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KR20040083060A - 추간 디스크 보철물 또는 세포핵-대체-보철물 - Google Patents

추간 디스크 보철물 또는 세포핵-대체-보철물 Download PDF

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KR20040083060A
KR20040083060A KR10-2004-7008654A KR20047008654A KR20040083060A KR 20040083060 A KR20040083060 A KR 20040083060A KR 20047008654 A KR20047008654 A KR 20047008654A KR 20040083060 A KR20040083060 A KR 20040083060A
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KR
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intervertebral disc
disc prosthesis
shell
prosthesis
intervertebral
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아민 스투더
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마티스 메디지날테크닉 아게
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Abstract

본 발명은 단량체, 공단량체, 단일 중합체, 저중합체 또는 이들의 혼합체를 포함하는 유동 가능한 경화성 물질(2)이 그 내부에 존재하는 생체 적응성 외피(1)를 갖는 추간 디스크 보철물 또는 세포핵-대체-보철물에 관한 것이다. 외피(1) 내에 삽입된 유동 가능한 경화성 물질의 경화는 원 위치에서 행해진다.

Description

추간 디스크 보철물 또는 세포핵-대체-보철물 {INTERVERTEBRAL DISK PROSTHESIS OR NUCLEUS REPLACEMENT PROSTHESIS}
많은 수의 이러한 추간 디스크 보철물이 종래기술에 공지되어 있으나, 이들은 모두 사전 제작되고, 사전 제작된 비교적 부피가 큰 상태로 추간 공간 내로 이식되야만 한다.
상기 종래기술의 설명은 본 발명의 분야를 설명하기 위한 것이며, 상기 인용된 종래기술이 본 발명의 출원 시점 또는 우선권 시점에서 실제로 공표되거나 공개된 것을 의미하는 것은 아니다.
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 추간 디스크 보철물 또는 세포핵-대체-보철물에 관한 것이다.
도1은 유동 가능한 경화성 물질의 충전 단계에서 두개의 인접한 추골들 사이에 이식된 추간 디스크 보철물의 단면도이다.
도2는 유동 가능한 물질의 경화 단계에서 도1에 따른 추간 디스크 보철물의 단면도이다.
도3은 이중벽 추간 디스크 보철물의 단면도이다.
도4는 추간 디스크 보철물 충전용 밸브의 단면도이다.
도5는 상이한 두께로 구성된 외부면을 갖는 추간 디스크 보철물의 단면도이다.
본 발명의 목적은 부피가 감소된 상태로 추간 공간 내로 이식될 수 있고, 이어서 유동 가능한 경화성 물질의 충전 후에 경화 과정을 거쳐 응고될 수 있는 추간 디스크 보철물 또는 세포핵-대체-보철물을 제공하는 것이다.
이러한 목적은 청구항 제1항의 특징을 갖는 본 발명의 추간 디스크 보철물에 의해 해결된다.
아직 비어있는 추간 디스크 이식 조직의 외피는 수축된 상태로 추간 공간 내로 용이하게 삽입되어, 적합한 삽관을 통한 주입에 의해 유동 가능한 단량체 혼합물로 충전된다. 외피 (또는 풍선)는 인접한 추골의 덮개판에 지지되는 소정 측면에 특수 상부면 및/또는 두께 및/또는 예를 들어 폴리카보나이트우레탄(PCU) 또는 폴리카보나이트와 같은 특수 재료를 갖는다.
이러한 구성의 장점은, 인접한 추골의 양 단판(연골층)에 대한 접촉면이, 행해지는 운동(회전, 스트레칭, 굽힘) 시에 유연성, 생물학적 적합성, 경직성 등을 제공한다는 것이다.
상응하는 압력 가압을 통해 외피는, 추간 디스크 높이가 해부학적으로 적합한 최초 높이로 복귀될때까지 중합화 가능한 단량체 혼합물로 펌핑될 수 있다. 이를 위해, 물질은 3 대기압보다 낮은 과압으로, 바람직하게는 최대 1.1 대기압으로 외피 내로 삽입될 수 있다.
그러나, 해당 추골이 적합한 기구에 의해 신연(distraction)될 경우에, 물질은 실제로 과압없이 외피 내로 삽입될 수 있다.
광섬유(예를 들어 광섬유 케이블)이 외피 내로 또는 외피 개구 영역 내로 안내됨으로써, 중합화 가능한 물질은 예를 들어 청색광(예를 들어 340nm 파장)에 의해 광중합화 될 수 있다. 수용성 단량체 용액에서 중합체 망상 결합을 통해 하이드로젤이 형성된다.
이로써, 하이드로젤이 한편으로 과부하 시에 물(체내 액체)을 방출할 수 있고, 다른 한편으로 휴지 시에는 물을 수용할 수 있는 장점이 달성될 수 있다. 이로써, 완충 효과 및 추간 디스크가 최초 높이에 복귀되는 추가의 가능성이 제공된다.
바람직한 구성은, 외피가 이중벽으로 구성되고 단량체, 공단량체, 단일 중합체, 저중합체 또는 이들의 혼합체를 포함하는 유동 가능한 경화성 물질이 양 벽들 사이에 삽입되어, 추간 디스크 보철물의 중앙은 중공이 된다. 자유 선택 가능한 중공 공간의 크기에 의해 이식 조직의 신축성이 추가로 조정될 수 있다.
다른 실시예에서, 외피는 외피 내에 있는 유동 가능한 경화성 물질과 동일한 화학 재료로 구성되어, 물질은 외피재와 결합될 수 있다.
다른 실시예에서, 외피는 메모리-효과를 갖는 재료로 구성되므로써, 외피가 체온으로 이전에 저장된 기하학적 형태를 기억할 수 있다.
다른 실시예에서, 유동 가능한 경화성 물질은 중합 촉매를 포함하며, 바람직하게는 중합 촉진제를 추가로 포함한다.
바람직한 다른 실시예에서, 유동 가능한 경화성 물질은 광 개시제(photoinitiator), 바람직하게는 급진 광 개시제를 포함하며, 광 개시제는 바람직하게는 340 내지 420 nm의 광 영역 내에서 흡수된다. 광 개시제는 산화 포스핀(phophine oxyde), 바람직하게는 아실 산화 포스핀(acyl phophine oxyde)일 수 있다. 산화 포스핀은 디메틸아크릴아미드에 의해 공중합화될 수 있다. 자기 중합(self ploymerization)에 비해 청색광에 의한 중합은 단백질 분자를 파괴할 수 있는 열 전개가 형성되지 않는 장점을 가진다. 또한, 풍선 부분 내로 청색광을 발광하는 광섬유의 취급이 위험하지 않다. 청색광 발광의 주파수 및 지속 시간은 광원의 간단한 제어를 통해 조정될 수 있다.
단량체, 공단량체, 단일 중합체, 저중합체 또는 유동 가능한 경화성 물질을 포함하는 혼합체는 바람직하게는
a) 폴리에칠렌글리콜, 바람직하게는 폴리에칠렌글리콜 (디)-아크릴;
b) 엔-비닐피롤리돈;
c) 비닐, 바람직하게는 비닐알콜;
d) 스티렌
계에서 선택될 수 있다. 이렇게 얻어진 중합체는 그 탄성에 있어서 광범위한 영역에서 변형 가능하다.
바람직하게는, 유동 가능한 경화성 물질은 30 내지 160 중량 %, 바람직하게는 40 내지 90 중량 %의 물을 함유한다. 40 내지 55 중량 %의 비율이 특히 적합니다. 특히 중합화 물질이 하이드로젤일 경우에, 중합화 물질이 어느 정도의 물을 추가로 수용해야 하는지를 결정하여(증감 인자), 추가의 신연이 요추 세그먼트 상으로 조정될 수 있다.
본 발명에 따른 추간 디스크 보철물 또는 세포핵-대체-보철물 제조 방법은 이하의 단계를 포함한다.
(A) 생체 적합성 외피를 두개의 인접한 추골의 추간 공간 내로 이식하는 단계와,
(B) 단량체, 공단량체, 단일 중합체, 저중합체 또는 이들의 혼합체를 포함하는 유동 가능한 경화성 물질이 이식된 생체 적합성 외피 내부로 삽입되고, 충전된외피는 추간 공간 내에서 중심 설정되어 유지되는 단계와,
(C) 외피 내에 있는 유동 가능한 경화성 물질이 경화되는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 방법의 변형예에서, 상기 (A) 단계와 (B) 단계 사이에서 공기가 외피에 주입될 수 있다. 이러한 사전 신연을 통해 추간 디스크 세그먼트의 신연성 검사가 행해질 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 다른 실시예에서, 상기 (A) 단계와 (B) 단계 사이에서 외피에 방사선 대조제(contrast medium)가 충전될 수 있다. 방사선 대조제는 형상 변형기를 이용하여 추간 디스크 세스먼트 내의 외피의 위치를 가시화한다. 이는 외피가 제 자리에 위치되는 지에 대한 정보를 제공한다.
물질의 경화는 자기 중합 또는 광중합, 바람직하게는 가시광선또는 자외선에 의해 행해진다.
이하, 본 발명 및 본 발명의 구성은 부분적으로 개략 도시된 여러 실시예를 참조로 상세히 설명된다.
도1은 세포핵-대체-보철물 형태의 추간 디스크 보철물을 도시하고, 여기서 생체 적합성 외피(1)가 두개의 인접한 추골(11, 12)의 추간 공간(10) 내로 이식되고 밸브(15) 및 삽관(16)을 통해, 하이드로젤 형태의 유동 가능한 경화성 물질(2)이 이식된 생체 적합성 외피(1) 내로 화살표 방향(17)으로 충전된다. 이때, 충전된 외피(1)는 추간 공간(10) 내에 중심 설정되어 유지되고 인접한 추골(11, 12)의 양 단판(13, 14)에 지지된다.
도2에는 이식된 생체 적합성 외피(1)의 내부로 삽관(16)을 통해, 외피 내에 있는 물질이 광중합에 의한 경화 과정을 도시한다. 이를 위해 물질(2)은 급진 광개시제를 포함한다. 광중합을 위해 사용된 광은 화살표(19)로 표시된 자외선 광이다.
도3에는 추간 디스크 보철물의 변형예를 도시하는데, 외피(1)가 이중벽으로 구성되며 물질(2)이 양 벽(3, 4)들 사이에 삽입되어 추간 디스크 보철물의 중앙(5)이 비게된다.
추간 디스크 보철물의 단일 벽뿐만 아니라 이중벽의 실시예를 물질(2)로 채울 수 있도록, 도4에 도시된 특수 밸브(15)가 제공된다. 실제로 상기 밸브(15)는 스프링(22)에 의해 유지되는 체크 밸브로서의 볼(23)을 구비한 중앙 보어(21) 및 스프링(26)에 의해 유지되는 체크 밸브로서의 볼(25)을 구비한 주연 보어(24)로 구성된다. 중앙 보어(21)는 (도1 및 도2에 따른) 단일 벽 실시예의 충전을 위해 사용되며 주연 보어(24)는 (도3에 따른) 이중 벽 실시예의 충전을 위해 사용된다. 이중 벽에서 중앙 보어(21)는 공기 또는 방사선 대조제를 충전하기 위해 사용된다.
도4에는 추간 디스크 보철물의 다른 실시예를 도시하는데, 외피(1)는 인접한 추골(11, 12)의 단판(13, 14)에 지지되는 소정 벽(6, 7)에서 다른 벽 영역보다 더 두껍게 구성된다. 적어도 외피(1)의 벽(6, 7)은 폴리카보네이트우레탄(PCU) 또는 폴리카보네이트로 구성된다.
이하, 본 발명은 몇몇 실시예로 설명된다.
실시예 1
분자 중량 700을 갖는 폴리에틸렌글리콜아크릴레이트(PEGDA) 45그램 및 2.6-디메틸-3-비닐벤조일포스피노옥시드(DMVBPO)의 공중합체 5그램이 디메틸아크릴아미드와 50그램의 증류수에서 용해된다. 상기 하이드로젤의 경화는 청색 파장 420nm에서 2W/cm2의 강도로 수행된다.
실시예 2
분자 중량 720을 갖는 폴리에틸렌글리콜아크릴레이트(PEGDA) 45그램 및 4- (VBPO) 공중합체 5그램이 디메틸아크릴아미드와 50그램의 증류수에서 용해된다. 상기 하이드로젤의 경화는 청색 파장 420nm에서 2W/cm2의 강도로 수행된다.
실시예 3
분자 중량 750을 갖는 폴리에틸렌글리콜아크릴레이트(PEGDA) 45그램 및 2,4, 6-트리메칠벤조일페닐-4-비닐벤조일포스피노옥시드(TMBVPO)가 디메틸아크릴아미드와 50그램의 증류수에서 용해된다. 상기 하이드로젤의 경화는 청색 파장 420nm에서 2W/cm2의 강도로 수행된다.

Claims (21)

  1. 단량체, 공단량체, 단일 중합체, 저중합체 또는 이들의 혼합체를 포함하는 유동 가능한 경화성 물질(2)이 그 내부에 존재하는 생체 적응성 외피(1)를 가지며, 외피(1)는 인접한 추골(11, 12)의 덮개판(13, 14)에 지지되는 두개의 적합한 벽(6, 7)을 포함하는 추간 디스크 보철물 또는 세포핵-대체-보철물에 있어서,
    외피(1)는 상이한 두께로 구성되는 것을 특징으로 하는 추간 디스크 보철물.
  2. 제1항에 있어서, 물질(2)은 광 개시제, 바람직하게는 급진 광 개시제를 포함하는 것을 특징으로 하는 추간 디스크 보철물.
  3. 제2항에 있어서, 광 개시제는 바람직하게는 약 340 내지 420 nm의 광 영역에서 흡수되는 것을 특징으로 하는 추간 디스크 보철물.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 광 개시제는 산화 포스핀, 바람직하게는 아실 산화 포스핀인 것을 특징으로 하는 추간 디스크 보철물.
  5. 제4항에 있어서, 산화 포스핀은 디메틸아크릴아미드에 의해 공중합화되는 것을 특징으로 하는 추간 디스크 보철물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 단량체, 공단량체, 단일 중합체, 저중합체 또는,
    a) 폴리에칠렌글리콜, 바람직하게는 폴리에칠렌글리콜 (디)-아크릴;
    b) 엔-비닐피롤리돈;
    c) 비닐, 바람직하게는 비닐알콜;
    d) 스티렌
    계의 혼합체에서 선택되는 것을 특징으로 하는 추간 디스크 보철물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 물질(2)은 30 내지 160 중량 %, 바람직하게는 40 내지 90 중량 %의 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 추간 디스크 보철물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 물질(2)은 하이드로젤을 포함하는 것을 특징으로 하는 추간 디스크 보철물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 외피(1)는 이중벽으로 구성되고, 그 양 벽(3, 4) 사이에 물질(2)이 삽입되어, 추간 디스크 보철물 중앙(5)이 중공이 되는 것을 특징으로 하는 추간 디스크 보철물.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 외피(1)는 메모리-효과를 갖는재료로 구성되므로써, 외피가 체온으로 이전에 저장된 기하학적 형태를 기억할 수 있는 것을 특징으로 하는 추간 디스크 보철물.
  11. 제1항 또는 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 물질(2)이 중합 반응 촉매 및 바람직하게는 중합 반응 촉진제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 추간 디스크 보철물.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 외피(1)는 화학적으로 외피(1) 내에 존재하는 물질(2)과 동일한 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 추간 디스크 보철물.
  13. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 인접한 추골(11, 12)의 덮개판(13, 14)에 지지되는 소정 벽(6, 7)은 바람직하게는 폴리카보나이트우레탄(PCU) 또는 폴리카보나이트로 구성되는 것을 특징으로 하는 추간 디스크 보철물.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 인접한 추골(11, 12)의 덮개판(13, 14)에 지지되는 적합한 벽(6, 7)은 그 외의 벽 영역보다 더 두껍게 구성되는 것을 특징으로 하는 추간 디스크 보철물.
  15. 추간 디스크 보철물 또는 세포핵-대체-보철물 제조 방법에 있어서,
    (A) 생체 적합성 외피(1)를 두개의 인접한 추골(11, 12)의 추간 공간(10) 내로 이식하는 단계와,
    (B) 단량체, 공단량체, 단일 중합체, 저중합체 또는 이들의 혼합체를 포함하는 유동 가능한 경화성 물질(2)이 이식된 생체 적합성 외피(1) 내부로 삽입되고, 충전된 외피(1)는 추간 공간(10) 내에서 중심 설정되어 유지되는 단계와,
    (C) 외피(1) 내에 있는 유동 가능한 경화성 물질(2)이 원 위치에서 경화되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 물질(2)의 경화는 광중합에 의해, 바람직하게는 가시광선 또는 자외선에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 (A) 단계와 (B) 단계 사이에서 외피(1)에는 공기가 주입되는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 (A) 단계와 (B) 단계 사이에서 외피(1)에는 방사선 대조제가 충전되는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제15항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 물질(2)의 경화는 자기 중합에의해 행해지는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제15항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 물질(2)은 실제로 과압없이 외피(1) 내로 삽입되는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제15항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 물질(2)은 3 대기압보다 낮은 과압으로, 바람직하게는 최대 1.1 대기압으로 외피(1) 내로 삽입될 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
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