KR20140101678A - 로드를 뼈 고정 요소에 결합하기 위한 결합 조립체와 그러한 결합 조립체를 지닌 뼈 고정 장치 - Google Patents

Abstract

뼈 고정 요소에 로드를 결합하기 위한 결합 조립체가 제공되고, 이 결합 조립체는
상부 단부(5a)와 반대측 바닥 단부(5b)를 지닌 수용부(5, 5', 5");
상기 로드를 수용하기 위한 섹션(52);
상기 뼈 고정 요소의 헤드(3)를 수용하고, 통로(51; 120)를 통해 상기 수용부의 상기 상부 단부와 연결되어 있으며, 상기 헤드를 삽입하기 위해 상기 바닥 단부에서 개구(57)를 통해 상기 바닥 단부와 연결되어 있는 수용 공간(55, 56); 및
상기 수용 공간에서 적어도 부분적으로 위치하고, 상기 헤드를 둘러싸도록 구성된 캡 부분(72)을 가지는 가압 요소(7, 7', 7")를 포함하고,
상기 가압 요소(7, 7', 7")는, 상기 수용부에서 상기 수용부 내로의 상기 헤드의 삽입이 허용되는 삽입 위치, 상기 헤드가 상기 수용부에서 잠길 수 있는 잠금 위치, 및 상기 가압 요소가 상기 수용부에서 피봇 가능한 사전 잠금 위치를 취할 수 있고, 상기 가압 요소는 상기 캡 부분(72)이 상기 헤드(3)의 제거를 방지하기 위해 상기 바닥 단부(5b)에서 상기 개구(57)를 좁게 하도록 배치되며,
상기 가압 요소가 상기 삽입 위치에서 상기 상부 단부(5a) 쪽으로 더 움직이는 것을 방지하는 제 1 리테이닝 요소(8a, 8b)가 제공되고,
상기 가압 요소가 상기 사전 잠금 위치에서 상기 상부 단부(5a) 쪽으로 더 움직이는 것을 방지하는, 상기 제 1 리테이닝 요소와는 다른 제 2 리테이닝 요소(11, 60, 60")가 제공된다.

Description

로드를 뼈 고정 요소에 결합하기 위한 결합 조립체와 그러한 결합 조립체를 지닌 뼈 고정 장치{Coupling assembly for coupling a rod to a bone anchoring element and bone anchoring device with such a coupling assembly}

본 발명은 로드를 뼈 고정 요소에 결합하기 위한 결합 조립체와 그러한 결합 조립체를 지닌 뼈 고정 장치에 관한 것이다. 이러한 결합 조립체는 수용부와, 그러한 수용부의 수용 공간에서 적어도 부분적으로 위치한 가압 요소를 포함한다. 이러한 가압 요소는 뼈 고정 요소의 헤드를 클램핑하기 위해 유연한 부분을 가진다. 수용부에서는 헤드의 삽입 및 제거가 허용되는 삽입 위치, 수용부에서 헤드가 잠기는 잠금 위치, 및 헤드가 피봇 가능하지만 수용부로부터 제거되는 것이 방지되는 사전 잠금(pre-locking) 위치가 있을 수 있다.

US2010/0234902A1호는 로드를 뼈 고정 요소에 결합하기 위해 로드를 수용하기 위한 수용부를 설명하고 있고, 이러한 수용부는 뼈 고정 요소의 헤드용 수용 공간과 로드를 수용하기 위한 채널을 지닌 수용부 몸체를 포함한다. 이러한 수용 공간은 헤드를 삽입하기 위한 바닥 개구를 가지고, 헤드를 클램핑하기 위해 수용 공간에 가압 요소가 적어도 부분적으로 제공된다. 이러한 가압 요소는 헤드를 삽입하기 위한 삽입 위치로부터, 가압 요소에 의해 가해진 초기 응력(prestress)에 의해 수용부에서 헤드를 클램핑하기 위한 사전 잠금 위치까지 수용부 몸체의 세로방향 축을 따라 움직여질 수 있다.

본 발명의 목적은 로드를 뼈 고정 요소에 결합하기 위해 개선된 결합 조립체와, 수술하는 동안 좀더 안전하게 다루어질 수 있는 그러한 결합 조립체를 지닌 뼈 고정 장치를 제공하는 것이다.

이러한 뼈 고정 장치는 바닥에서 적재하는(loading) 타입의 뼈 고정 장치로서, 이 경우 뼈 고정 요소의 헤드는 바닥 단부로부터 수용부로 삽입된다. 일단 가압 요소가 수용부에 설치되면, 제 1 리테이닝(retaining) 부재에 의해 수용부의 상부 단부로부터 빠져나오든 것이 방지된다. 헤드가 수용부에 삽입되고, 가압 요소의 유연한 캡 부분(cap portion)에 삽입된 후에는, 제 2 리테이닝 부재에 의해 수용부의 바닥 단부를 통해 부주의로 잡아 당겨지는 것이 방지된다. 제 1 리테이닝 부재는 또한 로드의 삽입을 허용하기 위해 정렬된 위치에서 수용부에 대해 가압 요소를 붙잡고 있다. 제 2 리테이닝 부재는 일단 헤드가 삽입되고 사전 잠금 위치에서 가압 요소를 붙잡고 있으면, 가압 요소의 또 다른 상방 움직임을 방지한다. 제 2 리테이닝 부재에 의해, 결합 조립체를 로드로 정렬하고 일반적으로 뼈 고정 장치를 다루는 단계가 더 안전하게 되는데, 이는 하부 개구를 통한 헤드의 부주의한 제거가 방지되기 때문이다.

뼈 고정 장치는 특히 뼈 고정 장치의 제자리(in-situ) 조립 방법에서 특히 유용한데, 이 경우 제 1 뼈 고정 요소가 뼈에 이식된 다음, 결합 조립체가 헤드에 설치된다.

결합 조립체는 모듈식(modular) 뼈 고정 시스템의 부분일 수 있는데, 이 경우, 섕크(shank) 길이, 섕크 직경, 나삿니들, 바브(barb)들 등과 같은 뼈 고정 특징들, 단단한 섕크들, 섕크 벽에 개구들을 지닌 삽관형(cannulated) 나사들과 같은 섕크 타입들의 측면에서 상이한 복수의 뼈 고정 요소가, 결합 조립체와 특정 뼈 고정 요소의 "온 디맨드(on demand)" 조립을 허용하기 위해 결합 조립체의 한 가지 타입으로 제공될 수 있다.

본 발명의 추가 특징들 및 장점들은 첨부 도면에 의해, 실시예의 설명으로부터 분명해진다.

도 1은 뼈 고정 장치의 제 1 실시예의 분해 사시도.
도 2는 조립된 상태에 있는 도 1의 뼈 고정 장치의 사시도.
도 3은 제 1 실시예에 따른 수용부 바닥의 사시도.
도 4는 단면이 중앙 축을 통과하고 로드 축에 수직인 평면에서 취해진, 도 3에 도시된 수용부의 단면도.
도 5는 제 1 실시예의 가압 요소의 바닥으로부터 본 사시도.
도 6은 단면이 중앙 축을 통과하고 로드 축에 수직인 평면에서 취해진, 도 5에 도시된 가압 요소의 단면도.
도 7은 제 1 실시예의 리테이닝 부재의 사시도.
도 8은 도 7의 라인 A-A를 따라 도 7에 도시된 리테이닝 부재의 단면도.
도 9는 제 1 실시예에 따른 제 2 리테이닝 부재를 포함하는 수용부 내로 가압 요소를 탑재하는 단계를 도시하는 단면도.
도 10의 (a)는 도 9에 도시된 단계 후, 수용부에 탑재된 가압 요소의 단면도.
도 10의 (b)는 도 10의 (a)의 일부의 확대 단면도.
도 11 내지 도 13은 제 1 실시예에 따른 가압 요소와 수용부 내로 뼈 고정 요소의 헤드를 삽입하는 단계들을 도시하는 단면도들.
도 14의 (a)는 헤드가 삽입되면서 하방으로 가압 요소를 움직이는 단계를 도시하는 단면도.
도 14의 (b)는 도 14의 (a)의 일부의 확대 단면도.
도 15의 (a)는 제 1 실시예에 따라 사전 잠금 위치에서 가압 요소를 지니고, 제 2 리테이닝 부재에 의해 유지된 결합 조립체의 단면도.
도 15의 (b)는 도 15의 (a)의 일부의 확대 단면도.
도 16은 단면이 중앙 축을 통과하고 로드 축에 수직인 평면에서 취해진, 제 2 실시예에 따른 수용부의 단면도.
도 17은 제 2 실시예에 따른 가압 요소의 사시도.
도 18은 도 17에 도시된 가압 요소의 또 다른 사시도.
도 19는 단면이 중앙 축을 통과하고 로드 축에 수직인 평면에서 취해진, 도 17에 도시된 가압 요소의 단면도.
도 20은 제 2 실시예에 따른 가압 요소를 지닌, 사전 조립된 수용부 내로 헤드를 삽입하는 단계를 도시하는 단면도.
도 21은 제 2 실시예에 따라 삽입된 헤드를 가지고 하방으로 가압 요소를 움직이는 것을 도시하는 단면도.
도 22는 제 2 실시예에 따라 사전 잠금 위치에서 가압 요소를 지니고, 헤드가 삽입된 결합 조립체의 단면도.
도 23은 단면이 중앙 축을 통과하고 로드 축에 수직인 평면에서 취해진, 제 3 실시예에 따른 수용부의 단면도.
도 24는 제 3 실시예에 따른 가압 요소의 사시도.
도 25는 제 3 실시예에 따라 헤드가 삽입되고 가압 요소가 사전 잠금 위치에 있는 결합 조립체의 단면도.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 실시예에 따른 뼈 고정 장치는 본 실시예에서는 구결(spherical segment) 형상 헤드인, 헤드(3)와 나삿니가 있는 섕크(2)를 가지는 뼈 나사의 형태로 된 뼈 고정 요소(1)를 포함한다. 이 헤드(3)는 나사를 돌려 죄는 도구(screwing-in tool)와의 맞물림을 위한 오목부(4)를 가진다. 뼈 고정 장치는 또한 로드(6)를 뼈 고정 요소(1)에 연결하도록 로드(6)를 수용하기 위한 수용부(5)와, 헤드(3)를 수용부(5)에서 잠그기 위해 가압 요소(7)를 포함하는 결합 조립체(10)를 포함한다. 가압 요소(7)는, 예를 들면 핀들(8a, 8b)을 이용하여 수용부(5)에 보유된다. 로드(6)는 내부 나사의 형태로 되어 있는 고착 폐쇄(securing closure) 요소(9)를 통해 수용부에서 고착될 수 있다.

이제, 수용부(5)를 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다. 수용부(5)는 상부 단부(5a)와 반대측 바닥 단부(5b), 및 상부 단부(5a)와 반대측 바닥 단부(5b)를 통과하는 대칭축(M)을 포함한다. 대칭축(M)과 동축인 구멍(51)이 제공된다. 상부 단부(5a)에 인접한 제 1 영역에서는, 수용부(5)가 대칭축(M)에 관해 대칭인 U자 모양의 오목부(52), 바닥 단부(5b) 쪽으로 향하는 바닥부를 가지는 오목부(52), 및 상부 단부(5a) 쪽으로 연장하는 2개의 자유 측면 레그(leg)들(53a, 53b)을 포함한다. 레그들(53a, 53b)의 영역에서는, 내부 나사(9)와 협력하는 내부 나삿니(54)가 제공된다. U자 모양의 오목부(52)에 의해 형성된 채널은 복수의 고정 장치를 연결하기 위해 내부에 로드(6)를 수용하도록 크기가 정해진다. 구멍(51) 다음에는 아래에 설명된 바와 같이 가압 요소(7)의 일부와 헤드(3)를 수용하도록 의도되는 구멍(51)보다 큰 내부 직경을 가지는 부분을 지닌 확대된 수용 공간(55)이 온다. 수용 공간(55)은 바닥 단부(5b) 쪽으로 테이퍼지는 테이퍼진 섹션(56)을 포함한다. 수용 공간(55)은 헤드(3)가 바닥 단부(5b)로부터 수용부 내에 삽입 가능하도록 헤드(3)의 가장 큰 외부 직경보다 큰 내부 직경을 가지는 개구(57)를 통해 바닥 단부(5b) 쪽으로 열려 있다. 구멍(51)은 수용 공간을 가지고 수용부(5)의 열린 상부 단부(5a)를 연결하는 통로를 형성한다.

대략 U자 모양의 오목부(52)의 바닥의 거리에 대응하는 바닥 단부(5b)로부터의 거리에서, 구멍(51)의 내부 벽에 고리 모양의 홈(58)이 제공된다. 그러한 홈의 깊이는, 홈(58)에서의 수용부의 내부 직경이 구멍(51)의 내부 직경보다 크도록 정해진다. 그 깊이는 수용 공간(55)의 내부 직경만큼이나 클 수 있다. 홈(58)은 아래에 설명된 바와 같은 리테이너 링(retainer ring)을 수용하도록 구성된다.

각 레그(53a, 53b) 상에는 핀들(8a, 8b)을 수용하도록 구멍들(59a, 59b)이 제공된다. 이 구멍들(59a, 59b)은 대략 원주 방향에서의 각 레그의 중심과, 바닥 단부(5b)로부터 측정된 홈(58) 위의 위치에 위치한다.

도 1과, 도 5 내지 도 6을 참조하면, 가압 요소(7)는 상부 단부(7a)와 바닥 단부(7b), 대략 원통형이고 구멍(51)의 내부 직경보다 약간 작은 외부 직경을 가지는 제 1 부분(71)을 가져서, 가압 요소(7)가 구멍(51)에서 움직여질 수 있다. 또한 수용 공간(55)의 가장 큰 부분의 내부 직경보다 작은 최대 외부 직경을 가지고 제 1 부분(71)에 대해 오목하게 들어가도록 만들어지는 제 2의 캡과 같은(cap-like) 부분(72)을 포함한다. 제 1 부분(71)은 이러한 제 2의 캡과 같은 부분(72)에 대한 반대측 단부에서, 가압 요소(7)가 수용부(5)에 위치할 때, 내부에 로드(6)를 수용하기 위한 실질적으로 V자 모양의 오목부(73)를 포함한다. 이러한 실질적으로 V자 모양의 오목부(72)는 상이한 직경을 가지는 로드(6)들을 삽입하는 것을 허용하는데, 이는 전형적인 로드 직경들에 있어서 가압 요소(7)를 지닌 로드(6)의 접촉 영역이 항상 그것의 직경에 관계없이 각 로드에 관한 2개의 라인을 따라 있기 때문이다. 실질적으로 V자 모양의 오목부의 측면 측들에서는 가압 요소가 그것의 외부 벽에 2개의 가늘고 긴 오목부(74)를 포함하고, 이러한 오목부들은 서로 마주보게 배치되고, 가늘고 긴 오목부(74)의 더 긴 측이 수용부(5)의 대칭축(M)에 평행하도록 정렬된다. 오목부(74)는 상부 단부(7a) 쪽으로 열려 있고, 그것들의 바닥(74a, 74b)은 핀들이 구멍(59a, 59b) 내로 삽입되고 구멍(51) 내로 약간 연장할 때 핀들(8a, 8b)에 관한 정지부(stop)를 제공한다. 캡과 같은 부분(72)을 향하는 제 1의 실질적으로 원통형인 부분(71)의 끝에서는, 대략 오목부(74)들의 바닥(74a, 74b) 높이에 배치된 원주 방향으로 연장하는 홈(75a)에 의해 만들어지는 원주 방향으로 연장하는 자유 레그(75)가 존재한다. 이 자유 레그(75)는 바닥 단부(7b) 쪽으로 그리고 대칭축(M) 쪽으로 기울어지는 경사진 하부 표면(75b)을 포함한다. 이 경사진 표면 부분(75b)은 리테이너 링(11)과 협력하도록 구성된다.

제 2의 캡과 같은 부분(72)은 제 1 부분(71)의 측에서, 제 1 부분(71)에 대해 오목하게 들어가 있는 제 1 단부와, 가압 요소의 제 2 단부(7b)인 제 2 단부를 포함한다. 캡과 같은 모양을 통해, 내부에서 구 모양 헤드(3)를 클램핑하기 위해 실질적으로 구 모양으로 되어 있는 속이 빈 내부(interior: 76)가 제공된다. 제 2 단부(7b)에서는, 헤드(3)를 삽입하기 위한 개구(77)가 형성된다. 제 2 부분(72)의 외부 벽은 구 모양 제 1 부분(72a)과, 개구(77)에 인접한 제 2의 테이퍼진 부분(72b)을 포함한다. 가압 요소(7)의 제 2의 테이퍼진 부분(72b)은 수용부의 테이퍼진 부분(56)과 협력한다. 가압 요소의 제 2 부분(72)은 또한 제 2 부분(72)을 통해 개구(77)의 에지(edge)로부터 연정하는 복수의 슬릿(78)을 포함한다. 슬릿(78)의 개수와 치수는 헤드(3)가 삽입될 때, 제 2 부분의 벽이 헤드(3) 상에 덥석 물리기에 충분하게 유연하도록 정해진다. 슬릿(78)들의 닫힌 단부(78a)는 캡과 같은 제 2 부분(72)의 유연성을 증가시키도록 원형의 윤곽을 가지고 넓어질 수 있다. 전체로서 또는 오직 바닥 단부(7a)에 인접한 섹션에서의 캡과 같은 부분의 내부 직경은, 헤드(3)가 마찰에 의해 캡과 같은 부분(72)에 의해 클램핑될 수 있도록, 헤드(3)의 사이즈보다는 약간 작은 사이즈를 가지도록 정해질 수 있다. 가압 요소(7)는 또한 도구에 의해 나사 헤드(3)에 대한 접근을 제공하기 위한 동축 구멍(79)을 포함한다.

가압 요소(7)는 모노리식 피스(monolithic piece)이다. 이는 하나의 부분만이 헤드를 클램핑하고 로드를 잡는데 요구되기 때문에 간단한 설계에 기여한다. 게다가, 가압 요소(7)의 제 1 부분(71)은 아래에 설명된 바와 같이 대응하는 탄력성이 있는 부분을 변형하는 대항력(counter-force)을 제공하기 위한 리테이너 링(11)과 같이, 탄력성이 있는 부분과 협력하도록 구성되는 단단하고 비탄력성인(non-resilient) 부분으로서 설계된다.

리테이너 링(11)은 상부 단부(11a)와 반대측 바닥 단부(11b), 및 리테이너 링(11)을 통해 상부 단부(11a)로부터 바닥 단부(11b)까지 연장하는 슬릿(111)을 가진다. 이 슬릿(111)은 리테이너 링(11)이 방사상 방향으로 압축되고, 슬릿(111)이 좁아질 때, 리테이너 링(11)의 외부 직경이 감소하고, 링이 확장하고 슬릿이 더 커질 때 외부 직경이 증가하도록 리테이너 링(11)이 방사상 방향으로 유연해지게 만든다. 도 9 내지 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이, 특히 도 10의 (b)에서 볼 수 있는 것처럼, 리테이너 링의 외측과 홈의 바닥 사이에 공간이 있는 수용부(5)의 홈(58)에 리테이너 링(11)이 매달려 있도록 압축되지 않은 상태에서의 리테이너 링(11)의 외부 직경이 정해진다. 리테이너 링(11)은 또한 중심 축(M)에 관해 가압 요소(7)의 고리 모양의 자유 에지(75)의 경사진 표면 부분(75b)과 동일한 각도를 실질적으로 가지는 경사진 내부 표면 부분(112)을 가진다. 리테이너 링(11)의 경사진 표면 부분(112)은 가압 요소(7)의 고리 모양 자유 에지(75)의 경사진 표면 부분(75b)과 협력하도록 구성된다. 리테이너 링(11)의 외부 표면은 실질적으로 원통형이다. 리테이너 링(11)의 적어도 한 부분을 수용하도록 구성되는 홈(75a)의 단면이 실질적으로 직사각형이기 때문에, 리테이너 링(11)은 홈 내에 꼭 맞게 되어 있는 외부 표면 부분의 대응하는 실질적으로 직사각형인 윤곽을 가진다. 하지만, 홈의 단면과 리테이너 링의 외부 윤곽의 다른 매칭 형상들은 계획될 수 있다.

앞서 설명된 모든 부분들은 생체 적합성 물질로부터 만들어지는데, 특히, 티타늄 또는 스테인리스강(stainless steel)과 같은 생체 적합성 금속 또는 니티놀(Nitinol)과 같은 생체 적합성 금속 합금으로 만들어지거나, 예를 들면 PEEK(polyether ether ketone)와 같은 생체 적합성 플라스틱 물질로 만들어진다. 그 부품들은 동일하거나 상이한 물질들로 만들어질 수 있다.

결합 조립체를 사전 조립하는 단계들을 도 9 내지 도 10의 (b)를 참조하여 설명한다. 먼저, 리테이너 링(11)이 수용부(5)의 내부 벽에 제공된 홈(58) 내에 삽입된다. 리테이너 링(11)이 그것의 슬릿(111)으로 인해 탄력성이 있기 때문에, 예를 들면 상부 단부(5a)를 통해 수용부(5) 내로 삽입되고 방사상 방향으로 압축될 수 있다. 일단 리테이너 링(11)이 홈(58)에 도달하면, 도면들에 도시된 바와 같이 홈(58) 내로 부분적으로 연장하도록 확장될 수 있다. 그 후, 도 9에서 화살표(F)로 표시된 것처럼, 가압 요소(7)가 그것의 캡과 같은 부분(72)이 수용 공간(55) 내로 연장할 때까지 수용부 내에 상부 단부(5a)를 통해 삽입된다. 캡과 같은 부분(72)이 유연하기 때문에, 동축 구멍(51)을 통해 안내되도록 하기 위해 압축될 수 있다. 가압 요소(7)는 제 1 부분(71)의 자유 에지(75)의 경사진 표면 부분(75b)이 리테이너 링(11)의 경사진 표면 부분(112)에 맞닿아 접할 때까지 하방으로 움직여진다. 도 10의 (a) 및 (b)에 도시된 이러한 구성에서, 핀들(8a, 8b)이 도 10의 (a)에 도시된 바와 같이, 가압 요소(7)의 가늘고 긴 오목부(74)들 내로 삽입될 때까지, 구멍들(59a, 59b) 내로 삽입된다. 이러한 구성에서, 핀들(8a, 8b)은 삽입 부분에서 가압 요소(7)의 상방 움직임을 제한하는 가압 요소(7)에 관한 접합점(abutment)을 제공한다. 그러므로, 핀들(8a, 8b)은 수용부(5)에서 가압 요소(7)를 보유하는 제 1 보유 요소를 형성한다. 동시에, 이 위치에서, 가압 요소의 캡과 같은 부분(72)이 수용 공간의 내부 벽과 접촉하지 않고, 수용 공간(55, 56)에 매달려 있도록, 리테이너 링(11)이 가압 요소(7)의 추가 하방 움직임에 관한 접합점을 제공한다.

사용시, 뼈 고정 장치는 헤드(3)를 삽입된 가압 요소(7)를 지닌 수용부(5) 내에 삽입함으로써 조립된다. 일 실시예에서, 특별한 임상 적용의 특정 세부 사항들에 따라 수술 전에 적합한 뼈 고정 요소가 선택된 다음 결합 조립체 내에 삽입되도록, 환자 신체의 외측에서 뼈 고정 장치가 조립된다. 또 다른 실시예에서는, 뼈 고정 요소가 결합 조립체와 조립하기 전에, 뼈 또는 척추골에 삽입된다. 그런 다음 결합 조립체는 원 위치에서 이식된 뼈 고정 요소에 끼워진다.

도 11 내지 도 15의 (b)를 참조하여 결합 조립체를 뼈 고정 요소에 끼워넣는 단계들을 설명한다. 먼저, 도 11에 도시된 바와 같이 가압 요소(7)가 수용부(5) 내에 삽입되고, 핀들(8a, 8b)에 의해 매달려 있을 때, 그것은 그것의 가장 위 위치로 이동되고, 이러한 가장 위 위치는 뼈 고정 요소의 헤드(3)가 삽입되는 것을 허용하기 위한 삽입 위치이다. 삽입 위치는 가늘고 긴 오목부(74)의 바닥(74a, 74b)과 핀들(8a, 8b)의 맞물림에 의해 제공된 접합점에 의한 상방 움직임에 맞서 제한된다. 이러한 삽입 위치에서, 가압 요소(7)의 유연한 캡과 같은 부분(72)은 수용 공간(55)에서 자유롭게 위치한다. 그런 다음 헤드는 수용부(5)의 하부 개구(57)를 통해 삽입된다. 슬릿들(78)에 의해 제공된 벽의 유연성으로 인해, 캡과 같은 부분(72)은 도 12에 도시된 바와 같은 수용 공간(55)에서 확장한다. 이러한 캡과 같은 부분(72)은 그것이 도 13에 도시된 바와 같이 헤드(3)를 둘러쌀 때까지 헤드(3)에 덥석 물려있다. 핀들(8a, 8b)은 또한 삽입하는 동안 상방으로 가압 요소(7)가 움직이기 쉽고 헤드(3)가 삽입될 때, 가압 요소(7)가 열린 상부 단부(5a)를 통해 빠져나가는 것을 방지한다. 삽입 위치에서, 헤드(3)는 수용부(5)에서 피봇 가능하고, 또한 제거 가능하다. 헤드(3)를 삽입하는 동안, 수용부(5)는 기구(미도시)에 의해 매달려 있을 수 있다.

도 14의 (a) 및 (b)는 가압 요소(7)의 사전 잠금 위치 내로의 가압 요소(7)의 움직임을 보여준다. 헤드(3)가 삽입되고, 예를 들면 기구에 의해 가압 요소(7)가 아래로 약간 눌러질 때, 가압 요소(7)의 제 1 부분(71)의 자유 에지의 경사진 표면 부분(75b)은 리테이너 링(11)의 경사진 표면 부분에 의해 가이드되어, 리테이너 링(11)이 홈(58) 내로 더 눌러지도록 방사상 방향으로 리테이너 링(11)을 확장시킨다. 동시에, 가압 요소(7)의 캡과 같은 부분(72)의 테이퍼진 외부 표면 부분(72b)은 수용부(5)의 수용 공간(55)의 테이퍼진 부분(56)과 접촉한다.

사전 잠금 위치 내로의 가압 요소(7)의 추가 하방 움직임은, 자유 에지(75)의 상부측(75c)이 리테이너 링의 바닥 단부(11b)와 맞물릴 때까지, 자유 에지(75)가 리테이너 링(11)을 통과하게 한다. 가압 요소(7)의 제 1 부분(71)에 홈(75a)이 존재하기 때문에, 리테이너 링은 접촉할 공간을 가지고, 홈(75a) 내로 움직인다. 그러므로, 리테이너 링의 바닥 단부(11b)는 가압 요소가 다시 상방으로 움직이는 것을 방지하는 가압 요소의 자유 에지(75)에 관한 접합점을 제공한다. 또한, 개구(57)는 가압 요소(7)의 캡과 같은 부분(72)의 테이퍼진 부분(72b)의 존재로 인해 좁아지고, 이로 인해 헤드(3)가 사전 잠금 위치에서 하부 개구(57)를 통해 제거되는 것을 방지한다. 만약 캡과 같은 부분(72)이 바닥 단부(72b)에 인접한 섹션에서 헤드에 비해 약간 작은 사이즈를 가진다면, 헤드의 마찰 악력(friction hold)이 최적화될 수 있다. 이는 일정한 마찰력을 반복적으로 달성하는 것을 허용한다.

추가 사용시, 적어도 2개의 뼈 고정 장치가 로드(6)를 통해 연결된다. 헤드(3)의 마찰로 인한 보유 때문에, 로드를 잡기 위한 수용부들의 정렬이 손쉽게 된다. 마지막으로, 폐쇄 요소(8)가 삽입되고 죄어져서, 수용부(5)와의 캡과 같은 부분(72)의 하부 부분의 맞물림에 의해, 헤드(3)가 특정 각도 위치에서 잠기도록, 가압 요소를 더 아래로 누르게 된다.

제 2 실시예에 따른 결합 조립체가 도 16 내지 도 18에 도시되어 있다. 이러한 결합 조립체는 수용부와 가압 요소의 설계가 상이하다. 수용부(5')는 홈(58)을 가지고 있지 않지만, 대신 수용부(5')의 내부 벽에 제공된 돌기부의 형태로 된 리테이닝 요소를 포함한다. 제 1 실시예의 것과 동일하거나 유사한 모든 부품 및 부분들은 동일한 참조 번호들로 표시되어 있고, 그 설명은 반복되지 않는다. 도 16에 도시된 바와 같은 수용부(5')는 내부 나삿니(54) 아래 위치에서 레그들(53a, 53b)의 내부에서 원주 방향으로 연장하는 돌기부(60)를 포함한다. 돌기부(60)는 내부 나삿니(54) 아래의 제 1 언더컷(undercut) 또는 오목하게 들어간 부분(61)에 의해 내부 나삿니(54)로부터 분리되고, 또한 제 2 언더컷 또는 오목하게 들어간 부분(62)에 의해 동축 구멍(12)으로부터 분리된다. 돌기부(60) 영역에서 동축 구멍(12)의 내부 직경은, 그 돌기부(60)가 제작하기 쉽도록 변경되지 않는다. 언더컷(61)의 깊이는 대략 내부 나삿니의 뿌리에 대응하는데 반해, 언더컷(62)의 깊이는 더 작을 수 있는데, 이는 언더컷(62)이 아래에 설명된 바와 같이 오직 가압 요소의 일부를 위한 공간으로서의 역할을 하기 때문이다.

제 2 실시예의 가압 요소(7')는 제 1 부분의 설계에 있어서 제 1 실시예에 따른 가압 요소(7)와는 다른데 반해, 제 2 부분의 설계는 제 1 실시예의 것과 유사하거나 동일하다. 암들(80a, 81a, 80b, 81b)의 유연성을 제공하기 위해, 가압 요소(7')의 제 1 부분(71')은 갭(82a, 82b)에 의해 V자 모양의 오목부(73')를 포함하는 중심 부분으로부터 분리되는 2개의 똑바로 서 있는 탄력 있는 암들(80a, 81a)을, 실질적으로 V자 모양인 오목부(73')의 각 측 상에 포함한다. 유연한 암들(80a, 81a, 80b, 81b)은 중심 부분 위에서 연장하고, 각 측 상에서, 암들이 가늘고 긴 오목부(74')에 의해 분리되며, 오목부(74')의 바닥(74a', 74b')은 핀들(8a, 8b)을 위한 접합점을 제공한다. 유연한 암들의 외부 표면 부분은 원통형일 수 있다. 각각의 암들(80a, 81a, 80b, 81b)은 외부로 돌출하는 칼라(collar) 부분(83a, 84a, 83b, 84b)을 각 암들의 자유 단부에서 가지고, 이러한 칼라 부분은 가압 요소(7')가 수용부(5') 내부로 삽입될 때, 구멍(51) 내로 맞추어지도록 실질적으로 원형인 세그먼트-형상의 외부 윤곽을 가진다. 특히 도 18과 도 19에서 볼 수 있는 것처럼, 칼라 부분(83a, 84a, 83b, 84b)의 하부 표면 부분(831a, 841a, 831b, 841b)은 그것이 수용부(5') 내부로 삽입될 때, 가압 요소(7')의 매끄러운 움직임을 허용하도록 경사져 있다. 암들(80a, 81a, 80b, 81b)은 그것들이 중심축 쪽으로 빗나가고 그것들의 직립 위치로 탄력 있게 되돌아갈 수 있도록 유연하다. 유연한 암들의 치수는, 가압 요소(7')가 수용부(5')에 삽입되고, 핀들(8a, 8b)이 가늘고 긴 오목부(74')의 바닥(74a', 74b')과 맞물릴 때, 칼라 부분들(83a, 84a, 83b, 84b)이 제 1 언더컷(61)으로 연장하도록 정해진다.

사전 조립된 상태에서는, 가압 요소(7')가 수용부(5') 내로 삽입되고, 핀들(8a, 8b)이 삽입되며, 가압 요소(7')가 상부 단부(5a)를 통해서 부주의하게 빠져나올 수 없도록 가늘고 긴 오목부(74')와 맞물린다.

이제, 도 20 내지 도 22를 참조하여, 뼈 잠금 요소의 삽입 및 사전 잠금이 설명된다. 먼저, 도 20에 도시된 바와 같이, 가압 요소(7')는 삽입 위치에 있고, 헤드(3)가 수용부(5')와, 가압 요소(7')의 캡과 같은 부분(72) 내에 이미 삽입되어 있다. 헤드(3)를 삽입하는 동안, 가압 요소(7')는 가늘고 긴 오목부(74')의 바닥(74a', 74b')이 핀들(8a, 8b)에 맞닿아 접할 때까지 상방으로 움직인다. 그러므로, 핀들(8a, 8b)은 삽입 위치에 가압 요소(7')를 유지하기 위한 제 1 리테이닝 요소를 제공한다. 그 후, 가압 요소가 예를 들면 기구에 의해 하방으로 움직임으로 인해, 유연한 암들(80a, 81a, 80b, 81b)이 돌기부(60)를 따라 그것들의 칼라 부분들(83a, 84a, 83b, 84b)의 경사진 표면들(831a, 841a, 831b, 841b)을 가지고 미끄러진다. 이로 인해, 돌기부(60)는 도 21에서 가로지르는 화살표(f)로 도시된 바와 같이 서로를 향해 유연한 암들을 압착한다. 가압 요소(7')의 추가 하방 움직임은, 칼라 부분들이 수용부(5')의 제 2 언더컷(62) 내로 확장할 수 있도록, 수용부(5')에서 돌기부(60) 아래의 칼라 부분들(83a, 84a, 83b, 84b)을 움직인다. 동시에, 가압 요소(7')의 캡과 같은 부분(72)의 테이퍼진 외부 표면 부분(72b)은 수용부(5')의 수용 공간의 테이퍼진 섹션(56)과 맞물린다. 이러한 수용부(7')의 사전 잠금 위치는 가압 요소(7')의 상방 움직임을 방지하는 돌기부(60)에 의해 제공되는 접합점에 의해 유지된다. 그러므로, 돌기부(60)는 제 2 리테이닝 요소로서 작용한다. 헤드(3)는 제거될 수 없는데, 이는 수용부(5')의 하부 개구(57)가 가압 요소(7')의 캡과 같은 부분(72)에 의해 좁아지기 때문이다.

도 23 내지 도 25를 참조하여 결합 조립체의 제 3 실시예가 설명된다. 이 결합 조립체는 수용부와 가압 요소의 설계 측면에서, 제 1 실시예 및 제 2 실시예와는 다르다. 제 1 실시예 및 제 2 실시예의 것과 동일하거나 유사한 수용부 및 가압 요소의 부품들과 부분들은 동일한 참조 번호로 표시되어 있고, 그 설명은 반복되지 않는다. 수용부(5")는 연속적인 원통형 구멍(51) 대신, 도 23에 도시된 바와 같이 상부 단부(5a) 쪽으로 넓어지는 내부의 속이 빈 원추 형상 부분(120)을 포함한다. 이러한 속이 빈 원추 형상 부분(120)은, 대략 U자 형상 오목부(52)의 바닥에 대응하는 위치로부터 수용부(5")의 내부 나삿니(54) 아래의 위치까지 연장한다. 이로 인해, 내부 나삿니(54)의 단부 아래의 언더컷 부분(120a)이 제공된다. 동시에, 내부 나삿니(54)의 마지막 회전(turn)의 최고점(crest)이 가압 요소(7")의 유연한 암들에 관한 접합점의 역할을 하는 돌기부(60")를 제공한다.

가압 요소(7")는 제 1 메인(main) 부분(71")에서, V자 모양의 오목부(73")의 각 측 상에 2개의 직립하는 유연한 암들(80a", 81a", 80b", 81b")을 포함한다. 이러한 유연한 암들(80a", 80b", 81b")은 수용부(5")의 원뿔 섹션(120)에 대응하는 원뿔각과 사이즈를 가지고 메인 부분(71")으로부터 외부로 원뿔꼴로 연장한다. 유연한 암들(80a", 81a", 80b", 81b")은 원뿔 모양의 외부 표면 부분과, 원뿔 모양의 내부 표면 부분을 가지고, 압착하는 힘이 그것들에 작용할 때, 안쪽으로 구부러질 수 있도록 충분히 얇다. 제 2 실시예에서처럼, 유연한 암들이 갭(82a", 82b")에 의해 V자 모양 오목부(73")를 포함하는 중심 부분(71")으로부터 분리된다.

사용시, 가압 요소(7")가 상부 단부(5a)로부터 수용부(5") 내로 삽입될 때, 유연한 암들은 압착되고 안쪽으로 구부러진다. 삽입 위치(도면들에는 도시되어 있지 않음)에서, 유연한 암들은 압착되고 내부 나삿니(54)를 지닌 영역 내로 연장하는데 반해, 핀들(8a, 8b)은 상방으로 움직이지 못하도록 가압 요소(7")를 잡아맨다. 사전 잠금 위치를 얻기 위해, 가압 요소(7")는 내부 나삿니(54)에 의해 제공된 돌기부(60") 아래의 언더컷 부분(120a)으로 유연한 암들이 찰칵 걸릴 때까지 하방으로 더 움직여진다. 이러한 사전 잠금 위치에서는, 탭과 같은 부분이 수용 공간의 하부 부분과 맞물리고, 하부 개구를 통한 헤드(3)의 제거가 방지된다.

실시예들의 추가 수정예를 생각해볼 수 있다. 예를 들면, 뼈 고정 요소의 헤드는 원통형 타입과 같은 임의의 다른 형상을 가질 수 있고, 이로 인해 단일축 둘레에서 수용부에 대한 나사 요소의 회전을 허용하는 단축 뼈 나사가 제공된다. 또한, 가압 요소의 캡과 같은 부분과 헤드가 단일 평면에서만 피봇하는 것을 허용하도록 규정되는 평면(uni-planar) 구성을 생각해볼 수 있다.

제 2 실시예 및 제 3 실시예에 따른 가압 요소는, 각 측 상에 하나의 유연한 암 또는 각 측 상에 2개 이상의 유연한 암을 가질 수 있다. 예를 들면, 제 2 실시예에 따른 가압 요소는 상부 단부(7a) 쪽으로 닫히는 오목부(74')를 가질 수 있다. 이는 암들의 상부 표면 면적이 증가된, 각 측 상에서의 하나의 유연한 암을 초래한다.

제 1 리테이닝 요소를 실현하기 위해 핀들이 도시되어 있지만, 제 1 리테이닝 요소는 예를 들면 크림핑(crimping)과 같이 다르게 실현될 수 있다. 또한 삽입 위치에 가압 요소를 유지하기 위한 유연한 요소들과 같은 다른 수정예들을 생각해볼 수 있다.

뼈 고정 요소의 경우, 나삿니들, 바브(barb)들을 지닌 뼈 고정기들, 삽관형 뼈 고정기들 또는 헤드와 섕크가 분리된 부품들인 2개의 부분으로 된 뼈 고정기들과 같은 임의의 뼈 고정 요소가 사용될 수 있다.

헤드를 사전 잠금 위치에 보유하기 위해, 개구 가까이의 수용 공간의 가장 낮은 섹션의 형상과 가압 요소의 가장 낮은 섹션의 형상은, 예를 들면 둥글게 되어가 곧게 되어 있는 것과 같이 테이퍼지는 것 외에도 다르게 설계될 수 있다.

Claims (15)

1. 뼈 고정 요소에 로드를 결합하기 위한 결합 조립체로서,
   상부 단부(5a)와 반대측 바닥 단부(5b)를 지닌 수용부(5, 5', 5");
   상기 로드를 수용하기 위한 섹션(52);
   상기 뼈 고정 요소의 헤드(3)를 수용하고, 통로(51; 120)를 통해 상기 수용부의 상기 상부 단부와 연결되어 있으며, 상기 헤드를 삽입하기 위해 상기 바닥 단부에서 개구(57)를 통해 상기 바닥 단부와 연결되어 있는 수용 공간(55, 56); 및
   상기 수용 공간에서 적어도 부분적으로 위치하고, 상기 헤드를 둘러싸도록 구성된 캡 부분(72)을 가지는 가압 요소(7, 7', 7")를 포함하고,
   상기 가압 요소(7, 7', 7")는, 상기 수용부에서 상기 수용부 내로의 상기 헤드의 삽입이 허용되는 삽입 위치, 상기 헤드가 상기 수용부에서 잠길 수 있는 잠금 위치, 및 상기 가압 요소가 상기 수용부에서 피봇 가능한 사전 잠금 위치를 취할 수 있고, 상기 가압 요소는 상기 캡 부분(72)이 상기 헤드(3)의 제거를 방지하기 위해 상기 바닥 단부(5b)에서 상기 개구(57)를 좁게 하도록 배치되며,
   상기 가압 요소가 상기 삽입 위치에서 상기 상부 단부(5a) 쪽으로 더 움직이는 것을 방지하는 제 1 리테이닝 요소(8a, 8b)가 제공되고,
   상기 가압 요소가 상기 사전 잠금 위치에서 상기 상부 단부(5a) 쪽으로 더 움직이는 것을 방지하는, 상기 제 1 리테이닝 요소와는 다른 제 2 리테이닝 요소(11, 60, 60")가 제공되는, 결합 조립체.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 리테이닝 요소(11)는 상기 수용부(5) 및 상기 가압 요소(7)와는 분리되고, 상기 통로(51)를 좁게 하도록 구성되는 부재인, 결합 조립체.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 제 2 리테이닝 요소(11)는 방사상 방향으로 탄력성이 있고, 상기 제 1 통로(51)에 제공된 홈(58)에서 적어도 부분적으로 수용되는 슬릿 링(11)인, 결합 조립체.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 가압 요소(7)는 상기 제 2 리테이닝 요소(11)와 상호 작용하고, 스프링 부분들이 없는 단단한 부분인 제 1 부분(75)을 포함하는, 결합 조립체.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
   상기 슬릿 링(11)은 상기 수용부의 중심 축(M)에 대해 경사져 있는 제 1 경사진 표면 부분(112)을 가지고, 상기 가압 요소(7)가 상기 삽입 위치로부터 상기 사전 잠금 위치로 움직일 때 상기 슬릿 링(11)을 확장시키도록, 상기 가압 요소(7)가 상기 제 1 경사진 표면 부분과 협력하는 제 2 경사진 표면 부분(75b)을 가지는, 결합 조립체.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 리테이닝 요소는, 상기 제 1 통로(51)에 제공되고, 상기 가압 요소(7', 7")의 확장을 허용하는 언더컷 부분(62, 120a)이 상기 바닥 단부 쪽으로 뒤따라 오는 돌기부(60, 60")인, 결합 조립체.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 가압 요소는, 상기 가압 요소가 상기 제 2 리테이닝 요소에 의해 삽입되고 통과될 때, 서로를 향해 압축되는 유연한 암들(80a, 81a, 80b, 81b, 80a", 81a", 80b", 81b")을 포함하는, 결합 조립체.
8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
   상기 통로는 상기 상부 단부 쪽으로 넓어지는 원추부(120)를 포함하는, 결합 조립체.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 가압 요소(7")는 외부로 원추 모양으로 연장하는 유연한 암들(80a", 80b", 81a", 81b")을 포함하는, 결합 조립체.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 리테이닝 요소(11, 60, 60")는, 상기 가압 요소(7, 7', 7")가 상기 삽입 위치로부터 상기 사전 잠금 위치 내로 한번 만 하방으로 움직이는 것을 허용하도록 구성되는, 결합 조립체.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 리테이닝 요소는, 상기 통로(51) 내로 돌출하고 상기 가압 요소에서 대응하는 오목부들(74, 74', 74")과 맞물리는 적어도 하나의, 바람직하게는 2개의 핀(8a, 8b)인, 결합 조립체.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수용 공간(55)은 상기 개구 가까이에서 좁아지는 부분(56)을 지닌 실질적으로 원통형인 공간이고, 상기 좁아지는 부분은 바람직하게는 테이퍼지거나 둥글게 되어 있는, 결합 조립체.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가압 요소(7, 7', 7")의 상기 캡 부분(72)은 마찰에 의해 상기 헤드(3)를 붙잡는 초기 응력을 상기 헤드에 가하도록 사이즈가 정해지는, 결합 조립체.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가압 요소는 모노리식 피스인, 결합 조립체.
15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 결합 조립체와, 샤프트 및 헤드를 갖는 뼈 고정 요소를 포함하는 뼈 고정 장치로서,
    상기 수용부에서 상기 로드를 고착시키기 위한 폐쇄 요소(9)가 바람직하게 제공되는, 뼈 고정 장치.

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