一种用于骨折复位固定的磁互锁装置的制作方法

本实用新型属于医疗技术领域，具体涉及一种用于骨折复位固定的磁互锁装置。

背景技术：

粉碎性骨折属于完全性骨折，是指骨折部位产生了三块或者三块以上碎骨块的骨折，又称为t或y型骨折。临床上粉碎性骨折常表现为受伤部位剧烈疼痛或扭曲变形等。治疗粉碎性骨折需遵循骨折治疗的两大基本原则：解剖复位和功能复位。粉碎性骨折是需要予以制动、复位、固定来促进骨折愈合和康复治疗的。大部分需要手术治疗，因为粉碎性骨折，骨折块数较多，手法复位效果欠佳。切开复位内固定(orif)是标准的手术治疗方法，最为常用的方法是钢板或髓内钉内固定，也有采用独特的外固定方式解决粉碎性骨折的稳定，如“一种适应粉碎性骨折的圈簧形骨外固定器”(专利号：zl201610808545.4)，还有针对不同部位，设计不同形态的接骨板，以解决对粉碎性骨折的内固定，如“适用于粉碎性骨折的接骨板”(专利号：

zl201310431812.7)，其固定板组件均布多个螺钉孔，整体形状可以随创面的弧度调整。而对于小的骨块通常采用螺钉、克氏针，甚至钢丝或缝合线固定，然而对于关节内碎骨块，不允许植入物外露，否则会阻碍关节的活动，通常的办法是采用双头加压螺钉(herbert钉)、可吸收棒或普通螺钉埋头的方式解决。当前，出于骨血运保护理念，对于骨块周围软组织的保护愈加重视，骨块往往不可能从病损部位取出来固定，因此，基于解剖原因，有些骨块被遮挡而无法用螺钉等方式直接固定连接，而且对于关节内多个骨块处于难以同时稳定的情况下，这种跨越骨折线的固定方式将会变得十分困难。另外，骨折断面存在植入物也是干扰骨愈合的重要因素，有研究表明，金属与骨界面存在大量吞噬细胞及释放的介质，抑制成骨细胞，而当前技术很难克服该缺陷。

医用骨粘合剂的出现，对于这种碎骨块的修复带来了帮助，解决了关节内骨折植入物外露及固定困难等问题。其中一种是连接皮肤和组织的瓣膜的胶粘剂——组织胶。组织胶是一种制作塑料的化合物的无毒版本，但根据使用部位、目的的不同，一些部分满足上述条件的粘合剂在应用和不断改进中也己取得了较好的效果。然而，真正能达到要求的骨粘合剂还未问世，主要原因是骨的生长需要骨折端骨界面的直接接触，或者提供生物支架可以爬行替代，而粘合剂无疑形成了一道屏障影响骨愈合。

采用骨水泥粘合固定碎骨块，也被部分类型的骨折所采用，比较成功的是骨质疏松性脊柱骨折(如pvp、pkp)，可以较快解决疼痛问题，但对于大多数类型的骨折来说，依旧存在影响骨折愈合等问题。

采用当前技术能够解决大部分骨折的复位与固定，可对于一些采用钉棒等传统机械连接方式难以固定的骨折块(如关节内粉碎性骨折)，以及因骨折界面的植入物占位因素影响骨折愈合等情况。

因此，急需一种能够促进骨折愈合且不阻碍关节活动的骨折复位固定装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种能够促进骨折愈合且不阻碍关节活动的骨折复位固定装置，本实用新型采取了如下技术方案：

一种用于骨折复位固定的磁互锁装置，包括磁棒，所述磁棒为柱状磁铁，两端分别设置有n磁极和s磁极，用于植入骨块中实现骨折复位及固定；所述磁棒轴向中部设置有导向孔，所述导向孔为通孔，用于穿过定位导针。

进一步地，所述磁棒外侧设置有导血槽，用于推进所述磁棒进入骨块时减少阻力；所述磁棒外表面设置有锯齿槽，所述锯齿槽为螺旋锯齿状凹槽，用于防止所述磁棒回弹退出骨块。

进一步地，所述磁棒一端设置有半球体，另一端设置有与旋紧工具配合的凹槽。

进一步地，所述磁棒设置有外螺纹，用于旋入骨块中。

进一步地，所述外螺纹为右旋螺纹，牙型为三角牙，线数为1～3。

进一步地，所述磁棒一端设置为锥形斜面，用于引导所述磁棒旋入骨块，另一端设置有与旋紧工具配合的凹槽。

进一步地，所述磁棒表面设置有耐磨及耐腐蚀涂层，具备生物相容性；所述磁棒的n极和s极用不同颜色或符号标示。

本实用新型有益效果：

本实用新型提供了一种用于骨折复位固定的磁互锁装置，该装置适用于临近关节及松质骨丰富区域，主要用于局部应力较小的部位，能够促进骨折愈合且不阻碍关节活动；对于较大应力部位仍需钢板等植入物加强固定，或辅助外固定制动，或晚负重。

附图说明

图1推进磁棒结构示意图

图2为图1的另一个视角

图3推进磁棒的正视图

图4推进磁棒的俯视图

图5螺纹磁棒的结构示意图

图6螺纹磁棒的正视图

图7首尾相连式磁耦合示意图

图8多骨折块时磁棒应用示意图(胫骨横截面)

其中，1-推进磁棒；2-导向孔；3-一字槽；4-导血槽；5-锯齿槽；6-螺纹磁棒；7-锥形斜面；8-闭合磁力线；9-后侧较大骨块；10-关节面塌陷骨块，11-外螺纹。

具体实施方式

一种用于骨折复位固定的磁互锁装置，包括磁棒，磁棒为柱状磁铁，本实施中磁棒为柱状钕铁硼磁铁，两端分别为n磁极和s磁极，用于植入骨块中实现骨折复位及固定；磁棒轴向中部设置有导向孔2，导向孔2为通孔，用于穿过定位导针；通过导向孔2向骨块打入定位导针后，使用空心钻钻出骨道，磁棒套入定位导针推入，防止磁棒偏斜。

在磁棒表面设置有耐磨及耐腐蚀涂层，具备生物相容性；所述磁棒的n极和s极用不同颜色或符号标示。

实施例1

推进磁棒1，推进磁棒1外侧设置有导血槽4，用于推进磁棒1进入骨块时减少阻力；推进磁棒1外表面设置锯齿槽5，锯齿槽5为螺旋锯齿状凹槽，用于防止推进磁棒1回弹退出骨块。

推进磁棒1一端设置为半球结构，另一端设置有与旋紧工具配合的凹槽,本实施例中该凹槽为一字槽3，其他实施例中可以根据旋紧工具选择一字槽、十字槽或内六角槽等。

本实施例中，推进磁棒1为较细柱状钕铁硼磁铁，采用多平面切割锯齿槽5的方式稳定推进磁棒1，使用直接推入的方式置入推进磁棒1且不易退出。本实施例中的推进磁棒1为了防止旋入时发生断裂，不采用螺纹固定方式；此外，由于突出式翼状结构加工困难，容易断裂，故不采用翼状防退结构。

实施例2

螺纹磁棒6，螺纹磁棒6设置有外螺纹11，用于旋入骨块中；本实施例中，外螺纹11为右旋螺纹，牙型为三角牙，线数可以为1～3。

螺纹磁棒6一端设置为锥形斜面7，用于引导螺纹磁棒6旋入骨块，另一端设置有与旋紧工具配合的凹槽，本实施例中该凹槽为一字槽3，其他实施例中可以根据旋紧工具选择一字槽、十字槽或内六角槽等。

为方便与钻头、攻丝等工具配套，及临床使用的通用性，螺纹磁棒6的外螺纹11规格可按照国标螺丝，如m3.0螺纹磁棒，牙距0.5mm，大径2.98mm，小径2.60mm，通常为单线螺纹，多线螺纹可以提高螺钉旋入速度，另外也可以按照需要采用非标加工，最终实现有效旋入即可。

磁棒使用方法：

本实施例采用磁锁定积木法则，具体内容如下：

为了使相邻2骨块内的柱状磁棒实现磁耦合，一种方式是相邻骨块复位状态下，在骨块内植入的柱状磁棒需要接近平行，且极性相反，同时使磁力线尽可能垂直于骨折线，从而达到骨块相互稳定吸引、不会滑移的效果。

对于3块及以上的单平面骨块，进行磁耦合时，可以采用首尾相连的方式，基于实际情况，并不要求所有磁棒严格在同一平面，同样尽量使磁力线垂直于骨折线，稳定所有骨块。

对于3块及以上的单平面骨块，因解剖原因无法实现首尾相连时，采用平行方式进行磁耦合，为了保持平行，可以采用平行导向器，而对于奇数骨块，由于会出现一对磁极相同的磁棒，需要增加过渡磁棒，从而实现磁棒平行排列时的多骨块稳定吸附，过渡磁棒为两个极性相反的半圆棒拼合而成，为避免螺纹旋入后位置不确定而无法实现磁耦合，过渡磁棒采用定向推进的方式压入骨孔道。

基于骨的弹性模量和磁棒加工的便利性，过渡磁棒的防退钉结构也不采用翼状结构(如膨胀管)，而是采用螺旋锯齿槽，即推进磁棒1，利用骨的回弹效应阻止磁棒退出。优点是，磁棒表面切槽工艺简单，不易出现钕铁硼磁铁崩裂，表面镀层也更为牢靠。

对于3块以上多平面骨块，遵循原则是：相邻骨块内的磁棒n-s极反向对应，产生闭合磁力线8，形成闭合磁场，尽量使最终合成的复合磁场的磁力线垂直于各个骨折线，避免形成力偶而出现不稳定。对于复杂多平面骨折块，由于置入磁棒只有一次机会且骨折的多样性，要求预先3d打印骨折模型，体外模拟操作放入磁棒，直至形成可靠磁锁定，以防止术中出现骨块滑移翻转，又难以取出重新调整的弊病。

对于较大骨块，为了解决磁棒吸附力欠缺问题，可以放入2根以上磁棒，磁棒放置位置较为自由，单个骨块内无需遵循闭合磁力线原则(见图8)，但需要与临近骨块磁棒形成磁耦合，该方式可以根据需要，任意调整磁棒角度至最佳位置，更利于在有限的手术显露范围内钻孔并植入磁棒，这是实际应用场景中应用最多的方式。

实施例3

本实施例3为推进磁棒1在3d打印模型上进行使用的实例。这是一例pilon骨折，ct薄层扫描后，获取dicom数据，在mimics软件上通过阈值分割及区域选取后，分别将胫骨远端的碎骨块选取出来，并分别三维生成，转化为stl格式文件后，导入cura切片软件，生成各部分骨块的code文件，分别3d打印出骨折块，分析发现胫骨穹窿部为中央塌陷关节面，内侧较大骨块、外侧较大骨块、后侧较大骨块9为3个较大骨折块，骨折线为纵向，要解决的关键在于穹窿部塌陷骨块的稳定，由前方复位关节面塌陷骨块10，为了避免影响钢板上螺钉的植入，所有磁棒均采用水平放置。首先，预先规划一下钢板螺钉位置及磁棒位置，防止相互干涉，然后，前后方向在中央关节面骨块钻出3mm骨道，压入φ3mm*20mm推进磁棒1，n极朝前，在内侧与外侧骨块内靠近骨折线位置同样前后方向钻出孔道，压入φ3mm*20mm推进磁棒1，均s极朝前，后侧骨块，由骨块内缘及外缘分别钻出孔道，斜向压入2枚φ3mm*20mm推进磁棒，s极与内侧、外侧骨块的n极临近，形成稳定吸附(图8)，最后选取的l型钢板将远近端胫骨固定。需要注意的是，模拟置入磁棒需要结合实际解剖，避免不必要的损伤及过多的显露。

值得关注的问题是，磁力与距离的3次方成反比，相同距离下与对应磁吸附界面的大小形状关系密切，这要求在设计磁棒布局时，尽量缩短磁棒距离，增加吸附界面大小，选择高磁能积的磁体，从而提高闭合磁场密度，例如采用首尾相连方式时，需要增加磁棒直径，否则难以达到复位固定骨块的磁力。采用磁互锁复位固定方法，对装有磁敏感装置的患者不适用，有可能会出现意外故障，如心脏起搏器。同时，采用了磁互锁复位固定的患者不能进行mri检查。

以上所述，仅是本实用新型较佳实施例而已，并非对本实用新型的技术范围作任何限制，故凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围的。

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