KR101360188B1 - 보철물 구성요소의 장착 결함 저감방법 - Google Patents

Abstract

보철물 장착 결함의 저감방법은, 상부 척추에 부착하는 적어도 하나의 상부와, 하부 척추에 부착하는 하부를 포함하는 척주(vertebral column)용 보철물을 제공하는 단계로서, 상부는 하부 곡면을 갖고 하부는 상부 곡면을 가지며, 상부 곡면과 하부 표면은 상부 척추와 하부 척추를 통하는 수직방향 중심축에 대하여 후방으로 옵셋된 곡률 반경의 중심을 갖는, 척주용 보철물을 제공하는 단계; 및 곡률 반경의 중심의 수직방향 중심축에 상부 및 하부 중 적어도 하나의 중심을 배치하는 단계를 포함한다.

Description

보철물 구성요소의 장착 결함 저감방법{A METHOD OF REDUCING LOADING FAILURE FOR A PROSTHETIC COMPONENT}

본 발명은 골격 구조체에 사용되는 보철물에 관한 것이다. 한 가지 적용에 있어서, 본 발명은 인간 척추에 사용되는 인공 무척추 디스크로서 사용되는 보철물에 관한 것이다.

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인간의 무척추 디스크는 척주(vertebral column)의 인접한 척추 사이의 결합을 유지한다. 이것은 충격력에 대한 하중을 견디고 감쇄하는 중요한 몇 가지 기능을 충족해야 한다. 또한, 복잡한 패턴의 운동을 허용하고, 시상 봉합면(sagittal plane), 두정면(coronal plane) 및 축면(axial plane)에서 순수 또는 복합의 각종 응력에 대해 저항해야 한다. 척추를 둘러싸는 무스코-리가멘터스 구조체(musco-ligamentous structures)에 의해 조력되면, 무척추 디스크는 척주의 척추에 대한 수직 정렬을 유지하는 데 도움을 줘야 한다.

이상적인 인공 디스크는 무척추 디스크의 모든 기능을 정확하게 재생할 것이다. 그러나, 다른 인공 디스크를 개발하고 시험하여 왔지만, 무척추 디스크의 능력을 재생하는 데에는 모두 실패하였다.

기존의 인공 디스크의 일반적인 결함에는, 척추 정착의 느슨해짐 또는 제거, 조속한 재료 마모 또는 구조적 결함, 수직 또는 생리적 척추 분절운동의 열악한 응답, 및 수직의 중립 척추 정렬의 손실 경향이 있다.

척주의 수직 운동 및 무척추 운동 분절의 운동학에 대한 중요한 관점은 시상 봉합면에서의 굴곡 및 신장 운동시 운동 분절(motion segments)의 거동이다. 운동학에서의 중요한 점은 순간 회전축(instantaneous axis of rotation: IAR)의 배치이다. IAR은 척주 내에서 그리고 소정의 운동 분절(레벨)에 대한 굴곡 및 신장 운동을 통해 그 높이가 변경된다.

척추 디스크 보철물의 한 가지 유형은 미국 특허 제5,674,296호에 개시되어 있다. 기술된 관내 인공 삽입물(endoprosthesis)은 대체로 타원형을 갖는 탄성체로 이루어진다. 관내 인공 삽입물은 L자형 지지체를 통해 인접한 상부 및 하부 척추 사이에 부착되며, 각각의 L자형 지지체는 한 표면에 인접한 골격 부분 두께를 결합하고 탄성의 관내 인공 삽입물을 레그 사이에 보유하기 위한 대면형 오목-볼록 레그(confronting concave-convex legs)를 갖는다. 관내 인공 삽입물은 상측 척추와 하측 척추 사이에 중심이 배치되어, 하측 척추에 대한 상측 척추를 중심 피봇하게 한다.

아울러, 가스켓 및 시일이 척추 사이의 전방 영역과 후방 영역에 배치되어, 상측 척추와 하측 척추 사이의 소정 위치에 관내 인공 삽입물을 밀봉한다.

미국 특허 제5,556,431호는 또다른 유형의 무척추 디스크 관내 인공 삽입물을 개시하고 있으며, 상기한 미국 특허 제5,674,296호의 L자형 지지체 대신에 상부 플레이트와 하부 플레이트를 사용한다. 기술된 관내 인공 삽입물은 상측 척추와 하측 척추를 통해 수직방향 중심축과 함께 정렬되는 구형의 상부 표면과 하부 표면을 갖는 코어를 구비한다.

미국 특허 제5,674,296호와는 달리, 미국 특허 제5,556,431호의 보철물 코어는 코어의 운동 범위를 제한하고 극도의 조건 하에서도 보철물의 결합력을 보장하는 에지 림(edge rim)을 갖는다.

또한, 미국 특허 제5,556,431호는 척추 단부 플레이트의 중심에 대해 후방으로 보철물의 분절 운동의 중심을 이동시켜서, 골격 나사를 수령할 수 있도록 보철물 상부 및 하부 플레이트의 복면 에지 영역 내에 충분한 공간을 제공한다.

다른 인공 보철물은 비스코-탄성 변형 가능한 코어(visco-elastic deformable cores)를 사용하는 각종 기구를 이용하여 IAR 위치의 수직 변경을 재생한다. 이러한 예는 미국 특허 제5,824,094호에 나타나 있다. 불행히도, 이러한 유형의 인공 디스크는 조속한 재료 마모 및 응력 결함을 받는다. 또한, 금속 스프링을 갖는 인공 디스크는 임상적인 용도로 사용하지 못하고 있다.

상술한 모든 인공 디스크는, 인공 디스크 임플란트 이식자에게 부자연스런 응력 및 통증을 극도로 형성하는 고유의 문제점을 가진다. 본 발명은 종래의 보철물과 관련된 적어도 몇 가지의 문제점을 완화하는 변형된 보철물을 제공한다.

출원번호 2005901681호로서 보철물의 명칭인 본 출원인의 계류중인 출원을 본원에 참고로 인용한다.

상기 특허출원에서, 상부 척추에 부착되는 상부 부분, 하부 척추에 부착되는 하부 부분, 및 상부 부분과 하부 부분 사이에 배치된 중간 부분을 포함하는 보철물이 개시된다. 모든 부분의 공동 작용면의 곡률 반경의 중심은 상부 척추와 하부 척추를 통해 수직방향 중심축에 대해 후방으로 옵셋된다.

상측 단부 플레이트의 형태인 상부 부분은 일반적으로 상부 척추의 하부 표면에 연결된 상부 표면을 갖는다. 상측 단부 플레이트는 침하될 수 있다는 점이 조사되었다. 일반적으로, 플레이트 결함은 보철물의 후부가 침하하는 상태로 기울어짐으로써 발생한다. 전방부는 침하하지 않는다. 또한, 침하(subsidence)는 대부분 상측 플레이트의 상측 후부 코너에서만 발생한다.

본 발명에 따르면, 상측 단부 플레이트 등의 보철물 구성요소에 대한 장착 결함을 저감하는 방법이 제공된다. 본 방법은 또한 하측 단부 플레이트에 적용가능하다.

본 발명의 한 가지 국면(aspect)에 따르면, 상부 척추에 부착되는 적어도 하나의 상부 부분과 하부 척추에 부착되는 하부 부분을 포함하는 척주용 보철물을 제공하는 단계(여기서, 상부 부분은 하부 곡면을 갖고, 하부 부분은 상부 곡면을 가지며, 상부 곡면과 하부 표면은 상부 척추와 하부 척추를 통하는 수직방향 중심축에 대하여 후방으로 옵셋된 곡률 반경의 중심을 갖는다) 및 상부 및 하부 중의 적어도 하나의 무게 중심(centroid)을 곡률 반경의 중심의 동일한 수직방향 축에 배치하는 단계를 포함하는 보철물 장착 결함의 저감 방법을 제공한다.

바람직하게는, 본 방법은 곡률 반경의 중심과 동일한 종축에 상부 부분 및 하부 부분 중의 적어도 하나의 접촉면의 무게 중심을 배치하는 단계를 포함하며, 접촉면은 인접한 척추와 접촉한다.

바람직하게는, 보철물은 상부 및 하부에 대해 피봇과 병진운동을 할 수 있는 중간 부분을 구비한다.

본 발명의 다른 국면에 따르면, 상부 표면과 하부 표면을 포함하는 골격체(skeletal body)용 보철물로서, 상부 표면과 하부 표면 중의 하나는 골격체의 인접한 표면과 접촉하도록 구성된 접촉면이며, 당해 접촉면은 보철물의 곡률의 회전 중심과 수직방향으로 맞추어 조정되어 배치된 무게 중심을 갖는 골격체용 보철물을 제공한다.

바람직하게는, 보철물은 상측 골격체와 하측 골격체를 통해 수직방향 중심축에 대해 옵셋된다.

보철물은 골격체에 부착되는 단부 플레이트를 포함할 수 있다.

보철물은 골격체에 부착되는 상측 단부 플레이트 또는 하측 단부 플레이트를 포함하는 것이 바람직하다.

보철물은 단부 플레이트와 골격체 사이의 위치에 구성된 인서트(insert)를 포함할 수 있다.

골격체는 척추일 수 있다.

골격체는 생물학적 또는 기계적 구조체용의 임의의 골격 구조체를 구비하는 것이 바람직하다.

바람직하게는, 보철물은 골격 구조체의 일부를 교체하고, 골격 구조체의 운동을 의태(simulate) 또는 강화하도록 설계된 임의의 구성요소를 지칭한다.

본 발명의 또다른 국면에 따르면, 보철물 구성요소에 대한 장착 결함을 저감하는 방법으로서, 보철물을 위한 곡률 반경의 중심을 확인하는 단계(여기서, 곡률 반경의 중심은 골격 구조체를 통해 수직방향 중심축으로부터 옵셋된다), 곡률 반경의 중심을 통해 종축을 확인하는 단계 및 종축에 위치하는 접촉면에 대해 무게 중심이 되도록, 원위치에서 상측 보철물 부분 또는 하측 보철물 부분을 배치하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또다른 국면에 따르면, 보철물 구성요소에 대한 장착 결함을 저감하는 방법으로서, 보철물을 위한 곡률의 중심을 확인하는 단계, 상측 보철물 부분 또는 하측 보철물 부분의 접촉면에서 곡률의 회전 중심에 대응하는 위치를 확인하는 단계(여기서, 접촉면은 골격부에 고정되도록 구성된다) 및 곡률의 회전 중심에 대응하는 위치에 보다 가까운 무게 중심에 접촉면을 구성하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상측 보철물 부분 또는 하측 보철물 부분을 배치하는 단계는, 접촉면이 부착되는 표면인 골격 구조체의 표면을 구성하는 단계를 포함한다.

상측 보철물 부분 또는 하측 보철물 부분을 배치하는 단계는, 실질적으로 동일한 위치에 배치된 무게 중심을 갖는 접촉면 내에서 설계, 제조, 생산, 처리 및 임의의 동등한 작용을 포함하는 것이 바람직하다.

본 방법은, 사용시에, 서로에 대해 피봇할 수 있는 상부 부분과 하부 부분을 구비한 적어도 2개의 부분을 포함하는 보철물을 제공하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 본 방법은 상부 부분과 하부 부분에 대해 피봇 및/또는 병진운동할 수 있는 코어를 갖는 보철물을 제공하는 단계를 포함할 수 있다.

상부 부분은 활주(상부 부분에 대해 병진운동)할 수 있다.

상측 보철물 또는 하측 보철물은 인서트를 포함하는 것이 바람직하다.

상측 보철물 또는 하측 보철물은 단부 플레이트 및/또는 인서트를 포함하는 것이 바람직하다.

인서트는 상부 부분의 상부 표면 또는 하부 부분의 하부 표면의 상대적인 부분을 형성하도록 구성될 수 있다.

접촉면은 상부 부분의 상부 표면 또는 하부 부분의 하부 표면을 포함할 수 있다.

본 방법은 접촉면의 일부를 절결하는 단계를 포함할 수 있다.

본 방법은 접촉면의 일부를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.

구성 단계는 오목 영역을 갖는 접촉면을 제공할 수 있다.

바람직하게는, 오목 영역은 접촉면의 대향 측부 사이에 배치된다.

본 방법은 무게 중심 전방의 일부를 절결하는 단계를 포함할 수 있다.

본 방법은 상부의 전방부의 대향 측부 사이에 오목부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 본 방법은 오목부에 의해 분리되는 실질적으로 동일한 측부를 형성하는 단계를 포함한다.

오목부는 장방형 형상일 수 있다.

측부는 실질적으로 평행한 에지를 가질 수 있다.

상기 측부는 대체로 장방형 단면을 가질 수 있다.

전방부는 복수의 오목부 또는 구멍을 포함할 수 있다.

본 발명의 국면들 중 적어도 하나에 따르면, 보철물 내의 상측 단부 플레이트에 침하가 발생하는 경우, 기울어짐 없이 발생하고 평행하게 침하되는 것이 바람직하다.

본 발명의 한 가지 국면에 따르면, 보철물 구성요소에 대한 장착 결함을 저감하는 방법으로서, 보철물을 위한 곡률의 회전 중심을 확인하는 단계, 상측 보철물 부분 또는 하측 보철물 부분의 접촉면 에서 곡률의 회전 중심에 대응하는 위치를 확인하는 단계(여기서, 접촉면은 골격부에 고정되도록 구성된다) 및 곡률의 회전 중심에 대응하는 위치에 보다 가까운 무게 중심에 접촉면을 배치하는 단계를 포함한다.

곡률의 회전 중심에 대해 실질적으로 대응하는 위치에서 중심에 접촉면을 구성하는 것이 바람직하지만, 장착 결함의 감소는 골격부의 곡률의 회전 중심과 맞추어 조정되는 종축 쪽으로의 무게 중심의 운동에 의해 성취될 수 있다.

바람직하게는, 본 방법은 곡률의 회전 중심에 더 가까운 위치 쪽으로 무게 중심을 이동시키는 방식으로 보철물 구성요소의 일부를 제거하는 단계를 포함한다.

본 방법은 상측 보철물 및 하측 보철물 중 적어도 하나의 상부 표면의 전방부의 대향 측부 사이에 오목부를 형성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시예는 첨부한 도면을 참조하여 예로서만 설명된다.

도 1은 보철물의 측면도이다.

도 2는 불균일한 압력 분포를 갖는 도 1에 도시한 보철물의 도면이다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보철물의 상부 플레이트의 평면도이다.

도 4는 표면적 대 도 3의 변수(b)의 그래프이다.

도 5는 0의 순 모멘트(net moment)를 갖는 시험을 위해 제안된 컷-아웃(cut-out)의 평면도이다.

도 6은 도 5에 도시한 보철물과 변경되지 않은 보철물에 대한 하중 변위 곡선의 비교 도면이다.

도 7은 본 발명의 한 가지 국면에 따르는 보철물의 상측 단부 플레이트의 사시도이다.

도 8A는 본 발명의 한 가지 국면에 따르는 하측 플레이트 보철물과 함께 사용되는 단부 플레이트 인서트의 사시도이다.

도 8B는 도 8A에 도시한 단부 플레이트 인서트의 평면도이다.

도 8C는 도 8A에 도시한 단부 플레이트 인서트의 정면도이다.

도 8D는 도 8A에 도시한 단부 플레이트 인서트의 단부도이다.

도 9A는 본 발명의 또다른 국면에 따르는 단부 플레이트 인서트의 사시도이다.

도 9B는 도 9A에 도시한 단부 플레이트 인서트의 평면도이다.

도 9C는 도 9A에 도시한 단부 플레이트 인서트의 정면도이다.

도 9D는 도 9A에 도시한 단부 플레이트 인서트의 단부도이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 순간 회전 중심(ICR)은 하측 척추체(inferior vertebral body)의 상측 단부 플레이트의 후방부 내에 있는 것이 필요하다. 이러한 위치를 성취하지 못하면, 보철물의 수직 운동을 방해할 것이고, 관절 운동은 정상적이지 않을 것이다.

지금까지는, 정적으로 하중된 디스크 보철물, 즉 움직이지 않는 경우에는 주의를 기울이지 않아 왔다. 이것은 대부분의 시간에 임플란트 자체가 보이는 위치이다. 이러한 위치에서, 신경근 제어계는 근육이 정적 자세를 유지하는 데 필요할 때마다 보충한다.

사람이 정적 위치에 서있는 상황에서, 상측 및 하측 단부 플레이트는 평행하다(도 1).

인가된 하중이 임플란트의 표면을 가로질러 고르게 분포한다고 가정하면, 균일한 압력 분포를 가질 것이다. 표준 매버릭 풋프린트(standard maverick footprint)를 갖는 경우라면, 불균형의 순 모멘트(unbalanced net moment)일 수 있어 보철물이 굴곡되어 경사지고 후방 단부 플레이트에 침하가 발생할 것이다. 이것은 보철물 단부 플레이트의 일련의 작은 영역을 고려함으로써 개념적으로 고찰될 수 있다. 압력 분포가 균일하다면, 작은 영역으로의 힘은 동일하다. 그러나, 보철물의 피봇 지점에 대한 모멘트는 피봇 축으로부터의 작은 영역의 거리에 따라 다르다. 모든 모멘트가 합계된다면, 순 굴곡 모멘트(net flexion moment)일 것이다. 고려되는 또 다른 방법으로는, 현재의 매버릭 보철물의 질량 중심이 피봇 지점 전방에 있어서 순 모멘트를 야기하는 것이다. 이것은 압력 분포를 불균일하게 할 것이다. 불균일한 압력 분포는 후방 단부 플레이트 내로의 침하에 의해 보철물에 결함이 생기게 할 것이다(도 2).

이러한 문제점을 해결하기 위해, 상측 단부 플레이트는 보철물의 전방으로 제거된 충분한 양의 표면적으로 설계되어 순 모멘트가 0(zero)이 된다. 이것은 실질적으로 균일한 압력 분포를 발생시킨다.

도 3은 상측 단부 플레이트의 상부 표면이 매버릭 단부 플레이트의 전방으로부터의 장방형 "컷-아웃(cut out)"을 갖는 본 발명의 일 실시예를 도시한다.

도시한 바와 같이, 제어된 영역은 대체로 장방형 형상이며, 도 7에서 명확하게 알 수 있는 바와 같이 공간(13)을 그 사이에 갖는 전방 로브(anterior lobes)(11, 12)를 포함한다. 보철물의 후방 영역은 기존의 보철물의 상측 단부 플레이트와 실질적으로 동일하다. 마찬가지로, 하부 표면은 기존 설계된 보철물의 요건에 따른 곡률 반경의 하측 중심을 갖는다.

보철물의 전방 영역으로부터 표면적을 제거하는 효과에 대한 순수 수학적 분석을 위해, 전체 표면적에 작용하는 균일한 압력 분포를 고려하는 것이 필요하다. 각각의 작은 영역에서 균일한 힘이 작용할 것이다.

제1 원리를 참조하면, 수학적 분석은 모멘트가 피봇 라인 주위에서 균형잡히는 것에 근거하여 도 3에 도시한 바와 같은 보철물을 제공할 수 있다.

이에 따라, 피봇 축 뒤에 작용하는 모멘트는 피봇 축 전방에 작용하는 모멘트와 동일하다.

합성적인 수학식은 하기와 같다.

변수 a, e 및 f가 현재의 매버릭 보철물 수학식 1의 치수에 의해 고정되기 때문에, 균형 잡힌 모멘트를 갖는 다양한 해결책을 제공하는 c와 b의 관계를 갖는다. 모든 접촉 영역은 수학식에 따라 변경될 것이다.

면적 = ef + 2ab + cd

7mm의 변수 'b'에 대한 합리적인 평가를 이용하여, 소본 폼(sawbone foam)에 대해 침하시험을 처리하기 위한 도 14의 형상을 제출하였다.

상기 다이아그램에 대한 y축에서의 질량 중심은 공식을 이용하여 보철물의 후방 에지로부터 10.6mm로 계산된다.

여기서, Mo는 모멘트이고, a는 면적이다.

이것은 또한 장착시에 보철물이 기울어지지 않아야 하는 것을 제안한다.

또한, 표면적의 감소로 인해 항복 하중(yield load)이 어느 정도로 감소되어야 하는 반면, 불균일한 압력 분포로 인해 보철물의 후방 에지에 고하중을 회피함으로써 보상될 것이다. 이것은 표면적에서의 감소만이 기대되는 것보다 낮은 백분율의 장착 결함 감소를 찾음으로써 확인될 것이다.

매버릭 디스크 보철물을 소프트한 폼(foam) 내로 압축하여 이루어지는 예비 시험은 경사가 발생하고 병진운동과 관련되었다는 것을 제안하였다.

표준 매버릭 디스크의 하중 변위 특성은 측방향의 변위를 허용하고 도 15에 도시한 형상의 적어도 기계가공된 표면을 갖는 결과와 비교하는 롤러 베어링을 이용하여 소본 재료에 대해 시험하였다.

시험 결과는 하기와 같다.

1. 상측 단부 플레이트가 하측 단부 플레이트에 대해 굴곡하지 않게 한 하중 조건 하에서, 매버릭 디스크 보철물은 후방 단부 플레이트 내로 침하함으로써 굴곡 자세로 붕괴하였다.

2. 보철물의 전방 에지는 소본(sawbone)과 접촉하지 않았고, 만입부(indentation)는 (후방 에지로부터의 볼 거리와 동일한) 볼 전방에서 10mm에서 정지하는 것으로 나타났다.

3. 변경된 컷-아웃 보철물의 면적은 원래의 매버릭 보철물의 면적의 69%였다. 항복 하중은 원래의 89%였다.

4. 변경되지 않은 보철물의 경사에 의한 침하는 고정된 상부 척추에 대한 하부 척추의 후방 변위의 2mm와 관련되었다. 이것은 여분의 척추후 하중(facet loading)을 발생시킬 것이다.

5. 변경된 컷-아웃 보철물은 침하로 경사지지 않았고 이의 단부 플레이트가 소본 단부 플레이트에 평행한 상태로 단부 플레이트 내로 붕괴하였다. 이것은 매우 적은 측방향 변위(0.15mm)로 성취되었다.

도 6은 도 5에 도시한 변경된 보철물과 비교한 변경되지 않은 보철물의 하중 변위 그래프의 비교이다. 비교 그래프로부터 하기의 관찰이 이루어질 수 있다.

1. 단부 플레이트의 중앙부의 주변 강도 및 상대 결점은, 전중앙 컷-아웃(anterocentral cutout)이 이루어지면, 재료가 균일한 것보다 단부 플레이트 총산출량의 감소가 적어져야 한다. 이것은 성취되는 항복 하중과 표면적에서의 감소량 사이의 불일치를 확대할 수 있다.

2. 후방 단부 플레이트는 전방 단부 플레이트보다 강하다. 따라서, 보철물의 질량 중심은 보철물의 회전축에 정확하게 있을 필요가 없으므로 컷-아웃이 덜 필요할 수 있다.

3. 피봇 지점 근방에 보다 큰 측방향 면적을 추가함으로써, 접촉 표면적은 순 모멘트에 대한 적은 영향으로 증가될 수 있다. 보다 만곡된 보철물은 피봇 지점에 더 가까운 질량 중심을 가질 것이다. 척추 단부 플레이트는 심장 형상이다.

4. 주기적인 하중의 영향은 없다. 보철물의 후방 에지에서 높은 주기적인 하중이 상당하여 상술한 효과는 과장될 수 있다.

상기한 바에 따라, 상측 단부 플레이트의 상부 표면을 재설계하는 것과 아울러, 변형적으로 복합식 단부 플레이트와 인서트의 무게 중심을 이동하도록 구성된 인서트 플레이트를 제공할 수 있다. 본 발명의 또다른 실시예에 따르면, 하측 단부 플레이트는 하부 표면의 재설계를 회피하도록 인서트 플레이트를 구비할 수 있다.

도 8A 내지 도 8D는 하부 표면에 형성된 오목부(소켓)를 갖는 상측 단부 플레이트와 결합하는 중앙의 구형 영역(20)을 갖는 하측 단부 플레이트의 일 실시예를 도시한다. 이 인서트 플레이트는 인접한 척추에 부착될 것이다. 플레이트(15)의 후방 영역(16)은 하측 단부 플레이트의 후방 섹션의 대부분을 효과적으로 덮을 것이고, 전방 영역(17)은 하측 단부 플레이트의 측부를 효과적으로 형성하도록 측면 로브(18, 19)를 구비할 것이다. 그 결과, 오목부는 하측 단부 플레이트의 전방 측부 사이에 형성되는 것이 효과적일 것이다. 이것은 보철물의 곡률 반경의 회전 중심 쪽으로 하측 단부 플레이트에 대한 무게 중심의 효과적인 운동을 발생할 것이다.

도 9A 내지 도 9D는 이전 실시예와는 달리 대체로 장방형 형상을 갖는 하측 단부 플레이트(30)의 변형 실시예를 도시한다. 인서트 플레이트 아래에서, 부채꼴 형상의 영역(31)이 상부 표면에 반구형 볼부(32)의 중심과 맞추어 조정되는 중심을 전방으로 구비한다.

도 9A 내지 도 9D에 도시한 바와 같이, 부채꼴 형상의 영역(31)은 반구형 볼부(32)의 중심의 후방인 지점으로의 (전방으로부터 후방으로 측정된) 단부 플레이트의 길이를 따르는 진로의 반보다 더 바닥면에 오목하게 후방으로 형성된 인서트와 곡선의 최전방 단부에서 시작한다. 이것은 중심을 후방으로 효과적으로 이동시킨다.

도 9A는 부채꼴 형상의 영역이 원형 형상인 것을 도시한다.

이에 따라, 도 9A 내지 도 9D에 도시한 실시예는 무게 중심의 위치를 변경하는 한편, 도 8A 내지 도 8D에 도시한 실시예는 인서트를 측면 하중(18, 19)과 함께 형성함으로써 동일한 또는 유사한 목적을 성취한다.

도 8A 내지 도 8D에 도시한 인서트는 도 1 및 도 2에 도시한 것과 유사한 방식으로 상측 단부 플레이트와 결합하도록 구성될 수 있다. 도 8A 내지 도 9D에 도시한 실시예들의 설계가 하측 단부 플레이트의 무게 중심 위치를 변경하기 때문에, 이전 시험 결과에 대해 이점을 가질 수 있다.

본 발명의 변형 실시예에 따르면, 상측 단부 플레이트에 대한 인접한 척추의 하단부는 물리적으로 변경될 수 있으므로, 상측 단부 플레이트의 전방 중앙 영역 내에 오목부를 제공함으로써 상술한 바와 유사한 효과를 제공하도록 전방 중앙 섹 션에 오목부가 제공될 수 있다.

본 발명의 변형 실시예에 따르면, 동일한 이론이 보철물의 하측 단부 플레이트에 적용될 수 있다.

종래기술의 임의의 공개물이 본원에 언급된다면, 이러한 문헌은 당해기술에서 일반적으로 공통된 지식의 일부를 형성하는 것으로 인정되지 않는다.

본 발명을 이루는 상세한 설명 및 청구범위에서, 용어 "포함하다(comprise/comprises/comprising)" 등의 용어는 포괄적인 의미로 사용되는 것으로서, 기술된 특징을 특정하는 것이 아니라, 본 발명의 각종 실시예에서의 또다른 특징의 추가를 포함하는 것이다.

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27. 상부 척추에 부착시키기 위한 상부 부분과 하부 척추에 부착시키기 위한 하부 부분을 포함하고, 상부 척추와 하부 척추는 추간 공간을 한정하며, 상부 부분과 하부 부분은, 추간 공간에 있는 경우, 축의 회전을 통하여 서로에 대하여 피봇되도록 구성되는 척주용 보철물로서,

    보철물의 상부 부분은, 추간 공간에 있는 경우, 상부 척추와 접촉하기 위한 상부 접촉면과 하부 곡면을 가지며, 상부 접촉면은 무게 중심(centroid)을 가지고,

    보철물의 하부 부분은 하부 척추와 접촉하기 위한 하부 접촉면과 상부 곡면을 가지며, 하부 접촉면은 무게 중심을 가지고,

    상부 곡면과 하부 곡면은, 보철물이 추간 공간에 있는 경우, 상부 척추와 하부 척추를 통과하는 중앙 수직 축에 대하여 후방으로 옵셋되고 회전 축인 수직 축을 갖는 곡률 반경 중심을 가지며,

    보철물이 추간 공간에 있는 경우, 상부 접촉면의 무게 중심 및 하부 접촉면의 무게 중심 중의 하나 이상은 회전 축에 맞추어 조정되어 회전 축 주위에서 균형잡힌 순 모멘트(balanced net moment)가 생성되고,

    보철물이 추간 공간에 있는 경우, 오목 영역이 추간 공간을 한정하는 상부 척추 및 하부 척추 중의 하나 이상의 전방 영역에 인접하여 위치하도록, 오목 영역이 보철물의 상부 접촉면 및 하부 접촉면 중의 하나 이상에 부분적으로 형성되어 있는, 척주용 보철물.
28. 제27항에 있어서, 상부 접촉면의 무게 중심이 회전축에 맞추어 조정되는 척주용 보철물.
29. 제27항에 있어서, 하부 접촉면의 무게 중심이 회전축에 맞추어 조정되는 척주용 보철물.
30. 제27항에 있어서, 상부 부분이 상부 척추에 부착시키기 위한 상측 단부 플레이트를 포함하는 척주용 보철물.
31. 제27항에 있어서, 하부 부분이 하부 척추에 부착시키기 위한 하측 단부 플레이트를 포함하는 척주용 보철물.
32. 제30항 또는 제31항에 있어서, 상부 부분의 하부 곡면과 하부 부분의 상부 곡면이 함께 협력하여 상부 부분과 하부 부분이 서로에 대하여 피봇 가능해지도록 하는 척주용 보철물.
33. 제31항에 있어서, 상부 부분과 하부 부분에 대하여 피봇 가능한 중간 부분을 포함하는 척주용 보철물.
34. 제27항에 있어서, 오목 영역이 상부 부분의 상부 접촉면을 부분적으로 한정하도록, 오목 영역이 보철물의 하부 접촉면에 형성되는 척주용 보철물.
35. 제34항에 있어서, 오목 영역이 상부 접촉면을 부분적으로 한정하는 상부 부분의 동일한 측면 부분을 한정하는 컷-아웃인 척주용 보철물.
36. 제34항 또는 제35항에 있어서, 오목 영역이 상부 접촉면을 부분적으로 한정하기 위해 상부 부분으로부터 제거된 반원형의 부채꼴 영역인 척주용 보철물.
37. 제34항 또는 제35항에 있어서, 오목 영역이 상부 접촉면을 부분적으로 한정하기 위해 상부 부분의 전방 대 후방 정중선의 양쪽에 적어도 부분적으로 배치되어 있는 척주용 보철물.
38. 제27항에 있어서, 오목 영역이 하부 부분의 하부 접촉면을 부분적으로 한정하도록, 오목 영역이 보철물의 하부 접촉면에 형성되어 있는 척주용 보철물.
39. 제38항에 있어서, 오목 영역이 하부 접촉면을 부분적으로 한정하는 하부 부분의 동일한 측면 부분을 한정하는 컷-아웃인 척주용 보철물.
40. 제38항 또는 제39항에 있어서, 오목 영역이 하부 접촉면을 부분적으로 한정하기 위해 하부 부분으로부터 제거된 반원형의 부채꼴 영역인 척주용 보철물.
41. 제38항 또는 제39항에 있어서, 오목 영역이 하부 접촉면을 부분적으로 한정하기 위해 하부 부분의 전방 대 후방 정중선의 양쪽에 적어도 부분적으로 배치되어 있는 척주용 보철물.

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