KR100745326B1 - 다중축 뼈-고정 장치 - Google Patents

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KR100745326B1
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매튜 엠. 모리슨
비. 토마스 바커
존 스튜어트 영
제프리 더블유 빌르
크리스 이. 존슨
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워쏘우 오르쏘페딕 인코포레이티드
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Abstract

본 발명의 다중 축 뼈 삽입물(520)은 1 이상의 연장부재(522), 1 이상의 고정재 조립체(524), 및 연장 부재내에 끼워 맞추어진 스테빌라이져(526)를 포함한다. 한쪽 끝에 다공성 나사산을, 그리고 다른 끝에는 기계 나사산을 가지며 양자 사이에는 확대부를 가지는 뼈 볼트(540)이 제공된다. 뼈 볼트는 다공성 나사산 말단을 경유하여 뼈속으로 고정된다. 기계 나사산을 가진 말단은 연장 부재의 개구 및 스테빌라이져를 관통하여 결합된 와셔(582) 및 너트(544)와 맞물려진다. 와셔는 직사각형 개구내에 언더컷을 포함하며, 너트는 돌출 슬리브를 포함한다. 슬리브는 와셔 개구내로 삽입되고 확장됨으로써, 너트의 와셔의 상호 회전성 및 병진 운동성을 손상시키지 않는 동시에 와셔내에 슬리브가 유지된다. 연장 부재의 맨 위에서 너트 및 와셔에 의해 잠기는 경우, 볼트의 확대부는 스테빌라이져의 내벽에 힘을 가하고, 스테빌라이져는 다시 연장부재를 고정시키게 된다. 따라서, 연장부재는 뼈 고정재에 대해 다양한 임의의 각에서 선택된 하나의 각도로 고정되게 된다.

Description

다중축 뼈-고정 장치{Multi-Axial Bone Anchor Apparatus}
본 발명은 소망하는 공간적 관계로 뼈들(bone member)이 고정시키고, 뼈의 편향성 질환(bone misalignment disorder)을 교정하는 데 사용하기 위한 변형교정 삽입물 조립체(orthopedic implant assembly)에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 판(plate)과 같은 연장 부재(elongated member)를 포함한 다중축의 척추 고정 시스템(multi-axial spinal fixation system)에 관한 것이다.
변형교정 수술분야, 특히 척추수술 분야에서, 판(plate) 또는 봉(rod)과 같은 연장 부재를 뼈에 부착시켜 주어진 위치에 뼈를 유지 및 지지하는 기술은 오래 전부터 공지되어 왔다. 예를 들어, 손상되거나 질병에 걸리거나 잘못된 형태를 가지거나 기타 비정상적인 추골(vertabrae)을 일체화(fuse)하는 과정에서, 외과의사는 추골을 교정된 위치에 놓게 된다. 연장 판(elongated plate)을 척추골에 인접하게 위치시키고, 특정 형상의 나사 또는 볼트와 같은 뼈 고정재(bone anchor)를 사용하여 상기 판을 뼈에 고정시킨다. 이러한 고정재의 경우, 뼈에 1 이상의 구멍을 뚫고 구멍 안으로 고정재를 돌려 끼워넣음(threading)에 의해 배치가 이루어진다<참조: 미국특허 5,676,666 (Oxland 등), 미국특허 5,613,967(Engelhardt 등) 및 미국특허 5,603,713(Aust 등)> 고정재는, 판을 관통하여 척추의 구멍(vertebral hole)안으로 끼워 뼈에 연결시키거나, 혹은 대안으로써, 고정재를 뼈에 연결한 후, 전기 고정재 위 또는 그 주위의 올바른 위치에 상기 판을 놓을 수 있다. 이어서, 고정재 및 판을 서로 고정하여 상호 움직임을 최소화하거나 방지하게 된다. 이러한 방법에 의해 뼈를 치료를 위한 적절한 정렬상태로 유지 및/또는 지지할 수 있다.
삽입물 시스템의 연장 부재 또는 기타 다른 고정기구에 대한 볼트 또는 다른 고정재의 각 배향이 수개의 면으로 이루어 질 수 있는 삽입물 시스템이 바람직한 것은 공지된 사실이다. 상기 특징은, 뼈 고정재가 고정에 가장 적합한 각도로 놓일 수 있도록 함으로써, 고정판이 최적의 위치에 놓이면서도 고정재가 느슨해지거나 빠지거나 기타 다른 움직임을 일으킬 수 있는 가능성을 줄어들게 한다. 나아가, 상기 시스템은 편평하지 않은 뼈의 표면 및 교정해야 할 기형도(abnormality)로 인해 척추 수술시 종종 발생하는 조작의 어려움을 줄여주고, 일반적으로, 삽입물에 대한 적응의 필요성을 줄여주므로, 외과의사의 교정 수술을 보다 용이하게 하고 환자에게는 수술 후 고통을 줄여준다.
이러한 다중축능(multi-axial capability)을 달성하기 위해서 여러가지 접근방법이 사용되어 왔다. 예를 들어, Olerud의 미국특허 5,735,853은 볼트 주변에 딱 맞는(snap-fit) 압축성의 구형 칼라(compressible spherical collar)를 구비하여 뼈 볼트가 판과의 관계에서 여러가지 각도로 위치할 수 있도록 한 삽입물 기구를 개시하였는데, 상기 칼라는 판 삽입물(a plate insert) 내의 구형 개구내에서 회전이 가능하고 기울어질 수 있다. 그러나, 판 내에서 볼트 및 칼라를 압축하여 끼워맞추는 것(compression fit)은 기구 조립시, 특히 유체가 널리 퍼진 환경에서 어려 움을 야기할 수 있다.
또 다른 접근 방식은 Wagner의 미국특허 5,304,179에 나타난 것으로, 이는 하나의 금속통 내부에 금속통(bushing)의 길이방향축에 대해 임의의 각도로 고정된 하나의 뼈 나사를 개시하고 있다. 금속통은 이웃하는 봉형태 수단(road-based instrumentation)의 축에 대해 일정한 각도를 가지는 연결자(connector)의 일정 범위내에서 회전할 수 있다. 연결자는 상기 수단의 축 주위로 회전할 수 있다. Wagner 시스템의 경우, 3차원 공간내에서 뼈 나사의 불연속적인 배치만 가능하며, 금속통들로 인해 구조물의 길이 및 윤곽(profile)이 증가할 뿐만 아니라 의사가 다루고 배열해야 하는 부품수도 늘어난다.
세번째 접근방식은 Asher 등의 미국특허 No. 5,984,924에 나타나 있는데, 여기서는 2쌍의 와셔사이에 끼워 넣어진 연장된 뼈 정렬부재(elongated bone alignment)를 가진 뼈 정렬 시스템을 보여준다. 각 쌍의 상기 와셔는 여러 위치로 놓일수 있도록 볼-소켓(ball and socket) 형상으로 맞물리는 해당 표면을 가지고 있다. 뼈 고정재의 샤프트(shaft)는 각 쌍의 와셔 및 연장된 부재의 개구를 관통하여 뻗어나오고, 이 때, 당해 와셔 쌍은 상기 샤프트가 연장 부재에 대하여 여러 각도로 배향할 수 있도록 한다. 이러한 접근 방식은 수술 중 취급 및 조립해야 하는 여러 개의 소부품들을 필요로 한다. 나아가, 이러한 시스템에서 와셔는 연장부재의 외부에 존재하기 때문에 와셔에 의해 전체 구조물의 두께가 증가하고, 따라서 좁은 수술공간에서의 사용이 더욱 어려워지며 환자에게 더 큰 불편을 줄 수 있다.
따라서, 당해 기술분야에는 뼈 고정재를 다양한 배향각으로 척추판(spinal plate)과 같은 연장부재에 맞물리기 위해 사용되는 부품의 수를 최소화한 다중축 뼈 고정재 시스템에 대한 필요성이 남아있다. 또한, 뼈 고정재의 위치 선정시 상기 연장부재에 대해 그 공간각 및 선형적 위치가 연속적 범위로 조절될 수 있는 다중 축 뼈 고정재로서, 보다 편평한 윤곽 및 보다 작은 치수를 가지는 고정재에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명은, 그 하나의 구현예에 있어, 추골과 같은 1 이상의 뼈들을 따라 인접하게 놓여지기 위한, 길이방향으로 하나의 축을 가진 판 부재(plate member)를 포함한 변형교정 삽입물 시스템을 제공한다. 상기 판 부재는 판의 축에 실질적으로 평행한 1 이상의 슬롯을 포함하며, 이 때, 상기 슬롯은 실질적으로 판부재의 전(全) 길이에 걸쳐 연장된 채널부를 포함한다. 또한, 실질적으로 벽에 의해 한정된 관통 개구를 포함하는 스테빌라이져가 제공되는데, 이 경우, 상기 개구는 길이방향으로 하나의 축을 가지고 있고, 상기 스테빌라이져는 개구의 축에 대하여 측면으로(laterally) 연장된 1 이상의 핑거부를 추가로 포함한다. 이 때, 상기 핑거부는 판의 채널내에 수용되어 스테빌라이져의 개구가 판의 슬롯과 통하도록 한다. 뼈 맞물림부(bone-engaging portion), 매개부(intermidiate portion) 및 나사산을 가진 포스트부(a threaded post protion)를 포함한 뼈 볼트는 스테빌라이져의 개구 및 판의 슬롯을 관통해 뻗어나와(extend) 볼트의 매개부가 스테빌라이져의 벽에 인접하도록 한다. 또한, 둥근 최상부면(rounded top surface), 바닥면(bottom surface) 및, 볼트의 일부의 주위에 맞도록 되어있는 관통 개구를 포함한 와셔, 및 와셔로부터 분리되고, 본체부, 가장자리부 및 볼트와의 맞물림을 위해 본체부를 관통하여 연장된 나사산이 있는 구멍(a threaded hole)을 포함한 너트가 제공되며, 이 때 상기 너트 및 와셔는 볼트에 끼워 맞추기 전에 서로 결합시킨다.
너트 및 와셔는 서로에 대하여 회전가능하며, 서로에 대해 병진적으로 움직일 수 있다. 너트는 슬리브부를 포함할 수 있는데, 이 때, 상기 슬리브부는 그 일부가 부분적으로 너트의 가장자리부 내에 있고 실질적으로 너트의 개구와 중심이 일치한다. 또한, 와셔는 와셔의 개구내에 제 1 지름을 가진 언더컷을 포함할 수 있으며, 슬리브부를 개구 내로 삽입하고 슬리브부의 일부(이는 슬리브부의 말단이 될 수 있다)를 언더컷의 직경보다 큰 제 2 직경까지 확장함에 의해 너트 및 와셔를 결합할 수 있다. 이러한 확장은 형철로 구부리거나(swaging), 플레어(flaring)하거나 기타 방법에 의해 가능하다.
본 발명의 다른 특징, 장점 및 물건은 하기에 의해 명확해 질 것이다.
도 1은 추골에 삽입된, 본 발명에 따른 변형교정 삽입물의 구현예의 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 시스템의 한 구현예의 조망도이다.
도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 한 구현예를 도 2의 선 3-3을 따라 취하여 화살표 방향으로 본 단면도이다.
도 4a는 본 발명에서 사용된 변형교정 판의 한 구현예의 상면도(top view)이다.
도 4b 는 도 4a 에 도시된 변형교정 판의 구현예의 측방향 입면도(side elevational view)이다.
도 4c 는 도 4a에 도시된 변형교정 판의 구현예의 단면도로서, 도 4a에서 Hc-Hc선을 따라 취하여 화살표 방향으로 본 것이다.
도 4d 는 도 1에 도시된 본 발명의 구현예에 사용된 변형교정 판의 제 2 구현예의 상면도이다.
도 4e는 도 4d에 도시된 변형교정 판의 제 2 구현예의 측방향 입면도이다.
도 5a 는 도 2에 도시된 본 발명의 구현예에 사용된 스테빌라이져의 한 구현예의 상면도이다.
도 5b 는 도 5a에 도시된 변형교정 스테빌라이져의 한 구현예의 단면도로써, 도 5a의 선 5b-5b를 따라 절단하여 화살표방향으로 본 것이다.
도 6은 도 4a에 도시된 변형교정판의 구현예의 정면도로써, 그 내부에 장착된 도 5a에 도시된 스테빌라이져의 구현예와 함께 나타낸 것이다.
도 7은 도 2에 도시된 본 발명의 구현예와 함께 사용된 뼈 볼트의 한 구현예의 측면도이다.
도 8a는 도 1에 도시된 본 발명의 구현예에 사용된 와셔의 한 구현예의 상면도이다.
도 8b는 도 8a에 도시된 와셔의 구현예의 저면도(bottom view)이다.
도 8c는 도 8a에 도시된 와셔의 구현예의 단면도로써, 도 8a에서 8c-8c선을 따라 취하여 화살표 방향으로 본 것이다.
도 9a는 도 2에 도시된 본 발명의 구현예에서 사용된 너트의 한 구현예의 측면도이다.
도 9b는 도 9a에서 도시된 너트의 구현예의 상면도이다.
도 9c는 도 9a에 나타난 너트의 구현예의 단면도로써 도 9b에서 선 9c-9c를 따라 취하여 화살표 방향으로 본 것이다.
도 10a는 도 2에서 나타난 본 발명의 구현예에서 사용된 와셔-너트 조합의 한 구현예의 상면도이다.
도 10b는 도 10a에서 나타난 와셔-너트 조합의 구현예의 측방향 입면도이다.
도 10c는 도 10a에 도시된 와셔-너트 조합의 구현예의 저면도이다.
도 10d는 도 10a에 도시된 와셔-너트 조합의 구현예의 단면도로써, 도 10b에서 10d-10d선을 따라 취하여 화살표 방향으로 본 것이다.
본 발명의 원리 이해를 돕기 위해, 도면에 도시된 구현예를 언급하며, 특정의 용어를 사용하여 상기 구현예들을 기술하지만, 이들 구현예는 발명의 범위를 한정하기 위한 것이 아니며, 본 발명이 속한 기술분야의 당업자에게 통상적인 것으로 간주되는, 도시된 기구의 개조나 추가적 변경 및 본 발명 원리의 추가적 응용도 본 발명에 포함된다.
도 2 내지 3를 보면, 본 발명에 따른 변형교정 삽입물 시스템 520 의 한 구현예가 도시되어 있다. 전기 구현예에서, 삽입물 시스템 520은 골 판(bone plate) 522과 같은 하나의 연장부재, 한 쌍의 뼈 고정재 조립체 524 및 한 세트의 지지체(support) 또는 스테빌라이져(stabilizer) 526 을 포함한다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한, 상기 요소들의 수를 달리할 수 있다. 예를 들어, 수 개의 연장부재 522 를 함께 사용할 수 있거나, 혹은 연장부재의 형상, 해결해야 할 의학적 문제 및/또는 기타 다른 요인에 따라, 보다 많거나 적은 수의 뼈 고정재를 사용할 수 있다. 본 발명은 최소한 하나의 연장부재 522, 하나의 뼈 고정재 조립체 524 및 각각의 뼈고정재 조립체 524 당 하나의 스테빌라이져 526 을 고려한 것이다.
도 4a 내지 4c를 보면, 골 판 522 의 하나의 구현예가 나와있다. 판 522 는 대체로 둥근 (generally-rounded) 직사각형 또는 난형(oval) 형상이며, 상부 표면 523 및 하부 표면 523a 를 가진다. 판 522 는 추가로 1 이상의 연장 슬롯 530 을 포함하는데, 상기 슬롯은 상부표면 523 으로부터 하부표면 523a 을 관통하며, 판 522의 길이방향의 축을 따라 연장되어 있다. 슬롯 530은, 뼈 고정재 조립체 524 가 슬롯 530 내의 무수한 위치 중 어느 곳에라도 놓여질 수 있도록 대체로 개방된 기하구조(open geometry)를 가진다. 상기 도시된 구현예에서, 판 522 내의 슬롯 530 은 상부표면 523 에 가까운 상부 530a, 중간부 530b, 길이방향 채널 530c 및, 판 522의 하부표면 523a 에 가까운 저부 530d 를 가진다. 슬롯의 각 부분인 530a 내지 530d 는 일반적으로 일정하지 않은 폭(즉, 도 4c에서의 수평 치수)을 가진다. 판 522는 1 이상의 횡방향 부재(cross member) 531을 포함하여, 중간부 530b 를 분리하고 다수개의 슬롯 형상을 만들어냄으로써, 개방 기하구조를 손상하지 않고 골판 522 에 강성(rigidity) 및 형태 안정성(dimensional stability)을 추가적으로 제공 한다. 그러나, 상부 530a, 채널 530c 및 저부 530d 는 판 522 의 길이에 걸쳐 연속되어 있다. 나아가, 상부 530a 는 레지(ledge) 532에 부분적으로 한정되어 있고, 채널 530c는 렛지 535a 및 실링면(ceiling surface) 535b 에 의해 한정되어 있다. 골판 522는 고정이 필요한 1 이상의 추골 521을 연결할 수 있을 정도의 충분한 길이를 가지며, 판의 다양한 치수 및 그 특징 뿐만 아니라 슬롯의 수도 본 발명의 범위내로 이해되어야 할 것이다.
도 4d 및 4e는 골 판 622의 대안적 구현예를 도시한 것으로, 판 622 및, 슬롯부 530a 내지 530d를 포함한 그 내부적 특징이 휘거나 구부러진 것에 한해 판 522와 다르다. 굽어진 판 622는, 뼈들(bone members) 521이 임의의 호를 유지해야 하는 경우, 예를 들어 척추의 정상적 척추전만(lordotic) 또는 척추후만(kyphotic) 굴곡을 유지해야 하는 경우에 있어, 의사에게 추가적으로 편의성을 제공한다.
도 7 내지 10은, 연장부재 522 와 함께 사용할 수 있는 본 발명에 따른 뼈 고정재 조립체 524의 한 구현예를 나타낸 것이다. 일반적으로 뼈 고정재 조립체 524 는 뼈 볼트(bone bolt) 540과 같은 고정부재, 호형와셔(arcuate washer) 542, 및 너트 544 를 포함한다. 도시된 구현예의 경우, 와셔 542 및 너트 544 는 쉽게 분리되지 않을 정도로 단단히(affirmatively) 결합되어 있으나, 서로 회전가능(rotatable)하며 병진적으로 움직일 수 있다(tlanslatable).
도 7 및 7a는 뼈 볼트 540의 하나의 구현예를 나타내는 것으로, 이 경우 볼트 540은 다공질의 나사산(cancellous thread) 548을 포함한 뼈-맞물림 부(bone-engaging portion) 546, 기계 나사산부(machine threaded section) 552와 공구 맞 물림 홈(tool-engaging recess) 553를 포함하는 근위부(proximal portion) 또는 근위주(proximal post) 550 및 매개부(intermediate) 554 를 포함한다. 특정 구현예의 경우, 나사산 548 은 매개부 554와 인접하며 및 나사산 548의 골지름(root diameter) 548a 는 나사산 548이 매개부 554에 접근함에 따라 연속적 형태로 증가하여 매개부 554와 실질적으로 매끄러운 접합을 제공한다. 매개부 554 는 원형의 상부 555 및 1 이상의 평평한 면 556 을 포함하는 바, 후자는 뼈에 대하여 볼트 540 을 삽입 또는 제거하기 위해 제공된다. 여기서 도시된 구현예의 경우, 상부 555는 구형 형상을 가지며, 평평한 면 556은 매개부 554의 원주상에 육각형 배열로 일정한 간격을 유지하고 있다. 공구 맞물림 홈 553은 볼트 540 을 뼈로 끼워넣을 수 있는 공구를 맞물리기 위해 구비된 것이다. 홈 553은 육각형 또는 육각 로브(hexalobed) 등, 임의의 적절한 형상일 수 있으며, 본 구현예의 경우, 홈 553 은 육각형이다. 볼트 540 은 추가로 전 길이에 걸쳐 캐뉼라(cannula) 558 를 추가로 포함한다. 캐뉼라 558은 가이드 와이어(그림에 나타나지 않음)를 통해 볼트 540을 수술면까지 전진할 수 있게 하고, 추가로 혈액 또는 기타 체액이 볼트 540 를 통해 흐를 수 있도록 함으로써 보다 빠른 회복을 가져올 수 있다.
도 8a 및 8b는 본 발명에 따른 호형 와셔 542 의 한 구현예를 나타낸 것이다. 와셔 542는 대체로 원통형인 본체 560, 둥굴게 된 헤드 562, 실질적으로 평평한 밑면 563 및 이들을 관통하여 배치된 개구 566을 가지고 있다. 위에서 보았을 경우, 개구 566은 직사각형(oblong) 또는 난형의 형태이며, 부축(minor axis) 564 및 주축(major axis) 565을 가진다. 개구 566은 내벽 568 및 570에 의해 한정되어 있다. 본 구현예에서, 벽 부분 568은 헤드 562로부터 밑면 563을 향해 감소적으로 테이퍼되어 있으며(decreasingly tapered), 벽 부분 570은 실질적으로 원통형이다. 벽 부분 568의 최저점에서의 개구 566의 직경은, 벽 부분 568 과 570의 결합시 계단 또는 언더컷 569이 형성된 결과, 내벽 570의 직경보다 작다. 유사한 언더컷을 형성하는 벽 부분 568 및 570의 대안적 형상 또한 가능하다. 예를 들어 내벽 568 및 570이 구형 또는 원뿔형이거나 혹은 이들의 조합일 수 있다.
도 9a 내지 9c에 있어, 너트 544는 탭(tab) 576, 가장자리 부(skirt portion) 577, 본체부(body portion) 578 및 아래쪽으로 돌출한(downwardly- projecting) 슬리브부 579 를 포함한다. 또한, 너트 544는 본체부 578 및 슬리브부 579를 관통하여 길이방향으로 연장된 개구 580을 포함한다. 탭 576은 본체부 578로부터 안쪽으로 기울어진 채 위쪽으로 뻗어 있으며, 도시된 본 구현예의 경우, 개구 580 과 통해 있는 통로(passageway) 581을 정한다(define). 본체부 578은 토크를 가하는 공구에 결합할 수 있는 종래의 외부 토크(outer torque) 적용면을 포함한다. 상기 구현예에서, 본체부 578은 헥사헤드(hexahead)의 형태를 하고 있으나, 너트 544에의 토크 적용을 허용할 수 있는, 임의의 공지된 형상의 너트부 578 도 사용가능하다. 개구 580은 실질적으로 원통형이며 그 내부에 형성된 암나사산(female thread) 582를 가지고 있다. 개구 580 내의 나사산 582는 근위주 550의 기계 나사산부 552를 나사로서(threadably) 수용할 수 있는 형상을 취하고 있다. 통로 581은 볼트 540의 기계적으로 형성된 나사산부 552의 골지름과 실질적으로 유사한 직경을 가지고 있다.
도시된 본 구현예의 경우, 가장자리부 577 은 본체부 578 과 일체로서, 아래방향으로 뻗어 있으며, 실질적으로 원뿔형이고, 슬리브부 579 둘레로 연장된, 실질적으로 원뿔형인 내면 584를 가진다. 가장자리부 577 및/또는 내면 584를 위해서는 다른 기하학적 형상을 사용할 수 있다. 본 구현예에서, 슬리브부 579는 대략 가장자리부 577과 본체부 578의 접합부으로부터 가장자리부 577의 하부 가장자리를 넘어서까지 일체로 연장되어 있다. 슬리브부 579는 그 외부 직경이 개구 566의 부축 564보다 약간 작아 와셔 542의 개구 566로 수용되기에 적합하다.
도 10a 내지 도 10d에 나타나 있는 본 발명에 따른 하나의 특정 구현예의 경우, 호형 와셔 542 및 너트 544가, 서로에 대해 회전가능하고 병진적으로 움직일 수 있으나, 쉽게 분리되거나 풀어지지는 않도록 결합되어 있다. 상기 구현예에서는, 우선 너트 544의 슬리브부 579 를 호형 와셔 542의 개구 566으로 삽입하여 가장자리부 577의 내면 584가 호형와셔 542의 헤드 562에 인접하도록 함으로써 결합을 완성한다. 슬리브부 579의 하부는 형철로 구부리거나(swage), 혹은 실질적으로 슬리브부 579의 전체 원주를 따라 플레어식 가장자리(flared edge) 579a 를 형성하도록 확장시킨다. 슬리브부 579는 임의의 종래 방법에 의해 형철로 구부리거나 확장시킬 수 있다. 생성된 플레어식 가장자리 579a 의 직경은 와셔 542의 벽 부분 570 직경보다는 작으나, 벽부분 568의 최소 부분보다는 커서 플레어식 가장자리 579a가 언더컷 569에 의해 와셔 542의 개구 566내에 유지될 수 있다. 이처럼 결합된 경우, 호형와셔 542 및 너트 544는 서로에 대해 자유롭게 회전할 수 있으며, 나아가 서로에 대해 주축 565를 따라 병진적으로 움직일 수 있다.
이러한 방식으로 와셔 542 및 너트 544를 결합함에 의해 외과의사가 다루어야 하는 구성부품의 수를 줄일 수 있어 그 사용시 용이함이 증가한다. 추가로, 결합된 와셔-너트 구성부품은 각각의 별도 구성부품보다 크기 때문에, 삽입물의 취급성이 향상되고, 떨어지거나(dropped), 잘못 꼽히거나(misthreaded) 혹은 잘못 사용되는(misused) 부품의 발생 가능성도 줄어든다. 와셔 542 및 너트 544의 결합시 다른 방법도 사용될 수 있는 바, 예를 들어, 슬리브 579의 말단 부분보다는 중간부분을 확장하거나, 또는 스프링식 래치(spring-loaded latch) 또는 볼-멈춤쇄(ball-dent) 구조, 클램프(clamp) 또는 기타 유사한 홀딩(holding) 구조와 같이, 2개의 부품을 결합하기 위한 종래의 구조를 추가로 제공할 수 있다.
도 5a 및 5b 에 있어, 삽입물 시스템 520은 1 이상의 스테빌라이져 또는 지지체 526을 포함한다. 도시된 구현예의 경우, 스테빌라이져 526은 실질적으로 평평한 상부면 591, 측면으로 연장된 핑거부 592 및 둥근 하부면 593을 가진 연장된 팔각형 형상(elongated-octagon shape)을 가진다. 또한, 도시된 본 구현예에 있어, 스테빌라이져 526은 상부면 591로부터 하부면 593을 관통하는 개구 594를 포함한다. 개구 594 는, 특정 구현예에 있어, 최상벽부 595, 중벽부 596 및 하벽부 597 에 의해 한정된다. 특정 구현예의 경우, 최상벽부 595 는 상부면 591 로부터 중벽부 596 을 향해 감소적으로 테이퍼되어 있으며, 이 때 중벽부 596은 실질적으로 원통형이다. 하벽부 597 은 실질적으로 원뿔형이어서 볼트 540의 둥근 상부 555를 수용하고, 스테빌라이져 526 및 판 522에 대하여 볼트 540이 다중축으로 움직일 수 있게 하는 바, 아래 추가 기술하는 바와 같다.
벽의 다른 형상도 본 발명의 범위내에 속한다. 예를 들어, 벽 부분 595 내지 597은 개구(bore) 594를 한정하는 단일의 원뿔형을 형성할 수 있다. 나아가, 스테빌라이져 526의 다른 형상도 본 발명의 범위내에 속하며, 여기에는, 미국 가출원 일련번호 60/129,587 및 60/149,774에 개시된 것이 포함되고, 이들 출원은 본원의 참고자료로 포함된다.
도 1은 추골 521 을 소망하는 위치로 고정 또는 유지하기 위해 본 발명에 따른 변형교정 삽입물 520을 일련의 추골 521에 고정시킨 구현예를 나타낸 것이다. 특히, 2개의 뼈 고정재 조립체 524 각각이 추골 521 각자의 기하에 가장 적합하게 정열한 경우, 각각의 조립체 524 는 서로 평행이 아니거나, 혹은 골판 또는 연장부재 522에 대해 수직이 아닐 수 있다. 본 발명의 와셔 542 및 너트 544는 골판 표면에 대해 실질적으로 수직인 축으로부터의 각 오프셋(angular offset)에 관계없이 각각의 뼈 나사 540을 골 판 522에 고정되게 할 수 있다. 골판 622는, 나타난 바와 같이, 뼈들(bone members) 521의 자연적 윤곽에 보다 적합하도록 길이방향으로 굽어져 있다. 기타 다른 응용의 경우, 굽어진 판이 필요하지 않을 수 있다. 판 522 및 622는 실질적으로 동일한 방식으로 사용되기 때문에, 명확성을 위해 본 발명의 사용은 판 522에 관하여 기술한다.
도 1 내지 3에 있어, 삽입물 520의 도시된 구현예를 조립하고 사용하는 하나의 방법은 다음과 같다: 1 이상의 스테빌라이져 526을 판 522 내 및 채널 530 c 내부에 위치시켜 판 522을 미리 준비한다. 상기는 판 522 및 스테빌라이져 526의 제조 중, 또는 그 후이거나 혹은 삽입 과정을 시작하기 바로 전에 할 수 있다. 스테 빌라이져 526을 판 522 내의 채널 530c 안으로 끼워넣어 스테빌라이져 526의 핑거부(finger portion) 592 가 렛지 535a 에 접하고 실링 면 535b 에 인접하도록 한다. 도 6a 내지 6d의 경우, 1 이상의 스테빌라이져 526을 판 522의 개방 말단을 경유해 채널 530c로 삽입할 수 있다. 스테빌라이져 526은 채널 530c 를 따라 길이방향의 임의의 위치에 놓일 수 있고, 따라서 판 522 길이방향의 임의의 위치에서 볼트 540을 판 522에 고정시킬 수 있다.
외과 의사는 뼈 또는 뼈들 541 안으로 1 이상의 구멍을 판 다음, 뼈-맞물림 부 546의 다공질 나사산 548을 경유해 구멍안으로 볼트(들)540을 끼워 넣는데, 이 경우 볼트 540의 평평한 부분 556가 덮히지 않도록 한다. 삽입된 스테빌라이져 526을 구비한 판 522는 뼈 볼트 540 위에 놓고, 매개부 554가 각각의 스테빌라이져 526의 개구 594내에 있도록 하며, 근위부 550은 판 522의 상부면 523 을 관통하여 뻗어나오도록 한다. 이어서, 판 522는 볼트 540에 대하여, (슬롯 530을 따라 볼트를 이동시키고 채널 530c를 따라 관련 스테빌라이져 526을 움직여) 병진적으로 조정하고, (매개부 554의 상부표면 555상에서 판 522 및 스테빌라이져 526 를 회전시켜) 다중축적으로(multi-axially) 조정할 수 있다. 뼈 볼트 540의 매개부 554의 둥근 상부표면 555는 개구 594 및 스테빌라이져 526의 벽부분 597 및 598과 잘 맞물릴 수 있기 때문에, 뼈 볼트 540은 판 522에 대해 임의의 다양한 각을 형성할 수 있다. 도 3에 도시된 발명의 구현예를 참조하면, 스테빌라이져 526의 하부면 593 이 볼트 540의 평평한 면 556 또는 뼈 맞물림 나사산 548 에 접근하지 않은 것을 알 수 있다.
추골 541의 위치 및 볼트 540 에 대한 판 522의 위치가 소망하는 바대로 놓이면, 결합된 와셔 542 및 너트 554 를 각각의 뼈 볼트 540의 근위부 550위로 돌려서 끼워넣어(thread) 근위부 550이 와셔 542의 개구 566 뿐만 아니라 너트 544의 나사산을 구비한 개구 580과 통로 581을 관통하여 뻗어 나오도록 한다. 와셔 542의 내벽부 568이 테이퍼되어 있기 때문에, 와셔 542 및 너트 544가 그 위에 돌려 끼워질 때, 와셔 542는 볼트 540의 근위부 550에 대하여 다양한 각 위치(angular position)를 차지할 수 있다. 결합된 상태의 와셔 542 및 너트 544가 근위부 550을 따라 판 522에 다가갈 때에, 필요하다면, 와셔 542 를 볼트 540 및 판 522 에 대해 회전시켜 판 522에 대한 위치를 취하게 함으로써, 직사각형의 개구 566이 근위주 550 및 연장부재 522 간의 각 오프셋을 수용하도록 한다. 판 522가 볼트 540에 대하여 원하는 위치로 배향된 경우, 와셔 542의 하부면 563이 판 522의 상부면 523에 실질적으로 정면으로 놓이면, 상기 배치가 완성된다.
너트 544를 더욱 꼭 조임으로써, 가장자리부 577이 헤드 562의 일부에 단단히 맞물리고 이를 누르며(bear), 이로 인해 가장자리부 577의 내면 584 및 와셔 542의 헤드 562간에 안정적이고 단단한 접촉이 제공된다. 이처럼 근위부 550 상에서 너트 544를 꼭 조임으로써, 스테빌라이져 526의 벽부분 597에 대면한 볼트 540의 매개부분 554 에 힘을 가하고, 판 522 의 내부의 실링면 535b 에 대면한 상부면 591 및 핑거부 592에 힘을 가하여, 판 522를 볼트 540에 안정적으로 고정시킨다.
너트 544의 탭 576 은 볼트 540 의 근위부 550 위의 기계 나사산 밑에 놓인 경우(lodge) 너트 544의 반대방향 회전 또는 기타 움직임에 대한 실직적인 저항 및 간섭 끼워맞춤(resistance or interference fit)이 제공된다. 근위부 550의 탭 576위에 남아있는 모든 부분은 부수거나, 절단해버리거나, 잘라내어 주변 조직의 염증을 최소화한다.
상기에서, 와셔-너트 조합 541을 포함한 구현예가 기술되었다. 별개의 호형 와셔 542 및 너트 544를 포함하는 다른 구현예, 예를 들어, 미국 가출원 일련번호 60/129,587 및 60/149,774에 개시된 구현예도 본 발명의 범위에 속하며, 상기 출원은 전체적으로 본발명의 개시에 참조로써 포함되어 있다. 아울러, 부품의 크기가 다르거나 부품 내의 개구 크기가 다른 경우도 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명의 삽입물 시스템의 부품은 키트로써 제조될 수도 있다. 이러한 키트는 예를 들어 슬롯 및/또는 개구의 수와 그들의 배향이 변화하고 다양한 길이를 가진 연장부재 522 및 622의 세트를 포함할 수 있다. 본 명세서에 개시된 와셔, 볼트, 나사 및 너트와 와셔-너트 조합의 세트 또한 제공될 수 있다. 나아가, 본 발명에 따른 삽입물 시스템의 부품과 호환가능한, 렌치(wrench), 스크류 드라이버 등의 공구도 포함될 수 있다. 본 발명의 부품들은 스테인레스 강, 티타늄, 티타늄 합금, 특정 플라스틱류 또는 기타 공지된 재료 등 생체 적합성 재료로 이루어져야 한다.
본 발명은 도면 및 앞서 서술한 바에 의해 자세히 도시되고 기술되었는 바, 이는 특성상 설명적으로 그리고 제한적이지 않은 것으로 이해되어야 하며, 바람직한 구현예만을 보이고 기술한 것으로써 본 발명의 사상으로부터 도출된 모든 변화 및 변경도 보호되어야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 하나 이상의 뼈를 따라 인접하여 위치하고 길이방향으로 하나의 축을 가지는 판 부재로서, 상기 판 부재는 상기 축에 평행한 관통 슬롯을 포함하고, 상기 슬롯은 상기 판부재의 전체 길이에 걸쳐 연장된 채널부를 포함하는 판부재;
    벽에 의해 한정되고 하나의 길이방향 축을 가진 관통 개구를 포함한 스테빌라이져(stabilizer)로서, 상기 스테빌라이져는 추가로 상기 개구 축에 대해 측면으로 연장된 1 이상의 핑거부를 포함하고, 이 때, 상기 핑거부는 상기 채널내에 수용되고 상기 개구는 상기 슬롯과 통하는 스테빌라이져;
    뼈 맞물림 부, 매개부 및 나사산이 있는 포스트부(threaded post portion)를 포함한 뼈 볼트로서, 상기 볼트는, 상기 매개부가 상기 스테빌라이져의 상기 벽에 인접하도록, 상기 스테빌라이져의 상기 개구 및 상기 판 부재의 상기 슬롯을 관통하여 뻗어나온 뼈 볼트;
    둥근 최상부면, 바닥면, 및 상기 볼트의 일부 주위에 맞추어지도록 한 관통 개구를 포함하는 와셔; 및
    와셔로부터 분리되고, 본체부, 가장자리부, 상기 볼트에 끼워 맞추기 위해 본체부를 관통하여 뻗어나온 나사산 구비된 구멍을 포함한 너트
    를 포함하고, 이 때,상기 너트 및 상기 와셔는 상기 볼트에 맞물리기 전에 결합된 변형교정 삽입물 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 너트 및 상기 와셔는 상호 회전가능하고, 서로에 대해 병진적으로 움직일 수 있는 것을 특징으로 하는 삽입물 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 너트는, 부분적으로 상기 가장자리부 내에 있고 상기 구멍과 중심을 같이 하는, 슬리브부를 포함하는 것을 특징으로 하는 삽입물 장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 와셔는 상기 개구내에 제 1 직경을 가진 언더컷을 포함하고, 상기 너트 및 상기 와셔는, 상기 슬리브부를 상기 개구 내에 삽입하고 상기 슬리브부의 일부를 상기 제 1 직경보다 큰 제 2 직경까지 확장함에 의해, 결합된 것을 특징으로 하는 삽입물 장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 슬리브부는 상기 본체부로부터 원거리인 말단을 포함하고, 상기 말단이 상기 슬리브부의 상기 확장부를 형성하는 것을 특징으로 하는 삽입물 장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 뼈 볼트는 상기 뼈내에서 상기 볼트를 끼워넣기 위해 사용하는 공구 맞물림 홈(tool engaging recess)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 삽입물 장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 볼트의 상기 매개부는, 수 개의 다른 배향으로 상기 스테빌라이져의 상기 개구내에 수용될 수 있는 형상의 확대부(enlarged portion)를 포함하는 것을 특징으로 하는 삽입물 장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 확대부는 구형부(spherical portion)를 가진 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 삽입물 장치.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 판 부재는 복수개의 관통 슬롯을 포함하는 것을 특징으로 하는 삽입물 장치.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 판은 굽어진 것을 특징으로 하는 삽입물 장치.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 너트는 길이방향 축을 가지고, 상기 너트로부터 뻗어나와 너트의 축을 향하여 기울어진 탭을 추가로 포함하며, 상기 탭은 상기 너트가 느슨해지는 것을 방지하기 위해 상기 볼트의 나사산 있는 포스트 부분과 상호 작용하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 삽입물 장치.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 스테빌라이져는 팔각형의 상부표면 및 둥근 하부표면을 가진 것을 특징으로 하는 삽입물 장치.
  13. 제 1항에 있어서, 적어도 제 2의 상기 뼈 볼트, 상기 제 2의 뼈 볼트에 관련된 적어도 제 2의 상기 스테빌라이져, 상기 제 2의 뼈 볼트와 관련된 적어도 제 2의 상기 워셔 및, 상기 제 2의 뼈 볼트와 관련된 적어도 제 2의 상기 너트를 추가로 포함하고, 이 때 상기 제 2의 워셔 및 상기 제 2의 너트는 전기 제 2의 뼈 볼트와 맞물리기 전에 결합되는 것을 특징으로 하는 삽입물 장치.
  14. 삭제
  15. 삭제
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