KR20000048562A - 다중축 뼈 스크류 어셈블리 - Google Patents

다중축 뼈 스크류 어셈블리 Download PDF

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Abstract

다중축 뼈 스크류 어셈블리(10)는 부분적으로 구형인 헤드(22)를 가지는 뼈 스크류(11)를 포함한다. 뼈 스크류 헤드(22)는 툴 수용 리세스(25)가 한정되는 상부 표면(24)에서 절단된다. 어셈블리는 뼈 스크류(11)의 헤드(22)를 지지하는 수축 콜릿(13)을 수용하는 테이퍼진 리세스(35)를 한정하는 중앙 보어(34)를 가지는 리시버 부재(12)를 포함한다. 리시버 부재의 보어(34)는 리세스와 연통하며 스파인 로드(R)를 그 내부에 수용하도룩 구성된 채널을 한정한다. 채널 부분(37)은 로드상에서 세트 스크류(14)를 수용하도룩 나삿니가 형성되어 있다. 어셈블리(10)는 로드(R) 및 뼈 스크류(11)의 헤드(22)사이에 배치된 수축 콜릿(13)을 포함한다. 콜릿(13)은 뼈 스크류의 헤드(22)를 수용하기 위하여 부분적으로 구형인 리세스(45)를 한정하며 실질적으로 스크류 헤드를 둘러싸는 편향가능한 핑거(50)를 포함한다. 세트 스크류(14)가 리세스 부재(12)에 단단하게 조여질 때, 세트 스크류(14)는 로드(R)를 콜릿(13)에 그리고 콜릿(13)을 리시버 부재(12)의 테이퍼진 리세스(35)에 압축하여 콜릿의 핑거(50)를 뼈 스크류 헤드에 대향하게 편향되도록 한다.

Description

다중축 뼈 스크류 어셈블리{Multi-axial bone screw assembly}
스파인을 보정하여 안정화시키고 스파인의 여러 레벨에서 융단을 용이하게 하기 위한 여러 기술 및 시스템이 개발되었다. 시스템중 어느 한 형태에서, 구부러질 수 있는 로드는 스파인의 길이 또는 척주의 길이를 따라 세로로 배치된다. 로드는 바람직하게 부재가 설치되는 특정 영역에서 스파인의 수직 만곡부에 대응하도록 구부러진다. 예를 들어, 로드는 스파인의 가슴 영역에 대한 수직 척주 만곡부 또는 요부 영역에 대한 척주 만곡부를 형성하기 위해 구부러질 수 있다. 이러한 시스템에 따르면, 로드는 다수의 고정 부재를 통해 중심 기둥의 길이를 따라 다양한 척주에 결합된다. 척주의 특정 부분과 결합되도록 구성된 다양한 고정부재가 제공될 수 있다. 예를 들어, 이와 같은 고정부재중 하나는 척주의 라미내(lamina ; 얇은 층)와 결합되도록 구성된 후크이다. 통상적인 다른 고정부재는 척주 뼈의 여러 형상에 나사식으로 결합될 수 있는 스파인 스크류이다.
구부러질 수 있는 로드를 이용하는 전형적인 한 절차에서, 로드는 스파인 또는 가시모양 돌기의 양 측면상에 배치된다. 다수의 뼈 스크류는 여러 척주 본체 부분에, 특히 이들 척주의 육경에 매우 자주 나사식으로 결합된다. 로드는 스파인에 보정 및 안정력을 제공하기 위하여 다수의 뼈 스크류에 부착된다.
로드형 스파인 고정 시스템의 일례는 Danek Medical, Inc에 의해 판매되는 TSRHR스파인 시스템이다. TSRHR시스템은 스파인을 통해 모두 활꼴 구조를 이루도록 구성된 다양한 후크, 스크류 및 볼트와 연장된 로드를 포함한다. TSRHR시스템의 일 특징에 있어서, 스파인 로드는 아이볼트를 통해 다양한 척주 고정부재에 결합된다. 이러한 구조에서, 고정부재는 로드에 인접하여 스파인 로드에 측면으로 결합된다. TSRHR시스템의 다른 특징에 있어서, 가변 각도를 가진 스크류는 아이볼트를 통해 스파인 로드에 결합된다. 가변 각도를 가진 스크류는 스파인 로드의 평면에 평행한 단일 평면에서 뼈 스크류의 선회를 허용한다. 가변각도를 가진 스크류의 상세한 설명은 본 발명의 양수인에게 양도된 Sutterlin의 미국 특허 제5,261,909호에 개시되어 있다. TSRHR시스템에 의해 달성되는 한 목적은 외과의사가 스파인 후크 또는 뼈 스크류와 같은 척주 고정부재를 적절한 해부 위치의 스파인에 적용할 수 있다는 점이다. TSRHR시스템은 또한 외과의사가 최종 고정을 위해 곡면 스파인 로드를 각각의 고정부재에 용이하게 결합할 수 있도록 한다.
다른 로드형 고정 시스템은 Sofamor Danek Group, Inc에 의해 판매되는 코트럴-두보셋/CD 스파인(Spinal) 시스템이다. TSRHR시스템과 마찬가지로, CDR시스템은 연장된 로드 및 스파인사이를 결합하기 위하여 다양한 고정부재를 제공한다. CDR시스템의 일 특징에 있어서, 고정 부재 그 자체는 스파인 로드가 수용되는 슬롯을 한정하는 몸체를 포함한다. 슬롯은 나사식 플러그가 고정부재의 몸체내에 로드를 결합하기 위하여 결합되는 나사식 뼈를 포함한다. CDR시스템은 "오픈-백" 구조를 가진 뼈 스크류 및 후크를 포함한다. 이러한 기술의 상세한 설명은 Dr. Cotrel의 미국 특허 제5,005,562호에 개시되어 있다. CDR시스템의 특징중 한 장점은 고정부재가 연장된 로드 바로 아래에 배치된다는 점이다. 이는 주입 구조의 전체 크기를 감소시키며 주위 조직에 대한 외상을 최소화시킨다.
다른 한편으로, 이들 CDR시스템의 고정부재는 로드에 대해 가변 각도로 위치될 수 있도록 스파인 로드에 대해 피봇적으로 결합될 수 있다. 상대 각도 위치설정의 제한된 범위가 많은 스파인 병리학에 허용되는 반면에, 많은 다른 경우는 예를 들어 스파인 로드에 대한 뼈 스크류의 새로운 방향을 필요로 한다. 이들 문제점의 임의의 특징은 미국 특허 제5,261,909호에 개시된 바와 같이 TSRHR시스템의 가변각도 스크류에 의해 처리된다. 그러나, 스파인 로드에 대해 다중평면에서의 각도를 변화시킬 수 있는 뼈 스크류가 요구되었다. 바람직하게, 뼈 스크류는 스파인 로드에 대해 3차원으로 이동될 수 있다. 이러한 형태의 스크류는 다중축 뼈 스크류로써 언급되었다.
다양한 다중축 스크류를 설계함으로써 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하고자 여러 방법이 시행되었다. 예를 들어, Byrd 등의 미국 특허 제5,466,237호에는 뼈 스크류의 상부상에 구형 돌출부를 포함하는 뼈 스크류가 개시되어 있다. 전형적인 나사식 리시버 부재는 구형 돌출부의 상부상에 뼈 스크류 및 스파인 로드를 지지한다. 외부 너트는 뼈 스크류가 로드에 대해 여러 각도의 방향으로 이동할 수 있도록 구형 돌출부에 스파인 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 스파인 로드사이의 결합 또는 고정은 부재들이 스파인, 특히 요부영역에 큰 부하로써 적용될 때 쉽게 분열된다.
Harms 등의 미국 특허 제4,946,458호에 개시된 다른 방법에서는 구형 헤드 뼈 스크류가 리시버 부재의 각 절반내에서 개별적으로 지지된다. 리시버 부재의 절반은 나사식 스파인 로드상에 나사식으로 결합된 너트에 의해 뼈 스크류에 압축된다. Harms 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 Harms 등의 특허에서는 스파인 로드가 압축 너트를 나사식으로 결합하여야 하기 때문에 시스템이 손상되었다. 나사식 로드가 큰 스파인 부하로 인해 약화되는 경향은 공지되어 있다. 더욱이, 상술한 Harms 등의 특허에 개시된 뼈 스크류의 설계는 많은 부품을 필요로 하며 뼈 스크류를 완전히 고정하는데 매우 복잡하다.
따라서, 연장된 스파인 로드에 용이하게 그리고 단단히 결합될 수 있는 다중축 뼈 스크류가 업계에서 요구되었다. 바람직하게, 스파인 로드는 예를 들어 스무스하고, 거칠며, 도톨도톨하며 또는 균일하게 나사진 임의의 구조를 가질 수 있다. 이것은 다양한 각도 방향으로 뼈 스크류를 스파인 로드에 결합하기 위해 사용된 임의의 부품의 프로파일 및 크기를 최소화하기 위한 필요성을 포함한다.
본 발명은 스파인(spine ; 척추)의 척주(vertebra)에 결합하기 위해 유용한 뼈 스크류 어셈블리에 관한 것이며, 특히 스파인을 따라 뻗는 연장된 로드에 대해 다중 각도 방향을 달성할 수 있는 뼈 스크류 어셈블리에 관한 것이다.
도 1은 연장된 스파인 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 어셈블리에 관련하여, 도 3의 뼈 스크류 및 스파인 로드사이를 결합하는 수축 콜릿의 상부 단면도.
도 7은 도 6에 도시된 수축 콜릿의 측면 입면도.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 스파인 고정 어셈블리는 3차원 각도 방향으로 뼈 결합 패스너를 연장된 부재에 결합하기 위해 다중축 어셈블리를 포함한다. 바람직한 실시예에 있어서, 뼈 결합 패스너는 척추와 결합되도록 구성된 하부 부분과 적어도 부분적으로 구형인 헤드를 갖는 뼈 스크류이다.
다중축 어셈블리는 패스너의 헤드를 그 내부에 수용하는 크기를 가지는 부분적으로 구형인 리세스를 한정하는 수축 콜릿(collet)을 포함한다. 본 발명의 한 특징에 있어서, 콜릿은 헤드가 구형 리세스내에 배치될 때 실질적으로 패스너의 헤드를 둘러싸도록 구성된 편향가능한 하부 부분을 포함한다. 편향가능한 부분은 슬롯에 의해 분할된 다수의 핑거(finger)에 의해 형성될 수 있다. 한 특징에서, 구형 리세스는 뼈 스크류에 대한 구형 헤드의 직경보다 작은 직경을 가진 콜릿의 하부에서 리세스 개구부를 한정한다. 핑거는 리세스 개구부를 통해 스크류 헤드를 수용하도록 외부방향으로 편향된 다음, 헤드가 구형 리세스내에 배치될 때 스크류 헤드 둘레로 수축된다.
어셈블리는 또한 상부 단부에서 하부 단부로 그 자체를 통해 보어를 한정하는 리시버 부재를 포함한다. 보어는 구형 리세스내에 배치된 패스너의 헤드와 함께 콜릿을 수용하는 테이퍼진 리세스를 포함한다. 리시버 부재는 또한 패스너의 뼈 결합 부분이 뻗는 리시버 부재의 하부 단부에서 하부 개구부를 가진다. 리시버 부재의 보어는 리시버와 연통하며, 연장된 부재 또는 스파인 로드가 삽입되는 리시버 부재의 상부 단부에서 상부 개구부를 가지는 채널을 한정한다.
상부 개구부에서 리시버 부재의 보어와 결합되는 압축 부재 또는 세트 스크류가 제공된다. 압축 부재는 로드를 클릿에 압축하여 리시버 부재에서 콜릿을 테이퍼진 리세스에 압축한다. 콜릿이 리세스내에 더 깊이 압축되기 때문에, 콜릿의 편향가능한 부분 또는 핑거는 콜릿의 구형 리세스내에 헤드를 고정하기 위하여 리세스에 의해 패스너의 헤드에 대향하여 편향된다.
본 발명은 연장된 부재에 비례하여 다수의 각도 방향으로 뼈 결합 패스너를 연장된 부재에 고정하는 어셈블리를 제공한다. 다중축 뼈 스크류 어셈블리의 바람직한 실시예는 두개의 부품사이의 각도에 무관하게 스파인 로드 및 뼈 스크류사이를 견고하게 고정하는 장점을 제공한다.
본 발명의 다른 장점은 견고한 고정을 달성하는데 최소 수의 부품만을 필요로 한다는 점이다. 다른 장점은 부품사이의 고정을 강화하는 수축 콜릿의 편향가능한 핑거에 의해 실현된다. 본 발명의 다른 장점 및 임의의 목적은 본 발명의 실시예를 기술하는 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 스파인과 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 연장된 부재 또는 스파인 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 뼈내에 뼈 스크류를 견고하게 고정시키도록 구성된 나사를 지지하는 나사식 생크(21)를 포함한다. 특히, 나사는 망상조직(cancellous) 나사이거나, 스파인 몸체의 망상조직 뼈내에 견고하게 고정시키기에 적합하다. 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 1.75인치의 길이를 가지며 요추(lumbar vertebra)의 페디클(pedicle)내에 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 스파인 로드(R)에 대해 다중축 각도로 변형될 때 최적인 것이 발견되었다. 특정 실시예에 있어서, 헤드(22) 그리고 특히 구형 표면(23)은 0.315인치의 직경을 가진다. 도 3에 도시된 바와 같이, 헤드(22)는 상부 표면(24)에서 절단되기 때문에 완전한 구를 형성하지 않는다. 다시, 일 특정 실시예에 있어서, 헤드(22)는 절단된 상부표면(24) 및 변환 생크(27)에서 절단한 헤드의 하부사이를 측정하면 0.196인치의 높이를 가진다.
헤드(22)는 상부표면(24)로부터 헤드내로 돌출하는 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 TORXR구성과 같은 다양한 구성을 가질 수 있다.
상술한 바와 같이, 헤드(22)는 변환 생크(27)를 통해 뼈 스크류(11)의 나사식 생크(21)에 맞물린다. 바람직한 실시예에 따라 도 3에 도시된 바와 같이, 변환 생크(27)는 헤드(22)의 직경보다 작은 직경을 가진다. 도 2에 도시된 바와 같이, 감소된 직경을 가진 변환 생크(27)는 리시버 부재(12)에 대해 가장 큰 각도로 향할 때 뼈 스크류에 빈틈을 제공한다. 특정 실시예에 있어서, 변환 생크(27)는 헤드(22)의 직경보다 작은 약 0.08인치인 0.236 인치의 직경을 가진다.
도 2를 다시 참조하면, 리시버 부재(12)는 뼈 스크류 헤드(22) 및 스파인 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 스파인 로드의 직경보다 약간 크다. 채널(33)은 로드(R), 뼈 스크류(11) 및 콜릿(collet ; 13)을 삽입하기 위해 부재(12)의 상부에서 개구부(33b)를 가진다.
리시버 부재(12)는 몸체(30)를 통해 스파인 보어(34)를 더 한정한다. 보어(34)의 최하부는 뼈 스크류(11)와 콜릿(13)이 제공되는 약간 테이퍼진 리세스(35)를 한정한다. 스파인 보어는 테이퍼진 리세스(35) 바로위에 있는 크라운 리세스(36)를 포함한다. 콜릿 리세스는 채널(33)의 상부 개구부(33b)로 연장하는 나사식 부분(37)내로 개구되어 있다. 리세스 부재(12)는 스파인상에서 최소 체적 및 최소 돌출을 위한 크기를 가진다. 특정 실시예에 있어서, 리시버 부재는 약 0.597인치의 높이를 가진다. 특정 실시예에 있어서, 채널(33)내에 배치된 로드는 리시버 부재(12)가 뼈와 접촉할 때 척주의 표면상에서 0.2인치의 면적을 점유할 수 있다.
리시버 부재(12)의 한 특징에서, 대향 툴 리세스(38)는 각각의 브랜치(branche ; 31, 32)에 제공된다. 툴 리세스는 스파인 후크를 스파인내로 삽입하기 위해 사용된 삽입 툴과 같은 삽입 툴에 의해 연장되도록 구성된다. 리시버 부재(12)는 몸체의 측면 인접면에서 다수의 파지 홀(gripping hole ; 39)을 한정할 수 있다. 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 툴에 의해 맞물려질 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 중앙 보어(34)는 하부 개구부(34a)에서 U자형 본체(30)를 빠져나가게 할 수 있다. 하부 개구부(34a)는 그것이 스크류 헤드(22)에 결합될 때 뼈 스크류의 헤드의 직경보다 크나 수축 콜릿(13)의 외부 직경보다 작은 상부 직경을 가진다. 결과적으로, 뼈 스크류는 보어(34)의 하부 개구부(34a)를 통해 리세스(35)에 삽입될 수 있다. 특정 실시예에 있어서, 하부 개구부(34a)는 뼈 스크류 헤드(22)의 직경보다 더 큰 약 0.015인치인 0.331인치의 직경을 가진다. 바람직하게, 하부 개구부(34a)는 가장 크게 각진 기울기 A에서 뼈 스크류의 변환 생크(27)에 빈틈을 제공하기 위하여 원추형으로 구성되거나 외부쪽으로 플레어(flare)로 된다. 특정 실시예에 있어서, 뼈 스크류(11)는 26°까지 각도 A의 범위에 걸쳐 이동할 수 있다.
테이퍼진 리세스(35)는 콜릿 리세스(36)에 인접하여 하부 보어(34a)의 직경에서 큰 직경으로 확장된다. 특정 실시예에 있어서, 이와 같은 큰 직경은 뼈 스크류(11)의 헤드(22)의 외부 직경보다 큰 0.349인치이다. 이러한 특정 실시예에 있어서, 리세스(35)는 하부 개구부(34a)에서 콜릿 리세스(36)까지 약 4°의 각도로 테이퍼져 있다. 다시, 특정 실시예에 있어서, 이와 같이 테이퍼진 리세스는 약 0.15인치의 리세스에 대한 두 단부사이의 높이를 가진다.
테이퍼진 리세스(35)는 수축 콜릿(13)을 지지하는 표면을 제공한다. 콜릿(13)이 개구부(34a)쪽으로 밀려지기 때문에, 테이퍼진 리세스는 콜릿(13)이 스크류 헤드(11)둘레로 압축되도록 한다.
리시버 부재(12)는 바람직하게 최소 크기 및 최소 돌출부를 위한 크기를 가진다. 특정 실시예에 있어서, 리시버 부재는 0.582 인치의 높이를 가진다. 특정 실시예에 있어서, 채널(33)에 배치된 로드는 리시버 부재(12)가 뼈를 수축할 때 척추상에서 약 0.19인치의 범위를 점유한다.
U자형 본체(30)의 나사식 부분(37)은 세트 스크류(14)와 맞물리도록 구성된다. 특히, 도 2를 참조하면, 세트 스크류(14)는 리시버 부재(12)의 나사식 부분(37)과 맞물리도록 구성된 나사를 가진 나사식 플러그(55)를 포함한다. 세트 스크류(14)는 또한 툴 리세스(57)를 한정하는 구동 헤드(56)를 포함한다. 이러한 특정 실시예에 있어서, 툴 리세스는 육각 리세스일 수 있다. 선택적으로, 구동 헤드(56) 그 자체는 구동 툴을 수용하기 위한 외부 구조를 가질 수 있다. 본 발명에 따르면, 세트 스크류(14)는 구동 헤드(56)가 전단 영역(58)에서 나사식 플러그(55)로부터 분리되는 "브레이크-오프 형(break-off type)" 세트 스크류이다. 공지된 바와 같이, 브레이크-오프 세트 스크류의 헤드는 소정 토오크에 영향을 받으며, 토오크는 리시버 부재(12) 및 세트 스크류(14)사이에서 함께 압축되는 뼈 스크류의 헤드(22), 콜릿(13) 및 스파인 로드(R)에 의해 제공된 저항력에 기초한다.
본 발명의 다른 특징에 있어서, 뼈 스크류 어셈블리(10)는 수축 콜릿(13)을 포함한다. 수축 콜릿의 상세한 설명은 도 6 및 도 7에 도시되어 있다. 특히, 수축 콜릿(13)은 중공이며 그것의 하부 단부에서 구형 보어(45)를 한정한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 뼈 스크류(11)의 헤드(22)는 실질적으로 스크류 어셈블리(10)가 함께 부착될 때 수축 콜릿의 구형 리세스(45)내에 배치된다. 구형 리세스(45)는 바람직하게 뼈 스크류 헤드(22)의 직경과 실질적으로 동일한 직경을 가진다. 특정 실시예에 있어서, 이 직경은 0.315인치이다. 스크류 헤드(22)를 구형 리세스(45)에 삽입하기 위하여, 리세스는 콜릿의 하부에 있는 리세스 개구부(45a)에서 절단된다. 바람직한 실시예에 있어서, 리세스 개구부는 스크류 헤드의 직경보다 작은 직경, 바람직하게 약 0.305인치를 가진다. 스크류 헤드를 리세스(45)내로 삽입하려면, 개구부(45a)가 확장되어야 한다. 플레어(45b)는 스크류 헤드(11)를 콜릿(13)내로 용이하게 삽입할 수 있도록 한다. 더욱이, 콜릿(13)의 하부 부분 및 구형 리세스(45)는 축 슬롯(51)에 의해 분리된 다수의 탄성 핑거(finger ; 50)에 의해 형성된다. 탄성 핑거(50)는 헤드가 리세스(45)내로 삽입될 때까지 스크류 헤드(11)로부터 압축에 의해 멀리 떨어질 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 리세스(45) 및 리세스 개구부(45a)는 콜릿(13)내에 헤드를 고정하기 위하여 스크류 헤드(11)의 구형 표면(23)에 일정한 압축력을 제공한다.
수축 콜릿(13)은 뼈 스크류가 리시버 부재(12)내에 배치될 때 뼈 스크류(11)의 툴 수용 리세스(25) 바로 위에 배치된 툴 삽입 보어(46)를 더 한정한다. 수축 콜릿(13)은 툴 삽입 보어(46)의 상부에서 원추형 툴 릴리프(47)를 한정한다. 이 릴리프(47)는 리시버 부재(12)가 뼈 스크류와 직접 정렬되지 않을 때조차 구동 툴의 위치가 뼈 스크류(11)의 헤드내로 설정되도록 하는 각도로 기울어져 있다.
수축 콜릿(13)은 또한 리시버 부재(12)의 테이퍼진 리세스(35)에 따르는 원추형 외부 표면을 형성한다. 콜릿(13)은 또한 그 상부 단부에서 림(rim ; 49)을 포함한다. 본 발명의 한 특징에 따르면, 수축 콜릿(13)의 림(49)은 콜릿 리세스(36)의 직경보다 약간 작은 직경을 가진다. 콜릿 리세스(36) 및 수축 콜릿(13)의 림(49)의 직경은 리시버 부재(12)의 나사식 부분(37)의 내경보다 약간 크다. 이러한 방식에서, 수축 콜릿(13)은 다중축 뼈 스크류 어셈블리(10)가 단지 느슨하게 결합될 때 콜릿 리세스(36)내에 유지될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 림(49)은 그것이 콜릿 리세스(36)내에 배치될 때까지 채널(33)의 상부 개구부(33b)로부터 리시버 부재(12)의 나사식 부분(37)을 통해 나사식으로 결합될 수 있다. 림(49)에는 수축 콜릿(13)이 리시버 부재(12)내로 용이하게 삽입되도록 나사식 부분(37)의 내부 나사와 정합되기 위하여 단일 나사가 제공될 수 있다. 특정 실시예에 있어서, 수축 콜릿은 림(49)에서 0.358 인치의 외부 직경을 가진다. 이 직경은 나사식 부분(37)의 내경보다 큰 약 0.009인치이며, 콜릿 리세스(36)의 직경보다 작은 약 0.012인치이다.
일 실시예에 있어서, 다중축 뼈 스크류 어셈블리(10)가 사용될 때, 뼈 스크류(11)는 스크류가 중앙 보어(34)의 하부 개구부(34a)를 통해 연장되도록 개구부(33b)를 통해 리시버 부재(12)내로 삽입될 수 있다. 이 지점에서, 리시버 부재(12)는 파지(gripping) 툴에 의해 툴 리세스(38)에서 지지될 수 있다. 뼈 스크류(11)의 툴 리세스(38)는 뼈 스크류(11)가 척추 뼈와 나사식으로 결합되도록 구동 부품에 의해 결합될 수 있다. 일단 뼈 스크류(11)가 소정 깊이로 뼈내로 삽입되면, 수축 콜릿(13)은 리시버 부재(12)내에 배치될 수 있으며, 뼈 스크류(11)가 헤드(22) 둘레에서 그리고 테이퍼진 리세스(35)내에 배치된다. 이때, 리시버 부재(12)는 어셈블리(10)의 여러 부품이 서로 단단히 조여지기 때문에 리시버 부재를 지지하기 위해 파지 툴에 의해 파지 홀(39)을 통해 결합될 수 있다. 스파인 로드(R)는 채널(33)의 상부 개구부(33b) 및 채널(33)내로 밀려질 수 있다.
스파인 로드(R)가 수축 콜릿(13)의 상부 표면에 지지될 때, 콜릿은 뼈 스크류(11)의 헤드(22)에 대해 최종 방향을 가지는 것으로 가정된다.
스파인 로드(R)가 제위치에 있을 때, 세트 스크류(14)는 리시버 부재(12)의 나사식 부분(37)과 나사식으로 결합될 수 있다. 세트 스크류(14)가 리시버 부재(12)에 더 단단하게 조여질 때, 리시버 부재(12)의 테이퍼진 리세스(35) 및 세트 스크류(14)는 서로 당겨진다. 이러한 과정이 계속되면, 스파인 로드(R)는 수축 콜릿(R)의 상부 표면에 압축되며, 수축 콜릿(13)은 콜릿(13)을 테이퍼진 리세스(35)내로 더 깊게 믿다. 콜릿이 테이퍼진 리세스(35)내로 진행할 때, 파지 핑거(50)는 스크류 헤드(22)의 구형 표면(23)에 탄성적으로 압축된다. 세트 스크류(14)는 콜릿(13) 및 핑거(50)가 스크류 헤드(22) 및 테이퍼진 리세스(35)사이에 단단하게 결합될 때까지 단단하게 조여진다. 로드(R)를 콜릿(13)내로 구동시키기 위하여 세트 스크류(14)에 공급되는 토오크는 스크류(14)의 헤드(56)가 전단 영역(58)에서 분리될 때까지 꾸준히 증가한다.
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 스파인의 임의의 레벨에 배치될 수 있는 크기를 가질 수 있다. 물론, 어셈블리의 부재들의 상대 크기가 여러 부재가 설치될 특정 척주를 위해 수정되는 것이 이해된다. 마찬가지로, 뼈 스크류 및 리시버 부재의 상대 크기는 스파인 로드에 대해 뼈 스크류의 각도보다 크거나 작도록 수정될 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 어셈블리(10)의 부재는 스테인레스 강철로 형성된다. 어셈블리(10)가 티타늄과 같은 다른 호환가능한 재료와 이븐 재료로 형성될 수 있는 것이 고려된다.
더욱이, 본 발명의 바람직한 실시예가 뼈 스크류에 관한 것이나, 다른 뼈 고정 부재는 본 발명의 다중축 능력을 달성하기 위해 적합할 수 있다. 예를 들어, 척주 후크는 어셈블리(10)의 부재를 통해 스파인 로드에 고정될 구형 헤드를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예가 뼈 스크류를 로드에 결합하는 것이나 다양한 세로 부재가 고려되는 것이 또한 이해된다. 예를 들어, 연장된 바는 크라운 부재 및 세트 스크류사이에 고정될 리시버 부재의 채널내에 배치될 수 있다. 본 발명은 스무스한 로드 또는 바, 또는 도톨도톨하거나 나삿니 형태를 가진 다양한 표면특성을 가진 세로 부재에 동일하게 잘 적용될 수 있다.

Claims (25)

  1. 스파인에 인접하여 스파인의 길이방향을 따라 배치되도록 구성된 연장된 부재와,
    척추 및 연장된 헤드를 결합하도록 구성된 하부 부분을 가진 뼈 결합 패스너와,
    적어도 상기 패스너의 헤드 부분을 수용하도록 크기를 가지는 리세스를 한정하며, 상기 헤드가 상기 리세스내에 배치될 때 상기 패스너의 헤드 부분을 둘러싸고 결합하도록 편향가능한 하부 부분과 연속된 상부 표면을 한정하는 상부 부분을 포함하는 콜릿과,
    상부 단부에서부터 하부 단부까지 그 자체를 통해 보어를 한정하는 리시버 부재와,
    상기 보어와 결합되며 상기 연장된 부재를 상기 콜릿의 상부 표면에 압축하여 상기 리시버 부재에서 상기 콜릿을 상기 하부 리세스에 압축하는 압축 부재를 포함하며,
    상기 보어는 상기 리세스내에 배치된 상기 패스너의 헤드와 함께 상기 콜릿을 수용하는 하부 리세스를 구비하고, 상기 하부 리세스는 상기 패스너의 하부부분이 연장되는 상기 리시버 부재의 하부 단부에서 하부 개구부를 가지며, 상기 리시버 부재는 상기 하부 리세스와 연통하고 상기 리세스에 인접하여 상기 연장된 부재를 수용하도록 구성된 채널을 구비하고,
    상기 콜릿이 상기 하부 리세스에 압축될 때 상기 콜릿의 편향가능한 부분은 상기 헤드를 상기 콜릿의 리세스내에 고정하기 위하여 상기 하부 리세스에 의해 상기 패스너의 헤드에 대향하게 편향되는 스파인 고정 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 보어는 상기 상부 개구부에 인접하여 내부적으로 나사진 부분을 포함하고,
    상기 압축부재는 상기 내부적으로 나사진 부분과 결합되는 나사를 가진 세트 스크류인 스파인 고정 어셈블리.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 뼈 결합 패스너의 헤드는 절단된 상부 표면을 포함하며 상기 상부 표면을 통해 툴 수용 리세스를 한정하는 스파인 고정 어셈블리.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 콜릿은 이를 통과하는 보어를 구비하고, 상기 보어는 상기 콜릿의 보어를 통해 상기 패스너의 상기 헤드와 결합되도록 구동 툴을 수용하는 툴 삽입 보어 및 상기 리세스를 포함하는 스파인 고정 어셈블리.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 리시버 부재의 상기 보어는 상기 압축 부재와 결합되기 위한 부분과, 상기 결합부분과 상기 하부 리세스사이에 배치된 콜릿 리세스를 포함하며, 상기 결합부분은 상기 콜릿 리세스의 내경보다 작은 내경을 가지며,
    상기 콜릿은 상기 콜릿 리세스의 내경보다 작으나 상기 보어의 상기 부분의 내경보다 큰 직경을 가지는 상부 림을 포함하는 스파인 고정 어셈블리.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 하부 리세스는 상기 하부 단부에서 큰 직경으로부터 작은 직경으로 테이퍼지는 스파인 고정 어셈블리.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 콜릿은 상기 리시버 부재의 상기 테이퍼진 리세스와 상호 보완관계로 결합되도록 구성된 원추형 외부 표면을 포함하는 스파인 고정 어셈블리.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 리시버 부재의 상기 하부 개구부는 테이퍼지는 스파인 고정 어셈블리.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 콜릿의 상기 편향가능한 부분은 다수의 편향가능한 핑거를 포함하는 스파인 고정 어셈블리.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 콜릿은 상기 리세스의 한 단부에서 리세스 개구부를 포함하며, 상기 리세스 개구부는 상기 패스너의 상기 연장된 헤드의 직경보다 작은 직경을 가지며, 상기 콜릿의 편향가능한 부분은 상기 리세스내에 상기 패스너 헤드를 수용하기 위하여 편향된 스파인 고정 어셈블리.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 리세스 개구부는 테이퍼지는 스파인 고정 어셈블리.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 리시버 부재는 상기 연장된 부재가 그 내부에 삽입되도록 상기 채널과 연통하는 그 상부 단부에서 상부 개구부를 한정하는 스파인 고정 어셈블리.
  13. 제 4 항에 있어서, 상기 툴 삽입 보어는 테이퍼지는 스파인 고정 어셈블리.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 리시버 부재는 U자형 본체를 형성하며 그 사이에 채널을 한정하는 두개의 브랜치를 포함하는 스파인 고정 어셈블리.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 브랜치는 외향으로 대향하는 표면을 포함하며, 상기 각각의 표면은 삽입 툴을 수용하기 위하여 툴 리세스를 한정하는 스파인 고정 어셈블리.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 브랜치는 인접하는 측면을 포함하며, 상기 각각의 측면은 파지 툴에 의해 결합되도록 구성된 적어도 두개의 파지 홀을 한정하는 스파인 고정 어셈블리.
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 브랜치는 부분적으로 원통형인 외향으로 대향하는 표면과 실질적으로 평평한 상기 대향 표면사이의 인접 측면을 포함하는 스파인 고정 어셈블리.
  18. 제 2 항에 있어서, 상기 세트 스크류는 나사식 플러그, 헤드, 및 상기 나사식 플러그와 상기 헤드사이의 전단 영역을 포함하며, 상기 헤드는 소정 토오크가 공급될 때 상기 나사식 플러그로부터 분리될 수 있는 스파인 고정 어셈블리.
  19. 스파인에 인접하여 스파인의 길이방향을 따라 배치되도록 구성된 연장된 부재와,
    척추 및 연장된 헤드를 결합하도록 구성된 하부 부분을 가진 뼈 결합 패스너와,
    상부 단부에서부터 하부 단부까지 그 자체를 통해 보어를 한정하는 리시버 부재와,
    상기 하부 리세스내에 수용되는 크기로 구성되며 상기 패스너의 헤드의 적어도 일부분을 그 내부에 수용하는 크기를 가진 리세스를 한정하며, 상기 헤드가 상기 리세스내에 배치될 때 상기 패스너의 상기 헤드 부분을 둘러싸며 결합하도록 편향가능한 하부 부분과 상기 리시버 부재의 상기 내부적으로 나사진 부분을 통해 상기 콜릿을 상기 하부 리세스에 결합하기 위해 상기 상부 부분 한정수단을 포함하는 콜릿과,
    상기 보어의 상기 내부적으로 나사진 부분내에 결합되며, 상기 연장된 부재를 상기 콜릿에 압축하여 상기 리시버 부재에서 상기 콜릿을 상기 하부 리세스에 압축하는 나사식 압축 부재를 포함하며,
    상기 보어는 상기 패스너의 하부 부분이 뻗는 상기 리시버 부재의 하부 단부에서 하부 개구부를 가지는 하부 리세스와 상기 하부 리세스 및 상기 상부 단부사이에서 내부적으로 나사진 부분을 포함하고, 상기 리시버 부재는 상기 하부 리세스와 연통하며 상기 하부 리세스에 인접하여 그 내부에 상기 연장된 부분을 수용하도룩 구성된 채널을 포함하며,
    상기 콜릿이 상기 하부 리세스에 압축될 때 상기 콜릿의 편향가능한 부분은 상기 헤드를 상기 콜릿의 리세스내에 고정하기 위하여 상기 하부 리세스에 의해 상기 패스너의 헤드에 대향하게 편향된 스파인 고정 어셈블리.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 나사식 결합 수단은 상기 콜릿상에 한정된 상부 림을 포함하며, 상기 상부 림은 상기 리시버 부재에 대한 상기 보어의 상기 내부적으로 나사진 부분에 대한 나사사이를 통과하도록 구성된 스파인 고정 어셈블리.
  21. 제 19 항에 있어서, 상기 나사식 결합 수단은 상기 콜릿상에 한정되고 상기 리시버 부재에 대한 보어의 상기 내부적으로 나사진 부분과 맞물리도록 구성된 적어도 하나의 나사를 포함하는 스파인 고정 어셈블리.
  22. 스파인의 길이를 따라 연장하는 연장된 부재에 결합되는 뼈 패스너 어셈블리로서,
    상기 척추 및 연장된 헤드와 맞물리도록 구성된 하부 부분을 가진 뼈 결합 패스너와,
    상기 패스너의 헤드의 적어도 일부분을 그 내부에 수용하는 크기를 가진 리세스를 한정하며, 상기 헤드가 상기 리세스에 배치될 때 실질적으로 상기 패스너의 헤드에 대한 상기 부분을 둘러싸면서 상기 부분과 결합되도록 편향가능한 하부 부분과 연속적인 상부 표면을 한정하는 상부 부분을 갖는 콜릿과,
    상기 상부 단부에서 상기 하부 단부로 그 자체를 통해 보어를 한정하는 리시버 부재와,
    상기 보어와 결합되며, 상기 콜릿의 상기 연속적인 상부표면에 상기 연장된 부재를 압축하여 상기 리시버 부재에서 상기 콜릿을 상기 하부 리세스에 압축하는 압축부재를 포함하며,
    상기 보어는 상기 리세스내에 배치된 상기 패스너의 헤드와 함께 상기 콜릿을 수용하는 하부 리세스를 포함하고, 상기 하부 리세스는 상기 패스너의 하부 부분이 뻗는 상기 리시버 부재의 상기 하부 단부에서 하부 개구부를 가지며, 상기 리시버 부재는 상기 하부 리세스와 연통하며 상기 하부 리세스에 인접하여 그 내부에 상기 연장된 부재를 수용하도록 구성된 채널을 포함하고
    상기 콜릿이 상기 하부 리세스에 압축될 때 상기 콜릿의 편향가능한 부분은 상기 콜릿의 리세스에 상기 헤드를 고정하기 위하여 상기 하부 리세스에 의해 상기 패스너의 헤드에 대향하여 편향되는 뼈 패스너 어셈블리.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 보어는 상기 리세스 및 상기 상부 단부사이에 내부적으로 나사진 부분을 포함하며,
    상기 콜릿은 상기 보어의 상기 내부적으로 나사진 부분을 통해 상기 콜릿을 결합하기 위하여 상부 부분 한정수단을 포함하는 뼈 패스너 어셈블리.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 나사식 결합수단은 상기 콜릿상에 한정된 상부 림을 포함하며, 상기 상부 림은 상기 리시버 부재에 대한 상기 보어의 상기 내부적으로 나사진 부분의 나사사이를 통과하도록 구성된 뼈 패스너 어셈블리.
  25. 제 23 항에 있어서, 상기 나사식 결합 수단은 상기 콜릿상에 한정되며 상기 리시버 부재에 대한 상기 보어의 내부적으로 나사진 부분과 결합되도록 구성된 적어도 하나의 나사를 포함하는 본 패스너 어셈블리.
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