KR20120026504A - 각도 변화가 가능한 스크류 플레이트 시스템 - Google Patents

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KR20120026504A
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어스 훌리게
로버트 프리그
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신세스 게엠바하
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Abstract

뼈 고정 요소는 근위단으로부터 원위단까지 길이방향으로 연장하는 샤프트 및 샤프트의 근위단에 연결된 헤드를 구비한다. 헤드는 뼈 플레이트를 관통하는 개구의 내벽에 고정 결합되게 변형가능하며 방사상 외측의 접촉 구조물을 포함한다. 접촉 구조물의 변형은, 개구의 중앙 축에 대해 사용자가 선택한 그 어떤 각도에서 각도 형성의 허용 범위 내에서, 헤드를 개구 내부의 뼈 고정 요소에 고정시키는 것을 허용한다.

Description

각도 변화가 가능한 스크류 플레이트 시스템{variable angle screw plate systems}
우선권
본 발명은 인용에 의해 그 전체 내용이 본 명세서에 합체되는, 2009. 5.26.자로 출원된 미국 가출원 번호 제61/181,149호의 "가변 각도 스크류 플레이트 시스템"의 우선권을 주장한다.
본 발명은 골절 치료용 장치에 관한 것으로서, 상세하게는, 뼈 플레이트들과 같은 임플란트를 뼈에 고정하기 위한 장치에 관한 것이다.
특정의 정형외과적 시술에 있어서, 다수의 뼈들 또는 뼈 부분들을 서로에 대해 고정할 필요가 종종 있다. 여러 가지의 뼈들의 내부적 고정을 위한 다양한 플레이트 시스템이 알려져 있다. 일반적으로, 그러한 시스템들은 골절 라인 또는 척추 디스크 공간을 포괄하는 뼈 또는 뼈 부분들에 부착된 플레이트를 포함한다. 전형적으로, 플레이트는 다수의 구멍들을 포함하고, 그 구멍들을 통해 뼈 스크류들과 같은 고정 요소들이 삽입되어 하부의 뼈와 결합한다. 몇몇 플레이트 시스템들은 고정된 방향으로 상응하는 플레이트 구멍들 내부에 고정되는 구속된 즉, 고정 스크류들을 포함한다. 다른 플레이트 시스템은 플레이트 구멍들 내부에서 움직이거나 회전할 수 있는 반-구속된 즉, 비-고정 스크류들을 포함한다.
본 발명은 뼈 고정 요소에 관한 것이다.
본 발명은 골절 치료를 위한 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게, 뼈 플레이트들과 같은 임플란트들을 뼈에 고정하기 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명의 예시적 실시예들은 그 어떤 선택 가능한 각도로 임플란트의 적절하게 구성된 개구에 결합될 수 있는 스크류 또는 핀을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 뼈 고정 요소에 관한 것으로서, 근위단으로부터 원위단까지 길이방향으로 연장하는 샤프트 및 샤프트의 근위단에 연결된 헤드를 구비하고, 헤드는 뼈 플레이트를 관통하는 개구의 내벽에 고정 결합되어 변형 가능한 방사상의 외부 접촉 구조물을 포함하고, 접촉 구조물의 변형은 헤드가 허용된 각도 범위 내에서 개구의 중앙축에 대해 그 어떤 사용자에 의해 선택된 각도에서도 개구 내부에서 뼈 고정요소와 결합하는 것을 허용한다.
도 1은 뼈 플레이트 삽입된, 본 발명의 제1 예시적 실시예에 따른 장치의 사시도이다.
도 2는 뼈 플레이트 삽입된, 도 1의 장치의 측면도이다.
도 3은 도 1의 장치의 측면도이다.
도 4는 도 1의 장치의 평면도이다.
도 5는 도 1의 장치의 헤드의 확대 측단면도이다.
도 6은 드라이빙 도구를 사용하여 뼈 플레이트에 삽입된, 본 발명의 제2 예시적 실시예에 따른 장치의 단면 사시도이다.
도 7은 드라이빙 도구를 사용하여 뼈 플레이트에 삽입된, 도 6의 장치의 다른 단면 사시도이다.
도 8은 드라이빙 도구를 사용하여 뼈 플레이트에 삽입된, 도 6의 장치의 확대 단면 사시도이다.
도 9는 도 6의 장치의 사시도이다.
도 10은 도 6의 장치의 측면도이다.
도 11은 도 6의 장치의 측단면도이다.
도 12는 도 6의 장치의 평면도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 장치의 평면도이다.
도 14는 뼈 플레이트에 삽입된, 본 발명의 제3 예시적 실시예에 따른 장치의 사시도이다.
도 15는 도 14의 장치의 측단면도이다.
도 16은 도 14의 장치에 따른 스크류 또는 핀의 사시도이다.
도 17은 도 16의 스크류 또는 핀의 측면도이다.
도 18은 도 16의 스크류 또는 핀의 측단면도이다.
도 19는 도 16의 스크류 또는 핀의 평면도이다.
도 20은 도 16의 장치에 따른 슬리브의 사시도이다.
도 21은 도 20의 슬리브의 평면도이다.
도 22는 도 20의 슬리브의 측면도이다.
도 23은 본 발명의 제4 예시적 실시예에 따른 장치의 측단면도이다.
도 24는 본 발명의 제5 예시적 실시예에 따른 장치의 측단면도이다.
도 25는 본 발명의 제6 예시적 실시예에 따른 장치의 평면도이다.
도 26은 제2 구성에 있는, 도 25의 장치에 따른 장치의 평면도이다.
본 발명은 이어지는 상세한 설명 및 첨부된 도면들을 참조할 때 더 잘 이해될 것이며, 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 부여하였다. 본 발명은 골절 치료를 위한 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 뼈 플레이트들과 같은 임플란트들을 뼈에 고정하기 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명의 예시적 실시예들은 그 어떤 선택 가능한 각도로 임플란트의 적절하게 구성된 개구에 결합할 수 있는 스크류 또는 핀을 제공한다. 그러나, 예시적 실시예들은 스크류 또는 핀으로서 설명되고 도시되었지만, 장치는 임플란트를 뼈에 고정할 수 있는 그 어떤 요소일 수 있으며 임플란트를 통한 삽입이 그에 대한 사용자에 의해 선택된 그 어떤 각도로 변형될 수 있도록 개선된 장치에 관한 것임을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용된 '근위' 및 '원위'라는 용어들은 외과의사 또는 장치의 다른 사용자 쪽을 향하는 방향(근위)과 그로부터 멀어지는 방향(원위)을 설명하기 위해 사용되었음을 유의해야 한다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 예시적 실시예에 따른 장치(100)는 넥크부(106)에 의해 서로 연결된 헤드(102)와 샤프트(104)를 구비한다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 장치(100)는 스크류, 핀, 또는 뼈 플레이트(10)를 뼈에 고정하도록 구성된 다른 유사한 장치일 수 있다. 장치(100)는 헤드(102)가 개구(12)에 변형 결합됨으로써, 장치(100)를 뼈 플레이트(10)에 고정할 수 있도록 뼈 플레이트(10)의 개구(12)에 삽입될 수 있다. 장치(100)는 사용자에 의해 선택된 각도 즉, 그 중앙축을 따라 개구(12)와 동축적으로 또는 장치(100)를 개구(12) 속으로 삽입할 때 사용자에 의해 선택된 것과 동일하게 개구(12)의 중앙 축에 대해 형성된 각도 중 어느 하나로 개구(12)에 삽입될 수 있다. 개구(12)는 당업자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 개구(12)의 적어도 어느 한 부분을 따라 나사산(14)을 포함하는 표준 뼈 플레이트 개구일 수 있다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 헤드(102)는 넥크부(106) 및 그 근위단(110)에서 넥크부(106)의 외주면(108)으로부터 방사상 외측으로 연장하는 다수의 활 모양 요소들(112)을 포함한다. 각각의 활 모양 요소(112)는 그 근위면(122)이 실질적으로 오목한 반면 그 원위면(124)이 볼록하도록 굴곡된 중간부(120)를 포함한다. 활 모양 요소들(112)은 나사산(14)의 피치와 실질적으로 상응하는 두께를 가지도록 얇게 형성된 외부 가장자리들(114)를 구비한다. 즉, 외부 가장자리(114)의 두께는 그것이 삽입될 개구(12)에 있는 인접한 나사산(14)의 1회전들 사이의 간격과 동일하거나 약간 작다. 이것은 사용자에 의해 선택된 각도로부터 생겨나는 개구를 가로지르는 간격의 그 어떤 차이를 수용하기 위해, 활 모양 요소들(112)이 굽어진 상태로 활 모양 요소들(112)의 외부 가장자리(114)가 나사산(14)의 길이 방향으로 인접한 부분들 사이에 안착되는 것을 허용한다. 즉, 바람직하게, 헤드(102)의 직경은 개구(12)의 내경보다 더 크기 때문에, 활 모양 요소들(112)은 개구(12)의 중앙 축에 대해 회전하더라도 그 나사산(14)과 결합될 수 있다. 예를 들어, 개구(12)의 직경은 헤드(102)의 직경의 0.3배 내지 0.6배 일 수 있다. 헤드(102)는 3개 내지 8개의 활 모양 요소들(112)을 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 도시된 바와 같이, 헤드(102)는 넥크부(106)에 대해 서로 실질적으로 등간격으로 이격된 4개의 활 모양 요소들(112)을 포함한다. 그러나, 헤드(102)는 넥크부(106)에 대해 다양한 패턴으로 배열된 그 어떤 수의 활 모양 요소들(112)을 포함할 수 있음을 당업자는 이해할 것이다. 헤드(102)는 개구(12) 내부의 필요한 위치에서 헤드(102)를 고정하기 위해 실질적으로 단단하지만, 개구(12) 내부에서 장치(100)의 필요한 각도 범위에서 나사산(14)과 결합하는데 필요한 활 모양 요소들(112)의 약간의 변형을 허용하기 위해 충분히 유연한 물질로 형성될 수 있다. 헤드(102)는 예를 들어, 티타늄, TAN, 스테인리스 스틸, 코발트 크롬, PEEK 또는 폴리머와 같은 물질로 형성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 장치(100)가 개구(12)에 동축적으로 삽입되거나 개구(12)의 중앙축에 대해 각지게 삽입되거나 무관하게, 활 모양 요소들(112)이 배열되는 근위단(110)에서 헤드(102)의 폭은 다수의 활 모양 요소들(112)의 외부 가장자리들(114)이 개구(12)의 나사산(14)과 결합할 수 있도록, 개구(12)의 직경보다 약간 더 클 수 있다. 따라서, 활 모양 요소들(112)이 헤드(102)의 넥크부(106)를 향해 방사상 내측으로 굴곡되어 변형됨으로써, 개구(12)는 활 모양 요소들(112)을 수용할 수 있다. 외부 가장자리(114)는 넥크부(106)쪽으로 이동함으로써, 굴곡된 중간부(120)의 곡률은 증가되고, 근위단(110)에서 헤드(102)의 직경을 감소시켜 개구(12)의 크기 및 삽입 각도에 맞도록 한다. 따라서, 다수의 활 모양 요소들(112)은 개구(12)의 중앙 축에 대해 장치(100)의 필요한 각도 범위 내의 그 어떤 각도에서 개구(12)와 결합하도록 설계되는 것이 바람직하다는 것을 당업자는 이해할 것이다. 다수의 활 모양 요소들(112)의 유연성은 활 모양 요소들(112)의 물질, 활 모양 요소들(112)의 두께 및 활 모양 요소들(112)의 수를 포함하지만 이에 한정되지 않는 많은 요인들에 의해 결정될 수 있다. 따라서, 활 모양 요소들(112)의 유연성은 필요한 레벨로 굴곡되도록 제어될 수 있음을 당업자는 이해할 것이다.
샤프트(104)는 근위단(116)으로부터 원위단(118)까지 길이방향으로 연장하며, 근위단(116)은 헤드(102)의 넥크부(106)의 원위단(126)에 연결된다. 장치(100)가 뼈 스크류일 때, 샤프트(104)는 뼈와 결합하기 위해 샤프트(104)의 길이의 적어도 일 부분을 따르는 나사산을 포함할 수 있다. 헤드(102)의 넥크부(106)는 개구(12)에 대한 장치(100)의 각도 증가(즉, 넥크부(106)와 개구(12)의 가장자리(16) 사이의 간섭을 감소시킴에 의해)를 허용하기 위해 샤프트(104)의 직경보다 약간 더 작게 만들 수 있다. 예를 들어, 장치(100)가 개구(12)의 중앙 축에 대해 각도를 형성하면서 삽입될 때조차도, 넥크부(106)의 감소된 직경은 뼈 플레이트(10)의 원위면(18)에서 개구(12)의 가장자리(16)를 수용하는 공간을 제공한다. 헤드(102)는 종래의 스크류 또는 핀 헤드보다 더 편평하기 때문에, 뼈 플레이트(10)는 그곳을 통해 삽입되는 스크류들 및/또는 핀들의 헤드를 충분히 수용하기에 충분한 두께로 일반적으로 제조된 표준 뼈 플레이트들보다 더 얇게 제조될 수 있음을 당업자는 이해할 것이다.
장치(100)는 활 모양 요소들(112)이 나사산(14)에 결합할 수 있도록 개구(12)에 대해 장치(100)를 회전시키기 위해, 그 세로 축에 대해 장치(100)를 회전시키는 토크를 제공하여, 각각의 활 모양 요소들(112) 사이의 헤드(102)에 결합하는 드라이빙 도구를 통해 개구(12) 속으로 박혀질 수 있다. 대안적 실시예에 있어서, 장치(100)는 헤드(102)의 근위면(108) 위의 드라이빙 요소(128)를 통해 박혀질 수 있다. 드라이빙 요소는 드라이빙 도구의 메이팅 부분(mating portion)에 의해 결합될 수 있는 그 어떤 리세스(예, 육각 리세스) 또는 돌기일 수 있다.
장치(100)를 적용하기 위한 예시적 방법은 치료되어야 할 뼈의 필요한 위치에 뼈 플레이트(10)를 위치시키는 단계를 포함한다. 일단, 뼈 플레이트(10)가 필요한 바와 같이 위치되면, 사용자는 예를 들어, 뼈의 특징과 플레이트의 형상에 근거하여 사용자에 의해 선택된 각도로 뼈 플레이트(10)의 개구(12)에 장치(100)를 삽입한다. 장치(100)가 삽입되는 축은 뼈 플레이트(10)를 적용할 당시에 사용자에 의해 결정된 개구(12)의 중앙 축에 대해 개구(12)와 동축적이거나 각도가 형성될 수 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 장치(100)는 중앙 축에 대해 0˚와 15˚사이의 각도 범위에서 개구(12)를 통해 삽입될 수 있다. 예를 들어, 사용자는 개구(12)를 통해 장치(100)가 삽입될 필요한 축을 따르는 구멍을 미리-천공할 수도 있다. 샤프트(104)의 원위단(118)은 개구(12)를 통과하고 장치(100)는 개구(12) 속으로 원위적으로 더 박혀진다(예, 헤드(102)와 결합하는 그 어떤 적절한 드라이빙 도구를 사용하여). 장치(100)가 개구(12)를 통해 원위적으로 박히면, 헤드의 활 모양 요소들(112)은 개구(12)의 나사산(14)과 접촉하게 됨으로써, 개구(12)의 주변 근처의 다양한 점들에서(그리고, 삽입 각도에 따라 중앙 축에 대해 다양한 레벨로) 나사산(14)과 변형 결합된다. 전술한 바와 같이, 활 모양 요소들(112)는 외부 가장자리(114)가 넥크부(106)에 더 가깝게 움직이도록 하고 활 모양 요소들(112)의 굴곡된 중간부(120)의 곡률이 증가되도록 넥크부(106) 방향으로 방사상 내측으로 굴곡된다. 활 모양 요소들(112)이 나사산(14)의 인접한 1회전들 사이의 필요한 공간으로 이러한 방식으로 굽어서 들어가면, 요소들(112)의 자연적 바이어스는 그들을 방사상 외측으로 밀어내어 그들을 나사산(14)에 대해 정 위치에 고정시킨다.
도 6 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 예시적 실시예에 따른 시스템(200)은 사용자에 의해 선택될 수 있는 개구(22)의 중앙 축에 상대적인 각도로 드라이빙 도구(206)을 통해 임플란트(20)의 개구(22) 속으로 삽입될 수 있는 뼈 고정 요소(201)(예, 뼈 스크류 또는 핀)을 구비한다. 뼈 고정 요소(201)는 중앙 축을 따르거나 사용자 선택 각도에서 개구(22)의 중앙 축으로부터 옵셋된 개구(22) 속으로 삽입될 수 있다. 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 뼈 고정 요소(201)는 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 개구(22) 속으로 뼈 고정 요소(201)를 박아 넣음은 물론 드라이빙 도구(206)의 사용에 의해 개구(22)에 삽입되면서 뼈 고정 요소(201)의 헤드부(202)를 개구(22)와 고정 결합으로 변형시킬 수 있다. 임플란트(20)의 개구(22)는 예를 들어, 그 속으로 삽입될 표준 록킹 스크류 또는 핀의 헤드에 있는 상응하는 나사산과 예를 들어, 결합하도록 구성된 나사산을 포함하는 그 어떤 표준 뼈 플레이트 개구일 수 있다. 그러나, 개구(22)는 비-나사산, 원통형, 볼-모양, 원뿔 등일 수도 있음을 당업자는 이해할 것이다. 또한, 임플란트(20)는 뼈 고정 요소(201)의 헤드부(202)의 길이를 완전히 수용할 만큼의 깊이를 가져야만 한다(예, 뼈 고정 요소가 개구(22)에 완전히 안착될 때, 헤드부(202)가 그로부터 돌출되지 않도록)는 것을 당업자는 이해할 것이다.
도 9 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 뼈 고정 요소(201)는 샤프트(204)의 근위단(208)에 연결된 헤드(202)를 포함한다. 헤드(202)는 예를 들어, 결합부(214)와 그로부터 근위적으로 연장하는 드라이빙 요소(216)를 포함한다. 결합부(214)는 실질적으로 라운드질 수 있고, 아래에서 설명되는 바와 같이, 헤드(202)가 변형될 때 그 외면(218)이 개구(22)의 측면과 결합하도록 선택된 직경을 가진다. 드라이빙 요소(216)는 결합부(214)의 근위단(220)으로부터 연장하고, 개구(22)를 통해 뼈 고정 요소(201)를 박아 넣는 드라이빙 도구(206)와 결합하는데 사용될 수 있다. 드라이빙 요소(216)는 드라이빙 도구(206)의 일부와 결합될 수 있는 단일의 돌기 또는 다수의 돌기들을 포함할 수 있다. 도시된 예에서, 드라이빙 요소(216)는 뼈 고정 요소(201)의 세로 축에 대해 서로 실질적으로 등간격으로 이격된 다수의 돌기들을 포함할 수 있으므로, 연결될 때, 다수의 돌기들은 실질적으로 링-모양의 드라이빙 요소(216)를 형성한다. 사용 시, 드라이빙 요소(216)는 드라이빙 도구(206)에 연결되기 때문에, 드라이빙 도구는 뼈 고정 요소(201)에 토크를 제공하여, 세로 축에 대해 뼈 고정 요소(201)를 회전시켜 뼈 고정 요소(201)를 개구(22)를 통해 박을 수 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 다른 실시예에 있어서, 헤드(202)의 결합부(214)는 나사산(24)과 결합함에 의해 헤드(202)와 개구(22) 사이에 초기 그립을 제공하기 위해 제1 돌기(214)의 외면(218)으로부터 방사상 외측으로(즉, 샤프트(204)의 축으로부터 멀어지게) 돌출하는 다수의 결합 요소들(222)을 포함한다. 다수의 결합 요소들(222)은 결합부(214)의 폭이 가장 큰 결합부(214)의 주변 부근에 형성될 수 있다. 본 발명의 예시적 실시예에 따른 장치는 표면(218)의 주변 근처에 그 어떤 필요한 패턴으로 분포된 3개 내지 6개의 결합 요소들(222)을 포함할 수 있다. 그러나, 필요한 초기 그립을 얻기 위해, 결합 요소들(222)의 그 어떤 수도 포함될 수 있음을 당업자는 이해할 것이다.
샤프트(204)는 근위단(208)으로부터 원위단(210)까지 길이방향으로 연장되고, 뼈 고정 요소(201)가 스크류일 때, 그 길이의 적어도 일 부분을 따르는 나사산을 포함할 수 있다. 샤프트(204)의 근위단(208)은 샤프트(204) 및/또는 전술한 방식으로 뼈 고정 요소(201)의 각도 형성을 용이하게 하는 공간을 제공하기 위해 헤드(202)의 결합부(214)의 직경보다 더 작은 직경을 가진 넥크부(212)를 통해 헤드(202)의 결합부(214)에 연결된다. 예를 들어, 넥크부(212)는 임플란트(20)의 원위면(28)에서 개구(20)의 가장자리(26)를 수용할 수 있고, 원위면(28)은 뼈에 대면하기 때문에 이러한 요소들의 접촉은 뼈 고정 요소(201)의 각도 형성을 방해하지 않는다.
뼈 고정 요소(201)는 근위단(226)에 있는 개구로부터, 헤드(202)를 통하고 샤프트(204)의 길이의 적어도 일 부분을 통해 연장하는 채널(224)를 더 포함한다. 채널(224)은 뼈 고정 요소(201)의 헤드(202)를 변형시키기 위해 드라이빙 도구(206)의 봉(234)에 의해 결합될 수 있는 크기와 모양을 가진다. 채널(224)은 헤드(202)와 샤프트(204)의 모양에 상응할 수 있다. 예를 들어, 헤드(202)의 결합부(214) 내부에 위치된 채널(224)의 제1 부분(228)은 상응하게 라운드질 수 있으므로, 헤드(202)의 결합부(214)의 외면(218)과 채널(224)의 제1 부분(228) 사이의 결합부(214)의 두께는 헤드(202)의 두께를 따라 실질적으로 일치한다. 샤프트(204)의 길이의 일 부분을 통해 연장하는 채널(224)의 제2 부분(230)은, 샤프트(204)의 세로 모양에 상응하는, 실질적으로 원통일 수 있다.
도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 드라이빙 도구(206)는 제1 너트(236), 제2 너트(238), 및 봉(234)을 구비한다. 제1 및 제2 너트들(236)(238) 각각은 봉(234)을 수납하기 위해 각각 루멘(240)(242)을 포함한다. 봉(234)은 근위단(244)로부터 원위단(246)까지 길이 방향으로 연장한다. 봉의 원위단(246)은 채널(224)의 원위부(248)에 나사 결합되는 한편, 봉(234)의 나머지 길이는 루멘들(240(242)을 통해 연장한다. 제1 너트(236)는 렌치(wrench) 너트로서 기능하고 헤드(202)의 제2 부분(216)과 짝을 이루는 반면 결합부(214)에 접촉하기 위한 드라이빙 요소(248)를 포함한다. 제1 너트(238)의 루멘(240)의 직경은 봉(234)의 직경보다 약간 더 크기 때문에 봉(234)은 그곳을 통해 슬라이딩 가능하다. 제2 너트(238)는 제2 너트(238)의 원위면(250)이 제1 너트(236)의 근위면(252)과 접촉하는 상태에서 제1 너트(236)에 대해 근위적으로 위치된다. 제2 너트(238)의 루멘(242)은 봉(234)의 나사산(254)에 상응하는 나사산(256)을 포함한다. 따라서, 나사산(256)은 나사산(254)과 결합되어 봉(234)과 제2 너트(238)는 그들이 서로에 대해 회전할 때 서로에 대해 길이 방향으로 움직일 수 있다. 특별히, 세로 축에 대한 봉(234)과 제2 너트(238)의 서로에 대한 회전은 봉이 세로축을 따라 길이 방향으로 이동시키는 한편 세로축에 대해 회전시킨다.
시스템(200)의 예시적 사용 방법은 표적 뼈의 필요한 위치에 뼈 플레이트(20)를 위치시키는 단계를 포함한다. 뼈 플레이트(20)가 위치되면, 사용자는 전술한 것과 동일한 방식으로 사용자에 의해 선택된 각도로(개구(22)의 중앙축에 동축적으로 또는 옵셋되게) 뼈 플레이트(20)의 개구에 뼈 고정 요소(201)를 삽입한다. 예를 들어, 뼈 고정 요소(201)는 0˚ 내지 15˚ 사이의 각도로 개구(22)를 통해 삽입될 수 있다. 샤프트(204)의 원위단(210)이 개구(22) 속으로 삽입되고 뼈 고정 요소(201)는 드라이빙 도구(206)를 사용하여 그곳을 통해 원위적으로 더 박혀진다. 특히, 드라이빙 요소(248)에 의해 뼈 고정 요소(201)와 맞춰지는 제1 너트(236)는 세로 축에 대해 회전함으로써, 뼈 고정 요소(201)를 세로 축에 대해 회전시켜 뼈 고정 요소(201)를 개구(22)를 통해 박아 넣을 수 있다. 뼈 고정 요소(201)는 헤드(202)가 개구(22)의 내부에 실질적으로 위치될 때까지 그곳을 통해 원위적으로 박혀질 수 있다. 뼈 고정 요소(201)가 개구(22)의 내부의 적절한 위치에 있으면, 제2 너트(238)는 채널(224)과 나사 결합하는 봉(234)에 대해 회전될 수 있다. 제2 너트(238)의 회전은 봉(234)을 제2 너트(238)에 대해 세로 축을 따라 근위적으로 이동되게 한다. 제2 너트(238)는 원위적으로 위치된 제1 너트(236)와 접촉하기 때문에, 제2 너트(238)는 결과적으로 헤드(202)의 결합부(214)에 접촉하는,드라이빙 요소(248)를 경유하여 뼈 고정 요소(201)에 대해 원위적으로 힘을 가하는 제1 너트(236) 위에 원위적 방향으로 힘을 가한다. 동시에, 봉(234)이 제2 너트(238)에 대해 근위적으로 이동할 때, 봉(234)의 원위부(246)에 부착된 뼈 고정 요소(201)가 당겨져서 드라이빙 요소(248)에 대항하여 헤드(202)의 결합부(214)에 근위적으로 힘을 가한다. 드라이빙 요소(248)가 동시에 헤드(202)에 대항하여 원위적 방향으로 힘을 가할 때, 헤드(202)는 드라이빙 요소(248)에 대항하여 헤드(202)를 짖눌러 변형시켜 샤프트(204)의 축으로부터 방사상 외측으로 멀어지게 팽창시킨다. 즉, 샤프트(204)의 축을 따라 헤드(202)의 길이가 짧아질 때, 헤드(202)의 반지름이 팽창되어 그 외면(218)에 힘을 가하여 개구(22)의 내면(예, 나사산(24))에 고정 결합시킴으로써 뼈 고정 요소(201)를 개구(22) 내부의 필요한 위치 및 각도에 고정시킨다. 필요한 레벨의 변형이 발생되면, 드라이빙 도구(206)는 뼈 고정 요소(201)로부터 제거될 수 있다. 그러면, 봉(234)은 제2 너트(238)와 채널(224)로부터 스크류 결합이 해제되어 인체로부터 철수된다. 그 후, 드라이빙 요소(248)는 돌기들(216)로부터 결합이 해제되고 제1 및 제2 너트들(236)(238)은 각각 인체로부터 철수된다.
도 14 내지 도 22에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 예시적 실시예에 따른 장치(300)는 슬리브(306) 및 예를 들어, 뼈 핀 또는 스크류일 수 있는 뼈 고정 요소(301)를 포함한다. 도 14에 도시된 바와 같이, 장치(300)는 뼈 플레이트(30)의 개구(32) 속으로 개구(32)의 중앙 축을 따라 개구(32)와 동축적으로 또는 사용자에 의해 필요한 바와 같이 중앙 축에 대해 각도를 형성하면서 삽입될 수 있다. 개구(32)는 그 어떤 표준 뼈 플레이트 개구일 수 있고 개구(32)의 적어도 일 부분을 따르는 나사산(34)을 포함할 수 있다. 도 15에 도시된 바와 같이, 장치(300)의 슬리브(306)는 뼈 고정 요소(301)의 헤드(302)에 몰딩될 수 있으므로, 슬리브(306)는 개구(32)의 내면(예, 나사산(34))과 변형 가능하게 결합될 수 있다. 뼈 고정 요소(301)는 헤드(302)에 연결된 근위단(308)과 원위단(310) 사이에서 세로방향으로 연장한다. 만약, 뼈 고정 요소(301)가 스크류이면, 샤프트(304)는 뼈와 결합하기 위해 그 길이의 적어도 일 부분을 따르는 나사산을 포함할 것임을 당업자는 이해할 것이다.
도 16 내지 도 19에 도시된 바와 같이, 뼈 고정 요소(301)의 헤드(302)는 헤드(302)의 근위단(312)의 직경이 헤드(302)의 원위단(314)의 직경보다 더 크게 되어 있는, 실질적으로 원추형일 수 있다. 헤드(302)의 테이퍼 각도는 뼈 고정 요소(301)의 세로축에 대해 대략 10˚ 내지 30˚범위 일 수 있다. 헤드(302)는 헤드(302)의 길이의 적어도 일 부분을 따르는 헤드(302)의 외면(316) 주변에 형성된 나사산(318)을 더 포함할 수 있다. 나사산(322)은 외면(316)에 주위에 일정한 피치로 형성된 연속적인 나선 나사산 또는 일련의 분리된 원형 나사산일 수 있다. 도 18 및 도 19에 도시된 바와 같이, 헤드(302)는 근위단(312)에 있는 육각 리세스와 같은 드라이빙 요소(328)를 포함할 수 있다. 그러나, 드라이빙 요소(328)는 그 어떤 리세스, 돌기 또는 개구(32)를 통해 원위적으로 장치(300)를 박아넣는 드라이빙 도구에 의해 결합될 수 있는 다른 구조물일 수 있음을 당업자는 이해할 것이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 슬리브(306)는 헤드(302)의 외면(316)의 일 부분에 몰딩될 수 있다. 슬리브(306)는 폴리에테르에테르케톤(PEEK)과 같은 연성 물질로 형성되는 것이 바람직하므로, 슬리브(306)는 개구(32) 내부에 고정되도록 팽창되어 뼈 플레이트(30)에 대해 뼈 고정 요소(301)를 고정할 수 있다. 또한, 슬리브(306)는 순수 티타늄 및 모든 다양한 플라스틱과 같은 다른 물질들로 형성될 수 있다. 도 20 내지 도 22에 도시된 바와 같이, 슬리브(306)는 슬리브(306)의 외면(322)의 외주의 적어도 일 부분의 주위에 적어도 하나의 돌기(320)를 포함한다. 적어도 하나의 돌기(320)는 외주 부근의 연속적인 돌기로서 외면(322)에 형성될 수 있다. 대안적으로, 적어도 하나의 돌기(320)는 외면(322) 부근의 경로를 따라 연장하는 일련의 돌기들 형태로서 또는 개구(32)와 고정 결합하기에 적절한 모든 패턴으로서 형성될 수 있다. 돌기(320)는 외면(322)에 형성되기 때문에, 장치(300)가 개구(32)에 삽입될 때, 돌기(320)는 개구(32)의 나사산(34)과 결합한다.
외면(322)은 라운드진 부분들(330)의 인접한 하나들은 편평한 부분들(332)의 하나에 의해 분리되도록 다수의 라운드진 부분들(330) 및 다수의 편평한 부분들(332)을 모두 포함할 수 있다. 편평한 부분들(332)은 슬리브(306)의 중앙 축에 실질적으로 평행할 수 있고, 슬리브(306)의 근위단(334)의 폭을 감소시키기 때문에, 슬리브(306)는 각도를 변화시키면서 개구(34)에 삽입될 수 있다. 편평한 부분들(332)은 슬리브(306)의 길이의 일 부분을 따라 연장할 수 있다. 적어도 하나의 돌기(320)는 라운드진 부분들(330)을 따라 형성될 수 있음을 당업자는 이해할 것이다.
슬리브(306)는 헤드(302)에 몰딩되기 때문에, 헤드(302)의 외면(316)과 접촉하는 슬리브(306)의 내면(324)은 나사산(318)을 포함하는 외면(316)의 모양을 채택한다. 따라서, 슬리브(306)가 헤드(302) 위에 몰딩될 때, 슬리브(306)의 내면(324)은 헤드(302)의 나사산(318)에 상응하는 나사산(326)을 포함하도록 형성된다. 뼈 고정 요소(301)가 세로 축을 기준으로 슬리브(306)에 대해 회전될 때, 나사산(318)이 슬리브(306)의 상응하는 나사산(326)을 통해 슬라이딩되는 것과 같이, 뼈 고정 요소(301)는 슬리브(306)에 대해 길이 방향으로 이동한다. 스크류 또는 핀(302)의 헤드(302)는 실질적으로 원뿔이기 때문에, 헤드(302)가 슬리브(306)를 통해 원위적으로 이동할 때, 헤드(302)의 점진적으로 더 큰 직경 부분들은 슬리브(306) 속으로 이동하면서 변형되어 슬리브(306)를 팽창시키고 돌기(들)(320)이 개구(32)와 고정 결합된다.
장치(300)의 예시적인 사용 방법에 따르면, 뼈 플레이트가 치료될 뼈의 표적 부분에 대항하도록, 뼈 플레이트(30)가 필요한 바와 같이 위치되면, 장치(300)의 샤프트(304)의 원위단(310)은 개구들(32)의 어느 하나에 삽입된다. 장치(300)는 예를 들어, 개구(32)와 동축적으로 또는 개구(32)의 중심 축에 대해 소정 양 옵셋된 각도로 연장하는 미리-천공된 구멍 속으로 형성된 개구(32)를 통과하여 예컨대, 드라이빙 도구를 사용하여 종래의 방식으로 뼈 속으로 개구(32)를 통해 박혀진다. 드라이빙 도구는 드라이빙 요소(328)와 결합되어, 헤드(302)와 슬리브(306)가 실질적으로 개구(32) 내부에서 돌기(320)와 함께 나사산(34)에 결합될 때까지 그 세로 축을 기준으로 장치(300)를 회전시킬 수 있다. 돌기(320)가 나사산(34)과 결합되면, 드라이빙 도구(328)를 이용한 연속적 회전은 헤드(302)와 슬리브(306) 사이의 결합을 파괴할 것이므로, 뼈 고정 요소(301)는 슬리브(306)에 대해 원위적으로 박히게 된다. 뼈 고정 요소(301)는 슬리브(306)에 대해 세로방향으로 이동하기 때문에, 헤드(302)의 나사산(318)은 슬리브(306)의 나사산(326)을 통해 미끄러진다. 뼈 고정 요소(301)가 슬리브(306)를 통해 원위적으로 이동하기 때문에, 헤드(302)의 근위부들의 점진적으로 더 큰 직경이 슬리브(306)를 팽창 변형시켜 헤드(302)의 점진적으로 더 큰 근위부들을 수용한다. 따라서, 슬리브(306)가 팽창하여 장치(300)와 개구(32) 사이의 결합을 증대시킴으로써, 뼈 플레이트(30)에 대해 장치(300)를 고정시킨다.
도 23에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4 예시적 실시예에 따른 장치(400)는 전술한 바와 같은 장치(300)와 실질적으로 유사할 수 있다. 장치(400)는 뼈 고정 요소(401)와 뼈 고정 요소(401)의 헤드(402)에 몰딩된 슬리브(406)를 포함한다. 뼈 고정 요소(401)는 헤드(402)가 실질적으로 원뿔 모양의 근위부(412)와 나사산이 형성된 원위부(414)를 포함하는 것을 제외하고 뼈 고정 요소(301)와 실질적으로 유사하다. 따라서, 나사산이 형성된 원위부(414)는 뼈 고정 요소(401)가 슬리브(406)에 대해 원위적으로 박히도록 허용하는 반면 근위부(412)는 슬리브가 팽창에 의해 변형되게 한다.
도 24에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제5 예시적 실시예에 따른 장치(500)는 전술한 장치(300)와 실질적으로 유사할 수 있다. 장치(500)는 뼈 고정 요소(501)와 뼈 고정 요소(501)에 몰딩된 슬리브(506)를 포함한다. 뼈 고정 요소(501)는 실질적으로 원뿔형 헤드(502)와 그 길이의 적어도 일 부분을 따르는 나사산(505)을 포함하는 샤프트(504)를 구비하는 스크류이다. 뼈 고정 요소(501)가 뼈(52) 쪽으로 이동하여 뼈 플레이트(50)를 뼈(52)에 대해 압박하도록, 샤프트(504)의 나사산(505)은 그곳을 통해 장치(500)가 삽입되는, 슬리브(506)와 뼈 플레이트(50)에 대해 뼈 고정 요소(501)가 원위적으로 박히는 것을 허용한다. 뼈 고정 요소(501)가 슬리브(506)에 대해 원위적으로 이동할 때, 원뿔형 헤드(502)는 팽창에 의해 슬리브(506)를 변형시킨다.
도 25 및 도 26에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제6 예시적 실시예에 따른 장치(600)는 전술한 장치(300)와 실질적으로 유사할 수 있다. 장치(600)는 뼈 고정 요소(601)와 뼈 고정 요소(601)의 헤드(602)에 몰딩된 슬리브(606)를 구비한다. 뼈 고정 요소(601)는 헤드(602)가 실질적으로 비-원형인 것을 제외하고는 뼈 고정 요소(301)와 실질적으로 유사하다. 헤드(602)의 외면(616)은 슬리브(606)와 짝을 이루기 위한 나사산 또는 돌기를 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 헤드(602)의 측방향 단면은 실질적으로 정사각이므로, 슬리브(606)에 대한 뼈 고정 요소(601)의 45˚회전은 슬리브(606)를 그 방사상 외측으로 팽창 변형시킨다. 예를 들어, 도 25에 도시된 바와 같이, 제1 구성에서, 헤드(602)의 대각선(X)은 슬리브(606)의 외면(622)의 돌기(620)와 상응하지 않는다. 뼈 고정 요소(601)는 도 26에 도시된 바와 같이, 대각선(X)이 실질적으로 돌기(620)와 정렬되어 슬리브(606)의 일 부분이 팽창하는 돌기들(620)을 포함하도록 슬리브(606)가 변형되는 제2 구성으로 회전될 수 있다. 비록, 헤드(602)가 실질적으로 정사각으로 도시되었지만, 헤드(602)는 슬리브(606)에 대한 헤드(602)의 회전이 전술한 것과 유사한 방식으로 슬리브(606)를 방사상 외측으로 변형시킬 수 있는 한 그 어떤 비-원형일 수 있음을 당업자는 이해할 것이다. 헤드(602)의 모양은 슬리브(606)를 필요한 각도로 변형시키는데 필요한 회전 각도를 결정할 것임을 당업자는 이해할 것이다.
본 발명의 정신 또는 범위를 벗어나지 않는 한, 본 발명의 구조 및 방법에 대한 다양한 변화와 개조가 가능하다는 사실은 당업자에게 명백하다. 따라서 ,본 발명은 그것들이 첨부된 청구범위 및 그 균등물의 범위에 놓이는 한 본 발명의 다양한 변화들을 포함하는 것을 의도한다.
10...뼈 플레이트 12,22...개구
14...나사산 20...임플란트
100...장치 102...헤드
104...샤프트 106...넥크부
108...근위면 112...활 모양 요소
114...외부 가장자리 122...근위면
124...원위면 128...드라이빙 요소
201...뼈 고정 요소 202...헤드부
204...샤프트 206...드라이빙 도구
212...넥크부 214...결합부
218...외면 216...드라이빙 요소
220...근위단 222...결합 요소
224...채널 236...제1 너트
234...봉 238...제2 너트

Claims (19)

  1. 근위단으로부터 원위단까지 길이방향으로 연장하는 샤프트; 및
    상기 샤프트의 상기 근위단에 연결되며, 뼈 플레이트를 관통하는 개구의 내벽에 고정 결합되게 변형가능하며 방사상 외측의 접촉 구조물을 포함하는 헤드를 구비하고;
    상기 접촉 구조물의 변형은, 상기 개구의 중앙 축에 대해 사용자가 선택한 그 어떤 각도에서 각도 형성의 허용 범위 내에서, 상기 헤드를 상기 개구 내부의 뼈 고정 요소에 고정시키는 것을 허용하는 것을 특징으로 하는 뼈 고정 요소.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 헤드의 방사상 외면은 굴곡되고, 그 외주면에 주위에 분포된 다수의 활 모양 요소들을 포함하고;
    상기 활모양 요소들은 상기 개구의 내면에 있는 나사산과 고정 결합되게 방사상으로 압축가능하게 된 것을 특징으로 하는 뼈 고정 요소.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 헤드는 상기 샤프트의 축을 따라 압축가능하며, 축 방향으로 압축될 때, 상기 헤드는 상기 샤프트의 상기 축으로부터 방사상 외측으로 팽창하여 상기 개구의 내면에 결합하는 것을 특징으로 하는 뼈 고정 요소.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 헤드 및 상기 샤프의 일 부분을 관통하도록 상기 뼈 고정 요소의 상기 근위단으로부터 연장하는 채널을 더 구비하며;
    상기 채널의 제1 부분은 상기 헤드의 모양에 상응하고, 상기 채널의 제2 부분은 상기 샤프트의 모양에 상응하는 것을 특징으로 하는 뼈 고정 요소.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 샤프트의 내부에서 연장하는 상기 채널의 부분은 그 속으로 삽입되는 나사산이 형성된 봉과 해체 가능하게 나사 결합되는 것을 특징으로 하는 뼈 고정 요소.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 헤드는 그 근위단에서 드라이빙 요소를 포함하고,
    상기 드라이빙 요소는 상기 뼈 고정 요소를 임플란트의 개구를 통해 원위적으로 결합시키기 위한 드라이빙 도구와 제거 가능하게 결합할 수 있는 한편 나사산이 형성된 봉은 상기 뼈 고정 요소의 상기 샤프트를 근위적으로 당기고, 축 방향으로 압축하고 상기 헤드를 방사상으로 팽창시키는 것을 특징으로 하는 뼈 고정 요소.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 헤드는 제1 물질로 형성된 코어 및 그 위에 제2 물질로 형성된 슬리브를 포함하고;
    상기 제1 물질은 상기 제2 물질보다 더 단단하게 되어 있고;
    상기 코어는 상기 슬리브에 대한 회전이 상기 슬리브에 대해 상기 코어를 이동시키고 상기 슬리브를 방사상으로 팽창시켜, 상기 개구의 내면에 고정 결합시키는 것을 특징으로 하는 뼈 고정 요소.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 코어는 실질적으로 원뿔 모양 및 나사산이 형성됨으로써, 상기 코어의 회전은 상기 슬리브를 통해 상기 코어를 원위적으로 이동시켜 상기 코어의 큰 부분들이 점진적으로 상기 슬리브를 통하도록 힘을 가하는 것을 특징으로 하는 뼈 고정 요소.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 코어는 실질적으로 원뿔형 근위부와 나사산이 형성된 원위부를 포함하며, 상기 코어의 회전은 상기 슬리브를 통해 상기 코어를 이동시켜 상기 슬리브를 방사상으로 팽창시키는 것을 특징으로 하는 뼈 고정 요소.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 코어는 실질적으로 직사각으로 되어 있으며, 상기 코어의 회전은 상기 슬리브를 통해 상기 코어의 대각선을 이동시켜 상기 슬리브의 적어도 일 부분이 ㅂ방사상으로 팽창시키는 것을 특징으로 하는 뼈 고정 요소.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 슬리브는 상기 개구의 나사산과 결합하기 위해 상기 슬리브의 주변의 적어도 일 부분에 주위로 연장하는 돌기를 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 고정 요소.
  12. 청구항 7에 있어서,
    상기 헤드는 샤프트의 직경보다 더 작은 직경을 가진 넥크를 통해 상기 샤프트에 연결된 것을 허용하는 것을 특징으로 하는 뼈 고정 요소.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 헤드는 그곳으로부터 방사상 외측으로 연장하는 다수의 돌기들을 포함하고,
    돌기들의 각각은 오목한 근위면을 형성하는 활 모양으로 되어 있고, 상기 돌기들은 굴곡되어 상기 개구의 나사산에 근위적으로 라체트 결합되고, 상기 돌기들의 방사상 외측단들은 상기 뼈 고정 요소를 상기 개구 내부의 필요한 위치에 고정시키기 위해, 상기 개구의 상기 나사선의 인접한 와인딩(windings) 사이에 수납되도록 된 것을 특징으로 하는 뼈 고정 요소.
  14. (a) 치료될 뼈 위의 필요한 위치에 플레이트를 배치시키는 단계;
    (b) 샤프트의 근위단에 연결된 헤드를 구비하는 뼈 고정 요소를 상기 플레이트의 개구에 상기 개구의 중앙 축에 대해 사용자에 의해 선택된 각도로 삽입시키는 단계; 및
    (c) 삽입 각도와 무관하게 상기 개구의 내면에 상기 헤드를 고정 결합시키기 위해 상기 헤드를 변형시켜, 임플란트의 변형이 상기 뼈 고정 요소를 상기 임플란트에 고정시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 플레이트를 뼈에 고정하는 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 헤드가 상기 개구 내부의 필요한 위치에 있을 때까지 상기 개구 속으로 상기 뼈 고정 요소를 원위적으로 박아넣는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 플레이트를 뼈에 고정하는 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 헤드는 그곳으로부터 방사상 외측으로 연장하는 다수의 활 모양 요소들을 포함하고,
    상기 헤드의 변형은 상기 헤드를 상기 개구 속으로 밀어 넣는 것을 포함하고,
    돌기들이 근위적으로 굽어져서 상기 개구의 나사산의 인접한 와인딩 위체 라체트 결합되고, 돌기들의 방사상 외측단들은 상기 개구 내부의 필요한 위치에 상기 뼈 고정 요소를 고정시키기 위해 상기 나사산의 인전한 와인딩 사시에 고정하는 크기로 된 것을 특징으로 하는 뼈 플레이트를 뼈에 고정하는 방법.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 헤드의 변형은 그 방사상 외면이 상기 개구의 내면과 고정 결합할 때까지 상기 헤드를 방사상으로 팽창시키기 위해 상기 뼈 고정 요소의 축을 따라 상기 헤드를 압축시키는 것을 특징으로 하는 뼈 플레이트를 뼈에 고정하는 방법.
  18. 청구항 15에 있어서,
    상기 헤드는 상대적으로 단단한 물질로 형성된 코어 및 그 위에 몰딩되고 상대적으로 압축 가능한 물질의 쉘을 포함하고;
    상기 헤드의 변형은 상기 헤드를 상기 개구 속으로 삽입시킨 후 상기 쉘에 대해 상기 코어를 이동시켜 방사상으로 상기 쉘을 팽창시켜 상기 개구의 방사상 내면에 고정 결합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 플레이트를 뼈에 고정하는 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 쉘은 상기 개구의 나사산과 결합하도록 맞춰진 그 외주의 일 부분 주위로 연장하는 돌기들을 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 플레이트를 뼈에 고정하는 방법.
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