KR101150147B1

KR101150147B1 - 긴 부재를 척추 부재에 부착하기 위한 자체-정렬 부착 장치

Info

Publication number: KR101150147B1
Application number: KR1020097020414A
Authority: KR
Inventors: 노리아키 카와카미; 자레단 엠. 브랄; 로이 케이. 림
Original assignee: 워쏘우 오르쏘페딕 인코포레이티드
Priority date: 2007-03-06
Filing date: 2008-02-12
Publication date: 2012-06-08
Also published as: AU2008223309B2; US20080234745A1; JP2010520028A; WO2008109229A3; CN101674784A; US7959655B2; AU2008223309A1; KR20090121364A; EP2129308B1; WO2008109229A2; JP5394263B2; EP2129308A2

Abstract

본 발명은 환자 내부에 긴 부재를 연결하기 위한 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 긴 부재를 수용하는 수용부 및, 척추 부재와 같은 지지 구조체를 체결하는 체결부를 가지는 몸체를 포함한다. 수용부는 제1 배향에서 긴 부재를 수용하는 크기로 형성된다. 수용부 내에 긴 부재를 고정시키면 장치는 긴 부재 주위로 제2 배향으로 선회된다. 이러한 선회이동으로 체결부는 더욱 단단하게 지지 구조체에 부착한다.

경부 만곡, 신경 결손, 가로돌기, 테이퍼부, 척추 로드

Description

긴 부재를 척추 부재에 부착하기 위한 자체-정렬 부착 장치{SELF-ALIGNING ATTACHMENT DEVICES FOR ATTACHING AN ELONGATED MEMBER TO A VERTEBRAL MEMBER}

본 발명은 자체-정렬 부착장치(self-aligning attachment devices) 및 이의 사용방법에 관한 것으로, 특히 긴 부재(elongated member)를 수용하는 제1 배향(orientation)으로부터 긴 부재를 캡처하여 상기 장치를 척추 부재(vertebral member)에 고정하는 제2 배향으로 선회하는 장치에 관한 것이다.

척추는 4 영역들, 즉 경추, 흉추, 요추 및 천미골(sacrococcygeal regions)로 나뉜다. 경추는 C1-C7으로 표시되는 7개의 상부 척추 부재들을 포함한다. 흉추는 T1-T2로 표시되는, 그 다음의 12개의 척추 부재들을 포함한다. 요추는 L1-L5로 표시되는 5개의 척추 부재들을 포함한다. 천미골은 천골(sacrun) 및 미골(coccyx)을 형성하는 9개의 융합된 척추 부재들을 포함한다. 척추의 척추 부재들은 경부 만곡(cervical curve), 흉부 만곡(thoracic curve), 및 요부 만곡(lumbosacral curve)을 포함하는 만곡된 구조(curved configuration)로 정렬된다.

다양한 질환들은 척추 부재들 및/또는 추간판들의 손상을 가져올 수 있다. 상기 손상은 외상, 퇴행성 질환, 종양 또는 감염과 같은 특정한 사례들을 포함하는 다양한 원인들로부터 유발될 수 있다. 추간판들 및 척추 부재들의 손상은 통증, 신경 결손(neurological deficit) 및/또는 운동의 상실에 이를 수 있다. 로드들, 바들(bars) 및 블레이드들(blades)을 포함하나 이들로 제한되지 않는 긴 부재들은 척추를 따라 연장되어 응력(stresses)을 재분배하고/하거나 척추 부재들의 정렬을 제대로 회복시킬 수 있다. 상기 긴 부재들은 실질적으로 선형이나, 척추의 만곡에 합치되도록 만곡된 구조를 포함할 수 있다.

긴 부재들은 하나 이상의 척추 부재들에 단단하게 고정되어야 한다. 고정은 척추 부재들의 다양한 형상 및 치수들로 인해 종종 곤란하다.

[발명의 요약]

본 발명은 자체-정렬 부착장치 및 이의 사용방법에 관한 것이다. 상기 장치는 수용부(receiving section) 및 체결부(engagement section)를 가지는 몸체를 포함할 수 있다. 수용부는 긴 부재를 수용하는 크기로 형성된다. 체결부는 장치를 부착하기 위하여 지지 구조체(support structure)를 체결하도록 구성된다. 하나의 사용방법은 먼저 긴 부재를 수용부 내에 위치시키는 단계를 포함하고 이에 따라 장치는 제1 배향에 놓인다. 그리고 나서 긴 부재를 수용부 내에서 고정시키면 몸체는 제2 배향으로 선회된다. 이러한 선회이동(pivoting motion)으로 체결부재는 지지 구조체를 더욱 단단하게 체결한다.

[발명의 상세한 설명]

본 발명은 환자 내부에 긴 부재를 연결하기 위한 장치들 및 방법들에 관한 것이다. 상기 장치는 긴 부재를 수용하는 수용부 및, 척추 부재와 같은 지지 구조체를 체결하는 체결부를 가지는 몸체를 포함한다. 수용부는 제1 배향에서 긴 부재를 수용하는 크기로 형성된다. 수용부 내에 긴 부재를 고정시키면 장치는 긴 부재 주위로 제2 배향으로 선회된다. 이러한 선회이동으로 체결부는 더욱 단단하게 지지 구조체에 부착한다.

도 1 및 2는 장치(10)의 일구현예를 도시한 것이다. 도 1은 제1 배향에 있는 장치(10)를 도시하고, 도 2는 제2 배향에 있는 장치(10)를 도시한다. 장치(10)는 전체적으로 긴 부재(100)를 수용하는 수용부(20), 긴 부재(100)를 고정하는 클램핑부(clamping section: 30) 및 장치(10)를 환자 내 지지 구조체에 고정하는 체결부(40)를 포함한다. 이러한 구현예에서, 장치(10)는 강성의 단일 구성인 몸체(11)를 포함한다. 몸체(11)는 다양한 재료들로 형성될 수 있으며, 예를 들어 스테인리스 강, 티타늄, 니켈 티타늄, 코발트 크롬과 같은 외과용 임플란트(surgical implant)에 적합한 금속들, 뼈, 세라믹, 또는 탄소섬유와 같은 복합재료들을 포함한다. 다른 구현예들에서, 몸체(11)는 함께 연결되는 별개의 부분품들로 구성된다.

수용부(20)는 하부 측면(lower side: 22), 상부 측면(upper side: 23) 및 후방 측면(rear side: 24)을 포함하는 개구부(opening: 21)를 포함한다. 하부 측면(22)은 다른 각도로 정렬되어 코너(corner: 53)에서 합치되는 제1 부분(section: 25) 및 제2 부분(26)을 포함한다. 상부 측면(23)은 코너(54)에서 합치되는 제1 및 제2 부분들(28, 29)을 포함한다. 하부 측면(22)의 제1 부분(25) 및 상부 측면(23)의 제2 부분(29)은 실질적으로 평행할 수 있다. 또한 하부 측면(22)의 제2 부분(26) 및 상부 측면(23)의 제1 부분(28)은 실질적으로 평행할 수 있다.

수용부(20)는 대향하는 측면들로부터 내측으로 연장되는 두 개의 개별 테이퍼부들(tapered sections)을 더 포함할 수 있다. 제1 테이퍼부는 제1 부분들(28 및 25)에 의해 형성되고 제1 측면으로부터 몸체(11) 내로 연장된다. 제2 테이퍼부는 제2 부분들(29, 26)에 의해 형성되고 대향하는 제2 측면으로부터 몸체(11) 내로 연장된다. 테이퍼부들은 코너들(53, 54) 사이에서 연장되는 선을 따라 만난다.

개구부(21)는 긴 부재(100)의 측면-로딩(side-loading)을 위해 몸체(11)의 일측면에 위치된다. 수용부(20)는 제1 배향과 제2 배향 사이에서 긴 부재(100)가 유지되고 움직일 수 있는 크기로 형성된 연속 공간이다. 도 3에 도시된 바와 같이 후방 측면(24)은 몸체(11)가 두 개의 배향들 사이에서 선회가능하도록 실질적으로 편평하다. 도 4에 도시된 바와 같이, 개구부(21)는 중심선(cneterline: C1)을 가지는 제1 채널(51) 및 중심선(C2)을 가지는 제2 채널(52)을 기능적으로 포함할 수 있다. 제1 채널(51)은 제1 부분(25) 및 제2 부분(29)에 의해 형성된다. 제2 채널(52)는 제1 부분(28) 및 제2 부분(26)에 의해 형성된다. 채널들(51, 52)은 중첩 배열로 위치된다. 중심선들(C1, C2)은 제1 지점 P에서 교차된다. 제1 배향과 제2 배향 사이에서의 선회 이동(pivoting movement)의 양(amount)은 중심선들(C1, C2) 사이에 형성된 각(α)에 의해 정해진다. 일구현예에서, 각(α)은 약 15도와 약 40도 사이의 범위 내이다. 선회 이동의 양은 각(α)에 의해 정해진 운동의 전체 범위를 포함하거나, α보다 작은 양일 수 있다. 실시예로서, 수용부(20)의 크기는 40도까지 선회되는 것을 허용할 수 있으나, 체결부(40)는 30도의 이동으로 완전히 체결된다. 따라서, 장치(10)는 나머지 10도만큼 선회할 필요가 없다.

클램핑부(30)는 수용부(20) 내에서 긴 부재(100)를 클램핑하는 기능을 수행한다. 클램핑부(30)는 수용부의 최상부를 넘어서 연장되는 암(arm: 31)을 포함한다. 구멍(32)이 암(31)을 통하여 연장되고 수용부 내로 개방된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 암(31)은 긴 부재(100)의 폭보다 더 긴 길이를 갖는다. 구멍(32)은 긴 부재(100)로부터 오프셋되도록 암(31)의 하나의 단부 쪽으로 위치된다. 구멍(32)은 긴 부재(100) 쪽으로 추가로 각을 이룰 수 있다.

패스너(fastener: 80)는 구멍(32) 내에 끼워져 긴 부재(100)와 접촉하는 크기로 형성된다. 일구현예에서, 패스너(80)는 구멍(32)의 나사산들과 짝을 이루는 외부 나사산을 가지는 나사이다. 패스너(80)는 긴 부재(100)와 접촉하는 첨단(tip: 81)을 포함한다. 도2 및 3에 도시된 바와 같은 일구현예에서, 첨단(81)은 긴 부재(100)의 형상과 거의 일치되는 스캘럽 형상(scalloped shape)을 포함한다. 이로 인해 패스너(80)와 긴 부재(100) 사이의 접촉 면적이 증가된다. 구멍(32)이 오프셋되기 때문에, 패스너(80)는 긴 부재(100)를 후방 측면(24)에 대하여 누른다. 다른 구현예(도시되지 않음)에서, 구멍(32)은 긴 부재(100)와 정렬되고 (즉, 오프셋되지 않음) 패스너(80)는 긴 부재(100)를 하부 측면(22)에 대하여 누른다.

체결부(40)는 몸체(11)를 지지 구조체에 고정한다. 체결부(40)는 지지 구조체를 수용하는 크기의 개구부(42)를 형성하도록 만곡되는 암(41)을 포함할 수 있다. 지지 구조체는 척추 부재의 라미나(lamina) 또는 가로돌기(transverse process)를 포함하며, 긴 부재(100)는 척추를 따라 연장되는 크기로 형성된다.

하나의 사용 방법은 먼저 체결부(40)를 지지 구조체와 제1 양으로 체결하는 단계를 포함한다. 이에 따라 몸체(11)는 제1 배향으로 배치된다. 초기 배치 이후에, 긴 부재(100)는 수용부(20) 내로 측면-로딩된다. 특히, 긴 부재(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 제1 채널(51) 내에 위치된다.

그리고 나서 패스너(80)는 클램핑부(30)의 구멍(32)을 통하여 삽입되어 긴 부재(100)와 접촉한다. 패스너(80)를 더욱 조이면 몸체(11)는 긴 부재(100)에 대하여 선회된다. 도 2에 도시된 바와 같이 선회 정도는, 일단 긴 부재(100)가 제2 채널(52) 내로 이동하고 수용부(20)의 부분들(26, 28)과 접촉하면 제어된다. 이러한 선회로 인하여 체결부(40)의 암(41)은 지지 구조체에 대하여 더욱 이동되어 더욱 단단히 체결된다.

도 5에 도시된 바와 같이 몸체(11)에 인가되는 선회력(pivoting force)의 양은 오프셋 X에 따라 달라진다. 오프셋 X는 중심선들(C1, C2)의 교차점인 제1 지점P와 구멍(32)의 중심 사이의 거리이다. 거리 X가 커질수록, 제1 배향과 제2 배향 사이에서 이동될 때 몸체(11)에 인가되는 힘의 양이 커진다. 유사하게, 더욱 작은 거리 X는 더욱 작은 선회력을 초래한다. 일구현예에서, 코너들(53, 54)은 선을 따라 제1 지점 P와 정렬된다. 일구현예에서, 거리 X는 0이고 구멍(32)의 중심은 제1 지점 P와 정렬된다. 이 경우는 다른 방식으로 인가될 선회력을 필요로 하는데, 이는 패스너(80)와 긴 부재(100)의 접촉이 힘을 발생시키지 않기 때문이다.

긴 부재(100)는 다양한 상이한 형상들 및 크기들을 가질 수 있다. 도 1, 2 및 3의 구현예에서, 긴 부재(100)는 실질적으로 원형인 단면 형상을 갖는 로드이다. 긴 부재(100)는 단면 형상이 상이한 로드들, 케이블들, 바들 및 블레이드들을 포함할 수 있으나, 반드시 이들로 제한되는 것은 아니다. 긴 부재(100)는 실질적으로 수직이거나 만곡될 수 있다.

일구현예에서, 장치(10)는 척추 로드(vertebral rod)를 척추 부재에 부착시킨다. 체결부(40)는 척추 부재와 체결되는 크기로 형성된다. 특정한 구현예들에서, 체결부(40)는 척추 부재의 라미나 또는 가로돌기를 체결하는 크기로 형성된다. 수용부(20)는 척추를 따라 연장되는 척추 로드를 수용하도록 위치된다. 장치(10)는 경추, 흉추, 요추 및/또는 천골을 포함하는 척추의 다양한 영역들 내의 척추 부재에 부착되는 형상 및 크기이다.

"하", "아래", "하부", "위", "상부" 등과 같은 공간적 참조표현들은 제2 요소에 대해 하나의 요소의 위치를 설명하기 위한 용이한 기재를 위하여 사용된다. 이들 표현들은 도면에서 기재된 것과는 상이한 배향들에 더하여 장치의 다른 배향들을 포함하는 것으로 의도된다. 더욱이, "제1", "제2" 등의 용어들 역시 다양한 요소들, 영역들, 부분들 등을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 이 범위로 제한하려는 의도가 아니다. 동일한 용어는 상기 상세한 설명 전반에 걸쳐 동일 요소를 나타낸다.

본원에 사용되는 바와 같이, "가지는", "함유하는", "포함하는", "구성하는" 등의 용어는 개방적인 용어이며, 즉 언급된 요소들 또는 피처들(features)의 존재를 나타내고, 추가적인 요소들 또는 피처들을 배제하지 않는다. "하나의(a/an)", "상기" 등의 관사는 명시적으로 달리 표기되지 않는 한, 단수뿐 아니라 복수를 포함하는 것으로 의도된다.

본 발명은 본 발명의 범위 및 실질적 특성으로부터 벗어나지 않고 본 명세서에 개시된 것과는 다른 특정한 방법으로 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명은 모든 측면에서 예시적인 것이며 제한적이지 않은 것으로 고려되며, 첨부된 청구범위의 의미 및 균등 범위 내에서의 모든 변경들은 본 명세서에 포함되는 것으로 이해된다.

도 1은 일구현예에 의한 긴 부재에 대하여 제1 배향에 있는 장치의 정면도이다.

도 2는 일구현예에 의한 긴 부재에 대하여 제2 배향에 있는 장치의 정면도이다.

도 3은 일구현예에 의한 장치 및 긴 부재의 측면도이다.

도 4는 일구현예에 의한 제1 및 제2 채널들을 도시하는 장치의 개략도이다.

도 5는 일구현예에 의한 거리 X를 도시하는 장치의 개략도이다.

Claims

긴 부재(elongated member)를 척추 부재(vertebral member)에 연결하는 장치로서, 상기 장치가

중첩 배열(overlapping arrangement)에 있고 제1 지점(point)에서 교차하는 각으로 정렬되는 제1 채널(channel) 및 제2 채널을 포함하는 수용부(receiving section)로서, 각각의 상기 채널들은 상기 긴 부재를 수용하는 크기로 형성되는 수용부; 및

상기 수용부 내로 통하고 상기 제1 지점으로부터 오프셋되는(offset) 구멍(aperture)을 포함하는 클램핑부(clamping section)를 포함하고,

상기 구멍 내로 상기 긴 부재와 접촉하도록 패스너(fastener)를 삽입하면 상기 장치가, 상기 긴 부재가 상기 제1 채널에 있는 제1 배향(orientation)으로부터 상기 긴 부재가 상기 제2 채널에 있는 제2 배향으로 선회되는(pivot), 긴 부재를 척추 부재에 연결하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 수용부는, 코너들(corners)을 형성하는 각들로 정렬된 제1 및 제2 부분들(sections)을 각각 갖는 대향하는 제1 및 제2 측면들(sides)을 포함하고, 상기 코너들은 직선을 따라 상기 제1 지점과 정렬되는, 긴 부재를 척추 부재에 연결하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 수용부는 제1 측면으로부터 내측으로 연장되는 제1 테이퍼부(tapering section) 및 대향하는 제2 측면으로부터 내측으로 연장되는 제2 테이퍼부를 포함하는, 긴 부재를 척추 부재에 연결하는 장치.
제3항에 있어서, 상기 제1 및 제2 테이퍼부들은 직선을 따라 만나는, 긴 부재를 척추 부재에 연결하는 장치.
제3항에 있어서, 상기 제1 채널은 상기 제1 테이퍼부의 제1 벽(wall) 및 제2 테이퍼부의 대향하는 제2 벽에 의해 형성되는, 긴 부재를 척추 부재에 연결하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 수용부는 실질적으로 편평한 후방 측면(rear side)을 포함하는, 긴 부재를 척추 부재에 연결하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 구멍은 상기 수용부의 후방 측면으로부터 외측으로 위치되고, 제1 및 제2 채널들 중 하나를 향하는 각을 이루며 정렬되는, 긴 부재를 척추 부재에 연결하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 장치가 상기 클램핑부로부터 상기 수용부의 대향하는 측면 상에 위치되는 후크(hook)로서, 상기 후크는 개구부를 형성하는 암(arm)을 포 함하는 후크를 더 포함하는, 긴 부재를 척추 부재에 연결하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 수용부 및 상기 클램핑부는 강성의 단일 몸체로 구성되는, 긴 부재를 척추 부재에 연결하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 채널들은 15도와 40도 범위 사이의 각으로 정렬되는, 긴 부재를 척추 부재에 연결하는 장치.
긴 부재를 척추 부재에 연결하는 장치로서, 상기 장치가

중첩 배열에 있고 제1 지점에서 교차하는 각으로 정렬되는 제1 채널 및 제2 채널을 포함하는 수용부로서, 각각의 상기 채널들은 긴 부재를 수용하는 크기로 형성되는 수용부; 및

개구부를 포함하는 척추 부재와 체결하기 위한 체결부(engagement section)를 포함하고,

상기 수용부 내로 상기 제1 지점으로부터 오프셋된 하나의 지점에서 상기 긴 부재와 접촉하도록 패스너를 삽입하면 상기 장치가, 상기 긴 부재가 상기 제1 채널 내에 있고 상기 체결부재가 상기 척추 부재와 제1 양(amount)으로 체결되는 제1 배향으로부터, 상기 긴 부재가 상기 제2 채널에 있고 상기 체결부재가 상기 척추 부재와 더욱 큰 제2 양으로 체결되는 제2 배향으로 선회되는, 긴 부재를 척추 부재에 연결하는 장치.
제11항에 있어서, 상기 수용부 및 상기 체결부는 강성의 단일 몸체로 구성되는, 긴 부재를 척추 부재에 연결하는 장치.
긴 부재를 척추 부재에 연결하는 장치로서, 상기 장치가

수용부 및 체결부를 포함하는 몸체;

중첩 배열에 있고 각각의 중심선들이 제1 지점에서 교차하고 제1 평면에서 연장되는 각들로 정렬되는 제1 및 제2 채널들을 포함하는 수용부로서, 각각의 상기 채널들은 긴 부재를 수용하는 크기로 형성되는 수용부; 및

척추 부재를 체결하기 위한 체결부를 포함하고,

수용부 내로 패스너를 삽입하면 상기 몸체가, 상기 긴 부재가 상기 제1 채널 내에 있고 상기 체결부가 상기 척추 부재와 제1 양으로 체결되는 제1 배향으로부터, 상기 긴 부재가 상기 제2 채널에 있고 상기 체결부가 상기 척추 부재와 더욱 큰 제2 양으로 체결되는 제2 배향으로 선회되는, 긴 부재를 척추 부재에 연결하는 장치.
제13항에 있어서, 상기 수용부는 제1 측면으로부터 내측으로 연장되는 제1 테이퍼부 및 대향하는 제2 측면으로부터 내측으로 연장되는 제2 테이퍼부를 포함하는, 긴 부재를 척추 부재에 연결하는 장치.
제13항에 있어서, 상기 수용부 및 상기 체결부는 강성의 단일 몸체로 구성되는, 긴 부재를 척추 부재에 연결하는 장치.
제13항에 있어서, 상기 제1 및 제2 채널들은 15도와 40도 범위 사이의 각으로 정렬되는, 긴 부재를 척추 부재에 연결하는 장치.
긴 부재를 척추 부재에 연결하는 장치로서, 상기 장치가

수용부, 상기 수용부의 제1 측면 상에 위치된 클램핑부, 및 체결부에 대향하여 상기 수용부의 제2 측면 상에 위치된 체결부를 포함하는 몸체;

제1 측면으로부터 내측으로 연장되는 제1 테이퍼부 및 제2 측면으로부터 내측으로 연장되는 제2 테이퍼부를 포함하는 측면-로딩 채널(side-loading channel)을 포함하는 수용부로서, 상기 제1 및 제2 테이퍼부들은 선을 따라 교차하는 수용부를 포함하고,

상기 클램핑부를 통하여 상기 선으로부터 오프셋된 지점에서 긴 부재와 접촉하도록 패스너를 삽입하면 상기 몸체가, 상기 체결부가 상기 척추 부재와 체결하도록 긴 부재 주위로 선회되는, 긴 부재를 척추 부재에 연결하는 장치.
제17항에 있어서, 상기 몸체는 강성의 단일 구성물을 포함하는, 긴 부재를 척추 부재에 연결하는 장치.
제17항에 있어서, 상기 테이퍼부들은 다른 길이들로 상기 수용부 내로 연장되는, 긴 부재를 척추 부재에 연결하는 장치.