KR101326054B1 - 척추용 임플란트 - Google Patents

Abstract

본 발명과 관련된 척추용 임플란트는, 제1재료에 의해 형성되고, 공동 및 상기 공동을 개방하는 개구가 형성된 케이지; 및 상기 제1재료보다 강성이 높은 제2재료에 의해 형성되고, 상기 개구에 삽입되는 보강부재를 포함한다.

Description

척추용 임플란트{SPINAL IMPLANT}

본 발명은 융합술에 의하여 척추 질환을 치료하기 위한 척추용 임플란트에 관한 것이다.

인구 고령화 사회로 전환됨에 따라, 척추간 협착증, 추간판탈출증, 후관절 비대증 등과 같은 척추질환의 환자도 급속히 증가되고 있으며, 치료법에 대한 연구도 활발하다.

척추용 임플란트(spinal implant)는 이러한 퇴행성 척추(요추, 경추 등을 포함) 질환의 수술적 치료 방법 중 오랫동안 활용되어 온 융합술에 사용되는 것으로, 추간체유합보형재(spinal cage)라고도 한다.

척추용 임플란트는 케이지 형태의 의료 기기로서, 뼈나 이식용 뼈 사이에 이식됨으로써 척추의 구조적 이상을 치료한다. 이식된 척추용 임플란트는 추간체의 높이와 척추의 굴곡을 복원시켜주며, 척추체를 구조적으로 지지한다.

척추용 임플란트는 디자인, 시술방법 등에 따라 종류가 다양하며, 인체에 이식 가능하면서도 척추의 생체 역학적 안정성 복원을 위한 형상의 개발도 다각적으로 이루어지고 있다.

척추용 임플란트의 재료로서는 티타늄과 같은 금속 또는 수지가 사용된다. 그런데, 금속 임플란트는 뼈 또는 이식용 뼈와의 기계적 물성치의 차이가 크다. 반면, 수지계열은 골유합(bone fusion)이 용이한 반면, 구조적인 불안정성이 문제될 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안한 것으로, 뼈 또는 이식용 뼈와의 강성의 차이를 완화시켜 뼈의 손상을 방지하면서도 역학 안정성을 높인, 척추용 임플란트를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위해, 본 발명과 관련된 척추용 임플란트는, 제1재료에 의해 형성되고, 공동 및 상기 공동을 개방하는 개구가 형성된 케이지; 및 상기 제1재료보다 강성이 높은 제2재료에 의해 형성되고, 상기 개구에 삽입되는 보강부재를 포함한다.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 제1재료는 뼈와 골유착될 수 있는 수지계열을 포함하고, 상기 제2재료는 상기 수지계열보다 탄성계수가 큰 금속을 포함할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 제1재료는 피크(PEEK: Polyetheretherketone)을 포함하고, 상기 제2재료는 티타늄 합금(Titanium alloy), 니티놀(Nitinol) 또는 코발트-크롬 합금(Co-Cr alloy)을 포함할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 케이지는, 상기 공동의 상부에 형성되는 상부지지면; 상기 공동의 하부에 형성되는 하부지지면; 상기 상부지지면과 상기 하부지지면의 일 측을 연결하는 제1측방지지면; 및 상기 상부지지면과 상기 하부지지면의 타 측을 연결하는 제2측방지지면을 가질 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 상부지지면 및 상기 하부지지면은 만곡된 형태로 형성될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 척추용 임플란트는 상기 상부지지면 및 상기 하부지지면의 표면에 상기 케이지의 후퇴를 방지할 수 있도록 배열된 쐐기열을 더 포함할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 케이지에, 상기 상부지지면과 상기 하부지지면을 관통하는 관통 슬롯이 형성될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 개구는 상기 제1측방지지면과 상기 제2측방지지면에 대칭형태로 각각 배치될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 제1측방지지면 및 상기 제2측방지지면에 각각 형성되는 상기 개구는, 제1개구; 및 상기 제1개구와 분리되게 배치되는 제2개구를 포함하고, 상기 보강부재는 상기 제1개구 또는 상기 제2개구 중 적어도 어느 하나에 삽입될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 보강부재는 상기 제1개구 또는 상기 제2개구의 내주면의 형상에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 보강부재는 링(ring) 형태로 형성될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 척추용 임플란트는 상기 보강부재가 삽입되는 상기 제1개구 또는 상기 제2개구에 형성되고, 상기 보강부재의 삽입 깊이를 제한하는 삽입제한턱을 더 포함할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 제1개구 및 상기 제2개구는 사각형, 원형 또는 타원형 중의 어느 하나의 형태로 형성될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 척추용 임플란트는 상기 케이지의 가장자리에 배치되고, 금속 재질에 의해 형성된 마커를 더 포함할 수 있다.

본 발명과 관련된 척추용 임플란트에 의하면, 케이지는 생체 적합성을 높일 수 있는 재질로 형성하는 한편, 보강부재를 케이지에 형성된 개구에 삽입함으로써 구조적인 안정성을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명과 관련된 일 예에 따른 척추용 임플란트(100)의 전방사시도
도 2는 도 1의 척추용 임플란트(100)의 후방 분해 사시도
도 3은 도 1의 척추용 임플란트(100)의 측면도
도 4는 도 1의 척추용 임플란트(100)의 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 단면도
도 5는 도 1의 척추용 임플란트(100)의 Ⅴ-Ⅴ선에 따른 단면도
도 6은 본 발명과 관련된 다른 예에 따른 척추용 임플란트(100')의 측면도
도 7a 및 7b는 본 발명과 관련된 또 다른 예에 따른 척추용 임플란트(100")의 측면도들

이하, 본 발명과 관련된 척추용 임플란트를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명과 관련된 일 예에 따른 척추용 임플란트(100)의 전방사시도이고, 도 2는 도 1의 척추용 임플란트(100)의 후방 분해 사시도이며, 도 3은 도 1의 척추용 임플란트(100)의 측면도이고, 도 4는 도 1의 척추용 임플란트(100)의 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 단면도이며, 도 5는 도 1의 척추용 임플란트(100)의 Ⅴ-Ⅴ선에 따른 단면도이다.

이들 도면에 도시된 것과 같이, 척추용 임플란트(100)는 척추에 삽입되는 부분인 케이지(200)와, 케이지(200)에 장착되는 보강부재(300)를 포함하는 형태로 되어 있다. 여기서 '척추'는 요추 또는 경추를 포함하며, 케이지(200)에 장착되는 보강부재(300)는 나사형(horizontal cylinders), 상자형(open boxes), 원통형(thick-walled vertical rings) 등과 같이 다양한 타입에도 적용이 가능하다. 척추용 임플란트는 '추간체유합보형재'를 포함하는 것으로, 척추의 치료에 사용되는 넓은 의미의 물건 또는 장치이다.

케이지(200)는 후단부에 공구 장착공(241)이 형성된 탄환(bullet) 형태로 형성되어 있으며, 내부는 골(뼈)가 채워지기 위한 공동(cavity; 201)을 포함하고 있다. 공동(201)은 케이지(200)에 포함되어 있는 다른 개구들에 의해 개방되어 있다.

케이지(200)의 공동(201)은, 도 2와 같이, 상부지지면(211), 하부지지면(212), 제1측방지지면(221) 및 제2측방지지면(222)에 의하여 형성된다. 상부지지면(211)과 하부지지면(212)은 공동(201)의 상부와 하부에 각각 위치되는 것으로서, 척추에 상하방향으로 작용하는 하중을 제1측방지지면(221)과 제2측방지지면(222)으로 전달한다. 제1측방지지면(221)과 제2측방지지면(222)은 상부지지면(211)과 하부지지면(212)의 양단을 각각 연결하고 있으며, 상부지지면(211)과 하부지지면(212)에 작용된 하중을 지지한다. 상부지지면(211)과 하부지지면(212)은 만곡된 형태로 형성될 수 있다.

케이지(200)의 상하방향으로 골조직이 유입될 수 있게 상부지지면(211)과 하부지지면(212)에는 관통 슬롯(215)이 형성되어 있다. 이에 따라, 공동(201)은 관통 슬롯(215)에 의하여 상하 방향으로 개방된 형태가 된다.

측면방향으로의 골조직의 유입을 위하여, 제1측방지지면(221)과 제2측방지지면(222)에는 하나 또는 그 이상의 개구가 형성된다. 이들 개구는 제1개구(225)와 제1개구(225)의 후방에 제1개구(225)와 분리되게 배치되는 제2개구(226)를 갖는 형태로 되어 있다. 제1개구(225)는 제2개구(226)에 비하여 상대적으로 넓은 형태로 되어 있다. 다만, 제1개구(225)와 제2개구(226)의 크기 및 형상은 같거나 다른 것도 가능하며, 다양한 조합이 가능하다. 제1측방지지면(221)의 개구(225, 226)는 제2측방지지면(222)에도 대칭형태로 배치된다.

상부지지면(211)과 하부지지면(212)에는 쐐기열(216)이 형성되어 있다. 쐐기열(216)은, 도 3과 같이, 완경사면(216A)과 급경사면(216B)이 맞대어져 형성된 단위쐐기가 케이지(200)의 진입방향을 따라 다열 형태로 배열됨으로써, 뼈에 삽입된 케이지(200)의 후퇴를 막고 케이지(200)가 체내에 장착된 상태로 유지되도록 한다.

케이지(200)는 인체에 대한 생체적합성 및 골과 가까운 물성치를 갖는 수지 재질에 의하여 형성될 수 있다. 그러한 재질로서, 케이지(200)는 피크(PEEK: Polyetheretherketone)에 의하여 형성될 수 있다.

골유합(bone fusion)을 위하여 제1개구(225) 또는 제2개구(226)는 넓을수록 양호하나, 피크와 같이 금속에 비해 무른 것을 단일 재질로 하여 케이지를 형성하는 경우 케이지의 구조적인 강성이 저하될 수 있다. 이를 위하여, 제1개구(225)에는 수지 계열보다 탄성계수가 큰 금속에 의해 형성되는 보강부재(300)가 삽입된다. 그러한 보강부재(300)의 예로서, 티타늄 합금(Titanium Alloy), 니티놀(Nitinol) 또는 코발트-크롬 합금(Co-Cr alloy) 등이 적용될 수 있다.

보강부재(300)는 제1개구(225)의 형상에 맞게 형성된다. 즉, 도 1에 도시된 것과 같이 둥근 사각형 형태의 제1개구(225)에 맞게 보강부재(300)도 둥근 사각형 형태로 형성된다. 보강부재(300)는 도 5와 같이 일정 두께와 폭을 갖는 링(ring) 형태로 형성될 수 있다. 완성된 보강부재(300)는 제1개구(225)에 억지끼움 등과 같은 형태로 조립된다. 고정을 위하여 보강부재(300)는 제1개구(225)에 접착제가 도포되는 것도 가능하다.

보강부재(300)가 삽입되는 제1개구(225)에는 보강부재(300)의 삽입 깊이를 제한하는 삽입제한턱(230)이 형성될 수 있다. 삽입제한턱(230)은 보강부재(300)의 삽입 깊이를 일정하게 하므로 양산시 균일한 품질 상태를 제공할 수 있다.

이와 같이 조립된 보강부재(300)는 티타늄 합금이 갖는 재질적 특성을 이용하는 것이므로 상대적으로 얇은 두께로서도 충분한 강성을 확보할 수 있다. 보강부재(300)는 케이지(200)의 제1측방지지면(221)과 제2측방지지면(222)의 지지력을 보완하며, 넓어진 제1개구(225)를 통하여 골유합이 잘 이루어지도록 한다.

피크(PEEK)로 이루어진 케이지(200)는 수술시 방사선에 의한 위치를 파악할 수 있도록 가장자리에 마커를 포함할 수 있다. 도 2에 의하면, 제2개구(226)의 후방에 금속봉 형태의 마커(400)가 조립되어 있다. 마커(400)는 제2개구(226)의 후방의 상단으로부터 삽입되거나 하단으로부터 삽입될 수 있다. 이외에도 마커는 제1개구(225)의 전방에 배치되는 것도 가능하다. 마커는 보강부재와는 별도로 이루어지거나, 보강부재와 일체로 형성되는 것도 가능하다. 후자의 경우 마커는 보강부재와 한꺼번에 성형되는 형태 또는 보강부재와 용접 등에 의하여 결합된 형태 등으로 구현될 수 있다.

도 6은 본 발명과 관련된 다른 예에 따른 척추용 임플란트(100')의 측면도이다. 도 1 내지 도 5에서는 상대적으로 크기가 큰 사각형의 제1개구(225)와 크기가 작은 원형의 제2개구(226)가 조합된 형태를 보였으나, 이외에도 동일한 크기를 갖는 두 개의 사각형, 원형 또는 타원형 등이 조합되거나, 상이한 크기를 갖는 동일 형상 또는 이종 형상의 조합이 가능하다. 개구의 수는 하나, 둘 또는 경우에 따라 그 이상으로 증가될 수도 있다. 도 6은 본 발명과 관련된 척추용 임플란트의 다른 예로서, 케이지(200')의 제1개구(225') 및 제2개구(226') 모두 사각형 형태로 되어 있으며, 양 개구에 사각형 형태의 보강부재(300')가 각각 삽입되어 있다.

도 7a 및 7b는 본 발명과 관련된 또 다른 예에 따른 척추용 임플란트(100")의 측면도들이다. 도 7a에 의하면, 케이지(200")는 하나의 커다란 사각형 또는 타원형의 개구(225")를 포함하고 있으며, 보강부재(300")는 개구(225")에 대응되는 형상으로 개구(225")에 삽입되어 있다. 상대적으로 넓어진 개구(225")는 골유입이 원활하게 이루어질 수 있도록 하면서도 보강부재(300")에 의하여 역학적인 안정성을 제공받을 수 있다.

보강부재(300")의 수직방향 지지력을 높이기 위해, 도 7b와 같이, 보강부재(300")의 중간에 중간 지지부(301)가 포함될 수도 있다.

이상에서 설명한 척추용 임플란트는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되지 않는다. 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.

100: 척추용 임플란트 200: 케이지
210: 공동(cavity) 211: 상부지지면
212: 하부지지면 215: 관통 슬롯
216: 쐐기열 221: 제1측방지지면
222: 제2측방지지면 225: 제1개구
226: 제2개구 230: 삽입 제한턱
241: 공구 장착공 300: 보강부재
400: 마커

Claims (14)

1. 뼈와 골유착될 수 있는 수지계열로 된 제1재료에 의해 형성되고, 공동 및 상기 공동을 개방하는 개구가 형성된 케이지; 및
   상기 제1재료보다 강성 및 탄성계수가 높은 금속으로 된 제2재료에 의해 형성되고, 상기 개구에 삽입되는 보강부재를 포함하는 척추용 임플란트.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1재료는 피크(PEEK: Polyetheretherketone)을 포함하고, 상기 제2재료는 티타늄 합금(Titanium alloy), 니티놀(Nitinol) 또는 코발트-크롬 합금(Co-Cr alloy)을 포함하는 척추용 임플란트.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 케이지는,
   상기 공동의 상부에 형성되는 상부지지면;
   상기 공동의 하부에 형성되는 하부지지면;
   상기 상부지지면과 상기 하부지지면의 일 측을 연결하는 제1측방지지면; 및
   상기 상부지지면과 상기 하부지지면의 타 측을 연결하는 제2측방지지면을 갖는 척추용 임플란트.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 상부지지면 및 상기 하부지지면은 만곡된 형태로 형성된 척추용 임플란트.
   
6. 제4항에 있어서,
   상기 상부지지면 및 상기 하부지지면의 표면에 상기 케이지의 후퇴를 방지할 수 있도록 배열된 쐐기열을 더 포함하는 척추용 임플란트.
   
7. 제4항에 있어서,
   상기 케이지에, 상기 상부지지면과 상기 하부지지면을 관통하는 관통 슬롯이 형성된, 척추용 임플란트.
   
8. 제4항에 있어서,
   상기 개구는 상기 제1측방지지면과 상기 제2측방지지면에 대칭형태로 각각 배치된 척추용 임플란트.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 제1측방지지면 및 상기 제2측방지지면에 각각 형성되는 상기 개구는,
   제1개구; 및
   상기 제1개구와 분리되게 배치되는 제2개구를 포함하고,
   상기 보강부재는 상기 제1개구 또는 상기 제2개구 중 적어도 어느 하나에 삽입된 척추용 임플란트.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 보강부재는 상기 제1개구 또는 상기 제2개구의 내주면의 형상에 대응되는 형상으로 형성된, 척추용 임플란트.
    
11. 제9항에 있어서,
    상기 보강부재는 링(ring) 형태로 형성된 척추용 임플란트.
    
12. 제9항에 있어서,
    상기 보강부재가 삽입되는 상기 제1개구 또는 상기 제2개구에 형성되고, 상기 보강부재의 삽입 깊이를 제한하는 삽입제한턱을 더 포함하는 척추용 임플란트.
    
13. 제9항에 있어서,
    상기 제1개구 및 상기 제2개구는 사각형, 원형 또는 타원형 중의 어느 하나의 형태로 형성되는 척추용 임플란트.
    
14. 제1항에 있어서,
    상기 케이지의 가장자리에 배치되고, 금속 재질에 의해 형성된 마커를 더 포함하는 척추용 임플란트.
    

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