KR20130054157A

KR20130054157A - 다축 뼈 고정 장치

Info

Publication number: KR20130054157A
Application number: KR1020120127497A
Authority: KR
Inventors: 루쯔 비이더만; 빌프리트 맷티스; 베른드 피셔
Original assignee: 비이더만 테크놀로지스 게엠베하 & 코. 카게
Priority date: 2011-11-14
Filing date: 2012-11-12
Publication date: 2013-05-24
Also published as: CN103099661B; JP2013103133A; US20130123861A1; US9017390B2; US20150313646A1; CN103099661A; ES2536720T3; US9333017B2; EP2591741B1; EP2591741A1; EP2591738A1

Abstract

본 발명은 다축 뼈 고정 장치에 관한 것으로, 이 장치는 뼈와 헤드(3)에 고정하기 위한 섕크(2)를 가지는 뼈 고정 요소(1); 제 1 단부(5a)와 열린 제 2 단부(5b)를 가지는 헤드 수용부(5,5')로서, 중심축이 상기 제 1 단부(5a)와 상기 제 2 단부(5b)를 통해 연장하고, 속이 빈 내부 부분(56)이 내부에 상기 헤드(3)를 수용하기 위해 상기 열린 제 2 단부와 교신하며, 상기 헤드의 클램핑(clamping)을 허용하도록 유연한 헤드 수용부(5,5'); 로드(rod) 수용부(63, 64)를 가지고, 상기 헤드 수용부 둘레에 장착된 잠금 링(6)을 포함하고, 상기 헤드(3)는 상기 헤드 수용부에서 선회 가능하고, 상기 잠금 링(6)에 의해 헤드 수용부를 누름으로써 일정한 각도에서 잠금이 이루어질 수 있으며, 상기 로드를 덮고, 상기 헤드 수용부와 맞물리도록 구성되고, 제 1 단부(8a)와 제 2 단부(8b), 및 상기 단부들을 통해 연장하는 중심 축(C)과, 상기 중심 축 방향으로 연장하는 2개의 마주 보고 있는 레그들(87a, 87b; 87a', 87b')을 구비하는 캡(cap)(8,8')이 존재하고; 상기 캡을 통해 연장하고 상기 로드와 맞물리도록 구성된 잠금 요소(9)가 존재하며; 상기 캡(8,8')은 상기 레그들이 상기 헤드 수용부와 맞물리지 않는 제 1 위치와 상기 레그들이 상기 헤드 수용부와 맞물리는 제 2 위치 사이의 상기 헤드 수용부(5)에 대해 회전 가능하고, 상기 잠금 요소가 조여질 때, 상기 로드와 상기 뼈 고정 요소(1)가 서로에 대해 잠겨진다.

Description

다축 뼈 고정 장치{POLYAXIAL BONE ANCHORING DEVICE}

본 발명은 뼈 또는 척추에 고정하기 위한 뼈 고정 요소, 뼈 고정 요소의 헤드를 수용하기 위한 헤드 수용부, 헤드 수용부와 뼈 고정 요소에 안정화 로드를 결합시키기 위해 헤드 수용부 둘레에 장착된 잠금 링, 및 전체 조립체를 잠그고 로드를 고정하기 위한 잠금 요소를 구비한 캡을 포함하는 다축 뼈 고정 장치에 관한 것이다. 로드가 조립체 위에 놓인 잠금 링과 캡의 수용부에 장착될 때, 캡은 헤드 수용부와의 맞물리지 않는 제 1 위치로부터 헤드 수용부와 맞물리는 제 2 위치까지 헤드 수용부에 관해 회전 가능하다. 잠금 요소는 로드에 압력을 가하여, 잠금 링이 헤드 수용부에서 헤드를 잠그는 위치로 이동시킨다. 동시에, 로드는 잠금 요소에 의해 고정된다.

US2009/0149887A1호는 연결체 몸체, 연결체 몸체 둘레의 슬리브(sleeve), 및 캡을 포함하는 지지체 로드에 뼈 고정기를 연결하기 위한 장치를 설명한다.

US2011/0213419A1호는 내부에 스크류 헤드를 앉히기 위한 스크류 시트(seat)와, 내부에 로드를 앉히기 위한 로드 시트를 포함하는 몸체 부재를 포함하는 로드 고정 조립체와 스크류를 설명한다. 조정 가능한 잠금 링은 스크류 시트에 앉혀진 스크류 헤드에 맞서 잠금 힘을 적용하고, 잠금 캡은 로드 시트에 앉혀진 로드에 맞서 잠금 힘을 조정 가능하게 인가할 수 있다. 이러한 조정 가능한 스크류 잠금 링과 잠금 캡은 서로 독립적으로 기능할 수 있다.

본 발명의 목적은 확대된 적용 분야를 가지고, 특히 작은 크기를 갖는 뼈 고정기들을 요구하는 적용예들에 적합한 다축 뼈 고정 장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적은 청구항 1에 따른 다축 뼈 고정 장치에 의해 해결되고, 추가 발전예는 종속항들에 주어진다.

다축 뼈 고정 장치는 캡과, 로드 및 헤드를 부착시키고 고정하기 위해 캡에 수용된 잠금 요소를 이용한다. 그러므로, 종래의 뼈 고정기들로부터 알려진 바와 같이 잠금 요소를 조일 때 수용부의 부분들이 벌어지는 문제점이 일어나지 않는다. 게다가, 캡의 존재로 인해, 뼈 고정 장치는 뼈 고정 요소의 축 또는 높이 방향으로 낮은 프로필(profile)을 가진다. 이는 뼈 고정 장치가 경추(cervical spine)나 소아과 적용예들, 외상, 및 최소 개방 적용예들에서 사용하기에 또는 뼈 수술에서 사용하기에 특히 적합하게 한다.

다축 뼈 고정 장치로 인해, 모듈식 뼈 고정 시스템이 제공될 수 있다. 이러한 모듈식 시스템은 잠금 링으로 미리 조립된 헤드 수용부, 잠금 요소로 미리 조립된 캡, 및 상이한 섕크를 가지는 다양한 뼈 고정 요소들의 세트를 포함한다. 상이한 직경, 나삿니 형태 또는 다른 상이한 특징들을 구비한 다양한 섕크가, 특정 임상 상황에서의 요구 조건에 따라 헤드 수용부 및 잠금 링과 결합될 수 있다. 그러므로, 외과 의사는 실질적인 이식 선택권을 가진다. 모듈 방식으로 인해, 재고-보유(stock-holding)의 비용들이 감소될 수 있다.

추가적인 특징들과 장점들은 첨부 도면에 의한 실시예들의 설명을 통해 분명해진다.

도 1은 제 1 실시예에 따른 다축 뼈 고정 장치의 분해 사시도.
도 2는 조립된 상태에 있는, 도 1의 다축 뼈 고정 장치의 사시도.
도 3은 제 1 실시예에 따른 다축 뼈 고정 장치의 헤드 수용부의 상부로부터 본 사시도.
도 4는 제 1 실시예에 따른 다축 뼈 고정 장치의 헤드 수용부의 밑바닥으로부터 본 사시도.
도 5는 단면이 로드 축에 수직으로 취해진, 제 1 실시예에 따른 헤드 수용부의 단면도.
도 6은 제 1 실시예에 따른 헤드 수용부의 상면도.
도 7은 상부에서 본 제 1 실시예에 따른 다축 뼈 고정 장치의 캡의 상부에서 본 사시도.
도 8은 제 1 실시예에 따른 캡의 밑바닥으로부터 본 사시도.
도 9는 제 1 실시예에 따른 캡의 측면도.
도 10은 제 1 실시예에 따른 캡을 90°만큼 회전한 또 다른 측면도.
도 11은 제 1 실시예에 따른 캡의 상면도.
도 12는 도 11의 라인 A-A를 따라 본 제 1 실시예에 따른 캡의 단면도.
도 13은 제 1 실시예에 따른 다축 뼈 고정 장치의 잠금 링의 사시도.
도 14는 도 13의 라인 B-B를 따라 본 제 1 실시예에 따른 잠금 링의 단면도.
도 15는 제 1 실시예에 따른 잠금 링의 상면도.
도 16의 (a)는 단면이 로드 축에 수직인 평면에서 취해진, 조립된 다축 뼈 고정 장치의 단면도.
도 16의 (b)는 도 16의 (a) 부분의 확대도.
도 17 내지 도 22는 제 1 실시예에 따른 다축 뼈 고정 장치의 사용 및 조립 단계들을 도시하는 도면.
도 23은 제 2 실시예에 따른 다축 뼈 고정 장치의 사시도.
도 24는 조립된 상태에 있는, 제 2 실시예에 따른 다축 뼈 고정 장치의 사시도.
도 25는 제 2 실시예에 따른 다축 뼈 고정 장치의 헤드 수용부의 상부로부터 본 사시도.
도 26은 제 2 실시예에 따른 헤드 수용부의 밑바닥으로부터 본 사시도.
도 27은 제 2 실시예에 따른 헤드 수용부의 상면도.
도 28은 단면이 도 27의 라인 C-C를 따라 취해진, 제 2 실시예에 따른 헤드 수용부의 단면도.
도 29는 상부로부터 본, 제 2 실시예에 따른 다축 뼈 고정 장치의 캡의 사시도.
도 30은 제 2 실시예에 따른 캡의 밑바닥으로부터 본 사시도.
도 31은 제 2 실시예에 따른 캡의 측면도.
도 32는 90°만큼 회전된, 제 2 실시예에 따른 캡의 측면도.
도 33은 제 2 실시예에 따른 캡의 상면도.
도 34는 단면이 도 33의 라인 D-D를 따라 취해진, 제 2 실시예에 따른 캡의 단면도.
도 35는 로드 축을 따른 방향에서 본 조립된 상태에 있는, 제 2 실시예에 따른 다축 뼈 고정 장치의 측면도.
도 36의 (a)는 도 35에 도시된 제 2 실시예에 따른 다축 뼈 고정 장치의 단면도.
도 36의 (b)는 도 36의 (a) 부분의 확대도.
도 37의 (a) 및 (b)는 또 다른 실시예에 따른 다축 뼈 고정 장치의 헤드 수용부의 사시도.
도 38의 (a) 내지 (c)는 또 다른 일 실시예에 따른 다축 뼈 고정 장치의 조립 및 사용 단계들을 도시하는 도면.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 실시예에 따른 다축 뼈 고정 장치는, 나삿니가 있는 부분을 구비한 섕크(2)와 구형의 세그먼트-모양의 헤드(3)를 가지는 뼈 스크류의 형태로 된 뼈 고정 요소(1)를 포함한다. 헤드(3)는 도구(tool)와 맞물리기 위한 오목부(4)(도 16의 (a))를 가진다. 뼈 고정 장치는 또한 뼈 고정 요소의 헤드(3)를 수용하기 위한 헤드 수용부(5)와, 예컨대 척추 안정화 로드와 같은 로드를 수용하고, 로드(7)를 뼈 고정 요소(1)에 연결하기 위한 잠금 링(6)을 포함한다. 또한, 뼈 고정 장치는 로드(7)를 고정하기 위한 캡(8)과, 로드와 헤드(3)를 잠그기 위한 세트 스크류의 형태로 된 잠금 요소(9)를 포함한다.

특히 도 3 내지 도 6을 참조하면, 헤드 수용부(5)는 제 1 단부(5a), 반대측 제 2 단부(5b), 중심 축(C), 및 동축 스루홀(through hole)(5c)을 가진다. 제 1 단부(5a)에서, 헤드 수용부는 밖으로 연장하는 플랜지(flange)나 림(rim)(51)을 구비한 원통형 부분(50)을 가진다. 원통-단편-모양의 오목부(52)가 제 1 단부(5a)에 형성된다. 오목부(52)는 로드(7)에 관한 가이던스(guidance) 및 시트(seat)의 역할을 한다. 원통-단편-모양의 오목부(52)의 양쪽 단부에서는, 림(51)이 평평하게 되어, 마주 보고 있는 편평한 면(52a, 52b)을 초래한다. 원통체 축(L)에 대해 일정한 각도로, 2개의 마주 보고 있는 림 부분(51a, 51b)이 방사상 방향으로 외부로 연장하도록, 림(51)으로부터 컷아웃(cutout)(53a, 53b)이 존재한다. 림 부분(51a, 51b)은 로드 가이딩 오목부(52)의 단부로부터 실린더 축(L)에 대해 약 90°의 각도까지의 사이에서 실질적으로 원주 방향으로 연장한다. 컷아웃(53a, 53b)의 베이스 표면은 원통형이다. 림 부분(51a, 51b)은 각각 그것들의 제 1 단부(5a)로부터 멀리 향하는 면에서, 원주 방향으로 연장하는 언더컷(undercut) 부분(51c)을 가진다. 언더컷 부분(51c)은 외부로 그리고 제 2 단부(5b) 쪽으로 경사지는 표면에 의해 형성된다. 언더컷 부분(51c)은 캡(8)의 부분과 맞물리는 역할을 한다. 실린더 부분(50)은 원뿔 모양의 외부 표면 부분(55)에서 계속해서 제 2 단부(5b) 쪽으로 넓어진다. 또한, 뼈 고정 요소(1)의 구형 세그먼트 모양의 헤드(3)에 관한 시트와 수용 공간을 형성하는 내부의 속이 빈 구형 섹션(56)이 헤드 수용부(5)에 형성된다. 내부의 속이 빈 구형 섹션(56)은 헤드(3)의 가장 큰 직경을 포함하는 구역을 커버하는 면으로부터 뼈 고정 요소의 헤드를 둘러싸도록 구성된다.

제 2 단부(5b)에 열린 복수의 슬릿(57)이 제공된다. 슬릿(57)들은 속이 빈 구형 섹션(56의 벽을 통해 실질적으로 연장하고, 헤드(3)가 수용되는 구역에서 헤드 수용부(5)가 유연하게 한다. 슬릿(57)들의 개수와 크기에 의해, 바라는 탄성이 헤드 수용부(5)에 제공된다. 헤드 수용부(5)의 탄성은, 뼈 고정 요소(1)의 헤드(3)가 헤드 수용부를 확장함으로써 삽입될 수 있고, 헤드 수용부를 압축함으로서 클램핑될 수 있도록 정해진다.

도 7 내지 도 12를 참조하면, 캡(8)은 제 1 단부(8a)와 반대측 제 2 단부(8b)를 구비한 실질적으로 원통형인 부분이다. 제 1 단부(8a)에서, 잠금 요소(9)를 수용하기 위한 동축의 나삿니가 있는 스루홀(81)이 존재한다. 나삿니가 있는 스루홀(81)보다 큰 직경을 가지는 동축의 구멍(82)이, 제 2 단부(8b)로부터 제 1 단부(8a)까지 일정 거리를 두고 연장한다. 나삿니가 있는 스루홀(81)은 동축의 구멍(82) 내로 열려 있다. 제 2 단부로부터 일정 거리에서, 더 낮은 경사진 벽을 가지는 원주상의 홈(groove)(83)이 제공된다. 이를 통해, 캡은 그것의 제 2 단부(8b)에 인접하게 언더컷 부분(84)을 형성하는 경사진 벽을 구비한 내부로 향하는 림(85)을 가진다. 언더컷 부분(84)의 경사도는 헤드 수용부(5)의 언더컷 부분(51c)의 경사도에 실질적으로 대응한다.

캡(8)은 제 2 단부(8b)로부터 제 1 단부(8a)까지 일정 거리를 두고 연장하는 2개의 마주 보는 실질적으로 입방체 모양의 오목부(86a, 86b)를 더 포함한다. 오목부(86a, 86b)는 둥근 가장자리를 가진다. 오목부(86a, 86b)에 의해 2개의 마주 보는 길이 방향의 레그(87a, 87b)가 캡의 더 낮은 부분에 형성된다. 오목부(86a, 86b)는 로드(7)가 헤드 수용부(5)와 잠금 링(6)에 장착될 때, 캡(8)이 로드(7)를 덮도록 구성되는 높이와 폭을 가진다. 더 나아가, 오목부(86a, 86b)는 레그(87a, 87b)가 컷아웃(53a, 53b)의 위치에서 림 부분(51a, 51b)과 잠금 링 사이의 공간에 맞추어 끼워지도록 구성되게, 로드(7)의 직경보다 실질적으로 더 큰 원주 방향의 폭을 가진다. 다시 말해, 레그(87a, 87b)는 헤드 수용부(5)에서 컷아웃(53a, 53b)의 폭 이하인 원주 방향으로의 폭을 가진다.

세트 스크류 형태의 잠금 요소(9)는 나삿니가 있는 스루홀(81) 내부로 나사 조임이 일어나도록 구성된다. 비록 나사가 편평한 나사로 도시되어 있지만, 미터(metric) 나사와 같은 임의의 다른 나사 형태도 사용될 수 있다.

도 13 내지 도 16의 (b)를 참조하면, 잠금 링(6)은 제 1 단부(6a)와 마주보는 제 2 단부(6b)를 구비한 링 부분(60)을 가진다. 링 부분(60)의 외부 표면은, 방사상 방향으로 뼈 고정 장치의 크기를 감소시키기 위해, 제 2 단부(6b) 쪽으로 약간 원뿔형의 끝이 점점 가늘어지게 되어 있다. 링 부분(60)은 만곡이 잠금 링의 중심으로 지향하는, 만곡된 내부 표면 부분(62)을 가진다. 구부러진 표면 부분(62)은 구형의 만곡을 가질 수 있지만, 다른 타입의 만곡도 가능하다. 잠금 링의 내부 직경은 잠금 링(6)이 헤드 수용부(5)의 외부 원뿔 표면 부분(55)을 따라 미끄러져 움직일 수 있어, 아래 방향으로 미끄러질 때 점점 더 헤드 수용부(5)를 압축하도록 정해진다.

제 1 단부(6a)에서 잠금 링(6)은 서로 마주 보게 정반대로 위치한 2개의 돌출부(63)를 포함한다. 그러한 돌출부(63)들은 잠금 링(6)이 예컨대 도 18에 도시된 것처럼, 헤드 수용부(5) 둘레에 장착될 때, 헤드 수용부의 제 1 단부(5a)로부터 상방으로 그리고 멀어지게 되는 높이를 가진다. 돌출부(63)들의 자유 단부에서는, 각각 가장 큰 직경을 구비한 적어도 한 부분을 포함하는 원의 호 모양을 가지는 오목부(64)를 가진다. 원의 호 모양의 오목부(64)의 직경은 로드(7)의 직경에 실질적으로 대응한다. 오목부(64)에 의해, 각각의 돌출부(63)는 직립한 레그들(63a, 63b)을 포함하고, 이들 레그들은 그 안에 로드(7)가 붙잡히는 것을 허용한다. 도 13과 도 15에서 볼 수 있듯이, 링의 중심을 향하는 돌출부들의 측면(63c)은 편평하다.

잠금 링(6)은 그것의 제 1 단부(6a)에서 잠금 링의 내면 상에 돌출부(63)들의 위치에서, 2개의 안쪽으로 돌출하는 면(65)을 포함할 수 있다. 그러한 면들은 정지부로서 작용한다.

헤드 수용부(5)의 유연성과, 열린 제 2 단부(5b)의 헤드 수용부(5)의 크기는 제 2 단부(5b)로부터 잠금 링(6)을 장착하는 것을 허용한다. 잠금 링(6)이 헤드 수용부(5) 위에 장착될 때에는, 돌출부들(63)의 편평한 면들(63c)을 향하는 헤드 수용부의 편평한 표면들(52a, 52b)로 인해, 헤드 수용부(5) 둘레에서 회전하는 것이 방지된다. 부분들의 치수는, 헤드(3)가 약간의 마찰력으로 헤드 수용부(5)에서 미리 보유되도록 설계될 수 있고, 잠금 링(6)은 또한 헤드 수용부(5) 둘레에서 미리 마찰력에 의해 보유될 수 있다.

도 1과 도 3, 및 도 16의 (a)와 도 16의 (b)에서 볼 수 있듯이, 헤드 수용부, 잠금 링, 및 캡은, 헤드 수용부(5)의 컷아웃(53a, 53b) 내부로 레그들(87a, 87b)이 연장하는 제 1 위치에 삽입된 로드를 구비한 잠금 링 위에 캡이 배치되는 것을 허용하도록 구성된다. 캡(8)과 헤드 수용부(5)는 또한 캡의 언더컷 부분(84)이 헤드 수용부의 언더컷 부분(51c)과 맞물리는 제 2 위치로의 캡의 회전을 허용하도록 구성된다. 제 2 위치에서, 캡(8)은 헤드 수용부의 중심 축(C)을 따른 방향으로 벗겨지는 것이 방지된다.

헤드 수용부(5), 잠금 링(6), 캡(8), 및 잠금 요소(9)는 뼈 고정 요소(1)와 함께, 예컨대 티타늄이나 스테인레스 스틸과 같은 생체적합성 재료, 또는 예컨대 니티놀(Nitinol)과 같은 니켈-티타늄 합금들과 같은 생체적합성 합금, 또는 PEEK(polyetheretherketone)와 같은 생체적합성 플라스틱 재료로 만들어진다. 부분들은 모두 동일하거나 상이한 재료들로 만들어질 수 있다.

도 17 내지 도 22를 참조하면, 다축 뼈 고정 장치를 장착하고 사용하는 단계들이 설명된다. 도 17에 도시된 것처럼, 잠금 링(6)은 제 2 단부(5b)로부터 헤드 수용부(5)까지 장착되고, 도 18에 도시된 것처럼, 로드(7)를 수용하기 위한 돌출부(63)들이 헤드 수용부(5)의 제 1 단부(5a)로부터 상방으로 연장한다. 잠금 링(6)의 배향은, 헤드 수용부의 실린더-조각 모양의 오목부(52)로 돌출부(63)들이 정렬되도록 정해진다. 오목부(52)의 단부들의 위치에서 링 부분(51)은 잠금 링의 지지 표면(65)들에 의해 지지된다.

헤드 수용부(5)와 잠금 링(6)은 미리 조립된 방식으로 제공될 수 있다. 도 18에 도시된 제 2 단계에서는 특별한 임상 적용예에 관해 적합한 섕크(2)를 구비한 뼈 고정 요소(1)가 제 2 단부(5b)로부터 헤드 수용부(5)와 잠금 링(6)에 의해 형성된 조립체까지 장착된다. 잠금 링은 그것의 가장 상부 위치에 있다. 헤드(3)는 헤드 수용부(5)의 내부의 속이 빈 섹션(56) 내부로 도입된다. 이는 헤드 수용부(5)가 유연하기 때문에 가능하다.

이 단계에서, 뼈 고정 장치의 모듈성(modularity)이 수술 동안이나 수술 전에 헤드 수용부와, 특정 섕크를 구비한 특별한 뼈 고정 요소가 결합하는 것을 허용한다. 그렇게 조립된 다축 뼈 고정 장치는 이후 뼈나 척추에 삽입된다. 또 다른 사용 방식의 경우에는, 뼈 고정 요소가 먼저 뼈나 척추 내에 삽입되고, 그 후 헤드 수용부(5)와 잠금 링(6)의 조립체가 스크류의 이식 후 헤드(3)에 장착된다.

이후, 도 19에 도시된 것처럼, 잠금 링(6)이 하방으로 이동되어, 헤드 수용부(5)를 누르게 된다. 헤드(3)는 사전 각도 위치에 보유될 수 있고, 잠금 링(6) 또한 한편으로는 헤드 수용부(5)와 헤드(3) 사이, 다른 한편으로는 잠금 링(6)과 헤드 수용부(5) 사이에서 작용하는 마찰력들에 의해 그것의 위치에 보유될 수 있다.

다음 단계에서는, 도 20에 도시된 것처럼, 로드(7)가 돌출부(63)들에 제공된 오목부(64) 내부로 삽입된다. 오목부(64)가 가장 큰 직경보다 많이 포함하는 원 호 모양을 가지기 때문에, 로드는 오목부에서 붙잡힐 수 있어, 그 내부의 적소에 미리 보유된다.

다음 단계에서는, 도 21에 도시된 것처럼, 캡(8)이 조립체 위에 배치된다. 잠금 요소(9)는 캡(8)으로 미리 조립될 수 있다. 제 1 위치에서, 레그들(87a, 87b)은 컷아웃(53a, 53b)을 따라 연장한다. 이로 인해, 레그들(87a, 87b)은 헤드 수용부(5)의 림 부분들(51a, 51b)과 잠금 링의 돌출부들(63) 사이의 공간 내로 연장한다. 그 다음, 도 22에 도시된 것처럼, 캡(8)은 그것의 언더컷 부분(84)이 헤드 수용부(5)의 림 부분들(51a, 51b)에서 언더컷 부분(51c)과 맞물리도록 회전된다. 제 2 위치에서는, 캡(8)이 축 방향으로 벗겨지는 것이 방지된다. 그 후, 잠금 요소(9)는 조여진다. 잠금 요소의 하부 표면은 로드(7)와 접촉하고 로드(7)는 잠금 링의 돌출부들(63)의 오목부(64) 내로 눌러진다. 로드에 작용하는 힘은 잠금 링으로 전달되고, 잠금 링은 그것이 헤드 수용부를 단단히 압착하고 헤드(3)를 잠글 때까지 하방으로 이동된다. 따라서, 헤드와 로드는 동시에 잠긴다. 또한, 잠금 요소를 조일 때, 헤드 수용부와 캡은 서로에 대해 얽히고, 전체 조립체가 고정된다.

다축 뼈 고정 장치의 제 2 실시예가 도 23과 도 24를 참조하여 설명된다. 제 1 실시예의 부품들 및 부분들과 동일한 부품들 및 부분들은, 동일한 참조 번호로 표시되고 그 설명은 생략된다. 제 2 실시예에 따른 뼈 고정 장치는 헤드 수용부와 캡의 설계에 있어, 제 1 실시예에 따른 뼈 고정 장치와 상이하다.

특히 도 23 내지 도 28에 도시된 바와 같이, 헤드 수용부(5')는 로드 안내 오목부가 없다. 헤드 수용부(5')는 제 1 원통형 부분(50')과, 언더컷 부분(51c')을 가지는 직립 림들을 구비한, 2개의 마주보고 방사상으로 원주 방향으로 연장하는 브래킷(bracket)(51a', 51b')을 가지는 외부로 연장하는 림을 포함한다. 각각의 브래킷(51a', 51b')은 마주보는 편평한 표면들(52a', 52b')이 원통형 부분(50')의 외부 원주에서 형성되도록 편평한 면을 가진다. 편평한 표면들(52a', 52b')과 브래킷(51a', 51b') 사이에는, 브래킷(51a', 51b')과 편평한 표면들(52a', 52b') 사이에 캡(8)의 레그들이 삽입되는 것을 허용하기 위한 원통형 표면들(53a', 53b')이 존재한다. 더 나아가, 헤드 수용부(5')는 그것의 제 1 단부(5a)에, 원통형 부분(50')의 외부 직경보다 작은 직경을 구비한 직립 원형 림(54)을 포함한다. 림(54)의 외면에는, 브래킷(51a', 51b')의 언더컷 부분(51c')과 함께 특히 도 28에서 볼 수 있는 것과 같은 실질적으로 더브테일(dovetail) 모양의 홈(groove)(5d)을 형성하도록, 언더컷 부분(51c')의 사면과 반대인 사면을 구비한 경사진 표면(54a)이 존재한다.

도 29 내지 도 34를 참조하면, 제 2 실시예에 따른 캡(8')은 그것이 나삿니가 있는 스루홀(81')의 직경보다 오직 약간만 큼 직경을 가지는 동축 구멍(82')을 포함한다는 점에서 제 1 실시예에 따른 캡과 상이하다. 입방체 모양의 오목부들(86', 86b')는 캡(8')의 길이 방향으로 연장하는 레그들(87a', 87b')을 만든다. 제 2 단부(8b)에서, 캡은 헤드 수용부(5)에서 더브테일 모양의 홈(5d)과 협력하는 더브테일-모양의 부분(85')을 포함한다. 제 2 실시예에 따른 다축 뼈 고정 장치는 훨씬 더 많은 감소된 높이를 가진다.

따라서, 캡(8')이 제 1 위치에서, 고정 요소(1), 헤드 수용부(5'), 및 잠금 링(6)으로 이루어지는 조립체에 배치될 때, 레그들(87a', 87b')은 헤드 수용부의 원통형 부분들(53a', 53b')을 따라 연장한다. 그 후, 도 35의 (b), 도 36의 (a), 및 도 36의 (b)에 도시된 것처럼, 캡(8')이 회전하여, 캡이 헤드 수용부에 연결되고 로드가 제거가 되지 않도록 구성되게, 헤드 수용부(5)에서 더브테일 모양의 홈(5d)과 더브테일 모양의 림(85')으로 맞물린다. 더브테일 모양은 축 방향으로 캡이 벗겨지는 것을 방지한다. 그 후, 잠금 요소는 전체 조립체를 고정하기 위해 조여진다.

도 37의 (a)와 (b)에서는, 또 다른 실시예의 헤드 수용부가 도시되어 있다. 도 37의 (a)와 (b)에서 헤드 수용부(5")는 제 1 실시예에서의 헤드 수용부와는 상이한 구성을 가지는 것으로 도시되어 있다. 즉, 림 부분들(51a, 51b)이 상이한 구성을 가지는데, 이러한 림 부분들(51a, 51b)은 제 1 실시예의 헤드 수용부의 림 부분들에 비해, 헤드 수용부(5")의 반대측 부분들에 존재하는 것으로 설명될 수 있다.

도 38의 (a) 내지 (c)에서는, 다축 뼈 고정 장치의 또 다른 실시예가 도 27의 (a) 및 (b)에 도시된 헤드 수용부(5")를 포함한다. 도 38의 (a) 내지 (c)에서의 뼈 고정 장치의 조립은, 캡(8)과 잠금 요소(9)가 동일한 방향으로 조여지는데 반해, 도 20 내지 도 22에서는 캡(8)과 잠금 요소(9)가 반대 방향으로 조여진다는 점을 제외하고는 도 20 내지 도 22에서 도시된 것과 유사하다. 도 38의 (a) 내지 (c)에 예시된 번갈아 일어나는 단계들은 도 19에 도시된 단계 다음에 올 수 있다.

도 38의 (a)에서는, 로드(7)가 돌출부들(63)에 제공된 오목부들(64) 내부로 삽입된다. 오목부들(64)이 로드(7)의 가장 큰 직경을 포함하는 원 호 모양들을 가지기 때문에, 로드(7)는 그것이 사전에 내부에 적소에 보유되도록, 오목부들(64)에서 붙잡히거나 보유될 수 있다.

다음 단계에서는 도 38의 (b)에 도시된 것처럼, 캡(8)이 조립체의 받침대 위에 놓인다. 잠금 요소(9)는 캡(8)을 가지고 미리 조립될 수 있다. 제 1 위치에서는, 레그들(87a, 87b)이 컷아웃(53a, 53b)을 따라 연장되거나 정렬되고, 그에 따라 헤드 수용부(5")의 림 부분들(51a, 51b)과 잠금 링(6)의 돌출부들(63) 사이에 공간 내로 연장한다.

그 다음, 도 38의 (c)에 도시된 바와 같이, 캡(8)은 헤드 수용부(5")의 림 부분들(51a, 51b)에서 언더컷 부분들(84)이 언더컷 부분들(51c)과 맞물리도록 회전한다. 이 제 2 위치에서는, 캡(8)이 축 방향으로 조립체의 받침대로부터 벗겨지는 것이 방지된다. 그 후, 잠금 요소(9)가 캡(8)과 동일한 방향으로 조여진다. 예컨대, 잠금 요소(9)와 캡(8) 모두, 시계방향으로 회전될 수 있거나, 둘 다 조여지거나 잠기기 위해 반시계 방향으로 회전될 수 있다. 잠금 요소(9)와 캡(8) 모두 동일한 방향으로 조이는 것은, 컷아웃들(53a, 53b)과 림 부분들(51a, 51b)이 번갈아 가며 배치되는 것에 의해 가능하게 된다. 즉, 컷아웃들(53a, 53b)은 캡(8)과 잠금 요소(9)의 잠금 방향에 관해, 림 부분들(51a, 51b)의 상류(upstream) 쪽으로 배향된다. 캡(8)과 잠금 요소(9)가 동일한 회전 방향으로 조여지기 때문에, 조립체를 잠그는 잠금력이 증가된다. 또한, 동일한 잠금 방향으로 인해, 잠금 요소(9)의 조임이 캡(8)의 우연적인 헐거워짐을 초래하지 않게 된다.

조일 때, 잠금 요소(9)의 하부면은 로드(7)와 접촉하고, 로드(7)는 잠금 링(6)의 돌출부들(63)의 오목부들(64) 내부로 눌려진다. 로드(7)에 작용하는 힘은 잠금 링(6)에 전달되고, 잠금 링(6)은 하방으로 이동되어 헤드 수용부(5")를 단단히 압착하고 헤드(3)를 그 안에 잠근다. 헤드(3)와 로드(7)는 조립체를 고정하거나 잠글 때 동시에 잠겨질 수 있다. 잠금 요소(9)를 조일 때, 헤드 수용부(5")와 캡(8) 사이의 연결이 또한 강화될 수 있다.

도시된 실시예들의 변형이 가능하다는 점이 이해되어야 한다. 맞물린 위치에서 캡이 벗겨지는 것을 방지하는, 헤드 수용부와 캡의 임의의 맞물림 구조가 가능하다. 특히, 림 부분들(51a, 51b) 또는 더브테일 홈(5d)의 원주 방향으로의 크기는 도시된 실시예들의 것과 상이할 수 있다.

다른 변형예들도 생각해볼 수 있다. 잠금 링과, 헤드 수용부의 협력하는 외부 표면 부분의 구성은 다르게 설계될 수 있다. 예컨대, 잠금 링의 내부 표면은 끝이 점점 가늘어지고, 헤드 수용부의 끝이 점점 가늘어지는 외부 표면과 협력하는 것이 가능하다. 또는, 헤드 수용부의 외부 표면 부분이 볼록하게 둥글게 되고, 잠금 링의 내부 표면이 일직선이거나 끝이 점점 가늘어진다. 잠금 링과 헤드 수용부의 협력하는 표면들 또한, 잠금 링과 헤드 수용부 사이의 죔쇠 끼워맞춤(interference fit)에 의해 헤드의 클램핑이 이루어지도록, 평행할 수 있다.

뼈 고정 요소에 관해서는, 그것들의 섕크 길이, 직경 또는 나삿니 형태에 있어서 상이하거나, 약품이나 골 시멘트의 도입을 위한 개구부들을 구비한 관통 채널(through channel)을 가지는 다양한 뼈 고정 요소들이 사용될 수 있다. 또한, 후크(hook), 네일(nail) 또는 임의의 다른 고정 요소가 사용 가능하다.

로드 수용 오목부는 또한 반원, 사분원 또는 U자 모양일 수 있거나, 내부에 로드를 수용하도록 구성되는 임의의 모양을 가질 수 있다.

Claims

다축 뼈 고정 장치에 있어서,
뼈와 헤드(3)에 고정하기 위한 섕크(2)를 가지는 뼈 고정 요소(1);
제 1 단부(5a)와 열린 제 2 단부(5b)를 가지는 헤드 수용부(5, 5')로서, 중심축이 상기 제 1 단부(5a)와 상기 제 2 단부(5b)를 통해 연장하고, 속이 빈 내부 부분(56)이 내부에 상기 헤드(3)를 수용하기 위해 상기 열린 제 2 단부와 교신하며, 상기 헤드의 클램핑(clamping)을 허용하도록 유연한 헤드 수용부(5, 5');
로드(rod) 수용부(63, 64)를 가지고, 상기 헤드 수용부 둘레에 장착된 잠금 링(6)을 포함하고,
상기 헤드(3)는 상기 헤드 수용부에서 선회 가능하고, 상기 잠금 링(6)에 의해 헤드 수용부를 누름으로써 일정한 각도에서 잠금이 이루어질 수 있으며,
상기 로드를 덮고, 상기 헤드 수용부와 맞물리도록 구성되고, 제 1 단부(8a)와 제 2 단부(8b), 및 상기 단부들을 통해 연장하는 중심 축(C)과, 상기 중심 축 방향으로 연장하는 2개의 마주 보고 있는 레그들(87a, 87b; 87a', 87b')을 구비하는 캡(cap)(8, 8')이 존재하고; 상기 캡을 통해 연장하고 상기 로드와 맞물리도록 구성된 잠금 요소(9)가 존재하며;
상기 캡(8, 8')은 상기 레그들이 상기 헤드 수용부와 맞물리지 않는 제 1 위치와 상기 레그들이 상기 헤드 수용부와 맞물리는 제 2 위치 사이의 상기 헤드 수용부(5)에 대해 회전 가능하고,
상기 잠금 요소가 조여질 때, 상기 로드와 상기 뼈 고정 요소(1)가 서로에 대해 잠겨지는, 다축 뼈 고정 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 헤드 수용부(5, 5')는 상기 캡에 의한 맞물림을 위해 언더컷(undercut)(51c, 51c'; 54a)을 구비한 상기 제 1 단부(5a)에 인접한 제 1 부분(51, 51')을 포함하는, 다축 뼈 고정 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 헤드 수용부는 상기 캡(8, 8')과의 맞물림을 위해 2개의 180°이격된 방사상 돌출부들(51a, 51b; 51a', 51b')을 포함하는, 다축 뼈 고정 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 방사상 돌출부들(51a, 51b; 51a', 51b')은 상기 로드(7)가 삽입될 때, 상기 로드 축(L)에 관해 실질적으로 30°내지 60°의 각도로 배치되는, 다축 뼈 고정 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 헤드 수용부(5,5')는, 상기 열린 단부(5b) 쪽으로 증가하는 외부 직경을 가지는 외부 표면(55)을 구비한 유연한 부분을 포함하는, 다축 뼈 고정 장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 헤드 수용부(5,5')는, 그것의 벽에 복수의 슬릿(57)을 포함하는, 다축 뼈 고정 장치.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 헤드(3)는 구형의 외부 표면 부분을 가지고, 상기 헤드 수용부는 상기 헤드용의 구형의 시트(seat) 부분(56)을 가지는, 다축 뼈 고정 장치.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 헤드 수용부(5,5')는, 상기 헤드(3)의 가장 큰 직경보다 작은 직경을 구비한 상기 제 1 단부에서 스루홀(through hole)(5c)을 가지는, 다축 뼈 고정 장치.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 잠금 링(6)은 원주 방향으로 서로 마주 보는 2개의 돌출부(63)를 포함하고, 상기 돌출부 각각은 상기 로드를 삽입하고 그 내부에 상기 로드를 예비로 보유하도록 구성된 오목부(64)를 가지는, 다축 뼈 고정 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 오목부(64)는 원형 부분 윤곽을 가지고, 상기 원형 부분은 바람직하게는 반원보다 큰, 다축 뼈 고정 장치.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 캡은 실질적으로 원통형이고, 상기 로드를 통과하기 위해 상기 제 2 단부에 열린 2개의 원주 방향으로 마주 보는 오목부(86a, 86b; 86a', 86b')를 포함하는, 다축 뼈 고정 장치.
제 3 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
원주 방향에서의 상기 레그들(87a, 87b; 87a', 87b')의 폭은, 상기 로드가 삽입되어 있을 때, 상기 로드(7)와 상기 방사상 돌출부들(51a, 51b; 51a', 51b') 사이의 거리 이하인, 다축 뼈 고정 장치.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 캡(8)은 나삿니가 있는 스루홀(81)을 포함하고, 상기 잠금 요소(9)는 상기 스루홀에 제공된 세트 스크류인, 다축 뼈 고정 장치.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 캡(8)은 상기 헤드 수용부의 부분(81c)과 맞물리기 위한 언더컷 부분(85)을 가지는, 다축 뼈 고정 장치.
제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 헤드 수용부(5')는 더브테일(dovetail) 홈(groove)(5d)을 가지고, 상기 레그들(87a', 87b')은 상기 더브테일 홈과 맞물리기 위한 더브테일 부분(85')을 가지는, 다축 뼈 고정 장치.
제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 헤드 수용부(5)는 상기 제 1 단부(5a)에서 로드 안내 오목부(52)를 포함하는, 다축 뼈 고정 장치.