KR101085711B1 - 뼈 스크류 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 뼈 스크류(1)는 나사산(2), 선단부(4), 후단부(5)을 포함하는 몸체(3)를 구비하고, 상기 나사산(2)의 외경(d) 또는 몸체(3)의 내경(k)은 상기 몸체(3)의 중앙 구간(L₄)에서, 선단부(4)을 향해 테이퍼져, 더 큰 치수(d₂ 또는 k₂)에서 각각 더 작은 치수(d₁ 또는 k₁)으로 되고, 상기 치수(d₁ 또는 k₁)는 0보다 큰 치수로 이루어진다. 상기 몸체(3)에는 상기 몸체(3)와 동심을 가지고 방사상으로 확장가능한 슬리브(10)가 구비되며, 상기 슬리브(10)는 더 작은 외경(d₁)을 가지는 상기 몸체(3)의 부분에 위치된다.

뼈 스크류, 고정, 테이퍼, 슬리브

Description

뼈 스크류{Bone screw}

본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 뼈 스크류와 청구항 제 14 항의 전제부에 따른 적어도 하나 이상의 뼈 스크류를 포함하는 뼈 고정 장치에 관한 것이다.

뼈 스크류는 독일 공개공보 DE-A 35 38 238 에 개시된 바, 여기에서는 뼈 스크류와 상호작용하는 다웰(dowel)을 더 포함하고 있다. 그러나 종래의 장치에 의하면, 먼저 다웰이 개별적으로 뼈에 장착된 후에 뼈 스크류가 상기 다웰에 나사결합된다. 이러한 종래의 장치의 목적은 다웰/스크류의 결합에 의하여 두 개의 뼈 부분을 연결하는 것이며, 이는 일반적인 고정 기술로부터 이미 알려진 것이다.

본 고안에서는 두 개의 뼈 부분의 고정은 주요 목적이 아니며 이는 골수핀으로써 이루어진다. 대신에 본 고안의 주요 목적은 골수핀의 횡방향 보어에 뼈 스크류를 안정적으로 고정시키기 위한 것이다. 즉, 종래의 횡방향 록킹 스크류는 골수핀의 횡방향 보어홀에 대하여 소정의 공차를 가진다.

본 발명은 이에 대한 해결책을 제공하고자 한다. 본 발명의 목적은 공차 없이 골수핀의 횡방향 보어홀에 삽입될 수 있는 뼈 스크류를 제공하는 것이다.

상기의 목적은 청구항 1의 특징을 갖는 뼈 스크류에 의해 달성된다.

본 발명에 의하면, 구성이 간소화되면서도(뼈 스크류에 사전 설치된 슬리브), 골수핀에 대하여 공차를 제거하게 되는 이점이 있다.

본 발명의 특별 실시예에서, 뼈 스크류의 나사산은 균일한 골깊이를 가지며, 중앙 구간 L₄에서 몸체의 중앙부 내경은 선단부을 향하여 더 큰 치수(k₂)에서 더 작은 치수(k₁)로 점차 감소한다. 여기서 상기 작은 치수(k₁)는 "0"으로 수렴되는 것은 아니다. 즉 상기 작은 치수(k₁)은 "0"보다 큰 수이다. 한편, 상기 방사상의 확장은 내경의 확장 방식으로 이루어진다. 이로 인해 상기 골수핀의 횡방향보어에 체결힘이 제공되는 이점이 있다. 상기 나사산의 외경의 확장과 비교해보면, 내경의 확장은 스크류의 고정을 훨씬 견고하게 이루어지도록 한다.

본 실시예에서, 슬리브는 내부나사산을 가진다. 상기 슬리브는 축방향으로 이동함에따라 방사상으로 확장되는데, 이는 중앙 구간 L₄에서의 원뿔형상에 의한 것이다. 그리고 상기 축방향으로의 이동은 상기 슬리브의 내부나사산의 피치에 의해서 이루어진다. 회전 나사결합 동작은 골수핀의 횡방향 보어 안으로 스크류를 삽입시키기 위한 것이다.

상기 슬리브는 적어도 하나의 종방향 슬롯을 가진다. 이로 인하여 상기 슬리브의 방사상 확장하는데 필요한 힘이 최소화되고, 토크발생을 줄이게 된다. 그리고 상기 스크류에 슬리브를 미리 설치함으로써 구조가 단순해지고, 전단응력이 균등하게 되고, 내부응력을 낮추게된다. 상기 종방향 슬롯이 하나일 때에는, 상기 슬리브 전체 높이에 걸쳐 형성된다. 그러나 상기 종방향 슬롯은 상기 슬리브의 높이의 일부분에만 형성되는 것도 가능하다. 이 경우에는, 상기 슬롯이 일측에서는 개방되나 양쪽 단부에서는 밀폐된다. 부분적인 슬롯의 경우, 다수개의 종방향 슬롯이 형성될 수 있는데, 바람직하게는 상부 또는 하부에서 번갈아가면서 개방된다.

다른 실시예에서, 상기 슬리브는 지름이 D_H이며, 일단에는 상기 지름(D_H)보다 큰 지름(D_F)을 가지는 외주연 플랜지가 구비된다. 상기 플랜지는 상기 골수핀에서 상기 슬리브의 스토퍼기능과 위치설정 역할을 한다. 따라서, 중앙 구간에서 확장부를 가지는 뼈 스크류가 상기 슬리브와 나사결합되면서 상기 슬리브는 방사상으로 확장되면서 상기 슬리브가 중간 구간에 접하게 된다.

상기 슬리브는 예를 들어 비흡수성 플라스틱, 바람직하게는 피크(PEEK)재질로 구성될 수 있다. 상기 슬리브의 장점은 생체적합적이고, 설치가 용이하다는 것이다. 또한, 상기 슬리브는 골수핀이 제거될 때 상기 핀의 홀에 남아있게 되는 경우 압착된 상태가 유지된다는 이점이 있다.

또한, 상기 슬리브는 금속성 재질로 구성될 수 있다. 이때 상기 슬리브의 이점은 높은 강성과 생체적합성에 있고, 상기 슬리브가 상기 골수핀과 스크류와 동질로 이루어진다는 장점이 있다. 그러나 금속성 슬리브는 더 유연하기 때문에 각을 이루어 삽입되는 경우 부드럽게 삽입될 수 있다. 결국, 금속성 슬리브는 잔여파편이 형성되지 않는 이점이 있다.

그리고 상기 슬리브는 흡수성 플라스틱으로 구성될 수 있다. 첫번째 장점은 각도상으로 안정적인 록킹을 이루는 시간을 줄일 수 있다는 것이다. 두번째 장점은 슬리브가 분실되더라도 슬리브가 결국에는 흡수되기 때문에 심각한 문제를 일으키지 않는다는 것이다.

본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 구간 L₂으로 이루어지는 몸체부는, 뼈 스크류의 후단부와 외경이 d₂인 구간 사이에 위치하며, d₂보다 큰 외경 d₃을 가진다. 이러한 배열은 뼈의 피질에서 뚫린 구멍을 막을 수 있고, 상기 슬리브의 플랜지가 많은 힘을 들이지 않고도 피질의 구멍에 삽입된다. 게다가, 몸체부의 구간 L₂은 d₂보다 큰 외경 d₃으로 된 외부나사산을 가진다. 외경이 d₃인 외부 나사산에 의하여 뼈에 나사결합으로 다시 고정되는 것이 가능하다.

상기 골수핀은 위에서 설명한 바와 같이 뼈 스크류와 함께 사용되는데, 지름 이 D_N이다. 또한, 상기 골수핀에는 종축에 대하여 횡방향으로 연장되는 횡방향 보어가 구비된다. 상기 횡방향 보어는 지름 D_B를 가지는데, D_B는 d_B-L₅보다 클 뿐만 아니라, d₂ 보다 크다. 그리고 상기 슬리브의 지름(D_H)은 D_H<1.2D_B를 만족한다. 그리고 상기 슬리브의 길이(H_L)는 0.2D_N이상 1.5D_N이하이다.

본 발명의 다른 실시예의 경우, 상기 골수핀은 케뉼러를 가지고 두께는 W_N이다. 상기 슬리브의 길이(H_L)은 골수핀의 두께(W_N)에 대응된다.

본 발명과 본 발명의 상세사항은 여러 실시예의 부분적인 도면을 기초로 하여 아래에서 보다 상세히 설명될 것이다.

도 1은 슬리브를 포함하는 뼈 스크류를 보인 종단면도.

도 2는 도 1의 뼈 스크류가 골수핀의 횡방향 보어에 삽입된 모습을 보인 종단면도.

도 3은 도 1의 뼈 스크류를 보인 종단면도.

도 4는 도 1의 슬리브를 보인 사시도.

뼈 스크류의 실시예가 도 1과 도 3에 도시되어 있다. 본 발명의 뼈 스크류는 크게 몸체(3), 선단부(4) 그리고 스크류헤드(6)을 가지는 후단부(5)로 구성된다. 상기 뼈 스크류(1)는 축상에서 서로 이어져 있는 다섯 부분으로 이루어지는데, 이러한 부분들은 아래 기재된 바에 따라 설명된다.

- 스크류헤드(6)는 후단부(5)으로부터 측정된 길이 L₁ 의구간이고;

- 이에 인접하는 길이 L₂구간은 외경 d₃를 가지고 내경이 k₃인 외부나사산(9)을 가지는 몸체부(8)이며;

-이에 인접하는, 길이 L₃ 구간은 k₃ 보다 작은 외경(d₂)을 가지고 내경이 k₂인 나사산(2)을 가지는 몸체(3)의 부분이고;

- 이에 인접하는, 상기 몸체(3)의 부분에 인접하고 선단부(4)을 향하여 각도 (α)로 테이퍼지는 길이 L₄ 구간이 구비된다. 이 구간에서 나사산의 외경(d₂)은 외경(d₁)으로 감소한다. 이와 같이 이 구간에서 내경(k₂)은 내경(k₁)으로 감소한다.

- 이에 인접하는 몸체(3)의 부분은 길이(L₄ )구간과 선단부(4) 사이에 위치하며, 외경(d₁)을 가지고 내경이(k₁)인 나사산(2)을 가진다.

상기 나사산(2)은 길이 L₅ 및 L₃ 구간에 형성된 각각의 나사산의 깊이 t₁ 및 t₂가 동일하도록 형성된다. 또한, 도 1과 같이 상기 슬리브(10)는 선단부(4)에서 상 기 몸체(3)를 향하여 나사결합되고 상기 슬리브(10)의 선단부에는 원뿔형상의 길이 L₄구간에 위치하도록 연장되어 형성된 플랜지(12)가 더 구비된다. 원뿔형상에 의하여, 상기 슬리브(10)는 다소 확장되어 지름 D_H(도 4)보다 큰 지름 d_{B - L5} 을 가진다. 그리고 상기 슬리브(10)가 상기 후단부(5)을 향하여 나사결합이 진행되면(점선으로 도시된 바와 같이) 상기 원뿔형상의 길이 L₄구간에 의하여 지름이 확장되고, 외경 d₃을 가지는 길이 L₃ 구간에서 지름이 d_{B - L3}에 이르게 된다.

도 2에는 도 1에 도시된 뼈 스크류(1)의 실시예가 슬리브(10)와 함께 골수핀(20)의 횡방향 보어홀(22)에 삽입되어 있는 모습이 도시되어 있다. 상기 골수핀(20)에는 골수핀(20)의 종축(21)과 동축으로 연장된 캐뉼러(23)가 형성된다. 그리고 상기 골수핀(20)은 외경 D_N 과 두께 W_N를 가진다. 상기 횡방향 보어홀(22)은 상기 슬리브(10)의 지름 d_{B - L3} 의 대략 90%에 이르는 지름D_B을 가진다. 상기 슬리브(10)는 상기 횡방향 보어홀(22) 안으로 완전히 삽입되고, 상기 플랜지(12)에 의하여 상기 횡방향 보어홀(22)의 경사면(24)에 접하게 된다.

도 4에는 방사상으로 확장가능하고 균일한 지름 D_H을 가지는 슬리브(10)가 도시되어 있다. 상기 슬리브(10)의 외부 케이싱에는 상기 슬리브(10)에 신축성을 제공하는 종방향 슬롯(11)이 구비된다. 그리고, 상기 슬리브(10)의 공동에는 내부 나사산(13)이 형성된다. 상기 슬리브(10)의 일측 단부에는 D_H 보다 큰 외경 D_F를 가지는 플랜지(12)가 구비되는데, 상기 플랜지(12)는 이와 형합되는 지지 표면에 축상으로 접하도록 형성된 것이다.

본 발명에 따른 뼈 스크류는 골절부위의 골편을 연결하고 고정하는데 이용될 수 있다.

Claims (23)

1. 나사산(2), 선단부(4), 후단부(5)을 포함하는 몸체(3)를 구비하고, 상기 나사산(2)의 외경(d) 또는 몸체(3)의 내경(k)은 상기 몸체(3)의 중앙 구간(L₄)에서, 선단부(4)을 향해 각각 테이퍼져서, 치수(d₂ 또는 k₂)에서 각각 그보다 작은 치수(d₁ 또는 k₁)로 감소되고, 상기 치수(d₁ 또는 k₁)는 0보다 큰 치수로 이루어지는 뼈 스크류(1)에 있어서,

   A) 상기 몸체(3)에는 상기 몸체(3)와 동심을 가지고 방사상으로 확장가능한 슬리브(10)가 구비되며,

   B) 상기 슬리브(10)는 더 작은 외경(d₁)을 가지는 상기 몸체(3)의 부분에 위치됨을 특징으로 하는 뼈 스크류(1).
2. 제 1 항에 있어서, 상기 나사산(2)은 균일한 골깊이를 가지고, 중앙 구간(L₄)에서 상기 몸체(3)의 중앙부(7) 내경은 상기 선단부(4)을 향하여 치수(k₂)에서 그보다 작은 치수(k₁)로 각각 감소하며, 상기 치수(k₁)는 0보다 큰 치수인 것을 특징으로 하는 뼈 스크류(1).
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 슬리브(10)는 내부 나사산(13)을 가짐 을 특징으로 하는 뼈 스크류(1).
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 슬리브(10)는 적어도 하나의 종방향 슬롯(11)을 가짐을 특징으로 하는 뼈 스크류(1).
5. 제 4 항에 있어서, 상기 종방향 슬롯(11)은 상기 슬리브(10) 전체 높이에 걸쳐 형성됨을 특징으로 하는 뼈 스크류(1).
6. 제 4 항에 있어서, 상기 종방향 슬롯(11)은 상기 슬리브의 높이의 일부분에만 형성됨을 특징으로 하는 뼈 스크류(1).
7. 제 6 항에 있어서, 상기 다수개의 종방향 슬롯(11)이 형성되고, 상부 또는 하부에서 번갈아가면서 개방되는 것을 특징으로 하는 뼈 스크류(1).
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 슬리브(10)는 지름 D_H를 가지며, 상기 슬리브(10)의 일단에는 외면을 둘러서 형성되고 상기 지름(D_H)보다 큰 지름(D_F)을 가지는 플랜지(12)가 구비됨을 특징으로 하는 뼈 스크류(1).
9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 슬리브(10)는 비흡수성 플라스틱, 즉 PEEK 재질로 형성됨을 특징으로 하는 뼈 스크류(1).
10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 슬리브(10)는 금속성 재질로 형성됨을 특징으로 하는 뼈 스크류(1).
11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 슬리브(10)는 생체 흡수성 플라스틱으로 형성됨을 특징으로 하는 뼈 스크류(1).
12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 몸체부(8)는 상기 뼈 스크류(1)의 후단부(5)와 외경이 d₂인 몸체(3) 사이에 위치하며, 상기 몸체(3)의 외경( d₂)보다 큰 외경(d₃)을 가지는 L₂구간으로 이루어짐을 특징으로 하는 뼈 스크류(1).
13. 제 12 항에 있어서, 상기 몸체부(8)는 L₂구간에서 상기 외경(d₂)보다 큰 외경(d₃)을 가지고 외부나사산(9)을 포함하는 것을 특징으로 뼈 스크류(1).
14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 뼈 스크류(1)는

    A) 후단부(5)로부터 측정된 길이 L₁ 구간으로 이루어진 스크류헤드(6);

    B) 균일한 외경(d₂)과 균일한 내경(k₂)을 가지며 나사산(2)이 형성되고 길이 L₃ 구간으로 이루어진 몸체(3)의 부분;

    C) 상기 몸체(3)의 부분에 인접하여 형성되고, 상기 선단부(4)을 향하여 각도 α로 테이퍼되며, 나사산의 외경(d₂)은 외경(d₁)으로 감소되는 길이 L₄ 구간으로 이루어진 몸체(3)의 부분; 그리고

    D) 길이 L₄ 구간과 선단부(4) 사이에 위치하며, 균일한 외경(d₁)과 균일한 내경(k₁)을 가지는 나사산(2)을 포함하고, 길이 L₅ 구간으로 이루어진 몸체(3)의 부분을 포함하고;

    E) 각 부분의 길이와 지름은 0보다 큰 수임을 특징으로 하는 뼈 스크류(1).
15. 제 14 항에 있어서, 길이 L₄ 구간으로 이루어진 몸체(3)에서 내경(k₂)이 내경(k₁)으로 감소하는 것을 특징으로 하는 뼈 스크류(1).
16. 제 14 항에 있어서, 몸체부(8)는 상기 길이 L₁ 구간에 인접하여 길이 L₂ 만큼 연장되어 형성되고, 내경(k₃)을 가지는 외부 나사산(9)과 상기 외경(d₂)보다 큰 외경 (d₃)을 가지는 것을 특징으로 하는 뼈 스크류(1).
17. 제 14 항에 있어서, 길이 L₅ 및 L₃ 구간에 형성된 각각의 나사산의 골깊이 t₁ 및 t₂는 서로 동일함을 특징으로 하는 뼈 스크류(1).
18. 지름 D_N을 가지고, 종축에 대하여 횡방향으로 연장되며, 지름(D_B)이 d_B-L5 보다 클 뿐만 아니라 d₂ 보다 큰 횡방향 보어(22)가 형성되는 골수핀(20)과,

    제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 하나의 뼈 스크류(1)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 뼈 고정 장치.
19. 제 18 항에 있어서, 상기 슬리브(10)의 지름(D_H)은 1.2D_B보다 작음을 특징으로 하는 뼈 고정 장치.
20. 제 18 항에 있어서, 상기 슬리브(10)의 길이(H_L)는 1.5D_N이하인 것을 특징으로 하는 뼈 고정 장치.
21. 제 18 항에 있어서, 상기 슬리브(10)의 길이 (H_L)는 0.2D_N이상인 것을 특징으로 하는 뼈 고정 장치.
22. 제 18 항에 있어서, 상기 골수핀(20)은 캐뉼러(23)를 가지고 두께 W_N을 가짐을 특징으로 하는 뼈 고정 장치.
23. 제 22 항에 있어서, 상기 슬리브(10)의 길이(H_L)는 상기 골수핀(20)의 두께 (W_N )에 대응됨을 특징으로 하는 뼈 고정 장치.

Images