KR20090069292A - 요추부 극돌간 보철물 및 그 적용 - Google Patents

Abstract

각 단부가 척추뼈(2)의 뼈돌기(1)에 부착하기 위한 고정 시스템(5)을 포함하는 두 분지가 마련된 비틀림 스프링을 포함하는 요추부 극돌간 보철물.

극돌간 보철물, 스프링 분지, 요추, 뼈돌기

Description

요추부 극돌간 보철물 및 그 적용{LUMBAR INTER-SPINE PROSTHESIS AND APPLICATIONS THEREOF}

본 발명은 요추부 극돌간 보철물과 이를 적용하는 것에 관한 것이다.

퇴행성 질환의 외과적 치료는 지난 20년 동안 크게 발전되어 왔다. 신경 뿌리의 압력을 단순히 완화시키기 위하여 수행되는 시술(헤르니아 절제, 척추원반절제술, 재교정(recalibration))과 척추뼈 골접합술과 관련된 시술 이외에, 전방 접근술에 의해 이식된 보철 디스크의 형태를 취하거나 또는 일정 정도의 안정성(stabilization)을 제공하면서 여전히 움직임 허용하는 후방 임플란트의 형태를 취하는 소위 비-고정 기술(non-fusion technique) 분야에서 보다 근래의 개발된 것들이 있다.

이러한 임플란트 중 일부는 극돌간 쐐기를 포함하는 기구를 사용하여 위와 같은 안정성을 제공하는데, 상기 극돌간 쐐기는 특히 신장(extension)을 억제하고, 또한 극돌기를 둘러싸는 인대와 연결될 수 있거나 연결되지 않을 수도 있으며, 휨을 제한한다.(극돌간 쐐기들은 월리스^® (Wallis^®)란 상표명으로 아보트스파인(Abbottspine)에 의해 판매되거나 또는 디암^®(Diam^®)이란 상표명으로 메드트로 닉(Medtronic)에 의해 판매된다.)

이러한 임플란트들이 임상적으로 만족스러운 결과를 가져오지만, 이들 임플란트들로 인해서 안정화된 부분에 정상적인 운동 양상이 복구되는 것은 아니다.

티타늄으로 제작되고 U 자 형으로 형성된 극돌간 쐐기는 이미 공지되어 있다(프랑스 특허 출원 공개 제2 722 980호 참조). 이 쐐기는 추간강이 안정화되도록 해서는 디스크의 노화를 감소시킨다. 그러나 이러한 시스템의 강성이 너무 커서 요추골 운동의 균형 잡힌 복구를 가능하게 할 수 없다.

더욱이 정착부가 극돌기의 일 측에 위치하고, 그 결과 휘어지는 과정에서의 작동 기능이 저하되고 추간강에서의 안정성(stability)을 신뢰할 수 없게 된다.

결국, 이와 같은 시스템에서 외과 의사가 극돌기에 양 방향에서 접근해야 하기 때문에, 임플란트를 제 위치에 설치하기 위해서는 건강한 부위의 근육을 떼어내는 것이 필요하다. 대부분의 경우, 사실 근압박(root compression)은 일측성이다. 따라서 외과 의사는 단지 일측으로부터 접근한다. 그러나 이러한 유형의 장치를 제 위치에 설치하기 위해서는 외과 의사가 쌍방향으로 접근해야만 하게 되는데, 이것은 척추 분절의 불안정성을 증가시키게 된다. 더욱이 외과 의사가 장치를 단지 제 위치에 설치하기 위한 목적만으로 건강한 부위에 접근한다는 것은 아주 좋지 않은 일이다.

따라서 요추 분절이 안정되게 하면서 동시에 생리적인 운동 양상과 유사한 운동 양상을 복구할 수 있게 하는, 즉 시술되는 분절의 하부 척추뼈 고원부 약간 아래의 후방부에 위치된 회전축을 포함하는 장치가 바람직하다. 또한 뼈돌기의 단 지 일 측으로부터 분절에 접근해서 장치를 제 위치에 설치될 수 있게 한다면 바람직하다.

광범위한 연구의 결과, 본 출원인은 비틀림 스프링(torsion spring)(회전 시에 그 자신에 작용하는 "빨래 집게" 유형의 스프링)을 포함하는 새로운 유형의 요추부 극돌간 보철물을 개발하였다.

위와 같은 이유 때문에, 본 발명은, 두 개의 분지가 마련된 비틀림 스프링을 포함하되 상기 분지의 각 단부가 척추뼈의 뼈돌기(apophysis)로의 고정을 위한 시스템을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 요추부 극돌간 보철물에 관한 것이다.

사용되는 스프링이 비-연속적 감김부(non-contiguous turn)들을 구비할 수 있지만, 감김부들이 연속적인 것이 바람직하다.

비틀림 스프링의 분지들은 두 인접 척추뼈의 뼈돌기에, 특히 요추의 극돌기에 고정되도록 설계되는데, 상기 비틀림 스프링의 축은 뼈돌기로의 고정을 위하여 시스템들의 중심들을 연결하는 직선에 대해서 편심된다.

스프링의 분지들의 단부들은 뼈돌기로 직접, 또는 특히 뼈돌기로 자기 자신을 고정하는 구성 요소에 의해서 간접적으로 체결될 수 있다.

직접적 고정에서는, 스프링 분지들의 단부들에는 단순히 루프가 제공될 수 있다. 예를 들어서, 각 분지의 단부를 루프 형상으로 반대로 접어서 후크(또는 클램프)를 형성하게 한다. 변형된 실시예에서는 상기 루프는 뼈돌기에 설치된 나사와 협동할 수 있다.

간접적 고정에서는, 천공 없이 뼈돌기에 체결하기 위한 구성 요소가 단부들에 마련된다. 구체적으로 이 체결 구성 요소는 클립이다.

클립은 예를 들어서, 대체적으로 평탄한 세장형 블레이드를 포함하는데, 상기 블레이드의 단부들은 동일측에서 만곡되어 의도한 뼈돌기로의 체결을 위한 클램프(clamp)를 형성한다. 휘어진 부분들 사이의 공간은 뼈돌기의 크기에 적합하게 형성된다. 바람직하게는 세장형 블레이드는 일 단부에서는 두 개의 후크를 형성하고 타 단부에서는 하나의 후크를 형성하도록 Y자 형상을 가진다.

블레이드는 다수의 구성 요소들로 이뤄질 수 있다. 구체적으로, 블레이드는 두 개의 활주부(sliding part)를 포함할 수 있는데, 하나는 스프링의 감김부를 향하는 쪽, 즉 "내측"으로 호칭되는 부분에 위치되고, 하나는 스프링의 감김부와 떨어진 쪽, 즉 "외측"으로 호칭되는 부분에 위치된다. 따라서 이것을 제 위치에 설치하기 위해서 외측 블레이드를, 예를 들어 활주시켜 연장하고 나서 두 활주부 각각의 후크들을 근접시켜서 뼈돌기를 클램핑하는 것이 가능하다. 그러고 나서 이와 같이 형성된 클램프가 차단(blocking)될 수 있다. 이를 위해서, 외측 활주부는 예를 들어, 세장형의 길이 방향 슬롯을 포함할 수 있고, 내측 활주부는 내측 활주부에 형성된 너트 또는 나사와 협동해서 뼈돌기에 위치한 클램프를 안내하고 차단하기 위한 나사식 핀을 포함할 있으며, 그 반대도 가능하다. 또한 일 분지가 다른 분지를 위한 활주부를 구성할 수 있다. 이를 위해서, 그 종방향 에지가 휘어져서는 다른 분지를 위한 개방 채널을 형성할 수 있다.

천공을 하지 않고서 뼈돌기에 체결하기 위한 스프링과 장치의 협동은 공지된 임의의 수단에 의해서 수행될 수 있는데, 두 구성 요소의 상대적 회전을 가능하게 하는 것이 바람직하다. 바람직한 조건에서 사용하는 경우, 후크를 형성하는 면의 반대편 세장형 블레이드의 면은, 예를 들어 스프링 일 분지 단부에 제공되고 회전을 자유롭게 하는 루프에 의해서 그 단부를 고정하는 것을 가능하게 하는 스터드를 포함한다. 스터드에 견부가 제공되어 상기 견부와 세장형 블레이드 사이에 스프링 분지를 끼워 넣게 되는 것이 바람직하다. 반대로 스터드에는, 스프링의 분지 단부에 제공된 루프가 설치되는 홈이 제공될 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 실시 조건 하에서는, 스프링의 분지들 중 하나가 스프링 축에 평행하게 감김부들의 단부 지점에서 첫번째로 접히고, 감김부의 타 단부에서 두번째로 직각으로 접혀서, 두 분지들이 동일 평면에 있게 되고 스프링 축이 이 평면에 직교하게 된다.

본 발명을 실시하는 또 다른 바람직한 조건 하에서는, 두 개의 분지들이 도 1에서 도시된 것과 같이 분지 길이의 50% 이상을 따라서 휘어지거나 또는 도 2에 도시된 바와 같이 머리핀 형태로 휘어진다.

일반적으로, 스프링은 둥근 와이어로 제작되게 된다. 또한 스프링은 구체적으로 이식에 적합한 금속으로 제작되게 된다. 바람직하게는 티타늄 또는 티타늄 합금으로 제작된다. 극돌간 보철물의 가능한 다른 요소들이 동일한 재료로 제작되는 것이 바람직하다.

스프링의 외경은 바람직하게는 3 내지 13 mm이고, 더 바람직하게는 4 내지 12 mm이고, 특별하게는 5 내지 11 mm, 더 특별하게는 6 내지 10 mm이다.

스프링을 제작하는 데 사용되는 와이어의 직경은 바람직하게는 1.0 내지 4.5 mm, 더 바람직하게는 1.0 내지 4.0 mm, 특별하게는 1.5 내지 3.5 mm, 더 특별하게는 2 내지 3 mm이다.

스프링의 축은, 정지 상태에 있을 때, 뼈돌기에 정착하기 위한 외측 후크의 중심들을 연결하는 직선에 대해서, 바람직하게는 3 내지 18 mm 만큼, 특별하게는 4 내지 16 mm 만큼, 더 특별하게는 5 내지 14 mm 만큼 편심되어 있다.

본 발명의 기술적 사상을 구성하는 극돌간 보철물들은 매우 유용한 특성과 특질을 구비하고 있다. 구체적으로 극돌간 보철물들은 시술된 척주의 분절에게, 생리한적 운동 양상과 유사한 운동 양상을 다시 가져다 줄 수 있는데, 즉 회전 중심이 시술되는 분절의 하부 척추뼈의 척추뼈 고원부 약간 아래의 후방 부분에 위치된다.

스프링이 압축될 때, 후크들은 일측성 접근법(unilateral approach)에 의해서 극돌기들 사이에 위치될 수 있다. 따라서 외과적 시술이 보다 용이해진다. 더욱이, 이로 인해서 외과 의사가 극돌기 양측으로부터 척주에 접근하지 않아서 되서 분절의 불안정성을 억제하고 건강한 부위를 손상시키지 않고 유지하게 된다.

스프링 운동은 (하부 척추뼈의 고원부 아래의 후방 1/3 지점에) 건강한 사람의 것에 근접한 순간 회전 중심을 가지고 있다.

사용되는 스프링 유형의 유연성으로 인해서 간편하면서 균형 잡힌 움직임이 가능하다.

선택적인 후크들이 구비된 클립들은 신장될 때와 휘어질 때 모두 정착과 작동이 신뢰적이게 된다.

이러한 특성들은 이하의 예시적 설명 부분에 도해되어 있다. 그러한 특성들로 인해서 요추의 퇴행성 질환의 치료에 있어서 상술한 바와 같은 극돌간 보철물을 사용하는 것이 정당화된다.

이러한 이유 때문에, 본 발명은 또한, 상기 유형의 극돌간 보철물이 두 척추뼈 사이, 바람직하게는 두 요추 사이의 제 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 허리 관절(lumbar articulation)을 안정화시키는 방법에 관한 것이다.

구체적으로, 스프링의 분지들이 적절한 보조 수단의 도움을 받아 합쳐지고, 분지들의 단부들이 뼈돌기에, 특히 두 인접 척추뼈의 극돌기에 고정되며, 분지들이 해제된다.

상술한 극돌간 보철물을 사용하는 바람직한 조건들은 상기한 본 발명의 다른 기술적 사상들, 특히 허리 관절을 안정화 하는 방법들에도 또한 적용된다.

첨부한 도면들을 참고하면 본 발명을 보다 잘 이해할 수 있다.

도 1은 클립들이 마련되어 있고 요추에 장착된 극돌간 보철물의 측면도.

도 2는 클립들이 마련되어 있고 요추에 장착된 다른 극돌간 보철물의 전면도.

도 3은 클립들이 구비되어 있고 2 개의 요추에 장착된 극돌간 보철물의 측면도로서 상기 보철물의 회전축이 개략적으로 도시되어 있는 도면.

도 4는 스프링 분지들의 단부가 뼈돌기에 직접 체결된 변형된 극돌간 보철물 의 측면도.

클립들이 마련되어 있고 요추(2)의 극돌기(1)에 장착된 본 발명에 따른 극돌간 보철물을 도 1에서 볼 수 있다.

도시된 극돌간 보철물은 두 개의 분지(3, 4)가 마련된 비틀림 스프링을 포함한다. 사용되는 스프링은 연속 감김부(contiguous turn)를 가지고 있다. 두 분지(3, 4)의 단부들 각각은 척추뼈의 뼈돌기에 고정하기 위한 시스템을 포함하는데, 이 시스템은 클립(5)이다. 클립(5)은 대체적으로 평탄한 세장형 블레이드를 포함하는데, 블레이드의 단부들이 동일측 만곡되어서는 뼈돌기(1)에 체결하기 위한 후크(6, 7)를 형성한다. 만곡된 부분(도면 부호 6과 7로 표시된 부분)들 사이의 공간은 뼈돌기 크기에 적합하게 형성된다. 세장형 블레이드는 일 단부에서 두 개의 후크(7)를 형성하고 타 단부에서 하나의 후크(6)를 형성하도록 Y 자 형상을 가진다.

스프링의 상부 분지(4)는 감김부의 단부 지점에서 스프링 축에 평행하게 좌측으로 첫번째로 접히고, 감김부의 타단에서 우측으로 직각으로 두번째로 접힘으로써 두 분지(3, 4)가 동일 평면에 실질적으로 위치되게 되고 스프링 축이 상기 평면에 직교하게 된다.

후크를 형성하는 면 반대편의 세장형 블레이드의 면은 스프링의 일 분지(3, 4)의 단부를 이 단부에 제공된 루프에 의해서 고정할 수 있게 하는 스터드(8)를 포함한다. 이 루프(loop)는 두 구성 요소 사이의 상대적 회전이 자유롭게 한다.

스프링의 축이 후크(6)들의 중심을 연결하는 직선과 이격(후크들 중심에 대 해서 편심)되어 있다는 것을 알 수 있다.

두 분지(3, 4)들은 스프링의 감김부들에서 거의 시작해서는 그 길이의 50 % 이상을 따라서 원호로 휘어진다.

상기 분지들과 후크들은 스프링이 척추뼈 고원부(vertebral plateau)(9) 아래의 소정 위치에 위치되도록 설계된다. 따라서 본 발명에 따른 극돌간 보철물은 회전 중심이 시술되는 부분의 하부 척추뼈(2)의 척추뼈 고원부(9) 약간 아래의 후방부에 위치한다(제2 클립이 체결되는 상부 척추뼈는 도시되지 않음).

스터드(8)에는 도면에서 전방을 향하는 견부가 제공됨으로써 상기 견부와 클립(5)의 세장형 블레이드와의 사이에 스프링의 분지(3, 4)들을 끼워 넣을 수 있게 된다. 스터드(8)로부터 멀리 떨어져 있는 면에 위치한 세장형 블레이드는 후크(6, 7)들을 형성하기 위하여 우측으로 접히는데, 이렇게 형성된 한 후크(6)는 상부에 위치되고, 두 개의 후크(7)는 상부 클립의 경우 바닥에, 하부 클립의 경우에는 반대측에 위치된다.

도 2는 본 발명의 다른 형태이다. 후크들을 뼈돌기 쪽으로 접어야만 하는 것을 회피하기 위하여, 클립(5)은 또한 대체로 평탄한 세장형 블레이드도 포함하고, 그 블레이드의 단부들은 뼈돌기(1)에 체결하기 위한 후크(6, 7)들이 형성될 수 있도록 동일측에서 만곡되는데, 상기 블레이드는 다수의 구성 요소로 형성된다.

이것은 두 개의 활주부(sliding part), 즉 내측 부분(11)과 외측 부분(12)을 포함한다. 따라서 이것을 제 위치에 설치하기 위하여, 블레이드의 외측 부분을 활주시켜서 클립(5)을 확장하고서 두 활주부 각각의 후크를 근접시켜서 뼈돌기를 클 램핑할 수 있다. 그러고 나서 그와 같이 형성된 클램프를 차단(blocking)할 수 있다. 외측 활주부(12)는 세장형의 종방향 슬롯(13)을 포함하고, 한편 내측 부분(11)은 블레이드의 내측 부분(11)에 제공된 나사산과 협동하여 뼈돌기(1)에 위치한 클램프를 안내하고 차단(blocking)하기 위한 나사식 핀을 포함한다. 나사식 핀을 블레이드의 내측 부분(11)에 나사식 체결(screwing)함으로써 활주 운동이 차단되고 클립(5)을 뼈돌기(1)에 단단히 고정하게 된다.

이와 같은 변형례에서, 스프링의 두 분지(3, 4)는 클립(5)의 내측 부분(11)에 용접된다.

도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 스프링은 건강한 사람의 것에 근접한 순간 회전 중심(C)을 (하부 척추뼈의 고원부 아래, 후방 1/3 지점에) 가지고 있다. 또한 스프링 축(O)은 뼈돌기에 보철물을 고정하기 위한 외측 후크들의 중심을 연결하는 직선 AB에 대하여 편심되어 있다.

도 4는 기본적으로 도 1 및 도 2와 동일한 요소를 도시하고 있다. 이 변형례에서는, 스프링의 단부 지점에서 분지(3, 4)들이 머리핀(hairpin) 형상으로 접혀 있고, 제1의 내측 후크(7)로서 역할하는 세장형 골 형태의 구성 요소를 포함하고 있다. 이 변형례에서, 상기 구성 요소는 머리핀 영역에서 분지들에 용접되었다. 분지들은 외측으로 연장되어서 처음에는 V자 형상을 형성(따라서 두 개의 개방된 삼각형(T1, T2)을 형성)하고, 그 중에서 분지의 외측 단부는 루프 형상으로 스프링 축에 평행하게 접혀서 제2의 외측 후크(6)를 형성한다. 분지들의 V자 형상의 부분들은 실질적으로 동일 평면에 위치하는데, 상기 평면은 스프링 축에 직교한다.

위 변형례에서, V자 형상으로 접히는 분지(3, 4)들은 분지들에 충분한 탄성을 제공하여서 후크(6, 7)들이 서로로부터 멀어질 수 있도록(두 개의 수직 화살표에 의해 도시된 바와 같음) 하는 길이를 가진다. 이를 위하여 클램프가 사용될 수 있다. 클램프를 해제하면 보철물을 뼈돌기(1)에 단단히 고정할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같은 분지(3, 4)들의 곡선 형상 역시 당연히 적합하다.

Claims (11)

1. 두 개의 분지(3, 4)가 마련되어 있는 비틀림 스프링을 포함하고, 상기 분지의 각 단부는 척추뼈(2)의 뼈돌기(1)로의 고정을 위한 시스템(5)을 포함하는 것을 특징으로 하는 요추부 극돌간 보철물.
2. 제1항에 있어서,

   스프링의 축(O)은 뼈돌기로의 고정을 위한 시스템들의 중심들을 연결하는 직선에 대해서 편심되어 있는 것을 특징으로 하는 요추부 극돌간 보철물.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   스프링의 분지(3, 4)들의 단부들은, 뼈돌기(1)에 자신을 고정하는 체결 구성 요소(5)에 의해서 간접적으로 뼈돌기(1)에 체결되는 것을 특징으로 하는 요추부 극돌간 보철물.
4. 제3항에 있어서,

   상기 체결 구성 요소(5)는, 의도한 뼈돌기(1)로의 체결을 위한 후크(6, 7)를 형성하기 위하여 단부들이 동일측에서 만곡되는 대체적으로 평탄한 세장형 블레이드(blade)를 포함하는 클립(clip)인 것을 특징으로 하는 요추부 극돌간 보철물.
5. 제4항에 있어서,

   상기 세장형 블레이드는, 일 단부에서 두 개의 후크(7)를 형성하고 타 단부에서 하나의 후크(6)를 형성하기 위하여 Y자 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 요추부 극돌간 보철물.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서,

   상기 블레이드는 두 개의 활주부를 포함하는 것을 특징으로 하는 요추부 극돌간 보철물.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   스프링의 분지(3, 4)들의 단부들은 뼈돌기(1)에 직접 체결되는 것을 특징으로 하는 요추부 극돌간 보철물.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   스프링의 분지(3, 4)들의 단부들은 뼈돌기(1)에 직접 체결되고,

   각 분지(3, 4)의 단부는 루프(loop) 형상으로 뒤로 접혀서 후크(6)를 형성하는 것을 특징으로 하는 요추부 극돌간 보철물.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

   스프링의 외경은 3 내지 13 mm인 것을 특징으로 하는 요추부 극돌간 보철물.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

    스프링을 제작하는 와이어의 직경은 1 내지 4 mm인 것을 특징으로 하는 요추부 극돌간 보철물.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    스프링의 축(O)은 정지 시에, 뼈돌기(1)에 고정하기 위한 시스템들의 중심들을 연결하는 직선들에 대해서 4 내지 16 mm 만큼 편심되어 있는 것을 특징으로 하는 요추부 극돌간 보철물.

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