TW201402063A - 多軸式骨骼固定裝置 - Google Patents

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TW201402063A
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bone fixation
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TW102123094A
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Lutz Biedermann
Wilfried Matthis
Timo Biedermann
Berthold Dannecker
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Biedermann Technologies Gmbh
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Abstract

本案提供一種多軸式骨骼固定裝置，包含骨骼固定元件(1)，具有要固定於骨骼的幹部(2)，和頭部(3)；容納件(5,5')，以供容納骨骼固定元件之頭部，並供容納桿件(100)，容納件包含：上構件(8,8')，有頂端(81)和底端(82)，延伸貫穿頂端和底端之中央軸線(C)，頭部容納部(84)，在底端(82)有供引進頭部之通道(85)，頂端(81)有供容納桿件之槽溝(86)；下構件(10,10')，有頂端(101)和底端(102)，從頂端延伸到底端之通道(103,104)，下構件可從上構件之底端(82)連接到上構件；其中在或接近上構件底端(82)設有至少一夾持構件(20,200)，且其中夾持構件(20,200)構成是，當下構件連接於上構件時，縮小上構件(8,8')的頭部容納部(84)之通道(85)直徑，諸如當頭部***頭部容納部(84)內時，可把持頭部(3)。

Description

多軸式骨骼固定裝置
本發明係關於一種多軸式骨骼固定裝置。固定裝置包含固定元件，具有幹部和頭部，又含有容納件，可供固定元件聯結於桿件。容納件具有上構件，可連接至上構件之下構件，和至少一夾持構件，其構成為，當上、下構件組裝時，可把持固定元件於容納件內。多軸式骨骼固定裝置特別適用於提供模組系統。
WO 2011/077511 A1記載一種脊椎固定裝置，設有螺釘，也有頭部，可固定螺釘和桿件。頭部設有頭部本體和固定螺帽，把螺釘固定於螺帽。安裝於頭部本體時，固定螺帽可保持螺釘。固定螺帽對頭部本體之安裝狀態，適於在第一狀態(保持螺釘能夠樞動)和第二狀態(保持螺釘不能樞動)之間變換。
本發明之目的，在於提供一種多軸式骨骼固定裝置，改進裝置之處理以及各種用途。
此目的是由申請專利範圍第1項之多軸式骨骼固定裝置解決，進一步發展列於申請專利範圍附屬項。
多軸式骨骼固定裝置是底部裝載型多軸式骨骼固定裝置，容許固定元件從容納件底部***。由於此設計，可提供一種模組系統，其中單一容納件可與各種固定元件組合。固定元件可有不同之幹部長度、幹部直徑、固定型式，諸如螺釘、釘或其他骨骼固定器。利用此等模組系統，骨骼固定裝置可用於廣泛之臨床狀況。如此賦予外科醫師，可實質選擇植入物，減少植入物組或組態所含組件數。
骨骼固定裝置容易組裝。在容納件設有骨骼固定元件頭部之止動部，讓固定元件頭部正確定位在容納件內。
至少一夾持構件和止動部，提供頭部摩擦扣合於容納件內， 故固定元件可以保持在容納件內之可調節角度位置。摩擦力可藉容納件相對於固定元件樞動，以人為克服，故複數骨骼固定裝置可容易對齊，以容納要***之桿件。
本發明其他特點和優點，由附圖說明具體例，即可明白。
1‧‧‧骨骼固定元件
2‧‧‧螺紋幹部
3‧‧‧球形截面頭部
4‧‧‧凹部
5,5'‧‧‧容納件
6‧‧‧壓力元件
7‧‧‧鎖定元件
8,8'‧‧‧上構件
10,10'‧‧‧下構件
20‧‧‧球體
61‧‧‧壓力元件頂端
62‧‧‧壓力元件底端
63‧‧‧圓筒形凹部
64‧‧‧球形截面凹部
65‧‧‧共軸貫穿孔
81‧‧‧上構件頂端
82‧‧‧上構件底端
83‧‧‧第一圓筒形部
84‧‧‧第二圓筒形部
85‧‧‧通道
86‧‧‧U形凹部
87,88‧‧‧股部
89‧‧‧陰螺紋
90‧‧‧螺紋外表面部
91‧‧‧橫越腔孔
91a‧‧‧腔孔區域
91b‧‧‧腔孔外緣
93‧‧‧凸部
100‧‧‧桿件
101‧‧‧下構件頂端
102‧‧‧下構件底端
103‧‧‧通道第一部
104,104'‧‧‧通道第二部
105‧‧‧下構件平坦表面部
106‧‧‧凸出邊緣
200‧‧‧夾持環
201‧‧‧夾持環頂端
202‧‧‧夾持環底端
203‧‧‧槽孔
900‧‧‧環形段
C‧‧‧中央軸線
E‧‧‧頭部球體最大直徑
第1圖為第一具體例骨骼固定裝置之分解透視圖；第2圖為第1圖骨骼固定裝置組裝狀態之透視圖；第3圖為第一具體例容納件的上構件之仰視透視圖；第4圖為第一具體例容納件之俯視圖；第5圖為容納件的上構件沿第4圖A-A線之斷面圖；第6圖為上構件擴大部連同球體***上構件所設腔孔內之斷面圖；第7圖為第一具體例下構件之仰視透視圖；第8圖為第7圖所示下構件之俯視圖；第9圖為下構件沿第8圖B-B線之斷面圖；第10a圖為第一具體例多軸式骨骼固定裝置組裝第一步驟之斷面圖；第10b圖為第10a圖之部份放大圖；第11a圖為第一具體例多軸式骨骼固定裝置組裝次一步驟之斷面圖；第11b圖為第11a圖之部份放大圖；第12a圖為第一具體例骨骼固定裝置組裝又一步驟之斷面圖，其中下構件連接於上構件；第12b圖為第12a圖之部份放大圖；第13a圖為第一具體例多軸式骨骼固定裝置組裝又一步驟之斷面圖，其中下構件螺合於上構件；第13b圖為第13a圖之部份放大圖；第14a圖為第一具體例多軸式骨骼固定裝置組裝最後步驟之斷面圖；第14b圖為第14a圖之部份放大圖；第15圖為第二具體例多軸式骨骼固定裝置之分解透視圖；第16圖為第15圖所示上構件取自垂直於桿件軸線之斷面圖；第17圖為第16圖之部份放大圖； 第18圖為第一具體例容納件的下構件之俯視透視圖；第19圖為下構件沿第18圖C-C線之斷面圖；第20圖為第二具體例多軸式骨骼固定裝置的夾持環取自含中心軸之斷面圖，並顯示夾持環之槽孔；第21圖為第二具體例多軸式骨骼固定裝置組裝第一步驟之斷面圖；第22a圖為第二具體例多軸式骨骼固定裝置組裝又一步驟圖；第22b圖為第22a圖之部份放大圖；第23圖為第二具體例多軸式骨骼固定裝置完全組裝狀態之斷面圖。
如第1和2圖所示，第一具體例之多軸式骨骼固定裝置，包括骨骼固定元件1，呈骨骼螺釘形式，有螺紋幹部2和球形截面頭部3。頭部3包含球體最大直徑E之區域，並包括可供與螺絲起子結合之凹部4。骨骼固定裝置又包含容納件5，供容納固定元件1之頭部3，並供容納桿件100，以便將骨骼固定元件1聯結於桿件100。在容納件5內，壓力元件6配置成，當頭部3***容納件5內時，可施壓於頭部3。此外，骨骼固定裝置包括鎖定元件7，可供保固桿件並鎖定頭部3於容納件5內。
如第1圖所示，容納件5含上構件8，和可連接於上構件之下構件10。又參見第3至6圖，上構件8有頂端81和對立之底端82。鄰近頂端81有第一實質上圓筒形部83，具有第一最大外徑，而鄰近底端82有第二實質上圓筒形部84，具有第二直徑，比第一直徑小。第二部84做為頭部容納部。由於具有對稱，上構件8包括中央軸線C，從頂端81延伸貫穿上構件至底端82。上構件又有共軸通道85，從頂端81延伸完全貫穿構件，至底端82。通道85可為腔孔，沿軸向可有不同內徑。鄰近頂端設有實質上U形凹部86，藉此形成直立自由股部87,88，即為容納桿件100用槽溝之側壁。在或接近頂端81設有陰螺紋89，供與鎖定元件7結合。第一部83在垂直於槽溝軸線之平面，有對立之平坦側，以減小整體維度。
上構件8之第二部84包括螺紋外表面部90，接近或最近第一實質上圓筒形部83。介於螺紋外表面部90和底端82之間，設有複數橫越腔孔91，在沿周等距位置。腔孔91延伸完全貫穿第二圓筒形部84之壁。各腔孔91有一區域91a，接近上構件8內壁逐漸縮小內徑，易言之，即內 部傾斜段，故腔孔在內壁之直徑稍減。詳見第6圖，各腔孔91構成容納一球體20。雖然第6圖僅顯示一球體20容納在腔孔91內，但設有複數球體20，見第1圖。腔孔91內徑使球體20可在腔孔91內轉動。當球體20分別置入腔孔91內時，腔孔外緣91b會縐縮，把球體20保持在腔孔91內。以此方式拘限在腔孔91內之球體20，構成在橫向滑動某些程度，如第6圖雙箭頭S所示。因此，朝上構件8中心方向滑動時，球體20會凸入通道85內。
通道85內壁包括凸部93，離底端82一段距離。凸部93為環狀且球形圓滑，當越入腔孔91區域內，即扣合固定元件1之頭部3。凸部93離底端之距離是，當頭部3緊靠時，腔孔91連同球體20位在頭部3最大直徑E區域下方。再者，頭部3凸入通道85內，在凸部93上方，故可被壓力元件6接觸到。
參見第7至9圖，下構件10為實質上軸套狀組件，有頂端101和對立之底端102，以及從頂端101完全延伸至底端102之通道。通道包括第一部103，其陰螺紋與上構件螺紋部90的陽螺紋螺合。在第一部103和底端102之間有第二部104，無螺紋，內徑比上構件8的腔孔91周圍壁之外徑稍大，詳言之，通道第二部104之外徑尺寸，使下構件構成讓置於腔孔91內之球體20可移動，並在徑向朝上構件8內側，凸出到下構件外面。
當下構件安裝於上構件時，鄰近第一端101的下構件10外表面，可與上構件外表面齊平，並可朝第二端102斜縮，例如以圓滑方式。通道在下構件任何部位之內徑，比幹部2外徑大，也比骨骼固定元件1的頭部3最大外徑E大。再者，下構件10可有平坦表面部105，配置在對立側，當下構件要安裝於上構件8時，方便下構件10之持握。最好是在第2圖所示完全組裝狀態時，表面部105相當於上構件之平坦表面部，以減小多軸式骨骼固定裝置沿桿件軸線方向之維度。
茲參見第1和10a圖說明壓力構件6。壓力構件6為實質上圓筒形組件，具有頂端61和對立之底端62。鄰近頂端61有實質上圓筒形凹部63，供容納桿件100。鄰近底端62有實質上球形截面凹部64，其半徑相當於頭部3半徑，故當壓力構件6置入頭部內，即向下施壓，把負載分 佈於頭部3。此外，設有共軸貫穿孔65，得以出入於骨骼固定元件1的頭部3之凹部4。
多軸式骨骼固定裝置之組件，由生理相容性材料製成。尤其是可由生理相容性金屬製成，諸如鈦，生理相容性合金，諸如鎳鈦諾，或生理相容性塑膠材料製成，例如PEEK(聚醚醚酮)。組件可由全部相同或不同材料製成。
茲參見第10a至14b圖說明第一具體例多軸式骨骼固定裝置之組裝。首先如第10a和10b圖所示，提供上構件8連同壓力元件6，呈預組裝式。壓力元件6配置在上構件8，使球形截面凹部64定向朝底端82。可例如經由縐縮，暫時保持對準於上構件8內。把球體20***腔孔91內，加以保持。骨骼固定元件連同頭部3通過上構件之底端82引進，進入上構件的通道85。當頭部3通過有球體20之區域，球體20即被頭部3朝外推移，容許頭部3通過，見第10b圖。
其次，如第11a和11b圖所示，頭部3進一步引進入通道85內，直至碰到凸部93，受阻繼續向上運動。在此組態，球體20配置相對於頭部3之位置，在頭部3最大直徑E下方。球體20在最外位置，其定向朝內側之表面部，與上構件在腔孔91周圍之內壁對齊或在後面。
如第12a和12b圖所示，下構件10安裝於上構件8，其頂端101定向朝上構件8，旋到上構件8之螺紋部90。
由第13a和13b圖可見，當下構件的通道之第二無螺紋部104通過球體20，朝外凸出的球體20即被第二部104推向上構件8的通道86內側，至球體20一部份凸入上構件之通道85內，因而縮小通道85在此位置之直徑。因為通道85內徑實質上相當於頭部3之最大直徑E，通道85內徑藉球體20減縮，一旦第二部104把球體20推向內側時，可防止頭部3經底端82脫出。如此即可把頭部3保持定位在上構件8內。
最後，如第14a和14b圖所示，把下構件安裝於上構件，直到其頂端101緊靠上構件8之第一圓筒形部83。在此組態，骨骼固定元件1之頭部3透過下構件10的作用，可樞動自如保持在上構件8內，把球體20保持在內部位置。視腔孔91連同球體20相對於頭部3之維度，球體20對頭部3稍施壓，使一方面在頭部3和球體20之間，另方面在頭部3和凸 部93之間，產生摩擦力。因此，頭部3在預負載下，保持於可調節之角度位置。必須有力量超過摩擦力，才能使上構件連同下構件相對於骨骼固定元件樞動。如此可方便手術時的處理。
使用時，把至少二個多軸式骨骼固定裝置***骨骼，例如相鄰椎腳。由上構件和下構件組成的容納件，相對於骨骼固定元件樞動，直到對準可容納桿件100。再把桿件100***，把鎖定元件7旋進上構件8的股部87,88間，旋緊到壓住桿件100。壓力經壓力元件轉移到頭部3，整個總成即告鎖定。
茲參見第15至20圖，第二具體例多軸式骨骼固定裝置包括骨骼固定元件1、容納件5'，具有上構件8'、下構件10'，和夾持構件，呈夾持環200形式，以及壓力元件6和鎖定元件7(圖上未示)。與第一具體例相同的部位，以同樣參照號碼標示，不再說明。
如第16和17圖所示，上構件8'之頭部容納部84包括鄰近底端82之環形段900，其內表面朝底端82呈錐形加寬，直徑比凸部93下方的通道內徑大。錐形用來按徑向對夾持環200產生逐漸增加壓縮力，詳後。
下構件10'一如第一具體例具有第一部103，有陰螺紋，和鄰近第一部之通道第二部104'，呈空心錐形，實質上適於上構件8'的第二部900外輪廓，故當下構件10'安裝於上構件8'時，上構件8'之第二部900扣合於下構件10'之第二部104'。
下構件10'在第二端102包括向內凸出邊緣106，限制通道底端102之內徑實質上為頭部3之最大直徑E。
詳見第15和20圖，夾持環200有頂端201、底端202和槽孔203，槽孔203使夾持環200在徑向可壓縮。詳見第20和21圖，夾持環最好與下構件10'預組裝，其方式為以其下端202置於下構件10'之向內凸出邊緣105。夾持環200之尺寸，使得夾持環200置於下邊緣105上時，不被壓縮或者不被完全壓縮，故槽孔203仍開啟。夾持環200之斷面朝中央軸線圓滑，即使在底端202和從頂端201朝底端202在外側錐形加寬，詳見第21圖，實質上扣入下構件10'之第二部104'內，加以保持。
茲參見第21至23圖說明多軸式骨骼固定裝置之總成。第一 步驟是把骨骼固定元件1從底端82***到上構件8'。再將下構件10'與預組成夾持環200，從底端安裝到上構件8'，如第21圖所示，把下構件10'旋到上構件8'。把下構件10'進一步旋到上構件8'，環錐形下段900開始從上面接觸到夾持環200，透入夾持環200和下構件10'的第二部104'間之空間內，詳見第22a和22b圖。下段900由於呈錐形，在徑向對夾持環200遞增壓力，故夾持環200內徑遞減。最後，如第23圖所示，當下構件10'完全安裝於上構件8'，夾持環即被壓縮到凸入上構件通道85內之程度，在頭部3最大直徑E以下位置減小通道內徑。因此，防止頭部3經底端102除去。同時，夾持環200對頭部施以輕壓，頭部即在夾持環200和凸部93之間以摩擦方式保持在可調節角度位置。
前述具體例可構想修飾例。例如，雖然圖示有複數腔孔91連同球體20，但至少一腔孔和球體即足以達成功能。雖然在第二具體例中，圖示下段900為環形部，可構想至少二個或複數截然分開之凸出部，施壓以壓縮夾持環。形成頭部止動件之凸部93，不需環形，可實施為沿周截然分開之凸部。再者，凸部不需為球形內側。
球體或夾持環可改用其他夾持裝置，諸如彈簧元件，可被壓縮，同時引進頭部，且當頭部通過其位置時，可延伸，並保持頭部於定位。
上構件和下構件之外輪廓，不限於具體例所示外輪廓。又，上構件和下構件間之螺紋連接，亦可改為能將下構件固定於上構件之壓扣連接或任何其他連接。容納件亦可設計為容許骨骼固定元件對一側比對另一側樞動更大角度。
鎖定元件不限於具體例所示內螺釘。可構想任何種類之鎖定元件，或鎖定元件組合，諸如二件式鎖定元件。壓力元件也不限於具體例所示特定形狀。例如，壓力元件可呈U形凹部代替圓筒形凹部，提供桿件用槽溝，以股部延伸到桿件以上，故可用相對應鎖定裝置，得以單獨固定頭部和桿件。
骨骼固定元件可為任何適用之骨骼固定元件，諸如骨骼螺釘、骨釘、帶刺之骨骼固定器、套筒式骨骼固定元件等。
1‧‧‧骨骼固定元件
3‧‧‧球形截面頭部
4‧‧‧凹部
5‧‧‧容納件
6‧‧‧壓力元件
7‧‧‧鎖定元件
8‧‧‧上構件
10‧‧‧下構件
20‧‧‧球體
61‧‧‧壓力元件頂端
62‧‧‧壓力元件底端
63‧‧‧圓筒形凹部
65‧‧‧共軸貫穿孔
81‧‧‧上構件頂端
82‧‧‧上構件底端
85‧‧‧通道
86‧‧‧U形凹部
90‧‧‧螺紋外表面部
91‧‧‧橫越腔孔
100‧‧‧桿件
C‧‧‧中央軸線
E‧‧‧頭部球體最大直徑

Claims (17)

  1. 一種多軸式骨骼固定裝置，包含：骨骼固定元件(1)，具有可固定於骨骼之幹部(2)，和頭部(3)；容納件(5,5')，供容納骨骼固定元件之頭部，並供容納桿件(100)，容納件包含：上構件(8,8')，有頂端(81)和底端(82)，延伸貫穿頂端和底端之中央軸線(C)，頭部容納部(84)，在底端(82)有通道(85)供引進頭部，以及槽溝(86)，供在頂端(81)容納桿件；下構件(10,10')，具有頂端(101)和底端(102)，以及從頂端延伸到底端之通道(103,104)，下構件可從上構件底端(82)連接到上構件；其中在或接近上構件底端(82)設有至少一夾持構件(20,200)，且其中夾持構件(20,200)之構成是，當下構件連接到上構件時，可減小上構件(8,8')的頭部容納部(84)之通道(85)直徑，諸如當頭部***頭部容納部(84)內時，可保持頭部(3)者。
  2. 如申請專利範圍第1項之多軸式骨骼固定裝置，其中至少一夾持構件(20,200)之維度是，當頭部***而下構件連接於上構件時，對頭部(3)施以壓力者。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之多軸式骨骼固定裝置，其中當下構件(10,10')不連接於上構件(8,8')時，至少一夾持構件(20,200)可在徑向相對於中央軸線(C)運動者。
  4. 如申請專利範圍第1至3項之一多軸式骨骼固定裝置，其中設有複數夾持構件，配置在繞中央軸線(C)之週緣方向者。
  5. 如申請專利範圍第4項之多軸式骨骼固定裝置，其中夾持構件係球體(20)者。
  6. 如申請專利範圍第5項之多軸式骨骼固定裝置，其中球體(20)設在上構件(8)實質上橫越中央軸線(C)延伸之腔孔(91)內者。
  7. 如申請專利範圍第5或6項之多軸式骨骼固定裝置，其中球體(20)係可樞動自如保持在上構件(8)內者。
  8. 如申請專利範圍第5至7項之一多軸式骨骼固定裝置，其中球體(20)可以有限方式按徑向橫越中央軸線運動者。
  9. 如申請專利範圍第1至3項之一多軸式骨骼固定裝置，其中至少一夾持構件為夾持環(200)，可按徑向壓縮者。
  10. 如申請專利範圍第9項之多軸式骨骼固定裝置，其中夾持環(200)為具有槽孔之環者。
  11. 如申請專利範圍第9或10項之多軸式骨骼固定裝置，其中夾持環(200)係配置在下構件(10')者。
  12. 如申請專利範圍第9至11項之一多軸式骨骼固定裝置，其中上構件(8')在底端(82)具有夾持部(900)，與夾持環(200)合作，當下構件連接於上構件時，可壓縮夾持環者。
  13. 如申請專利範圍第1至12項之一多軸式骨骼固定裝置，其中至少一夾持構件(20,200)經保固，抵制拆卸者。
  14. 如申請專利範圍第1至13項之一多軸式骨骼固定裝置，其中上構件(8,8')包括頭部(3)之止動件(93)，設在通道(85)內，防止頭部繼續***者。
  15. 如申請專利範圍第14項之多軸式骨骼固定裝置，其中止動件(93)離上構件(8,8')的底端(82)有一段距離，當頭部(3)靠緊時，至少一夾持構件(20,200)按軸向配置在頭部(3)最大直徑(E)區域下方之位置者。
  16. 如申請專利範圍第1至15項之一多軸式骨骼固定裝置，其中上構件(8,8')和下構件(10,10')係利用螺紋連接者。
  17. 如申請專利範圍第1至16項之一多軸式骨骼固定裝置，其中上構件(8,8')包括壓力元件(6)，從夾持構件(20,200)相對於頭部最大直徑(E)之對立側，對頭部(3)施壓者。
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