KR101528868B1

KR101528868B1 - 로드를 뼈 고정 요소에 연결하기 위해 로드를 수용하기 위한 수용부 및 그러한 수용부를 갖는 뼈 고정 장치

Info

Publication number: KR101528868B1
Application number: KR1020090126839A
Authority: KR
Inventors: 루츠 비더만; 빌프리드 맷티스; 베르트홀트 단네커
Original assignee: 비이더만 테크놀로지스 게엠베하 & 코. 카게
Priority date: 2008-12-23
Filing date: 2009-12-18
Publication date: 2015-06-15
Also published as: CN101828949A; EP2201902A1; JP5624760B2; TW201023815A; TWI507168B; ES2375879T3; EP2201902B1; US8506610B2; JP2010148874A; CN101828949B; KR20100074013A; US20100160976A1

Abstract

로드를 뼈 고정 요소에 연결하기 위해 상기 로드를 수용하기 위한 수용부가 제공되며, 상기 수용부는,

로드를 수용하기 위한 채널(12)을 갖는 로드 수용 부분(9), 및

뼈 고정 요소의 헤드(3)를 수용하고, 개방 단부(17)를 가지며 헤드의 삽입 및 클램핑을 허용하도록 유연성을 가지는 헤드 수용 부분(16)을 갖는,

수용부 본체(5);

상기 헤드 수용 부분(16)을 받아들이고, 상기 헤드를 그곳에 로크하기 위해 상기 헤드 수용 부분 상에 힘을 가하는 로킹 링(8); 및

상기 헤드 수용 부분을 받아들이고, 프리-로킹(pre-locking) 상태에서 상기 헤드를 클램프하도록 상기 헤드 수용 부분 상에 힘을 가하는 프리-로킹 링(80)을 포함한다.

Description

로드를 뼈 고정 요소에 연결하기 위해 로드를 수용하기 위한 수용부 및 그러한 수용부를 갖는 뼈 고정 장치{Receiving part for receiving a rod for coupling the rod to a bone anchoring element and a bone anchoring device with such a receiving part}

본 발명은 로드를 뼈 고정 요소에 연결하기 위해 로드를 수용하기 위한 수용부 및 그러한 수용부를 갖는 뼈 고정 장치에 관한 것이다. 뼈 고정 요소의 헤드는 로킹 링에 의해 헤드를 측면에서 둘러싸는 수용부의 헤드 수용 부분의 압축에 의해 수용부에 로크된다. 수용부는 또한 수술중 안전한 취급을 위해 헤드 수용 부분 상에 가해진 프리-스트레스(pre-stress)에 의해 헤드를 클램핑하기 위한 프리-로킹 링(pre-locking ring)을 구비한다. 로킹 링은 헤드를 로킹하기 위해 최종 로킹 위치로 이동할 수 있다. 뼈 고정 장치는, 예를 들면, 다축 뼈 스크류(polyaxial bone screw)의 형태로 실현될 수 있다.

뼈 스크류(bone screw)의 회전 위치를 로크하기 위해 헤드가 측면으로부터 클램프되는 다축 뼈 스크류의 다양한 설계들은 공지되어 있다.

US 5,672,176는 상부 및 측면으로부터 헤드 상으로 압력을 가하는 원추형 압 력 요소 및 원추형 시트(seat)를 갖는 수용부를 갖는 뼈 스크류를 기술한다. 원추각(cone angle)이 특정 범위 내에 놓여있는 값을 가진다면, 수용부 내에서 압력 요소의 셀프-로킹(self-locking)이 일어나며, 이것은 수용부 내에서 헤드의 예비 로킹을 허용하는 한편 로드는 여전히 그의 위치 조정을 허용하기 위해 이동할 수 있다.

US 5,728,098 은 로드 수용 채널(rod receiving channel)의 바닥에 제공된 슬릿(slits)을 가지는 리시버 부재(receiver member)와 스크류 요소(screw element)를 구비하는 척추 로드(spinal rod)에 연결하기 위한 뼈 스크류를 기술하고 있고, 여기서 형상 기억 합금(shaped-memory alloy)으로 만들어진 두 개의 링-형 압축 부재들이 상기 리시버 부재의 하부측 및 상부측에 각각 제공된다. 압축 부재들은 로드가 채널 내에서 클램프되도록 온도가 상승될 때 리시버 부재의 부분들을 중심으로 수축한다.

WO 2007/038350 A2 는 뼈 앵커(bone anchor)를 지지 로드에 연결하기 위한 장치를 기술하며, 이 장치는 커넥터 본체(connector body)와 캡(cap)을 포함한다. 커넥터 본체는 뼈 앵커의 삽입, 각형성(angulation) 및 제거용 소켓을 가진다. 임시 위치에서 커넥터 본체 위로 끼워지도록 구성된 슬리브가 제공되며, 여기서 상기 슬리브는 상기 슬리브가 각형성을 허용하지만 뼈 앵커의 제거는 방지하는 일시적인 로킹 위치로 이동하기 위해, 그리고 상기 슬리브가 뼈 앵커의 각형성 및 제거를 모두 방지하는 로킹 위치로 이동하기 위해, 뼈 앵커의 삽입을 허용한다. 슬리브는 소켓의 전체 길이 위로 연장한다.

본 발명의 목적은 뼈 고정 요소에 로드를 연결하기 위한 로드를 수용하기 위한 개선된 수용부 및 크기는 작지만 수술중의 안전한 취급과 안전한 최종 로킹을 동시에 제공하는 그러한 수용부를 갖는 뼈 고정 장치를 제공하는 것이다.

이 목적은 청구항 제 1 항에 따른 수용부 및 청구항 15에 따른 뼈 고정 장치에 의해 해결된다. 더 이상의 진전은 종속 청구항들에 의해 주어진다.

프리-로킹 링은 헤드 수용 부분 내에서 헤드를 프리-로크하고, 이것은 수술중 수용부 본체에 관해 헤드의 이동을 방지하고 수용부 본체로부터 헤드가 제거되는 것을 방지한다.

본 발명에 따른 수용부와 뼈 고정 장치는 제조 비용을 감소시키고 조작을 용이하게 하는 소수의 요소들만 구비한다.이것은 헤드를 안전하게 클램프하는데 필요한 힘을 감소시키는, 측면으로부터 원주방향으로 뼈 고정 요소의 헤드를 클램프하는 원리를 사용한다. 수용부의 설계는 여러 적용들에 대해 특히 적합한 바닥 외경의 관점에서는 물론 높이의 관점에서 치수를 더욱 감소시키는 것을 허용하며, 이러한 여러 적용들에서 경부 척추 수술(cervical spinal surgery) 또는 소아과 적용(pediatric applications), 외상성 장애(trauma) 및 최소 절개부위의 적용의 분야에서 그러한 소형의 고정 장치들이 요구된다.

상이한 수용부들을 갖는 다양한 뼈 앵커들을 제공함으로써, 모듈 시스템(modular system)은 수술전 사용할 수 있다.

로킹 링의 높이가 헤드 수용 부분의 높이보다 더 작으므로, 수용부는 직경이 작은 프로파일(profile)을 가진다. 로킹 링을 통해 헤드 수용 부분 상으로 가해진 압력은 뼈 고정 요소의 헤드의 가장 큰 직경의 위치에서 가장 크다. 그러므로, 로킹 링은 바닥 단부에서 로킹 링의 직경이 감소되는 헤드 수용 부분의 개방 단부까지 연장할 필요가 없다.

로킹 링은 헤드가 클램프되지 않는 위치와 헤드가 로크되는 위치 사이에서 이동할 수 있다. 로킹 링은 두 개의 단부 위치들의 어느 하나에서 해제가능하게 지지될 수 있고, 이것은 취급을 매우 편리하게 한다.

로킹 링이 만곡된 내측 표면 부분을 가지므로, 로킹 링과 헤드 수용 부분 사이에는 잼(jamming)이 일어나지 않는다.

본 발명의 더 이상의 특징들 및 장점들은 첨부 도면을 사용하는 실시예들의 설명으로부터 명백해 질 것이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 뼈 고정 장치(bone anchoring device)는 나사 샤프트(2) 및 만곡된 표면 부분을 갖는 헤드(3), 이 실시예에서 구형 세그먼트-형 헤드(spherical segment-shaped head)를 가지는 뼈 스크류(bone screw)의 형태로 된 뼈 고정 요소(bone anchoring element)(1)를 구비한다. 헤드(3)는 나사 결합 공구(screwing-in tool)와 결합하기 위한 리세스(4)를 가진다. 뼈 고정 장치는 또한 이것을 뼈 고정 요소(1)에 연결하기 위해 로드를 수용하기 위한 수용부 본체(5)를 구비한다. 더욱이, 내측 스크류의 형태로 된 폐쇄 부 재(7)는 수용부 본체(5) 내에 로드(6)를 고정하기 위해 제공된다. 게다가, 뼈 고정 장치는 수용부 본체(5) 내에 헤드를 로킹하기 위한 로킹 링(8)과 수용부 본체(5) 내에 헤드를 프리-로킹하기 위한 프리-로킹 링(80)을 포함한다.

특히 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 수용부 본체(5)는 제1 단부(9a) 및 대향한 제2 단부(9b)를 가지며 실제로 원통형인 로드 수용 부분(9)을 구비한다. 로드 수용 부분(9)은 제2 단부(9b)에 제공된 동축의 제1 보어를 가진다. 제1 보어(10)의 직경은 뼈 고정 요소의 헤드(3)의 직경보다 더 작다. 로드 수용 부분(9)은 또한 제1 단부(9a)로부터 제2 단부(9b)로부터의 소정 거리까지 연장하는 동축의 제2 보어(11)를 구비한다. 제2 보어(11)의 직경은 제1 보어(10)의 직경보다 더 크고 로드(6)의 직경보다 더 크다. 실제로 U-형 리세스(12)는 제1 단부(9a)로부터 제2 단부(9b)까지 연장하는 로드 수용 부분(9) 내에 제공되고, 리세스(12)의 직경은 로드(6)가 리세스 내에 배치되어 그곳에서 안내될 수 있는 그러한 방식으로 로드(6)의 직경보다 약간 더 크다. 리세스(12)에 의해 두 개의 자유 레그(12a, 12b)가 형성되고 그 위에 내측 나사(13)가 제공된다. 내측 나사(13)는 미터 나사(metric thread), 평면 나사(flat thread), 음각 나사(negative angle thread), 톱니 나사(saw-tooth thread), 또는 어떤 다른 나사 형태로 이루어질 수 있다. 양호하게는, 내측 스크류(7)가 조여질 때, 레그(12a, 12b)가 벌어지는 것을 방지하는, 평면 나사 또는 음각 나사와 같은 그러한 나사 형태가 사용된다. 리세스(12)의 깊이는 로드(6)와 내측 스크류(7)가 레그들 사이에 삽입될 수 있도록 그렇게 형성된다. 레그(12a, 12b)와 리세스(12)의 바닥 사이에 보어(11)의 단부를 형성하는 평 면 부분(14)이 제공된다.

도 1, 도 2, 도 3 및 도 6에 도시된 바와 같이, 리세스(12)에 의해 형성된 채널의 어느 한 단부상에서 로드 수용 부분 내에 절개부(cuts)(24)가 제공된다.

수용부 본체(5)의 로드 수용 부분(9)은 또한 제2 단부(9b)로부터 제1 단부로부터의 소정 거리까지 연장하는 다수의 동축 슬릿(15)을 구비하며, 여기서 상기 거리는 내측 나사(13)의 길이에 대략 대응한다. 슬릿(15)은 제2 단부(9b)에서 개방되며, 특히 도 1, 도 3 및 도 6에서 도시된 바와 같이, 평면 부분(14)과 실제로 U-형 리세스(12)를 통해 연장한다. 적어도 하나의 슬릿(15), 양호하게는, 하나 이상의 슬릿이 리세스(12)의 어느 한 측면상에 제공된다. 슬릿의 수는 슬릿에 의해 제공될 유연성의 정도에 따라 제공된다. 이것은 소재 및 벽 두께 및/또는 다른 요인들에 의존할 수 있다.

제2 단부(9b)에 인접한 곳에서, 수용부 본체(5)는 뼈 고정 요소(1)의 헤드(3)용 수용 공간을 제공하는 헤드 수용 부분(16)을 구비한다. 헤드 수용 부분(16)은 제2 단부(9b)를 향해 테이퍼지고 제2 단부(9b)의 반대쪽에 개방 단부(17)를 가지는 외측 표면을 가진다. 헤드 수용부(16)의 외측 표면은 부분적으로 또는 완전히 테이퍼질 수 있다. 이것은 적어도 헤드(3)의 가장 큰 직경의 영역에서 테이퍼진다. 개방 단부(17)는 둥근 가장자리를 가질 수 있다.

특히 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 단부(9b)에서 로드 수용 부분(9)의 외경은 제2 단부(9b)에 인접한 헤드 수용 부분(16)의 외경보다 더 크고, 또한 개방 단부(17)에서의 헤드 수용 부분의 외경보다 더 크다. 따라서, 헤드 수용 부분(16)은 로드 수용 부분(9)에 관해서 리세스된다.

특히 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 헤드 수용 부분(16)은 뼈 고정 요소(1)의 헤드(3)용 시트(seat)를 형성하는 내측 중공 부분(18)을 가진다. 중공 부분(18)은 그의 형상이 헤드(3)의 형상에 적합하도록 형성되고, 도시된 실시예에서, 이것은 구형 헤드(3)를 수용하도록 구형 부분으로 이루어진다. 중공 부분(18)은 이것이 헤드(3)의 가장 큰 직경을 포함하는 영역을 커버하는 측면으로부터 뼈 고정 요소의 헤드(3)를 둘러싸는 그러한 방식으로 치수가 설정된다.

개방 단부(17)를 향해 개방되며 개방 단부(17)로부터 로드 수용 부분의 제2 단부(9b)까지 연장하고, 로드 수용 부분(9)의 슬릿(15)에서 이어지는 다수의 슬릿(19)이 헤드 수용 부분(16)에 제공되며, 이것에 의해 헤드 수용 부분의 개방 단부(17)로부터 로드 수용 부분 안으로 연장하는 연속한 슬릿(15)이 형성된다. 그러나, 슬릿(19)의 수는 슬릿(15)의 수와 같을 수 있고, 이것은 헤드 수용부(16)의 원하는 유연성에 따라 더 작거나 더 클 수 있다. 게다가, 도 6에 도시된 바와 같이 로드 수용 부분의 실제로 U-형 리세스에 인접한 헤드 수용 부분(16)의 측면상에 슬릿(20)이 제공된다. 슬릿(20)은 제2 단부(9b)의 소정 거리에서 끝난다. 헤드 수용 부분(16)의 유연성은 고정 부재의 헤드(3)가 헤드 수용 부분을 팽창시킴으로써 삽입될 수 있고, 헤드 수용 부분을 압축시킴으로써 클램프될 수 있도록 형성된다. 로드 수용 부분의 슬릿(15)은 수동으로 수용부 본체(5)를 헤드(3) 위로 장착하는 것을 용이하게 한다.

특히 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 개방 단부(17)에 인접하여, 헤드 수 용 부분(16)은 나중에 기술되는 프리-로킹 링(80)을 수용하기 위한 리세스 영역(17a)을 가진다. 리세스 영역(17a)은 도시된 실시예에서 직사각형 외형을 갖는 원형 리세스의 형상을 가진다.

로킹 링(locking ring)이 이제 도 1, 도 2, 도 7 및 도 8을 참조하여 기술될 것이다. 로킹 링(8)은 수용부 본체(5)의 로드 수용 부분(9)의 외경에 실제로 대응하는 외경을 갖는 실제로 원통형 외측 표면을 가진다. 축방향에서의 로킹 링(8)의 높이는 수용부 본체(5)의 헤드 수용 부분(16)의 높이보다 더 작고, 따라서 특히 도 2에 도시된 바와 같이, 로킹 링(8)이 헤드(3)가 로크되는 위치에 있을 때, 수용부 본체(5)의 제2 단부(9b)와 로킹 링 사이에는 소정 거리가 형성된다.

로킹 링(8)은 만곡된 내측 표면 부분(8a)을 그의 내측면상에 가진다.곡률은 로킹 링(8)의 센터로 향해진다. 만곡된 내측 표면 부분(8a)은 구형 곡률을 가질 수 있다. 다른 형태의 곡률이 또한 가능하다. 곡률의 반경은 헤드(3)의 반경보다 더 작다. 그의 내측 부분들에 관하여 로킹 링의 치수들은 로킹 링(18)이 헤드 수용 부분(16)의 외측 표면을 따라 슬라이드할 수 있도록 그렇게 설정되고, 이것에 의해 아래 방향으로 슬라이드할 때 헤드 수용 부분(16)을 점점더 압축한다.

로킹 링(8)은 또한 제2 단부(9b)를 향하는 그의 측면상에서 서로 직경방향으로 마주보도록 위치된 두 개의 돌출부(21)를 가진다. 돌출부(21)는 로킹 링(8)이 헤드(3)가 아직 클램프되지 않은 소정 위치에 있을 때 돌출부(21)가 실제로 U-형 리세스(12)의 바닥 위로 돌출하고 절개부(24) 안으로 연장하는 그러한 높이를 가진다. 돌출부(21)의 자유 단부(22)는 로드(6)의 그것에 대응하는 곡률로 만곡될 수 있고, 특히 내측 방향으로 만곡될 수 있다. 로킹 링은 돌출부가 리세스(12)의 위치에 위치되는 수용부 본체(5)의 헤드 수용 부분(16)의 주위에 그러한 방식으로 배열된다. 이것에 의해, 리세스(12) 안으로 돌출하는 돌출부(21)는 로드가 삽입되지 않을 때 로킹 링이 회전하는 것을 방지한다.

개방 단부(17)에서 헤드 수용 부분(16)의 유연성과 헤드 수용 부분의 크기는 자유 단부(17)로부터 헤드 수용 부분(16) 상으로 이것을 조립함으로써 로킹 링(8)을 장착하는 것을 허용한다. 헤드 수용 부분의 외경이 로드 수용 부분(9)의 외경보다 더 작으므로, 로킹 링은 반경 방향으로 로드 수용 부분에서 돌출하지 않거나 또는 로드 수용 부분보다 최소한으로만 돌출한다. 로킹 링(8)은 개방 단부(17)의 방향에서 그의 직경을 더욱 감소시키기 위해 도 11에 도시된 바와 같이 테이퍼진 외측 표면(8b)을 가질 수 있다.

프리-로킹 링은 이제 도 1, 도 2, 도 9 및 도 10에 관하여 설명된다. 프리-로킹 링(80)은 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 실제로 직사각형 횡단면을 가지며, 여기서 하부 외측 가장자리(80a)는 둥글게 형성될 수 있다. 프리-로킹 링의 내경은 헤드 수용 부분(16)의 개방 단부(17)에 제공된 리세스(17a)의 외경보다 약간 더 크다. 리세스(17a)와 프리-로킹 링(80)의 치수들은 프리-로킹 링(80)이 개방 단부(17)로부터 헤드 수용 부분(16) 상으로 장착될 때, 이것이 뼈 고정 요소의 헤드(3)가 프리-로킹 링에 의해 가해진 프리-스트레스(pre-stress)에 의해 프리-로크되도록 헤드 수용 부분(16)을 약간 압축하도록 설정된다. 프리로킹(prelocking)은 수술중 일어나는 상태들 하에서 수용부 본체(5)에 관하여 뼈 고정 요소(1)의 각도 위치(angular position)가 수용부 본체 또는 스크류 요소 위로 추가적인 힘을 가함으로써만 유지되고 또 느슨해 질 수 있는 것을 의미한다.

도 11의 확대된 도면으로 도시된 실시예에서, 프리-로킹 링(80)의 내측 윤곽(80b)은 헤드 수용 부분(16)의 직사각형 리세스(17a) 안으로 끼워 맞춰지도록 직사각형으로 형성된다. 다른 기하학적인 형상들이 또한 가능하다. 예를 들면, 도 12에서 도시된 바와 같이, 로킹 링(80')의 내측 윤곽(80b')은 둥글게 형성될 수 있다. 도 13에 도시된 바와 같이, 헤드 수용 부분의 개방 단부(17)에서의 리세스(17a')는 테이퍼질 수 있고, 프리-로킹 링(80")의 윤곽(80b")은 리세스(17a')의 윤곽에 끼워 맞춰지도록 테이퍼질 수 있다. 도 14에 도시된 바와 같이, 리세스(17a")는 원형 형상으로 이루어지고, 프리-로킹 링(80'")은 리세스에 끼워 맞춰지는 원형 횡단면을 가진다. 다른 형상들이 또한 생각될 수 있다.

내측 스크류(7)는 레그상에 제공된 내측 나사(13)에 대응하는 나사를 가진다. 레그가 벌어지는 것을 방지하는 나사 형태가 사용되면, 내부 스크류(7)와 같은 그러한 단일 폐쇄 부재로 충분하다. 이것은 반경 방향에서의 뼈 고정 장치의 크기를 감소시킨다. 예를 들면, 외측 너트와 같은 그러한 다른 폐쇄 부재들이 또한 가능하다.

수용부 본체(5), 로킹 링(8), 내측 스크류(7) 및 뼈 고정 요소(1)는, 예를 들면, 충분한 강도를 갖는 티타늄 또는 스텐레스 강 또는 생체적 합성 합금(bio-compatible alloy) 또는 생체적 합성 플라스틱 소재(bio-compatible plastic material)의 생체적 합성 소재(bio-compatible material)로 이루어진다. 로킹 링은 또한 이들 소재들의 하나로부터 만들어진다. 그러나, 프리-로킹 링(80)은 또한, 예를 들면, 탄성 중합체 소재(elastomer material)와 같은 그러한 탄성 특성들을 보여주는 소재로부터 만들어질 수 있다. 예를 들면, 프리-로킹 링(80)은 O-링 또는 다른 종류의 고무 링의 그것과 같은 특성들을 보여주기 위해 탄성 중합체 소재로 만들어질 수 있다.

뼈 고정 장치는 수용부 본체(5)의 헤드 수용 부분(16)상에 장착된 로킹 링(8)에 의해, 그리고 삽입된 스크류 헤드(3)와 리세스(17a)내에 장착된 프리-로킹 링(80)에 의해 미리 조립될 수 있다.

헤드의 로킹에 관하여 뼈 고정 장치의 기능이 이제 도 15 내지 도 17을 참조하여 설명된다. 도 15는 로킹 링(8)이 수용부 본체(5)의 로드 수용 부분(9)의 제2 단부(9b) 부근에서 제1 위치 P₁ 에 있는 제1 상태를 도시한다. 뼈 고정 요소의 헤드(3)는 중공 공간(18) 속으로 아직 삽입되어 있지 않고, 프리-로킹 링(80)은 아직 장착되어 있지 않다. 위치 P₁ 내에 로킹 링(8)을 해제 가능하게 유지하는 수단이 제공될 수 있다(도시되어 있지 않음). 그러한 수단은, 예를 들면, 홈(groove)과 결합하는 잠금 수단(catch)으로 이루어질 수 있다.

도 16에 도시된 바와 같이, 뼈 고정 요소의 헤드(3)를 삽입 및 프리-로킹 링(80)을 장착한 후, 헤드(3)는 프리-로킹 링에 의해 헤드 수용 부분(16) 상으로 가해진 프리-스트레스로 인하여 프리-로크된 상태로 헤드 수용 부분(16) 내에 유지된다. 이러한 상태에서, 헤드 수용 부분 내의 헤드(3)의 피벗(pivoting)은 헤드(3) 에 관해 수용부 본체(5)를 이동시키기 위해 추가적인 힘을 가함으로써만 가능하다. 프리-로킹 링(80)이 장착되면, 헤드 수용 부분(16)으로부터의 헤드(3)의 제거는 더 이상 가능하지 않다.

도 17에 도시된 바와 같이, 헤드 수용 부분 내의 헤드(3)의 최종 로킹을 위해, 로킹 링(8)은 아래쪽으로 이동된다. 이것은, 예를 들면, 내측 스크류(7)가 로드(6) 위를 가압하고 로드가 돌출부(21)를 통해 로킹 링(8) 위를 가압할 때, 성취될 수 있다. 내측 스크류(7)를 조이는 동안, 로킹 링(8)은 만곡된 부분(8a)이 헤드 수용 부분(16)의 테이퍼진 외측 표면 부분과 결합할 때까지 아래쪽으로 변위된다. 로킹 링이 뼈 고정 장치의 스크류 축의 방향에서 헤드(3)의 가장 큰 직경의 위치에 있을 때, 로킹 링의 만곡된 부분(8a)에 의해 헤드 수용 부분(16) 상으로 가해진 압력이 가장 크고, 이것에 의해 헤드(3)는 이것이 최종적으로 로크되는 그러한 방식으로 클램프된다. 동시에, 로킹 링(8)의 더 이상의 하향 이동이 방지된다.

뼈 고정 장치는 제조업자에 의해 또는 수술의 준비 과정에서 또는 다른 어떤 시간에 미리 조립될 수 있다. 양호하게는, 외과 의사는 임상적인 적용의 특정 요건에 따라 수술 전에 필요한 수용부들과 뼈 고정 요소들을 선택한다. 뼈 고정 장치의 설계는 고정 부분(anchoring section)의 직경, 길이 및 다른 특징들의 관점에서 적절한 뼈 고정 요소를 선택하는 것을 허용한다. 따라서, 개별적으로 선택 및 적응될 수 있는, 수용부들과 여러 뼈 고정 요소들을 포함하는 모듈 시스템이 제공된다.

프리-로킹 상태에서, 헤드는 내측 스크류가 느슨해 질 때 프리-로킹 링(80)으로 인해 클램프된 채로 유지된다. 이것은 로드의 더 이상의 조정을 허용한다.

사용시에, 미리 조립된 뼈 고정 장치는 뼈 속으로 스크류된다. 헤드의 리세스(4)는 제1 보어(10)를 통해 스크류 공구에 의해 접근될 수 있다. 로킹 링은 그의 제1 위치 P₁에서 제2 단부(9b)에 가깝고 여기서 이것은 헤드(3)를 클램프하지 않는다. 그러나, 헤드(3)는 프리-로킹 링(80)에 의해 프리-로크된다. 이것이 연결될 로드에 관하여 수용부를 정확하게 정렬하기 위해, 수동으로 또는 기구의 적용에 의해 수용부상에 추가적인 힘이 가해진다. 다른 뼈 고정 장치들에 관한 로드의 정확한 위치가 성취되면, 내측 스크류(7)는 이것이 로드 상으로 압력을 가할 때까지 레드들 사이에서 스크류된다. 로드는 실제로 U-형 리세스(12)의 바닥에 대해 가압되고, 이것에 의해 돌출부(21)의 자유 단부(22)와 각각 결합하고, 로킹 링(8)을 아래로 변위시킨다. 로킹 링(8)이 헤드 수용 부분의 자유 단부(17)를 향해 이동되면, 이것은 그의 헤드 수용 부분을 압축하고, 이것에 의해 헤드를 로킹한다. 로킹 링(8)에 의해 가해진 힘이 측면으로부터 내측의 만곡된 표면(9a)과 작용하므로, 헤드를 안전하게 고정시키기 위해 필요한 힘은 헤드(3)의 상부에서 위로부터 힘이 작용하는 경우에서보다 더 작다. 이것은 또한 수용부의 벽 두께가 감소되는 것을 허용함으로써 장치를 소형화하는 것을 허용한다. 내측 스크류를 마지막으로 조임으로써 로드와 헤드를 동시에 로크한다.

도시된 실시예의 더 이상의 변형예가 가능하다. 예를 들면, 뼈 고정 요소의 헤드는, 예를 들면, 원통형 형상과 같은 그러한 어떤 다른 형상을 가질 수 있고, 이것에 의해 하나의 축(single axis) 주위에서 수용부에 관하여 스크류 요소의 회 전을 허용하는 단일축 뼈 스크류(monoaxial bone screw)가 제공된다. 헤드(3)는 또한 원추형상으로 형성될 수 있거나 또는 그렇지 않다면 헤드 수용 부분의 내측 중공 부분(internal hollow section)(18)에서 이러한 형상에 적합하게 형성될 수 있다. 더 이상의 변형예에서, 수용부 본체(5) 또는 적어도 헤드 수용 부분(16)은 어느 정도까지 탄성을 제공하는 생체적 합성 플라스틱 소재로 만들어진다. 이러한 경우에, 슬릿들은 생략될 수 있다.

로드와 결합하는 로킹 링의 돌출부들은 다른 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 자유 단부의 표면은 평평할 수 있거나 또는 그렇지 않다면 다른 형상으로 형성될 수 있다. 돌출부들은 생략될 수 있다.

헤드 수용 부분은 한 방향에서 헤드의 더욱 큰 각형성(angulation)을 허용하기 위해 경사진 개방 단부(17)를 가질 수 있다.

프리-로킹 링(80)이 탄성을 갖는 소재로 만들어진다면, 스크류 요소의 헤드(3)를 삽입하기 전 먼저 프리-로킹 링(80)을 장착하는 것이 가능할 수 있다.

헤드 수용 부분의 외측 표면은 구형으로 이루어질 수 있고 로킹 링의 내측 표면은 테이퍼질 수 있다.

도 1은 뼈 고정 장치의 실시예의 분해 사시도를 도시한다.

도 2는 도 1의 뼈 고정 장치의 조립된 상태의 사시도를 도시한다.

도 3은 제1 실시예에 따른 수용부 본체의 사시도를 도시한다.

도 4는 도 3의 수용부 본체의 측면도를 도시한다.

도 5는 도 4의 수용부 본체의 90°회전된 측면도를 도시한다.

도 6은 도 3의 수용부 본체의 평면도를 도시한다.

도 7은 로킹 링의 사시도를 도시한다.

도 8은 도 7의 로킹 링의 라인 A-A를 따라 취한 단면도를 도시한다.

도 9는 프리-로킹 링(pre-locking ring)의 사시도를 도시한다.

도 10은 도 9의 프리-로킹 링의 라인 B-B를 따라 취한 단면도를 도시한다.

도 11은 도 1 및 도 2의 수용부의 단면도에서의 확대된 부분을 제1 실시예에서의 프리-로킹 링의 더욱 확대된 단면과 함께 도시한다.

도 12는 도 1 및 도 2의 수용부의 단면도에서의 확대된 부분을 제2 실시예에서의 프리-로킹 링의 더욱 확대된 단면과 함께 도시한다.

도 13는 도 1 및 도 2의 수용부의 단면도에서의 확대된 부분을 제3 실시예에서의 프리-로킹 링의 더욱 확대된 단면과 함께 도시한다.

도 14는 도 1 및 도 2의 수용부의 단면도에서의 확대된 부분을 제4 실시예에서의 프리-로킹 링의 더욱 확대된 단면과 함께 도시한다.

도 15는 제1 위치에서의 뼈 고정 장치의 단면도를 도시한다.

도 16은 제2 위치에서의 뼈 고정 장치의 단면도를 도시한다.

도 17은 제3 위치에서의 뼈 고정 장치의 단면도를 도시한다.

Claims

로드를 뼈 고정 요소에 연결하기 위해 상기 로드를 수용하기 위한 수용부에 있어서,

상기 로드를 수용하기 위한 채널(12)을 갖는 로드 수용 부분(9), 및

상기 뼈 고정 요소의 헤드(3)를 수용하고, 개방 단부(17)를 가지며 상기 헤드의 삽입 및 클램핑을 허용하도록 유연성을 가지는 헤드 수용 부분(16)을 갖는,

수용부 본체(5);

헤드 수용 부분을 받아들이고, 상기 헤드를 그곳에 로크하기 위해 상기 헤드 수용 부분 상에 힘을 가하는 로킹 링(8); 및

상기 헤드 수용 부분을 받아들이고, 프리-로킹 상태에서 상기 헤드를 클램프하도록 상기 헤드 수용 부분 상에 힘을 가하는 프리-로킹 링(80, 80' 80", 80'")을 포함하는 것을 특징으로 하는 수용부.
제 1 항에 있어서, 상기 프리-로킹 링(80, 80', 80", 80'")은 상기 헤드 수용 부분(16) 상으로 가해진 프리-스트레스(pre-stress)에 의해 상기 헤드상에 유지되는 것을 특징으로 하는 수용부.
제 1 항에 있어서, 상기 헤드의 프리-로킹된 위치에서 상기 로킹 링(8)은 상기 프리-로킹 링(80, 80', 80", 80'")에 관하여 이동가능한 것을 특징으로 하는 수용부.
제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 프리-로킹 링(80, 80', 80", 80'")은 정지 부재(stop)(17a)에 의해 상기 로킹 링에 대항하여 이동하는 것이 방지되는 것을 특징으로 하는 수용부.
제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 프리-로킹 링(80, 80', 80", 80'")은 상기 헤드 수용 부분(16)의 상기 개방 단부(17)의 부근에 배치되는 것을 특징으로 하는 수용부.
제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 프리-로킹 링(80, 80', 80", 80'")은 상기 개방 단부(17)로부터 장착가능한 것을 특징으로 하는 수용부.
제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 프리-로킹 링(80, 80', 80", 80'")은 탄성적인 것을 특징으로 하는 수용부.
제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 헤드 수용 부분(16)은 테이퍼진 부분을 갖는 외측 표면을 가지고, 상기 로킹 링(8)은 만곡된 부분(8a)을 갖는 내측 표면을 가지며, 상기 만곡된 부분(8a)의 곡률은 상기 로킹 링의 센터로 향해져 있는 것을 특징으로 하는 수용부.
제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 로킹 링(8)의 높이는 상기 헤드 수용 부분(16)의 높이보다 더 작은 것을 특징으로 하는 수용부.
제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 로킹 링(8)은 상기 로드를 통해 그 위에 압력을 가할 때 이동가능한 것을 특징으로 하는 수용부.
제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 로드 수용 부분은 제1 단부(9a)와 제2 단부(9b) 및 상기 로드용 상기 채널을 형성하는 상기 제2 단부의 방향에서 상기 제1 단부로부터 연장하는 리세스(12)를 가지는 것을 특징으로 하는 수용부.
제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 로드 수용 부분(9)은 제1 단부(9a)와 제2 단부(9b)를 가지며, 상기 헤드 수용 부분(16)은 상기 제2 단부(9b)의 측면에 배치되며, 상기 제2 단부의 상기 측면에서의 상기 헤드 수용 부분(16)의 외경은 상기 제2 단부(9b)에서의 상기 로드 수용 부분(9)의 직경보다 더 작은 것을 특징으로 하는 수용부.
제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 수용부 본체(5)는 상기 개방 단부(17)를 향해 개방되는 다수의 슬릿(19)을 구비하며, 양호하게는 적어도 하나의 슬릿(15, 19)은 상기 개방 단부로부터 상기 로드 수용 부분(9) 안으로 연속해서 연장하는 것을 특징으로 하는 수용부.
제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 프리-로킹 링은 상기 헤드 수용 부분(16)의 하부에 배치되는 것을 특징으로 하는 수용부.
제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 따른 수용부와 나사 샤프트 및 헤드(3)를 가지는 뼈 고정 요소(1)를 구비하는 것을 특징으로 하는 뼈 고정 장치.
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