TWI572319B - 椎弓螺釘系統 - Google Patents

Description

椎弓螺釘系統

本發明是有關於一種椎弓螺釘系統，且特別是有關於一種促進骨細胞附著生長之椎弓螺釘系統。

人體脊柱(vertebral column)內含人體主要的神經傳導主軸-脊髓神經(spinal cord)，且可支撐全身的重量。一般來說，成人的脊柱包含26塊分離的脊椎骨(vertebrae)，這些脊椎骨依其所在部位可區分為頸椎、胸椎、腰椎、薦椎及尾椎；前三種脊椎分別包含7、12、5節分離的脊椎骨，後兩種脊椎則分別由5塊與4塊脊椎骨融合成單一節脊椎骨。各脊椎骨之間透過由纖維軟骨組成的椎間盤(intervertebral disks)與小面關節(facet joint)相連接，以支撐人體的頭部及軀幹，使人體能夠站立、旋轉、扭動、彎曲或後仰。因此，當脊椎骨之連結出現問題，如退化或病變，將造成患者嚴重疼痛及行動不便，甚至喪失生活之自理能力。

常見之脊椎疾病有脊椎退化性疾病、外傷導致脊椎骨骨折、腫瘤引發脊椎骨之損壞、脊椎老化形成椎管狹窄、椎體壓迫性骨折及先天或外傷引起之椎間滑 脫。一般而言，最常見之脊椎疾病為椎間滑脫，即脊椎骨之間的錯位，椎間滑脫嚴重時可能擠壓到脊椎神經造成坐骨神經痛，且若運動神經損傷會造成行動不便，且長期壓迫甚至可能造成肌肉萎縮。

對於症狀輕微的椎間滑脫，通常會採用保守治療，譬如可給予藥物治療(如，消炎藥物、止痛藥物、肌肉鬆弛劑等)、復健治療(如熱敷、電療、紅外線、向量干擾、輕度腰椎牽引等)或建議使用背架。針對不適用保守治療或經保守治療無效的患者，則會使用手術治療，以改善脊椎不穩定、脊椎神經受到壓迫與椎間滑脫等症狀。譬如可採用椎板切除術(laminectomy)將狹窄椎節的椎板切除，但此種方法往往會連帶將椎板上重要的椎間韌帶也一併切除。脊椎融合術適用於椎間滑脫特別嚴重的情形，以目前常用的椎弓螺釘固定系統為例，先將椎弓及椎板等相關構造完全切除進行神經減壓，之後再以椎弓螺釘系統固定病變或變形的椎節，利用脊柱前後韌帶和椎間的的纖維環二者間的牽拉作用加以復位。此外在兩節脊椎骨間可植入移植骨或在椎弓螺釘系統周圍表面塗覆骨移植細胞或骨碎屑或人工骨，透過骨新生作用，將受固定的二脊椎節融合成單一塊骨頭，而避免椎間滑脫之情形。

然而，上述骨質新生過程通常需要三到四個月的時間，且會受到諸多因素的影響。舉例來說，新生的骨頭可能未沿著垂直方向生長，此種橫生的骨融合作用會形成假關節。或者是，脊椎與移植骨細胞或碎屑或 人工骨的接觸面積太小，無法提供足夠的融合床(fusion bed)供骨質新生，而使得脊椎骨無法融合。

有鑒於此，此領域亟需一種改良之椎根螺釘固定系統，可改善此固定系統於目前臨床應用上，椎間融合過程可能產生之缺點。

發明內容旨在提供本揭示內容的簡化摘要，以使閱讀者對本揭示內容具備基本的理解。此發明內容並非本揭示內容的完整概述，且其用意並非在指出本發明實施例的重要/關鍵元件或界定本發明的範圍。

本揭示內容之一態樣係有關於一種椎弓螺釘系統，此系統提供一種可供骨細胞生長附著之固定裝置，藉以提升脊椎骨融合之效率。

為達上述目的，本揭示內容之椎弓螺釘系統具有至少一螺釘、一橫桿、一本體以及一固定件。所述螺釘具有一頭部及一軸部，其中軸部之外表面上具有螺紋，且軸部之一端與頭部之底部相連接，另一端則漸縮成錐狀末端。所述橫桿的外表面至少一部份為粗糙表面。所述本體具有一縱向穿設孔、一橫桿貫穿通道與一內螺紋；本體的外表面至少一部份為粗糙表面。所述縱向穿設孔設於本體的下端，以供螺釘之軸部穿設通過，且螺釘之頭部則可轉動地留置在所述本體內；所述橫桿貫穿通道可供橫桿穿設通過；且所述內螺紋設於本體上端之內表面上。所述固定件，具有一外螺紋，用以與本體之內螺 紋接合。

依據本揭示內容一實施方式，在此所述之椎弓螺釘系統可更包含一承載部，其下方可與所述螺釘之頭部耦接以形成一樞軸，使螺釘可相對於所述本體而轉動，且承載部之上方係用來容置橫桿。

依據本揭示內容另一實施方式，所述的椎弓螺釘系統可更包含一固定槽，其上方和所述固定件之下方耦接以形成一樞軸，使固定件可相對於所述本體而轉動，且固定槽之下方係用來容置橫桿。

在可任選的實施方式中，本揭示內容之椎弓螺釘系統的材料，可以是鈦合金、鈷鉻合金或不鏽鋼。

在其他可任選的實施方式中，所述本體和/或橫桿之外表面可經由噴砂、酸蝕或雷射蝕刻等方式處理，以形成所述粗糙表面。

依據本揭示內容一實施方式，所述本體和/或該橫桿之外表面有一人工骨材塗覆層塗覆於外表面上，以形成所述粗糙表面。在可任選的實施方式中，所述人工骨材塗覆層之材料係由磷酸灰石、磷酸鈣及硫酸鈣或其組合所組成。

依據本揭示內容之一實施方式，本揭示內容之橫桿之中段處的外表面為粗糙表面。舉例來說，所述的中段處之長度為約3-30公分，較佳為約4-14公分。依據本揭示內容另一實施方式，所述之橫桿其整段為粗糙表面。

在參閱下文實施方式後，本發明所屬技術領 域中具有通常知識者當可輕易瞭解本發明之基本精神及其他發明目的，以及本發明所採用之技術手段與實施態樣。

100、200‧‧‧椎弓螺釘系統

110、210‧‧‧固定件

112、212‧‧‧外螺紋

120、220、320A、320B‧‧‧橫桿

130、230‧‧‧螺釘

132、232‧‧‧頭部

134、234‧‧‧軸部

136、236‧‧‧螺紋

140、240、440A、440B‧‧‧本體

142、242‧‧‧縱向穿設孔

144、244‧‧‧橫桿貫穿通道

146、246‧‧‧內螺紋

214‧‧‧固定槽

238‧‧‧承載部

120S、140S、220S、240S、320S、340S、440S‧‧‧粗糙表面

B‧‧‧脊椎骨

為讓本發明的上述與其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1A圖為依據本發明一實施方式而設置之椎弓螺釘系統100的拆解示意圖；第1B圖為第1A圖之椎弓螺釘系統100的組合示意圖；第2圖為依據本發明另一實施方式而設置之本體200的示意圖；第3A圖為依據本發明一實施方式而設置之橫桿320A的示意圖；第3B圖為依據本發明另一實施方式而設置之橫桿320B的示意圖；第4A圖為依據本發明一實施方式而設置之本體440A的示意圖；第4B圖為依據本發明另一實施方式而設置之本體440B的示意圖；第5A圖為側視圖，闡明依據本發明一實施方式而設置之椎弓螺釘系統100的作用方式；以及第5B圖為第5A圖所示作用方式的俯視圖。

根據慣常的作業方式，圖中各種特徵與元件並未依比例繪製，其繪製方式是為了以最佳的方式呈現與本發明相關的具體特徵與元件。此外，在不同圖式間，以相同或相似的元件符號來指稱相似的元件/部件。

為了使本揭示內容的敘述更加詳盡與完備，下文針對了本發明的實施態樣與具體實施例提出了說明性的描述；但這並非實施或運用本發明具體實施例的唯一形式。實施方式中涵蓋了多個具體實施例的特徵以及用以建構與操作這些具體實施例的方法步驟與其順序。然而，亦可利用其他具體實施例來達成相同或均等的功能與步驟順序。

雖然用以界定本發明較廣範圍的數值範圍與參數界是約略的數值，此處已盡可能精確地呈現具體實施例中的相關數值。然而，任何數值本質上不可避免地含有因個別測試方法所致的標準偏差。在此處，「約」通常係指實際數值在一特定數值或範圍的正負10%、5%、1%或0.5%之內。或者是，「約」一詞代表實際數值落在平均值的可接受標準誤差之內，視本發明所屬技術領域中具有通常知識者的考量而定。除了實驗例之外，或除非另有明確的說明，當可理解此處所用的所有範圍、數量、數值與百分比(例如用以描述材料用量、時間長短、溫度、操作條件、數量比例及其他相似者)均經過「約」的修飾。因此，除非另有相反的說明，本說明書與附隨 申請專利範圍所揭示的數值參數皆為約略的數值，且可視需求而更動。至少應將這些數值參數理解為所指出的有效位數與套用一般進位法所得到的數值。

除非本說明書另有定義，此處所用的科學與技術詞彙之含義與本發明所屬技術領域中具有通常知識者所理解與慣用的意義相同。此外，在不和上下文衝突的情形下，本說明書所用的單數名詞涵蓋該名詞的複數型；而所用的複數名詞時亦涵蓋該名詞的單數型。

本發明之目的在於提供一種椎弓螺釘系統，且特別是一種有利於骨細胞附著生長之椎弓螺釘系統。本發明之椎弓螺釘系統可應用於脊椎骨退化或脊椎骨變形之患者，用以固定支撐脊椎骨退化或變形之病灶處。相較於先前技術之椎弓螺釘系統，本發明之椎弓螺釘系統於特定部位經表面粗糙化處理，提供較佳的環境供骨細胞附著生長；具體來說，此處提出的粗糙化表面不但提供了較優良的融合床環境，也可引導骨質新生的生長方向，進而使得相鄰且經固定的脊椎骨融合在一起，以提升脊椎骨融合之效率。

請同時參照第1A圖及第1B圖，其分別概要地繪示了依據本發明一實施方式而設置之椎弓螺釘系統100的拆解示意圖與組合示意圖。

如圖所示，本發明之椎弓螺釘系統100包含至少一螺釘130、一橫桿120、一本體140及一固定件110，茲分述如下。

請參見第1A圖，螺釘130具有一頭部132 與一軸部134，其中頭部132呈圓形平台狀，且直徑大於軸部134之直徑，而軸部134之一端與頭部132之底部相連接，另一端則沿一縱長方向往下延伸漸縮成錐狀末端。此外，軸部134之外表面上具有螺紋136，以利鑽入且固定於骨頭組織內。

本體140為一中空圓柱狀或管狀結構。於一實施例中，本體140外表面中間處略微向內凹陷。此外，本體140具有一縱向穿設孔142、一橫桿貫穿通道144與一內螺紋146(第1A圖)。縱向穿設孔142設於本體140的下端，其直徑大小介於該螺釘130之頭部132與軸部134之間；於實際應用中，螺釘130之軸部134會穿過縱向穿設孔142，且因頭部132之直徑尺寸大於該縱向穿設孔142之直徑，使得螺釘130之頭部132可轉動地留置於該本體140內(第1B圖)。如此一來，螺釘130可相對於該本體140而轉動，以利使用者操作。橫桿貫穿通道144是橫向穿過本體140的凹槽(第1A圖)可供該橫桿120穿設通過140(第1B圖)。具體而言，該凹槽可以是U型或ㄩ型。內螺紋146設於該本體140上端之內表面上。

固定件110，有一外螺紋112，其外型對應於本體140之內螺紋146，使得二元件能夠透過螺紋接合。

於使用中，當固定件110與本體140接合後，能夠將橫桿120固定於該本體140之橫桿貫穿通道144內。

在此實施方式中，橫桿120和本體140之表面至少一部分為粗糙表面(120S、140S)，以提供骨細胞附 著生長之環境，並使骨細胞可以沿著該粗糙表面生長。

在本發明各種實施方式中，所述本體140和/或橫桿120之粗糙表面(120S、140S)可藉由下列處理方式所形成，包含但不限於，噴砂、酸蝕或雷射蝕刻等。此外，本領域技術人員亦可利用習知或均等的技術進行表面粗糙化處理。

或者是，依據本揭示內容其他實施方式，所述本體140和/或該橫桿120之粗糙表面(120S、140S)可以是一人工骨材塗覆層，且所述人工骨材塗覆層之材料可以是磷酸灰石、磷酸鈣及硫酸鈣，或上述材料之組合。

在可任選的實施方式中，本發明之椎弓螺釘系統100的材料為生物可相容物質，包含但不限於，鈦合金、鈷鉻合金或不鏽鋼。

第2圖為依據本發明另一實施方式而設置之椎弓螺釘系統200的拆解示意圖。

本發明之椎弓螺釘系統200與第1A所示之椎弓螺釘系統100大致上相似，不同之處在於更包含一承載部與一固定槽。請參照第2圖，本發明之椎弓螺釘系統200，包含至少一螺釘230、一橫桿220、一本體240、一固定件210、一承載部238與一固定槽214。其中螺釘230具有一頭部232及一軸部234，且軸部234之外表面上具有螺紋236；本體240具有一縱向穿設孔242、一橫桿貫穿通道244、與一內螺紋246，以及固定件210，其具有一外螺紋212。

在此所述之螺釘230、橫桿220、本體240及 固定件210，其結構、配置方式及材料與第1A圖所示之椎弓螺釘系統100相同，為求簡潔，此處不再贅述。而所述之承載部238與固定槽214則分別設於橫桿220之上方及下方，以此結構將橫桿220更穩固的固定在本體240之橫桿貫穿通道244內。

具體而言，所述之承載部238係用來容置該橫桿220，呈一凹槽狀且具有一與該橫桿220相應的弧度，使橫桿220可順應該弧度緊密貼合，且該承載部238之凹槽與所述橫桿貫穿通道244之下凹處重疊且朝向同一側排列。此外，承載部238之下方與該螺釘230之頭部232相耦接形成一樞軸，使該螺釘230可相對於本體240而轉動。固定槽214設於橫桿220之上方，用來固定該橫桿220其結構與承載部238類似為一凹槽狀，且具有一與該橫桿220相應的弧度，使二者可以緊密貼合；再者，固定槽214之凹槽與橫桿貫穿通道244上方處重疊且朝向同一側排列。此外，所述之固定槽214上方與固定件210下方耦接形成一樞軸，使該固定件210可相對於該本體240而轉動。以上所述樞軸之設計可使本發明之椎弓螺釘系統200在使用上更便利，特別是使固定在本體240中的橫桿220，可360度轉動，讓使用者在裝設固定裝置時可彈性的調整其轉動的角度。

為了提升椎間融合之效率，可分別對本發明之椎弓螺釘系統100、200的本體140、240和橫桿120、220之外表面進行表面粗糙化處理，使骨細胞能附著於本發明之椎弓螺釘系統100、200，並沿著該特定粗糙表面 (120S、140S、220S、240S)生長，使骨融合過程更加完全且具有效率。需知，粗糙表面(120S、140S、220S、240S)之設置，可以依據實際使用狀況，其分布之區域可有所不同。

第3A圖為依據本發明一實施方式而設置之橫桿320A之示意圖。參照圖示，該橫桿320A之中段表面經粗糙化處理，以提供一粗糙表面320S供骨細胞附著生長。

具體而言，此中段處之長度約為二螺釘固定在橫桿120上之間隔距離(圖中未繪示)。在一實施方式中，此中段處之長度為3-30公分。舉例而言，該長度為3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30公分。在一較佳的實施方式中，該長度為4-14公分，包括但不限於4、5、6、7、8、9、10、11、12、13或14公分。此外，此粗糙表面320S，均可由前述之方式處理或任何習知或均等的技術所製成。此外，依據另一實施方式，此粗糙表面320S可以是一人工骨材塗覆層。在較佳的實施方式中，人工骨材塗覆層之材料為磷酸鈣或硫酸鈣。

在本發明之各實施方式中，所述粗糙表面320S之平均粗糙度(Ra)為20-2000μm。舉例而言，該平均粗糙度(Ra)為20、40、60、80、100、120、140、160、180、200、220、240、260、280、300、320、340、360、380、400、420、440、460、480、500、520、540、 560、580、600、620、640、660、680、700、720、740、760、780、800、820、840、860、880、900、920、940、960、980、1000、1020、1040、1060、1080、1100、1120、1140、1160、1180、1200、1220、1240、1260、1280、1300、1320、1340、1360、1380、1400、1420、1440、1460、1480、1500、1520、1540、1560、1580、1600、1620、1640、1660、1680、1700、1720、1740、1760、1780、1800、1820、1840、1860、1880、1900、1920、1940、1960、1980或2000μm；在一較佳的實施方式中，該平均粗糙度(Ra)為100-150μm，包含但不限於100、101、102、103、104、105、106、107、108、109、110、111、112、113、114、115、116、117、118、119、120、121、122、123、124、125、126、127、128、129、130、131、132、133、134、135、136、137、138、139、140、141、142、143、144、145、146、147、148、149或150μm。或者是，平均粗糙度(Ra)可以是20-2000μm之間的其他正整數。

第3B圖為依據本發明另一實施方式而設置之橫桿320B之示意圖。

在此實施方式中，對整根橫桿320B之外表面實施粗糙化處理，可藉由前述方式或其他習知或均等方式來進行上述的粗糙化處理。依據另一實施方式，此粗糙表面320S亦可以是一人工骨材塗覆層。在較佳之實施方式中，該人工骨材塗覆層為硫酸鈣或磷酸鈣。此外，所述粗糙表面320S之平均粗糙度(Ra)與前述相同，在 一較佳的實施方式該平均粗糙度(Ra)為100-150μm。

第4A圖為依據本發明另一實施方式而設置之本體440A之示意圖。

在此實施方式中，該本體440A之表面經完全粗糙化處理而形成一粗糙表面440S。所述本體440A之表面粗糙化處理可以藉由前述之相關處理方式所形成。此外，在另一實施方式中，所述粗糙表面440S可以是一人工骨材塗覆層。在較佳實施方式中，其中該人工骨材塗覆層為硫酸鈣或磷酸鈣。

在一實施方式中，所述粗糙表面440S之平均粗糙度(Ra)為20-2000μm。舉例而言，該平均粗糙度(Ra)為20、40、60、80、100、120、140、160、180、200、220、240、260、280、300、320、340、360、380、400、420、440、460、480、500、520、540、560、580、600、620、640、660、680、700、720、740、760、780、800、820、840、860、880、900、920、940、960、980、1000、1020、1040、1060、1080、1100、1120、1140、1160、1180、1200、1220、1240、1260、1280、1300、1320、1340、1360、1380、1400、1420、1440、1460、1480、1500、1520、1540、1560、1580、1600、1620、1640、1660、1680、1700、1720、1740、1760、1780、1800、1820、1840、1860、1880、1900、1920、1940、1960、1980或2000μm；在一較佳的實施方式中，該平均粗糙度(Ra)為100-150μm，包含但不限於100、101、102、103、104、105、106、107、108、109、110、111、 112、113、114、115、116、117、118、119、120、121、122、123、124、125、126、127、128、129、130、131、132、133、134、135、136、137、138、139、140、141、142、143、144、145、146、147、148、149或150μm。或者是，平均粗糙度(Ra)可以是20-2000μm之間的其他正整數。

第4B圖為依據本發明另一實施方式而設置之本體440B之示意圖。

在此實施方式中，該本體440B之表面部分經過粗糙化處理而形成一粗糙表面440S。此粗糙表面S係設於本體440B一側，且朝向骨細胞生長融合之區域。可藉由前述相同方法來對粗糙表面440S實施粗糙化表面處理。此外，所述粗糙表面亦可以是一人工骨材塗覆層，較佳為硫酸鈣或磷酸鈣。

此外，所述粗糙表面440S之平均粗糙度(Ra)與前述相同，在一較佳的實施方式該平均粗糙度(Ra)為100-150μm。

請同時參照第5A及5B圖。第5A圖為依據本發明一實施方式而設置之椎弓螺釘系統100的作用方式之示意圖；而第5B圖為第5A圖所示作用方式的俯視圖。。

在此實施方式中，以橫桿120連接兩對螺釘130，並分別將該兩對螺釘130鑽入且固定在欲固定之脊椎骨B上。於實際操作時，首先，將二螺釘130之軸部134分別固定於脊椎骨B之組織內，接著將橫桿120置入本體140之穿設通道中(圖中未繪示)，再將固定件110 對應地裝設至本體140上並鎖緊固定，使本椎弓螺釘系統100之結構可支撐二脊椎骨B。經固定後之椎弓螺釘系統100的本體140及橫桿120會位於骨頭組織之外側，最後將骨細胞或骨碎屑塗布在本發明之椎弓螺釘系統100之粗糙表面(120S、140S)上，使骨細胞可沿著該粗糙表面(120S、140S)附著生長以進行骨融合。此外，在其他實施方式中，本椎弓螺釘系統100可更包含一橫向連接器(圖中未繪示)，連結並行排列之橫桿120，提升本椎弓螺釘系統100之穩定性與支撐力。

需知，在可任選的實施方式中，使用者可依據脊椎骨欲固定面積大小及脊椎骨數目之不同，可額外增加螺釘130之數目，可視使用者需求來調整所述橫桿120之長度，以適用於較大範圍的固定面積。

雖然上文實施方式中揭露了本發明的具體實施例，然其並非用以限定本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不悖離本發明之原理與精神的情形下，當可對其進行各種更動與修飾，因此本發明之保護範圍當以附隨申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧椎弓螺釘系統

110‧‧‧固定件

112‧‧‧外螺紋

120‧‧‧橫桿

120S、140S‧‧‧粗糙表面

130‧‧‧螺釘

132‧‧‧頭部

134‧‧‧軸部

136‧‧‧螺紋

140‧‧‧本體

142‧‧‧縱向穿設孔

144‧‧‧橫桿貫穿通道

146‧‧‧內螺紋

Claims (7)

1. 一種椎弓螺釘系統，包含：二螺釘，分別具有一頭部及一軸部，其中該軸部之外表面上具有螺紋，且該軸部之一端與頭部之底部相接，而另一端漸縮成錐狀末端，其中該螺釘不具有粗糙表面；一橫桿，其外表面之至少一部份為粗糙表面；二本體，分別具有一縱向穿設孔、一橫桿貫穿通道與一內螺紋，其外表面之至少一部份為粗糙表面，其中該縱向穿設孔設於本體的下端，以供該螺釘之軸部穿設通過，且該螺釘之頭部則可轉動地留置於該本體內，該橫桿貫穿通道可供該橫桿穿設通過，且該內螺紋設於該本體上端之內表面上，且其中該本體和該橫桿之外表面有一人工骨材塗覆層塗覆於其上，以形成所述該粗糙表面；以及二固定件，分別具有一外螺紋，用以與該本體之內螺紋接合。
2. 如請求項1所述之椎弓螺釘系統，更包含一承載部，其下方與該螺釘之頭部耦接以形成一樞軸，使該螺釘可相對於該本體而轉動；且該承載部之上方用以容置該橫桿。
3. 如請求項1所述之椎弓螺釘系統，更包含一固定槽， 其上方與該固定件之下方耦接以形成一樞軸，使該固定件可相對於該本體而轉動，且該固定槽之下方用以容置該橫桿。
4. 如請求項1所述之椎弓螺釘系統，其中該椎弓螺釘系統之材料為鈦合金、鈷鉻合金或不鏽鋼。
5. 如請求項1所述之椎弓螺釘系統，其中該人工骨材塗覆層之材料係選自由磷酸灰石、磷酸鈣及硫酸鈣所組成之物質群組中。
6. 如請求項1所述之椎弓螺釘系統，其中該橫桿之中段處的外表面為粗糙表面。
7. 如請求6所述之椎弓螺釘系統，其中該橫桿之中段處之長度為3-30公分。