KR20070121638A - 골 임플란트의 시멘트 보강 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 장치는 시멘트 보강을 위한 것이다. 본 발명은 A) 종축(2), 뼈(30)로 삽입되기 용이한 전단(3), 후단(4), 그리고 적어도 하나 이상의 관통공(6)이 형성되는 쉘(5)을 포함하고, 경화되지 않은 골 시멘트(20)의 인입에 적절한 중공실린더(1); 그리고 B) 상기 후단(4)으로부터 상기 중공실린더(1)로 삽입가능한 골 임플란트(10)를 포함하여 구성된다.

골 시멘트, 골 임플란트, 중공실린더

Description

골 임플란트의 시멘트 보강 장치{Device for the cement augmentation of bone implants}

본 발명은 청구항 1의 개념에 따르는 골 임플란트의 시멘트 보강을 위한 장치와 관련된 발명이다.

뼈 수술(Bone Surgery)에서 골 시멘트 보강기술은 몇 해 동안 알려져 왔다. 이러한 보강은 스크류, 핀, 네일 등과 같은 골 고정 수단이 단단하게 고정되지 않는 것을 방지하기 위해 골다공증 증세가 있는 뼈에 적용된다.

종래기술에 따르면, 골 시멘트는 추후 삽입되는 임플란트를 고정하는 토대가 될 수 있도록 뼈에 주입된다. 골 시멘트에 속하는 모든 골 충전물은 중합체, 수경성 또는 다른 반응 메커니즘에 의하여 경화될 수 있다고 여겨진다. 이러한 골 시멘트는 임플란트 위로 시멘트가 덧붙여질 수 있도록 경화되기 전에 주입된다. 위와 같은 종래기술의 결점은 골 시멘트의 주입과, 시멘트 합성물 내에서의 임플란트의 정확한 위치의 결정이 복잡하다는 것이다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 임플란트가 위치한 상태에서 시멘트를 주입하는 특수 임플란트가 개발되었다. 이에 따르면, 시멘트가 관통하여 뼈로 충전되는 삽입관(cannulation)을 포함하는 임플란트와 특수 스크류가 사용된다. 이 기술 에서는 비교적 작은 삽입관을 통해 주입될 수 있는 고점착성의 시멘트가 요구된다. 게다가 뼈 내의 시멘트의 양과 위치를 충분히 제어할 수 없다. 재흡수되지 않고, 높은 온도에서 경화되는 골 시멘트에 있어서, 현저한 생물학적 이점을 가지는 낮은 점착성의 골 시멘트는 위와 같은 임플란트와 조합되기 부적절하였다.

예를들어 DE-A-3 508 759 트론조(TRONZO)에서 힙 스크류(hip screw)는 개방된 스크류 말단이 개구되어 형성되고, 나사부가 형성된 측면에는 다수의 구멍이 형성되는 중앙 관통공을 포함하는 것으로 알려져 있다. 이러한 힙 스크류에 의하면 뼈에 크고 뾰족한 고정수단이 일방과 다른 일방으로 도달할 수 있고, 약화된 뼈 성분이 중앙 관통공을 통한 골 시멘트의 주입과 측면의 구멍을 통한 골 시멘트의 유출에 의하여 강화될 수 있다. 이 기술의 주된 문제점은 통상적으로 사용되는 골 임플란트가 아니라 특별히 제조된 것을 사용해야하므로 가격적으로 고가이고, 복잡한 임플란트(힙 스크류)가 필요하다는 것이다.

이러한 관점에서, 본 발명은 위와 같은 종래기술에 대한 개선방안을 제공한다. 본 발명은 현존하는 또는 새로운 골 고정 수단(또는 다른 골 임플란트)의 시멘트 보강을 단순화할 수 있는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 청구항 1의 기술적 특징을 보이는 골 임플란트의 시멘트 보강 장치를 이용하여 종래의 문제점을 해결한다.

본 발명에 의한 장치는 보강물과, 보강될 임플란트를 분리한다. 그리고 이를 통해 수술중의 취급이 단순화되고, 치료기술의 안전성이 증대된다.

본 발명에서는 골 시멘트로 미리 채워진, 관통된 중공실린더가 뼈에 삽입된다. 그리고 상기 중공실린더가 뼈에 삽입될 위치가 상황에 맞게 준비된다. 삽입 위치는 뼈의 보링(boring) 및/또는 리밍(reaming)을 통해 만들어진다. 상기 중공실린더가 안착되면, 상기 중공실린더와 상응하는 형상의 골 고정 부재(예를 들어, 골 스크류, 블레이드(blade), 나선형 블레이드, 골 네일(nail))가 상기 중공실린더로 삽입된다. 이때 시멘트가 상기 중공실린더의 관통공을 통해 상기 중공실린더를 둘러싼 뼈로 유출된다. 여기서 유출되는 시멘트의 양은 고정 부재의 부피와 동일한 양이 된다. 상기 중공실린더에 형성된 관통공의 위치와 수를 조절함으로써 원하는 영역에 시멘트 보강이 이루어질 수 있다. 임플란트와 보강 장치의 분리에 의하여, 일반적인 상업용 임플란트를 사용하여 시멘트 보강을 할 수 있게 된다.

종래의 보강방법의 경우처럼 뼈에 시멘트를 주입하는 것이 복잡하지 않고, 수술대 위에서 제어가능한 방식으로 상기 중공실린더에 시멘트의 주입이 이루어진다. 상기 중공실린더는 시멘트의 주입이 완료된 후 뼈의 준비된 위치에 삽입된다.

기본적으로 상기 중공실린더는 뼈의 성분이 통상의 고정 부재의 삽입을 위한 충분한 강도를 갖추지 못한 모든 경우에 응용가능하다. 예를 들어, 관절, 척추골, 턱뼈, 골반뼈 등의 경우에 적용할 수 있다.

본 발명에 의해 이룰 수 있는 이점은 다양하다:

- 인체 밖에서의 시멘트의 주입

i) 시멘트의 용이한 취급

ⅱ) 제어 및 적량 조절이 가능한 주입 과정

ⅲ) 시멘트 내에 혈액, 체액 및 체조직의 불포함

- 관통공의 방향, 위치, 수 및 크기를 통해, 해부학상으로 희망한 위치에 시멘트를 인도할 수 있다;

- 상기 중공실린더로부터 유출되는 시멘트의 양이 골 고정 부재의 부피에 의하여 조절될 수 있다; 그리고

- 시멘트의 유출량이 뼈의 저항력과 반대방향의 시멘트 주입 압력에 의해서가 아니라, 임플란트의 삽입에 의하여 조절됨으로써, 저항력의 감소로 인한 골절부에서의 제어할 수 없는 다량의 시멘트 유실에 의한 위험(치료부위에서의 자연적인 골절)이 예방된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 중공실린더는 적어도 부분적으로는 경화되지 않은 골 시멘트에 의하여 충전된다.

본 발명의 다른 실시예에서, 상기 중공실린더와 골 고정 부재는 상기 중공실린더에 상기 골 고정 부재가 삽입되도록 서로 상응하는 형상으로 형성되고, 경화되지 않은 골 시멘트는 상기 중공실린더의 쉘(Shell)에 형성된 적어도 하나 이상의 관통공을 통해 유출된다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 중공실린더는 그 전단이 차폐된다. 상기 중공실린더의 전단이 개구되는 경우 상기 중공실린더의 전면에 경화된 시멘트 덩어리가 형성될 수 있고, 상기 임플란트가 더 조여지면 상기 중공실린더의 전면에 있는 경화된 시멘트 덩어리가 피질을 관통할 수 있다는 문제점이 있기 때문에 상기 중공실린더의 전단이 차폐되는 경우, 시멘트가 오직 횡방향으로만 유출된다는 이점이 있다. 예를 들어, 트론조의 발명의 경우의 개구된 말단을 통해 시멘트가 유출되고 경화되므로 시멘트가 경화된 후에는 골 고정 부재가 축방향으로 전면을 향해 더 조여지지 않는다. 또한, 상기 중공실린더의 전단이 차폐됨으로써 관절 주변에도 적용이 가능하다는 이점이 있다.

본 발명의 다른 실시예에서, 상기 중공실린더의 후단은 골 시멘트 주사기와의 연결을 위해 연결기(coupling)로 형성된다. 특히, 상기 중공실린더의 후단은 골 시멘트 주사기와 결합하는 어댑터(adapter)의 연결을 위한 플러그인(plug-in) 접속부로 형성될 수 있다. 이러한 유출방지 연결방식은 한편으로는 주입 압력의 손실을 방지하고, 다른 한편으로는 상기 중공실린더의 후단에서의 골 시멘트의 예기치 않은 유출을 방지한다.

본 발명의 또 다른 실시예에서 상기 중공실린더의 후단은 내부 나사부(Thread)가 형성된 보어홀로 형성된다. 그리고 상기 골 고정 부재는 특히 상기 중공실린더의 내부 나사부와 일치하는 외부 나사부가 형성된 골 스크류로 구비될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에서 상기 중공실린더의 후단은 상기 골 임플란트의 횡단면과 상응하는 개구부를 포함하는데, 이는 예를 들면 나사부 또는 블레이드(Blade) 슬롯 형상일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에서 상기 중공실린더는 전체길이 L을 갖고, 상기 관통공은 상기 전단으로부터 최대 L/2, 바람직하게는 최대 L/3의 거리에 형성된다. 이에 따라 골 시멘트는 상기 중공실린더의 전방부에서만 유출되고, 이러한 경우 가장 큰 이점을 갖는다. 후방부에서의 골 시멘트의 유출은 임상적으로 다소 불리하다.

본 발명의 다른 실시예에서 상기 중공실린더의 상기 후단은, 각각 다각형 또는 토르스(TORX) 스크류 드라이버가 수용될 수 있는 다각형의 횡단면을 갖는 공동 또는 토르스형 공동으로 형성된다.

상기 관통공의 직경은, 통상적으로는 0.9mm 내지 3.3mm 의 범위 내이다. 상기 관통공의 수는 통상적으로 적어도 20개, 바람직하게는 적어도 40개 이상이고, 최대 100개, 바람직하게는 최대 60개이다. 바람직하게는 상기 중공실린더(1)의 mm단위의 외경 D와 상기 관통공(6)의 mm² 단위의 면적의 합인 전체 방출부 F 사이의 비율 D/F는 0.19 내지 0.36 mm^-1의 범위 내가 된다.

상기 중공실린더의 벽의 두께(외경 D - 내경 d)는 바람직하게는 0.1mm 내지 2.0mm의 범위 내가 된다.

재료로는 강철(steel) 이나 티타늄(titan)과 같은 일반적인 임플란트 소재가 적절하지만, 폴리에테르에테르케톤(PEEK)이나 재흡수성(resorbable) 또는 비재흡수성(non-resorbable) 중합체와 같은 합성물도 또한 사용가능하다. 상기 중공실린더는 망상이나, 브레이딩(Braiding), 또는 전체적으로 혹은 부분적으로 천공된 관으로 제조될 수 있다. 관통공의 위치와 지름, 수에 따라 시멘트 유출 위치와 양이 제어되고, 사용되는 시멘트를 조절할 수 있다.

전단면은 필요에 따라 개구되거나 차폐될 수 있다. 차폐된 경우에는, 어떤 경우(관절 부근에서의 적용 등)에는 중요한 영향을 주는 시멘트의 정면으로의 유출이 방지된다.

또한 본 발명의 부가적인 유용한 실시예는 종속항에 특정한다.

도 1은 본 발명에 따른 장치의 중공실린더의 사시도.

도 2는 도 1에 의한 중공실린더의 사시도와 중공실린더 내에서 골 시멘트를 압축하기 위한 시멘트 주사기의 종단면도.

도 3은 골 시멘트가 충전되고, 뼈를 둘러싼 골 시멘트부를 압축하는 본 스크류가 삽입된 도 1에 의한 중공실린더의 사시도.

도 4는 도 1에 의한 중공실린더의 종단면도.

도 5는 골 시멘트가 충전된 도 1에 의한 중공실린더과 골 시멘트 주사기의 종단면도.

도 6은 골 시멘트가 충전되고, 뼈를 둘러싼 골 시멘트부를 압축하는 골 스크류가 삽입된 도 1에 의한 중공실린더의 종단면도.

본 발명과 본 발명의 부가적인 구성을 몇 가지의 실시예의 부분적인 개략도를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 실시예는 본질적으로 전단(3), 후단(4) 및 종축(2)을 포함하는 중공실린더(1)를 포함한다. 상기 중공실린더(1)는 상기 종축(2)과 평행으로 연장되는 전체길이 L과 상기 종축(2)과 직교하여 측정되는 외경 D를 갖는다. 상기 중공실린더(1)의 공동(9)은 상기 종축(2)과 직교하여 측정되는 내경 d를 갖는다. 상기 중공실린더(1)의 상기 공동(9)은 상기 전체길이 L을 따라 쉘(5)에 의해 둘러싸인다. 이때 상기 쉘(5)에는 부분적으로 관통공(6)이 형성된다. 상기 관통공(6) 전체의 면적의 합은 상기 쉘(5)의 표면보다 작은 전체 방출부 F가 된다.

상기 중공실린더(1)의 상기 전단(3)은 개구되거나 차폐될 수 있는데, 차폐된 경우의 실시예는 상기 중공실린더(1)의 앞에 시멘트 덩어리가 형성되는 것을 방지할 수 있기 때문에 보다 바람직하다. 상기 중공실린더(1)의 후단(4)에서 상기 중공실린더(1)에는 골 시멘트를 주입하기 적절하게 상기 공동(9)으로 개구된 보어홀(7)이 형성된다. 상기 보어홀(7)은 본 발명의 다른 실시예에서는 안쪽에 내부 나사부(Thread)(8, 도 3)가 형성될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같은 본 발명의 실시예는 관통공(6)이 형성된 쉘(5)과, 전단(3)과 후단(4)을 갖는 중공실린더(1)를 포함한다. 보어홀(7)은 상기 중공실린더(1)를 상기 전단(3)에서부터 상기 후단(4)까지 관통하는데, 이때 상기 보어홀(7)은 골 시멘트(20)를 시멘트 주사기(40, 종단면도)로부터 상기 중공실린더(1)의 공동(9)으로 주입하기 용이하게 형성된다.

도 3에 도시된 바와 같이 중공실린더(1)는 골 시멘트(20)로 충전되고, 차폐된 전단(3)을 갖는다. 상기 중공실린더(1)에서 후단(4)의 보어홀(7)에는 안쪽에 내부 나사부(8)가 형성된다. 골 임플란트(10)는 골 스크류의 형상으로 골 고정 부재(15)로써 형성된다. 상기 내부 나사부(8)는 상기 골 고정 부재(15)가 상기 중공 실린더(1)로 회전하여 삽입될 수 있도록 상기 골 고정 부재(15)의 외부 나사부와 일치한다. 쉘(5)에 관통공(6)이 형성되기 때문에 골 시멘트(20)는 상기 골 고정 부재(15)에 의하여 관통공(6)을 통하여 상기 중공실린더(1)의 외부로 반지름 방향으로 압축된다.

도 4에는 도 1에 의한 중공실린더(1)의 내부가 비어있는 상태의 종단면도가 묘사되어있다. 여기서 상기 중공실린더(1)의 전단(3)은 차폐되고, 후단(4)에서 보어홀(7)에는 안쪽에 내부 나사부(8)가 형성된다. 상기 중공실린더(1)는 외경 D와 내경 d를 갖는다. 상기 중공실린더(1)의 쉘(5)에는 상기 전단(3)으로부터 측정된 부분 길이 X＜L에 관통공(6)이 형성된다.

도 5에는 차폐된 전단(3)과, 후단(4)에서의 보어홀(7)을 포함하며, 골 시멘트(20)로 채워진 중공실린더(1)의 종단면도가 도시된다. 또한 도 5에는 골 시멘트(20)으로 채워진 골 시멘트 주사기(40)의 종단면도가 묘사된다.

도 6에는 골 시멘트(20)로 채워진 중공실린더(1)의 종단면도가 도시되는데, 이때 상기 중공실린더(1)는 차폐된 전단(3)과, 보어홀(7)이 구비되는 후단(4)을 포함한다. 골 고정 부재(15)는 상기 후단(4)에서 상기 보어홀(7)로 삽입된다. 여기서 상기 골 고정 부재(15)에는 상기 보어홀(7)에 구비되는 내부 나사부(8)와 일치하는 외부 나사부(11)가 구비된다. 상기 골 고정 부재(15)의 삽입에 의하여, 골 시멘트(20)가 압축되어 상기 관통공(6)을 통하여 상기 중공실린더(1) 밖의 상기 중공실린더(1)를 둘러싼 뼈(30)로 밀려나온다.

이하에서는 본 발명에 의한 골 고정 부재의 외과적 기술을 간략하게 설명한 다:

a) 뼈에 중공실린더가 안착될 부분이 준비된다. 이는 예를 들어 뼈에 구멍을 뚫는 방법에 의해 이루어진다.

b) 길이와 직경에 따라 선택된 상기 중공실린더가 골 시멘트로 채워진다 - 일반적으로 환자의 몸의 외부에서.

c) 상기 중공실린더의 쉘에 형성된 관통공을 통해 상기 골 시멘트가 유출되는 것을 방지하기 위하여 상기 중공실린더는 예를 들어 상응하는 구멍을 가진 소켓에 삽입된다.

d) 골 시멘트가 미리 충전된 상기 중공실린더가 뼈에 삽입된다.

e) 골 고정 부재(예를 들어 골 스크류)가 중공실린더 후단을 통해 상기 중공실린더로 삽입된다. 이와 같은 단계 수행 중에는 골 시멘트가 압축되어 관통공을 통해 상기 중공실린더를 둘러싼 뼈 구조로 밀려나온다.

f) 골 시멘트가 경화된 후에, 골 시멘트는 뼈, 중공실린더 그리고 골 고정 부재를 포함한 단일체를 형성시킨다.

Claims (18)

1. A) 종축(2), 뼈(30)로 삽입되기 용이한 전단(3), 후단(4), 그리고 적어도 하나 이상의 관통공(6)이 형성되는 쉘(5)을 포함하고, 경화되지 않은 골 시멘트(20)의 인입에 적절한 중공실린더(1); 그리고

   B) 상기 후단(4)으로부터 상기 중공실린더(1)로 삽입가능한 골 임플란트(10)

   를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 골 임플란트(10)의 시멘트 보강 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 중공실린더(1)는 적어도 부분적으로라도 경화되지 않은 골 시멘트(20)에 의해 충전됨을 특징으로 하는 골 임플란트(10)의 시멘트 보강 장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 중공실린더(1)와 상기 골 임플란트(10)는,

   상기 골 임플란트(10)의 상기 중공실린더(1)로의 삽입을 위하여 상호 일치되고,

   경화되지 않은 골 시멘트(20)는 상기 중공실린더(1)의 상기 쉘(5)에 형성된 적어도 하나의 관통공(6)을 관통하는 것을 특징으로 하는 골 임플란트(10)의 시멘트 보강 장치.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 중공실린더(1)의 상기 전단(3)이 차폐됨을 특징으로 하는 골 임플란트(10)의 시멘트 보강 장치.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 중공실린더(1)의 상기 후단(4)은,

   골 시멘트 주사기(40)와의 연결을 위하여 연결기(coupling)로 형성됨을 특징으로 하는 골 임플란트(10)의 시멘트 보강 장치.
6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 중공실린더(1)의 상기 후단(4)은,

   골 시멘트 주사기(40)와 결합하는 어댑터(adapter)의 연결을 위한 플러그인(plug-in) 접속부로 형성됨을 특징으로 하는 골 임플란트(10)의 시멘트 보강 장치.
7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 중공실린더(1)의 상기 후단(4)은,

   내부 나사부(Thread, 8)를 포함하는 보어홀(7)로써 형성됨을 특징으로 하는 골 임플란트(10)의 시멘트 보강 장치.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 골 임플란트(10)는,

   상기 중공실린더(1)의 상기 내부 나사부(8)와 상응하는 외부 나사부(Thread, 11)를 포함하는 골 스크류임을 특징으로 하는 골 임플란트(10)의 시멘트 보강 장치.
9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 중공실린더(10)의 상기 후단(4)은,

   상기 골 임플란트(10)의 횡단면과 상응하는 개구부를 포함하는 것을 특징으로 하는 골 임플란트(10)의 시멘트 보강 장치.
10. 상기 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 중공실린더(1)는 전체길이 L을 갖고;

    상기 관통공(6)은 상기 전단(3)으로부터 최대 L/2, 바람직하게는 최대 L/3의 거리에 형성됨을 특징으로 하는 골 임플란트(10)의 시멘트 보강 장치.
11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 중공실린더(1)의 상기 후단(4)은,

    다각형의 드라이버 또는 토르스(TORX) 스크류 드라이버가 수용될 수 있도록 각각 다각형의 공동 또는 토르스형 공동으로 형성됨을 특징으로 하는 골 임플란 트(10)의 시멘트 보강 장치.
12. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 관통공(6)의 직경은,

    0.9mm 내지 3.3mm, 바람직하게는 1.5mm 내지2.5mm 범위임을 특징으로 하는 골 임플란트(10)의 시멘트 보강 장치.
13. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 관통공(6)의 수는,

    적어도 20개, 바람직하게는 적어도 40개임을 특징으로 하는 골 임플란트(10)의 시멘트 보강 장치.
14. 제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 관통공(6)의 수는,

    최대 100개, 바람직하게는 최대 60개임을 특징으로 하는 골 임플란트(10)의 시멘트 보강 장치.
15. 제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 중공실린더(1)의 mm단위의 외경 D와 상기 관통공(6)의 mm² 단위의 면적 의 합인 전체 방출부 F 사이의 비율 D/F는,

    0.19 내지 0.36 mm^-1의 범위 내임을 특징으로 하는 골 임플란트(10)의 시멘트 보강 장치.
16. 제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 중공실린더(1)의 벽의 두께(외경 - 내경)는,

    0.1mm 내지 2.0mm의 범위 내임을 특징으로 하는 골 임플란트(10)의 시멘트 보강 장치.
17. 제 1항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 관통공(6)은 격자망의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 골 임플란트(10)의 시멘트 보강 장치.
18. A) 쉘(5)에 적어도 하나의 관통공(6)을 포함하는 중공실린더(1)에 적어도 부분적으로라도 경화되지 않은 골 시멘트(20)를 충전하는 단계와;

    B) 경화되지 않은 상기 골 시멘트(20)가 충전된 상기 중공실린더(1)를 뼈(30)에 삽입하는 단계와;

    C) 상기 중공실린더(1)로 골 임플란트(10)를 삽입하는 단계; 그리고

    D) 상기 관통공(6)을 통하여 상기 중공실린더(1)의 외부로 경화되지 않은 상 기 골 시멘트(20)의 일부가 배출되는 단계를 포함하여 수행됨을 특징으로 하는 골 임플란트(10)의 시멘트 보강 방법.

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