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KR20060020596A - 뼈 또는 뼈 분절, 특히 흉곽 척추의 동적 안정화 장치 - Google Patents

뼈 또는 뼈 분절, 특히 흉곽 척추의 동적 안정화 장치 Download PDF

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KR20060020596A
KR20060020596A KR1020057004690A KR20057004690A KR20060020596A KR 20060020596 A KR20060020596 A KR 20060020596A KR 1020057004690 A KR1020057004690 A KR 1020057004690A KR 20057004690 A KR20057004690 A KR 20057004690A KR 20060020596 A KR20060020596 A KR 20060020596A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
longitudinal support
dynamic stabilization
stabilization device
longitudinal
support
Prior art date
Application number
KR1020057004690A
Other languages
English (en)
Inventor
요하네스 프리돌린 슐래퍼
마누엘 쉐르
Original Assignee
스트라텍 메디컬
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 스트라텍 메디컬 filed Critical 스트라텍 메디컬
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Abstract

본 발명은 뼈 분절, 특히 흉부 척추(V)를 동적으로 안정화시키는 장치에 관한 것으로, 상기 장치는 척추(V)에 고정될 수 있는 적어도 하나의 세로 지지체(11)를 포함한다. 상기 적어도 하나의 세로 지지체(11)는 정해진 경계 내에서 제 1 및 제 2 모양 상태 모두에서 탄성력 있게 유연한 동안, 소정의 굽힘력을 사용함으로써 제 1 안정한 모양 상태로부터 제 2 안정한 모양 상태로 자유자재로 변형될 수 있는 형태를 가진다. 바람직하게는, 세로 지지체(11)는 플라스틱으로 덮힌(13) 금속 코어(12)를 가진다.
동적 안정화 장치, 척추

Description

뼈 또는 뼈 분절, 특히 흉곽 척추의 동적 안정화 장치{DEVICE FOR DYNAMICALLY STABILIZING BONES OR BONE FRAGMENTS, ESPECIALLY THORACIC VERTEBRAL BODIES}
본 발명은 척추에 고정될 수 있는 적어도 하나의 세로 지지체를 가진 뼈 또는 뼈 분절, 특히 척추의 동적 안정화 장치에 관한 것이다.
동적 고정이 필요한 주 증상은 특히, 동적 고정이 등쪽에 수행될 때 척주(spinal column) 구조의 연령 및/또는 질병으로 인한 퇴화뿐만 아니라 추간판, 인대기관, 추간관절(facet joint) 및/또는 연골하골(subchondral bone) 부위의 염증 및/또는 손상이다.
후방 동적 고정 시스템들은 화학적 자극(중추 구조와 접촉한 핵 물질) 및/또는 기계적 자극(과운동성(hypermobility))에 의해 생성된 통증을 소멸시키는 반면, 구조들의 대사작용은 유지하거나 회복하는 방식으로 손상된 척주 분절의 이동 패턴을 변화시키는 기능을 가진다.
예를 들어 유럽특허 제 0 669 109 B1호 및 "Fixateur externe"란 제목의 매뉴얼(저자: B.G. 웨버 및 에프. 마게릴, 스프린저-버레그 1985, pp. 290-366)에 기술된 것과 같은 현존 후방 동적 고정 시스템에 대한 의학적 경험을 통해 후방 동적 고정 시스템은 굽힘에 대해 유연하고 압축(휨), 절단 및 회전에 대해 견고한 장점이 있다는 것을 보여준다. 따라서 이런 시스템은 굴곡작용하에서 최대 변형을 일으키고 휨, 절단 및 회전의 영향에 대해 최대의 가능한 힘에 견디는 크기를 가져야 한다. 이들 조건들은 자체가 모순이고, 이들을 조화시키기 위해서 세로 지지체들은 생체적합성 고성능 물질로 구성되는 것이 바람직하다. 상기 물질들은 티타늄 및 강철의 E 모듈보다 훨씬 더 낮은 값을 갖기 때문에, 이들 세로 지지체들은 일반적으로 치료적 용도로 유연성을 손실하지 않고 금속 강철 및 티타늄과 비교하여 상대적으로 두껍게 구성될 수 있다; 즉, 이것은 전단력 및 휨에 대한 이들의 저항력에 대해 유익하다:
ㅇ 휨에 대한 임계 하중: P kr = 상수 * E * φ 4
ㅇ 임계 전단력: Q kr = 상수 * τ max * φ 2
ㅇ 임계 굽힘: α kr = 상수 *σ max * 1/E * 1/φ
상기 공식은 변형 및 저항에 대한 다양한 기준을 충족시키기 위해 물질 특성, E 모듈 및 지름이 어떻게 변형될 수 있는 가를 보여준다.
생체적합성 고성능 플라스틱이 세로 지지체로 사용될 때 발생하는 문제는 금속성 세로 지지체와는 대조적으로 이런 구조는 예를 들어, 열에 의해서 상당히 어렵게 제위치에서만 영구적으로 휠 수 있다는 것이다.
특히 세로 지지체는 나사못에 의한 후방 안정화의 경우 구부러지는 것이 중 요한데, 이는 세로 지지체가 나사못에 의해 척추 속에 고정될 때, 종종 해부학적 위치 때문에 부정확하게 배열되기 때문이다. 그럼에도 불구하고, 세로 지지체를 최소의 가능한 장력으로 나사못에 연결시키기 위해서, 지지체의 모양은 반드시 제위치에서 나사못의 위치와 방향에 맞춰져야 한다. 다축성 나사못(polyaxial pedicle screws)의 경우, 구부러짐은 한 평면에 한정될 수 있는 반면, 단축 나사못을 가진 세로 지지체는 반드시 3차원적으로 구부러져야 한다.
동적 고정 시스템의 다른 실시예는 유럽특허 제 0 690 701 B1호에 제안된다. 이 시스템은 그 말단에서 두 개의 인접한 척추에 고정될 수 있고 굴곡된 중간 부분을 포함할 수 있는 커넥팅로드를 포함하여서 일정한 한계 내에서 유연하다. 다른 관점에서 이 커넥팅로드의 모양은 변할 수 없다.
국제특허공개공보 제 01/45576 A1호는 두 개의 인접한 나사못의 머리에서 보충 수용구 내에 고정될 수 있는 두 개의 금속성 말단부를 포함하는 세로 지지체를 포함하는 동적 안정화 시스템을 또한 제안한다. 두 개의 말단부 사이는 긴 방향에서 유연하고 바람직하게는 유연한 물질로 구성되는 결합부가 배치된다. 세로 지지체의 양 말단부는 단단하다. 상기 연결부 이외에 탄성 밴드는 탄성 결합부까지 평행하게 연장되는 두 개의 나사못 사이에 배치되어야 한다.
이 실시예에서, 연결부의 세로 길이는 구성자에 의해 미리 명시되지만, 변형될 수는 없다. 마지막으로, 미로 형태 속에 휘어진 리프 스프링(leaf spring)의 형태의 스프링부재로 세로 지지체를 구성에 의해 특징지워지는 프랑스특허 제 2 799 949호에 따른 구성이 참조된다.
국제특허공개공보 제 98/22033 A1호에 따른 구조에서 세로 지지체는 구성자에 의해 소정의 모양을 유지하는 스프링부재를 포함한다.
따라서, 본 발명의 목적의 하나는 척추에 고정될 수 있는 적어도 하나의 세로 지지체 및 역동성을 손상시키지 않으며 이식을 위한 가장 다양한 위치에 쉽게 적응될 수 있는 뼈 또는 뼈 분절, 특히 척추의 동적 안정화 장치를 구성하는 것이다.
이 목적은 청구항 1에 주어진 특정의 구조에 의해 성취되고, 이의 바람직한 구조의 세부사항은 종속항에 기술된다. 따라서 본 발명의 기본 아이디어는 두 개의 인접한 나사못 사이에 고정되는 적어도 하나의 세로 지지체가 소정의 굽힘력을 가함으로써, 첫 번째 모양 상태 "A"로부터 두 번째, 다른 모양 상태 "B" 자유자재로 변형될 수 있고, 이를 위해 필요한 굽힘력은 생체내에서 발생하는 최대힘보다 현저하게 더 크도록 구성되는 것이다. 그러나, 안정한 모양 상태로 존재하는 동안, 세로 지지체는 고정 시스템과 소위 "탄성 굽힙 영역"으로 정의되는 척주 분절 사이의 기계적 상호작용에 의해 부여되는 한계 내에서 유연하게 구부러져야 한다.
이때 본 발명에 따른 장치는 손상된 척주 분절의 회전 중심을 앞으로 이동시키기 원할 때 전방(anterior) 이식에 기본적으로 적절하다.
본 발명에 따른 장치의 특히 바람직한 실시예는 금속 막대가 지지체의 중앙에 배치되었기 때문에 생체적합성 고성능 플라스틱으로 구성된 세로 지지체의 굽힘 문제를 해결한다. 한편 상기 금속 막대는 매우 얇아서 임계 굽힘 각도가 동적 고정 시스템과 연결될 때 안정화된 척추가 굽혀질 최대 굽힘각보다 크거나 동일해야 하는 반면, 세로 지지체는 제위치에서 굽혀진 모양을 유지하기에 충분하게 두꺼워야 한다.
특정한 굽힘 탄성을 얻기 위하여, 중심 금속 막대가 여러 층들로 코팅하는 것을 생각할 수 있고, 각 층은 다른 층들의 탄성률과 매우 특별한 방식으로 관련된 탄성률을 가짐으로써 다른 것들과 구별된다.
독일특허 93 08 770 U1호는 금속 코어를 가진 플라스틱 로드를 기술한다. 이 플라스틱 로드는 나사못들의 위치 및 방향에 최적으로 세로 지지체의 모양을 조절하는데 사용될 수 있는 시험 로드 또는 주형의 역할을 한다. 이 목적을 위해, 손으로 제위치에서 환자의 시험 로드의 모양을 조절하는 것이 가능해야 한다. 따라서, 시험 로드는 연성 플라스틱(예를 들어, 실리콘) 및 쉽게 자유자재로 변형될 수 있는 금속 로드(예를 들어, 순수 알루미늄)로 구성된다. 만일 시험용 로드가 세로 지지체와 동일한 외부 지름을 가진다면, 시험용 로드는 나사못에 지지체를 응력 없이 설치하기 위해 필요한 모양을 정확하게 재생한다.
본 발명은 상기 구체화한 아래 조건을 기초로하여 독일특허 93 08 770 U1호에 따른 교시와 구별된다.
a) 적어도 하나의 세로 지지체는 소정의 굽힘력을 가함으로써 제 1 모양 상태 "A"로부터 제 2 모양 상태 "B"로 자유자재로 변형될 수 있고, 이를 위해 필요한 굽힘력은 생체내에서 발생하는 최대힘보다 현저하게 더 크다,
b) 그러나, 적어도 하나의 세로 지지체는 각각의 안정한 모양 상태에서 구체적으로 고정 시스템과 척추 분절 사이의 기계적 상호작용에 의해 부여되는 소위 "탄성 굴곡 범위"로 정의되는 한계 내에서 유연하다.
바람직하게는 본 발명에 따른 세로 지지체의 굽힘 탄성은 한 말단이 고정될 때, 지지체가 치수적으로 안정한 상태로 존재하는 동안 5°내지 12°, 특히 약 8˚의 각을 통해 유연하게 휠 수 있도록 정해진다.
상기한 통증 완화 및 치료법을 시작하기 위하여, 적어도 하나의 세로 지지체는 생체 내에서 만나는 압력과 전단력에 대해 가능한 견고하고 세로 지지체와 고정 수단으로 이루어진 구조는 실질적으로 비틀림을 예방하도록 구성되어야 한다.
본 발명에 따른 세로 지지체는
a) 평면 밴드 또는 스트립 모양일 수 있거나
b) 회전 대칭성, 원형, 다각형 또는 타원형인 단면을 가지고, 세로 지지체의 전체길이에 걸쳐서 일정하게 유지될 수 있거나 또는 수학적으로 기술된 규칙 및/또는 단계적인 변화에 따라 변할 수 있다.
게다가, 세로 지지체는 상기한 "탄성 굴곡 범위"에서 그의 표면 장력이 항상 동적 파열 한계 이하가 되는 크기가 되도록 주의를 기울여야 한다. 이것은 덮개층 또는 덮개층들에 둘러싸인 코어로 이루어진 세로 지지체의 개별 구성요소에 특히 적용된다.
생체적합성 플라스틱으로 구성된 적어도 하나의 세로 지지체가 통합에 통상적으로 사용되는 금속 세로 지지체와 동일한 기하학적 배열을 가지도록 설계될 때, 이는 동적 세로 지지체가 나사못을 교환할 필요가 없는 금속성(및 상응하게 견고한) 세로 지지체로 교환될 수 있기 때문에 동적 고정 시스템은 언제라도 통합-유도 고정 시스템(fusion-inducing fixation system)으로 변환될 수 있고 그 반대일 수도 있다.
다음 기본 고려사항을 기초로 하여 이용가능한 동적 안정화 시스템을 만들고자 한다:
본 발명의 경우 이 목적은 등 쪽으로 삽입될 수 있고 병리학적으로 변형된 척주 분절이 통합되지 않게 하나, 손상된 구조의 기능을 지원하도록 구체적으로 설계된 동적 나사못 시스템을 개발하는 것이다.
처음에 언급한 대로, 동적 시스템이 필요한 주 증상은 추간판, 결속 장치, 추간관절 및/또는 연골하골 부위의 질병, 염증 및/또는 손상이다. 이런 상황에서 적어도 병리적 상태가 더 악화 되지 않도록 하는 방식으로 손상된 부위에서 하중 패턴을 변형시키는 것은 중요하다. 궁극적인 목적은 비록 퇴행성 질환의 경우에도 치료되는 것이지만, 가능하지 않을 것 같다.
그러나, 개발될 동적 시스템의 목적은 병리적 상태를 유지하거나 치료하는 것뿐만 아니라 구조의 신진대사를 지원하는 장치를 형성하기 위하여 손상된 구조와 결합하는 것이다.
나사못이 후방으로부터 자리를 잡자마자, 손상된 운동 부위의 회전 중심은 추간판으로부터 후방으로 이동되나, 유연한 지지 시스템일 수 있다. 후방 추간관절의 부위까지의 회전 중심의 뒤쪽 이동은 병리학에 따라 다음 효과를 가진다:
1. 통증 원인 "후방 추간관절":
후방 추간관절에 대해 후방으로 이동한 회전 중심의 위치 및 시스템의 축 압축성에 따라, 관절의 움직임이 보다 급격하게 감소한다. 분실된 유리 연골(hyaline cartilage)이 적어도 이론상으로 섬유 연골(샐터의 수동적 운동 이론)에 의해 치환되는 한 퇴행성으로 변형된 관절이 회복될 수 있게 하는 필수조건을 만든다. 그러나, 회복의 필수조건은 시스템이 응력 없이 삽입될 수 있다는 것이다.
2. 통증원인 추간판의 "후방 섬유륜(posterior annulus)", 척추 전만 및 유지된 디스크 높이:
후방 섬유륜에서 균열은 외상 증가 또는 퇴행성 변형 때문에 나타날 수 있다. 이 균열은 주로 핵 쪽에서 시작되어 섬유륜의 외부, 자극 말단으로 점진적으로 침투한다. 자기공명영상(MRI)으로 이런 균열부위에서 유체 주머니를 확인하는 것이 가능하다. 이들 소위 "핫 스팟(hot spot)"은 후방 섬유륜의 부위에서 염증 발생 과정의 징후일 수 있다. 예를 들어, 염증은 육아조직(granulation tissue)이 외부로부터 성장하는 곳 및/또는 내부로부터 올 수 있는 신경 말단이 섬유륜내의 균열(생리학적 통증)을 통해 압축되는 핵 물질과 만나는 부위에서 발생할 수 있다. 이 염증 발생 과정은 핵 물질의 흐름을 연속적으로 유지함으로써 오랫동안 촉진된다. 그러나, 이론상으로는 염증은 통증을 일으키는 데 절대 필요한 것은 아니다; 대신, 구심성 신경 말단 상의 액체 주머니에 의해 가해진 기계적 압력은 그 자체로 통증을 일으킬 수 있다. 적절한 안정화는 염증 발생 과정을 멈출 수 있고 심지어 치료할 수 있다. 이와 관련하여 다음의 고려가 적절하다:
척주 분절의 회전 중심의 후방 이동 때문에, 굴곡과 팽창시 이의 운동 범위는 현저하게 감소 되고, 추간판에 작용하는 축력은 전체 추간판에 균일하게 분배된다. 그 결과, 환자의 "전면적인" 굴곡/팽창 동안 핵 물질은 더 이상 앞뒤로 압축되지 않는다; 즉, 염증 발생 과정을 발생시키는 핵 물질의 소량은 후방 섬유륜에서의 균열을 통해 압축되고 염증의 부위를 향해 압축된다. 이것이 치료 과정이 시작될 수 있도록 염증이 치료되는 데 필요한 상황이다.
3. "제 1 디스크 헤르니아(primary disk hernia)"의 문제
디스크 헤르니아의 경우 핵과 섬유륜의 근처 사이에 연결부가 있다. 따라서 핵 물질은 섬유륜 균열을 통해 연속적으로 쉽게 흐를 수 있다. 수핵제거술(Nucleotomy)을 하는 동안 나타나는 물질은 이후의 제 2 디스크 헤르니아를 피하기 위해 핵으로부터 얻은 물질과 함께 제거된다. 이 과정에서, 후방 섬유륜에서의 상처는 수술에 의해 확대된다.
또한, 척주 분절의 회전 중심의 후방 이동은 핵 물질의 연속적인 흐름을 줄인다. 디스크 헤르니아는 계속해서 증가 될 수 없고 이미 외과적으로 제거되지 않은 출현 물질은 보호되고 몸에 재흡수된다. 치료 과정은 후방 섬유륜에서 발생할 수 있다.
따라서 제 1 디스크 헤르니아의 경우 동적 시스템은 적어도 이론상으로 외과 치료가 최소화될 수 있다는 장점(경막외강(epidural space)을 열 필요가 없고 또는 섬유륜에 추가 손상이 없다)을 제공한다. 따라서 디스크의 치료 및 기능의 회복을 위한 최적의 상태가 만들어질 수 있다.
4. 통증 원인 "추간판의 후방 섬유륜"(붕괴된 디스크):
후방 섬유륜에서의 통증은 섬유륜의 분리에 의해 발생될 수 있다. 후방 섬유륜의 분리는 핵이 탈수되고 이에 대응하여 디스크가 붕괴될 때 발생한다. 후방 추간관절의 뒤쪽 부위에서 회전 중심의 더 후방 위치로의 이동은 후방 섬유륜의 분리를 더 억제하는 후방 섬유륜의 부위에서의 압력을 감소시킨다. 이것이 섬유륜이 치료되거나 섬유륜이 적절한 치료력을 갖는 것으로 생각하게 하는 반흔(cicatrix)을 형성하기 위한 필요조건을 만든다.
5. 통증 원인 "덮개판/연골하골"
MRI는 척추의 연골하골 내에서 액체 균형에 변화를 관찰할 수 있게 하고, 추간판에 대한 영양 공급이 방해되거나 완전히 막히는 것을 나타내는 뼈 덮개판에 경화성 변화(sclerotic change)를 탐지할 수 있다. 덮개판의 경화성 변화는 회복되기가 매우 어렵다: 디스크의 퇴행성 "손상"은 예정되어 있다.
액체 성분이 증가되는 것을 생각해 볼 수 있다.
이 경우 두 가지 설명이 있다:
a) 염증성 통증을 일으키는 연골 아래 부위에서의 염증.
b) 척추의 뼈 덮개판에서 연결 채널이 "봉쇄"(경화성 변화에 의함)에 의한 축적.
처음에 언급한 대로, 염증은 손상된 조직이 영구적으로 손상되지 않는 한 적절한 수단에 의해 약화될 수 있다.
후자의 경우, 적어도 이론상으로 봉쇄에 의한 연골하골의 증가된 압력은 구심성 신경 말단(기계적 통증)의 기계적 자극을 일으킬 수 있다. 연골 아래 부위에서의 압력을 감소시키기 위해 택한 방법은, 만일 전부 사라지게 하지 않는다면, 적어도 기계적 통증을 감소시킬 수 있다. 그러나, 이런 경우, 이 문제의 원인은 제거하기가 매우 어렵다.
후방 추간관절의 뒷 부분에서 회전 중심의 후방 이동은 추간판뿐만 아니라 기본 연골하골에 대한 하중을 감소시킨다. 따라서 적절한 동적 고정으로 통증 완화를 위한 필수조건은 만들어지고 하골연골의 부위에서의 염증의 경우 심지어 치료를 위한 필수조건이 만들어진다.
6. 통증 원인 "신경 뿌리":
신경 뿌리에 대한 기계적 압력은 아래 수족으로 퍼져나가는 무감각뿐만 아니라 근육 약화를 발생시키나, 통증은 발생시키지 않는다. 통증(좌골 신경통(sciatica) 등)은 염증-유도 핵물질이 후방 섬유륜을 통해 나타나고 신경 뿌리를 압축할 때만 발생한다.
여기서, 척주 분절의 회전 중심의 후방 이동은 염증 발생 과정을 자극하는 핵 물질의 흐름을 감소시킨다. 이것은 염증이 치료되게 하는 필수조건을 만들고, 그 결과 치료 과정이 어느 정도 후방 섬유륜에서 개시될 수 있다. 만일 새로운 핵 물질이 흘러나오지 않는다면, 디스크 헤르니아가 반대로 움직이는 것도 생각해볼 수 있다.
7. "척주 결절"의 문제:
척주 결절의 경우 주로 손상된 구조는 관련 부위에 두 개골 모양으로 위치된 척추 및 관련 추간판이다. 좋은 혈액 관류로, 상기한 현재의 고정 기술은 문제없이 척추에서의 뼈 조직을 치료한다. 반대로, 디스크의 치료는 부적절한 혈류 때문에 다른 규칙을 따르고 현저하게 오래 걸린다. 만일 약 6 개월 후 견고한 후방 고정이 유연한 후방 고정으로 변환된다면, 디스크에 대한 하중을 감소시키고 일정한 운동 구성요소를 허용한다. 하중 제거의 정도 및 운동의 잔존 정도에 따라, 디스크의 치료에 대한 필수조건은 만족되고, 인접 척추의 아래 연골 부위로부터의 디스크에 대한 공급이 방해(예를 들어, 연골하골 부위에서 피부경결(callus) 형성에 의함)되지 않는다고 생각한다.
후방 삽입 동적 시스템에 의해 발생되어진 관련 척주 부분의 회전 중심의 후방 변이는 상기한대로 외상을 입은 추간판에 대한 하중을 감소시키고, 또한 디스크의 영양에 중요한 축변형을 일으킨다.
상기 고려사항에 비추어, 손상된 척추 분절의 회전 중심을 보다 후방 지역으로 이동시킴으로써, 손상된 추간판의 후방 섬유륜을 고정시키는 것 또한 본 발명의 목적이고, 그 결과로 핵 물질의 후방 출연도 상응하게 감소하는 반면 디스크의 영양에 중요한 축변형의 양도 동시에 남는 것이 가능하다; 압력이 디스크와 관련 덮개판 상에 크게 균일하게 부여되는 방식으로 이루어진다. 따라서, 손상된 척주 부분의 회전중심이 소정의 방식으로 후방으로 이동하는 것을 통해 동적 안정화 시스템을 충분하게 이용할 수 있게 하는 것도 또한 목적이다.
본 발명에 따른 시스템은 한편으론 크게 신장된 구조 및 수술 기술뿐만 아니라 동적 시스템의 장점에 의해 구별될 수 있어야 하고, 다른 한편으론, 미리 특정한 척주 부분의 회전의 후방 중심을 최적으로 결정하는 가능성을 제공함으로써 구별될 수 있어야 한다.
이 목적은 기본 청구항 1 내지 12 및 특히 이들의 조합을 개별적으로 고려하여 청구항 13에 주어진 특징에 의해 본 발명에 따라 성취된다.
즉, 의료적 관점에서 본 발명은 나사못과 같은 뼈-고정 수단이 변경가능하고, 특히 조절가능한 대향되는 말단으로부터 축방향의 거리에 위치할 수 있는 세로 지지체를 수용하는 구멍 또는 슬롯을 포함하는 것은 확실히 장점이 될 수 있어서, 그 결과 세로 지지체 자체는 척추로부터 대응하여 가변될 수 있는 거리에 위치될 수 있다. 그 결과, 예를 들어, 회전의 후방 중심은 개인에게 맞도록 조절될 수 있다. 이런 고려사항의 가장 간단한 실시예는 세로 지지체를 수용하는 슬롯이 형성되는 다른 높이의 나사 머리를 가진 나사못을 제공하는 것으로 이루어진다. 다른 대안의 디자인은 나사못의 몸체상의 다른 축방향 위치로 이동할 수 있는 나사 머리를 포함한다; 이런 경우, 예를 들어, 나사 머리는 나사 몸체상에 고정될 수 있고 락너트(locknut)에 의해 다른 높이로 개별적으로 고정될 수 있다.
쓰레드샤프트(threaded shaft) 상에 고정 및/또는 부식될 수 있고 세로 지지체를 수용하는 다른 길이의 개구를 가진 개별 나사 머리를 가진 나사못을 이용하는 것도 생각해 볼 수 있다. 이런 경우 수술에 의해 나사못을 고정한 후에, 뒤이어 세로 지지체가 척추로부터 소정의 거리에 위치되도록 하기 위해 더 낮게 또는 더 높게(느슨해질 위험이 있음) 고정할 필요가 없다는 것을 기억해야 한다. 필요한 모든 것은 나사 머리를 교환하거나 이의 높이를 변화시키는 것이다.
도 1은 후방에서 본 척추 부절의 후방 안정화에 의한 4개의 척추를 포함하는 척추 분절을 도시한다;
도 2는 도 1의 라인 1-1을 따라 측면에서 본 도 1에 따른 배열을 도시한다; 및
도 3은 원형 막대, 부분 단면도, 부분 투시도 및 대형 크기로 원형 막대의 모양으로 본 발명에 따라 구성된 세로 지지체를 도시한다.
<도면 부호의 상세한 설명>
10: 나사못 11: 세로 지지체
12: 코어 13: 플라스틱 주형
14: 이중-머리 화살표 15: 안정화 시스템
S: 척주 V: 척추
본 발명에 따른 안정화 시스템의 다음 예시적 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 보다 더 상세하게 설명된다.
도 1 및 2는 척주의 일부를 도시하고, 여기서 개별 척추는 참조 문자 "V"로 확인된다. 척주는 문자 "S"로 확인된다.
개별 척추 "V"는 후방에서 안정화되고, 이를 위해 나사못은 등으로부터 4개의 척추 "V"로 고정된다. 각 나사 머리는 막대 모양 세로 지지체(11)를 수용하는 수용구 또는 슬롯을 포함한다. 도 3에 구체적으로 도시된 대로, 세로 지지체(11)는 원형 로드 모양으로 구성되고 나사못(10)의 머리를 고정하여 제 위치에 고정된다. 이런 방식으로 4개의 척추 "V"를 포함하는 척주 분절이 안정화될 수 있다. 세로 지지체 또는 지지체들(11)은 소정의 굽힘력을 사용하여 자유자재로 변형될 수 있도록 설계되어서, 제 1 안정한 모양 상태에서 도 1 및 2에 도시된 제 2, 다른 안정한 모양 상태로 변화된다.
그러나, 이식 상태에서도, 세로 지지체(11)는 도입 부분에서 제공한 것과 같이 소정의 한계 내에서 유연해질 수 있다. 이것으로 상기한 모든 장점을 가지고 소정의 척추 분절의 동적 안정화가 성취된다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에서 세로 지지체(11)에 금속, 특히 인간-조직-적합성 플라스틱(13)을 입힌 티타늄 또는 티타늄 합금으로 구성된 코어(12)가 부착된다. 세로 지지체(11)의 소형 변형능(plastic deformability)은 금속성 코어(12)에 의해 주로 확보되는 반면, 변형 상태의 유연성은 플라스틱 주형(13)에 의해 주로 결정된다. 상기한 세로 지지체(11)의 굽힘 탄성은 이중-머리 화살표(14)에 의해 도 2에 나타난다. 세로 지지체(11)가 한 말단에 고정될 때, 굽힘 탄성은 5°내지 12°의 각, 특히 약 8°(이중-머리 화살표 14)에 의해 유연하게 휠 수 있는 반면 치수적으로 안정한 상태를 유지하도록 결정된다.
또한 이때 기술된 장치는 적어도 두 개의 지지체 부분을 함께 연결하는데 사용될 수 있는 세로 지지체에 대한 연결 수단을 포함할 수 있다고 언급해야 한다. 예를 들어, 지지체-연결 수단은 두 개의 반대로 위치한 수용구 또는 슬롯을 포함할 수 있고, 이의 각각은 세로 지지체의 한 말단이 고정 나사 등에 의해 수용구 또는 슬롯에 삽입되거나 고정될 수 있다.
지지체-연결 수단은 굽힘에 대해 단단하거나 바람직하게는 유연하게 구성될 수 있다. 상기 수단은 한 번에 지지체가 한 부분에 삽입되도록 하고, 척추 분절의 최대 개별적 안정화를 허용한다.
본 발명에 따른 장치에 의한 척주 분절의 안정화는 유연성이 굴곡과 팽창의 상황에서만 이용될 수 있는 방식으로 항상 수행된다는 것을 도 1 및 2에서 볼 수 있다. 따라서 덮개판 및 추간판에 대한 압력은 디스크의 축변형의 손상 없이 상당히 감소되고, 이는 디스크에 대한 영양에 중요하다.
상기한 세로 지지체는 해부학적으로, 즉 생체 내에서 발생되는 최대 힘보다 큰 소정의 힘으로 영구적으로 변형될 수 있도록 설계되어야 한다. 이 변형은 이식과는 별도로 수행되고, 바람직하게는 특별한 보조 장치 없이 가능해야 한다. 이 변형은 수술에 의해 "현장(on-site)"에서 수행된다.
세로 지지체의 세로 및 가로 방향 모두에서, 지지체는 해부학적으로 통상적인 전단력에 대해 안정, 즉 견고해야 한다. 게다가, 손상된 척추 분절이 일반적으로 대략 수평하게, 실질적으로 회전의 후방으로 이동된 중심 주위까지 연장되도록 하기 위해 세로 지지체가 장력에 대해 안정한 것이 매우 바람직하다. 상기한 대로, 세로 지지체는 평면 밴드 또는 스트립으로 구성될 수 있다. 본 명세서에 기술된 실시예에서, 원형 로드 모양의 세로 지지체가 이식된다.
본 발명에 따른 세로 지지체의 굽힘 탄성에 관해, 상기한 각 범위는 두 개의 인접한 척추의 간격, 즉 약 2-6cm의 길이, 특히 약 4-5cm에 해당하는 지지체(11)의 길이를 의미한다.
다른 태양에서, 바람직한 실시예에 관해서는, 코어는 세로 지지체의 상응하는 길이와 동일 또는 더 작은 넓이를 가진 평면 밴드 또는 스트립으로 구성될 수 있는 것을 언급한 청구항 16-18을 참조한다. 이 형태는 밴드 모양을 가진 지지체에 대해 자연스럽고 본질적으로 적절하다.
밴드 모양의 코어의 넓이 및/또는 높이는 세로 지지체의 길이를 따라, 적어도 이의 한 세로 부분 위로 연속적으로 또는 단계적으로 변할 수 있다.
회전 대칭성인 코어에 관하여는, 청구항 17을 참조한다.
특히, 코어의 지름이 적어도 연결 부분에서 연속적으로 더 커지거나 작아지는 것을 기본적으로 생각할 수 있고, 그 결과 코어가 쐐기 또는 원뿔 형태를 가질 수 있다. 또한 코어 지름의 단계적인 변화를 생각할 수 있고, 이 경우 한 단계의 지역에서의 변화는 그 단계와 관련된 응력을 감소시키거나 완전히 피하기 위해서 원형인 것이 바람직하다.
선택적으로, 응력을 감소시키기 위해서 단계적 변화의 지역에서 그루브를 형성하는 것을 생각할 수 있다.
본 명세서에 기술된 모든 특징들은 당업계에서 개별적으로 또는 조합하여 신규한 것인 한 본 발명에 필수적인 것이다.
본 발명의 내용중에 있음

Claims (18)

  1. 척추(V)에 고정될 수 있는 적어도 하나의 세로 지지체(11)로 뼈 또는 뼈 분절, 특히 척추(V)의 동적 안정화 장치에 있어서,
    적어도 하나의 세로 지지체(11)는 소정의 굽힘력의 사용에 의해 제 1 안정 한 모양 상태 "A"로부터 제 2, 다른 안정한 모양 "B"로 자유자재로 변형될 수 있으나, 제 1 상태뿐만 아니라 제 2 상태에서 소정의 한계("탄성 굴곡 범위") 내에서 탄력적으로 유연한 상태로 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 동적 안정화 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    세로 지지체(11)는 한 말단에서 고정될 때, 안정한 모양 상태 "A" 또는 "B" 내에 있는 동안 5°내지 12°의 각, 특히 약 8°로 두 개의 인접한 척추의 간격 또는 약 2 내지 5cm에 상응하는 길이에 걸쳐 유연하게 휠 수 있는 것을 특징으로 하는 동적 안정화 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    세로 지지체(11)는 해부학적으로 통상의 세로 전단력 및 가로 전단력에 모두에 대해 안정한, 즉 견고하게 구성되는 것을 특징으로 하는 동적 안정화 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    세로 지지체(11)는 장력에 대해 실질적으로 안정하게 구성되는 것을 특징으로 하는 동적 안정화 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    세로 지지체(11)는 평면 밴드 또는 스트립의 모양으로 구성되는 것을 특징으로 하는 동적 안정화 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    세로 지지체(11)는 회전 대칭성이 되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 동적 안정화 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    세로 지지체(11)는 속이 빈, 특히 속 빈 로드(rod)로 구성되는 것을 특징으로 하는 동적 안정화 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    세로 지지체(11)는 금속, 특히 안정한 모양 상태로 유연성을 확보하는 인간-조직-적합성 플라스틱(13)을 입힌 티타늄 또는 티타늄 합금으로 구성된 변형가능한 코어(12)를 포함하는 것을 특징으로 하는 동적 안정화 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    세로 지지체(11)는 탄성 굴곡 범위내에서 표면 장력이 항상 동적 파괴 응력 이하인 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 동적 안정화 장치.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    코어(12)를 가진 세로 지지체의 경우, 코어 및 주형(13) 모두가 탄성 굴곡 범위내에서 코어(12) 및 주형(13) 모두의 표면 장력이 항상 상대적 동적 파괴 응력이하인 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 동적 안정화 장치.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    코어(12)는 하나 이상의 층에 의해 덮히는 것을 특징으로 하는 동적 안정화 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    세로 지지체 또는 지지체들(11)이 고정될 수 있는 뼈-고정 수단, 특히 나사못(10)을 포함하는 것을 특징으로 하는 동적 안정화 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 두 개의 지지체 부분을 서로 연결하는데 사용될 수 있는 세로-지지체-연결 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 동적 안정화 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    세로-지지체-연결 수단은 세로 지지체의 말단 부분이 고정 나사 또는 유사한 고정 부품에 의해 삽입되고 고정될 수 있는 두 개의 대향되게 위치한 세로 지지체-수용구를 포함하는 것을 특징으로 하는 동적 안정화 장치.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    뼈-고정 수단은 대향되는 말단으로부터 가변가능한 축방향 거리에서 간격을 가질 수 있는 세로-지지체-수용구를 포함하여, 세로 지지체(11)가 척추(V)로부터 상응하는 다른 거리로 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는 동적 안정화 장치.
  16. 제 8 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    코어(12)는 세로 지지체의 상응하는 크기보다 작거나 동일한 넓이를 가진 평면 밴드 또는 스트립의 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 동적 안정화 장치.
  17. 제 8 항 내지 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    코어(12)는 일정한 지름 또는 세로 지지체의 길이를 따라 변하는 지름을 가진 회전 대칭성, 특히 원형인 것을 특징으로 하는 동적 안정화 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    적어도 연결부분에서, 코어(12)의 지름이 연속적으로 커지거나 감소 및/또는 단계적으로 변하고, 이 경우 한 단계의 지역에서의 변화는 응력을 감소하기 위해 특히 원형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 동적 안정화 장치.
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Patent event date: 20050318

Patent event code: PA01051R01D

Comment text: International Patent Application

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