CN113038904A - 带有愈合室的锚固件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种被旋入孔中的具有较高初期稳定性、并最终具有更高后期稳定性的锚固件。右旋螺纹形状以连续匝的形式沿锚固件的本体缠绕。螺纹形状的后齿侧面是反向角。中央区域包括具有左手螺旋形扭转的排屑槽阵列。每个排屑槽由分离的排屑槽段组成。冷凝斜面沿螺纹形状的齿顶在两个周向相邻的排屑槽段之间形成。每个冷凝斜面的倾斜角度约为20°，以便在将锚固件旋入预制孔中时，以致密作用将局部压缩应变施加到宿主骨的内表面。冷凝斜面在与愈合室直接相邻的骨骼上直接产生诱导应力和超活化区，该愈合室由排屑槽段形成。愈合室可吸引骨骼以自然地支持和促进愈合。

Description

带有愈合室的锚固件

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年10月22日提交的美国临时专利申请号62/748,773的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明大致涉及旨在在宿主材料中提供固定的锚固件，并且更具体地涉及被设计成在将锚固件旋入位置时在宿主材料中产生压紧作用的锚固件，甚至更具体地涉及放置在有生命的有机材料(比如骨骼)中的这类锚固件。

背景技术

旋入式锚固件被用于许多应用中。例如，在工业和建筑环境中，当宿主材料是木材或混凝土或金属或聚合物时，可以将锚固件放置在墙壁或其他构件中以提供固定的连接点，以连接其他元件。旋入式锚固件广泛用于医疗应用中(其中宿主材料为骨骼)，可为金属板、销钉、棒、克氏针和髓内器械(例如Küntscher钉和互锁钉)提供固定的连接点，还被用于许多其他的用途中。

牙锚固件是当宿主材料是骨的另一种形式的旋入式锚固件。牙锚固件，也称为骨内植入物或固定物，是一种外科手术装置，用于支撑牙冠，牙桥，假牙，面部修复物或用作正畸锚固件。通常，此类锚固件被设计为带螺纹的锥形植入物，设置后不会立即固定，以便随着周围的骨骼生长进入锚固件及其周围的缝隙中，随着时间的流逝达到完全稳定性(即后期稳定性)，该过程被称为骨整合。骨骼向内生长可能需要几个月，直到锚固件达到足够的(后期)稳定性才能正常使用。

在许多应用中，锚固件的稳定性是关键考虑因素，因为锚固件必须能够支撑预期的载荷。当宿主材料不是有机的、有生命的组织时，通常在放置后立即获得最大的锚固稳定性。对于这些情况，应将锚固件设计为最大程度地提高初始稳定性(也称为初期稳定性)。在宿主材料是有机的、有生命的材料(例如骨骼或木材)的应用中，要达到完全的锚固稳定性，可能需要一段时间用于愈合、以及在放置后向内生长。在后一种情况下，锚固件越快达到足够的后期稳定性水平就越好。

在初始放置时具有足够水平的稳定性的锚固件是非常有价值的。尽管现有技术已经有许多不同的设计和概念来提高锚固稳定性，即同时提高初期(初始)和后期(长期)稳定性，但仍存在不断改进的愿望。特别是，锚固稳定性在容易接受改进的领域中仍然是长期的需求。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种被旋入宿主材料中的预制孔中的类型的锚固件。锚固件包括沿着中心轴线纵向延伸的本体。该本体具有一个根尖区域和一个冠状区域。本体的中央区域在根尖区域和冠状区域之间延伸。至少一个螺纹形状从本体突出，并从根尖区域到冠状区域以连续匝的形式螺旋形缠绕在那里。螺纹形状具有齿顶。中央区域包括一列排屑槽。每个排屑槽沿中央区域的长度纵向延伸。每个排屑槽由形成于螺纹形状的齿顶中的多个不同且隔离的排屑槽段组成。

根据本发明的第二方面，提供一种被构造成旋入宿主骨中的预制孔中的骨锚固件。锚固件包括沿着中心轴线纵向延伸的本体。本体具有一个根尖区域和一个冠状区域。本体的中央区域在根尖区域和冠状区域之间延伸。本体具有贯穿根尖区域的一个根尖锥度。根尖锥度相对于中心轴在约5°-15°之间。本体在整个冠状区域具有冠状锥度。冠状锥度相对于中心轴在大约5°-15°之间。本体在整个中央区域具有中央锥度。中央锥度相对于中心轴线在大约0°-5°之间。至少一个螺纹形状从本体突出，并从根尖区域到冠状区域以连续匝的形式螺旋形缠绕在那里。螺纹形状具有截取顶端的齿顶。中央区域包括一列排屑槽。每个排屑槽沿中央区域的长度纵向延伸。螺纹形状具有朝着根尖区域布置的前齿侧面和朝着冠状区域布置的后齿侧面。前齿侧面具有朝着根尖区域测量的在约110°-130°之间的前齿侧面角度。后齿侧面具有朝着冠状区域测量的在大约75°-85°之间的后齿侧面角度。每个排屑槽由形成于螺纹形状的齿顶中的多个不同且隔离的排屑槽段组成。

排屑槽段在新安置的锚固件周围产生空隙的分布式阵列。每个空隙代表一个离散的愈合室。冷凝斜面通过在与愈合室直接相邻的宿主材料中产生诱导应力和超活化区来提供协同效应。愈合室从邻近的诱导应力和超活化区中吸取已被自然鼓励促进(在活的宿主材料中)愈合的宿主材料。宿主材料中的反作用力使周围的宿主材料在锚固件周围收缩并充满愈合室。由于愈合室起源于空隙，因此几乎没有阻力阻止宿主材料迁移到愈合室中。在骨骼中，超活化区域还会引起血液流动，从而导致在排屑槽60的空隙中形成血块。血块激活了骨骼的自然愈合特性，从而导致愈合室内新骨骼的快速生长。因此，在骨植入应用中，超活化区促进了人体的自然愈合特性，以加速恢复并改善骨整合，特别是进入每个排屑槽段上方形成的愈合室中。

附图说明

当结合以下详细描述和附图进行考虑时，本发明的这些和其他特征以及优点将变得更加容易理解，其中：

图1是人类下颌骨进行截骨后的横截面示意图，该下颌骨中完好地安装有根据本发明的一个实施例的锚固件；

图2是根据本发明的一个实施例的锚固件的透视图；

图3是如图2所示的锚固件从另一角度的透视图；

图4是如图2和图3所示的锚固件的正视图；

图5是大致沿图4中的线5-5截取的冠状末端视图；

图6是大致沿图4中的线6-6截取的根尖末端视图；

图7是大致沿图4中的线7-7截取的纵向剖视图；

图8是大致沿图4中的线8-8截取的横截面示意图；

图9是从根尖末端观察到的等距视图，清楚地显示了分割的排屑槽特征；

图10是大致沿图1中的线10-10截取的横截面；

图11A是在图10中11C限定区域的放大图，示出了锚固件和周围骨材料在安装时的状态；

图11B是如图11A中的视图，但是示出了时间进展，其中通过血块向愈合室中的生长证明了愈合的发生；

图11C是在图10中11C限定区域的放大图，并且示出了图11B的又一时间进度；以及

图12是图1中12限定区域的放大图。

具体实施方式

参考附图，其中相同的数字指示贯穿多个视图的相同或相应的部分，本发明在牙科背景下进行描述，其中需要准备截骨才能接收骨植入物(图1)。应当理解，本发明并不仅限于牙科应用，而是可以横跨多种整形外科来应用。此外，本发明不限于骨科或整形外科应用。本发明可用于在有生命的树木和其他活细胞材料、以及金属泡沫和用于各种工业和商业应用中的其它无生命的宿主材料中(此处仅为举例)提供锚固件。然而，牙科应用作为一个令人信服的例子，因此为了说明的目的，下面的描述将以牙科为背景，使用骨作为宿主材料。

在图1中，以横截面示出的一个无牙颌位置已经植入了根据本发明的一个实施例的锚固件20。锚固件20是一种可旋入到宿主材料中预留孔中的结构。当宿主材料是骨骼时，预留孔也称为截骨。

预留孔或截骨可以使用任何合适的技术来形成。一种这样的技术包括使用针对骨致密化专门配置的逐渐变宽的旋转骨凿。使用逐渐变宽的旋转骨凿形成截骨的步骤大致描述于US 9,326,778(Huwais，2016年5月3日授权)中，其全部公开内容在此通过引用并入此文。还可以参考美国专利US20190029695A1(Huwais，2019年1月31日公开)。这些文献的全部公开内容通过引用并入本文，并在所有承认以引用方式合并的司法管辖区中都可被引用。

一旦截骨已经制备，再通过任何合适的技术将锚固件20旋入到位，如图1所示，通过往右旋方向转动。支座(未示出)最终被旋入一个内部连接件并由此被固定在适当位置以接收后续复位或冠部(也未示出)。锚固件20可能理想地适合于放置在骨骼中，但是还可以考虑使用非骨骼应用来重申先前的主张。再次申明，虽然所示实施例示出了锚固件20以植入物或受体的形式用于牙体修复，必须理解的是，锚固件20还可重新配置为骨螺钉或其他骨固定元件，如可以是用于例如脊柱，臀部，肩关节，腕部等其他整形外科应用。

现在转到图2-图4，示出了一个实施例的锚固件20，该锚固件20包括通过或多或少的锥形外部轮廓形成的截短的本体。锚固件20的本体沿中心轴线或纵向轴线A纵向延伸。本体具有根尖末端22和冠状末端24。术语“根尖”和“冠状”主要是根据它们与牙齿的关联来选择的。“根尖”是指朝向牙齿齿根尖端的方向；“冠状”是指朝向牙齿冠部的方向。申请人对这些术语的使用以及在本文中其他可能术语的使用，不应狭义地解释为将锚固件20的应用限制在牙科使用领域，甚至在医学使用领域。图5提供了从冠状末端24的角度观察锚固件20得到的视图。图6提供了从根尖末端22的角度观察锚固件20得到的视图。冠状末端24优选地是平的，或者基本上是平的，并用作牙体修复的平台或与锚固件20的其他附件连接。根尖末端22形成锚固件20的前端，在使用中首先插入预制截骨中。根尖末端22可以配置成如图3所示的钝头，或者可替代地可以是半球形的或尖的或缩进的(凹的)或设计成具有其他合适的形状以帮助避免过度插入或有助于更安全的植入物放置。

如图7所示，锚固件20具有与根尖末端22相邻的根尖区域26和与冠状末端24相邻的冠状区域28。因此，根尖区域26表示自根尖末端22延伸的本体的一部分。同样，冠状区域28表示自冠状末端24延伸的本体的一部分。本体的中央区域30在根尖区域26和冠状区域28之间延伸。在所示的示例中，中央区域30到根尖区域26和冠状区域28的任一端是连续的，以使这三个区域26-30完全占据本体从端部22到端部24的整个纵向长度。

在图4中，本体的外表面可以容易地识别为具有锥形轮廓。特别地，各个区域26-30可以通过本体锥度的特征彼此区分。因此，将本体描述为在整个根尖区域26具有根尖锥度32，在整个冠状区域28内具有冠状锥度34，并且在整个中央区域30内具有中央锥度36是有道理的。根尖锥度32和冠状锥度34都相对于中心轴A大约5°-15°之间。在骨应用中，这些范围代表了关键性的临界值，因为小于大约5°会导致径向压缩太小，而大于大约15°会导致太大的径向压缩。根尖锥度32和冠状锥度34不必基本相等，即彼此匹配。然而，在所示的示例中，根尖锥度32和冠状锥度34各自为约10°时，已发现其产生最佳结果。中央锥度36相对于中心轴线A在大约0°-5°之间。在骨应用中，这些范围代表了关键性的临界；小于大约0°将产生负锥度条件，而大于大约5°将导致沿中央区域30的长度方向的径向压缩变化太大和/或与根尖区域26相邻的径向压缩变化太小。在所示的例子中，中央锥度36约为1°时，已发现其产生最佳结果。对于非牙科骨科应用，可能需要更大的锥度范围。对于非医疗应用，可以考虑更大的锥度范围。

实际上，根尖区域26、冠状区域28以及中央区域30的纵向长度可以相对于本体的整个纵向长度变化。例如，在图7所示的实施例中，如果将冠状区域28的纵向长度指定为一个单位，则中央区域30的长度约为两个单位，而根尖区域26的长度约为1¹/₂个单位。通过这些粗略的测量，本体的整个纵向长度因此约为4¹/₂个单位。自然地，根尖区域26、冠状区域28和中央区域30的相对长度在预期的应用中可高度适应性变化。也就是说，可以改变这些尺寸关系以适合应用和/或实现特定的性能属性。例如，根尖区域26可以相对地延长或缩短；冠状区域28可以相对地延长或缩短，而中央区域30可以相对地延长或缩短。当然，对于这些领域的技术人员而言，许多其他的替代方案将变得显而易见。尽管相对长度是可变的，但本体的外部形状仍应保持朝着冠状末端24扩大的大致圆锥形的锥度。圆锥形的几何形状被认为可以支持优异的初期稳定性和载荷规程。

如图5所示，本体内设置一个内部工具插座38，其从冠状末端24处直接敞开。在图7中可以看到工具插座38的完整轮廓，延伸穿过冠状区域28并进入中央区域30。这些示例示出了六角形接受器形式的工具插座38，用于与互补形状的驱动头(未示出)连接。当然，工具插座38的形状将与相关行业/使用领域的应用和标准相匹配。工具插座38被形成为能够接近凹入的螺纹部分40的通过特征。在该示例中，螺纹部分40延伸越过中央区域30并且进入到根尖区域26中。该螺纹部分40适于连接一支座或其他特征(未示出)，该支座或其他特征随后将连接至植入的锚固件20。

如贯穿若干视图所示，至少一个螺纹形状从本体突出。短语“至少一个”用来强调在一些预期的实施例中，锚固件20可以被配置成双头或甚至三头螺纹形状。然而，在示出的示例中，螺纹形状包括单线，该单线以连续匝的形式从根尖区域26贯穿整个中央区域30，并一直进入冠状区域28螺旋缠绕。根据最常见的情况，在大多数预期的应用中螺纹形状将沿右旋缠绕在本体上。当然，如果特定的应用需要左旋缠绕的性能，则可以预期锚固件20的完整镜像具有相似的功能。

在图4中，螺纹形状的倾斜角由构造线42表示。倾斜角42可以是任何合适的小角度，但在任何情况下都沿本体的长度恒定。示出的示例描绘了在5°附近的倾斜角42，但是当然这仅仅是一个示例。

如在图7的横截面中最清楚地看到，螺纹形状具有朝向根尖区域26布置的前齿侧面44。也就是说，前齿侧面44是螺纹形状的面向根尖末端22的螺旋表面。前齿侧面44保持大体上恒定的前齿侧面角LF，其在图7中由构造线46指示。前齿侧面角LF从根尖末端22侧的中心轴线A测量为钝角，以便于插入。朝着根尖区域26测量时，前齿侧面角LF优选地在大约110°-130°之间。在所示的示例中，所示出的前齿侧面角LF为大约120°，已经发现可以提供合适的结果。

螺纹形状具有朝向冠状区域28布置的后齿侧面48。后齿侧面48是面向冠状末端24的螺纹形状的螺旋表面。后齿侧面48保持大致恒定的后齿侧面角度TF，在图7中用构造线50表示。该后齿侧面角TF从冠状末端24侧的中心轴线A测得的角度为锐角，以便更好地抵抗拔出并避免在拉伸载荷下在宿主骨上产生径向应变。朝着冠状区域28测量时，后齿侧面48优选地在约75°-85°之间。在所示的示例中，后齿侧面角TF被示出为约80°，这被发现可以提供最佳的结果。后齿侧面角TF为尖锐的反向角(back-angled)的其他有益效果将结合图10-12进行描述。

与大多数螺纹形状相同，该螺纹形状具有齿顶52。在这种情况下，参考图7中的构造线46和50，可以被充分理解的是齿顶52是被截去顶端的。如果前齿侧面44和后齿侧面48充分延伸，它们将在锋利的边缘相交形成刀状的齿顶。然而，在所示的示例中，齿顶52在通常是轴向的或纵向的位置上具有宽度。如随后将描述的，齿顶52被特别地配置为向锚固件20提供有效功能和新颖属性。

根据标准的螺纹命名法，可以看到螺纹形状具有由本体确定的小径和由齿顶52确定的大径。该小径对应于螺纹形状的齿根直径。螺纹形状的相邻匝之间的本体部分包括齿根。齿根具有轴向齿根长度，其与恒定倾斜角一样，沿着本体的长度通常相等。也就是说，在沿着螺纹形状的任何点处，轴向齿根长度通常将是相同的。螺纹形状具有螺纹厚度。螺纹厚度是在本体处测得的前齿侧面44和后齿侧面48之间的轴向尺寸。图4和图7示出，在中央区域30中的螺纹厚度可以比在根尖区域26和冠状区域28中的任一个的螺纹厚度更大。值得注意的是，即使在根尖区域26和冠状区域28中螺纹厚度可以减小，轴向齿根长度也通常保持恒定。大致恒定的轴向齿根长度的有益效果将结合图10-12进行描述。

螺纹形状的末端是值得注意的。根尖过渡斜面54设置在钝的根尖末端22与螺纹形状的起点或前端之间。类似地，冠状过渡斜面56设置在平坦的冠状末端24与螺纹形状之间。根尖过渡斜面54有助于避免在安装过程中出现钩住和卡住的情况。如图1所示，冠状过渡斜面56促进了骨(或另一种宿主材料)的向内生长，并有助于将锚固件20机械地原位锁定。螺纹形状的小径和大径在与根尖过渡斜面54和冠状过渡斜面56各自的交叉点处基本相等。在图4中可见冠状过渡斜面56处的交叉点。图7可能是对根尖过渡斜面54处的交叉点的最佳描绘。在这些图中，可以看出螺纹形状的径向投影在根尖区域26和冠状区域28中的每个区域都在稳步减少。在每个过渡斜面54、56处，螺纹形状终止并且还平滑地融合到锚固件20的齿根或本体中，从而导致螺纹形状的小径和大径融合或合并。特别是在冠状末端24处，螺纹形状的径向投影减小在骨植入物应用中非常有益，在骨植入物应用中，重要的是不要对硬质皮质骨的外层施加过大的应力(见图1)。

图3、4和6清楚地示出了根尖区域26可以包括至少一个自攻槽口58。在所示的示例中，采用了多个(在本文中为三个)等距自攻槽口58。每个自攻槽口58将螺纹形状的多个匝轴向二等分并穿透到本体内，从而在旋入过程中形成用于骨屑(或其他宿主材料屑)的口袋。每个槽口58具有大体上平面的切割面，当锚固件20通过旋转进入预制孔中前进时，该切割面切开宿主材料为螺纹形状开辟路径。

锚固件20的中央区域30包括一系列排屑槽60。任何数量的排屑槽60都是可能的。图8的剖视图示出了在所示示例的锚固件20上形成了十个排屑槽60。排屑槽60优选地在圆周方向上彼此等距地间隔开。在锚固件20包括十个排屑槽的示例中(图8)，每个排屑槽60将与下一个相邻排屑槽在圆周方向上偏移36°(0.2π弧度)。不管排屑槽60的数量如何，每个排屑槽都沿着中央区域30的长度纵向延伸，如图3中最佳所示。排屑槽60主要限制于中央区域30内；除了可能的最小侵占之外，排屑槽60不延伸到根尖区域26或冠状区域28中的任何一个。

排屑槽60不是连续的不间断的谷。而是，每个排屑槽60由多个不同且隔离的排屑槽段组成，所述多个排屑槽段通过螺纹形状的绕组之间的间隙彼此分开。也就是说，每个排屑槽60实际上是由数个独立的排屑槽段对准而形成的，就像可以由一系列单独的垫脚石形成的步行路径一样。前述螺旋齿根在每次旋转时与排屑槽60相交，从而将每个排屑槽60分成多个对齐的段，这通过图9很容易理解。因此，排屑槽段的集合建立了单个排屑槽60。每个隔离的排屑槽段在螺纹形状的齿顶52中形成为扇形。为了方便起见，假设每个排屑槽60平均由七个排屑槽段组成，并且如果锚固件20具有十个排屑槽60，则排屑槽段的总数将会是大约七十个，围绕锚固件20的中央区域30的外部均匀分布。

在同一个排屑槽60内的每个隔离的排屑槽段从下一个相邻的隔离的排屑槽段周向偏移，以形成螺旋形扭转。该螺旋形扭转在图4中由构造线62指示。例如，如果每个排屑槽段与下一个相邻的隔离的排屑槽段周向偏移-10°，则每个排屑槽60的螺旋扭转将为-10°。螺旋扭转的负值(例如-10°)表示左旋方向。即，可以看到排屑槽60在与将锚固件20旋入其预制孔所需的旋转方向相反的方向上运行或传递。

在移除锚固件20的情况下，排屑槽60向左扭转的一个优点将变得容易理解。大多数宿主材料，特别是在宿主材料是活骨的情况下，宿主材料在放置后将迁移到排屑槽60中。这种迁移可能是由于弹性材料和半弹性材料由于施加到宿主材料中的应力恢复(回弹)而激发的，也有可能是在有生命的宿主材料(如骨骼和树木)的情况下向内生长而激发的。进入排屑槽60的宿主材料将机械地将锚固件20锁定在适当的位置。旋开锚固件20的任何尝试都将由排屑槽60内的宿主材料进行抵抗，由于左旋，该宿主材料将只会更深地推动锚固件20。

在所示的示例中，每个排屑槽60具有大致恒定的排屑槽深度和大致一致的排屑槽宽度/跨度。也就是说，每个排屑槽段的尺寸和形状通常是相同的。但是，这不是必需的。在一些预期的实施例中，排屑槽60可以形成为具有变化的深度和/或宽度，和/或具有可变的螺旋扭转62。

中央区域30还包括一系列冷凝斜面64。每个冷凝斜面64沿着螺纹形状的齿顶52设置在两个周向相邻的排屑槽段之间。即，冷凝斜面64位于中央区域30内相邻的排屑槽60之间的齿顶52上。每个冷凝斜面64具有在右旋方向上布置的低前齿边缘66和高后齿边缘68。也就是说，形容词“前”和“后”是基于锚固件20在旋入预制孔中时在右手方向上的旋转而定。低前齿边缘66将在高后齿边缘68之前如斜坡或楔形一样旋转。如图8中最佳可见，冷凝斜面64相对于切线以大约10°-30°之间的角度P倾斜。在所示的示例中，倾斜角P约为20°，已发现其可产生最佳结果。

每个冷凝斜面64构造成在将锚固件20旋入预制孔中的同时通过致密作用将局部压缩应变施加于宿主材料的内表面。更具体地说，宿主材料与螺纹形状重合的螺旋部分将直接受到冷凝斜面64的影响；因此，螺纹形状之间的间隙不会直接受到影响。图11A以图形方式描绘了跨越排屑槽段的两个冷凝斜面64，其从虚线位置开始，顺时针旋转至实线所示的最终静止位置。当冷凝斜面64拖曳穿过孔的内表面时，它们产生高度激发、高度压缩的骨(或其他本体)材料的局部区域，这在下文中将被称为超活化区70。冷凝斜面64也在周围的宿主材料中产生应力I。诱导应力I由方向箭头表示，以指示骨骼(或其他宿主材料)由于冷凝斜面64的滑动接触作用而发生位移的方向。因此，图11A旨在以高度简化的方式描绘在放置过程中锚固件20到达最大深度时将停在此位置的时刻。每个排屑槽段都将停在一个小的空隙72处。

图11B与图11A相似，但是是经过一段时间后的示意图–可能是图11A之后的片刻，或者几天甚至几周之后。有两个激发因素影响宿主材料开始填充排屑槽60的空隙72，这使得可以将空隙视为愈合室72。愈合室72被用作快速达到后期稳定性的培养箱。一个激发因素是宿主材料对先前引起的诱导应力I的反应力R(图11A)。反作用力R由方向箭头表示，以指示在锚固件20停止旋转之后骨骼(或另一种宿主材料)弹性移动的方向。宿主材料内具有的弹性变形能力的诱导应力I将随着反作用力R逆转，并在应力I消除后立即返回未变形状态。因此，反作用力R将导致周围的骨或宿主材料围绕锚固件20收缩并填充排屑槽60的空隙72。空隙72中没有宿主材料意味着几乎没有阻力，因此将有助于反应骨移动到愈合室72中。也就是说，愈合室72将有效地吸引骨骼(或另一种宿主材料)。俗话说，自然界里很难存在真空。以此类推，愈合室72自然会支持并促进骨的流入以填充空隙。

另一个激发因素则是由于超活化区70。在诸如骨骼的有生命的宿主材料中，当诱导应力I超过骨骼的弹性变形能力时，骨骼将通过塑性变形而永久地改变形状。在骨骼中，形状的永久改变可能与允许能量释放的微裂纹有关，这种折衷是针对完全骨折的自然防御。这也产生了血流，从而导致在排屑槽60的空隙中形成血块。所有这些激发行为激活了骨骼的自然愈合特性，从而导致新骨骼迅速生长到排屑槽60中。因此，超活化区70促进了人体的自然愈合特性以加速恢复并改善骨整合，尤其是进入愈合室72中，其在锚固件20完全就位后每个排屑槽段都停下来的位置形成。

图11C与图11B相似，但是是经过相当长的时间之后的示意图-可能在图11B之后的几周或几个月之后。图11C以截面图示出了图10中的整个锚固件20。围绕锚固件20的是新的骨骼生长出的坚固的致密层，其由超活化区域70和反作用力R激发。愈合室72现在充满了坚固的新骨骼，从而将锚固件20锁定在适当的位置。如上所述，据估计，所示的锚固件20可总共具有大约七十个排屑槽段。这意味着，在整个外部中央区域30上均匀分布的七十个离散的愈合室72中同时存在的新骨生长被孵育以加速骨整合过程。隔离的愈合室72的这种宽阔的、均匀的分布极大地加速了愈合过程。

图12是纵向剖面的片段，显示了植入锚固件20中的两匝螺纹形状。该视图有助于看出，当锚固件20旋入到位时，滞留在螺纹形状的匝之间的间隙中的宿主材料通常保持不受干扰。具体地，螺纹形状的大致恒定的倾斜角42与大致恒定的轴向齿根长度相结合意味着，螺纹形状的匝之间的宿主材料的截面将不会被锚固件20的安装直接打断。相反，通过螺纹形状的齿顶52接合的宿主材料的螺旋带由于冷凝斜面64的存在会受到锚固件20的旋入到位的高度激发和扰动。然而，宿主材料带的这种高度激发和扰动并不直接影响定位于螺纹形状的匝之间的间隙中的宿主材料。结果，宿主材料的自然结构完整性在螺纹形状的匝之间的间隙中基本上保持完整。

因此，图12有助于理解当锚固件20被初始放置时(例如，图11A和11B)，位于螺纹形状的匝之间的间隙中的宿主材料用于提供锚固件20的有利的高水平的初始稳定性、或初期稳定性。在锚固件20被放置的时刻和之后的几天中，愈合室72没有足够的时间来填充并实现骨整合。正是在这个阶段，在螺纹形状的匝之间的间隙中的宿主材料初步地将锚固件20固定在适当的位置。可以看到，上文所述的后齿侧面角TF的尖锐的反向角特别在锚固件20放置之后的这些最早阶段提供了益处。

图12示出了将锚固件20从其宿主中拉动的拉力(张力)。在这种情况下，后齿侧面48的锐角使得应力74集中在宿主材料中，以尽可能地远离锚固件20的本体(齿根)。该应力集中由图12中的虚线圆74的同心阵列表示。此外，应力集中74的位置将更有可能(在空间上)与可能已经由超活化区域70形成的任何新的骨骼生长相吻合，从而能够最大程度地抵抗拔出。如果假设后齿侧面角TF为钝角，例如在常见的梯形螺纹形状中发现的那样，那么在拉伸(拉出)载荷下的应力集中74会直接在锚固件20的本体(齿根)附近发生。在该想象的构型中，锚固件20将更不适合抵抗拉拔力。

然而，一旦通过超活化区域70和愈合室72分配了足够的时间用于新的骨骼生长，新的骨骼生长为锚固件20提供了实质性增强的后期稳定性，从而能够在所有正常条件下实现全负荷。即使在完全骨整合之后，后齿侧面48的锐角也起到螺旋倒钩的作用，这有助于后期稳定性。

返回图7，在锚固件20的左侧显示了一个阴影线区域，以指示受控的压缩区域76。受控的压缩区域76定义为，从根尖末端22到冠状末端24，在锚固件20的本体(即，螺纹形状的齿根)和螺纹形状的齿顶52之间。本发明的设计揭示了对控制该区域76在宿主材料上的影响的全面关注。可以看出，在根尖区域26中，受控的压缩区域76在螺纹形状的齿根和齿顶52处缓慢且逐渐地移位宿主材料。这由螺纹形状的小径和大径之间的差异表示。如前所述，这些直径在与顶端过渡斜面54的相交处基本相等。但是，随着螺纹形状的径向投影相对于齿根增大，宿主材料的相对位移在受螺纹形状的齿顶52影响的螺旋带中变化。换句话说，尽管螺纹形状的齿根和齿顶52都在受控压缩区76的根尖区域26中向外推动宿主材料，但是齿顶52的作用具有更大的级别。

在受控压缩区域76的中央区域30中，螺纹形状的齿根和齿顶52都以与中央锥度36(图4)所指示的大致相同的速率向外推动宿主材料。因此，根尖区域26在受控的压缩区域76中开始积极/迅速的扩张，但是在整个中央区域30中，宿主材料的连续移位是相对温和的。进入受控压缩区域76的冠状区域28，压缩反转发生，其中，由于齿顶52的扩张而迅速增加的齿根的扩张逐渐减小，直到在冠状过渡斜面56处的相对位移为零为止。这种构造的一个目的是使在冠状过渡倒角56处的宿主材料中的径向应力相等。例如，在人骨中，皮质骨的硬层通常位于表面，而松质骨则位于内部。参见图1。通过使硬皮质骨区域中的径向应力相等，应力骨折将不太可能在植入的锚固件20周围发展。

已经根据相关法律标准描述了前述发明，因此该描述是示例性的，而不是限制性的。对所公开的实施例的变化和修改对于本领域技术人员而言将变得显而易见，并且落入本发明的范围内。

Claims (20)

1.一种旋入宿主材料中的预制孔中的类型的锚固件，其特征在于，所述锚固件包括：

沿中心轴线纵向延伸的本体，所述本体具有根尖区域和冠状区域，以及在所述根尖区域和所述冠状区域之间延伸的所述本体的中央区域，

从所述本体突出并且从所述根尖区域到所述冠状区域以连续匝的形式螺旋状地缠绕在那里的至少一个螺纹形状，所述螺纹形状具有齿顶，所述中央区域包括一列排屑槽，每个所述排屑槽沿所述中央区域的长度方向纵向延伸，

每个所述排屑槽由形成在所述螺纹形状的所述齿顶中的多个不同且隔离的排屑槽段组成。

2.根据权利要求1所述的锚固件，其特征在于，所述排屑槽内的每个所述隔离的排屑槽段均从下一个相邻的隔离的排屑槽段沿周向偏移，以在所述排屑槽内形成螺旋扭转。

3.根据权利要求2所述的锚固件，其特征在于，在每个所述排屑槽中的所述螺旋扭转具有左旋方向。

4.根据权利要求2所述的锚固件，其特征在于，每个所述排屑槽具有大致恒定的排屑槽深度。

5.根据权利要求1所述的锚固件，其特征在于，在所述中央区域中，所述螺纹形状包括一系列冷凝斜面，每个所述冷凝斜面沿着所述螺纹形状的所述齿顶设置在两个周向相邻的排屑槽段之间，每个所述冷凝斜面构造成，当所述锚固件旋入预制孔中时，通过致密作用向宿主材料施加局部压缩应变。

6.根据权利要求5所述的锚固件，其特征在于，每个所述冷凝斜面在右旋方向上具有低前齿前缘和高后齿边缘，所述冷凝斜面相对于切线倾斜约10°-30°。

7.根据权利要求1所述的锚固件，其特征在于，所述螺纹形状具有朝向所述根尖区域布置的前齿侧面和朝向所述冠状区域布置的后齿侧面，所述前齿侧面具有朝向所述根尖区域测量的约110°-130°之间的前齿侧面角，所述后齿侧面具有朝向所述冠状区域测量的约75°-85°之间的后侧面角度。

8.根据权利要求1所述的锚固件，其特征在于，所述本体具有贯穿所述根尖区域的根尖锥度，所述本体具有贯穿所述冠状区域的冠状锥度，所述本体具有贯穿所述中央区域的中央锥度，所述中央锥度相对于所述中心轴线约0°-5°(1°)之间，所述根尖锥度相对于所述中心轴线约5°-15°(10°)之间，所述根尖锥度基本上等于所述冠状锥度。

9.根据权利要求1所述的锚固件，其特征在于，所述螺纹形式沿右旋方向缠绕，所述螺纹形状具有倾斜角，所述倾斜角沿着所述本体的长度通常是恒定的。

10.根据权利要求1所述的锚固件，其特征在于，所述螺纹形状具有由所述本体确定的小径和由所述齿顶确定的大径，所述本体在所述螺纹形状的相邻匝之间的部分包括所述螺纹形状的齿根，所述齿根具有轴向齿根长度，所述齿根长度沿所述螺纹形状的长度大致相等，所述螺纹形状具有螺纹厚度，所述螺纹厚度在所述中央区域比在所述根尖区域和冠状区域大。

11.根据权利要求10所述的锚固件，其特征在于，所述螺纹形状的所述小径和所述大径在邻近所述冠状末端的所述螺纹形状的末端处基本相等。

12.一种旋入宿主骨的预制孔中的类型的骨锚固件，其特征在于，所述锚固件包括：

沿中心轴线纵向延伸的本体，所述本体具有根尖区域和冠状区域，以及在所述根尖区域和所述冠状区域之间延伸的所述本体的中央区域，所述本体具有贯穿所述根尖区域的根尖锥度，所述根尖锥度相对于所述中心轴线约5°-15°之间，所述本体具有贯穿所述冠状区域的冠状锥度，所述冠状锥度相对于所述中心轴线约5°-15°之间，所述本体具有贯穿所述中央区域的中央锥度，所述中央锥度相对于所述中心轴线约0°-5°之间，

从所述本体突出并从所述根尖区域到所述冠状区域以连续匝的形式螺旋形地缠绕在那里的至少一个螺纹形状，所述螺纹形状具有截断的齿顶，所述中央区域包括一列排屑槽，每个所述排屑槽沿所述中央区域的长度纵向延伸，所述螺纹形状具有朝向所述根尖区域设置的前齿侧面和朝向所述冠状区域设置的后齿侧面，所述前齿侧面具有朝向所述根尖区域测量的约110°-130°之间的前齿侧面角，所述后齿侧面具有朝向所述冠状区域测量的约75°-85°之间的后齿侧面角，

每个所述排屑槽由形成在所述螺纹形状的所述齿顶中的多个不同且隔离的排屑槽段组成。

13.根据权利要求12所述的锚固件，其特征在于，所述排屑槽内的每个所述排屑槽段均从下一个相邻的隔离的排屑槽段周向偏移，以形成左手螺旋形扭转。

14.根据权利要求12所述的锚固件，其特征在于，在所述中央区域中，所述螺纹形状包括一系列冷凝斜面，每个所述冷凝斜面沿着所述螺纹形状的所述齿顶设置在两个周向相邻的排屑槽段之间，每个所述冷凝斜面构造成，当所述锚固件旋入预制孔中时，通过致密作用向宿主骨施加局部压缩应变。

15.根据权利要求14所述的锚固件，其特征在于，每个所述冷凝斜面在右旋方向上具有低前齿边缘和高后齿边缘，所述冷凝斜面相对于切线倾斜约10°-30°。

16.根据权利要求12所述的锚固件，其特征在于，所述根尖锥度基本上等于所述冠状锥度。

17.根据权利要求12所述的锚固件，其特征在于，所述螺纹形状沿右旋方向缠绕，所述螺纹形状具有倾斜角，所述倾斜角沿着所述本体的长度通常是恒定的。

18.根据权利要求12所述的锚固件，其特征在于，所述螺纹形状具有由所述本体确定的小径和由所述齿顶确定的大径，所述本体在所述螺纹形状的相邻匝之间的部分包括所述螺纹形状的齿根，所述齿根具有轴向齿根长度，所述齿根长度沿所述螺旋形状的长度大致相等，所述螺旋形状具有螺纹厚度，所述螺纹厚度在所述中央区域比在所述根尖区域和冠状区域大。

19.根据权利要求18所述的锚固件，其特征在于，所述螺纹形状的所述小径和所述大径在邻近所述冠状末端的所述螺纹形状的末端处基本相等。

20.一种旋入宿主骨中的预制孔中的类型的骨锚固件，其特征在于，所述锚固件包括：

沿着中心轴线纵向延伸的本体，所述本体具有一个根尖区域和一个冠状区域，以及在所述根尖区域和所述冠状区域之间延伸的所述本体的中央区域，所述本体具有贯穿所述根尖区域的根尖锥度，所述本体具有贯穿所述冠状区域的冠状锥度，所述本体具有贯穿所述中央区域的中央锥度，所述中央锥度相对于所述中心轴线约1°，所述冠状锥度相对于所述中心轴线约10°，所述冠状锥度与所述根尖锥度基本相等，

在本体内邻近所述冠状区域设置的一个内部工具插座，

从所述本体突出并从所述根尖区域到所述冠状区域以连续匝的形式螺旋形地缠绕在那里的至少一个螺纹形状，所述螺纹形状以右旋方向缠绕，所述螺纹形状具有倾斜角，所述倾斜角沿着所述本体的长度是大致恒定的，所述螺纹形状具有朝着根尖区域布置的前齿侧面，所述前齿侧面具有朝着所述根尖区域测量的约120°的前齿侧面角度，所述螺纹形状具有朝着冠状区域布置的后齿侧面，所述后齿侧面具有朝着冠状区域测量的约80°的后齿侧面角度，所述螺纹形状具有截去顶端的齿顶，所述螺纹形状具有由所述本体确定的小径和由所述齿顶确定的大径，所述本体在所述螺纹形状的相邻匝之间的部分包括齿根，所述齿根具有轴向齿根长度，所述齿根长度沿所述螺旋形状的长度大致相等，所述螺旋形状具有螺纹厚度，所述螺纹厚度在所述中央区域比在所述根尖区域和冠状区域大，

所述根尖区域具有将所述螺纹形状的多个匝轴向二等分的自攻槽口，

所述中央区域包括一列排屑槽，每个所述排屑槽沿所述中央区域的长度方向纵向延伸，每个所述排屑槽由多个不同且隔离的排屑槽段组成，所述隔离的排屑槽段形成于所述螺纹形状的所述齿顶中，所述排屑槽内的每个所述隔离的排屑槽段均从下一个相邻的隔离的排屑槽段沿周向偏移，以形成螺旋扭转，所述螺旋扭转具有左旋方向，每个所述排屑槽具有大致恒定的排屑槽深度，

所述中央区域包括一系列冷凝斜面，每个所述冷凝斜面沿着所述螺纹形状的齿顶设置在两个周向相邻的排屑槽段之间，每个所述冷凝斜面具有在右旋方向上布置的低前齿边缘和高后齿边缘，所述冷凝斜面相对于切线以约20°的角度P倾斜，每个所述冷凝斜面构造成在将所述锚固件旋入预制孔中的同时通过致密作用将局部压缩应变施加于宿主材料的内表面，以及

所述冠状区域具有平末端，冠状过渡斜面设置在所述平末端与螺纹形状之间，所述螺纹形状的所述小径和所述大径在与所述冠状过渡斜面各自的交叉点处基本相等。

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