KR101839299B1 - 다공성 구조의 척추 케이지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다공성 구조의 척추 케이지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이웃하는 척추 뼈 사이의 내측공간의 형상과 상보적인 형상을 가지는 다공성의 골성장부를 포함하고, 상기 골성장부는, 케이지의 삽입이 용이하도록 단부로 갈수록 축경되는 헤드부와, 상기 헤드부로부터 연장형성되어 이웃하는 척추 뼈와 접하는 바디부를 포함하며, 상기 바디부는, 뼈의 성장을 관찰할 수 있도록 일면에서 타면을 관통하도록 형성된 관통홀과, 척추 뼈의 손상을 줄이면서 케이지의 고정력을 확보하는 형상을 가진 나사산을 가지는 고정부를 포함하고, 상기 골성장부를 지지하도록 형성된 프레임부를 두어 환자의 뼈의 탄성계수에 근접한 탄성계수를 가지는 케이지를 구성하고, 상기 프레임부가 골성장부의 외측으로 노출되도록 함으로써 케이지의 인입을 용이하도록 하며, 프레임부를 방사선이 불투과 되는 비다공성으로 구성하여 위치확인이 보다 용이한, 다공성 구조의 척추 케이지에 관한 것이다.

Description

다공성 구조의 척추 케이지 {Spinal Cage of Porous Structure}

본 발명은 다공성 구조의 척추 케이지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이웃하는 척추 뼈 사이의 내측공간의 형상과 상보적인 형상을 가지는 다공성의 골성장부를 포함하고, 상기 골성장부는, 케이지의 삽입이 용이하도록 단부로 갈수록 축경되는 헤드부와, 상기 헤드부로부터 연장형성되어 이웃하는 척추 뼈와 접하는 바디부를 포함하며, 상기 바디부는, 뼈의 성장을 관찰할 수 있도록 일면에서 타면을 관통하도록 형성된 관통홀과, 척추 뼈의 손상을 줄이면서 케이지의 고정력을 확보하는 형상을 가진 나사산을 가지는 고정부를 포함하고, 상기 골성장부를 지지하도록 형성된 프레임부를 두어 환자의 뼈의 탄성계수에 근접한 탄성계수를 가지는 케이지를 구성하고, 상기 프레임부가 골성장부의 외측으로 노출되도록 함으로써 케이지의 인입을 용이하도록 하며, 프레임부를 방사선이 불투과 되는 비다공성으로 구성하여 위치확인이 보다 용이한, 다공성 구조의 척추 케이지에 관한 것이다.

척추는 신체 몸통의 종축을 이루는 것으로, 7개의 목뼈(Cervical Vertebra), 12개의 등뼈(Thoracic Vertebra), 5개의 허리뼈(Lumbar Vertebra), 5개의 엉치뼈(Sacrum), 4개의 꼬리뼈(Coccyx)로 구성되는 척추 뼈와; 추간판이라고도 불리며 척추 뼈와 척추 뼈를 이어주는 원반 형태의 연골 구조물인 척추디스크로; 이루어진다.

일반적으로 척추디스크는 척추 뼈 사이에서 몸의 하중과 충격을 흡수시켜 주고, 스프링처럼 충격을 분산시키는 완충역할을 하며, 척추 뼈가 이탈되지 않도록 붙잡아 주고, 척추 신경이 압축 당하지 않도록 두 척추 뼈를 분리시켜 척추 관절공의 범위를 원만히 해주며, 척추 뼈 각각의 움직임을 원활하게 하는 역할을 한다.

이러한 사람의 척추디스크는 보통 섬유륜과 수핵의 구조로 이루어지는데, 물풍선 속의 물이 수핵이라면, 상기 섬유륜은 물을 담고 있는 고무풍선에 해당한다.

만일 퇴행성 디스크 질병에 걸리게 되면, 섬유륜의 움직임이나 수핵을 담는 능력이 약해지게 되어, 척추디스크의 수분 함유량은 줄어들게 되고, 이로 인해 척추관 협착증(Spinal Stenosis), 골증식체(Osteophyte) 형성, 디스크 탈출증(Lumbar Herniated Intervertebral Disc) 및 신경 루트 압박 등의 질병이 발생할 수 있다.

이러한 척추디스크와 관련된 질병을 치료하기 위한 방법으로, 손상된 인체의 척추 간 디스크를 제거한 후, 두 개의 인접한 척추 본체 사이의 공간을 케이지(Cage)로 대체하는 방법이 사용된다. 이는 사람의 신체에 인공디스크를 이식하는 것으로, 척추 간 디스크의 원래의 높이인 두 개의 인접한 척추 본체 사이의 원래 거리가 회복되도록 하여 척추의 기능을 회복시키도록 하는 것이다.

상기 케이지는 척추 간 디스크의 원래의 높이를 복원시킬 수 있도록 적당한 두께와 인체 해부학적인 형상(Anatomic Type)을 가지며, 내측에 홀이 형성되어 환자의 자가골을 삽입해 뼈의 생장을 용이하게 하고, 삽입도구에 장착되기 위한 장착구를 갖는 형태를 가진다.

수술시 상기 케이지를 삽입하는 방향에 따라서 후방추체유합술(Posterior Lumbar Interbody Fusion, PLIF), 횡추간공추체간유합술(Transforaminal Lumbar Interbody Fusion, TLIF), 요추부전방추체유합술(Anterior Lumbar Interbody Fusion, ALIF), 요추부측방추체간유합술(Direct Lateral Interbody Fusion, DLIF) 등으로 구분된다.

도 1은 종래 기술인 추체간 유합술용 케이지 어셈블리에 관한 사시도로, 이는 대한민국등록특허공보 제10-1632908호(2016.06.17)에 개시되어 있다. 도 1을 참고하여 설명하면, 종래의 척추 케이지는 삽입을 용이하게 하기 위한 최초로 삽입되는 부분(91)이 경사지게 형성되고, 척추뼈에 맞닿는 케이지의 상면과 하면에는 나사산(93)이 형성되며, 케이지 내측에는 자가골이 삽입되는 공간(95)이 마련되고, 상기 공간(95)과 연통된 슬롯(97)이 구성되어 뼈의 성장을 확인할 수 있도록 구성되었다.

이러한 상기 케이지를 구성하는 재료로는 티타늄(Titanium)과 같은 금속재 또는 고분자 물질인 Polyether Ether Ketone(PEEK) 등이 사용되었다.

케이지를 금속재로 구성할 경우, 뼈와의 결합력이 우수하고, 강도가 높으며, 방사선이 투과되지 않아 케이지의 삽입 위치를 확인할 수 있다는 장점이 있으나, 강도가 커 뼈의 탄성계수보다 큰 탄성계수를 가짐으로써 환자의 골 밀도를 감소시키는 응력방패현상(Stress Shielding) 및 뼈의 침강(Sinking Down) 현상 등을 유발하고, 방사선이 투과되지 않아 뼈의 성장을 확인할 수 없다는 단점이 있다.

반면에 케이지를 PEEK로 구성할 경우, 뼈의 탄성계수에 가까운 탄성계수를 가지게 되어 응력방패현상 등을 막고, 방사선 투과율이 높아 뼈의 성장을 확인할 수 있다는 장점이 있으나, 뼈와의 직접 결합이 불가능해 표면코팅이 필요하고, 방사선 투과율이 높아 케이지의 삽입 위치 및 케이지의 손상 여부 등을 확인할 수 없다는 단점이 생긴다.

따라서, 종래의 케이지에 의하면 어떠한 장점을 취하도록 구성되면, 다른 장점은 포기하게 되는 일장일단의 문제가 발생하게 되었다.

이러한 문제를 해결하고자 케이지를 PEEK로 구성하되, PEEK의 방사선 투과율이 높아 케이지의 삽입 위치를 제대로 확인할 수 없는 문제는, 도 1에 도시된 바와 같이 케이지 상에 별도의 마커수단(99)를 두는 방향으로 전개되었다. 케이지 상에 삽입홀을 뚫고 상기 삽입홀에 방사선 불투과 재료로 구성된 마커수단(99)을 삽입하여 상기 마커수단(99)의 위치를 통해 케이지의 위치를 확인하고자 한 것이다.

하지만 상기 마커수단(99)을 통해서는 케이지의 전체적인 외형을 확인할 수 없고 국소적인 부분의 점 또는 막대만으로 그 위치를 파악해야 하는바, 케이지의 삽입 위치 파악이 용이하지 않았으며, 이는 곧 수술의의 숙련도에 따라 수술의 결과가 달라지는 결과를 초래하였다.

따라서 뼈의 생장속도를 촉진시켜 인접한 척추 뼈를 완전히 유합시키는데 필요한 시간을 단축하고, 개개의 환자의 뼈의 탄성계수에 근접한 탄성계수를 가지는 케이지를 용이하게 구성할 수 있으며, 케이지의 삽입이 쉽고, 케이지의 삽입위치를 정확하게 파악할 수 있도록 하는 척추 케이지의 개발이 요구되고 있는 실정이라 하겠다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로,

본 발명의 목적은, 이웃하는 척추 뼈 사이의 내측공간의 형상과 상보적인 형상을 가지는 다공성의 골성장부를 포함하여, 삽입된 케이지가 이격되는 현상 없이 척추 뼈 사이에서 밀착고정되도록 하고, 다수의 구멍을 가진 골성장부를 통해 뼈의 생장을 촉진해 빠른 시일 내에 이웃하는 척추 뼈가 유합되도록 하는 케이지를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 케이지의 탄성계수를 환자의 뼈의 탄성계수에 근접하도록 구성하여, 탄성계수가 높아 강도가 강한 케이지(1)에 의해 환자의 골 밀도가 감소되는 응력방패현상(Stress Shielding), 뼈가 침강하는 현상(Sinking Down) 등이 일어나는 문제를 방지하고, 탄성계수가 낮아 강도가 약한 케이지(1)에 의해 척추로부터 전해지는 하중을 견디지 못하는 문제를 방지하는 케이지를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 골성장부는, 단부로 갈수록 축경되는 헤드부와, 상기 헤드부로부터 연장형성되어 이웃하는 척추 뼈와 접하는 바디부를 포함하도록 구성하여, 수술 후 환자의 흉터를 최소화하고자 최소 침습으로 이루어지는 수술과정에서 케이지의 삽입을 용이하게 하고, 삽입된 케이지가 인접한 척추로부터 전해지는 하중을 충분하게 견딜 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 바디부 상에 뼈의 성장을 관찰할 수 있도록 일면에서 타면을 관통하도록 형성된 관통홀을 구성하여, 수술후 케이지와 접하는 이웃하는 척추 뼈의 유합(Fusion) 상태를 용이하게 관찰할 수 있도록 하는 케이지를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 바디부 상에 척추 뼈의 손상을 줄이면서 케이지의 고정력을 확보하는 형상을 가진 나사산을 가지는 고정부를 구성하여, 수술 과정에서 환자의 뼈 손상을 최소화하면서, 케이지와 척추 뼈 간에는 강한 고정력을 유지할 수 있도록 하는 케이지를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 고정부의 상하측방향으로 솟은 나사산의 끝을 평평하게 구성하여, 환자의 뼈 손상을 최소화하면서 소정의 고정력을 확보하는 케이지를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 골성장부를 지지하는 프레임부를 구성하여, 다수의 공극이 형성된 골성장부만으로는 환자의 뼈의 탄성계수에 근접한 강도를 가지는 케이지를 구성하기 어려운 문제를, 상기 프레임부를 통해 용이하게 강도를 조절할 수 있도록 하여, 환자의 뼈의 강도에 근접한 강도를 가지는 케이지를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 프레임부를 방사선이 불투과 되는 비다공성으로 구성하여, 다공성 재질의 골성장부가 방사선 조사시 공극을 통해 방사선을 그대로 투과해 어디가 골성장부인지 알 수 있게 하고, 방사선이 불투과되어 어둡게 나오는 부분은 프레임부로 구별하여 인식할 수 있게 함으로써, 위치확인이 보다 용이한 케이지를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 골성장부의 윤곽과 상보적인 형상을 가지는 프레임부를 구성하여, 케이지의 강도를 전체적으로 고르게 조절할 수 있도록 하고, 방사선이 조사되었을 때 케이지의 외주형상을 인식할 수 있도록 함으로써 위치확인이 보다 용이한 케이지를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 프레임부를 선형부재로 구성하여, 방사선 조사시 케이지의 윤곽이 드러나도록 해, 수술 후 환자의 흉터를 최소화하고자 최소 침습으로 이루어지는 수술과정에서 수술의가 계획했던 정확한 위치상에 용이하게 위치설정할 수 있도록 하는 케이지를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 골성장부의 헤드부의 윤곽과 상보적인 형상을 가지는 제1지지프레임과, 골성장부의 바디부의 윤곽과 상보적인 형상을 가지는 제2지지프레임을 구성하여, 케이지의 강도를 전체적으로 고르게 조절할 수 있도록 하고, 방사선이 조사되었을 때 케이지의 외주형상을 인식할 수 있도록 함으로써 위치확인이 보다 용이한 케이지를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 제1지지프레임을 골성장부의 외측으로 노출되도록 구성하여, 다소 거친 표면의 골성장부 대신, 상대적으로 매끄러운 표면을 가지는 제1지지프레임이 주변 조직에 닿아 마찰에 의한 저항이 적도록 함으로써, 이웃하는 척추 뼈 사이의 공간으로 용이하게 삽입이 가능한 케이지를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 제2지지프레임을 골성장부의 외측으로 노출되도록 구성하여, 다소 거친 표면의 골성장부 대신, 상대적으로 매끄러운 표면을 가지는 제2지지프레임이 주변 조직에 닿아 마찰에 의한 저항이 적도록 함으로써, 이웃하는 척추 뼈 사이의 공간으로 용이하게 삽입이 가능한 케이지를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 제2지지프레임의 단부에 결합되며 케이지의 조작에 사용되는 수술기구가 연결되는 결합부를 구성하여, 수술의가 원하는 지점에 위치하도록 용이하게 조작이 가능한 케이지를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 결합부를 골성장부의 외측으로 노출되도록 구성하여, 골성장부에 의해 결합부가 가려져 수술기구와 케이지의 연결이 어려워지는 것을 방지하는 것이다.

본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위해서 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해서 구현된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 이웃하는 척추 뼈 사이의 내측공간의 형상과 상보적인 형상을 가지는 다공성의 골성장부를 포함하여, 뼈의 생장을 촉진해 이웃하는 척추 뼈 사이의 결합을 유도하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 케이지의 탄성계수는, 환자의 뼈의 탄성계수에 근접한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 골성장부는, 케이지의 삽입이 용이하도록 단부로 갈수록 축경되는 헤드부와, 상기 헤드부로부터 연장형성되어 이웃하는 척추 뼈와 접하는 바디부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 바디부는, 뼈의 성장을 관찰할 수 있도록 일면에서 타면을 관통하도록 형성된 관통홀을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 바디부는, 척추 뼈의 손상을 줄이면서 케이지의 고정력을 확보하는 형상을 가진 나사산을 가지는 고정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 고정부는, 상하측방향으로 솟은 나사산의 끝이 평평한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 케이지는, 상기 골성장부를 지지하도록 형성되어 케이지의 강도를 발현하는 프레임부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 프레임부는, 방사선이 불투과 되는 비다공성으로 구성되어, 케이지의 위치확인을 용이하게 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 프레임부는, 골성장부의 윤곽과 상보적인 형상을 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 프레임부는, 선형부재로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 프레임부는, 골성장부의 헤드부의 윤곽과 상보적인 형상을 가지는 제1지지프레임과, 골성장부의 바디부의 윤곽과 상보적인 형상을 가지는 제2지지프레임을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 제1지지프레임은, 골성장부의 외측으로 노출되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 제2지지프레임은, 골성장부의 외측으로 노출되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 케이지는, 상기 제2지지프레임의 단부에 결합되며 케이지의 조작에 사용되는 수술기구가 연결되는 결합부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 결합부는, 골성장부의 외측으로 노출되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은, 이웃하는 척추 뼈 사이의 내측공간의 형상과 상보적인 형상을 가지는 다공성의 골성장부를 포함하여, 삽입된 케이지가 이격되는 현상 없이 척추 뼈 사이에서 밀착고정되도록 하고, 다수의 구멍을 가진 골성장부를 통해 뼈의 생장을 촉진해 빠른 시일 내에 이웃하는 척추 뼈가 유합되도록 하는 케이지를 제공하는 효과를 가진다.

본 발명은, 케이지의 탄성계수를 환자의 뼈의 탄성계수에 근접하도록 구성하여, 탄성계수가 높아 강도가 강한 케이지(1)에 의해 환자의 골 밀도가 감소되는 응력방패현상(Stress Shielding), 뼈가 침강하는 현상(Sinking Down) 등이 일어나는 문제를 방지하고, 탄성계수가 낮아 강도가 약한 케이지(1)에 의해 척추로부터 전해지는 하중을 견디지 못하는 문제를 방지하는 케이지를 제공하는 효과를 도출한다.

본 발명은, 상기 골성장부는, 단부로 갈수록 축경되는 헤드부와, 상기 헤드부로부터 연장형성되어 이웃하는 척추 뼈와 접하는 바디부를 포함하도록 구성하여, 수술 후 환자의 흉터를 최소화하고자 최소 침습으로 이루어지는 수술과정에서 케이지의 삽입을 용이하게 하고, 삽입된 케이지가 인접한 척추로부터 전해지는 하중을 충분하게 견딜 수 있도록 하는 효과가 있다.

본 발명은, 상기 바디부 상에 뼈의 성장을 관찰할 수 있도록 일면에서 타면을 관통하도록 형성된 관통홀을 구성하여, 수술후 케이지와 접하는 이웃하는 척추 뼈의 유합(Fusion) 상태를 용이하게 관찰할 수 있도록 하는 케이지를 제공하는 효과를 가진다.

본 발명은, 상기 바디부 상에 척추 뼈의 손상을 줄이면서 케이지의 고정력을 확보하는 형상을 가진 나사산을 가지는 고정부를 구성하여, 수술 과정에서 환자의 뼈 손상을 최소화하면서, 케이지와 척추 뼈 간에는 강한 고정력을 유지할 수 있도록 하는 케이지를 제공하는 효과를 도출한다.

본 발명은, 고정부의 상하측방향으로 솟은 나사산의 끝을 평평하게 구성하여, 환자의 뼈 손상을 최소화하면서 소정의 고정력을 확보하는 케이지를 제공하는 효과가 있다.

본 발명은, 상기 골성장부를 지지하는 프레임부를 구성하여, 다수의 공극이 형성된 골성장부만으로는 환자의 뼈의 탄성계수에 근접한 강도를 가지는 케이지를 구성하기 어려운 문제를, 상기 프레임부를 통해 용이하게 강도를 조절할 수 있도록 하여, 환자의 뼈의 강도에 근접한 강도를 가지는 케이지를 제공하는 효과를 가진다.

본 발명은, 프레임부를 방사선이 불투과 되는 비다공성으로 구성하여, 다공성 재질의 골성장부가 방사선 조사시 공극을 통해 방사선을 그대로 투과해 어디가 골성장부인지 알 수 있게 하고, 방사선이 불투과되어 어둡게 나오는 부분은 프레임부로 구별하여 인식할 수 있게 함으로써, 위치확인이 보다 용이한 케이지를 제공하는 효과를 도출한다.

본 발명은, 골성장부의 윤곽과 상보적인 형상을 가지는 프레임부를 구성하여, 케이지의 강도를 전체적으로 고르게 조절할 수 있도록 하고, 방사선이 조사되었을 때 케이지의 외주형상을 인식할 수 있도록 함으로써 위치확인이 보다 용이한 케이지를 제공하는 효과가 있다.

본 발명은, 프레임부를 선형부재로 구성하여, 방사선 조사시 케이지의 윤곽이 드러나도록 해, 수술 후 환자의 흉터를 최소화하고자 최소 침습으로 이루어지는 수술과정에서 수술의가 계획했던 정확한 위치상에 용이하게 위치설정할 수 있도록 하는 케이지를 제공하는 효과를 가진다.

본 발명은, 골성장부의 헤드부의 윤곽과 상보적인 형상을 가지는 제1지지프레임과, 골성장부의 바디부의 윤곽과 상보적인 형상을 가지는 제2지지프레임을 구성하여, 케이지의 강도를 전체적으로 고르게 조절할 수 있도록 하고, 방사선이 조사되었을 때 케이지의 외주형상을 인식할 수 있도록 함으로써 위치확인이 보다 용이한 케이지를 제공하는 효과를 도출한다.

본 발명은, 제1지지프레임을 골성장부의 외측으로 노출되도록 구성하여, 다소 거친 표면의 골성장부 대신, 상대적으로 매끄러운 표면을 가지는 제1지지프레임이 주변 조직에 닿아 마찰에 의한 저항이 적도록 함으로써, 이웃하는 척추 뼈 사이의 공간으로 용이하게 삽입이 가능한 케이지를 제공하는 효과가 있다.

본 발명은, 제2지지프레임을 골성장부의 외측으로 노출되도록 구성하여, 다소 거친 표면의 골성장부 대신, 상대적으로 매끄러운 표면을 가지는 제2지지프레임이 주변 조직에 닿아 마찰에 의한 저항이 적도록 함으로써, 이웃하는 척추 뼈 사이의 공간으로 용이하게 삽입이 가능한 케이지를 제공하는 효과를 가진다.

본 발명은, 제2지지프레임의 단부에 결합되며 케이지의 조작에 사용되는 수술기구가 연결되는 결합부를 구성하여, 수술의가 원하는 지점에 위치하도록 용이하게 조작이 가능한 케이지를 제공하는 효과를 도출한다.

본 발명은, 결합부를 골성장부의 외측으로 노출되도록 구성하여, 골성장부에 의해 결합부가 가려져 수술기구와 케이지의 연결이 어려워지는 것을 방지하는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술인 추체간 유합술용 케이지 어셈블리에 관한 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예인 케이지를 전측에서 바라본 도면(a) 및 후측에서 바라본 도면(b).
도 3은 도 2의 우측면도(a), 좌측면도(b), 구분분해도(c).
도 4는 본 발명의 다른 실시예인 고정부가 형성된 케이지의 우측면을 바라본 도면(a) 및 좌측면을 바라본 도면(b).
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예인 케이지를 전측에서 바라본 도면(a) 및 후측에서 바라본 도면(b).
도 6은 도 5의 프레임부를 전측에서 바라본 도면(a) 및 후측에서 바라본 도면(b).
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 케이지를 전측에서 바라본 도면(a) 및 후측에서 바라본 도면(b).
도 8은 도 7의 프레임부를 전측에서 바라본 도면(a) 및 후측에서 바라본 도면(b).
도 9는 본 발명의 사용상태도.

이하에서는 본 발명에 따른 다공성 구조의 척추 케이지의 바람직한 실시 예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 공지의 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하도록 한다. 특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고 만약 본 명세서에서 사용된 용어의 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에서 사용된 정의에 따른다. 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 각 구성요소의 위치 및 이동은 각 도면에 화살표로 표현된 방향에 따라 정의되며, 필요에 따라 본문 내에서 별도로 정의된다.

본 발명인 다공성 구조의 척추 케이지(1)는 골성장부(10), 프레임부(30), 결합부(50)를 포함한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예인 케이지를 전측에서 바라본 도면(a) 및 후측에서 바라본 도면(b)으로, 이하에서는 도 2를 참고하여 상기 골성장부(10)에 관하여 설명하도록 한다.

상기 골성장부(10)는, 이웃하는 척추 뼈 사이의 내측공간의 형상과 상보적인 형상을 가지는 구성으로, 바람직하게는 다공성 구조를 가진다. 케이지(1)는 디스크가 제거된 척추 뼈 사이의 공간으로 삽입이 되어 고정되는바, 이격되는 현상 없이 척추 뼈 사이에서 밀착고정될 수 있도록 고정된 위치상의 척추 뼈 사이의 내측공간의 형상과 상보적인 형상을 가지는 것이 바람직하다.

탄성계수(Young's Modulus, Elastic Modulus)란, 탄성 한도 안에서 응력과 변형은 정비례(Hook의 법칙)하는바, 이때의 비례정수를 가리킨다. 따라서 탄성계수가 크다는 것은 변형이 작다는 것이고, 변형이 작다는 것은 재료의 강도가 강하다는 것이 된다. 반대로, 탄성계수가 작다는 것은 변형이 많다는 것이고, 변형이 많다는 것은 재료의 강도가 약하다는 것이다. 환자의 뼈의 탄성계수에 비해 큰 탄성계수를 가지는 케이지(1)가 척추 뼈 사이에 삽입될 경우, 강도가 강한 케이지(1)에 의해 환자의 골 밀도가 감소되는 응력방패현상(Stress Shielding), 뼈가 침강하는 현상(Sinking Down) 등이 일어날 수 있는바, 케이지(1)의 탄성계수는, 환자의 뼈의 탄성계수에 근접하도록 구성됨이 바람직하다.

상기 골성장부(10)는, 후술할 프레임부(30)에 의해 지지될 수 있으며 적어도 일부분이 방사선이 투과되는 다공성의 구성을 말한다. 후술하겠지만, 상기 프레임부(30)는 방사선이 불투과 되고, 상기 골성장부(10)는 후술할 공극(10a)을 통해 방사선이 투과되는바, 방사선의 투과 및 불투과 부위가 명확히 구별되어 케이지(1)의 위치확인이 용이하게 된다. 이러한 상기 골성장부(10)는, 공극(10a)과 메쉬(10b)로 구성된다.

상기 공극(10a)은, 조사된 방사선이 그대로 투과되는, 다공성 구조를 가지는 상기 골성장부(10)의 비어있는 공간들을 통칭하는 개념이다. 이러한 상기 공극(10a)은 골성장부(10)의 임의의 위치상에 무질서하게 형성되도록 구성할 수도 있으나, 바람직하게는 일정한 형태로 질서있게 구성될 수 있다. 상기 공극(10a)의 형태와 관련하여 이를 특정한 개념으로 한정하는 것은 아니며, 방사선을 그대로 투과할 수 있도록 하는 것이라면 어떠한 형태로 구성되더라도 무방하다.

상기 메쉬(10b)는, 상기 공극(10a)을 형성하며 골성장부(10)의 전체적인 외형을 이루는 구성을 말하고, 상기 공극(10a)은 이러한 메쉬(10b)를 통해 마련된다고 볼 수 있다. 상기 골성장부(10)는 상기 공극(10a)을 통해 방사선이 투과되는데, 상기 메쉬(10b)도 방사선 투과율이 높은 재료로 구성할 경우, 상기 공극(10a)과 메쉬(10b)의 구분이 불분명해 지는바, 바람직하게는, 상기 메쉬(10b)는 방사선이 투과되지 않는 재료로 구성될 수 있다.

상기 케이지(1)는 도 2에 도시된 바와 같이, 후술할 프레임부(30)의 구성없이 상기 골성장부(10)만으로도 구성될 수 있다. 상기 골성장부(10)만으로 케이지(1)를 구성할 경우, 케이지(1)가 전체적으로 공극(10a)을 형성하게 되는바, 공극(10a)을 통해 뼈가 생장되면서 이웃하는 척추 뼈 사이의 결합을 더욱 촉진할 수 있게 된다. 다만 골성장부(10)만으로 케이지(1)를 구성할 때 뼈의 생장 속도를 극대화할 수 있지만, 케이지(1) 자체의 강성이 떨어지는 문제가 발생할 수 있는바, 이러한 문제는 후술할 프레임부(30)를 통해 해결하고자 한다. 보다 자세한 설명은 프레임부(30)를 설명할 때 논하도록 하겠다.

이러한 상기 골성장부(10)는, 헤드부(11), 바디부(13)를 포함한다.

도 3은 도 2의 우측면도(a), 좌측면도(b), 구분분해도(c)로, 도 3을 참고하여 설명하면, 상기 헤드부(11)는, 이웃하는 척추 뼈 사이로 케이지(1)의 삽입이 용이하도록 골성장부(10) 상에서 단부로 갈수록 축경되는 부분을 말한다. 케이지(1)를 삽입하는 수술은 환자의 피부, 뼈 등의 주변조직 손상을 최소화하는 방향으로 이루어지는데, 이러한 최소 침습의 수술 상황에서 척추 뼈 사이의 좁은 공간으로 계획된 정위치 상에 케이지(1)를 삽입하는 것은 어려운 일이 아닐 수 없다. 특히나 케이지(1)의 외측이 상기 골성장부(10)로 이루어지면서 거친 표면을 형성하는 경우, 마찰력으로 인해 케이지(1)의 삽입을 더욱 어렵게 만든다. 따라서 척추 뼈 사이로 최초로 삽입되는 골성장부(10)의 일단을 단부로 갈수록 축경되도록 형성하여 케이지(1)의 삽입을 용이하게 할 수 있다.

상기 바디부(13)는, 상기 헤드부(11)로부터 연장형성되어 이웃하는 척추 뼈와 접하는 구성을 말한다. 도 3의 (a) 및 (b)에 도시된 내용을 참고하면, 상기 바디부(13)는 전체적인 형상이 상하측으로 볼록한 형상을 가지도록 구성될 수 있다. 이는 환자의 척추 뼈 사이 내측공간의 해부학적 형상에 기인한 것으로, 상기 바디부(13)은 형상은 환자에 따라 상이할 수 있다. 이러한 형상은 환자의 척추 뼈를 3차원 스캐닝을 하고 제품 모델링을 통해 3D 프린팅 등으로 구현될 수 있다. 상기 헤드부(11)가 케이지(1)의 삽입을 위한 기능을 가지는 반면, 케이지(1)가 정위치에 위치설정된 이후에는 상기 바디부(13)에 의해 지지된다. 이러한 상기 바디부(13)는, 관통홀(131)과 고정부(133)를 포함한다.

상기 관통홀(131)은, 뼈의 성장을 관찰할 수 있도록 바디부(13)의 일면에서 타면을 관통하도록 형성되는 구성을 가리킨다. 이러한 상기 관통홀(131)은 상기 골성장부(10) 상에 복수 개가 형성될 수 있으며, 바람직하게는, 상기 골성장부(10)의 상하측면 및 좌우측면상에 형성된 각각의 관통홀(131)들이 서로 연통되도록 구성될 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예인 고정부가 형성된 케이지의 우측면을 바라본 도면(a) 및 좌측면을 바라본 도면(b)이다. 도 4를 참고하면, 상기 고정부(133)는, 척추 뼈에 닿는 상기 바디부(13)의 상면과 하면에 형성되는 구성으로, 뼈에 가해지는 손상을 줄이면서 케이지(1)의 고정력을 확보하는 형상을 가진 나사산(1331)을 가지는 구성을 말한다. 상기 케이지(1)가 환자의 척추 뼈 사이에 삽입이 되면, 뼈가 생장할 때까지 수술시 계획했던 정위치 상에 그대로 안착되어 있어야 하는바, 상기 골성장부(10)의 바디부(13) 상하면에 상기 고정부(133)를 구성함으로써, 케이지(1)와 척추 뼈 사이의 강한 고정력을 확보하게 되어 환자의 움직임, 외부로부터의 충격 등으로부터 케이지(1)가 정위치를 벗어나는 문제를 방지할 수 있게 된다. 바람직하게는, 상기 고정부(133)는, 상하측방향으로 솟은 나사산(1331)의 끝이 평평하도록 구성될 수 있다. 이는 상기 고정부(133)의 나사산(1331)을 날카롭게 구성할 경우 척추 뼈 사이에서 강한 고정력을 확보할 수 있으나, 환자의 척추 뼈에 손상을 가하는 범위가 커지므로, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 고정부(133)를 이루는 각각의 나사산(1331) 끝을 평평하게 구성함이 바람직하다.

이하에서는 상기 케이지(1)를 골성장부(10)만으로 구성하는 것이 아니라, 소정의 강도 발현 차원에서 프레임부(30)가 추가되는 다른 실시예를 설명하고자 한다. 설명의 이해를 돕기위해 도 5 내지 도 8을 참고하여 설명한다.

상기 프레임부(30)는, 상기 골성장부(10)를 지지하도록 형성되어 케이지(1)의 강도를 발현하는 구성을 말한다. 전술한 바와 같이, 상기 케이지(1)는 공극(10a)과 메쉬(10b)로 구성된 상기 골성장부(10)만으로 구성되어 뼈의 생장 속도를 높일 수 있으나, 척추로부터 전해지는 하중을 견디기에는 충분한 강성을 갖지 못할 수 있다. 이러한 문제는 상기 골성장부(10)에 강도의 발현이 가능한 상기 프레임부(30)를 구성함으로써 해결된다. 바람직하게는 상기 프레임부(30)는, 소정의 강도 발현을 위해 금속재(티타늄, 티타늄합금, 마그네슘 등)로 구성될 수 있다. 상기 프레임부(30)는, 방사선이 불투과되는 비다공성으로 구성되어, 다공성 재질의 골성장부(10)가 방사선 조사시 상기 공극(10a)을 통해 방사선을 그대로 투과해 어디가 골성장부(10)인지 알 수 있게 하고, 방사선이 불투과되어 어둡게 나오는 부분은 프레임부(30)로 구별하여 인식할 수 있게 한다. 이를 통해 케이지(1)의 위치확인이 보다 용이해 진다.

이러한 상기 프레임부(30)는 상기 골성장부(10)의 윤곽과 상보적인 형상을 가질 수 있으며, 바람직하게는 선형부재로 구성된다. 상기 선형부재란, 직선부재만을 말하는 것이 아니라, 곡선부재를 포함하는 개념이며, 폭에 비해 길이가 긴 부재를 통칭하는 개념이라고 볼 수 있다. 따라서 이러한 선형부재를 통해 상기 프레임부(30)를 구성할 경우, 완성된 프레임부(30)는 면을 형성하지 않고, 수술에 사용될 케이지(1)의 모서리들을 연결한 형태와 상보적인 형태를 가지면서, 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이, 전후, 상하, 좌우로 내외측이 연통된 빈 공간을 형성하게 된다.

상기 프레임부(30)의 두께는, 케이지(1)가 이식될 환자의 뼈의 탄성계수에 따라 달라진다. 케이지(1)가 상기 골성장부(10)만으로 구성될 경우를 가정하면, 케이지(1)의 탄성계수가 환자의 뼈의 탄성계수보다는 작아, 뼈의 침강 현상 등을 일으키지 않게 될 수 있지만, 동시에 강도가 약해지는 문제가 있는바, 소정의 강도 발현을 위해서 골성장부(10)의 탄성계수는, 환자의 뼈의 탄성계수에 근접하도록 구성됨이 바람직하다. 하지만 다수의 공극(10a)이 형성된 골성장부(10)만으로는 환자의 뼈의 탄성계수에 근접한 강도를 가지는 케이지(1)를 구성하기 어려울 수 있다. 따라서 케이지(1)의 강성을 환자의 뼈의 강성에 근접하게 높이기 위해 상기 프레임부(30)가 필요하게 되는 것이다.

케이지(1)를 강도가 상대적으로 강한 금속재로 구성할 경우, 케이지(1)가 삽입된 주변 척추 뼈에서는 뼈의 탄성계수보다 큰 탄성계수를 가지는 케이지(1)로 인해 환자의 골 밀도가 감소되는 응력방패현상(Stress Shielding), 뼈가 침강하는 현상(Sinking Down) 등이 일어날 수 있다. 따라서 가장 이상적인 케이지(1)의 탄성계수는 환자의 뼈의 탄성계수에 가까워야 한다.

환자마다 뼈의 탄성계수가 상이할 수 있는바, 환자에 따라 케이지(1)의 탄성계수를 조절하는 방법으로는, 상기 프레임부(30)를 이루는 선형부재의 두께에 변화를 주어 케이지(1) 자체의 강도를 조절할 수 있다. 환자의 뼈의 탄성계수가 커서 케이지(1)의 탄성계수를 높일 필요가 있을 경우, 상기 프레임부(30)를 이루는 선형부재의 두께를 두껍게 하는 방안이 모색될 수 있고, 환자의 뼈의 탄성계수가 작아 케이지(1)의 탄성계수를 낮출 필요가 있을 경우, 상기 프레임부(30)를 이루는 선형부재의 두께를 상대적으로 얇게 하는 방안을 모색할 수 있다. 즉, 상기 프레임부(30)는 케이지(1) 자체의 강도를 조절하는 핵심 구성인바, 상기 프레임부(30)를 통해 케이지(1)의 강도 조절이 가능하다.

이러한 상기 프레임부(30)는 제1지지프레임(31), 제2지지프레임(33)을 포함한다.

상기 제1지지프레임(31)은, 상기 골성장부(10)의 헤드부(11)의 윤곽과 상보적인 형상을 가지는 구성을 말한다. 상기 골성장부(10)의 헤드부(11)가 케이지(1)의 삽입이 용이하도록 단부로 갈수록 축경되는 형상을 가지는 점에서, 상기 제1지지프레임(31) 역시, 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이 단부로 갈수록 축경되는 구조를 가질 수 있다.

상기 제1지지프레임(31)은, 상기 골성장부(10)의 외측으로 노출되도록 구성될 수도 있고, 상기 골성장부(10)가 상기 제1지지프레임(31)의 외측을 감싸 제1지지프레임(31)이 외부로 노출되지 않도록 구성될 수도 있다. 그러나 케이지(1)를 이웃하는 척추 뼈 사이의 공간으로 용이하게 삽입시키기 위해, 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이, 다소 거친 표면의 골성장부(10) 대신, 상대적으로 매끄러운 표면을 가지는 상기 제1지지프레임(31)을 골성장부(10)의 외측으로 노출되도록 구성함이 바람직하다.

상기 제2지지프레임(33)은, 상기 골성장부(10)의 바디부(13)의 윤곽과 상보적인 형상을 가지는 구성을 말한다. 상기 제2지지프레임(33)은, 상기 바디부(13)를 지지하며 케이지(1)의 강도를 발현하는 구성이다. 상기 제2지지프레임(33)의 형태와 관련하여 이를 특정한 개념으로 한정하는 것은 아니지만, 바람직하게는 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이 장방체의 형태로 구성될 수 있다. 상기 제2지지프레임(33)은 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 골성장부(10)의 외측으로 노출되도록 구성될 수도 있으며, 이와 반대로, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 골성장부(10)의 내측에서 상기 골성장부(10)를 지지하도록 구성될 수도 있다.

상기 결합부(50)는, 상기 제2지지프레임(33)의 단부에 결합되며 케이지(1)의 조작에 사용되는 수술기구가 연결되는 구성을 말한다. 상기 결합부(50)의 형태와 관련하여 이를 특정 개념으로 한정하는 것은 아니며, 케이지(1)를 환자의 척추 뼈 사이에 삽입하기 위해 사용할 수술기구와의 관계에서 다양하게 결정될 수가 있다. 상기 결합부(50)는 수술기구와 연결되는 구성이라는 점에서, 상기 골성장부(10)에 의해 그 외측이 감싸져 외부로 노출되지 않도록 구성되는 것은 바람직하지 않고, 상기 골성장부(10)의 외측으로 노출되도록 구성됨이 바람직하다.

도 9는 본 발명의 사용상태도이다. 도 9를 참고하여 설명하면, 본 발명인 다공성 구조의 척추 케이지(1)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 수술기구(P)에 상기 결합부(50)가 연결되어 수술의의 조작에 의해 계획했던 척추 사이의 정위치 상에 삽입될 수 있다. 이 과정에서 상대적으로 매끈한 표면의 제1지지프레임(31)이 외부로 노출되어 있어 척추 뼈 사이의 좁은 공간을 비집고 케이지(1)가 용이하게 삽입되도록 하는데 도움을 준다. 이때 상기 프레임부(30)는 방사선이 투과되지 않고, 상기 골성장부(10)는 상기 공극(10a)을 통해 방사선을 통과시키는바, 골성장부(10)와 프레임부(30)를 구별하여 인식할 수 있게 하면서 수술의가 케이지(1)의 현재 위치를 정확히 파악할 수 있게 된다. 케이지(1)의 위치설정이 끝나면, 상기 골성장부(10)의 바디부(13) 상하면에 형성된 고정부(133)를 통해 케이지(1)가 안정적으로 고정되게 되고, 고정부(133)를 이루는 나사산(1331)의 끝부분이 평평하게 구성됨으로써, 환자의 척추 뼈 손상을 최소화한다. 케이지(1)가 삽입된 이웃하는 척추 뼈는, 다공성의 골성장부(10)를 통해 뼈 생장이 촉진되어 빠른 시일 내에 유합이 되고, 이때 골 성장 확인은 상기 관통홀(131)을 통해 이루어진다.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한, 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한, 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

1: 다공성 구조의 척추 케이지
10: 골성장부 11: 헤드부
13: 바디부 30: 프레임부
31: 제1지지프레임 33: 제2지지프레임
50: 결합부

Claims (15)

1. 이웃하는 척추 뼈 사이의 내측공간의 형상과 상보적인 형상을 가지는 다공성의 골성장부와, 상기 골성장부를 지지하도록 형성되어 케이지의 강도를 발현하는 프레임부를 포함하고,
   상기 골성장부는, 케이지의 삽입이 용이하도록 단부로 갈수록 축경되는 헤드부를 포함하며,
   상기 프레임부는, 상기 헤드부의 윤곽과 상보적인 형상을 가지는 제1지지프레임을 포함하고,
   상기 제1지지프레임은, 3D 프린팅에 의해 거친 표면을 가지는 골성장부의 외측으로 노출되어 척추 뼈 사이의 공간으로 다공성 케이지의 용이한 삽입을 가능하게 하는, 다공성 구조의 척추 케이지.
2. 제1항에 있어서, 상기 케이지의 탄성계수는, 환자의 뼈의 탄성계수에 근접한 것을 특징으로 하는, 다공성 구조의 척추 케이지.
3. 제1항에 있어서, 상기 골성장부는, 상기 헤드부로부터 연장형성되어 이웃하는 척추 뼈와 접하는 바디부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 다공성 구조의 척추 케이지.
4. 제3항에 있어서, 상기 바디부는, 뼈의 성장을 관찰할 수 있도록 일면에서 타면을 관통하도록 형성된 관통홀을 포함하는 것을 특징으로 하는, 다공성 구조의 척추 케이지.
5. 제3항에 있어서, 상기 바디부는, 척추 뼈의 손상을 줄이면서 케이지의 고정력을 확보하는 형상을 가진 나사산을 가지는 고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 다공성 구조의 척추 케이지.
6. 제5항에 있어서, 상기 고정부는, 상하측방향으로 솟은 나사산의 끝이 평평한 것을 특징으로 하는, 다공성 구조의 척추 케이지.
7. 삭제
8. 제1항에 있어서, 상기 프레임부는, 방사선이 불투과 되는 비다공성으로 구성되어, 케이지의 위치확인을 용이하게 하는 것을 특징으로 하는, 다공성 구조의 척추 케이지.
9. 제8항에 있어서, 상기 프레임부는, 골성장부의 윤곽과 상보적인 형상을 가지는 것을 특징으로 하는, 다공성 구조의 척추 케이지.
10. 제9항에 있어서, 상기 프레임부는, 선형부재로 구성되는 것을 특징으로 하는, 다공성 구조의 척추 케이지.
11. 제10항에 있어서, 상기 프레임부는, 골성장부의 바디부의 윤곽과 상보적인 형상을 가지는 제2지지프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는, 다공성 구조의 척추 케이지.
12. 삭제
13. 제11항에 있어서, 상기 제2지지프레임은, 골성장부의 외측으로 노출되는 것을 특징으로 하는, 다공성 구조의 척추 케이지.
14. 제13항에 있어서, 상기 케이지는, 상기 제2지지프레임의 단부에 결합되며 케이지의 조작에 사용되는 수술기구가 연결되는 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 다공성 구조의 척추 케이지.
15. 제14항에 있어서, 상기 결합부는, 골성장부의 외측으로 노출되는 것을 특징으로 하는, 다공성 구조의 척추 케이지.

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