22的上端部在板12 的上表面26中形成一个共同的孔24，但其各自的孔的下端部在该板的 下表面32中优选地形成各不相同的孔28、30。
参照图1和3，骨螺钉孔20包括较大的上圆筒形部分34、中央球 形部分36和较小的下圆筒形部分38。圆筒形部分34和38也可以是截 锥形。在调整螺钉孔22附近的骨螺钉孔20包括如下所述的用于传递 跨过一个骨折位置的压紧力的上斜坡部分40和具有比圆筒部分38小 的曲率半径的下部42。调整螺钉孔22包括上锥形部分44、中央圆筒 形部分46、平台48和设有机械螺纹的下部50。
这些骨螺钉最好包括角度可变的螺钉14和角度固定的螺钉114两 者。参照图1，每个角度可变的螺钉14有一球形曲面并包括上槽62(例 如螺旋扳手用的六角槽)和一最好包括一个有槽的自钻尖端66。与角 度可变的螺钉14一起使用的调整螺钉16包括一个头部70和下圆筒形 部分74，该头部70有一与头部部分60的曲率半径匹配的上球面凹进 部分72。调整螺钉16还包括一根带有机械螺纹的轴76，该螺纹的尺 寸能啮合调整螺钉孔的螺纹50。该调整螺钉还包括一个上槽78，例如 一个用于转动地驱动该调整螺钉的六角槽。根据本发明的一个方面， 上槽62和78最好有同样的形状和尺寸，使得每个槽可以用同一工具 驱动。
在使用中，以该角度可变的螺钉14通过板12的骨螺钉孔和进入 骨头所要的角度钻一孔。然后将骨螺钉14通过该孔驱动到骨头80如 图示的骨干骨中。或者是，该骨螺钉以所要角度没有预钻地驱动。一 旦螺钉14的头部60达到板12，就驱动螺钉14，直到在板12和骨头 80之间产生所要的压紧量。这通常要求至少180度的转动，并且常常 是螺钉的几个完全的转动。然后骨螺钉14可以通过将调整螺钉16插 入调整螺钉孔22而相对于板12固定住。调整螺钉16被驱动到在调整 螺钉16的球面凹进部分72和骨螺钉孔20的对置壁的球面凹进部分36 之前产生足够的压紧力，从而相对于板12锁紧骨螺钉14的头部60。 因此，当骨螺钉14被调整螺钉16相对于板12保持住时，角度可变的 骨螺钉16可以用于以所要的角度对着骨头80压紧板12，然后可以以 这样的角度锁紧和后来不会放松地定位。
再参照图2，每个角度固定的骨螺钉114与角度可变的骨螺钉14 基本上相似，除了头部160的形状以外。头部160包括上下圆筒形部 分192、194和中央球形部分196，后者匹配骨螺钉孔的尺寸和半径。 此外，头部160的上边缘设有锥形渐窄部分198。与角度固定的骨螺钉 114一起使用的调整螺钉116与调整螺钉16基本上相似，除了其头部 200的形状以外。调整螺钉116的头部200包括一个下圆筒形部分202 和一个上圆锥形凸像204。
在使用中，在一与由骨螺钉孔20的上下圆筒形部分34、38(图3) 限定的圆形中心基本上同心的位置处驱动角度固定的骨螺钉114(预钻 或没有预钻一个导向孔)。螺钉114的头部160安置在由部分34、36、 38限定的空间内，当向着骨头驱动头部160时，对着骨头压紧该板。 可以驱动骨螺钉114，直到实现所要的压紧。骨螺钉通过接受三点固定 而保持在一个固定的角度(也即垂直于该板)。当调整螺钉116插入 螺钉孔22时，螺钉孔20的上下圆筒形部分34、38和调整螺钉116的 圆筒形部分202提供固定的三点。此外，为了固定压紧的水平和防止 通过微动可能发生的任何松动，驱动调整螺钉116直到锥形凸缘204 在渐窄部分198处产生对着骨螺钉114的头部160的足够的力，从而 防止骨螺钉114的向后离开。也就是，调整螺钉116将骨螺钉114锁 紧在位置中。
现在参照图5，按照使用该板和角度可变的螺钉14的另一方式， 沿垂直于该板的一条轴线为螺钉14钻一孔，该孔向着斜坡40偏移并 大体上与圆筒形部分42同心；也即离开由螺钉孔20的上下圆筒形部 分34、38所限定的圆心。然后将骨螺钉14驱动到该孔中，直到螺钉 的球形头部60的下部60a接触斜坡40，并因此使板12沿箭头方向产 生一个等于将头部60安置在凹面球形部分36中所需的距离的位移。 该位移施加的压力使各骨头部分围绕骨折位置紧紧啮合地保持在一 起。然后如上所述地利用调整螺钉16来固定压紧水平和将螺钉锁紧在 板12上，以防松动。
也可以以对螺钉-板的固定熟悉的人所已知的方式来使用该板和 螺钉。也就是，外科医生常常希望以不同方式使用不同的孔，也即或 是以固定的角度，或是以可以变化的角度。作为例子，在骨折复位期 间，可以以角度可随手变化的方式将螺钉快速地插在骨折位置的两侧 上。其后，利用板上的其它孔和仔细对准，例如用一个钻孔导向器钻 出引导孔，外科医生可以植入角度固定的螺钉。
现在参照图6和7，图示本发明的第二实施例。该系统包括一个有 一孔系统318的板312，孔系统318包括一个无螺纹的骨螺钉孔320、 一个用于垫圈352的槽350和一个用于调整螺钉316的调整螺钉322。 如上所述，骨螺钉孔320包括较大的上圆筒形部分334、中央球形部分 336和较小的下圆筒形部分338。一个骨螺钉如上述螺钉14可以安置 在螺钉孔320中。槽350包括一个凸轮式的后斜坡354。垫圈352包 括一个骑跨在凸轮式斜坡354上的凸轮表面356、一个指向骨螺钉孔 320的基本上球形的凹形接触面358和一个用于调整螺钉316的头部 370和轴372的长形槽360。板312中的调整螺钉孔322最好是直径均 匀的。调整螺钉的头部370最好是圆筒形的，而调整螺钉316的轴372 可以螺纹啮合调整螺钉孔322。垫圈352和调整螺钉316最好在将板 312安置在骨头上(例如在工厂里或通过一个操作技术员)之前预先安 装在槽350和调整螺钉孔322中。
在使用中，以所要的角度钻一孔通过骨螺钉孔320和钻入角度可 变的螺钉14所用的骨头中。然后将骨螺钉14通过该孔钻入骨头中。 或者是，不预钻地以所要的角度驱动骨螺钉。或者，可以将一个角度 固定的螺钉114(图2)插入一个钻成与骨螺钉孔320同心的孔中。
一旦螺钉14的头部60到达板312，就驱动螺钉14，直到在该板 和骨头之间产生所要的压紧量。然后可以通过将调整螺钉316转动到 调整螺钉孔322中来相对于板312固定骨螺钉14相对于该板的关系， 包括其角度位置，导致垫圈352沿凸轮式后斜坡354被迫向下和向前。 参照图8和9，这造成接触面358被向着螺钉的头部60驱动而进入头 部60中。转动调整螺钉16，直到在垫圈的接触面358和骨螺钉孔320 的对置壁的球面凹进部分336之间产生足够的压紧力，从而将骨螺钉 14的头部60锁紧在其间。转动量通常为至少180度，该角度为调整螺 钉的头部370提供合适的行程和在螺钉的轴372和该板之间的充分的 啮合。此外，骨螺钉孔320可以是稍许偏心的，或者接触面358可以 是稍许非球面的，从而当垫圈向着骨螺钉被驱动时，周面接触的三点 甚至更加稳定。可以理解，通过向着骨螺钉头部60驱动垫圈352，就 可以使用显著更大的表面积而产生更大的相对于利用调整螺钉的压紧 力。其次，通过沿纵向驱动垫圈，接触表面358和骨螺钉头部60的外 表面可以有一绒面的高摩擦表面(下面讨论)，当两个表面必须彼此 相对地转动时，这一表面通常是不实用的。上述系统可以相似地与一 个角度固定的骨螺钉114(图2)一起使用。
也注意到，接触表面358的上边缘374可以进一步做成斜面和/或 仿形轮廓，以便起到一个能使板312移位的斜坡的作用；也即起与上 述斜坡40相似的作用。
现在参照图10，图示本发明的一个与第二实施例相似的第三实施 例。板412包括一个限定一骨螺钉孔420、一垫圈槽450和一调整螺 钉孔422的孔系统。垫圈槽450包括其间有一台阶或斜坡480的上下 部分476、478。垫圈452包括一个球形凹面的绒面接触面458(如带 有压花)、一个由圆形上凸缘492限定的孔460和高度相等的前后壁 494、496。前壁494有一较低部分500和一上锥形斜削部分502，该 较低部分500有一约为前壁高度的约80％的恒定半径，而该斜削部分 502延伸前壁高度的约10％。后壁496有一较低部分504和一上锥形斜 削部分506，该较低部分504有一约为后壁高度的约25％的恒定半径， 而该斜削部分506延伸后壁高度的约65％。较低部分500和504有相 同的半径，虽然其径向中心是沿该孔系统的纵轴线沿纵向偏移的。此 外，斜削部分502和506是以同一角度斜削的。调整螺钉416包括一 个带一锥形斜面的下表面的头部470，该下表面起凸轮的作用(如下所 述)。骨螺钉414与螺钉14相似，但其头部460包括一个绒面表面， 如带有圆周槽510的表面。
在使用中，该系统的操作方式基本上相似于上述图6～9的方式。 两者的区别如下。在图10所示的调整螺钉416和垫圈452的初始位置 中，调整螺钉416的轴472对接前壁494的下部500，而调整螺钉的 头部470的锥形下表面接触凸缘492的边缘。参照图11和12，当调 整螺钉416被驱动到孔422中时，头部470的下表面上的斜坡迫使垫 圈452向着骨螺钉414的头部460。一旦垫圈已向骨螺钉的头部移动， 调整螺钉的头部470的顶端完全安置在周边凸缘492中，将垫圈452 锁紧在位置中。此外，接触表面458和头部460上的绒面表面作用而 产生一种固定的连锁作用。
现在参照图13和14，图示本发明的与第三实施例基本相似的第四 实施例。两者的区别如下。槽650较短并包括一个后壁654，后壁654 做成斜坡，以对应调整螺钉616的头部670的下表面的锥形。垫圈650 不包括后壁，并最好终止于调整螺钉头部的与孔系统的纵轴线A横交 的直径D处或其前面，这种构造能产生一个相对较小的垫圈和较小的 总锁紧系统，但其功用基本上与前一实施例相同。
现在参照图15，图示本发明的与图2中的实施例相似的第五实施 例。调整螺钉孔722包括一个上截锥形(或圆筒形)部分746、一个平 台748和一个设有机械螺纹的下部750(但与图2的实施例明显不同的 是设有锥形地扩大的上部)。调整螺钉716包括一个有一侧向上凸缘 775的头部770。
在如上所述地将一角度固定的骨螺钉114插入骨螺钉孔720后， 将调整螺钉716插入调整螺钉孔722中。可以驱动骨螺钉114，直到 实现所要的压紧。通过骨螺钉的头部160的相应形状和骨螺钉孔720 的上述仿形轮廓(见关于骨螺钉孔20的描述)。为了将骨螺钉114锁 紧在骨螺钉孔720中，驱动调整螺钉116，直到侧向凸缘775形成对 着骨螺钉114的头部160的顶面161的压紧。
虽然已经描述了能够与角度固定的螺钉和角度可变的螺钉两者相 适应的各种骨螺钉孔，但可以理解，这些骨螺钉孔可以适应不只是一 个角度固定或角度可变而后锁紧在该板上的螺钉。例如，对于一个角 度固定的螺钉，该螺钉孔可以是一个防止截锥形的骨螺钉头部穿过该 孔的单独的截锥形孔。或者是，该孔可以是一个阶梯状圆筒，它提供 一种对应于相应形状的骨螺钉头部的相似优点。
本文已经描述和例示了一种用板固定骨头的系统的实施例及其使 用方法。虽然已经描述了本发明的特定实施例，但本发明不限于此， 因为预期本发明的范围如该技术和说明书所允许的那样广泛。因此， 该技术的专业人员可以理解，可以对本发明进行其它修改而并不偏离 权利要求书的范围。