KR101288232B1 - 단일 조각의 스위벨 조인트를 구비한 임플란트 - Google Patents

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KR101288232B1
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루쯔 비이더만
윌프리드 마티스
주르겐 함스
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비이더만 테크놀로지스 게엠베하 & 코. 카게
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Abstract

본 발명은 이격된 몸체 부분 및/또는 다른 임플란트 구성요소와 연결하기 위한 베이스 몸체를 구비하여 인간 또는 동물 몸체 안으로 영구적 또는 임시의 도입을 위한 임플란트에 관한 것이고, 이러한 임플란트는 주요 인장 및/또는 압축 힘이 그 축을 따라 전달될 수 있는 부하축(L; load axis)을 갖고, 부하축에 직각으로 형성된 적어도 하나의 회전축(D; rotary axis)을 구비하고, 회전축은 회전축에 대해 베이스 몸체, 특히 부하축을 따라 배열된 베이스 몸체의 단부들의 최소의 제한된 굽힘을 촉진하며, 이때 적어도 하나의 회전축은 베이스 몸체에서 단일 조각으로 형성된 스위벨 조인트(11, 12, 13, 14, 15; swivel joint)에 의해 정의되는 것을 특징으로 한다.
임플란트, 위치 홀더, 추간판, 연결대, 부하축, 회전축, 스위벨 조인트

Description

단일 조각의 스위벨 조인트를 구비한 임플란트 {Implant with one-piece swivel joint}
도 1은 본 발명의 위치 홀더의 3차원 도;
도 2는 본 발명의 제 2 위치 홀더의 3차원 도;
도 3은 본 발명의 제 3 위치 홀더의 3차원 도;
도 4는 도 1의 위치 홀더의 측면도;
도 5는 도 1 및 도 4의 위치 홀더의 측면도로서, 도 4에 대해 90° 회전한 상태의 측면도;
도 6은 도 3의 위치 홀더의 측면도;
도 7은 도 3 및 도 6의 위치 홀더의 측면도로서, 도 6에 대해 90° 회전한 상태의 측면도;
도 8은 도 3의 위치 홀더의 평면도;
도 9는 도 1의 위치 홀더의 평면도;
도 10a 내지 10c는 다른 부하 상태에서의 이전에 기술된 위치 홀더의 일부분의 측면도;
도 11a 내지 11c는 다른 부하 상태에서의 이전 실시예의 위치 홀더의 일부분의 측면도;
도 12는 도 1의 위치 홀더의 상세도;
도 13은 육경 스크류 장치와 상호작용하는 도 1의 위치 홀더의 개략 측면도;
도 14는 추가 형태의 육경 스크류 장치와 상호작용하는 도 1의 위치 홀더의 개략 측면도;
도 15는 도 3의 위치 홀더의 사용예의 개략 측면도;
도 16은 육경 스크류 장치와 상호작용하는 도 3의 위치 홀더의 추가 사용예의 개략 측면도;
도 17은 본 발명의 연결대의 개략 측면도;
도 18은 도 17의 본 발명의 연결대의 상세도로서 부분 단면도;
도 19는 도 17 및 도 18의 연결대의 단면도;
도 20은 도 17 내지 도 19의 연결대의 3차원 도; 그리고
도 21은 도 1의 본 발명의 위치 홀더 및 도 20의 연결대의 사용을 도시한 개략 측면도이다.
본 발명은 청구범위 제 1 항에 따른 인간 또는 동물 몸체 안으로 영구적 또는 임시의 결합을 위한 임플란트 및 척추용 위치 홀더, 추간판대체물 또는 육경 스크류 장치용 연결대와 함께 이들 요소들로부터 구성되는 고정화 시스템에 관한 것이다.
현대 의학에서, 질병, 상처 또는 노쇠현상에 뒤따라 인간 골격의 부분을 교체하기 위한 임플란트의 폭 넓은 사용이 최근에 이루어지고 있다. 따라서, 예컨대 파손과 같은 척추 상처의 경우에 또는 척추의 일부에 종양이 침투한 경우에, 대응하는 척추가 위치 홀더로 교체되는 것이 알려져 있다. 그러한 위치 홀더는 예컨대 유럽 특허 EP 0 268 115 B1에 기술되어 있다.
유사한 방식으로, 독일 특허 DE43 23 034 C1에 기술된 것처럼 추간판디스크는 대응하는 위치 홀더에 의해 교체될 수 있다. 본질적으로 원통형 관형 몸체 구조를 갖는 이러한 위치 홀더는 척추에 의해 생성되는 힘이 분산될 수 있도록 반드시 축상 압축 힘을 수용하여야 한다. 이를 위하여, 위치 홀더는 적절한 강도를 가져야 한다.
덧붙여, 그러나 척추의 움직임, 특히 굽힘 또는 비틀림이 수행될 수 있도록 위치 홀더는 어떠한 유연성을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 목적을 위하여, 종래기술은 두 개의 기능성 - 즉, 한편으로 특히 축 압축 방향 및 움직임에 대한 강도, 다른 한편으로 부하축의 방향에 직각인 회전축에 대한 굽힘에 대한 강도 - 의 조합을 실현하는 척추(vertebrae) 또는 추간판(intervertebral disc)용 위치 홀더를 제안하였다. 이의 실시예가 독일 특허 DE 103 37 088 A1 및 국제 공개특허 WO 2005/039454 A2 이다. 이러한 위치 홀더의 경우에서, 인접한 조직 및 인접한 척추에 부착 또는 정렬의 목적으로 제공되는 양단 사이의 중앙 영역은 대응하는 탄성 재료 또는 위치 홀더의 대응하는 구조물 어느 하나에 의해 달성되는 연성 영역을 갖는다. 국제 공개특허 WO 2005/039454는 이러한 관점에서 탄성 중앙 영역 내 베 이스 몸체로 스프링 등의 속성을 부여하는 나선형 주변 슬릿을 제안한다.
국제 공개특허 WO 2005/039454 A2는 힘을 전달하는 기능에 덧붙여 대응하는 나선 형상으로부터 유도된 어떠한 유연성을 가질 수 있는, 육경 스크류 장치(pedicle screw arrangement)용 연결대(connecting rod)와 같은 다른 임플란트를 추가로 기술한다.
이러한 해법들(solutions)이 얻을 수 있는 유연성에 관하여 매우 우수한 결과를 가져옴에도 불구하고, 수용될 수 있는 힘에 대한 부족 및 축 압축 부하의 연장이 그러한 구조물의 회전 또는 만곡축의 불확실성에 기초하여 고려되어야 한다.
그러므로 본 발명의 목적은 전반적으로 수술 중에 이식하기에 용이한 그리고 다르게는 제조에 간단한 임플란트(implant) 또는 특히 위치 홀더(placeholder)를 이용하여 본질적으로 대향하는 기능들, 즉 한편으로는 유연성 또는 이동성 또는 다른 한편으로는 강도(strength) 또는 지지력(load-bearing capacity)에 관한 속성 프로필에서 추가의 개선점을 얻기 위한 것이다.
이러한 목적은 청구범위 제 1 항의 특징을 갖는 임플란트, 제 21 항의 특징을 갖는 위치 홀더, 제 24 항의 특징을 갖는 추간판대체물(intervertebral disc replacement) 및 제 27 항의 특징을 갖는 육경 스크류 장치용 연결대(connecting rod), 그리고 제 29 항의 특징을 갖는 이들 장치들의 조합을 이용하여 달성된다. 이로운 실시형태들은 종속 청구범위들의 목적이다.
본 발명은 한편으로 유연성 또는 이동성, 다른 한편으로 강도 및 지지력 사이의 균형잡힌 관계를 개선함이 한편으로 예컨대, 축 부하 방향에서 힘을 전달하는 성능을 갖고, 그러나 다른 한편으로는 한정된 스위벨 조인트의 회전축에 대한 회전을 용이하게 하여 그에 따라 임플란트를 굽힐 수 있도록 하는 한정된 스위벨 조인트의 제공을 필요로 한다는 지식으로부터 시작한다.
이는 기본적으로 스위벨 조인트가 임플란트 내 단일 조각으로 형성되고, 바람직하게는 소위 필름 힌지(film hinge)를 이용하여 실현될 수 있다는 점으로부터 가능해진다. 여기서 필름 힌지는 비록 대응하는 벽 영역 또는 대응하는 끈 영역이 동일한 것, 특히 본질적으로 다른 영역과 같은 강체, 재료로 제작됨에도 불구하고 그 치수 설계를 통하여 대응하는 탄성 및 그에 따른 회전 또는 선회(swivelling) 움직임을 촉진하는 박형 필름 영역 또는 끈 영역 또는 일반적으로 벽 영역이 제공된다는 점을 의미한다.
본 발명에 따르면, 적어도 하나의 그러한 스위벨 조인트가 제공되어 임플란트의 단부에서의 틸트 또는 적어도 한 방향에서의 굽힘을 촉진한다. 그러나, 바람직하게는 각각의 평면들, 특히 주요 부하축 및 주요 부하축에 대해 회전된 평면들에 배열되는 몇몇의 스위벨 조인트들이 제공된다. 특히, 각각의 회전축이 각각의 평면에서 서로 90°로 교대로 벗어나는 하나의 구조물이 바람직하며, 이에 따라 임플란트의 굽힘이 모든 방향에서 보증된다.
대응하여, 본질적으로 관형, 특히 십자 단면형 또는 원통형 관형의 베이스 몸체가 하나가 다른 것의 상부에 배치되는 몇몇 디스크 또는 링 요소로 구성되도록 임플란트를 설계하는 것이 이로웁다. 몇몇의 디스크 또는 링 요소는 대응하는 스위벨 조인트 또는 필름 힌지에 의해서 상호 연결되며, 그러나 다르게는 서로로부터 이격되어 대응하는 스위벨 조인트에 대한 회전 중에 자유로운 움직임을 위한 공간이 존재한다.
바람직하게는, 스위벨 조인트는 링 또는 디스크 요소 개개의 이등분선을 따라 각각 배치되며, 반면 컷아웃은 필름 힌지의 양 측면상에 뒤따라 움직임을 위한 필요 공간을 제공한다.
여기서, 인접한 링 또는 디스크 요소들 사이의 컷아웃 또는 자유 공간, 즉 이들 사이의 공간은 스위벨 조인트 또는 필름 힌지로부터 서서히 줄어들며, 따라서 단부에서는 슬릿 형상의 공간만이 존재한다. 이러한 슬릿형 공간은 한편으로 임플란트의 주요 부하축에 따른 축 압축의 경우에 서로를 향한 인접한 디스크 또는 링 요소의 가능한 틸트를 정의하고, 동시에 부하를 분쇄하는 역할을 할 수 있는 잠재적인 가상의 접촉 면적을 정의한다. 이 결과는 주요 부하축을 따라 축 압축 부하의 경우에, 초기에 스위벨 조인트 또는 필름 힌지가 부하를 수용한다는 점이다. 보다 큰 컷아웃에 의해서 필름 힌지의 주변에서 감소하는 디스크 또는 링의 두께를 이용하여 필름 힌지를 통해 서로 연결되도록 설계된 디스크 또는 링 덕분에, 인접한 디스크 또는 링 요소 사이의 슬릿형 공간이 사용될 때까지 추가의 증가된 축 부하는 디스크 또는 링의 탄성 변형 특히 굽힘을 가져온다. 슬릿형 컷아웃 내 인접한 디스크 또는 링 요소가 서로의 상부 위에 놓여지는 즉시, 이들 관형 몸체 구조의 단면 영역들은 또한 부하 해소의 기능을 하며, 따라서 매우 높은 축 압축 부하의 경우에도 대응하는 강도가 존재한다. 그러나, 유사하게, 압축에 의한 축 방향 양측에서의 슬릿형 컷아웃 모두에 의해 보증되는 미소 움직임 때문에 주요 부하축에 대해 직각인 회전 또는 굽힘, 이웃 세그먼트의 과부하는 방지되고 그리고 위치 홀더가 단부 플레이트의 찢어짐이 발생함 없이 작은 움직임을 허용하기 때문에 대응하는 위치 홀더의 단부 플레이트의 빠른 성장이 촉진된다.
대응하여, 단부 플레이트 또는 단부 디스크 또는 링에서 연결 수단이 이로웁게 제공되고, 상기 수단은 다른 임플란트 성분에 대해 임플란트의 부착물 또는 인접한 몸체 부분으로의 성장 및 맞물림을 촉진한다. 이러한 목적을 위하여, 그 설계에 의해서 어떠한 소망의 길이로 용이하게 조정될 수 있다는 점에 의해 특징지어지는 톱니, 무딘 톱니, 요홈, 컷아웃 등이 제공된다.
인접한 디스크 또는 링 요소들 사이의 관형 베이스 몸체의 외부 주변 벽으로부터 시작하고, 측면 플레이트 요소에 의해서 대응하는 디스크 또는 링 요소에 부가적으로 연결될 수 있는 내측으로 달리는 방사상 끈이 제공되도록 필름 힌지가 형성되는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 끈 또는 필름 힌지는 연속된 설계가 아니고, 오히려 중앙 영역에서 서로 분리되어 공간을 두는 두 개의 대향하는 필렛이 제공되며, 따라서 중앙 축을 따라 연속되는 캐비티가 생성되고, 상기 캐비티는 다른 형상 및 구조, 예컨대 별 형상, 클로버잎 형상, 또는 십자 형상 등으로 설계될 수 있다.
단일-조각으로 제조된 베이스 몸체, 즉 특히 디스크 및 링 또는 필름 힌지의 끈을 위한 바람직한 재료는 다른 재료로부터 선택될 수 있다. 특히, 모든 생체적합성 금속, 금속 합금 및 폴리머 등이 적합하다. 본 발명의 베이스 몸체의 구조에 의해서, 베이스 몸체의 유연성 및 이동성이 설계에 의해서 보장되기 때문에 특히 매우 강한 재료가 사용될 수 있다. 자연적으로, 임의의 정도의 천연 탄성을 갖고 따라서 이동성 및 유연성을 보장하는 재료가 또한 사용될 수 있다.
본 발명의 추가의 이점들, 특징들 및 특성들이 첨부된 도면을 사용한 뒤따르는 실시형태의 상세한 기술로부터 명백해진다. 도면은 단순히 개략적 형태만을 보여준다.
( 본 발명의 바람직한 실시형태 )
도 1은 척추용 위치 홀더의 형태인 본 발명의 임플란트의 제 1 실시형태의 3차원 도이다.
위치 홀더(1)는 주요 부하축(L)인 길이축(L)을 따라 동시에 서로의 상부에 배치되는 여섯 개의 디스크 또는 링들(2 내지 7) 안으로 분할되는 본질적으로 원통형의 관형 베이스 몸체를 갖는다. 두 개의 디스크 또는 링들(2 및 7)의 외측을 향한 돌출 단부상에는 무딘 톱니(8), 다이아몬드형 또는 삼각형 컷아웃(9) 및 무딘 톱니들 사이의 삼각형 요홈(10) 형태의 연결 요소들이 형성된다. 이러한 무딘 톱니(8), 삼각형 컷아웃(9) 및 삼각형 요홈(10)을 포함하는 연결 요소들는 인접한 조직, 연골 또는 척추와 함께 성장하고 맞물리는 역할을 한다. 상기 연결 요소들을 이용하여, 척추 내에 위치 홀더(1)의 안정적인 배치가 보증된다.
개개의 디스크 또는 링들(2 내지 7) 사이에 외측에서 내측으로 방사상으로 연장된 두 개의 끈이 제공되며, 상기 끈은 필름 힌지 형태로 형성된 스위벨 조인트들(11 내지 15)을 형성한다. 필름 힌지 형태인 스위벨 조인트들(11 내지 15)을 형성하는 끈은 부하축(L)과 동일한 또는 평행한 중앙축까지 완전히 연장되지 않으며, 오히려 내부 영역에서 서로로부터 분리되어 이격되고, 따라서 이후에 설명될 연속적인 캐비티를 형성한다. 선택적으로, 끈은 또한 베이스 몸체나 디스크 또는 링들(2 내지 7)의 벽 두께에 대응하는 폭으로 제한될 수 있다.
부가적으로, 각 스위벨 조인트는 90°로 교대로 회전되며, 따라서 스위벨 조인트(11)는 스위벨 조인트(12)에 직각으로 배치되고, 한편 이것(스위벨 조인트; 12)은 스위벨 조인트(13) 등에 직각으로 교대로 배치된다.
디스크 또는 링들(2 내지 7)은 단지 대응하는 스위벨 조인트들(11 내지 15)에 의해서만 서로 연결되며, 스위벨 조인트들은 대응하는 디스크 또는 링들(2 내지 7) 사이에 서로로부터 두 개의 반원형 컷아웃으로 분리한다. 스위벨 조인트들(11 내지 15)의 영역에서, 대응하는 컷아웃은 스위벨 조인트들(11 내지 15)로부터 벗어난 영역보다 주요 부하축(L)의 방향에서 큰 두께를 갖는다. 특히, 디스크 또는 링들(2 내지 7) 사이의 컷아웃은 두 개의 부분으로 분할되고, 이는 보다 큰 두께를 갖는 스위벨 조인트들(11 내지 15)의 필렛으로부터 시작하고 스위벨 조인트들(11 내지 15)로부터의 거리의 증가에 따라 주요 부하축의 방향에서 두께가 감소하는 삼각형 컷아웃을 형성하는 제 1 부분의 단면과, 제 2 부분으로서 디스크 또는 링들(2 내지 7) 사이의 박형 슬릿 또는 컷아웃(18)으로 궁극적으로 완료된다. 본질적으로 컷아웃의 삼각형 단면 형상은 스트레스 정점이 발생하지 않도록 굴곡된 단부에 의해 최적화된다.
스위벨 조인트의 양 측면상에 컷아웃들(17, 18)의 제공은 회전축 D 및 대응하는 회전 화살표에 의해 가리켜진 바와 같이 스위벨 조인트들(11 내지 15)의 끈에 평행한 회전축을 통하여 위치 홀더(1)의 틸트를 촉진한다.
스위벨 조인트들(12 및 14)에 대한 스위벨 조인트들(11 및 13)의 90° 벗어난 배치는 위치 홀더(1)가 길이축(L)에 대해 모든 방향에서 5°까지 구결 틸트각(saggital tilting angles)이 달성되는 범위에서 휘어지도록 허용한다.
위치 홀더의 두 개의 추가의 실시형태들(1' 및 1")이 동일한 요소에 동일한 부호를 사용하여 도 2 및 3의 3차원 도에 도시된다.
주요 인장 및 압축 힘이 수용되는 위치 홀더(1')의 길이축(L)을 따라, 위치 홀더(1')는 네 개의 디스크 또는 링 요소들(2', 3', 4' 및 5')을 갖는다. 이들은 각각 부하축(L)에 직각인 회전축(D)을 형성하는 스위벨 조인트들(11, 12 및 13)을 통하여 서로 연결된다.
스위벨 조인트들(11, 12 및 13)에 인접하여, 기본적으로 삼각형 컷아웃(17)이 스위벨 조인트들(11 내지 13)의 끈의 양 측면상에 제공되고, 상기 컷아웃은 스위벨 조인트들(11 내지 13)로부터의 증가하는 거리에 따라 테이퍼지고 박형 슬릿(18)으로 완료된다.
부하축(L)의 방향으로 배열된 단부에서, 즉 링 요소들(2' 및 5')에서, 인접한 척추, 연골 또는 조직에 연결하기 위한 연결 요소들이 엄밀히 도 1의 실시형태와 같이 제공되고, 무딘 톱니(8) 및 삼각형 요홈(10)이 제공된다. 부가적으로, 위치 홀더(1')의 연결 요소의 꼭대기(crown)가 위치 홀더(1)의 경우보다 대단히 낮도록 형성되기 때문에 단지 삼각형 컷아웃(9')만이 존재한다.
연결 요소의 꼭대기의 추가의 제거는 도 3에 도시된 위치 홀더(1")에서 관측된다. 여기서, 전혀 컷아웃이 제공되지 않고, 오히려 단지 무딘 팁들(8") 및 사다 리꼴의 요홈들(10")만이 제공된다.
여기서 다시, 서로 직각으로 배치된 교대하는 스위벨 조인트들(11, 12 및 13)을 통하여 네 개의 디스크 요소들(2", 3", 4" 및 5")이 서로 연결되고, 반면 디스크 요소들(2", 3", 4" 및 5") 사이에 스위벨 조인트들 외측 영역에서 디스크 요소들(2", 3", 4" 및 5")의 이격된 배치를 초래하는 대응하는 컷아웃이 존재한다. 디스크 요소들(2", 3", 4" 및 5") 사이의 거리는 박형 슬릿(18)의 영역에서보다 삼각형 단면의 컷아웃(17)의 영역에서 훨씬 큰, 다른 실시형태에서 슬릿 간격의 영역에서 제공되는 주변부의 대략 반부가 제공되고, 반면 주변부의 다른 반부는 디스크 요소들(2" 내지 5") 사이의 보다 큰 간격을 갖는다.
도 4 내지 7은 위치 홀더(1 및 1")를 이용하여 본 발명의 임플란트의 주요 설계를 다시 한번 도시한다. 도 4 및 5는 부하축(L)에 대해 서로 90°로 회전한 위치 홀더(1)의 두 개의 측면도를 보여준다. 도 4 및 5를 비교함으로써, 대응하는 적절한 회전축(D)과 함께 한 편의 스위벨 조인트들(11, 13 및 15)이 다른 편의 스위벨 조인트들(12 및 14)이 대응하는 링 및 디스크 요소들(2 내지 7) 사이의 개개의 회전축(D)에 대해 틸트를 촉진하는 박형 슬릿(18)을 이용하여 서로 90°를 통해 회전한다는 점이 명백히 도시된다.
스위벨 조인트들(11 내지 13) 및 회전축(D)과 같이 감소된 개수의 디스크 또는 링 요소들을 구비한 위치 홀더(1")에 관한 동일한 것이 도 6 및 7에 도시된다.
도 8 및 9는 위치 홀더(1"(도 8) 및 1(도 9))의 평면도를 도시한다. 이들 평면도로부터, 위치 홀더(1") 및 위치 홀더(1) 양자가 기본적으로 대응하는 링 또는 디스크 요소로부터 구성되는 원통형 관형 몸체를 갖는다는 점이 명백해진다. 이 평면도들은 또한 스위벨 조인트들, 예컨대 도 8의 위치 홀더(1")의 스위벨 조인트들(11 및 12)이 내측으로 향한 그러나 중앙에서 서로로부터 이격되어 분리된 방사상 끈에 의해 형성되고, 따라서 중앙 캐비티(19)가 부하축(L)을 따라 위치 홀더(1") 전체에 의해 형성된다는 점을 명확하게 한다.
스위벨 조인트들(11 내지 15)의 끈이 단지 연결된 링 또는 디스크 요소들의 외벽을 통해서만 부착되는 한에서는, 추가의 캐비티들(20 내지 23)이 대응하는 스위벨 조인트들(11 내지 15)의 끈 사이에 형성되고, 상기 캐비티는 또한 부하축에 연속적으로 평행하며, 따라서 위치 홀더(1")의 경우에서 위 및 아래로부터 전체는 클로버잎 형상 캐비티(19 내지 23)를 가져온다.
그러나, 선택적으로, 스위벨 조인트를 형성하는 끈은 대응하는 플레이트(16)에 의해 측면으로 고정되거나(도 1 참조) 또는 대응하는 링 또는 디스크 요소들(2 내지 7)에 부착될 수도 있다. 만일 도 1의 실시형태에서와 같이 그러한 플레이트들(16)이 삼각형이라면, 전체적인 평면도는 도 9의 점선 25의 영역에서 배치되는 스위벨 조인트들(11 내지 15)을 형성하는 끈들을 이용한 연속되는 십자형 캐비티(24)이다.
도 10 및 11은 본 발명의 작동하는 메카니즘을 도시한다.
도 10a 내지 도 10c로부터 도시된 것처럼, 스위벨 조인트들, 예컨대 스위벨 조인트(12) 또는 대응하는 끈은 주요 부하축(L)을 따라 축상 압축 힘의 적용에 대해 탄성적으로 압축된다. 덧붙여, 끈 및 디스크 또는 링의 적절한 설계의 경우에, 이격된 디스크 요소들(3 및 4)이 박형 슬릿(18)의 영역에서 서로 접촉할 때까지 구분된 주로 디스크 또는 링들(3, 4)이 그 자신의 약한 형성 부분, 즉 스위벨 조인트(12)의 주변에서 탄성적으로 변형되거나 또는 굽혀진다. 이러한 경우에, 도 10b에서 도시된 것처럼, 축 부하는 스위벨 조인트(12)의 끈에 의해서뿐만 아니라 하나가 다른 것의 상부에 놓여지는 디스크 요소들(3 및 4)의 단부 영역에 의해서 또한 수용된다. 이러한 방식으로, 수용되는 축 부하의 용량은 증가한다. 만일, 도 10c에 도시된 것처럼, 축 부하, 즉 압축 힘이 점점 증가한다면, 접촉 면적이 스위벨 조인트(12)의 끈의 단면 표면보다 훨씬 넓어지기 때문에 박형 슬릿(18)의 영역 내 디스크 요소들(3 및 4)은 함께 더 가압되고 따라서 주요 부하를 떠맡는다.
도 11에 도시된 바와 같은 굽힘 부하의 경우에서, 스위벨 조인트(12)의 얇게 형성된 끈은 도면이 평면에 수직한 축에 대한 회전을 촉진한다. 이러한 방식으로, 디스크 요소들(3 및 4)의 단부 표면의 일측면 접촉은 박형 슬릿(18)의 영역에서 대응하는 위치 홀더의 굽힘 또는 서로를 향한 위치 홀더의 단부의 틸팅을 발생시킨다. 이러한 제한된 틸팅 또는 굽힘 가능성 이후에, 슬릿 형태(도 11b 참조)의 영역의 디스크 요소들(3 및 4) 서로의 접촉은 슬릿 형태의 영역에서의 부하 수용을 가져오고, 따라서 추가의 틸팅이 방지되고 그리고, 증가하는 부하의 적용에 대해서, 대응하는 보다 큰 접촉 영역(도 11c 참조)을 통해 고정화가 발생한다.
디스크 또는 링 요소들(3 및 4) 사이의 컷아웃들(17 및 18)의 적절한 설계가 전체 임플란트의 강도 및 고정성과 함께 가능한 틸팅 또는 굽힘 영역의 조정을 촉진한다는 점이 도 10 및 11로부터 대응하여 명백하다. 만일 슬릿 영역의 부분이 전체적으로 커지고, 큰 강도가 결과지어진다면, 이로 인하여 보다 큰 접촉 면적이 영역이 존재한다. 만일 슬릿 두께, 즉 디스크들 사이의 간격이 커진다면, 굽힘성이 증가한다.
도 12는 다시 한 번 링 또는 디스크 요소들(2 및 3) 사이의 슬릿 영역의 상세한 효과를 도시한다. 링 또는 디스크 요소들(2 및 3) 사이의 박형 슬릿(18)에 의해 한정되는 간격은 링 또는 디스크 요소(2 및 3) 사이의 이동성 또는 틸트의 정도를 결정한다. 간격이 커지면 커질수록, 스위벨 조인트(11)에 상대적으로 링 또는 디스크 요소들(2 및 3)의 회전 능력이 더 커진다. 덧붙여, 박형 슬릿(18) 내 가능한 접촉 표면의 크기는 축 압축 또는 대응하는 굽힘의 경우에 전달가능한 부하의 크기를 결정한다. 영역(34) 내 링 또는 디스크 요소(2)의 형태는 디스크 또는 링(2)의 굽힘성 및 그에 따른 부하축(L)의 방향에서의 탄성을 결정한다.
도 13 내지 16은 본 발명의 임플란트의 다른 적용 영역을 도시한다. 도 13은 연결대(32; connecting rod) 및 고정화 기능의 행사에 의해서 그 스크류 헤드(31; screw head)에서 인접한 척추가 연결되는 육경 스크류 장치(pedicle screw arrangement)를 이용한 육경 스크류 장치와 조합된 위치 홀더(1)를 도시한다. 이 실시형태에서, 연결대(32)는 재료에 의해 수반되는 탄성을 통해 반-강체로 형성된다.
도 14는 단순히 육경 스크류 장치 내 반-강체의 연결대(32)를 코어 요소를 이용한 나선 스크류형 설계로부터 그 자체의 유연성을 유도하는 유연한 연결대(33)로 대체함을 이용한 유사한 적용 상황에서의 위치 홀더(1)를 도시한다. 선택적으 로, 본 발명의 구조이고 스위벨 조인트에 의해 연결된 디스크를 갖는 연결대는 연결대(33)용으로 사용될 수 있다.
도 15 및 16은 한 번은 고정화 장치를 구비한(도 16) 그리고 한 번은 고정화 장치를 배제한(도 15) 위치 홀더(1")의 응용 영역을 도시한다. 위치 홀더(1")의 낮은 설치 높이 때문에, 위치 홀더는 여기서 차례로 제공될 수 있는 육경 스크류(30; pedicle screw)의 고정 육경 스크류 장치 및 스크류 헤드(31)에 부착되는 탄성 연결대(33)를 이용하여 추간판대체물(intervertebral disc replacement)로써 사용된다.
도 17은 중앙 영역에서 교대로 상호간에 90°로 벗어나는 스위벨 조인트에 의해 연결되는 관절의 디스크 또는 링 요소들(200, 300, 400)을 갖는 위치 홀더(1)에 대응하는 발명의 베이스 몸체 구조를 포함하는 유연성 연결대(100)를 도시한다.
이 조인트는 예컨대, 링들(200, 300, 400)의 벽 두께에 대응하는 필름 힌지(120)의 폭을 구비한, 링 요소들(200, 300, 400) 사이에 대응하는 연결 끈에 의해 형성되는 필름 힌지(120)에 의해 형성된다.
연결대(100)의 축 단부에 예컨대 육경 스크류(pedicle screw)의 스크류 헤드(screw head)의 조정을 위한 연결 조각(80)이 제공된다. 도 17에 도시된 이 실시형태에서, 연결 조각(80)은 조인트 구조물을 구비한 중앙 영역보다 적은 단면을 갖는다. 그러나, 연속적으로 불변 단면을 갖는 대(rod)가 또한 고려될 수 있다.
도 18은 오직 대응하는 필름 힌지(120)에 의해서 대응하는 링 요소들(200, 300)이 서로 연결되고, 반면 외벽 영역에서 링들(200, 300) 사이에 넓은 컷아웃 영역(170) 및 슬릿형 컷아웃 영역(180)의 병-형상의 컷아웃(170, 180)이 제공되는 도 17의 연결대(100)의 상세도이다. 컷아웃(170, 180)의 형상 및 특히 슬릿형 컷아웃(180)의 두께는 교대로 연결대(100)의 압축성 및 틸트 또는 굽힘성을 한정한다.
도 19는 도 17 및 18의 연결대(100)의 단면도를 도시한다. 여기서 연결 조각(80)이 베이스 몸체를 구비한 단일 조각으로 형성된다는 점이 명백해진다. 그러나, 적당한 방법으로, 예컨대 대응하는 스크류 연결을 이용하여 연결 요소(80)를 베이스 구조에 분리가능하게 연결하는 것이 또한 가능하다.
도 20은 서로에 대하여 상대적으로 90°로 각기 회전된 인접한 링 요소의 끈 또는 필름 힌지를 이용하여, 끈 또는 필름 힌지들(120)에 의해 관절로 연결되는 원통형 관형 베이스 구조가 링 요소들(200, 300, 400)로부터 구성된다는 점이 명백하게 표현되는 유연성 연결대(100)를 다시 한 번 3차원 도면으로 도시한다.
도 21은 육경 스크류 장치의 고정화 시스템과 함께 본 발명의 위치 홀더(1) 및 유연성 연결대(100)에 대한 적용 예를 도시한다. 척추 안으로 나사결합되는 육경 스크류(30)는 스크류 헤드(31)에 의해 수용되는 연결 스터드(80)를 이용하여 유연성 연결대(100)를 통해 서로 연결된다. 위치 홀더(1)는 척추 사이에 제공된다. 위치 홀더(1) 및 연결대(100) 양자의 유연한 형태를 통하여, 예컨대, 도 21에서 화살표로 가리켜진 바와 같이, 위치 홀더(1)를 압축하고 동시에 유연성 연결대(100)를 연장시키는 것이 그리고 그 반대의 경우가 가능하다. 덧붙여, 유연한 연결대(100) 및 유연한 위치 홀더(1) 양자는 대응하는 그 축 단부의 굽힘(bending) 또는 티핑(tipping)을 실행할 수 있다.
전체적으로, 한편으로 강도에 대한 그리고 다른 한편으로 유연성에 대한 소망의 필요성이 이상적으로 실현될 수 있다.

Claims (29)

  1. 이격된 몸체 부분 또는 다른 임플란트 구성요소와 연결하기 위한 베이스 몸체를 구비하여 인간 또는 동물 몸체 안으로의 영구적 또는 임시의 도입을 위한 임플란트(implant)로서, 상기 임플란트는 주요 인장 또는 압축 힘이 그 축을 따라 전달될 수 있는 부하축(L; load axis)을 갖고, 적어도 하나의 회전축(D; rotary axis)이 부하축을 가로질러 형성되고, 상기 회전축은 상기 회전축에 대해 부하축을 따라 배열된 상기 베이스 몸체의 단부들의 적어도 제한된 굽힘을 용이하게 하며, 이때 상기 적어도 하나의 회전축은 상기 베이스 몸체에서 단일 조각으로 형성된 스위벨 조인트(11, 12, 13, 14, 15; swivel joint)에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  2. 제 1 항에 있어서, 각각의 평면상에 그 자신의 회전축을 갖는 하나 또는 그 이상의 스위벨 조인트들(11, 12, 13, 14, 15)이 상기 부하축(L)을 가로질러 직각으로 배치되는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  3. 제 1 항에 있어서, 각각의 회전축(D)을 갖는 하나 또는 그 이상의 스위벨 조인트들(11, 12, 13, 14, 15)이 부하축(L)에 대해 상호 회전되는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  4. 제 1 항에 있어서, 하나 또는 그 이상의 스위벨 조인트들(11, 12, 13, 14, 15)이 하나가 다른 것의 상부에 놓여지는 다수의 평면들에서 상기 부하축을 따라 제공되며, 상기 하나 또는 그 이상의 스위벨 조인트들은 90°만큼 서로에 대해 오프셋되는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 스위벨 조인트(11, 12, 13, 14, 15)는 필름 힌지(film hinge)의 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 스위벨 조인트(11, 12, 13, 14, 15)는 하나, 또는 상기 회전축을 따라 상호 대향하고 상기 부하축(L)에 평행한 평면에서 연장되는 두 개의 끈(ligaments)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 스위벨 조인트(11, 12, 13, 14, 15)는 적어도 하나, 또는 상기 회전축을 따라 상호 대향하고 상기 부하축에 평행한 상기 베이스 몸체의 중심축의 방향에서 상기 베이스 몸체의 외부 주변부 벽으로부터 연장된 두 개의 끈으로 형성되는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스 몸체는 적어도 하나, 또는 두 개의 컷아웃(17, 18)을 가지며, 상기 컷아웃은 상기 부하축(L)을 가로질러 평면에 배열되고, 상기 평면에서 스위벨 조인트가 배치되며, 스위벨 조인트에 대한 틸트 움직임(tilting)이 가능하도록 스위벨 조인트의 한 측면 또는 양 측면상에 컷아웃이 배치되는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 컷아웃(17, 18)은 적어도 상기 베이스 몸체의 벽 영역에서 상기 스위벨 조인트(11, 12, 13, 14, 15)로부터 테이퍼진 것을 특징으로 하는 임플란트.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 스위벨 조인트(11, 12, 13, 14, 15)는 상기 베이스 몸체의 2등분선을 따라 배치되는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스 몸체는 스위벨 조인트에 의해 상호 연결되는 적어도 2개의 디스크 또는 링(2, 3, 4, 5, 6, 7)을 갖는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스 몸체 또는 상기 베이스 몸체에 의해 둘러싸인 디스크 또는 링(2, 3, 4, 5, 6, 7)은 상기 부하축에 따른 중심축과 동축으로 중심에 배치된 연속 캐비티(19 내지 24)를 갖는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 캐비티(19 내지 24)는 별 형상, 십자 형상 또는 클로버잎 형상인 것을 특징으로 하는 임플란트.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서, 두 개 내지 열 개의 디스크 또는 링(2, 3, 4, 5, 6, 7)이 제공되는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  15. 제 1 항에 있어서, 한 개 내지 다섯 개의 스위벨 조인트(11, 12, 13, 14, 15)가 제공되는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  16. 제 11 항에 있어서, 상기 베이스 몸체는 홀수개의 스위벨 조인트(11, 12, 13, 14, 15) 및 짝수개의 디스크 또는 링(2 내지 7)을 갖는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스 몸체는 탄성 변형 가능하고, 축 방향에서 상기 부하축에 평행한 것을 특징으로 하는 임플란트.
  18. 제 11 항에 있어서, 상기 베이스 몸체에 의해 둘러싸인 디스크 또는 링(2, 3, 4, 5, 6, 7)은 축 부하(axial load) 또는 스위벨 조인트 부근에서의 굽힘의 경우에 탄성적으로 변형되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  19. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스 몸체는 십자 단면형 관형 몸체나, 원통형 관형 몸체로 형성되는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  20. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스 몸체는 상기 부하축에 따라 배치된 그 단부에서 연결 요소들(8, 9, 10)을 갖는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  21. 제 1 항에 따른 임플란트의 특징을 갖는 척추용 위치 홀더(placeholder).
  22. 제 21 항에 있어서, 베이스 몸체는 부하축에 따라 배치된 단부에서 연결 요소(8, 9, 10)를 갖고, 상기 연결 요소(8, 9, 10)는 관통구, 컷아웃, 돌기 및 인접한 몸체 조직과의 성장 또는 맞물림을 위한 톱니에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 위치 홀더.
  23. 제 21 항 또는 제 22 항에 있어서, 세 개 내지 다섯 개의 스위벨 조인트를 통해 서로 연결되는 네 개 내지 여섯 개의 디스크 또는 링이 제공되는 것을 특징으로 하는 위치 홀더.
  24. 제 1 항에 따른 임플란트의 특징을 갖는 척추용 추간판대체물(intervertebral disc replacement).
  25. 삭제
  26. 삭제
  27. 제 1 항에 따른 임플란트의 특징을 갖는 육경 스크류 장치를 위한 연결대(connecting rod).
  28. 제 27 항에 있어서, 베이스 몸체는 부하축에 따라 배치된 단부에서 연결 요소(8, 9, 10)를 갖고, 상기 연결 요소는 스크류 연결부 안으로 체결되는 스터드에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 연결대.
  29. 위치 홀더, 추간판대체물 및 연결대를 포함하는 하나 또는 그 이상의 요소를 구비하며, 상기 요소들 중 적어도 하나의 요소는 제 1 항에 따른 임플란트의 특징을 갖는 것을 특징으로 하는 고정화 시스템(stabilization system).
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