KR101453014B1 - 척추 안정성을 위한 봉 형상 임플란트 및 그 제조 방법과 그 제조 공구 - Google Patents

Abstract

제 1 재료를 포함하는 적어도 하나의 제 1 성분(1a, 1a', 1a")과,

제 2 재료를 포함하는 제 2 성분(1b, 1b', 1b")을 포함하고,

상기 적어도 하나의 제 1 재료는 플라스틱 재료이고,

상기 제 1 성분과 제 2 성분은 적어도 하나의 제 1 성분을 녹여 상기 제 2 성분에 연결시켜 척추의 안정성을 위한 봉 형상 임플란트를 제공한다.

Description

척추 안정성을 위한 봉 형상 임플란트 및 그 제조 방법과 그 제조 공구{Rod-shaped Implant, in Particular for Spinal Stablization, Method and Tool for Producing the Same}

본 발명은 척추 안정성을 위한 봉 형상 임플란트 및 이러한 봉 형상 임플란트를 제조하기 위한 방법 및 제조 공구에 관한 것이다. 봉 형상 임플란트는 제 1 재료를 포함하는 제 1 성분과, 제 2 재료를 포함하는 제 2 성분을 포함하고, 상기 적어도 하나의 제 1 재료는 플라스틱이고, 상기 제 1 및 제 2 성분은 적어도 하나의 상기 제 1 성분을 녹여 상기 제 2 성분에 연결된다. 상기 성분들 사이에서의 이러한 연결은 분리 불가능하므로 단편 봉 형상 임플란트가 제공된다.

척추 부분의 동적인 안정성을 위하여 플라스틱 재료로 제조된 봉 형상 임플란트는, 예를 들면 US 2007/0093820 A1, US 2007/0161999 A1, US 2007/0270843 A1으로 공지되어 있다.

종래 기술의 봉 형상 임플란트는 굽힘 가요성과 같은 특정 특성을 갖는 플라스틱 재료로 만들어진다. 이들 임플란트의 치수, 특히 길이는 척추골에 고정될 때, 각각의 운동 분절을 갖는 척추골의 제한된 운동을 허용하도록 척추의 하나 또 는 여러 개의 운동 분절을 따라 연장되도록 치수가 결정된다. 많은 부분의 척추가 안정화되어야 한다면, 다른 특성을 갖는 여러 개의 별개의 봉이 척추의 다른 부분들에 사용될 수도 있다.

두 개의 금속봉 또는 봉연결 장치를 갖는 금속봉과 가요성 플라스틱 봉을 연결하는 장치가 또한 공지되어 있다.

본 발명의 목적은 뼈 분절 또는 척추의 다른 부분을 따라 여러 가요도를 갖는 척추의 뼈 분절 또는 운동 분절의 안정성을 줄 수 있는 척추의 안정성을 위한 봉 형상 임플란트, 봉 형상 임플란트를 제조하는 방법 및 제조 공구를 제공하는 데 있다.

본 발명의 목적은 청구항 1에 따른 봉 형상 임플란트와, 청구항 9에 따른 제조 방법과, 청구항 13에 따른 제조 공구에 의해 달성된다. 또한, 본 발명의 다른 특징은 종속항에 주어진다.

본 발명에 따른 봉 형상 임플란트는, 부분들이 다른 특성, 특히 다른 가요도를 갖는 부분이 단편의 임플란트에 결합되는 이점을 가진다. 이는 봉 커넥터가 필요하지 않기 때문에 외과의사가 임플란트를 취급하는 것이 용이하다.

본 발명에 따른 방법을 사용하면 병의원의 요구에 따라 특별하게 제조될 수 있는 단편 봉 형상 임플란트에 다른 재료를 결합할 수 있다.

본 발명의 다른 효과 및 장점은 첨부된 도면에 관련된 실시예의 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다.

도 1은 척추골(101, 102)과 추간판(103, 104)을 가진 척추(100)를 도시한다. 추간판을 심하게 다친 경우, 추간판을 제거하고 추간판들 사이의 공간은 뼈 시멘트 또는 식골편으로 채워 질 수도 있는 퓨전 케이지(105, 106)로 채워진다. 이 시스템을 고정하고 안정화시키기 위하여, 고정나사(107, 108, 109)는 인접한 척추골과 서로 고정 나사를 연결하도록 고정 나사의 수용부를 수용하고 있는 척주 안정화 봉(1) 형태의 봉 형상 임플란트에 나사 고정된다. 도 1에 도시된 척추 안정화 봉(1)은 가요성 영역 내로 전이부 영역을 통하여 퓨전 케이지(105, 106)를 포함하는 퓨전 영역을 따라 연장되어 있다. 다른 가요성에 대한 요구를 충족하기 위하여, 척추 안정화 봉(1)은 단단한 부분(1c)보다 덜 뻣뻣한 퓨전 영역과 전이부 영역과 운동 분절의 제한적인 운동이 안정화되게 하도록 가요성을 갖는 가요성부(1a)를 고정하기 위한 실제적으로 단단한 부분(1c)을 포함한다. 다른 가요도를 갖는 부분을 가지는 척추 안정화 봉(1)에 의해 퓨전 영역에 대하여 척추골에 인접한 척추골은 과부하로부터 보호된다.

다른 특성을 가진 두 개의 부분(1a, 1b)을 갖는 척추 안정화 봉(1)이 도 2에 도시되어 있다. 도시된 실시예에 있어서, 척추 안정화 봉은 실제적으로 원통형이다. 제 1 부분(1a)은 제 1 재료로 만들어져 있고 제 2 부분(1b)은 제 2 재료로 만들어져 있다. 제 1 부분(1a)과 제 2 부분(1b)은 연결면(2)에서 연결되어 있다. 제 1 재료는 특정한 특성, 특히 굽힘 가요성을 나타내는 친생물학적 플라스틱 재료이다. 제 2 재료는 제 1 재료의 특성과 다른 특성을 나타내는 또한 친생물학적 플라스틱 재료이다. 도 1을 참조하면, 제 2 부분(1b)은 제 1 부분(1a)보다 덜 가요성을 가질 수도 있다. 재료의 예로서는, 예를 들면 65D 및 55D의 다른 경도를 가진 PCU(폴리카보네이트 우레탄)이다.

도시된 실시예에서 연결면(2)은 원형 횡단면을 가진다. 제 1 부분(1a)은 제 1 부분(1a) 또는 제 2 부분(1b) 중에서 적어도 하나를 녹여 연결면(2)에서 제 2 부분(1b)에 연결된다. 그 결과로, 영구적인 기계적인 연결이 제 1 부분(1a)과 제 2 부분(1b) 사이에서 이루어진다. 상기 연결은 의도된 모든 임상적 사용 환경하에서 부하에 의해 작용하는 인장 또는 부하에 의해 분리되지 않는다.

도 2에 도시된 척추 안정화 봉(1)은 다른 특성을 갖는 두 부분(1a, 1b)으로 한정되어 구성되지 않는다. 도 1에 도시된 바와 같이, 또한 친생물학적 플라스틱으로 만들어진 고경도의 제 3 부분을 가질 수도 있다. 척추 안정화 봉(1)은 안정화될 척추의 영역을 따라 가요성 부분과 뻣뻣한 부분을 번갈아 가질 수도 있다.

사용에 있어서, 도 1에 도시된 바와 같이, 고정 나사는 척추뼈에 고정된다. 그런 다음에, 척추 안정화 봉(1)은 고정 나사의 수용부 내에 삽입되고 고정에 의해 그 안에 고정된다. 척추 안정화 봉은 퓨전 영역에서 단단한 고정과, 전이부 영역 내에서 척추뼈의 운동을 하게 하는 가요성과, 다른 가요도를 가진 가요성 영역을 각각 가진다.

도 3은 다른 특성을 가진 두 부분(1a, 1b)을 갖는 척추 안정화 봉을 제조하 기 위한 제조 공구를 도시한다. 상기 제조 공구는 개방된 상태로 단면도로 도시되어 있다.

제조 공구(3)는 서로 마주보는 공구 부분(3a, 3b)의 각표면(31a, 31b)에 대하여 개방된 원통형 공동(4a, 4b)을 각각 가진 제 1 공구 부분(3a)과 제 2 공구 부분(3b)을 포함한다. 상기 원통형 공동(4a, 4b)은 척추 안정화 봉(1)의 두 부분(1a, 1b)을 위한 몰드 패턴 또는 다이를 규정하도록 치수결정된다. 주입 채널(41a, 41b)은 각각 제 1 및 제 2 공구 부분의 자유표면으로부터 공동(4a, 4b) 내로 개방되어 있다.

제조 공구(3)는 주입 채널(41a, 41b)을 거쳐 공동(4a, 4b) 내로 용융된 재료를 주입하기 적절한 두 개의 주입 노즐(5a, 5b)을 포함한다.

도 2에 따른 척추 안정화 봉을 제조하기 위한 방법이 도 4 및 도 5에 도시되어 있다. 상기 방법은 공지된 주입 몰딩 기술이 이용된다. 생산을 위하여, 공구부분(3a, 3b)은 도 4에 도시된 바와 같이 폐쇄되어 있다. 밸브 또는 슬라이드(도시 안함)는 공동(4b)으로부터 일시적으로 공동(4a)을 분리하도록 제공되어 있을 수도 있다. 도 4에 도시된 제 1 단계에 있어서, 밸브가 폐쇄되고, 우선, 용탕 재료가 노즐과 주입 채널(41)을 통하여 공동(4a) 내로 주입된다.

그런 다음에, 밸브가 개방되고, 도 5에 도시된 바와 같이, 제 2 부분(1b)용 제 2 재료는 노즐(5b)과 주입 채널(41b)을 거쳐 공동(4b) 내로 주입된다. 제 1 재료가 용융 상태 또는 변형가능한 가소성 상태에 있는 경우에 연결부(2)에서의 기계적인 연결은 제 1 부분(1a)과 제 2 부분(1b) 사이에서 영구적인 연결이 이루어지게 되는 용융을 통해 이루어진다.

두 가지의 재료가 주입되어 연결면(2)에서 서로 부착된 후에, 이렇게 제조된 척추 안정화 봉(1)은 필요하다면 별도의 냉각 장치(도시 안함)로 냉각되고, 최종 고체 상태에 이르게 된 후, 제 1 및 제 2 공구 부분(3a, 3b)은 척추 안정화 봉(1)을 꺼내기 위하여 제조 공구(3)를 개방하기 위해 이동된다.

단단한 봉 부분을 위한 재료가 먼저 주입되고, 그런 다음에 유연한 봉 부분을 위한 재료가 주입되는 것이 바람직하나 이러한 순서는 재료에 따라 달라질 수 있다. 이 공정에서, 온도, 시간 간격, 압력 등과 같은 특정 재료의 주입 성형을 하는 데 필요한 조건들의 조정은 가능하다. 이러한 조정은 사용되는 각 재료에 대하여 독립적으로 이루어질 수 있다.

제조 공구는 변수를 제어할 수 있도록 설계된 제어 장치에 연결되는 것이 바람직하다.

제조 공구(3)는 척추 안정화 봉이 다른 특성을 갖는 여러 성분들로 이루어져 있다면 다른 제조 공구 부분들로 이루어질 수도 있다. 그러므로, 공동의 형상과 척추 안정화 봉의 형상은 다를 수도 있다. 예를 들면, 직사각형, 정사각형, 타원형 등과 같은 횡단면을 가지는 모든 형태의 척추 안정화 봉을 제조할 수 있다.

도 6a 내지 도 7b는 제조 공구의 제 2 실시예를 도시한다. 도 6a 내지 도 7b에 따른 제조 공구(30)는 제 2 공구 부분(3b')의 형상에 있어서 제 1 실시예의 제조 공구(3)와 다르다. 제 1 공구 부분(3a)은 제 1 실시예의 공구 부분(3a)과 동일하므로 중복 설명은 생략한다. 제조 공구(3)에 대응하는 제조 공구(30)의 같은 부품은 동일한 도면 부호로 표시한다.

제 2 공구 부분(3b')의 공동(4b')은 제 1 공구 부분(3a)의 공동(4a)과 유사한 치수를 갖는 제 1 부분(40)을 포함하고 제 1 부분(40)에 인접한 제 2 부분(41)은 큰직경을 가지며 외표면(32)까지 연장되어 있다.

더욱이, 코어 풀러(50, Core puller)는 공동의 제 2 부분(41) 내에 피팅이 구비되어 있고 코어(51)를 포함한다. 코어(51)는 코어 풀러(50)가 제 2 부분(41) 내에 완전히 삽입될 때, 코어(51)가 제 1 공구 부분(3a)의 제 1 공동(4a)까지 일정 길이 연장되도록 치수 결정된 길이를 가진다.

도 6a 내지 도 6b에 도시된바와 같은 척추 안정화 봉(1)의 제조에 있어서, 제조 공구가 폐쇄되고 코어 풀러(50)는 코어(51)가 제 1 공동(4a) 내로 연장되도록 제 2 공동(4b) 내로 밀어진다. 그런 다음에, 용융 제 1 재료가 코어(51)의 단부 부분을 둘러싸도록 노즐(5a)과 주입 채널(41a)을 통하여 제 2 공동 내로 주입된다.

그 후에, 도 7a 및 도 7b에 도시된바와 같이, 코어 풀러(50)가 후퇴되고 제 2 재료가 노즐(5b)과 주입 채널(41b)을 통하여 제 2 공동(4b) 내로 주입된다. 용융 제 2 재료는 제 1 재료가 주입 몰딩되는 동안에 단부 코어(51)의 단부 부분에 의해 채워지는 부분까지 제 1 공동(4a)을 통하여 주입된다. 이에 의해, 연결면(2)의 표면적이 증가되고 이는 연결 강도를 증가되게 한다.

도 8a 내지 도 8e는 대응하는 형상을 가지는 코어(51)를 구비하므로써 연결면(2')의 증가된 표면적을 가지는 여러 가지 형상을 도시한다. 도 8a는 원통형 연결면(2)을 도시하고, 도 8b는 절두 원추 형상을 갖는 연결면을 도시하고, 도 8c는 언더컷(2a)을 갖는 연결면을 도시한다. 도 8d는 크리스마스 트리 형상의 연결면을 도시하고, 도 8e는 언더컷을 갖는 트리 형상을 갖는 연결면을 도시한다. 그러나, 다른 형상도 고려할 수도 있다.

도 9a는 척추 안정화 봉의 제 2 실시예를 도시한다. 상기 척추 안정화 봉(1')은 원통형 봉의 전방측에 연결되어 있지 않고 전체 외표면을 따라 연결되어 있는 다른 특성을 갖는 두 개의 성분(1a', 1b')을 갖는 점이 도 2에 따른 척추 안정화 봉(1)과 다르다. 제 1 성분(1a')은 내측 실린더를 형성하고 제 2 성분(1b')은 표면에서 내측 실린더에 연결되어 있는 외측 중공 실린더를 형성한다. 이 경우에 있어서, 제 1 성분(1a')은 단단한 재료로 이루어지고 제 2 성분(1b')은 경도 또는 강도가 낮은 재료로 이루어진다. 예를 들면, 제 1 성분(1a')은 65D의 경도를 갖는 플라스틱 재료로 제조되고, 제 2 성분은 55D의 경도를 갖는 재료로 제조될 수 있다. 척추 안정화 봉은 단단한 제 1 성분(1a')이 융합을 위하여 고강도의 인장 강도를 제공하여야만 하는 경우에 특히 이러한 적용에 사용될 수 있다. 그러나, 이러한 단단한 척추 안정화 봉은 고정 나사의 수용부가 거의 가요도가 없다. 도 9a에 따른 실시예로서, 도 9b에 도시된 바와 같은 클램핑 투쓰(Tooth) 또는 돌출부(60)와 같은 클램핑 장치가 더욱 유연한 재료를 관통할 수 있다. 이는 고정을 확실하게 하는 결과가 된다.

도 10은 척추 안정화 봉의 제 3 실시예를 도시한다. 척추 안정화 봉(1")은 다른 특성을 갖는 방사 방향으로 여러 영역(1a", 1b, 1b", 1c)을 포함한다. 예를 들면, 영역(1a")은 특정한 강도를 제공하도록 섬유(70)를 포함할 수도 있다. 영 역(1b")은 배향된 섬유(71)를 가지며 영역(1c)은 강도가 낮은 재료를 포함한다. 척추 안정화 봉을 제조하기 위해 필요한 제조 공구는 용융에 의해 표면적에서 이들을 연결하기 위하여 다른 재료를 주입 몰딩하여 다른 영역을 갖는 척추 안정화 봉을 형성하도록 채용되어 있다. 영역의 형상에 대하여 어떤 조합도 고려할 수 있다.

본 발명은 플라스틱 재료에 한정되지 않는다. 제 1 성분은 금속 재료로 만들어지고 제 2 성분은 연결면에서 금속 재료와 결합하도록 용융되는 플라스틱 재료를 포함하는 봉 형상 임플란트에 또한 적용할 수 있다.

본 발명은 또한 특정 형태의 고정 나사를 사용하는 데 한정되지 않는다. 모든 형태의 공지된 뼈 고정은, 예를 들면 단축 나사 또는 다축 나사가 사용될 수도 있다.

또 다른 실시예가 도 11 및 도 12에 도시되어 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 봉 형상 임플란트는 상기 다른 실시예의 임플란트와 유사하나 다른 재료로 만들어진 봉부분(10a, 10b)으로 이루어져 있다. 상기 봉 부분은 미리 제조된다. 상기 임플란트는 상기 봉부분의 하나의 단부면이, 연결면(20)에서 봉부분과 함께 용접되어 제조된다. 용접 기술에 있어서, 초음파 용접 또는 적외선 용접이 바람직하나, 다른 용접 방법이 또한 사용될 수 있다. 용접에 의해 봉 부분들 사이에서의 영구 연결은 용융에 의해 이루어진다. 도 12에서 볼 수 있는 바와 같이, 재료의 벌지(21, Bulge)는 용접 단계에서 재료의 유동에 의해 통상적으로 제조 공정 중에 나타난다. 다른 제조 공정 중에 상기 벌지는, 예를 들면 그라인딩과 같은 후처리 에 의해 제거된다.

도 1은 척추 안정성을 위한 퓨전 시스템과 함께 인간의 척추를 도시한 개략도.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 봉 형상 임플란트의 개략적인 측면도.

도 3은 개방된 상태의 도 2에 따른 봉 형상 임플란트를 제조하기 위한 제조 공구의 단면 사시도.

도 4는 봉 형상 임플란트를 제조하는 동안에 폐쇄 상태에 있는 도 3에 따른 제조 공구를 도시한 도면.

도 5는 봉 형상 임플란트를 제조하는 동안에 폐쇄 상태에 있는 도 3 및 도 4에 따른 제조 공구를 도시한 도면.

도 6a는 봉 형상 임플란트의 제 1 성분을 제조하기 위한 제 1 단계를 단면 사시도로 도시한 제조 공구의 제 2 실시예를 도시한 도면.

도 6b는 도 6a에 도시된 것과 같은 상태를 도시한 다른 사시도.

도 7a는 제 1 성분을 제조한 후의 제 2 상태를 도시한 도 6a의 제조 공구를 도시한 도면.

도 7b는 제 2 성분을 제조하는 동안의 다른 사시도로서 도 7a의 제조 공구를 도시한 도면.

도 8a 내지 도 8e는 제 1 성분과 제 2 성분의 접촉 표면이 증가된 도 2의 봉 형상 임플란트의 수정예를 도시한 도면.

도 9a는 봉 형상 임플란트의 제 2 실시예의 개략도.

도 9b는 도 9a의 봉 형상 임플란트의 고정부를 도시한 개략도.

도 10은 봉 형상 임플란트의 다른 실시예를 도시한 도면.

도 11은 제조 중간 단계 동안에 있는 봉 형상 임플란트의 다른 실시예를 도시한 도면.

도 12는 다른 제조 중간 단계 동안에 있는 도 11의 봉 형상 임플란트를 도시한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 척추 안정화 봉 2 : 연결면

3 : 제조 공구 4a, 4b : 공동

5a, 5b : 노즐

Claims (15)

1. 척추의 안정성을 위한 봉 형상 임플란트에 있어서,

   제 1 재료를 포함하는 적어도 하나의 제 1 성분(1a, 1a', 1a")과,

   제 2 재료를 포함하는 제 2 성분(1b, 1b', 1b")을 포함하고,

   상기 적어도 하나의 제 1 재료는 플라스틱 재료이고,

   상기 제 1 성분과 제 2 성분은 적어도 하나의 제 1 성분을 녹여 상기 제 2 성분에 연결되는, 봉 형상 임플란트.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 제 2 성분(1b, 1b', 1b")은 상기 제 1 재료와 다른 플라스틱 재료를 포함하는, 봉 형상 임플란트.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 제 2 성분은 금속을 포함하는, 봉 형상 임플란트.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 적어도 하나의 성분(1a, 1a', 1a"; 1b, 1b', 1b")은 주입 성형되는, 봉 형상 임플란트.
5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제 1 성분(1a)은 제 1 봉이고 상기 제 2 성분(1b)은 연결면(2) 중의 한 연결면에 연결되어 있는 제 2 봉인, 봉 형상 임플란트.
6. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 하나의 성분(1b')은 임플란트의 길이의 적어도 일부분을 따라 다른 성분(1a')을 둘러싸는, 봉 형상 임플란트.
7. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 성분들 중의 하나의 성분은 다른 성분과 연결하기 위한 증가된 표면(2', 2a)을 갖는 부분을 갖는, 봉 형상 임플란트.
8. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 플라스틱 재료는 섬유와 같은 단단한 요소를 포함하는, 봉 형상 임플란트.
9. 봉 형상 임플란트는, 제 1 재료를 포함하는 적어도 하나의 제 1 성분과,

   제 2 재료를 포함하는 제 2 성분을 포함하고,

   상기 적어도 하나의 제 1 재료는 플라스틱 재료인 척추 안정화를 위한 봉 형상 임플란트 제조 방법에 있어서,

   상기 적어도 하나의 제 1 성분을 녹여 상기 제 2 성분에 붙여 상기 제 1 성분과 상기 제 2 성분을 연결하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 봉 형상 임플란트 제조 방법.
10. 청구항 9에 있어서,

    상기 적어도 하나의 제 1 성분과 상기 제 2 성분은 주입 몰딩되는 것을 특징으로 하는 봉 형상 임플란트 제조 방법.
11. 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,

    상기 제 2 재료는 상기 제 1 재료와 다른 프라스틱 재료인 것을 특징으로 하는 봉 형상 임플란트 제조 방법.
12. 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,

    상기 제 1 성분은 상기 제 2 성분에 용접되는 것을 특징으로 하는 봉 형상 임플란트 제조 방법.
13. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 따른 봉 형상 임플란트 제조 공구에 있어서,

    공동(4a, 4b)을 갖는 적어도 하나의 공구 부분(3a, 3b; 3b')과, 제 1 성분(1a)을 제조하기 위하여 상기 공동 내에 용융 플라스틱 재료를 주입하기 위한 주입 노즐(5a, 5b)을 포함하고,

    상기 공동은 한측면에 개구를 가지고 있어서 용융 재료가 상기 개구에 구비되어 있는 제 2 성분에 달라붙도록 한 것을 특징으로 하는 봉 형상 임플란트 제조 공구.
14. 청구항 13에 있어서,

    상기 제조 공구는 두 개의 공구 부분(3a, 3b, 3b')을 포함하고 상기 제 2 공구 부분은 상기 제 1 공구 부분의 개구와 대면하는 개구를 갖는 공동(4b)을 갖는 것을 특징으로 하는 봉 형상 임플란트 제조 공구.
15. 청구항 13에 있어서,

    상기 제조 공구는 상기 성분들 중에 한 성분 내에 공동을 만들기 위한 코어(51)를 포함하는 것을 특징으로 하는 봉 형상 임플란트 제조 공구.

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