[0002] 本
申请要求名称为“骨固定装置”且在2012年5月22日提交的澳大利亚临时
专利申请号2012902106的优先权，该专利申请的全部内容据此通过引用以其整体并入本文。
技术领域
[0003] 本
发明涉及骨固定系统的领域，并且特别地涉及用于在将骨
固定板固定至骨中使用的骨固定元件诸如栓和螺钉。
背景技术
[0004] 当在人体内发生骨折时，骨折内部固定常常是必需的。固定的目标是提供对骨折的立即稳定。另一个目标是促使个人快速愈合和恢复活动性，从而防止肌肉萎缩。使用选择性地绕骨折部位放置的各种固定元件诸如螺钉、销、钉、栓和线，能够将金属板(CoCrMo
合金、不锈
钢或
钛)固定至骨的外部。
[0005] 许多目前的骨固定系统使用
锁定螺钉来将板固定至骨。一些板使用固定
角度锁定螺钉，这些固定角度锁定螺钉相对于板以特定取向被固定，而其它板使用相对于板能够在角度范围内被固定至骨的可变角度锁定螺钉。存在允许以可变角度插入螺钉的各种方式，但是许多传统可变角度螺钉具有锥形‘锁定’
螺纹，该锥形‘锁定’螺纹与板中的孔的
内螺纹接合。能够以外科医生指引的角度将可变角度螺钉插入到板，这将通常导致螺钉交叉螺合在螺钉孔中，并且使螺钉孔的内螺纹
变形。可允许角度的范围能够改变，但是可以是例如±15度。
[0006] 相对于可变角度螺钉而言，固定角度锁定螺钉一般被视为提供增加的
稳定性。可变角度螺钉会遭受来自一些方向的稳定性缺乏，并且典型地也具有相对低的拧出
扭矩，使得如果使螺钉松开一转的一小部分，则
外螺纹的夹紧失去，并且螺钉会开始拴牢在孔中。
[0007] 另一方面，可变角度螺钉的优点在于：它允许外科医生更好地针对骨折的具体性质定制板系统的应用。
[0008] 将期望提供允
许可变角度插入但是相对于锥形可变角度螺钉提供增加的稳定性的锁定螺钉。
发明内容
[0009] 根据第一方面，提供一种骨固定元件，用于将骨固定板固定至骨，所述骨固定元件包括：
[0010] 可接纳到所述骨中的杆；
[0011] 可固定至所述骨固定板的头，所述头具有外部锁定螺纹，所述外部锁定螺纹包括：
[0012] 第一螺纹段，随着将所述骨固定元件的所述头插入到所述骨固定板中的孔中，所述第一螺纹段适于使所述骨固定板中的所述孔的一部分逐渐变形；和
[0013] 第二大致平行螺纹段，所述第二大致平行螺纹段适于与所述孔的通过所述第一螺纹段而变形的部分接合，从而将所述骨固定元件的所述头固定至所述骨固定板。
[0014] 在一种形式中，所述第一螺纹段以第一直径开始，并过渡到具有比所述第一直径大的第二直径的所述第二大致平行螺纹段。
[0015] 在一种形式中，第一螺纹段成锥形。
[0016] 在一种形式中，外部锁定螺纹是三线螺纹。
[0017] 在一种形式中，骨固定元件是螺钉，所述螺钉具有杆，所述杆带有骨接合螺纹。
[0018] 在一种形式中，外部锁定螺纹的导程与骨接合螺纹的导程相同。
[0019] 在一种形式中，骨固定元件是栓。
[0020] 根据第二方面，提供一种骨固定系统，所述骨固定系统用于骨，所述骨固定系统包括：
[0021] 骨固定板；
[0022] 骨固定元件，用于将所述骨固定板固定至所述骨，所述骨固定元件包括：
[0023] 可接纳到所述骨中的杆；
[0024] 可固定至所述骨固定板的头，所述头具有外部锁定螺纹，所述外部锁定螺纹包括：
[0025] 第一螺纹段，随着将所述骨固定元件的所述头插入到所述骨固定板中的孔中，所述第一螺纹段适于使所述骨固定板中的所述孔的一部分逐渐变形；和
[0026] 第二大致平行螺纹段，所述第二大致平行螺纹段适于与所述孔的通过所述第一螺纹段而变形的部分接合，从而将所述骨固定元件的所述头固定至所述骨固定板。
[0027] 在一种形式中，所述骨固定板中的所述孔具有内螺纹，在所述骨固定元件的所述头上的所述外部锁定螺纹的所述第一螺纹段使所述内螺纹逐渐变形。
[0028] 在一种形式中，所述骨固定板中的所述孔具有一系列同心环，在所述骨固定元件的所述头上的所述外部锁定螺纹的所述第一螺纹段使所述一系列同心环逐渐变形。
[0029] 在一种形式中，所述骨固定元件具有比所述骨固定板大的材料硬度。
[0030] 根据第三方面，提供一种骨固定元件，用于将骨固定板固定至骨，该骨固定元件包括：
[0031] 外部锁定螺纹，用于接合在骨固定板的孔内，其中锁定螺纹包括：
[0032] 锥形螺纹段，用于随着将锥形螺纹段旋入到孔中时使孔的内部结构变形，从而形成绕孔的内周的接合部；和
[0033] 大致平行螺纹段，用于与接合部接合。
[0034] 接合部可以被视为孔的通过锥形螺纹段形成的内螺纹。使用锥形螺纹允许外科医生以一角度引导螺钉，并且还帮助将螺钉牵引到板中，从而允许外科医生在无需过多的轴向加载的情况下逐渐形成该‘内螺纹’。然而，在大致平行螺纹段与该‘内螺纹’之间的接合能够提供强的稳定的锁定功能，该锁定功能比由传统锥形可变角度螺钉提供的锁定功能显著稳定。
[0035] 能够使用宽种类的不同的内部结构。然而，孔的内部结构将典型地是内部平行螺纹——这可以允许将板与能够插入到相同的孔中的传统固定角度螺钉一起使用。优选地，内螺纹具有小
节距，这帮助实现更多接合部的形成。然而，本发明的一些
实施例可以利用绕孔的内周的同心环，这些同心环也能够通过锥形螺纹段变形从而形成用于与锁定螺纹的平行部接合的接合部。
[0036] 骨固定元件可以是螺钉，但是在其它实施例中，可以是栓。它将典型地包括头和轴(或杆)，且锁定螺纹
定位成靠近头或在头上。在螺钉的情况下，骨接合螺纹(用于与骨接合)将典型地沿着轴的长度的大部分延伸。对于螺钉，锁定螺纹优选地具有与骨接合螺纹相同的导程。
[0037] 锁定螺纹可以在本发明的范围内采取各种形式，并且可以在本发明的不同的实施例中具有不同的节距。优选地，锁定螺纹是三线螺纹，但是，取决于诸如用于螺钉和板的材料的因素，可以使用具有不同线数的锁定螺纹。
[0038] 锥形螺纹段优选以比在板中意图用于螺钉的最大倾角陡的角度成锥形。
[0039] 根据第四方面，提供一种用于骨的骨固定系统，该骨固定系统包括：
[0040] 骨固定板，具有带内部结构的孔；和
[0041] 用于将骨固定板固定到骨的骨固定元件，该骨固定元件包括外部锁定螺纹，用于接合在骨固定板的孔内，并且锁定螺纹包括：
[0042] 锥形螺纹段，用于随着将锥形螺纹段旋入到孔中使孔的内部结构变形，以便形成绕孔的内周的接合部；和
[0043] 用于与接合部接合的大致平行螺纹段。
[0044] 根据第五方面，提供一种骨固定螺钉，包括：
[0045] 头；
[0046] 轴，具有用于与骨接合的骨接合螺纹；和
[0047] 在螺钉的头的附近的三线锁定螺纹，该三线锁定螺纹具有大致与骨接合螺纹的导程相同的导程。
[0048] 根据第六方面，提供一种用于骨的骨固定系统，该骨固定系统包括：
[0049] 骨固定板，具有带内部结构的孔；和
[0050] 用于将骨固定板固定至骨的骨固定螺钉，该骨固定螺钉包括：
[0051] 头；
[0052] 轴，具有用于与骨接合的骨接合螺纹；和
[0053] 在螺钉的头的附近的三线锁定螺纹，该三线锁定螺纹具有大致与骨接合螺纹的导程相同的导程。
附图说明
[0054] 将参照附图讨论本发明的实施例，其中：
[0055] 图1是示出骨固定元件的基本使用的示意剖面；
[0056] 图2是根据本发明的实施例的可变角度螺钉的侧视图；
[0057] 图3是图2的螺钉的头和上杆的详细视图；
[0058] 图4a-4c顺序地示出将图2的螺钉与骨固定板一起使用；
[0059] 图5是骨固定板中的用于接纳图2的螺钉的孔的剖视透视图；
[0060] 图6是根据本发明的实施例的螺钉的进一步详细视图；
[0061] 图7是图6的螺钉的顶视图；
[0062] 图8是骨固定板中的孔的示意图，示出该孔的与平行螺纹段接合的部分，第一螺纹段使这些部分变形；并且
[0063] 图9是骨固定系统的透视图，示出通过骨固定板被驱动并进入到骨中的可变角度螺钉。
[0064] 在下列说明中，遍及所有附图，相似的附图标记指代相似的或对应的部分。
具体实施方式
[0065] 现在参照图1，示出被接合在骨固定板200中的孔220内的骨固定元件100。该孔220具有平行内螺纹225，在该
说明书中稍后将描述在本发明的背景下该内螺纹225的更多细节。如图1中所示，骨固定元件100相对于板200的骨
接触表面230的法向轴线20成略小的角度接合。需要骨固定元件100在相对于骨固定板200取向成任何可容许的角度的同时承受来自任何方向的负载(F)。角度β表示在骨固定元件100的纵向轴线10与板200之间形成的钝角，而角度α表示在骨固定元件100的纵向轴线10与板200之间形成的锐角。
[0066] 在一优选实施例中，骨固定元件100是如图2中所示的可变角度螺钉。螺钉100包括：头120；和可接纳到骨中的轴或杆140。该头120具有插槽或插座(未示出)，使得头120能够被如例如在图9中所示的工具50驱动，在图9中，螺钉100被示出为被驱动到板
200中，该板200被定位以使骨5的骨折稳定。再次参照图2，螺钉100进一步包括沿着杆
140定位的外部骨接合螺纹145，该外部骨接合螺纹145用以将螺钉100与骨接合，以便将骨固定板200固定到骨。
[0067] 螺钉100的头120可固定到骨固定板200，且设有外部锁定螺纹160。该锁定螺纹160被设置成与骨固定板200中的孔220的内螺纹225接合(如图4a-4c中所示)。
[0068] 图3更详细地描绘螺钉100的锁定螺纹160。锁定螺纹包括：第一螺纹段166；和定位成离
螺钉头120的顶部最近的第二大致平行螺纹段164。第一螺纹段166可以是如图2和图3中所示的锥形螺纹段，由此第一螺纹段166相对于杆140以20度角度成锥形。优选地，锥形螺纹段166以比在板200中意图用于螺钉100的最大倾角陡的角度成锥形。因此，本发明的该实施例的螺钉100将最适合于上至例如15度的角度。
[0069] 将理解：锁定螺纹160的特征可以取决于若干因素而在本发明的不同的实施例中变化，所述因素包括：螺钉的期望成角；螺钉和板的材料；以及螺钉的皮层骨接合螺纹的导程或节距。
[0070] 在一个实施例中，锁定螺纹160是三线锁定螺纹，该三线锁定螺纹具有与杆140上的骨接合螺纹145相同的导程。例如，参照图6，锁定螺纹160是具有1.2mm导程的三线螺纹，并且骨接合螺纹145是具有1.2mm导程的双线螺纹。利用具有相同导程的两个螺纹，螺钉以相同的速度前进到板和骨中。这帮助在使螺钉完全就座之前避免在插入期间的卡住。
[0071] 此外，在该实施例中，锁定螺纹160的平行螺纹段164是0.5mm长。由于锁定螺纹之间的牙峰间距是0.4mm，所以如图7中所示产生三叶效果。存在锁定螺纹164的三个等间隔的部分，其中在大径处产生两个完全成形的螺纹。这以宽种类的插入角度对螺钉提供附加稳定性。
[0072] 图4a-4c描绘在与骨固定板200结合使用中的本发明的螺钉100。最初，将螺钉100通过孔220插入，并且将骨接合螺纹145旋入到骨中。一旦充分地插入螺钉100，外部锁定螺纹160就开始与孔220的内螺纹225(或其它内部结构)接合。随着将螺钉100的头120插入到孔220中，第一螺纹段166适于使骨固定板200中的孔220的一部分(内部结构诸如内螺纹225)逐渐变形。第二大致平行螺纹段164适于与孔220的通过第一螺纹段166变形的部分(即如图8中所示的接合部226表示的变形的内螺纹)接合，从而将螺钉100的头120固定到骨固定板200。
[0073] 在该实施例中，内螺纹225是双线平行螺纹，具有在直径上成180度对置开始的相等导程的两个螺纹。内螺纹225的各沟槽之间的垂直间距是螺纹导程的一半(其中导程＝节距×螺纹数)。图5更详细地描绘内螺纹225。然而，在其它实施例中，可能可行的是使用绕孔220的内周的其它内部结构(例如一系列同心环、可变节距单线螺纹、具有与螺钉的节距显著不同的节距的单线螺纹、与螺钉反手的螺纹)。
[0074] 锥形螺纹段166首先与孔220的内螺纹225接触，如图4a中所示。这是“导入”段，其将螺钉100引入到内螺纹225中，并且使锁定螺纹160与内螺纹225“对准”。锥形段166辅助将螺钉100拖曳到内螺纹225中，从而减小对用于使螺纹启动的过多轴向负载的要求。
[0075] 图4b描绘根据本发明的该实施例在使用螺钉100中的螺纹形成(变形)阶段。随着通过螺钉100的旋转将螺钉100拖曳到内螺纹225中，锥形段166开始与螺纹交叉并使内螺纹225变形。随着锥形段166前进，新螺纹逐渐成长，该新螺纹包括变形初始内螺纹
225的分段。该新变形内螺纹有效地提供绕孔200的内周的接合部226(如图8中所示)。
[0076] 在该实施例中，由于锁定螺纹与骨接合螺纹是相同的导程，所以不存在板螺纹的剪切，如在具有导程差的其它设计中有时可能经历板螺纹的剪切，从而导致产生毛刺。这在螺钉由例如CoCr的较硬的材料制成的情况下可能是较大的问题。
[0077] 随着将螺钉100进一步插入到孔220中时，平行螺纹段164与由锥形螺纹段166形成的接合部226接合。一旦使螺钉100就座，则存在(锁定螺纹160的平行螺纹段164的)若干接合的平行螺纹，如图4c中所示。平行螺纹段164的接合在螺钉上提供有效的稳定化效果，无论成角如何。
[0078] 优选地，锥形螺纹段166如例如图3中所示以第一直径开始，并过渡到具有比第一直径大的第二直径的平行螺纹段164。
[0079] 因此，根据本发明的螺钉100提供优于传统可变角螺钉的显著稳定性优点。由于锁定螺纹160的平行螺纹段164与通过使孔220的内部结构(例如内螺纹225)变形而形成的接合部226的接合，本发明的该实施例的螺钉100能够承受来自各种方向的负载。当包括简单锥形螺纹的传统可变角螺钉被交叉螺合到平行内螺纹中，关于板的钝角方面的螺钉接触(与固定角度螺钉相比)减小到如下程度：当从螺钉的锐角侧或从该方向的任一宽角度侧对螺钉加载时，螺钉远不稳定。本发明的可变角度螺钉有利地提供优于本领域已知的可变角度螺钉的改进的稳定性。
[0080] 此外，因为根据本发明的该实施例的螺钉100包括具有平行螺纹段164的锁定螺纹160，所以螺钉100需要高得多的旋出扭矩。对于具有锥形螺纹的传统可变角度螺钉，一旦锥形螺纹已经松开一转的一小部分，这些螺钉就能够立即开始拴牢在孔中。然而，根据本发明的上述实施例的螺钉100的表现将类似于正常接合的平行螺纹，因为即使螺钉略松开，也存在充分接合以防止不想要的螺钉移动。
[0081] 在该实施例中，平行螺纹段164被视为精确平行。然而，可以以如下的螺钉或栓实施本发明，其中该段164不精确平行，但是仍然充分接近平行以提供具有以上优点的实质。
[0082] 关于螺钉100的材料，螺钉100的材料一般应比板200的材料硬，以便一旦插入螺钉100就产生新螺纹。这也帮助防止螺纹的磨损和冷焊。
[0083] 作为非限制性示例，可以使用板材料和螺钉材料的下列组合：
[0084]板材料 螺钉材料
Ti-4级 Ti6AlV4
316LVM
不锈钢 高Ni SS(ASTM 5832-9)
Ti6AlV4 CoCr
[0085] 此外，推荐锁定螺纹160的牙峰相对锋利以辅助螺纹形成操作以及避免产生脱离毛刺。这也减小所需的插入扭矩。
[0086] 关于螺钉头120，螺钉头120的倒圆帮助减小当螺钉头120略从板凸出坐放时软组织刺激的可能性。螺钉头120也优选具有足够的大小，以充当当成角接近0度时阻止螺钉100行进彻底通过螺钉孔220的抵接形式。
[0087] 板上的锁定螺纹和内螺纹的公差也是重要的。过盈太多，螺钉将需要太多扭矩来接合，这可能损害螺钉起子或卡住螺钉。如果存在不充分的过盈，螺纹将被剥去而不完全锁定到板上。
[0088] 除非上下文另外需要，在整个说明书和接下来的
权利要求中，词语“包括”和“包含”以及诸如“包括了”和“包含了”的变体将被理解为意味着包含所陈述的整体或整体群，但是不排除任何其它整体或整体群。
[0089] 对该说明书中的任何
现有技术的引用不是并且不应被视为承认这样的现有技术形成普通一般常识的一部分的任何形式的建议。
[0090] 本领域的技术人员将理解本发明在它的使用中不受到所描述的特定应用的限制。就这里描述或描绘的特定元件和/或特征而言，本发明不受它的优选实施例的限制。将理解：本发明并不限于所公开的实施例，而是能够在不偏离如由所附权利要求阐明和限定的本发明的范围的情况下具有若干重新布置、变型和替代。
