KR100493994B1 - 다중축 뼈 스크류 어셈블리 - Google Patents

다중축 뼈 스크류 어셈블리 Download PDF

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KR100493994B1
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Abstract

다중축 뼈 스크류 어셈블리(10)는 부분적으로 구형인 헤드(22)를 가진 뼈 스크류(11)를 포함한다. 뼈 스크류 헤드(22)는 툴 수용 리세스(25)가 한정되는 상부 표면(24)에서 꼭대기가 절단된다. 어셈블리는 뼈 스크류(11)의 헤드(22)를 수용하기 위해 테이퍼진 리세스(35)를 한정하는 중앙 구멍(34)를 구비하는 리시버 부재(12)를 포함한다. 리시버 부재의 구멍(34)은 또한 리세스(35)와 연통하며 척추 로드(R)를 수용하도록 구성된 채널(33)을 한정한다. 채널 부분(37)은 로드상에 세트 스크류(14)를 수용하도록 나삿니가 형성되어 있다. 어셈블리(10)는 또한 로드(R) 및 뼈 스크류(11)의 헤드사이에 배치된 크라운 부재(13)를 포함한다. 세트 스크류(14)가 리시버 부재(12)에 단단히 조여지기 때문에, 세트 스크류(14)는 테이퍼진 리세스(35)에 뼈 스크류(11)의 헤드(22)를 압축하는 크라운 부재(13)에 로드(R)를 압축한다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 뼈 스크류(11)의 헤드(22)는 어셈블리(10)가 단단히 조여질 때 적어도 크라운 부재(13)를 관통하는 플레이 에지(26)를 포함한다.

Description

다중축 뼈 스크류 어셈블리{Multi-axial bone screw assembly}
본 발명은 척추(spine)의 척추뼈(vertebra)에 결합하기 위해 유용한 뼈 스크류 어셈블리에 관한 것이며, 특히 척추를 따라 뻗는 연장된 로드(rod)에 대해 다중 각도 방향을 달성할 수 있는 뼈 스크류 어셈블리에 관한 것이다.
척추를 교정하여 안정화시키고 척추의 여러 높이에서 융합을 용이하게 하기 위한 여러 기술 및 시스템이 개발되었다. 시스템중 어느 한 형태에서, 구부러질 수 있는 로드는 척추의 길이 또는 척주(vertebral column)의 길이를 따라 세로로 배치된다. 로드는 바람직하게 기구가 설치되는 특정 영역에서 척추의 정상적인 곡률에 대응하도록 구부러진다. 예를 들어, 로드는 척추의 가슴 영역에 대한 정상 척추후만(kyphotic) 곡률 또는 요부 영역에 대한 척추전만(lordotic) 곡률을 형성하기 위해 구부러질 수 있다. 이러한 시스템에 따르면, 로드는 다수의 고정 부재를 통해 척주의 길이를 따라 다양한 척추뼈에 결합된다. 척추뼈의 특정 부분과 결합되도록 구성된 다양한 고정부재가 제공될 수 있다. 예를 들어, 이와 같은 고정부재중 하나는 척추뼈의 라미내(lamina ; 얇은 층)와 결합되도록 구성된 후크이다. 통상적인 다른 고정부재는 척추뼈의 여러 형상에 나사식으로 결합될 수 있는 척추 스크류이다.
구부러질 수 있는 로드를 이용하는 전형적인 한 절차에서, 로드는 척추 또는 가시돌기의 양 측면상에 배치된다. 다수의 뼈 스크류는 여러 개의 척추뼈 본체 부분에, 특히 이들 척추뼈의 줄기(pedicle)에 매우 자주 나사식으로 결합된다. 로드는 척추에 교정력 및 안정력을 제공하기 위하여 다수의 뼈 스크류에 부착된다.
로드형 척추 고정 시스템의 일례는 다넥 메디칼 인코포레이티드(Danek Medical, Inc)에 의해 판매되는 TSRHR 척추 시스템이다. TSRHR 시스템은 척추를 통해 모두 활꼴 구조를 이루도록 구성된 다양한 후크, 스크류 및 볼트와 연장된 로드를 포함한다. TSRHR 시스템의 일 특징에 있어서, 척추 로드는 아이볼트를 통해 다양한 척추뼈 고정부재에 결합된다. 이러한 구조에서, 고정부재는 로드에 인접하여 척추 로드에 측면으로 결합된다. TSRHR 시스템의 다른 특징에 있어서, 가변 각도를 가진 앵글 스크류는 아이볼트를 통해 척추 로드에 결합된다. 가변 각도를 가진 앵글 스크류는 척추 로드의 평면에 평행한 단일 평면에서 뼈 스크류의 선회를 허용한다. 가변각도를 가진 앵글 스크류의 상세한 설명은 본 발명의 양수인에게 양도된 수털린(Sutterlin) 등의 미국 특허 제5,261,909호에 개시되어 있다. TSRHR 시스템에 의해 달성되는 한 목적은 외과의사가 척추 후크 또는 뼈 스크류와 같은 척추뼈 고정부재를 적절한 해부 위치에서 척추에 적용할 수 있다는 점이다. TSRHR 시스템은 또한 외과의사가 최종 고정을 위해 곡면 척추 로드를 각각의 고정부재에 용이하게 결합할 수 있도록 한다.
다른 로드형 고정 시스템은 소파모르 다넥 그룹 인코포레이티드(Sofamor Danek Group, Inc)에 의해 판매되는 코트럴-두보셋/CD 척추 시스템이다. TSRHR 시스템과 마찬가지로, CDR 시스템은 연장된 로드 및 척추 사이를 결합하기 위하여 다양한 고정부재를 제공한다. CDR 시스템의 일 특징에 있어서, 고정 부재 그 자체는 척추 로드가 수용되는 슬롯을 한정하는 몸체를 포함한다. 슬롯은 나사구멍(threaded bore)을 포함하며, 이 나사구멍에 나사식 플러그가 끼워져서 고정부재의 몸체와 로드를 결합시킨다. CDR 시스템은 "오픈-백" 구조를 가진 뼈 스크류 및 후크를 포함한다. 이러한 기술의 상세한 설명은 코트럴(Dr. Cotrel)의 미국 특허 제5,005,562호에 개시되어 있다. CDR 시스템의 특징중 한 장점은 고정부재가 연장된 로드 바로 아래에 배치된다는 점이다. 이는 주입 구조의 전체 크기를 감소시키며 주위 조직에 대한 외상을 최소화시킨다.
다른 한편으로, 이들 CDR 시스템의 고정부재는 로드에 대해 가변 각도로 위치될 수 있도록 척추 로드에 대해 피봇적으로 결합될 수 있다. 상대 각도 위치설정의 제한된 범위가 많은 척추 병리학에 허용되는 반면에, 많은 다른 경우는 예를 들어 척추 로드에 대한 뼈 스크류의 새로운 방향을 필요로 한다. 이런 문제를 가진 어떤 형상은 미국 특허 제5,261,909호에 개시된 바와 같이 TSRHR 시스템의 가변 앵글 스크류에 의해 해결된다. 그러나, 척추 로드에 대해 다중평면에서의 각도를 변화시킬 수 있는 뼈 스크류가 요구되었다. 바람직하게, 뼈 스크류는 척추 로드에 대해 3차원으로 이동될 수 있다. 이러한 형태의 스크류는 다중축 뼈 스크류로서 언급되었다.
다양한 다중축 스크류 디자인이 갖는 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하고자 여러 방법이 시행되었다. 예를 들어, 바이르드(Byrd) 등의 미국 특허 제5,466,237호에는 뼈 스크류의 상부상에 구형 돌출부를 포함하는 뼈 스크류가 개시되어 있다. 수나사식 리시버(receiver) 부재는 구형 돌출부의 상부에서 뼈 스크류 및 척추 로드를 지지한다. 외부 너트는 뼈 스크류가 로드에 대해 여러 각도의 방향으로 이동할 수 있도록 구형 돌출부에 척추 로드를 압축하기 위해 리시버 부재상에 단단히 조여진다. 이러한 해결방법은 최소의 부재를 이용하는 반면에, 로드에 뼈 스크류를 고정하는 안정도는 결여된다. 다시 말해서, 뼈 스크류상의 작은 구형 돌출부와 척추 로드 사이의 결합 또는 고정은 기구들이 척추, 특히 요부영역에 큰 부하로써 적용될 때 쉽게 분열된다.
함즈(Harms) 등의 미국 특허 제4,946,458호에 개시된 다른 방법에서는 구형 헤드 뼈 스크류가 리시버 부재의 각 절반내에서 개별적으로 지지된다. 리시버 부재의 절반의 바닥은 유지링에 의해 함께 보유된다. 리시버 부재 절반의 상단은 나사식 척추 로드상에 나사식으로 결합된 너트에 의해 뼈 스크류에 압축된다. 함즈 등의 미국 특허 제5,207,678호에 개시된 다른 방법에서는 리시버 부재가 뼈 스크류의 부분적인 구형 헤드에 가요성 있게 결합된다. 리시버 부재의 양 측면상의 원추형 너트는 리시버를 통과하는 나사식 로드상에 나사식으로 결합된다. 원추형 너트가 서로 나사식으로 결합되기 때문에, 리시버 부재는 뼈 스크류를 그것의 가변 각도 위치에 고정하기 위해서 뼈 스크류의 헤드 둘레에 가요성 있게 압축된다. 상기 함즈 등의 특허에서는 척추 로드가 압축 너트를 나사식으로 결합하여야 하기 때문에 시스템이 손상되었다. 나사식 로드가 큰 척추 부하로 인해 약화되는 경향은 공지되어 있다. 더욱이, 상술한 함즈 등의 특허에 개시된 뼈 스크류의 설계는 많은 부품을 필요로 하며 뼈 스크류를 완전히 고정하는데 매우 복잡하다.
따라서, 연장된 척추 로드에 용이하게 그리고 단단히 결합될 수 있는 다중축 뼈 스크류가 업계에서 요구되었다. 바람직하게, 척추 로드는 예를 들어 스무스하고, 거칠며, 도톨도톨하며 또는 균일하게 나사진 임의의 구조를 가질 수 있다. 이것은 다양한 각도 방향으로 뼈 스크류를 척추 로드에 결합하기 위해 사용된 임의의 부품의 프로파일 및 크기를 최소화하기 위한 필요성도 포함한다.
도 1은 연장된 척추 로드에 결합된 본 발명의 일실시예에 따른 다중축 뼈 스크류 어셈블리의 측단면도.
도 2는 도 1에 도시된 다중축 뼈 스크류 어셈블리의 단면도.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 뼈 스크류 어셈블리에 사용하기 위한 뼈 스크류의 측단면도.
도 4는 도 1 및 도 2의 다중축 뼈 스크류 어셈블리에 도 3의 뼈 스크류를 지지하기 위해 사용된 리시버 부재의 상부 단면도.
도 5는 도 4에 도시된 리시버 부재의 측단면도.
도 6은 도 1 및 도 2에 도시된 다중축 뼈 스크류 어셈블리와 관련하여 도 3의 뼈 스크류와 척추 로드사이를 결합하는 크라운 부재의 상부 입면도.
도 7은 도 6에 도시된 크라운 부재의 측단면도.
본 발명의 일 실시예에서는 뼈 결합 패스너 또는 뼈 스크류, 그리고 척추 로드와 같은 연장된 부재를 포함하는 척추 고정 어셈블리가 제공된다. 이 고정 어셈블리는 3차원 공간에서 로드에 대해 다수의 각도중 어느 각도로도 뼈 스크류를 척추 로드에 고정할 수 있도록 하는 다중축 어셈블리를 포함한다. 본 발명의 하나의 특징에 있어서, 뼈 스크류는 부분적으로 구형인 헤드를 포함한다. 이 헤드는 툴(tool) 결합 리세스가 한정되는 평평한 상부 표면을 형성하기 위하여 바람직하게 절단된다.
다중축 어셈블리는 상부 단부(top end)에서부터 하부 단부(bottom end)까지 관통하는 구멍(bore)을 형성하는 리시버 부재를 더 포함한다. 구멍은 뼈 스크류의 하부 부분이 연장하는 리시버 부재의 하부 단부에서 하부 개구부와 함께 뼈 스크류의 헤드를 수용하는 리세스를 포함한다. 리시버 부재는 리세스와 연통하며, 척추 로드의 삽입을 위해 리시버 부재의 상부 단부에서 상부 개구부를 가지는 채널을 또한 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 있어서, 어셈블리는 리시버 부재의 상부 개구부를 통해 삽입가능하며 구멍내에 활주가능하게 배치된 크라운 부재를 포함한다. 크라운 부재는 뼈 스크류의 헤드와 접촉하는 하부 표면과 척추 로드와 접촉하는 대향하는 하부 표면을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 크라운 부재는 뼈 스크류의 헤드와 접촉하는 하부 표면에서 원추형 구멍을 형성하는 구멍을 한정한다.
어셈블리는 리시버 부재의 상부 개구부에 있는 구멍과 결합되는 세트 스크류와 같은 압축 부재를 포함한다. 압축 부재는 크라운 부재에 로드를 압축하며, 그 다음에 크라운 부재는 뼈 스크류의 헤드를 리시버 부재에 압축하여 척추 로드에 대해 특정 각도 방향으로 헤드 및 뼈 스크류를 고정한다. 본 발명의 다른 특징에서, 뼈 스크류의 헤드는 끝이 절단된 상부 표면에서 나팔꽃 모양으로 벌어진 플레어 에지(flared edge)를 포함한다. 플레어 에지는 두개의 부품을 견고하게 결합하기 위하여 크라운 부재의 원추형 구멍을 관통한다. 또한 플레어 에지는 뼈 스크류 헤드의 임의의 각도 방향에서 리시버 부재의 리세스를 관통하도록 배열될 수 있다.
본 발명은 연장된 부재에 대해 다수의 각도 방향에서 뼈 결합 패스너를 연장된 부재에 고정하는 어셈블리를 제공한다. 다중축 뼈 스크류 어셈블리의 바람직한 실시예는 척추 로드와 뼈 스크류 사이를 이 두 부품간의 각도에 무관하게 견고하게 고정하는 장점을 제공한다.
본 발명의 다른 장점은 견고한 고정을 달성하는데 필요한 부품들이 최소 개수로 가능하다는 것이다. 또 다른 장점은 부품들 사이의 고정을 강화하는 뼈 스크류의 플레어 에지에 의해 실현된다. 본 발명의 다른 장점 및 임의의 목적은 본 발명의 실시예를 도시하는 첨부된 도면을 참조로 하여 상세한 설명에 의해 명백해 질 것이다.
본 발명의 원리를 더 용이하게 이해하기 위해서 이하에서는 도면을 참조로 하여 실시예가 설명될 것이다. 그럼에도 불구하고, 이하에 기술된 실시예는 본 발명의 권리범위를 제한하지 않으며 기술된 장치의 변형 및 수정 뿐만 아니라 본 발명의 원리의 응용이 당업자에 의해 수행될 수 있다.
도 1 및 도 2에는 본 발명에 따른 다중축 뼈 스크류 어셈블리의 통상적인 부재가 도시되어 있다. 다중축 뼈 스크류 어셈블리(10)는 척추뼈와 같은 뼈가 맞물리도록 구성된 뼈 스크류(11)를 포함한다. 어셈블리는 뼈 스크류를 지지하는 리시버 부재(12)와, 뼈 스크류와 맞물리는 크라운 부재(13)와, 어셈블리(10)내에 척추 로드(R)를 고정하기 위하여 리시버 부재(12)내에 배치된 압축부재(14)를 포함한다.
본 발명의 한 특징에 따르면, 뼈 스크류(11)는 도 3에 도시된 바와 같이 구성된다. 특히, 뼈 스크류(11)는 뼈 속에 뼈 스크류를 견고하게 고정시키도록 구성된 나사를 갖는 나사식 생크(21)를 포함한다. 특히, 나사는 망상조직(cancellous) 나사이거나, 척추 몸체의 망상조직 뼈내에 견고하게 고정시키기에 적합한 나사이다. 나사식 생크(21)는 뼈 스크류(11)가 맞물리는 뼈의 특성에 따라 여러 구성을 가질 수 있다. 더욱이, 나사식 생크(21)의 길이는 스크류가 구동되는 뼈에 따라 조절될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 나사식 생크(21)는 약 4.45cm(1.75인치)의 길이를 가지며 요추(lumbar vertebra)의 줄기(pedicle)와 맞물리도록 나사로 구성된다.
뼈 스크류(11)는 그것의 상부 또는 중앙 부분에서 헤드(22)를 더 포함한다. 헤드(22)는 부분적으로 구형인 외부 표면(23)을 한정한다. 구형 표면은 뼈 스크류(11)의 위치가 척추 로드(R)에 대해 다중축 각도로 변형될 때 최적인 것이 발견되었다. 특정 실시예에 있어서, 헤드(22) 그리고 특히 구형 표면(23)은 0.801cm(0.315인치)의 직경을 가진다. 도 3에 도시된 바와 같이, 헤드(22)는 상부 표면(24)에서 꼭대기가 절단된 절두형(truncated)이기 때문에 완전한 구를 형성하지 않는다. 다시, 일 특정 실시예에 있어서, 헤드(22)는 절두형 상부표면(24)과 전이 생크(transition shank:27)에 있는 헤드의 하부 절두부 사이를 측정하면 0.498cm(0.196인치)의 높이를 가진다.
헤드(22)는 상부표면(24)로부터 헤드내로 들어가는 툴 수용 리세스(25)를 한정한다. 일 실시예에 있어서, 리세스(25)는 종래에 공지된 바와 같이 육각 단부 구동 툴을 수용할 수 있도록 육각 리세스이다. 물론, 툴 수용 리세스(25)가 TORXR 구성과 같은 다양한 구성을 가질 수 있다.
상술한 바와 같이, 헤드(22)는 전이 생크(27)를 통해 뼈 스크류(11)의 나사식 생크(21)에 맞물린다. 바람직한 실시예에 따라 도 3에 도시된 바와 같이, 전이 생크(27)는 헤드(22)의 직경보다 작은 직경을 가진다. 도 2에 도시된 바와 같이, 감소된 직경을 가진 전이 생크(27)는 리시버 부재(12)에 대해 가장 큰 각도로 향할 때 뼈 스크류를 위한 여유공간(clearance)을 제공한다. 특정 실시예에 있어서, 전이 생크(27)는 헤드(22)의 직경보다 작은 약 0.2cm(0.08인치)인 0.6cm(0.236 인치)의 직경을 가진다.
도 2를 다시 참조하면, 리시버 부재(12)는 뼈 스크류 헤드(22) 및 척추 로드(R) 둘다를 지지하기 위해 제공된다. 리시버 부재(12)는 도 4 및 도 5를 참조로 더 상세히 설명될 것이다. 본 발명의 특정 실시예에 있어서, 리시버 부재(12)는 제 1 브랜치(31) 및 제 2 브랜치(32)를 한정하는 U자형 본체(30)를 포함한다. 채널은 U자형 본체(30)의 대향 측면상의 에지(33a)에서 종료된다. 바람직하게, 채널(33)은 뼈 스크류(11)가 맞물리는 척추 로드의 직경보다 약간 큰 폭을 가진다. 채널(33)은 로드(R), 뼈 스크류(11) 및 크라운 부재(13)를 삽입하기 위해 부재(12)의 상부에서 개구부(33b)를 가진다.
리시버 부재(12)는 또한 몸체(30)를 통과하는 중앙 구멍(34)를 형성하고 있다. 구멍(34)의 최하부는 도 2에 도시된 바와 같이 뼈 스크류(11)의 헤드(22)가 배치되는 테이퍼진 리세스(35)를 한정한다. 또한 중앙 구멍은 테이퍼진 리세스(35) 바로 위에 있는 크라운 리세스(36)를 포함한다. 크라운 리세스는 채널(33)의 상부 개구부(33b)로 연장하는 나사부(37)로 개구되어 있다. 리시버 부재(12)는 척추상에서 최소 체적 및 최소 돌출을 위한 크기를 가진다. 특정 실시예에 있어서, 리시버 부재는 약 1.52cm(0.597인치)의 높이를 가진다. 특정 실시예에 있어서, 채널(33)내에 배치된 로드는 리시버 부재(12)가 뼈와 접촉할 때 척추뼈의 표면 위에서 0.5cm(0.2인치)의 위치에 배치될 수 있다.
리시버 부재(12)의 한 특징에서, 대향 툴 리세스(38)는 각각의 브랜치(branch; 31, 32)에 제공된다. 툴 리세스는 척추 후크를 척추내로 삽입하기 위해 사용된 삽입 툴과 같은 삽입 툴과 결합되도록 구성된다. 리시버 부재(12)는 몸체의 횡방향으로 인접한 측면에서 다수의 파지 홀(gripping hole ; 39)을 한정할 수 있다. 도시된 실시예에서는 리시버 부재(12)의 양측면에 4개의 파지 홀이 제공된다. 이들 파지 홀은 뼈 스크류 및 뼈 스크류 어셈블리(10)의 다른 부재를 단단하게 조이는 동안 리시버 부재(12)를 지지하기 위해 적절히 구성된 파지 툴과 맞물려질 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 중앙 구멍(34)은 하부 개구부(34a)에서 U자형 본체(30)의 출구가 된다. 하부 개구부(34a)는 뼈 스크류의 헤드의 직경보다 작은 직경을 가진다. 결과적으로, 뼈 스크류는 이 스크류가 구멍(34)의 하부 개구부(34a)와 접촉될 때까지 채널(33)의 상부 개구부(33b)를 통해 그리고 중앙 구멍(34)를 통해 삽입된다. 특정 실시예에 있어서, 하부 개구부(34a)는 뼈 스크류 헤드(22)의 직경보다 약 0.05cm(0.02인치) 작은 0.755cm(0.297인치)의 직경을 가진다. 이때, 테이퍼진 리세스(35)는 하부 개구부(34a)의 직경에서 크라운 리세스(36)에 인접한 큰 직경으로 확장된다. 특정 실시예에 있어서, 이 큰 직경은 뼈 스크류(11)의 헤드(22)의 외부 직경보다 큰 0.941cm(0.370인치)이다. 이와 같은 특정 실시예에 있어서, 테이퍼진 리세스(35)는 하부 개구부(34a)에서부터 크라운 리세스(36)로 약 11°의 각도로 테이퍼진다. 다시, 특정 실시예에 있어서, 이 테이퍼진 리세스는 두 단부 사이에서 약 0.478cm(0.188인치)의 높이를 가진다. 테이퍼진 리세스(35)는 척추 로드를 기준으로 하여 뼈 스크류(11)에 적절히 기울어진 각도범위에 따라 다양한 방향 및 각도를 가질 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 뼈 스크류(11)는 척추 로드(R)의 중심을 통해 뻗는 평면에 대해 각도 A의 방향으로 기울어질 수 있다. 이 각도 A의 범위는 뼈 스크류(11)의 전이 생크(27)의 직경 뿐만 아니라 테이퍼진 리세스(35)의 각도에 의해 결정될 수 있다. 특정 실시예에 있어서, 뼈 스크류는 20°까지 각도 A의 범위를 가질 수 있다.
U자형 본체(30)의 나사부(37)는 바람직하게 세트 스크류인 압축 부재(14)와 맞물리도록 구성된다. 특히, 도 2를 참조하면, 세트 스크류(14)는 리시버 부재(12)의 나사부(37)와 맞물리도록 구성된 나사를 가진 나사식 플러그(55)를 포함한다. 세트 스크류(14)는 툴 리세스(57)를 한정하는 구동 헤드(56)를 포함한다. 특정 실시예에 있어서, 툴 리세스는 육각 리세스일 수 있다. 선택적으로, 구동 헤드(56) 그 자체는 구동 툴을 수용하는 외부 형태를 가질 수 있다. 바람직한 실시예에 따르면, 세트 스크류(14)는 구동 헤드(56)가 전단 영역(58)에서 나사식 플러그(55)로부터 분리되는 "브레이크-오프형(break-off type)" 세트 스크류이다. 종래에 공지된 바와 같이, 브레이크-오프형 세트 스크류의 헤드는 미리 결정된 토크에서 분리될 수 있으며, 토크는 리시버 부재(12) 및 세트 스크류(14)사이에서 함께 압축되는 뼈 스크류의 헤드(22), 크라운 부재(13) 및 척추 로드(R)에 의해 제공되는 저항력에 기초한다.
본 발명의 다른 특징에서, 뼈 스크류 어셈블리(10)는 크라운 부재(13)를 포함한다. 크라운 부재의 상세도는 도 6 및 도 7에 도시된다. 특히, 크라운 부재(13)는 중공이며, 그 하부 단부에서 원추형 구멍(45)를 한정한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 뼈 스크류(11)의 헤드(22)는 스크류 어셈블리(10)가 함께 부착될 때 크라운의 원추형 구멍(45)내에 적어도 부분적으로 배치된다. 크라운 부재(13)는 뼈 스크류가 리시버 부재(12)내에 배치될 때 뼈 스크류(11)의 툴 수용 리세스(25) 바로 위에 배치될 수 있는 툴 삽입 구멍(46)를 또한 형성한다. 크라운 부재(13)는 또한 툴 삽입 구멍(46)의 상부에서 원추형 툴 릴리프(tool relief:47)를 한정한다. 이 릴리프는 리시버 부재(12)가 뼈 스크류와 직접 정렬되지 않을 때 조차 뼈 스크류(11)의 헤드내로 구동 툴의 위치가 설정되도록 하는 각도로 기울어져 있다.
크라운 부재(13)는 바람직하게 리시버 부재(12)의 테이퍼진 리세스(35)와 상호 보완관계를 가지는 원추형 외부표면(48)을 또한 형성한다. 크라운 부재(13)는 또한 그 상부 단부에서 림(rim ; 49)을 포함한다. 본 발명의 특징에 따르면, 크라운 부재(13)의 림(49)은 크라운 리세스(36)의 직경보다 약간 작은 직경을 가진다. 크라운 리세스(36) 및 크라운 부재(13)의 림(49)의 직경은 리시버 부재(12)의 나사부(37)의 내경보다 약간 크다. 이러한 방식에서, 크라운 부재(13)는 다중축 뼈 스크류 어셈블리(10)가 단지 느슨하게 결합될 때 크라운 리세스(36)내에서 유지될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 림(49)은 그것이 크라운 리세스(36)내에 배치될 때까지 채널(33)의 상부 개구부(33b)로부터 리시버 부재(12)의 나사부(37)를 통해 나사식으로 결합될 수 있다. 림(49)에는 크라운 부재(13)가 리시버 부재(12)내에 용이하게 삽입되도록 나사부(37)의 암나사와 정합되는 단일 나사가 제공될 수 있다.
특정 실시예에 있어서, 크라운 부재는 림(49)에서 0.91cm(0.358인치)의 외부 직경을 가진다. 이 직경은 나사부(37)의 내경보다 약 0.031cm(0.012인치) 크며, 크라운 리세스(36)의 직경보다 약 0.031cm(0.012인치) 작다. 원추형 구멍(45)은 약 45°의 각도로 바람직하게 기울어져 있으며, 따라서 구멍의 개구부 단부에서 원추형 구멍(45)이 뼈 스크류(11)의 헤드(22)의 직경보다 큰 약 0.824cm(0.324인치)의 직경을 가지게 된다.
다중축 뼈 스크류 어셈블리(10)가 사용될 때, 뼈 스크류(11)는 이 스크류가 중앙 구멍(34)의 하부 개구부(34a)를 통해 연장하도록 리시버 부재(12)내로 삽입된다. 이 지점에서, 리시버 부재(12)는 파지 툴에 의해 툴 리세스(38)에서 지지될 수 있다. 뼈 스크류(11)의 툴 리세스(38)는 뼈 스크류(11)를 척추뼈에 나사식으로 결합하기 위해서 구동장치와 맞물릴 수 있다. 일단 뼈 스크류(11)가 뼈 속으로 소정 깊이로 구동되면, 크라운 부재(13)는 리시버 부재(12)내에 배치될 수 있으며, 뼈 스크류(11)의 헤드(22)의 상부에 배치될 수 있다. 리시버 부재(12)는 어셈블리(10)의 여러 부재가 서로에 대해 단단히 조여지기 때문에 리시버 부재를 지지하기 위하여 파지 툴에 의해 파지 홀(39)을 통해 맞물려질 수 있다. 척추 로드(R)는 채널(33)의 상부 개구부(33b) 및 채널(33)내로 밀려질 수 있다. 일단 척추 로드(R)가 크라운 부재(13)에서 지탱되면, 크라운 부재(13)는 뼈 스크류(11)의 헤드(22)에 대해 최종 방향을 가진다. 도 2에 도시된 바와 같이, 이 방향에서, 뼈 스크류(11)의 헤드(22)의 플레어 에지(26)는 크라운 부재의 하부 위에서 그리고 툴 삽입 구멍(46)에 인접하여 임의의 영역에서 크라운 부재(13)의 원추형 구멍(45)와 접촉한다. 이 방향에서, 플레어 에지(26)는 또한 리시버 부재(12)의 테이퍼진 리세스(35)와 접촉된다.
척추 로드(R)가 제위치에 있으면, 세트 스크류(14)는 리시버 부재(12)의 나사부(37)에 나사식으로 결합될 수 있다. 세트 스크류(14)가 리시버 부재(12)내로 더 단단하게 조여질 때, 리시버 부재(12)의 테이퍼진 리세스(35) 및 세트 스크류(14)는 서로 당긴다. 이 과정이 계속되기 때문에, 척추 로드(R)는 크라운 부재(13)의 상부에 압축되며, 그 다음에 크라운 부재(13)는 뼈 스크류(11)의 헤드(22)에 압축된다. 압축이 계속되면, 뼈 스크류(22)의 플레어 에지(26)는 크라운 부재(13)의 원추형 구멍(45)를 관통하거나 맞물린다. 플레어 에지(26)는 또한 바람직하게 리시버 부재(12)의 테이퍼진 리세스(35)를 관통한다. 플레어 에지(26)가 관통하면, 심한 척추 하중하에서 크라운 부재, 리시버 및 뼈 스크류사이의 해체를 방지하여 뼈 스크류(11)를 척추 로드(R)에 고정하는 안정도가 향상된다.
세트 스크류(14)가 리시버 부재의 나사부(37)에 더 단단하게 조여짐에 따라, 뼈 스크류 헤드(22)는 테이퍼진 리세스(35)로의 추가 이동을 막는다. 세트 스크류를 더 단단히 조이기 위해서는 스크류 헤드(56)가 전단 영역(58)에서 나사식 플러그(55)로부터 분리될 때까지 큰 토크를 필요로 한다. 바람직하게, 전단 영역은 세트 스크류(14)의 어느 부분도 리시버 부재의 개구부(33b) 이상으로 돌출하지 않도록 리시버 부재(12)내에 배치된다.
본 발명이 도면을 참조로 하여 상술한 상세한 설명에 의해 상세히 설명되었지만, 상술한 상세한 설명은 설명으로써 고려되고 본 발명의 요지를 제한하지 않으며, 본 발명의 사상내에 있는 모든 수정 및 변형은 보호되는 것이 바람직하다.
예를 들어, 특정 실시예에 따른 다중축 뼈 스크류 어셈블리(10)는 척추의 어떤 높이에도 배치될 수 있는 크기를 가질 수 있다. 물론, 어셈블리의 부재들의 상대 크기가 여러 부재가 설치될 특정 척추뼈를 위해 수정되어야 할 것이다. 마찬가지로, 뼈 스크류 및 리시버 부재의 상대 크기는 척추 로드에 대한 뼈 스크류의 굴곡각도를 더 크게 하거나 더 작게 하도록 수정될 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 어셈블리(10)의 부재는 스테인레스 강철로 형성된다. 어셈블리(10)가 티타늄과 같은 다른 생체적합성 재료와, 뼈 성장을 허용하는 재료로 형성될 수 있다는 것도 고려해야 한다.
더욱이, 본 발명의 바람직한 실시예가 뼈 스크류에 관한 것이나, 다른 뼈 고정 부재는 본 발명의 다중축 능력을 달성하는데 적용될 수 있다. 예를 들어, 척추뼈 후크는 어셈블리(10)의 부재를 통해 척추 로드에 고정될 구형 헤드를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예가 뼈 스크류를 로드에 결합하는 것이나 다양한 세로 부재도 고려하고 있다는 것을 또한 이해할 것이다. 예를 들어, 연장된 바는 크라운 부재 및 세트 스크류 사이에 고정될 리시버 부재의 채널내에 배치될 수 있다. 본 발명은 매끄러운 로드 또는 바, 또는 도톨도톨하거나 나삿니 형태를 가진 다양한 표면 특성을 가진 세로 부재에 동일하게 잘 적용될 수 있다.

Claims (20)

  1. 척추에 인접하여 척추의 길이방향을 따라 배치되도록 구성된 연장된 부재와;
    척추뼈 및 확장된 헤드를 결합하도록 구성된 하부 부분을 가진 뼈 결합 패스너와;
    리시버 부재의 상부 단부에서부터 하부 단부를 관통하는 구멍을 형성하며, 상기 구멍이 상기 뼈 결합 패스너의 헤드를 수용하기 위한 리세스를 포함하고, 또한 상기 리세스와 연통하는 채널과 상부 단부에 있는 상부 개구부를 갖는 리시버 부재와;
    상기 상부 개구부를 통해 삽입가능하고 상기 리세스내에 활주가능하게 배치되며 상기 패스너의 상기 헤드와 접촉하는 하부 표면과 상기 연장된 부재와 접촉하는 대향하는 상부 표면을 가지는 크라운 부재와;
    상기 상부 개구부에 인접하여 상기 구멍내에 결합되고 상대적으로 관통하도록 상기 연장된 부재를 상기 크라운 부재에 그리고 상기 크라운 부재를 상기 패스너의 헤드에 압축하여 상기 크라운 부재 및 상기 리시버 부재의 리세스 사이에 상기 패스너의 헤드를 부착하는 압축 부재를 포함하며,
    상기 리세스는 상기 패스너의 하부 부분이 뻗는 상기 리시버 부재의 상기 하부 단부에서 하부 개구부를 가지며, 상기 채널은 상기 리세스에 인접하여 내부에 상기 연장된 부재를 수용하도록 구성되며,
    상기 하부 표면 및 상기 헤드는 서로 상대적으로 관통하도록 구성된 척추 고정 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 구멍은 상기 상부 개구부에 인접하여 암나사부를 포함하고,
    상기 압축 부재는 상기 암나사부와 결합되는 나사를 가진 세트 스크류인 척추 고정 어셈블리.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 뼈 결합 패스너의 헤드는 절두형 상부 표면을 포함하며 상기 상부 표면을 통과하는 툴 수용 리세스를 한정하는 척추 고정 어셈블리.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 뼈 결합 패스너의 헤드는 절두형 상부 표면 및 이 상부 표면에 인접한 플레어 에지를 포함하며, 상기 플레어 에지는 상기 패스너의 헤드가 상기 크라운 부재 및 상기 리세스 사이에 고정될 때 상기 크라운 부재의 적어도 하부 표면을 관통하도록 구성된 척추 고정 어셈블리.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 크라운 부재의 하부 표면은 원추형 표면인 척추 고정 어셈블리.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 크라운 부재는 이 부재를 관통하는 구멍을 한정하며, 상기 구멍은 상기 패스너의 헤드와 접촉하는 상기 하부 표면과, 상기 크라운 부재의 구멍을 통해 상기 패스너의 헤드와 결합하기 위한 구동 툴을 수용하도록 구성되는 툴 삽입 구멍을 포함하는 척추 고정 어셈블리.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 리시버 부재의 구멍은 압축 부재와 결합되는 부분과, 상기 부분과 상기 리세스 사이의 크라운 리세스를 포함하며, 상기 부분은 상기 크라운 리세스의 내경보다 작은 내경을 가지고,
    상기 크라운 리세스는 상기 크라운 리세스의 내경보다 작으나 상기 구멍의 상기 부분의 내경보다 큰 직경을 가지는 상부 림을 포함하는 척추 고정 어셈블리.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 리세스는 큰 직경으로부터 상기 하부 단부의 작은 직경으로 원추형으로 테이퍼진 척추 고정 어셈블리.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 크라운 부재는 상기 리세스 부재의 상기 테이퍼진 리세스와 상호 보완관계로 결합되도록 구성되는 원추형 외부 표면을 포함하는 척추 고정 어셈블리.
  10. 척추에 인접하여 척추의 길이방향을 따라 배치되도록 구성된 연장된 부재와;
    부분적으로 구형 부분을 가지는 헤드와 척추뼈를 결합하도록 구성된 하부 부분을 가진 뼈 결합 패스너와;
    리시버 부재의 상부 단부에서부터 하부 단부를 관통하는 구멍을 형성하며, 상기 구멍은 상기 뼈 결합 패스너의 헤드를 수용하기 위한 리세스를 포함하며, 상기 리세스와 연통하는 채널과 상부 단부에 있는 상구 개구부를 갖는 리시버 부재와;
    상기 상부 개구부를 통해 삽입가능하고 상기 리세스내에 활주가능하게 배치되며 상기 패스너의 상기 헤드와 접촉하는 원추형의 하부 표면과 상기 연장된 부재와 접촉하는 대향하는 상부 표면을 가지는 크라운 부재와;
    상기 상부 개구부에 인접하여 상기 구멍내에 결합되고, 상기 연장된 부재를 상기 크라운 부재에 그리고 상기 원추형의 하부 부재를 상기 패스너의 부분적으로 구형인 부분에 압축하여 상기 크라운 부재와 상기 리시버 부재의 리세스 사이에 상기 패스너의 헤드를 부착하는 압축 부재를 포함하며,
    상기 리세스는 상기 패스너의 하부 부분이 연장하는 상기 리시버 부재의 상기 하부 단부에서 하부 개구부를 가지며, 상기 채널은 상기 리세스에 인접하여 내부에 상기 연장된 부재를 수용하도록 구성된 척추 고정 어셈블리.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 뼈 결합 패스너의 상기 헤드는 직경을 가지며 절두형 상부 표면을 포함하며,
    상기 크라운 부재의 상기 원추형 하부 표면은 상기 뼈 결합 패스너의 헤드의 직경보다 큰 상기 헤드에 인접한 최대 직경을 한정하는 척추 고정 어셈블리.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 뼈 결합 패스너의 헤드는 상기 상부 표면에 인접하여 플레어 에지를 포함하며, 상기 플레어 에지는 상기 절두형 상부 표면의 직경보다 크나 상기 크라운 부재의 원추형 하부 표면의 최대 직경보다 작은 직경을 가지며 상기 패스너의 헤드가 상기 크라운 부재 및 상기 리세스사이에 고정될 때 상기 크라운 부재의 적어도 하부 표면을 관통하도록 배열된 척추 고정 어셈블리.
  13. 척추에 인접하여 척추의 길이방향을 따라 배치되도록 구성된 연장된 부재와;
    척추뼈 및 확장된 헤드와 결합하도록 구성된 하부 부분을 가진 뼈 결합 패스너와;
    리시버 부재의 상부 단부에서부터 하부 단부를 관통하는 구멍을 형성하며, 상기 구멍은 상기 뼈 결합 패스너의 헤드를 수용하기 위한 리세스를 포함하며 추가로 상부 부분과 상기 상부 부분 및 상기 리세스 사이의 크라운 리세스를 포함하고, 또한 상기 리세스와 연통하는 채널과 상부 단부에 있는 상부 개구부를 갖는 리시버 부재와;
    상기 상부 개구부를 통해 삽입가능하고 상기 리세스내에 활주가능하게 배치되며 상기 패스너의 상기 헤드와 접촉하는 하부 표면과 상기 연장된 부재와 접촉하는 대향하는 상부 표면을 가지는 크라운 부재와;
    상기 크라운 부재가 활주가능하게 배치될 때 상기 크라운 리세스로부터 상기 크라운 부재의 제거를 방지하기 위해 상기 크라운 부재와 상기 리시버 부재 사이에 배치된 제거 방지수단과;
    상기 구멍의 상부 부분내에 배치되며 연장된 부재를 상기 크라운 부재에 압축하여 상기 패스너의 헤드를 상기 크라운 부재 및 상기 리시버 부재의 리세스에 부착하는 압축 부재를 포함하며,
    상기 리세스는 상기 패스너의 하부 부분이 연장하는 상기 리시버 부재의 상기 하부 단부에서 하부 개구부를 가지며, 상기 채널은 상기 리시버에 인접하여 내부에 상기 연장된 부재를 수용하도록 구성되어 있는 척추 고정 어셈블리.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 제거 방지 수단은,
    상기 크라운 리세스가 상기 상부 부분의 내경보다 큰 내경을 가지며,
    상기 크라운 부재가 상기 크라운 리세스의 내경보다 작으나 상기 구멍의 상부 부분의 내경보다 큰 상부 림을 포함하여 이루어지는 척추 고정 어셈블리.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 구멍의 상부 부분은 암나사를 포함하며,
    상기 압축 부재는 상기 암나사와 결합하는 나사를 가진 세트 스크류이고,
    상기 크라운 부재의 상부 림은 상기 암나사들에 나사결합되도록 구성되고, 상기 크라운 부재는 상기 상부 부분을 통해 상기 크라운 리세스로 나사식으로 진행하는 척추 고정 어셈블리.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 크라운 부재의 상부 림은 상기 암나사와 정합되는 적어도 하나의 나사를 포함하는 척추 고정 어셈블리.
  17. 척추에 인접하여 척추의 길이방향을 따라 배치되도록 구성된 연장된 부재와;
    적어도 부분적으로 구형이며 구형 직경을 가지는 헤드와 척추뼈를 결합하도록 구성된 하부 부분을 가진 뼈 결합 패스너와;
    리시버 부재의 상부 단부에서부터 하부 단부를 관통하는 구멍을 형성하며, 상기 구멍은 상기 뼈 결합 패스너의 헤드를 수용하기 위한 리세스를 포함하며, 상기 리세스와 연통하는 채널과 상부 단부에 있는 상구 개구부를 갖는 리시버 부재와;
    상기 상부 개구부를 통해 삽입가능하고 상기 리세스내에 활주가능하게 배치되며 상기 패스너의 상기 헤드와 접촉하는 하부 표면과 상기 연장된 부재와 접촉하는 대향하는 상부 표면을 가지는 크라운 부재와;
    상기 상부 개구부에 인접하여 상기 구멍내에 결합되고, 상기 연장된 부재를 상기 크라운 부재에 압축하여 상기 크라운 부재와 상기 리시버 부재의 리세스 사이에 상기 패스너의 헤드를 부착하는 압축 부재를 포함하며,
    상기 리세스는 상기 패스너의 헤드의 상기 구형 직경 보다 큰 직경에서부터 상기 구형 직경 보다 작은 상기 하부 개구부의 직경까지 원추형으로 테이퍼지며, 상기 채널은 상기 리세스에 인접하여 내부에 상기 연장된 부재를 수용하도록 구성된 척추 고정 어셈블리.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 크라운 부재는 상기 리시버 부재의 상기 테이퍼진 리세스와 상호 보완관계로 결합되도록 구성된 원추형 외부 표면을 포함하는 척추 고정 어셈블리.
  19. 척추에 인접하여 척추의 길이방향을 따라 배치되도록 구성된 연장된 부재와;
    적어도 부분적으로 구형인 헤드와 척추뼈를 결합하도록 구성된 하부 부분을 가진 뼈 결합 패스너와;
    리시버 부재의 상부 단부에서부터 하부 단부를 관통하는 구멍을 형성하며, 상기 구멍은 상기 뼈 결합 패스너의 헤드를 수용하기 위한 리세스를 포함하며, 상기 리세스와 연통하는 채널과 상부 단부에 있는 상구 개구부를 갖는 리시버 부재와;
    상기 리시버의 리세스와 상기 헤드가 서로 상대적으로 관통하도록 구성되며;
    상기 상부 개구부를 통해 삽입가능하고 상기 리세스내에 활주가능하게 배치되며 상기 패스너의 상기 헤드와 접촉하는 원추형의 하부 표면과 상기 연장된 부재와 접촉하는 대향하는 상부 표면을 가지는 크라운 부재와;
    상기 상부 개구부에 인접하여 상기 구멍내에 결합되고, 상기 연장된 부재를 상기 크라운 부재에 압축하며 상기 크라운 부재를 상기 패스너의 헤드에 그리고 상기 헤드를 상기 리세스에 압축함으로써 상기 리시버 부재와 상기 패스너의 헤드 사이에 상대 관통한 상태에서 상기 크라운 부재와 상기 리시버 부재의 리세스 사이에 상기 패스너의 헤드를 부착하는 압축 부재를 포함하며,
    상기 리세스는 상기 패스너의 하부 부분이 연장하는 상기 리시버 부재의 상기 하부 단부에서 하부 개구부를 가지며, 상기 채널은 상기 리세스에 인접하여 내부에 상기 연장된 부재를 수용하도록 구성된 척추 고정 어셈블리.
  20. 척추에 인접하여 척추의 길이방향을 따라 배치되도록 구성된 연장된 부재와;
    적어도 부분적으로 구형이며 구형 직경을 갖는 헤드와 척추뼈를 결합하도록 구성된 하부 부분을 가진 뼈 결합 패스너와;
    리시버 부재의 상부 단부에서부터 하부 단부를 관통하는 구멍을 형성하며, 상기 구멍은 상기 뼈 결합 패스너의 헤드를 수용하기 위한 리세스를 포함하며, 상기 리세스와 연통하는 채널과 상부 단부에 있는 상구 개구부를 갖는 리시버 부재와;
    상기 리세스가 상기 패스너의 헤드의 상기 구형 직경 보다 큰 직경에서부터 상기 구형 직경 보다 작은 상기 하부 개구부의 직경까지 테이퍼지며;
    상기 리시버의 리세스와 상기 헤드가 서로 상대적으로 관통하도록 구성되며;
    상기 상부 개구부를 통해 삽입가능하고 상기 리세스내에 활주가능하게 배치되며 상기 패스너의 상기 헤드와 접촉하는 원추형의 하부 표면과 상기 연장된 부재와 접촉하는 대향하는 상부 표면을 가지는 크라운 부재와;
    상기 크라운 부재의 상기 하부 표면과 상기 패스너의 헤드가 서로 상대적으로 관통하도록 구성되며;
    상기 상부 개구부에 인접하여 상기 구멍내에 결합되고, 상기 연장된 부재를 상기 크라운 부재에 압축하며 상기 크라운 부재를 상기 패스너의 헤드에 그리고 상기 헤드를 상기 리세스에 압축함으로써 상기 패스너의 헤드와 상기 양쪽 리세스와 상기 크라운 부재의 원추형 하부 표면 사이에 상대 관통한 상태에서 상기 크라운 부재와 상기 리시버 부재의 리세스 사이에 상기 패스너의 헤드를 부착하는 압축 부재를 포함하며,
    상기 리세스는 상기 패스너의 하부 부분이 연장하는 상기 리시버 부재의 상기 하부 단부에서 하부 개구부를 가지며, 상기 채널은 상기 리세스에 인접하여 내부에 상기 연장된 부재를 수용하도록 구성된 척추 고정 어셈블리.
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