KR20160026006A - 뼈 고정용 스크류 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플레이트와 함께 뼈를 고정하는 스크류 시스템에 있어서: 뼈 내에 삽입되어 체결되도록 형성하는 샤프트;와 상기 샤프트의 상단에 플레이트와 체결되도록 형성하는 헤드;로 이루어지고, 상기 샤프트의 하단에서부터 헤드의 상단까지 경사나선과 평행나선이 복합적으로 연결되는 프로파일로 나사를 형성하고, 상기 나사는 복수로 가변 하는 피치로 형성하여 뼈와 플레이트를 상호 당겨지도록 하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라 본 발명은, 나사를 샤프트와 헤드별로 가변 한 피치로 형성하여 체결하는 과정에서 플레이트와 연동하여 뼈 조직을 치밀한 상태로 맞물리도록 유도함과 함께 플레이트를 뼈 표면에 견고하게 밀착시켜 주는 효과가 있다.

Description

뼈 고정용 스크류 시스템{Bone fixation of screw system}

본 발명은 플레이트와 함께 뼈를 고정하는 스크류에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 스크류의 나사를 샤프트와 헤드별로 가변 한 피치로 형성하여 체결하는 과정에서 플레이트와 연동하여 뼈 조직을 치밀한 상태로 맞물리도록 유도함과 함께 플레이트를 뼈 표면에 견고하게 밀착시켜 주는 뼈 고정용 스크류 시스템에 관한 것이다.

통상, 골절 시에는 절단 부위를 정 위치에 접착시켜 양쪽의 뼈 유합이 될 때까지 부동으로 고정시켜야 한다. 이 경우 다양한 방법이 있는데, 대표적으로 플레이트를 뼈 표면에 부착하고 스크류를 체결하여 고정하는 방법이 있다. 즉, 플레이트의 나사홀에 스크류를 삽입하여 뼈와 결합되면서 플레이트를 뼈에 압착시켜 고정한다.

도 1은 종래의 뼈 고정용 스크류 시스템을 나타내는 구성도이다.

기존에 스크류는 도 1처럼 플레이트(P)와 함께 비잠금형(non-locking screw)과 잠금형(locking screw)으로 구분된다. 비잠금형 스크류(1)는 도 1a처럼 플레이트(P)로부터 다양한 각도로 뼈(B)내에 체결할 수가 있다. 이러한 비잠금형 스크류(1)는 뼈(B)에 가하는 압축력은 우수하다. 그러나 스크류(1)가 플레이트(P)에 고정되지 않기 때문에 수술 도중 또는 수술 후에 유동되어 변화할 수가 있다. 즉, 생리적으로 뼈(B)와 플레이트(P)에 대한 반복 하중으로 서로 느슨해지거나 이탈될 가능성이 높다. 따라서 비잠금형 스크류(1)에 비해 뼈(B)에 가하는 압축력은 떨어지지만, 유동을 방지하기 위한 목적으로 잠금형 스크류(5)를 사용하고 있다.

잠금형 스크류(5)는 몸통부(5a)와 함께 머리부(5b)에 나사가 형성된다. 즉, 몸통부(5a)의 나사는 뼈(B) 내에 삽입 체결되고, 머리부(5b)의 나사는 플레이트(P)의 나사홀과 체결된다. 따라서 뼈(B)와 함께 플레이트(P)를 동시에 체결됨에 따라 수술 도중 또는 수술 후에 유동을 방지할 수가 있다.

하지만 뼈 조직과 체결되는 나사의 나선을 단순 직선형으로 형성함에 따라 최초 삽입 체결하는 과정에서 높은 마찰력과 토크가 발생되어 체결 위치가 어긋나게 되는 문제가 있다. 또, 나사의 단면을 단순 삼각형으로 형성함에 따라 체결 시 발생하는 마찰력과 체결 후에 마찰력이 동일해서 풀림 될 가능성이 상당하다. 특히, 뼈 조직과 맞물리는 나사와 플레이트와 맞물리는 나사를 동일한 피치로 형성함에 따라 뼈 조직을 긴밀하게 압착하는 고정력을 기대하기가 어렵다.

이에 따라 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 근본적으로 해결하기 위한 것으로서, 나사를 경사나선과 평행나선이 복합적으로 연결되는 프로파일로 형성함에 따라 조임 시 작은 토크로 신속한 체결이 가능하고 체결 후에는 우수한 자립력으로 견고한 고정이 가능하게 해주며 특히, 나사를 샤프트와 헤드별로 가변 한 피치로 형성하여 체결하는 과정에서 플레이트와 연동하여 뼈 조직을 치밀한 상태로 맞물리도록 유도함과 함께 플레이트를 뼈 표면에 견고하게 밀착시켜 주는 뼈 고정용 스크류 시스템을 제공하려는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 플레이트와 함께 뼈를 고정하는 스크류 시스템에 있어서: 뼈 내에 삽입되어 체결되도록 형성하는 샤프트;와 상기 샤프트의 상단에 플레이트와 체결되도록 형성하는 헤드;로 이루어지고, 상기 샤프트의 하단에서부터 헤드의 상단까지 경사나선과 평행나선이 복합적으로 연결되는 프로파일로 나사를 형성하고, 상기 나사는 복수로 가변 하는 피치로 형성하여 뼈와 플레이트를 상호 당겨지도록 하는 것을 특징으로 한다.

이때, 본 발명에 의한 상기 나사의 프로파일은 외측으로 상향 경사지도록 형성되는 제1구간과, 상기 제1구간에서 상향 평행하도록 형성되는 제2구간과, 상기 제2구간에서 외측으로 상향 경사지도록 형성되는 제3구간과, 상기 제3구간에서 상향 평행 또는 경사지도록 형성되는 제4구간으로 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 상기 제1·2·3·4구간의 피치는 1:1:1:0.5~0.1 비율로 가변 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 상기 제2·3구간의 피치는 제1구간의 피치에서 제4구간의 피치까지 길이에 따라 점차적인 비율로 가변 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 상기 1·2·3구간에 형성되는 나사의 단면은 소정의 곡선으로 형성하되, 상측에는 완만한 곡선으로 형성하고 하측에는 상측 곡선 대비 급격한 곡선으로 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 상기 제4구간에 형성되는 나사의 단면은 소정의 각도로 경사진 삼각형으로 형성하되, 상·하측이 만나는 부위에 깊이 대비 0.2~0.25%로 라운딩 시켜 형성하는 것을 특징으로 한다.

한편, 이에 앞서 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이상의 구성 및 작용에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 나사를 경사나선과 평행나선이 복합적으로 연결되는 프로파일로 형성함에 따라 조임 시 작은 토크로 신속한 체결이 가능하며 체결 후에는 우수한 자립력으로 견고한 고정이 가능하다.

둘째, 나사의 단면을 체결 시 발생하는 마찰력은 최소화하고, 체결 후에 마찰력은 최대화 하도록 완만하고 급격한 복합곡선으로 형성하여 고정력을 극대화할 수 있다.

셋째, 나사를 샤프트와 헤드별로 가변 한 피치로 형성하여 체결하는 과정에서 플레이트와 연동하여 뼈 조직을 치밀한 상태로 맞물리도록 유도함과 함께 플레이트를 뼈 표면에 견고하게 밀착시켜 준다.

넷째, 나사를 샤프트의 길이에 따라 점차적인 비율로 가변 한 피치로 형성하여 플레이트를 사용하지 않고도 뼈 조직을 치밀한 상태로 맞물리도록 유도해서 환자의 상태에 따른 수술방안을 다양한 범위를 확대할 수가 있다.

도 1은 종래의 스크류 시스템을 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 스크류 시스템을 전체적으로 나타내는 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 스크류의 요부를 확대하여 나타내는 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 프로파일과 피치를 나타내는 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 스크류 시스템의 작용을 나타내는 구성도.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 변형예에 따른 스크류를 나타내는 구성도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

본 발명은 플레이트(P)와 함께 뼈(B)를 고정하는 스크류 시스템에 관련되며, 샤프트(10)와 헤드(20) 그리고 나사(30)를 주요 구성으로 하는 뼈 고정용 스크류 시스템이다. 즉, 본 발명은 스크류의 구조를 개선하여 체결하는 과정에서 뼈(B) 조직을 치밀한 상태로 맞물리도록 유도함과 함께 플레이트(P)를 뼈(B) 표면에 견고하게 밀착시켜 주는 것을 주요 요지로 한다.

본 발명에 따른 스크류는 도 2처럼 뼈(B) 내에 삽입되어 체결되도록 형성하는 샤프트(10);와 샤프트(10)의 상단에 플레이트(P)와 체결되도록 형성하는 헤드(20);로 이루어진다. 이러한 스크류는 샤프트(10)의 하단에서부터 헤드(20)의 상단까지 경사나선과 평행나선이 복합적으로 연결되는 프로파일로 나사(30)를 형성한다.

스크류는 잠금형(Locking type)으로서, 샤프트(10)와 헤드(20)의 외주면에 나사(30)가 전체적으로 형성된다. 샤프트(10)의 나사(30)는 뼈(B) 내에 조직과 맞물려 체결되고, 헤드(20)의 나사(30)는 플레이트(P)의 나사홀과 맞물려 체결된다. 이러한 나사(30)는 소정 형태로 형성된 바이트가 프로파일을 따라 절삭하여 형성한다.

일실시예로서, 나사(30)를 형성하는 프로파일은 도 3 및 도 4처럼 외측으로 상향 경사지도록 형성되는 제1구간(31)과, 제1구간(31)에서 상향 평행하도록 형성되는 제2구간(32)과, 제2구간(32)에서 외측으로 상향 경사지도록 형성되는 제3구간(33)과, 제3구간(33)에서 상향 평행 또는 경사지도록 형성되는 제4구간(35)으로 구분하여 형성된다.

먼저, 제1구간(31)은 뼈(B) 조직과 최초로 맞물려지는 구간으로서 나사(30)의 골지름을 설계 값보다 작은 값에서 점진적으로 커지도록 형성하는 것이 좋다. 즉, 스크류는 뼈(B) 내에 체결하면서 자체적으로 나사(30)와 동일한 나사를 뼈(B) 내에 형성(탭핑)하여 서로 맞물려 진다. 그러므로 최초 나사를 형성할 때, 강한 토크(회전력)와 함께 정 위치에서 중심하는 고정력이 상당히 요구된다. 따라서 제1구간(31)을 경사나선으로 형성해줌으로서 적은 토크만으로도 신속하고 정확한 위치에 체결하도록 유도할 수가 있다.

이어서 제2구간(32)은 뼈(B) 조직과 맞물려 실질적인 고정력을 발휘하는 구간으로서 나사(30)의 골지름을 설계 값으로 평행(수직)하게 형성하는 것이 좋다. 여기서 제1구간(32)의 경사나선에서 평행나선으로 자연스럽게 연결하는 것이 중요하다. 이어서 제3구간(33)은 뼈(B) 조직과 마지막으로 맞물리는 구간으로서, 나사(30)의 골지름을 설계 값보다 점진적으로 커지도록 형성한다. 이러한 제3구간(33)은 뼈(B) 조직과 맞물리는 구간이긴 하나 제4구간(35)을 연결해주기 위한 목적이 크므로 불완전한 형태에 가깝다. 물론, 제4구간(35)이 경사나선으로 형성할 경우에는 완전한 형태가 가능하다.

마지막으로 제4구간(35)은 플레이트(P)의 나사홀과 맞물리는 구간으로서 나사홀과 동일한 골지름으로 도 3처럼 평행나선 또는 도 6처럼 경사나선으로 형성한다. 평행나선으로 형성하면 플레이트(P)의 두께에 의한 나사홀의 피치 개수대로 회전해야 플레이트(P)와 완전히 체결할 수 있다. 반대로 경사나선으로 형성하면 피치 개수에 관계없이 약 1회전으로 완전히 체결할 수가 있다. 이처럼 제4구간(35)의 나선은 나사(30)의 전체적인 피치에 따라서 플레이트(P)와 연동하여 전반적인 고정력에 영향이 미치게 된다. 이러한 작용은 피치와 함께 후술하여 상세하게 설명하겠다.

이때, 나사(30)를 형성하는 프로파일은 언급한 실시예 외에도 다양하게 형성할 수도 있다. 예컨대, 제2구간(32)을 제1구간(31)과 제3구간(33)처럼 외측으로 상향 경사지게 형성할 수도 있고, 제1·2·3·4구간(31)(32)(33)(35) 모두를 외측으로 상향 경사지게 형성할 수도 있다. 도 7처럼 제1·2·3·4구간(31)(32)(33)(35) 모두를 외측으로 상향 경사지게 형성하면, 플레이트(P)를 사용하지 않고도 뼈(B) 조직을 치밀한 상태로 맞물리도록 유도해서 환자의 상태에 따른 수술방안을 다양한 범위를 확대할 수가 있다. 또, 도 8처럼 제2구간(32)에 형성하는 나사(30) 중 일부를 생략할 수도 있다. 이 경우에는 뼈가 조각으로 분할 된 경우에 효과적으로 사용할 수가 있다.

한편, 일실시예로서 1·2·3구간(31)(32)(33)에 형성되는 나사(30)의 단면은 소정의 곡선으로 형성한다. 1·2·3구간(31)(32)(33)에 형성되는 나사(30)는 뼈(B) 내에 진입(식립)이 용이하고 조직과 맞물림이 우수한 반원형의 곡선으로 형성된 바이트로 절삭하는 것이 좋다. 여기서 도 3처럼 체결 시 발생하는 마찰력(Q1)은 최소화 하도록 완만한 곡선(초록색)으로 형성하고, 체결 후 발생하는 마찰력(Q2)은 최대화 하도록 급격한 곡선(선홍색)으로 형성한다. 즉, 마찰력은 진입 방향(수직)에 반발되는 각도(β)에 따라 결정할 수가 있는데, 각도가 커질수록 마찰력은 낮아지고 각도가 좁을수록 마찰력은 높아지게 된다. 따라서 비교적 적은 토크만으로 신속하고 안정적으로 조여 체결할 수가 있고, 체결 후에는 우수한 자립성으로 풀림을 방지할 수가 있다.

그리고 제4구간(35)에 형성되는 나사(30)의 단면은 소정의 각도로 경사진 삼각형으로 형성한다. 제4구간(35)에 형성되는 나사(30)는 금속의 플레이트(P)와 맞물림이 우수한 삼각형으로 형성된 바이트로 절삭하는 것이 좋다. 여기서 도 3처럼 상·하측이 만나는 부위는 나사(30)의 깊이 대비 0.2~0.25%로 라운딩(R) 시켜 형성한다. 즉, 금속과 금속이 맞물리는 과정에서 마찰에 의해 마모가 발생하게 되고, 마모에 의한 금속물질이 체내에 유입되어 각종 염증을 유발할 가능성이 크다. 따라서 나사(30) 단면 중에서 날카로운 부위를 라운딩으로 형성하는 것이 좋은데, 적절한 체결력을 유지하기 위해서 깊이 대비 0.2~0.25%로 형성하는 것이 바람직하다.

물론, 나사(30)의 단면을 언급한 실시예 외에도 타원형, 사각형, 사다리꼴형처럼 다양하게 형성할 수도 있다. 이 경우에는 언급한 실시예의 효과를 발휘할 수는 없지만, 후술하는 나사(30)의 가변 피치를 통해서 동일 내지 그 이상의 효과를 기대할 수가 있다.

또, 본 발명에 따른 스크류의 나사(30)는 복수로 가변 하는 피치로 형성하여 뼈(B)와 플레이트를 상호 당겨지도록 한다. 일예로, 도 4처럼 제1·2·3·4구간(31)(32)(33)(35)의 피치를 1:1:1:0.5~0.1 비율로 가변 하여 형성할 수 있다. 이 경우, 뼈(B) 조직을 제1·2·3구간(31)(32)(33)과 제4구간(35) 피치의 차이만큼 후퇴시켜 제1·2·3구간(31)(32)(33)상에 뼈(B) 조직이 치밀한 상태로 맞물려 지도록 함과 동시에 제1·2·3구간(31)(32)(33)과 제4구간(35) 피치의 차이만큼 가압시켜 플레이트(T)를 뼈(B)의 표면에 밀착시켜 준다.

예컨대, 제1·2·3구간(31)(32)(33)의 피치는 2mm로 형성되고 제4구간(35)의 피치가 1mm로 형성되었을 경우, 도 5처럼 뼈(B) 내에 조직을 1m로 후퇴시켜 준다. 여기서 별도의 도면으로 도시하지 않았지만, 플레이트(T)와 뼈(B) 사이에 약 0.5mm의 갭(간격)이 형성된 경우라면 뼈(B) 조직은 0.5mm로 후퇴시켜 주고 플레이트(T)는 뼈(B) 표면에 완전히 밀착되도록 가압시켜 준다. 즉, 뼈(B) 조직을 후퇴시키면 나사(30) 상에 뼈(B) 조직을 소정 압력으로 압축하여 보다 치밀한 상태로 맞물려 지도록 한다. 또, 플레이트(P)를 뼈(B) 표면에 밀착시켜서 갭으로 인한 각종 이물질이 끼여 염증을 유발하거나 유기물에 의한 불필요한 조직이 성장하는 것을 억제할 수가 있다.

이때, 제4구간(35)이 피치의 수가 3개로서 평행나선으로 형성할 경우, 제1·2·3구간(31)(32)(33)이 뼈(B) 조직을 1m씩 3회에 걸쳐 총 3mm 후퇴시켜 주는데 반하여 제4구간(35)이 피치의 수가 3개로서 경사나선으로 형성할 경우, 제1·2·3구간(31)(32)(33)이 뼈(B) 조직을 1m만 후퇴 시켜 주게 된다. 따라서 앞서 언급한 처럼 제4구간(35)의 나선형태에 따른 장단점을 고려하여 선택적으로 형성한다.

다른 예로, 도 7처럼 제2·3구간(32)(33)의 피치는 제1구간(31)의 피치에서 제4구간(35)의 피치까지 길이에 따라 점차적인 비율로 가변 하여 형성한다. 이 경우에도 뼈(B) 조직이 치밀한 상태로 맞물려 지도록 뼈(B) 조직을 후퇴시키는 작용은 동일하다. 다만, 전자의 경우는 제4구간(35)이 플레이트(P)와 맞물리는 시점에서 작용을 하지만, 후자의 경우는 플레이트(P)와 관계없이 체결하는 과정에서 뼈 조직을 연속 후퇴시켜 치밀하게 해준다.

예컨대, 제1구간(31)의 피치는 2mm로 형성되고, 제4구간(35)의 피치가 1mm로 형성되었을 경우, 제2·3구간(32)(33)의 피치는 길이에 따라 1.9,1.8···1.2,1.1mm로 형성하게 된다. 이처럼 제2·3구간(32)(33)의 불연속 피치로 인해 체결하는 과정에서 뼈(B) 조직을 후퇴시켜 치밀하게 할 수가 있다. 따라서 앞서 언급한 것처럼 나사(30)의 단면에 구애받지 않고 다양하게 형성할 수가 있고, 플레이트(P)를 사용하지 않고도 뼈(B) 조직을 치밀한 상태로 맞물리도록 유도해서 환자의 상태에 따른 수술방안을 다양한 범위를 확대할 수가 있다.

이처럼 제1·2·3·4구간(31)(32)(33)(35)의 나사(30)를 복수로 가변 하는 피치로 형성해 줌으로서 별도의 기구나 조치가 없어도 자동으로 뼈(B) 조직을 치밀한 상태로 맞물리도록 유도함과 동시에 플레이트(P)를 뼈(B) 표면에 견고하게 밀착시켜 전반적인 수술의 완성도를 극대화 할 수 있다.

한편, 본 발명의 스크류는 Cancellous Type, Cortical Type, Cortical Cannulated Type 등으로 형성하여 환자상태와 수술방법에 따라 선택적으로 사용하도록 한다. 어느 경우에나 복수로 가변 하는 피치로 형성해서 다양한 환자 상태와 수술방법에 구애받지 않고 적용할 수 있도록 한다.

-실험방법-

복수로 가변 하는 피치로 이루어진 나사가 형성된 스크류의 효과를 알아보기 위해 유한요소법(FEA)을 통하여 뼈와 플레이트 간 압력 분포도 및 고정력을 분석하였다. 실험에서 사용되는 툴은 Ansys이며, 표 1처럼 무작위로 선정한 뼈와 플레이트를 솔리드 기반으로 모델링하고 각 재질의 메쉬로 변환하였다.

-시편제작-

실험에 사용되는 스크류는 잠금형(Locking type)으로서, 표 2처럼 샤프트와 헤드의 피치를 각 2m와 1m로 가변 한 스크류(실험군)와 샤프트와 헤드의 피치를 모두 1m로 형성 한 스크류(대조군)로 구분해서 솔리드 기반으로 각각 모델링 하였다.

실험군	대조군

-실험조건-

표 3처럼 플레이트를 뼈에 결합한 다음 뼈 내에 스크류를 식립하였다. 스크류의 식립을 위해서 Z축 기준으로 시계 방향 회전(360°회전, 360°회전은 1.75mm 깊이로 계산)하였다. 뼈와 플레이트 간에 마찰계수는 0, 뼈와 스크류 간에 마찰계수는 0.1로 설정하였다. 뼈는 Y축 기준으로 양방향 구속하였다.

-실험결과-

뼈와 플레이트 간에 압력은 표 4처럼 대조군은 최대 121MPa, 실험군은 최대 438MPa로 측정되었다. 뼈에 작용하는 응력은 표 5처럼 대조군은 최대 297MPa, 실험군은 최대 680MPa로 측정되었다. 그리고 플레이트에 작용하는 응력은 표 6처럼 대조군은 최대 1547MPa, 실험군은 최대 24624MPa로 측정되었다. 또, 스크류에 작용하는 응력은 표 7처럼 대조군은 최대 4860MPa, 실험군은 최대 11180MPa로 측정되었다. 즉, 표 8처럼 실험군이 대조군에 비해 전반적인 체결력이 월등하다는 것을 알 수가 있다. 이처럼 실험군은 샤프트가 뼈 내에 2mm 간격으로 삽입 체결되다가 헤드가 플레이트와 1mm 간격으로 맞물리기 시작하면서 서로 당겨주는 부하가 발생되는데 반해, 대조군은 당겨주는 부하가 없으므로 체결력이 낮을 수 밖에 없다.

실험군 (MPa)	대조군 (MPa)
438	121
680	297
24624	1547
11180	4860

-실험결론-

첫째, 뼈와 플레이트 간에 작용하는 압력에 대한 결과에서 알 수 있듯이 가변 피치로 형성한 실험군 스크류가 높은 압력을 확인할 수 있다. 물론, 동일 피치로 형성한 대조군 스크류도 압력이 발생하였으나 두 군을 비교해 볼 때 실험군이 3배에 압력을 확인할 수 있다.

둘째, 헤드가 플레이트와 맞물려 결합할 때 일어나는 응력을 살펴보면, 나사산의 윗 지점에서 주로 응력이 발생하는 결과를 확인할 수 있다. 즉, 이러한 결과는 뼈가 플레이트 방향으로 끌려가는 현상을 알 수 있다.

셋째, 헤드와 플레이트가 맞물리는 지점에서 응력이 집중되는 현상을 확인할 수 있다. 즉, 헤드와 플레이가 맞물리면서 자연스럽게 뼈와 플레이트가 서로 당기는 현상이 일어나는 것을 알 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 나사(30)를 샤프트(10)와 헤드(20)별로 가변 한 피치로 형성하여 체결하는 과정에서 플레이트(P)와 연동하여 뼈(B) 조직을 치밀한 상태로 맞물리도록 유도함과 함께 플레이트(P)를 뼈(B) 표면에 견고하게 밀착시켜 준다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

B: 뼈 P: 플레이트
10: 샤프트 20: 헤드
30: 나사 31: 제1구간
32: 제2구간 33: 제3구간
35: 제4구간

Claims (6)

1. 플레이트와 함께 뼈를 고정하는 스크류 시스템에 있어서:
   뼈 내에 삽입되어 체결되도록 형성하는 샤프트;와 상기 샤프트의 상단에 플레이트와 체결되도록 형성하는 헤드;로 이루어지고,
   상기 샤프트의 하단에서부터 헤드의 상단까지 경사나선과 평행나선이 복합적으로 연결되는 프로파일로 나사를 형성하고, 상기 나사는 복수로 가변 하는 피치로 형성하여 뼈와 플레이트를 상호 당겨지도록 하는 것을 특징으로 하는 뼈 고정용 스크류 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 나사의 프로파일은 외측으로 상향 경사지도록 형성되는 제1구간과, 상기 제1구간에서 상향 평행하도록 형성되는 제2구간과, 상기 제2구간에서 외측으로 상향 경사지도록 형성되는 제3구간과, 상기 제3구간에서 상향 평행 또는 경사지도록 형성되는 제4구간으로 형성하는 것을 특징으로 하는 뼈 고정용 스크류 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1·2·3·4구간의 피치는 1:1:1:0.5~0.1 비율로 가변 하는 것을 특징으로 하는 뼈 고정용 스크류 시스템.
4. 제2항에 있어서,
   상기 제2·3구간의 피치는 제1구간의 피치에서 제4구간의 피치까지 길이에 따라 점차적인 비율로 가변 하는 것을 특징으로 하는 뼈 고정용 스크류 시스템.
5. 제2항에 있어서,
   상기 1·2·3구간에 형성되는 나사의 단면은 소정의 곡선으로 형성하되, 상측에는 완만한 곡선으로 형성하고 하측에는 상측 곡선 대비 급격한 곡선으로 형성하는 것을 특징으로 하는 뼈 고정용 스크류 시스템.
6. 제2항에 있어서,
   상기 제4구간에 형성되는 나사의 단면은 소정의 각도로 경사진 삼각형으로 형성하되, 상·하측이 만나는 부위에 깊이 대비 0.2~0.25%로 라운딩 시켜 형성하는 것을 특징으로 하는 뼈 고정용 스크류 시스템.

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