TW201328654A - 多軸式骨骼固定裝置 - Google Patents

Abstract

本案提供一種多軸式骨骼固定裝置，包含：固定元件(1)，具有固定於骨骼之幹部(2)，和頭部(3)，頭部有球形外表面部，含最大外徑(E)；容納件(5)，有頂端(5a)和底端(5b)、容納桿件之槽溝(12)、從頂端(5a)按底端(5b)方向延伸之腔孔(51)，腔孔有腔孔軸線(C)和在底端容納頭部用之支座部(52)，其中在支座部設有至少二沿周分別之凹部(55)；壓力元件(6)，配置在腔孔內，於頭部頂上，壓力元件(6)有頭部接觸表面部(62,63)，與頭部(3)之球形外表面部接觸，其中頭部接觸表面部含有至少二沿周分別之凸耳(63)，沿軸向含有最大外徑(E)的頭部區域延伸；其中頭部(3)可相對於容納件(5)樞動，並可經壓力元件(6)施壓於頭部，而固定角度，且其中壓力元件(6)構成只在該凸耳(63)區域內較頭部小，當壓力元件置於頭部上時，頭部即被球形外表面部和凸耳間之摩擦夾持，又其中凸耳構成至少部份延伸入凹部(55)內。

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，把穩定桿件固定於骨骼或椎骨內。骨骼固定裝置包含固定元件，容納件供容納骨骼固定元件之頭部，和容納要連接於固定元件之穩定桿件。固定元件樞動保持在容納件之支座內，可經由配置在容納件內的壓力元件施壓於頭部，而固定角度。固定元件有頭部，其球形外表面部含最大外徑，而壓力元件包括頭部接觸表面部，含有至少二沿周分別凸耳，當壓力元件置於頭部上時，沿含頭部最大外徑之區域延伸。壓力元件在凸耳區域比頭部小，使得頭部被頭部和凸耳間之摩擦夾持，在最後鎖定頭部之前，容許固定元件維持在所需角度位置。

US 2004/0267264 A1記載一種多軸式固定裝置，其中多軸式骨骼螺釘含結合構件，適於提供在球形頭部和容納構件間之充分摩擦，在球形頭部鎖定於容納構件之前，可使幹部維持在所需角度定向。結合構件係例如利用頭部周圍之開口扣環，或設在壓縮帽蓋的彈簧構件，以摩擦方式結合球形頭部，或利用壓縮帽蓋所設長孔，加以實施。

本發明之目的，在於提供一種骨骼固定裝置，以改進手術當中之處置，而又確保安全固定，同時可簡易生產。

此項目的係由申請專利範圍第1項之固定裝置達成。進一步發展列於申請專利範圍附屬項。

以此骨骼固定裝置可達成把頭部輕微夾持在相對於容納件之所需角度位置，而不鎖定頭部。因此，得以維持容納件在可調節之角度位置。在此情況下，壓力元件施加預負荷於頭部，其中未將頭部鎖定，而是阻止其自由樞動。當頭部被暫時夾持時，可方便容納件與桿件對齊，以及桿件插入，尤其是在有許多骨骼固定器要連接於桿件之情況。當桿件業 已插入容納件內，桿件仍可調節，不需完全鬆開頭部。

利用壓力元件施於頭部之預負荷量，可視壓力元件和頭部間所需摩擦力，決定壓力元件相對於頭部之維度，而正確預定。

骨骼固定裝置生產簡單，而且頭部、容納件和壓力元件彼此相關之公差，不必關鍵要求。

1‧‧‧骨骼固定元件

2‧‧‧幹部

3‧‧‧頭部

4‧‧‧凹部

5‧‧‧容納件

5a‧‧‧容納件頂端

5b‧‧‧容納件底端

5c‧‧‧預定折斷點

5d‧‧‧傾斜下表面

6‧‧‧壓力元件

6a‧‧‧壓力元件頂端

6b‧‧‧壓力元件底端

7‧‧‧鎖定裝置

8‧‧‧外鎖定元件

9‧‧‧內鎖定元件

51‧‧‧腔孔

52‧‧‧支座部

52a‧‧‧邊緣部

52b‧‧‧開口

53‧‧‧U形凹部

55‧‧‧支座部之沿周槽溝

61‧‧‧U形凹部

62‧‧‧球形凹部

63‧‧‧凸耳

63a‧‧‧凸耳第一段

63b‧‧‧凸耳第二段

64‧‧‧共軸腔孔

70‧‧‧縐縮腔孔

100‧‧‧桿件

C‧‧‧腔孔軸線

E‧‧‧最大外徑

D₁‧‧‧凸耳第一段之內徑

D₂‧‧‧凸耳第二段之內徑

第1圖為第一具體例多軸式骨骼固定裝置之分解透視圖；第2圖為骨骼固定裝置呈組裝狀態之透視圖；第3圖為多軸式骨骼固定裝置呈組裝狀態垂直於桿件軸線之斷面圖；第4圖為骨骼固定裝置之俯視圖；第5圖為骨骼固定裝置呈組裝狀態取自第4圖A-A線之斷面圖；第6圖為第5圖一部份之放大圖；第7圖為多軸式骨骼固定裝置的容納件之透視圖；第8圖為第7圖容納件之側視圖；第9圖為容納件之俯視圖；第10圖為容納件取自第9圖B-B線之斷面圖；第11a圖為壓力元件之側視透視圖；第11b圖為第11a圖之部份放大圖；第12圖為壓力元件之透視圖；第13圖為壓力元件之俯視圖；第14圖為壓力元件之沿第13圖C-C線之斷面圖；第15圖為骨骼固定裝置連同壓力元件尚未施壓於頭部時之部份放大斷面圖；第16圖為骨骼固定裝置連同壓力元件正在施壓於頭部時之部份放大斷面圖。

本發明進一步特點和優點，由附圖所示具體例之說明，即可明白。

第1和2圖一般所示多軸式骨骼固定裝置第一具體例，包含 骨骼固定元件1，呈螺釘構件形式，具有螺紋幹部2和頭部3。頭部3形成球形截面，其尺寸包含球體赤道或最大直徑E。頭部3在其自由端有凹部4，可與工具結合。骨骼固定裝置又含有容納件5，可把螺釘構件1連接於桿件100。壓力元件6配置在容納件內，於頭部3頂上。為把桿件100保固於容納件內，施壓於頭部，設有鎖定裝置7，形成與容納件5合作之外鎖定元件8，以及與外鎖定元件8合作之內鎖定元件9。

特別參見第3至10圖，容納件5為實質上圓筒形，具有頂端5a、底端5b，和從頂端5a朝底端5b延伸之腔孔51，腔孔有腔孔軸線C。在底端5b設有支座部52，以包容頭部3。支座部52呈球形，半徑實質上相當於頭部3半徑，故頭部3由支座部支持，容許頭部3在支座部52內樞動，類似球窩接頭。支座部52又與腔孔51相通，有開口52b，可讓骨骼固定元件之幹部2延伸穿過。支座部52過渡至腔孔51的內徑，比頭部外徑大，而比腔孔51內徑小，故在腔孔51和支座部52之間形成邊緣部52a。容納件接近頂端5a設有陰螺紋，與鎖定裝置7之外鎖定元件8嚙合。

如圖示具體例，容納件做為長頭容納件，有延伸股部，包括離第一端5a一段距離之預定折斷點5c，得以將第一端5a和預定折斷點5c間之部份折斷。此等長頭容納件可例如用於最少侵襲性之手術。須知容納件5亦可設計成無長頭，在此情況下，第一端5a係位於大約預定折斷點5c。

在容納件下部形成傾斜下表面5d，例如切掉容納件的一部份，讓固定元件1可以對一側以較大角度樞動。亦可不用傾斜下端，而把容納件設計成對稱下端，容許對所有方向對稱轉動角度。

在支座部52設複數沿周分別凹部55。凹部55為實質上球形截面，半徑遠比支座部52的半徑小。例如具體例所示，在支座部形成四個凹部55，配置在沿周方向靠U形凹部53兩端，以及在桿件軸線方向的兩側。凹部55局部放大支座部直徑，以提供壓力元件一部份之包容空間，詳後。

壓力元件6形成單件式。實質上為圓筒形構造，外徑容許其在容納件5的腔孔51內軸向運動。壓力元件6有頂端6a和底端6b。頂端6a設有實質上U形凹部61，構成可容納桿件100。凹部61深度大於桿件100直徑，在桿件插入時，可使凹部形成的自由股部在桿件100表面上方延 伸。

底部6b設有球形凹部62，可容納頭部3。形凹部62的半徑，比頭部3半徑稍大，使頭部3容易套入凹部62內。底部6b有四個缺口，按沿周方向實質上等距隔開，因而具有四個凸耳63。凸耳63側視大致呈V形，例如第11a圖所示，其中自由端平坦或圓滑。惟凸耳外形不限於具體例所示形狀。例如，凸耳可為長方形、U形或其他形狀。凸耳63配置在U形凹部61左、右側，接近凹部61兩端，相當於凹部55在容納件5內之位置。凸耳63長度和球形凹部62深度，使得壓力元件安裝到頭部3上時，凸耳63延伸超過球形頭部3最大外徑E之面積。特別參見第11b圖，各凸耳63有鄰近球形凹部62之第一段63a，和從第一段延伸至凸耳自由端之第二段63b。第一球形段63a之內徑D₁等於或大於與其接觸的頭部3球形外表面部之外徑。第二球形段63b之內徑D₂稍小於頭部球形表面部之最大外徑E，例如約小1%至2%，故在凸耳63的第二球形段63b區域內，壓力元件6比頭部稍小，就壓力元件6置於頭部3上之前而言。可視實際維度和所用材料而定。當壓力元件6置於頭部3上時，頭部3必須通過第二球形段63b，運動進入球形凹部62，因而稍微擴張第二球形段63b。因此，壓力元件6構成藉凸耳63施於頭部之摩擦力，以把持頭部。可利用設計凸耳尺寸，尤其是第二球形段63b，以適當方式調節摩擦力之強度。

此外，壓力元件6有共軸腔孔64，容許工具趨近螺釘頭部3。

骨骼固定裝置所有組件均由身體相容性材料製成，諸如身體相容性金屬，例如鈦，身體相容性金屬合金，例如鎳鈦諾，或身體相容性塑膠材料，例如聚醚醚酮(PEEK)，或此等材料之組合。組件可全部為相同或不同材料。

骨骼固定裝置以預組裝條件使用。預組裝條件時，骨骼固定元件1之頭部3保持在支座52內，使頭部可在支座52內樞動，而幹部延伸貫穿下開口52b。壓力元件置放到頭部3上，一如第15和16圖所示。首先如第15圖所示，壓力元件6與容納件5對準，使U形凹部53和61對準。凸耳63是在支座部52內的凹部55沿周位置。壓力元件6再朝容納件底端5b移動，使凸耳63的第二球形段63b壓到包含頭部3最大直徑E之球形表面部上。因而，凸耳稍微朝外張開，直到頭部3套入球形凹部62和凸耳的 第一球形表面部63a內。凹部55提供凸耳63張開的空間。凸耳不會結合凹部壁，因此不會發生壓力元件卡在容納件5內。

如第16圖所示，在某接觸面積上，頭部3與球形凹部62和凸耳63接觸。在包含頭部最大外徑E之區域內，凸耳對頭部施以預負荷，使頭部被凸耳63所施摩擦力夾持。壓力元件可藉通過縐縮腔孔70縐縮，初步保持在此位置，如第3圖所示。

使用時，把至少二個骨骼固定裝置，固定在骨骼組件或椎骨內。再令容納件對準，具有正確定向，供桿件100插入。因為頭部是暫時夾持以便樞動容納件，必須例如以人為施力，以克服夾持力，直到各容納件具有正確定向。當全部容納件對準時，即把連接骨骼固定裝置之桿件插入，旋緊鎖定裝置7。以僅在頂端6a施壓於壓力元件6之外鎖定元件8，鎖定頭部3之角度位置。而以僅對桿件100施壓之內鎖定元件7，把桿件固定。

上述具體例可以修飾。例如凸耳數量和位置可以改變。可構想把壓力元件初步固定於容納件內之其他機構。例如縐縮方式可改為以容納件和壓力元件結合部之作動來保持容納件，以防止壓力元件經容納件5的頂端5a脫出。

就固定元件而言，各種固定元件均可用，並與容納件組合。此等固定元件有例如不同長度、不同直徑之螺釘、套筒螺釘、不同螺紋形式之螺釘、釘子等。頭部和幹部可為分開組件，彼此連接。

各種容納件均可用，尤指具有不同鎖定裝置者。例如二件式鎖定裝置可改用單件式鎖定裝置，諸如內螺釘，把桿件和頭部同時鎖定。又，亦可使用外螺母、外螺帽、插旋鎖定裝置等。凹部55可有其他形狀，例如長方形或U形。

在進一步修飾中，容納件構成容許螺釘元件從底端引進。

3‧‧‧頭部

4‧‧‧凹部

5‧‧‧容納件

6‧‧‧壓力元件

55‧‧‧支座部之沿周槽溝

62‧‧‧球形凹部

63a‧‧‧凸耳第一段

63b‧‧‧凸耳第二段

64‧‧‧共軸腔孔

Claims (14)

1. 一種多軸式骨骼固定裝置，包含：固定元件(1)，具有固定於骨骼之幹部(2)，和頭部(3)，頭部有球形外表面部，含最大外徑(E)；容納件(5)，有頂端(5a)和底端(5b)、容納桿件之槽溝(12)、從頂端(5a)按底端(5b)方向延伸之腔孔(51)，腔孔有腔孔軸線(C)和在底端容納頭部用之支座部(52)；壓力元件(6)，配置在腔孔內，於頭部頂上，壓力元件(6)有頭部接觸表面部(62,63)，與頭部(3)之球形外表面部接觸，其中頭部接觸表面部含有至少二沿周分別之凸耳(63)，沿軸向含有最大外徑(E)的頭部區域延伸；其中頭部(3)可相對於容納件(5)樞動，並可經壓力元件(6)施壓於頭部，而固定角度，且其中壓力元件(6)構成只在該凸耳(63)區域內較頭部小，當壓力元件置於頭部上時，頭部即被球形外表面部和凸耳間之摩擦夾持，又其中凸耳構成至少部份延伸入容納件內所設包容空間(55)內者。
2. 如申請專利範圍第1項之多軸式骨骼固定裝置，其中包容空間係由支座部(52)內之複數凹部(55)形成者。
3. 如申請專利範圍第1或2項之多軸式骨骼固定裝置，其中凸耳(63)各有第一球形段(63a)，球體內徑等於或稍大於頭部之最大直徑(E)；和第二球形段(63b)，球體內徑小於頭部之最大直徑(E)，且其中至少第二段(63b)係延伸跨越具有頭部最大直徑(E)之區域者。
4. 如申請專利範圍第1至3項之一多軸式骨骼固定裝置，其中壓力元件(6)係實質上圓筒形，有上端(6a)和下端(6b)，且其中在朝向頭部之下端，具有球形凹部(62)者。
5. 如申請專利範圍第1至4項之一多軸式骨骼固定裝置，其中頭部接觸表面部(62)除凸耳(63)以外之內徑，等於或稍大於頭部(3)之直徑者。
6. 如申請專利範圍第1至5項之一多軸式骨骼固定裝置，其中從腔孔軸線測量之包容空間(55)深度，大於凸耳(63)之外徑者。
7. 如申請專利範圍第1至6項之一多軸式骨骼固定裝置，其中當壓力元 件置於頭部(3)上時，凸耳(63)不接觸到包容空間(55)之內壁者。
8. 如申請專利範圍第1至7項之一多軸式骨骼固定裝置，其中設有至少二凸耳(63)，從兩側夾持頭部，最好有複數凸耳，按沿周方向等距隔開者。
9. 如申請專利範圍第2至8項之一多軸式骨骼固定裝置，其中凹部(55)具有球形者。
10. 如申請專利範圍第2至9項之一多軸式骨骼固定裝置，其中凹部(55)數量相當於凸耳(63)數量者。
11. 如申請專利範圍第1至10項之一多軸式骨骼固定裝置，其中凸耳(63)具有實質上V形輪廓，朝自由端變窄者。
12. 如申請專利範圍第2至11項之一多軸式骨骼固定裝置，其中容納件(5)具有桿件容納槽溝(53)，而壓力元件(6)具有桿件容納槽溝(61)，又其中當容納件之桿件容納槽溝和壓力元件之桿件容納槽溝對準時，凸耳(63)即配置在凹部(55)之位置者。
13. 如申請專利範圍第1至12項之一多軸式骨骼固定裝置，其中支座部(52)呈球形者。
14. 如申請專利範圍第1至13項之一多軸式骨骼固定裝置，其中設有鎖定裝置(7)，與容納件(5)合作，把頭部(3)鎖定於支座(52)，並把桿件(100)固定於槽溝(12)內者。