KR20100111621A - 척추 수술용 뼈 고정 장치용 툴 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 뼈 고정 장치는 고정 섹션과, 상기 고정 섹션과 로킹 요소(108)에 연결될 로드(103)를 수용하기 위한 수용부(109)와, 상기 수용부를 결합하기 위한 지지부와, 팁부에 토크를 적용하기 위한 기구와, 로킹 요소를 결합하기 위한 팁부(20)를 구비한 툴을 가지고, 상기 팁부는 상기 지지부에 대하여 회전가능하며, 상기 토크를 적용하기 위한 기구는 기어 유닛(5)을 구비한 툴을 제공한다.

Description

척추 수술용 뼈 고정 장치용 툴{Tool for use with a bone anchor, in particular for spinal surgery}

본 발명은 고정 섹션과, 고정 섹션과 로킹 요소에 연결될 로드를 수용하기 위한 수용부를 갖는 뼈 고정 장치에 사용하기 위한 툴에 관한 것이다. 상기 툴은 특히 척추 수술에 적용가능하며, 예를 들면 병절 나사에 로드를 고정하기 위하여 사용할 수 있다.

공지의 툴(100)은 도 19 및 도 20에 도시된 바와 같이, 로드(103)를 통하여 연결되는 다각축 나사(101, 102)가 사용된다. 툴(100)은 핸들(105)을 가진 지지부(104)와 지지부(104)에 관하여 회전가능하고 핸들(107)을 또한 구비한 나사 드라이버부(106)를 구비한다. 나사 드라이버부(106)는 수용부(100) 내에서 로드(103)를 고정하기 위한 다축 나사의 로킹 나사(108)와 결합하는 팁부(도시 안됨)를 가진다. 지지부(104)는 수용부(109)와 결합되고 로킹 나사(108)를 조이는 동안에 수용부를 지지한다. 로킹 나사(108)를 최종적으로 조이기 위해 필요한 체결 토크는 통상적으로 약 7 내지 15 Nm의 범위이다. 지지부는 높은 체결 토크를 지탱하기 위해 바람직하다. 그러나, 지지부가 적어도 로드에 부분적으로 작용하기 때문에 공지의 툴은 부하가 로드를 손상시킬 수도 있는 변형으로 유도되기 때문에 PCU와 같은 중합체 재료로 만들어진 로드와 같은 가요성 로드는 적절하지 않다. 또한, 높은 체결 토크가 적용될 때, 두 손으로 감각적인 취급이 곤란하다.

양적인 결합 방식의 뼈 고정 장치의 수용부를 결합하는 지지부를 가진 툴은 EP 1 726 264로 공지되어 있다.

본 발명의 목적은 부하가 뼈 고정장치에 작용하고 이에 의해 뼈에 대해 부하가 감소되어 취급이 용이한 상기한 형식의 뼈 고정 장치에 사용하기 위한 툴을 제공하는 데 있다.

상기 목적은 청구항 1에 따른 툴에 의해 달성되고 다른 목적은 종속항에 의해 달성된다.

상기 툴은 외과 의사가 손으로 적용하는 체결 토크가 현저히 감소되는 잇점을 가진다. 그러므로, 손으로 적용하는 체결 토크가 작으며 로크 나사의 체결을 부드럽게 행할 수가 있다.

힘이 로킹 요소로 흘러가는 것이 제한되며 최종 체결하는 동안에 적용되는 힘은 힘을 받는 툴이 로킹 요소로부터 수용 부재를 통하여 지지부로 직접 전달된다. 이는 로드 요소가 부하를 받지 않게 하는 결과가 된다. 또한, 체결 부하는 뼈 고정 장치에 의해 뼈로 전달된다.

툴의 나사 드라이버부의 팁부는 교환가능하다. 그러므로, 적절한 팁부가 선택되고 툴은 다른 종류의 로킹 요소와 같이 이용될 수 있다.

적용되는 체결 토크는 적용되는 토크를 나타내는 표시 장치를 관찰하여 토크의 적용을 정지하거나 기어 유닛과 함께 장착할 수 있는 프리셋 토크 아답터를 사용하여 제한할 수도 있다.

본 발명의 다른 특징 및 잇점을 첨부된 도면을 참조하여 실시예에 대한 설명으로부터 명백해질 것이다.

도 1은 툴의 실시예를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1를 확대 도시한 도면이다.
도 3은 툴의 분해 사시도이다.
도 4는 토크의 흐름을 화살표로 나타낸 도 3의 확대도이다.
도 5는 토크의 흐름을 화살표로 도시한 도 3의 다른 확대도이다.
도 6은 툴의 구동축의 하부 부분의 단면도이다.
도 7은 도 6에 따른 구동축의 하부 부분의 측면도이다.
도 8은 툴의 지지부의 하부 부분의 단면도이다.
도 9는 도 8에 따른 지지부의 측면도이다.
도 10은 툴의 상부 부분의 확대 사시도이다.
도 11은 구동축을 포함하는 툴의 상부 부분의 분해 사시도이다.
도 12는 툴의 평면도이다.
도 13은 툴의 상부 부분의 단면도이다.
도 14a 내지 도 14d는 툴의 적용 및 조립 단계를 도시한 도면이다.
도 15는 툴의 다른 실시예의 상부 부분의 개략적인 측면도이다.
도 16은 도 15에 도시된 다른 실시예의 개략적인 단면도이다.
도 17은 완전 장착된 상태의 툴의 다른 실시예의 사시도이다.
도 18a는 장착된 상태의 도 17의 다른 실시예6의 확대 사시도이다.
도 18b는 도 18a의 A-A선을 취한 확대 단면도이다.
도 19는 공지 툴의 사시도이다.
도 20은 도 16의 확대도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 하나의 실시예에 따른 툴은 도 1에서 대시 라인으로 도시된 구동축(1)과 도 3에 도시된 바와 같은 피동축(2)을 포함하는 나사 드라이버부를 구비한다. 구동축(1)은 하우징(4) 외측으로 돌출된 자유 단부에 핸들(3)을 가진다. 구동축(1)과 피동축(2)은 90도의 각도를 이루고 있으며 이하에서 상세히 설명할 감속 기어 유닛(5)에 의해 연결된다.

툴은 피동축(2)이 지지부(6)에 대하여 회전가능하도록 하우징(4)에 고정 연결된 지지부(6)를 구비한다. 지지부(6)에 대향하는 자유 단부에서, 하우징(4)은 툴을 잡기 위한 핸들(7)을 구비한다.

핸들(7)의 중심축은 구동축(1) 핸들(3)의 중심축에 실제적으로 직각으로 연장된다. 이는 지지부의 편리한 취급을 허용한다.

툴은 또한 적용되는 토크를 나타내기 위하여 가시적인 마크(9)를 포함할 수도 있는 표시 부재(8)를 가진다. 피동축(2)은 도 3, 4, 6, 및 도 7에 도시된 바와 같이, 뼈 고정 장치의 로킹 요소와 결합하기 위한 결합부(21)를 가진 팁부(20)를 가진다. 이러한 로킹 요소는, 예를 들면 다축 뼈 나사의 수용부(109)의 세트 스크류(도 16에 도시) 일수도 있다. 결합부(21)는 오각형 또는 평헤드, 십자헤드, 사각, 육각소켓 또는 별모양 또는 로킹 요소의 각각의 결합부에 적용될 수 있는 다른 형상을 가질 수 있다. 주축부(23)는 팁부와 대면하는 그 단부에 확대된 외경을 갖는 섹션(24)과 플러그 연결 부재(22)를 삽입하기 위한 홈을 가진다. 팁부는 주축부와 대면하는 단부에 플러그 연결 부재(22)의 일부분을 삽입하기 위한 홈을 가진다. 플러그 연결 부재(22)는 주축부(23) 내에서 팁부(20)를 해제가능하게 지지하기 위한 탄성부(25)를 가질 수 있다. 더욱이, 팁부(20)와 주축부(23)는 각각 대응하는 다른 부분에서 외주방향으로 배열된 홈(27) 내에 결합되는 외주 방향 돌출부(26)에 의해 도 7에 도시된 예와 같이 양적으로 연결된다.

복수의 팁부(20)는 주축부(23)에 상호 교환가능하게 연결될 수 있는 다른 결합부(21)를 구비할 수도 있다. 플러그 연결에 의하여 팁부의 교환은 손으로 쉽게 할 수 있다. 감속 기어 유닛(5)에 대면하는 단부에서 주축부(23)는 감속 기어 유닛(5)과 결합되도록 결합부(28)를 구비한다. 구동축(1)과 감속 기어 유닛은 도 10 내지 도 13을 참조하여 설명한다. 도시된 실시예에서, 감속 기어 유닛(5)은 구동축(1)과 워엄 기어(52)에 연결된 워엄(51)을 가진 워엄 구동 장치를 포함한다. 워엄 기어(52)는 또한 주축부(23)의 결합부(28)와 결합되는 결합부(53)를 구비한다. 기어 전송비는 척추 수술에 적용하기 위해서는 3:1 내지 10:1이다. 워엄 구동 장치는 높은 토크를 전달하는 데 바람직하다. 워엄 구동 장치의 공통의 잇점은 구동축으로부터 피동축의 전동 방향을 바꿀 수 없다는 것이다. 수술에 있어서, 로킹 요소의 최종 체결을 정확하게 이룰 수 있는 장점이 있다.

도 3, 6 및 7에 도시된 바와 같이, 표시 부재(8)는 피동축(2)과 함께 회전되도록 피동축(2)의 주축부(23)에 대하여 하단부에 고정된 튜브부(81)를 구비한다. 팁부(20)와 멀리 대면하고 있는 단부에서 표시 부재(8)는 그 외측면에서 제 1 가시 마크(9a)를 가지는 확대된 직경을 가진 하부 링형상부(82)를 구비한다. 제 1 가시 마크(9a)는 막대형, 새겨진 형태를 포함하여 어떤 형식이어도 된다. 이는 미리 결정된 체결 토크를 나타내도록 작용한다. 표시 부재(8)는 워엄 기어(52)와 주축부(23)에 연결되어 있는 상부 링형상부(83)를 더 구비한다. 하부 링형상부(82)와 상부 링형상부는 서로에 대하여 회전가능하다. 두 개의 링형사부 사이에 글라이딩을 용이하게 하는 링형상 판부재를 구비할 수도 있다. 상부 및 하부 링형상 부재는 0점 위치를 나타내는 제 2 가시 마크(9b)를 가진다.

도 10 및 도 13에 도시된 바와 같이, 하우징(4)은 적용되는 토크를 나타내는 가시 마크를 볼 수 있는 홈(41)을 구비한다.

핸들(7)은, 예를 들면 도 13에 도시된 바와 같이 나사 고정에 의해 하우징에 고정 부착된다. 하우징(4)은 지지부(6)에 하우징(4)을 연결하기 위하여, 예를 들면 나사와 같은 고정 수단을 가진 돌출부를 핸들(7)의 대향 단부에 갖는다. 지지부(6)는 그 단부에 하우징(4)에 고정 연결되는 하우징 연결 수단(61)을 가진다. 지지부(6)는 튜브부(81)가 그 안에 배열되어 자유롭게 회전하고 피동축(2)의 직경과 같은 직경으로 가진 도 3에 도시된 주튜브부(62)를 더 가진다. 또한, 지지부는 팁부(20)가 단부 섹션(63)을 통하여 연장되도록 중공인, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이 단부 섹션(63)을 구비한다. 단부 섹션(63)은 그 자유 단부에 뼈 고정 장치의 수용부(109)를 결합시키는 결합부(64)를 가진다. 도시된 실시예에서, 수용부(109)는 예를 들면 도 5에 도시된 바와 같은 두 개의 대향하는 평판 외측 표면(110)을 가진다. 또한, 결합부(64)는 양 측면에 로드(103)가 관통할 수 있는 두 개의 홈(66)을 가진다. 단부 섹션(63)은 그 측면에 삽입된 팁부(20)가 보일 수 있도록 편평한 표면의 두 개의 홈(67)을 가진다.

도시된 실시예에서, 단부 섹션은 단부 튜브부(62)에 고정 연결되어 있다. 그러나, 수용부의 형상과 크기에 맞는 결합부(64)를 가진 단부 섹션(63)의 고정을 허용하도록 착탈가능하게 부착할 수 있다. 그러므로, 결합부(64)는 로드(103) 상에서 작용하지 않고 수용부(109)와 양적인 결합 연결을 제공하는 어떠한 형상을 가질 수도 있다.

툴의 사용법을 도 14a 내지 도 14d를 참조하여 설명한다. 도 14a는 수용부(109)와 상기 수용부 내에 로드(도시 안됨)를 고정하기 위한 세크 스크류를 구비한, 본 예에서는 다축 뼈 나사(101)인 뼈 고정 장치를 개략적으로 도시한다. 뼈 고정 장치(101)는 뼈에 삽입되고 그런 다음에 로드(103)에 삽입되고, 그 후, 세트 스크류(108)가 삽입된다. 그 다음에, 지지부(6)는 도 14b에 도시된 바와 같이, 수용부에서 결합부(64)에 고정된다. 그 다음에, 도 14c에 도시된 바와 같이, 팁부(20)를 포함하는 피동축이 삽입된다. 다음으로, 도 14d에 도시된 바와 같이, 감속 기어 유닛을 가진 하우징(4)과 핸들이 장착된다. 이 상태에서, 구동축을 회전시키고 핸들(3)에 의해 세트 스크류가 나사 고정된다. 세트 스크류(108)가 로드와 접촉하고 이에 의해 블로킹되어 구동축(1)이 더욱 회전될 때, 피동축(2)의 주축부(23)는 결합부(53, 28)를 통하여 워엄 기어(25)에 의해 도입되는 토크에 의해 비틀리게 된다. 주축부(23)의 상단부에 고정 연결된 상부 링형상부(83)는 핸들(3)이 외과 의사에 의해 회전될 때, 워엄 기어(52)에 의해 회전된다. 하부 링형상부(82)는 튜브부(81)를 거쳐 주축부의 하부 단부와 연결된다. 그러므로, 상부 링형상부(83)는 주축부가 비틀리는 동안에 하부 링형상부(82)에 대하여 회전된다. 핸들(3)을 상부 가시 마크(9b)가 하부 가시 마크(9a)와 정렬될 때까지 회전시키면 미리 정해진 체결 토크가 적용된다. 감속 기어 유닛 때문에 세트 스크류의 최종 체결은 손에 의한 적은 체결 토크로도 가능해진다. 툴은 미리 조립 또는 수술하는 동안에 사전 조립될 수 있다.

가시 마크(9a)는 툴을 캘리브레이션할 때, 적용할 수 있다.

구동축과 피동축 사이의 90도의 각도는 취급을 용이하게 해준다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 토크는 피동축으로부터 세트 스크류로 전달되고 지지부의 단부 섹션(63)에 의해 재 대향된다. 그러므로, 뼈에서 고정 섹션이 헐거워지게 할 힘이 수용부에서 로드로 되돌아 오지 않는다.

툴의 다른 실시예에서 상부 부분은 도 15 및 도 16에 도시되어 있다. 툴은 상기한 실시예의 툴과 특정한 미리 설정된 토크를 적용할 수 있는 프리셋 토크 아답터(90)가 달려 있는 것이 다르다. 프리셋 토크 아답터(90)는 하우징(4') 내에 배열되고 피동축의 주축부(23)에 착탈 가능하게 연결된다. 프리셋 토크 아답터(90)는 토크를 전달하기 위한 주축부(23)에 결합 될 수 있는 축부(91)를 가진다. 프리셋 토크 아답터는 감속 기어 유닛(5)의 워엄 기어(52)에 축(53')이 고정 연결되고 축부(91)에 반대 측면에 홈(92)을 더 가진다. 홈(92)은 사각 구멍, 육각 구멍 또는 토크가 축부(53')로부터 프리셋 토크 아답터(90)로 전달되도록 하는 어떤 다른 홈 일수도 있다. 프리셋 토크 아답터(90)는 토크를 해제하도록 형성된 클러치 기구(도시 안됨)그 내부에 가진다. 예를 들면, 클러치 기구는 마찰 클러치일 수 있다. 적용한 토크가 일정치를 초과한다면, 토크는 더 이상 축부(53')로부터 프리셋 토크 아답터를 거쳐 주축부(23)로 전달되지 않는다.

도면에 도시된 바와 같이, 하우징(4')은 또한 감속 이어 유닛(5)에 포함된다. 이는 부가적인 핸들을 가지고 또는 없이 폐쇄부(45)에 의해 폐쇄될 수도 있다. 더욱이, 하우징(4')은 나사 또는 프레스핏 또는 다른 연결부(46)를 거쳐 지지부(6)에 연결될 수 있다. 감속 이어 유닛과 토크 아답터를 포함하는 전체 유닛은 이전의 실시예에 따라 감속 기어 유닛과 표시 유닛을 가진 하우징 대신에 선택적으로 연결될 수 있다.

도 16에 도시된 바와 같이, 하우징(4')은 하우징(4')과 지지부(6)가 마찰 결합에 의해 원추부에 연결되도록 슬리브 형상부(400) 내로 도입되는 보족의 원추 형상 외측부(600a)를 가진 단부 부분(600)과 주튜브부(600a)의 자유 단부를 가진 지지부를 가진 원추 형상의 내부 섹션(400a)을 가진 슬리브 형상 하부 부분(400)을 가진다. 너트 요소(700)는 부품들을 서로에 대하여 고정되도록 슬리브 형상부(400)에 나사 결합된다.

도 17, 도 18a, 도 18b에 도시된 바와 같이, 툴의 또 다른 실시예는 이전의 실시예와는 하우징(4')과 지지부(6) 사이의 연결 형식이 주로 다르다. 하우징(4')은 너트 부재(700)의 대응하는 내부 나사와 협동하는 외측 나사(402)를 가진 하부 슬리브 형상부(401)를 가진다. 슬리브 형상부(401)의 내측벽은 양적인 결합 연결을 제공하도록 지지부(600)의 대응하는 형상을 가진 단부(601)와 협동하는 톡스 렌치와 같은 복수의 동축 홈(403)을 구비한다. 이에 의해, 안전 연결은 큰 토크가 전달되는 경우라도 보장된다. 또한, 양적인 결합 연결은 지지부 또는 기어를 가진 하우징부와 같은 부품을 용이하게 교환을 허용하는 모듈러 툴의 관점에서는 바람직하다. 예를 들면, 툴의 상부 부분은 다른 기어 유닛 및/또는 프리셋 토크 아답터 및/또는 다른 표시 부재를 구비하는 여러 개의 개별적인 다른 상부 부분으로서 구비할 수도 있다. 이들은 지지부에 선택적으로 연결할 수 있다. 유사한 방법으로, 다른 나사에 사용되는 다른 지지부는 상부 부분에 구비되고 선택적으로 연결될 수 있다.

도 17, 도 18a, 도 18b에 도시된 실시예는, 예를 들면 각각 구동축의 다른 핸들부(3', 7')와 지지부(6)를 가진다.

툴의 여러 가지 수정을 고려할 수 있다. 감속 기어 유닛은 워엄 구동 장치일 필요는 없으며, 이는 위성기어 유닛으로 실현할 수도 있으며, 특히 동축 구동축과 피동축으로 실현할 수도 있다. 또한 다른 감속 기어 유닛을 사용할 수도 있다.

지지부와 팁부는 지지부가 중심에 있고 나사 드러이버의 팁부가 이를 둘러싸도록 바꿀 수도 있다.

지지부와 팁부는 여러 가지 형상의 수용부와 로킹 요소에 맞는 형상을 채용할 수 있다.

Claims (17)

1. 뼈 고정 장치의 로킹 요소(108)를 결합시키기 위한 팁부(20)와,
   상기 팁부(20)에 토크를 적용하기 위한 기구(1, 2)와,
   지지부(6)를 구비하고, 상기 팁부(20)는 상기 지지부(6)에 대하여 회전가능한 뼈 고정 장치에 사용하기 위한 툴에 있어서,
   상기 토크를 적용하기 위한 기구는 기어 유닛(5)을 구비한 것을 특징으로 하는 툴.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 기어 유닛(5)은 감속 기어 유닛인 것을 특징으로 하는 툴.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 기어 감속 장치의 감속비는 3:1 내지 10:1 범위인 것을 특징으로 하는 툴.
   
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 기어 유닛(5)은 베벨 기어를 구비한 것을 특징으로 하는 툴.
   
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 기어 유닛(5)은 워엄 구동장치를 구비한 것을 특징으로 하는 툴.
   
6. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 기어 유닛은 위성 기어 구동장치를 구비한 것을 특징으로 하는 툴.
   
7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 팁부(20)는 상기 기어 유닛(5)의 피동축에 착탈 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 툴.
   
8. 청구항 7에 있어서,
   복수의 팁부(20)는 상기 피동축에 교환가능하게 연결될 수 있도록 구비된 것을 특징으로 하는 툴.
   
9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 기어 유닛(5)의 상기 구동축(1)은 핸들(3)를 구비한 것을 특징으로 하는 툴.
10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지부는 양적인 결합 연결을 제공하도록 구성된 수용부(109)와 결합하기 위한 결합부(64)를 구비한 것을 특징으로 하는 툴.
    
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 결합부(64)는 두 개의 대향하는 평판 표면(65)을 가진 것을 특징으로 하는 툴.
    
12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적용된 토크 값을 표시하기 위한 표시 부재(8)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 툴.
    
13. 청구항 12에 있어서,
    상기 기구(2)는 비틀림을 나타내는 비틀림 가능한 요소(23)와 상기 표시 부재(8)를 구비한 것을 특징으로 하는 툴.
    
14. 청구항 13에 있어서,
    상기 표시 부재(8)는 상기 비틀림 가능한 요소(23)의 제 1 단부에 연결된 제 1 부분(82)과 상기 비틀림 가능한 요소의 제 2 단부에 연결된 제 2 부분(83)을 구비하고, 상기 제 1 부분(82)과 상기 제 2 부분(83)은 상기 비틀림 가능한 요소가 비틀릴 때, 서로에 대하여 회전 가능한 것을 특징으로 하는 툴.
    
15. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기구(2)는 상기 팁부(20)에 선택적으로 연결될 수 있는 프리셋 토크 아답터를 구비한 것을 특징으로 하는 툴.
    
16. 뼈에 고정될 수 있는 고정 섹션과, 로드(103)를 수용하기 위한 수용부(109)와, 상기 수용부와 협동하는 로킹 요소(108)와, 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 따른 툴을 구비한 것을 특징으로 하는 뼈 고정 키트.
    
17. 청구항 1 내지 청구항 15중 어느 한 항에 따른 모듈러 툴에 있어서,
    지지부(6) 및/또는 팁부에 토크를 적용하기 위한 기구 및/또는 팁부는 다른 지지부 및/또는 상기 팁부에 토크를 적용하기 위한 다른 기구 및/또는 다른 팁부와 선택적으로 교환가능한 것을 특징으로 하는 모듈러 툴.
    

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