CN116171138A - 可变形螺纹锁紧结构及相关系统和方法 - Google Patents

可变形螺纹锁紧结构及相关系统和方法 Download PDF

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CN116171138A CN202180068124.1A CN202180068124A CN116171138A CN 116171138 A CN116171138 A CN 116171138A CN 202180068124 A CN202180068124 A CN 202180068124A CN 116171138 A CN116171138 A CN 116171138A
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Abstract

骨板(4)包括板(5)主体,该板主体限定上表面(18)、相对的向骨表面和组合孔(90),该组合孔包括锁紧孔(6)和压缩孔(92),该锁紧孔和该压缩孔彼此相交并且各自从该外表面延伸到该向骨表面。该锁紧孔和该压缩孔沿纵向轴线远离彼此延伸。该板主体还限定锁紧表面(24a),该锁紧表面限定该锁紧孔;和第二表面(24b),该第二表面限定该压缩孔。该锁紧表面还限定多个柱(26),该多个柱围绕该锁紧孔的中心轴线(22)顺序地定位;多个凹陷部(28),该多个凹陷部分别定位在所述柱中的至少一些柱之间;以及板螺纹(9),所述板螺纹横贯所述柱中的每个柱。所述板螺纹的牙顶(56)从每个柱的第一侧线性地延伸到每个柱的第二侧。

Description

可变形螺纹锁紧结构及相关系统和方法
技术领域
本发明涉及骨板和用于耦接到骨板的骨锚,并且具体地涉及限定在骨板的固定孔内的螺纹锁紧结构以及限定在骨锚的头部上的互补螺纹锁紧结构。
背景技术
用于骨折的内部固定的骨板系统为人们所熟知。常规的骨板系统尤其适于促进骨折的愈合。将骨锚诸如骨螺钉穿过骨板中的固定开孔或孔插入并且拧入骨中,以将骨折端压缩、抵销、支撑、张紧、绑扎和/或桥接在一起。可采用能够与骨板锁紧的骨螺钉以在不抵靠板牵拉骨的情况下将负载从一个断裂的骨部分经过板转移到另一个断裂的骨部分上,并且避免骨螺钉相对于板松开或退出(这可导致不佳的对准和较差的临床结果)。此种螺钉的一个已知实施方案采用具有外螺纹的螺钉头,该外螺纹用于与固定孔的内表面上的对应螺纹接合以将螺钉锁紧到板。这些螺钉在下文中被称为“锁紧螺钉”或“压缩螺钉”,并且可包括:标准型锁紧螺钉,该标准型锁紧螺钉被配置成基本上仅以“标称”取向锁紧在固定孔内,由此中心螺钉轴线与中心孔轴线基本上对准;以及“可变角度”(VA)锁紧螺钉,该可变角度锁紧螺钉被配置成以标称取向或“成角度”取向锁紧在固定孔内,由此中心螺钉轴线相对于相应的中心孔轴线以锐角取向。
发明内容
根据本公开的实施方案,骨固定系统包括板主体,该板主体限定内表面,该内表面限定至少一个孔,该至少一个孔限定中心轴线。内部表面限定孔内的板螺纹。该系统包括骨螺钉,该骨螺钉具有沿中心轴线从头部延伸的轴,其中该头部具有限定螺纹的外表面,该螺纹被配置成螺纹地接合板螺纹。板螺纹和头螺纹各自具有在相应参考平面中沿相应中心轴线延伸的剖面轮廓。剖面轮廓各自包括在其间延伸的牙底、牙顶和牙侧。牙底、牙顶和牙侧共同偏离参考剖面轮廓,该参考剖面轮廓在相应参考平面中呈V形并且限定其第一侧处的顶点处的牙顶参考点和与第一侧相对的其第二侧处的顶点处的牙底参考点。此类偏离引起从牙顶测量到牙底的螺纹高度小于从牙顶参考点测量到牙底参考点的参考高度,使得头螺纹的螺纹高度与头螺纹的参考高度的比率为0.50:1至0.80:1,并且板螺纹的螺纹高度与板螺纹的参考高度的比率为0.50:1至1.00:1。
根据本公开的另一个实施方案,骨板包括板主体,该板主体限定外表面、相对的向骨表面和组合孔,该组合孔包括锁紧孔和压缩孔,该锁紧孔和该压缩孔彼此相交并且各自从外表面延伸到向骨表面。锁紧孔和压缩孔沿纵向轴线远离彼此延伸。板主体还限定锁紧表面,该锁紧表面限定锁紧孔;和第二表面,该第二表面限定压缩孔。锁紧表面还限定多个柱,该多个柱以多边形图案围绕锁紧孔的中心轴线顺序地定位;多个凹陷部,该多个凹陷部分别定位在这些柱中的至少一些柱之间;以及板螺纹,该板螺纹横贯这些柱中的每个柱。板螺纹的牙顶从每个柱的第一侧线性地延伸到每个柱的第二侧。
根据本公开的附加实施方案,骨板包括板主体,该板主体限定组合孔,该组合孔包括锁紧孔和压缩孔,该锁紧孔和该压缩孔彼此相交并且各自从板主体的外表面延伸到板主体的向骨表面。锁紧孔和压缩孔沿纵向轴线远离彼此延伸。板主体还限定1)锁紧表面,该锁紧表面限定锁紧孔;2)第二表面,该第二表面限定压缩孔;以及3)沿锁紧表面与第二表面之间的相交边界的接合部边缘。锁紧表面还限定围绕锁紧孔的中心轴线顺序地定位的第一柱、第二柱和第三柱,每个柱具有第一侧和第二侧。锁紧表面还限定第一凹陷部,该第一凹陷部从第一柱的第二侧延伸到第二柱的第一侧;附加凹陷部,该附加凹陷部从第三柱的第二侧延伸到第一柱的第一侧;以及过渡区,该过渡区位于第二柱的第一侧与第三柱的第二侧之间,其中该过渡区中的锁紧表面是延长的并且延伸到相交边界。锁紧表面还限定板螺纹,该板螺纹横贯这些柱中的每个柱以及第一凹陷部、附加凹陷部和过渡区的至少部分。板螺纹的牙顶从每个柱的第一侧线性地延伸到第二侧。
附图说明
当结合附图进行阅读时,将更好地理解前述发明内容以及对本申请的例示性实施方案的以下详细说明。为了说明本申请的锁紧结构,在附图中示出了例示性实施方案。然而,应当理解,本申请并不限于所展示的精确布置和手段。在附图中:
图1A是根据本公开的实施方案的骨固定系统的透视图,该骨固定系统包括骨板和设置在骨板的锁紧孔内的多个锁紧螺钉;
图1B是沿图1A中的剖面线1B–1B截取的附连到多个骨段的骨固定系统的剖面侧视图;
图2A是图1A和图1B所示的骨板的锁紧孔的透视图;
图2B是图2A所示的锁紧孔的剖面透视图;
图2C是图2A所示的锁紧孔的另一个剖面透视图;
图2D是图2A的锁紧孔的顶视图;
图2E是沿图2D所示的剖面线2E–2E截取的锁紧孔的侧面剖视图,示出了由锁紧孔的内表面限定的螺纹锁紧结构,其中螺纹锁紧结构被配置成与锁紧骨螺钉锁紧;
图2F是图2E所示的螺纹锁紧结构的放大剖视图;
图2G是图2F所示的螺纹锁紧结构的一部分的进一步放大的剖视图;
图2H是具有与图2G所示的不同的另选几何形状的螺纹锁紧结构的一部分的放大剖视图;
图2I是图2H的放大剖视图的另一个视图;
图3A是可变角度(VA)锁紧螺钉的头部的侧视图,该VA锁紧螺钉被配置成在锁紧孔中的一者内锁紧到图1A的骨板;
图3B是沿螺钉的中心轴线截取的图3A所示的VA锁紧螺钉的剖面侧视图;
图3C是图3B所示的VA锁紧螺钉的一部分的放大剖面侧视图;
图4A是与图2A所示的锁紧孔锁紧接合的图3A所示的VA锁紧螺钉的头部的剖面透视图;
图4B是与图4A所示的锁紧孔锁紧接合的VA锁紧螺钉的头部的剖面侧视图;
图5A是根据本公开的另一个实施方案的另一个锁紧孔的顶视图,该另一个锁紧孔具有由锁紧孔的内表面限定的螺纹锁紧结构;
图5B是图5A所示的锁紧孔的螺纹锁紧结构的放大剖视图;
图5C是另一个VA锁紧螺钉的螺纹头的剖面侧视图,该螺纹头被配置成至少与图5A所示的锁紧孔锁紧;
图5D是与图5A所示的锁紧孔锁紧接合的图5C所示的VA锁紧螺钉的头部的剖面侧视图;
图6A是根据本公开的附加实施方案的另一个锁紧孔的透视图,该另一个锁紧孔具有三角水平孔轮廓,并且包括由锁紧孔的内表面限定的螺纹锁紧结构;
图6B是图6A所示的锁紧孔的顶视图;
图6C是沿图6B所示的剖面线6C–6C截取的锁紧孔的剖面侧视图,示出了孔的螺纹锁紧结构;
图7A是根据本公开的另外一个实施方案的另一个锁紧孔的透视图,该另一个锁紧孔包括具有相对于图6A的锁紧孔而言较小的拐角半径的三角水平孔轮廓,并且包括由锁紧孔的内表面限定的螺纹锁紧结构;
图7B是图7A所示的锁紧孔的顶视图;
图8A是根据本公开的又一个实施方案的另一个锁紧孔的透视图,该另一个锁紧孔具有四边形水平孔轮廓,并且包括由锁紧孔的内表面限定的螺纹锁紧结构;
图8B是图8A所示的锁紧孔的顶视图;
图8C是沿图8B所示的剖面线8C–8C截取的锁紧孔的剖面侧视图,示出了孔的螺纹锁紧结构;
图9是锁紧孔的顶视图,该锁紧孔具有三个(3)螺纹锁紧结构和三个(3)凹陷部,并且在其他方面以与图2D所示的锁紧孔类似的方式配置;
图10是根据本公开的另一个实施方案的另一个锁紧孔的透视图,该另一个锁紧孔具有八(8)个螺纹锁紧结构和八(8)个凹陷部;
图11A是根据本公开的另一个实施方案的具有组合孔的骨板的透视图,该组合孔包括与压缩孔相交的三角锁紧孔;
图11B是图11A所示的骨板的另一个透视图;
图11C是图11A所示的组合孔的顶部平面图;
图11D是图11A所示的组合孔的底部平面图;
图11E是沿图11C所示的剖面线11E–11E截取的组合孔的剖面透视图;
图11F是沿图11C所示的剖面线11E–11E截取的组合孔的剖面侧视图;
图11G是图11A所示的组合孔的放大顶部平面图;
图12A是根据本公开的另一个实施方案的具有卸荷表面的组合孔的顶部平面图;
图12B是图12A所示的组合孔的卸荷表面的放大透视图;
图13A是根据本公开的另一个实施方案的组合孔的顶部平面图,该组合孔具有三角锁紧孔与压缩孔之间的线性延长的螺纹过渡区;
图13B是图13A所示的组合孔中采用的锁紧孔的基础型式的顶部平面图;
图13C是沿图13A所示的剖面线13C–13C截取的组合孔的剖面侧视图;
图13D是图13A所示的组合孔的透视图;
图13E是图13A所示的组合孔的另一个透视图;
图13F是沿图13A所示的剖面线13C–13C截取的三角锁紧孔的放大剖面透视图;
图13G是骨固定系统的顶部平面图,该骨固定系统包括完全安置在图13A所示的组合孔的三角锁紧孔中的骨螺钉,其中骨螺钉成角地进入三角锁紧孔与压缩孔之间的孔相交区中;
图13H是沿图13G所示的剖面线13H–13H截取的组合孔的剖面透视图,示出了成角的骨螺钉的头部的螺纹与螺纹过渡区内的三角锁紧孔的螺纹之间的接合;
图14A是根据本公开的另一个实施方案的组合孔的顶部平面图,该组合孔具有三角锁紧孔与压缩孔之间的弧形且凸形的过渡区;
图14B是图14A所示的组合孔中采用的锁紧孔的基础型式的顶部平面图;
图14C是沿图14A所示的剖面线14C–14C截取的组合孔的剖面侧视图;
图14D是图14A所示的组合孔的透视图;
图14E是图14A所示的组合孔的另一个透视图;
图15A是根据本公开的另一个实施方案的组合孔的顶部平面图,该组合孔具有三角锁紧孔与压缩孔之间的弧形、延长且凸形的过渡区;
图15B是图15A所示的组合孔中采用的锁紧孔的基础型式的顶部平面图;
图16A是根据本公开的另一个实施方案的具有三角锁紧孔的骨板的透视图;
图16B是从图16A所示的相反视角拍摄的具有三角锁紧孔的骨板的透视图;
图16C是图16A所示的三角锁紧孔的顶部平面图;
图16D是图16A所示的三角锁紧孔的底部平面图;
图16E是沿图16C所示的剖面线16E–16E截取的三角锁紧孔的剖面侧视图;
图16F是沿图16C所示的剖面线16F–16F截取的三角锁紧孔的剖面侧视图;
图16G是沿图16C所示的剖面线16G–16G截取的三角锁紧孔的剖面侧视图;
图16H是沿图16C所示的剖面线16H–16H截取的三角锁紧孔的剖面侧视图;
图17是根据本公开的另一个实施方案的具有延长压缩孔的组合孔的顶视图;
图18是根据本公开的另一个实施方案的具有组合孔的骨板的透视图,该组合孔包括与另一个三角锁紧孔相交的三角锁紧孔,其中这两个三角锁紧孔以与图13A所示的三角锁紧孔类似的方式成形;
图19是根据本公开的另一个实施方案的具有组合孔的骨板的透视图,该组合孔包括与另一个三角锁紧孔相交的三角锁紧孔,其中这两个三角锁紧孔以与图14A所示的三角锁紧孔类似的方式成形;
图20是根据本公开的另一个实施方案的具有组合孔的骨板的透视图,该组合孔包括与另一个三角锁紧孔相交的三角锁紧孔,其中这两个三角锁紧孔以与图15A所示的三角锁紧孔类似的方式成形;
图21A至图21G示出了根据本公开的另一个实施方案的第一附加骨板的相应视图,该骨板具有包括与压缩孔相交的三角锁紧孔的各种组合孔,这些视图是骨板的透视图(图21A)、顶视图(图21B)、右侧视图(图21C)、底视图(图21D)、左侧视图(图21E)、前视图(图21F)和后视图(图21G);
图22A至图22G示出了根据本公开的另一个实施方案的第二附加骨板的相应视图,该骨板具有包括与压缩孔相交的三角锁紧孔的各种组合孔,这些视图是骨板的透视图(图22A)、顶视图(图22B)、右侧视图(图22C)、底视图(图22D)、左侧视图(图22E)、前视图(图22F)和后视图(图22G);
图23A至图23G示出了根据本公开的另一个实施方案的第三附加骨板的相应视图,该骨板具有包括与压缩孔相交的三角锁紧孔的各种组合孔,这些视图是骨板的透视图(图23A)、顶视图(图23B)、右侧视图(图23C)、底视图(图23D)、左侧视图(图23E)、前视图(图23F)和后视图(图23G);
图24A至图24G示出了根据本公开的另一个实施方案的第四附加骨板的相应视图,该骨板具有包括与压缩孔相交的三角锁紧孔的各种组合孔,这些视图是骨板的透视图(图24A)、顶视图(图24B)、右侧视图(图24C)、底视图(图24D)、左侧视图(图24E)、前视图(图24F)和后视图(图24G);
图25A至图25G示出了根据本公开的另一个实施方案的第五附加骨板的相应视图,该骨板具有包括与压缩孔相交的三角锁紧孔的各种组合孔,这些视图是骨板的透视图(图25A)、顶视图(图25B)、右侧视图(图25C)、底视图(图25D)、左侧视图(图25E)、前视图(图25F)和后视图(图25G);
图26A至图26G示出了根据本公开的另一个实施方案的第六附加骨板的相应视图,该骨板具有包括与压缩孔相交的三角锁紧孔的各种组合孔,这些视图是骨板的透视图(图26A)、顶视图(图26B)、右侧视图(图26C)、底视图(图26D)、左侧视图(图26E)、前视图(图26F)和后视图(图26G);
图27A至图27G示出了根据本公开的另一个实施方案的第七附加骨板的相应视图,该骨板具有包括与压缩孔相交的三角锁紧孔的各种组合孔,这些视图是骨板的透视图(图27A)、顶视图(图27B)、右侧视图(图27C)、底视图(图27D)、左侧视图(图27E)、前视图(图27F)和后视图(图27G);
图28A至图28G示出了根据本公开的另一个实施方案的第八附加骨板的相应视图,该骨板具有包括与压缩孔相交的三角锁紧孔的各种组合孔,这些视图是骨板的透视图(图28A)、顶视图(图28B)、右侧视图(图28C)、底视图(图28D)、前视图(图28E)、左侧视图(图28F)和后视图(图28G);并且
图29A至图29G示出了具有三角锁紧孔的骨板的相应视图,这些视图是骨板的透视图(图29A)、顶视图(图29B)、右侧视图(图29C)、底视图(图29D)、前视图(图29E)、左侧视图(图29F)和后视图(图29G)。
具体实施方式
参考下列结合对构成本公开的一部分的附图和示例的详细说明可更易于理解本公开。应当理解,本公开不限于本文中所描述和/或展示的特定装置、方法、应用、条件或参数,并且本文中所用的术语仅用于借助于示例来描述具体实施方案的目的,并且并不旨在限制本公开的范围。此外,除非上下文另外明确地指出,否则如本说明书(包括随附权利要求书)中所用,单数形式“一个”和“所述”包括复数,并且提到特定数值时至少包括此特定值。
本文所用的术语“多个”意指多于一个。当表示值的范围时,另一个实施方案包括从一个具体的值和/或到其他具体的值。相似地,当前面用“约”将值表示为近似值时,应当理解,该值的具体值构成了另一个实施方案。所有范围均包括端值在内并且可组合。
如本文中所用,关于尺寸、角度和其他几何形状的术语“大约”和“基本上”考虑了制造公差。此外,术语“大约”和“基本上”可包括大于或小于所陈述尺寸或角度的10%。此外,术语“大约”和“基本上”可等同地适用于所陈述的特定值。
可变角度(VA)锁紧螺钉倾向于在插入VA锁紧螺钉的锁紧孔内引起以及表现出螺纹错扣(cross-threading),特别是在VA锁紧螺钉以成角度的轨迹插入锁紧孔中时。板螺纹的螺纹错扣可由螺钉头上的外螺纹未配合在锁紧孔内(即,干涉锁紧孔)并因此使锁紧孔的内螺纹发生螺纹错扣而引起。此类螺纹干涉还可引起螺钉头的外螺纹的螺纹错扣。螺钉头螺纹的牙顶与内螺纹的部分之间的接触区域,特别是在成角的内螺纹的牙顶或附近,可特别容易受到螺纹错扣的影响。螺纹错扣是有问题的,因为其减少了螺钉头螺纹与锁紧孔的内螺纹之间的预期过盈配合(也称为“型面配合”),这可降低螺钉头与锁紧孔之间的锁紧接合部处的稳定性和机械强度。
本文所公开的实施方案涉及锁紧孔内采用的锁紧结构和锁紧螺钉的头部上的互补锁紧结构。这些互补锁紧结构限定具有互补几何形状的配合螺纹,该互补几何形状提供对配合螺纹的变形、特别是对锁紧孔的内螺纹的变形的增强控制,这将在成角插入时有效地使锁紧孔重新对准到螺钉轴线。此类有利的几何形状包括螺钉头螺纹和板孔螺纹的相应剖面轮廓(本领域中称为“螺纹牙型”)。这些互补几何形状和轮廓可共同被表征为板和螺钉螺纹的“螺纹比例”。本文所公开的螺纹轮廓控制螺纹变形的一种方式是为螺钉头螺纹提供更坚固(例如,更大)的轮廓并且使其抵靠板孔螺纹的有意增加延展性(例如,更薄)的轮廓接合。控制螺纹变形的另一种方式是调节诸如螺纹牙顶处的螺纹轮廓的边缘几何形状,以减少在成角的螺钉取向上螺纹接合部处的非期望机械干涉。本文所公开的螺纹比例已显示出在成角的螺钉插入时以及还在螺钉插入涉及“定时误差”(即,螺钉头螺纹相对于板孔螺纹的轴向未对准)时避免或减少螺纹错扣。因此,本文所述的螺纹锁紧结构可以以一定方式在成角下与VA锁紧螺钉的头部锁紧以及在标称取向上与VA和标准型锁紧螺钉两者锁紧,使得抑制(或至少减少)螺纹错扣或至少基本上引起任何螺纹错扣基本上完全在板螺纹内发生,作为塑性和弹性螺纹变形的行为。还已证实本文所述的螺纹锁紧结构可增加锁紧螺纹接合部处的总悬臂强度。
参见图1A,骨固定系统2包括具有板主体5的骨板4,该板主体在其中限定一个或多个固定孔,诸如可变角度(VA)锁紧孔6。VA锁紧孔6被配置成接纳锚定构件诸如锁紧螺钉8,该锚定构件例如被配置成将骨板4附连到骨的一个或多个部分。板主体5限定VA锁紧孔6内的内螺纹9。因此,内螺纹9也可称为“板孔螺纹”或简称为“板螺纹”或“孔螺纹”。板螺纹9横贯限定在VA锁紧孔6内的锁紧结构,诸如柱26。因此,柱26可被称为“螺纹柱”。螺纹柱26被配置成使得在锁紧螺钉8插入VA锁紧孔6内期间,锁紧螺钉8的螺钉轴25绕过柱26,其继而以在锁紧螺钉8与骨板4之间提供增强的锁紧接合的方式接合锁紧螺钉8的螺钉头27上的外螺纹29,如下文更详细地描述。
骨板4可为桥接板,如图所示,但其他骨板类型和构型也在本公开的范围内。板5可限定沿纵向方向X彼此间隔开的第一端部10和第二端部12、以及沿基本上垂直于纵向方向X的侧向方向Y彼此间隔开的第一侧面14和第二侧面16。骨板4还可限定被配置成背离骨的上板表面18和被配置成面向骨的相背对的下板表面20。上板表面18和下板表面20彼此沿基本上垂直于纵向方向X和侧向方向Y中的每一者的竖直方向Z间隔开。应当理解,如本文所用,术语“纵向”、“纵向地”及其派生词是指纵向方向X;术语“侧向”、“侧向地”及其派生词是指侧向方向Y;并且术语“竖直”、“竖直地”及其派生词是指竖直方向Z。
VA锁紧孔6沿中心孔轴线22从上板表面18延伸到下板表面20。中心孔轴线22沿轴向孔方向定向。如本文所用,术语“轴向方向”(例如,“轴向孔方向”和“轴向螺钉方向”)被定义为相应轴线沿其延伸的方向。此外,方向术语“轴向”、“轴向地”及其派生词是指相应轴向。因此,如本文所用,方向术语“轴向向上”及其派生词是指从下板表面20朝向上板表面18的轴向孔方向。相反,术语“轴向向下”及其派生词是指从上板表面18朝向下板表面20的轴向孔方向。因此,“轴向向上”和“轴向向下”是双向的“轴向”的每个单向分量。在附图中描绘的实施方案中,轴向孔方向(因此还有中心孔轴线22)沿竖直方向Z定向。因此,轴向孔方向在本公开通篇中也由“Z”表示。然而,应当理解,本公开的范围覆盖轴向孔方向(因此还有中心孔轴线22)以倾斜角从竖直方向Z偏移的实施方案。还应当理解,当以VA锁紧螺钉8为参考使用术语“轴向上”、“轴向下”等时,此类术语是指螺钉8的中心轴线23,特别是在其将被定向在VA锁紧孔6内时。
板主体5和锁紧螺钉8可各自包含一种或多种生物相容性材料。以非限制性示例的方式,板主体5可由选自包含以下各项的组的材料形成:金属,诸如钛、钛合金(例如,钛-铝-铌(TAN)合金诸如Ti-6Al-7Nb,及钛-铝-钒(TAV)合金诸如Ti-6Al-4V,钛钼合金(Ti-Mo)或任何其他钼金属合金,以及镍-钛合金诸如镍钛诺)、不锈钢和钴基合金(例如,钴-铬合金);复合材料;聚合物材料;陶瓷材料;和/或可吸收材料,包括前述材料类别(金属、复合物、聚合物、陶瓷)的可吸收型式。也以非限制性示例的方式,锁紧螺钉8可由选自包含以下各项的组的材料形成:金属,诸如钛、钛合金(例如,TAN合金,TAV合金诸如Ti-6Al-4V,钛钼合金(Ti-Mo)或任何其他钼金属合金,以及镍-钛合金诸如镍钛诺)、不锈钢、钴基合金(例如,钴-铬合金);复合材料;聚合物材料;陶瓷材料;和/或可吸收材料,包括前述材料类别(金属、复合物、聚合物、陶瓷)的可吸收型式。优选地,锁紧螺钉8的材料的硬度大于板主体5的材料的硬度。该参数有助于本公开通篇所述的锁紧特性。优选地,板主体5主要或完全包含钛,并且锁紧螺钉8主要或完全包含TAN。然而,应当理解,骨板4和/或锁紧螺钉8的其他材料组合物在本公开的范围内。
此外,板主体5和/或锁紧螺钉8的表面可任选地经受一个或多个工艺,诸如涂布、处理和/或整饰工艺,可执行这些工艺以便为此类表面或下面的对象主体材料提供某些特性,诸如调节主体材料的硬度、柔软度和/或摩擦参数。涂层的非限制性示例包括提供润滑、与下面的材料不同的摩擦系数和/或与下面的材料不同的表面硬度等的DLC、TiN、AlTiN和其他涂层。表面处理的非限制性示例包括用于硬化主体材料的外表面的工艺,诸如强烈阳极氧化和扩散硬化,后者可包括将氮、氧、碳和/或锆扩散到板主体5和/或锁紧螺钉8表面中。附加或另选的表面处理可包括退火或其他用于软化主体材料(特别是板主体5材料)的工艺,但此类软化工艺也可在螺钉8主体材料上采用。前述工艺可例如用于提供螺纹接合部处的有益螺纹变形性能(如本公开通篇所述),和/或允许配合螺纹表面在较少摩擦和因此较少非期望的变形的情况下有效地抵靠彼此滑动。应当理解,板主体5和锁紧螺钉8可经受不同工艺。此外,板主体5和锁紧螺钉8中的任一者或每一者不必经受任何前述工艺。
此外,本公开通篇示出的尺寸是参考骨固定系统2作出的,该骨固定系统包括至少一个VA锁紧孔6和被配置用于至少一个VA锁紧孔6内的标称或成角插入的至少一个VA锁紧螺钉8,其中VA锁紧螺钉8的螺钉轴25限定在约0.5mm至约10.0mm的范围内、更特别地在约1.0mm至约7.0mm的范围内、更特别地在约2.0mm至约4.0mm的范围内的大径以及更特别地约3.5mm的大径。前述螺钉轴25尺寸可对应于限定在约0.7mm至约15.0mm的范围内、更特别地在约1.0mm至约12.0mm的范围内、更特别地在约2.0mm至约10.0mm的范围内以及更特别地在约3.0mm至约7.0mm的范围内的大径的螺纹头27。然而,应当理解,下述任何实施方案可按需上下缩放尺寸以在更大或更小的骨固定系统内采用。
现在参见图1B,VA锁紧孔6可被配置成提供与多种类型的锁紧螺钉8(包括VA锁紧螺钉8以及标准型锁紧螺钉,包括具有各种长度的此类螺钉)的增强的附连,以便允许医师根据需要将骨板4植入到一个或多个骨或骨段。以非限制性示例的方式,如图所示,骨板4可以将骨的骨折段101、102附连到一起的方式经由锁紧螺钉8耦接到长骨100。本文所述的VA锁紧孔6可以在标称取向上与VA锁紧螺钉8或标准型锁紧螺钉锁紧,由此其中心螺钉轴线23与中心孔轴线22基本上对准。VA锁紧孔6还可以成角度取向与VA锁紧螺钉8锁紧,由此中心螺钉轴线23相对于相应的中心孔轴线22以锐角A1定向。锐角A1也可被称为“成角角度”或简称为“成角”。VA锁紧螺钉8和标准型锁紧螺钉及其锁紧功能更全面地描述于2016年4月19日以Chan等人的名义公布的美国专利9,314,284(“'284参考文献”)以及2018年3月29日以Bosshard等人的名义提交的美国专利申请序列号15/940,761(“'761参考文献”)和2019年4月30日以Bosshard等人的名义提交的美国专利申请序列号15/966,047(“'047参考文献”),这些专利中的每一篇的公开内容据此以引用方式并入本文,就好像其全文列出在本文中一样。
在板固定操作期间,锁紧螺钉8的螺钉轴25可插入穿过VA锁紧孔6中的一者并被驱动到下面的骨100中。具体地讲,螺钉8的旋转导致螺纹螺钉头27与VA锁紧孔6通过螺纹配合。因此,螺钉头27将骨板4紧固到下面的骨100,而基本上不抵靠下面的骨100将压缩力施加到骨板4上。骨板4在被锁紧到螺纹螺钉头27时可与下面的骨100间隔开。另选地,骨板4在被锁紧到螺纹螺钉头27上时可邻接下面的骨100。
应当理解,在板固定操作期间,插入穿过VA锁紧孔6中的一者并进入下面的骨100中的第一锁紧螺钉8具有能够与板螺纹9大致配合的有益效果,使得螺钉头螺纹29的牙顶基本上沿板螺纹9的牙底螺旋地推进。然而,一旦第一锁紧螺钉8被锁紧到骨板4从而将板4紧固到下面的骨100,后续的锁紧螺钉8就通常缺乏使其外螺纹牙顶沿板螺纹9牙底螺旋地推进的能力。这是因为,一旦这些后续锁紧螺钉8的螺钉轴25推进穿过VA锁紧孔6并且螺纹拧紧(threadedly purchase)到下面的骨100中,螺钉头螺纹29和板螺纹9的相对轴向位置基本上取决于螺钉与下面的骨100的螺纹拧紧。螺钉头螺纹29相对于板螺纹9的这种轴向未对准在本文中称为“定时误差”。
现在参见图2A至图2C和图2E,VA锁紧孔6中的每一者可由板主体5的内表面24限定。另选地,内表面24可由插入板主体5a(其也可称为“插入件”或“嵌体”)限定,该插入板主体配合在板主体5的轴向孔或插孔95(如图2E中的虚线中指示)内。应当理解,骨固定系统2可包括具有不同孔6形状和几何形状和/或不同螺纹参数的多个可互换的插入件5a,每个插入件均可插入在插孔95内,使得医师可根据需要选择具有期望VA锁紧孔6几何形状的特定插入件5a。通常,内表面24的至少一部分随着其轴向向下延伸而渐缩。因此,内表面24被配置成防止螺纹头27完全穿过VA锁紧孔6。
内表面24可限定螺纹柱26。柱26在上板表面18和下板表面20之间轴向延伸。在VA锁紧孔6的每一者(或至少一些)内,柱26围绕内表面24的圆周顺序地定位。内表面24还限定顺序地周向定位在柱26之间的多个凹陷部28。凹陷部28在上板表面18和下板表面20之间轴向延伸。柱26和凹陷部28可围绕VA锁紧孔6内的内表面24的圆周均匀地间隔开。然而,在其他实施方案中,柱26和/或凹陷部28可围绕VA锁紧孔6的圆周不均匀地间隔开。
板螺纹9沿上板表面18和下板表面20之间的一个或多个螺纹路径延伸穿过柱26和凹陷部28的至少部分。如图所示,该一个或多个螺纹路径可包括一对不相交的螺纹路径(即,双导程);然而,在其他实施方案中,该一个或多个螺纹路径可包括单个螺纹路径(即,单导程)或三个或更多个螺纹路径(例如,三导程等)。螺纹路径优选地是螺旋形的,但其他螺纹路径类型也在本公开的范围内。如图所示,凹陷部28的部分可周向地中断板螺纹9。换句话说,板螺纹9可沿凹陷部28中的一者或多者及最多全部“触底”。然而,在其他实施方案中,板螺纹9可以不间断方式周向地横贯凹陷部28中的一者或多者及最多每一者(即,板螺纹9不必在凹陷部28中触底)。
板螺纹9在沿中心孔轴线22延伸的参考平面中具有剖面轮廓。诸如剖面轮廓也称为“螺纹牙型”,并且包括牙顶56、牙底58以及在牙顶56与牙底58之间延伸的上牙侧55和下牙侧57,如图2B所示。如本文参考板螺纹9所用,术语“牙顶”是指完全成形的螺纹牙型的顶点。每个螺纹柱26限定沿螺纹路径延伸的一个或多个螺纹段52。如本文所用,术语“螺纹段”是指螺纹(诸如板螺纹9和螺钉头螺纹29)的任何部分,其沿其螺纹路径具有螺纹牙型和长度。板螺纹9的螺纹段52在本文中也可称为“板螺纹段”52。横贯柱26的板螺纹段52本文中可称为“柱螺纹”54。
内表面24可在与上板表面18的接合部处限定VA锁紧孔6的上周边30,并且在与下板表面20的接合部处限定VA锁紧孔6的下周边32。上周边30和下周边32可各自为圆形形状,但其他形状也在本公开的范围内,如下文更详细讨论。内表面24还可限定一个或多个引入表面34,该一个或多个引入表面从上周边30到柱26中的一者或多者轴向向下渐缩。如图所示,该一个或多个引入表面34可包括可被凹陷部28中的一者或多者周向地中断的单个引入表面34。另选地,引入表面34可沿围绕中心孔轴线22的整圈周向连续且不间断地延伸。内表面24还可限定从下周边32轴向向上渐缩的底切表面36。底切表面36可沿围绕中心孔轴线22的整圈周向连续且不间断地延伸。另选地,底切表面36可被凹陷部28中的一者或多者周向中断。
现在参见图2D,在示例实施方案中,VA锁紧孔6可包括四(4)个柱26和围绕中心孔轴线22均匀间隔开的四(4)个凹陷部28。柱26可包括围绕中心孔轴线22均匀间隔开的第一柱26a、第二柱26b、第三柱26c和第四柱26d。凹陷部28可包括:第一凹陷部28a,该第一凹陷部周向定位在第一柱26a和第二柱26b之间;第二凹陷部28b,该第二凹陷部周向定位在第二柱26b和第三柱26c之间;第三凹陷部28c,该第三凹陷部周向定位在第三柱26c和第四柱26d之间;以及第四凹陷部28d,该第四凹陷部周向定位在第四柱26d和第一柱26a之间。应当理解,VA锁紧孔6的设计不受柱26和凹陷部28的数量的限制,如下文更详细描述。
凹陷部28a-d中的每个凹陷部可限定中心凹陷部轴线37,每个中心凹陷部轴线可与中心孔轴线22平行,但其他中心凹陷部轴线37取向是可能的。每个中心凹陷部轴线37也可与中心孔轴线22径向间隔开径向距离R1。每个凹陷部限定凹陷部半径R10。如图所示,凹陷部28a-d中的每个凹陷部具有归入圆的一半的水平轮廓(即,与中心孔轴线22正交的参考平面中的轮廓)。在所示实施方案中,凹陷部28a-28d中的每个凹陷部被大致成形为圆柱体的区段。在其他实施方案中,凹陷部中的一者或多者及最多全部可具有向下渐缩的截头圆锥形状。其他凹陷部形状也在本公开的范围内。每个凹陷部28限定径向最外区域或顶点39,如从中心孔轴线22测量。每个凹陷部顶点39可沿平面延伸,中心孔轴线22也沿该平面延伸。在所描绘的实施方案中,凹陷部顶点39与中心孔轴线22平行。在其他实施方案中,凹陷部顶点39可以相对于中心孔轴线22的锐角定向。
每个柱26可限定基本上面向中心孔轴线22的第一表面42。第一表面42也可称为柱26的“最内表面”。因此,第一表面42限定柱螺纹54的牙顶56。在水平参考平面(诸如图2E所示的参考平面M)中,每个柱26的第一表面42优选地围绕中心孔轴线22弧形地延伸并且限定共用或公共半径R8。每个柱26的第一表面42也可在柱26的第一侧44和周向相对的第二侧45之间延伸。每个柱26的第一侧44和第二侧45可限定柱26与周向相邻的凹陷部28之间的接合部。例如,沿内表面24的圆周,第一柱26a的第一侧44可限定第一柱26a与第四凹陷部28d之间的接合部;第一柱26a的第二侧45可限定第一柱26a与第一凹陷部28a之间的接合部;第二柱26b的第一侧44可限定第二柱26b与第一凹陷部28a之间的接合部;第二柱26b的第二侧45可限定第二柱26b与第二凹陷部28b之间的接合部;以此类推。柱26的第一表面42可共同限定向下渐缩的截头圆锥形状(特别是限定与中心孔轴线22重合的中心锥轴线的向下渐缩的截头圆锥形状)的周向段。
参考图2E,每个柱26可限定牙顶中心线46,该牙顶中心线周向等距地设置在柱26的第一侧44和第二侧45之间。在每个柱26中,牙顶中心线46沿第一表面42延伸并因此与柱螺纹54的牙顶56相交。每个柱26的牙顶中心线46与中心孔轴线22在相应轴向参考平面中共面。这样,每个牙顶中心线46还在轴向参考平面中限定柱螺纹54的牙顶轨迹。因此,牙顶中心线46也可称为“牙顶轨迹轴线”46。每个柱26还可限定牙底中心线48,该牙底中心线周向等距地设置在柱26的第一侧44和第二侧45之间。在每个柱26中,牙底中心线48与柱螺纹54的牙底58相交。每个柱26的牙底中心线48与牙顶中心线46和中心孔轴线22在相应轴向参考平面中共面。这样,每个牙底中心线48还在轴向参考平面中限定柱螺纹54的牙底轨迹。因此,牙底中心线48也可称为“牙底轨迹轴线”48。牙顶轨迹轴线46可以相对于中心孔轴线22的锐角A2定向。牙底轨迹轴线48也可以相对于中心孔轴线22的锐角A3定向。锐角A2和A3可在约5度至约30度的范围内。在另外的实施方案中,角度A2、A3可在约10度至约20度的范围内,并且还可在约13度至约17度的范围内。牙顶轨迹轴线46和牙底轨迹轴线48优选地为平行的,如图所示。然而,在其他实施方案中,柱26中的一者或多者及最多全部的牙顶轨迹轴线46和牙底轨迹轴线48可以相对于彼此的锐角定向,如‘761参考文献中所述。柱螺纹54还可限定螺纹中线60,该螺纹中线可与牙顶轨迹轴线46和牙底轨迹轴线48以及中心孔轴线22位于共用平面中,也如图2F所示。螺纹中线60在牙顶轨迹轴线46和牙底轨迹轴线48之间等距地间隔开。
牙顶轨迹轴线46可与中心孔轴线22径向间隔开距离R2,该距离是沿正交于中心孔轴线22并且定位在VA锁紧孔6的竖直中心处的参考平面M测量的。因此,参考平面M可被表征为VA锁紧孔6的轴向“中间平面”。螺纹中线60可与中心孔轴线22径向地间隔开沿孔中间平面M测量的距离R3。牙底轨迹轴线48可与中心孔轴线22径向地间隔开沿孔中间平面M测量的距离R4。距离R2可被表征为柱螺纹54的平均牙顶半径。距离R3可被表征为柱螺纹54的平均半径。距离R4可被表征为柱螺纹54的平均牙底半径。应当理解,平均牙顶半径R2、平均半径R3和平均牙底半径R4中的任一者可任选地用作用于对孔6的尺寸进行分类的度量。
现在参见图2F,作为内螺纹的每个板螺纹段52可轴向地居中于牙底58,并且包括从牙底58延伸到轴向向上牙顶56的上牙侧55,并且还包括从牙底58延伸到轴向下牙顶56的下牙侧57。每个板螺纹段52被配置成与螺钉头螺纹29的至少一个相关联的螺纹段相互啮合(即,至少部分地容纳该至少一个相关联的螺纹段),如下文更详细描述。板螺纹9限定螺纹螺距P1,该螺纹螺距沿轴向方向在轴向相邻的牙顶56之间延伸。板螺纹9还限定螺纹导程L1,该螺纹导程也可限定在牙顶56处。柱螺纹54的螺纹螺距P1可在约0.05mm至约5.0mm的范围内,更特别地在约0.05mm至约2.0mm的范围内,更特别地在约0.1mm至约1.5mm的范围内,更特别地在约0.2mm至约1.0mm、约0.3mm至约0.8mm、约0.4mm至约0.6mm、约0.15mm至约0.6mm的范围内,并且优选地为约0.4mm。螺纹导程L1可在0.05mm至约5.00mm、约0.05mm至约2.0mm、约0.1mm至约1.5mm、约0.2mm至约1.0mm、约0.3mm至约0.8mm、约0.4mm至约0.6mm、约0.3mm至约1.2mm、约0.15mm至约0.6mm的范围内,为约0.4mm,并且优选地为约0.8mm。应当理解,在板螺纹9是双导程螺纹的实施方案(诸如所描绘的那些)中,螺纹导程L1是螺纹螺距P1的距离的两倍(即,L1=2×P1)。在板螺纹9是单导程螺纹的实施方案中,螺纹导程L1和螺纹螺距P1彼此相等。在板螺纹9是三导程螺纹的实施方案中,螺纹导程L1是螺纹螺距P1的距离的三倍(即,L1=3×P1)。因此,螺纹“导程”因子是测得螺纹导程L1相对于螺纹螺距P1的倍数。
现在参见图2G,现在将描述轴向参考平面中的板螺纹9的剖面轮廓(即,螺纹牙型)。这些剖面轮廓在本文中也可简称为“螺纹轮廓”。在所示实施方案中,该参考平面还包含牙底轨迹轴线48。板螺纹9的螺纹轮廓在各种螺纹柱26的相应轴向参考平面中的每一者中基本上类似。如上所述,这些螺纹轮廓及其边缘几何形状被配置成与螺钉头螺纹29的那些互补以提供其间的有利配合接合,诸如以便控制板螺纹9和螺钉头螺纹29的螺纹变形和/或减少该板螺纹和该螺钉头螺纹之间的非期望机械干涉。
第一牙侧55和第二牙侧57以角度A4彼此偏移,该角度限定板螺纹9的螺纹角。因此,角度A4也可称为板螺纹9的“螺纹角”A4或“板螺纹角”A4。在所示实施方案中,板螺纹段52的牙顶56被截短以便减少与螺钉头螺纹29的非期望机械干涉。另外,第一牙侧55和第二牙侧57可以多个角度彼此偏移。例如,在所示实施方案中,板螺纹段52的上牙侧55和下牙侧57也以一定方式在牙顶56附近截短,从而在牙顶56附近为板螺纹段52提供第二螺纹角A5。这种实施方案的板螺纹9可称为“双角度”螺纹。应当理解,板螺纹段52的牙侧55、57可限定又另外的螺纹角,诸如第三螺纹角、第四螺纹角等。在此类多角度实施方案(包括双角度实施方案)中,螺纹角A4可称为“第一螺纹角”A4。在又另外的实施方案中,牙侧55、57(或其至少部分)可具有弧形轮廓,这些弧形轮廓理论上可限定无限数量的螺纹角。下文更详细描述了由截短牙顶和截短牙侧55、57限定的螺纹轮廓的特定边缘几何形状。
在每个板螺纹段52中,牙底58限定牙底轮廓,牙顶56限定牙顶轮廓,并且上牙侧55和下牙侧57限定相应上牙侧轮廓和下牙侧轮廓。在所示实施方案中,并参考径向向内方向,上牙侧55的轮廓包括:
a)第一上牙侧部分55a,该第一上牙侧部分从第一上牙侧参考点55-1延伸到第二上牙侧参考点55-2;
b)第二或“主”上牙侧部分55b,该第二或“主”上牙侧部分沿一致几何形状从第二上牙侧参考点55-2延伸到第三上牙侧参考点55-3;以及
c)第三上牙侧部分55c,该第三上牙侧部分从第三上牙侧参考点55-3延伸到下牙顶参考点56-1。
类似地,在所示实施方案中,并参考径向向内方向,下牙侧57的轮廓包括:
a)第一下牙侧部分57a,该第一下牙侧部分从第一下牙侧参考点57-1延伸到第二下牙侧参考点57-2;
b)第二或主下牙侧部分57b,该第二或主下牙侧部分沿一致几何形状从第二下牙侧参考点57-2延伸到第三下牙侧参考点57-3;以及
c)第三下牙侧部分57c,该第三下牙侧部分从第三下牙侧参考点57-3延伸到上牙顶参考点56-2。
第一上牙侧部分55a和第一下牙侧部分57a彼此重合并与牙底参考点58-1重合,该牙底参考点位于牙底58处(即,与牙顶轨迹轴线46相距最远的螺纹段52的位置)。另外,第一上牙侧部分55a和第一下牙侧部分55b可各自限定从牙底58延伸的卸荷表面。如图所示,第一上牙侧部分55a和第一下牙侧部分57a可各自为弧形的并且可限定共用或公共卸荷半径R5,该共用或公共卸荷半径被配置成减少牙底58处的应力集中。因此,第一上牙侧部分55a和第一下牙侧部分57a可称为上牙侧55和下牙侧57的相应“牙底卸荷”部分55a、57a。由于所示实施方案的牙底卸荷部分55a、57a在第一牙底参考点58-1处具有公共边界,因此每个螺纹段52的牙底58轮廓基本上由轴向参考平面中的单个点组成。然而,在其他实施方案中,牙底58可限定延长牙底轮廓,该延长牙底轮廓可沿牙底轨迹轴线48在第一上牙侧参考点55-1和第一下牙侧参考点57-1之间线性地延伸(如下文参考图5B和图5C所示的实施方案更详细描述的)。
主上牙侧部分55b和主下牙侧部分57b各自在轴向参考平面中沿一致几何形状延伸。如本文所用,术语“一致几何形状”意指线条、规则曲线或不规则曲线的一部分,所述部分不包括拐点并且不原路折返。此类具有一致几何形状的曲线的非限制性示例包括如'047参考文献中更全面描述的渐开线曲线以及具有恒定、相对较大的半径的曲线。在所示实施方案中,主牙侧部分55b、57b线性地延伸并且限定第一螺纹角A4。另外,所示实施方案的第三上牙侧部分55c和第三下牙侧部分57c限定其间的第二螺纹角A5并且从相应主牙侧部分55b、57b偏移。板的第一螺纹角A4可在约28度至约32度的范围内,并且还可在约20度至约40度的范围内,并且还可在约15度至约50度的范围内。板的第二螺纹角A5可在约53度至约57度的范围内,并且还可在约45度至约65度的范围内,并且还可在约40度至约75度的范围内。在其他实施方案中,牙侧轮廓中的任一者及最多每一者的主牙侧部分55b、57b以及相应第三上牙侧部分55c和第三下牙侧部分57c不必在第三下牙侧参考点57-3处具有公共边界。例如,此类牙侧轮廓可包括过渡部分,该过渡部分可为弧形的,在主牙侧部分55b、57b与相应第三上牙侧部分55c和第三下牙侧部分57c之间延伸。在此类实施方案中,应当理解,第三上牙侧参考点55-3和第三下牙侧参考点57-3继续限定主牙侧部分55b、57b的径向向内端部。
此外,柱螺纹54的螺纹轮廓包括截短的牙顶轮廓56a。在所示实施方案中,牙顶轮廓56a沿牙顶轨迹轴线46从下牙顶参考点56-1线性地延伸到上牙顶参考点56-2,该牙顶轨迹轴线也为线性的。该线性牙顶轮廓56a被配置成进一步减少牙顶56处的应力集中。另外,每个牙顶轮廓56a可限定如沿轴向板方向在上牙顶参考点56-1和下牙顶参考点56-2之间测量的牙顶宽度W1。另外,应当理解,第三上牙侧部分55c和第三下牙侧部分57c(其可被表征为倒角或斜角)可有效地限定牙顶56的卸荷表面,所述卸荷表面被配置成进一步减少牙顶56处的应力集中。因此,第三上牙侧部分55c和第三下牙侧部分57c可称为牙侧55、57轮廓的相应“牙顶卸荷”部分。
应当理解,板螺纹轮廓的前述几何形状作为示例来提供,并且其他轮廓几何形状在本公开的范围内。例如,柱26中的螺纹段52中的一者或多者及最多全部的牙顶轮廓56a可任选地为倒圆的、圆角的、倒角的和/或斜切的,其中牙顶56自身定位在牙顶轮廓56a的顶点处。此外,牙侧55、57的牙底卸荷部分55a、57a可为线性的并且可延伸到牙底58。
柱螺纹54限定沿方向DP1从牙顶56测量到牙底58的螺纹高度H1,该方向垂直于牙顶轨迹轴线46。具体地,板螺纹段52中任一者的螺纹高度H1可沿方向DP1从相应螺纹段52的牙顶轨迹轴线46测量到牙底58。另选地或附加地,板螺纹段52中任一者的螺纹高度H1可沿方向DP1从牙顶56测量到牙底轨迹轴线48。板柱螺纹54的螺纹高度H1可在约0.05mm至约2.0mm的范围内,更特别地在约0.1mm至约1.5mm的范围内,更特别地在约0.2mm至约1.0mm的范围内,并且更特别地在约0.3mm至约0.55mm、约0.35mm至约0.48mm和约0.40mm至约0.44mm的范围内,并且还可在约0.32mm至约0.48mm的范围内,并且还可在约0.20mm至约0.55mm的范围内。应当理解,板螺纹段52的螺纹高度H1沿柱26的牙顶56可为恒定的。
继续参考图2G,应当理解,上述柱螺纹54的螺纹轮廓偏离在轴向参考平面中呈V形的参考剖面螺纹轮廓(即,螺纹牙型),诸如统一螺纹标准(Unified Thread Standard,UTS)和国际标准化组织(International Organization for Standardization,ISO)的标准化参考螺纹牙型。参考剖面螺纹轮廓在本文中也称为柱螺纹54的“参考轮廓”。柱螺纹54的螺纹轮廓偏离参考轮廓会使实际螺纹高度H1小于由参考轮廓限定的理论最大螺纹高度H2。该理论最大螺纹高度H2在本文中也可称为柱螺纹54的“参考高度”H2。被截短和/或被卸荷的牙顶56以及被卸荷的牙底58共同(且各自单独地)提供从参考轮廓的此类偏离。另外,多角度牙侧55、57和/或弧形牙侧部分也提供从参考剖面螺纹轮廓的偏离。柱螺纹54的参考高度H2是在轴向参考平面中沿方向DP1从牙底参考轴线48a测量到牙顶参考轴线46a的。牙顶参考轴线46a与在其第一侧上的参考轮廓的顶点处限定的牙顶参考点56-3相交。类似地,牙底参考轴线48a与在和第一侧相对的其第二侧上的参考轮廓的顶点处限定的牙底参考点58-2相交。
参考轮廓由柱螺纹54的实际螺纹轮廓限定。例如,参考轮廓具有与柱螺纹54的那些螺纹螺距和螺纹导程相等的螺纹螺距和螺纹导程。另外,参考轮廓至少在轴向参考平面中的每个螺纹段52的一个复现位置处与螺纹轮廓重合。例如,如图2G所示,参考轮廓可至少在其第二参考点55-2、57-2处并且还在沿线性主牙侧部分55b、57b的每个位置处(包括在其第三参考点55-3、57-3处)与上牙侧55和下牙侧57中的每一者重合。因此,对于呈线性的主牙侧部分55b、57b而言,如在图2G所示的实施方案中,每个牙顶参考点56-3还可被限定为如下的交点:(1)相应主上牙侧部分55b的突出部55d,所述突出部55d从第三上牙侧参考点55-3延伸并沿主上牙侧部分55b的恒定线性几何形状朝向中心孔轴线22延伸;和(2)相邻轴向向上螺纹段52的相应主下牙侧部分57b的突出部57d,所述突出部57d从第三下牙侧参考点57-3延伸并沿主下牙侧部分57b的恒定线性几何形状朝向中心孔轴线22延伸。在此类实施方案中,柱螺纹54的牙顶参考点56-3表示这些线性主上牙侧部分55b和主下牙侧部分57b在不间断地(即,以未截短方式)朝向中心孔轴线22延伸时将会聚于的理论牙顶位置。
类似地,在主牙侧部分55b、57b呈线性的实施方案中,每个牙底参考点58-2还可被限定为如下的交点:(1)相应主上牙侧部分55b的突出部55e,所述突出部55e从第二上牙侧参考点55-2延伸并沿主上牙侧部分55b的恒定线性几何形状远离中心孔轴线22延伸,和(2)相邻轴向向下螺纹段52的相应主下牙侧部分57b的突出部57e,所述突出部57e从第二下牙侧参考点57-2延伸并沿主下牙侧部分57b的恒定线性几何形状远离中心孔轴线22延伸。在此类实施方案中,柱螺纹54的牙底参考点58-2表示这些线性主上牙侧部分55b和主下牙侧部分57b在不间断地(即,以未卸荷方式)远离中心孔轴线22延伸时将会聚于的理论牙底位置。另外,鉴于前述内容,应当理解,参考高度H2表示在柱螺纹54的主上牙侧部分55b和主下牙侧部分57b从未截短或未卸荷的牙顶(即,在牙顶参考点56-3处)线性地延伸到未卸荷的相交牙底(即,在牙底参考点58-2处)时的理论最大螺纹高度。
现在参见图2H,示出了柱螺纹54的示例性实施方案,其中柱螺纹54具有偏离参考轮廓的弧形牙侧轮廓以使螺纹高度H1小于参考高度H2。在该示例性实施方案中,上牙侧55和下牙侧57的主部分55b、57b的一致几何形状为渐开线曲线,该渐开线曲线从相应第二牙侧参考点55-2、57-2径向向内延伸。在该特定示例中,主部分55b、57b一直延伸到位于牙顶56处的牙顶参考点56-1。应当理解,牙顶56可任选地进一步被卸荷和/或截短,诸如以非限制性示例的方式,通过倒角、斜切和/或倒圆。参考轮廓可至少在其第二牙侧参考点55-2、57-2处(即,在主牙侧部分55b、57b与牙底卸荷部分55a、57a相交的位置处)与上牙侧55和下牙侧57中的每一者重合。应当理解,当牙底卸荷部分55a、57a呈弧形(包括沿渐开线曲线,如图所示)时,V形参考轮廓的线可被定义为从第二参考点55-2、57-2处的牙底卸荷部分55a、57a切向延伸。如上所述,参考轮廓的线从牙顶参考点56-3延伸到牙底参考点58-2。
现在参见图2I,牙侧55、57的曲线轮廓限定变化的螺纹角A10。在柱螺纹54的任何径向位置RD处,变化的螺纹角A10可被定义为一对切线T1、T2之间的角度,该对切线沿与螺纹中线60平行并与径向位置RD重合的参考线L30在相应位置L10、L20处与主牙侧部分55b、57b相交。在此类实施方案中,变化的螺纹角A10可在上文参考角度A4所述的任何范围内变化。
现在参见图3A,VA锁紧螺钉8的头部27限定近侧端部70和远侧端部72,该远侧端部沿着沿中心螺钉轴线23定向的轴向螺钉方向Z2与近侧端部70间隔开。头部27还限定从近侧端部70延伸到远侧端部72的外表面74并且限定外螺钉头螺纹29。在所示实施方案中,外螺钉头螺纹29沿可呈螺旋形的一个或多个螺纹路径基本上从头部27的近侧端部70延伸到基本上远侧端部72。外螺钉头螺纹29限定牙顶76,这些牙顶相对于中心螺钉轴线23与牙底78径向向外间隔开。螺钉头螺纹29还限定从牙顶76延伸到相应轴向上牙底和下牙底78的上牙侧75和下牙侧77。
螺钉头螺纹29可限定可相对于牙底78测量的螺纹螺距P2和螺纹导程L2。如图所示,该一个或多个螺纹路径可包括一对不相交的螺纹路径,诸如双导程螺纹,其中螺纹29限定等于螺纹螺距P2的两倍的螺纹导程L2。然而,在其他实施方案中,螺钉头螺纹29的该一个或多个螺纹路径可包括单个螺纹路径(即,单导程)或三个或更多个螺纹路径(例如,三导程等)。板头螺纹29的该一个或多个螺纹路径被配置成与板螺纹9的该一个或多个螺纹路径互补。然而,应当理解,螺钉头螺纹29和板螺纹9不必具有相同数量的螺纹路径。以非限制性示例的方式,板螺纹9和螺钉头螺纹29中的一者可为限定螺纹螺距的双导程螺纹,而板螺纹9和螺钉头螺纹29中的另一者可为单导程螺纹,这些单导程螺纹具有基本上等于前述螺纹螺距的螺纹导程。板螺纹9和螺钉螺纹29的螺纹路径的其他变型也在本公开的范围内。
现在参见图3B,在沿中心螺钉轴线23延伸的轴向参考平面中,外螺钉头螺纹29限定与牙顶76相交的牙顶轨迹轴线86和与牙底78相交的牙底轨迹轴线88。如图所示,牙顶轨迹轴线86和牙底轨迹轴线88可限定弧形、凸形形状,这有利于与板螺纹9的成角锁紧。在另外的实施方案中,牙顶轨迹轴线86和牙底轨迹轴线88可为大致球形的。如本文所用,术语“球形的”及其派生词意指球体的至少一部分或球状体的至少一部分,包括以非限制性示例的方式,长球体和/或扁球体的此类部分,并且还涵盖球体和/或球状体的此类部分的实质近似物。然而,应当理解,其他牙顶轨迹轴线86和牙底轨迹轴线88几何形状在本公开的范围内,包括'284参考文献中更全面描述的那些。
外螺钉头螺纹29可被表征为限定螺旋式相邻的螺钉头螺纹段73的序列,它们可沿该一个或多个螺纹路径连续地或不连续地延伸。如所描绘的,螺钉头螺纹29可限定轴向相邻的螺纹段73。由于螺钉头螺纹29是外螺纹,因此其每个螺纹段73可轴向地居中于牙顶76,并且包括从牙顶76上升到轴向向上牙底78的上牙侧75,并且还包括从牙顶76下降到轴向下牙底78的下牙侧77。因此,螺钉头螺纹29的每个螺纹段73被配置成与板螺纹9的至少一个相关联的螺纹段52相互啮合(即,至少部分地驻留在该至少一个相关联的螺纹段内)。轴向相邻的螺纹段73的上牙侧75和下牙侧77以角度A6彼此偏移,该角度限定螺钉头螺纹29的螺纹角。因此,角度A6也可称为“头螺纹角”A6。
现在参见图3C,现在将描述螺钉头螺纹29的螺纹轮廓(即,螺纹牙型),如限定在包含中心螺钉轴线23(并因此沿该中心螺钉轴线定向)的轴向参考平面内。
如上所述,牙顶76限定牙顶轮廓;牙底78限定牙底轮廓;并且上牙侧75和下牙侧77限定相应上牙侧轮廓和下牙侧轮廓。在所示实施方案中,并参考远离中心螺钉轴线23的径向向外方向,上牙侧75的轮廓包括:
a)第一上牙侧部分75a(也称为“牙底卸荷部分”),该第一上牙侧部分从第一上牙侧参考点75-1延伸到第二上牙侧参考点75-2;以及
b)第二或“主”上牙侧部分75b,该第二或“主”上牙侧部分沿一致几何形状从第二上牙侧参考点75-2延伸到上牙顶参考点76-1。
类似地,在所示实施方案中,并参考径向向内方向,下牙侧77的轮廓包括:
a)第一下牙侧部分77a(也称为“牙底卸荷部分”),该第一下牙侧部分从第一下牙侧参考点77-1延伸到第二下牙侧参考点77-2;以及
b)第二或主下牙侧部分77b,该第二或主下牙侧部分沿一致几何形状从第二下牙侧参考点77-2延伸到下牙顶参考点76-2。
如上所述,牙底卸荷部分75a、77a被配置用于减少螺钉头螺纹29的牙底78处的应力集中。在所示实施方案中,螺纹段73的下牙底卸荷部分77a与轴向下头螺纹段73的上牙底卸荷部分75a重合。具体地,参考点77-1和75-1彼此重合并与牙底参考点78-1重合,该牙底参考点与牙底78(即,螺纹段73的最低点)重合。如图所示,这些邻接牙底卸荷部分77a、75a可各自为弧形的并且可限定公共卸荷半径R6,该公共卸荷半径可在约0.005mm至约0.10mm的范围内,更特别地在约0.02mm至约0.08mm的范围内,更特别地在约0.03mm至约0.05mm的范围内,并且还可大于0.10mm(即,不小于0.10mm),包括大到足以近似轴向参考平面中的线性牙底轮廓的卸荷半径。因此,第一下牙侧部分77a和第一上牙侧部分77a可称为牙侧77、75的相应“牙底卸荷”部分。如所描绘的,每个头螺纹段73的牙底78轮廓可由单个点78-1组成,但在其他实施方案中,牙底轮廓在轴向参考平面中可为延长的,包括线性延长的。
在所示实施方案中,主牙侧部分75b、77b的一致几何形状为线性的,并且限定头螺纹角A6,该头螺纹角可在约48度至约52度的范围内,并且还可在约40度至约60度的范围内,并且还可在约25度至约75度的范围内。应当理解,主牙侧部分75b、77b可另选地限定非线性的(诸如曲线的)一致几何形状,包括与上文参考图2H和图2I所述的类似的渐开线曲线或具有恒定、相对较大的半径的曲线。
头螺纹段73限定在上牙顶参考点76-1和下牙顶参考点76-2之间延伸的牙顶轮廓76a。牙顶轮廓76a可为凸形的,并且优选地为圆角的、倒圆的、倒角的、斜切的或以其他方式截短和/或卸荷以便沿牙顶轮廓76a减少应力集中。如所描绘的,牙顶轮廓76a可限定卸荷半径R7,该卸荷半径可在约0.01mm至约0.40mm的范围内和/或在约0.11mm至约0.13mm的范围内和/或在约0.07mm至约0.15mm的范围内和/或在约0.03mm至约0.18mm的范围内。在此类凸形轮廓中,牙顶顶端参考点76-3被限定在如从中心螺钉轴线23测量的牙顶轮廓76a的顶点处。牙顶轨迹轴线86与牙顶顶端参考点76-3中的每一者相交。另外,牙顶轮廓76a可限定相应牙顶宽度W2,这些相应牙顶宽度是沿着沿牙顶顶端参考点76-3处的牙顶轨迹轴线86定向的方向DP3在上牙顶参考点76-1和下牙顶参考点76-2之间测量的。牙顶宽度W2可在约0.11mm至约0.15mm的范围内和/或在约0.08mm至约0.18mm的范围内和/或在约0.01mm至约0.20mm的范围内。在一些实施方案中,牙顶宽度W2为0.10mm或更大(即,不小于0.10mm)。应当理解,牙顶轮廓76a的前述几何形状作为非限制性示例来提供,并且其他牙顶轮廓几何形状在本公开的范围内,包括线性牙顶轮廓76a。
螺钉头螺纹74限定在轴向参考平面中从牙顶76测量到牙底78的头螺纹高度H3。具体地,头螺纹段73中的任一者的头螺纹高度H3是沿垂直于牙顶轨迹轴线86的该部分的方向DP2在牙底参考点78-1至牙顶轨迹轴线86之间测量的。头螺纹高度H3可在约0.05mm至约2.00mm的范围内,并且还可在约0.10mm至约1.50mm的范围内,并且还可在约0.11mm至约0.50mm的范围内,并且还可在约0.24mm至约0.28mm的范围内,并且还可在约0.20mm至约0.30mm的范围内,并且还可在约0.12mm至约0.34mm的范围内。
与上文参考板螺纹9所述的类似,螺钉头螺纹29的螺纹轮廓偏离在轴向参考平面中呈V形的参考剖面螺纹轮廓(即,“参考轮廓”)。从螺钉头螺纹29的参考轮廓的该偏离使实际头螺纹高度H3小于包括未截短和/或未卸荷的牙顶76和未卸荷的牙底78的理论最大头螺纹高度H4。该理论最大头螺纹高度H4在本文中也可称为螺钉头螺纹29的“参考高度”H4。螺钉头螺纹29的参考高度H4是在轴向参考平面中沿方向DP2从牙底参考轴线88a测量到牙顶参考轴线86a的。牙顶参考轴线86a与在其第一侧上的参考轮廓的顶点处限定的参考点76-4相交。也类似地,牙底参考轴线88a与在和第一侧相对的其第二侧上的参考轮廓的顶点处限定的参考点78-2相交。如果主上牙侧部分75b和主下牙侧部分77b从未截短的牙顶延伸到未卸荷的牙底,则螺钉头螺纹29的参考高度H4表示理论最大头螺纹高度。
如上所述,螺钉头螺纹29的参考轮廓由螺钉头螺纹29的实际螺纹轮廓限定,并且具有与螺钉头螺纹29的那些螺纹螺距和螺纹导程相等的螺纹螺距和螺纹导程。另外,参考轮廓至少在轴向参考平面中的每个螺纹段73的一个复现位置处与螺纹轮廓重合。例如,如图3C所示,参考轮廓可至少在其第二参考点75-2、77-2处并且还在沿线性主牙侧部分75b、77b的每个位置处(包括在参考点76-1和76-2处)与上牙侧75和下牙侧77中的每一者重合。因此,对于线性主牙侧部分75b、77b:每个牙顶参考点76-4还可沿远离中心螺钉轴线23的其相应一致几何形状由上主牙侧部分75b和下主牙侧部分77的突出部75c、77c的交点限定;并且每个牙底参考点78-2还可沿朝向中心螺钉轴线23的其相应一致几何形状由主牙侧部分75b、77的突出部75d、77d的交点限定。
现在参见图4A和图4B,上述互补螺纹比例可增强板螺纹9与螺钉头螺纹29之间的锁紧螺纹接合部的机械强度。例如,双角度柱螺纹54的螺纹轮廓几何形状可提供增加的型面配合,特别是在诸如图4A和图4B中所描绘的成角螺钉9插入轨迹处。另外,相对的牙侧轮廓55a-c、57a-c之间的轴向空间提供板螺纹9的牙底58与螺钉头螺纹29的牙顶76之间的有利间隙。此类牙顶至牙底76-58间隙在成角插入轨迹处特别有利,因为其防止了或至少减少了头部牙顶76与板牙底58之间的非期望机械干涉。另外,螺钉头螺纹29的倒圆牙顶轮廓76a,特别是具有相对较大的卸荷半径R7的那些,有效地倒圆或去除原本可有害地机械干涉板螺纹9的螺钉头螺纹29的敏感边缘。
由本文所述的螺纹比例提供的另外一个优点是对螺纹接合部处的螺纹变形提供控制措施。具体地,通过使螺钉头螺纹段73的更坚固轮廓抵靠板螺纹段52的更有延展性的轮廓接合,可向板螺纹9赋予绝大多数螺纹变形。在成角螺钉9插入轨迹处,此类受控变形可允许板螺纹9变形以便有效地重新对准到成角中心螺钉轴线23。此类受控变形还提供与成角螺钉头27的增强锁紧。在实现型面配合之后,VA锁紧螺钉8相对于柱螺纹54的进一步旋转推进可开始使该一个或多个柱螺纹54变形,优选地在牙顶56处变形,如图4B中的干涉区域99处所示。该变形主要径向向外发生,虽然可发生某种程度的轴向和/或周向变形(主要在存在定时误差时)。此外,径向变形可包括塑性变形和弹性变形,该塑性变形和弹性变形以对相关联的螺钉头螺纹29(主要在其牙底78处)施加反作用压缩力的方式压缩该一个或多个柱螺纹54,从而实现与螺钉头27的锁紧压配合。应当理解,板螺纹9也可轴向变形,这允许板螺纹9轴向向下或向上变形,诸如在VA锁紧螺钉8以定时误差插入时。
关于增强锁紧螺纹接合部的机械强度以及减少特别是在成角下在螺钉头27处的螺纹错扣并且还限制螺纹错扣使得其基本上完全在板螺纹29内发生并作为塑性和弹性螺纹变形的行为的前述目的,本发明人已通过其自身的大量测试而识别了上文所讨论的螺纹比例的特别有效的参数。板螺纹9和螺钉头螺纹29的一个此类螺纹比例参数是实际螺纹高度H1、H3与参考高度H2、H4之间的关系。例如,板螺纹9(特别是柱螺纹54)限定板螺纹高度因子(“HF-P”),其被计算为柱螺纹54的实际螺纹高度H1与参考高度H2的比率(即,(HF-P)=H1/H2)。板螺纹高度因子(HF-P)优选地在约0.50至约0.60的范围内,并且还可在约0.40至约0.75的范围内,并且还可在约0.30至约1.00的范围内。类似地,螺钉头螺纹29限定螺钉头螺纹高度因子(“HF-S”),其被计算为螺钉头螺纹29的实际螺纹高度H3与参考高度H4的比率(即,(HF-S)=H3/H4)。螺钉头螺纹高度因子(HF-S)优选地在约0.63至约0.67的范围内,并且还可在约0.55至约0.75的范围内,并且还可在约0.40至约0.90的范围内。螺钉头螺纹高度因子(HF-S)优选地与倒圆牙顶轮廓76a组合,该倒圆牙顶轮廓具有相对较大的牙顶宽度W2以及相对较大的卸荷半径R7,诸如上述W2和R7的值。
另外,板螺纹9(特别是柱螺纹54)和螺钉头螺纹29可限定比较高度因子(“CHF”),其在本文中被计算为板螺纹9的实际螺纹高度H1与螺钉头螺纹29的实际螺纹高度H3的比率(即,CHF=H1/H3)。比较高度因子(CHF)优选地在约1.58至约1.62的范围内,并且还可在约1.30至约1.90的范围内,并且还可在约1.00至约2.00的范围内。
与针对板螺纹高度因子(HF-P)、螺钉头螺纹高度因子(HF-S)和比较高度因子(CHF)列举的前述值相组合,本发明人已通过其大量测试而发现了在板螺纹角A4在25度至35度的范围内并且头螺纹角A6在45度至60度的范围内时(包括A4是板螺纹9的第一螺纹角的多角度实施方案)发生特别有利的螺纹变形。本发明人已令人惊讶地且出乎意料地发现前述参数组合可引起板螺纹9与螺钉头螺纹29之间的锁紧接合部处的大部分(如果不是基本上全部的话)螺纹变形在板螺纹9内发生。换句话说,本发明人已发现螺纹参数的特定组合,该特定组合有效地引起螺钉头螺纹29基本上使板螺纹9发生塑性变形而其自身不发生塑性变形。
应当理解,可调节VA锁紧孔6和螺钉头27的设计(包括其螺纹比例参数),同时这些设计仍然在本公开的范围内。例如,现在将参考图5A至图9D描述VA锁紧孔6的附加实施方案。这些附加实施方案的VA锁紧孔6大致类似于以上文参考图2A至图2G所述的前述实施方案为参考在上文描述的VA锁紧孔6。因此,前述实施方案中的类似参考标号也将用于这些附加实施方案。此外,应当理解,为简明起见,以下公开内容将主要侧重于这些附加实施方案和前述实施方案的VA锁紧孔6之间的差异。
现在参见图5A至图5D,示出了VA锁紧孔6的附加实施方案,该VA锁紧孔具有比前述实施方案更薄的螺纹轮廓和更大的凹陷部28等。如图5A所示,本公开的凹陷部28限定大于前述实施方案的凹陷部半径R10,使得本实施方案的凹陷部28各自具有归入圆的大部分的水平轮廓。因此,每个螺纹柱26的第一侧44和第二侧45的至少一部分(特别是与第一表面42邻接的部分)可朝向彼此渐缩。如所描绘的,本实施方案的VA锁紧孔6可具有三(3)个螺纹柱26和沿周向顺序地定位在柱26之间的三(3)个凹陷部28,但本实施方案可具有少于三(3)个或多于三(3)个柱26和凹陷部28。如图5B所示,孔6还可具有比前述实施方案的引入表面34更陡的第一引入表面34a。第二下引入表面34b可与第一引入表面34a邻接,并且可以相对于第一引入表面34a的更浅角度定向。
现在参见图5B和图5C,如上所述,柱螺纹54的牙顶56沿牙顶轨迹轴线46延伸,并且柱螺纹的牙底58沿牙底轨迹轴线48延伸。另外,柱螺纹54限定在螺纹段52的上牙侧55与下牙侧57之间测量的螺纹角A4。除了具有更薄轮廓之外,本实施方案的柱螺纹54还限定单个螺纹角A4,该单个螺纹角可在约25度至约35度的范围内,并且还可在约20度至约50度的范围内,并且还可在约15度至约75度的范围内。本实施方案的柱螺纹54限定螺纹高度H1和参考高度H2。如上所述,螺纹高度H1表示柱螺纹54的实际螺纹高度,而参考高度H2表示包括未截短的牙顶56和未卸荷的牙底58的理论最大螺纹高度。在螺纹段52中的任一者处,螺纹高度H1是沿垂直于牙顶轨迹轴线46的方向DP1从牙顶轨迹轴线46测量到牙底58的,而参考高度H2是沿方向DP1从牙顶参考轴线46a测量到牙底参考轴线48a的。
如图5C所示,本实施方案的牙底58限定沿牙底轨迹轴线48线性地延伸的延长牙底轮廓58a,这增加了相对牙侧55、57之间的总面积。牙侧55、57之间的该增加的面积与更薄的螺纹轮廓相组合,允许柱螺纹54在与螺钉头螺纹29接合时具有有利的延展性(及因此可变形性)此外,参考径向向内方向,上牙侧55的轮廓包括:
a)第一上牙侧部分55a(或上“牙底卸荷”部分55a),该第一上牙侧部分从第一上牙侧参考点55-1延伸到第二上牙侧参考点55-2;
b)第二或“主”上牙侧部分55b,该第二或“主”上牙侧部分沿一致几何形状从第二上牙侧参考点55-2延伸到第三上牙侧参考点55-3;以及
c)第三上牙侧部分55c(或上“牙顶卸荷”部分55c),该第三上牙侧部分从第三上牙侧参考点55-3延伸到下牙顶参考点56-1。
类似地,参考径向向内方向,下牙侧57的轮廓包括:
a)第一下牙侧部分57a(或下“牙底卸荷”部分57a),该第一下牙侧部分从第一下牙侧参考点57-1延伸到第二下牙侧参考点57-2;
b)第二或主下牙侧部分57b,该第二或主下牙侧部分沿一致几何形状从第二下牙侧参考点57-2延伸到第三下牙侧参考点57-3;以及
c)第三下牙侧部分57c(或下“牙顶卸荷”部分57c),该第三下牙侧部分从第三下牙侧参考点57-3延伸到上牙顶参考点56-2。
在本实施方案中,牙底轮廓58a从与第一上牙侧参考点55-1重合的上牙底参考点58-1延伸到与第一下牙侧参考点57-1重合的下牙底参考点58-2。如前所述,上牙底卸荷部分55a和下牙底卸荷部分57a可各自为弧形的并且限定牙底卸荷半径以用于减少牙底58处的应力集中。对于上牙底卸荷部分55a和下牙底卸荷部分57a而言,牙底卸荷半径R5可任选地为相同的(即,公共的)。应当理解,板螺纹9的牙底卸荷半径R5可任选地基本上等于螺钉头螺纹29的牙顶卸荷半径R7。另外,在本实施方案中,上牙顶卸荷部分55c和下牙顶卸荷部分57c可为弧形的并且限定牙顶卸荷半径以用于减少牙顶56处的应力集中。如图所示,本实施方案的螺纹段52中的一者或多者可具有延伸到相应上牙顶参考点56-1或下牙顶参考点56-2的主牙侧轮廓部分55b、57b。换句话说,牙顶56中的一者或多者不必具有上牙顶卸荷部分55c和下牙顶卸荷部分57c两者。此外,如上所述,过渡部分(其可为弧形的)可任选地在轮廓牙侧55、57中的任一者及最多全部的主牙侧部分55b、57b与相应第三上牙侧部分55c和第三下牙侧部分57c之间延伸。
如上所述,牙顶参考轴线46a与参考轮廓的牙顶参考点56-3相交,并且牙底参考轴线48a与参考轮廓的牙底参考点58-3相交。也与如上所述类似地,当主牙侧部分55b、57b为线性的时,牙顶参考点56-3和牙底参考点58-3也可由沿其一致几何形状的主牙侧部分55b、57b的突出部55d、57d与55e、57e的相应交点限定。
在本实施方案中,螺纹高度H1可在与上文参考图2G所述的范围基本上相等的范围内。另外,本实施方案的板螺纹高度因子(HF-P)可在约0.36至约0.40的范围内,并且还可在约0.34至约0.70的范围内,并且还可在约0.30至约1.00的范围内。应当理解,相对于前述实施方案而言,本实施方案的延长牙底轮廓58a有效地使牙底参考轴线48a远离中心孔轴线22移动更远,这相对于前述实施方案而言还可减小板螺纹高度因子(HF-P)。
现在参见图5D,与现有技术螺纹设计相比,本实施方案的更薄螺纹轮廓还可提供与VA螺钉头27的增强锁紧,包括有利的螺纹变形和增强的机械锁紧强度。尽管本实施方案的柱螺纹54可能未在柱螺纹牙底58与螺钉头螺纹29的牙顶76之间提供与前述实施方案一样多的径向间隙,但是本实施方案的柱螺纹54的更薄轮廓可允许柱螺纹54在与螺钉头螺纹29接合时更容易变形,包括在成角螺钉插入轨迹处变形。例如,如图5D所示,在成角(诸如约15度的成角A1)时,柱螺纹54可响应于在干涉区域99处与螺钉头螺纹29接合而有利地在径向方向R上(以及沿方向DP1)在其牙顶56和牙侧55、57处变形。另外,柱螺纹54的上牙侧55和下牙侧57在成角下大致以与螺钉头螺纹29的上牙侧75和下牙侧77的互补取向定位,从而在成角下提供有利的型面配合。如上所述,通过使螺钉头螺纹29的更坚固轮廓抵靠本实施方案的柱螺纹54的更薄、可延展轮廓接合,可向板螺纹9赋予绝大多数螺纹变形,从而允许板螺纹9变形以便有效地重新对准到成角中心螺钉轴线23。另外,如上所述,前述变形主要径向向外发生,虽然可发生某种程度的轴向和/或周向变形(主要在存在定时误差时)。
现在参见图6A和图6B,在另外的实施方案中,VA锁紧孔6或其至少轴向部分可具有非圆形的水平孔轮廓。以非限制性示例的方式,孔6的至少轴向部分可具有大致多边形的水平孔轮廓。具体地,VA锁紧孔6的本实施方案被示出为具有三角(即,大致三角形)水平轮廓,但其他多边形形状在本公开的范围内。孔6内的板主体5的内表面24或至少其轴向部分限定对应非圆形(例如,三角)水平轮廓。另外,板螺纹9沿具有对应非圆形(例如,三角)水平轮廓的螺纹路径延伸。此外,孔6的上周边30、该一个或多个引入表面34、该一个或多个底切表面36和下周边32中的一者或多者及最多每一者还可具有对应非圆形(例如,三角)水平轮廓。
在所示实施方案中,柱26的第一表面42具有线性水平轮廓。在其他实施方案中,第一表面42中的一者或多者可包括具有相对较大的半径的弧形轮廓。在此类实施方案中的任一者中,第一表面可与以中心孔轴线22为中心的参考圆43切向相交。具体地,第一表面42可基本上在牙顶轨迹轴线46处与参考圆43相交。应当理解,参考圆43示出了孔偏离圆形水平轮廓。图6B中的参考圆43被示出为与多边形孔6内的第一表面42中的轴向最低的第一表面相交,在所述轴向位置处,参考圆43还示出了孔6内的最小直径(因此还示出了板螺纹9的最小小径)。参考圆43限定半径R8,对于所描绘的参考圆43而言,该半径等于孔6的最小螺纹小径的一半(1/2)。对于所描绘的参考圆43而言,半径R8可在约2.0mm至约2.1mm的范围内,并且还可在约1.8mm至约2.5mm的范围内。在另外的实施方案中,包括与具有大径在上文参考图1A所列出的范围内(即,约0.5mm至约10.0mm、约1.0mm至约7.0mm、约2.0mm至约4.0mm的范围以及更特别地约3.5mm的大径)的螺钉轴25的VA锁紧螺钉8一起使用的那些实施方案,半径R8可在约0.5mm至约15.0mm的范围内,更特别地在约1.0mm至约10.0mm的范围内,更特别地在约1.0mm至约5.0mm的范围内,更特别地在约1.5mm至约5.0mm的范围内,并且更特别地在约2.0mm至约4.0mm、约0.5mm至约3.5mm、约1.8mm至约2.5mm和约2.0mm至约2.1mm的范围内。应当理解,半径R8可任选地用作用于对孔6的尺寸进行分类的度量(例如,作为上述平均牙顶半径R2、平均半径R3和平均牙底半径R4中的任一者的替代或补充)。如上所述,每个柱26的第一表面42在第一侧44与第二侧45之间延伸,所述侧面44、45限定柱26与周向相邻的凹陷部28之间的接合部。然而,在本实施方案中,凹陷部28从相关联的柱26的第一侧44和第二侧45切向延伸。这样,柱26的第一表面42有效地限定三角的侧面,而凹陷部28有效地限定三角的拐角,每一者均在水平参考平面中观察。因此,本实施方案的柱26和凹陷部28也可分别称为三角形孔6的“侧面”和“拐角”28。拐角28中的每一者可限定从拐角轴线37测量到拐角顶点39的拐角半径R9。拐角半径R9可在从约0.0mm到略微小于R8并进一步到约R8的范围内。板螺纹9的牙顶56和牙底58沿相应样条延伸,这些样条沿上板表面18与下板表面20之间的内表面24的三角轮廓围绕中心孔轴线22螺旋地旋转。另外,内表面24(包括柱26以及拐角28)从上板表面18到下板表面20向内朝向中心孔轴线22渐缩。此外,如图所示,板螺纹9可以不间断方式周向地横贯柱26和拐角28(即,板螺纹9不必在拐角28中触底)。因此,板螺纹9可在柱螺纹54与横贯拐角28的螺纹9的部分之间平滑地且连续地过渡。
每个柱26的第一表面42限定在柱26的侧面44、45之间测量的柱长度LC。在本实施方案中,当螺纹路径在板4的上表面18和下表面20之间推进时,柱长度LC在每个柱26内可基本上一致。在此类实施方案中,柱长度LC也可称为三角形孔6的“边长”LC。本实施方案的柱26可具有基本上相等的柱长度LC,因此提供具有基本上等边三角形的孔6,如图所示。柱长度LC可在约0.010mm至约4.00mm的范围内,并且更特别地在约0.25mm至约3.25mm的范围内,并且更特别地在约0.50mm至约2.85mm的范围内。例如,在一个优选的实施方案中,柱长度LC可在约0.20mm至约0.35mm的范围内。在另一个实施方案中,柱长度LC可在约0.50mm至约0.60mm的范围内,并且优选地在约0.530mm至约0.570mm的范围内。另选地,这些柱中的两者或全部的柱长度LC可彼此不同。在另外的实施方案中,当螺纹路径从板4的上表面18朝向下表面20推进时,柱26中的一者或多者及最多全部的柱长度LC可相继增加,从而引起拐角半径R9朝向板4的下表面20逐渐减小。
现在参见图6C,当螺纹9围绕中心孔轴线22沿其螺纹路径(包括沿一圈或多圈)旋转时,本实施方案的板螺纹9可具有基本上一致的螺纹轮廓和螺纹高度H1。因此,螺纹高度H1在柱26的牙顶中心线46处及在拐角顶点39处以及还在其间的柱26和拐角28的部分处可基本上相等。如图6C所示,拐角顶点39可沿螺纹9的牙顶56限定,并且拐角牙底轴线39a可以与螺纹9的牙底58相交的方式线性地延伸。在拐角顶点39处,螺纹高度H1是沿垂直于拐角顶点39的方向DP4在牙顶56(或拐角顶点39)与牙底58(或拐角牙底轴线39a)之间测量的。在本实施方案中,每个拐角顶点9和拐角牙底轴线39a与柱26中的相对柱的牙顶轨迹轴线46和牙底轨迹轴线48共用公共轴向平面。因此,就螺纹轮廓而言,凹陷部顶点39类似于牙顶轨迹轴线46,而拐角牙底轴线39a类似于牙底轨迹轴线48。因此,牙顶轨迹轴线46和拐角顶点39可各自以上述角度A2定向,而牙底轨迹轴线48和拐角牙底轴线39a可各自以上述角度A3定向。
此外,本实施方案的板螺纹9还可限定沿螺纹路径(包括在牙顶中心线46处、在拐角顶点39处和沿周向位于其间的位置)具有基本上一致的螺纹轮廓的螺纹段52的螺旋系列。具体地,本实施方案的螺纹9的牙顶56、牙底58及上牙侧55和下牙侧57可各自沿螺纹路径具有基本上一致的轮廓。应当理解,在本实施方案中,牙顶56可限定牙顶轮廓56a,牙底可限定牙底轮廓58a,并且上牙侧55和下牙侧57可限定相应上牙侧轮廓部分55a-c和下牙侧轮廓部分57a-c(包括任选的过渡部分),每一者均采用与上文参考图2G所述的那些类似的方式。因此,柱26和拐角28处的螺纹9可为多角度螺纹,包括双角度螺纹,特别是具有如上所述的第一螺纹角A4和第二螺纹角A5。另选地,如图16A至图16H所示,三角形VA锁紧孔的板螺纹轮廓可以与上文参考图5B至图5D所述的单角度螺纹类似的方式配置,或可包括如上文参考图2H和图2I所述的弧形螺纹轮廓。此外,柱螺纹54的螺纹段52还限定在牙顶参考轴线46a与牙底参考轴线48a之间测量的参考螺纹高度H2,该牙顶参考轴线和该牙底参考轴线也以上文参考图2G所述的方式限定。应当理解,拐角28的螺纹9还限定参考高度H2,该参考高度是在拐角顶点39处沿方向DP4在未截短的牙顶参考点与未卸荷的牙底参考点之间测量的,该未截短的牙顶参考点和该未卸荷的牙底参考点以如上文参考图2G所述的类似方式由拐角处的螺纹轮廓限定。还应当理解,螺纹高度H1和参考螺纹高度H2可分别在柱26和拐角处基本上相等,并且也可在上述相应范围内。
应当理解,上述三角形VA锁紧孔6增加板螺纹9与螺钉头螺纹29之间的总接触面积,同时还为板螺纹9、特别是其柱螺纹54提供上述有利变形特性的量度。这样,板螺纹9和螺钉头螺纹29的锁紧接合部可为锁紧螺钉8提供比前述实施方案更大的总悬臂强度(即,对与螺钉8的中心轴线23垂直地施加的力的阻力),同时还引起锁紧螺纹接合部处的大部分(如果不是基本上全部的话)螺纹变形塑性地和弹性地赋予板螺纹9。本发明人通过其自身的大量测试而已令人惊讶地且出乎意料地发现本实施方案的板螺纹9和上述螺钉头螺纹27具有锁紧螺纹接合部,在某些成角下,该锁紧螺纹接合部具有接近且甚至可超过螺钉8的极限弯曲强度的悬臂强度。例如,本发明人的测试已表明,VA锁紧螺钉8(其如上所述的那样配置并在从标称到约6度的成角下完全安置在本实施方案的VA锁紧孔6中)将在头部27的远侧端部72附近的螺钉轴25的位置处失效(即,断裂或弯曲到被分类为VA锁紧螺钉失效的程度)。换句话说,在前述条件下,螺钉轴25将在锁紧螺纹接合部失效之前失效。此外,在约6度至约15度的成角下完全安置的插入时,锁紧螺纹接合部的悬臂强度降低到螺钉8的极限弯曲强度的约30%至40%的范围内。锁紧螺纹接合部的这些悬臂强度(特别是在成角下)代表与现有技术VA锁紧孔-螺钉系统相比的显著改进。
现在参见图7A和图7B,在另外的实施方案中,相对于图6A至图6C所示的孔6而言,多边形(例如,三角形)VA锁紧孔6的拐角半径R9可减小并且柱长度LC(即,螺纹柱26的第一表面42的长度,如在侧面44、45之间测量)可增加,从而为本实施方案的多边形孔6提供更尖锐的拐角28以及因此更突出的多边形(例如,三角形)形状。因此,板螺纹9及因此其牙顶56和牙底58可沿螺纹路径延伸,该螺纹路径在其横贯柱26和拐角28时也具有更突出的三角形形状。可如上文参考图6A至图6C所述的那样保持三角形孔6的其他参数,包括参考圆43的半径R8、轴向锥角A2、A3、螺纹轮廓、螺纹角A4、A5、螺纹高度H1和参考高度H2。另选地,可按需调节这些其他参数中的一个或多个参数。
应当理解,减小拐角半径R9并增加多边形VA锁紧孔6的第一表面42的长度以相对于上文参考图6A至图6C所述的多边形锁紧孔6的力分布的更切向的方式有效地将力分布在板螺纹与螺钉头螺纹29之间。
现在参见图8A和图8B,在另外的实施方案中,VA锁紧孔6可具有四边形(即,四边多边形)形状的多边形水平轮廓。因此,孔6内的板主体5的内表面24限定对应四边形水平轮廓。另外,孔6的上周边30、该一个或多个引入表面34、该一个或多个底切表面36和下周边34优选地还可具有对应四边形水平轮廓。
如在上述多边形孔中,柱26的第一表面42具有与参考圆43切向相交的线性水平轮廓。具体地,第一表面42中的每一者可基本上在牙顶轨迹轴线46处与参考圆43相交。参考圆43的半径R8可在上述范围内。拐角28从每个柱26的第一侧44和第二侧45切向延伸,使得第一表面42限定在拐角28之间延伸的四边形的侧面。在本实施方案中,拐角半径R9可在上文参考图6A至图7C所述的范围中的任一者内。
在本实施方案中,当螺纹路径朝向板4的下表面20推进时,第一表面42的长度及因此每个柱26的侧面44、45之间的距离可相继增加。因此,当螺钉头27在孔6内(包括在成角插入轨迹处)推进时,板螺纹9与螺钉头螺纹29之间的相应接合力可以更切向的方式逐渐分布。另选地,每个柱26的第一表面42沿螺纹路径可具有基本一致的长度。
与上述方式类似,板螺纹9的牙顶56和牙底58沿相应样条延伸,这些样条沿上板表面18与下板表面20之间的内表面24的四边形轮廓围绕中心孔轴线22螺旋地旋转。另外,内表面24(包括柱26以及拐角28)从上板表面18到下板表面20向内朝向中心孔轴线22渐缩。此外,如图所示,板螺纹9可以不间断方式周向地横贯拐角28中的一者或多者及最多每一者(即,板螺纹9不必在拐角28中触底)。
现在参见图8C,本实施方案的板螺纹9可限定与上文参考图2G以及参考三角形VA锁紧孔6所述的那些类似的螺纹轮廓。此外,应当理解,螺纹轮廓(包括其牙顶56、牙底58和牙侧55、57)沿螺纹路径(包括在柱26处和在拐角28处,如上文参考三角形孔6所述)可基本上一致。因此,螺纹9沿螺纹路径可具有基本上一致的螺纹高度H1以及基本上一致的参考高度H2。螺纹高度H1和参考高度H2可如上所述的那样限定。
与上述三角形VA锁紧孔6一样,本实施方案的四边形孔6有效地增加板螺纹9与螺钉头螺纹29之间的总接触面积,同时还为螺纹9提供上述有利变形特性的量度。这样,四边形孔6的锁紧螺纹接合部可表现出比上文参考图2A至图2G和图4A至图5D所述的实施方案更大的总悬臂强度。
应当理解,本公开的VA锁紧孔6可具有其他多边形水平轮廓,包括五边形(即,五个侧面42和五个拐角28)、六边形(即,六个侧面42和六个拐角28)、七边形(即,七个侧面42和七个拐角28)、八边形(即,八个侧面42和八个拐角28)、九边形(即,九个侧面42和九个拐角28)、十边形(即,十个侧面42和十个拐角28)等,一直到基本上限定圆形水平孔轮廓的侧面42的数量。还应当理解,在本申请的多边形VA锁紧孔6中的任一者中,螺纹9可沿柱26和拐角28以连续且不间断的方式延伸,或任选地螺纹9可在拐角28中触底。此外,本申请的非圆形(即,多边形)VA锁紧孔6中的任一者中的螺纹轮廓可为单角度的(例如,与上文参考图5B至图5D所述的类似)、双角度的或附加多角度的或弧形的,如上所述。
在另外的实施方案中,本公开的VA锁紧孔6可具有根据上述形状中的任一者的水平孔轮廓,其中水平孔轮廓自身围绕中心孔轴线22从上板表面18朝向下板表面20旋转,从而限定扭转或盘旋的孔轮廓几何形状。此外,本公开的VA锁紧孔6可倾斜地延伸穿过骨板4,使得中心孔轴线22以相对于上板表面18和下板表面20中的一者或两者的非正交角度定向。此外,骨板4的上板表面18和下板表面20或其至少部分不必为平坦的,而是可为弯曲的、起伏状的、有纹理的、粗糙的、浅凹的、凸出的或具有任何其他用于提供与下面的骨的解剖结构的增强接合或配合的几何形状。在另外的实施方案中,本公开的VA锁紧孔6沿中心孔轴线22可具有多个水平孔轮廓(即,孔形状)。例如,VA锁紧孔6中的任一者内的内部表面24可任选地包括至少第一轴向部分和至少第二轴向部分,该第一轴向部分与上板表面18相邻并限定第一水平孔轮廓,并且该第二轴向部分在第一轴向部分与下板表面20之间轴向地延伸并限定与第一水平孔轮廓不同的第二水平孔轮廓。以一个非限制性示例的方式,内表面24的第一轴向部分可从孔6的上周边30延伸并且可包括引入表面34和具有完全成形的螺纹牙型的螺纹9,而内表面24的第二轴向部分可包括底切表面36并且可延伸到孔6的下周边32。第一轴向部分可具有本文所述的圆形或非圆形水平轮廓中的任一者(包括多边形轮廓中的任一者),而第二轴向部分可具有与第一轴向部分不同的前述轮廓中的任一者。在此类多轮廓孔实施方案中,内表面24还可包括第一轴向部分和第二轴向部分之间的过渡部分,其中水平孔轮廓在第一水平孔轮廓和第二水平孔轮廓之间过渡。应当理解,内表面24还可包括一个或多个附加轴向部分,每个附加轴向部分具有与VA锁紧孔6内的水平孔轮廓中的至少一个其他水平孔轮廓不同的水平孔轮廓。
此外,如上所述,VA锁紧孔6的设计不受柱和凹陷部或拐角28的数量的限制。因此,以非限制性示例的方式,孔6可具有在三(3)个凹陷部28之间周向地间隔开的三(3)个柱26,如图9所示。此外,孔6可另选地具有各多于四(4)个的柱26和凹陷部28。在另外的实施方案中,VA锁紧孔6可具有各五(5)个、六(6)个、七(7)个、八(8)个、九(9)个、十(10)个、十一(11)个、十二(12)个、十三(13)个、十四(14)个、十五(15)个、十六(16)个或多于十六(16)个的柱16和凹陷部28。以另一个非限制性示例的方式,图10示出了具有在八(8)个凹陷部28之间周向地间隔开的八(8)个柱26的VA锁紧孔6。另外,如图所示,凹陷部28可限定中心凹陷部轴线37,这些中心凹陷部轴线相对于中心孔轴线22以锐角A9定向。在此类实施方案中,角度A9可基本上等于如上文参考图2E所述的牙顶轨迹轴线46定向的角度A2。
还应当理解,上述VA锁紧孔6中的任一者(包括其任何特征(诸如以非限制性示例的方式,螺纹几何形状))可与骨板4内的另一个孔(诸如压缩孔)结合到组合孔(combination hole)(也称为“组合孔(combi-hole)”)中。参考图11A至图15B和17至20,将描述其VA锁紧孔6部分呈三角形的组合孔90的实施方案,这类似于上文参考图6A至图7B所述的实施方案。
现在参见图11A和图11B,这种组合孔90的一个示例包括压缩孔92与VA锁紧孔6的组合,使得VA锁紧孔6和压缩孔92彼此重叠并且通向彼此。这样,板主体5的内表面24可限定VA锁紧孔6和压缩孔92两者,每个孔从上板表面18延伸到下板表面20。组合孔90的上周边30可限定通向VA锁紧孔6和压缩孔92中的每一者的上开口。类似地,组合孔90的下周边32可限定通向VA锁紧孔6和压缩孔92中的每一者的下开口。应当理解,VA锁紧孔6和压缩孔92可称为组合孔90的相应“部分”,可各自称为相应“孔”。此外,内表面24中限定VA锁紧孔6的部分可称为第一或“锁紧”表面24a。类似地,组合孔90的内表面24中限定压缩孔92的部分可称为第二表面24b。锁紧表面24a可限定一个或多个引入表面34,该一个或多个引入表面从上周边30到VA锁紧孔6中的板螺纹9轴向向下渐缩。
第二表面24b可限定压缩孔92的压缩表面96。压缩表面96的至少一部分最多至整个可为无螺纹的。因此,压缩表面96限定承载表面,压缩螺钉的无螺纹压缩头被配置成抵靠该承载表面承载以便抵靠骨板4朝向下面的骨施加压缩力。在一个示例中,压缩表面96可在轴向方向上相对于压缩孔92的中心孔轴线94为凹形的。例如,压缩表面96可为盘形或半球形。另选地,压缩表面96可具有线性轮廓,该线性轮廓从上板表面到下板表面20径向向内朝向中心孔轴线94渐缩。锁紧表面24a可限定第一底切表面36a,该第一底切表面从组合孔90的下周边32到板螺纹9轴向向上渐缩。第二表面24b可限定第二底切表面36b,该第二底切表面从下周边32到压缩表面96轴向向上渐缩。
现在参见图11C和图11D,在组合孔90中,VA锁紧孔6和压缩孔92可沿方向X1通向彼此,该方向优选地沿相交轴线97定向,该相交轴线与VA锁紧孔6的中心孔轴线22和压缩孔92的中心孔轴线94相交。方向X1可称为“纵向孔方向”X1并且可沿板4的纵向方向X或根据需要沿任何合适的另选方向定向。压缩孔92沿纵向孔方向X1可为延长的。例如,压缩孔92可具有基本上为椭圆形的水平孔轮廓。在此类实施方案中,相交轴线97可与椭圆水平孔轮廓的长轴共延。此外,压缩孔90的中心轴线94可定位在椭圆水平孔轮廓的焦点之间的中点处。组合孔90沿纵向孔方向X1限定VA锁紧孔6和压缩孔92的中心轴线22、94之间的第一轴线间隔距离LA1。应当理解,在其他实施方案中,压缩孔92可具有非椭圆水平孔轮廓。例如,压缩孔92可具有圆形水平孔轮廓。如图17所示,组合孔90可任选地具有压缩孔92,该压缩孔具有半圆形端和沿纵向孔方向X1在其间延伸的延长侧96a,或类似的此类几何形状。
出于本公开的目的,压缩孔92的中心轴线94延伸穿过压缩孔92的理论完成型式的几何中点。换句话说,中心轴线94延伸穿过在压缩孔92未被VA锁紧孔6中断时可被视为压缩孔92的几何中点的位置。相交轴线97还可与三角VA锁紧孔6的柱或“侧面”26a中的第一者的中点46相交。换句话说,相交轴线97可与三角VA锁紧孔6的第一柱26a的牙顶中心线46相交,所述柱26a可称为“基础”柱26a。在此类实施方案中,三角VA锁紧孔6的第二柱26b和第三柱26c可沿垂直于纵向孔方向X1定向的侧向孔方向Y1与相交轴线97等距地间隔开。锁紧表面24a和第二表面24b可彼此沿相交边界119相交。具体地,相交轴线97的第一侧上的相交边界119的第一部分与相交轴线97的第二侧上的相交边界119的第二部分由通向三角VA锁紧孔6和压缩孔92的间隙124(图11C)分开。间隙124限定沿侧向孔方向Y1测量的最小间隙距离G(图11D)。内表面24还可限定相交边界119所在的孔相交区120。
现在参见图11E和图11F,相交边界119可由锁紧表面24a与第二表面24b之间的接合部边缘122限定。具体地,接合部边缘122包括板螺纹9与压缩表面96之间的边缘,由于形成组合孔90的工艺的原因,所述边缘122趋于突兀和/或尖锐。因此,孔相交区120内的内表面24优选地适于降低接合部边缘122的突兀度和/或尖锐度以避免、最小化或至少减少板螺纹9的此类突兀和/或尖锐边缘122与螺钉头27的表面(诸如所述螺钉头螺纹29)之间的接触。实现这一点的一种方式是对孔相交区120内的内表面24进行截短、倒角、斜切或以其他方式修整以在其中限定卸荷表面126。卸荷表面126可为平面的并且可与相交轴线97平行,但其他卸荷构型在本公开的范围内。
接合部边缘122可与沿中心轴线22的参考点(诸如在板4的上表面18和下表面20之间的其轴向中点22a)间隔开。轴向中点22a与中心轴线22和参考平面M相交的位置重合,该参考平面正交于中心孔轴线22并且定位在VA锁紧孔6的竖直中心处,这与上文参考图2E所述的类似。因此,轴向中点22a定位在VA锁紧孔6未与压缩孔92相交时可被视为该VA锁紧孔的几何中点的位置。VA锁紧孔6可限定轴向中点22a与板螺纹9的最近接合部边缘122之间的最小直线距离D1,该最近接合部边缘在本实施方案中可定位在牙顶56处或例如定位在由卸荷表面126截短的牙顶附近的上牙侧55处。因此,卸荷表面126可被配置成增加离相交边界119的最小直线距离D1。VA锁紧孔6还可限定轴向中点22a与板螺纹9的最远接合部边缘122之间的最大直线距离D2,该最远接合部边缘在本实施方案中可定位在与引入表面34相邻的牙底58处。尽管图11E描绘了仅在组合孔90的一个侧面上的相交边界119,但是应当理解,最小直线距离D1和最大直线距离D2在组合孔90的另一侧面(即,沿侧向孔方向Y1跨越间隙124的相对侧,如图11C所示)上的相交边界119处可基本上类似。
提供结合本公开的三角VA锁紧孔6的组合孔90的挑战之一是在孔相交区120内提供螺钉头螺纹29与板螺纹9之间的充分螺纹接合,同时还最小化螺钉头27(特别是其螺钉头螺纹29)与板螺纹9的尖锐边缘(特别是其接合部边缘122)之间的接触,尤其是在螺钉头27成角地进入孔相交区120中并因此还进入间隙124中时。图11F中指示了螺钉轴线23与三角VA锁紧孔6的中心轴线22之间约15度的这种成角A1。应当理解,作为卸荷表面126的替代或补充,组合孔90几何形状可进一步适于避免、最小化或至少减少板螺纹9的突兀和/或尖锐边缘122与螺钉头27之间的接触,同时还在进入间隙124中的高成角A1下提供充分的螺纹接合。
现在参见图11G,可参考以虚线示出的参考三角形RT帮助对组合孔90几何形状的此类适应的讨论,该参考三角形RT与上述参考圆43相交于参考圆43与板螺纹9和/或牙顶轨迹轴线46相交的相应位置(参见图6B和图7B)。本实施方案的三角VA锁紧孔6基本上为等边的,即,柱26具有基本上等距的边长LC并且拐角28具有基本上等距的拐角半径R9。因此,参考三角形RT具有第一侧S1、第二侧S2和第三侧S3,它们基本上等边并且在第一顶点V1、第二顶点V2和第三顶点V3之间延伸,这些顶点限定各为约60度的相应角度AV1、AV2、AV3。第一顶点V1定位在第一柱26a的对面,第二顶点V2定位在第二柱26b的对面,并且第三顶点V3定位在第三柱26c的对面。出于以下公开的目的:在第一柱26a的第一表面42与参考圆43相交的相同位置处第一侧S1与参考圆43切向相交;在第二柱26b的第一表面42与参考圆43相交的相同位置处第二侧S2与参考圆43切向相交;并且在第三柱26c的第一表面42与参考圆43相交的相同位置处第三侧S3与参考圆43切向相交。本实施方案的组合孔90被配置成使得第一顶点V1基本上与压缩孔92的中心轴线94重合,但在其他实施方案中,第一顶点V1可从压缩孔92的中心轴线94偏移。应当理解,组合孔90的中心轴线22、94可平行(如图所示),但它们不必是平行的。
现在将描述本公开的组合孔90的示例性尺寸,特别是被配置成接纳具有大径为约0.5mm至约10.0mm、更特别地约1.0mm至约7.0mm以及更特别地在约2.0mm至约4.0mm的范围内以及优选地为约3.5mm的轴25的锁紧螺钉8的组合孔90子组。应当理解,出于示例性目的而提供了以下尺寸,并且可根据期望的医学治疗按需上下缩放这些组合孔尺寸。参考圆43的半径R8可在约0.40mm至约5.50mm的范围内,更特别地在约1.00mm至约3.00mm的范围内,并且更特别地在约1.40mm至约2.00mm的范围内。第一轴向间隔距离LA1可在约0.80mm至约10.00mm的范围内,并且更特别地在约2.00mm至约5.00mm的范围内,并且更特别地在约3.00mm至约4.00mm的范围内。拐角半径R9可在约0.20mm至约4.50mm的范围内,并且更特别地约0.50mm至约2.00mm的范围内,并且更特别地在约0.75mm至约1.60mm的范围内。三角VA锁紧孔6的中心轴线22与拐角轴线37之间的距离R1可在约0.01mm至约3.50mm的范围内,并且更特别地在约0.15mm至约0.75mm的范围内,并且更特别地在约0.300mm至约0.325mm的范围内。柱长度LC可在约0.01mm至约4.00mm的范围内,并且更特别地在约0.25mm至约3.25mm的范围内,并且更特别地在约0.50mm至约2.85mm的范围内。
根据本实施方案的一个非限制性示例,参考圆的半径R8可为约2.050mm,第一轴向间隔距离LA1可在约4.0mm至4.8mm的范围内,每个拐角28a-c的拐角半径R9可为约1.95mm,三角VA锁紧孔6的中心轴线22与拐角轴线37之间的距离R1可为约0.142mm,并且柱26a-c的第一表面42a-c各自为线性的并具有约0.2mm至约0.35mm以及更特别地约0.274mm至约0.276mm的柱长度LC。如图所示,孔相交区120可沿三角VA锁紧孔6的第二拐角28b(即,与基础柱26a相对的拐角28b)定位并且可任选地完全包含于第二拐角28b内,使得VA锁紧孔6与压缩孔92之间的接合部表面122与第二柱26b和第三柱26c完全间隔开。
现在参见图12A,在另外的实施方案中,组合孔90可被配置成使得其三角VA锁紧孔6和压缩孔92保留其相应基础几何形状,同时第一轴向间隔距离LA1相对于图11G所示的实施方案而言增加了轴向距离LA3。换句话说,VA锁紧孔6和压缩孔92在本实施方案的组合孔90中可略微远离彼此移动。这样,如图12B所示,接合部边缘122可有效地限于板螺纹9的上牙侧部分55b和下牙侧部分57b的一些牙底58和邻接区域。如本文相对于孔(例如,VA锁紧孔6和压缩孔92)所用,术语“基础几何形状”、“基础型式”及其派生词是指未与另一个孔相交的孔6、92的独立型式。因此,VA锁紧孔6的“基础几何形状”或“基础型式”是指未与压缩孔92或另一种类型的孔相交的VA锁紧孔6的独立型式;并且压缩孔92的“基础几何形状”或“基础型式”是指未与VA锁紧孔6或另一种类型的孔相交的压缩孔92的独立型式。例如,图13B、图14B和图15B示出了图13A、图14A和图15A所示的组合孔90的VA锁紧孔6的相应基础型式。因此,图13B、图14B和图15B所示的VA锁紧孔6的基础型式的特征和几何形状(以及其中的参考标号)对于图13A、图14A和图15A所示的组合孔90的相应VA锁紧孔6的此类特征和几何形状具有指导意义。因此,读者应当理解,图13A和图13B应一起查看,图14A和图14B以及图15A和图15B也应如此。
现在参见图13A至图13E,在另外的实施方案中,锁紧表面24a可限定螺纹过渡区130,其中水平孔轮廓(和围绕中心轴线22的螺纹路径)以在其接近和离开孔相交区120时延长螺纹路径的方式偏离等边构型。在所描绘的实施方案中,此类偏离在第二柱26b和第三柱26c的相应柱轴线46b之间发生,所述柱轴线46b定位和定向在当这些柱26b、26c与基础柱26a等边时第二柱26b和第三柱26c的柱中心线46将位于的位置处。如图13A所示,螺纹过渡区130可有效地将孔相交区120完全移动到参考圆43的半径R8之外。因此,可以说,半径R8小于相对于纵向孔方向从VA锁紧孔6的中心轴线22测量到相交边界119的最小距离。
如图13A和图13B所示,第二柱26b和第三柱26c可沿螺纹过渡区130线性地延长以便限定大于基础柱26a的柱长度LC的柱长度LC-2。相交轴线97的任一侧上的板螺纹9可限定从第二柱26b和第三柱26c的相应柱轴线46b测量到相交边界119的过渡长度LT。如图13B(该图描绘了图13A的组合孔90中采用的三角VA锁紧孔6的不间断或“基础”型式6')中最佳所示,因此中心轴线22与第二拐角28b的拐角轴线37之间的距离R1-2大于中心轴线22与第一拐角28a和第三拐角28c的拐角轴线37之间的距离R1。为了保持沿基础三角VA锁紧孔6'的第二拐角28b的平滑螺纹路径,第二拐角28b可从第二柱26b的第二侧45切向延伸到第三柱26c的第一侧44。因此,基础三角VA锁紧孔6'的第二拐角28b可限定小于第一拐角28a和第三拐角28c的拐角半径R9的拐角半径R9-2。另外,为了在螺纹过渡区130之外和之内保持螺纹螺距P1,板螺纹9的螺旋角在螺纹过渡区130之内更小并且在螺纹过渡区130之外更大。换句话说,螺旋角在螺纹过渡区130内减小或“变平”。
螺纹过渡区130为板螺纹9提供沿围绕中心轴线22的螺纹路径更平滑进入和离开相交边界119。这样,螺纹过渡区130提供了接合部边缘122的尖锐度的减小,同时还在更大程度上将板螺纹9的螺纹轮廓保持在孔相交区120中,诸如其中具有更窄的侧向间隙距离G和/或具有不太突出的卸荷表面126(或任选地没有卸荷表面126)。因此,即使当螺钉8以引起头部27进入孔相交区120的高成角A1插入时,螺纹过渡区130也可在孔相交区120中提供板螺纹9与螺钉头螺纹29之间的增加的锁紧螺纹接合部(及因此全部),同时还避免、最小化或至少减少板螺纹9的突兀和/或尖锐边缘与螺钉头螺纹29之间的接触。
在组合孔90具有线性延长的过渡区130的实施方案中,基础三角VA锁紧孔6'的第二拐角28b的拐角半径R9-2可在约0.10mm至约2.5mm的范围内并且更特别地在约0.15mm至约0.90mm的范围内,并且更特别地在约0.175mm至约0.825mm的范围内。此外,中心轴线22与第二拐角28b的拐角轴线37之间的距离R1-2可在约0.40mm至约6.00mm的范围内,并且更特别地在约0.75mm至约4.50mm的范围内,并且更特别地在约1.50mm至约3.75mm的范围内。另外,第二柱26b和第三柱26c的柱长度LC-2可在约0.20mm至约6.00mm的范围内,并且更特别地在约0.40mm至约3.40mm的范围内,并且更特别地在约0.50mm至约2.85mm的范围内。应当理解,尺寸R8、LA1、R9、R1和LC可在上述相应范围内。
根据本实施方案的第一非限制性示例,参考圆43的半径R8可为约2.050mm,第一轴向间隔距离LA1可为约4.0mm至约4.8mm,第一拐角28a和第三拐角28c的拐角半径R9可为约1.95mm,第二拐角28b的拐角半径R9-2(即,“第二拐角半径”)可为约1.10mm,中心轴线22与第一拐角28a和第三拐角28c的拐角轴线37之间的距离R1可为约0.142mm,中心轴线22与第二拐角28b的拐角轴线37之间的距离R1-2可为约1.824mm,基础柱26a可具有约0.2mm至约0.35mm以及特别地约0.274mm的柱长度LC,并且第二柱26b和第三柱26c各自可具有约1.763mm的柱长度LC-2。
根据本实施方案的第二非限制性示例,尺寸R8、R9、LA1、LC和R1可与第一示例中基本上相同,而第二柱26b和第三柱26c各自可具有约2.802mm的柱长度LC-2,并且第二拐角半径R9-2可为约0.200mm,并且距离R1-2可为约2.918mm。
在一些实施方案(诸如三角VA锁紧孔6限定等边参考三角形RT并且螺纹过渡区130采用线性延长的第二柱26b和第三柱26c的那些)中,第二拐角半径R9-2可在从约0mm(即,第二柱26b和第三柱26c的第一表面42可基本上相交于单个点)到基本上等于拐角半径R9的范围内。附加地或另选地,以非限制性示例的方式,基础柱26a的柱长度LC与第二柱和第三柱的柱长度LC-2之间的比率可在约1:1.0至约1:100.0的范围内,并且更特别地在约1:2.0至约1:15的范围内,并且更特别地在约1:5至约1:8的范围内,并且更特别地为约1:6.43。在采用线性延长的过渡区130的另外实施方案中,拐角半径R9-2与半径R8的比率可在约0.0:1至约0.904:1的范围内,并且更特别地在约0.400:1至约0.600:1的范围内,并且更特别地为约0.54:1;柱长度LC-2与半径R8的比率可在约0.0:1至约2.0:1的范围内,并且更特别地在约0.75:1至约0.95:1的范围内,并且更特别地为约0.86:1;并且轴向间隔距离LA1与半径R8的比率可在约0.1:1至约4.0:1的范围内,并且更特别地在约1.0:1至约3.5:1的范围内,并且更特别地为约2.34:1。应当理解,在其他实施方案中,参考三角形RT不必为等边的并且不必为等腰的。例如,柱26a-c可被定向成使得参考三角形RT的顶角AV1、AV2、AV3各不相同。此外,在一些实施方案中,柱26a-c各自可具有不同柱长度。
现在参见图13F,螺纹过渡区130有利地增加中心轴线22的轴向中点22a与相交边界119之间的直线距离。例如,在本实施方案中,最小直线距离D1可测量到未被卸荷表面126截短的牙顶56。此外,最大直线距离D2可测量到板螺纹9的牙底58与压缩孔92的压缩表面96和底切表面36b之间的边界相交的位置。因此,相对于上述实施方案而言,螺纹过渡区130有效地增加了这些最小直线距离D1和最大直线距离D2,同时还减小了间隙距离G,从而在螺钉头27朝向压缩孔92并进入相交区120的成角下提供了板螺纹9与螺钉头螺纹29之间的增加的螺纹接合,如下所述。最小直线距离D1可在约0.5mm至约7.0mm的范围内,并且更特别地在约1.0mm至约4.5mm的范围内,并且更特别地为约2.0mm至约3.0mm。最大直线距离D2可在约0.5mm至约7.0mm的范围内,并且更特别地在约1.5mm至约5.0mm的范围内,并且更特别地为约2.5mm至约3.5mm。最小直线距离D1与半径R8的比率可在约0.05:1至约3.0:1的范围内。最大直线距离D2与半径R8的比率可在约0.05:1至约3.0:1的范围内。最小间隙距离G可在约0.0mm至约7.0mm的范围内,并且更特别地在约0.80mm至约3.60mm的范围内,并且更特别地在约0.12mm至约2.40mm的范围内。尽管图13F描绘了仅在组合孔的一个侧面上的相交边界119,但是应当理解,最小直线距离D1和最大直线距离D2在组合孔90的另一侧面上的相交边界119处可基本上类似。
现在参见图13G和图13H,示出了螺钉头27成角进入孔相交区120中,特别是在如图13C所指示的约15度的成角A1下。如图13H所示,即使在如此高的成角A1下,螺钉头27(包括其螺纹29)与板螺纹9的接合部边缘122之间的接触也可显著减少,诸如减少到一些干涉区域99。与如上所述类似地,板螺纹9和螺钉头螺纹29的螺纹比例可被配置成引起板螺纹9和/或螺钉头螺纹29有利地在此类干涉区域99处变形。应当理解,在另外的实施方案中,过渡区130可被配置成使得即使在高成角下也可完全避免螺钉头27与接合部边缘122之间的接触。
现在参见图14A至图14E,在另外的实施方案中,锁紧表面24a可限定螺纹过渡区130,其中锁紧表面24a的过渡部分132从第二柱26b和第三柱26c弧形地且凸形地延伸到相交边界119。具体地,如图14A所示,第二柱26b和第三柱26c可为线性的并且可缩短,使得其柱轴线46b定位在离相交边界119最近的其相应侧44、45处。
第二柱26b和第三柱26c可限定为基础柱26a的柱长度LC的一半的线性柱长度LC-2。另外,过渡部分132可沿比第二柱26b和第三柱26c的柱长度LC-2更长的相应过渡长度LT延伸,该相应过渡长度在本实施方案中为弧长RC-3(参见图14B)。然而,在诸如图15A和图15B所示的其他实施方案中,第二柱26b和第三柱26c的柱长度LC-2可大于基础柱26a的柱长度LC,并且过渡部分132的弧长RC-3(图15B)可短于第二柱26b和第三柱26c的柱长度LC-2。如上所述,相交轴线97的任一侧上的板螺纹9可限定从第二柱26b和第三柱26c的相应柱轴线46b测量到相交边界119的过渡长度LT。
如图14B和图15B(这些图描绘了图14A和图15A所示的三角VA锁紧孔6的基础型式6')中最佳所示,过渡部分132限定曲率半径R11(在本文中也单独地称为“过渡半径(transition radius)”R11并且共同地称为“过渡半径(transition radii)”R11),该曲率半径沿第二部分26-2可为恒定的。如上述实施方案中,距离R1-2可大于距离R1。第二拐角28b可从与第二柱26b相邻的过渡部分132切向延伸到与第三柱26c相邻的过渡部分132。第二拐角28b可限定小于第一拐角28a和第三拐角28c的拐角半径R9的拐角半径R9-2。另外,如上所述,板螺纹9的螺旋角在螺纹过渡区130中减小以在螺纹过渡区130之外和之内保持恒定螺纹螺距P1。
应当理解,在组合孔90具有弧形、凸形的过渡区130的实施方案中,过渡半径R11可在基本上无穷大(即,近似线性)到基本上0.0mm(即,第二柱26b和第三柱26c附近的短倒圆角(short round-off))的范围内。更具体地,过渡半径R11可在约0.10mm至约20.0mm的范围内,并且更特别地在约0.50mm至约6.00mm的范围内,并且更特别地在约1.75mm至约4.25mm的范围内。应当理解,尺寸R8、LA1、R9、R1、R1-2、LC和LC-2可在上述相应范围内。
根据图14A至图15B所示的实施方案的第一非限制性示例,参考圆的半径R8可为约2.050mm,第一轴向间隔距离LA1可为约4.0mm至约4.8mm,第一拐角28a和第三拐角28c的拐角半径R9可为约1.95mm,距离R1可为约0.142mm,距离R1-2可为约2.800mm,基础柱26a可具有约0.20mm至约0.35mm以及更特别地约0.274mm的柱长度LC,第二柱26b和第三柱26c可各自具有约0.550mm的柱长度LC-2,并且过渡部分132可具有约4.943mm的半径R11。
根据图14A至图15B所示的实施方案的第二非限制性示例,尺寸R8、R9、LA1、LC和R1可与紧接在前的示例中基本上相同,而第二柱26b和第三柱26c可各自具有约1.410mm的柱长度LC-2,过渡部分132的半径R11可为约2.741mm,并且距离R1-2可为约3.534mm。
如上所述,过渡半径R11可在基本上无穷大(即,近似线性)到基本上0.0mm(即,柱26b、26c附近的短倒圆角)的范围内。因此,应当理解,半径R8与过渡半径R11的比率可在约0.0:1至约1:0.0的范围内。更具体地,R8与R11的比率可在约1:1.0至约1:3.5的范围内,并且更特别地在约1:2.1至约1:2.7的范围内。附加地或另选地,以非限制性示例的方式,基础柱26a的柱长度LC与第二柱和第三柱的柱长度LC-2之间的比率可在约1:0.1至约1:100的范围内,并且更特别地在约1:1.0至约1:20.0的范围内,并且更特别地在约1:2至约1:15的范围内,并且更特别地在约1:5至约1:8的范围内。在采用弧形且凸形的过渡部分132的另外实施方案中,轴向间隔距离LA1与半径R8的比率可在约0.1:1至约4.0:1的范围内,并且更特别地在约0.125:1至约3.750:1的范围内,并且更特别地在约0.155:1至约3.414:1的范围内。此外,柱长度LC-2与半径R8的比率可在约0.1:1至约2.0:1的范围内,并且更特别地在约0.125:1至约1.750:1的范围内,并且更特别地在约0.134:1至约1.536:1的范围内。
应当理解,组合孔90可采用三角VA锁紧孔6,其中过渡区130也相对于中心孔轴线22在板4的上表面18和下表面20之间轴向地过渡,使得孔6沿中心孔轴线22具有多个过渡区130轮廓。例如,锁紧表面24a可任选地包括至少第一轴向部分和至少第二轴向部分,该第一轴向部分与上板表面18相邻并限定第一过渡区130轮廓,诸如图13A至图15B所示的那些中的任一者,并且该第二轴向部分在第一轴向部分与下板表面20之间轴向地延伸并且限定与第一水平孔轮廓不同的第二过渡区130轮廓。
组合孔的附加细节以及其组合孔部分中的压缩螺钉的操作可如'761和'047参考文献中更全面描述的。
现在参见图18至图20,在另外的实施方案中,组合孔90'可有效地由彼此相交的第一VA锁紧孔和第二VA锁紧孔6限定。此类组合孔90'本文中可称为VA-VA组合孔90'。在此类实施方案中,第二表面24b'也是锁紧表面。因此,锁紧表面24a可称为第一锁紧表面24a,并且第二表面24b'可称为第二锁紧表面24b'。如上所述,第一锁紧表面24a可限定第一柱26a、第二柱26b和第三柱26c,它们彼此分别由第一拐角28a、VA锁紧孔6之间的间隙(其中原本将存在第二拐角)和第三拐角28c分开。第二锁紧表面24b'可限定第四柱26d、第五柱26e和第六柱26f,它们彼此分别由第四拐角28d、间隙(其中原本将存在第五拐角)和第六拐角28f分开。组合孔90'的螺纹9沿一个或多个螺纹路径(即,单导程、双导程等)延伸,该一个或多个螺纹路径优选地在骨板4的上表面18和下表面20之间以不间断方式横贯锁紧表面24a、24b'。VA-VA组合孔90'可由多边形VA锁紧孔6(诸如所描绘的三角形VA锁紧孔6)限定,但上述多边形VA锁紧孔6中的任一者可结合到VA-VA组合孔90'中。
本发明实施方案的VA-VA组合孔90'可采用与上文参考图13A至图15B所述的那些类似的螺纹过渡区130。例如,如图18所示,VA-VA组合孔90'可限定相交边界119的每个纵向侧上的线性延长的过渡区130。在此类实施方案中,相交边界119可限定第二柱26b和第六柱26f之间的接合部以及第三柱26c和第五柱26e之间的另一个接合部。在其他实施方案中,如图19和图20所示,组合孔90'可采用与上述的那些类似的弧形、凸形的螺纹过渡区130和过渡部分132。例如,图19的VA-VA组合孔90'可采用螺纹过渡区130,其中第一锁紧表面24a和第二锁紧表面24b'限定相交边界119的每个纵向侧上的延长弧形、凸形的过渡部分132,每个过渡部分类似于上文参考图14A至图14E所述的过渡部分132。此外,图20的VA-VA组合孔90'可采用螺纹过渡区130,其中第一锁紧表面24a和第二锁紧表面24b'限定延长柱26b,c,e,f和相交边界119的每个纵向侧上的弧形、凸形的过渡部分132,该过渡部分类似于上文参考图15A和图15B所述的过渡区130。应当理解,在其他实施方案中,VA-VA组合孔90'可没有螺纹过渡区域(诸如上文参考图13A至图15B所述的螺纹过渡区域130)。
还应当理解,可修改上述组合孔中的任一者,使得其VA锁紧孔6采用根据本文所述的多边形孔形状中的任一者的多边形水平孔轮廓。
参考图21A至图29G,将描述骨板的附加示例,这些骨板包括各种三角锁紧孔几何形状,诸如独立锁紧孔和具有与压缩孔相交的锁紧孔的组合孔。
图21A至图21G示出了示例性骨板,特别是用于治疗胫骨的内侧远端部分的骨板,该骨板具有“低弯曲”几何形状并且具有锁紧孔(包括独立锁紧孔和采用三角VA锁紧孔几何形状的组合孔),其中锁紧孔中的至少一些及最多全部被配置成与轴大径为约3.5mm的标准型锁紧螺钉一起使用。根据一种命名约定,本示例的骨板可被分类如下:LCP内侧远端胫骨板3.5,低弯曲。
图22A至图22G示出了示例性骨板,特别是用于治疗鹰嘴的骨板,该骨板具有锁紧孔(包括独立锁紧孔和采用三角VA锁紧孔几何形状的组合孔),其中锁紧孔中的至少一些及最多全部被配置成与轴大径为约2.7mm至约3.5mm的标准型锁紧螺钉和VA锁紧螺钉一起使用。根据一种命名约定,本示例的骨板可被分类如下:VA-LCP鹰嘴板2.7/3.5。
图23A至图23G示出了示例性骨板,特别是用于治疗远端桡骨的骨板,该骨板具有锁紧孔(包括独立锁紧孔和采用三角VA锁紧孔几何形状的组合孔),其中锁紧孔中的至少一些及最多全部被配置成与轴大径为约2.4mm的标准型锁紧螺钉和VA锁紧螺钉一起使用。根据一种命名约定,本示例的骨板可被分类如下:VA-LCP双柱远端桡骨板2.4。
图24A至图24G示出了示例性骨板,特别是用于治疗外侧远端腓骨的骨板,该骨板具有锁紧孔(包括独立锁紧孔和采用三角VA锁紧孔几何形状的组合孔),其中锁紧孔中的至少一些及最多全部被配置成与轴大径为约2.7mm的标准型锁紧螺钉和VA锁紧螺钉一起使用。根据一种命名约定,本示例的骨板可被分类如下:VA-LCP外侧远端腓骨板2.7。
图25A至图25G示出了示例性骨板,特别是用于治疗髁部的骨板,该骨板具有锁紧孔(包括采用三角VA锁紧孔几何形状的组合孔以及还包括具有不同几何形状的独立锁紧孔),其中锁紧孔中的至少一些及最多全部被配置成与轴大径为约4.5mm至约5.0mm的标准型锁紧螺钉和VA锁紧螺钉一起使用。根据一种命名约定,本示例的骨板可被分类如下:VA-LCP髁部板4.5/5.0。
图26A至图26G示出了示例性骨板,特别是用于治疗近端胫骨的骨板,该骨板具有“小弯曲”几何形状并具有锁紧孔(包括独立锁紧孔和采用三角VA锁紧孔几何形状的组合孔),其中锁紧孔中的至少一些及最多全部被配置成与轴大径为约3.5mm的标准型锁紧螺钉和VA锁紧螺钉一起使用。根据一种命名约定,本示例的骨板可被分类如下:VA-LCP近端胫骨板3.5,小弯曲。
图27A至图27G示出了示例性骨板,特别是用于治疗近端肱骨的骨板,该骨板具有锁紧孔(包括独立锁紧孔和采用三角锁紧孔几何形状的组合孔),其中锁紧孔中的至少一些及最多全部被配置成与标准型锁紧螺钉一起使用。根据一种命名约定,本示例的骨板可被分类如下:LCP近端肱骨板(Philos)。
图28A至图28G示出了示例性骨板,特别是具有采用三角锁紧孔几何形状的组合孔的直形骨板,其中锁紧孔被配置成与轴大径为约3.5mm的标准型锁紧螺钉一起使用。根据一种命名约定,本示例的骨板可被分类如下:LCP板3.5,直形
图29A至图29G示出了示例性骨板,特别是具有采用三角锁紧孔几何形状的独立锁紧孔的直形骨板。根据一种命名约定,本示例的骨板可被分类如下:1/3管型锁紧。
尽管已详细描述了本公开,然而应当理解,在不脱离如由所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围的情况下,可在本文中作出各种改变、替代和更改。此外,本公开的范围并非旨在限于本说明书中所描述的具体实施方案。本领域的普通技术人员将容易了解,可根据本公开利用执行与本文中所描述的对应实施方案基本上相同的功能或实现基本上相同的结果的现有或以后将研发出的工艺、机器、制造、物质组成、装置、方法或步骤。

Claims (20)

1.一种骨板,包括:
板主体,所述板主体限定组合孔,所述组合孔包括锁紧孔和压缩孔,所述锁紧孔和所述压缩孔彼此相交并且各自从所述板主体的外表面延伸到所述板主体的向骨表面,其中所述锁紧孔和所述压缩孔沿纵向轴线远离彼此延伸,
所述板主体还限定:1)锁紧表面,所述锁紧表面限定所述锁紧孔;2)第二表面,所述第二表面限定所述压缩孔;以及3)沿所述锁紧表面与所述第二表面之间的相交边界的接合部边缘;
其中所述锁紧表面还限定:
围绕所述锁紧孔的中心轴线顺序地定位的第一柱、第二柱和第三柱,每个柱具有第一侧和第二侧;
第一凹陷部,所述第一凹陷部从所述第一柱的所述第二侧延伸到所述第二柱的所述第一侧;
附加凹陷部,所述附加凹陷部从所述第三柱的所述第二侧延伸到所述第一柱的所述第一侧;
过渡区,所述过渡区位于所述第二柱的所述第一侧与所述第三柱的所述第二侧之间,其中所述过渡区中的所述锁紧表面是延长的并且延伸到所述相交边界;和
板螺纹,所述板螺纹横贯所述柱中的每个柱以及所述第一凹陷部、所述附加凹陷部和所述过渡区的至少部分,其中所述板螺纹的牙顶从每个柱的所述第一侧线性地延伸到所述第二侧。
2.根据权利要求1所述的骨板,其中所述纵向轴线与所述第一柱相交,并且所述第二柱和所述第三柱相对于垂直于所述纵向轴线的侧向方向与所述纵向轴线基本上等距地间隔开。
3.根据权利要求2所述的骨板,其中:
每个柱限定牙顶轨迹轴线,所述牙顶轨迹轴线与所述柱中的每个完全形成的板螺纹的所述牙顶相交,使得所述第一柱、所述第二柱和所述第三柱的所述牙顶轨迹轴线1)与所述中心轴线基本上等距地间隔开,并且2)围绕所述中心轴线以基本上相等的间隔定位并且在正交于所述中心轴线的参考平面中,所述第一柱、所述第二柱和所述第三柱的所述牙顶轨迹轴线以基本上相等的沿垂直于所述中心轴线的径向方向测量的径向距离与所述中心轴线间隔开。
4.根据权利要求3所述的骨板,其中所述牙顶轨迹轴线为线性的并且各自以在相对于所述中心孔轴线约5度至约30度的范围内的角度定向。
5.根据权利要求3所述的骨板,其中每个柱限定沿垂直于所述参考平面中的所述径向方向的相应方向从所述第一侧测量到所述第二侧的柱长度,所述第二柱和所述第三柱的所述柱长度是相等的,并且所述第一柱的所述柱长度不同于所述第二柱和所述第三柱的所述柱长度。
6.根据权利要求5所述的骨板,其中所述第一柱的所述柱长度与所述第二柱和所述第三柱的所述柱长度的比率在约1:2至约1:15的范围内。
7.根据权利要求6所述的骨板,其中所述第一柱的所述柱长度与所述第二柱和所述第三柱的所述柱长度的所述比率在约1:5至约1:8的范围内。
8.根据权利要求6所述的骨板,其中所述第二柱和所述第三柱延伸到所述相交边界。
9.根据权利要求3所述的骨板,其中所述锁紧表面还限定分别从所述第二柱和所述第三柱延伸到所述相交边界的过渡部分,并且所述过渡部分沿所述侧向方向彼此相对地定位,所述过渡部分为弧凸形的并且限定过渡半径,使得在所述参考平面中所述径向距离与所述过渡半径的比率在约1:2.1至约1:2.7的范围内。
10.根据权利要求3所述的骨板,其中所述径向距离小于相对于沿所述纵向轴线定向的纵向方向从所述中心轴线测量到所述相交边界的最小距离。
11.根据权利要求10所述的骨板,其中:
所述板螺纹限定完全形成的螺纹轮廓,所述完全形成的螺纹轮廓包括所述牙顶并且还包括牙底和从所述牙底延伸到所述牙顶的牙侧;
所述板螺纹中的至少一些板螺纹延伸到所述相交边界,使得相对于所述侧向方向的所述纵向轴线的两侧上的所述接合部边缘包括所述完全形成的螺纹轮廓的边缘。
12.根据权利要求10所述的骨固定系统,其中所述板螺纹横贯所述锁紧表面,使得从所述牙顶测量到所述牙底的螺纹高度沿围绕所述中心轴线从所述纵向轴线的一侧上的所述相交边界到所述纵向轴线的相对侧上的所述相交边界的至少一个部分圈是基本上恒定的。
13.一种骨板,包括:
板主体,所述板主体限定外表面、与所述外表面相对的向骨表面以及组合孔,所述组合孔包括锁紧孔和压缩孔,所述锁紧孔和所述压缩孔彼此相交并且各自从所述外表面延伸到所述向骨表面,其中所述锁紧孔和所述压缩孔沿纵向轴线远离彼此延伸,
所述板主体还限定:1)锁紧表面,所述锁紧表面限定所述锁紧孔;和2)第二表面,所述第二表面限定所述压缩孔;
其中所述锁紧表面还限定:
多个柱,所述多个柱以多边形图案围绕所述锁紧孔的中心轴线顺序地定位;
多个凹陷部,所述多个凹陷部分别定位在所述柱中的至少一些柱之间;和
板螺纹,所述板螺纹横贯所述柱中的每个柱,其中所述板螺纹的牙顶从每个柱的第一侧线性地延伸到每个柱的第二侧。
14.根据权利要求13所述的骨板,其中:
所述板主体限定所述锁紧表面与所述第二表面之间的相交边界,所述纵向轴线的第一侧上的所述相交边界的第一部分与所述纵向轴线的第二侧上的所述相交边界的第二部分由通向所述锁紧孔和所述压缩孔的间隙分开;
所述纵向轴线与所述多个柱中的第一柱相交并且居中地延伸穿过所述间隙;并且
所述多个柱包括至少第二柱和第三柱,其中所述第二柱和所述第三柱相对于垂直于所述纵向轴线的侧向方向与所述纵向轴线基本上等距地间隔开。
15.根据权利要求14所述的骨板,其中:
所述板螺纹限定完全形成的螺纹轮廓,所述完全形成的螺纹轮廓包括所述牙顶并且还包括牙底和从所述牙底延伸到所述牙顶的牙侧;
所述板螺纹中的至少一些板螺纹延伸到所述相交边界,使得沿所述相交边界的所述第一部分和所述第二部分在所述锁紧表面与所述第二表面之间的接合部边缘包括所述完全形成的螺纹轮廓的边缘。
16.根据权利要求15所述的骨板,其中所述板螺纹横贯所述锁紧表面,使得从所述牙顶测量到所述牙底的螺纹高度沿围绕所述中心轴线从所述相交边界的所述第二部分到所述相交边界的所述第一部分的至少一个部分圈是基本上恒定的。
17.根据权利要求13所述的骨板,其中所述骨板由选自包含以下各项的组的材料形成:不锈钢、钛、钛-铝-铌(TAN)合金、钛-铝-钒(TAV)合金、钛-钼合金、钴-铬合金和镍钛诺。
18.根据权利要求17所述的骨板,其中所述板螺纹的所述牙侧限定在约20度至约60度的范围内的板螺纹角。
19.根据权利要求18所述的骨板,其中所述板螺纹的所述牙侧具有限定所述螺纹角的第一部分和限定第二螺纹角的第二部分,其中所述牙侧的所述第二部分分别定位在所述第一部分与所述牙顶之间,所述螺纹角在约25度至约40度的范围内,并且所述第二螺纹角在约40度至约75度的范围内。
20.根据权利要求18所述的骨板,其中:
所述板螺纹限定完全形成的螺纹轮廓,所述完全形成的螺纹轮廓包括所述牙顶、牙底以及从所述牙底朝向所述牙顶延伸的牙侧;
所述牙底、所述牙顶和所述牙侧共同偏离参考螺纹轮廓,所述参考螺纹轮廓呈V形并且限定其第一侧处的顶点处的牙顶参考点和与所述第一侧相对的其第二侧处的顶点处的牙底参考点;并且
从所述牙顶测量到所述牙底的螺纹高度小于从所述牙顶参考点测量到所述牙底参考点的参考高度,使得所述螺纹高度与所述参考高度的比率在0.50:1至1.00:1的范围内。
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