TWI465225B - 組裝骨骼固定裝置用之器具和系統及方法 - Google Patents

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TWI465225B
TWI465225B TW098112724A TW98112724A TWI465225B TW I465225 B TWI465225 B TW I465225B TW 098112724 A TW098112724 A TW 098112724A TW 98112724 A TW98112724 A TW 98112724A TW I465225 B TWI465225 B TW I465225B
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Biedermann Technologies Gmbh
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Description

組裝骨骼固定裝置用之器具和系統及方法
本發明係關於組裝骨骼固定裝置用之器具，包含幹部、與幹部分開之頭部，以及容納件，具有第一端、第二端，和從第一端延伸至第二端之縱向徑孔，頭部係可在第二端定位於縱向徑孔內。
此種骨骼固定裝置載於例如本申請人之美國專利第6,835,196 B2號。此裝置係配置成連接螺釘與桿。螺釘幹部和頭部形成分開組件。頭部形成球形截體，因而適於樞動保持在容納件內，容許裝置有多軸向配置。所揭示實施例係關於圓筒形幹部，分開之頭部具有一或以上之隙縫，又有圓筒形徑孔，幹部之圓筒形端部可***其內。
本申請人的EP 1741396 A1號揭示骨骼固定裝置之另一實施例，其螺釘有幹部和球形截體頭部，與頭部分開。幹部具有螺紋段和配置端，呈錐形，其中直徑朝自由端遞增。同理，頭部具有徑孔，呈錐形，其中各錐體角度可相同。
EP 1741396 A1號之頭部亦具有一或以上之隙縫，在結合端***時，使徑孔的底部開口直徑可彈性擴大，其末端直徑比頭部直徑稍大。利用配置端邊緣配置之切角，以方便擴大。此項造型的結果，在組裝時，頭部可套在幹部上，其中頭部一旦夾持，錐形得以增進穩定性。
尚未公告的歐洲專利申請案06 024 232號，揭示螺釘有分開幹部和頭部的骨骼固定裝置另一實施例。球形截體頭部具有圓筒形，類似上述US 6,835,196揭示之實施例。惟設有例如以隙縫開口之環，做為彈性凸部，位於頭部徑孔內側之沿周凹溝。幹部之結合端亦呈圓筒形，直徑實質上與可***其內的頭部徑孔相同。結合端有相對應沿周凹溝，可接受凸部，因此在結合端***頭部之圓筒形徑孔內時，可套入凹溝內。
就螺釘分別設置幹部和頭部，可組裝骨骼固定裝置集群，其中一頭部可與各種尺寸、結構和材料性質的幹部組合。此舉可降低集群成本，因為頭部一般必須滿足有關準確性、應力和張力特性、材料選擇等之強烈要求，而幹部可按照特殊需要，以大量但稍低準確性製成。在使用球形截體頭部之情況下，此舉特別有效，可供骨骼固定裝置之多軸式或複軸式配置。
再者，可完成骨骼螺釘簡單旋入骨骼內，接著，包含頭部之預組裝容納件即可容易套上結合端。
惟已知上述骨骼固定裝置總成，終必稍微視情況而定，只因涉及多軸式或複軸式配置。例如，位於容納件底部開口內側的頭部徑孔，可按任何方向樞動離開幹部之結合端，致使組裝成為困難的程序。
因此，其一目的在於避免上述情況，改進和方便骨骼固定裝置之組裝，尤其是設置具有分開幹部和頭部之骨骼螺釘。
上述和其他目的，是以申請專利範圍第1項組裝骨骼固定裝置用之器具解決。此目的又以申請專利範圍第10項組裝骨骼固定裝置組之系統，和申請專利範圍第17項之骨骼固定裝置解決。
有益之要旨和具體例，由申請專利範圍附屬項即可明白。
本發明器具設有保持部和銷。銷構成具有桿段，和鄰接桿段之自由端部。桿段和自由端部***頭部徑孔內，可預組裝於骨骼固定裝置的容納件之縱向徑孔內。因此，桿段延伸穿過頭部徑孔，使自由端可從頭部徑孔和容納件開口突出。在此情況下，頭部徑孔與銷之縱向對準。
此項組態(即器具保持容納件)可應用於幹部。按照一要旨，保持部具有陽螺紋，可嚙合容納件之陰螺紋，常用於旋入式固設元件，以保持容納件。
銷的自由端部與幹部之結合端結合。預組裝包含頭部和銷之容納件。按照特殊具體例，銷因而置於彈簧上，故能夠沿縱向軸線運動。銷自由端有助於容易與幹部的結合端(包括例如徑孔)結合。例如幹部的平坦面與銷接觸後，對器具和容納件施以小小壓縮力，造成銷的軸向運動。在一具體例中，銷利用彈力機構支持於器具之保持部。提高力量時，達成最後末端位置，幹部之結合端即鎖定於頭部。如此即得以脫開而除去器具。
銷之桿段用來使頭部徑孔與幹部縱向徑孔對準，按照一具體例，進一步擴大彈性凸部，例如彈性環，於頭部徑孔內或處，供套合機構，設計來保護幹部以免脫出。凸部可為彈性環，如EP 06 024 232號所示，亦可為頭部之有長孔截體，提供錐形，如EP 1741396號所載。
按照詳後所述特別具體例，由於銷的縮回運動，幹部之結合端可滑入頭部，不必一再擴大凸部。因此，預組裝容納件應用於幹部之必要力量，可大減。
本發明參照附圖詳述如下，即可更為清楚。
本發明器具12和骨骼固定裝置11之一具體例，如第1圖之分解圖所示。骨骼固定裝置包括幹部2、與幹部2分開之頭部3、部份開口環7、壓力元件5，和容納件4。第1圖未示的有桿和固設元件(螺釘)，只有在器具12已從骨骼固定裝置11除去後，才應用此等元件。
幹部2有螺紋部21，旨在固定於骨骼內(圖上未示)。幹部2又包括結合端22，在此特殊具體例內為實質上圓筒形，即全長外徑一定，只有下述凹溝24除外。
頭部3有實質上球形外表面31，在其頂段可設壓平表面(圖上未見)。又，徑孔32延伸貫穿頭部，朝其頂段和底段開口。徑孔32在此特殊具體例中呈圓筒形，其內徑相當於幹部2的結合端22外徑。再者，隙縫33從徑孔32內表面延伸至頭部之球形外表面截體。當最後固設時，把固設元件旋入容納件內，隙縫33即支持夾住結合端22。
徑孔32內表面亦設有沿周凹溝34。凹溝34內設有部份開口環7，做為彈性凸部。若不對此環7施力，其直徑比徑孔32內徑小。惟施力徑向朝外時，環會擴大到至少徑孔32之內徑。
壓力元件5在其底側有球形表面51，相當於頭部3之球形外表面31。由於此項造型，頭部3在固設之前，可按任何方向相對於壓力元件樞動。因此，裝置11指多軸式或複軸式骨骼固定裝置。壓力元件5又有中心徑孔52。
容納件4有第一端41和第二端42。縱向徑孔48在第一端41和第二端42間延伸。徑孔48與容納件4的縱向軸線共軸，可在下區朝第二端42斜縮。因此，第二端42形成之開口43直徑即以縱向徑孔48之上區為小，以便在頭部3***容納件4後，加以定位和夾持。斜縮形態會造成球形表面，亦相當於頭部3的球形外表面31。惟本發明不限於容納件之特殊配置。
容納件4又有U形凹部46，配置成容納桿(圖上未示)。因此，二股部44,45朝第一端41延伸。在二股部44,45的內表面，具有陰螺紋47，與固設元件之陽螺紋嚙合(圖上未示)，並明顯與器具12的保持部9陽螺紋92嚙合。
器具12包括保持部9、銷8和彈力機構10(蝸形彈簧101)。器具12保持骨骼固定裝置11於組裝狀態之完整圖，如第4圖所示。保持部9含有手柄93，可由外科醫師或旨在組裝此裝置之任何其他人員手持。長形硬質軸94把使用人員所施力量，移至銷和容納件保持段95。
所以，此段95包括上述陽螺紋92，而支持徑孔91接受並滑動支持銷8之支持段85。
銷8一般可由不銹鋼或生理相容性金屬製作，諸如Titan鈦合金、充碳PEEK(聚合物)等，含支持段85、桿段81和自由端部82，在此形成延長桿段。在此特殊具體例中，各部85、81、82按此順序沿銷8之同樣縱向軸線彼此相鄰形成。延長桿段有尖端84，含順圓造型。此造型方便銷3***壓力元件5、頭部3和幹部2結合端22之徑孔52、32、26內。此造型亦可另加斜縮。
自由端部82或在此具體例中之延長桿段，用來與幹部2之結合端結合。
桿段81之直徑較延長桿段大。桿段81和延長桿段間有過渡部83，呈斜縮造型，把不同直徑段加以連接。斜縮造型之角度以相對於銷的縱向軸線設定在90°±30°為佳。如下所述，銷8***頭部3之徑孔32內時，過渡部83用來把環7擴大，並頂住幹部2的結合端22之端面23。
第2圖表示側視圖(右方)和斷面造型狀態(左方)，其中容納件4與頭部3、環7和壓力元件5組裝在一起，又其中銷8分別***壓力元件5和頭部3之徑孔52、32內，但在幹部2結合之前。經由陽螺紋92旋入陰螺紋47內，即可利用器具12之保持部9，把容納件4保持住。蝸形彈簧101銜接銷8之止動部86，按軸向把銷8往末梢方向壓。彈簧101外端支持在保持部9的支持徑孔91內側之止動面97。
須知任何其他適當機構亦可發生壓縮力，諸如設在保持部9內之氣力構造。因此，本發明不限於所述特殊彈簧構造。
第2圖所示其他位置，銷8因彈簧之壓縮或彈性力量，佔有較下端位置D1 ，其中桿部延伸穿過徑孔52和32，而自由端部82從容納件4之開口43突出。桿段81在此具體例中之直徑，相當於壓力元件的中心徑孔52內徑。
結果，操作時，器具先應用於容納件，銷8宜沿容納件4之縱向中央軸線定中。又，桿段81直徑亦相當於頭部3的徑孔32內徑。結果，頭部3的徑孔32宜沿容納件4的縱向中央軸線對準。
第3圖表示和第2圖同樣構造，但幹部2是加載於容納件4之狀態。在此狀態，銷8是在收縮之上端位置D2 。在此之前，尖端84和自由端部82可進入幹部2之縱向徑孔26內，此時開啟成為結合端22之結合部27。縱向徑孔26之內徑等於或稍大於自由端部，以確保幹部2在縱向與各銷8和容納件4適當對準。
銷8進一步***時，過渡部83終於碰到結合端22之環形端面23。結果，當使用人員經手柄93對容納件4和銷8進一步施壓力時，銷8開始相對於固定在保持部9之容納件4縮回運動，抵抗蝸形彈簧101之彈性力或壓縮力。此過程詳見第5A-5D圖。
須知幹部2之結合部27，同時用來結合幹部2與六角形螺絲起子，以便把幹部2旋入骨骼，再進行下述步驟。在此情況下，徑孔26在結合端22上部呈六角形。
第2和3圖表位置D1 和D2 間之距離，銷8可在其間滑動。此距離至少等於徑孔32長度，當銷8進一步縮回時，使幹部2的結合端22可進入徑孔。尤其是距離至少要大到使配置在徑孔32內側之環形凸部7，可套入結合端22外表面形成的凹溝24。
操作時，開始骨骼固定元件11之組裝，先把業已包含凸部7的球形截體頭部3，***容納件4內，接著***壓力元件5。其次，器具12是由容納件4的第一端41側伸入。起先，尖端84和自由端部82進入壓力元件5之中心徑孔52。尖端84隨即亦進入頭部3的徑孔32，直到可能失準為止。再進行***運動，其中尖端84開始離開徑孔32和開口43，而過渡部83先進入徑孔52，再進入徑孔32。壓力元件5和頭部3二者如今就器具12和容納件4之縱向軸線對準。
其次，保持部9的陽螺紋部92，在容納件4的第一端41碰到股部44,45。陽螺紋92再旋入陰螺紋47內。即到達第2或5A圖所示狀態。
隨後，利用器具12保持之容納件4，應用於幹部2。可在原狀進行，即幹部2業已旋入骨骼內，或在手術之前。惟在原狀應用情況下，其優點是只應用中度力量，作用於骨骼材料之應力可使用本發明此具體例釋除。
自由端部82之尖端84因而***在幹部2的結合端22開口之徑孔26。進一步***至充分深度時，達成幹部2與銷8的縱向軸線對準(第5B圖)。
終於，過渡部83碰到結合端22的端面23。銷再進入保持部9之支持徑孔91內。此造成蝸形彈簧10之壓縮力(第5C圖)。因而，幹部之結合端22進入容納件4之開口43，和頭部3之徑孔32。由於凸出環7已被過渡部83擴大，當結合端22的端面23通過環7時，實質上不必再施予擴大力，即保留在擴大狀態，直至凹溝33通入而套合。如此，幹部即暫時被鎖定。
陽螺紋92即可旋離容納件4之陰螺紋部47，拆下器具。因而，銷在蝸形彈簧壓縮力下，朝外回程滑動。其次，桿可***容納件之U形凹部46內，以固設元件加以保固。
第6A-6D圖分別詳細表示上述具體例中，頭部3與容納件和銷的縱向軸線401,801之對準步驟。在第6A圖中，銷8***預組裝之容納件4。在此情況下，二組件之軸線401,801尚未彼此對準，球形截體頭部之縱向軸線301，相對於二軸線401,801強烈傾斜。在第6B圖中，銷8之尖端進入頭部3之徑孔32。頭部3因被銷8結合，而稍微轉動。
在第6C圖中，過渡部83和隨後之桿部81，進入壓力元件之中心徑孔，然後是頭部3之徑孔32。因此，頭部3定中，其縱向軸線301與軸線401,801對準(第6D圖)。在第5B-5D圖所示其次步驟中，當自由端部82進入幹部2的結合端22之徑孔時，幹部2的縱向軸線201亦與軸線301,401,801對準。
特殊具體例已說明如上。凡精於此道之士均知，可採用產生類似功能之其他特點，代替上面所詳述。亦知上述其他特殊之特點可以省略，仍能達成所需功能。例如，圖示幹部2有徑向徑孔26，連接徑向徑孔25，旨在提供骨骼粘合劑進入骨骼，以便改進幹部附近的骨骼成長。惟如果幹部只有短縱向徑孔26，其長度相當於銷8之自由端部82，即不必要徑向徑孔25，則本器具還是會達成其功能。
須知申請專利範圍附屬項規範之貫穿孔，可以單徑孔32表示，全長直徑實質上一定。上述具體例之徑孔32，直徑相當於銷8之一段，和幹部2(骨骼螺釘)之結合端22。惟本發明不需此項限制。
例如，頭部3之貫穿孔可包括有第一直徑之第一徑孔321(幹部之結合端22可套入)，以及與第一徑孔321共軸並鄰接延伸之第二徑孔322(銷8可在進入第二徑孔之前***)，此情況如第7圖所示。第7圖所示具體例修改之幹部結合端22，在彈性環同時套入凹溝內時，可例如抵住止動面323。
再者，頭部之結合端22和徑孔32已說明為圓筒形，其中凸部和凹溝提供套合機制。然而，本發明同樣可實施諸如EP 1741396號所示，以錐形配置之結合端和徑孔。
此外，頭部3亦可包括隙縫(圖上未示)，在其縱向軸線方向沿全長延伸，因而在其一側彈性打開頭部3，從貫穿孔或徑孔32的內表面，到達頭部3之球形外表面31。
又，在幹部結合端之結合部(亦用來利用螺絲起子結合)，可為多角形或六角形徑孔以外之任何形式。例如，結合部可為橫槽式等，或是在銷的自由端部形成多角形或六角形徑孔，而結合端具有適當直徑之相對應凸部。
2．．．幹部
3．．．頭部
4．．．容納件
5．．．壓力元件
7．．．部份開口環
8．．．銷
9．．．保持部
10．．．彈力機構
11．．．骨骼固定裝置
12．．．器具
21．．．螺紋部
22．．．結合端
23．．．端面
24．．．凹溝
25．．．徑向徑孔
26．．．縱向徑孔
27．．．結合部
31．．．球形外表面
32．．．徑孔
33．．．隙縫
34．．．沿周凹溝
41．．．容納件第一端
42．．．容納件第二端
43．．．開口
44,45．．．股部
46．．．U形凹部
47．．．陰螺紋
48．．．縱向徑孔
51．．．球形表面
52．．．中心徑孔
81．．．桿段
82．．．自由端部
83．．．過渡部
84．．．尖端
85．．．支持段
86．．．止動部
91．．．支持徑孔
92．．．陽螺紋
93．．．手柄
94．．．長形硬質軸
95．．．保持段
97．．．止動面
101．．．蝸形彈簧
D1 ,D2 ．．．位置
201,301,401,801．．．縱向軸線
321．．．第一徑孔
322．．．第二徑孔
323．．．止動面
第1圖為本發明包括器具和骨骼固定裝置的系統之分解圖；
第2圖為第1圖所示具體例之側視圖(左方)和斷面圖(右方)，其中容納件係以器具保持，但幹部尚未加載；
第3圖同第2圖，惟其狀態為幹部已套於容納件；
第4圖為系統之總側視圖，其骨骼固定裝置係以第1圖所示具體例之器具保持；
第5A-5D圖係本發明中幹部加入容納件內之本發明方法步驟圖；
第6A-6D圖係銷***容納件和頭部徑孔內之具體例步驟圖；
第7圖表示另一具體例中頭部3之改變。
2．．．幹部
3．．．頭部
4．．．容納件
5．．．壓力元件
7．．．部份開口環
8．．．銷
9．．．保持部
10．．．彈力機構
11．．．骨骼固定裝置
12．．．器具
21．．．螺紋部
22．．．結合端
23．．．端面
24．．．凹溝
25．．．徑向徑孔
31．．．球形外表面
32．．．徑孔
33．．．隙縫
34．．．沿周凹溝
41．．．容納件第一端
42．．．容納件第二端
43．．．開口
44,45．．．股部
46．．．U形凹部
47．．．陰螺紋
48．．．縱向徑孔
51．．．球形表面
52．．．中心徑孔
81．．．桿段
82．．．自由端部
83．．．過渡部
84．．．尖端
85．．．支持段
86．．．止動部
91．．．支持徑孔
92．．．陽螺紋
101．．．蝸形彈簧

Claims (18)

  1. 一種組裝骨骼固定裝置(11)用之器具(12)，包含幹部(2)、具有可固定於骨骼之軸段(21)和結合端(22)，頭部(3)係與幹部(2)分離，並有延伸貫穿之洞孔(32；321,322)，而容納件(4)有第一端(41)、第二端(42)，以及從第一端延伸至第二端之縱向徑孔(48)，頭部(3)係可在第二端定位於縱向徑孔內，此器具(12)包括：保持部(9)，配置來保持銷(8)；銷(8)具有桿段(81)，其長度和直徑適於在銷***其內時，可套入並延伸至少穿過頭部(3)之徑孔；和自由端部(82)，桿段(81)鄰接延伸，並從頭部貫穿孔(32；321,322)凸出，其造型在與幹部結合端(22)結合者。
  2. 如申請專利範圍第1項之器具(12)，又包括：彈力機構(10)；其中銷(8)又包括：支持段(85)，適於沿銷(8)之縱向軸線，相對於保持部(9)滑動，對抗因彈力機構(10)所致之彈性力者。
  3. 如申請專利範圍第2項之器具(12)，其中彈力機構(10)係蝸形彈簧(101)，當銷與幹部(2)結合時，適於在保持部(9)和銷(8)之間施以彈性力者。
  4. 如申請專利範圍第1項之器具(12)，其中銷(8)之自由端部(82)包含延長桿段，沿銷(8)之縱向軸線與桿段(81)共軸，其中延長桿段之直徑比桿段(81)之直徑小者。
  5. 如申請專利範圍第4項之器具(12)，其中：銷(8)包括在桿段(81)和延長桿段(82)間之過渡部(83)，過渡部(83)含錐形或斜縮形態，以擴大頭部徑孔內所設彈性凸部直徑，和/或結合端(22)之端面(23)者。
  6. 如申請專利範圍第4項之器具(12)，其中： 自由端部(82)又包括尖端(84)，有圓滑或斜縮形態，以方便銷***者。
  7. 如申請專利範圍第1項之器具(12)，其中：保持部(9)含有陽螺紋(92)，配置成可旋入陰螺紋(47)內，係設在靠近骨骼固定裝置(11)之容納件(4)第一端(41)，利用固設元件把***裝置內之桿加以固設和保固者。
  8. 如申請專利範圍第2項之器具(12)，其中：保持部(9)含縱向配置之支持徑孔(91)，保持銷(8)之支持段(85)，其中支持徑孔長度可使銷之支持段在外靜止位置(D2 )和內壓縮位置(D1 )之間滑動者。
  9. 如申請專利範圍第8項之器具(12)，其中內、外位置(D1 ,D2 )間之距離，等於或大於頭部(3)的貫穿孔(32)長度者。
  10. 一種組裝骨骼固定裝置用之系統，包括：如申請專利範圍第1-9項之一的器具(12)；以及骨骼固定裝置(11)，含幹部(2)、有待固定於骨骼內之軸段(21)，和結合端(22)，頭部(3)係與幹部(2)分開，有貫穿孔(32)，容納件(4)有第一端(41)、第二端(42)，和從第一端延伸至第二端之縱向徑孔(48)，頭部係可在第二端定位於徑孔(48)內者。
  11. 如申請專利範圍第10項之系統，其中：器具(12)之桿段(81)直徑，等於或稍小於頭部(3)之貫穿孔(32)直徑者。
  12. 如申請專利範圍第10或11項之系統，其中：幹部(2)之結合端(22)形成實質上管狀，含有縱向徑孔(26)，表面呈圓筒形或多角形截面，有內徑；而銷(8)之自由端部直徑，等於或稍小於幹部(2)結合端(22)所形成縱向徑孔(26)之內徑者。
  13. 如申請專利範圍第11項之系統，其中：頭部(3)之貫穿孔(32)內表面呈實質上圓筒形，但內 周凹溝(33)除外，其中設有凸部(7)，可利用銷之過渡部彈性擴大，又其中幹部之結合端(22)外表面，設有外周凹溝，配置成在結合端***頭部徑孔內時，容納彈性凸部者。
  14. 如申請專利範圍第10項之系統，其中：骨骼固定裝置(11)之頭部，在至少一截包括球形外表面(31)，在固設之前，得以在容納件(4)內側為多軸向樞動者。
  15. 如申請專利範圍第10項之系統，其中：骨骼固定裝置(11)又含有壓力元件(5)，適於把固設元件或桿所施壓力，轉移至頭部，加以夾持，此壓力元件含有中心徑孔者。
  16. 如申請專利範圍第10項之系統，其中：骨骼固定元件的結合端外徑，和銷的桿段直徑實質上相同，以提供彈性凸部在頭部徑孔內，從桿段外表面順利滑動至結合端外表面者。
  17. 一種組裝骨骼固定裝置(11)之方法，包括下列步驟：提供幹部(2)、頭部(3)和容納件(4)，呈分開組件，容納件包括縱向徑孔(48)，在其第一端和第二端間延伸，頭部(3)係配置在縱向徑孔(48)內；提供申請專利範圍第1-9項之一的器具(12)；把器具之銷(8)***並貫穿頭部(3)內所設貫穿孔(32)，使自由端部(82)從縱向徑孔(48)的開口凸出，而頭部(3)係與銷(8)對準；將幹部(2)的結合端(22)與銷的自由端部(82)結合，使其與銷(8)對準；令與幹部(2)結合之銷(8)相對於容納件(4)沿縱向軸線運動，使銷(8)縮回，並將幹部之結合端(22)***定位於縱向徑孔(48)開口內的頭部(3)之貫穿孔(32)內；把結合端(22)鎖定於頭部(3)之徑孔(32)內；器具(12)連同銷(8)，從容納件(4)取出者。
  18. 如申請專利範圍第17項之方法，又包括：在銷(8)***步驟之後，把器具穿過頭部之徑孔(32)，固設於容納件，以方便用器具保持容納件(4)；在與結合端(22)結合步驟之後，銷(8)沿容納件之縱向軸線的方向運動，對抗器具(12)內所設彈力機構(10)之彈性力；從容納件(4)放開器具(12)，然後取出者。
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