TWI812796B - 旋入一主體材料中之一製備孔中之類型之錨 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種旋入一孔中之錨，其具有高的第一階段穩定性及最終甚至更高之第二階段穩定性。一右手螺紋形式沿著該錨之主體以連續匝纏繞。該螺紋形式之一後端側翼具有反向角。中心區包含具有左向螺旋扭轉之一溝槽陣列。各溝槽由相異溝槽區段所組成。一壓緊斜坡在兩個圓周相鄰之溝槽區段之間沿著該螺紋形式之脊部形成。各壓緊斜坡以約20°俯仰以在該錨旋入製備孔中時憑藉一緻密化動作施加一局部壓縮應變至主體骨頭之內表面。該等壓緊斜坡在與藉由該等溝槽區段形成之癒合腔直接相鄰之骨頭中產生引發應力及超活性區。該等癒合腔汲取骨頭以自然地鼓勵且促進癒合。

Description

旋入一主體材料中之一製備孔中之類型之錨
本發明大體係關於旨在提供一主體材料中之固定之錨，且更特定言之係關於經設計以在錨螺合於適當位置中時產生主體材料中之壓縮之錨，且甚至更特定言之係關於放置於活體有機物(諸如骨頭)中之此等錨。
在許多應用中使用旋入式錨。例如，在工業及建築環境中，其中主體材料為木材或混凝土或金屬或聚合物，可將一錨放置於一壁或其他部件中以提供一固定連接點以附接另一元件。旋入式錨在醫療應用(其中主體材料係骨頭)中廣泛使用以提供金屬板、銷、桿、Kirschner線及髓內裝置(諸如Küntscher釘及互鎖釘)以及許多其他用途之一固定連接點。
牙錨係其中主體材料係骨頭的另一形式之旋入式錨。一牙錨(亦被稱為一骨內種植體或固定件)係用於支撐一齒冠、齒橋、義齒、面部假體或充當一矯形錨之一手術裝置。通常，此等錨經設計為螺紋式、錐形種植體，其等未在設定之後立即加負載，以便可在周圍骨頭生長至錨之裂縫及錨周圍之裂縫中時(被稱為骨整合之一程序)隨時間達成完全穩定性(即，第二階段穩定性(secondary stability))。長入可需要幾個月，直至錨達到足以投入正常服務中之(第二階段)穩定性。
在許多應用中，錨穩定性係一關鍵考量，此係因為錨必須能夠支撐預期之負載。當主體材料並非有機、活體組織時，通常在放置後立即達成最大錨穩定性。針對此等情形，錨應經設計以最大化初始穩定性(亦被稱為第一階段穩定性(primary stability) )。在其中主體材料係一有機活體材料(例如，諸如骨頭或木材)之應用中，達成完整錨穩定性可能需要在放置之後經過癒合及長入(in-growth)之時間。在此等後者情況中，一錨可愈快達到一足夠位凖之第二階段穩定性，愈佳。
在初始放置時具有一足夠位凖之穩定性之錨具有高價值。雖然先前技術包括致力於改良錨穩定性(第一階段(初始)及第二階段(長期)穩定性兩者)之大量不同設計及概念，但保留對改良之一持續需要。具體言之，錨穩定性在其中容易接受改良之技術中仍為一長期需要。
根據本發明之一第一態樣，提供一種待旋入至一主體材料中之一預備孔中之類型之錨。該錨包括沿著一中心軸縱向延伸之一主體。該主體具有一尖形區及一冠狀區。該主體之一中心區在該尖形區與該冠狀區之間延伸。至少一個螺紋形式自該主體突出且沿著其以連續匝自該尖形區螺旋纏繞至該冠狀區。該螺紋形式具有一脊部。該中心區包含一溝槽陣列。各溝槽沿著該中心區之長度縱向延伸。各溝槽由在該螺紋形式之該脊部中形成之複數個相異且隔離之溝槽區段構成。
根據本發明之一第二態樣，一種骨錨經構形以旋入主體骨頭中之一製備孔中。該錨包括沿著一中心軸縱向延伸之一主體。該主體具有一尖形區及一冠狀區。該主體之一中心區在該尖形區與該冠狀區之間延伸。該主體具有遍及該尖形區之一尖形錐。該尖形錐相對於該中心軸在約5°至15°之間。該主體具有遍及該冠狀區之一冠狀錐。該冠狀錐相對於該中心軸在約5°至15°之間。該主體具有遍及該中心區之一中心錐。該中心錐相對於該中心軸在約0°至5°之間。至少一個螺紋形式自該主體突出且沿著其以連續匝自該尖形區螺旋纏繞至該冠狀區。該螺紋形式具有一截短脊部。該中心區包含一溝槽陣列。各溝槽沿著該中心區之長度縱向延伸。該螺紋形式具有朝向該尖形區安置之一前端側翼及朝向該冠狀區安置之一後端側翼。該前端側翼具有朝向該尖形區量測之在約110°至130°之間的一前端側翼角。該後端側翼具有朝向該冠狀區量測之在約75°至85°之間的一後端側翼角。各溝槽由在該螺紋形式之該脊部中形成之複數個相異且隔離之溝槽區段構成。
該等溝槽區段產生圍繞一最新安放之錨之一散佈空隙陣列。各空隙表示一離散癒合腔。壓緊斜坡(condensing ramp)藉由在與該等癒合腔直接相鄰之該主體材料中產生引發應力及超活性區而提供一增效效應。該等癒合腔自該等相鄰之引發應力及超活性區汲取已自然受助長促進癒合(在活體主體材料中)之主體材料。該主體材料中之反作用力使該周圍主體材料圍繞該錨收縮且充填該等癒合腔。因為該等癒合腔作為空隙起源，故對主體材料至該等癒合腔中之遷移存在較小阻力至無阻力。在骨頭中，超活性區亦引起血流，此導致該等溝槽60之空隙中之血塊形成。血塊活化骨頭之自然癒合性質，此導致新的骨頭在該等癒合腔中快速生長。因此，在骨種植物應用中，該等超活性區促進人體中之該等自然癒合性質加速恢復且改良骨整合(尤其至各溝槽區段上方形成之該等癒合腔中)。
相關申請案之交叉參考
此申請案主張2018年10月22日申請之美國臨時專利申請案第62/748,773號的優先權，該案之整個揭示內容以引用之方式併入本文且為本文所依。
參考圖，其中遍及若干視圖，類似於符號指示類似或對應部分，在牙齒的內容脈絡中描述本發明，其中需要製備一骨切開以接納一骨種植物(圖1)。將理解，本發明不限於牙齒應用，但可應用於廣泛範圍之矯形應用中。此外，本發明不限於骨頭或矯形應用。僅舉幾個例子，本發明可用於在活體樹木及其他活體細胞材料，以及金屬發泡體及用於各種工業及商業應用之其他非活體主體材料中提供一錨。然而，牙齒應用表示一強制性實例，使得下列描述將出於繪示性目的利用以骨頭作為主體材料之牙齒內容脈絡。
在圖1中，以橫截面展示一無齒頜部位，其中已種植根據本發明之一項實施例之一錨20。錨20係可旋入一主體材料中之一製備孔中之類型。當主體材料係骨頭時，製備孔被稱為一骨切開。
可使用任何適當技術來形成製備孔或骨切開。一個此技術包括使用經特殊構形以達成骨緻密化之逐步變寬之旋轉骨鑿。使用逐步變寬之旋轉骨鑿之一骨切開之程序在2016年3月3日發佈之Huwais之US 9,326,778中大體描述，該案之整個揭示內容以引用之方式併入本文中。亦必須參考2019年1月31日出版之Huwais之美國專利公開案第US20190029695A1號。在以引用之方式辨識併入之所有管轄權中，此等文件之整個揭示內容以引用之方式併入本文中且為本文所依。
一旦已再次藉由任何適當技術製備骨切開，便藉由在右向上旋轉而使錨20旋入適當位置中，如在圖1中繪示。一鄰接件(未展示)最終螺合於一內部連接件中且藉此緊固於適當位置中以接納一後續復原或齒冠(亦未展示)。錨20可能理想地適用於放置於骨頭中，但，預期非骨應用以重申之前確證。再言之，雖然所繪示之實施例描繪呈一種植體或受體形式之錨20以用於一牙齒復原，但必須瞭解，錨20可經重新構形為一骨釘或其他骨固定元件，如可用於(例如)脊椎、臀部、肩部、手腕及其他矯形應用中。
現參考圖2至圖4，在一項實施例中展示錨20，其包括形成為具有一大致上錐形之外輪廓之一截短主體。錨20之主體沿著一中心或縱向軸A縱向延伸。主體具有一尖形端22及一冠狀端24。術語「尖形」及「冠狀」主要針對其等牙齒關聯性而選擇。「尖形」意指朝向一牙齒之(若干)根尖之一方向；「冠狀」意指朝向一牙齒之齒冠之一方向。申請人在此文件中使用此等術語及可能其他術語不得被狹隘地解釋以將錨20之應用限制於牙齒使用領域，或甚至限制於醫療使用領域。圖5中提供自冠狀端24之角度之錨20之一視圖。圖6中提供自尖形端22之角度之錨20之一視圖。冠狀端24較佳地係平坦的，或實質上係平坦的，且充當用於一牙齒復原或至錨20之其他隨後附接之一平台。尖形端22形成錨20之前端且在使用中首先被插入製備骨切開中。尖形端22可經構形為具有一鈍尖端(如在圖3中展示)或在替代例中可係圓頂狀或尖銳或凹入(凹形)或經設計為具有一些其他適當形狀以幫助防止過分插入或以其他方式促成較安全之種植體放置。
如在圖7中識別，錨20具有與尖形端22相鄰之一尖形區26，及與冠狀端24相鄰之一冠狀區28。因此，尖形區26表示自尖形端22延伸之主體之一部分。且類似地，冠狀區28表示自冠狀端24延伸之主體之一部分。主體之一中心區30在尖形區26與冠狀區28之間延伸。在繪示之實例中，中心區30在任一端上與尖形區26及冠狀區28相連，使得此三個區26至30完全佔據主體之整個縱向長度(自端22至端24)。
在圖4中，主體之外表面可被容易地辨識為具有一錐形輪廓。特定言之，各種區26至30可藉由尤其主體錐體之特性彼此區分。因此，將主體描述為具有遍及尖形區26之一尖形錐體32、遍及冠狀區28之一冠狀錐體34及遍及中心區30之一中心錐體36係有意義的。尖形錐體32及冠狀錐體34各相對於中心軸A在約5°至15°之間。在骨應用中，此等範圍表示臨界邊界，其中小於約5°將導致過小直徑向壓縮，而大於約15°將導致過大直徑向壓縮。尖形錐體32及冠狀錐體34未必實質上相等，即，彼此匹配。然而，在所繪示之實例中，尖形錐體32及冠狀錐體34各約為10°，已發現此產生最佳結果。中心錐體36相對於中心軸A在約0°至5°之間。在骨應用中，此範圍表示臨界邊界；小於約0°將產生一負錐體條件，而大於約5°將導致沿著中心區30之長度之一徑向壓縮變化過大及/或與尖形區26相鄰之徑向壓縮過小。在所繪示之實例中，中心錐體36約為1°，已發現此產生最佳結果。針對非牙齒矯形應用，可期望稍微較大之錐體範圍。針對非醫療應用，可考量仍更大之錐體範圍。
實際上，尖形區26、冠狀區28及中心區30之縱向長度可相對於主體之整個縱向長度變化。例如，在圖7之所繪示之實施例中，若冠狀區28之縱向長度經指定為一個單位，則中心區30具有約兩個單位長度，且尖形區26為約1⅓個單位。藉由此等粗略量測，主體之整個縱向長度因此約為4⅓個單位。自然地，尖形區26、冠狀區28及中心區30之相對長度係高度可調適的以適應預期應用。即，可更改此等尺寸關係以適應應用及/或達成特定效能屬性。例如，尖形區26可在相對意義上拉長或縮短；冠狀區28可在相對意義上拉長或縮短，且中心區30可在相對意義上拉長或縮短。當然，許多仍進一步替代例將變得為熟習此項技術者所瞭解。雖然相對長度可變，但主體之外部形式應維持朝向冠狀端24放大之一大體圓錐形錐體。一圓錐形幾何結構據信支援優異的第一階段穩定性及負載協定。
一內部工具插口38安置於主體中，直接自冠狀端24敞開，如在圖5中所見。在圖7中可見工具插口38之一完整輪廓，其延伸穿過冠狀區30且直至中心區30中。此等實例展示呈六角容座之形式之工具插口38以用於與一互補形狀之起子頭部(未展示)耦合。當然，工具插口38之形式將與相關使用行業/領域之應用及標準匹配。工具插口38經形成為實現對凹入之螺紋區段40之接取之一貫通特徵部。在此實例中，螺紋區段40延伸經過中心區30且侵入尖形區26中。螺紋區段40經調適以與隨後待附接至經種植錨20之一鄰接件或其他特徵部(未展示)連接。
如遍及若干視圖展示，至少一個螺紋形式自主體突出。片語「至少一個」用於強調，在一些預期實施例中，錨20可經構形為具有雙導程或甚至三導程螺紋形式。然而，在所繪示之實例中，螺紋形式包括一單一導程，其以連續匝沿著其自尖形區26螺旋纏繞，穿過整個中心區30且直至冠狀區28中。在多數預期應用中，螺紋形式將根據最常見之慣例在右向上圍繞主體纏繞。當然，若一特定應用將支配對左向繞組之一偏好，則將預期用類似功能性來執行錨20之一完整鏡像影像。
在圖4中，螺紋形式之節距係由構造線42指示。節距42可為任何適當低角度，但在任何情況中沿著主體之長度係大體恆定的。所繪示之實例描繪接近5°之一節距42，但當然其僅係一個實例。
如在圖7之橫截面中最佳所見，螺紋形式具有朝向尖形區26安置之一前端側翼44。即，前端側翼44係面向尖形端22之螺紋形式之螺旋表面。前端側翼44維持在圖7中藉由構造線46指示之一大體恆定之前端側翼角LF。前端側翼角LF自尖形端22側上之中心軸A量測為鈍角的以促進插入。前端側翼角LF較佳地在約110°至130°之間，如朝向尖形區26量測。在所繪示之實例中，前端側翼角LF經展示為約120°，已發現此提供適當之結果。
螺紋形式具有朝向冠狀區28安置之一後端側翼48。後端側翼48係面向冠狀端24之螺紋形式之螺旋表面。後端側翼48維持在圖7中藉由構造線50指示之一大體恆定之後端側翼角TF。後端側翼角TF自冠狀端24側上之中心軸A量測為銳角的以便更佳地抵抗拉出且避免拉伸負載下主體骨頭上之徑向應變。後端側翼48較佳地在約75°至85°之間，如朝向冠狀區28量測。在所繪示之實例中，後端側翼角TF經展示為約80°，已發現此提供最佳結果。歸因於後端側翼角TF之銳反向角之額外益處將結合圖10至圖12描述。
螺紋形式具有一脊部52，如多數螺紋形式所常見。在此情況中，脊部52經截短，如藉由考量圖7中之構造線46及50而可能最佳理解。若前端側翼44及後端側翼48完全延伸，則其等將在一尖銳邊緣中交會，從而產生一葉片狀脊部。然而，在所繪示之實例中，脊部52具有大體軸向或縱向安置之一寬度。如隨後將描述，脊部52經特殊構形以將主動功能性及新穎屬性提供給錨20。
根據標準螺絲螺紋命名，可見螺紋形式具有藉由主體建立之一小直徑及藉由脊部52建立之一大直徑。小直徑對應於螺紋形式之根部直徑。螺紋形式之相鄰匝之間的主體之部分包括一根部。根部具有一軸向根部長度，該軸向根部長度與恆定節距協作沿著主體之長度係大體相等的。即，在沿著螺紋形式之任一點處，軸向根部長度將係大體相同的。螺紋形式具有一螺紋厚度。螺紋厚度係如在主體處量測之前端側翼44與後端側翼48之間的軸向尺寸。圖4及圖7展示，螺紋厚度可在中心區30中比尖形區26及冠狀區28之任一者中更大。應注意，即使螺紋厚度可在尖形區26及冠狀區28中減小，軸向根部長度仍保持大體恆定。歸因於大體恆定之軸向根部長度之額外益處將結合圖10至圖12描述。
螺紋形式之終端係值得注意的。一尖形過渡倒角54安置於鈍尖端22與螺紋形式之起始或前端之間。類似地，一冠狀過渡倒角56安置於平坦冠狀端24與螺紋形式之間。尖形過渡倒角54有助於避免安裝期間之擦損及卡住。如在圖1中可見，冠狀過渡倒角56促進骨頭(或另一主體材料)之長入且有助於將錨20機械鎖定於原位。螺紋形式之小直徑及大直徑在與尖形過渡倒角54及冠狀過渡倒角56之各自相交點處實質上相等。圖4中可見在冠狀過渡倒角56處之相交點。圖7可能提供在尖形過渡倒角54處之相交點之最佳描繪。在此等中，可見尖形區26及冠狀區28之各者中之螺紋形式之徑向突出部穩定縮減。在各過渡倒角54、56處，螺紋形式終止且亦平滑地摻合至錨20之根部或主體中，因此使螺紋形式之小直徑及大直徑合併或聚合。尤其在冠狀端24處，縮減螺紋形式之徑向突出部在其中不過度施應力於硬皮質骨之外層係重要的骨種植物應用中係非常有益的(見圖1)。
圖3、圖4及圖6清晰展示尖形區26可包含至少一個自攻凹口58。在所繪示之實例中，採用複數個(在此情況中為三個)等距間隔自攻凹口58。各自攻凹口58軸向對分螺紋形式之複數個匝且穿透至主體中，從而在旋入程序期間產生骨頭碎片(或其他主體材料碎片)之一凹穴。各凹口58具有一大體平坦之切面，該切面刻掉主體材料以在錨20藉由旋轉至製備孔中而前進時形成螺紋形式之一路徑。
錨20之中心區30包含一溝槽60陣列。任何數目個溝槽60係可能的。圖8之橫截面視圖展示，在所繪示之實例之錨20上形成十個溝槽60。溝槽60較佳地在圓周方向上彼此等距間隔。在其中一錨20包含十個溝槽之實例中(圖8)，各溝槽60將自下一相鄰溝槽圓周偏移達36° (0.2π弧度)。無關於溝槽60之數目，各者沿著中心區30之長度縱向延伸，如可能在圖3中最佳所見。即，溝槽60主要約束於中心區30；除可能的最小入侵外，溝槽60不延伸至尖形區26或冠狀區28之任一者中。
溝槽60並非連續的不間斷谷。替代地，各溝槽60由藉由螺紋形式中之繞組之間的間隙彼此分離之複數個相異且隔離之溝槽區段構成。即，各溝槽60實際上由若干獨立溝槽區段之一對準形成，可能如同可藉由一系列個別踏腳石形成一步道。前述螺旋根部憑藉各轉與溝槽60相交，藉此將各溝槽60劃分為複數個經對準區段，此自圖9之角度容易瞭解。因此，一溝槽區段集合建立一單一溝槽60。各隔離溝槽區段經形成為螺紋形式之脊部52中之一扇形部。若為方便起見假設各溝槽60包括平均七個溝槽區段，且若錨20具有十個溝槽60，則溝槽區段之總數目將為圍繞錨20之中心區30之外部均勻分佈之約七十個。
一共同溝槽60內之各隔離溝槽區段自下一相鄰之隔離溝槽區段圓周偏移以形成一螺旋扭轉。在圖4中藉由構造線62指示螺旋扭轉。若各溝槽區段自下一相鄰之隔離溝槽區段圓周偏移達(例如) -10°，則各溝槽60之螺旋扭轉將為-10°。負螺旋扭轉值(例如，-10°)表示一左向。即，可見溝槽60在與將錨20旋入其製備孔中所需之旋轉方向相反之一方向上延伸或傳播。
在錨20移除之內容脈絡中瞭解溝槽60中之一左向扭轉之一個優勢。多數主體材料且尤其在其中主體材料為活體骨頭之情況中，主體材料將在放置之後遷移至溝槽60中。此遷移可由歸因於被引入至主體材料中之應力之彈性及半彈性材料中之復原(回彈)及可能亦由活體主體材料(如骨頭及樹木)之情況中之長入)推動。進入溝槽60中之主體材料將使錨20機械鎖定於適當位置中。鬆開錨20之任何嘗試將受溝槽60內側之主體材料抵抗，此因為左向扭轉將僅使錨20推進更深。
在所繪示之實例中，各溝槽60具有一大體恆定之溝槽深度及大體一致之溝槽寬度/跨度。即，各溝槽區段之大小及形狀大體係相同的。然而，此並非一要求。在一些預期實施例中，溝槽60可經形成為具有不同深度及/或寬度，及/或具有可變的螺旋扭轉62。
中心區30亦包含一壓緊斜坡64陣列。各壓緊斜坡64在兩個圓周相鄰之溝槽區段之間沿著螺紋形式之脊部52安置。即，壓緊斜坡64在中心區30內定位於相鄰之鄰近溝槽60之間的脊部52上。各壓緊斜坡64具有在右向上配置之一低前端邊緣66及一高後端邊緣68。即，形容詞「前端」及「後端」係基於在被旋入一製備孔中時錨20在一右向上之旋轉。低前端邊緣66在像一斜坡或楔形之旋轉中將先於高後端邊緣68。如在圖8中最佳所見，壓緊斜坡64相對於一切線以在約10°至30°之間之一角度P俯仰。在所繪示之實例中，俯仰角P為約20°，已發現此產生最佳結果。
各壓緊斜坡64經構形以在錨20被旋入製備孔中時憑藉一緻密化動作施加一局部壓縮應變至主體材料之內表面。更具體言之，與螺紋形式重合之主體材料之螺旋部分將受壓緊斜坡64直接影響；螺紋形式之間的間隙將不直接受影響。圖11A以圖形描繪跨一溝槽區段之兩個壓緊斜坡64，其等自虛線位置開始順時針旋轉至實線所展示之最終靜置位置。由於壓緊斜坡64跨孔之內表面拖曳，故其等產生具有高度擾動性、高度壓縮骨頭(或其他主體)材料之局部區域，其等在下文中將被稱為超活性區70。壓緊斜坡64亦引發周圍主體材料中之應力I。經引發應力I藉由方向箭頭表示以指示其中骨頭(或其他主體材料)藉由壓緊斜坡64之擦拭動作而移位之方向。因此，圖11A旨在以高度簡化之方式描繪錨20在放置時達到完全深度之後靜止之時刻。在各溝槽區段靜止的情況下，預期一較小空隙72。
圖11B類似於圖11A，但係經過一段時間(可能係圖11A之後之片刻或可能係幾天或甚至幾周)之後之一描繪。兩個推動因素影響主體材料開始充填溝槽60之空隙72，此使空隙能夠被視為癒合腔72。癒合腔72充當快速達成第二階段穩定性之培育部位。一個推動因素係主體材料對先前引發之應力I之反應R (圖11A)。反作用力R藉由方向箭頭表示以指示其中骨頭(或另一主體材料)在錨20停止旋轉之後彈性偏移之方向。在主體材料彈性變形之能力內之引發應力I將使自身反轉作為反作用力R，且一旦移除應力I便朝向未變形之狀態迅速返回。反作用力R因此將使周圍骨頭或主體材料圍繞錨20收縮且充填溝槽60之空隙72。空隙72中無主體材料意味著極少阻力至無阻力，因此，接受反應骨頭移動至癒合腔72中。即，癒合腔72將有效率地汲取骨頭(或另一主體材料)。已據稱，自然界憎恨真空。藉由類比，癒合腔72將自然地鼓勵且促進骨頭流入以充填空隙。
另一推動因素係歸因於超活性區70。在活體主體材料(例如，骨頭)中，當引發應力I超過骨頭彈性變形之能力時，骨頭將變形且藉由塑性變形而永久改變形狀。在骨頭中，形狀之永久改變可與容許能量釋放之微裂縫相關聯，即針對完全骨折之一自然防禦之一妥協。此亦產生血流，此導致溝槽60之空隙中之血塊形成。所有此擾動活化骨頭之自然癒合性質，從而導致新的骨頭快速生長至溝槽60中。因此，超活性區70促進人體中之自然癒合性質以加速恢復且改良骨整合(尤其至所形成之癒合腔72中，其中一旦錨20經完全安放，各溝槽區段便靜止)。
圖11C類似於圖11B，但係經過大量時間之後(可能係圖11B之後之數周或可能係幾月後)之一描繪。圖11C係自以橫截面描繪整個錨20之圖10取得。一強勁、緻密新骨頭生長層圍繞錨20，該層藉由超活性區70及反作用力R激勵。癒合腔72現使用將錨20鎖定於適當位置中之固體新骨頭充填。之前，估計所繪示之錨20可總共具有約七十個溝槽區段。此意味著圍繞整個外部中心區30均勻分佈之七十個離散癒合腔72係一致的，新骨頭生長經培育以加速骨整合程序。隔離癒合腔72之此寬及均勻分佈超級加速癒合程序。
圖12係展示一經種植錨20中之螺紋形式之兩個匝之一縱向橫截面之一片段。此視圖有助於視覺化捕獲於螺紋形式之匝之間的間隙中之主體材料在錨20被旋入適當位置中時保持大體不受干擾。具體言之，與大體恆定之軸向根部長度組合之螺紋形式之大體恆定節距42意味著螺紋形式之匝之間的主體材料之區段將不會直接受安裝錨20干擾。相比而言，藉由螺紋形式之脊部52接合之主體材料之螺旋帶歸因於壓緊斜坡64而受將錨20旋入適當位置中高度擾動且干擾。然而，主體材料之此高度擾動且干擾帶並不直接影響定位於螺紋形式之匝之間的間隙中之主體材料。因此，主體材料之自然結構完整性在螺紋形式之匝之間的間隙中保持大體上完整。
因此，圖12有助於理解當最初放置一錨20時(例如，圖11A及圖11B)，捕獲於螺紋形式之匝之間的間隙中之主體材料用來將一有利地高位準之初始或第一階段穩定性提供給錨20。在緊接著錨20之放置之後之此等時刻及幾天期間，癒合腔72尚未具有足夠時間以充填且達成骨整合。正是在此階段期間，螺紋形式之匝之間的間隙中之主體材料主要將錨20緊固於適當位置中。可見之前提及之後端側翼角TF之銳反向角尤其在緊接著錨20放置之後之此等最早階段期間提供益處。
圖12指示自錨20之主體推進錨20之一拉出(拉伸)力。在此等情形下，後端側翼48之銳角儘可能遠離錨20之主體(根部)強加一應力74在主體材料中之集中。應力集中藉由圖12中之虛線圓74之同心陣列表示。此外，應力集中74之此位置將更可能與可能能夠自超活性區70形成之任何新骨頭生長重合(空間上)，因此實現對拉出之最大可能阻力。若吾人設想後端側翼角TF係鈍角(諸如在一常見Acme型螺紋形式中發現)，則拉伸(拉出)負載下之應力集中74將直接相鄰於錨20之主體(根部)出現。在該設想構形中，錨20將較不適於抵抗拉出力。
然而，一旦為經由超活性區70及癒合腔72之新骨頭生長分配足夠時間，新骨頭生長便為錨20提供實質增強第二階段穩定性，此實現所有正常條件下之完全負載。甚至在完全骨整合之後，後端側翼48之銳角如同促成第二階段穩定性之一螺旋倒鉤般運作。
參考圖7，在錨20之左側上展示一陰線區域以指示一受控壓縮區76。受控壓縮區76自尖形端22至冠狀端24界定於錨20之主體(即，螺紋形式之根部)與螺紋形式之脊部52之間。本發明之設計揭露管理此區76對主體材料之效應之仔細關注。可見在尖形區26中，受控壓縮區76使主體材料在螺紋形式之根部及脊部52兩者處輕微且逐步地移位。此藉由螺紋形式之小直徑與大直徑之間的差表示。如之前陳述，此等直徑在與尖形過渡倒角54之相交點處實質上相等。然而，隨著螺紋形式之徑向突出部相對於根部增大，主體材料之相對位移在受螺紋形式之脊部52影響之螺旋帶中改變。換言之，雖然螺紋形式之根部及脊部52兩者在受控壓縮區76之尖形區26中向外推動主體材料，但脊部52之動作具有一更大量值。
在受控壓縮區76之中心區30中，螺紋形式之根部及脊部52兩者正按與如藉由中心錐體36 (圖4)支配大約相同之速率向外推動主體材料。因此，尖形區26起始受控壓縮區76中之一強勢/快速膨脹，但遍及中心區30，主體材料之連續移位係相對溫和的。進入受控壓縮區76之冠狀區28中，發生一壓縮反轉，其中歸因於根部之膨脹隨著歸因於脊部52之膨脹減小而快速增大，直至相對移位在冠狀過渡倒角56處為零。此構形之一個目的係在冠狀過渡倒角56處使主體材料中之徑向應力等化。例如，在人骨中，皮質骨之一硬層通常位於表面上，而軟疏質骨在內部上。參見圖1。藉由使硬皮質骨之區域中之徑向應力等化，應力性骨折較不可能圍繞經種植錨20出現。
前述本發明已根據相關法律標準描述，因此，該描述本質上係例示性的而非限制性的。所揭示之實施例之變化及修改可變得為熟習此項技術者所瞭解且落入本發明之範疇內。
20:錨 22:尖形端 24:冠狀端 26:尖形區 28:冠狀區 30:中心區 32:尖形錐體 34:冠狀錐體 36:中心錐體 38:工具插口 40:螺紋區段 42:節距-螺紋形式 44:前端側翼 46:前端構造線 48:後端側翼 50:後端構造線 52:脊部 54:尖形過渡倒角 56:冠狀過渡倒角 58:自攻凹口 60:溝槽 62:構造線 64:壓緊斜坡 66:低前端邊緣 68:高後端邊緣 70:超活性區 72:癒合腔 74:應力集中 76:受控壓縮區 A:中心軸 I:引發應力 LF:前端側翼角 P:節距-壓緊斜坡 R:反應應力 TF:後端側翼角
在結合下列實施方式及附圖考量時將變得更容易瞭解本發明之此等及其他特徵及優勢，其中：
圖1係穿過一人類下頜骨中之一骨切開(osteotomy)之一橫截面，其中根據本發明之一項實施例之一錨經完全安放；
圖2係根據本發明之一項實施例之一錨之一透視圖；
圖3係圖2之但自一不同定向之錨之一透視圖；
圖4係圖2及圖3之錨之一正視圖；
圖5為大體沿著圖4中之線5-5獲得之一冠狀端視圖；
圖6為大體沿著圖4中之線6-6獲得之一尖形端視圖；
圖7係大體沿著圖4中之線7-7獲得之一縱向橫截面；
圖8係大體沿著圖4中之線8-8獲得之一橫向橫截面；
圖9係清晰展示分段溝槽特徵部之自尖形端感知之一等角視圖；
圖10係大體沿著圖1中之線10-10獲得之一橫向橫截面；
圖11A係在圖10中之11C處外切但展示在安裝時之一條件中之錨及周圍骨頭材料之區域之一放大圖；
圖11B係圖11A中但展示其中由血塊生長至癒合腔中證實癒合之一時間進程之一視圖；
圖11C係圖10中之11C處外切之區域之一放大圖且亦係圖11B之一仍進一步時間進程；及
圖12係圖1中之12處外切之區域之一放大圖。
20:錨
22:尖形端
24:冠狀端
32:尖形錐體
34:冠狀錐體
36:中心錐體
42:節距-螺紋形式
44:前端側翼
48:後端側翼
52:脊部
54:尖形過渡倒角
56:冠狀過渡倒角
58:自攻凹口
60:溝槽
62:構造線
64:壓緊斜坡
A:中心軸

Claims (18)

  1. 一種旋入一主體材料中之一製備孔中之類型之錨，該錨包括：一主體，其沿著一中心軸縱向延伸，該主體具有一尖形區及一冠狀區，該主體之一中心區在該尖形區與該冠狀區之間延伸，至少一個螺紋形式，其自該主體突出且沿著其以連續匝自該尖形區螺旋纏繞至該冠狀區，該螺紋形式具有一脊部，該中心區包含一溝槽陣列，各該溝槽沿著該中心區之長度縱向延伸，各該溝槽由形成於該螺紋形式之該脊部中之複數個相異且隔離溝槽區段所組成，其中在該中心區內，該螺紋形式包含一壓緊斜坡陣列，各該壓緊斜坡在兩個圓周相鄰之溝槽區段之間沿著該螺紋形式之該脊部安置，各該壓緊斜坡經構形以在該錨旋入該製備孔中時憑藉一緻密化動作施加一局部壓縮應變至該主體材料，其中在該中心區內，該螺紋形式具有朝向該尖形區安置之一前端側翼及朝向該冠狀區安置之一後端側翼，該前端側翼具有朝向該尖形區量測的一鈍角的(obtuse)前端側翼角，該後端側翼具有朝向該冠狀區量測的一銳角的(acute)後端側翼角。
  2. 如請求項1之錨，其中該溝槽內之各該隔離溝槽區段自下一相鄰隔離溝槽區段圓周偏移以在該溝槽中形成一螺旋扭轉。
  3. 如請求項2之錨，其中各該溝槽中之該螺旋扭轉具有一左向。
  4. 如請求項2之錨，其中各該溝槽具有一大體恆定之溝槽深度。
  5. 如請求項1之錨，其中各該壓緊斜坡具有在右向上之一低前端邊緣及一高後端邊緣，該壓緊斜坡相對於一切線以約10°至30°之間俯仰。
  6. 如請求項1之錨，其中該前端側翼角的角度是朝向該尖形區量測之在110°至130°之間，該後端側翼角的角度是朝向該冠狀區量測之在75°至85°之間。
  7. 如請求項1之錨，其中該主體具有遍及該尖形區之一尖形錐體，該主體具有遍及該冠狀區之一冠狀錐體，該主體具有遍及該中心區之一中心錐體，該中心錐體相對於該中心軸在約0°至5°之間，該尖形錐體相對於該中心軸在約5°至15°之間，該尖形錐體與該冠狀錐體實質上相等。
  8. 如請求項1之錨，其中該螺紋形式在右向上纏繞，該螺紋形式具有一節距，該節距沿著該主體之長度恆定。
  9. 如請求項1之錨，其中該螺紋形式具有藉由該主體建立之一小直徑及藉由該脊部建立之一大直徑，該螺紋形式之相鄰匝之間的該主體之部分包括該螺紋形式之一根部，該根部具有一軸向根部長度，該根部長度沿著該螺紋形式之長度係大體相等的，該螺紋形式具有一螺紋厚度，該螺紋厚度在該中心區中比在該尖形區及該冠狀區中更大。
  10. 如請求項9之錨，其中該螺紋形式之該小直徑及該大直徑在與該冠狀區相鄰之該螺紋形式之終端處實質上相等。
  11. 一種旋入主體骨頭中之一製備孔中之類型之骨錨，該錨包括：一主體，其沿著一中心軸縱向延伸，該主體具有一尖形區及一冠狀區，該主體之一中心區在該尖形區與該冠狀區之間延伸，該主體具有遍及該尖形區之一尖形錐體，該尖形錐體相對於該中心軸在約5°至15°之間，該主體具有遍及該冠狀區之一冠狀錐體，該冠狀錐體相對於該中心軸在約5°至15°之間，該主體具有遍及該中心區之一中心錐體，該中心錐體相對於該中心軸在約0°至5°之間，至少一個螺紋形式，其自該主體突出且沿著其以連續匝自該尖形區螺旋纏繞至該冠狀區，該螺紋形式具有一截短脊部，該中心區包含一溝槽陣列，各該溝槽沿著該中心區之長度縱向延伸，該螺紋形式具有朝向該尖形區安置之一前端側翼及朝向該冠狀區安置之一後端側翼，該前端側翼具有朝向該尖形區量測之約在約110°至130°之間的一前端側翼角，該後端側翼具有朝向該冠狀區量測之在約75°至85°之間的一後端側翼角，各該溝槽由形成於該螺紋形式之該脊部中之複數個相異且隔離溝槽區段所組成，其中在該中心區內，該螺紋形式包含一壓緊斜坡陣列，各該壓緊斜坡在兩個圓周相鄰之溝槽區段之間沿著該螺紋形式之該脊部安置，各該壓緊斜坡經構形以在該錨旋入該製備孔中時憑藉一緻密化動作施加一局部壓縮應變至該主體骨頭。
  12. 如請求項11之錨，其中該溝槽內之各該隔離溝槽區段自下一相鄰隔離溝槽區段圓周偏移以形成一左向螺旋扭轉。
  13. 如請求項11之錨，其中各該壓緊斜坡具有在右向上之一低前端邊緣及一高後端邊緣，該壓緊斜坡相對於一切線以約10°至30°之間俯仰。
  14. 如請求項11之錨，其中該尖形錐體實質上等於該冠狀錐體。
  15. 如請求項11之錨，其中該螺紋形式在右向上纏繞，該螺紋形式具有一節距，該節距沿著該主體之長度恆定。
  16. 如請求項11之錨，其中該螺紋形式具有藉由該主體建立之一小直徑及藉由該脊部建立之一大直徑，該螺紋形式之相鄰匝之間的該主體之部分包括該螺紋形式之一根部，該根部具有一軸向根部長度，該根部長度沿著該螺紋形式之長度係大體相等的，該螺紋形式具有一螺紋厚度，該螺紋厚度在該中心區中比在該尖形區及該冠狀區中更大。
  17. 如請求項16之錨，其中該螺紋形式之該小直徑及該大直徑在與該冠狀區相鄰之該螺紋形式之終端處實質上相等。
  18. 一種旋入活體骨頭中之一製備孔中之類型之錨，該錨包括：一主體，其沿著一中心軸縱向延伸，該主體具有一尖形區及一冠狀 區，該主體之一中心區在該尖形區與該冠狀區之間延伸，該主體具有遍及該尖形區之一尖形錐體，該主體具有遍及該冠狀區之一冠狀錐體，該主體具有遍及該中心區之一中心錐體，該中心錐體係相對於該中心軸約1°，該尖形錐體係相對於該中心軸約10°，該尖形錐體實質上等於該冠狀錐體，一內部工具插口，其鄰近於該冠狀區安置於該主體中，至少一個螺紋形式，其自該主體突出且沿著其以連續匝自該尖形區螺旋纏繞至該冠狀區，該螺紋形式在右向上纏繞，該螺紋形式具有一節距，該節距沿著該主體之長度大體恆定，該螺紋形式具有朝向該尖形區安置之一前端側翼，該前端側翼具有朝向該尖形區量測之約120°的一前端側翼角，該螺紋形式具有朝向該冠狀區安置之一後端側翼，該後端側翼具有朝向該冠狀區量測之約80°的一後端側翼角，該螺紋形式具有一截短脊部，該螺紋形式具有藉由該主體建立之一小直徑及藉由該脊部建立之一大直徑，該螺紋形式之相鄰匝之間的該主體之部分包括一根部，該根部具有一軸向根部長度，該根部長度沿著該螺紋形式之長度係大體相等的，該螺紋形式具有一螺紋厚度，該螺紋厚度在該中心區中比在該尖形區及該冠狀區中更大，該尖形區在其中具有至少一個自攻凹口，該至少一個自攻凹口軸向對分該螺紋形式之複數個匝，該中心區包含一溝槽陣列，各該溝槽沿著該中心區之長度縱向延伸，各該溝槽由複數個相異且隔離溝槽區段所組成，該等隔離溝槽區段形成於該螺紋形式之該脊部中，該溝槽內之各該隔離溝槽區段自下一相鄰隔離溝槽區段圓周偏移以形成一螺旋扭轉，該螺旋扭轉具有一左向，各該溝槽具有一大體恆定之溝槽深度， 該中心區包含一壓緊斜坡陣列，各該壓緊斜坡在兩個圓周相鄰之溝槽區段之間沿著該螺紋形式之該脊部安置，各該壓緊斜坡具有在該右向上之一低前端邊緣及一高後端邊緣，該壓緊斜坡相對於一切線以約20°俯仰，各該壓緊斜坡經構形以在該錨旋入該製備孔中時憑藉一緻密化動作施加一局部壓縮應變至主體骨頭之內表面，及該冠狀區具有一平坦端，一冠狀過渡倒角安置於該平坦端與該螺紋形式之間，該螺紋形式之該小直徑及該大直徑在其與該冠狀過渡倒角之相交點處實質上相等。
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