TWI452993B - 骨螺釘、骨螺釘製造方法及用於骨螺釘之鎖固拆卸工具 - Google Patents

Description

骨螺釘、骨螺釘製造方法及用於骨螺釘之鎖固拆卸工具

本發明係有關於一種骨螺釘製造方法及用於骨螺釘之鎖固拆卸工具，特別是有關於一種骨螺釘，其軸部之楊氏係數小於前端部及尾端部之楊氏係數。

亞洲大部份地區的工作生活型態如高人口密度、機車多、高勞動力工作型態及人口逐漸高齡化，再加上近年亞洲地區經濟環境的改善及條件的提昇、亞洲人體型與西方人的差異，及亞洲地區造成骨創傷的原因更有別於歐美地區以運動創傷為主的骨創傷，骨創傷產品和骨創傷手術相關器械的創新研發越來越重要。

參考圖1，美國專利證書號US4,175,555揭示一種骨螺釘10(Bone screw)，骨螺釘10具有一前端部20、一尾端部30及一軸部40，軸部40位於前端部20及尾端部30之間。骨螺釘10之前端部20及尾端部30具有不同螺距與螺徑之螺紋，可將鎖入之兩個骨體壓縮靠攏。然而，骨螺釘軸部與前端部及尾端部以相同材質之金屬一體成形而製造，無法提供兩個骨體間相對微動及緩衝外力，病患於術後之活動可能會造成關節二次脫位或骨折復位不全。

參考圖2，美國專利證書號US7,625,395揭示一種用以固定一關節或骨折之植入性骨螺釘60(Implantable screw for stabilization of a joint or a bone fracture)，植入性骨螺釘60具有一前端部70、一尾端部80及一彈性軸部90，彈性軸部90位於前端部70及尾端部80之間，該彈性軸部90可防止前端部70及尾端部80之間的軸向拉伸，但可允許其他方向微小位移。該彈性軸部90為多條縫合線所構成，而非中空柱狀體結構，且無接合固定於前端部70及尾端部80。然而，前述專利前案只以手術縫線連結前端部及尾端部，手術過程繁複，需打開較大傷口施術，且固定強度尚有疑慮。

因此，便有需要提供一種骨螺釘，能夠解決前述的問題。

本發明提供一種骨螺釘包含：一前端部及一尾端部；以及一軸部，接合於該前端部及尾端部，以固定成一體化之骨螺釘，其中該軸部之楊氏係數小於該前端部及尾端部之楊氏係數。

本發明之骨螺釘可用於骨折或關節脫位之固定，主要優點為：第一、軸部之楊氏係數小於前端部與尾端部，提供骨螺釘適度之彈性。第二、鎖入身體內之兩個骨體後可緩衝吸收受力，減少前尾端鎖入骨體之受力，進而降低螺釘鬆脫之機率。第三、第三、一體式設計，手術傷口較小，將骨螺釘分別穿過並鎖固第一骨體及第二骨體，將脫位/骨折之部位進行復位固定，可簡化手術步驟及縮短手術時間。

為了讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯，下文將配合所附圖示，作詳細說明如下。

參考圖3及4，本發明之第一實施例之骨螺釘的製造方法。參考圖3，提供一前端部120、一軸部140及一尾端部130，其中前端部120及尾端部130之外表面形成有螺紋。在本實施例中，較佳地，該前端部120、軸部140及尾端部130之內部皆為中空且連通。尾端部130包含一多邊形孔132，其位於尾端部130內之中心線。軸部140之楊氏係數(Young's Modulus)小於前端部120及尾端部130之楊氏係數。藉由一接合構造190及一接合構造192，將前端部120及尾端部130分別接合於軸部140，以固定成一體化之骨螺釘110，如圖4所示。接合構造190及接合構造192是指以螺接方式、卡合方式、射出成型方式或黏接方式而將前端部120及尾端部130分別接合於軸部140之前端及尾端。

參考圖5，本發明之第一實施態樣之接合構造190，其螺接方式是指前端部120(類似插頭)包含一第一螺紋122，軸部140之前端(類似插座)包含一第一螺孔142，亦即第一螺紋122及第一螺孔142構成接合構造190，當前端部120之第一螺紋122鎖入軸部140之第一螺孔142，則前端部120接合於軸部140之前端。同理，當尾端部130之第二螺紋131鎖入軸部140之第二螺孔141，則尾端部130接合於軸部140之尾端。

參考圖6，本發明之第二實施態樣之接合構造190，其卡合方式是指前端部120(類似插頭)包含一第一凹槽126，軸部140之前端(類似插座)包含一第一凸起146，亦即第一凹槽126及第一凸起146構成接合構造190，當軸部140之第一凸起146卡入前端部120之第一凹槽126，則前端部120接合於軸部140之前端。由於軸部140之楊氏係數小於前端部120之楊氏係數，因此軸部140之凸起可容易變形而卡入前端部120之凹槽。同理，軸部140之第二凸起145卡入尾端部130之第二凹槽135，則尾端部130接合於軸部140之尾端。

參考圖7，本發明之第三實施態樣之接合構造190，其射出成型方式是指前端部120包含一第一被包覆部分124，軸部140之前端包含一第一包覆部分144，亦即被第一包覆部分124及第一包覆部分144構成接合構造190，當軸部140之第一包覆部分144包覆前端部120之第一被包覆部分124，則前端部120接合於軸部140之前端。同理，當軸部140之第二包覆部分143包覆尾端部130之第二被包覆部分133，則尾端部130接合於軸部140之尾端。

參考圖8，本發明之第四實施態樣之接合構造190，其黏接方式是指前端部120包含一第一插頭128，軸部140之前端包含一第一插座148，亦即第一插頭128、第一插座148及黏膠149構成接合構造190，當前端部120之第一插頭128藉由黏膠149而黏接於軸部140之第一插座148，則前端部120接合於軸部140之前端。同理，當尾端部130之第二插頭137藉由黏膠149而黏接於軸部140之第二插座147，則尾端部130接合於軸部140之尾端。

再參考圖3，顯示本發明之第一實施例之骨螺釘110。骨螺釘110包含內部皆為中空且連通之一前端部120、一尾端部130及一軸部140。前端部120之外表面具有螺紋。在本實施例中，尾端部130之外表面亦可具有螺紋。在其他實施例中，尾端部130之外表面不具有螺紋。前端部120及尾端部130為生醫級金屬材料所製例如鈦金屬、鈦合金、鈷鉻鉬合金或不銹鋼所製。較佳地，前端部120及尾端部130為相同材料所製。

軸部140位於前端部120及尾端部130之間，且軸部140不具有螺紋。軸部140可為聚合物材料所製，例如聚醚醚酮(poly ether ether kefone；PEEK)或聚乙烯(polyethylene；PE)之熱塑性塑膠。

軸部140之楊氏係數小於前端部120及尾端部130之楊氏係數。例如，聚醚醚酮之楊氏係數為3,700 Mpa，聚乙烯之楊氏係數為200~1,100 Mpa，鈦金屬之楊氏係數為105,000~120,000 Mpa，聚醚醚酮及聚乙烯之楊氏係數小於鈦金屬之楊氏係數。楊氏係數(Young's Modulus)或稱為彈性係數(Modulus of Elasticity)，就是應力-應變曲線上彈性區域的斜率。楊氏係數越小代表較越容易變形；楊氏係數越大也代表著材料的剛性(stiffiness)越大，意味著其原子間有較大的鍵結力，在彈性負荷範圍內較易保持形狀和尺寸。

參考圖9，顯示本發明之一實施例之用於骨螺釘之鎖固拆卸工具。鎖固拆卸工具包含一導引針160及一中空螺絲起子150。本發明之骨螺釘110的尾端部130包含一多邊形孔132，其位於尾端部130內之中心線。中空螺絲起子150用以插入骨螺釘110之多邊形孔132，以順時針方向或逆時針方向旋轉骨螺釘110。中空螺絲起子150包含一貫穿孔152，其位於中空螺絲起子150內之中心線。一導引針160用以穿過中空螺絲起子150之貫穿孔152及骨螺釘110之多邊形孔132，並自骨螺釘110之前端部120裸露出。

參考圖10，以導引針160及中空螺絲起子150將骨螺釘110鎖入已預先鑽孔之兩個骨體，例如第一及第二骨體170、180。在本實施例中，以固定肩鎖關節脫位為例，第一及第二骨體170、180為鎖骨骨體及喙突骨體，導引針160係先插入預先鑽孔之喙突骨體及鎖骨骨體，再將骨螺釘110穿套於導引針160並受其引導，中空螺絲起子150亦穿套於導引針160並與骨螺釘110之多邊形孔132連接，以將骨螺釘110之前端部120鎖入喙突骨體而尾端部130鎖入鎖骨骨體，其中喙突骨體為鬆質骨。

參考圖11，顯示本發明之第二實施例之骨螺釘210。第二實施例之骨螺釘210大體上類似於第一實施例之骨螺釘110，其中類似元件標示類似標號。第一及第二實施例之骨螺釘的差異為骨螺釘210包含內部皆為實心之一前端部220、一尾端部230及一軸部240。藉由一接合構造290及一接合構造292，將前端部220及尾端部230分別接合於軸部240，以固定成一體化之骨螺釘210。軸部240位於前端部220及尾端部230之間。軸部240之楊氏係數小於前端部220及尾端部230之楊氏係數。軸部240可為聚合物材料所製，例如聚醚醚酮或聚乙烯之熱塑性塑膠。尾端部230包含一多邊形孔232，其位於尾端部230內之中心線。一螺絲起子(圖未示)可用以插入骨螺釘210之多邊形孔232，以順時針方向或逆時針方向旋轉骨螺釘210。

本發明之骨螺釘可用於骨折或關節脫位之固定，主要優點為：第一、軸部之楊氏係數小於前端部與尾端部，提供骨螺釘適度之彈性。第二、鎖入身體內之兩個骨體後可緩衝吸收受力，減少前尾端鎖入骨體之受力，進而降低螺釘鬆脫之機率。第三、一體式設計，手術傷口較小，將骨螺釘分別穿過並鎖固第一骨體及第二骨體，將脫位/骨折之部位進行復位固定，可簡化手術步驟及縮短手術時間。

本發明提出具有適度彈性之軸部(亦即軸部之楊氏係數小於前端部及尾端部之楊氏係數)的骨螺釘，植入身體內之兩個骨體後，骨螺釘可緩衝吸收受力，減少鬆質骨之受力，進而降低螺釘鬆脫之機率。再者，本發明之骨螺釘的手術傷口較小，單一骨螺釘之固定在手術中可利用影像輔助手術導航系統(C-arm)定位，進一步達到微創手術之功效，提昇手術效率及效果，能夠有效幫助臨床醫師進行骨內固定手術治療，並且提昇復原效果及效率、降低併發症與減少醫療資源浪費。

綜上所述，乃僅記載本發明為呈現解決問題所採用的技術手段之實施方式或實施例而已，並非用來限定本發明專利實施之範圍。即凡與本發明專利申請範圍文義相符，或依本發明專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。

10．．．骨螺釘

20．．．前端部

30．．．尾端部

40．．．軸部

60．．．骨螺釘

70．．．前端部

80．．．尾端部

90．．．彈性軸部

110．．．骨螺釘

120．．．前端部

122．．．第一螺紋

124．．．第一被包覆部分

126．．．第一凹槽

128．．．第一插頭

130．．．尾端部

131．．．第二螺紋

132．．．多邊形孔

133．．．第二被包覆部分

135．．．第二凹槽

137．．．第二插頭

140．．．軸部

141．．．第二螺孔

142．．．第一螺孔

143．．．第二包覆部分

144．．．第一包覆部分

145．．．第二凸起

146．．．第一凸起

147．．．第二插座

148．．．第一插座

149．．．黏膠

150．．．中空螺絲起子

152．．．貫穿孔

160．．．導引針

170．．．第一骨體

180．．．第二骨體

190．．．接合構造

192．．．接合構造

210．．．骨螺釘

220．．．前端部

230．．．尾端部

232．．．多邊形孔

240．．．軸部

290．．．接合構造

292．．．接合構造

圖1為第一種習知骨螺釘之部分剖面示意圖；

圖2為第二種習知骨螺釘之部分剖面示意圖；

圖3為本發明之第一實施例之骨螺釘之分解剖面示意圖；

圖4為本發明之第一實施例之骨螺釘之組合平面示意圖；

圖5為本發明之本發明之第一實施態樣之接合構造之分解剖面示意；

圖6為本發明之本發明之第二實施態樣之接合構造之組合剖面示意；

圖7為本發明之本發明之第三實施態樣之接合構造之分解剖面示意；

圖8為本發明之本發明之第四實施態樣之接合構造之組合剖面示意；

圖9為本發明之一實施例之用於骨螺釘之鎖固拆卸工具之剖面示意圖；

圖10為本發明之一實施例之用於骨螺釘之鎖固拆卸工具之剖面示意圖，其顯示將骨螺釘鎖入已預先鑽孔之兩個骨體；以及

圖11為本發明之第二實施例之骨螺釘之分解剖面示意圖。

110．．．骨螺釘

120．．．前端部

130．．．尾端部

132．．．多邊形孔

140．．．軸部

190．．．接合構造

192．．．接合構造

Claims (10)

1. 一種骨螺釘，包含：一前端部及一尾端部；以及一軸部，接合於該前端部及尾端部，以固定成一體化之骨螺釘，其中該軸部之楊氏係數小於該前端部及尾端部之楊氏係數；其中該前端部、軸部及尾端部之內部皆為中空且連通，該尾端部包含一多邊形孔，該多邊形孔位於該尾端部內之中心線，藉此該多邊形孔用以被一中空螺絲起子插入並被一導引針穿過。
2. 如申請專利範圍第1項所述之骨螺釘，其中該前端部包含一第一螺紋，該尾端部包含一第二螺紋，該軸部包含第一及第二螺孔，該第一及第二螺紋用以鎖入該第一及第二螺孔。
3. 如申請專利範圍第1項所述之骨螺釘，其中該前端部包含一第一凹槽，該尾端部包含一第二凹槽，該軸部包含第一及第二凸起，該第一及第二凸起用以卡入該第一及第二凹槽。
4. 如申請專利範圍第1項所述之骨螺釘，其中該前端部包含一第一被包覆部分，該尾端部包含一第二被包覆部分，該軸部包含第一及第二包覆部分，該第一及第二包覆部分用以包覆該第一及第二被包覆部分。
5. 如申請專利範圍第1項所述之骨螺釘，其中該前端部包含一第一插頭，該尾端部包含一第二插頭，該軸部包含 第一及第二插座，該第一及第二插頭用以插入該第一及第二插座。
6. 如申請專利範圍第1項所述之骨螺釘，其中該軸部為聚合物材料所製，且該前端部及尾端部為生醫級金屬材料。
7. 如申請專利範圍第6項所述之骨螺釘，其中該聚合物材料為聚醚醚酮或聚乙烯，且該生醫級金屬材料為鈦金屬、鈦合金、鈷鉻鉬合金或不銹鋼。
8. 如申請專利範圍第1項所述之骨螺釘，其中該前端部鎖入一第一骨體，而該尾端部鎖入一第二骨體。
9. 一種骨螺釘製造方法，包含下列步驟：提供一前端部、一軸部及一尾端部，其中該軸部之楊氏係數小於該前端部及尾端部之楊氏係數；以及藉由一螺接方式、一卡合方式、一射出成型方式或一黏接方式，將該前端部及尾端部分別接合於該軸部，以固定成一體化之骨螺釘；其中該前端部、軸部及尾端部之內部皆為中空且連通，該尾端部包含一多邊形孔，該多邊形孔位於該尾端部內之中心線，藉此該多邊形孔用以被一中空螺絲起子插入並被一導引針穿過。
10. 一種用於骨螺釘之鎖固拆卸工具，該骨螺釘包含一前端部、一尾端部及一軸部，該軸部接合於該前端部及尾端部，該前端部、軸部及尾端部之內部皆為中空且連通，該軸部之楊氏係數小於該前端部及尾端部之楊氏係 數，且該尾端部包含一多邊形孔，該多邊形孔位於該尾端部內之中心線，該鎖固拆卸工具包含：一中空螺絲起子，包含一貫穿孔，其位於該中空螺絲起子內之中心線；以及一導引針，用以穿過該中空螺絲起子之貫穿孔及該骨螺釘之多邊形孔，並自該骨螺釘之前端部裸露出，其中該中空螺絲起子用以插入該骨螺釘之多邊形孔，以順時針方向或逆時針方向旋轉該骨螺釘。