KR100877655B1

KR100877655B1 - 척추 간 인공디스크

Info

Publication number: KR100877655B1
Application number: KR1020070050885A
Authority: KR
Inventors: 이성재; 전성철; 박기훈; 정재영
Original assignee: 인제대학교 산학협력단
Priority date: 2007-05-25
Filing date: 2007-05-25
Publication date: 2009-01-08
Also published as: KR20080103751A

Abstract

척추 질환으로 디스크가 손상된 환자의 척추에 시술되어 척추의 운동성을 향상시키고, 시술 후에 안정성을 확보할 수 있는 척추 간 인공디스크에 대해 개시한다. 환자의 위, 아래쪽 척추 뼈에 각각 대응되도록 고정되는 상,하부 지지체가 구비된다. 상,하부 지지체 사이에는 척추의 움직임에 따른 유동성이 부여되도록 상부 지지체에 고정되는 중간 연결체가 구비된다. 중간 연결체의 하부에는 일정한 곡률을 가지는 볼록곡면부가 형성되고, 중간 연결체의 하부와 접하는 하부 지지체의 상부에는 볼록곡면부와 상응하는 형상의 오목곡면부가 형성된다. 이와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 상부 지지체의 하부에 중간 연결체가 고정된 상태로 위, 아래쪽 척추 뼈에 시술됨으로써, 전체적인 시술행위를 신속하고 효율적으로 할 수 있고, 시술 후 척추의 유동에 따른 중간 연결체의 이탈을 방지하여 시술의 안정성을 확보할 수 있다. 또한, 중간 연결체와 하부 지지체의 곡면접촉을 통해 상,하부 지지체의 자유로운 회전 및 굴곡 운동이 가능하여 척추에 운동성을 부여할 수 있다.

척추, 상부 지지체, 하부 지지체, 중간 연결체, 볼록곡면부, 오목곡면부

Description

척추 간 인공디스크{INTERVERTEBRAL ARTIFICIAL DISC}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 척추 간 인공디스크의 분해 사시도,

도 2는 도 1에 도시된 척추 간 인공디스크의 결합상태 정면도,

도 3은 도 1에 도시된 척추 간 인공디스크의 분리상태 단면도, 그리고

도 4와 도 5는 본 발명에 있어서 상부 지지체의 운동반경에 따른 하부 지지체의 유동상태를 나타낸 도면이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 상부 지지체 12 : 하부 지지체

13A,13B : 고정돌기 14 : 내측걸림홈

16 : 외측걸림돌기 18 : 오목곡면부

20 : 중간 연결체 22 : 외측걸림홈

24 : 내측걸림홈 26 : 볼록곡면부

본 발명은 척추 간 인공디스크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 척추 질환으 로 디스크가 손상된 환자에 시술되어 척추의 운동성을 향상시키고, 시술 후에 안정성을 확보할 수 있는 척추 간 인공디스크에 관한 것이다.

일반적으로, 척추의 모습은 신체의 등 뒤에서 볼 때는 일자 형태이고, 신체의 옆에서 볼 때는 S자 형태로 휘어져 있다. 척추 뼈와 뼈 사이에는 디스크(추간판)라는 것이 있는데, 이는 중요한 관절의 기능 및 움직일 때마다 미치는 충격을 흡수하는 역할을 한다.

상기한 디스크의 바깥쪽은 질긴 섬유로 보호되고 있고, 디스크의 안쪽에는 수핵이라는 것이 들어있다. 이러한 디스크는 척추의 움직임에 따라서 수핵의 위치와 모양이 바뀌면서 척추에 가해지는 충격을 최소화하는 매우 중요한 역할을 하게 된다. 수핵의 대부분은 수분(물)으로 이루어져 있는데 나이를 먹으면서 점차 수분량이 줄어들어 디스크는 완충기능을 상실하게 된다. 이로 인해 섬유에 과도한 압력이 가해지면 허리통증이 발생하고, 여기서 더 진행되면 섬유가 심하게 늘어나거나 파열되면서 뒤쪽에 위치한 신경근을 눌러서 골반, 다리 등에 통증이 발생하게 된다. 이후 척추의 간격이 점차 좁아지거나 척추 뼈가 내려앉으면서 척추변형이 일어나는 등 각종 부작용들이 발생하고 있다. 이 때문에 심하게 찌그러지거나 상한 디스크를 제거하는 수술을 하는 경우 척추간격을 유지하고 척추가 변형되거나 흔들리는 것을 방지하기 위한 조치를 취하는 것이 원칙이다.

과거에는 제거한 디스크를 복원하는 것이 불가능했기 때문에 척추가 변형되거나 흔들리는 현상을 방지하는 데만 목적을 두고 척추 뼈들을 서로 연결하는 골융합술과 척추를 고정하는 척추고정술을 주로 시술했었다. 그러나 기존의 시술법은 용통에 좋은 치료방법이지만 고정수술에 따른 부작용이 있어서 수술 후, 일시적인 호전을 보이지만 고정된 척추로 인한 요통이 이차적으로 발생할 수 있도 있어 부작용이 만만치 않다.

근래에는 이를 보완하기 위해서 디스크 본래의 기능을 유지하고 운동성이 가능하도록 하기 위한 인공디스크가 제시되었다. 이러한 인공디스크로 인하여 원래의 디스크를 제거한 환자들도 허리를 자유자재로 움직이고 척추를 안정성 있게 유지하는 것이 가능해졌으며, 척추의 운동성을 유지시켜주는 것이 가능하여 주위 디스크가 다스 손상되는 것을 방지하였다.

그러나, 종래의 인공디스크는 척추에 가동성을 부여하도록 다수의 구성품이 서로 유기적으로 결합되는 구조로 형성되는데, 인공디스크를 구성하는 각 구성품 간의 결합관계가 취약하여 척추의 유동시 구성품의 일부가 쉽게 이탈될 수 있고, 각 구성품 간의 운동성 및 충격에 따른 완화효과가 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명의 기술적 과제는 인공디스크를 구성하는 중간 연결체와 하부 지지체 를 곡면접촉으로 형성하여 척추의 유동에 따른 중간 연결체와 하부 지지체의 회전이 가능하도록 하여 척추의 운동성을 향상시키고, 중간 연결체를 상부 지지체에 고정하여 시술 후, 안정성을 확보할 수 있도록 한 척추 간 인공디스크를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 해소하기 위한 본 발명은,

위, 아래쪽 척추 뼈에 고정되는 상부 지지체 및 하부 지지체, 상기 상부 지지체와 하부 지지체 사이에 상,하부가 접하도록 구비되어 그 상부가 상기 상부 지지체에 고정되는 중간 연결체를 포함하고, 상기 중간 연결체의 하부에는 일정한 곡률을 가지는 볼록곡면부가 형성되고, 상기 중간 연결체의 하부와 접하는 상기 하부 지지체의 상부에는 상기 볼록곡면부와 상응하는 형상의 오목곡면부가 형성되며, 상기 상부 지지체와 하부 지지체는 상기 중간 연결체를 통해 척추의 유동에 따른 회전 및 굴곡 운동이 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 척추 간 인공디스크를 제공한다.

또한, 상기 상부 지지체의 하부에는 내측걸림홈 및 외측걸림돌기가 각각 형성되고, 상기 중간 연결체의 상부에는 상기 내측걸림홈 및 외측걸림돌기와 상응하는 내측걸림돌기 및 외측걸림홈이 각각 형성되며, 상기 상부 지지체와 중간 연결체는 상기 내측걸림홈에 내측걸림돌기가 걸림되고, 상기 외측걸림홈에 외측걸림돌기가 걸림되도록 이중 걸림되어 고정된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상부 지지체의 외측걸림돌기와 중간 연결체의 내측걸림돌기는 각각 탄성체로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상부 지지체의 상부와 하부 지지체의 하부에는 상기 위, 아래 척추 뼈에 고정되도록 서로 평행하게 배치되는 세 개 이상의 고정돌기가 각각 구비되되, 상기 상부 지지체의 상부와 하부 지지체의 하부에 각각 배치되는 고정돌기 중 외측의 고정돌기는 서로 동일한 높이로 돌출되어 형성되고, 외측의 고정돌기들 사 이에 배치되는 내측의 고정돌기는 외측의 고정돌기들 보다 높게 돌출되어 형성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 척추 간 인공디스크에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 척추 간 인공디스크의 분해 사시도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1에 도시된 척추 간 인공디스크의 결합상태 정면도가 도시되어 있으며, 도 3에는 도 1에 도시된 척추 간 인공디스크의 분리상태 단면도가 도시되어 있다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 척추 간 인공디스크는, 위쪽 척추 뼈(도면에 미도시)에 고정되는 상부 지지체(10), 아래쪽 척추 뼈(도면에 미도시)에 고정되는 하부 지지체(12), 그리고 상부 지지체(10)와 하부 지지체(12)의 회전 및 굴곡운동이 가능하도록 이들 사이에 구비되는 중간 연결체(20)를 포함하여 구성된다.

상부 지지체(10)와 하부 지지체(12)는 위, 아래쪽 척추 뼈에 각각 대응되도록 고정되는 것으로, 이를 위해서 상부 지지체(10)의 상부면과 하부 지지체(12)의 하부면에는 위, 아래쪽 척추 뼈에 파고들어 고정되도록 서로 평행하게 배치되는 세 개 이상의 고정돌기(13A,13B)가 각각 구비되어 있다. 이때, 고정돌기(13A,13B)의 상부는 위, 아래쪽 척추 뼈에서 디스크를 제거 후, 삽입이 유용하도록 톱니 형상의 구조를 가진다. 또한, 상,하부 지지체(10,12)의 상,하부면에 각각 배치되는 고정돌기(13A,13B) 중 외측의 고정돌기(13A)는 서로 동일한 높이로 돌출되어 형성되고, 외측의 고정돌기(13A)들 사이에 배치되는 내측의 고정돌기(13B)는 외측의 고정돌기(13A)들 보다 높게 돌출되어 형성된다.

즉 상,하부 지지체(10,12)의 상,하부면이 접하여 고정되는 위, 아래쪽 척추 뼈의 접합면은 그 가장자리보다 중앙부가 함몰되는 구조로 형성되어 있어 상,하부 지지체(10,12)는 위, 아래쪽 척추 뼈의 해부학적 형태와 부합하도록 높이를 달리하는 고정돌기(13A,13B)들을 통해 위, 아래쪽의 척추 뼈에 견고히 고정될 수 있게 된다.

또한, 상,하부 지지체(10,12)는 내구성을 고려하여 티타늄, 코발트, 크롬, 몰리브덴, 스테인리스 스틸 등의 재질로 형성된다. 그리고 위, 아래쪽 척추 뼈의 접합면과 접하는 상,하부 지지체(10,12)의 상,하부면은 티타늄 코팅으로 되어 있다.

또한, 위쪽 척추 뼈에 접하여 고정되는 상부 지지체(10)의 하부에는 그 중앙부에 내측걸림홈(14)이 구비되고, 내측걸림홈(14)의 가장자리에는 외측걸림돌기(16)가 각각 구비되어 있다. 이때, 외측걸림돌기(16)는 고탄성을 가지는 탄성체로 형성된다. 그리고 하부 지지체(12)의 상부면에는 후술한 중간 연결체(20)의 하부와 접하도록 일정한 곡률을 가지는 반구형상의 오목곡면부(18)가 형성되어 있다.

한편, 중간 연결체(20)는 상부 지지체(10)와 하부 지지체(12) 사이에 구비되는 것으로, 중간 연결체(20)의 상부에는 상부 지지체(10)의 내측걸림홈(14) 및 외측걸림돌기(16)와 상응하는 외측걸림홈(22) 및 내측걸림돌기(24)가 각각 구비되어 있다. 이때, 외측걸림홈(22)은 내측걸림돌기(24)의 가장자리에 구비되고, 내측걸림 돌기(24)는 상부 지지체(10)의 외측걸림돌기(16)와 마찬가지로 고탄성을 가지는 탄성체로 형성된다.

이러한 중간 연결체(20)는 내측걸림돌기(24)가 상부 지지체(10)의 내측걸림홈(14)에 걸림되고, 마찬가지로 외측걸림홈(22)에 외측걸림돌기(16)가 걸림되도록 상부 지지체(10)와 이중 걸림되어 고정됨으로써 상부 지지체(10)에 견고한 고정상태를 유지할 수 있게 된다.

또한, 중간 연결체(20)의 하부에는 하부 지지체(12)의 오목곡면부(18)와 접하도록 오목곡면부(18)와 상응하는 형상의 볼록곡면부(26)가 형성되어 있다. 이러한 중간 연결체(20)는 상부 지지체(10)에 고정된 상태에서 그 하부에 형성된 볼록곡면부(26)가 하부 지지체(12)의 오목곡면부(18)과 곡면 접하도록 상부 지지체(10)와 하부 지지체(12) 사이에 구비됨으로써 척추의 회전 및 굴곡 운동에 따른 상,하부 지지체(10,12)의 유동이 가능해진다.

또, 중간 연결체(20)는 생체 적합성을 띄면서 압축 및 전단 하중을 체결부위에서 효율적으로 흡수할 수 있도록 수지재의 초고분자량 폴리에틸렌 같은 폴리머나 실리콘 재질로 형성된다.

전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 척추 간 인공디스크의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 척추 간 인공디스크는 위, 아래쪽 척추 뼈에서 디스크의 제거 후, 환자의 척추에 인공디스크의 시술시 상부 지지체(10)의 하부에 중간 연결체(20)가 고정되고, 중간 연결 체(20)의 하부가 하부 지지체(12)의 상부와 곡면 접하도록 위, 아래쪽 척추 뼈에 상,하부 지지체(10,12)가 서로 대응되도록 각각 고정되는 것이다.

그러므로, 기존의 시술 기기와 같이 상,하부 지지체(10,12)의 사이에 중간 연결체(20)를 연결하기 위해 공간을 확보하고자 상,하부 지지체(10,12)를 과도하게 벌리는 등의 무리한 시술을 배제할 수 있어 시술과 관련한 전체적인 시술행위를 신속하고 효율적으로 할 수 있는 것이다.

그리고 상,하부 지지체(10,12)의 상,하부면에는 위, 아래쪽 척추 뼈에 각각 고정되도록 높이를 달리하는 고정돌기(13A13B)가 구비됨으로써, 상,하부 지지체(10,12)는 위, 아래쪽 척추 뼈에 견고히 고정될 수 있는 것이다.

즉 상,하부 지지체(10,12)의 상,하부면이 접하여 고정되는 위, 아래쪽 척추 뼈의 접합면은 그 가장자리보다 중앙부가 함몰되는 구조로 형성되어 있어 상,하부 지지체(10,12)는 위, 아래쪽 척추 뼈의 해부학적 형태와 부합하도록 높이를 달리하는 고정돌기(13A,13B)들을 통해 고정력이 증대되어 위, 아래쪽의 척추 뼈에 견고히 고정될 수 있게 된다.

또한, 중간 연결체(20)의 하부에는 반구형상의 볼록곡면부(26)가 형성되고, 중간 연결체(20)의 하부와 접하는 하부 지지체(12)의 상부에는 볼록곡면부(26)와 상응하는 형상의 오목곡면부(18)가 형성됨으로써, 중간 연결체(20)와 하부 지지체(12) 간의 곡면접촉을 통해 척추의 유동에 따른 운동성이 부여되어 상,하부 지지체(10,12)는 척추의 움직임에 따라 자유로운 회전 및 굴곡 운동이 가능해지는 것이다.

또한, 중간 연결체(20)는 내측걸림돌기(24)가 상부 지지체(10)의 내측걸림홈(14)에 걸림되고, 마찬가지로 외측걸림홈(22)에 외측걸림돌기(16)가 걸림되도록 상부 지지체(10)와 이중 걸림되어 고정됨으로써 상부 지지체(10)에 견고하게 고정되어 척추의 유동시 상,하부 지지체(10,12)의 회전 및 굴곡 운동에 따른 이탈이 방지할 수 있는 것이다. 이때, 외측걸림돌기(16) 및 내측걸림돌기(24)는 고탄성의 탄성체로 형성되어 탄성 변형을 통해 내측걸림홈(14)과 외측걸림홈(22)에 안정적으로 걸림되어 고정되는 것이다.

또한, 중간 연결체(20)는 생체 적합성을 띄면서 압축 및 전단 하중을 체결부위에서 효율적으로 흡수할 수 있도록 수지재의 초고분자량 폴리에틸렌 같은 폴리머나 실리콘 재질로 형성됨으로써, 척추의 유동시 하중에 대한 충격이 최소화되도록 완화할 수 있는 것이다.

한편, 본 발명은 요추부에 시술되도록 구성되었으나. 이에 한정되지 아니하며, 경추를 포함한 다른 임의의 척추에서의 구조에 맞도록 다양한 크기로 형성하여 공통적으로 적용될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 척추 간 인공디스크는 상부 지지체의 하부에 중간 연결체가 고정된 상태로 위, 아래쪽 척추 뼈에 시술됨으로써, 전체적인 시술행위를 신속하고 효율적으로 할 수 있고, 시술 후 척추의 유동에 따른 중간 연결체의 이탈을 방지하여 시술의 안정성을 확보할 수 있다.

또한, 중간 연결체와 하부 지지체를 곡면 접촉되도록 형성하고, 중간 연결체 를 압축 및 전단하중을 효율적으로 흡수할 수 있는 재질로 형성함으로써, 상,하부 지지체의 자유로운 회전 및 굴곡 운동이 가능하도록 척추에 운동성을 부여함과 동시에 하중에 대한 충격이 최소화되도록 완화할 수 있다.

이상에서는 본 발명을 각 실시 예로써 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.

Claims

삭제
위쪽 척추 뼈에 고정되는 상부 지지체(10), 아래쪽 척추 뼈에 고정되고 상부에 일정한 곡률을 가지는 오목곡면부(18)가 형성되는 하부 지지체(12), 및 상기 상부 지지체(10)와 하부 지지체(12) 사이에 상,하부가 접하도록 구비되고 하부에 오목곡면부(18)와 상응하는 형상의 볼록곡면부(26)가 형성되도록 폴리머나 실리콘 재질로 형성되어 상부 지지체(10)와 하부 지지체(12)가 척추의 유동에 따른 회전 및 굴곡 운동이 가능하도록 그 상부가 상부 지지체(10)에 고정되는 중간 연결체(20)를 포함하고,

상기 상부 지지체(10)의 하부에는 내측걸림홈(14) 및 외측걸림돌기(16)가 각각 형성되고,

상기 중간 연결체(20)의 상부에는 내측걸림홈(14) 및 외측걸림돌기(16)와 상응하는 내측걸림돌기(24) 및 외측걸림홈(22)이 각각 형성되며,

상기 상부 지지체(10)와 중간 연결체(20)는 내측걸림홈(14)에 내측걸림돌기(24)가 걸림되고, 상기 외측걸림홈(22)에 외측걸림돌기(16)가 걸림되도록 이중 걸림되어 고정된 것을 특징으로 하는 척추 간 인공디스크.
청구항 2에 있어서, 상기 상부 지지체(10)의 외측걸림돌기(16)와 중간 연결체(20)의 내측걸림돌기(24)는 각각 탄성체로 형성된 것을 특징으로 하는 척추 간 인공디스크.
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서, 상기 상부 지지체(10)의 상부와 하부 지지체(12)의 하부에는 상기 위, 아래 척추 뼈에 고정되도록 서로 평행하게 배치되는 세 개 이상의 고정돌기(13A,13B)가 각각 구비되되,

상기 상부 지지체(10)의 상부와 하부 지지체(12)의 하부에 각각 배치되는 고정돌기(13A,13B) 중 외측의 고정돌기(13A)는 서로 동일한 높이로 돌출되어 형성되고, 외측의 고정돌기(13A)들 사이에 배치되는 내측의 고정돌기(13B)는 외측의 고정돌기(13A)들 보다 높게 돌출되어 형성된 것을 특징으로 하는 척추 간 인공디스크.