[发明专利]骨外固定器用快速延长杆及调控式仿生骨外固定器

说明书

技术领域

本发明涉及一种设置在骨外固定器上的连接杆，以及一种骨外固定器。

背景技术

在医疗技术现代化的进程中，骨外固定器的材料与结构方面取得长足的发展，突出的无疑是俄国医学专家Ilizarov发明的洞孔环式外固定器，洞孔环式外固定器和细钢针拉张技术，使原始意义上的骨外固定器，在力学作用方式和力学生物学性能发生了质地变化、调控性能提高，适应证更加广泛,是骨外固定器技术领域的重大进步。Ilizarov的技术也激发了无数骨科医生对骨外固定技术的学习、研究和应用的兴趣,其后美国Dror Paley编著了《矫形外科原则》，创造性将CORA概念应用到骨外固定的矫治之中，使骨外固定矫形技术在规范化和数字化方面取得重大进展。与此同时，矫形器械的研究也有长足进步：1984年，Bastiani等发明了一种单边的轴动力外固定器，简化操了作难度，是国内外应用较多的一种骨外固定器；AO学派也认识到骨外固定器在开放、感染性骨折中的应用价值，研制了一种管状外固定器。1994年美国人J Charles Taylor(查尔斯.泰勒)等人在Ilizarov环形外固定器的基础上，改进设计成数字的“空间架构”外固定器(Taylor Spatial Frame，简称TSF)，“空间架构”外固定器是一种将六个可伸缩的连接杆倾斜地连接近端和远端环上、并在连接点处可以自由旋转的洞孔环式外固定器，该洞孔环式外固定器也称“泰勒空间框架”。

泰勒空间框架有六个可以调节长度的连接杆，且每个连接杆的长度可以直接读出，6个连接杆连接支撑两个环，形成一个整体（如果用5个连接杆则系统不稳定，如果用7个连接杆则系统受到过度限制），整个结构异常坚固。泰勒空间框架只要调节其中一根连接杆的长度，一个环就会相对另一个环改变位置，连接基础面到平台的6根支柱，其长度、空间可变化，借助于机器人技术和平行机械学，通过计算机输出的指令数字来调节6根连接杆的长度，改变泰勒空间框架的空间构型，达到骨折断端复位、矫形或延长的目的。

治疗骨折(包括骨骼畸形截骨矫形后)时，如何实施合理的固定，只能根据骨愈合的生物学规律，分析、评价、探索合理的固定刚度，并以此进行技术创新，而不仅仅是围绕固定方法研究固定刚度的合理性，所以自20世纪90年代以来，我国学者创造性提出了再生重建理论为基础，以控制论为准则的骨外固定技术体系。

现在，申请人依据“骨科自然重建理念”，提出了一种“骨折固定的适应性刚度概念”，即适应性固定刚度。所述适应性固定刚度，是指骨外固定器在维持骨折复位稳定的同时，按照骨胚胎原始发育方式，提供阶段性最佳固定刚度，充分利用骨对应力的适应性控制，调整骨的生长与吸收，促进骨折愈合的进程，完成骨功能的优化重建，直至骨愈合恢复到最完善的程度，换句话说，就是骨折固定的刚度随着骨愈合的强度的增加而降低，骨力学强度随着固定刚度的降低而增加的一个动态的转化过程。由此总结出：骨折早期实施坚强固定，中期提供轴向和综合应力刺激的弹性固定，后期提供平衡固定，这一概念符合骨折固定、愈合、重建的生物学过程，对外固定技术在临床上合理应用提供了有实际意义的理论指导。

尽管泰勒空间框架的设计、制作与临床应用已经达到了精密、标准化和智能化的程度，但也存在不如人意的地方：1、泰勒空间框架难于满足骨折固定、愈合、重建的生物学过程，即难于满足骨折早期实施坚强固定、中期提供轴向和综合应力刺激的弹性固定、后期提供平衡固定的需要，具体来说，就是泰勒空间框架固定的刚度不能变化，当遇到一些特别复杂的病例（比如几种需要治疗的问题同时存在）时，泰勒空间框架的灵活性显得不足，而且必须借助计算机输出的指令数字来调节6根连接杆的长度，由此改变支架的空间构型，达到骨折断端复位、矫形或延长的目的，所以缺少功能适应性，在临床应用时有一定的局限性。2、泰勒空间框架只能用6个杆连接支撑两个环，形成一个整体，如果用5个杆则系统不稳定，如果用7个杆则系统受到过度限制，显然，整个系统被固化了，不仅制造成本高，而且使用价格昂贵，增加了医疗成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够满足骨折早期实施坚强固定、中期提供轴向和综合应力刺激的弹性固定、后期提供平衡固定的要求的骨外固定器用快速延长杆及调控式仿生骨外固定器，要解决机械能（力学环境）与生物能（组织再生）的相容性（力学生物学环境的合理性）问题，并解决传统的骨外固定器制造成本高、使用价格昂贵的问题。