KR100533898B1 - 척추 수술에서 척추체를 대체하는 임플란트 - Google Patents

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KR100533898B1
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이베스 크로제트
파올로 만지오네
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스뜨리케르 프랑스 에쓰.아.
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Abstract

본 발명의 임플란트는 상하 척추판을 지지하기 위한 제1 및 제2 지지 요소(20a, 20b)와, 2개의 지지 요소를 상하로 유지하기 위한 유지 수단(13a, 13b, 23)과, 상기 지지 요소 사이의 거리를 변화시키기에 적합한 적어도 하나의 이동 부재(30; 30a, 30b)를 포함한다. 본 발명에 따르면, 상기 유지 수단이 2개의 지지 요소 사이에 구비되는 적어도 하나의 활주 수단(13a, 13b, 23)을 포함하고, 상기 각각의 이동 부재가 시상 평면(sagittal plane)에 수평이고 평행한 축을 중심으로 회전하기에 적합한 별개 위치를 갖는 캠(30a, 30b)에 의해 구성된다.

Description

척추 수술에서 척추체를 대체하는 임플란트{Implant in Particular for Replacing a Body of Vertebrae in Backbone Surgery}
본 발명은 일반적으로 척추 수술용 임플란트, 특히 종양 또는 외상이 있는 척추체를 대체하는 새로운 임플란트에 관한 것이다.
이러한 형태의 다양한 임플란트가 이미 공지되어 있으며, 일반적으로 임플란트는 상하 척추판을 지지하기 위한 2개의 요소와, 환자 척추의 형태학적 기능으로서 요구되는 높이에 임플란트를 맞추기 위하여 상기 2개의 요소 사이의 거리를 변화시키기 위한 수단을 포함한다.
임플란트의 높이를 변화시키는 수단은 나사-너트형 수단과 함께 회전 부재를 포함할 수 있다.
공지된 임플란트의 주요 결점은 회전 부재가 척주(spinal column)의 축과 대체로 평행한 축을 중심으로 회전해야만 한다는 점이다. 이것은 환자의 주어진 여건 하에서 상기 부재를 회전시키기 위해 사용된 공구가 완전한 회전의 일부만 회전되어서 소망하는 높이에 도달하기 위해서는 여러 번 수동 조작을 하여야하기 때문에, 임플란트를 요구되는 높이로 하기가 매우 어렵다. 이것은 지지 요소와 상하 척추판 사이의 슬립(slip) 발생의 위험 없이 분리 목적에 필요한 축력(axial force)을 발생시키기 위해서는 반드시 나사가 미세하여야만 한다는 사실에 의해 더 나빠진다.
도 1 및 도 2는 2개의 상이한 방향에서 도시한 본 발명의 임플란트에 대한 확대 사시도,
도 3 및 도 4는 2개의 상이한 방향에서 도시한 조립된 상태의 본 발명의 임플란트에 대한 개략도,
도 5는 도 3 및 도 4의 조립된 임플란트의 측단면도,
도 6은 도 3 내지 도 5의 조립된 임플란트의 정단면도,
도 7은 도 3 내지 도 6의 조립된 임플란트의 평면도.
도 8은 임플란트의 변형예에 대한 확대 사시도이다.
본 발명은 주로 상기 결점을 해결하기 위한 척추체를 대체하는 임플란트에 관한 것으로서, 이 임플란트는 분리 실행시에 정위치에 놓일 때, 조작이 더욱 단순해지며, 받게 되는 축방향 압박력에 대해 우수한 안정성을 갖는다.
따라서, 본 발명은 척추 수술에서 척추체를 대체하는 임플란트를 제공하며, 상하 척추판을 지지하기 위한 제1 및 제2 지지 요소와, 2개의 지지 요소를 상하로 유지하기 위한 유지 수단과, 상기 지지 요소 사이의 거리를 변화시키기에 적합한 적어도 하나의 이동 부재를 포함하는 임플란트에 있어서, 상기 유지 수단이 2개의 지지 요소 사이에 구비되는 적어도 하나의 활주 수단을 포함하고, 상기 전체 또는 각각의 이동 부재가 시상 평면(sagittal plane)에 수평이고 평행한 축을 중심으로 회전하기에 적합한 별개 위치를 갖는 캠에 의해 구성된다.
본 발명의 바람직하지만 제한되지 않는 특징은 다음과 같다.
전체 또는 각각의 별개 위치 캠은 단면이 불규칙한 다각형 형태의 외형을 갖고, 전체 또는 각각의 캠은 각 쌍에서의 면이 상호 평행하고 면의 각 쌍이 면의 다른 쌍 사이의 공간과 다른 거리로 이격되어진 면의 다수의 쌍을 갖고, 캠은 면의 세 쌍을 갖고, 각각의 지지 요소는 그 일 면에 형성된 홈을 구비하는 지지 판을 갖고, 면 쌍의 적어도 일부는 캠의 원주 방향에서의 길이가 각 홈의 폭보다 약간 짧게 되는 방법으로 치수결정된다.
캠면의 적어도 한 쌍의 면은, 캠의 원주 방향에서 상기 면과 인접 면 사이의 전이역에 구비된 각각의 세트백에 의하여 지지판에서 홈의 폭과 일치하는 길이를 갖는다. 전체 또는 각각의 캠이 전체 또는 각각의 활주 수단상에서 회전 및 병진 이동되도록 장착된다. 전체 또는 각각의 활주부는 임플란트의 한 요소로부터 형성된 중공 활주 형성 직립부와 임플란트의 다른 요소로부터 형성된 슬라이더 형성 요소를 포함하고, 캠 장착 축을 통과시키기 위해 활주부와 슬라이더를 관통하는 긴 개구를 갖는다. 상기 캠 장착 축에는 캠의 중앙 통로 및 상기 긴 개구를 통과하는 나사가 형성되어, 너트와 맞물림된다. 활주부의 긴 개구 중의 하나는 너트의 회전을 방지하기에 적합한 노치이다. 상기 지지 요소는 임플란트의 상하에 놓이는 척추와 맞물림을 위하여 그 외측면상에 티스(teeth)를 갖는다. 본 발명의 임플란트는, 2개의 지지 요소와, 중앙 요소와, 상부 지지 요소 및 중앙 요소 사이와 하부 지지 요소 및 중앙 요소 사이에서 각각 작동하는 2개의 캠과, 상부 지지 요소 및 중앙 요소 사이와 하부 지지 요소 및 중앙 요소 사이에서 각각 작동하는 2개의 활주 형성 수단을 포함한다.
본 발명의 다른 양상, 목적 및 이로운 점이 예시로 부여되어 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시예에 의하여 명백해 질 것이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 척추체를 대체하는 임플란트가 도시되어 있으며, 이 임플란트는 7개의 요소를 포함하고, 즉 중앙 요소(10)와, 상부 지지 요소와 하부 지지 요소를 각각 구성하는 2개의 지지 요소(20a, 20b)와, 별개의 위치를 가지며, 하나는 중앙 요소(10)와 지지 요소(20a) 사이에서 작동하고, 다른 하나는 중앙 요소(10)와 지지 요소(20b) 사이에서 작동하는 2개의 캠 형성 요소(30a, 30b)와, 마지막으로, 조립된 임플란트를 소정 위치에 견고하게 유지하기 위해 2개의 너트(50a, 50b)와 함께 작용하기에 적합한 2개의 나사(40a, 40b)를 포함한다.
중앙 요소(10)는 일반적으로 수평 디스크 형태인 중간 판(11)을 포함한다. 중공 원통 직립부를 형성하는 제1 활주부(13a)와 상기 활주부(13a)에 한 줄로 수직하게 위치되고 중공 원통 직립부를 형성하는 제2 활주부(13b)가 이 디스크로부터 상하방으로 각각 연장된다. 활주부(13a, 13b)는 단면이 타원형이다. 각 활주부는 디스크(11)의 한 가장자리 인접부로부터 연장되고, 그 내부면에 각각의 타원형 관통 슬롯(15a, 15b)을, 그 외부면에 각각 수직의 긴 노치(14a, 14b)를 갖고, 노치는 슬롯보다 약간 넓고 연관된 활주부의 자유 단부를 향하여 개방된다.
또한, 각 활주부(13a, 13b)는 그 내부면에 작은 각각의 세트백(setback)(16a, 16b)을 갖고, 타원형 슬롯(15a, 15b)이 대응하는 세트백의 하부 벽을 관통하여 통과한다.
마지막으로, 중앙 요소(10)는 디스크(11)의 상부면에 소정 폭을 갖는 얕은 홈(12a)을 갖고, 이 홈은 디스크의 직경을 따라서 디스크의 대향 가장자리까지 활주부(13a)로부터 멀리 연장된다. 동일하고 대칭인 홈(12b)이 디스크(11)의 하부면에 형성된다.
임플란트의 상부 요소(20a)는, 판과 합체되고 단면이 활주부(13a)의 내부 단면보다 약간 작은 강체 슬라이더(23)가 하방으로 연장하는 상부 판(21)을 갖고, 상기 슬라이더(23)는 중앙 요소(10)의 슬롯(15a) 크기에 근접한 크기의 슬라이더를 관통하는 슬롯(24)을 갖는다.
일련의 티스(26)가 아래에 설명되는 이유로 판(21)의 상부면에 형성되며, 상기 티스는 특히 피라미드 형상이다. 마지막으로, 판(21)의 하부면은 바람직하게 중앙 요소(10)의 중앙 디스크(11)의 홈(12a)과 동일한 크기와 형상으로 거기에 형성된 홈(22)을 갖는다. 이 경우에, 하부 요소(20b)는 상부 요소(20a)와 180°로 상하가 뒤바뀐 점을 제외하고는 완전히 동일하다. 중앙 요소(10)와 상부 요소(20a) 사이에서 작용하는 별개 위치 캠(30a)을 형성하는 요소는 단면이 불규칙적이고 일반적으로 육각형의 외형을 갖는다. 특히 요소(30a)는, 직각의 거리(d1)로 서로 이격된 2개의 상호 평행한 대향의 큰 면(31, 31')(도 6 참조)과, d1 보다 큰 직각의 거리(d2)로 이격된 중간 크기의 2개의 상호 평행한 대향 면(32, 32')과, d2 보다 큰 직각의 거리(d3)로 이격된 2개의 상호 평행한 대향의 작은 면(33, 33')을 갖는다. 또한, 면(31, 33)과 면(31', 33') 사이의 전이역이 약간 둥근 것을 알 수 있다. 또한, 면(32, 33)과 면(32', 33') 사이의 전이역에는 각각 세트백(321, 321')이 구비되며, 세트백의 하부는 각 면(32, 32')과 평행하고 중앙 요소(10)의 중앙 디스크(11)의 각 면과 요소(20a, 20b)의 판(21)의 내부면에 각각 형성된 홈(12a, 12b, 22)의 깊이와 대체로 동일하다.
또한, 요소(30a)의 다양한 면의 길이(즉, 원주 방향의 치수)는 다음과 같다.
큰 면(31, 31')은 홈(12a, 12b, 22)의 폭 보다 더 큰 길이이다. 세트 백(321, 321')의 폭을 적절히 선택함으로써, 중간 면(32, 32')은 홈(12a, 12b, 22)의 폭보다 약간 짧은 유효 길이를 갖고, 작은 면(33, 33')은 홈(12a, 12b, 22)의 폭보다 약간 작은 유효 길이를 갖는다.
요소(30a)는 또한 육각형 단면의 확대부(35)에서 요소의 측면 중의 하나에서 종료되는 중앙 관통 보어(34)를 구비하고, 이것은 아래에 설명되는 바와 같이 공구를 수용하는 소켓을 형성한다. 이 경우에, 요소(10, 20b) 사이에서 작동하는 캠 형성 요소(30b)는 요소(30a)와 완전히 동일하다.
마지막으로, 본 발명의 임플란트는, 구동 공구용 소켓(43)을 구비하는 헤드(41)와, 나사 섕크(shank, 42)를 각각 구비하는 2개의 동일 나사(40a, 40b)를 가지고, 또한 각각이 나사의 나사산까지 통과되는 암나사 보어(51)를 갖는 둥근 모서리를 구비한 정방형 외형의 2개의 너트(50a, 50b)를 갖는다.
이점에서, 하기와 같은 점을 알 수 있다. 소켓(35)의 단면은 나사(40a, 40b) 헤드(41)의 단면보다 큰 동시에, 상기 소켓(35)의 깊이는 상기 헤드(41)의 축 방향 치수보다 상당히 크다. 나사 섕크(42)의 외경은 요소(30a, 30b)를 관통하는 보어(34)의 직경보다 약간 작고, 각 너트(50a, 50b)의 측면은 요소(10)의 활주부(13a, 13b)에 형성된 노치(14a, 14b)의 폭보다 약간 작게 선택된다.
하기에서 본 발명의 임플란트가 어떻게 조립되고, 이후 임플란트를 정위치 시키는 동시에 외과의사에 의해 구현되는 다양한 단계에 대해 설명한다.
먼저, 임플란트는 요소(20a, 20b)의 슬라이더(23)를 요소(10)의 각 활주부(13a, 13b)에 삽입시킴으로써 조립된다. 그 후에, 캠 형성 요소(30a, 30b)가 요소(20a)의 판(21)과 판(11) 사이에 또는 요소(20b)의 판(21)과 판(11) 사이에 예비 위치되어서 그것의 각각의 보어(34)가 각각의 슬롯(15a, 15b)에 일치한다. 이어서 나사(40a, 40b)가 각각의 너트(50a, 50b) 내로 나사 결합되는 슬롯(15a, 15b)과 노치(14a, 14b)의 각 통로(35, 34)에서 맞물림된다.
임플란트가 정위치 되기 전에, 캠 형성 요소(30a, 30b)는 안정적인 지지력을 제공하기 위하여 초기에 그들의 최소 높이, 즉 홈(12a, 12b, 22)의 한 측면에서 돌출하고, 각각의 판에 접하는 면을 지지하는 긴 면(31, 31')을 갖는 위치에 설정된다. 이 단계에서, 나사(40a, 40b)가 죄어지지 않으므로, 요소(30a, 30b)가 연속적으로 회전되는 것을 허용한다. 이 최소 높이 구조에서, 임플란트는 외과의사에 의하여 상하 척추의 척추판 사이에 정위치되고, 필요하다면, 외과의사는 이를 가능하게 하기 위하여 소량의 분리를 실행할 수 있다.
임플란트가 정위치된다면, 공구는 거기에 회전을 전달할 수 있도록 요소(30a, 30b)의 소켓(35)과 맞물림하며, 그것에 의해서 이들 각각의 요소를, 면(32, 32')이 각 판을, 더욱 정확하게는 홈(22, 12a 또는 22, 12b)의 하부를 지지하는 중간 위치와, 그렇지 않으면 면(33, 33')이 각 판을, 더욱 정확하게는 홈(22, 12a 또는 22, 12b)의 하부를 지지하는 최고 높이의 위치 중의 하나가 되게 한다.
대량의 토오크가 요소(30a, 30b)로의 후방 접근을 통해 매우 용이하게 부과될 수 있기 때문에, 이 회전은 상하 척추판 사이의 제어된 분리를 수행 할 수 있게 한다. 이 분리 작동 동안의 임플란트의 안정성은 캠의 구동으로부터 야기되는 축력의 작용 하에서 상하 척추판 내에 물리게 되는 상하 판(21)의 티스(26)에 의해 보장된다. 이 점에서, 각각 3개의 개별적인 위치를 갖는 2개의 캠 형성 요소의 존재는 임플란트에 대한 높이의 만족할 만한 다양성을 줄 수 있고, 이 높이는 캠 높이의 하기와 같은 조합에 의하여 각각 부여된다.
d1 및 d1, d1 및 d2, d1 및 d3,
d2 및 d2, d2 및 d3, d3 및 d3
이 점에서, 상이한 형상의 2개의 요소(30a, 30b)를 사용함으로써, 조합의 수가 더욱 증가될 수 있는 것을 알 수 있다.
홈(12a, 22 또는 12b, 22)에서 유지되는 캠(30a 또는 30b)의 표면(32', 32 또는 33 , 33')은 또한, 상하 척추가 분리된 후에 그들에 의해 부과되는 큰 압박력이 존재하는 경우에도 캠의 각위치의 안정성을 보장함으로써 임플란트의 안정성에 기여한다.
최소 높이(표면(31, 31')이 지지면인 경우)의 캠 위치에서 캠의 안정성은 그 표면이 길기 때문에 보장된다. 임플란트가 소망하는 높이로 조정된 후에, 나사(40a, 40b)가 요구되는 위치에 다양한 요소의 고정을 확실하게 하기 위해서 적절한 공구에 의하여 죄어지고, 너트(50a, 50b)가 노치(14a, 14b) 내에서의 어떤 회전에 대해서도 차단된다.
도 8은 작은 높이의 임플란트를 얻고자 할 때, 사용될 수 있는 본 발명의 변형예를 도시한다. 이는 단지 하나의 캠 형성 요소(30)만이 2개의 척추 스러스트 요소(100, 200)와 연결되어 제공되는 것이 도 1 내지 도 7의 실시예와 상이하다. 스러스트 요소(100)는 그 하부면상에 티스(26), 활주부(13) 및 그 상부면에 홈(12)을 구비하는 하부 판(11)을 갖는다. 스러스트 요소(200)는 그 상부면상에 티스(26), 슬라이더(23) 및 그 하부면에 홈(도시되지 않음)을 구비하는 상부판(21)을 갖는다. 캠(30), 나사(40) 및 너트(50)는 전술한 실시예의 대응 요소와 동일하다.
물론, 본 발명은 전술한 실시예로 한정되지 않고, 당기술의 당업자에 의해 본 발명의 정신의 범위 내에서 다양한 변형과 변화가 적용될 수 있다.

Claims (12)

  1. 상하 척추판을 지지하기 위한 제1 및 제2 지지 요소(100, 200; 20a, 20b)와, 2개의 지지 요소를 상하로 유지하기 위한 유지 수단(13, 23; 13a, 13b, 23)과, 상기 지지 요소 사이의 거리를 변화시키기에 적합한 적어도 하나의 이동 부재(30; 30a, 30b)를 포함하는 척추 수술에서 척추체를 대체하는 임플란트에 있어서,
    상기 유지 수단은 2개의 지지 요소 사이에 구비되는 적어도 하나의 활주 수단(13, 23; 13a, 13b, 23)을 포함하고, 상기 전체 또는 각각의 이동 부재가 시상 평면(sagittal plane)에 수평이고 평행한 축을 중심으로 회전되기에 적합한 별개 위치를 갖는 캠(30, 30a, 30b)에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  2. 제1항에 있어서,
    전체 또는 각각의 별개 위치 캠(30, 30a, 30b)은 단면이 불규칙한 다각형 형태의 외형을 갖는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  3. 제2항에 있어서,
    전체 또는 각각의 캠(30, 30a, 30b)은 각 쌍에서의 면이 상호 평행하고 면의 각 쌍이 면의 다른 쌍 사이의 공간과 다른 거리(d1, d2, d3)로 이격되어진 면(31, 31'; 32, 32'; 33, 33')의 다수의 쌍을 갖는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  4. 제3항에 있어서,
    캠은 면(31, 31'; 32, 32'; 33, 33')의 세 쌍을 갖는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    각각의 지지 요소는 그 일 면에 형성된 홈(12, 22; 12a, 12b, 22)을 구비하는 지지 판(11, 21; 21a, 21b)을 갖고, 면(32, 32'; 33, 33') 쌍의 적어도 일부는 캠의 원주 방향에서의 길이가 각 홈의 폭보다 약간 짧게 되는 방법으로 치수결정되는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  6. 제5항에 있어서,
    캠면의 적어도 한 쌍의 면(32, 32')은, 캠의 원주 방향에서 상기 면과 인접 면(33, 33') 사이의 전이역에 구비된 각각의 세트백(321, 321')에 의하여 지지판에서 홈(12, 22; 12a, 12b, 22)의 폭과 일치하는 길이인 것을 특징으로 하는 임플란트.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    전체 또는 각각의 캠(30; 30a, 30b)이 전체 또는 각각의 활주 수단상에서 회전 및 병진 이동되도록 장착되는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  8. 제7항에 있어서,
    전체 또는 각각의 활주부는 임플란트의 한 요소(10, 100)로부터 형성된 중공 활주 형성 직립부(13; 13a, 13b)와 임플란트의 다른 요소(200; 20a, 20b)로부터 형성된 슬라이더 형성 요소(23)를 포함하고, 캠 장착 축(40; 40a, 40b)을 통과시키기 위해 활주부와 슬라이더를 관통하는 긴 개구(14, 15, 24; 14a, 15a, 24; 14b, 15b, 24)를 갖는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 캠 장착 축에는 캠의 중앙 통로(34) 및 상기 긴 개구를 통과하는 나사(40; 40a, 40b)가 형성되어 너트(50; 50a, 50b)와 맞물림되는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  10. 제9항에 있어서,
    활주부의 긴 개구(14; 14a; 14b) 중의 하나는 너트(50; 50a, 50b)의 회전을 방지하기에 적합한 노치인 것을 특징으로 하는 임플란트.
  11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 요소(100, 200; 20a, 20b)는 임플란트의 상하에 놓이는 척추와의 맞물림을 위하여 그 외측면상에 티스(26)를 갖는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  12. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    2개의 지지 요소(20a, 20b)와, 중앙 요소(10)와, 상부 지지 요소(20a) 및 중앙 요소(10) 사이와 하부 지지 요소(20b) 및 중앙 요소(10) 사이에서 각각 작동하는 2개의 캠(30a, 30b)과, 상부 지지 요소(20a) 및 중앙 요소(10) 사이와 하부 지지 요소(20b) 및 중앙 요소(10) 사이에서 각각 작동하는 2개의 활주 형성 수단(13a, 23; 13b, 23)을 포함하는 것을 특징으로 하는 임플란트.
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