TW201350080A - 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，包括骨骼固定元件(1)，具有要固定於骨骼之幹部(2)，和頭部(3)；容納件(5)，聯結於幹部，構成可樞動容納頭部，並有容納桿件(6)用之槽溝(56)，以及中心軸線(C)；壓力構件(7,7')，配置在容納件內，構成對頭部施壓，把頭部鎖定於容納件內；鎖定構件(8,8')，可插入於槽溝內，鎖定構件包括頂端(81)，和朝向壓力構件之底端(82)；其中壓力構件(7,7')具有可變形部(77,78；76',107a,107b)；且其中，當鎖定構件(8,8')按中心軸線(C)方向推進入槽溝內，先是鎖定構件(8,8')接觸到壓力構件(7,7')，造成施於壓力構件之負載，並夾持頭部(3)，然後是鎖定構件(8,8')接觸壓力構件(7,7')，使可變形部(77,78；76',107a,107b)變形，而鎖定構件即與桿件接觸，並夾持桿件(6)。

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，尤指用於脊椎或外傷手術。多軸式骨骼固定裝置包括骨骼固定元件，具有要固定於骨骼之幹部，和頭部。頭部係可樞動自如保持於容納件內，並可經由壓力構件施壓而固定於一角度。骨骼固定元件藉容納件，聯結於置入容納件槽溝內之穩定桿件，並可利用鎖定構件保固。壓力構件包括可變形部。當鎖定構件推進入槽溝內時，首先是鎖定構件接觸到壓力構件，造成施加於壓力構件之負載，並夾持頭部，然後，鎖定構件接觸到壓力構件，使可變形部變形，而鎖定構件接觸到桿件，並夾持桿件。以如此鎖定構件，可使用具有單一驅動部與鎖定構件結合之工具，依序把頭部和桿件固定。

US 2003/0100896 A1記載一種多軸式骨骼固定裝置，其中在一具體例中，使用單件式鎖定元件，在鎖定構件旋緊時，同時鎖定頭部和桿件。

US 7,972,364號記載一種鎖定總成，把桿件保固於骨骼固定裝置之桿件容納件內，包含第一鎖定元件和第二鎖定元件。使用具有二驅動部的工具，以第一鎖定元件和第二鎖定元件，可單獨把骨骼固定元件頭部和桿件鎖定。

US 8,088,152 B2記載一種矯正扣持系統，包括至少一骨骼螺釘，具有頭件，和樞動安裝其上之螺紋軸。夾持元件安裝在頭件內，可從其上側緊壓於螺紋軸，結果，把螺紋軸相對於頭件保固。扣桿配置在頭件容納部內。再者，在頭件上側設有夾持裝置，藉此把夾持元件和扣桿壓入頭件內，使螺紋軸和扣桿保固在相對於頭件之位置。夾持裝置包括可彈性變形之壓力元件，在夾持裝置作動之際，移動到夾持位置。以此構型，夾持裝置作動時，壓力元件會先碰到夾持元件，因而把可樞動螺紋軸保固在頭件上之位置，而扣桿保留可自由移動。只有在夾持裝置繼續作動時， 壓力元件才會彈性變形，因而碰到扣桿，把扣桿保固於定位。

本發明之目的，在於提供一種改進多軸式骨骼固定裝置，可供簡化處置和可靠固定頭部和桿件。

此目的係由申請專利範圍第1項之多軸式骨骼固定裝置解決。進一步發展則列於申請專利範圍附屬項。

多軸式骨骼固定裝置僅使用具有單一驅動部的單一工具，即可按順序方式把骨骼固定元件頭部鎖定於容納件和桿件。以此循序鎖定機制，即可先鎖定或至少初步夾持頭部，然後夾持桿件，最後鎖定桿件和頭部。此外，可進行完全鎖定頭部和桿件之完全鎖定，然後可鬆弛桿件之固定，進行桿件調節。

因為進行此等步驟，僅需具有單一驅動部之單一工具和單件式鎖定構件，可方便使用多軸式骨骼固定裝置。

多軸式骨骼固定裝置僅包括少數組件。壓力構件和鎖定構件可用現有容納件。因此，現有容納件可藉循序鎖定機制升等，得以單獨固定頭部和桿件。具有循序鎖定機制之多軸式骨骼固定裝置組件數，與同時鎖定頭部和桿件之多軸式骨骼固定裝置組件數相同。

壓力構件和鎖定構件較易生產。

1‧‧‧骨骼固定元件

2‧‧‧幹部

3‧‧‧頭部

4‧‧‧凹部

5‧‧‧容納件

6‧‧‧桿件

7,7'‧‧‧壓力構件

8,8'‧‧‧鎖定構件

51‧‧‧容納件頂端

52‧‧‧容納件底端

53‧‧‧腔孔

53a‧‧‧腔孔段

54‧‧‧開口

55‧‧‧球形段

56‧‧‧U形凹部

57,58‧‧‧股部

59‧‧‧陰螺紋

71‧‧‧壓力構件頂端

72‧‧‧壓力構件底端

73,73'‧‧‧圓筒形部

73a‧‧‧邊緣

74‧‧‧球形凹部

75‧‧‧共軸貫穿孔

76‧‧‧凹部

76'‧‧‧U形凹部

76a,76b‧‧‧圓筒形凹部

77,78‧‧‧壁部

77a,78a‧‧‧縱向開縫

77b,78b‧‧‧傾斜邊緣

79‧‧‧間隙

81‧‧‧鎖定構件頂端

82‧‧‧鎖定構件底端

83‧‧‧陽螺紋

84‧‧‧共軸凹部

85‧‧‧結合部

87‧‧‧圓筒形部

87'‧‧‧圓筒形凸部

88‧‧‧錐形部

107a,107b‧‧‧缺口

108‧‧‧環形止檔件

C‧‧‧中心軸線

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圖為第一具體例多軸式骨骼固定裝置組裝狀態之透視圖；第3圖為第一具體例多軸式骨骼固定裝置壓力構件之仰視透視圖；第4圖為第3圖所示壓力構件俯視圖；第5a圖為壓力構件取自第4圖A-A線之斷面圖；第5b圖為第5a圖之部份放大圖；第6圖為第一具體例多軸式骨骼固定裝置鎖定構件之側視透視圖；第7圖為第6圖所示鎖定構件之俯視圖；第8圖為鎖定構件取自第7圖B-B線之斷面圖；第9圖為多軸式骨骼固定裝置連同插入桿件取自垂直於鎖定構件第一 組態桿件軸線的平面之斷面圖；第10a圖為第9圖多軸式骨骼固定裝置中鎖定構件在第二組態之斷面圖；第10b圖為第10a圖之部份放大圖；第11a圖為第9圖多軸式骨骼固定裝置中鎖定構件在第三組態之斷面圖；第11b圖為第11a圖之部份放大圖；第12圖為第二具體例多軸式骨骼固定裝置之分解透視圖；第13圖為第12圖多軸式骨骼固定裝置的壓力構件俯視圖；第14a圖為第13圖壓力構件沿第13圖C-C線之斷面圖；第14b圖為第13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鎖定構件之仰視透視圖；第16圖為第二具體例鎖定構件之斷面圖；第17圖為第二具體例多軸式骨骼固定裝置連同插入桿件取自垂直於桿件軸線的平面且鎖定構件在第一組態之斷面圖；第18a圖為第二具體例多軸式骨骼固定裝置以鎖定構件在第二組態之斷面圖；第18b圖為第18a圖之部份放大圖。

本發明進一步特點和優點，利用附圖說明具體例，即可清楚明白。

第1和2圖所示為第一具體例之多軸式骨骼固定裝置，包括骨骼固定元件1，具有幹部2，有螺紋部，以及頭部3。頭部3有球形外表面部，於幹部2對立側，有凹部4，可與工具結合。設有容納件5，把骨骼固定元件1聯結於桿件6。在容納件5內配置壓力構件7，對骨骼固定元件之頭部3施壓。

參見第1和2圖以及第9至12圖，容納件5有頂端51和底端52，為實質上圓筒形構造，縱軸線C延伸貫穿頂端和底端。設有腔孔53，與縱軸線C共軸，從頂端51延伸到離底端52一段距離。在底端52設有開口54，其直徑比腔孔53直徑小。共軸腔孔朝開口54變窄，例如呈球形段 55，做為頭部3的支座。然而，此段55可有任何其他形狀，諸如錐形，確保頭部3可樞動保持在容納件5內，類似球窩接頭之功能。

容納件5又包括U形凹部56，在頂端51開始，按底端52方向延伸。利用U形凹部，形成二自由股部57,58，開口朝頂端51，並界定槽溝以容納桿件6。接近頂端51，股部57,58內表面一部份設有陰螺紋59。在圖式具體例中，陰螺紋59為平板螺紋，有實質上水平上、下螺腹。陰螺紋59可用任何其他螺紋形式，惟以減少或避免股部撐開之螺紋形式為佳。腔孔53在具有陰螺紋59的下方，包括稍微擴大部53a，提供壓力構件7一部份之擴張空間，詳後。

如第1圖和第3至5圖所示，壓力構件7為實質上圓筒形構造，有頂端71和底端72，以及延伸貫穿兩端之圓筒軸線C，在壓力構件安裝狀態時，與容納件5的縱軸線C相同。

壓力構件配置在容納件內，使其頂端71定向朝容納件5頂端51，而底端72定向朝容納件底端52。壓力構件7包括鄰近底端72之第一圓筒形部73，外徑比容納件腔孔53的內徑稍微小，使壓力構件可從頂端51引進入容納件5內。鄰近底端72設有球形凹部74，與骨骼固定元件1的頭部3之球形外表面部合作。共軸貫穿孔75延伸貫穿壓力構件，讓工具(圖上未示)得以進出螺釘頭部。底端72對立之圓筒形部73末端，具有邊緣73a，實質上球形凹部76由此按底端72方向延伸。凹部76維度使桿件6可插入並在其內導引。

邊緣73a設有二直立壁77,78，在其自由端形成壓力構件7的頂端71。壁77,78高度是連同凹部76形成槽溝，可供插入桿件，其中槽溝深度比桿件直徑大。因此，當桿插入時，壓力構件之頂端71在桿表面上延伸。壁77,78為實質上球形，其圓筒軸線即為壓力構件7之圓筒軸線。各壁77,78利用與圓筒軸線C實質上平行之縱向開縫77a,78a，分成二壁部。壓力構件在壁77,78面積內之外徑，比圓筒形部73內的壓力構件外徑稍小。因此，當壓力構件插入容納件之腔孔53內，而壁77,78位在腔孔53之段53a內時，腔孔端53a內壁與壁77,78間有間隙79。開縫77a,78a致使壁77,78可相對於壓力構件7的圓筒形部73彈性變形。意即壁77,78可朝外彎曲，並彈回直立位置。因此，壁形成壓力構件可變形部。鄰近頂端71，壁部77,78 包括傾斜內緣78b，做為鎖定構件的止檔部，詳後。相對於中心軸線C的斜度大約45°。

參見第1圖和第6至8圖說明鎖定構件8。鎖定構件8為整體件。在圖式具體例中，為固定螺釘。鎖定構件有頂端81，和朝向壓力構件7之底端82(在鎖定構件插入容納件5的股部57,58間時)，鎖定構件的陽螺紋83與容納件5之陰螺紋59嚙合。底端82設有共軸凹部84。在此需提到，凹部84可省略和/或設共軸貫穿孔。鄰近頂端81，有工具結合部85，例如形成有縱向凹溝之凹部、六角形或其他多角形凹部、梅花形凹部，或適合做為結合部之任何其他形狀。因此，以結合部85使鎖定構件8具有驅動工具用之單一驅動部。

鄰近底端82，有圓筒形部87，其外徑只比壓力構件在壁77,78間之內徑稍小，故圓筒形部87可在壁77,78間延伸，圓筒形部87和陽螺紋83間有錐形部88，選用錐體角度相當於壁77,78傾斜邊緣77b,78b之傾斜角度。錐形部88在軸向之尺寸，比壁部77,78的傾斜邊緣77a,77b尺寸大，故錐形部88與傾斜邊緣77b,78b結合時，鎖定構件朝壓力構件運動，保持傾斜邊緣77b,78b與錐形部88保持接觸一段長度。

骨骼固定裝置之組件係由生理相容性材料製成，例如生理相容性金屬或合金，諸如鈦、不銹鋼，鎳鈦合金，諸如鎳鈦諾，或由生理相容性塑膠材料製成，諸如PEEK(聚醚醚酮)。組件可全部由相同或不同材料製成。

使用時，容納件5和固定元件1以及壓力構件7，按正常方式預組裝，使頭部3樞動保持在容納件5之支座55內，把壓力構件7置於頭部上。通常至少有二多軸式骨骼固定裝置經桿件6連接。俟骨骼固定元件1插入骨骼內後，藉樞動容納件5，使容納件5相對於頭件對準，再把桿件6插入。

茲參見第9至11b圖說明鎖定程序。首先如第9圖所示，把鎖定構件8插入容納件內，鎖定構件底端82朝向桿件6。鎖定構件8繼續旋入，直到其圓筒形部87延伸入壁77,78間之空間內，鎖定構件之錐形部88碰到壁77,78之傾斜邊緣77b,78b。鎖定構件8繼續推進入容納件，把壓力構件7緊壓於頭部3，如第10a和10b圖所示。藉此把頭部3夾持在相對 於容納件5之可調節角度位置，利用摩擦力保持在此位置。頭部可以只輕微夾持或幾乎完全鎖定。

然後，如第11a和11b圖所示，進一步推進鎖定構件，結果，鎖定構件8經歷到壓力構件7的抗衡。當錐形部88壓到傾斜邊緣77b,78b時，壁77,78徑向朝外彎曲，因而把壁77,78推入壁部和腔孔段53a內壁間呈現的間隙79內(見第11a和11b圖之箭頭)。如此容許鎖定構件8之底端82進入槽溝內更深，在桿件定置處，最後接觸到桿件，加以鎖定。以此程序把整個多軸式骨骼固定裝置鎖定。

可以更正桿件之位置，不需鬆開頭部之鎖定。為達成此舉，把鎖定構件8旋回，直到桿件6可以移動。由於壓力構件7可變形壁77,78之彈性性能，才有此可能。甚至可完全除去鎖定構件8，並進行變更整套多軸式骨骼固定裝置。

茲參見第12至18b圖說明多軸式骨骼固定裝置之第二具體例。第二具體例與第一具體例不同處，在壓力構件和鎖定構件之設計。與第一具體例相同之組件和部位、標示同樣參考號碼，即不再贅述。

壓力構件7'具有一頂端71和一底端72及一實質上圓筒形部73'自頂端71延伸至底端72。

U形凹部76'從頂端71延伸到離底端72一段距離。U形凹部76'深度大於桿件直徑，故當桿件6插入時，壓力構件頂端71延伸超出桿件表面。共軸圓筒形小凹部76a,76b，分別從頂端71延伸至U形凹部76'形成的槽溝側壁。凹部76a,76b有助於使壓力構件7'上部變形。在兩側壁頂端71一段距離處，外表面設有缺口107a,107b，相對於中心軸線C橫越方向或沿周方向延伸。缺口107a,107b輪廓為實質上V形，即缺口寬度朝外表面加大。致使壓力構件7'上部可彈性變形，因此在軸向壓縮凹部76'側壁時，導致側壁高度減小。

第二具體例之鎖定構件8'與第一具體例之鎖定構件不同，在於只包括圓筒形凸部87'，背向螺紋部83凸出。圓筒形凸部87'直徑比鎖定構件螺紋部83小，使螺紋部末端形成環形止檔件108，與壓力構件7的頂端71接觸。

使用時，如第17圖所示，當鎖定構件8'插入容納件內，朝 壓力構件7'推進，環形止檔件108即碰到壓力構件頂端71。鎖定構件8'繼續推進，把壓力構件緊壓於頭部3，使頭部3利用摩擦力夾持。由於把頭部3壓入支座5內時，鎖定構件8'經歷到壓力構件的抗衡，鎖定構件8繼續推進會把止檔件108緊壓在壓力構件7'頂端71。於是，缺口107a,107b形成之可變形部即告變形，而缺口即變窄。因此，鎖定構件8之圓筒形部87'即接觸到桿件6表面，壓住桿件，把桿件固定。

為改正桿件位置，可將鎖定構件稍微旋回，使桿件又可移動。因為壓力構件7'可變形部之彈簧功能，保持頭部3定位之頭部3上壓力仍在，頭部仍然被夾持。最後，旋緊鎖定構件8，把全部總成鎖定。

前述具體例可設想各種修飾例。尤其是變形部亦可改用彈性元件，安裝在壓力構件上端。在此情況，可藉選擇特殊彈簧力之元件，調節夾持力。此外，上述不同具體例之特點，可彼此間加以組合。

對於多軸式骨骼固定裝置，任何已知多軸式骨骼固定裝置均可用，只要包括有骨骼固定元件，樞動容納在容納件內。尤指可用於骨骼固定裝置，其骨骼固定元件係從容納件底部引進入容納件內者。頭部不需呈球形，亦可影扁平部，用來限制樞動至單一平面。容納件可以不同方式形成，尤其是內側。亦可有傾斜下緣，容許對特定方向有加大樞動角度。對骨骼固定元件，可用任何骨骼固定器，諸如螺釘、釘，有無套筒均可。

鎖定構件和容納件之連接，不一定必須要用螺紋結合，其他結合方式亦可行，例如插旋結合。

1‧‧‧骨骼固定元件

2‧‧‧幹部

3‧‧‧頭部

4‧‧‧凹部

5‧‧‧容納件

6‧‧‧桿件

7‧‧‧壓力構件

8‧‧‧鎖定構件

51‧‧‧容納件頂端

52‧‧‧容納件底端

53‧‧‧腔孔

56‧‧‧U形凹部

57,58‧‧‧股部

59‧‧‧陰螺紋

71‧‧‧壓力構件頂端

72‧‧‧壓力構件底端

76‧‧‧凹部

77,78‧‧‧壁部

C‧‧‧中心軸線

Claims (16)

1. 一種多軸式骨骼固定裝置，包括：骨骼固定元件(1)，具有要固定於骨骼之幹部(2)，和頭部(3)；容納件(5)，聯結於幹部，構成樞動容納頭部，並有槽溝(56)可容納桿件(6)，以及中心軸線(C)；壓力構件(7,7')，配置在容納件內，構成施壓於頭部，把頭部鎖定在容納件內；鎖定構件(8,8')，可插入於槽溝內，鎖定構件包括頂端(81)，和朝向壓力構件之底端(82)；其中壓力構件(7,7')具有可變形部(77,78；76',107a,107b)；且其中當鎖定構件(8,8')按中心軸線(C)方向推進入槽溝內時，首先是鎖定構件(8,8')接觸到壓力構件(7,7')，造成施於壓力構件之負載，夾持頭部(3)；然後，鎖定構件(8,8')接觸到壓力構件(7,7')，使可變形部(77,78；76',107a,107b)變形，而鎖定構件即接觸到桿件，並夾持桿件(6)者。
2. 如申請專利範圍第1項之多軸式骨骼固定裝置，其中可變形部(77,78；76',107a,107b)係可彈性變形者。
3. 如申請專利範圍第1或2項之多軸式骨骼固定裝置，其中壓力構件(7)包括槽溝以容納桿件，且其中槽溝之至少一側壁(77,78；76')包括可變形部者。
4. 如申請專利範圍第3項之多軸式骨骼固定裝置，其中當桿件定置入槽溝內時，槽溝之側壁(77,78；76')在桿件(6)上方延伸，且其中可變形部(77,78；76',107a,107b)最好形成於各側壁者。
5. 如申請專利範圍第1至4項之一多軸式骨骼固定裝置，其中可變形部(77,78)包括至少一開縫(77a,78a)，按實質上平行於中心軸線(C)之方向延伸，致使可變形部可變形者。
6. 如申請專利範圍第1至5項之一多軸式骨骼固定裝置，其中可變形部包括至少一缺口(107a,107b)，按實質上橫越中心軸線(C)之方向延伸者。
7. 如申請專利範圍第1至6項之一多軸式骨骼固定裝置，其中鎖定構件(8)包括傾斜表面部(88)，而壓力構件(7)包括相對應傾斜表面部(77b,78b)， 會與鎖定構件(8)之傾斜表面部(88)接觸，當鎖定構件(8)朝壓力構件(7)推進時，產生遞增力量，使可變形部(77,78)背離中心軸線變形者。
8. 如申請專利範圍第1至7項之一多軸式骨骼固定裝置，其中可變形部(76',107a,107b)係壓力構件(7')之一部份，當被鎖定構件(8')緊壓時，即告變形，使鎖定構件和壓力構件間之軸向距離減小者。
9. 如申請專利範圍第1至8項之一多軸式骨骼固定裝置，其中可變形部(77,78；76',107a,107b)係整體形成於壓力構件(7,7')內者。
10. 如申請專利範圍第1至9項之一多軸式骨骼固定裝置，其中鎖定構件(8,8')係單件式者。
11. 如申請專利範圍第1至9項之一多軸式骨骼固定裝置，其中鎖定構件(8,8')係固定螺釘者。
12. 如申請專利範圍第1至11項之一多軸式骨骼固定裝置，其中鎖定構件之底端(82)包括表面部(78b,108)，會與壓力構件(7,7')接觸，不需鎖定構件接觸桿件者。
13. 如申請專利範圍第12項之多軸式骨骼固定裝置，其中表面部(108)呈環形者。
14. 如申請專利範圍第1至13項之一多軸式骨骼固定裝置，其中容納件(5)包括頂端(51)和底端(52)，從頂端延伸到底端的腔孔(53)，且其中由鄰近頂端的凹部(56)形成桿件用之槽溝，具有實質上U形斷面者。
15. 如申請專利範圍第14項之多軸式骨骼固定裝置，其中利用凹部(56)形成二開口股部(57,58)，且其中股部具有陰螺紋(59)，與鎖定構件(8)上之陽螺紋(83)嚙合者。
16. 如申請專利範圍第14或15項之多軸式骨骼固定裝置，其中壓力構件(7,7')設在腔孔(53,53a)內，且其中壓力構件之尺寸，使相對於腔孔(53,53a)，實質上在可變形部(77,78；76',107a)之位置，於壓力構件和腔孔內壁間有間隙(79)者。