TW201316944A - 多軸式骨骼固定裝置及其模組系統 - Google Patents

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Abstract

本案提供一種多軸式骨骼固定裝置，包含：骨骼固定元件(1)，有固定於骨骼或椎骨所用軸部(2)，和頭部(3)；容納件(4,4')，供容納要連接於骨骼固定元件(1)之桿件(5)，容納件有第一端(4a)和對立之第二端(4b)，通過兩端之中心軸線(C)，容納桿件(5)用之槽溝，在第一端(4a)之共軸第一腔孔(9)，和在第二端之共軸第二腔孔(12)，與第一腔孔(9)相通；插件(6,6',6”)，可組合安裝於容納件(4,4')內，插件(6,6',6”)有骨骼固定元件(1)的頭部底座(18)，使頭部可相對於底座樞動；其中插件(6,6',6”)凸出於第二腔孔(12)外，在第一腔孔(9)對立之末端(6b)有限制邊緣，其開口(17)比頭部小，以防頭部穿過；其中限制邊緣之構成，容許骨骼固定元件(1)在限制邊緣之第一位置，比在限制邊緣之另一位置，以較大角度相對於中心軸線(C)樞動；又其中插件(6,6',6”)可相對於容納件轉動，且其中容納件(4,4')有第一平坦表面部(13)，實質上垂直於中心軸線(C)，以支持插件(6,6',6”)，而插件(6,6',6”)有相對應第二平坦表面部(15a)，朝第一平坦表面部(13)。

Description

多軸式骨骼固定裝置及其模組系統
本發明係關於一種多軸式骨骼固定裝置，可使骨骼固定元件以大角度樞動。裝置包含骨骼固定元件，有可供固定於骨骼或椎骨之軸部，和頭部，以及容納件，供容納連接於骨骼固定元件之桿件。插件係可轉動自如安裝於容納件。插件有骨骼固定元件之頭部支座，構成容許骨骼固定元件在第一位置比在另一位置，以較大角度樞動。插件平坦表面部支持於容納件內，該平坦表面部與插件之相對應平坦表面部結合。
US 6,736,820載有擴大樞動角度之多軸式骨骼固定裝置。此骨骼固定裝置包括骨骼螺釘，和容納件，具有骨骼螺釘之頭部支座。螺釘構件可在至少一側以擴大角度樞動，因限制容納件自由端的邊緣，係不對稱構造。在修飾構造中，設有插件，其球形底部，做為螺釘構件之頭部支座。
US 2005/0154391 A1記載一種骨骼固定器總成，包含骨骼固定器，有末梢軸部，構成結合骨骼和基部構件。基部構件可有第一段和第二段，聯結於骨骼固定器至少一部份。第二段可活動連接於第一段，以方便第一段和第二段相對轉動。
US 2007/0118123 A1記載一種增加曲動之多軸式骨骼固定器。多軸式骨骼固定器具有鎖定元件，其形狀和構造容許固定構件，例如螺釘或鈎件，在固定構件壓縮鎖定於固定器頭部內之前，可以大角度繞骨骼固定器中心軸線多軸式轉動。
本發明之目的在於提供一種具有擴大樞動角度之多軸式骨骼固定裝置，容許有更大樞動角度，同時具有安全固定。
此目的係由申請專利範圍第1項之多軸式骨骼固定裝置解決。進一步發展列於申請專利範圍附屬項。
多軸式骨骼固定裝置提供安全固定，因插件支座之合作表面為平面之故。所以，可對頭部施以高壓。因為零件主要係車 床零件，製造簡單，具成本有效性。骨骼固定裝置亦容易組裝。
骨骼固定裝置提供高度曲動，其樞動角度介於30°以上至100℃之間(相當於總運動範圍大於60°至200°)。由於角度大，骨骼固定裝置亦可用於骶骨固定。
骨骼固定裝置可與不同插件組成模組系統，插件可互換使用，提供廣範圍之高度曲動。由於模組性，存量需要較少，進一步降低成本。
進一步特點和優點，利用附圖說明具體例，即可明白。
參見第1至4圖，多軸式骨骼固定裝置第一具體例包含骨骼固定元件1，呈骨骼螺釘形式，包括有螺紋段之軸部2，和頭部3。頭部3有球形外表面部，包括在其自由端之凹部3a，可供與螺絲起子結合。骨骼固定裝置又包含容納件4，供容納桿件5，聯結於骨骼固定元件1。在容納件4內，配置插件6，具有頭部3之底座，和壓力構件7，供施壓於骨骼固定元件1之頭部3。此外，設有固定元件，形成固定螺釘8，把桿件5保固於容納件4內，也把骨骼螺釘鎖定在容納件內定位。
詳見第5至8圖，容納件4有頂端4a和底端4b，界定多軸式骨骼固定裝置中心軸線C之中心軸線，以及從頂端4a按底端4b方向延伸之共軸第一腔孔9。鄰接頂端4a設有實質上U形凹部10，形成槽溝，以容納桿件5。利用凹部10形成二自由股部，設有陰螺紋11，與固定螺釘8嚙合。
在第二端4b設有共軸第二腔孔12，與第一腔孔9相通，其直徑比第一腔孔9小。在第一腔孔9至第二腔孔12之過渡，形成支持表面13，垂直於中心軸線C延伸，故支持表面13為實質上平坦。在圖示具體例中，支持表面13為環形肩部。
詳見第9至11圖，插件6為實質上圓筒形零件，有第一端6a和對立第二端6b，空心圓筒部14之內徑比頭部3直徑大，故固定元件1的螺釘頭部3，可被導引穿過。空心圓筒部14的外徑，比容納件4的共軸第一腔孔9內徑小。鄰接第一 端6a設有環形凸部15，有平坦下側15a，垂直於中心軸線C延伸，並與容納件4內之支持表面13合作。環形凸部15之外徑比共軸第一腔孔9之外徑稍小，而比容納件4的共軸第二腔孔12直徑大。
插件又有下部16，在第二端6b有長形開口17，並有空心球形段18，提供固定元件頭部3之底座。下部16外表面為球體截面形狀。惟不必限於此等形狀。空心球形段18與空心圓筒部14相通。開口17具有部份球形第一部17a，如第10圖所示，和長形第二部17b，從下部16延伸進入空心圓筒部14內。開口直徑比螺紋軸部2直徑大，而比頭部3直徑小，故骨骼固定元件1之螺紋軸部2可延伸穿過開口17，但頭部3通不過開口17。利用開口17，最大樞動角度α1之軸線P，是在骨骼固定元件插入並樞動到軸部2碰到開口17的長形第二部17b為止時，由螺紋軸部2的軸部軸線界定，見第3圖。限制開口17之邊緣，是容許骨骼固定元件在軸部延伸進入開口17的長形部17b內之樞動角度(第3圖)比軸部在另一位置，例如在長形部17b的對立位置樞動角度(第4圖)更大之邊緣。
空心圓筒部14和下部16之軸向長度，使得插件插入容納件時(如第3和4圖所示)，開口17的長形部17b末端，與容納件4之第二端4b齊平，或稍微凸出。
壓力構件參見第12至16圖加以說明。壓力構件7有第一端7a和對立第二端7b，包括含第一端7a之第一圓筒部20，和含第二端7b之第二圓筒部21。第一圓筒部20的外徑比共軸第一腔孔9的內徑稍小，而第二圓筒部21的外徑比第一圓筒部20的外徑小。鄰近第一端7a設有實質上U形凹部22，其構成在於包容桿件5。鄰近第二端7b設有球形凹部23，球體半徑配合骨骼固定元件1之頭部3半徑。此外，共軸腔孔24在第一端7a和第二端7b間延伸，得以藉螺絲起子存取頭部3。
由第3和4圖可見，第一圓筒部20和第二圓筒部21以及 U形凹部22之維度是，當插件6連同骨骼固定元件1和壓力構件7及桿件5，插入容納件4內時，壓力構件7只碰到頭部3，同時在壓力構件7的第一圓筒部20和插件6的第一端6a之間，留有間隙25。所以，對壓力構件所施壓力，完全傳送到頭部3，把頭部3壓入底座18。桿件5凸出U形凹部外，使固定元件8結合桿件5。
骨骼固定裝置之零件係由生理相容性材料製成，諸如鈦、不銹鋼，生理相容性合金，例如鎳鈦Ni-Ti合金，尤指鎳鈦諾(Nitinol)，或生理相容性塑膠材料，諸如聚醚醚酮(PEEK)。零件可全部為相同材料或不同材料。
骨骼固定裝置可組裝如下。首先，把插件6引進入容納件4內。再將骨骼固定元件1插入容納件4內，使軸部2延伸貫穿插件。當骨骼固定元件1完全插入時，頭部3即置於插件6內底座18上。然後，即可插入壓力構件7，可透經由容納件4內縐縮腔孔(圖上未示)之縐縮，而預備固定。壓力構件7之預備固定可容許壓力構件對頭部3施以輕壓，保持容納件4於預備位置。
由於插件上部14,15之對稱設計，插件可按開口17任何定向插入容納件內。
使用時，把骨骼固定元件旋入骨骼或椎骨內，而骨骼固定元件1和容納件4之中心軸線，實質上對齊。再將容納件4對骨骼固定元件1樞動。若有需要，容納件可相對於骨骼固定元件樞動最大樞動角度α1，直到軸部2碰到插件開口17的長形部17b末端為止。容納件的U形凹部12定向，可藉容納件相對於插件6轉動而對齊。由於插件和容納件的合作表面係平坦表面，增進此等表面間之摩擦。所以，插件相對於容納件之預備定向，可利用摩擦維持。此外，相對應表面可有機械式結構，諸如粗面結構，以增進摩擦。再應用比摩擦力更大的力量，轉動插件。如此即可準確調節容納件之定向。
把複數骨骼固定元件固定於骨骼，將容納件對齊，最後插 入桿件5。插入固定元件8並旋緊，即鎖定頭部3和桿件5。
參見第17至19圖，表示骨骼固定裝置第二具體例。第二具體例與第一具體例不同在插件和壓力構件。其他零件都相同，以同樣參照號碼標示，即不再贅述。插件6'有第一端6a'和第二端6b'，以及在軸向較大之圓筒部14'。所以，插件6'朝容納件外凸出，比第一具體例插件6更遠。開口17'有在插件6'的第二端6b'之圓形部17a'，以及延伸進圓筒部14'壁內之實質上U形部17b'。因此圓筒部14'和開口部17b'在軸向較長，骨骼固定元件可相對於容納件樞動90°或以上，例如100°，如圖所示。
以上述多軸式骨骼固定裝置，可提供模組系統，包含容納件4和骨骼固定元件1，以及至少二插件6,6'，具有不同長度之圓筒部14,14'和開口17b,17b'，使骨骼固定元件得以樞動至二不同的最大樞動角度。
多軸式骨骼固定裝置第三具體例與前述具體例不同，在於容納件4'在壁上有實質上長方形開口19。開口19長側19a在周緣方向延伸，短側19b在軸向延伸。容納件4'在其內壁有二對立平坦部4c，構成與壓力構件7'合作，詳後。平坦部位於開口19任一側。
插件6"有圓筒形凸部15"，在對立側切掉二部位，保留二對立平坦段15b。在圓滑側15a的凸部15"直徑，比開口19在長側19a的內徑稍小。
同理，壓力構件7'有二平坦側25'，在圓筒形凹部22'任一端外表面之對立側。壓力構件7'從一平坦側25'至對立平坦側25'之直徑，比開口長側19a之長度小。藉此可把插件6"和壓力構件7'插入穿過開口19，進入容納件內。
利用壓力構件7'和插件6"之平坦部，可降低骨骼固定裝置之總維度，尤其是容納件。
骨骼固定裝置之組裝，如21a至21d圖所示。首先，插件6"插穿開口19，向下運動，直到凸部15"下側的平坦表面15a， 支持在容納件內的平坦表面13a上。然而，如第21c圖所示，把骨骼固定元件1從容納件4'的第一端4a引進，直到頭部3置於插件6"底座18。然後，壓力構件7'通過開口插入。模組系統提供各種角度之各種插件，可達最大樞動角度，並將適當插件與容納件組合。
因為壓力構件7'有二對立平坦側25'，與容納件內壁的平坦部4c合作，故可防止壓力構件7'轉動。
修飾第三具體例之多軸式骨骼固定裝置，如第22和23圖所示。容納件4"可更為精巧。在朝向底端4b的容納件4'內側平坦部4c末端和插件6"的支持表面13a之間，兩側設有切口部30。切口部30得以讓插件6"插入，平坦部15b通過開口19與容納件4"的平坦部4c對齊，再向下運動，直到置於支持表面13a。切口部30構成包容插件之圓滑邊緣15a，使插件6"可在容納件內轉動。
上述具體例可構想進一步修飾。例如，對於骨骼固定元件而言，各種骨骼固定元件均可用，例如螺釘、套管螺釘，或釘子。頭部和軸部亦可為分開零件，可彼此連接。
可有其他種鎖定裝置，包含外螺母、外螺帽、插旋式鎖定裝置。鎖定裝置亦可為二件式鎖定裝置，有一鎖定元件鎖定頭部，另一鎖定元件鎖定桿件。
插件的限制邊緣利用長形開口，成為不對稱，故藉插件之傾斜下緣，亦可達成對一側有較大樞動角度。
1‧‧‧骨骼固定元件
2‧‧‧軸部
3‧‧‧頭部
3a‧‧‧自由端凹部
4,4',4"‧‧‧容納件
4a‧‧‧容納件頂端
4b‧‧‧容納件底端
4c‧‧‧容納件內壁平坦部
5‧‧‧桿件
6,6',6"‧‧‧插件
6a,6a'‧‧‧插件第一端
6b,6b'‧‧‧插件第二端
7,7'‧‧‧壓力構件
7a‧‧‧壓力構件第一端
7b‧‧‧壓力構件第二端
8‧‧‧固定螺釘
9‧‧‧第一腔孔
10‧‧‧U形凹部
11‧‧‧陰螺紋
12‧‧‧第二腔孔
13‧‧‧支持表面
13a‧‧‧平坦表面
14,14'‧‧‧空心圓筒部
15,15"‧‧‧環形凸部
15a‧‧‧平坦下側
15b‧‧‧平坦段
16‧‧‧插件下部
17‧‧‧開口
17a,17a'‧‧‧球形第一部
17b,17b'‧‧‧長形第二部
18‧‧‧空心球形段
19‧‧‧長方形開口
19a‧‧‧開口長側
19b‧‧‧開口短側
20‧‧‧第一圓筒部
21‧‧‧第二圓筒部
22,22'‧‧‧U形凹部
23‧‧‧球形凹部
24‧‧‧共軸腔孔
25‧‧‧間隙
25'‧‧‧壓力構件平坦側
30‧‧‧切口部
C‧‧‧中心軸線
α1‧‧‧最大樞動角度
P‧‧‧軸線
第1圖為多軸式骨骼固定裝置第一具體例之分解透視圖；第2圖為第1圖所示多軸式骨骼固定裝置組裝狀態之透視圖；第3圖為多軸式骨骼固定裝置第一具體例取自包含桿件軸線的平面之斷面圖，其中骨骼固定裝置以第一樞動角度樞動至一側；第4圖為多軸式骨骼固定裝置第一具體例取自包含桿件 軸線的平面之斷面圖，其中骨骼固定裝置以第二樞動角度在第3圖之對立側樞動；第5圖為多軸式骨骼固定裝置第一具體例的容納件之透視圖；第6圖為第5圖容納件之側視圖；第7圖為第5圖容納件取自包含桿件軸線的平面之斷面圖；第8圖為第5圖容納件之俯視圖；第9圖為多軸式骨骼固定裝置第一具體例的插件之透視圖；第10圖為第9圖插件沿第9圖A-A線之斷面圖；第11圖為第9和10圖插件之俯視圖；第12圖為多軸式骨骼固定裝置第一具體例的壓力元件之透視圖；第13圖為第12圖壓力元件仰視之另一透視圖；第14圖為多軸式骨骼固定裝置第一具體例的壓力元件取自包含桿件軸線的平面之斷面圖；第15圖為第12圖壓力元件之側視圖；第16圖為第12圖壓力元件之俯視圖；第17圖為多軸式骨骼固定裝置第二具體例組裝狀態之透視圖；第18圖為多軸式骨骼固定裝置第二具體例仰視之另一透視圖；第19圖為多軸式骨骼固定裝置第二具體例之斷面圖；第20圖為多軸式骨骼固定裝置第三具體例之分解透視圖；第21a至21d圖為多軸式骨骼固定裝置第三具體例之組裝步驟圖；第22圖為第20至21d圖所示多軸式骨骼固定裝置修飾第三具體例之分解透視圖； 第23圖為第22圖所示多軸式骨骼固定裝置組裝狀態之斷面圖。
1‧‧‧骨骼固定元件
2‧‧‧軸部
3‧‧‧頭部
4‧‧‧容納件
4a‧‧‧容納件頂端
4b‧‧‧容納件底端
5‧‧‧桿件
6‧‧‧插件
6a‧‧‧插件第一端
6b‧‧‧插件第二端
7‧‧‧壓力構件
7a‧‧‧壓力構件第一端
7b‧‧‧壓力構件第二端
8‧‧‧固定螺釘
10‧‧‧U形凹部
11‧‧‧陰螺紋
17‧‧‧開口
22‧‧‧U形凹部
C‧‧‧中心軸線

Claims (12)

  1. 一種多軸式骨骼固定裝置，包含：骨骼固定元件(1)，有固定於骨骼或椎骨所用軸部(2)，和頭部(3)；容納件(4,4')，供容納要連接於骨骼固定元件(1)之桿件(5)，容納件有第一端(4a)和對立之第二端(4b)，通過兩端之中心軸線(C)，容納桿件(5)用之槽溝，在第一端(4a)之共軸第一腔孔(9)，和在第二端之共軸第二腔孔(12)，與第一腔孔(9)相通；插件(6,6',6")，可組合安裝於容納件(4,4')內，插件(6,6',6")有骨骼固定元件(1)的頭部底座(18)，使頭部可相對於底座樞動；其中插件(6,6',6")凸出於第二腔孔(12)外，在第一腔孔(9)對立之末端(6b)有限制邊緣，其開口(17)比頭部小，以防頭部穿過；其中限制邊緣之構成，容許骨骼固定元件(1)在限制邊緣之第一位置，比在限制邊緣之另一位置，以較大角度相對於中心軸線(C)樞動；又其中插件(6,6',6")可相對於容納件轉動，且其中容納件(4,4')有第一平坦表面部(13)，實質上垂直於中心軸線(C)，以支持插件(6,6',6")，而插件(6,6',6")有相對應第二平坦表面部(15a)，朝第一平坦表面部(13)者。
  2. 如申請專利範圍第1項之多軸式骨骼固定裝置，其中第一平坦表面部(13)沿周繞中心軸線(C)延伸者。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之多軸式骨骼固定裝置，其中第二平坦表面部(15a)沿周繞中心軸線(C)延伸者。
  4. 如申請專利範圍第1至3項之一項多軸式骨骼固定裝置，其中第一平坦表面部(13)包括在環形凸部內，從容納件內壁凸入於第一腔孔(9)內者。
  5. 如申請專利範圍第1至4項之一項多軸式骨骼固定裝 置，其中第二平坦表面部(15a)包括在環形凸部內，從插件往外凸出者。
  6. 如申請專利範圍第1至5項之一項多軸式骨骼固定裝置，其中插件(6,6',6")有第一端部(15,14)呈轉動對稱性，和第二端部(16)，界定不對稱限制邊緣者。
  7. 如申請專利範圍第1至6項之一項多軸式骨骼固定裝置，其中插件具有凹部(17)，骨骼固定元件之軸部延伸穿過，且就中心軸線(C)呈不對稱者。
  8. 如申請專利範圍第1至7項之一項多軸式骨骼固定裝置，其中容納件和插件(6,6',6")之合作平坦表面部(13,15a)之構成，在其間產生摩擦力，把插件保持在相對於容納件之特殊轉動位置，其中可藉施以此摩擦力更大之力，以改變位置者。
  9. 如申請專利範圍第1至7項之一項多軸式骨骼固定裝置，又包括壓力構件(7,7')，其構成在容納件內按第一腔孔之軸線方向運動，施壓於頭部者。
  10. 如申請專利範圍第1至9項之一項多軸式骨骼固定裝置，又包括固定元件(8)，以固定桿件者。
  11. 一種模組多軸式骨骼固定系統，包含：骨骼固定元件(1)，有固定於骨骼或椎骨所用軸部(2)，和頭部(3)；容納件(4,4')，供容納要連接於骨骼固定元件(1)之桿件(5)，容納件有第一端(4a)和對立第二端(4b)，通過兩端之中心軸線(C)，容納桿件(5)用之槽溝，在第一端(4a)之共軸第一腔孔(9)，和在第二端之共軸第二腔孔(12)，與第一腔孔(9)相通；第一插件(6)，可組合安裝於容納件(4,4')，第一插件(6)凸出於第二腔孔(12)外，在第一腔孔對立之末端有限制邊緣，其開口(17)比頭部小，以防頭部穿過；其中限制邊緣之構成，容許骨骼螺釘在限制邊緣之第一位置，比在限制邊緣之另一位置，以較大角度相對於第一腔孔 之軸線樞動；第二插件(6')，可組合安裝於容納件(4,4')，第二插件凸出於第二腔孔(12)外，在第一腔孔對立之末端有限制邊緣，其開口(17')比頭部小，以防頭部穿過；又其中限制邊緣之構成，容許骨骼螺釘在限制邊緣之第一位置，比在限制邊緣之另一位置，以較大角度相對於第一腔孔之軸線樞動；其中第一插件(6)和第二插件(6')，可互換安裝者。
  12. 如申請專利範圍第11項之多軸式骨骼固定系統，其中第二插件(6')比第一插件(6)凸出於第二腔孔(12)外更遠者。
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