KR20100058483A - 자유 자재로 각도 조절이 가능한 뼈 플레이트 시스템 - Google Patents

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제이슨 에스. 찬
알베르토 에이. 페르난데즈 델오카
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신세스 게엠바하
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Abstract

뼈 골절의 내부 고정을 위한 뼈 플레이트 시스템은 다수의 뼈 플레이트 구멍들을 가진 뼈 플레이트를 포함한다. 구멍들은 비-잠금, 잠금, 각도 조절 가능한 잠금 뼈 스크류의 어느 하나를 수납하도록 구성된다. 구멍들은 잠금 및 각도 조절 가능한 잠금 뼈 스크류들의 헤드에 있는 나사산들과 결합을 위해 구멍의 내부 표면 주위에 배열된 나사산 부분들의 불연속 기둥들을 가진다. 종래의 잠금 뼈 스크류들은 뼈 플레이트를 뼈 플레이트 구멍의 중심 축에 동축적으로 결합시킨다. 각도 조절 가능한 잠금 뼈 스크류들은 뼈 플레이트를 뼈 플레이트에 대한 각도 범위 내의 선택 가능한 각도에서 결합시킬 수 있다. 각도 조절 가능한 잠금 스크류의 헤드는 적어도 부분적으로 구형이고, 그 나사산은 스크류 헤드의 구형 부분의 아크-모양의 곡률 반경을 따르는 프로파일을 가진다.

Description

자유 자재로 각도 조절이 가능한 뼈 플레이트 시스템{high versatile variable-angle bone plate system}
관련 출원
본 출원은 2007. 8. 13.자로 출원되고, 2004. 1. 26.자로 출원된 미국 특허 출원 번호 10/763,689의 부분-계속 출원인 미국 가특허 출원 번호 60/955,506호의 우선권을 향유한다. 모든 출원들의 전체 내용은 인용에 의해 본 명세서에 합체된다.
본 발명은 내부 뼈 골절 고정용 뼈 플레이트 시스템에 관한 것이다. 보다 바람직하게, 본 발명은 비-잠금, 잠금, 또는 가변성-각도 잠금 뼈 스크류들을 수납하도록 구성된 뼈 플레이트 구멍을 가진 뼈 플레이트들을 포함하는 뼈 플레이트 시스템에 관한 것이다.
뼈 골절들의 내부 고정용 뼈 플레이트 시스템은 잘 알려져 있다. 종래의 뼈 플레이트 시스템은 특별히 골절 치료를 촉진하도록 잘 정비되어 있다. 뼈 스크류(뼈 앵커로도 알려져 있음)는 뼈 플레이트 구멍(앵커 구멍으로도 알려져 있음) 속으로 삽입되어 뼈에 나사 결합되어 골절 끝단을 압착, 중립화, 지지, 응력 굴곡 및/또는 연결하고 플레이트에 대해 뼈를 당기게 된다. 뼈 플레이트에 고정되지 않은 이러한 스크류들(이하, "비-잠금 스크류(non-locking screws)"라 명명함)은 뼈 플레이트에 대해 다양한 각도에서 뼈에 나사 결합될 수 있다. 그러나, 스크류들이 뼈 플레이트에 고정되지 않기 때문에, 플레이트와 스크류들 사이의 각도 관계들은 고정되지 않고 수술 중 및/또는 수술 후에 변화될 수 있다. 즉, 생리적 상태들로부터의 뼈와 뼈 플레이트에 대한 동적 하중은 플레이트에 대해 스크류들을 느슨하게 하거나 풀리게 할 수 있다. 이것은 불충분한 정렬과 불충분한 치료 결과를 초래할 수 있다.
플레이트에 대한 스크류들의 고정은 스크류들과 플레이트 사이의 고정된 각도 관계를 제공하여 느슨함의 경함을 감소시킨다. 뼈 플레이트에 고정될 수 있는 스크류들의 하나의 알려진 실시예는 스크류헤드의 외면에 있는 스크류 나사산을 가진다. 스크류헤드에 있는 나사산은 뼈 플레이트 구멍의 내면에 있는 상응하는 나사산과 꼭 맞기 때문에 스크류를 플레이트에 잠그게 된다. 이러한 스크류들(이하, "잠금 스크류(locking screws)"라 명명함)은 전형적으로 구멍의 중앙 축과 동축적으로 삽입된다. 잠금 스크류들과 플레이트 사이의 관계는 고정되기 때문에, 잠금 스크류들은 응력, 비틀림 힘, 굴곡 힘들에 대한 높은 저항을 제공한다. 그러나, 잠금 스크류들은 치료에 영향을 미치는, 뼈 조각들을 압축하는 그들의 능력이 제한된다.
요컨대, 따라서, 잠금 스크류와 뼈 플레이트에 의해 형성되는 계면은 스크류/플레이트 계면에서 안정성을 유지하기 위해 전단 응력에 높은 저항을 가지지만, 뼈 조각들을 압착하는 능력의 한계를 가지는 한편, 비-잠금 뼈 스크류와 뼈 플레이트에 의해 형성된 계면은 뼈 조각들을 효과적으로 압축하지만, 스크류들이 느슨하게 되거나 풀리게 할 수 있는 전단 응력에 낮은 저항을 가진다. 따라서, 비-잠금 스크류들과 잠금 스크류들을 결합시키는 뼈 플레이트 시스템은 많은 치료 상황들에 유용할 수 있다.
잠금 및 비-잠금 스크류들 모두를 수용할 수 있는 알려진 뼈 플레이트 시스템은 잠금 스크류들을 수용하기 위한 복수의 나사 플레이트 구멍들과 비-잠금 스크류들을 수납하기 위한 복수의 비-잠금 나사 플레이트 구멍들을 가진 뼈 플레이트를 포함한다. 그러나, 이러한 알려진 시스템에 있어서, 비-잠금 스크류들은 잠금 스크류들이 삽입되는 동안 플레이트는 정위치에 일시적으로 유지시키는데만 사용된다. 비-잠금 스크류들은 잠금 스크류들이 삽입된 후 제거된다. 따라서, 잠금 스크류들과 비-잠금 스크류들의 결합의 장기적 이득을 얻을 수 없다.
모든 형태의 스크류들을 수용하는 다른 알려진 뼈 플레이트 시스템은 부분적인 나사 플레이트 구멍들을 가진 뼈 플레이트를 포함한다. 부분적인 나사 구멍들은 잠금 스크류들 또는 비-잠금 스크류들을 수납한다. 그러나, 플레이트 구멍들은 부분적인 나사산 만을 가지므로, 잠금 스크류들은 생리적인 하중이 미칠 때 스크류들과 플레이트 사이의 고정된 각도 관계를 유지할 수 없을 수도 있다. 특히, 플레이트 내부의 잠금 스크류들은 나사산들에 의해 부분적으로만 둘러싸이게 됨으로써 부분적으로만 고정된다. 높은 응력과 하중 상태에서, 잠금 플레이트 구멍은 변형되어 잠금 스크류와 플레이트 사이의 고정된 각도 관계의 변화를 허용할 수도 있다. 이것은 고정 또는 플레이트의 방향성의 손실을 초래할 수 있다. 또한, 플레이트 구멍의 배열 때문에, 비-잠금 스크류에 대한 플레이트의 이동은 일 방향으로만 제한된다. 이것은 뼈 골절 정복(reduction) 및 촉진(manipulation)에 불리할 수 있다.
스크류들의모든 형태를 수용하는 또 다른 알려진 뼈 플레이트 시스템은 나사 및 비-나사 플레이트 구멍들을 가진 뼈 플레이트를 포함한다. 나사 플레이트 구멍들은 잠금 스크류들을 수납하고, 비-나사 플레이트 구멍들은 비-잠금 스크류들을 수납하며, 플레이트가 이식되는 동안 각각 삽입된 채 유지되는 것을 의도한다. 그러나, 잠금 스크류들은 나사 구멍들과 함께 사용될 경우에만 유효하기 때문에, 이 시스템은 단점은 플레이트에 있는 나사 구멍들의 수와 위치는 특정의 외과 시술에 필요하지 않을 수 있다는 것이다. 예를 들어, 외과 의사가 잠금 스크류의 삽입을 위ㅎ 나사 구멍을 더 선호하는 위치들에서 하나 또는 그 이상의 비-나사 구멍들이 있을 수도 있다.
전술한 바와 같은 알려진 뼈 플레이트 시스템들 외에, 외과 의사는 뼈 플레이트에 대해 외과 의사가 선택한 각도로 뼈 플레이트 구멍을 통해 잠금 뼈 스크류를 삽입할 수 있을 필요가 종종 있다. 많은 수의 소위, "다축" 뼈 플레이트 시스템들이 알려져 있다. 플레이트에 대한 스크류 각도를 잠그기 위해 플레이트 구멍에 위치된 부싱을 많이 사용한다. 하나의 그러한 시스템에 있어서, 부싱은 플레이트 구멍 내부에서 회전될 수 있다. 소위, "각도 조절 가능한 잠금" 스크류는 부싱과 플레이트 구멍을 통해 뼈에 삽입된다. 스크류가 뼈에 나사 결합될 때, 스크류의 나사 테이퍼진 헤드는 부싱의 나사 내부 표면과 결합하여 플레이트 구멍의 내면 또는 내벽에 대해 부싱을 팽창시킴으로써, 뼈 플레이트에 대해 필요한 각도로 스크류에 마찰 잠금된다.
다른 알려진 다축 뼈 플레이트 시스템에 있어서, 부싱은 플레이트 구멍에 필요한 각도에서 안착된다. 나사 리세스를 가진 팽창성 헤드를 가진 고정(fastening) 스크류는 부싱을 통해 삽입되어 뼈에 나사 결합된다. 잠금 스크류는 그 후 스크류헤드의 리세스 속으로 나사 결합되어 부싱에 대해 헤드를 외측으로 팽창시켜 뼈 플레이트에 대해 스크류의 선택된 각도를 잠그게 된다.
또 다른 알려진 다축 뼈 플레이트 시스템에 있어서, 팽창성 링은 플레이트 구멍에 위치된다. 테이퍼진 헤드를 가진 뼈 스크류가 링과 결합하고 뼈 속으로 나사 결합 될 때, 랭은 구멍의 내면 또는 내벽에 대해 팽창하여 뼈 플레이트에 대해 스크류의 선택된 각도를 고정하게 된다.
그러나, 이러한 다축 뼈 플레이트 시스템들은 수술 동안 조작하기 매우 성가시고 지루할 수 있는 다수의 구성요소들을 가지며, 특히, 예를 들어, 부싱 또는 팽창성 링은 수술 도중에 튀어나갈 수 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 착상된 것으로서, 알려진 뼈 플레이트 시스템의 단점과 비효율을 극복할 수 있는 개선된 뼈 플레이트 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 뼈 골절 고정을 위해 자유 자재로 각도 조절이 가능한 뼈 플레이트 시스템을 제공한다. 본 시스템은 플레이트의 상면으로부터 플레이트의 뼈-접촉 바닥 표면까지 뼈 플레이트를 완전히 관통하는 다수의 뼈 플레이트 구멍들을 가진 뼈 플레이트들을 포함한다. 구멍들은 비-잠금 , 잠금, 또는 각도 조절 가능한 잠금 뼈 스크류를 유리하게 수납하도록 구성된다. 종래의 뼈 플레이트 구멍들에서 알려진 바와 같은 스크류 나사 대신에, 플레이트 구멍들의 내부 표면은 조화로운 치수로 결합하기 위한 불연속 치차 기둥 또는 나사 부분을 가지며, 잠금 및 각도 조절이 가능한 잠금 뼈 스크류들의 나사 헤드 구성을 가진다.
본 발명은 호환 가능한 크기의 종래의 비-잠금 뼈 스크류 및 스크류헤드 모양이 뼈 플레이트 구멍들에 사용되는 것을 유익하게 허용한다. 비-잠금 뼈 스크류들은 뼈와 결합하기 위한 나사 샤프트 및 뼈 플레이트에 고정 또는 잠그기 위한 그 어떤 수단 또는 구조(예, 나사산)을 가지지 않은 스크류헤드를 가진다. 비-잠금 스크류는 필요한 각도에서 뼈 플레이트 구멍에 수납될 수 있고, 스크류의 샤프트는 스크류의 헤드가 뼈 플레이트 구멍의 필요한 위치에 안착될 때까지 뼈 속으로 박혀진다.
또한, 본 발명은 종래의 잠금 뼈 스크류들의 호환성 크기, 스크류헤드 모양, 및 스크류헤드 나사산이 뼈 플레이트 구멍에 사용되는 것을 허용한다. 이러한 잠금 뼈 스크류들은 뼈와 결합하기 위한 나사 샤프트와 뼈 플레이트 구멍의 나사 부분들의 기둥과 결합할 수 있는 스크류헤드의 외부 표면에 있는 스크류 나사산을 가진다. 잠금 뼈 스크류들은 구멍의 중앙 축에 동축인 뼈 플레이트 구멍들 속에 수납된다. 즉, 예를 들어, 구멍의 중앙 축이 뼈 플레이트의 상면에 수직인 경우, 잠금 뼈 스크류는 본 발명의 뼈 플레이트 구멍에 상면에 대해 90도 각도로 수납된다. 잠금 스크류의 샤프트는 스크류헤드가 뼈 플레이트 구멍에 결합할 때까지 뼈 속으로 박혀지고, 스크류헤드 나사산은 뼈 플레이트 구멍에 있는 나사산 부분의 기둥과 결합한다. 그 후, 스크류는 스크류헤드가 뼈 플레이트 구멍 속으로 나사결합할 때까지 박혀져서, 스크류를 플레이트에 고정시킨다.
본 발명에 따른 각도 조절 가능한 잠금 뼈 스크류는 뼈 플레이트 구멍을 통해 삽입되어 선택할 수 있는 각도 범위 내에서의 선택가능한 각도에서 뼈 플레이트에 잠기게 된다. 일 실시예에 있어서, 선택 가능한 각도들의 범위는 구멍의 중앙 축에 대해 약 30도 각도의 콘을 형성한다. 다시 말해, 스크류의 각도는 구멍의 중앙 축으로부터 멀어지는 그 어떤 방향으로 0도부터 대략 15도 각도로 변화될 수 있다. 본 발명의 각도 조절 가능한 잠금 스크류들은 뼈 플레이트에 대한 스크류의 각 위치를 고정하기 위한 부싱, 압축 캡, 팽창성 링, 또는 팽창성 헤드를 필요로 하지 않는다.
본 발명의 각도 조절 가능한 잠금 스크류들은 부분적으로 구형-모양인 헤드를 가진다. 헤드의 부분적으로 구형인 부분은 그 외부 표면에서 외부 스크류 나사산을 가진다. 스크류 나사산의 모양은 부분적으로 구형-모양의 부분의 외경의 곡률 반경을 가진 호(arc)을 따른다. 각각의 나사산의 피크와 각각의 나사산 골(trough)은 스크류헤드의 구형-모양 부분의 곡률 반경과 동심(즉, 동일한 원)이거나 평행하거나 동시성의 곡률 반경을 가진다. 다시 말해, 피크는 구형-모양 부분의 곡률 반경과 부합하는 "대(major)" 곡률 반경 위에 위치하는 반면, 골은 "소(minor)" 곡률 반경 위에 놓여지며, 대 곡률 반경과 소 곡률 반경은 동일한 중심을 가지므로, 동심원들을 형성한다. 이러한 곡률 반경의 중심은 스크류헤드의 중심일 필요는 없음을 유의해야 한다. 일 실시예에 있어서, 나사산 모양은 스크류헤드의 곡률 반경의 중앙을 가로지르는 프로파일 라인을 가진다. 프로파일 라인은 절단 비트(cutting bit)가 나사산이 절단되는 표면과 접촉할 때 나사산 컷터의 절단 비트의 세로 축의 학장을 나타낸다. 대조적으로, 종래의 잠금 스크류헤드들은 각각, 실질적으로 직선의, 평행한 라인들 위에 놓여지는 나사산 피크 및 골(프로파일로 볼 때)을 가지며, 그러한 피크 및 골의 프로파일 라인은 서로 평행하게 확장하고, (하나의 피크 또는 골의 프로파일 라인이 중심과 정렬될 수 있는 것 제외) 스크류헤드의 곡률 반경의 중앙을 교차하지 않는다.
뼈 속으로의 나사 결합을 용이하게 하기 위해, 각각의 뼈 스크류는 자기-탭핑(self-tapping) 및/또는 자기-드릴링(self-drilling)될 수 있다. 각각의 뼈 스크류들은 또한 스크류 배치를 안내하는 가이드 와이어의 삽입을 위한 캐뉼라일 수 있다.
본 발명의 뼈 플레이트들은 그 어떤 특정의 모양, 크기, 또는 구성에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 뼈 플레이트는 헤드부와 샤프트부를 가진다. 헤드부는 뼈몸통끝(metaphysis)에 부합되는 구성이고, 샤프트부는 뼈몸통(diaphysis)에 부합하는 구성이다. 다른 예시적 실시예에 있어서, 헤드부는 굴곡된 표면을 가지며 샤프트부의 전방 측면에 실질적으로 평행한 전방 갈퀴(fork)와 샤프트부의 후방 측면으로부터 연장하는 후방 갈퀴를 포함한다. 또 다른 예시적 실시예에 있어서, 헤드부는 샤프트부로부터 외측으로 나팔꽃 모양으로 벌어져서 굴곡되고, 테이퍼지고, 꼬인다.
본 발명의 뼈 플레이트 구멍들은 그 어떤 특정의 수 또는 배열에 한정되지는 않는다. 선택적으로, 본 발명의 뼈 플레이트 구멍들은 비-잠금 스크류들의 배치의 다양성을 증대시키기 위해 가늘고 긴 비-나사부들을 가질 수 있다. 본 발명의 뼈 플레이트들은 또한 선택적으로 봉합(suture) 구멍들과 종래의 나사산 및/또는 비-나사산 스크류 구멍들을 가진 수 있지만, 종래 형태의 구멍은 필요하지도 추천되지도 않는다.
본 발명은 또한 뼈 골절 고정 방법을 제공한다. 방법은 뼈에 대해 뼈 플레이트를 위치시키는 단계, 그곳을 통해 뼈 스크류를 삽입하기 위해 뼈 플레이트 구멍을 선택하는 단계, 비-잠금, 잠금, 또는 각도 조절 가능한 잠금 뼈 스크류를 선택하는 단계, 선택된 뼈 스크류를 선택된 뼈 플레이트 구멍을 통해 삽입하는 단계, 적용 가능하다면, 구멍의 중앙 축에 대한 삽입 각도를 선택하는 단계, 및 뼈에 대해 뼈 플레이트를 압축하거나 스크류와 뼈 플레이트 사이의 관계를 고정하기 위해 스크류헤드가 뼈 플레이트 구멍에 안착되거나 고정될 때까지 스크류를 뼈 속으로 박는 단계를 포함한다. 뼈 스크류들은 뼈 플레이트가 이식되어 있는 한 실질적으로 뼈에 남아 있게 된다.
본 발명에 따르면, 종래의 부싱 또는 팽창성 링이 불필요하고, 뼈 플레이트 시스템을 자유 자재로 각도 조절할 수 있는 효과를 가진다.
본 발명의 전술한 장점들 및 다른 장점들은 첨부된 도면들과 함께 상세한 설명을 고려하면 더욱 명백해 질 것이다. 유사한 참조부호는 유사한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 종래의 비-잠금 뼈 스크류의 입면도이다.
도 2는 종래의 잠금 뼈 스크류의 입면도이다.
도 3a 및 도 3b는 종래의 잠금 뼈 스크류의 헤드의 입단면도들이다.
도 3c는 도 3a 및 도 3b의 잠금 뼈 스크류의 확대, 부분 단면도이다.
도 4a는 랙과 피니언 기어의 사시도이다.
도 4b는 도 4a의 피니언 기어의 정면도이다.
도 4c는 도 4b의 피니언 기어의 확대 단면도이다.
도 5a는 본 발명에 따른 각도 조절 가능한 잠금 스크류의 사시도이다.
도 5b 및 도 5c는 도 5a의 각도 조절 가능한 잠금 스크류의 헤드의 정면 및 단면을 도시한 도면들이다.
도 6은 본 발명에 따른 각도 조절 가능한 잠금 스크류의 다른 실시예의 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 각도 조절 가능한 잠금 스크류헤드의 또 다른 실시예의 단면도이다.
도 8은 종래의 잠금, 비-잠금, 및 잠금/비잠금 뼈 플레이트 구멍들의 조합을 가진 뼈 플레이트의 일부의 사시도이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명에 따른 뼈 플레이트 구멍의 실시예의 사시도이다.
도 10a 내지 도 10c 및 도 10d 및 도 10f는 각각 본 발명에 따른 뼈 플레이트 구멍의 두 개의 유사한 실시예들의 평면도, 단면도, 및 사시도를 각각 나타낸다.
도 11은 본 발명에 따른 뼈 플레이트 구멍의 단면도이다.
도 12는 도 11의 뼈 플레이트 구멍의 나사산 부분의 기둥의 확대된 부분 단면 프로파일이다.
도 13은 본 발명에 따른 각도 조절 가능한 잠금 스크류의 선택 가능한 각도들의 범위를 도시하는 뼈 플레이트 시스템의 실시예의 사시도이다.
도 14a 및 도 14b는 본 발명에 따른 뼈 플레이트와 함께 사용되는 비-잠금, 잠금, 및 각도 조절 가능한 잠금 스크류들을 보여주는 뼈 플레이트 시스템의 실시예를 각각 도시한 사시도 및 정면도이다.
도 15a 및 도 15b는 본 발명에 따른 뼈 플레이트를 통해 삽입된 비-잠금 스크류를 각각 도시한 사시도 및 정면도이다.
도 16a 및 도 16b는 본 발명에 따른 뼈 플레이트 구멍 속으로 박혀진 잠금 스크류를 각각 도시한 사시도 및 정면도이다.
도 17a 및 도 17b는 본 발명에 따른 뼈 플레이트 구멍 속으로 박혀진 각도 조절 가능한 잠금 스크류를 각각 도시한 사시도 및 정면도이다.
도 18a, 도 18b, 도 18c 내지 도 23a, 도 23b, 도 23c는 본 발명에 따른 뼈 플레이트 구멍의 다양한 특징들을 각각 도시한 평면도, 단면도 및 사시도들이다.
도 24a 내지 도 24d는 본 발명에 따른 뼈 플레이트 구멍을 각각 도시한 평면도, 단면도, 상부 사시도, 및 저부 사시도이다.
도 25a 내지 도 25c, 도 26a 내지 도 26c, 및 도 27a 내지 도 27d는 본 발명에 따른 뼈 플레이트와 함께 사용되는 드릴 가이드들의 다양한 사시도들이다.
도 28은 본 발명에 따른 뼈 플레이트의 실시예의 사시도이다.
도 29a 내지 도 29c는 본 발명에 따른 뼈 플레이트의 다른 실시예를 각각 도시한 사시도, 정면도, 평면도이다.
도 30은 본 발명에 따른 뼈 플레이트의 하측의 사시도이다.
도 31은 본 발명에 따른 뼈 골절에 적용되는 뼈 플레이트의 사시도이다.
도 32 내지 도 34는 본 발명에 따른 각도 조절 가능한 잠금 뼈 스크류의 스크류헤드의 3개의 개별적 실시예들의 단면도들이다.
도 35는 본 발명에 따른 각도 조절 가능한 잠금 뼈 스크류의 스크류헤드의 확대 부분 단면도이다.
본 발명에 따른 뼈 플레이트 시스템은 뼈 플레이트, 각도 조절 가능한 잠금 스크류들, 비-잠금 스크류들, 및 선택적인 잠금 스크류들을 포함한다. 뼈 플레이트는 바람직하게 구멍의 내면 주위의 나사산 부분의 불연속 기둥들을 가진 뼈 플레이트 구멍들을 가진다. 뼈 플레이트는 또한 나사산 부분들의 기둥들을 가진 부분과 나사산 부분들 또는 나사산이 없는 부분을 가진 뼈 플레이트 구멍들의 조합을 가질 수 있다. 두 가지 형태의 뼈 플레이트 구멍들은 바람직하게 비-잠금, 잠금, 및 각도 조절 가능한 잠금 스크류들을 수납하도록 구성된다. 선택적으로, 본 발명의 뼈 플레이트들은 부가적으로 봉합 구멍들을 가질 수 있는 반면, 종래의 나사산 구멍들, 스무스 구멍들(즉, 나사산 부분 또는 나사산이 없는 구멍들) 및/또는 그 구멍의 조합들은 불필요하다.
도 1은 피질(cortex) 스크류로도 알려진, 전형적인 비-잠금 뼈 스크류 100을 도시한다. 일반적으로, 선택된 플레이트 구멍을 위한 대체로 매끄러운 표면과 적절한 크기 및 배열을 가진 비-나사산 헤드 102를 가진 그 어떤 정형외과 뼈 스크류도 본 발명과 함께 사용될 수 있다. 헤드 102의 모양은 예를 들어, 원뿔 형태로 테이퍼지거나, 곧은 면이 있거나, 구형, 반구형 등일 수 있다. 비-잠금 스크류 100은 뼈에 부착하기 위한 적어도 부분적인 나사산이 형성된 샤프트 104를 가진다. 샤프트 104의 길이 및 샤프트 나사산 107의 나사산 구성(예, 피치, 프로파일, 등)은 적용에 따라 변화할 수 있다. 업계에 알려진 바와 같이, 팁(tip) 106과 샤프트 나사산 107은 뼈 속으로의 이식을 용이하게 하기 위해 자기-탭핑(self-tapping) 및/또는 자기 드릴링(self-drilling)일 수 있다. 헤드 102와 샤프트 104는 또한 적절한 배치를 돕기 위한 가이드 와이어를 수납하기 위한 캐뉼라 108을 가질 수 있다.
도 2는 전형적인 잠금 스크류 200을 도시한다. 일반적으로, 나사산 헤드 202를 가진 그 어떤 정형외과적 뼈 스크류는 선택된 뼈 플레이트 구멍을 위한 적절한 크기 및 배열을 가진 헤드 202와 플레이트 구멍에 있는 나사산 부분의 기둥들과 꼭맞는 나사산 203이 제공된 본 발명과 함께 사용될 수 있다. 헤드 202의 모양은 전형적으로 원뿔 모양의 테이퍼지지만, 또한, 예를 들어, 곧은 측면일 수도 있다. 잠금 스크류 200은 뼈에 부착되기 위해 적어도 부분적으로 나사산이 형성된 샤프트 204를 가진다. 샤프트 204의 길이와 샤프트 나사산 207의 나사산 구멍(예, 피치, 프로파일, 등)은 적용에 따라 변화할 수 있다. 업계에 알려진 바와 같이, 팁 206과 샤프트 나사산 207은 뼈 속으로의 이식을 용이하게 하기 위해 자기-탭핑 및/또는 자기-드릴링될 수 있다. 또한, 헤드 202와 샤프트 204는 적절한 배치를 돕기 위한 가이드 와이어를 수납하기 위한 캐뉼라일 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 전형적인 잠금 스크류 300의 헤드 302를 도시한다. 헤드 302 위의 나사산 303의 프로파일은 플랭크들(flanks) 311에 의해 서로 연결된 나사산 피크들 310과 골들 312를 포함하고, 도 3c에 도시된 바와 같이, 두 개의 인접한 플랭크들 311은 나사산 각도 317을 형성한다. 알려진 잠금 스크류들에서 흔한 바와 같이 원뿔 모양으로 된 헤드 302는, 나사산 피크들 310은 라인 313 또는 315와 같은 직선 라인에 위치하고, 나사산 골 312는 라인 314 또는 316과 같은 다른 직선 라인에 위치하도록 전형적으로 방향성을 가지며, 한 쌍의 라인들(313, 314) 및 (315, 316)은 서로 평행하다. 또한, 각각의 나사산 피크 310과 각각의 나사산 골 312의 나사산 프로파일 라인들은 서로 평행하게 확장하고 도 3b에 도시된 골 프로파일 라인 318a 내지 318e에 의해 나타낸 바와 같이, 스크류의 중심 축 319에 직교한다. 프로파일 라인들 318a 내지 318e는 절단 비트(cutting bit)가 나사산 303을 절단하기 위해 헤드 302의 외부 표면과 접촉할 때 나사산 커터의 절단 비트 305의 세로축의 확장에 의해 형성된다. 전형적인 잠금 스크류는 또한 중심 축(예, 319)을 기준으로 측정했을 때 일정한 나사산 피치(피크로부터 피크까지, 골로부터 골까지, 또는 프로파일 라인에서 프로파일 라인까지의 거리)를 가진다.
본 발명에 따른 각도 조절 가능한 잠금 스크류는 적어도 부분적으로 구형인 스크류헤드를 가진다. 헤드의 구형-모양 부분은 바람직하게 두 배의 리드 나사산을 가진 그 외부 표면에 있는 나사산을 구비한다. 나사산은 헤드의 구형-모양 부분의 아크-모양(즉, 비-선형) 곡률 반경을 따르는 프로파일을 가진다. 나사산 피치는 곡률 반경을 따라 측정했을 때 일정하지만, 스크류의 중심 축을 따라 헤드의 구형-모양 부분의 일단(예, 상면)으로부터 타단(예, 바닥)(도 32 내지 도 35 및 그 상세한 설명 참조)까지 측정했을 때 좁게-넓게-좁게 변화함을 유의해야 한다. 이러한 나사산 프로파일은 각도 조절 가능한 잠금 스크류가 각도 범위 내에서 선택된 각도에서 본 발명의 뼈 플레이트 구멍에 결합하도록 하는 한편 선택된 각도에도 불구하고 뼈 플레이트와 동일한 접촉 각도를 유지시키는 것을 허용한다. 즉, 허용가능한 각도 범위 내에서의 뼈 플레이트 구멍의 중심 축에 대한 스크류의 각도는 플레이트 구멍의 내부 표면에 대한 스크류헤드 나사산의 결합에 영향을 미치지 않는다. 스크류헤드의 구형-모양 부분의 나사산들이 나사산 부분들의 기둥들과 동일한 방식으로 정밀하게 결합되어 양호한 맞물림을 보장하기 때문에, 스크류가 뼈 플레이트 구멍에 삽입되는 각도(각도 범위 내에서)에도 불구하고 스크류와 뼈 플레이트 사이에는 단단한 잠금이 얻어진다.
본 발명의 뼈 플레이트 시스템의 몇 가지 유익한 특징은 랙과 피니언 기어와 유사한 도움에 의해 설명될 수 있다. 비록 뼈 플레이트 시스템과 랙과 피니언 기어는 전혀 무관하지만(랙과 피니언 기어는 예를 들어, 자동차 조향 메커니즘과 기관차 및 철도 차량 구동 메커니즘에 이용됨), 본 발명의 뼈 플레이트 시스템은 유사한 개념을 공유한다. 도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 랙과 피니언 기어 400은 치차 421을 가진 랙 420과 치차 423을 가진 원형 피니언 422를 가진다. 피니언 422에 회전 운동이 가해지면 랙 420이 이동되는 한편, 반대로 랙 420의 선형 운동 또는 이동은 피니언 422을 회전시킨다.
유사한 개념은 피니언 422의 곡률 반경 425 주위의 치차 423 배열이다. 도 4b 및 도 4c의 프로파일에 도시된 바와 같이, 기어 치차 423은 균일한 각도로 이격되어 곡률 반경 425를 따른다. 또한, 각각의 치차 423은, 선 427에 의해 지시되는 바와 같이, 치차 423을 양분하는 선이 곡률 반경 425의 중심 426을 교차하여 반경 424를 가진 원을 형성한다. 유사하게, 선 429에 의해 표시되는 바와 같이, 인접한 치차들 423 사이의 그 어떤 공간 428을 양분하는 선 또한 중심 426을 교차한다. 본 발명에 따른 각도 조절 가능한 잠금 스크류의 헤드의 나사산 프로파일(스크류의 중심 축에 수직인 방향에서 바라 볼 때)은 도 4c의 피니언 치차 423과 공간 428의 부분 프로파일 관찰(view)의 그것과 유사하다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 각도 조절 가능한 잠금 스크류의 실시예를 도시한다. 각도 조절 가능한 잠금 스크류 500은 부분-구형 헤드 502와 샤프트 504를 가진다. 헤드 502는 나사산 503을 가지고, 샤프트 504는 나사산 507을 가진다. 헤드 502는 바람직하게 뼈 그리고 뼈 플레이트 구멍 속으로 박아 넣거나 뽑아 내는 도구를 수납하기 위한 리세스 509를 가진다. 바람직하게, 팁 506과 샤프트 나사산 507은 뼈 속으로의 이식을 용이하게 하기 위해 자기-탭핑 및/또는 자기-드릴링이다. 헤드 502와 샤프트 504는 적절한 배치에 도움이 되는 가이드 와이어를 수납하기 위한 캐뉼라 일 수 있다. 도 5b 및 도 5c는 곡률 반경 525를 따르는 나사산 503의 프로파일을 도시한다. 하나의 실시예에 있어서, 반경은 대략 2mm이다. 프로파일에 보이는 나사산 503의 피크들 510과 골들 512의 각각은, 본 실시예에서, 바람직하게 대략 60도 각도인 나사산 각도들 517에서 플랭크들 511에 의해 연결된다. 나사산 프로파일 라인들 518a 내지 518f는 골들 512를 통해 확장되어 곡률 반경 525의 중심 526을 교차하는 일련의 라인들이 생겨난다. 프로파일 라인들 518a 내지 518f는 나사산 503을 절단하기 위해 헤드 502의 외부 구형 표면을 절단 비트(cutting bit)가 접촉할 때 나사산 절단기의 절단 비트 505의 세로 축 501의 연장에 의해 형성된다. 본 실시예에 있어서, 절단 비트 505는 나사산 503이 절단될 때 헤드 502의 외부 구형 표면에 항상 직교한다. 또한, 본 실시예에 있어서, 곡률 반경은 곡률 중심 526이 스크류 500의 중심 축 519에 놓이게 한다. 스크류의 길이 및 치수에 의존하여, 중심 526은 스크류의 중심 축에 놓일 수도 그렇지 않을 수도 있다. 또한, 스크류의 치수들이 일정하게 유지될 때 반경이 증가되면, 반경 중심은 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 스크류헤드 외측으로 움직일 것이다.
도 6은 본 발명의 각도 조절 가능한 잠금 스크류의 다른 실시예를 도시한다. 본 실시예에 있어서, 각도 조절 가능한 스크류 600의 스크류헤드 602는 스크류 500보다 큰 곡률 반경 625를 가진다. 이것은 골 프로파일 라인들 618a 내지 618f가 스크류 600의 중심축 619로부터(수직으로 측정된)의 간격 630인 곡률 반경 중심 626을 교차하게 하는 결과를 초래한다. 만약, 예를 들어, 반경 624가 10mm이면, 2.4mm 스크류(2.4mm는 샤프트 604의 대직경을 나타냄)를 위해, 간격 630은 대략 8.2mm일 수 있다. 그러나, 곡률 반경이 증가할 때, 스크류헤드는 구형 모양이 더 없어져서, 나사산 프로파일은 알려진 잠금 스크류헤드들과 같이, 보다 더 직선(예, 라인 313 내지 316과 같이)과 정렬되는 것을 유의해야 한다.
도 7은 본 발명에 따른 각도 조절 가능한 스크류헤드의 또 다른 실시예를 도시한다. 스크류헤드 702는 중심 축 719, 나사산 703, 및 구동/추출 도구를 수납하기 위한 리세스 709를 가진다. 전술한 실시예들에 있어서,나사산 703의 프로파일은 아크-모양(즉, 비-선형)의 곡률 반경 725를 따르고, 나사산 피크들 710, 골들 712, 및 플랭크들 711을 포함한다. 그러나, 전술한 실시예들과 달리, 나사산 프로파일 라인들은 곡률 반경의 중심을 교차하지 않는다. 대신에, 골 프로파일 라인들 718a 내지 718f에 의해 표시되는, 나사산 프로파일 라인들은 서로 평행하게 확장하여 중심 축 719에 직교한다. 나사산 절단기의 절단 비트 705가 나사산 703을 절단하기 위해 헤드 702의 외부 구형 표면을 접촉하고, 라인들 718a 내지 718f는 절단 비트 705의 세로 축 701의 연장을 나타내는 방식 때문에, 이러한 라인들은 이러한 방식으로 확장한다. 기능적으로, 이러한 차이는 보다 덜한 이상적 스크류헤드/구멍 나사산 결합을 초래한다. 그러나, 스크류헤드 702는 현재 스크류헤드 502보다 제작하기 더 쉽다.
도 8은 잠금 뼈 플레이트 구멍들 832, 비-잠금 뼈 플레이트 구멍들 834, 및 잠금/비-잠금 뼈 플레이트 구멍 836의 조합을 포함하는 종래의 뼈 플레이트 구멍들을 가진 뼈 플레이트 800을 도시한다. 각각의 구멍은 정상 표면 837로부터 바닥의 뼈-결합 표면 839를 통해 완전히 확장한다. 잠금 플레이트 구멍들 832는 잠금 뼈 스크류의 헤드 주변의 나사산들과 결합하기 위해 구멍의 내부 표면 주위에 확장하는 나사산들 833을 가진다. 종래의 잠금 플레이트 구멍들은, 도시된 바와 같이, 정상 표면 837로부터 바닥 표면 839까지 완전히 확장하는 나사산들 833을 가질 수도 있고, 아니면 대안적으로, 뼈 플레이트의 상면과 바닥면 사이의 수직 거리의 부분에만 확장하는 나사산을 가질 수도 있다. 비-잠금 플레이트 구멍들 834는 비-잠금 뼈 스크류의 헤드를 수용하기 위한 비-나사산 또는 매끈한 내부 측면들 835를 가진다. 복합 잠금/비-잠금 플레이트 구멍 836은 외과의사로 하여금 잠금 스크류 또는 비-잠금 스크류를 구멍을 통과시키는데 사용하게 함으로써 뼈 플레이트의 다양성을 증가시킨다. 복합 구멍 836은 잠금 뼈 스크류를 수납하기 위해 구멍의 내부 표면 주위에 나사산 833을 가진 일단과 비-잠금 뼈 스크류를 대안적으로 수납하기 위한 매끄럽거나 비-나사산 내부 표면 835를 가진 타단을 가진다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명에 따른 뼈 플레이트 구멍들 940을 가진 뼈 플레이트 900을 도시한다. 종래의 잠금 스크류 뼈 플레이트 구멍들에서와 같은 플레이트 구멍들의 내부 표면 935 주위의 나선형 나사산 대신에, 바람직하게 나사 부분들의 수직 기둥들 942는 구멍의 내부 표면 주위에 배열된다. 나사산 부분 기둥들은, 서로 결합하도록 확장될 경우(즉, 내부 표면 935 주위에 완전히 확장할 경우), 나선형 나사산을 형성할 것이다. 기둥들은 상부 표면 937로부터 하부 표면 939쪽 방향으로 확장하여 구멍의 내부 표면 주위에서 동일 간격으로 이격되게 위치된다. 기둥 당 나사산 부분들 921의 수는 외과적 적용들 및 뼈 플레이트 및 뼈 스크류의 치수들(예, 플레이트 두께 및 나사산 피치)에 따라 변화될 수 있다. 그러나, 각각의 기둥은 적어도 두 개의 나사산 부분들을 가져야 하며 바람직하게 스크류와 플레이트 사이의 고정된 각도 관계를 보다 확보해야 한다. 나사산 부분들 대신에, 기둥들 942는 대안적으로 그 위에 형성된 복수의 치차들을 가질 수 있음을 유의해야 한다. 치차의 기둥들은, 서로 결합하도록 확장하게 되면(즉, 내부 표면 935 주위에 완전히 확장하면), 나선형 나사산을 형성하는 것이 아니라, 뼈 플레이트 구멍의 중심 축에 수직인 일련의 동심 돌기들(ridges) 또는 그루브들을 형성할 것이다. 그러한 치차의 기둥들은 또한 비-잠금, 잠금, 및 각도 조절 가능한 잠금 뼈 스크류들을 수납할 수 있는 한편, 치차와 잠금 및 각도 조절 가능한 잠금 뼈 스크류들의 스크류헤드 나사산들의 결합은, 나사산 부분들과 잠금 및 각도 조절 가능한 잠금 뼈 스크류들의 스크류헤드 나사산들의 결합보다 덜 이상적이다.
도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 뼈 플레이트 구멍들은 바람직하게 나사산 부분들의 4개의 기둥들 942를 가진다. 그러나, 본 발명의 뼈 플레이트 구멍들의 대안적으로 다른 수의 나사산 부분들의 기둥들을 가질 수 있다.
예를 들어, 도 10a 내지 도 10c 및 도 10d 내지 도 10f의 두 개의 실시예들에 각각 설명된 바와 같이, 각각의 뼈 플레이트들 1000A 및 1000D의 뼈 플레이트 구멍들 1040A 및 1040D는 각각 나사산 부분들의 6개의 기둥들을 가진다(사시도로 도시되었기 때문에, 도 10c 및 도 10f에서는 3개의 기둥들만 볼 수 있음을 주의할 것). 나사산 부분 기둥들 1042A와 나사산 부분 기둥들 1042D 사이의 차이는 나사산 부분들 1042A의 기둥 폭 1041A는 나사산 부분들 1042D의 기둥 폭 1041D의 그것의 대략 두 배라는 사실이다. 스크류헤드 나사산과 나사산 부분 기둥들의 교차-나사 결합의 증가된 위험 때문에, 나사산 부분들의 6개 기둥들 이상은 추천되지 않는다. 반대로, 나사산 부분들의 3개의 기둥들보다 더 많이 가진 본 발명의 뼈 플레이트 구멍들 또한 뼈/플레이트 계면에서의 불충분한 안정성의 증가된 가능성 때문에 추천되지 않는다.
도 11은 본 발명에 따른 뼈 플레이트 구멍의 단면을 도시한다. 뼈 플레이트 구멍 1140은 상부 표면 1137로부터 하부 뼈-결합 표면 1139쪽으로 뼈 플레이트 1100을 완전히 관통 확장하여 형성된다. 구멍 1040은 정상부 1144, 중간부 1146, 및 바닥부 1148을 구비하는 내부 표면 1135를 가진다. 정상부 1144는 상부 표면 1137로부터 중간부 1146까지 확장한다. 중간부 1146은 정상부 1144로부터 바닥부 1148까지 확장하고 바람직하게 구멍의 최소 직경을 가진다. 그리고, 바닥부 1148은 중간부 1146으로부터 하부 표면 1139까지 확장한다. 정상부 1144는 나사산이 없고, 바람직하게 매끄러운 내부 표면 1143을 가지며, 바람직하게 하부 표면 쪽 내측으로 원뿔형태로 테이퍼진다. 뼈 플레이트 구멍 1140은 정상부 1144와 중간부 1146의 교차점(각각의 기둥의 제1 나사산 부분의 정상)에서 숄더 1145를 가진다. 숄더 1145는 구멍 1140을 통해 삽입된 비-잠금 뼈 스크류의 스크류헤드를 위한 멈춤쇠(stop)로서 기능할 수 있고, 일 실시예에 있어서, 그것이 구멍의 중심 축에 대해 약 60도 각도를 형성하도록 각이 형성된다. 내부 표면 1143 또는 상부 표면 1137은 헤드의 크기 및 모양에 따라 비-잠금 뼈 스크류의 스크류헤드를 위한 멈춤쇠로서 기능할 수 있다. 바닥부 1148은 또한 바람직하게 매끄러운 내부 표면 1149를 가지며, 바람직하게 언더컷 구형 형태로 상부 표면 쪽 내측으로 테이퍼진다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 언더컷 구형의 반경은 1.75mm이다. 대략 2mm의 뼈 플레이트 두께의 경우, 예를 들어, 정상부는 대략 1mm 확장할 수 있고 중간 및 바닥부들은 각각 대략 0.5mm 확장할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 뼈 플레이트 구멍 1140의 중간부 1146은 내부 표면 1135의 나사산 부분들 1142의 4개의 불연속 기둥들을 가진다. 각각의 기둥 1142는 바람직하게 중심 축 1119에 대해 측정된 각도 1150에서 하부 표면 1139 쪽 내측으로 경사진다. 하나의 실시예에 있어서, 각도 1150은 바람직하게 대략 15도이다. 각각의 기둥 1142는 또한 바람직하게 4개 또는 5개의 나사산 부분들 1121을 가진다. 다른 실시예들은 전술한 바와 같이 다소의 나사산 부분들을 가질 수 있다. 2.4mm의 각도 조절 가능한 잠금 스크류를 수용하는 뼈 플레이트 구멍의 경우, 각각의 나사산 부분의 기둥 폭 1141은 바람직하게 대략 0.35mm이다. 다른 실시예들은 적용에 따라 다른 기둥 폭들을 가질 수 있다.
도 12는 나사산 부분들 1221의 기둥 1242의 부분의 단면 프로파일을 도시한다(전술한 바와 같이, 치차의 대안적 기둥의 단면 프로파일은 나사산 부분들과 동일하게 보임을 주의). 도 12에 있어서, 기둥 1242의 5개의 나사산 부분들 1221의 2개가 도시된다. 나사산 부분들의 기둥 1242는 바람직하게 각도 1250에서 뼈 플레이트의 하부 표면 쪽으로 경사진다. 일 실시예에 있어서, 각도 1250은 대략 15도이다. 프로파일에 도시된 바와 같이, 나사산 부분들 1221의 기둥 1242는 나사산 각도들 1217에서 플랭크 1211에 의해 서로 연결된 피크들 1210 및 골들 1212를 포함한다. 피크들 1210은 바람직하게 일 실시예에 있어서 대략 0.04mm인 길이 1252를 가진다. 골들 1212는 바람직하게 일 실시예에 있어서, 대략 0.03mm인 반경 1254를 가진다. 각도 1217은 바람직하게 대략 60도이고, 골 프로파일 라인 1218에 표시되는 바와 같이, 골들 1212의 양분은 프랭크 1211로부터 측정된 바와 같이 바람직하게 대략 30도 각도 1256에서 발생된다. 뼈 플레이트 구멍 나사산-부분 기둥들의 다른 실시예들은 다른 값들의 기둥 경사 각도, 피크 길이, 골 반경, 나사산 각도, 및 양분 각도(나사산 각도의 함수)를 가질 수 있다.
바람직하게, 본 발명의 각도 조절 가능한 잠금 뼈 스크류들은 선택가능한 각도 범위 내의 선택가능한 각도에서 뼈에 박혀 뼈 플레이트에 고정될 수 있다. 도 13은 뼈 플레이트가 본 발명에 따라 구성된 뼈 플레이트 구멍들 1340을 가진 본 발명의 실시예를 도시한다. 각각의 구멍 1340은 바람직하게 각도 조절 가능한 잠금 스크류 1360을 수납할 수 있고, 또한 각도 범위 내에서 어떤 방향으로도 선택 가능한 각도에서 본 발명에 따라 구성될 수 있다. 각도 범위는, 본 실싱에서 대략 30도 각도인 각도 1362를 가진 원뿔을 형성한다. 다시 말해, 각도 조절 가능한 잠금 스크류 1360은 구멍 1340 속으로 삽입되어 뼈 플레이트 1340의 중심 축 1319에 대해 그 어떤 방향으로 0도 내지 15도 각도의 선택 가능한 범위에서 뼈 플레이트 1300에 고정될 수 있다.
도 14a 내지 도 17b는 본 발명에 따라 구성된 뼈 플레이트 구멍의 유용한 특징을 도시한다. 뼈 플레이트 1400은 적어도 3개의 뼈 플레이트 구멍들 1440을 가진다. 각각의 구멍 1440은 나사산 부분들 1542의 4개의 기둥들을 가지며 바람직하게 비-잠금, 잠금, 또는 각도 조절 가능한 잠금 뼈 스크류 그 어떤 하나를 수납할 수 있다.
도 14a, 도 14b, 도 15a, 및 도 15b에 도시된 바와 같이, 종래의 비-잠금 뼈 스크류 14100은 뼈 플레이트 구멍들 1440의 어느 하나를 통해 삽입될 수 있다. 비-잠금 뼈 스크류 14100은 비-나사산 스크류헤드 14102와 나사산 생크(shank) 14104를 가지며, 각각 구멍 1440과 함께 사용되도록 적절히 크기로 구성된다. 비-잠금 뼈 스크류 14100은 구멍의 중심 축과 동축적으로 구멍 1440을 통해 삽입될 필요는 없지만, 대신에 도 14b에 도시된 바와 같이, 선택가능한 각도에서 구멍 1440을 통해 삽입될 수도 있음을 주의해야 한다. 도 15b는 스크류헤드 14102가 나사산 부분들 1542의 기둥들과 결합하지 않지만, 대신에 그 안에 안착될 때 구멍 1440의 숄더 1545와 접촉하는 것을 도시한다.
도 14a, 도 14b, 도 16a, 및 도 16b는 제2 뼈 플레이트 구멍 1440을 통해 삽입된 종래의 잠금 뼈 스크류 14200을 도시한다. 잠금 뼈 스크류 14200은 외부 표면에 나사산 14203을 가진 스크류헤드 14202를 가진다. 스크류헤드와 나사산 모두는 적절한 크기로 구성됨으로써 나사산 14203은 나사산 부분들 1542의 기둥들과 나사 결합되어 꼭 맞춰질 수 있다. 나사산 부분들 1542의 기둥들과 적절히 결합 및 맞추기 위해, 잠금 뼈 스크류 14200은 구멍 1440을 통해 구멍의 중심 축 1419와 동축적으로 삽입되어야 한다. 스크류 14200는 또한 뼈와 결합을 위해 나사산 생크 14204를 가진다. 생크 14204는 또한 구멍 1440을 통한 삽입을 위해 적절한 크기로 치수화된다.
도 14a, 도 14b, 도 17a, 및 도 17b는 제3 뼈 플레이트 구멍 1440을 통해 삽입된 각도 조절 가능한 잠금 뼈 스크류 1460을 도시한다. 본 발명에 따라 구성된, 각도 조절 가능한 잠금 뼈 스크류 1460은 나사산이 형성된 생크 1404 및 그 외부 표면에 나사산 1403을 가진 부분-구형 헤드 1402를 가진다. 스크류헤드 나사산 1403은 헤드 1402의 구형-모양 부분의 아크-모양(즉, 비-선형)의 곡률 반경을 바람직하게 따르는 프로파일을 가진다. 스크류 1460은 나사산 1403이 나사산 부분들 1542의 기둥들과 고정되게 결합된 상태에서 중심 축 1719에 대해 비-동축적으로 제3 구멍 1440 속으로 삽입되게 도시된다.
도 18a 내지 도 24c는 본 발명에 따른 뼈 플레이트 구멍의 실시예의 다양한 특징들을 설명한다. 구멍의 내부 표면 주위의 기둥들의 형성 이외에, 적어도 몇 가지 이러한 특징들은 본 발명에 따른 뼈 플레이트 구멍의 대안적인 실시예들에 사용될 필요는 없다. 또한, 이러한 특징들이 설명되고 도시된 순서는 본 발명의 뼈 플레이트 구멍을 제조하는 특정의 공정의 순서 또는 단계를 의미하는 것은 아님을 주의해야 한다. 당업자에게 명백한 바와 같이, 본 발명의 구멍들이 구성될 수 있는 한 가지 이상의 방법이 있다.
본 발명의 뼈 플레이트 구멍은 전형적으로 도 18a 내지 도 18c에 도시된 바와 같이, 원형 출발 구멍 1865로 시작 된다. 출발 구멍 1865는 중심 축 1819을 가지며 상부 표면 1873으로부터 하부 표면 1839까지 뼈 플레이트 1800을 완전히 확장한다. 일 실시예에 있어서, 출발 구멍의 직경은 대략 2.2mm이다.
도 19a 내지 도 19c는 다른 특징들을 가지지 않은 뼈 플레이트 구멍의 내부 표면 프로파일을 도시한다. 뼈 플레이트 1900의 구멍 1965의 프로파일은 내측으로 테이퍼지는 정상부 1944, 내측으로 돌출되어 테이퍼지는 중간부 1946, 및 구형으로 언더컷된 바닥부 1948을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 구멍의 중간 및 바닥부들은 각각 중심 축 1919을 따라 약 1mm 만큼 확장되고, 구형 언더컷의 반경은 대략 1.75mm이다.
도 20a 내지 도 20c에 도시된 바와 같이, 다른 특징은 선택적인 "X 키(key)" 컷아웃(cutout) 2065이다. X 키 컷아웃 2065는 바람직하게, 출발 구멍 1865와 같이 동일한 중심 축 1819에 대해 뼈 플레이트를 완전히 관통하여 프레스, 절단, 또는 스탬프 가공된다. 하나의 실시예에 있어서, "X"의 각각의 레그는 대략 1.5mm의 폭을 가지며 대략 0.75mm의 반경을 가진 아크-모양으로 종결된다. 이와 같은 동일한실시예에 있어서, 동일 직선상의 레그들의 끝단들 사이의 간격은 대략 4.25mm이다. X 키 컷아웃은, 도 25a 내지 도 27d과 관련하여 후술되는 바와 같이, 보충적인 드릴-가이드 팁 디자인을 가진 드릴 가이드를 수용할 의도를 가진 네 잎 클러버 모양을 형성한다.
도 21a 내지 도 21c에 도시된 바와 같이(그 어떤 다른 구멍 특징들이 없는), 다른 특징은 바람직하게 12-도 릴리프 컷(relief cut) 2165이다. 릴리프 컷 2165는 8개의 대칭적인 절단 영역들 2166, 각각의 영역이 뼈 플레이트의 상부 표면 2137로부터 12도로 내측으로 경사진, 4분면 당 두 개의 영역들을 포함한다. 릴리프 컷은 뼈 플레이트를 완전히 관통하여 만들어 진다. 일 실시예에 있어서, 각각의 릴리프 컷 축 2119는 뼈 플레이트 구멍의 중심 축 1819로부터 대략 1.1mm이다.
도 22a 내지 도 22c는 정상부 1944, 중간부 1946, 바닥부 1948, X 키 컷아웃 2065, 릴리프 컷 2165, 및 그 안에 형성된 4개의 기둥들 2242을 가지며 그들에 아직 치차 또는 나사산 부분들을 가지지 않은 구멍 프로파일을 도시한다. 기둥들 2242는 구멍의 중간부의 내부 표면으로부터 중심 영역들을 제거함으로써 형성된다.
나사산 절단 공정은 기둥들 2242에 나사산 부분들을 형성한다. 중간부 1946이 그 안에 형성된 기둥들을 가지지 않게 되면, 나사산 절단 공정은 도 23a 내지 도 23c에 도시된 바와 같이, 구멍 2365의 중간부 2346의 내부 표면 안 그리고 그 주위를 완전히 나선형 나사산 2367 절단을 하게 됨을 주의해야 한다. 나사산 부분들의 나사산 프로파일(즉, 피크들, 골들, 플랭크들, 및 인접한 플랭크들에 의해 형성된 각도들)은 바람직하게 도 11 및 도 12에 도시된 나사산 부분들의 기둥들을 위해 전술한 프로파일과 동일하다.
전술한 바와 같이, 기둥들 2242에 나사산 부분들을 형성하는 대신에, 치차가 대안적으로 그 안에 형성될 수도 있다. 치차는 구멍의 중심 축에 수직되거나 적어도 실질적으로 수직인 기둥에 그루브들을 절단함에 의해 형성된다. 중간부 1956이 그 안에 형성된 기둥들을 가지지 않으면, 그루브 절단 공정은 동심의, 평행한 일련의 교호하는 그루브들고 돌기들을 형성할 것임으로 주의해야 한다.
도 24a 내지 도 24d는 본 발명에 따른 뼈 플레이트 구멍의 완성된 실시예를 도시한다. 구멍 2440은 나사산 부분들 2442의 기둥들, X 키 컷아웃 2065, 및 릴리프 컷 2165를 포함한다. 도 24c는 구멍 2440의 정상면 2437을 도시하는 한편, 도 24d는 뼈와의 접촉을 의도하고, 뼈에 인접되거나 뼈에 면하는 구멍 2440의 바닥면 2439를 도시한다.
도 25a 내지 도 27d는 드릴 가이드들과 관련한 본 발명의 바람직한 다른 특징을 도시한다. 본 발명에 따라 구성된 드릴 가이드의 일 실시예는 도 25a 내지 도 26c에 도시된고, 다른 실시예는 도 27a 내지 도 27d에 도시된다.
도 25a는 팁 2572 및 핸들 2573을 가진 드릴 가이드 2570을 도시한다. 도 25b에 도시된 바와 같이, 팁 2571은 드릴, 뼈 스크류를 안내하고, 및/또는 뼈 플레이트 2500을 통해 선택된 각도에서 뼈 속으로 도구를 박아 넣고/추출하기 위한 드릴 샤프트 주위에 배열되된 네 잎 클로버 모양 디자인을 형성하는 4개의 동일 간격으로 이격되고 라운드진 윙 또는 영역들 2572를 가진다. 윙들 2572는 뼈 플레이트 구멍들 2540의 X 키 컷아웃 1965 내부에서 꼭 맞도록 고정되게 구성된다. 이것은 구멍이 뼈에 천공되고/또는 뼈 스크류가 뼈에 박혀지는 동안, 드릴 가이드 2570이 뼈 플레이트 구멍 2540에 동축적으로(즉, 뼈 플레이트 구멍의 중심 축과 동축적으로) 삽입되어 정 위치에서 쉽게 유지되는 것을 허용한다. 대안적으로, 네잎 클로버 모양의 디자인과 X 키 컷아웃과 다른 구성들은 각각 팁 2571 및 구멍들 2540을 위해 각각 사용될 수 있음을 주의해야 한다. 도 25c에 도시된 바와 같이, 핸들 2573은 팁 2571 및 팁 2571이 삽입되는 구멍 2540의 중심 축에 대해 360도 회전될 수 있다.
도 26a는 그곳을 통해 선택 가능한 범위 내에서 드릴링이 가능한 슬롯 2675를 가진 드릴 가이드 2570을 도시한다. 본 실시예에 있어서, 선택 가능한 각도의 범위는 0도부터 15도이다. 따라서, 360도 선회할 수 있는 핸들 2573의 능력은 구멍의 중심 축 주위에서 30도의 원뿔 각도를 제공한다. 드릴 가이드 2570은, 본 실시예에서, 구멍의 중심 축에 대해 각각 0, 5, 10, 및 15도 각도를 나타내는 슬롯 2675를 따라 마킹들 2674a 내지 2674d를 가진다. 다른 실시예들은 다른 각도 범위들 및/또는 선택 가능한 각도의 다른 마팅들을 가질 수도 있다. 도 26a 및 도 26b는 드릴 가이드 2570을 통하고, 뼈 플레이트 2500를 통하고, 본 실시예에서 뼈 플레이트 구멍의 중심 축에 대해 0도(즉, 동축임)인 최상부 각도 설정 2674a에서 뼈 2678 속으로 안내된 드릴 비트 2676을 도시한다. 도 26c는 드릴 가이드 2570을 통하고, 뼈 플레이트 2500를 통하고, 본 실시예에서 뼈 플레이트 구멍의 중심 축에 대해 15도이거나 뼈 플레이트 2500의 정상면 2637에 대해 75도인, 최하부 각도 설정 2674d에서 뼈 2678 속으로 안내된 드릴 비트 2676을 도시한다.
도 27a 내지 도 27d는 본 발명에 따른 드릴 가이드의 다른 실시예를 도시한다. 드릴 가이드 2770은 일단에서 팁 2771A를 가진 깔때기-모양 가이드 2777, 대향단에서 팁 2771B를 가진 동축 가이드 2779, 및 그 사이의 핸들 2773을 포함한다. 팁 2771A와 팁 2771B 각각은 드릴, 뼈 스크류를 안내하고, 및/또는 뼈 플레이트를 통해 뼈 속으로 도구 2776을 박거나/추출하기위한 드릴 샤프트 주위에서 네 잎 클로버 디자인을 형성하는 4개의 등간격으로 이격되고 라운드진 윙들 또는 영역들 2772를 가진다. 윙들 2772는 본 발명의 뼈 플레이트 구멍들(예, 뼈 플레이트 구멍들 2540)의 X 키 언더컷 1965 내부에 꼭 맞게 결합하도록 구성된다. 이것은, 구멍이 뼈에 천공되고 및/또는 뼈 스크류가 뼈에 박히는 동안, 드릴 가이드 2770의 어느 일단이 뼈 플레이트 구멍 속에 동축적으로(즉, 뼈 플레이트 구멍의 중심축에 동축적으로) 삽입되어 정위치에 용이하게 유지되게 한다. 대안적으로, 네 잎 클로버 디자인 및 X 키 컷아웃 이외의 구성들은 본 발명의 팁 2771A 및 2771B 및 구멍들을 위해 각각 사용될 수 있음을 주의해야 한다. 드릴 가이드 2570의 핸들 2573과 달리, 핸들 2773은 팁 2771A 또는 팁 2771B의 어느 하나에 대해 선회하지 않는다. 대신에, 깔때기-모양 가이드 2777은 그곳을 관통하여 확장하고 팁 2771A가 삽입되는 뼈 플레이트 구멍의 중심 축을 기준으로 중심을 맞춘 깔때기-모양 보어 2775를 가진다. 보어 2775는 본 실싱예에서 30도인, 원뿔 각도를 제공한다. 깔때기-모양 가이드 2777이 본 발명의 뼈 플레이트 구멍에 삽입됨으로써, 고정된 위치에서 잠겨진 태에서, 구멍의 중심 축에 대해 0도부터 15도 각도의 범위에서 그 어떤 방향으로 선택 가능한 각도에서 바람직하게 드릴링 만들어질 수 있다. 드릴 가이드 2770의 대향단에서, 동축 가이드 2779는 그곳을 관통하여 확장하는 보어 2778을 가진다. 동축 가이드 2779가 본 발명의 뼈 플레이트 구멍에 삽입된 상태에서, 보어 2778은 드릴 비트를 안내하거나 구멍의 중심 축에 동축적으로 도구 2776을 박어넣고/추출하는데 사용될 수 있다. 동축 가이드 2779는 또한 침투 깊이를 결정하는 것을 돕는 선택적인 측정 게이지 2774를 가진다.
도 28은 본 발명에 따른 뼈 플레이트 구성을 도시한다. 뼈 플레이트 2800은 측면 근위 경골 플래토우(lateral proximal tibial plateau)에 적합하지만 이에 한정되지는 않는 모양 및 구성이다. 뼈 플레이트 2800은 측면 근위 경골의 뼈몸통끝에 따르도록 구성된 헤드부 2880, 및 측면 근위 경골의 뼈몸통에 따르도록 구성된 샤프부 2882를 가진다. 뼈 플레이트 2800은 또한 상부 표면 2837, 및 상부 표면 2837로부터 바닥 표면까지 뼈 플레이트를 완전히 관통하여 확장하는 다수의 뼈 플레이트 구멍들 2840을 가진다. 각각의 구멍 2840은 4개의 나사산 부분들 2842 기둥들을 가지며 바람직하게 본 발명에 따른 비-잠금, 잠금, 각도 조절 가능한 잠금 뼈 스크류의 어느 하나를 수납할 수 있다. 샤프트부 2882는 또한 여러개의 숫자 8-모양의 복합 구멍들 2884를 가져서 그 활용성이 증대되며, 숫자 8-모양의 하나의 부분 2885는 바람직하게 4개의 나사산 부분들의 기둥들을 가지고 다른 부분 2886은 바람직하게 매끄럽고 사사산이 없다. 부분 2886은 비-잠금 뼈 스크류를 수납할 수 있는 한편, 부분 2885는 바람직하게 비-잠금, 잠금, 또는 각도 조절 가능한 잠금 뼈 스크류의 어느 하나를 수납할 수 있다. 각도 조절 가능한 잠금 뼈 스크류를 샤프트부 2882에 사용할 수 있는 능력은 특히 극 피질(far cortex)의 상태 때문에 비-잠금 스크류들을 이용한 고정이 어려워서 뼈몸통의 극 피질 부분이 소실되거나 심하게 손상된 경우 유용하다. 뼈 플레이트 구멍들의 특정 형태 및 배치는 물론 변화될 수 있다.
도 29a 내지 도 29c는 본 발명에 따른 다른 뼈 플레이튼 구성(이것은 도 25 내지 도 27에 도시된 뼈 플레이트와 동일함)을 도시한다. 뼈 플레이트 2900은 원위 요골(distal radius) 골절에 맞지만 이에 한정되지 않는 모양 및 구성이다. 뼈 플레이트 2900은 원위 요골의 뼈몸통끝에 따르도록 구성된 헤드부 2980, 및 원위 요골의 뼈몸통에 따르도록 구성된 샤프트부 2982를 가진다. 뼈 플레이트 2900는 또한 상부 표면 2937, 하부 표면 2939, 및 상부 표면 2937로부터 하부 표면 2939까지 뼈 플레이트를 완전히 관통하여 확장하는 다수의 뼈 플레이트 구멍들 2940을 가진다. 각각의 구멍 2940은 바람직하게 4개의 나사산 부분들 2942 기둥들을 가지며 본 발명에 따른 비-잠금, 잠금, 각도 조절 가능한 잠금 뼈 스크류의 어느 하나를 수납할 수 있다. 샤프트부 2982는 또한 증대된 다양성을 위해 여러 개의 복합 구멍들 2984 및 2989를 가진다. 복합 구멍들의 구멍 부분들 2985는 바람직하게 4개의 나사산 부분들 2942의 기둥들을 가지고, 다른 부분들 2886 및 2887은 바람직하게 매끄럽고 나사산이 없다. 부분들 2886 및 2887은 비-잠금 뼈 스크류를 수납할 수 있는 한편, 부분들 2885는 바람직하게 비-잠금, 잠금, 각도 조절 가능한 잠금 뼈 스크류의 어느 하나를 수납할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 뼈 플레이트 2900의 길이 2990은 대략 65mm이고, 헤드부 2980의 폭 2992은 대략 22.2mm이고, 헤드부 2980가 샤프트부 2982에 대해 상방으로 경사진 각도 2994는 대략 25도이다.
도 30에 도시된 바와 같이, 본 발명의 뼈 플레이트들은 바람직하게 뼈 플레이트의 하부 표면 또는 하측과 뼈 사이에서의 접촉을 제한 및/또는 최소화하는 형상일 수 있다. 뼈 플레이트와 뼈 사이의 접촉의 제한 및/또는 최소화는 혈액 공급에 대한 감소된 피해 및 보다 용이한 플레이트 제거를 포함하는 다수의 생물학적 및 기계적 장점들을 가진다. 뼈 플레이트 3000과 뼈 사이의 접촉을 제한 및/또는 최소화하는 하나의 방법은 뼈 플레이트 구멍들 사이의 하부 표면 3039에 둥걸거나 조개모양의 컷아웃 3099을 가진 플레이트 3000를 제공하는 것이다. 다른 방법들은 미국 특허 번호 제5,151,103호; 제5,053,036호; 제5,002,544호; 및 제4,838,252호에 개시되어 있다. 이러한 특허들의 내용들은 인용에 의해 본 명세서에 합체된다.
도 31은 뼈 골절에 적용될 때 본 발명의 뼈 플레이트 시스템의 실시예를 도시한다. 뼈 플레이트 2900은 헤드부 2980의 뼈 플레이트 구멍들 2940을 통해 다양한 선택 가능한 각도에서 삽입되고, 구멍들 2940의 나사산 부분들의 기둥들을 통해 뼈 플레이트 2900에 부착된 4개의 각도 조절 가능한 잠금 스크류들 3160을 통해 골절된 뼈 3178에 부착되도록 도시된다. 뼈 플레이트 구멍들 2940의 내부 표면의 나사산 부분들의 기둥들은 랙-앤-피니언과 대체로 유사한 각도 조절 가능한 잠금 스크류들 3160의 구형-모양 헤드의 나사산과 상호 작용 및 맞춰져서, 각도 조절 가능한 스크류들 3160이 다양한 각도에서 플레이트 구멍들 2940에 고정되는 것을 허용한다. 각도 조절 가능한 잠금 스크류들 3160은 본 발명에 따라 구성되고, 예를 들어, 각도 조절 가능한 잠금 스크류들 500, 600, 및/또는 700일 수 있다. 뼈 플레이트 2900은 또한 뼈 플레이트 구멍 2989의 부분 2987을 통해 삽입된 비-잠금 뼈 스크류 31100을 통해 뼈 3178에 부착된다. 뼈 플레이트 2900은 또한 뼈 플레이트 구멍들 2984의 각각의 부분들 2985를 통해 삽입되어 부분들 2985의 나사산 부분들의 기둥들을 통해 뼈 플레이트에 고정된 한 쌍의 종래의 잠금 뼈 스크류들 31200을 통해 뼈 3178에 부착된다. 뼈 플레이트 구멍들의 나사산 부분들의 기둥들은 잠금 스크류들의 나사산 헤드들과 결합되어 잠금 스크류들을 뼈 플레이트에 고정시킨다. 본 발명의 각도 조절 가능한 잠금 뼈 스크류들은 잠금 스크류들 31200 대신에 사용될 수도 있었음을 주의해야 한다. 또한, 모든 뼈 플레이트 구멍들이 각각의 적용에 사용될 필요는 없다는 것을 주의해야 한다. 각도 조절 가능한 잠금 스크류들 3160, 비-잠금 스크류 31100, 및 잠금 스크류들 31200은, 플레이트 2900가 이식되어 남아 있는 동안, 뼈 플레이트 2900를 통해 뼈 3178 속으로 삽입되어 남아 있다.
본 발명에 따라 구성된 각도 조절 가능한 뼈 스크류들의 스크류헤드 나사산 특징들로 돌아 가면, 도 32 내지 도 34는 각각의 스크류의 중심 축을 따라 측정된 변화되는 나사산 피치들(예, 피크와 피크 사이의 간격)을 설명명하는 각도 조절 가능한 잠금 스크류 스크류헤드의 3개의 실시예를 도시한다. 아래의 [표 1]은 설명된 스크류헤드가 속하는 속도 조절 가능한 스크류의 크기 및 가변하는 피치들(모든 치수는 밀리미터이다)을 열거한다.
도 32 도 33 도 34
샤프트 직경 5.0 3.5 2.4
스크류헤드 직경 6.5 4.5 3.0




피치

 32P01 = 0.90 33P01 = 0.76 34P01 = 0.56
32P02 = 0.95 33P02 = 0.79 34P02 = 0.59
32P03 = 0.99 33P03 = 0.80 34P03 = 0.60
32P04 = 1.00 33P04 = 0.79 34P04 = 0.58
32P05 = 0.99 33P05 = 0.75 34P05 = 0.55
32P06 = 0.95 33P06 = 0.68 34P06 = 0.49
32P07 = 0.90 33P07 = 0.60 34P07 = 0.41
32P08 = 0.82
32P09 = 0.72
본 발명의 각도 조절 가능한 뼈 스크류들의 다른 실시예들은 다른 가변 나사산 피치들을 가질 수 있다.
각각의 경우에 있어서, 곡률 반경을 따라 측정될 때 인접한 나사산 피크들(또는 인접한 나사산 골들) 사이의 각도 간격은 도 35에 도시된 바와 같이 일정하다. 즉, 곡률 반경 3525을 따라 측정될 때 인접한 나사산 피크들 3510 사이의 각각의 각도 간격 35AD는 동일하고--대조적으로, 도 32 내지 도 34에서 설명된 바와 같이, 나사산 피치들 35P01 내지 35P05는 중심 축 3519을 따라 또는 평행하게 측정될 때 변화한다.
동일한 형태의 뼈 플레이트 구멍을 사용하는 동일한 뼈 플레이트의 각도 조절 가능한 잠금 스크류들, 잠금 스크류들, 및 비-잠금 스크류들을 조합에 의해, 본 발명은 신규한 혼합된 고정을 제공한다. 비-잠금 스크류들을 이용하여, 골절 정복은 뼈 플레이트와 뼈 사이에 마찰에 의해 고정된다. 이러한 마찰은 뼈에 있는 비-잠금 스크류를 조임으로서 생성된다. 그러나, 비-잠금 스크류들과 뼈 사이의 미세한 운동은 뼈 흡수를 초래하고 결과적으로 정복 손실을 초래한다. 부가적으로, 비-잠금 스크류들의 삽입은 뼈로 하여금 비-잠금 스크류들 주위를 둘러 싸는 뼈에 높은 응력을 생성하는 스크류 조임 응력을 견딜 필요가 있게 한다. 보통은, 높은 응력은 비-잠금 스크류 나사산들이 뼈에서 미끄러지고(즉, 뼈의 나사산의 전단 응력 파괴) 및/또는 뼈에서 점점 나아가도록 한다(왜냐하면, 뼈는 점탄성 물질이므로). 이들 현상들의 어느 하나는 또한 정복의 손실의 결과를 초래한다.
적어도 하나의 잠금 또는 각도 조절 가능한 잠금 스크류를 부가함에 의해, 정복의 손실은 최소화되거나 제거된다. 특히, 잠금 스크류들을 뼈가 아닌 뼈 플레이트에 고정함으로써, 뼈의 점탄성 거동의 효과가 감소되고, 나사산들은 미끄러지지 않으며, 미세운동도 방지된다. 잠금 스크류들과 뼈 플레이트 사이의 부착은, 잠금 스크류가 뼈를 통해 측방으로 절단되어야 파괴되는 고정된 각도 구성의 고강도 연결이다.
각도 조절 가능한 스크류들은 잠금 스크류들보다 더 바람직한 각도에서 고정될 수 있으므로, 각도 조절 가능한 스크류들의 사용은 잠금 스크류들보다 더 큰 장점을 제공한다.
또한, 특정의 관절 주변 골절의 처리는 전형적으로 뼈 플레이트에 대해 다양한 각도에서 스크류들의 삽입이 따르고, 개별 스크류들과 뼈 플레이트 사이의 초기 각도 관계를 유지시키는 중요성의 관점에서, 본 발명의 매우 다재 다능한 뼈 플레이트 시스템은 특히 이러한 치료 적용들에 잘 적응된다.
본 명세서에서 설명되고 예시된 특징들은 뼈 플레이트 시스템들의 다른 특징들 및 실시예들과 단독으로 또는 조합으로 사용될 수 있음을 유의해야 한다.
따라서, 본 발명은 바람직한 실시예들과 관련하여 설명되었다. 그러나, 본 발명은 본 발명의 예들에 불과한 그러한 실시예들에 한정되어서는 아니된다. 당업자들은 다양한 변형들이 본 발명의 범위를 벗어나지 않은 한도내에서 가능하고, 본 발명은 이어지는 청구범위에 의해서만 한정되는 것을 평가할 것이다.
100...비-잠금 뼈 스크류 102...비-나사산 헤드
104...샤프트 107...샤프트 나사산
106...팁 400...랙과 피니언 기어
420...치차 422...피니언
500...잠금 스크류 502...부분-구형 헤드
504...샤프트 503...나사산
510...피크 512...골
511...플랭크 600...각도 조절 가능한 스크류
602...스크류헤드 625...곡률 반경
702...스크류헤드 709...리세스
832...잠금 뼈 플레이트 구멍 834...비-잠금 뼈 플레이트 구멍
900...뼈 플레이트 940...뼈 플레이트 구멍

Claims (25)

  1. 뼈 플레이트를 뼈에 고정하기 위한 것으로서 중심 축을 가진 뼈 스크류를 구비하는 뼈 플레이트 시스템에 있어서:
    상기 뼈와 결합하도록 구성된 샤프트;
    곡률 반경을 가진 구형-모양 부분을 가지며, 상기 구형-모양 부분의 외부 표면에 사사산을 가진 헤드를 구비하며;
    상기 나사산은 피크들(peaks), 골들(troughs), 및 플랭크들(flanks)을 구비하는 프로파일(profile)을 가지며, 상기 플랭크들은 피크들과 골들을 연결하고, 상기 피크들과 상기 골들은 상기 곡률 반경과 평행하거나 동심원인 비-선형 곡선들에 놓여지는 것을 특징으로 하는 뼈 플레이트 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 나사산 프로파일은 상기 곡률 반경의 중심을 교차하는 프로파일 라인들을 가지며, 상기 프로파일 라인들은 절단 비트(cutting bit)가 상기 헤드의 상기 구형-모양 부분의 상기 외부 표면과 접촉할 때 나사선 절단기(thread cutter)의 상기 절단 비트의 세로 축의 확장을 나타내는 것을 특징으로 하는 뼈 플레이트 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 나사산 프로파일은 상기 중심 축에 수직되게 측정된 중심 축으로부터 단지 10mm 이격되어 위치된 지점을 교차하는 프로파일 라인들을 가지며, 상기 프로파일 라인들은 나사산 절단기의 절단 비트가 상기 헤드의 상기 구형-모양 부분의 상기 외부 표면과 접촉할 때 상기 절단 비트의 세로 축의 확장을 나타내는 것을 특징으로 하는 뼈 플레이트 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 나사산 프로파일은 상기 중심 축에 수직되게 확장하는 프로파일 라인들을 가지며, 상기 프로파일 라인들은 나사산 절단기의 절단 비트가 상기 헤드의 상기 구형-모양 부분의 상기 외부 표면과 접촉할 때 상기 절단 비트의 세로 축의 확장을 나타내는 것을 특징으로 하는 뼈 플레이트 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    정상 표면(top surface), 바닥 표면, 및 상기 정상 표면으로부터 상기 바닥 표면까지 관통하여 확장하는 다수의 구멍들을 가진 뼈 플레이트를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 뼈 플레이트 시스템.
  6. 상부 표면, 하부의 뼈 결합 표면, 및 상기 상부 표면으로부터 상기 하부 표면까지 관통하여 확장하고 내부 표면을 가진 구멍을 구비하는 뼈 플레이트를 뼈에 고정하기 위한 뼈 플레이트 시스템에 있어서:
    상기 뼈 플레이트는 상기 구멍의 상기 내부 표면의 상기 구멍의 원주 주위에 배열된 복수의 치차 또는 나사산 부분들의 불연속 기둥들을 가지며, 각각의 기둥은 상기 상부 표면으로부터 상기 하부 표면까지의 방향으로 확장하며;
    상기 구멍은 비-잠금(non-locking) 뼈 스크류, 잠금 뼈 스크류, 또는 각도 조절 가능한 잠금 뼈 스크류를 수납하도록 구성되며;
    상기 치차 또는 나사산 부분들의 기둥들은 상기 잠금 뼈 스크류 또는 상기 각도 조절 가능한 잠금 뼈 스크류의 헤드의 나사산과 결합하도록 구성된 것을 특징으로 하는 뼈 플레이트 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 뼈 플레이트는 상기 구멍의 상기 내부 표면에 있는 상기 구멍의 원주 주위에 배열된 치차 또는 나사산 부분들의 4개의 불연속 기둥들을 구비하는 것을 특징으로 하는 뼈 플레이트 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 치차 또는 나사산 부분들의 불연속 기둥들은 상기 구멍의 상기 내부 표면에서 등간격으로 이격 위치된 것을 특징으로 하는 뼈 플레이트 시스템.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 치차 또는 나사산 부분들의 각각의 기둥은 대략 15도 각도에서 상기 하부 표면 쪽 내측으로 경사진 것을 특징으로 하는 뼈 플레이트 시스템.
  10. 제6에 있어서,
    상기 뼈 플레이트는 정상부(top portion), 중간부, 및 바닥부가 상기 구멍을 형성하고,
    상기 정상부는 상기 상부 표면으로부터 상기 중간부까지 확장하고, 상기 중간부는 상기 정상부와 상기 바닥부 사이에서 확장하고, 상기 바닥부는 상기 중간부로부터 상기 하부 표면까지 확장하며,
    상기 중간부는 상기 구멍의 상기 내부 표면에 배열된 치차 또는 나사산 부분들의 복수의 불연속 기둥들을 구비하는 것을 특징으로 하는 뼈 플레이트 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 구멍의 상기 정상부는 나사산이 형성되지 않거나 매끄러운 내부 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 뼈 플레이트 시스템.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 구멍의 상기 정상부는 상기 하부 표면 쪽 내측으로 원뿔 형태로 테이퍼진 것을 특징으로 하는 뼈 플레이트 시스템.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 구멍의 상기 바닥부는 나사산이 형성되지 않은 것을 특징으로 하는 뼈 플레이트 시스템.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 바닥부는 상기 하부 표면으로부터 상기 중간부까지 내측으로 테이퍼지거나 굴곡된 것을 특징으로 하는 뼈 플레이트 시스템.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 치차 또는 나사산 부분들의 불연속 기둥들은 상기 구멍의 상기 정상부와 상기 중간부의 교차점에서 숄더(shoulder)를 형성하는 것을 특징으로 하는 뼈 플레이트 시스템.
  16. 제6항에 있어서,
    헤드와 나사산 샤프트를 구비하는 뼈 스크류를 더 구비하고,
    상기 나사산 샤프트는 상기 구멍을 통해 끼워져서 상기 뼈에 결합되도록 구성된 것을 특징으로 하는 뼈 플레이트 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 구멍은 중심 축을 가지며, 상기 뼈 스크류는 상기 중심 축에 동축인 치차 또는 나사산 부분들의 복수의 기둥들과 결합하도록 구성된 상기 헤드의 외부 표면에 있는 나사산을 가진 잠금 뼈 스크류인 것을 특징으로 하는 뼈 플레이트 시스템.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 뼈 스크류는 상기 헤드의 외부 표면에서 스크류 나사산이 없는 비-잠금 뼈 스크류이고, 상기 헤드는 상기 상부 표면에 가장 가까운 최상부의 치차 또는 나사산 부분들과 접촉하도록 구성된 것을 특징으로 하는 뼈 플레이트 시스템.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 뼈 스크류는 각도 조절 가능한 잠금 뼈 스크류이고,
    상기 헤드는 곡률 반경을 가진 구형-모양 부분을 가지고, 또한 상기 구형-모양 부분의 외부 표면에 있는 나사산을 가지며,
    상기 나사산은 치차 또는 나사산 부분들의 복수의 기둥들과 결합하도록 구성되고,
    상기 나사산은 피크들, 골들, 피크들과 골들을 연결하는 플랭크들을 구비하는 프로파일을 가지며,
    상기 피크들과 상기 골들은 상기 곡률 반경에 평행하거 동심인 각각의 비-선형 곡선들에 위치하는 것을 특징으로 하는 뼈 플레이트 시스템.
  20. 다수의 뼈 플레이트 구멍들을 가지며, 각각의 구멍은 뼈 플레이트를 완전히 관통하여 확장하는 뼈 플레이트를 뼈에 대해 배치시키는 단계;
    어느 하나의 뼈 플레이트 구멍들을 통과시켜 상기 뼈 속으로 삽입시키기 위해, 비-잠금, 잠금, 또는 각도 조절 가능한 잠금 뼈 스크류의 어느 하나를 선택하는 단계;
    상기 선택된 뼈 스크류를 통과시켜 삽입시키기 위한 어느 하나의 뼈 플레이트 구멍을 선택하는 단계; 및
    선택된 뼈 플레이트 구멍을 통과시켜 상기 뼈 속으로 상기 선택된 뼈 스크류를 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 골절 고정 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 비-잠금, 잠금, 또는 각도 조절 가능한 잠금 뼈 스크류의 어느 하나를 선택하는 단계는 잠금 또는 각도 조절 가능한 잠금 뼈 스크류를 선택하는 것을 포함하고,
    상기 방법은 상기 잠금 또는 각도 조절 가능한 잠금 뼈 스크류의 스크류헤드에 있는 나사산을 상기 선택된 뼈 플레이트 구멍의 내부 표면에 위치된 치차 또는 나사산 부분들의 기둥들에 결합시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 골절 고정 방법.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 선택된 뼈 스크류를 삽입하는 단계는, 상기 선택된 뼈 스크류를 상기 선택된 뼈 플레이트 구멍을 통과시켜 상기 뼈 플레이트 구멍의 세로 축에 대해 비-동축적으로 상기 뼈에 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 골절 고정 방법.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 비-잠금, 잠금, 또는 각도 조절 가능한 잠금 뼈 스크류의 어느 하나를 선택하는 단계는, 각도 조절 가능한 잠금 뼈 스크류를 선택하는 단계를 포함하고;
    상기 선택된 뼈 스크류를 삽입하는 단계는, 상기 선택된 각도 조절 가능한 뼈 스크류를 상기 선택된 뼈 플레이트 구멍을 통과시켜 상기 선택된 구멍의 세로 축으로부터 그 어떤 방향에서 각도 범위 내의 그 어떤 각도에서 상기 뼈 속으로 삽입시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 골절 고정 방법.
  24. 제20항에 있어서,
    선택된 구멍에 있는 상응하는 부채꼴 모양(scalloped)의 컷아웃 내부에 라운드진 코너를 가진 드릴 가이드의 일 부분을 삽입하는 단계; 및
    선택된 구멍을 통과시켜 뼈 속으로 뼈 스크류을 삽입시키기 위해, 상기 드릴 가이드에 의해 허용되는 각도 범위 내에서 필요한 각도를 선택하는 단계로서, 상기 선택된 구멍 속으로 삽입된 상기 드릴 가이드의 상기 부분은 선택된 각도에도 불구하고 상기 선택된 구멍에 고정된 위치로 유지되는 것을 특징으로 하는 뼈 골절 고정 방법.
  25. 내부 뼈 골절 고정용 뼈 플레이트 시스템의 뼈 플레이트에 구멍을 제조하는 방법에 있어서:
    상기 뼈 플레이트의 상부 표면으로부터 하부 표면까지 상기 뼈 플레이트를 완전히 관통하는 출발 구멍을 천공하는 단계로서, 상기 출발 구멍은 중심 축을 가지며, 상기 뼈 플레이트는 상기 구멍의 외주면 주위에 내부 표면을 가지며;
    상기 구멍 주위의 내부 표면에 정상부, 중간부, 및 바닥부를 형성시키는 단계로서, 상기 정상부는 상기 상부 표면으로부터 상기 중간부까지 확장하고, 상기 중간부는 상기 정상부로부터 상기 바닥부까지 확장하며, 상기 바닥부는 상기 중간부로부터 상기 하부 표면까지 확장되며, 상기 중간부는 상기 정상부와 상기 바닥부보다 더 작은 구멍 직경을 형성하며;
    상기 중간부의 내부 표면에 다수의 기둥들을 형성하기 위해 상기 구멍의 중간부의 내부 표면으로부터 다수의 축방향 영역들을 제거하는 단계; 및
    기둥들 각각에 다수의 그루브들을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 플레이트에 구멍을 제조하는 방법.
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