KR101958952B1 - 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이웃하는 척추 뼈 사이의 공간형상과 상보적인 형상을 가지는 다공성의 골성장부와, 상기 골성장부를 지지하도록 형성되어 케이지의 강도를 발현하는 프레임부와, 상기 프레임부와 결합되어 케이지의 조작에 사용되는 수술기구가 연결되는 결합부를 포함하며, 상기 프레임부는, 골성장부의 헤드부의 윤곽과 상보적인 형상을 가지는 제1지지프레임과, 골성장부의 바디부의 윤곽과 상보적인 형상을 가지는 제2지지프레임과, 골성장부의 외측으로 노출되어 케이지에 가해지는 하중을 지지하는 하중지지프레임을 포함하고, 상기 하중지지프레임은, 제1단턱을 형성하며 제1지지프레임과 제2지지프레임을 연결하는 제1하중지지프레임과, 제2단턱을 형성하며 제2지지프레임과 결합부를 연결하는 제2하중지지프레임을 포함하여, 척추 뼈 사이에 삽입된 케이지에 가해지는 하중은 밀도가 높은 하중지지프레임으로 집중되어 하중지지프레임이 이를 부담하도록 함으로써 상대적으로 강성이 약한 골성장부의 깨짐, 변형 등을 방지하는, 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지에 관한 것이다.

Description

하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지 {Spinal Cage of Porous Structure Improved Load Resistance}

본 발명은 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이웃하는 척추 뼈 사이의 공간형상과 상보적인 형상을 가지는 다공성의 골성장부와, 상기 골성장부를 지지하도록 형성되어 케이지의 강도를 발현하는 프레임부와, 상기 프레임부와 결합되어 케이지의 조작에 사용되는 수술기구가 연결되는 결합부를 포함하며, 상기 프레임부는, 골성장부의 헤드부의 윤곽과 상보적인 형상을 가지는 제1지지프레임과, 골성장부의 바디부의 윤곽과 상보적인 형상을 가지는 제2지지프레임과, 골성장부의 외측으로 노출되어 케이지에 가해지는 하중을 지지하는 하중지지프레임을 포함하고, 상기 하중지지프레임은, 제1단턱을 형성하며 제1지지프레임과 제2지지프레임을 연결하는 제1하중지지프레임과, 제2단턱을 형성하며 제2지지프레임과 결합부를 연결하는 제2하중지지프레임을 포함하여, 척추 뼈 사이에 삽입된 케이지에 가해지는 하중은 밀도가 높은 하중지지프레임으로 집중되어 하중지지프레임이 이를 부담하도록 함으로써 상대적으로 강성이 약한 골성장부의 깨짐, 변형 등을 방지하는, 하중 저항력이 향상된 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 골이식편(Bone Graft)을 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 도면으로, 이는 대한민국등록특허공보 제10-1632908호(2016.06.17)에 개시되어 있다. 도 1을 참고하여 설명하면, 종래의 척추 케이지(90)는 삽입을 용이하게 하기 위한 최초로 삽입되는 부분(91)이 경사지게 형성되고, 척추뼈에 맞닿는 케이지의 상면과 하면에는 나사산(93)이 형성되며, 케이지 내측에는 골이식편(Bone Graft)이 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.

도 2는 종래 기술인 척추용 복합형 임플란트에 관한 도면으로, 이는 대한민국공개특허공보 제10-2013-0090043호(2013.08.13)에 개시되어 있다. 전술한 문제를 해결하고자, 도 2의 종래 기술은 상기 케이지(90)의 외면에 부착되고 다공성 금속 재질로 형성되는 금속 레이어(98)를 추가적으로 포함하도록 구성된다.

상기 케이지(90)는 PEEK로 형성되고, 상기 금속 레이어(98)는 티타늄 합금(Titanium alloy), 니티놀(Nitinol) 또는 코발트-크롬 합금(Co-Cr alloy)으로 형성되도록 하여 골유합이 용이하면서 구조적 안정성도 높일 수 있으며, X-ray 검사에서 시술 후에 골유합이 잘 되었는지를 확인할 수 있도록 하는 효과를 도출한다.

하지만, 도 2를 참고하면, 도 2의 종래 기술은 이웃하는 척추뼈 사이에 맞닿는 케이지(90)의 상면과 하면이 다공성 금속 재질로 형성되는 금속 레이어(98)로 구성되어 척추뼈로부터 전해지는 하중을 다수의 공극이 형성되 금속 레이어(98)가 받는 구조이다보니, 케이지(90)의 하중 저항력이 떨어지는 문제가 발생하게 된다.

다공성 금속 레이어(98)가 힘을 받게 되면, 반복적인 하중의 작용으로 인하여 케이지(90)에 접한 이웃하는 척추뼈의 완전한 골유합이 발생하기 이전에 금속 레이어(98)의 깨짐, 변형 등이 발생할 수 있고, 이러한 변형 등이 발생하게 될 경우, 척추뼈 사이에 수평하게 놓였던 케이지(90)의 일부분이 타부분에 비해 더 강하게 눌릴 수 있으며, 타부분은 지레의 원리로 들어 올려지는 등의 문제를 유발함으로써, 하중이 작용할 때마다 케이지(90)가 움직이면서 최초의 정위치가 틀어지고, 이는 결과적으로 수술 당시 수술의가 의도했던 골유합이 제대로 이루어지지 않게 할 수 있다.

따라서, 본 발명은 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 있는 척추 케이지를 구성하되, 뼈의 생장을 촉진하는 케이지의 다공성 부분이 척추 뼈로부터 전해지는 하중을 직접적으로 받지 않도록 함에 따라, 케이지의 하중 저항력을 높이고자 하는데에서 발명이 되었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로,

본 발명의 목적은, 이웃하는 척추 뼈 사이의 공간형상과 상보적인 형상을 가지는 다공성의 골성장부와, 상기 골성장부를 지지하도록 형성되어 케이지의 강도를 발현하는 프레임부를 포함하고, 상기 프레임부는, 상기 골성장부의 외측으로 노출되어 케이지에 가해지는 하중을 지지하는 하중지지프레임을 포함하도록 구성하여, 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 하며, 케이지에 가해지는 하중은 밀도가 높은 하중지지프레임쪽으로 집중되어 하중지지프레임이 이를 부담하도록 함으로써 상대적으로 강성이 약한 골성장부의 깨짐, 변형 등을 방지하는, 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지를 제공하는 것이다.

본 발명의 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 하는, 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 골성장부는, 케이지의 일면에 형성되어 골이식편이 삽입되는 골삽입공간과 연통되는 골삽입홀을 구성하여, 상기 골삽입홀을 통해 케이지의 내측에 골이식편을 삽입할 수 있도록 함으로써, 이웃하는 척추 뼈 사이의 빠른 유합을 도모하는, 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 골성장부는, 케이지의 측면에 형성되어 상기 골삽입공간과 연통되는 관통홀을 구성하여, 수술 후 케이지와 접하는 이웃하는 척추 뼈의 유합(Fusion) 상태를 용이하게 관찰할 수 있도록 하는, 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 골성장부는, 척추 뼈에 인접한 상하측부의 공극이 내측부의 공극보다 작도록 구성하여, 척추 뼈의 골 생장을 촉진하고 뼈의 성장을 관찰하기 위해 케이지 상에 관통홀을 구성하는 것 없이도 내측부의 큰 공극을 통해 케이지 내부의 뼈 성장을 관찰할 수 있도록 하는, 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 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, 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지를 제공하는 것이다.

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

본 발명의 또 다른 목적은, 제1지지프레임을 골성장부의 헤드부가 외부로 노출되지 않도록 골성장부의 헤드부의 외주면을 감싸는 판상형으로 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, 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 제2지지프레임을 골성장부의 내측에 위치하도록 구성하여, 케이지를 사이에 두고 이웃하는 척추 뼈가 유합될 때, 척추 뼈와 맞닿는 골성장부의 접합면의 비율을 높여 환자의 골 생장을 촉진하는, 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 제1단턱을 형성하며 상기 제1지지프레임과 상기 제2지지프레임을 연결하는 제1하중지지프레임을 구성하여, 이웃하는 척추 뼈로부터 케이지가 받게 되는 하중을 골성장부의 외부로 노출되는 제1하중지지프레임이 부담하도록 함으로써, 상대적으로 강성이 약한 골성장부로 하중이 집중되는 것을 방지하는, 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 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, 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 결합부를 골성장부의 외측으로 노출되도록 구성하여, 골성장부에 의해 결합부가 가려져 수술기구와 케이지의 연결이 어려워지는 것을 방지하는, 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 제2단턱을 형성하며 상기 제2지지프레임과 상기 결합부를 연결하는 제2하중지지프레임을 구성하여, 이웃하는 척추 뼈로부터 케이지가 받게 되는 하중을 골성장부의 외부로 노출되는 제1하중지지프레임과 제2하중지지프레임이 분담하도록 함으로써, 상대적으로 강성이 약한 골성장부로 하중이 집중되는 것을 방지하는 것뿐만 아니라, 제1하중지지프레임만을 구성하였을 때보다 더욱 안정적으로 하중을 지지할 수 있도록 하는, 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 케이지 가운데 상기 골성장부의 외측으로 노출되는 부분이 인접한 골성장부의 외주면보다 외측으로 돌출되어 단차를 형성하도록 구성하여, 프레임부, 결합부 등 골성장부에 비해 상대적으로 매끈한 표면을 가지는 부분이 골성장부의 외측으로 노출되도록 해, 케이지를 좁은 척추 뼈 사이로 삽입할 때 마찰을 최소화하여 보다 용이한 삽입을 가능하게 하는, 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 케이지의 탄성계수를 환자의 뼈의 탄성계수에 근접하도록 구성하여, 탄성계수가 높아 강도가 강한 케이지에 의해 환자의 골 밀도가 감소되는 응력방패현상(Stress Shielding), 뼈가 침강하는 현상(Sinking Down) 등이 일어나는 문제를 방지하고, 탄성계수가 낮아 강도가 약한 케이지에 의해 척추로부터 전해지는 하중을 견디지 못하는 문제를 방지하는, 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지를 제공하는 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 공간형상과 상보적인 형상을 가지는 다공성의 골성장부와, 상기 골성장부를 지지하도록 형성되어 케이지의 강도를 발현하는 프레임부를 포함하고, 상기 프레임부는, 상기 골성장부의 외측으로 노출되어 케이지에 가해지는 하중을 지지하는 하중지지프레임을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 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 골성장부는, 케이지의 내측에 골이식편을 삽입해 넣을 수 있도록 케이지의 일면에 형성되어 골이식편이 삽입되는 골삽입공간과 연통되는 골삽입홀을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 골성장부는, 뼈의 성장을 관찰할 수 있도록 케이지의 측면에 형성되어 상기 골삽입공간과 연통되는 관통홀을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 골성장부는, 척추 뼈에 인접한 상하측부의 공극이 내측부의 공극보다 작도록 하여, 상하측부의 공극을 통해 척추 뼈의 유합을 촉진시키고, 내측부의 공극을 통해 척추 뼈의 유합 촉진 및 뼈의 성장을 관찰할 수 있도록 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 바디부는, 척추 뼈의 손상을 줄이면서 케이지의 고정력을 확보하는 형상을 가진 나사산을 가지는 고정부를 추가로 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 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, 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 제1지지프레임은, 골성장부의 헤드부가 외부로 노출되지 않도록 골성장부의 헤드부의 외주면을 감싸는 판상형으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 제2지지프레임은, 골성장부의 내측에 위치하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 하중지지프레임은, 제1단턱을 형성하며 상기 제1지지프레임과 상기 제2지지프레임을 연결하는 제1하중지지프레임을 포함하는 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 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 하중지지프레임은, 제2단턱을 형성하며 상기 제2지지프레임과 상기 결합부를 연결하는 제2하중지지프레임을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 케이지는, 상기 골성장부의 외측으로 노출되는 부분이 인접한 골성장부의 외주면보다 외측으로 돌출되어 단차를 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 케이지의 탄성계수는, 환자의 뼈의 탄성계수에 근접한 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 공간형상과 상보적인 형상을 가지는 다공성의 골성장부와, 상기 골성장부를 지지하도록 형성되어 케이지의 강도를 발현하는 프레임부를 포함하고, 상기 프레임부는, 상기 골성장부의 외측으로 노출되어 케이지에 가해지는 하중을 지지하는 하중지지프레임을 포함하도록 구성하여, 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 하며, 케이지에 가해지는 하중은 밀도가 높은 하중지지프레임쪽으로 집중되어 하중지지프레임이 이를 부담하도록 함으로써 상대적으로 강성이 약한 골성장부의 깨짐, 변형 등을 방지하는, 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지를 제공하는 효과를 가진다.

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 하는, 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지를 제공하는 효과를 도출한다.

본 발명은, 상기 골성장부는, 케이지의 일면에 형성되어 골이식편이 삽입되는 골삽입공간과 연통되는 골삽입홀을 구성하여, 상기 골삽입홀을 통해 케이지의 내측에 골이식편을 삽입할 수 있도록 함으로써, 이웃하는 척추 뼈 사이의 빠른 유합을 도모하는, 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지를 제공하는 효과가 있다.

본 발명은, 상기 골성장부는, 케이지의 측면에 형성되어 상기 골삽입공간과 연통되는 관통홀을 구성하여, 수술 후 케이지와 접하는 이웃하는 척추 뼈의 유합(Fusion) 상태를 용이하게 관찰할 수 있도록 하는, 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지를 제공하는 효과를 가진다.

본 발명은, 상기 골성장부는, 척추 뼈에 인접한 상하측부의 공극이 내측부의 공극보다 작도록 구성하여, 척추 뼈의 골 생장을 촉진하고 뼈의 성장을 관찰하기 위해 케이지 상에 관통홀을 구성하는 것 없이도 내측부의 큰 공극을 통해 케이지 내부의 뼈 성장을 관찰할 수 있도록 하는, 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지를 제공하는 효과를 도출한다.

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, 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지를 제공하는 효과가 있다.

본 발명은, 고정부의 상하측방향으로 솟은 나사산의 끝을 평평하게 구성하여, 환자의 뼈 손상을 최소화하면서 소정의 고정력을 확보하는, 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 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, 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 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, 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지를 제공하는 효과가 있다.

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, 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 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, 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지를 제공하는 효과가 있다.

본 발명은, 제1지지프레임을 골성장부의 헤드부가 외부로 노출되지 않도록 골성장부의 헤드부의 외주면을 감싸는 판상형으로 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, 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지를 제공하는 효과를 가진다.

본 발명은, 제2지지프레임을 골성장부의 내측에 위치하도록 구성하여, 케이지를 사이에 두고 이웃하는 척추 뼈가 유합될 때, 척추 뼈와 맞닿는 골성장부의 접합면의 비율을 높여 환자의 골 생장을 촉진하는, 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지를 제공하는 효과를 도출한다.

본 발명은, 제1단턱을 형성하며 상기 제1지지프레임과 상기 제2지지프레임을 연결하는 제1하중지지프레임을 구성하여, 이웃하는 척추 뼈로부터 케이지가 받게 되는 하중을 골성장부의 외부로 노출되는 제1하중지지프레임이 부담하도록 함으로써, 상대적으로 강성이 약한 골성장부로 하중이 집중되는 것을 방지하는, 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지를 제공하는 효과가 있다.

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

본 발명은, 결합부를 골성장부의 외측으로 노출되도록 구성하여, 골성장부에 의해 결합부가 가려져 수술기구와 케이지의 연결이 어려워지는 것을 방지하는, 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지를 제공하는 효과가 있다.

본 발명은, 제2단턱을 형성하며 상기 제2지지프레임과 상기 결합부를 연결하는 제2하중지지프레임을 구성하여, 이웃하는 척추 뼈로부터 케이지가 받게 되는 하중을 골성장부의 외부로 노출되는 제1하중지지프레임과 제2하중지지프레임이 분담하도록 함으로써, 상대적으로 강성이 약한 골성장부로 하중이 집중되는 것을 방지하는 것뿐만 아니라, 제1하중지지프레임만을 구성하였을 때보다 더욱 안정적으로 하중을 지지할 수 있도록 하는, 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지를 제공하는 효과를 가진다.

본 발명은, 케이지 가운데 상기 골성장부의 외측으로 노출되는 부분이 인접한 골성장부의 외주면보다 외측으로 돌출되어 단차를 형성하도록 구성하여, 프레임부, 결합부 등 골성장부에 비해 상대적으로 매끈한 표면을 가지는 부분이 골성장부의 외측으로 노출되도록 해, 케이지를 좁은 척추 뼈 사이로 삽입할 때 마찰을 최소화하여 보다 용이한 삽입을 가능하게 하는, 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지를 제공하는 효과를 도출한다.

본 발명은, 케이지의 탄성계수를 환자의 뼈의 탄성계수에 근접하도록 구성하여, 탄성계수가 높아 강도가 강한 케이지에 의해 환자의 골 밀도가 감소되는 응력방패현상(Stress Shielding), 뼈가 침강하는 현상(Sinking Down) 등이 일어나는 문제를 방지하고, 탄성계수가 낮아 강도가 약한 케이지에 의해 척추로부터 전해지는 하중을 견디지 못하는 문제를 방지하는, 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지를 제공하는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술인 추체간 유합술용 케이지 어셈블리에 관한 도면.
도 2는 종래 기술인 척추용 복합형 임플란트에 관한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예인 케이지를 전측에서 바라본 도면(a) 및 후측에서 바라본 도면(b).
도 4는 도 3의 우측면도(a), 좌측면도(b), 구분분해도(c).
도 5는 본 발명의 다른 실시예인 고정부가 형성된 케이지의 우측면을 바라본 도면(a) 및 좌측면을 바라본 도면(b).
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예인 공극의 차이를 둔 케이지에 관한 도면.
도 7은 도 6의 케이지를 측면에서 바라본 모습을 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예인 케이지를 전측에서 바라본 도면(a) 및 후측에서 바라본 도면(b).
도 9는 도 8의 프레임부를 전측에서 바라본 도면(a) 및 후측에서 바라본 도면(b).
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예인 케이지를 전측에서 바라본 도면(a) 및 후측에서 바라본 도면(b).
도 11은 도 10의 프레임부를 전측에서 바라본 도면(a) 및 후측에서 바라본 도면(b).
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예인 제1지지프레임 상에 골생장홀이 형성된 케이지를 도시한 도면.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예인 케이지를 전측에서 바라본 도면(a) 및 후측에서 바라본 도면(b).
도 14는 도 13의 프레임부를 전측에서 바라본 도면(a) 및 후측에서 바라본 도면(b).
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예인 케이지를 전측에서 바라본 도면(a) 및 후측에서 바라본 도면(b).
도 16은 도 15의 프레임부를 전측에서 바라본 도면(a) 및 후측에서 바라본 도면(b).
도 17은 도 15의 프레임부를 구분 분해한 도면.
도 18은 도 15의 케이지를 도시한 도면.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예인 케이지를 전측에서 바라본 도면(a) 및 후측에서 바라본 도면(b).
도 20은 도 19의 프레임부를 전측에서 바라본 도면(a) 및 후측에서 바라본 도면(b).
도 21은 도 19의 프레임부를 구분 분해한 도면.
도 22는 도 19의 케이지를 도시한 도면.
도 23은 하중지지프레임에 의해 케이지의 강성이 증가함을 보여주는 실험 데이터.
도 24는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 케이지의 사시도.
도 25는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 케이지의 사시도.
도 26은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 케이지의 사시도.
도 27은 도 26에 단차를 구성한 케이지의 사시도.
도 28은 본 발명의 사용상태도.

이하에서는 본 발명에 따른 하중 저항력이 향상된 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 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지(1)는 골성장부(10), 프레임부(30), 결합부(50)를 포함한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예인 케이지를 전측에서 바라본 도면(a) 및 후측에서 바라본 도면(b)으로, 이하에서는 도 3을 참고하여 상기 골성장부(10)에 관하여 설명하도록 한다.

상기 골성장부(10)는, 이웃하는 척추 뼈 사이의 공간형상과 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 3에 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 4는 도 3의 우측면도(a), 좌측면도(b), 구분분해도(c)로, 도 4를 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 4의 (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, 골삽입홀(131), 골삽입공간(133), 관통홀(135), 고정부(137)를 포함한다.

상기 골삽입홀(131)은, 케이지(1)의 내측에 골이식편(Bone Graft)을 삽입해 넣을 수 있도록 케이지(1)의 일면에 형성되어 후술할 골삽입공간(133)과 연통되는 구성을 말하며, 바람직하게는 상기 골삽입홀(131)은 케이지(1)의 상면에 형성될 수 있다.

상기 골삽입홀(131)의 형상과 관련하여 이를 특정 개념으로 한정하는 것은 아니다. 도 3에 도시된 실시예에 따르면, 상기 골삽입홀(131)은 케이지(1)의 길이방향을 따라 전후로 긴 형상을 가지는 것으로 도시되어 있는데, 상기 골삽입홀(131)은 반드시 이러한 개념으로 한정되는 것은 아니며, 전술한 기능을 수행할 수 있다면 얼마든지 다양한 형태로 구성될 수 있다.

상기 골삽입공간(133)은, 골이식편(Bone Graft)이 채워지는 케이지(1)의 내측 빈 공간을 가리킨다. 상기 골삽입공간(133)은 전술한 상기 골삽입홀(131)과 연통이 되는바, 수술의는 상기 골삽입홀(131)을 통해 골이식편(Bone Graft)을 케이지(1)의 상기 골삽입공간(133)에 채워 넣을 수 있게 된다.

상기 골삽입공간(133)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 골삽입홀(131)의 평면형상을 그대로 유지하면서 수직하게 연장형성함에 따라 내측 공간을 구성할 수도 있으며, 도시하지는 않았지만, 상기 골삽입홀(131)의 평면형상을 소정의 깊이까지는 유지하다가 그 크기가 확대되는 형태로 구성할 수 있는 등 다양한 모든 개념을 포함하는 것으로 볼 수 있다.

상기 관통홀(135)은, 뼈의 성장을 관찰할 수 있도록 케이지(1)의 측면에 형성되어 상기 골삽입공간(133)과 연통되는 구성을 말한다. 본원 발명의 케이지(1)는 상기 골삽입홀(131)을 통해 골이식편(Bone Graft)이 케이지(1)의 골삽입공간(133)에 충전된 후 문제가 되는 환자의 척추 뼈 사이에 삽입되게 되는데, 이때 케이지(1)의 상하면은 척추 뼈와 접하게 되는바, 척추 뼈에 가려 시야의 제한이 오는 것을 방지하기 위해 상기 관통홀(135)은 케이지(1)의 측면에 형성됨이 바람직할 수 있다.

도 4에 도시된 내용에 의할 경우, 상기 관통홀(135)은 케이지(1)의 길이방향을 따라 전후로 긴 형상을 가지는 것으로 도시되어 있는데, 상기 관통홀(135)은 반드시 이러한 개념으로 한정되는 것은 아니며, 전술한 기능을 수행할 수 있다면 얼마든지 다양한 형태로 구성될 수 있다. 또한 도 4에 도시된 예는 케이지(1)의 측면에 관통홀(135)이 좌우측에 한 개씩 형성되어 좌우측면의 관통홀(135)이 상기 골삽입공간(133)과 연통되어 있으나, 이러한 실시예 뿐만 아니라, 측면에 복수 개의 관통홀(135)을 구성해 상기 골삽입공간(133)과 연통하는 방안도 고려될 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예인 고정부가 형성된 케이지의 우측면을 바라본 도면(a) 및 좌측면을 바라본 도면(b)이다. 도 5를 참고하면, 상기 고정부(137)는, 척추 뼈에 닿는 상기 바디부(13)의 상면과 하면에 형성되는 구성으로, 뼈에 가해지는 손상을 줄이면서 케이지(1)의 고정력을 확보하는 형상을 가진 나사산(1371)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(137)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(137)는, 상하측방향으로 솟은 나사산(1371)의 끝이 평평하도록 구성될 수 있다. 이는 상기 고정부(137)의 나사산(1371)을 날카롭게 구성할 경우 척추 뼈 사이에서 강한 고정력을 확보할 수 있으나, 환자의 척추 뼈에 손상을 가하는 범위가 커지므로, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 고정부(137)를 이루는 각각의 나사산(1371) 끝을 평평하게 구성함이 바람직하다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예인 공극의 차이를 둔 케이지에 관한 도면이다. 도 6을 참고하여 설명하면, 전술한 실시예의 도면에서는 골성장부(10)를 이루는 공극(10a)의 크기를 균일하게 도시하고 있지만, 본 실시예는 상기 공극(10a)의 크기에 변화를 준 특징이 있다.

상기 골성장부(10)의 외측면은 케이지(1)가 삽입된 이웃하는 척추 뼈와 모두 접촉하고 있는 것이 아니며, 바람직하게는 케이지(1)의 상측면과 하측면만이 척추 뼈와 접하게 된다. 따라서, 케이지(1)와 척추 뼈가 접하는 부분에 있어서 골 생장의 촉진이 무엇보다도 중요할 수 있다.

또한 상기 관통홀(135)은, 뼈의 성장을 관찰하는 부분으로 기능 하지만, 상기 관통홀(135)의 크기가 클수록 뼈의 성장을 관찰하기 용이한 반면에, 골 생장을 통해 관통홀(135)의 빈 공간을 메우는데 걸리는 시간은 보다 더 많이 걸리게 되는 문제를 유발한다. 따라서, 상기 관통홀(135)을 형성하는 것 대신에, 뼈의 성장을 관찰할 수 있을 정도의 공극을 형성하면서, 골 생장을 촉진할 수 있는 케이지(1)를 구성하는 것이 보다 바람직할 수 있다.

이를 위해 도 6에서는 상기 관통홀(135)을 구성하는 것 대신, 골성장부(10)의 공극의 차이를 주어 뼈 성장의 확인을 가능하게 하면서, 골 생장을 촉진하도록 하는 케이지(1)를 제공하고 있다.

즉, 척추 뼈와 접하게 되는 상측부와 하측부의 골성장부(10)의 공극(10a)의 크기를 내측부의 골성장부(10)의 공극(10a)의 크기보다 더 작게 구성하고, 척추 뼈와 접하지 않는 내측부의 골성장부(10)의 공극(10a)의 크기는 상기 상측부와 하측부의 골성장부(10)의 공극(10a)의 크기보다 더 크게 구성하는 것이다.

도 7은 도 6의 케이지를 측면에서 바라본 모습을 도시한 도면으로, 공극(10a) 크기의 변화는, 케이지(1)의 상면과 하면만이 척추 뼈와 접한다는 점에서, 수직적 변화에 맞춰져 있다.

이러한 수직적 변화는 골성장부(10)를 상측부, 내측부, 하측부로 구분 짓게 하며, 상측부는 케이지(1)의 상면에서부터 내측으로 소정의 깊이까지의 일정 영역을, 하측부는 케이지(1)의 하면에서부터 내측으로 소정의 깊이까지의 일정 영역을, 내측부는 상기 상측부와 하측부를 제외한 나머지 부분을 의미하는 것으로 볼 수 있다.

도시된 내용에 의하면, 상측부와 내측부의 경계, 하측부와 내측부의 경계가 공극(10a)의 차이를 통해 확연히 구분되어 있으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되는 것이 아니라, 케이지(1)의 상측면에서 내측으로 갈수록 점진적으로 골성장부(10)의 공극(10a)을 키워가고, 케이지(1)의 하측면에서 내측으로 갈수록 점진적으로 골성장부(10)의 공극(10a)을 키워감으로써, 자연스럽게 공극(10a)의 변화를 줄 수도 있는 등의 개념도 모두 포함하는 것이다. 이 경우에도 상기 골성장부(10)의 내측부의 공극(10a)의 크기는 케이지(1) 내부의 뼈 성장을 관찰할 수 있는 정도의 크기를 가짐이 바람직하다.

이하에서는 상기 케이지(1)를 골성장부(10)만으로 구성하는 것이 아니라, 소정의 강도 발현 차원에서 프레임부(30)가 추가되는 다른 실시예를 설명하고자 한다.

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 위한 생체 금속(티타늄, 티타늄합금, 코발트크롬, 마그네슘) 등으로 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, 선형부재 또는 판상형부재로 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 대략 동일한 형태를 가지면서, 도 7 및 도 9에 도시된 바와 같이, 전후, 상하, 좌우로 내외측이 연통된 빈 공간을 형성할 수 있다. 상기 판상형부재란, 상기 선형부재와는 달리 상기 프레임부(30)가 면을 형성하는 것을 말한다. 프레임부(30)를 판상형으로 구성하게 되면, 케이지(1)의 외면을 매끈하게 구성할 수 있게 되고, 이 경우 다소 거친 표면의 골성장부(10)가 케이지(1)의 외측으로 노출되지 않게 되어, 척추 뼈 사이에 케이지(1)를 삽입할 때 마찰력을 감소시켜 케이지(1)의 용이한 인입을 도모할 수 있다.

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 부재의 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 부재의 두께를 두껍게 하는 방안이 모색될 수 있고, 환자의 뼈의 탄성계수가 작아 케이지(1)의 탄성계수를 낮출 필요가 있을 경우, 상기 프레임부(30)를 이루는 부재의 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), 하중지지프레임(35)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, 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 8 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 다소 거친 표면의 골성장부(10) 대신, 상대적으로 매끄러운 표면을 가지는 상기 제1지지프레임(31)을 골성장부(10)의 외측으로 노출되도록 구성함이 바람직하다.

도 8 및 도 9는 상기 제1지지프레임(31)을 선형부재로 구성한 것이며, 도 10 및 도 11은 상기 제1지지프레임(31)을 판상형부재로 구성한 차이가 있다.

골성장부(10)의 헤드부(11) 전체를 외부로 노출시키면 골 생장 측면에서 효과적일 수는 있으나, 케이지(1)를 척추 뼈 사이로 삽입할 때 다소 거친 표면의 골성장부(10)에 의해 척추 뼈가 긁히면서 케이지(1)의 인입을 어렵게 할 수 있기에, 선형부재로 제1지지프레임(31)을 구성하여 이를 외부로 노출시킴으로써, 케이지(1)의 인입을 용이하게 한 것이 도 8 및 도 9의 실시예이다.

도 10 및 도 11의 실시예는 도 8 및 도 9의 실시예보다 케이지(1)의 인입 용이성을 높이고자, 골성장부(10)의 헤드부(11)가 외부로 노출되지 않도록 골성장부(10)의 헤드부(11)의 외주면을 감싸는 판상형으로 상기 제1지지프레임(31)을 구성한 특징이 있다. 도 10 및 도 11의 실시예는 도 8 및 도 9의 실시예에 비해 케이지(1)의 삽입 용이성을 높이는 효과가 있지만, 골 생장 측면에서는 도 8 및 도 9의 실시예에 비해 그 효과가 떨어질 수 있다.

따라서 상기 제1지지프레임(31)은 케이지(1)의 삽입 용이성과 골 생장의 촉진 측면을 고려하면서 제시된 실시예 이외로도 얼마든지 다양하게 구성될 수 있다. 도 12는 상기 제1지지프레임(31)을 골성장부(10)의 헤드부(11)의 외주면을 감싸는 판상형으로 구성하면서, 케이지(1)의 삽입 용이성을 높이는 것뿐만 아니라 골 생장의 촉진을 위해, 상기 제1지지프레임(31) 상에 골생장홀(311)을 추가적으로 구성한 특징이 있다. 이러한 골생장홀(311)은 상기 제1지지프레임(31)이 판상형으로 구성될 경우, 상기 제1지지프레임(31) 상의 다양한 위치상에 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 그 개수도 단수 개 또는 복수 개로, 케이지(1)의 삽입 용이성과 골 생장의 촉진 측면을 고려하면서 다르게 구성될 수 있다.

상기 제2지지프레임(33)은, 상기 골성장부(10)의 바디부(13)의 윤곽과 상보적인 형상을 가지는 구성을 말한다. 상보적인 형상이란, 동일한 형상뿐만 아니라 대략 동일한 형상까지 포함하는 넓은 개념으로 보는 것이 바람직하다. 상기 제2지지프레임(33)은, 상기 바디부(13)를 지지하며 케이지(1)의 강도를 발현하는 구성이다. 상기 제2지지프레임(33)은 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 골성장부(10)의 외측으로 노출되도록 구성될 수도 있으며, 이와 반대로, 도 8 및 도 10에 도시된 바와 같이 상기 골성장부(10)의 내측에서 상기 골성장부(10)를 지지하도록 구성될 수도 있고, 일 부분은 골성장부(10)의 외측으로 노출이 되고 다른 부분은 골성장부(10)의 내측에 위치할 수도 있는 등 다양한 모든 개념을 포함한다.

도 13에 도시된 바와 같이, 상기 제2지지프레임(33)이 골성장부(10)의 외측으로 노출되도록 구성될 경우, 케이지(1)가 척추 뼈 사이에 삽입되었을 때, 제2지지프레임(33)이 척추 뼈와 접하면서 직접 하중을 받게 되는바, 케이지(1)의 강성을 보다 높일 수 있는 특징이 있다. 하지만 이 경우 척추 뼈와 골성장부(10)가 접하는 면적이 상대적으로 줄어들게 되면서, 골 생장을 촉진하는 측면에 있어서는 상기 제2지지프레임(33)을 골성장부(10)의 내측에 위치시키고 골성장부(10)가 척추 뼈와 접하도록 하는 것보다 효과가 떨어질 수 있다.

반면에 도 8 및 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 제2지지프레임(33)이 골성장부(10)의 내측에 위치하도록 구성될 경우, 케이지(1)가 척추 뼈 사이에 삽입 되었을 때, 척추 뼈와 골성장부(10)가 접하는 면적이 상대적으로 많아지게 되면서, 골 생장을 보다 촉진할 수 있다. 다만, 다공성의 골성장부(10)는 상대적으로 강성이 약한바, 케이지의 전체적인 강성은 상기 도 13에 도시된 실시예에 비해 떨어지게 된다.

따라서 상기 제2지지프레임(33)을 골성장부(10)의 내측에 위치시킬 것인가, 아니면 골성장부(10)의 외측으로 노출시킬 것인가는, 골 생장의 촉진에 초점을 맞춘 케이지(1)를 구성할 것인지, 강성 확보에 초점을 맞춘 케이지(1)를 구성할 것인지에 따라 달라질 수 있다.

도 15는 본 발명의 또 다른 실시예인 케이지를 전측에서 바라본 도면(a) 및 후측에서 바라본 도면(b)으로, 도 15 내지 도 18에 도시된 본 실시예는 도 10 내지 도 14에 도시된 실시예와는 달리, 제1지지프레임(31)과 제2지지프레임(33) 사이에 하중지지프레임(35)을 구성하여, 케이지(1)에 가해지는 하중을, 상기 하중지지프레임(35)에 집중될 수 있도록 하는데 특징이 있다. 서술의 중복을 피하기 위해 이하에서는 상기 하중지지프레임(35)을 중심으로 설명하도록 한다.

상기 하중지지프레임(35)은, 골성장부(10)의 외측으로 노출되어 케이지(1)에 가해지는 하중을 지지함으로써, 다공성 구조의 척추 케이지(1)의 하중 저항력을 향상시키는 구성을 말한다. 상기 하중지지프레임(35)의 형태에 관해 이를 특정 개념으로 한정하는 것은 아니며, 판상형으로 구성될 수도 있고, 선형부재로 구성될 수도 있는 등 다양한 개념을 모두 포함한다.

상기 하중지지프레임(35)은 다공성 구조의 상기 골성장부(10)에 비해 밀도가 높게 구성되며, 이러한 밀도 차이로 인해 상대적으로 밀도가 높은 상기 하중지지프레임(35)쪽으로 힘이 쏠리게 된다. 이러한 현상은 상대적으로 강도가 약한 골성장부(10)로 힘이 쏠리는 현상을 방지하게 되는바, 케이지(1)에 작용하는 힘을 상기 하중지지프레임(35)이 전담할 수 있도록 하여, 다공성의 골성장부(10)를 구성하더라도 케이지(1)의 전체적인 강성을 높이게 되는 효과를 거둘 수 있다.

상기 케이지(1)의 하중 저항력은 상기 하중지지프레임(35)의 크기, 두께, 구성재료 등이 바뀜에 따라 변화할 수 있다. 따라서 체중이 많이 나가는 환자의 경우는 척추 뼈를 통해 전달되는 하중이 보통에 비해 클 수 있는바, 상기 하중지지프레임(35)의 두께 등을 크게 하여 케이지(1)의 강성을 높일 수 있으며, 반대로 체중이 적게 나가는 환자의 경우는 척추 뼈를 통해 전달되는 하중이 보통에 비해 작을 수 있기에, 상기 하중지지프레임(35)의 두께 등을 작게 하여 소정의 케이지(1) 강성은 확보하면서 케이지(1)를 경량화시킴에 따라 비용적인 측면 등에서 이점을 얻을 수도 있다.

이러한 상기 하중지지프레임(35)은, 제1하중지지프레임(351) 및 제2하중지지프레임(353)을 포함한다. 도 15 내지 도 18에 도시된 실시예는 상기 제1하중지지프레임(351)만이 구성된 것이며, 후술하겠지만 도 19 내지 도 22에 도시된 실시예는 상기 제1하중지지프레임(351) 뿐만 아니라, 제2하중지지프레임(353)의 구성도 포함된 것이라는 차이점이 있다. 상기 제1하중지지프레임(351)과 제2하중지지프레임(353)은 하중지지프레임(35)이 형성되는 위치에 따라 이를 구분하기 위해 다르게 명명되는 것이며, 전술한 하중지지프레임(35)의 설명은 상기 제1하중지지프레임(351)과 제2하중지지프레임(353) 각각에 동일하게 적용된다.

도 16은 도 15의 프레임부를 전측에서 바라본 도면(a) 및 후측에서 바라본 도면(b)을 도시한 것으로, 전술한 도 8 내지 도 14의 실시예와의 차이점을 분명하게 밝히고자, 도 8 내지 도 14을 참고하여 설명하도록 하겠다.

상기 제1지지프레임(31)을 지칭하는 영역은 도 17에 도시된 바와 같으며, 이러한 상기 제1지지프레임(31)이 장방체의 형태로 구성된 제2지지프레임(33)과 결합하며 프레임부(30)를 구성하게 되는데, 도 9의 경우는 상기 제2지지프레임(33)의 크기가 확경되는 측의 제1지지프레임(31)의 단부와 일치하는 크기보다 작게 형성되어, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제1지지프레임(31)은 골성장부(10)의 외측으로 노출이 되는 반면에, 상기 제2지지프레임(33)은 골성장부(10)의 내측에 위치하게 된다.

도 14의 경우는 상기 제2지지프레임(33)의 크기가 확경되는 측의 제1지지프레임(31)의 단부와 일치하는 크기를 갖도록 형성되어, 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 제1지지프레임(31) 뿐만 아니라, 상기 제2지지프레임(33) 역시 골성장부(10)의 외측으로 노출이 되는 특징이 있다.

하지만, 도 8의 케이지(1)의 경우는, 노출된 제1지지프레임(31)이 하중을 직접적으로 받는 구성이 아니며, 도 8의 케이지(1)가 환자의 척추 뼈 사이의 정위치에 놓였을 때, 척추 뼈로부터 전달되는 하중은 고스란히 상기 골성장부(10)가 받게 되는 구조를 가진다. 이 경우, 다수의 공극(10a)이 형성된 골성장부(10)는 프레임부(30)보다 강성이 떨어지기에 전체적으로 케이지(1)의 하중 저항력을 떨어뜨릴 수밖에 없다.

이러한 도 8의 케이지(1)의 골성장부(10)가 힘을 받게 되면, 반복적인 하중의 작용으로 인하여 케이지(1)에 접한 이웃하는 척추 뼈의 완전한 골유합이 발생하기 이전에 골성장부(10)의 깨짐, 변형 등이 발생할 수 있다. 이러한 변형 등은 척추 뼈 사이에 수평하게 놓였던 케이지(1)의 일부분이 타부분에 비해 더 강하게 눌리는 원인으로 작용할 수 있으며, 타부분은 지레의 원리로 들어 올려지는 등의 문제를 유발함으로써, 하중이 작용할 때마다 케이지(1)가 움직이면서 최초의 정위치가 틀어지고, 이는 결과적으로 수술 당시 수술의가 의도했던 골유합이 제대로 이루어질 수 없게 만든다.

도 13의 케이지(1)의 경우는, 상기 제2지지프레임(33)이 외부로 노출되면서 도 8의 케이지(1)가 환자의 척추 뼈 사이의 정위치에 놓였을 때, 척추 뼈로부터 전달되는 하중은 제2지지프레임(33)이 받게 되는 구조를 가진다. 이는 하중에 대하여 우수한 저항력을 나타낼 수는 있겠으나, 케이지(1)를 사이에 두고 이웃하는 척추 뼈가 유합될 때, 척추 뼈와 맞닿는 골성장부(10)의 접합면의 비율을 떨어뜨릴 수 있다. 골성장부(10)는 환자의 골 생장을 촉진하는 부분인바, 특히나, 척추 뼈와 케이지(1)가 맞닿는 부분에서는 골성장부(10)의 비율을 높이는 것이 바람직하다. 즉, 도 13의 케이지(1)는 하중에 대한 저항력이 우수하나, 골 생장을 촉진하는 측면에서는 불리할 수 있다.

따라서, 도 15의 케이지(1)는 전술한 문제를 절충하는 실시예이다.

상기 제1하중지지프레임(351)은, 제1단턱(S1)을 형성하며 상기 제1지지프레임(31)과 상기 제2지지프레임(33)을 연결하는 구성을 말한다. 도 9의 제1지지프레임(31)과 제2지지프레임(33)의 사이에 제1하중지지프레임(351)을 추가로 구성하여 상기 제1하중지지프레임(351)이 골성장부(10)의 외측으로 노출되도록 함으로써, 상기 제1하중지지프레임(351)이 하중을 전적으로 부담하도록 한다. 이로써 척추 뼈와 케이지(1)가 맞닿는 부분에서 골성장부(10)의 비율을 높일 수 있으며, 상기 제1하중지지프레임(351)이 하중을 지지하여, 외력으로 인한 골성장부(10) 변형 등을 방지할 수 있게 된다.

도 17을 참고하여 설명하면, 전술한 바와 같이 본 실시예는 상기 제1하중지지프레임(351)으로 힘이 쏠리도록 하여 골성장부(10)의 변형 등을 방지하는 것인바, 제1하중지지프레임(351)을 구성함에 따라 제1지지프레임(31)과 제2지지프레임(33) 사이에는 소정 높이의 제1단턱(S1)이 형성될 수 있다.

상기 제1단턱(S1)은, 확경되는 측의 제1지지프레임(31)의 단부를 제1하중지지프레임(351)에 의해 연결하고, 상기 제2지지프레임(33)은 확경되는 측의 제1지지프레임(31)의 단부와 일치하는 크기보다 작게 형성될 경우, 즉, 상기 제1지지프레임(31)은 골성장부(10)의 외측으로 노출되고, 상기 제2지지프레임(33)은 골성장부(10)의 내측에 위치할 경우 형성된다.

도 18의 케이지(1)에 골이식편(B)을 넣어 척추 뼈 사이에 삽입하게 되면, 골성장부(10)가 척추 뼈와 접촉하면서도, 척추 뼈로부터 전해지는 하중은 상대적으로 밀도가 높은 상기 제1하중지지프레임(351)에 하중이 집중되도록 할 수 있으며, 이로 인해 골성장부(10)의 하중에 의한 변형 등이 발생할 우려가 없어진다.

도 19는 본 발명의 또 다른 실시예인 케이지를 전측에서 바라본 도면(a) 및 후측에서 바라본 도면(b)으로, 도 19 내지 도 22에 도시된 본 실시예는 도 15 내지 도 18에 도시된 실시예와는 달리, 제1지지프레임(31)과 제2지지프레임(33) 사이에 제1하중지지프레임(351)을 구성한 것뿐만 아니라, 제2지지프레임(33)과 후술할 결합부(50) 사이에 제2하중지지프레임(353)을 추가로 구성한 특징이 있다. 중복된 서술을 피하고자 이하에서는 상기 제2하중지지프레임(353)을 중심으로 설명하도록 하겠다.

상기 제2하중지지프레임(353)은, 제2단턱(S2)을 형성하며 상기 제2지지프레임(31)과 케이지(1)의 조작에 사용되는 수술기구가 연결되는 결합부(50)를 연결하는 구성을 말한다.

도 20은 도 19의 프레임부를 전측에서 바라본 도면(a) 및 후측에서 바라본 도면(b)이고, 도 21은 도 19의 프레임부를 구분 분해한 도면이다. 도 20 및 도 21을 참고하여 설명하면, 도 15 내지 도 18의 실시예에서와 같이, 단일의 제1하중지지프레임(351)만을 구성하여 척추 뼈로부터 전달되는 하중을 부담하고자 할 경우, 바람직하게는 도시된 바와 같이 길이방향으로 긴 형상의 케이지(1)에 전달되는 하중을 효율적으로 지지하지 못할 수 있다.

그리하여 본 실시예에서는 케이지(1)에 전달되는 하중을 효율적으로 지지할 수 있도록 케이지(1)의 전측과 후측 각각에 제1하중지지프레임(351)과 제2하중지지프레임(353)을 구성한 특징이 있다.

복수 개의 하중지지프레임(35)은 상기 제1하중지지프레임(351)과 제2하중지지프레임(353) 각각으로 하중이 분산될 수 있도록 하는바, 전술한 도 15 내지 도 18의 실시예에 비해 케이지(1)의 하중에 대한 안전성을 보다 높일 수 있다. 하중지지프레임(35)의 개수에 관하여는 이를 특정 개념으로 한정하는 것은 아니며, 얼마든지 다양하게 구성될 수 있다.

도 21을 참고하여 설명하면, 본 실시예는 척추 뼈를 통해 전달되는 하중이 상기 제1하중지지프레임(351) 및 상기 제2하중지지프레임(353)으로 쏠리도록 하여 골성장부(10)의 변형 등을 방지하는 것인바, 제1하중지지프레임(351)을 구성함에 따라 제1지지프레임(31)과 제2지지프레임(33) 사이에 소정 높이의 제1단턱(S1)뿐만 아니라, 제2하중지지프레임(353)을 구성함에 따라 제2지지프레임(33)과 결합부(50) 사이에도 소정 높이의 제2단턱(S2)이 형성될 수 있다.

도 22의 케이지(1)가 척추 뼈 사이에 삽입되었을 때, 골성장부(10)에 직접적인 하중이 가해지지 않으면서 상기 제1하중지지프레임(351)과 제2하중지지프레임(353)에 하중이 집중될 수 있도록 한다.

수술의가 의도한 척추 뼈(S) 사이의 정위치에 골이식편(B)을 포함한 케이지(1)가 삽입이 되면 상기 제1하중지지프레임(351) 및 상기 제2하중지지프레임(353)이 척추 뼈(S)로부터 전달되는 하중을 부담하게 되고, 상기 골성장부(10)는 척추 뼈로부터 전해지는 하중을 직접적으로 받지 않게 되어, 하중에 의한 변형 등이 발생할 우려가 없게 된다. 그러면서 상기 골성장부(10)는 척추 뼈와 접하게 되는바, 척추 뼈의 유합은 촉진될 수 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 외부에 노출이 되도록 구성될 수도 있고, 외부에 노출되지 않도록 구성될 수도 있으나, 바람직하게는 상기 결합부(50)가, 척추 뼈 사이로 케이지(1)의 삽입을 위해 수술기구(P)와 결합하여 외력을 받는 구성이라는 점에서, 상기 골성장부(10)의 외측으로 노출되도록 구성될 수 있다.

도 23은 하중지지프레임에 의해 케이지의 강성이 증가함을 보여주는 실험 데이터이다. 도 23에서 F-PLIF는 하중지지프레임(35)의 구성없이 케이지(1)를 구성했을 때의 강성을, FA-PLIF는 제1하중지지프레임(351)만을 구성했을 때의 케이지(1)의 강성을, FAP-PLIF는 제1하중지지프레임(351) 및 제2하중지지프레임(353)을 구성했을 때의 케이지(1)의 강성을 실험적으로 조사한 것이다.

F-PLIF의 경우 평균적으로 6493.9N/mm, FA-PLIF의 경우 평균적으로 19772.3N/mm, FAP-PLIF의 경우 평균적으로 24609.3N/mm의 강성을 나타내었는바, 하중지지프레임(35) 구성함으로써 케이지(1)의 강성이 월등히 높아졌으며, 이러한 하중지지프레임(35)을 제1하중지지프레임(351)만으로 구성하는 것보다 제1하중지지프레임(351) 및 제2하중지지프레임(353)으로 구성하는 것이, 보다 강한 케이지(1)를 구성할 수 있는 방안이라는 점이 확인되었다.

이하에서는 전술한 구성들을 토대로 제공될 수 있는 케이지의 다양한 형태에 관하여 살펴보도록 한다.

도 24는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 케이지의 사시도이다. 본 실시예에서 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지(1)는, 전술한 바와 같이 상기 관통홀(135)을 구성하는 것 없이, 골성장부(10)의 상측부 및 하측부는 미세한 공극을 가지도록 구성하여 골 생장을 촉진하고, 골성장부(10)의 내측부는 다소 큰 공극을 가지도록 구성하여 뼈의 성장을 관찰하도록 구성할 수 있음을 도시하고 있다.

이때 상기 골성장부(10)의 상측부와 하측부는 상기 제2지지프레임(33)에 의해 구분될 수가 있으며, 상기 제2지지프레임(33)은 도 24의 A-A'단면에 도시된 바와 같이, 케이지(1)의 상측과 하측으로는 노출되지 않도록 구성되면서 골성장부(10)의 상측부와 하측부를 구분하기 위해 좌우측이 외부로 노출될 수 있다.

이는 상기 제2지지프레임(33)을 골성장부(10)의 바디부(13) 내측에 위치하도록 하는 것이 척추 뼈와 접하게 되는 케이지(1)의 상측면과 하측면을 골성장부(10)로 구성하여 골의 생장을 촉진하기 위한 까닭인바, 상기 제2지지프레임(33)의 측부는 도 24에 도시된 바와 같이, 골성장부(10)의 외측으로 노출될 수 있는 것이다.

다만, 이 경우에도 상기 제1하중지지프레임(351)과 상기 제2하중지지프레임(353)은 골성장부(10)의 외측으로 노출되어, 케이지(1)가 척추 뼈에 삽입되었을 때 전달되는 하중을 상기 제1하중지지프레임(351)과 상기 제2하중지지프레임(353)이 부담하도록 한다. 또한 골성장부(10)의 헤드부(11)가 판상형의 제1지지프레임(31)에 의해 둘러싸이도록 구성되어, 케이지(1)의 삽입 용이성은 더욱 높아진다.

도 25는 도 24의 케이지(1)에서 상기 제1하중지지프레임(351)의 내측부를 케이지(1)의 전측 방향을 향해 곡률지게 형성한 특징이 있다. 이러한 구성은 골성장부(10)의 헤드부(11) 전체를 판상형의 제1지지프레임(31)으로 둘러싸는 것보다 골 생장 촉진 측면에서 유리하도록 할 수 있으며, 도 25의 실시예에 비해서 뼈의 성장을 확인할 수 있는 부분이 넓어지게 되는 효과를 얻을 수 있다.

도 26은 도 25의 케이지(1)와 달리 상기 제2하중지지프레임(353)과, 상기 결합부(50)를 구성하지 않았으며, 별도의 결합부(50)를 구성하는 것을 대신하여 3D 프린팅 기술 등을 통해 골성장부(10)로 이와 유사한 형태를 만들어 상기 골성장부(10)와 수술기구(P)가 직접 결합 되도록 한 특징이 있다. 이 경우, 다공성 구조의 골성장부(10)가 케이지(1) 전체에서 차지하는 비율이 높아지게 되어 골 생장의 촉진 효율은 보다 더 높아지게 된다.

도 27은 도 26에 단차를 구성한 케이지의 사시도이다. 전술한 바와 같이, 본원 발명의 케이지(1)는 척추 뼈의 유합을 촉진하기 위해 골성장부(10)를 외부로 노출시켰으며, 이때 거친 표면의 골성장부(10)로 인하여 케이지(1)의 인입이 용이하지 않게 되는 문제를, 상대적으로 매끈한 표면의 프레임부(30)를 외부로 노출시킴으로써 해결하고 있다. 다만, 이 경우에도 노출된 프레임부(30)의 외면과 노출된 골성장부(10)의 외면이 나란하다면 척추 뼈와 프레임부(30)가 닿을 때는 케이지(1)의 삽입이 용이할 수 있으나, 척추 뼈와 골성장부(10)가 닿을 때는 마찰력에 커져 케이지(1)의 삽입이 용이하지 않을 수 있다.

따라서 구간별로 인입의 용이성이 달라지는 문제를 미연에 방지하고자, 도 27에 도시된 바와 같이, 상기 케이지(1)는, 상기 골성장부(10)의 외측으로 노출되는 부분이 인접한 골성장부(10)의 외주면보다 외측으로 돌출되어 단차(d)를 형성하도록 구성하는 것이 바람직할 수 있다. 이로써 프레임부(30), 결합부(50) 등 골성장부(10)에 비해 상대적으로 매끈한 표면을 가지는 부분이 단차(d)를 형성하면서 골성장부(10)의 외측으로 노출되도록 구성됨으로써, 케이지(1)를 좁은 척추 뼈 사이로 삽입할 때 마찰을 최소화하여 보다 용이한 삽입을 가능하게 한다.

도 24 내지 도 27에 도시된 바와 같이, 본원 발명의 케이지(1)는 전술한 구성들에 의해 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 본 발명은 이러한 다양한 모든 실시예를 포함하는 개념이라고 볼 수 있다.

도 28은 본 발명의 사용상태도이다. 도 28을 참고하여 설명하면, 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지(1)는, 도 28에 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.

상기 케이지(1)가 수술의가 의도했던 위치상에 정확히 안착되면, 상기 케이지(1)는 척추 뼈 사이에서 이웃하는 척추 뼈의 완전한 골유합이 이루어질 때까지 척추 뼈로부터 전해지는 하중을 받게 된다. 이때 상기 하중지지프레임(35)이 상기 하중을 지지하게 되고, 다공성 구조로 이루어져 강성이 상대적으로 약한 골성장부(10)로의 하중 쏠림은 방지된다.

따라서 하중으로 인한 골성장부(10)의 깨짐, 변형 등을 차단할 수 있게 되어 케이지(1)와 접하는 이웃하는 척추 뼈가 완전한 골유합을 이룰 때까지 케이지(1)의 최초 상태를 안정적으로 유지할 수 있다.

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: 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지
10: 골성장부 11: 헤드부
13: 바디부 30: 프레임부
31: 제1지지프레임 33: 제2지지프레임
35: 하중지지프레임 50: 결합부

Claims (19)

1. 이웃하는 척추 뼈 사이의 공간에 삽입되어 골 생장을 촉진하는 다공성 구조의 골성장부와, 상기 골성장부를 지지하도록 형성되는 솔리드 구조의 프레임부를 포함하고,
   상기 골성장부는, 케이지의 삽입이 용이하도록 일측으로 갈수록 단면의 크기가 작아지는 헤드부와, 상기 헤드부로부터 타측으로 연장형성되는 바디부를 포함하며,
   상기 프레임부는, 상기 골성장부의 외측으로 노출되어 케이지에 가해지는 하중을 지지하는 하중지지프레임을 포함하고,
   상기 하중지지프레임은, 상기 헤드부와 상기 바디부가 이루는 경계를 따라 형성된 제1하중지지프레임을 포함하며,
   상기 제1하중지지프레임은, 상기 골성장부를 보호하도록, 인접한 상기 골성장부의 외주면보다 외측으로 돌출되어 단차를 형성하는 것을 특징으로 하는, 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 골성장부는, 케이지의 내측에 골이식편을 삽입해 넣을 수 있도록 케이지의 일면에 형성되어 골이식편이 삽입되는 골삽입공간과 연통되는 골삽입홀을 포함하는 것을 특징으로 하는, 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지.
4. 제3항에 있어서, 상기 골성장부는, 뼈의 성장을 관찰할 수 있도록 케이지의 측면에 형성되어 상기 골삽입공간과 연통되는 관통홀을 포함하는 것을 특징으로 하는, 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지.
5. 제3항에 있어서, 상기 골성장부는, 척추 뼈에 인접한 상하측부의 공극이 내측부의 공극보다 작도록 하여, 상하측부의 공극을 통해 척추 뼈의 유합을 촉진시키고, 내측부의 공극을 통해 척추 뼈의 유합 촉진 및 뼈의 성장을 관찰할 수 있도록 하는, 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지.
6. 제1항에 있어서, 상기 바디부는, 척추 뼈의 손상을 줄이면서 케이지의 고정력을 확보하는 형상을 가진 나사산을 가지는 고정부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지.
7. 제6항에 있어서, 상기 고정부는, 상하측방향으로 솟은 나사산의 끝이 평평한 것을 특징으로 하는, 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지.
8. 제1항 및 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프레임부는, 방사선이 불투과 되는 비다공성으로 구성되어, 케이지의 위치확인을 용이하게 하는 것을 특징으로 하는, 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지.
9. 제8항에 있어서, 상기 프레임부는, 골성장부의 윤곽과 상보적인 형상을 가지는 것을 특징으로 하는, 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지.
10. 제9항에 있어서, 상기 프레임부는, 골성장부의 헤드부의 윤곽과 상보적인 형상을 가지는 제1지지프레임과, 골성장부의 바디부의 윤곽과 상보적인 형상을 가지는 제2지지프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는, 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지.
11. 제10항에 있어서, 상기 제1지지프레임은, 골성장부의 외측으로 노출되는 것을 특징으로 하는, 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지.
12. 제11항에 있어서, 상기 제1지지프레임은, 골성장부의 헤드부가 외부로 노출되지 않도록 골성장부의 헤드부의 외주면을 감싸는 판상형으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지.
13. 제10항에 있어서, 상기 제2지지프레임은, 골성장부의 내측에 위치하는 것을 특징으로 하는, 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지.
14. 삭제
15. 제13항에 있어서, 상기 케이지는, 상기 제2지지프레임의 단부에 결합되며 케이지의 조작에 사용되는 수술기구가 연결되는 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지.
16. 제15항에 있어서, 상기 결합부는, 골성장부의 외측으로 노출되는 것을 특징으로 하는, 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지.
17. 제15항에 있어서, 상기 하중지지프레임은, 제2단턱을 형성하며 상기 제2지지프레임과 상기 결합부를 연결하는 제2하중지지프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는, 하중 저항력이 향상된 다공성 구조의 척추 케이지.
18. 삭제
19. 제1항에 있어서, 상기 케이지의 탄성계수는, 환자의 뼈의 탄성계수에 근접한 것을 특징으로 하는, 다공성 구조의 척추 케이지.

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