KR100539402B1

KR100539402B1 - 연장된 지지체를 뼈 고정 수단에 연결하는 장치

Info

Publication number: KR100539402B1
Application number: KR10-2001-7003947A
Authority: KR
Inventors: 쉬랠프퍼프리돌린; 헤스마틴
Original assignee: 신테스 아게 츄어
Priority date: 1998-09-29
Filing date: 1998-09-29
Publication date: 2005-12-28
Also published as: DK1117336T3; ES2221195T3; AU743783B2; HK1036921A1; JP2002525158A; EP1117336B1; EP1117336A1; JP4150165B2; BR9816034A; NZ509937A; CA2345744A1; AU9150698A; US20010047173A1; AR022091A1; CA2345744C; US6582436B2; DE59811438D1; KR20010106493A; WO2000018310A1; ZA996207B

Abstract

본 발명은 볼 헤드(21)를 포함하는 뼈 고정 수단(2)에 연장된 지지체(1)를 연결하는 장치에 관한 것이다. 본 발명의 장치는

(A) 아래쪽으로 개방되고 압축 가능하게 구성되어 볼 헤드(21)를 수용하는 구형 챔버(34)와, 중앙 축(33)과 동축적으로 형성되어 조임 수단(4)을 수용하는 나사(35)와, 중앙 축(33)에 대해 가로로 형성되어 연장된 지지체(1)를 수용하는 관통 구멍(36)이 끼워 맞추어진 원통형 몸체(3)와,

(B) 몸체(3)와 동심적으로 배치되고 압축 가능한 챔버(34)를 포함하는 하부 부분(72) 위에서 미끄러질 수 있는 하부 중공 실린더(5)와,

(C) 몸체(3)와 동심적으로 배치되고 중앙 축(33)에 대해 가로로 형성되고 관통 구멍(36)에 대응하며 아래 방향으로 개방된 안내 구멍(61)이 끼워 맞추어진 상부 중공 실린더(6)로 구성되며,

(D) 상부 중공 실린더(6)의 하단부(84) 및/또는 하부 중공 실린더(5)의 상단부(83)에 수단(85)이 제공되며, 이 수단은 인접한 단부면(81)(82) 사이에서 관통 구멍(36)과 안내 구멍(61) 내에 삽입된 연장된 지지체(1)의 두 접촉 영역 이외에 적어도 제 3 접촉 영역을 생성한다.

Description

연장된 지지체를 뼈 고정 수단에 연결하는 장치{DEVICE FOR JOINING A LONGITUDINAL SUPPORT AND BONE FIXATION MEANS}

본 발명은 청구범위 제1항의 대전제에 따른 장치에 관한 것이다.

척추를 고정하기 위한 목적으로 연장된 지지체에 육경 스크류를 연결하는 장치는 다수 공지되어 있다. 이들 장치는 개개의 육경 스크류가 언제든지 연장된 지지체에 부착될 수 있고 다시 전체 고정 시스템을 분리하지 않고도 제거될 수 있다는 장점을 제공한다. 더욱이, 연장된 지지체에 대한 이 연결 시스템의 위치를 미세하게 조정함으로써 육경 스크류 및 연결 시스템간의 고정 상태를 유지할 수 있다.

이러한 연결 시스템이 에리코(Errico)에 허여된 미국 특허 제 5,584,834 호에 개시되어 있다. 이 공지된 발명은 육경 스크류 또는 뼈 고정 요소를 연장된 지지체에 간단히 고정할 수 있는 장치를 또한 포함하고 있으며, 이들 두 구성 요소간에 상당한 각도상의 자유도를 제공한다. 이 연결 장치는 하단부에 가느다란 조각이 끼워 맞추어진 원통형 중앙 몸체와, 뼈 고정 요소의 볼 헤드를 수용하기 위한 중공 구형 공동을 갖춘 외부 원추형 인장 집게와, 상단부에 형성된 외부 나사를 포함하고 있다. 중간 부분에서, 상기 중앙 몸체는 상기 몸체의 중앙 축에 가로로 형성되어 연장된 지지체를 수용할 수 있도록 된 폭방향으로 개방 구멍을 포함하고 있다. 중앙 몸체의 원추체에 대응하는 내부 원추체가 끼워 맞추어진 하부 부시와 하부 부시에 대해 개방된 관통 구멍을 갖춘 상부 부시가 상기 중앙 몸체 위에서 미끄러진다. 이들 두 개의 부시는 조립될 때 중앙 몸체의 외부 나사 상에 나사 결합될 수 있는 너트에 의해 아래로 압착될 수 있다. 연장된 지지체가 상부 부시 및 하부 부시 사이에 삽입되고, 상부 부시 내의 관통 구멍을 통해 폭방향으로 안내된다. 연결 장치가 고정되면, 이 너트의 조임 작용이 상부 부시를 아래로 누르게 되고, 그 결과 관통 구멍 내에 삽입되어 있는 연장된 지지체가 하부 부시를 압축하게 되며, 따라서 이 하부 부시의 내부 원추체는 조임 집게의 외부 원추체 위로 미끄러지게 된다. 원추체가 상호간에 미끄러지게 되면 조임 집게가 압축되고, 따라서 그들 내부에서 조여져 있던 볼 헤드가 고정된다.

그러나 미국 특허 제 5,584,834 호에 개시된 연결 장치에 있어서는 너트가 조여질 때 폭방향으로 개방된 관통 구멍으로 인하여 중앙 몸체가 조이는 힘을 편심적으로 흡수하기 때문에 중앙 몸체가 위로 휘어지고, 그 결과 연장된 지지체에 가해지는 조이는 힘이 불충분해져서 이 중앙 몸체가 탄성적으로 진동을 하거나 그 위에 작용하는 편심력으로 인하여 뒤틀리게 되는 결점을 야기한다. 중앙 몸체가 위로 구부러지면, 연장된 지지체가 중앙 몸체 내의 폭방향 관통 구멍 밖으로 미끄러질 수 있고, 따라서 상부 부시 또한 위로 휘어질 수 있다. 이러한 문제점은 연장된 지지체를 안내하는 안내 그루브를 하부 부시에 끼워 맞춤으로써만 해결될 수 있다. 그러나, 이러한 그루브를 사용할 경우에는 조립 시에 하부 부시를 정렬할 필요가 있어서 조립 오차가 발생하기 쉽다. 더욱이, 조임 집게가 내부 원추체가 외부 원추체 위에서 미끄러짐으로써 압축됨으로써 집게 내로 삽입된 뼈 고정 요소의 볼 헤드를 고정하기 때문에, 제어되지 않는 비틀림에 의해 조임 집게가 움직이지 않게 될 위험이 있다. 그러한 움직이지 않는 현상은 완벽하게 부합되지 않는 원추체의 각도에 의해 야기된다. 또한, 조임 집게의 암이 한쪽으로만 고정되면, 압축이 이루어질 때 조임 집게의 원추체의 각도가 변하게 되고, 암을 고정할 때 원추체를 연결하는 폐쇄력이 후방에 위치한 원추체의 연결 영역에 전달된다. 암이 내장된 공동 내부에서 뼈 고정 수단의 볼 헤드를 둘러싸는 암으로의 이러한 바람직하지 않은 힘의 전달로 인하여, 이 볼 헤드가 고정되게 됨으로써 원추에 내에서 더 이상 안내되지 않는 암의 선단에 볼 헤드를 내리누르는 폐쇄력의 축방향 분력을 받게 된다.

도 1은 연장된 지지체와 뼈 고정 수단으로서의 볼 헤드를 구비한 뼈 스크류와 함께 본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시예를 보인 종단면도이다.

도 2는 도 1의 실시예에 도시한 본 발명에 따른 장치의 챔버와 하부 중공 실린더가 끼워 맞추어진 몸체의 종단면도이다.

도 3은 하부 중공 실린더 내에 장착된 내부 원추체와 몸체의 구형 외벽 사이의 접촉 영역의 상세도이다.

도 4는 상부 중공 실린더의 저면도이다.

도 5는 상부 중공 실린더의 정면도이다.

도 6은 가해진 힘이 연장된 지지체와 상부 중공 실린더 위에서 분리되는 것을 보여주는 도면이다.

본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하는 것이다. 본 발명은 연장된 지지체를 뼈 고정 수단에 연결하기 위하여

- 하부 부시 위의 중앙 축에 직교하는 평면에 압력을 가하여 조임 집게를 압축하고,

- 부시의 뒤틀림을 방지하고,

- 연장된 지지체를 위로 구부러지는 것을 방지함으로써 폭방향으로 개방된 관통 구멍 밖으로 연장된 지지체가 미끄러지는 것을 방지하는 장치를 제공하는 것을 그 과제로 한다.

본 발명은 청구범위 제1항의 특징부에 기재된 바와 같은 장치를 사용하여 상기한 과제를 해결한다.

바람직한 실시예에 있어서, 본 발명의 장치는 아래를 향해 개방되어서 뼈 고정 수단의 볼 헤드를 수용하는 구형의 압축 가능한 챔버를 갖춘 원통형 몸체와, 상기 몸체와 동심적으로 배치되는 하부 중공 실린더와, 상기 몸체와 또한 동심적으로 배치되는 상부 중공 실린더와, 상기 몸체의 상단부 상의 외부 나사 위로 나사 결합될 수 있는 조임 너트를 포함한다. 몸체는 챔버의 영역에서 외부적으로 원추체의 형태를 취하며, 챔버의 외벽에는 몸체의 하단부를 향해 개방되어 챔버를 압축하는 슬릿이 끼워 맞추어진다. 챔버의 직경은 d이고, 이 챔버는 높이가 x (x < d)인 구형 세그먼트 형태를 취한다. 구형 세그먼트의 커다란 원형 평면은 이 챔버 내에서 상부 챔버 단부로부터 거리y (y < x) 만큼 떨어져 위치함으로써, 뼈 고정 수단의 볼 헤드는 챔버 내에 고정되고, 이러한 고정 상태는 견인력이 작용하는 경우에만 이 챔버로부터 제거될 수 있다. 챔버의 영역 내에 위치하는 몸체의 구형 외부 형상 또한 구형 쉘 형태를 취한다. 그런, 이러한 구형 외부 쉘 표면의 중심은 챔버의 구형 세그먼트의 중심 아래에 놓인다.

챔버의 조임 링으로서 작용하는 하부 중공 실린더는 아래로 확대되며, 챔버가 압축될 때 몸체의 구형 외부 쉘 표면 위로 미끄러진다. 따라서, 이 하부 중공 실린더가 동심적으로 이동하게 되면, 몸체의 구형 외부 벽과는 오직 반원형 접촉만이 이루어지게 된다. 이렇게 하여, 이 접촉 영역의 정확한 위치 한정과 따라서 챔버의 균일한 압축이 이루어지게 된다.

상기 챔버의 하부 및 외부 나사 상부 사이에 놓인 원통형 중간 부분에서는, 몸체가 폭방향으로 개방되고 중앙 축에 가로로 그리고 편심적으로 형성되며 연장된 지지체를 수용할 수 있도록 된 관통 구멍을 포함한다. 상부 중공 실린더에는 몸체 내의 관통 구멍에 대응하며 아래 방향으로 개방되고 중앙 축에 가로로 형성되고 연장된 지지체를 수용하는 안내 구멍이 형성된다. 이 안내 구멍은 연장된 지지체를 위로부터 단지 부분적으로 둘러싼다. 조임 너트를 조이게 되면, 상부 중공 실린더는 아래로 눌려져서 관통 구멍과 안내 구멍 내에 삽입된 연장된 지지체를 아래로 누르게 된다. 그러면 연장된 지지체는 하부 중공 실린더를 아래로 누르고 그것을 아래로 이동시킨다. 그 결과, 연장된 지지체는 상부 중공 실린더와 하부 중공 실린더 사이에서 고정된다. 더욱이, 챔버는 이 챔버 내에 수용되는 뼈 고정 수단의 볼 헤드와 함께 압축된다.

상부 중공 실린더는 안내 구멍에 의해 두 개의 케이싱 섹터로 분리된다. 상부 중공 실린더는 이들 케이싱 섹터가 각기 다른 높이를 가지도록 구성된다. 몸체의 폭방향으로 개방된 관통 구멍을 폐쇄하는 역할을 하는 섹터의 높이는 반대쪽 섹터보다 낮다. 높이가 더 높은 케이싱 섹터의 높이(H)는 합 H = D + A 로 주어지는데, 여기서 D는 연장된 지지체의 직경이고, A는 안내 구멍의 꼭대기와 상부 중공 실린더의 상부 베이스 표면 사이의 간격이다. 더욱이, 폭방향으로 개방된 관통 구멍을 폐쇄하는 역할을 하는 케이싱 섹터가 반대쪽의 케이싱 섹터보다 더 적은 부채꼴 형상을 취하도록, 안내 구멍은 중앙 축에 대해 편심적으로 구성된다. 케이싱 섹터의 높이를 이와 같이 다르게 하면, 연장된 지지체 말고도, 조임 너트가 조여질 때 케이싱 섹터 중 높이가 더 높은 케이싱 섹터가 하부 중공 실린더를 누르게 된다. 높이(H)가 D + A의 합과 같기 때문에, 높이가 더 높은 케이싱 섹터와 연장된 지지체가 하부 중공 실린더 상의 중앙 축에 직교하는 평면에서 균일한 압력을 가하며, 그 결과 이 중공 실린더는 몸체의 구형 표면 위로 동축적으로 미끄러지고, 이렇게 하여 챔버가 정확히 방사상으로 압축될 수 있게 된다.

안내 구멍에 대해 대칭인 10°내지 20°의 부채꼴 범위(β) 내에서만 높이(H)가 합 D + A에 대응하도록 중앙 축에 대해 연장된 지지체에 대해 정반대로 형성되는 케이싱을 더 큰 부채꼴 형상을 갖도록 설계함으로써, 연장된 지지체와 부채꼴 형태가 더 큰 케이싱 표면을 따라 인가되는 힘의 분할을 제어할 수 있다. 힘의 분할 비율은 1 : 3 인 것이 바람직하며, 따라서 조임 수단에 의해 발생되는 압축의 75%는 연장된 지지체를 통과하고, 25%는 높이가 더 높은 케이싱(H = D + A)을 갖춘 섹터 영역을 통과하게 된다. 고정 효과는 연장된 지지체를 통과하는 힘에 의해 야기된다. 더욱이, 하부 중공 실린더의 높이는 조임 너트가 조여질 때 관통 구멍과 안내 구멍 내에 삽입된 연장된 지지체가 관통 구멍의 베이스에 이르지 못하도록 선택된다. 두 케이싱 사이의 높이의 차이는 0.3 내지 1.0 mm 인 것이 바람직하다.

챔버의 내부 구성은 볼 헤드에 인접한 육경 스크류의 몸대가 중앙 축에 대해 -25°내지 +25°의 각도(α)로 고정될 수 있도록 구성된다. 이러한 특징을 가짐으로써 본 발명의 장치의 적응성이 증대된다.

또한, 챔버를 포함하는 하부 몸체 부분은 그 중간 부분으로부터 환상 오프셋에 의해 분리되며, 하부 중공 실린더의 내주면에는 상기 오프셋에 대응하는 박판이 끼워 맞추어진다. 상기 박판의 내경은 환상 오프셋의 직경보다 작으며, 그 결과 하부 중공 실린더는 위로부터 몸체 위로 미끄러질 수 있고, 박판은 환상 오프셋 위에 놓일 수 있다. 이렇게 하여, 후속하는 미끄러짐에 의해 놓여진 위치 밖으로 움직이지 않으면서 조임 링의 역할을 하는 부시를 적소로 미끄러뜨릴 수 있다. 그 결과, 응력을 받을 때 뼈 고정 수단의 볼 헤드는 빠져나가지 못하게 된다.

본 발명의 장치에 속하는 뼈 고정 수단의 헤드 및 구형 챔버는 함께 구성되는 것이 바람직하다. 그밖에, 뼈 고정 수단의 헤드는 챔버의 구성된 표면보다 부드러운 챔버의 구성된 표면 내의 영역을 포함할 수도 있다. 이러한 구성에 의해 챔버 내부의 헤드의 비회전 고정 상태가 향상된다.

뼈 고정 수단의 볼 헤드 및/또는 챔버 내의 구성은 예를 들어 깔쭉깔쭉한 형태를 취할 수 있다. 상기한 경도의 차이는 각기 다른 냉각 가공에 의해, 동일한 재료의 각기 다른 결정화에 의해 또는 각기 다른 재료를 선택함으로써 실현될 수 있다. 단단한 재료는 고정도로 처리된 1.4441 강 또는 경도가 뛰어난 티타늄 합금(TAN, TAV)인 것이 바람직하고, 부드러운 재료는 열처리된 1.4441 강 또는 부드러운 순수한 티타늄인 것이 바람직하다. 더욱이, 경도의 차이는 코팅 또는 이온 주입 등의 표면 처리에 의해 실현될 수 있다. 접촉 부분의 한쪽 또는 양쪽 모두에 강옥 블래스팅 처리하는 것 또한 가능하다.

육경 스크류를 돌려 뼈 속에 삽입하기 위해서는, 이 스크류의 머리 부분에 육각형 소켓을 끼워 맞추는 것이 바람직하다. 연결 수단의 고정 가능한 몸체가 연속하는 구멍을 또한 포함할 경우, 선택적으로 육경 스크류만이 나사 결합될 수 있고, 그렇지 않으면 전체 장치가 나사 결합될 수 있다. 전체 장치를 나사 결합할 경우, 높이를 조정하기 위하여 언제든지 장치를 더욱 더 안쪽으로 삽입하거나 뒤로 빼낼 수 있다는 장점이 있다.

본 발명에 따른 장치의 또 다른 바람직한 실시예에 있어서, 조임 링의 역할을 하는 하부 부시에 하향 확대 원추체가 끼워 맞추어진다. 챔버가 압축될 때 이 원추체는 구형 쉘의 외부 몸체 표면 위로 미끄러진다. 그 결과, 내부 원추체는 조임 집게의 케이싱 상의 내부 부시 내에서 원형 라인을 따라 놓이게 된다. 이렇게 뼈 고정 수단의 볼 헤드를 고정할 때 조임 집게 내에서 바람직하게 한정된 접촉 영역이 형성된다.

본 발명의 더욱 바람직한 구성은 종속항에 기술되어 있다.

본 발명의 장점은 조임 링으로서의 역할을 하는 하부 중공 실린더의 내부 원추체와 챔버의 영역 내의 몸체의 구형 케이싱 사이의 선형 지지 접촉으로 인하여 정밀하게 한정된 접촉 영역이 형성되며, 따라서 볼 헤드의 고정이 균일하게 이루어진다는 것이다. 더욱이, 케이싱 섹터의 높이를 각기 다르게 형성함으로써 조임 너트가 조여질 때 상부 중공 실린더에 가해지는 압력이 연장된 지지체를 통과하고 높이가 높은 케이싱 섹터를 통과하여 하부 중공 실린더의 단부면 위에 분포된 세 개의 휴지면과 하부 중공 실린더로 전달될 수 있게 된다. 이러한 특징을 가짐으로써, 하부 중공 실린더를 아래 방향으로 정확히 그리고 동축적으로 미끄러뜨릴 수가 있다. 또한, 하부 중공 실린더의 내주면에 제공된 박판과 그에 대응하는 몸체의 환상 오프셋에 의해 하부 중공 실린더의 후속하는 후방으로의 미끄러짐을 방지하면서 하부 중공 실린더를 적소에서 미끄러뜨릴 수 있다. 하부 중공 실린더를 고정함으로써 중앙 몸체를 챔버 내에 위치하는 뼈 고정 수단의 볼 헤드에서 분리시킴이 없이 뼈 고정 수단을 통해 척추 내로 더 많은 힘을 전달할 수가 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1에 도시한 바람직한 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 장치는 아래를 향해 개방되어 있고 중공의 구형 형태를 취하며 압축 가능하고 뼈 고정 수단(2)의 볼 헤드(21)를 수용하는 챔버(34)를 갖춘 몸체(3)와, 상기 몸체(3)에 동심적으로 장착된 하부 중공 실린더(5)와, 상기 몸체(3)에 또한 동심적으로 장착된 상부 중공 실린더(6)와, 조임 너트(4)로 이루어져 있다. 그리고 연장된 지지체(1)와 볼 헤드(21)를 잠그기 위하여, 조임 너트(4)가 몸체(3)의 상부 부분(70)에서 외부 나사(35) 위에 나사 결합된 다음에 조여진다. 상기 몸체(3)는 챔버(34)의 영역에서 몸체(3)의 하부 부분(72) 내에서 외부적으로 둥글게 성형되어 있다. 하부 챔버(34) 및 상부 부분(70) 사이에 놓인 원통형 중간 부분(71)에서, 몸체(3)는 중앙 축(33)에 대해 가로로 그리고 편심 상태로 형성되어 연장된 지지체(1)를 수용하는 폭방향 관통 구멍(36)을 포함하고 있다. 상부 중공 실린더(6)는 몸체(3) 내의 관통 구멍(36)에 대응하는 아래쪽으로 개방되어 있고 중앙 축(32)에 대해 가로로 형성되어서 연장된 지지체(1)를 수용하는 안내 구멍(61)을 포함하고 있다. 상기 안내 구멍(61)은 부분적으로만 상부로부터 연장된 지지체를 둘러싸고 있다. 상기 조임 너트(4)가 조여지면, 상부 중공 실린더(6)는 아래로 눌려져서 관통 구멍(36) 및 안내 구멍(61) 내에 삽입되어 있는 연장된 지지체(1)를 압축한다. 그리고 상기 지지체(1)는 중공 실린더(5)를 아래로 내리눌려서 이 중공 실린더를 아래쪽으로 이동시킨다. 상기 안내 구멍(61)은 상부 중공 실린더(6)를 두 개의 케이싱 섹터(62)(63)로 분할한다. 상부 중공 실린더(6)는 이들 두 개의 케이싱 섹터(62)(63)가 각기 다른 높이를 갖도록 구성되어 있다. 상기 섹터(62)는 몸체(3)의 폭방향 관통 구멍(36)을 폐쇄하는 역할을 하며, 반대쪽에 배치된 케이싱 섹터(63)보다 높이가 낮다. 상부 중공 실린더(6)의 하단부면(81)에서 20°이상의 각도로 부채꼴 앙각을 제공함으로써 케이싱 섹터(63)의 높이가 더 높아진다. 이렇게 얻어진 케이싱 섹터(63)의 높이(H)는 H = D + A에 해당한다. 여기서, D는 연장된 지지체(1)의 직경이고, A는 안내 구멍(61)의 꼭대기(64)와 상부 중공 실린더의 상부 베이스 표면(65) 사이의 거리이다. 더욱이, 몸체(3)의 폭방향 관통 구멍(36)을 폐쇄하는 기능을 하는 특정 케이싱 섹터(62)가 반대쪽에 배치된 케이싱 섹터(63)보다 부채꼴 형태로 작게 구성되도록 안내 구멍(61)이 중앙 축(6)에 대해 편심 상태로 형성된다. 높이가 다른 케이싱 섹터(62)(63)가 이렇게 구성됨으로써, 조임 너트(4)가 조여질 때, 연장된 지지체(1) 이외에, 케이싱 섹터의 높이가 높은 섹터인 케이싱 섹터(63)가 하부 중공 실린더(5)를 또한 내리누르게 된다.

도 2에 도시한 바와 같이, 챔버(34)는 직경(d)을 가지고 있으며, 높이(x < d)의 구형 세그먼트 형태로 되어 있다. 상기 중앙 축(33)에 직교하는 구형 세그먼트의 커다란 원형 평면은 챔버(34) 내에서 상기 챔버의 상단부(38)로부터 거리(y < x) 만큼 떨어져 위치하고 있다. 상기 챔버(34)의 영역에 놓인 몸체(3)의 하부 부분(72)또한 구형 쉘의 형상을 구비하고 있다. 이러한 쉘 형상의 하부 부분(72)의 중심(73)은 챔버(34)의 구형 세그먼트의 중심(39) 아래에 위치하고 있다. 상기 챔버(34)를 포함하는 몸체(3)의 하부 부분(72)은 환상 오프셋(64)에 의해 몸체(3)의 원통형 중간 부분(71)으로부터 분리되어 있고, 하부 중공 실린더(5)에는 내주면에서 오프셋(64)에 대응하는 박판(51)이 끼워 맞추어져 있다. 상기 박판(51)의 내주는 완성 오프셋(64)의 직경보다 작다. 그 결과, 하부 중공 실린더(5)는 몸체(3) 위의 상단부(32)로부터 미끄러질 수 있고, 박판(51)은 환상 오프셋(64) 위에서 고정될 수 있다.

도 3은 상기 몸체(3)의 하부 부분(72)을 상세히 도시한 것이다. 상기 챔버(34)의 외벽에는 몸체(3)의 하단부(31)를 향해 개방된 슬릿(37)이 끼워 맞추어져 있다. 이러한 구성을 취하게 되면 챔버(34)의 압축률을 높일 수 있다. 상기 챔버(34)를 고정하는 고정 링으로서 작용하는 하부 중공 실린더(5)에는 몸체(3)의 외부 쉘 표면 위에서 미끄러지고 챔버(34)를 압축하게 되는 하향 확대 원추체(55)가 끼워 맞추어져 있다. 이러한 중공 실린더(5)가 동심적으로 미끄러져 나가면, 몸체(3)의 구형 외벽과의 접촉은 오직 원형 선을 따라 이루어지게 된다. 하부 중공 실린더(5)는 그 바닥 안쪽에서 원통 형태로 되어 있고, 하부 부분(72)은 하단부(31)의 바깥쪽에서 원통 형태로 되어 있다. 이들 원통 형태로 된 구성 요소(75)(76)의 직경, 높이 및 위치는 상호 부합됨으로써 조임 수단(4)이 해제될 때 하부 부분(72)은 하부 원통형 실린더(5)의 원통형 부분(76)에 의해 넓어지지 않는다. 삽입된 연장된 지지체(1) 없이 이식물을 조작할 때 (예를 들어 연장된 지지체(10)에 대해 이식물을 들어올릴 때) 상기 박판(51)과 오프셋(64)간의 길이방향으로의 움직임으로 인하여 원추체(55)가 더 이상 하부 부분(72)의 구형 외표면에 놓이지 않고, 따라서 이 하부 부분(72)을 더 이상 넓히지 않을 때까지 하부 중공 실린더(72)를 제자리로 미끄러뜨리거나 밀어 넣을 수 있게 된다. 그리고 원통형 부분(75)(76)이 존재하지 않는 경우에는 뼈 스크류(2)에 견인력이 가해질 때 볼 헤드(21)가 튀어나올 위험성이 있다.

도 4 및 도 5는 상기 중앙 축(33)에 대해 편심적으로 형성된 안내 구멍(61)과 상부 중공 실린더(6)를 보여 주고 있다. 앙각(80)은 하단부면(81)에 부채꼴 범위(β)로 표시되어 있다. 그 결과, 케이싱 섹터(63)의 증가된 높이(H)는 부채꼴 범위(β)에서만 존재한다.

도 6은 (도시 안됨) 조임 수단(4)이 조여질 때 연장된 지지체(1) 위와 상부 중공 실린더(6) 위에 작용하는 힘을 보인 것이다. 도면에서, Fm은 조임 수단(4)로부터 나오는 힘이고, Fs는 연장된 지지체(1) 위의 하부 중공 실린더(5)에서 나오는 힘이다. Fh는 부채꼴 범위(β) 내에서 앙각(80) 위의 하부 중공 실린더(5)에서 나오는 힘이다. 거리(e)는 힘(Fs)이 가해지는 점과 중앙 축(33) 사이의 안내 구멍(61)의 길이방향 축(87)에 직교하는 상부 중공 실린더(6)의 직경 위에서 그 범위가 정해지며, 거리(f)는 힘(Fh)이 가해지는 점과 중앙 축(33) 사이의 안내 구멍(61)의 길이방향 축(87)에 직교하는 직경 위에서 그 범위가 또한 정해진다. 원형 및 원통형의 연장된 지지체(1)에 대해서 언급하면, 거리(e)는 안내 구멍(61)의 길이방향 축(87)과 중앙 축(33) 사이의 거리에 또한 대응한다. 힘과 토크가 평형을 이루고 있는 점을 고려하면, Fh 및 Fm 사이에는 다음과 관계가 성립된다.

Fs = Fm / [1 + e/f]

e/f의 비율이 1/3인 경우, 예를 들어 e = 2 mm 및 f = 6 mm 로 하여 상부 부시(6)를 설계할 경우, Fs / Fm 의 비율은 0.75 이다.

Claims

척추 고정 시스템 내에 놓인 볼 헤드(21)를 갖춘 뼈 고정 수단에 연장된 지지체(1)를 연결하는 장치로서,

(A) 중앙 축(33)을 구비하며, 상단부(32)를 갖춘 상부 부분(70)과, 중간 부분(71)과, 하단부(31)를 갖춘 하부 부분(72)을 구비하며,

(a) 상기 하부 부분(72)에는 볼 헤드(21)를 수용하기 위하여 아래쪽으로 개방되고, 압축 가능한 구형 챔버(34)가 끼워 맞추어지고,

(b) 상기 상부 부분(70)은 연장된 지지체(1)를 조이기 위한 조임 수단(4)을 수용하는 수단(35)을 포함하며,

(c) 중간 부분(71)은 중앙 축(33)에 대해 가로로 형성되어 연장된 지지체(1)를 수용하는 관통 구멍(36)을 포함하는 원통형 몸체(3)와;

(B) 상기 몸체(3)와 동심적으로 장착되며, 상단부(32)로부터 하부 부분(72) 위로 미끄러질 수 있고, 적어도 하부 중공 실린더(5)의 내경은 하부 부분(72)의 최대 외경보다 작아서 챔버(34)를 포함하는 하부 부분(72)은 챔버(34) 내에 존재하는 아래쪽으로 변위 가능한 하부 중공 실린더(5) 및 볼 헤드(21)에 의해 압축 가능하고 회전 불가능한 상태로 고정될 수 있는 하부 중공 실린더(5);

(C) 상기 몸체(3)와 동심적으로 장착되며, 관통 구멍(36)에 대응하는 아래쪽으로 개방되는 안내 구멍(61)이 제공되어 있고, 중앙 축(33)에 가로로 형성되어서 연장된 지지체(1)를 부분적으로 둘러싸는 기능을 하는 상부 중공 실린더(6)로 구성되며;

(D) 상부 중공 실린더(6) 상의 조임 수단(4)의 영향으로 하부 중공 실린더(5)는 관통 구멍(36)과 안내 구멍(61) 내에 삽입된 연장된 지지체(1)에 의해 아래로 미끄러질 수 있는 연결 장치에 있어서,

(E) 관통 구멍(36) 및 안내 구멍(61) 내에 삽입된 연장된 지지체(1)의 두 접촉 영역 이외에 적어도 제 3 접촉 영역을 상부 및 하부 중공 실린더(6)(5)의 인접한 단부면(81)(82) 사이에서 발생시키는 수단(85)이 상부 중공 실린더(6)의 하단부(84) 및/또는 하부 중공 실린더(5)의 상단부(83)에 제공되며, 그 결과 상부 중공 실린더(6) 상의 조임 수단(4)의 조임 작용에 의해 하부 중공 실린더(5)가 중앙 축(33)쪽으로 동축적으로 하향 변위될 수 있고;

(F) 상기 상기 몸체(3)에 상기 관통구멍(36)이 측방향으로 개구되고; 그리고

(G) 상기 연장된 지지체(1)를 수용하기 위한 상기 관통구멍(36)이 상기 중앙 축(33)에 대해 편심적으로 형성되고, 이에 의해 상기 관통구멍(36)의 축이 측방향 개구를 향해 오프셋됨을 특징으로 하는 연결 장치.
제 1 항에 있어서, 하부 부분(72)의 외벽(86)은 볼록한 것을 특징으로 하는 연결 장치.
제 1 항에 있어서, 하부 부분(72)의 외벽(86)은 둥글게 구획된 것을 특징으로 하는 연결 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 관통 구멍(36) 및 안내 구멍(61) 내에 삽입된 연장된 지지체(1)의 두 접촉 영역에 의해 그리고 수단(85)의 적어도 하나의 제 3 접촉 영역에 의해 중앙 축(33)에서 최소의 거리를 두고 힘 인가 영역이 생성될 수 있도록 수단(85)이 구성된 것을 특징으로 하는 연결 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 연장된 지지체(1)를 수용하는 관통 구멍(36)은 몸체(3) 내의 중앙 축(33)에 대해 편심적으로 형성된 것을 특징으로 하는 연결 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 관통 구멍(36)은 몸체(3)에서 폭방향으로 개방된 것을 특징으로 하는 연결 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 안내 구멍(61)이 상부 중공 실린더(6)를 높이가 다른 두 개의 케이싱 섹터(62)(63)로 분할할 수 있도록 수단(85)이 구성되며, 몸체(3)의 폭방향으로 개방된 관통 구멍(36)을 폐쇄할 수 있도록 된 케이싱 섹터(62)의 높이는 반대쪽의 케이싱 섹터(63)의 높이보다 낮은 것을 특징으로 하는 연결 장치.
제 7 항에 있어서, 상부 중공 실린더(6)의 케이싱 섹터(63)는 몸체(3)의 폭방향 개방 관통 구멍(36)을 폐쇄할 수 있도록 된 케이싱 섹터(62)보다 안내 구멍(61)에 대칭 상태로 구성된 10°내지 20°의 적어도 하나의 부채꼴 범위(β)에서 높이가 더 높은 것을 특징으로 하는 연결 장치.
제 7 항에 있어서, 두 개의 케이싱 섹터(62)(63)의 높이 차는 0.3 내지 1.0 m인 것을 특징으로 하는 연결 장치.
제 5 항에 있어서, 안내 구멍(61)은 중앙 축(33)에 대해 편심적으로 형성됨으로써 몸체(3)의 폭방향 개방 관통 구멍(36)을 폐쇄할 수 있도록 된 특정 케이싱 섹터(62)는 반대쪽의 케이싱 섹터(63)보다 부채꼴 형태가 작은 것을 특징으로 하는 연결 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 하부 중공 실린더(5)의 내부 케이싱 표면의 형상이 하부 부분(72)의 외벽(86)의 형상과는 달리 구성됨으로써, 중공 실린더(5)는, 동심적으로 미끄러질 때 하부 부분(72)의 외벽(86)과 오직 직선의 원형 접촉만을 하게 되는 것을 특징으로 하는 연결 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 하부 중공 실린더(5)의 내부 케이싱 표면의 형상이 하부 부분(72)의 외벽(86)의 형상과는 달리 구성됨으로써, 중공 실린더(5)는, 미끄러질 때 하부 부분(72)의 외벽(86)과의 아치형 접촉이 이루어지는 것을 특징으로 하는 연결 장치.
제 12 항에 있어서, 하부 중공 실린더(5)의 내부 케이싱 표면과 하부 부분(72)의 외벽 사이의 아치형 접촉 표면의 영역 높이는 최대 2mm 인 것을 특징으로 하는 연결 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 하부 중공 실린더(5)의 높이는 조임 수단(4)이 작동할 때 관통 구멍(36)과 안내 구멍(61)내에 삽입된 연장된 지지체(1)가 관통 구멍(36)의 베이스에 도달할 수 없도록 선택되는 것을 특징으로 하는 연결 장치.
제 4 항에 있어서, 하부 부분(72)의 구형 쉘 외벽의 중심(73)은 구형 챔버(34)의 중심(39) 아래에 몸체(3)의 하단부(31)에 가깝게 위치하는 것을 특징으로 하는 연결 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 수단(35)은 조임 수단(4)으로서 작용하는 너트를 수용할 수 있도록 된 외부 나사인 것을 특징으로 하는 연결 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 수단(35)은 조임 수단(4)으로서 작용하는 스크류를 수용할 수 있도록 된 내부 나사인 것을 특징으로 하는 연결 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 뼈 고정 수단(2)은 뼈 스크류 또는 갈고리인 것을 특징으로 하는 연결 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 챔버(34)는 볼 헤드(21)에 인접한 뼈 스크류(2)의 스크류 몸대(22)가 중앙 축(33)에 대해 -25°내지 +25°의 각도(α)로 고정될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 연결 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 하부 부분(72)은 환상 오프셋(64)에 의해 중간 부분(71)으로부터 분리되고, 하부 중공 실린더(5)에는 그 내주면에서 환상 오프셋(64)의 외경보다 작은 내경을 갖는 박판(51)이 끼워 맞추어져서, 하부 중공 실린더(5)가 상단부(32)에서 몸체(3) 위로 미끄러질 수 있고, 박판(51)은 환상 오프셋(64) 위에서 멈출 수 있는 것을 특징으로 하는 연결 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 챔버(34)의 압축률은 하부 부분(72) 내에 형성되고 하단부(31)를 향해 개방된 슬릿(37)에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는 연결 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 챔버(34)는 직경(d)을 가지며, 높이(x < d)의 구형 세그먼트로 형성된 것을 특징으로 하는 연결 장치.
제 22 항에 있어서, 중앙 축(33)에 직교하는 구형 세그먼트의 커다란 원형 평면은 챔버(34)의 상단부(38)로부터 거리(y) 만큼 떨어져 위치하고, 이 거리(y)는 y < x 인 것을 특징으로 하는 연결 장치.
제 7 항에 있어서, 연장된 지지체(1)를 포함하며, 케이싱 섹터(63)의 높이(H)는 H = D + A에 해당하며, D는 연장된 지지체의 직경이고, A는 안내 구멍(61)의 꼭대기(64)와 상부 중공 실린더(6)의 상부 베이스 표면(65) 사이의 거리인 것을 특징으로 하는 연결 장치.
제 24 항에 있어서, 케이싱 섹터(63)의 높이(H)는 5°내지 20°의 부채꼴 범위(β) 내에서만 H = D + A에 해당하며, 부채꼴 범위(β)는 안내 구멍(61)의 길이방향 축(87)에 직교하는 부시(6)의 직경에 대칭적으로 구성되는 것을 특징으로 하는 연결 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 몸체(3)에 대해 아래쪽으로 상부 중공 실린더(6)를 변위시킬 수 있는 조임 수단(4)을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 연결 장치.
제 26 항에 있어서, 케이싱 섹터(63)의 높이(H)는 조임 수단(4)에 의해 가해지는 압축력(Fm)에 대한 부채꼴 범위(β) 내에서의 상부 부시(6)에 대해 작용하는 힘(Fh)의 비(Fh/Fm)가 0.15 내지 0.35가 되도록 선택되는 부채꼴 범위(β) 내에서만 H = D + A에 해당하는 것을 특징으로 하는 연결 장치.
제 26 항에 있어서, 케이싱 섹터(63)의 높이(H)는 조임 수단(4)에 의해 가해지는 압축력(Fm)에 대한 부채꼴 범위(β) 내에서의 상부 부시(6)에 대해 작용하는 힘(Fh)의 비(Fh/Fm)가 0.2 내지 0.3이 되도록 선택되는 부채꼴 범위(β) 내에서만 H = D + A에 해당하는 것을 특징으로 하는 연결 장치.
제 1 항에 있어서, 뼈 고정 수단(2)을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 연결 장치.
제 29 항에 있어서, 뼈 고정 수단(2)의 헤드(21)가 형성되는 것을 특징으로 하는 연결 장치.
제 29 항 또는 제 30 항에 있어서, 뼈 고정 수단(2)은 뼈 스크류이며, 뼈 스크류의 헤드(21)에 6각형 소켓(23)이 끼워 맞추어진 것을 특징으로 하는 연결 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 몸체(3)는 중앙 축(33)과 동심적으로 형성된 관통 구멍(74)을 포함하는 것을 특징으로 하는 연결 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 챔버(34)의 내측이 형성된 것을 특징으로 하는 연결 장치.
제 33 항에 있어서, 뼈 고정 수단(2)의 헤드(21)는 적어도 챔버(34)의 구조 영역 내에서 챔버의 구조화된 표면보다 더 부드러운 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 연결 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 하부 중공 실린더(5)는 그 바닥에서 내부적으로 원통 형태를 취하고, 하부 부분(72)은 하단부(31)에서 외부적으로 원통 형태를 취하고, 이들 원통형 부분(75)(76)의 직경, 높이 및 위치는 조임 수단(4)이 풀릴 때 하부 중공 실린더(5) 내의 원통형 부분(76)에 의해 하부 부분(72)을 넓히는 것을 방지할 수 있도록 상호 부합되는 것을 특징으로 하는 연결 장치.
제 25 항에 있어서, 케이싱 섹터(63)의 높이(H)는 조임 수단(4)이 조임 작용을 할 때 부채꼴 범위(β) 상에서 압축력(Fm)을 가하는 힘(Fh)의 인가 영역과 중앙 축(33) 사이의 안내 구멍(61)의 길이방향 축(87)에 직교하는 상부 부시(6)의 직경을 따라 측정되는 길이에 의해 정해지는 거리(f)에 대한, 조임 수단(4)의 조임 작용으로부터 얻어지고 연장된 지지체(1) 상에 압축력(Fm)을 가하는 힘(Fs)의 인가 영역과 중앙 축(33) 사이의 상부 부시(6)의 안내 구멍(61)의 길이방향 축(87)에 직교하는 직경을 따라 측정되는 길이에 의해 정해지는 거리(e)의 비율이 0.15 내지 0.5가 되도록 선택되는 부채꼴 범위(β) 내에서만 H = D + A에 해당하는 것을 특징으로 하는 연결 장치.
제 36 항에 있어서, 케이싱 섹터(63)의 높이(H)는 부채꼴 범위(β) 상에서 압축력(Fm)을 가하는 힘(Fh)의 인가 영역과 중앙 축(33) 사이의 안내 구멍(61)의 길이방향 축(87)에 직교하는 상부 부시(6)의 직경을 따라 측정되는 길이에 의해 결정되는 거리(f)에 대한, 조임 수단(4)이 조임 작용을 할 때 연장된 지지체(1) 상에 압축력(Fm)을 가하는 힘(Fs)의 인가 영역과 중앙 축(33) 사이의 안내 구멍(61)의 길이방향 축(87)에 직교하는 상부 부시(6)의 직경을 따라 측정되는 길이에 의해 결정되는 거리(e)의 비율이 0.25 내지 0.35가 되도록 선택되는 부채꼴 범위(β) 내에서만 H = D + A에 해당하는 것을 특징으로 하는 연결 장치.