PL226930B1

PL226930B1 - Intramedullary expandable nail, for lengthening of bones, with piezoelectric mechanism

Info

Publication number: PL226930B1
Application number: PL413703A
Authority: PL
Inventors: Tomasz Topoliński; Tomasz Topolinski; Joachim Falgowski
Original assignee: Univ Technologiczno Przyrodniczy Im Jana I Jędrzeja Śniadeckich
Priority date: 2015-08-27
Filing date: 2015-08-27
Publication date: 2017-09-29
Also published as: PL413703A1

Abstract

Przedmiotem rozwiązania jest gwóźdź śródszpikowy rozprężalny przeznaczony do wydłużania kości z mechanizmem wydłużającym opartym na aktuatorach piezoelektrycznych. Rozwiązanie ma zastosowanie w medycynie i inżynierii biomedycznej. Gwóźdź składa się z korpusu środkowego (2), korpusu górnego (1) z otworem poprzecznym (12) oraz otworem wzdłużnym (13) oraz trzpienia (4), na którym usytuowany jest mieszek (3) oraz mocowany do powierzchni płaskiej dolnego gniazda mechanizm piezoelektryczny, zaś korpus środkowy (2) ma gniazdo górne i dolne z elementami zapadkowymi wysuwanymi na zewnątrz i wprowadzanymi do rowków w korpusie środkowym (2), przy czym elementy zapadkowe oparte są na elemencie sprężynującym, który ma otwór (13) oraz na całym obwodzie 12 otworów.The subject of the solution is an expandable intramedullary nail intended for bone lengthening with a lengthening mechanism based on piezoelectric actuators. The solution is applicable in medicine and biomedical engineering. The nail consists of a middle body (2), an upper body (1) with a transverse hole (12) and a longitudinal hole (13) and a pin (4) on which a bellows (3) is located and a piezoelectric mechanism attached to the flat surface of the lower socket. , and the middle body (2) has an upper and lower socket with pawl elements that extend outwards and are inserted into the grooves in the middle body (2), and the pawl elements are based on a spring element that has a hole (13) and around the entire circumference 12 holes.

Description

Przedmiotem rozwiązania według wynalazku jest gwóźdź śródszpikowy rozprężalny przeznaczony do wydłużania kości z mechanizmem wydłużającym opartym na aktuatorach piezoelektrycznych. Rozwiązanie ma zastosowanie w medycynie i inżynierii biomedycznej.The subject of the solution according to the invention is an expandable intramedullary nail intended for bone elongation with an elongation mechanism based on piezoelectric actuators. The solution is used in medicine and biomedical engineering.

Najczęściej stosowaną metodą wydłużenia kończyn jest metoda oparta na zewnętrznym aparacie dystrakcyjnym. Metoda ta jest niekomfortowa dla pacjenta oraz wiąże się z wieloma powikłaniami.The most common method of limb lengthening is the method based on the external distraction apparatus. This method is uncomfortable for the patient and is associated with many complications.

Wśród aparatów dystrakcyjnych spotykane są również rozprężalne gwoździe śródszpikowe. Najczęściej ich mechanizm wydłużający oparty jest na wykorzystaniu odpowiednich ćwiczeń, które przyczyniają się do skręcenia aparatu o odpowiedni kąt, a tym samym prowadzą do wydłużenia się dwóch ruchomych elementów względem siebie o odpowiednią długość, proporcjonalną do kąta skręcenia.Among the distraction devices, there are also expandable intramedullary nails. Most often, their elongation mechanism is based on the use of appropriate exercises that contribute to twisting the apparatus by the appropriate angle, and thus lead to the elongation of two movable elements relative to each other by a suitable length, proportional to the twist angle.

Istnieją również gwoździe śródszpikowe wykorzystujące silniki krokowe.There are also intramedullary nails that use stepper motors.

Większość obecnych rozwiązań wydłużania kończyn podlega ścisłej kontroli lekarza, co zdecydowanie utrudnia życie pacjenta oraz lekarza.Most of the current solutions of limb lengthening are strictly controlled by a doctor, which definitely makes life difficult for the patient and the doctor.

Znane są liczne gwoździe śródszpikowe, w tym z opisu patentowego PL 173 443 gwoździe kostne śródszpikowe w postaci pręta prostego lub zakrzywionego, zakończonego z jednej strony ostrzem, a z drugiej spłaszczeniem z poprzecznym otworem, wyposażone w krawędzie zaczepowe. Krawędzie te, umieszczone w zależności od potrzeb na początku, w części środkowej lub tylnej gwoździa, po wbiciu wciskają się w powierzchnię otworu kanału szpikowego zapobiegając jego cofaniu się podczas ruchu kończyny. Gwóźdź ten jest szczególnie przeznaczony do leczenia złamań krętarzowych i podkrętarzowych kości udowej, a w celu uzyskania wystarczającej stabilizacji odłamów niezbędne jest stosowanie kilku gwoździ wprowadzanych kolejno do kanału szpikowego z dostępu kłykciowego nasady dalszej kości udowej.Numerous intramedullary nails are known, including from the patent description PL 173 443 intramedullary bone nails in the form of a straight or curved rod, ending on one side with a blade and on the other side with a flat with a transverse hole, provided with hooking edges. These edges, located at the beginning in the middle or rear part of the nail, as needed, press into the surface of the medullary canal opening, preventing it from receding during the limb movement. This nail is especially intended for the treatment of trochanteric and subtrochanteric fractures of the femur, and in order to obtain sufficient stabilization of the fragments, it is necessary to use several nails successively inserted into the medullary canal from the condylar access of the distal femoral epiphysis.

Z opisu patentowego US 2002165544 znany jest gwoźdź śródszpikowy o promieniowej odkształcalności umożliwiającej jego stabilizację w kanale szpikowym. Gwóźdź ten posiada trzpień zakończony w części dalszej głowicą, o średnicy odpowiadającej zewnętrznej średnicy pozostałych nierozprężnych elementów współpracujących z trzpieniem, a w części bliższej - gwintem. Na trzpieniu umieszczane są kolejno (licząc od głowicy) tulejki: rozprężna, nierozprężna, rozprężna, nierozprężna oraz tulejka z wewnętrznym gwintem pełniąca rolę nakrętki. Tulejki rozprężne są nacięte na wskroś w środkowej części swojej długości wzdłuż tworzących powierzchnię walcową tulejki (w przykładzie wykonania są to cztery nacięcia rozmieszczone co 90 stopni na obwodzie tulejki). Po umieszczeniu w kanale szpikowym trzpienia wraz z zespołem tulejek, następuje etap rozprężania promieniowego naciętych tulejek poprzez skręcanie zespołu nakrętką. W innym przykładzie wykonania opisano gwóźdź posiadający trzpień zakończony głowicą o kształcie odwróconych stożków obrotowych połączonych podstawami, współpracujący z tuleją odpowiadającą swą długością długości kości. Końce tulei, nacięte na pewnej długości wzdłuż tworzących, współpracują ze stożkowymi powierzchniami: z jednej strony głowicy, a z drugiej - nakrętki, zakończonej powierzchnią stożkową zwróconą w stronę głowicy.From the patent description US 2002165544 an intramedullary nail is known with a radial deformation enabling its stabilization in the medullary canal. The nail has a shank terminated in the distal part with a head, with a diameter corresponding to the outer diameter of the remaining non-expansion elements cooperating with the shank, and in the proximal part - with a thread. The following sleeves (from the head) are placed on the spindle: expansion, non-expansion, expansion, non-expansion, and a sleeve with an internal thread acting as a nut. Expanding sleeves are notched through the middle part of their length along the cylindrical surface of the sleeve (in the exemplary embodiment these are four notches spaced 90 degrees on the circumference of the sleeve). After placing the mandrel with the sleeve assembly in the medullary canal, the step of radial expansion of the cut sleeves takes place by twisting the assembly with a nut. In another embodiment, a nail is described having a shank ending in a head with the shape of inverted cones connected by bases, cooperating with a sleeve corresponding to the length of the bone length. The ends of the sleeve, cut along a certain length along the generators, cooperate with conical surfaces: on the one side of the head, and on the other - the nut, ending with a conical surface facing the head.

Znany jest z opisu patentowego US 161369 gwóźdź śródszpikowy, którego korpus stanowi tuleja o zmiennych średnicach zewnętrznych i wewnętrznych, wyposażona w zespoły otworów na kilku wysokościach tulei oraz gwint wewnętrzny w części końcowej, służący do zamknięcia wewnętrznej przestrzeni gwoździa po jego implantacji. Otwory w tulei mają osie biegnące w kierunku promieniowym i skośnie do jej osi podłużnej (osie „rozchylają się” na zewnątrz w kierunku nasady bliższej kości). W tulei mogą być przemieszczane elementy kotwiące w postaci krótkich trzpieni zakończonych wstępnie zakrzywionymi, o ostrych krawędziach ramionami, których przekrój mieści się w świetle otworów w ściankach tulei. Ramiona te są zwrócone w kierunku gwintowanego końca tulei. W trakcie przemieszczania tych elementów w tulei ich ramiona są odkształcane nietrwale. Z chwilą, gdy końce ramion zespołu kotwiącego znajdą się na wysokości danego zespołu otworów w tulei, następuje wycofanie zespołu kotwiącego tak, aby ramiona przesuwając się poprzez otwory w tulei wbiły się w ściany kanału śródszpikowego.It is known from the patent description US 161369 an intramedullary nail, the body of which is a sleeve with variable external and internal diameters, equipped with sets of holes at several sleeve heights and an internal thread in the end part, used to close the internal space of the nail after its implantation. The holes in the sleeve have axes running in the radial direction and oblique to its longitudinal axis (the axes "spread" outwards towards the proximal end of the bone). In the sleeve, anchoring elements in the form of short pins ended with pre-curved, sharp-edged legs, the cross-section of which fit in the lumen of the holes in the sleeve walls, can be moved. The arms face the threaded end of the sleeve. During the displacement of these elements in the sleeve, their arms are temporarily deformed. As soon as the ends of the anchoring assembly arms reach the height of a given set of holes in the sleeve, the anchoring assembly is withdrawn so that the arms, while moving through the holes in the sleeve, penetrate the walls of the intramedullary canal.

Z opisu patentowego US 6575973, znany jest gwóźdź, w którym jego tuleja posiada dwa zespoły odpowiednio ukształtowanych czterech szczelin (otworów) rozmieszczonych na obwodzie, przy czym po dwie szczeliny są skierowane w kierunku dalszej i bliższej nasady kości. Z tuleją współpracują dwie śruby, które są nagwintowane w ten sposób, że część gwintu jest prawo-, a część lewoskrętna, przy czym są one rozdzielone niegwintowaną częścią śruby o postaci ściętych stożkówFrom US Patent No. 6,575,973, a nail is known, in which its sleeve has two sets of suitably shaped four slots (holes) distributed around the circumference, with two slots directed towards the distal and proximal bone epiphyses. Two bolts cooperate with the sleeve, which are threaded in such a way that part of the thread is right-handed and part left-handed, and they are separated by the unthreaded part of the bolt in the form of truncated cones

PL 226 930 B1 zwróconych do siebie podstawami. Śruba od strony bliższej nasady zakończona jest w ten sposób, że możliwe jest jej obracanie za pomocą odpowiedniego klucza. Obie śruby połączone są tuleją sprzęgającą (o średnicy mniejszej niż wewnętrzna średnica tulei) w taki sposób, że tworzą one jedną całość. Na każdej śrubie znajduje się para elementów kotwiących w postaci krótkiej tulejki z wewnętrznym gwintem (odpowiednio: prawo- i lewoskrętnym) oraz wypustem na swej zewnętrznej powierzchni, współpracującym z rowkiem biegnącym wzdłuż tworzącej wewnętrznej powierzchni walcowej tulei. Tulejka zespołu kotwiącego ma dwa ramiona o odpowiednim przekroju, umożliwiającym ich wysuwanie się ze szczelin tulei i wbijanie się w ścianki kanału śródszpikowego. Wspomniane powierzchnie stożkowe na śrubach odpowiednio kierują ramiona w szczeliny tulei, a wypust na tulejce zespołu kotwiącego ustala położenie ramion względem szczelin w tulei.With their bases facing each other. The bolt on the side closer to the root is finished in such a way that it can be turned with an appropriate key. Both bolts are connected by a coupling sleeve (diameter smaller than the inside diameter of the sleeve) in such a way that they form one whole. Each bolt has a pair of anchoring elements in the form of a short sleeve with an internal thread (right-hand and left-hand thread respectively) and a projection on its external surface, cooperating with a groove running along the internal cylindrical surface of the sleeve. The sleeve of the anchoring assembly has two arms with a suitable cross-section enabling them to slide out of the sleeve slots and hammer into the walls of the intramedullary canal. Said tapered surfaces on the bolts respectively direct the arms into the slots in the sleeve, and the projection on the anchor assembly sleeve fixes the position of the arms in relation to the slots in the sleeve.

Znany jest gwóźdź śródszpikowy z opisu PL 364 450, przeznaczony do osteosyntezy złamań kości długich, zwłaszcza kości udowej, zapewniając wystarczającą stabilizację odłamów na kilku poziomach. Gwóźdź składa się z trzpienia zakończonego z jednej strony odpowiednio ukształtowaną końcówką, której jeden koniec jest osadzany w kości gąbczastej nasady dalszej, a drugi służy do ustalania położenia segmentu dystalnego, nasuwanego na trzpień, zakończonego z jednej strony wycięciami współpracującymi z końcówką trzpienia, a z drugiej powierzchnią stożkową z żebrami ustalającymi. Drugi koniec trzpienia ma część gwintowaną, przy czym końcowa część trzpienia jest zaopatrzona w odpowiednio ukształtowaną część chwytową. Z kolei na ten segment nasuwane są w zależności od potrzeb pośrednie segmenty rozprężne zakończone z jednej strony wzdłużnymi wycięciami, przy czym ten koniec segmentu posiada wewnętrzny kołnierz współpracujący z powierzchnią stożkową tulejki poprzedzającej, której żebra wsuwają się w wycięcia zabezpieczając segment przed rotacją. Drugi koniec segmentu posiada powierzchnię stożkową i żebra analogicznie do segmentu dystalnego. Liczba segmentów oraz ich długości powinny być dobrane do długości kości oraz liczby i wysokości złamań. Zespół segmentów winien być zakończony na odcinku proksymalnym trzpienia segmentem proksymalnym, który posiada wzdłużne wycięcia z wewnętrznymi kołnierzami na obu swoich końcach. Jeden koniec segmentu 4 proksymalnego współpracuje z powierzchnią stożkową poprzedzającego segmentu pośredniego, natomiast drugi - ze stożkiem zamykającym posiadającym powierzchnię stożkową i żebra z jednej strony (skierowanej w kierunku segmentu proksymalnego), a z drugiej zaopatrzonym w płaszczyznę oporową, która współpracuje z nakrętką nakręcaną na część gwintowaną trzpienia. W górnej części stożka zamykającego znajdują się zewnętrzne wzdłużne występy o przekroju trójkątnym, których końce są wpisane w okrąg o średnicy większej niż średnica wszystkich tulejek i końcówki trzpienia. Wszystkie segmenty i stożek zamykający mają wewnętrzny gwint na części swoich wysokości, przy czym jego średnica wewnętrzna (średnica wierzchołków) jest większa niż średnica zewnętrzna części gwintowanej trzpienia. Nakrętka w górnej swej części ma przekrój sześciokątny, dostosowany do rozmiaru klucza.An intramedullary nail is known from PL 364 450, intended for the osteosynthesis of long bone fractures, especially of the femur, ensuring sufficient fracture stabilization on several levels. The nail consists of a shank ending on one side with an appropriately shaped tip, one end of which is embedded in the spongy bone of the distal epiphysis, and the other is used to locate the distal segment, slipped over the shank, ending on one side with cuts cooperating with the tip of the shank, and on the other side with the surface conical with locating ribs. The other end of the shank has a threaded portion, the end portion of the shank being provided with a suitably shaped gripping portion. In turn, depending on the needs, intermediate expansion segments are slid over this segment, ending on one side with longitudinal notches, while this segment end has an internal flange cooperating with the conical surface of the preceding sleeve, the ribs of which slide into the notches, preventing the segment from rotating. The other end of the segment has a tapered surface and ribs similar to the distal segment. The number of segments and their length should be matched to the bone length and the number and height of fractures. The segment assembly should terminate at the proximal portion of the mandrel with a proximal segment that has longitudinal cutouts with internal flanges at both of its ends. One end of the proximal segment 4 cooperates with the conical surface of the preceding intermediate segment, while the other end - with a closing cone having a conical surface and ribs on one side (facing the proximal segment) and on the other side provided with a stop plane that cooperates with a nut screwed onto the threaded part the spindle. In the upper part of the closing cone there are external longitudinal projections with a triangular cross-section, the ends of which are inscribed in a circle with a diameter greater than the diameter of all the sleeves and the ends of the spindle. All the segments and the closing cone have an internal thread at part of their heights, with the internal diameter (diameter of the apexes) greater than the external diameter of the threaded portion of the pin. In its upper part, the nut has a hexagonal cross-section, adapted to the size of the key.

Znany jest z opisu patentowego US 4227518 rozprężny gwóźdź śródszpikowy do leczenia złamań kości długich metodą zamkniętą zstępującą, który składa się z tulei u nasady zakończonej końcówką z rowkami rozprężanej promieniowo w części dystalnej przez rozpierak przemieszczający się wzdłuż osi tulei. Rozpierak jest zakończony w części dystalnej zaokrągloną końcówką i stożkową, rozpierającą promieniowo przecięte wzdłużne segmenty tulei w wyniku przesuwu rozpieraka. Jego przemieszczenie umożliwia obrót nakrętki rozpieraka w połączeniu gwintowym.It is known from US Patent 4,227,518 an expandable intramedullary nail for the treatment of fractures of long bones using the closed descending method, which consists of a sleeve at the base ending with a tip with grooves radially expanded in the distal part by a spreader moving along the sleeve axis. The spreader ends in its distal part with a rounded tip and a conical one, expanding the radially cut longitudinal segments of the sleeve as a result of the displacement of the spreader. Its displacement allows the expander nut to rotate in a threaded connection.

Z opisu PL 216219 znany jest rozprężny gwóźdź śródszpikowy do leczenia złamań kości długich metodą zamkniętą zstępującą, zwłaszcza do leczenia złamań wieloodłamowych bez fragmentacji odłamów, składający się z tulei (a) rozprężanej promieniowo w części dystalnej przez rozpierak (b) przemieszczający się wzdłuż osi tulei, zakończony w części dystalnej zaokrągloną końcówką osadzaną w kości gąbczastej nasady dalszej i stożkową rozpierającą promieniowo przecięte wzdłużnie segmenty tulei w wyniku przesuwu rozpieraka, którego przemieszczenie umożliwia obrót nakrętki rozpieraka (c) w połączeniu gwintowym, charakteryzuje się tym, że posiada tuleję (a) osadzaną w kanale szpikowym kości zakończoną z jednej strony końcówką z wycięciami wzdłużnymi umożliwiającymi przemieszczanie promieniowe i osadzenie gwoździa w kości gąbczastej korzystne przy pomocy nacięć zewnętrznych nasady dalszej oraz części proksymalnej o większej średnicy umożliwiającej wprowadzenie i obrót nakrętki rozpieraka „c” z otworem podłużnym do wprowadzania rygla oraz wycięciami stanowiącymi gniazdo do wprowadzenia narzędzia do ustawiania pozycji gwoździa przez obrót.From the description PL 216219, an expandable intramedullary nail is known for the treatment of long bone fractures with the closed descending method, especially for the treatment of multi-fractures without fragmentation, consisting of a sleeve (a) radially expanded in the distal part by a spacer (b) moving along the sleeve axis, ending in the distal part with a rounded tip embedded in the spongy bone of the distal epiphysis and a conical one that expands radially longitudinally cut segments of the sleeve as a result of the displacement of the expander, the displacement of which enables the expander nut (c) to rotate in a threaded connection, characterized by the fact that it has a sleeve (a) embedded in medullary canal of the bone ending on one side with a tip with longitudinal notches enabling radial displacement and embedding the nail in the spongy bone, advantageous by means of external incisions of the distal epiphysis and a proximal part with a larger diameter enabling insertion and rotation of the spreader nut "c" with a hole longitudinal for insertion of the bolt and notches constituting the socket for inserting the tool for setting the position of the nail by rotation.

Istotą rozwiązania według wynalazku jest gwóźdź śródszpikowy przeznaczony do wydłużania kości za pomocą mechanizmu wydłużającego piezoelektrycznego sterowanego prądem elektrycznym,The essence of the solution according to the invention is an intramedullary nail designed to lengthen the bone by means of an electrically controlled piezoelectric elongation mechanism,

PL 226 930 B1 dzięki któremu pacjent nie ma ran, z których wystają wszczepy przymocowane do aparatu zewnętrznego, oraz nie odczuwa bólu, który mogą powodować wystające z kończyny elementy.Thanks to this, the patient does not have wounds from which the implants attached to the external apparatus protrude, and he does not feel pain that can be caused by elements protruding from the limb.

Gwóźdź śródszpikowy według wynalazku składa się z korpusu środkowego, połączonego z korpusem górnym i ma otwór poprzeczny, ryglujący gwóźdź do kości, oraz otwór wzdłużny doprowadzający przewody elektryczne do mechanizmu wydłużającego. Na trzpieniu usytuowany jest mieszek chroniący przed dostaniem się płynów ustrojowych do wnętrza. Długość trzpienia pasowana jest indywidualnie w zależności od długości kości pacjenta. Do trzpienia poprzez połączenie gwintowe z gniazdem mocowany jest mechanizm wydłużający oparty na materiale piezoelektrycznym. Zarówno w gnieździe górnym jak i w dolnym usytuowane są symetrycznie elementy zapadkowe wysuwane na zewnątrz i wprowadzane do rowków w korpusie środkowym. Aby elementy zapadkowe mogły zostać wprowadzone w rowki zapadkowe, znajdujące się w korpusie środkowym oparte są na elemencie sprężynującym. Dolna część mechanizmu wydłużającego będąca aktuatorem piezoelektrycznym mocowana jest do powierzchni płaskiej dolnego gniazda, do którego za pomocą połączenia gwintowego mocowana jest tuleja łącząca oba gniazda z 4 elementami zapadkowymi oraz elementem sprężynującym. Aby mechanizm działał prawidłowo piezoelektryk drugą stroną przymocowany jest do gładkiej powierzchni górnego gniazda. Element sprężynujący ma usytuowany centralnie otwór na przewód elektryczny oraz ma otwory zwiększające sprężystość elementu.The intramedullary nail according to the invention consists of a central body connected to the upper body and has a transverse opening, locking the nail to the bone, and a longitudinal opening for electric cables to the elongation mechanism. There is a bellows on the mandrel, which protects against ingress of body fluids into the interior. The length of the pin is adjusted individually depending on the length of the patient's bone. An elongating mechanism based on piezoelectric material is attached to the mandrel through a threaded connection with the socket. Both in the upper and the lower seat there are symmetrically located ratchet elements that slide out and are introduced into the grooves in the central body. In order for the ratchet elements to be inserted into the ratchet grooves in the central body, they rest on a spring element. The lower part of the elongation mechanism, which is a piezoelectric actuator, is attached to the flat surface of the lower seat, to which, by means of a threaded connection, a sleeve connecting both seats with 4 ratchet elements and a spring element is attached. For the mechanism to work properly, the other side of the piezoelectric is attached to the smooth surface of the upper socket. The resilient element has a centrally located hole for an electric wire and has holes to increase the resilience of the element.

Proces wydłużania kości przy pomocy gwoździa śródszpikowego będącego przedmiotem wynalazku z wykorzystaniem mechanizmu wydłużającego piezoelektrycznego sterowanego prądem elektrycznym jest znacznie bardziej komfortowy aniżeli w przypadku stosowania zewnętrznych aparatów dystrakcyjnych. Podczas całego procesu wydłużania kości, nie ma ran, z których wystają wszczepy przymocowane do aparatu zewnętrznego. Pacjent również nie odczuwa bólu, który mogą powodować wystające z kończyny elementy. Metoda ta jest ułatwieniem zarówno dla pacjenta jak i lekarza, ponieważ, w przeciwieństwie do tradycyjnego aparatu Ilizarowa, nie wymaga częstych konsultacji lekarskich.The process of bone elongation with the use of an intramedullary nail, which is the subject of the invention, with the use of an electrically controlled piezoelectric elongation mechanism, is much more comfortable than in the case of using external distraction devices. During the entire bone lengthening process, there are no wounds from which the implants attached to the external apparatus protrude. The patient also does not feel the pain that can be caused by the elements protruding from the limb. This method is a convenience for both the patient and the doctor because, unlike the traditional Ilizarov apparatus, it does not require frequent medical consultations.

Przedmiot wynalazku przedstawiony został na załączonym rysunku, na którym fig. 1 przedstawia rozprężalny gwóźdź śródszpikowy z mechanizmem piezoelektrycznym w przekroju, fig. 2 w widoku, fig. 3 fragment przekroju B w powiększeniu, fig. 4 przekrój D, fig. 5 schemat mechanizmu wydłużającego, fig. 6 schemat przemieszczenia mechanizmu wydłużającego.The subject of the invention is presented in the attached drawing, in which fig. 1 shows the expandable intramedullary nail with a piezoelectric mechanism in cross-section, fig. 2 in a view, fig. 3 a fragment of section B enlarged, fig. 4 section D, fig. 5 a diagram of an elongating mechanism , Fig. 6 is a diagram of the displacement of the elongation mechanism.

Gwóźdź składa się z korpusu górnego 1, korpusu środkowego 2, mieszka 3, trzpienia 4, dolnego gniazda 5, elementu zapadkowego 6, elementu sprężynującego 7, aktuatora piezoelektrycznego 8, tulei łączącej 9, górnego gniazda 10, rowka 11, otworu wzdłużnego 12, otworu poprzecznego 13.The nail consists of upper body 1, middle body 2, bellows 3, pin 4, lower seat 5, ratchet element 6, spring element 7, piezo actuator 8, connecting sleeve 9, upper seat 10, groove 11, longitudinal hole 12, hole transverse 13.

Przedmiot wynalazku oraz jego działanie przedstawiono bliżej w przykładzie wykonania. Gwóźdź śródszpikowy złożony jest z korpusu środkowego 2, oraz połączonego z nim za pomocą połączenia gwintowego, korpusu górnego 1, który ma otwór poprzeczny 12, ryglujący gwóźdź do kości, oraz otwór wzdłużny 13, za pomocą którego doprowadzane są przewody elektryczne do mechanizmu wydłużającego 8. Na trzpieniu 4 usytuowany jest mieszek 3, który chroni mechanizm przed dostaniem się płynów ustrojowych do wnętrza. Do trzpienia 4 poprzez połączenie gwintowe z gniazdem 5 mocowany jest mechanizm wydłużający w postaci materiału piezoelektrycznego 8. Zarówno w gnieździe górnym 10 jak i w gnieździe dolnym 5 znajdują się 4 symetrycznie położone elementy zapadkowe 6, które wysuwane są na zewnątrz i wprowadzane do rowków 11 w korpusie środkowym 2. Elementy zapadkowe 6 oparte są na elemencie sprężynującym 7. Dolna część mechanizmu wydłużającego 8, będąca aktuatorem piezoelektrycznym mocowana jest do powierzchni płaskiej dolnego gniazda 5, do którego za pomocą połączenia gwintowego mocowana jest tuleja 9, łącząca gniazdo 5 z górnym gniazdem 10 z 4 elementami zapadkowymi 6 oraz elementem sprężynującym 7. Piezoelektryk mocowany jest do gładkiej powierzchni górnego gniazda 10. Element sprężynujący 7 ma usytuowany centralnie otwór na przewód elektryczny oraz na całej powierzchni x 12 otworów, zwiększających sprężystość elementu.The subject matter of the invention and its operation are presented in more detail in an exemplary embodiment. The intramedullary nail consists of a central body 2 and the upper body 1 connected to it by a threaded connection, which has a transverse opening 12, locking the nail to the bone, and a longitudinal opening 13 through which the electric wires are led to the elongation mechanism 8. A bellows 3 is located on the mandrel 4, which protects the mechanism against ingress of body fluids into the interior. An elongating mechanism in the form of piezoelectric material 8 is attached to the pin 4 through a threaded connection with the socket 8. Both in the upper socket 10 and in the lower socket 5 there are 4 symmetrically located ratchet elements 6, which are put outwards and inserted into the grooves 11 in the body. the middle 2. The ratchet elements 6 rest on the spring element 7. The lower part of the elongation mechanism 8, being a piezoelectric actuator, is attached to the flat surface of the lower seat 5, to which, by means of a threaded connection, a sleeve 9 is attached, connecting the seat 5 with the upper seat 10 with 4 with ratchet elements 6 and a spring element 7. The piezoelectric is attached to the smooth surface of the upper seat 10. The spring element 7 has a hole in the center for the electric wire and the entire surface x 12 openings, increasing the elasticity of the element.

Mechanizm złożony jest z korpusu 1 i elementu ruchomego 2, przy czym korpus ma wewnętrzny otwór, w którym z określoną podziałką P wykonano rowki w płaszczyźnie poprzecznej do osi otworu o pochyłej jednej ze ścianek bocznych 3. W otworze tym umieszczony jest element ruchomy piezoelektryczny o długości / w stanie nieodkształconym będącej całkowitą krotnością podziałki, którego zaczep przedni 4 i zaczep tylny 5 są wsunięte w rowki. Zaczepy te wsunięte są w rowki dzięki spręż ystości elementów zaczepowych 6. Zmiana długości elementu powoduje, że zaczep przedni wsuwa się do środka i umożliwia przesunięcie początku elementu ruchomego o podziałkę lub jej krotność i wykonanie określonej pracy. Ukształtowanie rowków powoduje, że zaczep tylny pozostaje w rowku. PowrótThe mechanism consists of a body 1 and a movable element 2, the body having an internal opening in which, with a defined scale P, grooves are made in a plane transverse to the axis of the opening, with one of the side walls inclined 3. In this opening there is placed a movable piezoelectric element with a length of / in an undeformed state being a full multiple of the scale, the front hook 4 and the rear hook 5 of which are inserted into the grooves. These catches are inserted into the grooves thanks to the elasticity of the catch elements 6. Changing the length of the element causes that the front catch slides inside and allows the beginning of the movable element to be shifted by a scale or its multiplicity and to perform a specific work. The design of the grooves ensures that the rear hitch remains in the groove. Return

PL 226 930 B1 elementu ruchomego do początkowej długości - odcięcie zasilania powoduje, że zaczep tylni wsuwa się do środka i koniec elementu przemieszcza do przodu o podziałkę lub jej krotność. Kolejny impuls elektryczny powodujący wydłużenie elementu roboczego spowoduje dalsze kontrolowane jego przemieszczenie.By cutting off the power supply, the rear catch slides in and the end of the element moves forward by a scale or its multiplication. Another electrical impulse causing the working element to elongate will cause its further controlled displacement.

Claims

1. Intramedullary nail, expandable for bone elongation with a piezoelectric mechanism, characterized by the fact that it consists of a central body 2, an upper body 1 with a transverse opening 12 and an elongated opening 13, and a pin 4 on which the bellows 3 is located and fixed to the flat surface of the lower seat 5 a piezoelectric mechanism 8, and the central body 2 has an upper 10 and a lower seat 5 with ratchet elements 6 that slide out and are introduced into grooves 11 in the central body 2, the ratchet elements 6 rest on a spring element 7 which has an opening 13 and around its perimeter 12 openings.

2. The intramedullary nail, according to claim 3. The body of claim 1, characterized in that the body has an opening in which it has grooves defined by a scale P, situated in a plane transverse to the axis of the opening with one of the side walls 3 inclined, the opening is provided with a piezoelectric movable element of length Z in an undeformed state, being a complete by a multiple of the scale, the front hook 4 and the rear hook 5 are inserted into the grooves.