KR101273199B1 - 임플란트를 척추 디스크 공간 속으로 위치시키는 기구, 임플란트 및 방법 - Google Patents

Abstract

기구, 임플란트 및 방법들은 인접한 척추뼈들 사이의 척추 디스크 공간에 척추 임플란트(30, 130)를 위치시키기 위해 제공된다. 기구(60, 160)는 낮은 프로파일 체결에 임플란트(30, 130)를 제공하고 디스크 공간으로의 접근법에서의 장치에 조직 수축, 및 조직 및 신경 요소의 노출을 최소화하고 삽입을 촉진한다.

임플란트, 디스크 공간, 척추뼈, 후방 접근법, 삽입기구

Description

임플란트를 척추 디스크 공간 속으로 위치시키는 기구, 임플란트 및 방법{INSTRUMENTS, IMPLANTS AND METHODS FOR POSITIONING IMPLANTS INTO A SPINAL DISC SPACE}

본 발명은 임플란트를 척추 디스크 공간 속으로 위치시키는 데 필요한 기구, 임플란트 및 방법에 관한 것이다.

인접한 척추뼈의 종판(endplates) 사이의 정상적인 추간판은 척추뼈와 쿠션 척추체(cushion vertebral bodies) 사이에서 힘을 분배한다. 척추 디스크는 외상, 질병 또는 노화에 의해 손실되거나 손상될 수 있다. 탈출하거나 파열된 섬유륜(纖維輪, annulus fibrosis)은 신경 손상, 통증, 무감각, 근육 약화, 심지어 마비도 초래할 수 있다. 또한, 정상적인 노화 과정으로서, 디스크는 탈수되어 단단해지고, 이로써 디스크 공간 높이(disc space height)를 축소시키고 척추를 불안정하게 하여 가동성을 저하시킨다. 대부분의 디스크 공간에 대한 외과적 교정은 추간판절제술(discectomy)을 포함하고, 정상적인 디스크 공간 높이의 회복 및 디스크 공간의 높이를 유지하기 위한 인접한 척추뼈의 뼈 유합(癒合)이 이어질 수 있다.

손상된 디스크 공간으로의 접근은 몇몇 척추로의 접근으로부터 성취될 수 있다. 하나의 접근법은 환자의 복부를 통해 척추의 전방부로 접근하는 것이다. 그러나, 광범위한 혈관 수축이 종종 요구되고, 많은 척추 레벨(vertebral level)에는 이러한 방법으로 접근하는 것이 쉽지 않다. 또한, 후방 접근도 활용될 수 있다. 이러한 접근법은 전형적으로 척수의 어느 하나의 측면 상의 디스크 공간의 양 측면이 실질적으로 노출되는 것이 필요한데, 실질적인 절개 또는 복수 개의 접근 위치뿐만 아니라 척수의 광범위한 수축을 요구한다. 척추로의 전방 및 후방 접근법과 연관되는 문제들을 해결하기 위하여, 디스크 공간으로의 후측방(postero-lateral) 접근법이 이용될 수 있다.

디스크 공간 준비 및 임플란트 삽입을 촉진하여 디스크 공간에 양방향 안정성을 제공하는 척추 디스크 공간으로의 후측방 접근을 위한 개선된 기구, 임플란트 및 기술이 필요하다.

[요약]

척추 디스크 공간으로의 후측방 접근으로부터 임플란트 삽입을 위해 유용한 기구, 임플란트 및 방법들이 제공되며, 다른 접근법들의 적용 역시 예상된다.

본 발명의 원리의 이해를 증진하기 위하여, 도면에 예시된 구현예들이 참고될 것이며, 특정 용어들 역시 사용될 것이다. 본 발명의 범위가 그로 인해 제한되는 것으로 이해되서는 안될 것이다. 설명된 방법, 시스템 또는 장치에서의 임의의 변경 및 추가적인 수정, 및 본 명세서에 설명된 바와 같이 본 발명의 원리의 임의의 적용은 본 발명과 관계된 기술분야의 당업자들에 의해 정상적으로 도출되는 것으로 예상된다.

기구, 임플란트 및 기술은 척추 디스크 공간 속으로 임플란트 삽입을 제공하고 촉진하여, 그 결과 인접한 척추뼈의 균형잡힌 양방향 지지를 제공한다. 기구 및 임플란트를 디스크 공간 내의 후측방 접근법에 이용하여 후측방 개구부로부터 가장 멀리 있는 디스크 공간부 속으로 임플란트를 적절하게 위치시킬 수 있다. 기구 및 임플란트는 디스크 공간을 통해 디스크 공간의 원위 부분에 임플란트를 이동시키는 것을 촉진하고, 인접한 척추뼈에 양방향 지지를 제공하기 위해 임플란트가 디스크 공간의 원위 부분과 근위 부분 사이에서 연장한다. 삽입기구는 낮은 프로파일 체결(profile engagement)에 임플란트를 제공하여 조립체의 풋프린트(footprint)를 최소화하고, 조직 및 신경 요소의 노출 및 수축을 최소화하여 임플란트 삽입을 도모한다.

도 1 및 도 3에는, 삽입기구(60)의 원위 말단에 임플란트(30)의 후속 단부(trailing end)가 체결된 하나의 구현예 삽입기구(60)가 도시되어 있다. 척추체(V1)는 초기 위치 내에서 디스크 공간에 위치된 임플란트(30)와 함께 도시된다. 초기 위치에서는, 삽입기구(60)가 임플란트(30)를 삽입기구(60)의 길이방향 축(61)을 따라 일반적인 배열로 유지하면서, 임플란트(30)가 디스크 공간 속으로 삽입된다. 후측방 시술에서, 임플란트(30)는 초기 위치 내에 있을 때 환자의 시상면(sagittal plane, C)에 비스듬히 연장된다.

도 4 및 도 5에서, 삽입기구(60)는 디스크 공간 내의 삽입을 위해 최종 위치에 임플란트(30)를 재위치시키도록 조작되었다. 최종 위치에서는, 임플란트(30)는 삽입기구(60)의 길이방향 축(61)에 실질적으로 비스듬히 배향된다. 또한, 임플란트(30)는 대향축(C1)을 포함한다. 축(C1)은 배향되어 환자의 시상면(C)을 따라 또는 일반적으로 평행하게 배치된다. 최종 위치에서, 임플란트(30)는 시상면(C)을 따라 연장하고, 인접한 척추 종판과 접촉하여 인접한 척추뼈의 균형잡힌 양방향 지지를 제공한다. 이어서, 삽입기구(60)를 임플란트(30)로부터 해체하여 환자로부터 떼어낼 수 있다.

스프레더(spreaders), 절단기, 끌(chisels), 리머(reamers) 및 다른 기구를 이용하여 후측방 접근법으로부터 디스크 공간이 접근되고 제공될 수 있어서 임플란트(30)를 수용하는 디스크 공간 및 인접한 척추 종판을 제공한다. 이러한 기구 및 기술의 예들은 2002년 11월 7일에 공개된 미국 공개특허공보 제2002/0165550호에 기재되어 있으며, 참조로서 본 명세서에 기재된다.

임플란트(30)의 일구현예가 도 2에 더욱 자세하게 도시되어 있으며, 임의의 적절한 임플란트가 삽입기구(60)에 체결될 수 있는 것으로 이해된다. 임플란트(30)는 중앙 캐비티(central cavity, 42) 주위에서 연장되는 벽(32)에 의해 형성된 본체를 포함한다. 캐비티(42)는 상부 지지면(upper bearing surface, 52) 및 하부 지지면(54)에서 개방되고 그 사이에서 연장된다. 상하부 지지면(52, 54)은, 임플란트(30)가 척추 디스크 공간 내에 이식될 때 인접한 척추뼈를 지지하기 위해 인접한 척추 종판과 접촉한다. 지지면(52, 54)은 척추 종판과의 체결을 촉진하고 임플란트가 디스크 공간으로 이동하는 것을 저지하기 위해 이의 내부에 형성된 홈(50)을 포함한다. 톱니, 스파이크, 널링, 피크 앤 밸리(peeks and valleys) 및 다른 돌기 및/또는 오목부(recesses)를 포함하는 다른 표면 특징들 역시 예상된다.

임플란트(30)는 볼록하게 만곡(彎曲)된 전방 벽 부분(34)과 반대측의 오목하게 만곡된 후방 벽 부분(36)을 포함한다. 벽 부분들(34, 36)은 볼록하게 만곡된 선도단 벽 부분(leading end wall portion, 38)과 볼록하게 만곡된 후속단 벽 부분(trailing end wall portion, 40)에 의해 연결된다. 벽(32)의 전체 형태는 근위 후측방 개구부(postro-lateral opening)로부터 후측방 개구부에 대향하는 디스크 공간의 원위 부분까지의 비선형 삽입 경로를 따라 임플란트(30)의 배치를 촉진하는 바나나, 신장(kidney) 또는 부메랑(boomerang)형의 형태를 제공한다. 삽입 위치에서, 후방 벽 부분(36)은 척추공(spinal foramen)을 향해 배향된다. 전방 벽 부분(34)은 전방으로 연장하여 척추뼈의 전방 지지를 제공한다. 연장된 형태의 임플란트(30)는 후측방 개구부를 통한 배치를 촉진하고 조직 및 신경 요소의 수축을 최소화하는 방법은 후측방 접근법을 통해 임플란트의 배치를 도모할 필요가 있다. 선도단 벽 부분(38)은 후속단 벽 부분일 수 있고, 후속단 벽 부분(40)은 선도단 벽 부분일 수 있으며, 이러한 상황에서 선도단 벽 부분(38)은 삽입기구에 체결되고 후속단 벽 부분(40)은 후측방 개구부를 통해 디스크 공간 속으로 첫째로 삽입된다는 점을 이해해야 한다.

전방 벽 부분(34)의 중앙 개구부(49)와 후방 벽 부분(36)의 중앙 개구부(51)는 캐비티(42) 내로 뼈 성장을 위한 통로를 제공한다. 임플란트(30)는 추가로 후속단 벽 부분(40)의 주위에서 전방 벽 부분(34)의 최소한의 길이부를 따라 연장하는 오목상 영역(44)을 포함한다. 리셉터클(receptacle, 46)은 후방 벽 부분(36)에 형성된다. 이하에서 추가로 설명되는 바와 같이, 오목상 영역(44)과 리셉터클(46)은 삽입기구(60)의 파지장치 조립체(grasper assembly, 110)의 각각의 부분들에 의해 체결되도록 구성된다. 전방 벽 부분(34)의 오목상 영역(44) 내 측부 핀 홀(48)은 삽입기구에 의한 체결을 위한 추가적인 면들을 제공할 수 있다.

도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 삽입기구(60)는 샤프트 조립체(shaft assembly, 90)와 길이방향(61)을 따라 연장하는 근위 핸들 조립체(handle assembly, 100)를 포함한다. 임플란트(30)는 샤프트 조립체(90)의 원위 말단에서 파지장치 조립체(110)와 함께 삽입기구(60)에 체결된다. 핸들 조립체(100)는 샤프트 조립체(90)를 통해 파지장치 조립체(110)와 작동 가능하게 커플링되는데, 삽입기구(60)로부터 임플란트(30)를 잡아 해제하기 위해 파지장치 조립체(110)를 원격조작하기 위함이다. 파지장치 조립체(110) 역시 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 초기 위치로부터, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 최종 이식 위치까지 임플란트(30)를 재위치시키도록 원격조작에 의해 작동 가능하다.

삽입기구(60)의 샤프트 조립체(90)는 제1 샤프트(62)와 제2 샤프트(63)를 포함한다. 제2 샤프트(63)는 제1 샤프트(62)를 따라 이에 평행하게 연장되고, 제1 샤프트(62)의 C형 측면을 향해 배향되는 C형 측면을 포함한다. C형 측면들은 함께 이의 내부에 로킹 샤프트(locking shaft, 68)(도 6)를 수용하는 통로를 형성한다. 샤프트 조립체(90)는 인접한 핸들 조립체(100)의 근위 말단에 허브(hub, 70)를 포함한다. 제2 샤프트(63)는 허브(70)와 체결된다. 제1 샤프트(62)와 로킹 샤프트(68)는 허브(70)를 통해 핸들 조립체(100) 속으로 연장된다.

핸들 조립체(100)는 파지를 향상시키는 외면 형상을 구비하는 원통형 외부 핸들 부재(72)를 포함한다. 회전 가능한 교합기 드라이버(articulator driver, 74)는 핸들 부재(72)의 근위 말단과 근위 말단 부재(86) 사이에 존재한다. 핸들 조립체(100)는 핸들 부재(72)와 허브(70) 사이에 핸들 부재(72)의 원위 말단에 회전 가능한 록 드라이버(lock driver, 76)를 포함한다. 각각의 드라이버(74, 76)는 파지 성능을 향상시키고 드라이버(74, 76)를 회전시키기 위한 필수적인 힘을 적용하기 위해 일련의 방사상 융기부(protuberances)와 융기부 사이의 계곡(valleys)을 포함한다.

더욱 자세한 핸들 조립체(100)는 도 13 내지 도 17에 도시되어 있다. 도 13에서, 핸들 부재(72), 드라이버(74, 76) 및 제2 샤프트(63)가 제거되었다. 로킹 샤프트(68)는 허브(70)를 통해 로킹 샤프트(68)의 근위 말단에 있는 록 스크류(66)까지 연장된다. 제1 샤프트(62)는 허브(70)를 통해, 그리고 록 스크류(66)를 통해 제1 샤프트(62)의 근위 말단에 있는 교합기 스크류(articulator screw, 64)까지 연장된다. 스크류들(64, 66)은 선형 운동이 가능한데, 이는 개별적인 드라이버들(74, 76)의 회전에 대응하여 각각의 샤프트들(62, 68)이 선형으로 운동하게 하기 위함이다.

도 14에서, 프레임(frame, 78)은 샤프트(62, 68) 및 스크류(64, 66) 주위에 위치한다. 프레임(78)은 록 스크류(66)를 수용하는 원위 슬롯(distal slot, 80), 교합기 스크류(64)를 수용하는 근위 슬롯(proximal slot, 82) 및 이들 사이의 중간 슬롯(intermediate slot, 84)을 포함한다. 슬롯(80, 82)은 스크류(64, 66)가 근위 및 원위의 병진운동이 되도록 충분히 연장되는데, 파지장치 조립체(110)를 원격조작하기 위함이다. 프레임(78)의 근위단에서 말단 부재(86)는 밀착력(impaction forces)을 수용하고 전송하여 디스크 공간으로의 임플란트 삽입을 촉진한다.

도 15에는 교합기 스크류(64)의 주위에 회전 가능하게 위치하고 교합기 스크류(64)와 나사식으로 체결되는 교합기 드라이버(74)가 도시되어 있다. 스크류(64) 주위에서의 교합기 드라이버(74)의 회전 방향에 따라, 근위 또는 원위 방향으로 제1 샤프트(62)가 직선적으로 이동한다. 위의 설명 또는 아래의 설명에서와 같이, 제1 샤프트(62)의 직선 운동으로 초기 위치와 최종 위치 사이에서 파지장치 조립체(110)가 차례로 관절연결(articulate)된다.

도 16에는 록 스크류(66)가 도시되어 있는데, 샤프트(62, 63)가 제거되었다. 도 17에서, 록 드라이버(76)는 록 스크류(66)의 주위에 회전 가능하게 위치하고 록 스크류(66)와 나사식으로 체결된다. 록 드라이버(76)의 회전 방향에 따라, 근위 또는 원위 방향으로 로킹 샤프트(68)는 직선적으로 이동한다. 로킹 샤프트(68)의 직선 운동으로 해제 위치와 체결 위치 사이에서 이들 사이에 위치하는 임플란트에 대해 차례로 파지장치 조립체(110)를 조작한다. 해제 위치에서, 파지장치 조립체(110)가 개방되어 임플란트를 수용하거나 방출하는데, 예를 들면, 도 8 및 도 18에 도시되어 있는 바와 같다. 도 7 및 도 19에 도시되어 있는 바와 같이, 체결 위치에서 파지장치 조립체(110)에 위치하는 임플란트는 파지장치 조립체(110)에 의해 체결되고 임플란트를 삽입기구(60)와 연결한다.

도 6 내지 도 12와 도 18 및 도 19에 도시되어 있는 바와 같이, 파지장치 조립체(110)는 제1 암(112)과 제2 암(114)을 포함한다. 제1 암(112)은 오목하게 만곡된 내면(113)을 포함하고 제2 암(114)은 오목하게 만곡된 제2 내면(115)을 포함한다. 표면들(113, 115)은 서로를 향해 위치하고, 이의 형상은 후속단 벽 부분(40) 주위 및 오목상 영역(44)과 리셉터클(46) 각각에서 임플란트(30)의 외부 벽면과 들어맞게 되어 있다. 제1 암(112)은 임플란트(30)를 파지장치 조립체(110)에 추가로 체결하고, 체결 내에 임플란트를 유지하기 위해 오목상 영역(44)의 핀홀(48) 내로 위치 가능한 핀(102)을 포함한다. 도 18 및 도 19에 도시되어 있는 바와 같이, 다른 구현예들은 핀(102)이 제공되지 않는 것으로 고려된다.

제1 암(112)은 제1 샤프트(62)의 원위 말단과 핀(108)에 의해 피봇식으로 연결되는 제1 단부(118)와 제2 샤프트(63)의 원위 말단과 핀(104)에 의해 피봇식으로 연결되는 제2 단부(120)를 구비하는 근위 레버부(lever portion, 116)를 포함한다. 레버부(116)는 샤프트(62, 63)의 외면을 따라 위치하기 위해 분지형 배열을 포함하는데, 이는 이들 사이에 제2 암(114)의 힐부(heel portion, 122)와 토우부(toe portion, 106)를 위치시키는 것을 도모하기 위함이다.

제2 암(114)은 로킹 샤프트(68)의 원위 풋(foot, 69)과 접촉하여 위치하는 구근(bulbous) 형상을 구비하는 근위 힐부(122)를 포함한다(도 6, 도 18 및 도 19). 힐부(122)는 원위 말단(126)과 근위 말단(128) 사이에서 연장하는 슬롯홀(slotted hole, 124)을 포함한다. 핀(104)은 제1 파지 암(grasping arm, 112)의 제2 단부(120)를 제2 샤프트(63)의 원위 말단에 피봇식으로 체결한다. 또한, 핀(104)은 슬롯 홀(124)을 통해 연장되어 제2 암(114)을 제2 샤프트(63)의 원위 말단에 연결하고 제1 암(112)에 대한 제2 암(114)의 제한된 방사상 이동을 허용한다. 슬롯 홀(124)은 임플란트를 잡느냐 놓느냐에 따라 제2 암(114)이 제1 암(112)을 향해 이동하거나 이로부터 멀어지게 하기 위해 원위 말단(126)과 근위 말단(128) 사이에 형성된다. 제2 암(114)은 힐부(122)에 대향하는 토우부(106)를 추가로 포함한다. 토우부(106)는 핀(108)에 의해 제1 샤프트(62) 및 제1 파지 암(112)의 제1 단부(118)에 피봇식으로 연결된다.

교합기 드라이버(74)의 회전에 의한 제1 샤프트(62)의 원위로의 직선 운동으로 제2 단부(120)에 대해 제1 단부(118)가 멀리 배치되고, 핀(104) 주위의 제1 암(112) 및 제2 암(114) 및 고정된 제2 샤프트(63)를 차례로 피벗한다. 이러한 운동은 차례로 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 초기 위치로부터, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 최종 위치까지 파지장치 조립체(110)를 이동시킨다. 하나의 구현예에서, 임플란트(30)의 축(C1)은 길이방향 축(61)에 대해 초기 위치에서는 각(A1)(도 3)을 형성하고, 최종 위치에서는 각(A2)(도 5)을 형성한다. 특정한 하나의 구현예에서, 각(A1)은 축(61)을 따라 임플란트(30)가 일반적으로 배치되도록 약 80도이다. 각(A2)은 축(61)에 대해 실질적으로 비스듬히 임플란트(30)가 배치되도록 약 55도이다. 다른 구현예들은 다른 각도 형성, 즉 각(A1)에 대해서는 70도부터 110도까지, 각(A2)에 대해서는 35도부터 75도까지의 범위를 고려한다. 또 다른 구현예로는 각(A1 및 A2)에 대해 다른 각도 범위를 고려한다.

암들(112, 114)은 추가로 이들 사이에 임플란트(30)를 파지하거나, 이들 사이로부터 당해 임플란트(30)를 해제하도록 작동 가능하다. 도 8 내지 도 10 및 도 18에 도시되어 있는 바와 같은 해제 위치에서는, 핀(104)은 슬롯 홀(124)의 원위 말단(126)에 인접하고 로킹 샤프트(68)의 풋(69)은 제2 샤프트(63) 내의 슬롯의 말단벽(65)으로부터 원위 방향으로 거리(105)만큼 이격되어 위치하도록 움직여진다. 이로 인해 제2 암(114)은 제1 암(112)으로부터 외부로 회전된다. 체결 위치로 암(112, 114)을 이동시키기 위해, 풋(69)은 로킹 드라이버(76)의 회전에 의한 로킹 샤프트(68)의 원위 운동으로 원위 방향으로 이동한다. 도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 풋(69)의 원위 운동으로 제2 샤프트(63)의 말단벽(65)으로부터 풋(69)이 보다 큰 제2 거리(105')만큼 떨어지고, 로킹 샤프트(68)는 제1 암(112)을 향해 제2 암(114)을 관절연결한다. 이러한 운동으로 핀(104)은 슬롯 홀(124)의 근위 말단(128)에 인접하게 위치한다. 시계 방향으로의 제2 암(114)의 교합으로, 예를 들면, 도 5 및 도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 제1 및 제2 암(112, 114) 사이에서 임플란트(30)를 단단하게 잡는 것을 지속할 수 있다.

힐부(122)는 체결 위치에서 풋(69)과 접촉하는 원형 외주부(outer perimeter, 123)를 포함한다. 체결 위치에서, 파지장치 조립체(110)는 초기 위치로부터 이식 위치까지 이동할 수 있다. 이러한 운동을 하는 동안, 원형 외주부(123)는 풋(69)과 힐부(122)의 접촉을 유지시키고 체결 위치에서 암(112, 114)과 함께 임플란트(30)를 유지시킨다.

사용중, 삽입기구(60)의 암(112, 114)은 이들 사이에 임플란트(30)를 수용하기 위해 해제 위치에 위치한다. 록 드라이버(76)가 회전하여 암(112, 114)을 체결 위치로 이동시키는데, 이는 초기 위치에서 파지 조립체(110)로 임플란트(30)를 단단하게 파지하기 위함이다. 임플란트(30)는 디스크 공간의 후측방 개구부에 전달되고 임플란트의 선도 단부는 초기 위치에 유지되는 동안 개구부를 통해 위치한다. 임플란트(30)의 후속 단부가 디스크 공간에 위치될 때까지 임플란트는 시상면(C)에 실질적으로 비스듬히 배향되는 방향으로 축(61)을 따라 초기 위치에 나아가게 된다. 필요한 경우, 밀착력이 삽입기구의 근위 말단에 전달될 수 있다.

임플란트(30)가 디스크 공간에서 적절한 위치에 존재하는 경우, 교합기 드라이버(74)가 회전하여 디스크 공간에서 초기 위치로부터 최종 위치까지 임플란트(30)를 이동시키기 위해 제1 샤프트(62)와 파지장치 조립체(110)를 조작할 수 있다. 최종 위치에서, 임플란트(30)의 축(C1)은 시상면(C)을 따라 또는 일반적으로 평행하게 배향된다. 이어서, 록 드라이버(76)가 회전하여 로킹 샤프트(68)를 근위로 이동시키는데, 이는 디스크 공간으로부터 삽입기구를 이탈시키기 위한 해제 위치로 암(112, 114)을 허용하기 위함이다.

도 20 내지 도 23은 다른 구현예 임플란트 및 임플란트 삽입기를 도시한다. 임플란트 삽입기(160)는 연장된 샤프트 조립체(190), 샤프트 조립체(190)의 원위 말단에 있는 파지장치 조립체(210)와 샤프트 조립체(190)의 근위 말단에 있는 핸들 조립체(200)를 포함한다. 임플란트(130)는 샤프트 조립체(190)의 원위 말단에서 파지장치 조립체(210)로 해제 가능하게 체결된다. 핸들 조립체(200)는 임플란트(130)를 파지하거나 해제하기 위해 파지장치 조립체(210)를 조작하고 척추 디스크 공간으로 임플란트(130)을 전달하도록 작동 가능하다. 디스크 공간으로의 후측방 접근법에서의 특정한 적용들이 상술한 바와 같이 고려될 수 있으나, 디스크 공간으로의 다른 접근법도 고려된다.

도 21 및 도 22에 더욱 상세하게 도시되어 있는 바와 같이, 임플란트(130)의 전체 크기와 형상은 임플란트(30)에 대해 위에서 설명한 것과 유사하다. 임플란트(130)는 중앙 캐비티(142)의 주위에서 연장되는 외벽(132)을 포함한다. 캐비티(142)는 상부 지지면(152) 및 하부 지지면(154)에서 개방되고 이들 사이에서 연장된다. 상하부 지지면(152, 154)은 인접한 척추 종판과 접촉하여 이식되는 경우, 인접한 척추뼈를 지지한다. 지지면들(152, 154)은 척추 종판과의 체결을 촉진하고 임플란트가 디스크 공간으로 이동하는 것을 저지하기 위해 지지면들 위에 피라미드형 톱니(150)를 포함한다. 홈, 스파이크, 널링, 피크 앤 밸리, 및 다른 돌기 및/또는 오목부를 포함하는 다른 표면 특징도 예상된다.

임플란트(130)는 볼록하게 만곡된 전방 벽 부분(134)과 대향하는 오목하게 만곡된 후방 벽 부분(136)를 포함한다. 벽 부분들(134, 136)은 볼록하게 만곡된 선도단 벽 부분(138)과 볼록하게 만곡된 후속단 벽 부분(140)에 의해 연결된다. 외벽(132)의 전체 형태는 근위 후측방 개구부로부터 후측방 개구부에 대향하는 디스크 공간의 원위 부분까지의 비선형 삽입 경로를 따라 임플란트(30)의 배치를 촉진하는 바나나, 신장 또는 부메랑형의 형태를 제공한다. 연장된 형태의 임플란트(130)는 후측방 개구부를 통한 배치를 촉진하고, 조직 및 신경 요소의 수축을 최소화하는 방법은 후측방 접근법을 통해 임플란트의 배치를 도모할 필요가 있다. 선도단 벽 부분(138)은 후속단 벽 부분일 수 있고, 후속단 벽 부분(140)은 선도단 벽 부분일 수 있으며, 이러한 상황에서 벽 부분(138)는 삽입기구에 체결되고 벽 부분(140)은 후측방 개구부를 통해 디스크 공간 내로 첫째로 삽입된다는 점을 이해해야 한다.

후방 벽 부분(136)의 많은 수의 개구부(149)와 전방 벽 부분(134)의 확장 슬롯(152)은 캐비티(142) 내로 뼈 성장을 위한 통로를 제공한다. 임플란트(130)는 추가로 후방 벽 부분(136) 주위의 후속단 벽 부분(140) 속으로 연장하는 오목상 영역(146)과 전방 벽 부분(134) 주위의 후속단 벽 부분(140) 내의 리셉터클(146)을 포함한다. 이하에서 추가로 설명되는 바와 같이, 오목상 영역(44)과 리셉터클(46)은 삽입기구(160)의 파지장치 조립체(210)에 의해 체결되도록 구성된다. 선도단 벽 부분(138)은 유사하게 오목상 영역 및 리셉터클로 제공될 수 있어서 임플란트(130)는 어느 한 방향으로부터 척추 디스크 공간 내로의 삽입을 위한 삽입기(16)와 체결될 수 있다.

삽입기구(160)는 길이방향 축(161)을 따라 연장되는 샤프트 조립체(190)를 포함한다. 핸들 조립체(200)는 샤프트 조립체(190)의 근위 말단에 있고, 길이방향 축(161)에 대하여 횡방향으로 연장하는 핸들 부재(172)를 포함한다. 허브 부재(170)는 길이방향 축(161)을 따라 샤프트 조립체(190)로부터 근위 방향으로 연장한다. 허브(170)는 그 내부에 슬롯부(174)를 포함하고 한쪽을 따라 개구부를 포함한다. 록 드라이버(176)는 내부에서 회전 가능하게 위치한다. 허브(170)는 추가로 파지장치 조립체(210)에 체결되는 임플란트의 삽입을 촉진하는 밀착력을 전달하기 위한 근위 방향으로 배향된 플랫폼(platform)을 제공한다.

도 22 및 도 23에 도시되어 있는 바와 같이, 샤프트 조립체(190)는 내부에 중앙 통로(164)를 구비하는 제1 또는 외측 샤프트(162)를 포함한다. 로킹 샤프트(168)는 통로(164) 내에 수용되어 외측 샤프트(162)에 대한 직선 운동이 가능하다. 록 드라이버(176)는 로킹 샤프트(168)의 근위 말단에서 록 스크류(도시되지 않음)에 대해 나사체결된다. 록 드라이버(176)의 회전으로 통로(164)에서 원위 및 근위 방향으로 로킹 샤프트(168)가 직선적으로 이동한다.

파지장치 조립체(210)는 외측 샤프트(162)의 원위 말단에 형성된 제1 암(166)을 포함한다. 외측 샤프트(162)는 통로(164)로부터 측면으로 제1 암(166)을 오프셋(offset)하기 위한 확장부(172)를 포함한다. 제1 암(166)은 오목상 영역(146)에 회전 가능하게 수용되는 구형의 원위 말단을 포함한다. 예시된 구현예에서, 오목상 영역(146)은 제1 암(166)과 연결하기 위한 상보적인 구형(spherical shape)을 포함하고 제1 암(166)에 대해 임플란트(130)를 회전 가능하게 한다. 임플란트(130)는 후속단 벽 부분(140)에서 이를 이용하여 접촉될 때 외측 샤프트(162)의 원위 말단 벽(180)을 위치시키기 위해 회전 가능하다. 제2 암(163)은 로킹 샤프트(168)의 원위 말단에 형성된다. 로킹 샤프트(168)와 제2 암(163)은 록 드라이버(176)로 원위 방향으로의 직선 운동이 가능하여 리셉터클(148) 속으로 제2 암(163)을 나아가게 한다. 제2 암(163)의 원위 말단은 리셉터클(148) 속으로의 삽입을 촉진하기 위해 경사질 수 있다.

도 23에 도시된 로킹 위치에서, 로킹 샤프트(168)는 임플란트(130)가 제1 암(166)에 대해 회전하는 것을 방지하고 삽입기구(160)에 단단하게 임플란트(130)를 고정시킨다. 외측 샤프트(162)의 원위 말단은 제1 암(166) 주위의 오목상 영역(182)을 포함하고, 임플란트(130)는 오목상 영역(146)과 리셉터클(148) 사이에 토우부(156)를 포함한다. 제2 암(163)이 리셉터클(148)에 위치하는 경우, 토우부(156)는, 도 23에 도시되어 있는 바와 같이, 오목상 영역(182)에 수용된다. 이로 인해 임플란트(130)와 파지장치 조립체(210) 사이에서 임플란트(130)가 삽입기구(160)에 대해 축방향으로 당겨지거나 회전하는 것을 방지하는 도브테일(dovetail) 로킹 배열이 제공된다.

임플란트(130)가 디스크 공간에 위치하는 경우, 삽입기구(160)는 로킹 샤프트(168)를 원위 방향으로 가깝게 이탈시키고 리셉터클(148)로부터 제2 암(163)을 제거하기 위해 록 드라이버(176)를 회전시킴으로써 이로부터 해제될 수 있다. 이어서, 삽입기구(160)는 디스크 공간으로부터 이탈되어질 수 있다. 임플란트(130)와 체결되는 경우 및 임플란트(130)와 해제되는 경우, 삽입기구(160)가 길이방향(161)에 대해 횡방향으로 동일한 풋프린트를 구비하기 때문에, 디스크 공간으로의 접근법에서 조직 및 신경 요소로의 침습이 최소화된다. 임플란트 및 삽입기구 조립체의 풋프린트 역시 삽입하는 동안 최소화되는데, 암들(163, 166)이 후속단 벽 부분(140) 및 이의 주위에서 임플란트(130) 속으로 연장되고 임플란트(130)의 전후방 공간을 점유하지 않기 때문이다.

상술한 기구 및 방법들은 실질적으로 오픈(open) 외과시술에의 이용에 참조로서 개시되었다. 그러나, 임플란트, 기구 및 방법은 도 24에 도시된 리트랙터 슬리브(retractor sleeve, 200)와 같은 가이드 슬리브 또는 튜브를 통해 활용될 수 있다는 점이 예상된다. 이러한 기구들은 인접한 조직들을 더욱 보호할 수 있어서 접근 절개의 크기를 감소시키고, 수술 부위를 직접 볼 수 있게 하고/하거나 보다 큰 조절방법을 제공한다. 임플란트, 기구 및 방법은 추가로 수술 부위를 직접 볼 수 있게 하는 현미경 또는 내시경 기구를 통한 디스크 공간 제공 및 임플란트 삽입과 조합하여 사용될 수 있다.

본 명세서에서 설명한 기구들은 척추 디스크 공간에 후측방 개구부를 통해 임플란트를 삽입하는 데 적절하다. 삽입기구들은 후측방 접근법으로부터 척추 디스크 공간 속으로의 임플란트 삽입을 조절할 수 있게 한다. 삽입기구들은 디스크 공간에 임플란트를 위치시키는 것을 촉진하여, 임플란트가 디스크 공간을 통해 연장하여 인접한 척추뼈의 양방향 지지를 제공하고, 비선형 삽입 경로를 따라 디스크 공간에 임플란트를 위치시키는 것을 촉진한다. 삽입기구들은 또한 디스크 공간의 다양한 위치에 복수 개의 임플란트를 위치시키기 위해, 그리고 다른 접근법으로부터 나온 디스크 공간에 하나 이상의 임플란트를 삽입시키기 위해 이용될 수 있다.

임플란트(30, 130)는 뼈 성장 재료 및 다른 공지된 대체물과 함께 충전되거나 척추뼈 사이의 뼈 유합을 증진시키기 위해 척추 디스크 공간 속으로 삽입될 수 있는 체간 유합(interbody fusion) 장치 또는 케이지(cages)일 수 있다. 또한, 임플란트(30, 130)의 구조적 특징들은 디스크 공간 내로 삽입되는 디스크 보철물 또는 디스크 핵 보철물에 적용될 수 있다. 예시된 임플란트(30, 130)는 한쪽의 후측방 접근법을 통해 디스크 공간에 양방향 지지를 제공하기 위한 삽입에 적절한 부메랑 또는 바나나형을 구비한다. 디스크 공간은 디스크 공간에의 임의의 다른 공지된 기술 및 기구, 후방, 측면, 전방 또는 후측방 접근법 등의 디스크 공간으로의 다른 접근법들을 이용하는 임플란트 삽입을 위해 접근되거나 제공될 수 있다는 점 역시 예상된다.

임플란트(30, 130)는 다른 형태를 포함할 수 있고 내부 바(bar), 스트럿(strut) 및 벽을 포함할 수 있다. 상하부 지지면은 디스크 공간에서의 밀접한 피팅(intimate fit) 및 종판의 오목부와 매치되는 프로파일(profile)을 제하는 이중 볼록부를 포함할 수 있고, 임플란트 안정성을 제공하고 유합을 증진시킨다. 측벽 개구부 및 빈 내부 캐비티는 뼈 성장 재료를 수용할 수 있는 부피 및 뼈 성장 재료와 인접한 뼈 구조 사이의 접촉면을 최대화할 수 있다. 또한, 임플란트(30, 130)가 디스크 공간에 삽입되는 경우, 전후방 벽에서의 상하부 지지면 사이의 높이차로 척추전만(lordosis)이 생길 수 있다.

본 명세서에서 설명된 임플란트는 합성 또는 천연의 자가이식(autograft), 동종이식(allograft) 또는 이종이식(xenograft) 조직을 포함하는 임의의 생체적합성 재료로 제조될 수 있고, 재흡수가 가능하거나 불가능한 성질일 수 있다. 조직 재료의 예들은 단단한 조직, 연결 조직, 광물제거된 뼈 매트릭스(demineralized bone matrix) 및 이들의 조합을 포함한다. 추가적인 재흡수성 재료의 예는 폴리락타이드, 폴리글리콜라이드, 티로신 유래 폴리카보네이트, 폴리안하이드라이드(polyanhydride), 폴리오르토에스테르, 폴리포스파젠, 인산칼슘, 하이드록시아파타이트, 생활성 유리(bioactive glass) 및 이들의 조합이다. 추가적인 비재흡수성 재료의 예는 비강화 폴리머(non-reinforced polymers), 카본-비강화 폴리머 복합재료(carbon-reinforced polymer composites), PEEK 및 PEEK 복합재료; 형상 기억 합금; 티타늄 및 티타늄 합금; 코발트 크롬 합금; 스테인레스 강; 세라믹; 및 이들의 조합이다. 본 명세서에 설명된 기구들은 스테인레스 강, 알루미늄, 플라스틱 및 이들의 조합을 포함하는 적절한 임의의 외과적 그레이드 재료(grade material)로부터 제조될 수 있다.

적절한 임의의 골생성(osteogenetic) 재료 또는 조성물은 본 명세서에서 설명된 임플란트에 의해 제한되는 캐비티 내에 위치하는 것으로 예상된다. 이러한 골생성 재료는, 예를 들면, 자가이식, 동종이식, 이종이식, 광물제거된 뼈, 바이오세라믹과 폴리머와 같은 합성 및 천연 뼈이식 대체물 및 골생성 유도 인자(osteoinductive factors)를 포함한다. 뼈 재료가 임플란트의 캐비티 내에 위치하고, 당해 재료가 장치가 이식되기 전에 빈 캐비티 내로 미리 충전될 수 있거나, 또는 장치가 척주(脊柱)에 위치한 이후에 벽 개구부를 통해 밀려질 수 있다. 장치 내에 재료를 고정시키기 위한 분리형 캐리어(separate carrier)가 이용될 수 있다. 이러한 캐리어들은 콜라겐계 캐리어, 생세라믹 재료(예: BIOGLASS®), 하이드록시아파타이트 및 인산칼슘 조성물을 포함할 수 있다. 캐리어 재료는 스폰지, 블록, 접철형 시트(folded sheet), 퍼티(putty), 페이스트(paste), 이식 재료 또는 다른 적당한 형태로 제공될 수 있다. 또한, 임플란트 내에 포함된 골생성 조성물은 유효량의 뼈형성 단백질(bone morphogenetic protein), 변환성 성장인자(transforming growth factor) 베타 1(beta.l), 인슐린 유사 성장인자(insulin-like growth factor) 1, 혈소판 유래 성장인자(platelet-derived growth factor), 섬유아세포 성장인자(fibroblast growth factor), LIM 광물화 단백질(LMP) 및 이들의 조합 또는 다른 치료제 또는 감염 저해제를 포함할 수 있고, 적절한 캐리어 재료 내에 조제한다.

본 발명이 도면 및 위의 설명에서 상세하게 예시되고 설명되었으나, 단지 예시일 뿐 이러한 범위 내로 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서의 모든 변경 및 수정은 보호되는 것이 바람직하다.

도 1은 척추 디스크 공간내의 초기 위치에 있는 삽입기구 및 임플란트의 평면도이다.

도 2는 도 1의 임플란트의 확대 사시도이다.

도 3은 삽입기구의 원위 말단에 결합된 임플란트를 도 1의 초기 위치에서 나타내는 확대 평면도이다.

도 4는 척추 디스크 공간내의 최종 위치에 있는 삽입기구 및 임플란트의 평면도이다.

도 5는 삽입기구의 원위 말단에 결합된 임플란트를 도 4의 최종 위치에서 나타내는 확대 평면도이다.

도 6은 임플란트가 제거되어 삽입기가 초기 위치에 있는 삽입기구의 원위 말단의 평면도이다.

도 7은 임플란트와의 결합 위치에 있는 삽입기구의 원위 말단과 최종 위치로 배향된 임플란트의 사시도이다.

도 8은 임플란트와의 해제 위치에 있는 삽입기구의 원위 말단과 최종 위치로 배향된 임플란트의 사시도이다.

도 9는 임플란트를 최종 위치에 위치시킨 직후의 해제 위치에 있는 삽입기구의 원위 말단의 평면도이다.

도 10은 해제 위치에 있는 삽입기구의 원위 말단과 최종 위치로 배향된 임플란트로부터 근위로 후퇴된 삽입기의 평면도이다.

도 11은 후방 암이 제거되고, 전방 암이 초기 위치에 있는 삽입기구의 원위 말단의 사시도이다.

도 12는 후방 파지 암이 제거되고, 전방 암이 최종 위치에 있는 삽입기구의 원위 말단의 사시도이다.

도 13은 샤프트 조립체의 일부분과 삽입기구의 핸들 조립체의 내부와의 평면도이다.

도 14는 핸들 조립체의 프레임을 포함하는, 도 13에 도시된 핸들 조립체의 내부 사시도이다.

도 15는 도 13에서 도 14의 프레임과 추가로 핸들 조립체의 교합기 드라이버를 포함하는 도면이다.

도 16은 허브가 제거된 샤프트 조립체의 일부분과 핸들 조립체의 내부 근위부를 나타내는 사시도이다.

도 17은 록 드라이버가 핸들 조립체의 록 스크류의 주위에 결합된 도 16의 도면이다.

도 18은 임플란트가 제거된, 해제 위치에 있는 삽입기구의 원위 부분의 사시도이다.

도 19는 임플란트가 제거된, 결합 위치에 있는 삽입기구의 원위 부분의 사시도이다.

도 20은 다른 구현예의 삽입기구 및 임플란트의 사시도이다.

도 21은 임플란트가 부분적으로 삽입기구에 결합된, 도 20의 삽입기구의 원위 부분 및 임플란트의 사시도이다.

도 22는 삽입기구의 원위 부분 및 임플란트의 수평 단면에서 나타낸 도 21의 사시도이다.

도 23은 삽입기구와 임플란트와의 결합을 나타내는 수평 단면의 확대 사시도이다.

도 24는 도 20의 임플란트 및 삽입기구가 리트랙터 슬리브를 통해 위치하는 모습을 나타내는 사시도이다.

Claims (16)

1. 근위 핸들 조립체;

   핸들 조립체로부터 길이방향 축을 따라 원위로 연장하는 샤프트 조립체; 및

   샤프트 조립체의 원위 말단에 위치하는 파지장치 조립체를 포함하며,

   당해 파지장치 조립체는 임플란트를 제1 및 제2 암 사이에서 체결하는 체결 위치와 임플란트를 제1 및 제2 암 사이에서 해제시키는 해제 위치 사이에서 원격조작에 의해 가동 가능한 제1 암과 제2 암을 포함하고, 제1 암은 해제 위치에서 임플란트의 오목상 영역에 회전 가능하게 수용되기 위한 구조이고, 제2 암은 임플란트를 체결 위치에서 리셉터클에 위치시키기 위해 제1 암에 대해 직선 운동이 가능하여 제1 암이 리셉터클에서 회전하는 것을 방지하는 척추 임플란트 삽입기구.
2. 제1항에 있어서, 제1 암이 이의 원위 말단에 구형 볼(ball)을 포함하고, 오목상 영역이 상보적인 구형(球形)을 포함하는 척추 임플란트 삽입기구.
3. 제2항에 있어서, 샤프트 조립체가 당해 조립체를 관통하여 길이방향으로 뻗은 통로를 구비한 외측 샤프트와 통로에 배치된 로킹 샤프트를 포함하고, 제1 암이 외측 샤프트의 원위 말단에서 외측 샤프트와 일체로 형성되며, 제2 암이 로킹 샤프트의 원위 부분에서 일체로 형성되는 척추 임플란트 삽입기구.
4. 제3항에 있어서, 로킹 샤프트가 이의 근위 말단에 로킹 스크류를 포함하고, 핸들 조립체가 로킹 스크류 주위에서 나사식으로 체결되는 로킹 드라이버를 포함하며, 로킹 드라이버가 로킹 샤프트를 외측 샤프트의 통로 속에서 직선 이동시키도록 회전 가능한 척추 임플란트 삽입기구.
5. 제4항에 있어서, 핸들 조립체가 길이방향을 따라 샤프트 조립체로부터 근위로 연장하는 허브(hub)를 포함하고, 로킹 드라이버가 허브에 회전 가능하게 장착되어 있는 척추 임플란트 삽입기구.
6. 제1항에 있어서, 핸들 조립체가 길이방향 축선에 대하여 횡방향으로 배치된 핸들 부재를 포함하는 척추 임플란트 삽입기구.
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