KR20060035643A - 다축 뼈 스크류 - Google Patents

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KR20060035643A
KR20060035643A KR1020057025048A KR20057025048A KR20060035643A KR 20060035643 A KR20060035643 A KR 20060035643A KR 1020057025048 A KR1020057025048 A KR 1020057025048A KR 20057025048 A KR20057025048 A KR 20057025048A KR 20060035643 A KR20060035643 A KR 20060035643A
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multiaxial
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KR1020057025048A
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데이비드 디. 코닉진스키
토마스 브이. 도허티
데일 휘플
니알 케이시
마크 홀
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디퍼이 스파인 에스에이알엘
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Abstract

본 발명은 일반적으로 그 근위 단부 상에 형성된 구형 헤드를 갖는 생크와, 그 내에 형성된 축방향 통로를 갖고 생크의 구형 헤드를 다축형으로 설치하도록 적응된 수용 부재를 갖는 다축 고정 장치를 제공한다. 다축 뼈 스크류는 수용 부재 내에 구형 헤드를 고정하기 전에 생크가 원하는 각 배향으로 유지될 수 있도록 구형 헤드와 수용 부재 사이에 충분한 마찰을 제공하도록 적응된 결합 부재를 부가로 포함한다.
수용 부재, 다축 고정 장치, 뼈 스크류, 생크, 압축 캡, 스냅 링

Description

다축 뼈 스크류{Polyaxial bone screw}
본 발명은 다축 뼈 스크류들, 특히 뼈 스크류를 로드 수용 부재에 대해 고정하기 전에 뼈 스크류가 원하는 각 배향으로 유지될 수 있는 다축 뼈 스크류 조립체에 관한 것이다.
척주 고정 장치들은 인접한 척추 본체들 사이의 원하는 관계를 정렬 및/또는 고정하기 위해 정형 외과에서 사용된다. 그와 같은 장치들은 구성 요소를 훅들(hooks), 볼트들, 와이어들, 또는 스크류들과 같은 다양한 고정 장치들에 부착함에 의해 인접 척추들에 연결되는 비교적 단단한 고정 로드와 같은 척주 고정 요소를 일반적으로 포함한다. 상기 고정 로드들은 목표 이식 부위의 특성들에 따라 설계된 미리 정해진 윤곽을 가질 수 있고, 설치된 경우, 도구들은 원하는 치유 또는 척추 융합이 발생할 때까지 또는 좀더 장기간 동안 상기 척추들을 원하는 공간적 관계로 유지한다.
척주 고정 장치들은 척추의 특정 부분에 고정될 수 있다. 각 척추가 형상과 크기에서 변화하기 때문에, 다양한 고정 장치들이 뼈의 특정 부분의 결합을 촉진하기 위해 개량되었다. 예를 들어 추궁근 스크류 조립체들(pedicle screw assemblies)은 추궁근 뼈(pedicle bone)를 결합하기 위해 형성된 형상과 크기를 갖 는다. 그와 같은 스크류들은 척추에 삽입되도록 적응된 나사식 생크와 보통 헤드에 형성된 U형 슬롯 형태의 로드 수용 요소를 갖는 뼈 스크류를 일반적으로 포함한다. 상기 생크 및 로드 수용 조립체는 로드 수용 요소가 생크에 대해 고정된 단축 스크류(monoaxial screw)로, 또는 로드 수용 요소가 생크에 대해 자유로운 각 운동을 갖는 다축 스크류로 제공될 수 있다. 사용시, 각 스크류의 생크 부분은 척추에 나사체결되고, 정확히 배치된 경우, 고정 로드는 각 스크류의 로드 수용 요소에 설치된다. 상기 로드는 그 후 설치 스크류, 플러그, 또는 유사한 형태의 체결 기구를 로드 수용 요소에 체결함으로써 제 위치에 고정된다.
현재의 척주 고정 시스템들이 효과적이라고 입증되었지만, 로드들을 다양한 고정 장치들의 로드 수용 요소에 장착하는 것은 어려울 수 있다. 특히, 로드 수용 부재가 생크에 대해 다축형 자유 운동을 갖기 때문에 로드를 다축 임플란트의 로드 수용 부재에 정렬하고 설정하는 것이 어려울 수 있다. 특히, 상기 로드 수용 부재의 다축형 자유 운동은 상기 수용 부재가 "넘어질"수 있게 하고, 그에 의해 로드 삽입중에 원하는 위치에서 수용 부재를 유지하기 위한 외과의나 보조자를 필요로 한다.
따라서, 상기 생크가 수용 부재에 대해 고정되기 전에 로드 수용 요소가 원하는 각 배향으로 유지되는 다축 뼈 스크류 조립체의 필요성이 잔존한다.
본 발명은 그 근위 단부에 형성된 구형 헤드를 갖는 생크와, 그 내에 형성된 축방향 통로를 갖고 상기 생크의 구형 헤드를 다축형으로 설치하도록 적응된 수용 부재를 갖는 다축 척주 고정 장치(예를 들어, 뼈 스크류들, 후크들, 등)를 일반적으로 제공한다. 상기 다축 고정 장치는 상기 구형 헤드를 상기 수용 부재 내에 고정하기 전에 상기 생크를 원하는 각 배향으로 유지할 수 있도록 상기 구형 헤드와 상기 수용 부재 사이에 충분한 마찰을 제공하기 위해 적응된 결합 부재를 부가로 포함한다. 상기 결합 부재는 다양한 구조들을 가질 수 있고, 일 실시예에서 상기 결합 부재는 상기 헤드와 상기 수용 부재 사이에 마찰 결합을 제공하기 위해 상기 구형 헤드의 일부를 결합시키기 위해 배치된 스냅 링(snap ring)과 같은 링 부재일 수 있다. 상기 링 부재는 상기 생크의 상기 구형 헤드의 외면 둘레에 형성된 홈 내에 배치될 수 있고, 및/또는 상기 수용 부재의 내면 둘레에 형성된 홈 내에 배치될 수 있다. 상기 수용 부재의 내면 주위의 상기 홈은 적합하게는 상기 링 부재를 상기 홈 내에 완전히 배치하는 것을 허용하도록 상기 링 부재의 두께와 같거나 더 큰 두께를 갖는다. 대안적으로, 또는 부가로, 상기 링 부재는 상기 홈 내에 완전히 배치되게 팽창 또는 수축하도록 적응될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 상기 결합 부재는 상기 결합 부재 내에 배치되고 상기 생크의 구형 헤드의 적어도 일부를 설치하기 위해 적응된 오목한 원위면을 갖는 압축 캡일 수 있다. 상기 압축 캡은 적합하게는 상기 압축 캡이 상기 생크의 구형 헤드를 상기 수용 부재 내에 형성된 구형 리세스 내에 효과적으로 보유하도록 수용 부재와 정합될 수 있다. 상기 압축 캡은 다양한 구조들을 가질 수 있고, 일 실시예에서 상기 생크의 구형 헤드를 마찰적으로 결합시키기 위해 내향으로 수축하여 상기 캡을 원위 방향으로 편향되도록 적응된 대향하는 판 스프링 부재들을 포함할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 상기 압축 캡의 적어도 일부는 상기 구형 헤드를 마찰적으로 결합하기 위해 팽창가능한 직경을 갖는다. 제한하지 않는 예에 의하여, 상기 압축 캡은 상기 구형 헤드를 마찰적으로 결합하기 위해 압축 캡의 원위 에지부 둘레에 형성된 다수의 원위 방향으로 연장하는 핑거형 부재들(finger-like members)을 포함할 수 있다. 또다른 실시예에서, 상기 압축 캡은 상기 압축 캡이 상기 구형 헤드를 마찰적으로 결합시키기 위해 수축되는 것을 허용하도록 그 내에 형성된 적어도 하나의 길이방향으로 배향된 슬롯을 포함할 수 있다.
다른 측면들에서, 다축 고정 조립체는 그 근위 단부 상에 형성된 구형 헤드를 갖는 생크와, 척주 고정 로드를 수용하기 위해 적응된 제 1 근위 개구와 그 내에 구형 헤드를 유지하는 동안 상기 생크의 통과를 허용하는 크기의 직경을 갖는 제 2 원위 개구를 갖는 수용 부재를 제공한다. 상기 수용 부재는 상기 생크의 구형 헤드를 다축형으로 설치하기 위해 제 2 원위 개구에 인접한 구형 부위를 부가로 포함한다. 상기 다축 고정 조립체는 마찰 결합력보다 큰 힘이 상기 수용 부재에 대해 상기 나사식 생크의 각 배향을 변경하기 위해 요구되도록 상기 생크를 원하는 각 배향으로 유지하기 위해 상기 구형 헤드를 마찰적으로 결합하기 위한 수단을 또한 포함한다.
본 발명은 첨부된 도면과 연계하여 하기 상세한 설명으로부터 보다 완전히 이해될 것이다.
도 1은 종래 기술의 다축 뼈 스크류의 사시도.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따라 그 내에 배치된 링 부재를 갖는 다축 뼈 스크류 조립체의 확대된 부분 단면도.
도 2b는 도 2a에 도시된 다축 뼈 스크류 조립체에 사용될 수 있는 링 부재의 몇몇 실시예를 도시하는 도면.
도 2c는 그 둘레에 배치된 링 부재를 갖는 뼈 스크류의 다른 실시예를 도시한 도면.
도 3a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 뼈 스크류의 헤드를 결합하기 위한 콜릿(collet)을 갖는 압축 캡을 구비한 다축 뼈 스크류 조립체의 분해 상태의 사시도.
도 3b는 도 3a에서 도시된 다축 뼈 스크류 조립체 일부의 확대된 부분 단면도.
도 3c는 그 안에 배치된 로드(rod)와 클로우저 기구를 갖는 도 3b의 다축 뼈 스크류 조립체를 도시하는 도면.
도 4a는 본 발명에 따라 뼈 스크류의 헤드를 결합시키기 위한 판 스프링(leaf spring)을 갖는 압축 캡을 구비한 다축 뼈 스크류 조립체의 다른 실시예의 분해 상태의 사시도.
도 4b는 도 4a에 도시된 다축 뼈 스크류 조립체의 일부의 확대 단면도.
도 5a는 본 발명에 따라 압축 캡을 뼈 스크류의 헤드와 결합하기 위해 그 내에 형성된 슬롯을 갖는 압축 캡을 구비한 다축 뼈 스크류 조립체의 또다른 실시예의 분해 상태의 사시도.
도 5b는 도 5a에 도시된 다축 뼈 스크류의 일부의 확대된 부분 단면도.
도 1은 뼈 스크류(12), 수용 부재(18), 및 압축 캡(24)을 포함하는 종래 기술의 다축 뼈 스크류 조립체(10)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 상기 뼈 스크류(12)는 보통 그 근위 단부(14a) 상에 형성된 구형 헤드(16)를 갖는 나사식 생크(14)를 포함한다. 상기 생크(14)를 뼈 내로 삽입하기 위해 생크(14)의 축에 따라 토크를 적용하기 위해 알렌(Allen) 또는 다른 암 소켓(female socket)(15)이 헤드(16)에 형성된다. 상기 수용 부재(18)는 보통 U형이며 실질적으로 서로 평행하고 척주 고정 로드를 설치하기 위한 로드 수용부(22)를 한정하는 대향하는 측벽 또는 레그들(20a, 20b)을 포함한다. 상기 수용 부재(18)의 원위 단부(18b)는 그 내에 형성되고 그를 통해 상기 생크(14)의 통과를 허용하는 반면 그 내에 구형 헤드(16)를 지지하는 크기의 직경을 갖는 축방향 개구(도시 생략)를 포함한다. 상기 수용 부재(18)는 뼈 스크류(12)의 구형 헤드(16)를 다축형으로 설치하기 위해 원위 개구에 인접한 구형 부위(도시 생략)를 부가로 포함한다. 상기 수용 부재(18) 내에 위치 설정되기 적합한 압축 캡(24)은 보통 실린더 형상을 가지며, 로드 수용 인접면(26)과, 뼈 스크류(12)의 구형 헤드(16)의 일부 둘레에 맞춰지고 설치되기 위해 적응된 오목한 원위면(도시 생략)을 포함한다.
사용시, 상기 나사식 생크(14)는 수용 부재(18) 내의 원위 개구를 통해 배치되며 상기 뼈 스크류(12)의 구형 헤드(16)는 수용 부재(18)내의 구형 부위 내에 위치 설정된다. 그 다음 상기 압축 캡(24)은 상기 압축 캡(24)의 오목한 원위면이 뼈 스크류(12)의 구형 헤드(16)의 일부의 둘레에 배치되고 설치되도록 수용 부재(18)에 삽입된다. 상기 압축 캡(24)을 상기 수용 부재(18) 내에 유지하기 위해, 상기 수용 부재(18)는 수용 부재(18)의 내면을 관통하여 연장하는 변형가능한 물질(도시 생략)을 갖는 대향하는 측면 보어들(단지 하나의 측면 보어(28a)만이 도시됨)을 포함한다. 상기 측면 보어들(28a)은 상기 물질이 압축 캡(24) 내에 형성된 대향하는 디텐트들(detents)(단지 하나의 디텐트(30a)만이 도시됨)로 연장되고 결합되기 위해 내향으로 변형되게 한다. 상기 압축 캡(24)이 수용 부재(18) 내에 배치되자 마자 공구는 상기 물질을 디텐트(30a) 내로 변형시키기 위해 사용될 수 있다. 그 결과, 상기 압축 캡(24)은 수용 부재(18) 내에 유지되고, 그에 의해 수용 부재(18)로부터 뼈 스크류(12)의 제거가 방지된다. 상기 압축 캡(24)은 또한 로드가 상기 수용 부재(18)내에서 배치되고 고정되는 경우 수용 부재(18)에 대하여 원하는 각 배향으로 효과적으로 뼈 스크류(12)를 고정한다. 본 기술분야의 숙련자는 다양한 기술들이 상기 압축 캡(24)을 상기 수용 부재(18) 내에 보유하기 위해 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이고, 본 발명은 변형가능한 물질을 수용 부재 내에 수용하기 위한 디텐트들을 갖는 압축 캡(24)을 이용하는 것으로 제한하는 것은 아니다. 제한하지 않는 예에 의해, 상기 압축 캡(24)은 크로스 핀(cross pin)을 이용하여 수용 부재(18) 내에 보유될 수 있다.
뼈 스크류(12)가 뼈 내로 이식되는 경우, 및 수용 부재(18) 내로 로드의 삽입 전에, 종래 기술의 조립체의 수용 부재(18)는 자유롭게 회전하고 및/또는 뼈 스크류(12)에 대해 환형으로 위치 설정된다. 이것이 양호하게 그 내에 배치되어 적 응된 로드를 갖는 수용 부재(18)의 정렬을 허용하는 한편, 상기 수용 부재(18)의 그와 같은 자유로운 축방향 이동은 외과의가 로드 삽입 동안 원하는 위치로 수용 부재(18)를 유지할 필요가 있을 때 외과 수술 동안 문제를 발생시킬 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기 수용 부재(18)를 다축 고정 장치에 대해 고정하기 전에 수용 부재(18)를 임시로 원하는 각 배향으로 유지하는 것을 허용하기 위해 구형 헤드(16)와 수용 부재(18) 사이에 마찰을 발생시키기 위한 메카니즘을 제공한다. 이는 외과의가 로드 삽입 전에 수용 부재(18)를 원하는 배향으로 위치 설정하고 유지하는 것을 허용하고, 그에 의해 수용 부재(18)가 로드 삽입중에 뼈 스크류(12)에 대해 움직이는 것을 방지한다는 점에서 특히 유리하다. 몇몇 다른 기술들이 수용 부재(18)와 뼈 스크류(12) 사이의 각 배향을 유지하는 것을 허용하기 위해 필요한 마찰력을 발생시키는데 사용되는 반면에, 도 2a 내지 도 5b는 뼈 스크류의 구형 헤드를 로드 수용 부재에 대해 마찰적으로 결합시키기 위한 몇몇 예시적인 실시예들을 도시한다. 편의상, 각 실시예에 대해 다른 접두사가 참조번호에 부가되었다는 것을 제외하고, 도 2a 내지 도 5b에서 도시된 실시예들에서 사용된 참조번호들은 도 1에서 사용된 참조번호들에 상응한다. 본 기술의 숙련자는 수용 부재에 대해 상기 생크의 각 배향을 유지하기 위해 필요한 마찰력을 발생시키기 위해 사용될 수 있는 다양한 다른 기술들을 이해할 것이다. 더욱이, 상기 구형 헤드와 상기 수용 부재 사이에 마찰을 발생시키기 위해 사용된 기술들은 도시된 뼈 스크류 조립체 이외에 어떤 다축 척추 고장 장치에도 실질적으로 사용할 수 있도록 적응될 수 있으며, 본 발명은 도시된 특정 다축 뼈 스크류 조립체로 제한하려는 의도가 아니 다.
도 2a는 뼈 스크류(212)의 구형 헤드(216)를 마찰적으로 결합시키기 위해 예를 들어, 스냅 링(234) 등의 링 부재를 이용하는 다축 뼈 스크류 조립체(210)의 일 실시예를 도시한다. 상기 스냅 링(234)은 다양한 형태들, 형상들, 및 크기들을 가질 수 있으나, 적어도 구형 헤드(216)의 일부의 둘레에 맞춰지도록 팽창되게 적응되어야 한다. 도시된 바와 같이, 상기 스냅 링(234)은 스냅 링(234)의 직경 d가 뼈 스크류(212)의 구형 헤드(216)의 일부의 둘레에 맞춰지도록 팽창되는 것을 허용하는 개구(235)가 그 내에 형성된 루프 형상이다. 상기 스냅 링(234)이 C형으로 도시된 한편, 스냅 링(234)은 다양한 다른 형태들을 가질 수 있다. 제한하지 않는 예에 의해, 도 2b는 도 2a에 도시된 다축 뼈 스크류 조립체(210)에 사용될 수 있는 다양한 다른 스냅 링들(234a, 234b, 234c, 234d, 234e)을 도시한다. 예를 들어 스냅 링들(234a 및 234c)은 각각 스냅 링들(234a, 234c)이 뼈 스크류(212)의 구형 헤드(216) 둘레에 맞춰지도록 팽창되는 것을 허용하는 불규칙한 형상을 갖는다. 다른 한편으로, 스냅 링(234e)은 스냅 링(234e)이 팽창되는 것을 허용하는 몇 개의 절결된 부분들(235e)을 포함한다. 다른 실시예에서, 상기 스냅 링(234)은 예를 들어 스냅 링(234d)에 도시된 바와 같은 원형 단면 형상, 또는 스냅 링(234b)에 도시된 바와 같은 C형 단면과 같이 다양한 다른 단면 형상을 가질 수 있다.
비록 상기 스냅 링(234)이 다양한 형상을 가질 수 있지만, 상기 스냅 링(234)은 상기 수용 부재(218)의 내면 둘레에 형성된 상응한 홈(236) 내에 맞춰지도록 적응되어야 한다. 상기 홈(236)은 스냅 링(234)이 상기 헤드(216) 둘레로 팽창 되도록 상기 뼈 스크류의 구형 헤드(216)에 대해 특정 위치에 스냅 링(234)을 유지한다. 보다 자세히는, 상기 홈(236)은 상기 수용 부재(218) 원위 단부(218b)에 형성된 구형 부위(219)의 인접한 부분 내에 형성되어야 한다. 상기 홈(236)은 상기 구형 헤드(216) 둘레에 스냅 링(234)의 위치를 효과적으로 유지할 뿐만 아니라, 상기 헤드(216)가 수용 부재(218) 내에 고정될 때 스냅 링(234)을 완전히 설치하는데 또한 효과적이다. 상술되었듯이, 로드가 상기 수용 부재(218) 내에 설치될 때, 상기 압축 캡(224)은 수용 부재(218)에 대해 뼈 스크류(216)을 고정하기 위해 원위로 힘을 받는다. 상기 홈(236)은 스냅 링(234)이 상기 압축 캡(224)의 고정 기능에 의해 간섭받는 것을 방지하기 위해 스냅 링(234)를 수용한다. 따라서 상기 홈(236)은 적합하게는 적어도 스냅 링(234)의 두께 tr과 같거나, 보다 적합하게는 이보다 큰 깊이 d1을 갖는다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 상기 스냅 링(234)은 상기 홈(236) 내에 완전히 배치되도록 팽창 또는 수축하기 위해 적응될 수 있다. 제한하지 않는 예에 의해, 상기 스냅 링(234)은 상기 스냅 링(234)이 홈(236)으로 완전히 힘을 받는 것을 허용하는 압축 가능 또는 변형 가능한 물질로 형성될 수 있다.
더욱 도 2a를 참조하면, 상기 뼈 스크류 조립체(210)는 상기 수용 부재(218) 내에서 스냅 링(234)을 홈(236)내에 먼저 배치시킴으로써 조립될 수 있다. 상기 스크류(212)의 나사식 생크(214)는 그 후 수용 부재(218)의 원위 단부(218b)에 형성된 축방향 개구(237)를 통하여 삽입될 수 있다. 결과적으로, 상기 구형 헤드 (216)는 스냅 링(234)의 상부에 위치될 것이다. 상기 압축 캡(224)은 그 후 상기 수용 부재(218) 내에 놓일 수 있고 상기 헤드(216)를 리세스(recess)(219)로 밀기 위해 사용될 수 있으며, 그에 의해 상기 스냅 링(234)이 헤드(216)를 결합시키기 위해 헤드(216) 둘레에 팽창되도록 한다. 이는 상기 압축 캡(224)을 원위 방향으로 밀기 위한 도구를 사용하여 달성될 수 있다. 상기 압축 캡(224)이 상기 수용 부재(218) 밖으로 튀어나오는 것을 방지하기 위해, 다른 도구가 수용 부재(218)의 내부면을 관통하여 연장하는 변형 가능한 물질들(232a, 232b)을 압축 캡(224)에 형성된 상응한 디텐트들(230a, 230b)쪽으로 변형시키기 위해 각 대향하는 구멍들(228a, 228b)에 삽입될 수 있다. 결과적으로, 상기 압축 캡(224)은 인접 방향으로 움직이는 것이 방지되고, 그에 의해 상기 구형 헤드(216)가 인접하게 움직이고 스냅 링(234)과 분리되는 것을 방지한다. 본 기술분야의 숙련자는 구형 헤드(216)(및 어떤 로드)를 수용 부재(218) 내에 유지하는 용도를 위한 다양한 다른 기술들과 체결 부재들이 공지되었다는 것을 이해할 것이다.
상기 장치(210)가 조립되는 경우, 상기 스크류(212)의 구형 헤드(216) 상에서 작용하는 스냅 링(234)에 의해 생성된 마찰력은, 도 2a에 도시된 바와 같이 상기 스크류(212)를 수용 부재(218)에 대해 원하는 각 배향으로 설정하는 것을 허용할 것이다. 상기 마찰력은 각 배향을 변화시키기 위해서 수용 부재(218)에 대해 뼈 스크류(212)를 움켜쥐거나 이동시킴에 의해 간단히 극복될 수 있다. 다시 말해서, 마찰력보다 큰 힘이 수용 부재(218)에 대해 뼈 스크류(212)의 각 배향을 변화시키기 위해서 요구된다.
도 2c에 도시된 다른 실시예에 있어서, 스냅 링(234)은 수용 부재(218) 내에 형성된 홈(236) 내에 위치하기 보다는 뼈 스크류(212')의 구형 헤드(216') 둘레에 형성된 홈(236') 내에 배치될 수 있다. 이 실시예에서, 상기 뼈 스크류(212')의 헤드(216') 주위의 홈(236')은 적합하게는 상기 수용 부재(218) 내에서 헤드(216')를 구형 리세스(219) 내에 맞추는 것을 허용하기 위해 상기 구형 헤드(216')의 인접한 반부 둘레에 스크류(212')의 길이방향 축 L에 대해 각 α로 연장한다. 상기 홈(236')의 각 α는 또한 상기 스냅 링(234)이 상기 압축 캡(224)의 오목한 내면에 대해 지지하는 것을 허용하고, 그에 의해 수용 부재(218)에 대해 뼈 스크류(212')의 각도 방향이 유지되는 것을 허용하는 필요한 마찰력을 발생시킨다.
도 3a 내지 도 3c는 수용 부재(318)에 대해 뼈 스크류(312)의 각 배향을 효과적으로 유지하는 결합 형상을 포함하는 다축 뼈 스크류 조립체(310)의 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예에 있어서, 도 2a 내지 도 2c에 도시된 스냅 링(234)과 같은 분리된 결합 부재를 제공하기 보다는, 압축 캡(324)이 상기 뼈 스크류(312)의 구형 헤드(316) 둘레에 맞추어지고 마찰적으로 결합되도록 적응된 팽창가능한 부분을 포함하도록 수정된다. 팽창가능한 부분이 실질적으로 어떤 형태를 가지는 한편, 예시적인 실시예에서 상기 압축 캡(324)의 원위 단부(324b)는 핑거형 부재들(figer-like members)(334)이 팽창되게 하는 슬롯들(335)에 의해 분리된 몇 개의 간격을 둔 핑거형 부재들(334)을 갖고, 그에 형성된 콜릿(333)을 포함한다. 상기 콜릿(333)은 변화하는 거리로 이격될 수 있는 핑거형 부재들(334)을 몇 개라도 포함할 수 있다. 상기 캡이 수용 부재 내에 유지되는 경우, 상기 핑거들(334)은 스 크류(312)의 구형 헤드(316)를 지지할 것이다. 이는 조립 전에 캡상의 핑거들(334)을 안쪽으로 변형시킴으로써 달성될 수 있고, 따라서 삽입된 경우 이들은 상기 스크류(312)의 구형 헤드(316)에 접촉한다. 대안적으로, 상기 캡(324)의 오목한 하부는 반지름이 상기 스크류(312)의 구형 헤드(316)의 반지름 r보다 작도록 기계가공될 수 있다. 이러한 간섭은 또한 상기 핑거들(334)이 상기 스크류(312)의 헤드(316)를 지탱하도록 할 것이다. 사용시, 상기 압축 캡(324)이 헤드(316)상의 원위로 이동될 때, 상기 콜릿(333)은 도 3b에 도시된 바와 같이 상기 헤드를 결합시키고 상기 수용 부재(318)에 대해 스크류(312)의 각 배향을 유지하는데 필요한 마찰을 발생시키기 위해 상기 뼈 스크류(312)의 구형 헤드(316) 둘레로 팽창되도록 힘을 받는다. 상술하였듯이, 상기 압축 캡(324)은 상기 수용 부재(318) 내의 물질(332a, 332b)을 상응한 압축 캡(324) 내의 디텐트들(330a, 330b) 쪽으로 변형함으로써 이 위치에 보유될 수 있다.
도 3b를 더 참조하면, 다른 실시예에서, 상기 수용 부재(318)는 상기 콜릿(333)의 팽창가능한 핑거들(334)을 수용하기 위해 그에 형성된 링(annular) 홈(336)을 포함할 수 있다. 도 2a에서 도시된 홈(236)과 유사한 상기 홈(336)은 상기 콜릿(333)이 압축 캡(324)의 고정 기능에 의해 간섭받는 것을 방지한다. 다시 말해서, 도 3c에 도시된 바와 같이 로드(50)가 압축 캡(324) 내에 형성된 로드 수용 리세스(326) 내에 설치되고, 클로우저 기구(60)가 상기 수용 부재(318) 내에 상기 로드(50)을 고정하기 위해 적응될 때, 상기 압축 캡(324)은 수용 부재(318) 내에서 상기 구형 헤드(316)의 위치를 고정시킨다. 따라서 상기 홈(336)은 상기 콜 릿(333)이 압축 캡(324)과 구형 헤드(316) 사이에서 발생된 고정 힘에 의해 간섭받는 것을 방지하도록 콜릿(333)을 수용한다.
도 4a 내지 4b는 수용 부재(418)에 대해 뼈 스크류(412)의 각 배향을 유지하는데 필요한 마찰 힘을 발생시키기 위해 뼈 스크류(412)의 구형 헤드(416)를 결합시키는데 사용되는 판 스프링(leaf spring) 압축 캡(424)이 있는 다축 뼈 스크 조립체(410)의 또다른 실시예를 도시한다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 압축 캡(424)은 제 1 디텐트(430a)의 대향하는 측면들 상에 형성된 슬롯들의 제 1 쌍(431a1, 431a2)과 제 2 디텐트(430b)의 대향하는 측면들 상에 형성된 슬롯들의 제 2 쌍(431b1, 431b2)을 포함한다. 슬롯들(431a1, 431a2, 431b1, 431b2)의 각 쌍은 상기 압축 캡(424)의 근위 단부(424a)로부터 원위 단부(424b)로 연장하여, 원위 단부(424b)에 바로 근접하여 종결한다. 결과적으로, 상기 슬롯들(431a1, 431a2, 431b1, 431b2)은 그 사이가 유연한 측벽부(434a, 434b)를 형성하며, 그에 의해 판 스프링을 형성한다. 사용시, 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 수용 부재(418) 내의 변형가능한 물질(432a, 432b)이 상기 압축 캡(424) 내의 상응한 디텐트들(430a, 430b) 쪽으로 변형될 때, 상기 측벽부들(424a, 424b)은 안으로 굽어지고 그에 의해 상기 뼈 스크류(412)의 구형 헤드(416) 둘레로 수축하고, 적합하게는 뼈 스크류(412)의 구형 헤드(416) 상으로 하방 압력을 발생시킨다. 결과적으로, 상기 수용 부재(418)에 대한 스크류(412)의 각 배향을 유지하기 위해 상기 압축 캡(424)과 상기 구형 헤드(416) 사이에서 마찰이 발생된다. 본 기술분야의 숙련자는 다양한 다른 기술 들이 스크류(412)의 구형 헤드(416)를 효과적으로 결합시키는 스프링 유사 압축 캡(424)을 만들기 위해 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 5a 내지 도 5b는 다축 뼈 스크류 조립체(510)의 또다른 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 압축 캡(524)은 상기 압축 캡(524)이 뼈 스크류(512)의 구형 헤드(516)에 결합하기 위해 수축되는 것을 허용하기 위해 그에 형성된 축방향 슬롯(534)을 포함한다. 비록 상기 슬롯(534)이 상기 압축 캡(524)의 어느 곳에나 형성될 수 있지만, 상기 슬롯(534)은 적합하게는 대향하는 디텐트들(530a, 530b) 사이에서 연장하는 측벽의 일부에 형성되며, 보다 적합하게는 상기 슬롯은(534) 상기 압축 캡(524)이 원위 방향으로 균등하게 구부러지게 하는 것을 허용하기 위해 각 디텐트(530a, 530b)로부터 같은 거리에 위치한다. 도 5b는 뼈 스크류의 헤드(516) 둘레로 수축된 상태의 압축 캡(524)을 도시한다. 상기 수용 부재(518) 내의 변형 가능한 물질(532a, 532b)은 상기 구형 헤드(516) 둘레로 상기 압축 캡(524)을 수축시키기 위해 디텐트들(530a, 530b) 쪽으로 변형된다. 결과적으로, 상기 압축 캡(524)이 상기 구형 헤드(516) 둘레로 방사상으로 수축됨에 의하여 생성된 마찰력은 뼈 스크류(512)가 수용 부재(518)에 대해 원하는 각 배향으로 유지되는 것을 효과적으로 허용한다.
본 기술분야의 숙련자는 뼈 스크류를 수용 부재 내에 고정하기 전에 뼈 스크류를 원하는 각 배향으로 유지하도록 허용하기 위해 다축 뼈 스크류의 구형 헤드에 마찰을 가하는데 사용될 수 있는 다양한 다른 기술들을 이해할 것이다. 제한하지 않는 예에 의해, 다축 스크류의 구형 헤드는 수용 부재에 대한 움직임을 방해하기 위해 그 위에 코팅 또는 표면 처리를 포함할 수 있다. 대안적으로, 또는 부가로, 구형 헤드, 압축 캡, 및/또는 수용 부재는 헤드의 방향을 원하는 형태로 유지하는 것을 허용하기 위해 상기 구형 헤드를 마찰적으로 결합시키기 위해 그에 형성된 하나 또는 그 이상의 돌출부들을 포함한다. 상기 돌출부들은 예를 들어, 수용 부재 내에서 스크류의 자유로운 회전 운동을 효과적으로 방해하는 플라스틱 물질로 형성될 수 있다.
본 기술분야의 숙련자는 이 설계가 다른 스크류들, 교차 연결기들, 후크들, 볼트들 등을 포함한 다른 다축 고정 장치들에 적용되고, 다축 뼈 스크류에 대한 사용으로 한정할 의도가 아니라는 것을 이해할 것이다. 본 발명의 숙련자는 상술된 실시예들을 기초로 본 발명의 부가적인 형상들 및 장점들을 또한 이해할 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구항들에 의해 지적된 것 외에는 특별히 도시되고 설명된 바에 의해 제한되지 않는다. 본 명세서에서 인용한 모든 출판물들과 참고문헌들은 전체적인 참고문헌에 의해 본 명세서에서 명백히 구체화된다.

Claims (31)

  1. 그 근위 단부 상에 형성된 구형 헤드를 갖는 생크(shank)와,
    그 내에 형성되고 상기 생크의 구형 헤드를 다축형으로(polyaxially) 설치하기 위해 적응된 축방향 통로를 갖는 수용 부재, 및
    상기 구형 헤드를 상기 수용 부재 내에 고정하기 전에 상기 생크를 원하는 각 배향으로 유지할 수 있게 하기 위해 상기 구형 헤드와 상기 수용 부재 사이에 충분한 마찰을 제공하도록 적응된 결합 부재를 포함하는 다축 고정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 결합 부재는 상기 구형 헤드의 일부를 마찰적으로 결합시키기 위해 위치 설정된 링 부재(ring member)를 포함하는 다축 고정 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 링 부재는 상기 수용 부재의 내부면 및 상기 생크의 상기 구형 헤드의 외부면 중 하나의 둘레에 형성된 홈 내에 배치된 다축 고정 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 홈은 상기 링 부재를 상기 홈 내에 완전히 배치하는 것을 허용하기 위해 상기 링 부재의 두께와 같거나 더 큰 깊이를 갖는 다축 고정 장치.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 링 부재는 상기 홈 내에 완전히 배치하기 위해 팽창 또는 수축하도록 적응된 다축 고정 장치.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 링 부재는 불규칙한 형상을 갖는 다축 고정 장치.
  7. 제 2 항에 있어서, 상기 링 부재는 실질적으로 C형인 다축 고정 장치.
  8. 제 2 항에 있어서, 상기 링 부재는 상기 링 부재를 팽창시키는 것을 허용하기 위해 그 벽에 형성된 개구를 포함하는 다축 고정 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 결합 부재는 그 둘레에 배치되고 상기 생크의 상기 구형 헤드를 결합시키기 위해 적응된 다수의 이격된 팽창가능한 부재들을 갖는 콜릿(collet)을 포함하는 다축 고정 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 콜릿은 상기 수용 부재의 내부면 둘레에 형성된 홈 내에 적어도 부분적으로 배치된 다축 고정 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 결합 부재는 상기 수용 부재 내에 배치되고 상기 생크의 상기 구형 헤드의 적어도 일부를 설치하기 위해 적응된 오목한 원위면을 갖는 압축 캡을 포함하고, 상기 압축 캡은 상기 압축 캡이 상기 생크의 상기 구형 헤드 를 상기 수용 부재 내에 형성된 구형 리세스 내에 효과적으로 유지하도록 상기 수용 부재와 정합하는 다축 고정 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 압축 캡은 대향하는 판 스프링 부재들을 포함하고, 상기 수용 부재는 변형시 상기 압축 캡이 상기 생크의 상기 구형 헤드를 마찰적으로 결합시키도록 하는 상기 판 스프링 부재들을 효과적으로 수축시키는 대향하는 변형가능한 부분들을 포함하는 다축 고정 장치.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 압축 캡의 적어도 일부가 상기 구형 헤드를 마찰적으로 결합시키기 위해 팽창가능 또는 변형가능한 직경을 갖는 다축 고정 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 압축 캡은 상기 압축 캡의 원위 에지부 둘레에 형성되고 상기 구형 헤드를 마찰적으로 결합시키기 위해 적응된 다수의 원위 방향으로 연장하는 핑거형 부재들을 포함하는 다축 고정 장치.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 압축 캡은 상기 압축 캡이 상기 구형 헤드를 마찰적으로 결합시키기 위해 수축되는 것을 허용하기 위해 그 내에 형성된 적어도 하나의 길이방향으로 배향된 슬롯을 포함하는 다축 고정 장치.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 압축 캡의 오목한 원위면은 상기 압축 캡이 상기 수용 부재 내에 유지될 때 상기 압축 캡이 상기 구형 헤드를 마찰적으로 결합시키는 것을 허용하기 위해 상기 구형 헤드의 반경보다 작은 내부 반경을 갖는 다축 고정 장치.
  17. 그 근위 단부 상에 형성된 구형 헤드를 갖는 생크와,
    척주 고정 로드를 수용하기 위해 적응된 제 1 근위 개구와 그 내에 구형 헤드를 유지하는 한편 상기 생크의 통과를 허용하는 크기의 직경을 갖는 제 2 원위 개구를 갖고, 상기 생크의 상기 구형 헤드를 다축형으로 설치하기 위해 상기 제 2 원위 개구에 인접한 구형 부위를 부가로 포함하는 수용 부재, 및
    마찰 결합력보다 큰 힘이 상기 수용 부재에 대해 상기 생크의 각 배향을 변경하기 위해 요구되도록 상기 생크를 원하는 각 배향으로 유지하기 위해 마찰적으로 상기 구형 헤드를 결합시키는 수단을 포함하는 다축 고정 조립체.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 구형 헤드를 결합시키기 위한 수단은 상기 구형 헤드의 일부를 마찰적으로 결합시키기 위해 위치 설정된 링 부재를 포함하는 다축 고정 조립체.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 링 부재는 상기 생크의 상기 구형 헤드의 외부면 및 상기 수용 부재의 내부면 중 하나의 둘레에 형성된 홈 내에 배치된 다축 고정 조립체.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 홈은 스냅 링이 상기 홈 내로 완전히 팽창 또는 수축하는 것을 허용하기 위해 상기 스냅 링의 두께와 같거나 더 큰 깊이를 갖는 다축 고정 조립체.
  21. 제 19 항에 있어서, 상기 링 부재는 상기 홈 내에 완전히 배치되기 위해 팽창 또는 수축하도록 적응된 다축 고정 조립체.
  22. 제 18 항에 있어서, 상기 링 부재는 불규칙한 형상을 갖는 다축 고정 조립체.
  23. 제 17 항에 있어서, 상기 구형 헤드를 결합시키기 위한 수단은 그 둘레에 배치되고 상기 생크의 상기 구형 헤드를 결합시키기 위해 적응된 다수의 팽창가능한 부재들을 갖는 콜릿을 포함하는 다축 고정 조립체.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 콜릿은 상기 수용 부재의 내부면 둘레에 형성된 홈 내에 적어도 부분적으로 배치된 다축 고정 조립체.
  25. 제 17 항에 있어서, 상기 구형 헤드를 결합하기 위한 수단은 상기 수용 부재 내에 배치되고 상기 생크의 구형 헤드의 적어도 일부를 설치하기 위해 적응된 오목 한 원위면을 갖는 압축 캡을 포함하고, 상기 압축 캡은 상기 압축 캡이 상기 생크의 상기 구형 헤드를 상기 수용 부재 내에 형성된 구형 부위 내에 효과적으로 유지하도록 상기 수용 부재와 정합하는 다축 고정 조립체.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 압축 캡은 대향하는 판 스프링 부재들을 포함하고, 상기 수용 부재는 변형 시 상기 압축 캡이 상기 생크의 상기 구형 헤드를 마찰적으로 결합시키도록 하는 상기 판 스프링 부재들을 서로를 향해 효과적으로 수축시키는 대향하는 변형가능한 부분을 포함하는 다축 고정 조립체.
  27. 제 25 항에 있어서, 상기 압축 캡의 적어도 일부가 상기 구형 헤드를 마찰적으로 결합시키기 위해 팽창가능 또는 변형가능한 직경을 갖는 다축 고정 조립체.
  28. 제 27 항에 있어서, 상기 압축 캡은 압축 캡의 원위 에지부 둘레에 형성되고 상기 구형 헤드를 마찰적으로 결합시키기 위해 적응된 다수의 원위 방향으로 연장하는 핑거형 부재들을 갖는 콜릿 부분을 포함하는 다축 고정 조립체.
  29. 제 27 항에 있어서, 상기 압축 캡은 상기 압축 캡이 상기 구형 헤드를 마찰적으로 결합시키기 위해 수축되게 그 내에 형성된 적어도 하나의 길이 방향으로 배향된 슬롯을 포함하는 다축 고정 조립체.
  30. 제 28 항에 있어서, 상기 압축 캡의 오목한 원위면은 상기 압축 캡이 상기 수용 부재 내에 유지될 때 상기 압축 캡이 상기 구형 헤드를 마찰적으로 결합시키는 것을 허용하기 위해 상기 구형 헤드의 반경보다 작은 내부 반경을 한정하는 다축 고정 조립체.
  31. 제 17 항에 있어서, 상기 구형 헤드를 결합시키기 위한 수단은 상기 생크의 구형 헤드의 적어도 일부 상에 배치되고 상기 구형 헤드와 상기 수용 부재 사이에 마찰을 효과적으로 발생시키는 표면 코팅을 포함하는 다축 고정 조립체.
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