KR102074130B1 - 나사를 위한 자기 유지 특징부 - Google Patents

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KR102074130B1
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마틴 펠더
올리비에로 듀란트
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신세스 게엠바하
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Abstract

뼈 고정 장치는 중심 길이방향 축을 따라 근위 단부에서의 헤드로부터 원위 단부에서의 샤프트로 연장되는 긴 몸체를 포함한다. 슬롯형 개구는 미리 결정된 거리만큼 헤드 내로 원위방향으로 연장되고, 개구는 개구의 측면에서 스프링 부분을 한정하며, 스프링 부분은 중심 길이방향 축을 향해 편의되고, 스프링 부분에 대한 반경방향 팽창력의 인가 시에 중심 길이방향 축으로부터 멀리 편향가능하도록 구성된다.

Description

나사를 위한 자기 유지 특징부{SELF HOLDING FEATURE FOR A SCREW}
우선권 주장
본 출원은, 그의 전체 개시내용이 본 명세서에 참고로 포함된, 2011년 12월 6일자로 출원된 발명의 명칭이 "나사를 위한 자기 유지 특징부(Self Holding Feature for a Screw)"인 미국 가출원 제61/567,390호에 대한 우선권을 주장한다.
장골(예컨대, 대퇴골)의 골절들은 통상적으로 뼈의 목부(neck), 전자간 구역(intertrochanteric region), 또는 전자부 구역(peritrochanteric region)에서 발생한다. 그러한 골절들은 종종 뼈의 골수강(medullary cavity) 내로의 골수내 장치(intramedullary device)(예컨대, 골수내 못)의 삽입을 통해 고정된다. 그리고 나서, 전자 고정 임플란트(trochanteric fixation implant)(예컨대, 뼈 나사(bone screw))가 뼈의 헤드의 일부가 되도록 뼈의 길이방향 축에 대해 횡방향으로 골수내 장치를 통해 측방향으로 삽입될 수 있다. 전자 고정 임플란트들은 종종 스크루드라이버(screwdriver)를 거쳐 뼈 내로 그리고 골수내 장치를 통해 안내된다. 그러나, 스크루드라이버는 삽입 동안에 전자 고정 임플란트의 헤드로부터 결합해제되기 쉬워서, 뼈 고정 시술을 완료하는 데 필요한 시간을 증가시키고 다른 합병증을 유발한다.
본 발명은 중심 길이방향 축을 따라 근위 단부(proximal end)에서의 헤드로부터 원위 단부(distal end)에서의 샤프트로 연장되는 세장형 몸체를 포함하는 뼈 고정 장치에 관한 것이다. 슬롯형 개구(slotted opening)는 미리 결정된 거리만큼 헤드 내로 원위방향으로 연장되고, 개구는 개구의 측면에서 스프링 부분을 한정하며, 스프링 부분은 중심 길이방향 축을 향해 편의되고(biased), 스프링 부분에 대한 반경방향 팽창력의 인가 시에 중심 길이방향 축으로부터 멀리 편향가능하도록 구성된다.
<도 1>
도 1은 본 발명에 따른 예시적인 뼈 고정 요소의 제1 사시도.
<도 2>
도 2는 도 1의 뼈 고정 요소의 부분 단면도.
<도 3>
도 3은 근위 방향으로부터의 도 1의 뼈 고정 요소의 사시도.
<도 4>
도 4는 도 1의 뼈 고정 요소의 제2 사시도.
<도 5>
도 5는 본 발명에 따른 구동 기구(driving mechanism)의 제1 사시도.
<도 6>
도 6은 도 5의 구동 기구의 제2 사시도.
<도 7>
도 7은 제1 작동 구성에서의 도 1의 뼈 고정 요소를 도시하는 도면.
<도 8>
도 8은 제2 작동 구성에서의 도 1의 뼈 고정 요소를 도시하는 도면.
<도 9>
도 9는 본 발명의 제1 대안 실시예에 따른 뼈 고정 요소의 사시도.
<도 10>
도 10은 본 발명의 제2 대안 실시예에 따른 뼈 고정 요소의 사시도.
본 발명은 하기의 설명 및 첨부 도면을 참조하여 추가로 이해될 수 있으며, 첨부 도면에서 동일한 요소는 동일한 도면 부호로 지칭된다. 본 발명은 대체로 골절된 또는 다르게 손상된 뼈의 고정을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 뼈 고정 요소에 대한 구동 기구의 위치를 유지하도록 구동 기구와 일시적으로 로킹 결합하여 뼈 고정 요소를 뼈 내로 삽입하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 예시적인 뼈 고정 요소는 헤드 및 헤드로부터 원위방향으로 연장되는 긴 샤프트를 포함한다. 헤드는 구동 기구의 원위 단부를 수용하도록 구성된 리세스(recess) 내로 반경방향 내향으로 편의되는 스프링 기구를 포함한다. 본 발명에 따른 예시적인 구동 기구는 실질적으로 구형인 원위 단부가 형성된다. 리세스 내로의 구형 원위 단부의 삽입 시, 스프링은 반경방향 외향으로 이동되고, 스프링의 편의는 구형 원위 단부에 힘을 인가하여 뼈 고정 요소를 구동 기구에 로킹(locking)시킨다. 삽입 동안에 구동 기구와 로킹 결합함으로써, 구동 기구에 대한 뼈 고정 요소의 느슨해짐이 최소화되어서, 뼈 고정 요소를 뼈 내의 목표 위치에 견고하게 안착시키는 데 필요한 시간 및 노력을 감소시킨다. 예시적인 시스템 및 방법이 대퇴골에 사용되기 위한 전자 고정 나사에 대하여 논의되지만, 본 발명이 특정 해부에 적합하도록 장치의 치수 및 형상을 변경함으로써 신체의 임의의 다른 뼈에서의 임의의 다른 뼈 고정 시술에 사용될 수 있다는 것에 주목한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "근위"는 의사 또는 다른 사용에 접근하는 방향을 지칭하는 반면, 용어 "원위"는 뼈의 목표 고정 부위에 접근하는 방향을 지칭한다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 뼈 고정 요소(100)(예컨대, 뼈 나사)는 헤드(104)를 포함하는 근위 단부(102)로부터 원위 단부(108)에서 종료되는 샤프트(106)까지 중심 길이방향 축(110)을 따라 연장된다. 뼈 고정 요소(100)는 헤드(104)의 외경이 샤프트(106)의 외경보다 더 큰 실질적으로 원형인 단면 형상을 가져, 헤드(104)는 소정 구조물에 맞닿아 안착되어서 샤프트(106)가 이 구조물을 통해 삽입될 수 있는 한계를 한정할 수 있게 된다. 이 실시예에 따른 샤프트(106)는 실질적으로 매끄러운 제1 부분(112) 및 제1 부분의 원위에 있는 나삿니 형성된(threaded) 제2 부분(114)을 포함한다. 당업자들이 이해하는 바와 같이, 제1 부분(112)은 골수내 못(도시되지 않음)을 통해 연장되는 전자 채널(도시되지 않음)과 결합하도록 구성될 수 있는 반면, 제2 부분(114)은 전자(도시되지 않음)에서의 뼈와 나사식으로 결합하도록 구성된다. 그러나, 당업자들이 이해할 수 있는 바와 같이, 샤프트(106)의 임의의 부분이 특정 시술의 요건들에 따르도록 나삿니 형성되거나 나삿니 형성되지 않을 수 있다. 더욱이, 샤프트(106)의 제1 및 제2 부분(112, 114)들이 2개의 상이한 직경들을 갖는 것으로 도시되었지만, 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 특정 시술의 요건들에 따르도록 임의의 상대적 치수들이 선택될 수 있다.
나중에 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 헤드(104)는 구동 기구(200)의 원위 단부의 치수에 따르도록 선택된 미리 결정된 거리만큼 근위 단부(102)로부터 헤드 내로 원위방향으로 연장되는 리세스(116)를 포함한다. 리세스(116)는 중심 길이방향 축(110)과 정렬될 수 있고, 뼈 고정 요소(100)의 길이방향 축에 수직인 평면에서 실질적으로 육각형인 단면 형상을 가질 수 있다. 그러나, 그 형상이 구동 기구의 단부의 형상과 상호작용하여 리세스(116) 내로 삽입된 구동 기구를 뼈 고정 요소(100)에 비-회전식으로 결합시키는 한, 임의의 다른 단면 형상(예컨대, 슬롯형, 정사각형, 톡스(torx) 등)이 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 리세스(116)를 위해 사용될 수 있다는 것에 주목한다.
도 1 내지 도 4의 예시적인 실시예에서, 리세스(116)는 헤드(104)를 완전히 통해 연장되고, 샤프트(106)를 통해 길이방향으로 연장되는 채널(118)로 개방되어 있다. 슬롯(120)이 근위 단부(102)로부터 헤드(104) 내로 연장하여, 도 3에 도시된 바와 같이 헤드(104)의 근위 면에서 현(chord)을 형성한다. 슬롯(120)은 헤드(104)의 외측 벽들을 완전히 통해 연장된다. 슬롯(120)은, 구동 기구가 리세스(116) 내로 삽입됨에 따라 슬롯(120)이 헤드(104)의 벽의 일부분이 외향으로 휘어지게 하고 나서 자연적인 편의 하에서 스냅 백(snap back)되어 이하에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이 구동 기구를 리세스(116) 내부에서 일시적으로 로킹하게 하는 한, 헤드(104)를 따라 임의의 구성으로 제공될 수 있다. 이 실시예에서, 슬롯(120)은 도 3에 도시된 바와 같이 리세스(116) 내로 헤드(104)의 벽을 관통한다. 슬롯(120)은 길이방향 축(110)에 실질적으로 평행한 평면 내에서 연장되는 제1 슬롯 부분(122), 길이방향 축(110)으로부터 외향으로 길이방향 축(110)에 실질적으로 수직인 평면 내에서 연장되는 제2 슬롯 부분(124), 및 길이방향 축(110)에 실질적으로 평행한 평면 내에서 연장되는 제3 슬롯 부분(126)을 갖는 긴 절단부로서 형성된다. 슬롯(120)은 그의 측면에서 스프링 부분(128)을 한정한다. 제1, 제2 및 제3 슬롯 부분(122, 124, 126)들 사이의 계면들은 나중에 더 상세히 설명되는 바와 같이 중심 길이방향 축(110)으로부터 멀어지는 스프링 부분(128)의 편향성(deflectability)을 증가시키도록 선택된 미리 결정된 곡률 반경을 가지고서 실질적으로 둥글게 된다. 제2 슬롯 부분(124)의 길이는, 중심 길이방향 축(110)으로부터 멀어지는 스프링 부분(128)의 미리 결정된 편향을 허용하면서 스프링 부분(128)을 길이방향 축(110)을 향해 다시 가압하는 편의력을 보존하도록 선택된다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 예시적인 구동 기구(200)를 도시한다. 구동 기구(200)는 중심 길이방향 축(206)을 따라 근위 단부(202)로부터 원위 단부(204)까지 연장된다. 핸들(208)이 근위 단부(202)에 제공되고, 핸들(208)은 길이방향 축(206)에 실질적으로 수직하게 연장되는 제1 및 제2 아암(210, 212)들을 포함한다. 그러나, 핸들(208)이 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 임의의 다른 형상으로 형성될 수 있다는 것에 주목한다. 제1 및 제2 아암(210, 212)들은 길이방향 축(206)을 따라 연장되는 긴 요소(214)에 (예컨대, 레이저 용접, 접합 등을 통해서) 영구적으로 연결된다. 핸들(208)에는 실리콘 오버몰드(216)가 추가로 제공될 수 있다. 샤프트(218)가 긴 요소(214)로부터 원위방향으로 연장되고 샤프트의 원위 단부에서 팁(220)을 포함한다. 팁(220)은 리세스(116)의 육각형 벽들과 결합하도록 구성되는 복수의 소면 형성된(faceted) 벽들에 의해 한정된 실질적으로 구형인 형상으로 형성된다. 구체적으로, 팁(220)은 팁(220)의 근위 및 원위 단부들에서 수렴하도록 구성된 6개의 소면들을 포함하여 구면 형상을 형성할 수 있다. 뼈 고정 요소(100)와의 소면 형성된 벽들의 결합은 구동기를 뼈 고정 요소(100)의 길이방향 축에 대하여 비-회전식으로 뼈 고정 요소에 결합시키면서, 실질적으로 구형인 형상은 뼈 고정 요소(100)의 길이방향 축에 실질적으로 수직인 축을 중심으로 뼈 고정 요소(100)에 대한 구동 기구의 제한된 피벗 이동을 허용한다. 샤프트(218)의 길이는 목표 시술의 요건들에 따르도록 선택되고, 팁(220)의 직경은 리세스(116)의 직경에 따른다. 예를 들어, 이 실시예에 따른 팁(220)은 직경이 대략 8 mm일 수 있으면서 리세스의 직경이 실질적으로 유사하다. 긴 채널(222)이 (예컨대, 뼈 내로의 뼈 시멘트 등의 삽입을 허용하기 위하여) 구동 기구(200)를 통해 근위 단부(202)로부터 원위 단부(204)까지 연장된다. 다른 실시예에서, 팁(220)에는 리세스(116) 내의 대응하는 개수의 소면들에 따르도록 실질적으로 구형인 팁(220)을 중심으로 원주방향으로 연장되는 다수의 소면들이 제공될 수 있다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 예시적인 방법에 따르면, 팁(220)은 리세스(116) 내로 삽입되고, 이 삽입은 스프링 부분(128)이 반경방향 외향으로 휘어지게 하여 완전히 리세스(116) 내로의 팁(220)의 이동을 허용한다. 일단 팁(220)이 리세스(116) 내로 이동되었으면, 스프링 부분(128)은 중심 길이방향 축(110)과 실질적으로 길이방향 정렬 상태인 편의된 구성으로 복귀되어 리세스(116) 내에서 팁(122)의 위치를 로킹한다. 당업자들이 이해하는 바와 같이, 팁(220)에 스프링 보유력을 인가함으로써, 의사 또는 다른 사용자는 당업자가 이해하는 바와 같이 뼈 고정 요소(100)의 후속적인 피벗 이동이 그 삽입을 돕게 함이 없이 구동 기구(200)를 뼈 고정 요소(100)의 중심 길이방향 축(110)에 대하여 다양한 각도들로 피벗시킬 수 있다. 예시적인 실시예에서, 스프링 부분(128)에 의해 팁(222)에 인가되는 편의력은 리세스(116) 내부에서의 팁(222)의 회전을 방지하기에 충분하다. 이어서, 구동 기구(200)는 뼈 고정 요소(100)를 목표 위치에서 뼈 내로 나사 조임하는 데 사용된다. 리세스(116)로부터 팁(222)을 분리하기 위하여, 의사 또는 다른 사용자는 뼈 고정 요소(100)에 대해 미리 결정된 각도로 구동 기구(200)를 피벗시키며, 이 피벗 이동은 팁(220)이 뼈 고정 요소(100)로부터 분리되게 한다.
도 9는 본 발명의 제1 대안 실시예에 따른 뼈 고정 임플란트(300)를 도시하는데, 뼈 고정 임플란트(300)는 뼈 고정 임플란트(100)와 실질적으로 유사하게 형성되며, 도면에서 동일한 요소들은 동일한 도면 부호들로 참조되어 있다. 구체적으로, 뼈 고정 임플란트(300)의 샤프트(106)는 나삿니가 형성되지 않으며, 미리 결정된 거리만큼 그 외측으로 반경방향으로 연장되는 원주방향 인접부(302)를 포함한다. 예시적인 실시예에서, 인접부(302)는 샤프트(106)의 근위 부분을 따라 위치설정될 수 있지만, 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 임의의 다른 위치가 사용될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 당업자들이 이해할 수 있는 바와 같이, 인접부(302)는 뼈 고정 요소(예컨대, 뼈 플레이트, 골수내 못 등) 또는 뼈를 통해 연장되는 구멍(도시되지 않음)의 내측 벽과 마찰 결합하도록 구성 및 치수설정될 수 있다. 뼈 고정 임플란트(300)의 원위 부분에는, 당업자들이 이해하는 바와 같이, 예를 들면 뼈 고정 요소 또는 뼈 내로의 그의 삽입을 돕기 위하여 원위 단부(108)의 직경을 감소시킨 테이퍼 형성된 벽(304)이 제공될 수 있다. 더욱이, 뼈 고정 임플란트(300)가 나삿니 형성되지 않은 것으로 도시되어 있지만, 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 샤프트(106)의 임의의 부분에 나삿니가 제공될 수 있다는 것에 주목한다.
도 10은 본 발명의 제2 대안 실시예에 따른 뼈 고정 임플란트(400)를 도시하는데, 뼈 고정 임플란트(400)는 뼈 고정 임플란트(100)와 실질적으로 유사하게 형성되며, 도면에서 동일한 요소들은 동일한 도면 부호들로 참조되어 있다. 뼈 고정 임플란트(400)의 샤프트(406)는 나삿니 형성되지 않으며, 실질적으로 테이퍼형인 형상이 형성된다. 구체적으로, 샤프트(406)는 제1, 제2 및 제3 섹션(408, 410, 412)들을 포함하고, 각각은 직전 섹션보다 더 작은 직경을 갖는다. 추가의 테이퍼형 부분(414)이 제3 섹션(412)의 원위 단부에 제공되고, 테이퍼형 부분(414)은 원위 단부(108)를 향해 직경이 점점 감소한다. 뼈 고정 임플란트(400)는 또한 상부에 제공된 슬롯(420)의 구성에 있어서 뼈 고정 임플란트(100)와 상이하다. 구체적으로, 제1, 제2 및 제3 슬롯 부분(122, 124, 126)들에 더하여, 슬롯(420)은 또한 길이방향 축(110)에 대해 소정 각도로 연장되는 제4 슬롯 부분(428)을 포함한다. 예시적인 실시예에서, 제4 슬롯 부분(428)은 길이방향 축(110)에 대해 직교하여 연장될 수 있지만, 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 임의의 다른 각도가 사용될 수 있다. 당업자들이 이해하는 바와 같이, 제4 슬롯 부분(428)은 스프링 부분(128)의 편향성을 증가시키는 역할을 한다.
본 발명의 사상 또는 범주로부터 벗어남이 없이, 본 발명의 구조 및 방법에 다양한 다른 수정들 및 변화들이 이루어질 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명은 본 발명의 수정 및 변화가 첨부된 특허청구범위 및 그의 등가물의 범주 내에 있다면 그들을 포괄하도록 의도된다.

Claims (20)

  1. 뼈 고정 장치로서,
    중심 길이방향 축을 따라 근위 단부(proximal end)에서의 헤드로부터 원위 단부(distal end)에서의 샤프트로 연장하는 세장형 몸체; 및
    상기 헤드의 근위 단부에서 개방되는 복수의 슬롯형 개구(slotted opening)들로서, 상기 복수의 슬롯형 개구들은 미리 결정된 거리만큼 상기 헤드 내로 원위방향으로 연장하고 상기 헤드의 외측 벽을 관통하며 상기 헤드의 원주 방향에서 상기 복수의 슬롯형 개구들 사이의 상기 헤드의 외측 벽은 스프링 부분이며, 이에 의해 상기 스프링 부분은 상기 중심 길이방향 축을 향해 편의되고(biased), 상기 스프링 부분에 대한 반경방향 팽창력의 인가 시에 상기 중심 길이방향 축으로부터 반경방향 외측으로 편향가능하도록 구성되는, 상기 복수의 슬롯형 개구들을 포함하는, 뼈 고정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 근위 단부로부터 상기 헤드 내로 원위방향으로 연장하는 리세스(recess)를 추가로 포함하고, 상기 리세스는 구동 기구(driving mechanism)와 결합하도록 구성 및 치수설정된, 뼈 고정 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 리세스는 상기 중심 길이방향 축과 정렬되는, 뼈 고정 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 슬롯형 개구들은 상기 리세스로부터 분리되는, 뼈 고정 장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 리세스의 형상은 육각형, 슬롯형, 정사각형 및 톡스-형상(torx-shaped) 중 하나인, 뼈 고정 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 슬롯형 개구들은 상기 중심 길이방향 축에 평행하게 연장하는, 뼈 고정 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 슬롯형 개구들 각각의 제1 부분은 상기 중심 길이방향 축에 대해 소정 각도로 연장하고, 상기 제1 부분은 상기 스프링 부분의 편향성(deflectability)을 증가시키도록 구성되는, 뼈 고정 장치.
  8. 제7항에 있어서, 각 슬롯형 개구의 제1 부분은 각 슬롯형 개구의 원위 단부에 위치되는, 뼈 고정 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 샤프트의 일부분은 나삿니가 형성되는(threaded), 뼈 고정 장치.
  10. 뼈 고정용 시스템으로서,
    중심 길이방향 축을 따라 근위 단부에서의 헤드로부터 원위 단부에서의 샤프트로 연장되는 세장형 몸체, 및 상기 헤드의 근위 단부에서 개방되는 복수의 슬롯형 개구(slotted opening)들로서, 상기 복수의 슬롯형 개구들은 미리 결정된 거리만큼 상기 헤드 내로 원위방향으로 연장하고 상기 헤드의 외측 벽을 관통하며 상기 헤드의 원주 방향에서 상기 복수의 슬롯형 개구들 사이의 상기 헤드의 외측 벽은 스프링 부분이며, 이에 의해 상기 스프링 부분은 상기 중심 길이방향 축을 향해 편의되고(biased), 상기 스프링 부분에 대한 반경방향 팽창력의 인가 시에 상기 중심 길이방향 축으로부터 반경방향 외측으로 편향가능하도록 구성되는, 상기 복수의 슬롯형 개구들을 포함하는, 상기 뼈 고정 장치; 및
    근위 단부에서의 핸들로부터 원위 단부에서의 구동 팁(driving tip)까지 연장하는 구동 기구로서, 상기 구동 팁은 상기 스프링 부분에 반경방향 팽창력을 인가하도록 구성되는, 상기 구동 기구를 포함하는, 뼈 고정용 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 근위 단부로부터 상기 헤드 내로 원위방향으로 연장하는 리세스를 추가로 포함하고, 상기 리세스는 구동 기구와 결합하도록 구성 및 치수설정되며, 상기 리세스는 상기 중심 길이방향 축과 정렬되는, 뼈 고정용 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 구동 팁은 상기 스프링 부분에 반경방향 팽창력을 인가하기 위해 상기 리세스 내로 삽입되도록 구성되는, 뼈 고정용 시스템.
  13. 제10항에 있어서, 상기 구동 팁은 구형(spherical)인 형상을 한정하는 복수의 소면(facet)들을 포함하는, 뼈 고정용 시스템.
  14. 제11항에 있어서, 상기 슬롯형 개구들은 상기 리세스로부터 분리되는, 뼈 고정용 시스템.
  15. 제10항에 있어서, 상기 슬롯형 개구들은 상기 중심 길이방향 축에 평행하게 연장하는, 뼈 고정용 시스템.
  16. 제10항에 있어서, 상기 슬롯형 개구들 각각의 제1 부분이 상기 중심 길이방향 축에 대해 소정 각도로 연장하고, 상기 제1 부분은 상기 스프링 부분의 편향성을 증가시키도록 구성되는, 뼈 고정용 시스템.
  17. 제16항에 있어서, 각 슬롯형 개구의 제1 부분은 각 슬롯형 개구의 원위 단부에 위치되는, 뼈 고정용 시스템.
  18. 제10항에 있어서, 상기 샤프트의 일부분은 나삿니가 형성되는, 뼈 고정용 시스템.
  19. 삭제
  20. 삭제
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