TWI413505B - 骨骼固定裝置 - Google Patents

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TWI413505B
TWI413505B TW096133972A TW96133972A TWI413505B TW I413505 B TWI413505 B TW I413505B TW 096133972 A TW096133972 A TW 096133972A TW 96133972 A TW96133972 A TW 96133972A TW I413505 B TWI413505 B TW I413505B
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Description

骨骼固定裝置
本發明係關於一種骨骼固定裝置，供骨骼動態穩定用，尤其是椎柱動態穩定用。包括骨骼固定元件，可與具有滑順表面且由彈性材料製成之撓性桿連接。
由EP 1 364 622 A2和EP 1 527 742 A1已知骨骼固定裝置，包括骨骼螺釘和彈性材料製之撓性桿。桿具有波浪形表面，與骨骼螺釘的容納件底部所設肋條結構合作，形成型套(form－fit)連接。EP 1 527 742 A1之骨骼固定裝置包括封閉元件，具有肋條結構，與桿之波浪形表面結合。桿的波浪形表面相對於肋條結構定位，需將桿準確插入容納件內，以避免傾斜。此外，不可能連續定位。如此造成桿相對於容納件的位置調節很難且費時。
US 2004/0138660 A1揭示一種鎖定蓋總成，供剛性桿鎖定於骨骼螺釘之容納體。鎖定蓋總成包含內、外鎖定元件。外鎖定元件為螺帽狀構件，而內鎖定元件係轉動連接於外鎖定元件。內鎖定元件在朝向桿之側面，具有環狀可變形接觸元件，與桿接觸。在外鎖定元件旋緊時，可變形元件即變形，對外科醫師反饋，令其決定鎖定蓋總成是否已旋緊至所需程度。在一例中，可變形元件係可變形之金屬性環，經冷熔接於桿。
本發明之目的，在於提供骨骼固定裝置，可使用彈性材料製之撓性桿，且有方便之手柄，同時提供安全鎖定。
此目的是利用申請專利範圍第1項之骨骼固定裝置解決。進一步發展列在申請專利範圍獨立項。
骨骼固定裝置之優點是，在鎖定元件旋緊時，桿的彈性材料變形，導致彈性桿、容納件和鎖定元件間之間接或動態型套連接，無損桿之整體結構。
由於桿具有滑順表面，桿可連續定位。
骨骼固定裝置又有優點是，桿的材料沿桿的縱軸線方向流動，減到最少。
以少量組件即可達成桿之定置。所以，在手術當中方便掌握骨骼固定裝置，不損定置之可靠性。
本發明其他特點和優點顯而易知，參考附圖所示具體例加以詳述如下，即可最為明白。
如第1－4圖所示，第一具體例之骨骼固定裝置，包括骨骼固定元件1，呈單軸骨骼螺釘形式，有幹部2，含骨骼螺紋，且一端為尖端，另一端為容納件3。容納件3實質上為圓筒形，包括實質上U形凹部4，形成二自由股部5,6。股部設有陰螺紋7。U形凹部的底部形成底座8，以容納桿9。桿9用來連接若干骨骼固定元件。為將桿9保固於凹部4內，設有鎖定元件，呈內螺釘10形式，可在股部5,6之間旋入。
從第1－4圖特別明顯，在底座8表面設有複數肋條狀凸部11。肋條狀凸部11沿凹部4縱軸線L之垂直方向延伸，因而垂直於桿9的縱軸線LR 延伸。在圖示具體例中，凸部11具有實質上三角形斷面，有圓滑尖端。凸部11的長度形成相對於底座8之U形。到離陰螺紋7一段距離為止。各或部份肋條狀凸部11在凹溝狀凹部的一側或任一側伸，成為底座表面之凹陷。另外，可在底座表面設有一或若干凹陷，鄰接一或若干凸部。
桿9由彈性可撓曲之生理相容性材料製成，以塑膠為佳。例如，桿9由聚碳酸酯/聚胺酯或聚碳酸酯胺酯(PCU)質之彈料材料製成。因此，桿在施以外在負荷下，顯示彈性變形。
旋入於股部5,6中間的內螺釘10，在朝向桿9的側面10a，包括環狀凸部12，呈環形肋條形式，有中央腔部。詳見第4圖，環狀凸部12的截面，類似底座的肋條狀凸部11之截面。當環狀凸部12與桿9接觸時，即有二接觸面積12a和12b，環狀凸部壓在桿上。環狀凸部12的直徑，使得二外部肋條狀凸部之接觸面積12a,12b和接觸面積11a,11b，分別位在與容納件3的中心軸線C平行之垂直線Va,Vb上，桿9表面的相反側。
骨骼固定元件1和內螺釘10，係由生理相容性硬質材料製成，以金屬為佳，諸如鈦或鈦合金。
使用上，先把至少二骨骼固定元件1，旋入相鄰脊椎，例如進入脊椎之梗節內。然後，把桿9插入容納件3內，直至置入於底座8內。再旋入內螺釘10，把桿鎖入定位。若內螺釘10尚未旋緊，桿的位置仍然可以無段方式調節，因為桿具有滑順表面。俟調節桿的位置後，把內螺釘10旋緊，直至環狀凸部12與桿表面接觸為止。由第4圖可見，環狀凸部的相反部12a,12b向下壓制桿的表面。同理，肋條狀凸部11從下面抵壓桿的表面。凸部無礙桿表面之完整性，桿在施壓下開始流動。此項材料流動造成間接型套連接。直接摩擦力合併間接型套力，保持桿於定位。
環狀凸部12的直徑可等於或大於最外面肋條狀凸部11間之距離。
由第5a圖可見，底座凸部所形成結合結構，以及鎖定元件凸部在桿的相反表面部之相對應位置所形成結合結構之一種配置，提供型套連接，可對抗在桿的縱向作用之力F。
第5b圖表示底座凸部和鎖定元件凸部相對於桿之另一配置，亦導致上述間接型套連接，惟對桿軸向作用力F之抵抗較小。以大力F而言，第5b圖所示連接不能阻止桿的浪般運動，因此，提供桿之定置較小。
內螺釘的環狀凸部，可在鎖定元件本身提供結合結構，以代替使用充填件或加壓件。
第6至14圖表示骨骼固定裝置之第二具體例。骨骼固定裝置包括骨骼固定元件20，呈多軸骨骼螺釘形式，有螺釘元件，包含有骨骼螺紋之幹部21，一端為尖端，相反端為球形頭部22。在幹部相反之頭部22側面，設有凹部23，供旋入工具結合之用。
骨骼固定元件20又包括容納件25，具有第一端26，與第一端相反之第二端27，以及與第一端和第二端的平面相交之中央軸線C。設有與中央軸線C共軸之腔孔29，從第一端延伸至距第二端預定距離處。在第二端27設有開口30，其直徑較腔孔29直徑為小。頭部22可樞動保持在容納件25內，幹部延伸貫穿開口30。
容納件25又有實質上U形凹部31，在第一端26開始，按第二端27之方向延伸。利用U形凹部，形成二自由股部32,33，具有陰螺紋34。
設有加壓元件35，為實質上圓筒形構造，其外徑只比腔孔29的內徑稍小，使加壓元件35可引進入容納件之腔孔29內，並在軸向運動。在朝向第二端27的下側，加壓元件35包括球形凹部36，其半徑相當於螺釘元件球形頭部22之半徑。在相反側，加壓元件35包括U形凹部37，跨越中心軸線C延伸。選擇此凹部之側向直徑，使容納件25內要容納的桿9，可插入凹部37內，在其內側向導引。選擇U形凹部37的深度，使得在組裝狀態時，當桿置入U形凹部37，則凹部之股部37a,37b即延伸至桿的上表面。凹部37深最好等於桿9的直徑。在肋條面積的凹部側向直徑和/或凹部37深度，可比桿的直徑稍大，容許桿材料可局部塑性流動。
加壓元件35的U形凹部之底部38，形成桿9的底座。與第一具體例類似，在底座38表面設有複數的肋條狀凸部39。在圖示具體例中，有二個肋條狀凸部39，沿跨越U形凹部37的縱軸線L方向延伸，故跨越桿9的縱軸線LR 。此外，加壓元件包括共軸腔孔40，得以藉旋轉工具存取於頭部22之凹部23。
鎖定元件為內螺釘10，和第一具體例一樣，在其朝向桿9的側面10a具有環狀凸部12。環狀凸部12之維度，如第8圖所示，使環狀凸部12與桿的接觸面積12a和12b位在桿相反側上加壓元件肋條狀凸部的接觸面積39a,39b之相對應位置。
加壓元件35和內螺釘10的維度使得在組裝狀態時，內螺釘得下側10a置於加壓元件股部之上端表面41a,41b。加壓元件的凸部39和內螺釘的環狀凸部12之維度，可利用間接型套之加壓套合方式達成安全定置，不損桿表面之完整性。
使用時，將骨骼固定元件20預先組合，即骨骼螺釘樞動保持於容納件內，把加壓元件插入，稍微保持在U形凹部對準容納件U形凹部之位置。骨骼固定元件旋入骨骼內，調節容納元件相對於骨骼螺釘之角度位置。此桿9插入，向下旋緊內螺釘10，直到夾住桿。夾持功能與第一具體例同。旋緊時，內螺釘壓迫加壓元件之上端表面41a,41b，而把加壓元件向下壓到頭部22，鎖定頭部在容納件內之角度位置。
由於內螺釘的下側10a置於加壓元件之上端表面41a,41b，當凸部12,39壓迫桿時，彈性桿9材料流動，導致頭部22在容納件25內之定置鬆他。
由於鎖定是藉凸部39,12壓入桿的表面，無損桿的整體結構，可以次要調節。
上述具體例可以修改。
肋條狀凸部數可變。在鎖定元件表面和底座設有唯一肋條狀凸部，可改為凸部和凹陷的組合。因此，凸部壓迫到桿表面時，移動材料可流入凹處，發生型套連接。凸部和凹處的容積宜相似，或具有同樣尺寸，使得材料流動完成時，桿在與容納件之連接區域容積，和之前大約同樣尺寸。
凸部和/或凹處不需有肋條或溝狀結構，但可有任意形狀。與桿表面接觸之凸部，可具有與環狀不同的形狀。視外部負荷，應設至少一齒，其形狀可沒入桿的表面，在鎖定元件和桿間或底座和桿間，分別產生間接型套。凸部在鎖定元件上以環狀結構為佳，因其方便利用旋轉運動旋緊鎖定元件。
桿不需有圓形截面。可有橢圓形、長方形或方形截面。
第二具體例為避免材料通過加壓元件所設腔孔40流出，設有蓋，在骨骼固定元件旋入骨骼內後，把腔孔封閉。
鎖定元件亦可修改。例如鎖定元件可為螺帽，共軸銷與螺帽形成單件。銷有凸部，與桿之表面接觸。在此情況下，容納件的自由股部具有陽螺紋，與螺帽的螺紋合作。在上述第二具體例中，骨骼固定元件從頂部插入容納件內。然而，骨骼固定元件亦可從容納件底部引進，只要容納件之構造容許。
骨骼固定元件的頭部和軸，可構成分開組件，並可加以組裝。
本發明不限於以螺釘做為骨骼固定元件，但可以骨鉤或任何其他骨骼固定元件實施。
1,20．．．骨骼固定元件
2,21．．．幹部
3,25．．．容納件
4,31,37．．．U形凹部
5,6,32,33．．．自由股部
7,34．．．陰螺紋
8,38．．．底座
9．．．桿
10．．．內螺釘
11．．．肋條狀凸部
L．．．凹部縱軸線
LR ．．．桿的縱軸線
12．．．環狀凸部
Va,Vb．．．垂直線
11a,11b,12a,12b．．．接觸面積
C．．．中心軸線
F．．．桿軸向作用力
22．．．球形頭部
23．．．球形頭部之凹部
26．．．第一端
27．．．第二端
29．．．腔孔
30．．．開口
35．．．加壓元件
36．．．球形凹部
37a,37b．．．凹部之股部
39．．．加壓元件的凸部
40．．．共軸腔孔
10a．．．內螺釘的下側
41a,41b．．．加壓元件之上端表面
第1圖為骨骼固定裝置第一具體例之透視分解圖；第2圖為第1圖骨骼固定裝置呈組裝狀態；第3圖為第1圖骨骼固定裝置的鎖定元件透視圖；第4圖為第1和2圖骨骼固定裝置一部份之斷面圖；第5a圖為本發明骨骼固定裝置定置機制之簡圖；第5b圖為另一定置機制之簡圖；第6圖為骨骼固定裝置第二具體例之透視分解圖；第7圖為第6圖所示骨骼固定裝置組裝狀態之透視圖；第8圖為第7圖骨骼固定裝置組裝狀態一部份沿桿軸線之斷面圖；第9圖為第8圖骨骼固定裝置沿M－M之斷面圖；第10圖為第二具體例的鎖定元件斷面圖；第11圖為第二具體例骨骼固定裝置之加壓元件透視圖；第12圖為第11圖所示加壓元件之俯視圖；第13圖為第11圖所示加壓元件之側視圖；第14圖為第11圖所示加壓元件沿第13圖S－S線之斷面圖。
1．．．骨骼固定元件
2．．．幹部
3．．．容納件
4．．．U形凹部
5,6．．．自由股部
7．．．陰螺紋
8．．．底座
9．．．桿
10．．．內螺釘
11．．．肋條狀凸部
L．．．凹部縱軸線

Claims (16)

  1. 一種骨骼固定裝置，包括：固定元件(1；20)，包括要固定於骨骼或脊椎之幹部(2；21)；連接元件(9)，具有縱軸線，供連接至少二固定元件，連接元件係由彈性材料製成；容納件(3；25)，連接於幹部，供容納連接元件，並供連接元件連接於幹部；底座(8；38)，連接元件用，底座係設在容納件內；單件式一體鎖定元件(10)，可與容納件轉動結合，供連接元件定置於底座內；其中連接元件(9)至少要容納於底座內之部份，具有沿縱軸線一定之斷面，且其中鎖定元件(10)具有結合結構(12)，其構造為，當連接元件之部份置於底座內，且鎖定元件(10)與容納件轉動結合時，可與連接元件(9)之部份接觸；且其中連接元件(9)之部份因旋緊鎖定元件(10)而定置於底座(8；38)內時，彈性材料構成流動，使連接元件(9)和鎖定元件(10)的結合結構間呈型套連接；其中底座(8；38)包括結合結構(11；39)，其構造為，當連接元件之部份置於底座內，且鎖定元件與容納件轉動結合時，可與連接元件(9)之部份接觸；其中底座之結合結構(11；39)包括長形凸部，其長度按跨越連接元件縱軸線之方向延伸者。
  2. 如申請專利範圍第1項之骨骼固定裝置，其中鎖定元件(10)之結合結構(12)和底座(8；38)之結合結構(11；39)，係配置在連接元件相反側之相對應位置者。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之一項骨骼固定裝置，其中容納件(3；25)具有實質上U形凹部(4；31)，形成二開放股 部，在股部設有陰螺紋，且其中鎖定元件(10)為內螺釘，要旋入股部之間者。
  4. 如申請專利範圍第3項之骨骼固定裝置，其中鎖定元件(10)的結合結構係環狀凸部(12)者。
  5. 如申請專利範圍第1至2項之一項骨骼固定裝置，其中結合結構包括凸部者。
  6. 如申請專利範圍第1至2項之一項骨骼固定裝置，其中結合結構包括凹處者。
  7. 如申請專利範圍第1至2項之一項骨骼固定裝置，其中容納件(3)具有實質上U形凹部(4)，形成二開放股部(6,7)，且其中底座(8)係設在凹部底者。
  8. 如申請專利範圍第1至2項之一項骨骼固定裝置，其中骨骼固定元件(20)係樞動連接於容納件(25)，且其中底座(38)設在容納件內活動之加壓元件(35)內，對加壓元件施壓時，即鎖定骨骼固定元件之角度位置者。
  9. 如申請專利範圍第1至2項之一項骨骼固定裝置，其中連接元件係彈料性材料製成者。
  10. 如申請專利範圍第1至2項之一項骨骼固定裝置，其中連接元件為桿者。
  11. 如申請專利範圍第1至2項之一項骨骼固定裝置，其中連接元件(9)的表面無凸部和/或凹處者。
  12. 如申請專利範圍第1至2項之一項骨骼固定裝置，其中鎖定元件之結合結構結合連接元件表面，以產生間接型套連接者。
  13. 如申請專利範圍第1至2項之一項骨骼固定裝置，其中底座之結合結構結合連接元件表面，以產生間接型套連接者。
  14. 如申請專利範圍第1至2項之一項骨骼固定裝置，其中連接元件之鎖定於容納件內，係利用摩擦連接，部份為鎖定 元件與連接元件之間接型套連接所達成者。
  15. 如申請專利範圍第1至2項之一項骨骼固定裝置，其中鎖定元件與容納件間之連接係螺紋連接者。
  16. 如申請專利範圍第1至2項之一項骨骼固定裝置，其中桿夾持在底座和鎖定元件間，又其中底座的輪廓和鎖定元件之輪廓，偏離桿之輪廓者。
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