KR100509885B1 - 척추내 고정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 척추내 고정장치에 관한 것으로, 척추골 내에 일정 깊이로 삽입고정되는 고정수단과, 상기 고정수단과 결합되어 척추를 지지하는 로드(10)를 포함하는 척추내 고정장치에서 상기 고정수단은 척추골 내에 일정 깊이로 삽입되어 고정되는 나사부(30)와, 상기 나사부(30)와 일체로 연장 형성되고 상기 로드(10)가 설치되는 절개홈(42)이 형성되어 절개홈(42)의 양측에 날개(44)를 가지며 양측 날개(44) 내벽에는 제1 나사산(46)이 형성되는 헤드부(40)로 이루어지는 척추경 나사부재(20)와; 상기 헤드부(40)의 제1 나사산(46)과 결합되는 제2 나사산(62)을 외주면에 형성하여 상기 절개홈(42)에 삽입된 상기 로드(10)의 상단부를 눌러주도록 상기 헤드부(40)의 상단에 결합되는 고정부(60)와, 상기 고정부(60)의 상단에 일체로 형성되어 상기 척추경 나사부재(20)와 결합시 헤드부의 양측 날개(44)를 홀딩하여 고정부(60)가 헤드부(40)에서 이탈되지 않도록 하는 캡부(70)로 이루어진 로드 고정부재(50);를 포함하여 구성함으로써 외부의 충격에 의해 로드가 밴딩되는 경우에도 로드 고정부재의 캡부가 척추경 나사부재의 헤드부를 홀딩하고 있기 때문에 로드 고정부재가 척추경 나사부재에서 이탈되지 않는 효과가 있다.

Description

척추내 고정장치{Fixing apparatus in a vertebra}

본 발명은 척추내 고정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 척추경 나사부재의 헤드부에 체결되는 고정볼트가 로드의 밴딩시 외부로 이탈하지 않도록 캡형의 부재를 고정볼트와 일체화하여 구성한 척추내 고정장치에 관한 것이다.

종래 기술에 의한 척추내 고정장치는 도 1에 도시한 바와 같이, 고정수단(2)을 사용하여 척추를 길이방향으로 지지하기 위한 제1 로드(4)와 제2 로드(6)를 척추의 길이방향으로 2열로 서로 이격되게 배치하고, 제1,2 로드(4)(6)를 연결핀(8)에 의해 간격조절이 가능하도록 결합되어 있다.

이와 같은 종래의 척추내 고정장치는 또한 고정수단을 구비하며, 이 고정수단은 각 척추골 내에 일정한 깊이로 삽입되는 척추경 나사와, 척추경 나사의 헤드부 중앙에 형성된 U자형 홈에 삽입되는 로드를 상측에서 가압하여 고정시키는 누름편과, 척추경나사에 헤드부의 외주면에 형성된 나사부에 체결되어 누름편을 감싸면서 고정시키는 고정너트로 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 종래 기술에 의한 척추내 고정장치는 로드를 U자형홈에 삽입한 상태에서 누름편으로 로드의 상단부를 가압하여 고정너트를 체결함으로써 누름편이 로드를 상측에서 가압하면서 고정시키게 된다.

그러나 종래 기술에 의한 척추내 고정장치는 너트를 척추경나사의 헤드부의 외주면에 형성된 나사부에 체결하는 작업을 실시하기 때문에 볼트를 체결하는 작업과 비교하여 체결작업이 어려우므로 수술 시간이 많이 소요되는 문제가 있다.

이와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출된 기술로서 척추경나사의 U자형홈의 내벽과 결합되는 고정볼트를 사용하여 로드를 가압하여 체결하는 방식이 알려져 있다.

이처럼 고정볼트를 사용하는 방식은 체결작업이 용이하기 때문에 최근들어 많이 사용되고 있는 실정이다.

그러나 고정볼트를 사용하여 로드를 척추경나사에 고정하는 방식은 고정볼트가 체결된 후에 외부로부터의 충격 등에 의해 언제든지 고정볼트의 체결력이 저하되어 척추를 고정하고 있는 상태가 이완될 수 있는 문제가 있었다.

이와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 고정볼트에 외부 충격이 가해지는 경우에 고정볼트가 헤드부에서 분리되지 않도록 한 척추내 고정장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 척추경 나사부재와 고정볼트의 체결력을 향상시키도록 한 척추내 고정장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 척추골 내에 일정 깊이로 삽입고정되는 고정수단과, 상기 고정수단과 결합되어 척추를 지지하는 로드를 포함하는 척추내 고정장치에 있어서, 상기 고정수단은, 척추골 내에 일정 깊이로 삽입되어 고정되는 나사부와, 상기 나사부와 일체로 연장 형성되고 상기 로드가 설치되는 절개홈이 형성되어 절개홈의 양측에 날개를 가지며 양측 날개의 내벽에는 제1 나사산이 형성되는 헤드부로 이루어지는 척추경 나사부재와; 상기 헤드부의 제1 나사산과 결합되는 제2 나사산을 외주면에 형성하여 상기 절개홈에 삽입된 상기 로드의 상단부를 눌러주도록 상기 헤드부의 상단에 결합되는 고정부와, 상기 고정부의 상단에 일체로 형성되어 상기 척추경 나사부재와 결합시 헤드부의 양측 날개를 홀딩하여 고정부가 헤드부에서 이탈되지 않도록 하는 캡부로 이루어진 로드 고정부재;를 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

상기 로드 고정부재의 제2 나사산의 제1 경사면은 수평축을 중심으로 2°∼8°의 경사각(Θ1)을 갖고, 상기 제1 경사면의 단부에서 연장되는 제2 경사면은 수평축을 중심으로 47°∼53°의 경사각(Θ2)을 갖고, 상기 헤드부의 제1 나사산의 제1, 2경사면은 상기 제2 나사산의 제1,2 경사면과 대응되도록 형성한 것이 바람직하다.

또는, 상기 로드 고정부재의 제2 나사산의 제1 경사면은 수평축을 중심으로 5°의 경사각(Θ1)을 갖고, 상기 제1 경사면의 단부에서 연장되는 제2 경사면은 수평축을 중심으로 50°의 경사각(Θ2)을 갖고, 상기 헤드부의 제1 나사산의 제1,2 경사면은 상기 제2 나사산의 제1,2 경사면과 대응되도록 형성한 것이 바람직하다.

상기 로드 고정부재의 제2 나사산과, 이에 대응되는 상기 헤드부의 제1 나사산의 제1,2 경사면들을 모두 동일한 각도로 형성한 것이 바람직하다.

상기 로드 고정부재의 캡부는 상기 고정부가 상기 헤드부에 결합된 상태를 확인할 수 있는 관통공이 형성된 것이 바람직하다.

상기 척추경 나사부재의 헤드부에는 양측 날개의 상단 외주면에 상기 로드 고정부재의 캡부의 단부가 지지되는 결합턱이 형성된 것이 바람직하다.

이하, 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 척추내 고정장치의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 척추내 고정장치의 분해사시도이고, 도 3은 도 2의 결합상태 사시도이다. 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 척추내 고정장치는 척추골 내에 일정 깊이로 삽입고정되는 고정수단과, 고정수단과 결합되어 척추를 지지하는 로드(10)를 포함하는 척추내 고정장치에서 고정수단의 구성은 척추경 나사부재(20)와, 로드 고정부재(50)로 구성되어 있다.

척추경 나사부재(20)는 척추골 내에 일정 깊이로 삽입되어 고정되는 나사부(30)와, 나사부(30)와 일체로 연장 형성되고 로드(10)가 설치되는 절개홈(42)이 형성되어 절개홈(42)의 양측에 날개(44)를 가지며 양측 날개(44)의 내벽에는 제1 나사산(46)이 형성되는 헤드부(40)로 구성되어 있다.

또한, 로드 고정부재(50)는 헤드부(40)의 제1 나사산(46)과 결합되는 고정부의 제2 나사산(62)이 외주면에 형성되어 로드의 상단부를 눌러주도록 헤드부(40)에 결합되는 고정부(60)와, 고정부(60)의 상단에서 방사상으로 연장되고 일체로 형성되어 척추경 나사부재(20)와 결합시 헤드부(40)의 양측 날개(44)를 홀딩하여 고정부(60)가 헤드부(40)에서 이탈되지 않도록 하는 캡부(70)로 구성되어 있다.

로드 고정부재의 고정부(60)의 중앙에는 나사체결공(64)이 형성되어 있으며, 캡부(70)에는 로드 고정부재의 고정부(60)가 척추경 나사부재의 헤드부(40)에 결합되어 있는 상태를 용이하게 확인할 수 있도록 4개의 관통공(72)이 형성되어 있다.

또한, 척추경 나사부재의 헤드부(40)에 형성된 양측 날개(44)의 상단 외주면에는 로드 고정부재의 캡부(70)가 결합되어 캡부(70)의 하단이 지지되도록 결합턱(48)이 형성되어 있다.

이와 같은 본 발명의 일 실시예에서는 도 4의 결합상태 단면도에서 보는 바와 같이, 척추경 나사부재(20)의 헤드부(40)의 내면에 형성된 제1 나사산(46)과 로드 고정부재(50)의 고정부(60)의 외면에 형성된 제2 나사산(62)은 나사산들의 제1,2 경사면들이 모두 동일한 각도로 형성되어 있는 통상적인 삼각형의 나사산으로 형성되어 있다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 의한 척추경 고정장치의 작용을 설명한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 척추경 나사부재(20)에 로드(10)가 장착된 상태에서 로드 고정부재(50)가 체결되면, 척추경 나사부재(20)의 제1 나사산(46)과 로드 고정부재(50)의 제2 나사산(62)이 나사체결된 상태로 결합되어 있음과 동시에 로드 고정부재(50)의 캡부(70)가 척추경 나사부재(20)의 양측 날개(44)를 홀딩하고 있기 때문에 로드 고정부재(50)는 척추경 나사부재(20)의 헤드부(40)에서 이탈되지 않게 된다.

특히 로드(10)가 외부의 힘에 의해 벤딩되는 상태에서는 헤드부(40)의 날개(44)가 좌우측 방향으로 힘을 받게 되어 나사산(46)(62)끼리의 결합력이 약화되므로 로드 고정부재(50)가 상측으로 힘을 받게 되는데, 로드 고정부재(50)의 캡부(70)가 헤드부의 날개(44)를 홀딩하고 있으므로 이탈되지 않고 안정적으로 척추경 나사부재(20)의 헤드부(40)에 고정될 수 있게 된다.

한편 본 발명의 다른 실시예로서, 척추경 나사부재(20)의 제1 나사산과 로드 고정부재(50)의 제2 나사산의 제1,2 경사면의 각도를 조절하여 로드 고정부재(50)의 고정부(60)와 척추경 나사부재(20)의 헤드부(40)와의 체결력을 향상시킬 수 있다.

도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 로드 고정부재(50)의 고정부(60)에 형성된 제2 나사산(62)의 제1 경사면(62a)은 수평축을 중심으로 2°∼8°의 경사각(Θ1)을 갖도록 형성하고, 제1 경사면(62a)의 단부에서 연장되는 제2 경사면(62b)은 수평축을 중심으로 47°∼53°의 경사각(Θ2)을 갖도록 형성하며, 척추경 나사부재(20)의 헤드부(40)를 구성하는 제1 나사산(46)의 제1, 2경사면(46a)(46b)은 제2 나사산의 제1,2 경사면(62a)(62b)과 각각 대응되도록 경사지게 형성한다.

가장 바람직하기로는 로드 고정부재(50)의 고정부(60)에 형성된 제2 나사산(62)의 제1 경사면(62a)은 수평축을 중심으로 5°의 경사각(Θ1)을 갖도록 형성하고, 제2 경사면(62b)은 수평축을 중심으로 50°의 경사각(Θ2)을 갖도록 형성하는 것이 좋다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 의한 다른 실시예에 의한 척추내 고정장치에 의하여 고정되는 로드는 종래의 일반적인 볼트부재를 사용하여 고정된 로드보다 체결력이 향상된 상태로 고정된다.

이러한 실예를 척추경 나사부재에 삽입되는 볼트부재가 풀-아웃(pull out)되는 하중값을 나타낸 실험결과인 도 7과 도 8을 참조하여 설명한다.

도 7은 일반적인 나사산을 갖는 종래 기술에 의한 척추내 고정장치에 의한 실험 그래프이고, 도 8은 로드 고정부재(50)의 고정부(60)에 형성된 제2 나사산(62)의 제1 경사면(62a)은 수평축을 중심으로 2°∼8°의 경사각(Θ1)을 갖도록 형성하고, 제1 경사면(62a)의 단부에서 연장되는 제2 경사면(62b)은 수평축을 중심으로 47°∼53°의 경사각(Θ2)을 갖도록 형성하며, 척추경 나사부재(20)의 헤드부(40)를 구성하는 제1 나사산(46)의 제1, 2경사면(46a)(46b)은 제2 나사산의 제1,2 경사면(62a)(62b)과 각각 대응되도록 경사지게 형성한 본 발명에 따른 척추내 고정장치의 다른 실시예에 의한 실험 그래프로서, 실험 조건은 척추경에 삽입된 척추경 나사부재의 깊이를 20mm로, 로드에 연결된 척추경 나사부재간의 거리를 30mm로, 실험 속도를 분당 5mm로 측정하였다.

먼저 종래 기술에 의하면 도 7의 그래프에서 보는 바와 같이, 로드의 휘어짐은 발생하지 않았으나, 최대 하중은 91.953kgf를 넘지 못하고 너트가 이탈되는 문제가 발생되는 것으로, 로드가 휘어지기 전 상태에서 너트가 이탈되는 문제가 발생되었다.

이에 반하여 본 발명에서는 도 8에서 보는 것처럼, 최대 하중이 100.875kgf까지 로드 고정부재인 볼트부재의 이상이 발생되지 않았고 로드만 휘어지는 현상이 발생되었으며, 미끄러짐 현상이 발생되지 않았다. 이는 본 발명에서는 로드가 휘어질 정도의 하중이 가해지더라도 볼트부재가 풀-아웃되지 않을 만큼의 강한 체결력을 발휘하고 있음을 보여주는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 척추내 고정장치는 외부의 충격에 의해 로드가 밴딩되는 경우에도 로드 고정부재의 캡부가 척추경 나사부재의 헤드부를 홀딩하고 있기 때문에 로드 고정부재가 척추경 나사부재에서 이탈되지 않는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 나사산의 경사면이 최적의 각도로 경사지게 형성되어 있어 척추경 나사부재와 로드 고정부재의 체결력이 현저하게 향상되는 효과가 있다.

도 1은 척추내 고정장치에 의하여 척추가 고정된 상태를 도시한 정면도.

도 2는 본 발명에 따른 척추내 고정장치의 일 실시예에 의한 결합 전 상태의 분해사시도.

도 3은 도 2의 결합 후의 사시도.

도 4는 도 3의 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 척추내 고정장치의 다른 실시예에 의한 결합상태 단면도.

도 6은 도 5에 의해 형성된 헤드부와 고정부의 나사산의 경사각을 나타낸 단면도.

도 7 및 도 8은 척추경 나사부재의 풀-아웃 실험 그래프로서,

도 7은 종래 일반적인 나사산을 갖는 볼트부재에 의한 실험 그래프.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 적용된 볼트부재에 의한 실험 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 ; 로드 20 ; 척추경 나사부재

30 ; 나사부 40 ; 헤드부

42 ; 절개홈 44 ; 헤드부의 날개

46 ; 헤드부의 제1 나사산

46a,46b; 제1 나사산의 제1,2 경사면

48 ; 결합턱 50 ; 로드 고정부재

60 ; 고정부 62 ; 고정부의 제2 나사산

62a,62b ; 제2 나사산의 제1,2 경사면

70 ; 캡부 72 ; 관통공

Claims (6)

1. 척추골 내에 일정 깊이로 삽입고정되는 고정수단과, 상기 고정수단과 결합되어 척추를 지지하는 로드를 포함하는 척추내 고정장치에 있어서,

   상기 고정수단은,

   척추골 내에 일정 깊이로 삽입되어 고정되는 나사부와, 상기 나사부와 일체로 연장 형성되고 상기 로드가 설치되는 절개홈이 형성되어 절개홈의 양측에 날개를 가지며 양측 날개의 내벽에는 제1 나사산이 형성되는 헤드부로 이루어지는 척추경 나사부재와;

   상기 헤드부의 제1 나사산과 결합되는 제2 나사산을 외주면에 형성하여 상기 절개홈에 삽입된 상기 로드의 상단부를 눌러주도록 상기 헤드부의 상단에 결합되는 고정부와, 상기 고정부의 상단에 일체로 형성되어 상기 척추경 나사부재와 결합시 헤드부의 양측 날개를 홀딩하여 고정부가 헤드부에서 이탈되지 않도록 하고, 상기 고정부가 상기 헤드부에 결합된 상태를 확인할 수 있는 관통공이 형성된 캡부로 이루어진 로드 고정부재;를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 척추내 고정장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 로드 고정부재의 제2 나사산의 제1 경사면은 수평축을 중심으로 2°∼8°의 경사각(Θ1)을 갖고, 상기 제1 경사면의 단부에서 연장되는 제2 경사면은 수평축을 중심으로 47°∼53°의 경사각(Θ2)을 갖고, 상기 헤드부의 제1 나사산의 제1, 2경사면은 상기 제2 나사산의 제1,2 경사면과 대응되도록 형성한 것을 특징으로 하는 척추내 고정장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 로드 고정부재의 제2 나사산의 제1 경사면은 수평축을 중심으로 5°의 경사각(Θ1)을 갖고, 상기 제1 경사면의 단부에서 연장되는 제2 경사면은 수평축을 중심으로 50°의 경사각(Θ2)을 갖고, 상기 헤드부의 제1 나사산의 제1,2 경사면은 상기 제2 나사산의 제1,2 경사면과 대응되도록 형성한 것을 특징으로 하는 척추내 고정장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 로드 고정부재의 제2 나사산과, 이에 대응되는 상기 헤드부의 제1 나사산의 제1,2 경사면들을 모두 동일한 각도로 형성한 것을 특징으로 하는 척추내 고정장치.
5. 삭제
6. 제 1 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 척추경 나사부재의 헤드부에는 양측 날개의 상단 외주면에 상기 로드 고정부재의 캡부의 단부가 지지되는 결합턱이 형성된 것을 특징으로 하는 척추내 고정장치.