KR20140080501A - 확장 가능한 추간 케이지 및 그 설치 방법 - Google Patents

Abstract

손상된 추간판을 수리하는데 사용하기 위한 추간 케이지는 다수의 케이지 섹션 및 상대 운동을 위해 인접한 케이지 섹션을 연결하는 힌지 요소를 포함한다. 힌지 요소는 연장된 배향으로부터 설치된 배향으로 이동하도록 케이지 섹션을 자동으로 가압한다.

Description

확장 가능한 추간 케이지 및 그 설치 방법{EXPANDABLE INTER-VERTEBRAL CAGE AND METHOD OF INSTALLING SAME}

본 발명은 일반적으로 추간(inter-vertebral) 장치 및 임플란트(implantation) 방법을 사용하여 척추(spine)의 질병의 치료에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 작은 개구를 통해 공동 내로 들어갈 수 있으며 또한 설치 공구로부터 해제되거나 또는 온도, 습도, 빛, 자장, 전기장, 압력 등과 같은 환경적 상태에 노출(또는 그 결여)된 결과로서 임의의 원하는 형태를 자동으로 얻는 자동으로 자체 확장하는 추간 케이지(cage)에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 자체 확장하는 추간 케이지는 자동 활성화를 달성하기 위해 형상 기억 합금(shape memory alloy) 물질을 사용할 수 있다.

40-50대 내지 60대 사람들의 장애의 가장 일반적인 원인들 중 하나는 등 아래 부분의 통증이다. 자주, 이것은 추간판(inter-vertebral disc)의 압축에 의해 유발되며, 이것은 척수(spinal cord)로부터 연장하는 신경에 압력을 생성한다. 감압 척추 유합(depression spinal fusion) 수술["추간(inter-body) 유합술"로도 지칭된다]은 마비(numbness), 쇠약(weakness), 및 고통 스테밍(stemming), 디스크 발생, 척추 전방 전위증(spondylolisthesis), 및 디스크 탈출을 포함하는 신경성 의료 상태를 감소시키고 또한 일부 경우에서는 제거하는 유효한 수단이다. 또한, 관절 돌기 관절염(facet joint arthrosis), 하나의 척추뼈(vertebrae) 위에 다른 하나의 미끄러짐, 기형, 등과 같은 등 통증의 다른 원인이 있을 수도 있다.

만성적인 등 통증 또는 허약의 경우에 있어서, 일반적으로 마지막 수단으로서 척추 유합 수술이 권장된다. 이들과 같은 수술은 신경의 감압의 보상과 일치하고 또한 통증을 약화시키는 부상의 상대적으로 높은 위험을 공유한다. 따라서, 일반적으로 물리 치료, 비-스테로이드 소염제, 통증 관리, 및 근육 이완제와 같은 보수적인 관리 수술이 시도되며 또한 임의의 수술 절차가 수행되기 전에 적어도 6개월 동안 통증의 치료에 있어서 성공적이지 못한 것으로 판명되는 것으로 제안되고 있다.

감압 척추 유합 수술이 자주 신경 통증의 제거에 성공적이지만, 2개의 척추뼈 사이의 불안정과 관련된 통증은 자주 척추뼈 레벨의 안정화를 요구한다. 가장 높은 레벨의 응력 및 추간체(inter-vertebral body)의 열화(degradation)가 아래쪽(또는 "허리") 척추에서 발생하기 때문에, 이 영역은 후방 추체간 유합(posterior lumbar interbody fusion)(PLIF), 전방 추체간 유합(ALIF), 신경공 공유 추체간 유합(transforaminal lumbar interbody fusion)(TLIF), 원외측 추체간 유합(far lateral interbody fusion)(FLLIF), 그리고 최근 극외측 추체간 유합(extreme lateral interbody fusion)(XLIF)를 포함하는 대부분의 유합 수술을 중점적으로 다루고 있다. 이들 수술 절차의 이름은 이것들이 삽입되는 해부 방향을 의미하고 있다. 추간체 유합 장치를 임플란트하기 위한 각각의 이들 절차적 접근은 그 자체의 장단점 세트를 갖고 있다. 하기에 더욱 상세히 서술되는 바와 같이, 본 발명은 다른 기술, 특히 최소한의 외과적 기술 뿐만 아니라 임의의 이들 기술을 사용하여 실시될 수 있다.

전형적인 허리 유합 장치는 환자-맞춤형 치수 뿐만 아니라 이에 기초하여 운동 세그먼트(motion segment)가 유합되는 10 mm 내지 20 mm 높이의 범위를 갖는다. PLIF 는 모든 허리 및 천골(sacral) 운동 세그먼트에 접근할 수 있는 가장 융통적인 수술들 중 하나이다. 그러나, 이것은 척수(spinal cord)에 그 가까운 근접 때문에 가장 위험한 수술들 중 하나이기도 한다. 이때문에, 이 수술적 접근의 적용에 대해 최소한의 외과적 장치 및 수술이 가장 적합한 것으로 결정되고 있다. 여기에 서술 및 도시된 자체-확장형 추간 케이지는 현존하는 전체-크기의 케이지에 비해 더 작은 절개를 요구한다. 그 결과, 본 발명의 케이지는 가늘고 긴(elongated) 케이지와 거의 동일한 크기를 갖는 이미 유용한 절개 보다 더 작은 절개를 통해 설치될 수 있다.

본 발명은 초기의 연장된 배향(orientation)으로부터 최종 설치된 배향으로 자동적인 작동을 위해 형상 기억 합금 물질 또는 다른 수단을 이용하는 신규한 자체-확장형 추간 케이지에 관한 것이다. 케이지는 섬유테(annulus fibrosus)의 상대적으로 작은 절개를 통해 추간체들 사이로 삽입될 수 있다. 추간 공간 내로의 인입에 따라, 형상 기억 합금 물질 또는 다른 메카니즘이 추간 케이지를 작동시킬 수 있어서, 이것이 원하는 형태를 얻을 수 있게 한다. 일단 이 원하는 형상이 도달되면, 추간체의 신연(distraction)이 해제될 것이며, 또한 케이지가 압축 하중 하에 놓일 것이다. 따라서, 케이지는 하중-베어링(load-bearing)으로서 작용하여, 유합을 지지하기 위해 척추 내에 남아있는 구조물을 안정시킬 것이다.

본 발명의 추간 케이지는 하중 베어링 구조물로서 작용하는 여러개의 상호연결된 케이지 섹션을 포함할 수 있다. 인접한 케이지 섹션들은 비틀려서 응력받은 상태로 있을 수 있으며 또한 그 자체로 제 위치에 머무를 수 있는 형상 기억 합금 물질로부터 형성된 힌지 요소에 의해 서로 연결될 수 있다. 대안적으로, 힌지 요소는 맞대기 용접(butt weld) 또는 다른 메카니즘에 의해 각각의 케이지 섹션에 부착될 수 있다. 힌지 요소는 힌지 요소 내에 더 활동적인 와이어를 허용하여 더 큰 와이어 또는 튜브가 더 높은 복구 토오크를 제공하는데 사용될 수 있도록 구부러질 수 있다. 형상 기억 합금 물질은 표준 엔지니어링 금속 보다 더 높은 변형에 견딜 수 있으며 또한 광범위한 선형/각형 변형에 대해 일정한 힘/토오크를 제공할 수도 있다. 이들 특성은 자동으로 작동하며 또한 설치 중 또는 설치 후 원하는 배향을 보유하는 케이지를 형성하는데 사용될 것이다. 케이지는 힌지 요소에 소량의 예비-토오크(pre-torque)를 갖는 그 원하는 형상으로 구성될 것이다. 일단 조립되면, 케이지는 초기 연장된 형상을 가정하여, 힌지 요소가 비틀려서 응력을 받도록 유발시킨다. 그 후, 케이지는 내시경과 같은 설치 장치 내에 위치될 것이며, 케이지가 추간 공간 내로 삽입될 때까지 그 변형된 형상을 보유할 것이다. 이렇게 함으로써, 형상 기억/초탄성(superelastic) 합금의 작동은 연장된 케이지를 원하는 형상으로 폐쇄하며, 바람직하기로는 뼈 이식(graft) 물질의 배치를 위한 개방 공간을 형성할 것이다. 이식 물질의 배치에 이어, 추간 케이지의 단부 섹션을 고정하기 위해 최종 고정 나사가 적용될 수 있으며, 그에 따라 이를 폐쇄한다. 또한, 케이지 섹션은 인접한 추간체에 대해 전체적으로 케이지의 적절한 고정을 촉진시키기 위해 그 상부 및/또는 바닥 표면상에 제공된 피라미드 형상 돌출부 또는 다른 특징부를 가질 수 있다.

표준 힌지를 사용하는 현재의 확장 가능한 케이지는 일반적으로 설치 중 또는 설치 후, 나사를 조이거나 또는 중심으로부터 케이지의 벽을 수동으로 가압하는 것과 같은 2차적인(secondary) 작동력을 요구한다. 이 2차적인 작동력은 자주 수술 절차 중 더 많은 시간 및 노력을 필요로 하며, 따라서 복잡함 및 감염의 위험을 증가시킨다. 또한, 이들 케이지는 이것들이 작동 장치 내에 영구적인 공동을 형성하는 폐쇄된 구조물이기 때문에, 일반적으로 제안된 디자인 보다 더 큰 절개를 요구한다. 다른 알려진 케이지는 형상 기억 합금 물질을 이용하는 것으로 설계되었지만, 그러나 이것들은 유사하게 그 "폐쇄된 루프" 디자인으로 인해 일반적으로 더 큰 절개를 요구한다. 확장 가능한 표준 케이지는 삽입 전에 부착되는 모든 벽을 갖지만, 제안된 디자인은 더 작은 수평 프로필이 제공되도록 "개방된 루프" 디자인을 갖는다.

본 발명의 추간 케이지의 설치는 최소한의 외과적인 설치 기술에 의해 직접 달성될 수 있다. 대안적으로, 내시경을 사용하여 이 케이지를 임플란트하기 위해 새로운 기술이 제안되고 있다. 내시경 방법은 사실 상 아직까지 최소한의 외과적이지만, 그러나 외과의사에 의한 절차의 모든 단계의 직접적인 시각화를 허용하며, 그에 따라 잠재적인 복잡함의 개수를 감소시킨다. 케이지의 구성은 이것이 임의의 알려진 최소한의 외과적인 기술에 의해 또는 새로운 기술에 의해 삽입될 수 있는 방법으로 설계될 수 있다. 본 발명의 케이지는 추간 공간에 최적의 배치를 제공할 수 있다는 점에서 알려진 케이지에 대해 유리하다.

첨부의 도면을 판독하였을 때, 본 발명의 다양한 면(aspect)이 바람직한 실시예의 하기의 상세한 설명으로부터 본 기술분야의 숙련자에게 명확해질 것이다.

도1은 초기 연장된 배향으로 도시된, 본 발명에 따른 추간 케이지의 제1실시예의 사시도이다.
도2는 최종 설치된 배향으로 도시된, 도1에 도시된 추간 케이지의 확대된 사시도이다.
도3은 그 사이에 연결된 힌지 요소를 갖는 2개의 케이지 섹션을 도시하는, 도1에 도시된 추간 케이지의 제1실시예의 일부의 확대 사시도이다.
도4는 추가 케이지가 도1 및 3에 도시된 초기 연장된 배향에 있을 때 이것이 나타나는 비틀려서 응력받은 상태에서 도3에 도시된 힌지 요소의 다른 확대된 사시도이다.
도5는 도4에 도시된 힌지 요소를 위한 가상적인 응력 변형율 경로를 도시한 그래프이다.
도6, 7, 및 8은 도5의 그래프의 지점 A, B, 및 C에 대응하는 힌지 위치를 개략적으로 도시하고 있다.
도9는 도1, 2, 및 3에 도시된 케이지 섹션들 중 하나를 제조하기 위한 방법의 단계들의 시?스를 도시하고 있다.
도10은 도9에 도시된 방법에 따라 제조된 케이지 섹션들 중 하나의 확대된 사시도이다.
도11은 도10에 도시된 케이지 섹션의 일부의 확대된 사시도로서, 부분적인 횡단면을 도시하고 있다.
도12 내지 18은 인접한 척추뼈들 사이에 배치된 추간판 내에 도1에 도시된 추간 케이지를 설치하기 위해 본 발명의 최소한의 외과적인 제1방법에 따라 사용되는 내시경을 포함하는 설치 장치의 제1실시예의 사시도이다.
도19 및 20은 도12 내지 18에 도시된 내시경의 제1실시예의 단부 부분의 확대된 사시도이다.
도21은 도12 내지 19에 도시된 내시경의 제1실시예의 카트릿지 부분의 확대된 사시도이다.
도22 내지 32는 인접한 척추뼈들 사이에 배치된 추간판 내에 도1에 도시된 추간 케이지를 설치하기 위해 본 발명의 최소한의 외과적인 제2방법에 따라 사용되는 내시경을 포함하는 설치 장치의 제2실시예의 사시도이다.
도33은 추간판 내에서 그 최종 설치된 배향의 도1에 도시된 추간 케이지의 사시도이다.
도34는 초기 연장된 배향으로 도시된 본 발명에 따른 추간 케이지의 제2실시예의 사시도이다.
도35는 최종 설치된 배향으로 도시된 도34에 도시된 추간 케이지의 제2실시예의 사시도이다.
도36은 최종 설치된 배향으로 도시된 본 발명에 따른 추간 케이지의 제3실시예의 사시도이다.
도37은 초기 연장된 배향으로 도시된 본 발명에 따른 추간 케이지의 제4실시예의 사시도이다.
도38은 추간 케이지의 위의 임의의 실시예와 함께 사용될 수 있는 수형(male) 단부 섹션의 확대된 사시도이다.
도39는 추간 케이지의 위의 임의의 실시예와 함께 사용될 수 있는 암형(female) 단부 섹션의 확대된 사시도이다.
도40은 조립된 상태로 도38 및 39에 도시된 수형 및 암형 단부 섹션의 확대된 사시도이다.
도41은 초기 연장된 배향으로 도시된 본 발명에 따른 추간 케이지의 제5실시예의 사시도이다.
도42는 도41에 도시된 추간 케이지의 제5실시예의 측단면도이다.
도43은 도41 내지 42에 도시된 추간 케이지의 제5실시예의 상부 평면도이다.
도44는 최종 설치된 배향으로 도시된 도41 내지 43에 도시된 추간 케이지의 제5실시예의 사시도이다.
도45는 도41 내지 44에 도시된 추간 케이지의 제5실시예의 확대된 단면도이다.

도면에 있어서, 도1 내지 도3에는 본 발명에 따라 도면부호 10 으로 도시된 추간 케이지의 제1실시예가 도시되어 있다. 도1에 있어서, 추간 케이지(10)는 하기에 상세히 서술될 방식으로 척추의 2개의 척추뼈들 사이에 배치된 추간판 내에 제공된 공간 내로의 삽입을 위해 초기 연장된 방항으로 도시되어 있다. 이런 삽입에 이어, 추간 케이지(10)는 사용을 위해 이 초기 연장된 배향으로부터 최종 설치된 배향(도2에 도시)으로 이동될 수 있다. 케이지(10)가 초기 연장된 배향으로부터 최종 설치된 배향으로 이동되는 방식이 하기에 상세히 설명될 것이다.

추간 케이지(10)의 제1실시예는 다수의 개별적인 케이지 섹션(11), 제1단부 섹션(12), 및 제2단부 섹션(13)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 추간 케이지(10)는 6개의 개별적인 케이지 섹션(11)을 포함하지만, 필요 시 이 보다 많거나 적은 개수가 제공될 수 있다. 도3에 상세히 도시된 바와 같이, 각각의 케이지 섹션(11)은 그것을 통해 형성된 제1구멍(aperture)(11a), 및 그 상부 표면을 따라 제1구멍(11a)으로부터 외부로 연장하는 제1오목부(11b)를 갖는다. 유사하게, 각각의 케이지 섹션(11)은 그것을 통해 형성된 제2구멍(11c) 및 그 하부 표면을 따라 제2구멍(11c)으로부터 외부로 연장하는 제2오목부(도9 참조)를 갖는다. 구멍(11a, 11c) 및 오목부(11b)의 목적이 아래에 설명될 것이다. 케이지 섹션(11)은 케이지 섹션들(11)중 하나의 제1구멍(11a)이 도1, 2, 및 3에 도시된 바와 같이 케이지 섹션들(11) 중 인접한 하나의 제2구멍(11c)과 정렬될 수 있다.

케이지 섹션(11)의 일부 또는 전부의 상부 및 하부 표면은 그 목적이 하기에 서술되는 바와 같이 유지 구조물(11e)을 갖는 것으로 형성될 수 있다. 도시된 실시예에서, 케이지 섹션(11)의 상부 및 하부 표면은 피라미드 돌출부로서 형성되는 유지 구조물(11e)을 갖는 것으로 형성되지만, 상기 유지 구조물은 원하는 형상 또는 그 형상들의 조합을 갖는 것으로 형성될 수도 있다.

제1단부 섹션(12)은 인접한 케이지 섹션(11)의 구멍(11a, 11c)과 유사한 그것을 통해 형성된 구멍(도시되지 않음)을 갖는다. 제1단부 섹션(12)을 통해 형성된 구멍은 제1단부 부분(12)이 도3에 도시된 2개의 케이지 섹션(11)과 동일한 방식으로 인접한 케이지 섹션(11)에 연결될 수 있도록 인접한 케이지 섹션(11)의 구멍들(11a 또는 11c) 중 하나와 정렬될 수 있다. 제1단부 섹션(12)은 하기에 설명될 목적을 위해 로킹 구조물[그것을 통해 형성된 개구(12c)와 같은]을 갖는 오목부(12b)를 가질 수 있다. 마지막으로, 제1단부 섹션(12)은 하기에 설명될 목적을 위해 상부 및 하부 표면상에 하나 이상의 유지 구조물(12d)을 가질 수도 있다.

유사하게, 제2단부 섹션(13)은 인접한 케이지 섹션(11)의 구멍(11a, 11c)과 유사한, 이것을 통해 형성된 구멍(도시되지 않음)을 갖는다. 제2단부 섹션(13)을 통해 형성된 구멍은 제2단부 섹션(13)이 도3에 도시된 2개의 케이지 섹션(11)과 동일한 방식으로 인접한 케이지 섹션(11)에 연결될 수 있도록 인접한 케이지 섹션(11)의 구멍들(11a 또는 11c) 중 하나와 정렬될 수 있다. 제2단부 섹션(13)은 하기에 설명될 목적을 위해 로킹 구조물[이것을 통해 형성된 개구(13b)와 같은]을 갖는 태브(tab)(13a)를 가질 수 있다. 마지막으로, 제2단부 섹션(13)은 하기에 설명될 목적을 위해 그 상부 및 하부 표면상에 하나 이상의 유지 구조물(13c)을 가질 수 있다.

케이지 섹션(11), 제1단부 섹션(12), 및 제2단부 섹션(13)은 임의의 원하는 물질 또는 물질의 조합으로부터 형성될 수 있다. 예를 들어, 이들 섹션(11, 13, 13)은 효율, 생체적합성, 비용-효과, 강도, 및 스텐레스 스틸의 그것 보다 뼈에 더 가까운 모듈면에서 입증된 Ti₆Al₄V 와 같은 티타늄 합금 물질로부터 형성될 수 있다. 또한, 이 물질은 다양한 케이지 크기를 쉽게 구별하는데 사용될 수 있는 색깔있는 코팅 뿐만 아니라 바이오-도전성(bio-conductive) 물질 코팅의 용이한 적용을 허용한다. 수술 세팅에서 상이한 크기의 케이지의 용이한 인식은 혼란을 감소시키며, 따라서 절차 시간 및 부정확한 크기의 케이지의 배치와 관련된 실수를 최소화시킨다.

케이지 섹션(11), 제1단부 섹션(12), 및 제2단부 섹션(13)은 힌지 요소(14)에 의해 함께 연결되며, 그 중 하나가 도4에 상세히 도시되어 있다. 거기에 도시된 바와 같이, 힌지 요소(14)는 제1단부(14a) 및 그것으로부터 각도를 이루어 연장하는 제2단부(14b)를 갖는 중심 본체를 각각 포함하는 와이어형 부재로서 구현될 수 있다. 도시된 실시예에서, 제1단부(14a) 및 제2단부(14b)는 힌지 요소(14)의 중심 본체로부터 일반적으로 직교하여 연장하도록 구부러지지만, 이것이 요구되는 것은 아니다. 각각의 힌지 요소(14)는 인접한 케이지 섹션(11), 제1단부 섹션(12), 및 제2단부 섹션(13)을 도1, 2, 및 3에 도시된 바와 같이 함께 연결하는데 사용될 수 있다. 도3에 있어서, 힌지 요소(14)의 중심 본체는 인접한 케이지 섹션(11)의 정렬된 구멍(11a, 11c)을 통해 연장할 수 있으며, 그에 따라 이런 케이지 섹션(11)이 서로에 대해 피봇하는 것을 허용한다. 동시에, 힌지 요소(14)의 제1단부(14a)는 케이지 섹션들(11) 중 첫번째의 상부 표면에 형성된 오목부(11b) 내에 수용되며, 힌지 요소(14)의 제2단부(14b)는 케이지 섹션(11)의 두번째의 하부 표면에 형성된 오목부(도시되지 않음) 내에 수용된다. 힌지 요소(14)는 제1 및 제2단부 섹션(12, 13)을 유사한 방식으로 인접한 케이지 섹션(11)에 연결하는데 사용될 수 있다.

힌지 요소(14)는 인접한 케이지 섹션(11)과 그리고 제1 및 제2단부 섹션(12, 13)을 가압하여 서로에 대해 각도를 이루어(즉, 도1에 도시된 초기의 연장된 배향으로부터) 연장하도록 적응된다. 특히, 힌지 요소(14)는 도2에 도시된 설치된 배향으로 향해 인접한 케이지 섹션(11)과 그리고 제1 및 제2단부 섹션(12, 13)을 가압하도록 적응되며, 제1 및 제2단부 섹션(12, 13)은 일반적으로 폐쇄된 내부를 한정하도록 서로에 인접하여 접촉하거나 또는 배치된다. 이를 달성하기 위해, 힌지 요소(14)가 도3에 도시된 바와 같이 케이지 섹션(11)에 설치되고 또한 도1에 도시된 초기 연장된 배향으로 있을 때, 힌지 요소(14)는 도4에 도시된 바와 같이 비틀려서 응력받은 상태로 배치될 수 있다. 도시된 실시예에 있어서, 비틀려서 응력받은 상태는 힌지 요소(14)의 제1 및 제2단부(14a, 14b)가 일반적으로 반대 방향으로 서로에 대해 평행한(즉, 약 180°각도로) 연장하는 반면에, 비틀려서 응력받지 않은(또는 적어도 비틀려서 작은 응력을 받은) 상태에서는 힌지 요소(14)의 제1 및 제2단부(14a, 14b)가 서로에 대해 적은 각도로 연장한다. 따라서, 케이지(10)가 설치 장치로부터 배치될 때, 힌지 요소(14)는 도1에 도시된 초기 연장된 배향으로부터 도2에 도시된 최종 설치된 배향으로 케이지 섹션(11)을 이동시킴으로써 비틀림 응력을 해제하며, 인접한 케이지 섹션들(11)은 서로에 대해 각도를 이루어 배향된다.

설치된 배향에 있어서, 케이지(10)의 제1 및 제2단부 섹션(12, 13)은 서로 직접적으로 접촉하거나 또는 서로 인접하도록 배치된다. 도2에 도시된 바와 같이, 케이지(10)의 제1 및 제2단부 섹션(12, 13)은 제2단부 섹션(13)의 태브(13a)가 제1단부 섹션(12)의 오목부(12b) 내에 수용되도록 배향되는 것이 바람직하다. 이렇게 배향되었을 때, 제1 및 제2단부 섹션(12, 13)의 로킹 구조물[도시된 실시예에서, 개구(12c, 13b)]이 도2에 도시된 바와 같이 서로 정렬된다. 케이지(10)의 제1 및 제2단부 섹션(12, 13)은 단지 태브(13a)와 오목부(12b)의 협력에 의한 방식으로 함께 선택적으로 유지될 수 있다. 대안적으로, 파스너(도시되지 않음) 또는 다른 구조물이 정렬된 개구(12c, 13b)를 통해 연장할 수 있거나 또는 그렇지 않을 경우 이들을 함께 적극적으로 유지시키기 위해 제1 및 제2단부 섹션(12, 13)과 협력한다.

각각의 힌지 요소(14)는 필요 시 형상 기억 합금 물질로부터 형성될 수 있다. 형상 기억 합금 물질은 2개의 독특한 특성, 즉 형상 기억 효과 및 초탄성(superelasticity)을 갖는 금속이다. 형상 기억 효과는 금속의 열-기계적 결합으로부터 나온다. 형상 기억 합금 효과를 위한 이 결합의 가장 통상적인 사용들 중 하나는 응력의 도입에 의한 물질의 변형 및, 그 후 열 사이클링(thermal cycling)을 통한 변형률(strain)의 회복이다. 이것은 열-기계적 결합이 결정 구조물의 고체-상태 변환으로부터 나온다는 사실로부터 기인할 수 있으며, 이것은 적절한 온도 변화로 발생한다. 형상 기억 효과의 경우, 낮은 온도의 물질은 쌍정(twinned) 마르텐사이트 상으로부터 쌍정이 아닌(변형된 것으로도 알려진) 마르텐사이트 상으로 변환할 것이다. 특정한 온도(오오스테나이트 마감 온도로 지칭되는) 이상으로 가열 시, 물질은 오오스테나이트 상으로 변환하며, 이에 이어 냉각 공정이 물질을 본래의 쌍정 마르텐사이트 상으로 복귀시킬 것이다. 이 물질의 다른 독특한 특성, 초탄성은 물질이 위에 서술한 오오스테나이트 마감 온도 이상의 온도에 있을 때 나타난다. 이 온도에서, 물질은 완전히 오오스테나이트 상이며, 또한 응력은 물질이 마르텐사이트로 변화하고 그리고 그 후 각각의 로딩 및 언로딩에 따라 오오스테나이트로 복귀하게 한다.

예를 들어, 힌지 요소(14)를 형성하기 위해 니티놀(nitinol)이 사용될 수 있다. 이 물질은 여러 제조업자들로부터 용이하게 입수 가능하며 또한 의료 장치에 이미 사용되고 있다. 이 물질의 높은 레벨의 복귀 가능한 변형률은 힌지 요소(14)가 이 디자인의 실행을 위해 필요로 하는 스프링-백(spring-back) 힘 없이 최대 80°까지의 상대 회전을 복귀하는 것을 허용한다. 니티놀 힌지 요소는 최종 설치된 배향이 달성되고 또한 로킹 고정기(fixator)가 위치될 때까지 서로에 대해 하나의 케이지 세그먼트(11)의 즉각적인 그리고 도움을 받지 않는(unassisted) 운동을 허용한다. 이 도움을 받지 않는 운동은 케이지가 위에 서술한 바와 같이 이것을 그 최종 크기로 확장시키는 제2절차를 요구하는 크고 완전히 연결되는 체인일 필요가 없다는 것을 의미한다.

이 크기의 복귀 각도를 갖는 비틀림 스프링과 같은 장치는, 단지 10 mm 내지 20mm 범위의 수직 높이를 갖는 이와 같은 장치를 위해 제조하기가 어렵다. 또한, 이들 장치의 전개(development)를 위해 사용된 스프링강은 일정한 레벨의 비가역적 변형률을 나타내며, 이것은 힌지 메카니즘에서 바람직하지 않은 운동을 허용한다. 비틀림 스프링과 니티놀 힌지 사이의 다른 주요한 차이점은 힘과 변위 사이의 관련성이다. 이것이 단지 10 mm 의 길이를 갖는 80°의 회전을 얻을 수 있는 장치를 제조하는 것이 상대적으로 실현 가능하더라도, 표준 비틀림 스프링은 힘(토오크)과 변위(회전의 각도) 사이의 선형 관계를 나타내어, 장치가 해제될 때, 토오크의 레벨이 각도의 감소에 따라 선형적으로 감소하는 것을 의미한다. 이것은 세그먼트들 사이의 상대 각도가 최종 설치된 배향에서 최소이었을 때 케이지는 비틀림 스프링으로부터의 적은 대립(opposition) 때문에 움직이기가 더 쉽다는 것을 의미한다. 다른 한편으로, 니티놀 또는 형상 기억 합금 힌지는 물질의 로딩 또는 언로딩(이 경우 각도의 증가 또는 감소)이 운동의 일정한 범위 내에서 상대적으로 일정한 힘/토오크 레벨로 유지되도록 프리로딩(preload)될 수 있다. 니티놀의 알려진 응력-변형률 곡선으로부터의 계산에 기초하여, 0.016" 내지 0.030" 직경 와이어의 하나의 예시적인 범위가 이 디자인의 힌지 요소(14)를 위해 사용될 수 있다.

힌지 요소(14)에 대해 가상적인 응력 변형률 경로가 도5에 도시되어 있으며, 대응하는 힌지 위치가 도6, 7, 및 8에 개략적으로 도시되어 있다. 여기에 도시된 바와 같이, 케이지 섹션(11)은 초기에는 언로딩될 것이다[도5에 도시된 바와 같이 또한 도5에 지점(A)에서]. 그 후, 다른 케이지 섹션(11)이 추가되며, 힌지 요소(14)에 프리-토오크(pre-torque)가 주어진다[도7에 도시된 바와 같이 그리고 도5에서 지점(A)으로부터 지점(B)으로]. 그후, 로딩 시[케이지(10)가 하기에 서술된 바와 같이 전개되었을 때 발생하는 바와 같이], 힌지 요소는 도5에서 지점(B)으로부터 지점(C)으로 그리고 도8에 도시된 형태를 취한다. 이것은 형상 기억 합금 물질의 다른 특성, 즉 바이어스-스티프니스(bias-stiffness)의 장점을 취할 것이다. 힌지 요소(14)의 기하학적 형상은 도6, 7, 및 8에 도시된 특정한 실시예에 제한되지 않는다. 예를 들어, 힌지 요소(14)는 6각형 또는 다른 비원형 횡단면 형상을 가질 수 있다. 본 발명의 다른 가상적인 실시예는 적절한 작동 및 전개를 보장하기 위해 케이지 섹션 내에 단단한 기계적 정지부를 포함한다.

케이지 섹션(11), 제1단부 섹션(12), 및 제2단부 섹션(13)의 일부 또는 전부는 추가적인 제조 공정에 의해 제조될 수 있으며, 이것이 도9에 개략적으로 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 각각의 섹션(11, 12, 13)은 전체 부분이 실현될 때까지 층상(layer by layer)으로 제조된다. 그러나, 이 공정을 사용하면, 개구(11a', 11c') 및 더욱 중요하기로는 그 내부에 일체로 형성된 오목부(11b', 11d')를 갖는 케이지 섹션(11')의 수정된 버전(version)이 형성될 수 있으며, 그에 따라 힌지 요소(14)의 임의의 부분이 외부에 노출되는 것을 방지한다. 이 수정된 케이지 섹션(11') 디자인은 설치 및 사용 중 힌지 요소(14)의 제1 및 제2단부 부분(14a, 14b)의 임의의 부분이 조직을 포획 또는 파열시킬 기회를 제거한다. 도10 및 11은 도9에 도시된 방법에 따라 제조된 케이지 섹션(11')의 수정된 버전 중 하나를 도시하고 있다.

추간 케이지(10)의 설치 및 자동 전개 그리고 작동의 방법이 도12 내지 18에 상세히 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 손상된 추간판(15)은 척추의 인접한 척추뼈(16, 17) 사이에 배치되며, 또한 도면부호 20 으로 도시된 설치 장치의 제1실시예는 도1에 도시된 추가 케이지(10)를 손상된 추간판(15) 내에 설치하는데 사용될 수 있다. 설치 장치(20)의 제1실시예는 필요 시 도12에 도시된 바와 같이 초기에 추간판(15)의 섬유테에 인접하여 위치된 중공 확장기(dilator)(21)를 포함할 수 있다[섬유테는 손상된 추간판(15)의 외측 부분을 결정하는 강한 래핑(wrapping)이다]. 확장기(21)는 임의의 종래 절차를 사용하여 이 방식으로 위치될 수 있다. 예를 들어, 가이드 와이어(도시되지 않음)는 위에 서술한 원하는 접근방법(즉, 예를 들어 PLIF, ALIF, TLIF, 및 FLLIF 접근방법)을 사용하여 삽입될 수 있다. 손상된 추간판(15)은 종래의 방식으로 염료(dye)를 주입함으로써 확인될 수 있다. 그 후, 가이드 로드(도시되지 않음) 또는 확장기(21) 자체가 가이드 와이어에 대해 원하는 위치로 삽입될 수 있다.

그리고, 도13에 도시된 바와 같이, 그 선단 단부가 손상된 추간판(15)의 섬유테에 인접하여 위치되도록 내시경(22)이 확장기(21)를 통해 삽입된다. 내시경(22)의 구조가 도19 및 20에 상세히 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 내시경(22)은 카트릿지(23)를 지지하는 제1개구(22a), 종래의 카메라 렌즈(24)를 지지하는 제2개구(22b), 및 도20에 도시된 바와 같은 종래의 캐뉼러(25)와 같은 임의의 다른 원하는 기구로의 접근을 제공할 수 있는 제3개구(22c)를 포함한다. 도시된 제1개구(22a)는 상대적으로 크고 또한 직사각형 형상이며 그 내부에 카트릿지(23)가 지지된다. 직사각형 형상의 카트릿지(23)는 손상된 추간판(15)의 공간의 왜곡(distortion)을 도울 수 있으며 또한 아래에 추가로 서술되는 바와 같이 전개 및 동작 전에 케이지(10)의 캐리어(carrier)로서 기능한다. 그러나, 제1개구(22a) 및 카트릿지(23)는 임의의 원하는 크기 또는 형상, 또는 그 조합을 가질 수 있다. 마찬가지로, 제2 및 제3개구(22b, 22c)는 그 내부에 지지된 임의의 장치와 마찬가지로 임의의 원하는 크기 또는 형상, 또는 그 조합을 가질 수 있다. 카트릿지(23) 및 카메라(24)에 대한 목적이 하기에 설명될 것이다.

위에 서술한 바와 같이, 확장기(21)는 초기에 손상된 추간판(15)의 섬유체에 인접하여 위치된다. 필요 시, 카메라(24)는 이런 포지셔닝(positioning)을 촉진시키는데 사용될 수 있다. 그 후, 손상된 추간판(15)의 섬유테의 작은 부분[섬유테에 포함된 추간판(15)의 핵(nucleus) 뿐만 아니라]이 도14에 도시된 바와 같이 종래의 방식으로 제거된다. 예를 들어, 섬유테의 작은 부분의 제거는 내시경(22)을 통해 형성된 제3개구(22c)를 통해 삽입된 종래의 수술 기구(도시되지 않음)에 의해 달성될 수 있으며 또한 나중에 그것으로부터 후퇴된다[제3개구(22c)는 임의의 다른 수술 또는 다른 타입의 기구에 의해 손상된 추간판(15)으로의 접근을 촉진시키는데 사용될 수 있다].

이어서, 카트릿지(23)가 도15에 도시된 바와 같이 내시경의 선단 단부로부터 연장된다. 카트릿지(23)의 구조가 도21에 상세히 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 도시된 카트릿지(23)는 그것에 제공된 로케이터(locator) 융기부(23a)를 포함한다. 로케이터 융기부(23a)는 카트릿지(23)가 그것에 대해 단지 단일의 미리 결정된 배향으로 내시경(22)내에 삽입될 수 있도록 내시경(22)상에 제공된 대응하는 로케이터 오목부(도시되지 않음)와 협력한다. 이 단일의 미리 결정된 배향은 케이지(10)의 전개(하기에 서술되는 바와 같이)가 예상되고 그리고 정확한 것을 보장하는데 도움을 줄 수 있다. 필요 시, 로케이터 융기부(23a)가 카트릿지(23)로부터 생략될 수 있다.

또한, 도시된 카트릿지(23)는 그 외측 표면상에 형성된 다수의 기어이빨(teeth)(23b)을 갖는다. 내시경(22)에 대해 카트릿지의 이동을 촉진시키기 위해 다수의 기어이빨(23b)이 제공된다. 예를 들어, 다수의 기어이빨(23b)은 내시경(22)에 대해 카트릿지(23)를 이동시키기 위해 및/또는 내시경(22)에 대해 미리 결정된 위치에 카트릿지(23)를 로킹하기 위해 외과의사에 의해(수동으로 또는 동력식 모터에 의해) 작동 가능한 회전 가능한 기어(도시되지 않음)상에 제공된 이빨과 메시결합(mesh)될 수 있다. 이빨(23b)은 로케이터 융기부(23a)로서 자체 기능할 수 있음을 인식해야 한다. 또한, 필요 시, 다수의 이빨(23b)이 카트릿지(23)로부터 생략될 수 있다.

도시된 카트릿지(23)는 그 최외측 단부에 정지 플랜지(23b)를 추가로 갖는다. 정지 플랜지(23b)는 카트릿지(23)가 내시경(22)에 대해 이동될 수 있는 양을 직접적으로 제한하도록 제공될 수 있다. 필요 시, 정지 플랜지(23b)가 카트릿지(23)로부터 생략될 수도 있음을 인식해야 한다.

도16에 도시된 설치 방법의 다음 단계에 있어서, 케이지(10)는 카트릿지(23)의 중공 냉부를 통해 이동되며 또한 그 선단 단부로부터 손상된 추간판(15)의 내부 내로 연장된다. 케이지(10)는 카트릿지(23) 내에 프리로딩되는 것이 바람직하지만, 그러나 이것이 필요하지는 않다. 케이지(10)의 선단 단부가 척추뼈(16, 17) 사이의 공간에 들어갈 때, 이것은 힌지 요소(14)의 가압 하에 초기 연장된 배향으로부터 최종 설치된 배향을 향해 자동으로 말리기(curl) 시작한다. 도16에 도시된 바와 같이, 캐뉼러(25)가 내시경(22)의 선단 단부로부터 연장될 수 있다. 캐뉼러(25)는 케이지(10)가 손상된 추간판(15)의 내부 내로 거의 완전히 전달될 때 내시경(22)으로부터 연장되는 것이 바람직하다. 그러나, 캐뉼러(25)는 내시경(22)으로부터 이 공정의 임의의 원하는 위치로 연장될 수 있다.

도17에 도시된 바와 같이, 캐뉼러(25)는 골 이식 또는 다른 물질을 손상된 추간판(15)의 내부 공간 내로 주입하는데 사용될 수 있다. 이런 물질(26)은 이것이 그 설치된 배향에 있거나 또는 가까울 때 케이지(10)에 의해 한정된 공간 내로 주입되는 것이 바람직하지만, 이것이 필요하지는 않다. 필요 시, 물질은 손상된 추간판(15)의 내부의 다른 영역으로 주입될 수 있다. 충분한 양의 물질(26)이 주입되었을 때, 캐뉼러(25)가 내시경(22)으로부터 제거될 수 있다. 손상된 추간판(15)의 내부 내로 케이지(10)의 삽입은 케이지(10)가 그 완전히 설치된 배향으로 전개될 때까지 계속된다. 그 지점에서, 카트릿지(23)가 내시경(22) 내로 후퇴될 수 있다.

필요 시, 위에 언급한 파스너(도시되지 않음)가 내시경(22)의 제3개구(22c)를 통해 삽입될 수 있으며 또한 케이지(10)의 각각의 제1 및 제2단부 섹션(12, 13)의 정렬된 개구(12c, 13b)에 설치될 수 있다. 이 동작은 위에 서술한 다른 동작과 마찬가지로 카메라(24)에 의해 촉진될 수 있으며, 이것은 손상된 추간판(15)의 내부의 직접적인 영상을 외과의사에게 제공할 수 있다. 그 후, 내시경이 도18에 도시된 바와 같이 설치 장치(20)로부터 제거될 수 있어서, 절차가 완료되었을 때 설치 장치(20)가 나중에 제거될 수 있게 한다.

도22 내지 33은 도면부호 30으로 도시된 설치 장치의 제2실시예를 도시하고 있으며, 이것은 도1에 도시된 추간 케이지(10)를 인접한 척추뼈(16, 17) 사이의 손상된 추간판(15) 내에 설치하는데 사용될 수 있다. 설치 장치(30)(및 그 사용 방법)의 제2실시예는 위에 서술된 실치 장치의 제1실시예와 구조 및 작동이 유사하다. 그러나, 이 제2실시예에 있어서, 케이지(10)는 내시경(31)으로부터 직접적으로(즉, 카트릿지가 제공되지 않는다) 전개된다. 이를 촉진시키기 위해, 내시경(31)은 일반적으로 직사각형 형상이다. 도23 및 24에 도시된 바와 같이 손상된 추간판(15)의 내부 내로 초기에 전개되는 선단 단부를 갖는 차폐부(32)가 제공될 수 있다. 손상된 추간판(15)의 내부의 내외로 차폐부(32)의 운동을 제어하기 위해 설치 장치(30)의 제2실시예상에 핸들(32a)이 제공될 수 있다. 그러나, 도25 내지 도33에 도시된 바와 같이, 케이지(10)의 설치는 위에 서술한 바와 기본적으로 동일하다.

케이지 섹션이 설치된 배향으로부터 연장된 배향으로 이동될 때 생성된 내부의 비틀림 응력에 의존하기 보다는, 힌지 요소는 온도, 광, 자기장, 전기장, 압력, 소리, 진동, 등과 같은(그러나, 이에 제한되지 않는) 외부 환경에 노출될 때 내부 비틀림 응력을 형성하는데 작응되는 다른 물질로부터 형성될 수 있다. 다양한 이런 물질이 본 기술분야에 알려져 있다. 이 경우, 케이지(10)의 힌지 요소는 손상된 추간판(15) 내에 설치될 때 비틀려서 응력을 받게 된다. 비틀림 응력의 형성은 자동으로 형성되거나[케이지(10)가 손상된 추간판(15) 내에 설치될 때 온도 변화 등에 의해] 또는 이것들은 케이지(10)가 설치되고 있을 동안 외과의사에 의해 유도될 수 있다(다른 외부 조건의 적용 등에 의해).

도34 및 35 는 본 발명에 따라 도면부호 40으로 도시된 추간 케이지의 제2실시예를 도시하고 있다. 도34는 초기 연장된 배향의 케이지(40)를 도시하고 있으며, 도35는 설치된 배향의 케이지(40)를 도시하고 있다. 케이지(40)의 제2실시예는 위에 서술한 제1실시예(10)와 유사하며, 또한 다수의 케이지 섹션(41) 그리고 위에 서술한 방식으로 함께 연결될 수 있는 제1 및 제2단부 섹션(42, 43)을 포함한다. 그러나, 이 제2실시예에서, 제1 및 제2단부 섹션(42, 43)은 각각의 자석(42a, 43a)을 지지한다. 자석(42a, 43a)은 케이지(41)의 제1 및 제2단부 섹션(42, 43)을 폐쇄하고 또한 뼈 증식을 장려하기 위해 사용될 수 있다. 자석(42a, 43a)을 위해 임의의 물질 또는 물질들이 사용될 수 있지만, 하나의 바람직한 물질은 NdFeB, NIB 로서 알려진 네오디뮴 자석, 또는 네오 자석이다. 케이지(40)의 제2실시예는 위에 서술한 바와 동일한 방식으로 설치 및 사용될 수 있다.

도36은 본 발명에 따라 도면부호 45로 도시된 추간 케이지의 제3실시예를 도시하고 있다. 케이지(45)의 제3실시예는 위에 서술한 제1실시예(10)와 유사하며, 또한 다수의 케이지 섹션(46)을 포함한다. 그러나, 이 제3실시예에서, 케이지 섹션(46)의 일부 또는 전부는 루프(loop)(46a)를 가지며, 또한 벨트(47)는 케이지(45)를 도36에 도시된 설치된 배향으로 유지시키기 위해 상기 루프를 통해 케이지 섹션(46) 주위로 연장한다. 벨트(47)는 임의의 원하는 물질로부터 형성될 수 있다. 예를 들어, 벨트(47)는 위에 서술한 바와 같이 케이지(45)가 힌지 요소(도시되지 않음)의 가압 하에 설치된 배향을 가정하는 것을 허용하는 상대적으로 가요성인 물질로부터 형성될 수 있다. 그 후, 벨트(47)의 단부는 케이지(45)를 도36에 도시된 그 설치된 배향으로 유지시키기 위해 함께 고정될 수 있다.

대안적으로, 벨트(47)는 힌지 요소를 형성하는 사용된 물질과 유사한 물질로부터 형성될 수 있으며, 또한 비틀림 응력을 받은 힌지 요소(14)는 케이지(45)를 초기 연장된 배향으로부터 설치된 배향으로 자동으로 작동시키지 않는 종래의 힌지 구조에 의해 대체될 수 있다. 이 경우, 벨트(47)는 케이지(45)가 손상된 추간판(15)의 내부 내로 연장될 때 설치된 배향을 가정하도록 케이지(45)를 자동으로 가압하는 기능을 한다. 그 결과, 케이지(45)를 도36에 도시된 그 설치된 배향으로 유지시키기 위해 추가적인 파스너가 필수적으로 필요하지 않다.

도37은 본 발명에 따라 도면부호 50으로 도시된 추간 케이지의 제4실시예를 도시하고 있다. 케이지(50)의 제4실시예는 위에 서술한 제1실시예(10)와 유사하며, 또한 다수의 케이지 섹션(51)을 포함한다. 그러나, 이 제4실시예에서, 비틀려서 응력받은 힌지 요소(14)는 케이지(50)를 초기 연장된 배향으로부터 설치된 배향으로 자동으로 작동시키지 않는 종래의 힌지 구조에 의해 대체될 수 있다. 오히려, 케이지(50)를 도35에 도시된 그 초기 연장된 배향으로부터 위에 서술한 폐쇄된 최종 조립 배향으로 작동시키기 위해 와이어(52)가 사용된다. 도시된 실시예에서, 와이어(52)는 일반적으로 케이지(50)의 상부 표면을 따라 연장하는 제1부분(52a) 및 그 하부 표면을 따라 연장하는 제2부분(52b)을 포함한다. 와이어(52)의 제2부분(52b)의 단부는 슬립 노트(slip knot)의 방식으로 케이지 섹션(51)의 하나에 또는 와이어(52)의 제1부분(52a)에 고정될 수 있다. 와이어(52)의 제1 및 제2부분들(52a, 52b) 중 적어도 하나[도35의 하부 부분(52b)]가 케이지(50)로부터 횡방향으로 옵셋(offset)된다. 와이어(50)는 케이지 섹션(51)의 하나 이상에 제공된 구멍(51a)을 통과할 수 있다.

그 초기 연장된 배향의 케이지(50)가 위에 서술한 방식으로 손상된 추간판(15)의 내부 내에 설치될 수 있다. 이런 설치가 발생할 때, 와이어(52)는 당겨지거나 또는 그렇지 않을 경우 장력으로 배치된다. 와이어(52)의 제2부분(52b)의 횡방향 옵셋 때문에, 이런 장력은 케이지(50)가 초기 연장된 배향으로부터 설치된 배향으로 이동될 때까지 케이지 섹션(51)이 서로에 대해 이동하는 것을 유발시킨다. 또한, 와이어(52)는 케이지(50)의 단부를 함께 고정하는데 사용될 수 있으며, 그에 따라 분리된 파스너에 대한 필요성을 제거한다. 대안적으로, 와이어(52)는 힌지 요소를 형성하는데 사용된 물질과 유사한 물질로부터 형성될 수 있다. 이 경우, 와이어(52)는 케이지(50)가 손상된 추간판(15)의 내부 내로 연장될 때 설치된 배향을 가정하기 위해 케이지를 자동으로 가압하도록 기능한다. 다시, 케이지(50)를 그 설치된 배향으로 유지시키기 위해 추가적인 파스너가 필수적으로 필요한 것은 아니다. 그러나, 대안적으로, 와이어(52)는 로킹 가능한 와셔(도시되지 않음)를 사용하여 또는 크림핑(crimping)에 의해 로킹될 수 있다.

도38 내지 40 은 케이지(10)가 그 최종 설치된 배향으로 있을 때 이것들을 함께 적극적으로 유지시키기 위해 제1 및 제2단부 섹션(12', 13')의 수정된 버전상에 제공될 수 있는 대안적인 로킹 구조(12c', 13b')를 도시하고 있다. 도38에 도시된 바와 같이, 수정된 제1단부 섹션(12')은 그 위에 제공되는 돌출부(12c')를 갖는다. 도시된 실시예에 있어서, 돌출부(12c')는 수정된 제1단부 섹션(12')과 일체로 형성된 바요넷(bayonet) 타입의 파스너이다. 그러나, 돌출부(12c')는 임의의 다른 원하는 형상을 갖도록 형성될 수 있으며 또한 필요 시 수정된 제1단부 섹션(12')으로부터 분리되어 형성될 수 있다. 도39에 도시된 바와 같이, 수정된 제2단부 섹션(13')은 돌출부(12c')와 협력하는 크기를 가지며 또한 위치되도록 그것을 통해 형성된 개구(13b')를 갖는다. 따라서, 케이지(10)가 그 최종 설치된 배향으로 있을 때 제1 및 제2단부 섹션(12', 13')을 함께 적극적으로 유지시키는 것이 필요할 때, 돌출부(12c')가 개구(13b')를 통해 스냅핏(snap fit) 방식으로 삽입된다. 돌출부(12c') 및 개구(13b')는 제1 및 제2단부 섹션(12', 13')이 필요 시 나중에 분리되는 것을 허용하는 크기 및 형상을 가질 수 있다.

도41 내지 45는 본 발명에 따라 도면부호 55로 도시된 추간 케이지의 제5실시예를 도시하고 있다. 케이지(55)의 제5실시예는 위에 서술한 제1실시예(10)와 유사하며 또한 힌지 요소(도시되지 않음)에 의해 함께 연결되는 다수의 케이지 섹션(56)을 포함한다. 그러나, 이 제5실시예에서, 케이지 섹션(56)의 일부 또는 전부는 상이한 크기를 갖도록 형성된다. 예를 들어, 도42에 상세히 도시된 바와 같이, 케이지(55)의 중심 부분에 제공된 케이지 섹션(56)은 케이지(55)의 단부 부분에 제공된 케이지 섹션(56) 보다 그 상부 및 하부 표면들 사이의 방향으로 더 길다. 따라서, 케이지가 도45에 도시된 그 설치된 배향으로 있을 때, 케이지(55)의 하나의 측부(도45를 보았을 때 좌측 측부)는 더 크거나 또는 그렇지 않을 경우 반대측(도45를 보았을 때 우측 측부) 보다 직경이 더 크다. 이 타입의 케이지(55)는 척추전만증(lordosis) 또는 척추의 다른 구부러짐을 치료하는데 유용할 수 있다.

위에 서술한 바와 같이, 케이지(10)는 내시경(20)을 사용하여 임플란트될 수 있다. 그러나, 케이지(10)는 내시경(20)을 사용하지 않고서도 임플란트될 수 있음을 인식해야 한다. 이 경우, 케이지(10)는 최소한의 외과적인 수술 기법을 사용하여 임플란트되는 것이 아직까지 바람직하며, 그 사용은 위에 서술한 바와 같이 케이지(10)의 자동 전개에 의해 촉진된다. 그러나, 케이지(10)는 임의의 원하는 방식으로 임플란트될 수 있다.

후방 추체간 유합이 가장 유연한 절차들(모든 요추 및 천골 운동 세그먼트에 접근할 수 있는) 중 하나이지만 그러나 척수에의 그 인접함으로 인해 가장 위험한 것들 중 하나이기도 하기 때문에, 최소한의 외과적인 장치가 이 수술적 접근에서의 적용에 가장 적합한 것으로 간주되었다. 여기에 제시된 케이지는 삽입 이전에 이 장치가 하나의 벽 세그먼트의 폭 만큼 작은 절개가 도1에 도시된 바와 같이 배치에 필요하도록 가늘고 길어질 수 있다는 사실로 인해, 현존의 케이지에 비해 훨씬 적은 절개를 요구한다. 장치 및 이식 물질의 전체는 이 하나의 절개를 통해 추간체 내에 적절히 위치될 수 있다. 이 작은 수술 자국은 이 접근방법과 관련된 많은 복잡함을 최소화시킨다. 현재의 케이지 디자인이 그 가장 넓은 지점에서 단지 6 mm 이고 또한 이것이 단독의 절개만을 요구하기 때문에, 장치는 경낙망(dural sac)의 움직임에 대한 필요성을 감소시킬 것이며 따라서 척수액 누설 및 듀로토미(durotomy)의 위험을 최소화시킨다. 또한, 이 작은 단일의 절개는 후방 지지 구조의 전부 또는 대부분을 제거할 필요성을 제거할 것이며 또한 그에 따라 전체적인 구조적 안정성을 증가시킬 것이며 또한 전형적인 후유증의 위험을 감소시킬 것이다. 또한, 섬유테의 감소된 붕괴는 더욱 성공적인 유합에 필요한 높고 일정한 압축성 부하를 제공할 뿐만 아니라 유합 구성의 구조적 안정성을 증가시킬 것이다. 이것은 테의 큰 섹션의 제거를 포함하며 따라서 이들 지역에서의 불안정성을 형성하는 다른 유합 절차와는 달리 테(annulus) 내의 장력이 전제 원주 둘레로 유지될 수 있다는 사실로부터 기인한다.

케이지 세그먼트 자체의 가공된 기하학적 형상 및 특징은 케이지의 전체적인 성능에 중요한 역할을 수행한다. 각각의 벽 세그먼트의 상부 내에 가공된 피라미드 형상의 기하학적 형상은 정착(anchorage)을 제공하고 따라서 임의의 방향으로의 케이지 이동을 최소화하고 또한 그에 따라 단단한 구조를 유지하려는 힌지 힘에 대한 의존을 감소시키기 위해, 인접한 추간체 내로 관통하도록 설계된다. 니티놀 힌지 와이어의 "z 형상"은 세그먼트의 회전 운동을 와이어 내의 토오크로 더욱 용이하게 전달하도록 발전되었다. "z 형상" 디자인의 도시 및 와이어를 통해 전달된 회전의 개요가 도4에서 볼 수 있다. 도5에 청색 원으로 강조된 각각의 세그먼트로 절단된 홈은 "z 형상" 힌지를 보호하고 또한 하중을 와이어로부터 케이지 벽으로 직접 전달하는 것을 의미한다. 와이어가 이 특징부 내에 편안하게 끼워지도록 설계되기 때문에, 벽 세그먼트의 회전을 통해 생산된 힘은 와이어를 제 위치에 보유하는데 사용되는 가용접부(tack weld)를 통하기 보다는 오히려 특징부의 엣지로 직접 전달될 수 있다. 이것은 용접부에 적용되는 하중(만일 있을 경우)을 감소시킬 것이며, 그에 따라 이 중요한 접합에서 실패의 위험을 감소시킨다. 도6에서 녹색 및 황색으로 강조된 내부 접합 벽은 세그먼트를 위한 정지 블럭으로서 작용하는 것을 의미한다. 이들 특징부는 케이지가 이식될 동안 힌지 와이어의 운동을 제한할 것이며, 또한 그 후 일단 장치가 힌지 와이어 자체로부터 독립을 벗어나는 폐쇄된 배향으로 로킹된다면 구조적 버팀대(brace)로서 작용할 것이다. 마지막으로, 장치 자체의 개방된 디자인은 다양한 타입의 뼈 이식 물질의 적절한 배치 및 삽입을 위해 외과의사가 이것을 이동 및 조정하는 것을 허용한다. 외과의사는 하나 위에 다른 하나의 이식 물질을 선호하거나 또는 환자가 이를 요구하기 때문에, 특별한 장치의 실행 시 외과의사가 갖는 선택을 제한하지 않는 것이 최선이다.

여기에 서술된 모든 다양한 부품 및 특징부는 더 짧은 절차 시간을 요구하고 복잡함이라는 위험을 최소화하고 또는 결과적으로 환자를 위한 더 짧은 회복 시간으로 나타나는 케이지를 형성하는 것을 의미한다.

본 발명의 작동의 원리 및 모드가 그 바람직한 실시예로 설명 및 도시되었다. 그러나, 본 발명은 그 정신 또는 범위로부터의 일탈 없이 특정하게 서술 및 도시된 바와는 달리 실행될 수 있음을 인식해야 한다.

10: 추간 케이지 11: 케이지 섹션
12: 제1단부 섹션 13: 제2단부 섹션
14: 힌지 요소 20: 설치 장치

Claims (29)

1. 추간 케이지로서:
   다수의 케이지 섹션; 및
   상대 운동을 위해 인접한 케이지 섹션들을 연결하는 힌지 요소를 포함하며,
   상기 힌지 요소는 연장된 배향으로부터 설치된 배향으로 이동하기 위해 케이지 섹션을 사용하는
   추간 케이지.
2. 제1항에 있어서,
   힌지 요소는 서로에 대해 각도를 이루어 연장하도록 인접한 케이지 섹션을 가압하는
   추간 케이지.
3. 제1항에 있어서,
   각각의 힌지 요소는 케이지 섹션이 설치된 배향으로 있을 때 보다 연장된 배향으로 있을 때 더 큰 비틀림 응력을 받는
   추간 케이지.
4. 제1항에 있어서,
   각각의 힌지 요소는 케이지 섹션들 중 첫 번째와 결합하는 제1단부 및 케이지 섹션들 중 두 번째와 결합하는 제2단부를 포함하는
   추간 케이지.
5. 제4항에 있어서,
   힌지 요소의 제1 및 제2단부는 케이지 요소의 표면에 제공된 각각의 외측 오목부에 수용되는
   추간 케이지.
6. 제4항에 있어서,
   힌지 요소의 제1 및 제2단부는 케이지 요소 내에 제공된 각각의 내측 오목부에 수용되는
   추간 케이지.
7. 제1항에 있어서,
   힌지 요소는 형상 기억 합금 물질로부터 형성되는
   추간 케이지.
8. 제1항에 있어서,
   다수의 케이지 섹션에 연결되는 제1 및 제2단부 섹션을 추가로 포함하며, 상기 제1 및 제2단부 섹션은 제1 및 제2단부 섹션을 함께 선택적으로 유지시키기 위해 그 위에 제공된 각각의 로킹 구조물을 갖는
   추간 케이지.
9. 제8항에 있어서,
   로킹 구조물은 제1단부 섹션에 제공된 오목부 및 제2단부 섹션상에 제공되어 상기 오목부와 협력하는 태브를 포함하는
   추간 케이지.
10. 제8항에 있어서,
    로킹 구조물은 제1 및 제2단부 섹션상에 제공된 개구 및 상기 개구를 통해 연장하는 파스너를 포함하는
    추간 케이지.
11. 제8항에 있어서,
    로킹 구조물은 제1단부 섹션상에 제공된 돌출부 및 제2단부 섹션상에 제공되어 상기 돌출부와 협력하는 개구를 포함하는
    추간 케이지.
12. 제1항에 있어서,
    로킹 구조물은 제1 및 제2단부 섹션상에 제공된 자석을 포함하는
    추간 케이지.
13. 제1항에 있어서,
    벨트는 케이지를 설치된 배향으로 선택적으로 유지시키기 위해 케이지에 대해 연장하는
    추간 케이지.
14. 제1항에 있어서,
    옵셋 부분을 갖는 와이어는 케이지를 설치된 배향으로 선택적으로 유지시키는
    추간 케이지.
15. 제1항에 있어서,
    힌지 요소는 외부 배향에 노출되었을 때 내부 비틀림 응력을 형성하도록 적응된 물질로부터 형성되는
    추간 케이지.
16. 제15항에 있어서,
    외부 조건은 온도, 광, 자기장, 전기장, 압력, 소리, 및 진동들 중 하나인
    추간 케이지.
17. 제1항에 있어서,
    케이지 섹션의 일부 또는 전부는 상이한 크기를 갖도록 형성되는
    추간 케이지.
18. 제17항에 있어서,
    케이지의 중심 부분에 제공된 케이지 섹션은 케이지의 단부 부분에 제공된 케이지 섹션 보다 더 긴
    추간 케이지.
19. 추간판 내에 추간 케이지를 설치하기 위한 장치로서:
    그 내부에 제공된 개구를 갖는 내시경; 및
    개구 내에 배치된 추간 케이지를 포함하며,
    상기 추간 케이지는 다수의 케이지 섹션 및 상대 운동을 위해 인접한 케이지 섹션들을 함께 연결하는 힌지 요소를 포함하며, 상기 힌지 요소는 연장된 배향으로부터 설치된 배향으로 이동하기 위해 케이지 섹션을 가압하는
    추간 케이지를 설치하기 위한 장치.
20. 제19항에 있어서,
    개구 내에 배치된 카트릿지를 추가로 포함하며, 추간 케이지는 카트릿지 내에 배치되는
    추간 케이지를 설치하기 위한 장치.
21. 제20항에 있어서,
    카트릿지는 내시경에 대해 이동 가능한
    추간 케이지를 설치하기 위한 장치.
22. 제21항에 있어서,
    카트릿지는 카트릿지가 그것에 대해 단일의 미리 결정된 배향으로 내시경 내에 삽입될 수 있도록 내시경상에 제공된 로케이터 오목부와 협력하도록 그 위에 제공되는 로케이터 융기부를 갖는
    추간 케이지를 설치하기 위한 장치.
23. 제21항에 있어서,
    카트릿지는 내시경에 대해 카트릿지의 운동을 촉진시키기 위해 그 외측 표면상에 형성된 다수의 기어이빨을 갖는
    추간 케이지를 설치하기 위한 장치.
24. 제21항에 있어서,
    카트릿지는 카트릿지가 내시경에 대해 이동될 수 있는 양을 제한하도록 그 위에 제공된 정지 플랜지를 갖는
    추간 케이지를 설치하기 위한 장치.
25. 제19항에 있어서,
    내시경은 그 내부에 제공된 카메라를 갖는 제2개구를 추가로 포함하는
    추간 케이지를 설치하기 위한 장치.
26. 제25항에 있어서,
    내시경은 그 내부에 제공된 캐뉼러를 갖는 제3개구를 추가로 포함하는
    추간 케이지를 설치하기 위한 장치.
27. 손상된 추간판을 수리하는 방법으로서:
    (a) 그 내부에 공간을 제공하기 위해 섬유테의 일부 및 손상된 추간판의 핵을 제거하는 단계; 및
    (b) 손상된 추가판의 공간 내에 추간 케이지를 설치하는 단계를 포함하며,
    상기 추간 케이지는 다수의 케이지 섹션 및 상대 운동을 위해 인접한 케이지 섹션을 함께 연결하는 힌지 요소를 포함하며, 상기 힌지 요소는 연장된 배향으로부터 설치된 배향으로 이동하도록 케이지 섹션을 가압하는
    손상된 추간판 수리 방법.
28. 제27항에 있어서,
    상기 단계(b)는 그 내부에 제공된 개구를 갖는 내시경을 제공하고, 연장된 배향으로 초기에 추간 케이지를 개구 내에 배치하고, 또한 설치된 배향을 자동으로 가정하도록 차후에 개구를 통해 추간 케이지를 손상된 추간판 내로 이동시킴으로써 수행되는
    손상된 추간판 수리 방법.
29. 제28항에 있어서,
    내시경은 단계들이 수행될 때 단계(a 및 b)의 직접적인 관찰을 허용하는 카메라를 포함하는
    손상된 추간판 수리 방법.
    

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