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1、(10)授权公告号 CN 101730510 B (45)授权公告日 2011.09.21 CN 101730510 B *CN101730510B* (21)申请号 200880022962.X (22)申请日 2008.07.10 07013814.4 2007.07.13 EP 11/879,047 2007.07.13 US A61B 17/88(2006.01) A61F 2/46(2006.01) B06B 3/00(2006.01) B29C 65/64(2006.01) A61B 17/32(2006.01) (73)专利权人 史塞克创伤有限责任公司 地址 德国基尔 (72)发。
2、明人 克劳斯多拉瓦 曼努埃尔施瓦格尔 马塞尔埃施利曼 菲利普塞勒 (74)专利代理机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 代理人 魏金霞 田军锋 WO 2007/014142 A2,2007.02.01, 全文 . CN 2531783 Y,2003.01.22, 全文 . US 2004/0030341 A1,2004.02.12, 全文 . US 2004/0038180 A1,2004.02.26, 全文 . (54) 发明名称 超声机头 (57) 摘要 一种用于强化螺杆的超声机头。该超声机头 包括壳体、 以移位的方式容置在壳体中的超声变 换器、 以及连接于超声变换器的一端的超。
3、声波发 生器。该超声波发生器从壳体伸入到螺杆中。调 节元件以可调节的方式连接于壳体。 设有弹簧， 该 弹簧的端部分别由超声变换器和壳体支撑。通过 对调节元件进行设置， 在远离调节轮的方向上对 超声变换器预加载荷， 从而利用所选择的力而将 超声波发生器推到螺杆中， 并且将强化材料压出 螺杆并推入到骨骼中。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2009.12.30 (86)PCT申请的申请数据 PCT/EP2008/005657 2008.07.10 (87)PCT申请的公布数据 WO2009/010234 EN 2009.01.22 (51)Int.Cl. (56)对比文件 审。
4、查员 毕亚琼 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 2 页 CN 101730510 B1/1 页 2 1. 一种超声机头， 包括 ： 外部壳体 ； 变换器壳体， 所述变换器壳体容置在所述外部壳体中， 用于在所述外部壳体内进行往 复运动 ； 超声变换器， 所述超声变换器安装在所述变换器壳体内 ； 用于调节所述变换器壳体相对于所述外部壳体的位置的元件 ； 弹性元件， 所述弹性元件的第一端接合所述变换器壳体， 并且所述弹性元件的第二端 接合所述外部壳体， 其中， 所述弹性元件通过沿所述超声机头的轴向调节所述变换器壳体 的位置而将预加载荷施。
5、加在所述超声变换器上。 2. 如权利要求 1 所述的超声机头， 其中， 所述弹性元件包括螺旋弹簧或橡胶缓冲器。 3. 如权利要求 1 所述的超声机头， 还包括限制所述超声变换器在所述外部壳体中的位 移的止挡件。 4. 如权利要求 1 所述的超声机头， 还包括超声波发生器， 所述超声波发生器连接于所 述超声变换器的一端， 并从所述外部壳体伸出。 5. 一种用于强化螺杆的系统， 所述系统包括 ： 螺杆 ； 聚合物销， 所述聚合物销适于被引入到所述螺杆中 ； 以及 如权利要求1至4中的任一项所述的超声机头， 其中， 所述超声变换器与所述聚合物销 接触， 并且所述螺杆通过联接元件与所述超声机头的外部壳。
6、体相联接。 6. 如权利要求 5 所述的系统， 还包括 ： 组织保护套管， 所述组织保护套管适于在所述超声机头的外部壳体的远端连接于所述 螺杆的近端以及所述联接元件。 权 利 要 求 书 CN 101730510 B1/5 页 3 超声机头 技术领域 0001 本发明总体上涉及一种声波融合技术， 更具体地， 涉及一种超声机头及其使用方 法。 背景技术 0002 WO 2007/01412A2 公开了一种超声转换器装置， 即用于一次性使用的超声变换器， 其包括含有少于 2的铅的活性压电陶瓷材料、 具有较低的居里温度和较高的起到压缩作 用的偏压力的压电材料、 偏压螺栓子组件， 和 / 或具有自锁锥。
7、部的永久附接的端部受动器， 其中， 该较高的起到压缩作用的偏压力施加于压电陶瓷元件， 该偏压螺栓子组件包括组装 有低温玻璃转化点的填充环氧材料的部件。 0003 从美国专利 4,653,489 中已知一种系统， 其中， 固定粘合剂穿过螺杆引入到受骨 质疏松症折磨的骨骼部分。股骨颈骨折以及股骨远端骨折能够通过该系统固定住。 0004 根据现有技术的系统包括具有流动腔、 即轴向通孔的螺杆， 骨骼粘合剂能够通过 该轴向通孔引入到螺杆尖端的部分中。 该骨骼粘合剂在以可松开的方式附接于螺杆尾端的 装置的作用下前进。 该装置与市场上销售的注射器相似， 包括柱塞和大致呈圆筒形的筒体。 该筒体形成柱塞能够在其。
8、中来回移动的腔室。 0005 在该现有技术的装置的使用中， 将固定粘合剂填充到筒体中， 然后抵抗粘合剂来 推动柱塞。通过施加手动的压缩力， 固定粘合剂被喷射到螺杆的轴向通孔中。由于压力， 固 定粘合剂被充分流体化从而使其能够穿过螺杆的近端进入到骨骼中， 结果强化了骨骼中的 螺杆。 0006 该系统的缺点在于 ： 施加于固定粘合剂的手动压力不仅基本上在不同的应用之间 变化， 而且在单次应用过程中也变化， 从而使得固定粘合剂在螺杆尖端处的骨骼部分内的 分布既不可靠也不均匀。 发明内容 0007 本发明的方面是限定一种装置和方法， 现今能够通过所述装置和方法确保对螺杆 在物体中的引入位置处进行可靠而。
9、一致的强化。 0008 这是通过各个独立权利要求的主题来实现的。 在各个从属权利要求中对根据本发 明的进一步的实施方式进行了描述。 0009 总的来说， 根据本发明的第一实施方式， 一种超声机头包括外部壳体。 在该外部壳 体内设置有变换器壳体， 用于在外部壳体内进行往复运动， 超声变换器安装在该变换器壳 体中。弹性元件或弹簧具有接合变换器壳体的第一端和接合外部壳体的第二端。沿机头的 轴向调节变换器壳体的位置而将在超声变换器上预加载荷。 0010 根据本发明的第二实施方式， 超声机头的壳体包括能够相对于彼此滑动的两个壳 体部分， 以调节壳体的总长， 从而使机头适应于安装在机头的第一端处的螺杆的不。
10、同长度。 0011 另外， 一种使用如上所述的超声机头的方法包括将机头的第一端紧固于定位在物 说 明 书 CN 101730510 B2/5 页 4 体中的螺杆， 其中， 超声波发生器伸入到螺杆中。 通过调节调节轮的轴向位置并偏压超声机 头的弹簧而对超声变换器施加力。 致动超声变换器， 使得例如螺杆中的聚合物杆液化， 借此 将螺杆固定在物体中其当前的位置处。然后停用超声变换器， 并且将机头从已经强化的螺 杆中卸下。 0012 应当注意， 本发明不限于强化， 即， 如通过上述现有技术所建议的那样将螺杆固定 在骨骼中。该螺杆也可以是没有螺纹的螺栓， 或者是具有用于固定物体的两个或更多个部 分的适当。
11、几何形状的销。所述物体可以是例如由木材、 塑料、 金属、 石料或骨骼制成的任何 物体。 一般来说， 在将螺杆定位在物体中之后， 螺杆的强化可以与在物体的内壁和螺杆之间 引入销子的效果相当。 附图说明 0013 现在将参照附图通过优选实施方式对本发明进行详细描述， 在附图中 ： 0014 图 1 是根据本发明的第一实施方式的超声机头的剖视图 ； 0015 图 2 是根据本发明的第二实施方式的超声机头的剖视图 ； 0016 图 3 是根据本发明的第二实施方式、 用于将壳体的两个部分锁定在调节位置中的 保持器元件的详细视图 ； 以及 0017 图 4 是联接元件的详细视图， 该联接元件用于将螺杆或组。
12、织保护套管连接于根据 本发明的超声机头的壳体的端部。 具体实施方式 0018 现在参照图 1， 示出了普遍指代以 10 的根据本发明的第一实施方式的超声机头。 该超声机头的核心元件是超声变换器 6。该变换器是电力驱动的， 或者接收线路电力， 或者 接收可再充电或不可再充电电池电力 ( 未示出 )。在该变换器的一端处设有尖端 2， 借助于 变换器 6 使该尖端 12 振动。为了将该振动传递到远离超声机头设置的元件， 将超声波发生 器 4 紧固于尖端 12。 0019 变换器 6 的主体容置在两件式壳体 14 中。变换器壳体 14 靠近尖端 12 的一个部 分 16 连接于变换器主体， 而壳体 1。
13、4 封闭变换器主体的另一部分 18 在其外侧包括台阶 20， 该台阶20在变换器的轴向方向上安装诸如螺旋弹簧7的弹性元件的一端。 该弹簧还通过第 二壳体部分 18 的标号为 19 的部分的构造接收侧部支撑和引导。作为对螺旋弹簧的替代， 可以使用诸如橡胶缓冲器、 片簧等的某些其它的预加载装置。另外， 螺旋弹簧 7 可以是压缩 弹簧或拉伸弹簧。 0020 此外， 超声机头包括外部壳体5， 超声变换器6连同其变换器壳体14一起容置在该 壳体 5 中。超声变换器 6 能够与变换器壳体 14 一起在壳体 5 中沿轴向往复运动。在这种 设置中， 由变换器 6 产生的振动以衰减的方式传递到用户握住壳体 5 。
14、的手。壳体 5 在其一 端包括孔 22， 超声波发生器 4 穿过该孔 22 向外伸出。在壳体 5 的这一端还设有诸如螺纹的 装置， 用于当超声波发生器 4 伸入其中的螺杆 1 固定连接于超声机头时紧固螺杆或螺杆 1。 0021 壳体5在其另一端包括围绕其外表面的螺纹24。 大致构造为螺帽的调节轮8旋到 螺纹 24 上， 使得螺旋弹簧 7 的第二端支撑在调节轮 8 的内侧 25。通过调节轮 8 的旋转， 能 够调节起始位置并因此能够调节螺杆长度。通过调节轮 8 在壳体 5 上的旋转， 调节轮 8 将 说 明 书 CN 101730510 B3/5 页 5 在壳体 5 上沿壳体的轴向移动。因此， 。
15、支撑在调节轮 8 的内侧 25 与形成于壳体部分 18 处 的台阶 20 之间的弹簧 7 将被压在一起或者被拉伸。弹簧的行程以及由此所导致地壳体 14 和变换器 6 在壳体 5 内的轴向位移优选地为 30mm， 且一般在 10mm 至 50mm 的范围内， 当然， 也可以根据需要随意设置该尺寸。 在调节轮8中沿轴向设有孔26， 变换器壳体14的第二壳 体半部 18 的缩小的端部 28 穿过该孔 26 向外伸出。止挡件 9 紧固于第二壳体半部 18 的端 部28， 该止挡件9限制超声变换器6在壳体5中的行程， 这同样限制了连接于超声变换器的 超声波发生器相对于壳体 5 和连接于壳体 5 的螺杆 。
16、1 的行程。止挡件 9 还用来对弹簧 7 进 行预加载。 0022 根据本发明的第一实施方式的超声机头包括 ： 具有第一端和第二端的外部壳体 ； 容置在外部壳体的第一端中的变换器壳体， 该变换器壳体用于在外部壳体内进行往复运 动 ； 安装在变换器壳体内的超声变换器 ； 调节轮， 该调节轮以可调节的方式连接于外部壳 体的第二端 ； 以及弹性元件， 该弹性元件的第一端接合变换器壳体， 其第二端接合调节轮， 其中， 调节变换器壳体在超声机头的轴向上的位置而将预加载荷施加在超声变换器上。 0023 根据第一实施方式的一方面， 调节轮的内表面和壳体的外表面设有螺纹， 这些螺 纹相互配合以使得能够对调节轮。
17、进行调节。 0024 根据本发明第一实施方式的弹性元件包括螺旋弹簧或橡胶缓冲器。 0025 作为另一方面， 根据本发明的第一实施方式的超声机头还包括止挡件， 该止挡件 连接于超声变换器， 并限制超声变换器在壳体中的位移。 0026 作为又一方面， 根据本发明的第一实施方式的超声机头还包括超声波发生器， 该 超声波发生器连接于超声变换器的一端， 并从壳体的第一端伸出。 0027 现在将详细描述超声机头来强化物体中的螺杆1的应用。 首先， 可将诸如K线的导 丝引入至物体中将要设置螺杆的位置。套置在 K 线上将螺杆插入并旋到适当位置中， 直至 将它安置在所期望的位置。然后在已经将螺杆定位在物体中之后。
18、将 K 线取走。应当注意， 也可以在不使用 K 线的情况下将螺杆安置在物体中。在螺杆中， 沿螺杆的纵向中心线具有 自由通道， 即中空管。然后， 将聚合物销 3 引入到该自由通道中。应当注意， 销 3 的主要特 征在于， 销 3 是由能够适于在压力和超声波振动的作用下被流体化的材料制成。因此， 该聚 合物销不可能超出聚合物的范围。 0028 当随后将超声机头的壳体 5 连接于螺杆 1 时， 超声波发生器 4 伸入到该螺杆中， 并 且该超声波发生器的远端与聚合物销 3 接触。通过调节轮 8， 能够设定来自超声波发生器 4 作用在聚合物销 3 上的规定的压缩力。该预加载荷能够例如通过在调节轮 8 和。
19、止挡件 9 之 间夹持在适当位置中的挡块而被临时固定。然而， 该挡块必须在将超声机头接通之前被首 先移除。 0029 一旦接通， 变换器就产生振动， 该振动连同由在变换器壳体 14 和调节轮 8 之间被 预加载的弹簧 7 产生并作用在聚合物销 3 上的压力一起确保使聚合物销 3 的材料流体化， 从而使得聚合物销的材料被压到螺杆 1 的尖端之外。正是通过这种方式强化了物体中的螺 杆。 0030 因此， 使用根据本发明的第一实施方式的超声机头来强化螺杆的方法包括以下步 骤 ： 0031 将壳体的第一端紧固于螺杆， 超声波发生器伸入到螺杆中 ； 说 明 书 CN 101730510 B4/5 页 6。
20、 0032 通过调节调节轮的轴向位置而将力施加到超声变换器上 ； 0033 将聚合物杆插入到螺杆中 ； 0034 致动超声变换器， 使得聚合物杆液化 ； 0035 停用超声变换器 ； 以及 0036 从已经强化的螺杆上卸下壳体。 0037 图 2 示出了根据本发明的第二实施方式的超声机头， 其中， 第一实施方式和第二 实施方式具有相同功能的元件由相同的附图标记指代。 0038 根据本发明的第二实施方式， 超声变换器 6 固定连接于变换器壳体 14。变换器壳 体 14 包括具有较大直径的第一部分和具有较小直径的第二部分， 其中， 在第一部分和第二 部分之间设有台阶 20。 0039 超声机头还包。
21、括两件式的外部壳体， 该外部壳体具有第一壳体部分 5 和第二壳体 部分32。 该外部壳体的第一部分和第二部分形成为使得第一部分5能够相对于外部壳体的 第二部分 32 轴向滑动。这可以通过第一部分 5 的较大内径来实现， 该内径对应于或略大于 外部壳体的第二部分32的外径， 从而使得第一部分5的至少一部分能够套在外部壳体的第 二部分 32 上运动。 0040 外部壳体的第一部分 5 还在其远端包括开口， 以使得超声波发生器 4 能够沿远侧 方向伸出外部壳体。外部壳体的第二部分 32 包括具有开口的近端， 其中， 弹性元件 7 可容 置在变换器壳体 14 的台阶 20 与外部壳体的第二部分 32 。
22、的内表面之间。因此， 第二部分 32 提供了根据第一实施方式的调节轮 8 的一种功能， 即， 为弹性元件提供支撑， 以便能够沿远 侧方向相对于外部壳体连同变换器壳体 14 一起偏压超声变换器 6。 0041 变换器壳体 14 的近端部分穿过外部壳体的第二部分 32 的近端中的开口伸出。所 述近端部分连接于盖状元件8a， 该盖状元件8a具有根据本发明的第一实施方式的调节轮8 的另一种功能， 即， 提供通过弹性元件 7 调节变换器壳体上的预加载荷的可能性。用户可以 通过握住外部壳体并相对于外部壳体沿近侧方向拉动元件8a并由此拉动变换器壳体14来 偏压弹性元件7。 在将元件8a拉动一定距离后， 用户。
23、可以例如通过使元件8a旋转来锁定元 件8a和变换器壳体14相对于外部壳体的相对位置， 其中， 该位置可以通过插接式接头来锁 定， 该插接式接头可以设置在元件 8a 与外部壳体的第二部分 32 之间。 0042 图 3 示出了锁定机构的详细视图， 该锁定机构用于锁定外部壳体的第一部分和第 二部分相对于彼此的相对位置。在该视图中， 变换器壳体 14 示出为正位于外部壳体的第二 部分 32 的内侧， 该第二部分 32 正位于第一部分 5 的内侧。在第一部分 5 的壁中， 设有至少 一个球34， 该球34能够在机头的径向上移动。 在第一部分5的外表面上安装有保持器元件 30， 该保持器元件 30 可以。
24、形成为外表面中具有槽的环， 以便于操纵该保持器元件。 0043 保持器元件 30 形成为使得在第一位置中， 该至少一个球 34 能够沿径向移动远离 外部壳体的第二部分 32。在该位置中， 第一部分 5 与第二部分 32 分离开， 因此可以相对于 第二部分 32 沿轴向移动， 从而可调节外部壳体的长度。在调节外部壳体的长度后， 可将保 持器元件移动到第二位置， 在该第二位置中， 该至少一个球34沿朝向第二部分32的方向被 压回， 其中， 在第二部分的外表面中形成有槽 36， 用以接收球 34 的一部分。通过将球 34 压 到外部壳体的第二部分 32 的槽 36 中的一个中， 第一部分 5 相对于。
25、外部壳体的第二部分 32 的位置被固定。应当注意， 保持器元件可以沿机头的轴向或周向方向在第一位置和第二位 说 明 书 CN 101730510 B5/5 页 7 置之间移动。 0044 图 4 详细示出了联接器 40， 该联接器设置在外部壳体的第一部分 5 和螺杆或组织 保护套管 50 之间。联接器 40 包括外部元件 42、 弹性元件 46 和固定元件 48。该联接器连 接于超声机头的外部壳体的第一部分 5， 沿轴向包括通孔， 并能够接收套管或螺杆的近端。 另外， 超声波发生器 4 的远端延伸穿过联接器的开口并延伸到套管或螺杆中。 0045 通过在近侧方向上拉动外部元件 42， 固定元件 。
26、48 将松开套管或螺杆的近端， 以使 得所述套管或螺杆可以分离开和 / 或进行更换。在将套管或螺杆的近端置于联接器中之 后， 可松开外部元件 42， 以使得弹性元件 46 将使外部元件 42 沿远侧方向移动， 从而将要将 固定元件 48 压在套管或螺杆 50 的近端上， 以将套管或螺杆 50 联接于超声机头的外部壳体 的第一部分 5。 0046 除了以上关于本发明的第一实施方式所描述的使用方面之外， 第二实施方式包括 在利用或不利用组织保护套管的情况下， 在物体中的期望位置处引入螺杆， 并且然后通过 联接器 40 将螺杆或套管连接于外部壳体的远端的可能性。另外且取决于在没有套管的情 况下或连同。
27、套管一起引入的螺杆的长度， 可以调节外部壳体的长度， 使得超声波发生器 4 将设置有其在螺杆(和套管)中远侧伸出的长度。 另外， 通过元件8a， 能够利用预定力沿远 侧方向偏压超声变换器 6， 以便最后在物体中的引入位置处获得对于螺杆的可靠且一致的 强化。优选地， 超声变换器 6 将被偏压， 然后元件 8a 将通过诸如插接式接头而被锁定在适 当的位置， 然后螺杆或套管将通过联接器 40 与外部壳体的远端相联接， 并且随后将松开对 于元件 8a 的锁定， 以经由超声波发生器、 变换器和变换器壳体实现对于螺杆中的聚合物销 的预加载。 0047 根据本发明的超声机头具有下列优点。首先， 规定的压缩力。
28、连同具有规定振幅的 超声波振动一起反复施加在聚合物销上， 这导致聚合物材料的可靠的流体化。 其次， 超声波 发生器前进特定行程而进入到螺杆中， 借此， 控制将要压到螺杆外并压入到物体中的材料 量。 0048 应当注意， 各个部件中的任一个的变型都可以与其它部件的变型进行组合， 由此 并不限于所具体指出的组合。 0049 尽管于此已经参照特定实施方式对本发明进行了描述， 但应当理解， 这些实施方 式仅仅为了说明本发明的原理和应用。因此应当理解的是， 对于说明性的实施方式可以作 出多种修改， 并且在不偏离如权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下， 可以构想 出其它的设置。 说 明 书 CN 101730510 B1/2 页 8 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 101730510 B2/2 页 9 图 3 图 4 说 明 书 附 图 。