CN103120597A - 骨螺钉、骨螺钉制造方法及用于骨螺钉的锁固拆卸工具 - Google Patents
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Abstract
一种骨螺钉、骨螺钉制造方法及用于骨螺钉的锁固拆卸工具，骨螺钉包含：一前端部及一尾端部；以及一轴部，接合于该前端部及尾端部，以固定成一体化的骨螺钉，其中该轴部的杨氏系数小于该前端部及尾端部的杨氏系数。
Description
技术领域
本发明涉及一种骨螺钉制造方法及用于骨螺钉的锁固拆卸工具，特别涉及一种骨螺钉，其轴部的杨氏系数小于前端部及尾端部的杨氏系数。
背景技术
亚洲大部分地区的工作生活型态如高人口密度、机车多、高劳动力工作型态及人口逐渐高龄化，再加上近年亚洲地区经济环境的改善及条件的提升、亚洲人体型与西方人的差异，及亚洲地区造成骨创伤的原因更有别于欧美地区以运动创伤为主的骨创伤，骨创伤产品和骨创伤手术相关器械的创新研发越来越重要。
参考图1，美国专利证书号US4,175,555揭示一种骨螺钉10(Bone screw)，骨螺钉10具有一前端部20、一尾端部30及一轴部40，轴部40位于前端部20及尾端部30之间。骨螺钉10的前端部20及尾端部30具有不同螺距与螺径的螺纹，可将锁入的两个骨体压缩靠拢。然而，骨螺钉轴部与前端部及尾端部以相同材质的金属一体成形而制造，无法提供两个骨体间相对微动及缓冲外力，病患于术后的活动可能会造成关节二次脱位或骨折复位不全。
参考图2，美国专利证书号US7,625,395揭示一种用以固定一关节或骨折的植入性骨螺钉60(Implantable screw for stabilization of a joint or a bonefracture)，植入性骨螺钉60具有一前端部70、一尾端部80及一弹性轴部90，弹性轴部90位于前端部70及尾端部80之间，该弹性轴部90可防止前端部70及尾端部80之间的轴向拉伸，但可允许其他方向微小位移。该弹性轴部90为多条缝合线所构成，而非中空柱状体结构，且无接合固定于前端部70及尾端部80。然而，前述专利前案只以手术缝线连结前端部及尾端部，手术过程繁复，需打开较大伤口施术，且固定强度尚有疑虑。
因此，便有需要提供一种骨螺钉，能够解决前述的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种骨螺钉、骨螺钉制造方法及用于骨螺钉的锁固拆卸工具，可以提供骨螺钉适度的弹性、可以降低螺钉松脱的机率、还可以简化手术步骤及缩短手术时间。
为达上述目的，本发明提供一种骨螺钉，其包含：
一前端部及一尾端部；以及
一轴部，接合于该前端部及尾端部，以固定成一体化的骨螺钉，其中该轴部的杨氏系数小于该前端部及尾端部的杨氏系数。
上述的骨螺钉，其中该前端部、轴部及尾端部的内部皆为中空且连通。
上述的骨螺钉，其中该前端部包含一第一螺纹，该尾端部包含一第二螺纹，该轴部包含第一及第二螺孔，该第一及第二螺纹用以锁入该第一及第二螺孔。
上述的骨螺钉，其中该前端部包含一第一凹槽，该尾端部包含一第二凹槽，该轴部包含第一及第二凸起，该第一及第二凸起用以卡入该第一及第二凹槽。
上述的骨螺钉，其中该前端部包含一第一被包覆部分，该尾端部包含一第二被包覆部分，该轴部包含第一及第二包覆部分，该第一及第二包覆部分用以包覆该第一及第二被包覆部分。
上述的骨螺钉，其中该前端部包含一第一插头，该尾端部包含一第二插头，该轴部包含第一及第二插座，该第一及第二插头用以插入该第一及第二插座。
上述的骨螺钉，其中该轴部为聚合物材料所制，且该前端部及尾端部为生医级金属材料。
上述的骨螺钉，其中该聚合物材料为聚醚醚酮或聚乙烯，且该生医级金属材料为钛金属、钛合金、钴铬钼合金或不锈钢。
上述的骨螺钉，其中该前端部锁入一第一骨体，而该尾端部锁入一第二骨体。
为达上述目的，本发明还提供一种骨螺钉制造方法，其包含下列步骤：
提供一前端部、一轴部及一尾端部，其中该轴部的杨氏系数小于该前端部及尾端部的杨氏系数；以及
利用一螺接方式、一卡合方式、一射出成型方式或一粘接方式，将该前端部及尾端部分别接合于该轴部，以固定成一体化的骨螺钉。
为达上述目的，本发明再提供一种用于骨螺钉的锁固拆卸工具，该骨螺钉包含一前端部、一尾端部及一轴部，该轴部接合于该前端部及尾端部，该前端部、轴部及尾端部的内部皆为中空且连通，该轴部的杨氏系数小于该前端部及尾端部的杨氏系数，且该尾端部包含一多边形孔，该多边形孔位于该尾端部一端面的中心线，其中，该锁固拆卸工具包含：
一中空螺丝起子，包含一贯穿孔，其位于该中空螺丝起子内的中心线；以及
一导引针，用以穿过该中空螺丝起子的贯穿孔及该骨螺钉的多边形孔，并自该骨螺钉的前端部裸露出，其中该中空螺丝起子用以插入该骨螺钉的多边形孔，以顺时针方向或逆时针方向旋转该骨螺钉。
本发明的骨螺钉可用于骨折或关节脱位的固定，主要优点为：第一、轴部的杨氏系数小于前端部与尾端部，提供骨螺钉适度的弹性。第二、锁入身体内的两个骨体后可缓冲吸收受力，减少前尾端锁入骨体的受力，进而降低螺钉松脱的机率。第三、第三、一体式设计，手术伤口较小，将骨螺钉分别穿过并锁固第一骨体及第二骨体，将脱位/骨折的部位进行复位固定，可简化手术步骤及缩短手术时间。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为第一种现有骨螺钉的部分剖面示意图；
图2为第二种现有骨螺钉的部分剖面示意图；
图3为本发明的第一实施例的骨螺钉的分解剖面示意图；
图4为本发明的第一实施例的骨螺钉的组合平面示意图；
图5为本发明的本发明的第一实施例的第一实施方式的接合构造的分解剖面示意；
图6为本发明的本发明的第一实施例的第二实施方式的接合构造的组合剖面示意；
图7为本发明的本发明的第一实施例的第三实施方式的接合构造的分解剖面示意；
图8为本发明的本发明的第一实施例的第四实施方式的接合构造的组合剖面示意；
图9为本发明的一实施例的用于骨螺钉的锁固拆卸工具的剖面示意图；
图10为本发明的一实施例的用于骨螺钉的锁固拆卸工具的剖面示意图，其显示将骨螺钉锁入已预先钻孔的两个骨体；以及
图11为本发明的第二实施例的骨螺钉的分解剖面示意图。
其中，附图标记
10骨螺钉 20前端部
30尾端部 40轴部
60骨螺钉 70前端部
80尾端部 90弹性轴部
110骨螺钉 120前端部
122第一螺纹 124第一被包覆部分
126第一凹槽 128第一插头
130尾端部 131第二螺纹
132多边形孔 133第二被包覆部分
135第二凹槽 137第二插头
140轴部 141第二螺孔
142第一螺孔 143第二包覆部分
144第一包覆部分 145第二凸起
146第一凸起 147第二插座
148第一插座
149粘胶 150中空螺丝起子
152贯穿孔 160导引针
170第一骨体 180第二骨体
190接合构造 192接合构造
210骨螺钉 220前端部
230尾端部 232多边形孔
240轴部
290接合构造 292接合构造
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
参考图3及图4，本发明的第一实施例的骨螺钉的制造方法。参考图3，提供一前端部120、一轴部140及一尾端部130，其中前端部120及尾端部130的外表面形成有螺纹。在本实施例中，较佳地，该前端部120、轴部140及尾端部130的内部皆为中空且连通。尾端部130包含一多边形孔132，其位于尾端部130一端面的中心线。轴部140的杨氏系数(Young's Modulus)小于前端部120及尾端部130的杨氏系数。利用一接合构造190及一接合构造192，将前端部120及尾端部130分别接合于轴部140，以固定成一体化的骨螺钉110，如图4所示。接合构造190及接合构造192是指以螺接方式、卡合方式、射出成型方式或粘接方式而将前端部120及尾端部130分别接合于轴部140的前端及尾端。
参考图5，本发明的第一实施例的第一实施方式的接合构造190，其螺接方式是指前端部120(类似插头)包含一第一螺纹122，轴部140的前端(类似插座)包含一第一螺孔142，亦即第一螺纹122及第一螺孔142构成接合构造190，当前端部120的第一螺纹122锁入轴部140的第一螺孔142，则前端部120接合于轴部140的前端。同理，当尾端部130的第二螺纹131锁入轴部140的第二螺孔141，则尾端部130接合于轴部140的尾端。
参考图6，本发明的第一实施例的第二实施方式的接合构造190，其卡合方式是指前端部120(类似插头)包含一第一凹槽126，轴部140的前端(类似插座)包含一第一凸起146，亦即第一凹槽126及第一凸起146构成接合构造190，当轴部140的第一凸起146卡入前端部120的第一凹槽126，则前端部120接合于轴部140的前端。由于轴部140的杨氏系数小于前端部120的杨氏系数，因此轴部140的凸起可容易变形而卡入前端部120的凹槽。同理，轴部140的第二凸起145卡入尾端部130的第二凹槽135，则尾端部130接合于轴部140的尾端。
参考图7，本发明的第一实施例的第三实施方式的接合构造190，其射出成型方式是指前端部120包含一第一被包覆部分124，轴部140的前端包含一第一包覆部分144，亦即被第一包覆部分124及第一包覆部分144构成接合构造190，当轴部140的第一包覆部分144包覆前端部120的第一被包覆部分124，则前端部120接合于轴部140的前端。同理，当轴部140的第二包覆部分143包覆尾端部130的第二被包覆部分133，则尾端部130接合于轴部140的尾端。
参考图8，本发明的第一实施例的第四实施方式的接合构造190，其黏接方式是指前端部120包含一第一插头128，轴部140的前端包含一第一插座148，亦即第一插头128、第一插座148及粘胶149构成接合构造190，当前端部120的第一插头128利用粘胶149而粘接于轴部140的第一插座148，则前端部120接合于轴部140的前端。同理，当尾端部130的第二插头137利用粘胶149而粘接于轴部140的第二插座147，则尾端部130接合于轴部140的尾端。
再参考图3，显示本发明的第一实施例的骨螺钉110。骨螺钉110包含内部皆为中空且连通的一前端部120、一尾端部130及一轴部140。前端部120的外表面具有螺纹。在本实施例中，尾端部130的外表面亦可具有螺纹。在其他实施例中，尾端部130的外表面不具有螺纹。前端部120及尾端部130为生医级金属材料所制例如钛金属、钛合金、钴铬钼合金或不锈钢所制。较佳地，前端部120及尾端部130为相同材料所制。
轴部140位于前端部120及尾端部130之间，且轴部140不具有螺纹。轴部140可为聚合物材料所制，例如聚醚醚酮(poly ether ether kefone；PEEK)或聚乙烯(polyethylene；PE)的热塑性塑胶。
轴部140的杨氏系数小于前端部120及尾端部130的杨氏系数。例如，聚醚醚酮的杨氏系数为3,700Mpa，聚乙烯的杨氏系数为200~1,100Mpa，钛金属的杨氏系数为105,000~120,000Mpa，聚醚醚酮及聚乙烯的杨氏系数小于钛金属的杨氏系数。杨氏系数(Young's Modulus)或称为弹性系数(Modulus ofElasticity)，就是应力-应变曲线上弹性区域的斜率。杨氏系数越小代表较越容易变形；杨氏系数越大也代表着材料的刚性(stiffiness)越大，意味着其原子间有较大的键结力，在弹性负荷范围内较易保持形状和尺寸。
参考图9，显示本发明的一实施例的用于骨螺钉的锁固拆卸工具。锁固拆卸工具包含一导引针160及一中空螺丝起子150。本发明的骨螺钉110的尾端部130包含一多边形孔132，其位于尾端部130一端面的中心线。中空螺丝起子150用以插入骨螺钉110的多边形孔132，以顺时针方向或逆时针方向旋转骨螺钉110。中空螺丝起子150包含一贯穿孔152，其位于中空螺丝起子150内的中心线。一导引针160用以穿过中空螺丝起子150的贯穿孔152及骨螺钉110的多边形孔132，并自骨螺钉110的前端部120裸露出。
参考图10，以导引针160及中空螺丝起子150将骨螺钉110锁入已预先钻孔的两个骨体，例如第一及第二骨体170、180。在本实施例中，以固定肩锁关节脱位为例，第一及第二骨体170、180为锁骨骨体及喙突骨体，导引针160是先插入预先钻孔的喙突骨体及锁骨骨体，再将骨螺钉110穿套于导引针160并受其引导，中空螺丝起子150亦穿套于导引针160并与骨螺钉110的多边形孔132连接，以将骨螺钉110的前端部120锁入喙突骨体而尾端部130锁入锁骨骨体，其中喙突骨体为松质骨。
参考图11，显示本发明的第二实施例的骨螺钉210。第二实施例的骨螺钉210大体上类似于第一实施例的骨螺钉110，其中类似元件标示类似标号。第一及第二实施例的骨螺钉的差异为骨螺钉210包含内部皆为实心的一前端部220、一尾端部230及一轴部240。利用一接合构造290及一接合构造292，将前端部220及尾端部230分别接合于轴部240，以固定成一体化的骨螺钉210。轴部240位于前端部220及尾端部230之间。轴部240的杨氏系数小于前端部220及尾端部230的杨氏系数。轴部240可为聚合物材料所制，例如聚醚醚酮或聚乙烯的热塑性塑胶。尾端部230包含一多边形孔232，其位于尾端部230内的中心线。一螺丝起子(图未示)可用以插入骨螺钉210的多边形孔232，以顺时针方向或逆时针方向旋转骨螺钉210。
本发明的骨螺钉可用于骨折或关节脱位的固定，主要优点为：第一、轴部的杨氏系数小于前端部与尾端部，提供骨螺钉适度的弹性。第二、锁入身体内的两个骨体后可缓冲吸收受力，减少前尾端锁入骨体的受力，进而降低螺钉松脱的机率。第三、一体式设计，手术伤口较小，将骨螺钉分别穿过并锁固第一骨体及第二骨体，将脱位/骨折的部位进行复位固定，可简化手术步骤及缩短手术时间。
本发明提出具有适度弹性的轴部(亦即轴部的杨氏系数小于前端部及尾端部的杨氏系数)的骨螺钉，植入身体内的两个骨体后，骨螺钉可缓冲吸收受力，减少松质骨的受力，进而降低螺钉松脱的机率。再者，本发明的骨螺钉的手术伤口较小，单一骨螺钉的固定在手术中可利用影像辅助手术导航系统(C-arm)定位，进一步达到微创手术的功效，提升手术效率及效果，能够有效帮助临床医师进行骨内固定手术治疗，并且提升复原效果及效率、降低并发症与减少医疗资源浪费。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (11)
1.一种骨螺钉，其特征在于，包含：
一前端部及一尾端部；以及
一轴部，接合于该前端部及尾端部，以固定成一体化的骨螺钉，其中该轴部的杨氏系数小于该前端部及尾端部的杨氏系数。
2.根据权利要求1所述的骨螺钉，其特征在于，该前端部、轴部及尾端部的内部皆为中空且连通。
3.根据权利要求1或2所述的骨螺钉，其特征在于，该前端部包含一第一螺纹，该尾端部包含一第二螺纹，该轴部包含第一及第二螺孔，该第一及第二螺纹用以锁入该第一及第二螺孔。
4.根据权利要求1或2所述的骨螺钉，其特征在于，该前端部包含一第一凹槽，该尾端部包含一第二凹槽，该轴部包含第一及第二凸起，该第一及第二凸起用以卡入该第一及第二凹槽。
5.根据权利要求1或2所述的骨螺钉，其特征在于，该前端部包含一第一被包覆部分，该尾端部包含一第二被包覆部分，该轴部包含第一及第二包覆部分，该第一及第二包覆部分用以包覆该第一及第二被包覆部分。
6.根据权利要求1或2所述的骨螺钉，其特征在于，该前端部包含一第一插头，该尾端部包含一第二插头，该轴部包含第一及第二插座，该第一及第二插头用以插入该第一及第二插座。
7.根据权利要求1或2所述的骨螺钉，其特征在于，该轴部为聚合物材料所制，且该前端部及尾端部为生医级金属材料。
8.根据权利要求7所述的骨螺钉，其特征在于，该聚合物材料为聚醚醚酮或聚乙烯，且该生医级金属材料为钛金属、钛合金、钴铬钼合金或不锈钢。
9.根据权利要求1或2所述的骨螺钉，其特征在于，该前端部锁入一第一骨体，而该尾端部锁入一第二骨体。
10.一种骨螺钉制造方法，其特征在于，包含下列步骤：
提供一前端部、一轴部及一尾端部，其中该轴部的杨氏系数小于该前端部及尾端部的杨氏系数；以及
利用一螺接方式、一卡合方式、一射出成型方式或一粘接方式，将该前端部及尾端部分别接合于该轴部，以固定成一体化的骨螺钉。
11.一种用于骨螺钉的锁固拆卸工具，该骨螺钉包含一前端部、一尾端部及一轴部，该轴部接合于该前端部及尾端部，该前端部、轴部及尾端部的内部皆为中空且连通，该轴部的杨氏系数小于该前端部及尾端部的杨氏系数，且该尾端部包含一多边形孔，该多边形孔位于该尾端部一端面的中心线，其特征在于，该锁固拆卸工具包含：
一中空螺丝起子，包含一贯穿孔，其位于该中空螺丝起子内的中心线；以及
一导引针，用以穿过该中空螺丝起子的贯穿孔及该骨螺钉的多边形孔，并自该骨螺钉的前端部裸露出，其中该中空螺丝起子用以插入该骨螺钉的多边形孔，以顺时针方向或逆时针方向旋转该骨螺钉。
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