KR20010071897A - 뼈 고정 시스템 - Google Patents

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KR20010071897A
KR20010071897A KR1020017000565A KR20017000565A KR20010071897A KR 20010071897 A KR20010071897 A KR 20010071897A KR 1020017000565 A KR1020017000565 A KR 1020017000565A KR 20017000565 A KR20017000565 A KR 20017000565A KR 20010071897 A KR20010071897 A KR 20010071897A
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bone
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screw
bone fixation
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KR1020017000565A
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쎄켄란달알.
에이서맨루카스
테일러벤
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추후제출
쎄켄 서지컬, 엘엘씨
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    • A61B17/56—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor
    • A61B17/58—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor for osteosynthesis, e.g. bone plates, screws, setting implements or the like
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Abstract

흉요추 척주 불안정성과 같은 뼈 이상을 치료하기 위한 내부 뼈 고정 시스템이 제공된다. 바람직한 실시예에 따라, 전면 프로파일뿐만 아니라 뼈 고정 시스템은 흉부 및 요추 척추에 공통적인 측면의 프로파일과 일치하는 해부학적 외형을 가지는 기판을 포함한다. 기판의 외형은 이식 시간을 줄이고, 낮은 프로파일 및 구성의 역학적 성질 (즉 굳기, 강도, 및 피로 수명) 을 증가시키는 생체역학적 하중 분배를 가능케 하는 장착을 허용한다. 게다가, 고정 시스템은 패스너 스크류와 기판사이에적당한 정렬을 하게 하는 패스너 스크류-기판 인터페이스를 포함하고, 뽑히는 데에 대한 저항을 제공하고 및 스크류와 기판상에 스트레스를 일정하게 한다. 레지는 기판의 양쪽 단부중의 하나에 있는 중간면상에 위치한다. 고정 시스템은 또한 스크류 구성을 볼트 구성으로 효과적으로 바꾸는 세트 스크류를 포함한다.

Description

뼈 고정 시스템{Bone fixation system}
외상, 요추 파열 골절, 종양, 심각한 디스크 퇴화, 및 수차례의 후기 수술 후의 전기 고정술은 전기 흉요추 척추 불안정성의 몇몇 원인이다. 흉요추 척추 불안정성의 전기 치료는 일반적으로 평면의 기판과 패스너(fastener)를 포함하는 전통적인 고정 시스템을 사용하는 것을 포함한다. 상기 기판은 한쌍의 척추 사이에 배치되고, 상기 패스너를 수용하는 개구부를 구비한다. 상기 패스너는 적합한 척추에 상기 기판을 고정한다.
종래의 고정 시스템은 여러가지 불리한 점을 가지고 있다. 이런 점에서, 종래 고정 시스템은 볼트와 스크류의 조합으로 척추에 연결하는 비교적 평평한 기판을 구비한다. 그러한 이식 시스템은 주로 고정 시스템의 가장 작고, 가장 약하며, 가장 딱딱하지 않은 요소상에 장착된다. 전체 하중은 상기 기판의 한 단부에서 스크류에 의하여 걸리고, 기판을 통하여 기판의 다른 단부에 있는 스크류로 전달된다. 게다가, 기판에 대한 최대 스트레스는 기판의 장력 측면부에서 일어난다. 따라서, 종래 기술의 고정 시스템의 굳기, 강도, 및 피로 특성은 결함이 있다.
더욱 더, 종래 기술의 고정 시스템은 오직 척추 바디(body)의 전면 프로파일(profile)과 일치하는 프로파일을 가지고 있다. 그 결과, 외과의사들은 기판이 적절하게 맞추기 위하여 뼈에 채널을 뚫을 것을 강요당하고 있다. 이것은 복잡한 외과 수술 방법, 긴 이식 시간, 및, 굳기, 강도, 피로 수명과 같은 역학적 성질을 개선하게 하는 생체역학적인 하중 분배를 허용하지 않는 해부학적 장착을 유도한다.
본 발명은 종래 기술의 뼈 고정 시스템의 이러한 결점과 다른 결점에 해결하기 위한 것이다.
본 발명은 일반적으로 뼈 고정 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 흉요추 척추의 불안정성과 같은 뼈 이상을 치료하기 위한 내부 뼈 고정 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 임의의 부품의 물리적인 형태 및 부품의 배치를 취할 수도 있으나, 본 명세서 및 명세서의 일부인 첨부된 도면은 바람직한 실시예 및 방법을 상세히 설명할 것이다:
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 뼈 고정 시스템의 확대된 사시도이다;
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 뼈 고정 시스템의 사시도이다;
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 한쌍의 척추 바디에 고정된 뼈 고정 시스템의 측면도이다;
도 4는 한쌍의 척추 바디에 고정된 뼈 고정 시스템의 후면도이다;
도 5는 뼈 기판의 측면도이다;
도 6은 도 5에 보여준 뼈 기판의 중간면의 측면도이다;
도 7은 뼈 기판의 측면의 평면도이다;
도 8은 도 7의 8-8 선을 따라서 취한 뼈 기판의 단면도이다;
도 9는 뼈 기판의 단면도이다;
도 10은 도 9의 10-10 선을 따라서 취한 뼈 기판의 단면도이다;
도 11은 도 12의 11-11선을 따라서 취한 스크류의 단면도이다.
도 12는 도 1에 보여준 스크류의 평면도이다.
도 13은 도 1에 보여준 스크류 세트의 측면도이다;
도 14는 도 1에 보여준 스크류 세트의 평면도이다;
도 15 및 16은 본 발명의 대체적인 실시예에 따른 뼈 기판의 사시도이다;
도 17은 도 15 및 16에 보여준 뼈 기판의 평면도이다; 및
도 18은 도 17의 18-18 선을 따라서 취한 뼈 기판의 단면도이다.
본 발명에 따르면, 기판과 패스너를 포함하는 뼈 고정 시스템을 제공하고, 상기 기판은 척추 바디의 전면과 측면 프로파일에 잘 맞도록 크기를 가진다.
본 발명의 이점은 종래 기술의 시스템보다 더 강한 굳기를 가지는 뼈 고정 시스템을 제공한다는 것이다.
본 발명의 다른 이점은 종래 기술의 시스템보다 더 강한 강도를 가지는 뼈 고정 시스템을 제공한다는 것이다.
본 발명의 또 다른 이점은 종래 기술의 시스템보다 더 강한 피로 수명을 가지는 뼈 고정 시스템을 제공한다는 것이다.
본 발명의 또 다른 이점은 종래 기술의 시스템에 비하여 설치하기가 쉽고 안전도가 개선된 강화된 스크류-기판 인터페이스(interface)를 구비하는 뼈 고정 시스템을 제공한다는 것이다.
본 발명의 또 다른 이점은 척추의 측면 프로파일에 맞도록 형상을 갖추어 굳기가 개선되고 부가적인 두께를 제공하여 직접적인 압력으로 척추를 지지하는 레지(ledge)를 형성하는 기판을 구비한 뼈 고정 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 이점은 종래 기술의 시스템에 비하여 개선된 해부학적인 장착물을 구비하는 뼈 고정 시스템을 제공한다는 것이다.
본 발명의 또 다른 이점은 수술중 이식을 위한 접근과 수술후 이식의 평가를 개선하도록 하는 뼈 고정 시스템을 제공한다는 것이다.
본 발명의 또 다른 이점은 설치를 위한 외과 수술이 덜 복잡한 뼈 고정 시스템을 제공한다는 것이다.
본 발명의 또 다른 이점은 기판을 뼈 구조물에 안전하게 고정하는 패스너 시스템을 제공한다는 것이다.
본 발명의 다른 이점은 후술하는 상세한 설명, 첨부된 도면 및 청구항을 읽고 이해함으로써 당업자에게 명백해 질 것이다.
이해되어야 할 점은, 본 발명의 바람직한 실시예는 흉요추 척추 불안정성을 전기 치료하기 위한 뼈 고정 시스템을 특히 참조하여 기술될 것이지만, 본 발명은또한 다른 뼈 이상을 치료하는 데 연계하여 사용될 수 있도록 고안된 것이라는 점이다. 이러한 면에서, 본 발명은 척추외의 다른 부분에 위치한 뼈 뿐만 아니라 척추의 다른 부분의 뼈 구조를 치료하는 데 응용될 수 있다.
예시는 본 발명의 바람직한 실시예를 보여주기 위한 것으로 한정할 목적이 아닌 도면을 참조하면, 도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 뼈 고정 시스템(10)의 확대된 도면을 보여준다. 고정 시스템(10)은 일반적으로 기판(20), 복수의 뼈 스크류(100), 복수의 세트 스크류(140)를 포함한다. 완전히 조립되었을 때, 스크류(100)는 기판(20)에 형성되어 있는 구멍을 통하여 삽입되고, 뼈 구조물 (예를 들면 척추 바디) 속으로 돌려 들어간다. 세트 스크류(140)는 또한 상기 구멍들 내부에 배치되어 스크류(100)가 제 자리에 더욱 죄이게 한다 (도 2). 도 3 및 4는 척추 바디 V1및 V2에 부착되어 있는 고정 시스템을 도시한다. 고정 시스템(10)의 어셈블리 및 설치에 대한 완전한 설명은 아래에서 상세하게 제공된다. 여기에 도시된 바람직한 실시예에서, 고정 시스템(10)은 척추 T11 내지 L3를 치료하도록 구성되어 있다.
도 3 내지 10을 보면, 기판(20)을 상세히 기술한다. 기판(20)은 일반적으로 정상(머리쪽의) 부분(40), 바닥(꼬리의) 부분(60), 가교부(80)을 포함한다. 게다가, 기판(20)은 전면(22), 후면(24), 측면(26), 중간면(28) 그리고 상부 및 하부면(30A, 30B)을 구비한다. 기판(20)은 기판(20)이 적어도 두개의 척추를 연결하기에 충분한 길이를 가진다. 그러나, 이해되어야 할 점은 특정의 설치에서 기판의 길이는 기판(20)에 의하여 서로에 대해 원하는 공간적 관계로 유지되어야 할 척추의 수 및 수정되어야 할 조건에 의존한다는 것이다.
정상부(40)는 일반적으로 패스너 수단, 즉 뼈 스크류(100) 및 세트 스크류(140)를 수용할 수 있는 크기를 가진 원형의 개구부(42)를 포함한다. 각각의 원형의 개구부(42)는 도 10에서 가장 잘 볼수 있듯이, 점감부(44) 및 나사부(46)를 구비한다. 점감부(44)는 일반적으로 나사부(46)와 동심원상에 있다. 점감부(44)는 나사부(46)에 인접한 제 1단부로부터 중간면(28)에서 끝나는 제 2단부로 연장되는 테이퍼 (taper, 예를 들면, 모오스(Morse) 테이퍼)를 구비한다. 원형의 개구부(42)에 형성된 테이퍼는 도 11과 관련하여 아래에서 상세히 설명되듯이 스크류(100) 상에 형성된 짝을 이루는 테이퍼와 일치한다. 나사부(46)는 또한 아래에서 설명되듯이 세트 스크류(140) 상에 형성된 나사와 짝을 이루는 나사를 포함한다.
점감부(44)는 인접한 나사부(46)의 직경보다 작은 직경을 가진다. 그 결과, 환상의 숄더(shoulder, 48)가 점감부(44) 및 나사부(46) 사이의 인터페이스에 형성된다. 세트 스크류(140)는 스크류(100)의 정상에 대하여 돌려 들어가고 따라서 스크류(100)를 점감부(44) 속으로 밀어 넣는다.
기저부(60)는 정상부(40)와 유사하다. 기저부(60)는 일반적으로 원형의 개구부(62)를 포함하고, 상기 개구부는 패스너 수단, 즉 스크류(100) 및 세트 스크류(140)를 수용할 수 있는 크기를 가지고 있다. 각각의 원형 스크류(62)는 점감부(64) 및 나사부(66)를 가지고 있다. 점감부(64)는 일반적으로 나사부(66)와 동심원상에 있다. 점감부(64)는 나사부(66)에 인접한 제 1단부로부터 중간면(28) (도8 및 10)에서 끝나는 제 2단부로 갈수록 점점 가늘어 진다. 원형의 개구부(62)에 형성된 상기 테이퍼는, 도 11과 연관되어 아래에서 설명되듯이 스크류(100)상에 형성된 짝을 이루는 (모오스) 테이퍼와 일치한다. 나사부(66)는 또한 아래에서 기술되듯이 세트 스크류(140)상에 형성된 나사와 짝을 이루는 나사를 포함한다.
점감부(64)는 인접한 나사부(66)의 직경보다 적은 직경을 가진다. 그 결과, 환상의 숄더(68)는 나사부(66) 및 점감부(64)사이의 인터페이스에 형성된다. 세트 스크류(140)는 스크류(100)의 정상에 대하여 돌려 들어가며, 따라서 스크류(100)를 점감부(64) 속으로 밀어 넣는다.
이해되어야 할 점은 일반적으로 원형의 개구부(42,62)는 복수의 긴 슬롯(slot)으로 대체될 수 있다는 것이다.
가교부(80)는 정상부(40)와 기저부(60)를 서로 연결하며, 척추사이의 공간을 가로지를 수 있는 크기를 가지고 있다. 이해되어야 할 점은 가교부(80)는 특정의 척추해부학에서 요구되는 기판(20)의 전장에 따라서 길어지거나 짧아질 수 있다는 것이다. 가교부(80)는 일반적으로 전면벽(82) 및 후면벽(84)을 포함한다. 전면벽(82) 및 후면벽(84)은 측면(26)으로부터 아래로 연장되어 "버팀목"으로 작용한다. 이해되어야 할 점은 상기 벽(82,84)의 길이와 두께는 변할 수 있다는 것이다. 리세스(90)는 전면벽(82), 후면벽(84) 및 정상부 그리고 기저부(40,60)에 의하여 한정된다. 리세스(90)는 기판(20)에 관찰창을 제공한다. 상기 관찰창은 측면 X선을 사용하여 수술중의 이식 접근 및 수술후 이식 평가 (즉, 뼈 이식에서 치유과정의 가시화)를 가능하게 한다. 이식은 표준 시야로부터 방사선 사진에 의하여 희미해지지 않는다. 도 1 내지 3 및 도 5 내지 7에 도시한 것과 같이, 리세스(90)는 일반적으로 타원형 혹은 달걀형이다. 그러나, 이해되어야 할 점은 리세스(90)는 다양한 사각형, 정사각형, 달걀형, 평형사변형 혹은 불규칙적인 형태를 포함하여 다양한 기하학적 구조를 가질 수 있다는 것이다. 게다가, 리세스(90)는 복수의 작은 리세스 혹은 구멍을 포함할 수 있다. 리세스(90)는 또한 중앙 부분을 향하여 안쪽으로 좁아져 이식 가장자리를 가시화 할 수 있다.
게다가, 다른 형태의 관찰창을 기판에 형성할 수 있다. 이러한 면에서, 개선된 전면-후면 평면 가시화가 제공된다면 하나 이상의 적당한 개구부를 상기 벽(82 및 84)에 형성할 수도 있다. 다른 실시예는 탄소-파이버로 강화된 폴리아릴에테르케톤 폴리머와 같은 방사선을 통과시키는 고체 물질로 형성된 관찰창 및 기판에 부착되어 이식을 유지 및/또는 압축시킬 수 있는 뚜껑을 구비한 관찰창을 포함한다.
갭(gap) 혹은 노치(notch) (34A)는 전면벽(82) 및 정상부 그리고 기저부(40,60)사이에 형성된다. 유사하게, 갭 혹은 노치(34B)는 후면벽(84) 및 정상 그리고 기저부(84) 사이에 형성된다. 전면벽(82)의 경계를 가르는 갭 혹은 노치(34A)는 전면벽(82)의 상단부에 있는 레지(86A) 및 전면벽(82)의 하단부에 있는 레지(86B)를 한정한다. 후면벽(84)의 경계를 가르는 갭 혹은 노치(34B)는 전면벽(84)의 상단부에 있는 레지(88A) 및 후면벽(84)의 하단부에 있는 레지(88B)를 한정한다.
도 3 및 4를 특히 참조하면, 갭 혹은 노치(34A, 34B)는 척추 바디의 부분을 수용할 수 있는 크기를 가진다. 레지(86A, 86B, 88A, 88B)는코르펙토미(corpectomy) 공간으로 돌출하는 지지 표면을 제공하여 인접한 척추 바디의 단부면이 기판(20)의 양쪽 단부에서 적어도 하나의 레지상에 놓여진다 (도 4). 기억해야 할 점은 적당한 이식 물질은 척추 바디 V1및 V2사이의 갭을 채워준다는 것이다. 본 발명을 더 분명히 도시하기 위하여 이식 물질은 도 3 및 4에서 생략되어 있다.
이해되어야 할 점은 레지 (86A, 88A, 86B, 88B)는 다양한 크기에 의하여 서로로부터 이격되어 있을 수 있다. 이 것은 기판(20)이 코르펙토미 수술 혹은 추간판 절제수술 후에 사용되는 것을 허용할 수도 있다. 상기 레지는 척추 바디의 전체 두께에 걸쳐 연장될 수도 있다. 그러한 경우, 한쌍의 버팀목은 서로에 연결될 수 있고, 상기 기판에 일체적인 유닛( unit)으로서 척추사이의 골격(cage) 장치를 효과적으로 형성할 수 있다. 본 발명의 대체적인 실시예에 따라, 기판(20)은 생흡수 가능한 화합물 (예를 들면, 폴리락트산) 뼈 이식물, 혹은 뼈 이식 대체물로 구성된 레지를 구비할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따라, 모든 레지는 더 평평하고 일반적으로 평면인 프로파일을 가지는 기판을 형성하도록 생략될 수 있다.
이해되어야 할 점은 중간면(28)은 척추 바디 (예를 들면, 흉추 및 요추 척추)에 공통적인 면의 프로파일에 일치하도록 해부학적 외형을 한 외부 표면을 구비한다. 중간면(28)의 표면은 척추에 맞도록 외형을 가지고 있다. 따라서, 중간면의 표면의 전면 부분은 상대적으로 굴곡을 가지고 있다. 중간면의 표면의 후면 부분은 일반적으로 단면이 평평하다. 게다가, 위에서 나타낸 것처럼, 기판(20)은 척추 바디의 부분을 수용할 수 있는 크기를 가지고 있는 갭 혹은 노치(34A, 34B)를 구비하고 있다. 상술한 성질은: (1) 기판(20)이 낮은 프로파일 (즉, 기판(20)은 뼈의 상부 보다는 아래에 안착된다)을 가지도록 허용하고, (2) 생체역학적 힘 분배를 허용하여, 고정 시스템(10)의 역학적 성질 (굳기, 강도, 및 피로 수명)을 증대시키고, (3) 아래에서 설명되듯이, 이식시간을 더 빠르게 한다.
이해되어야 할 점은 중간면(28)의 표면은 계단구조, 척추, 티스(teeth)와 같은 척추 바디의 요부에 잘 맞도록 다양한 기하학적 구조 (예를 들면, 맞물림 부재)를 가진다는 것이다. 게다가, 중간면(28)의 표면은 플라즈마 스프레이, 비드(bead)-소결, 골형성(knurling), 히드록시아파타이트, 생활성 물질, 복수의 조그만 구멍, 거칠거칠한 혹은 다른 불규칙적인 표면과 같이, 뼈 내부 성장을 허용하는 표면 처리를 거칠 수도 있다.
스크류(100)는 도 1 내지 2 및 도 11 내지 12를 참조하여 상세히 설명된다. 각각의 스크류(100)는 일반적으로 나사부(102) 및 두부(110)를 포함한다. 나사부(102)는 두부(110)의 하단부로부터 둥근 팁(tip)까지 연장된다. 나사(104)는 나사부(102)의 길이를 따라서 형성되어 있다. 나사부(102)는 아래에서 설명되는 바와 같이 척추 바디 V1, V2속으로 스크류되어 들어 간다.
두부(110)는 도 11에서 가장 잘 보여주는 바와 같이 점감 (tapered) 외부 표면(112) 및 리세스(114)를 포함한다. 점감 외부 표면(112)은 두부(110)의 정상으로부터 인접한 나사부(102)로 갈수록 점점 가늘어 진다. 외부 표면의 테이퍼(112)는기판(20)의 점감부 (44 및 64)에 형성된 테이퍼와 일치한다. 짝을 이루는 테이퍼는 스크류(20)를 원형의 개구부(42 및 62)와 일치시키고, 국부적인 스트레스 집중을 최소화하며, 뽑히는 것에 대한 저항을 제공한다.
리세스(114)는 나사부(116)와 내부 나사부(118)를 구비한다. 나사부(116)는 내부 나사부(118)의 직경보다 큰 직경을 가지고 있다. 노치(120)는 두부(110)에 형성되어 있다. 리세스(114), 나사부(116), 노치(120)는 스크류(100)을 회전하는 데 사용되는 전통적인 장비 (예를 들면, 드로우 로드(draw rod)를 가지는 스크류 드라이브)와 원활하게 사용될 수 있는 크기를 가지고 있다. 이해되어야 할 점은 두부(110)는 스크류(100)를 회전하는 데 사용되는 다른 형태의 장비와 원활하게 사용되기에 적합한 다른 형태를 가질 수도 있다. 게다가, 이해되어야 할 점은 다른 형태의 적당한 고정 장비는 스크류(100)를 대체할 수도 있다는 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 스크류(100)는 약 7.0 mm의 직경을 가지고, 길이는 약 30 mm 내지 60 mm의 범위를 가진다.
스크류(100)는 다른 적당한 기하학적 구조를 가질 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들면, 점감 두부는 원형의 두부로 대체될 수 있다. 원형의 두부는 다양한 스크류 각을 허용한다. 다른 적당한 대체적 기하학적 구조는 세트 스크류에 의하여 포획될 수 있는 평평한 혹은 타원형의 스크류를 포함한다. 게다가, 스크류의 두부는 기판의 개구부보다 큰 직경을 가져서 스크류의 두부는 뼈 기판의 상부에 안착된다.
세트 스크류(140)를 도 1 내지 2 및 도 13 내지 14를 참조하여 설명한다. 세트 스크류(140)는 일반적으로 두부(142) 및 도그 포인트 (dog point) 혹은 그것과 일체를 이루는 정렬 부재(160)를 포함한다. 두부(142)는 나사 외부 표면(144), 리세스(146), 전면(148)을 포함한다. 나사 외부 표면(144)은 기판(20)의 나사부(46 및 66)의 나사와 짝을 이루는 나사를 구비한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서 두부(142)는 외부 직경이 약 9.5 mm이다. 리세스(146)는 내부 나사를 구비하고 있다. 게다가, 노치(150)는 두부(142)의 상단부에 형성되어 있다. 스크류(100)의 두부(110)와 유사하게, 리세스(146), 나사(145) 및 노치(150)는 세트 스크류(140)를 회전하기 위한 전통적인 장비 (예를 들면, 드로우-로드(draw-rod)를 가지는 스크류 드라이브)와 원활하게 사용될 수 는 크기를 가지고 있다. 이해되어야 할 점은 두부(142)는 세트 스크류(142)를 회전하기 위한 다른 형태의 장비와 원활하게 사용되기에 적합한 다른 형태를 취할 수 있다.
정렬 부재(160)는 전면(148)에서 두부(142)에 일체적으로 부착되어 있다. 바람직한 실시예에 따라, 정렬 부재(160)는 일반적으로 원통형으로 연장된 부분(162) 및 그것의 원단부에 있는 완전히 원형인 반경 팁(tip,164)을 포함한다. 연장된 부분(162)은 다른 적당한 기하학적 구조 (예를 들면, 육각형, 사각형 등)를 가질 수도 있다. 게다가, 팁(164)은 평평하거나 다른 적당한 기하학적 구조를 취할 수도 있다.
세트 스크류(140)는 대체적인 구성을 가질 수도 있음을 이해할 것이다. 이러한 면에서, 상기 정렬 부재는 비원형 혹은 뾰족한 팁을 가질 수도 있다. 다른 실시예에서, 정렬 부재(160)는 세트 스크류(140)로부터 생략되어 세트 스크류에게 일반적으로 평면의 전면을 제공할 수도 있다. 게다가, 상기 정렬 부재(160)는 생략될 수도 있고 전체 세트 스크류를 통하여 연장되는 구멍과 대체될 수도 있다. 이러한 경우, 상기 정렬 부재 (예를 들면, 도그 포인트)는 구동 장비에 위치할 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 캐뉼러 (즉 관상) 뼈 스크류는 뼈 스크류 (및 또한 세트 스크류)을 통하여 삽입된 와이어를 따라 그것을 작동함으로써 정렬되는 세트 스크류와 함께 사용될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 세트 스크류(140)는 직경이 대략 9.5 mm이다.
본 발명의 대체적인 실시예에서, 세트 스크류(140)는 다른 적당한 잠금 장치에 의하여 대체될 수 있다는 것을 이해하게 될 것이다.
스크류(100) 및 세트 스크류(140) 양자는 바람직하게는 이식 등급의 티타늄 합금 (ASTM F-136에 따른 Ti-6Al-4V (ELI)), 혹은 다른 생물학적으로 대체 가능한 물질, 예를 들면, 스테인레스 스틸, 탄소-파이버로 강화된 폴리아릴에테르케톤 복합물 및 그 유사물로 제조된다.
스크류(100), 세트 스크류(140) 및 기판(20)에 형성된 각각의 스크류 그리고 세트 스크류 인터페이스 (즉 스크류-기판 인터페이스)는 훅(hook), 로드(rod), 커넥터(connector), 인대 고정 장치 및 그 유사물을 포함하여 다른 유사한 연결 장치와 함께 사용하기에 적합하다.
게다가, 스크류, 세트 스크류, 및 기판(20)에 형성된 스크류 그리고 세트 스크류 인터페이스는 다양한 대체적 형태를 취할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.예를 들면, 다소 벗어난 세트 스크류는 잠그는 힘을 제공하기 위하여 사용될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 기판은 어떤 세트 스크류도 사용하지 않고, 오직 점감-두부 스크류를 수용하기 위한 유일한 테이퍼 인터페이스와 함께 배치될 수도 있다. 다른 대체물은 기판에 형성된 크기가 작은 구멍속으로 스크류가 돌려 들어가는 가압 장착 메카니즘을 사용하는 것을 포함한다. 그 결과, 잠금은 물질의 변형에 의하여 제공된다. 또 다른 실시예에서, 세트 스크류와 그들에 직접적으로 돌려 들어가는 원형-두부 스크류와 같은 대체적인 잠금 스크류의 기하학적 구조를 사용할 수도 있다. 그러한 배치는 변동-스크류 각도 시스템을 제공한다. 다른 방법으로 기판에 형성된 유사한 기하학적 구조에 해당하도록 배치된 슬롯 혹은 구멍을 가지는 스크류을 선택할 수 있다. 상기 구멍은 세트 스크류 대신 스크류의 요동을 방지하기 위하여 뼈 시멘트나 유사물로 채워질 수 있다. 다른 대체적인 수단은 잠금을 제공하기 위하여 하나 이상의 스크류를 압축하는 세트 스크류 및 변동 스크류 설치를 위한 복수의 슬롯을 구비하는 기판을 포함한다.
위에서 나타낸 바와 같이, 고정 시스템(10)은 외상, 종양, 심각한 디스크 퇴화, 및 가관절을 포함하는 수차례의 후기 수술 후의 전기 고정술과 같은 상태에 의하여 야기된 흉요추 척추 불안정성을 치료하는 데 특히 잘 적용된다. 바람직한 수술 기술의 간단한 요약을 이제 설명한다.
설치 전에, 중간면-측면 및 전면-후면 X선 촬영, CT 스캔 및 MRI 영상은 각도의 변형, 도관 타협 (canal compromise) 정도, 잠재적 불안정성을 측정하는 데 유용하다. 게다가, 그러한 영상은 기판(20)의 정확한 크기 및 스크류(100)의 길이를 대략적으로 추정하는 데 또한 유용하다. 치료를 받는 환자는 측면으로 와위(decubitus)로 위치된다. 바람직하게는, 복막후의 혹은 결합된 흉요추 수술 방법이 사용된다. 다음으로, 척추의 손상된 부위의 한층 위와 아래를 노출시킨다. 그 부위는 손상된 척추에 인접한 디스크 물질을 제거하여 준비한다. 척추 바디 왜곡물(distractor)을 그 부위내에 머리쪽 바디의 꼬리쪽 단부면 및 꼬리쪽 바디의 머리쪽 단부면에 기대어 놓는다. 코르펙토미 수술에 도움을 주기에 충분한 왜곡이 가해진다. 왜곡후 코르펙토미 수술을 수행한다.
이식 설치는 (1) 요구되는 스크류 길이를 측정하기 위하여 척추 바디의 중간면-측면의 두께를 측정하는 단계, (2) 이식 부위를 측정하는 단계, (3) 자원성 트리(tri)-피질성 장골의 융선 이식을 수확하고 성형하여 만들어진 부위내에 맞추는 단계, (4) 이식 부위 측정량과 비교하여 적절한 기판 크기를 결정하는 단계, (5) 이식물을 심는 단계, (6) 척추 바디 왜곡물을 제거하는 단계, 및 (7) 필요하면 버팀목 이식 전에 부가적인 소량의 이식물을 넣은 단계;들에 의하여 수행된다.
고정 시스템(10)의 설치를 도 1 내지 4를 특히 참조하여 설명한다. 이식물이 적당한 크기로 되고 적당한 크기의 기판(20)이 선택된 후, 기판(20)은 인접한 척추 바디의 요부에 꼭 맞게 될 것이다. 86A 및 88A 중 적어도 하나의 레지, 및 86B 그리고 88B중의 하나의 레지는 각각 인접한 척추 바디에 접촉해야 한다. 이것은 힘이 스크류(100)를 통하기 보다는 기판(20)의 "버팀목" (즉 벽 82 및 84)를 통하여 전달되게 한다. 기억해야 할 점은 드문 해부학적인 구조가 몇몇 뼈 물질이 제거되는 것을 요구하여 기판(20)으로 하여금 척추 바디에 적절하게 안착되게 할 수 있다는것이다.
다음으로, 제 1구멍을 후면의 꼬리쪽 위치에 만든다. 송곳 캐뉼라(awl cannula)를 기판(20)에 있는 적절한 원형의 개구부(42, 62)속에 삽입한다. 그 후, 송곳 샤프트(awl shaft)를 송곳 캐뉼라를 통하여 삽입한다. 측면 피질을 송곳 샤프트상에 아래로 꾹 밀어 넣어서 구멍을 낸다. 대체적인 방법으로서, 송곳 샤프트는 송곳 캐뉼라상으로 스크류될 수도 있다. 그후 송곳은 한벌의 장비로서 사용된다. 그러나, 이것은 적절하게 정렬된 구멍을 만드는 데 있어서 어려움을 야기할 수도 있고, 차례로 스크류(100)를 넣는 데에 어려움을 야기할 수도 있다.
제 1스크류가 뼈 속으로 돌려 넣어진다. 이러한 점에서, 스크류(100)는 평평한 단부를 가지는 드로우 로드를 사용하여 장착된다. 상기 드로우 로드를 시계방향으로 돌리면 스크류(100)가 드라이브에 대해 단단하게 당겨진다. 스크류(100)는 그런 후 뼈 속으로 돌려 넣어진다. 그러나, 스크류(100)는 완전히 조이지는 말아야 한다. 이것은 기판(20)의 반대쪽이 뼈를 다소 들어 올려서 연이어 스크류를 넣는 것을 어렵게 하는 것을 방지한다. 적당한 스크류 길이는 방사선 그래프나 직접적인 촉진에 의하여 확인되어야 한다. 적어도 한바퀴의 나사가 반대면의 피질에 맞물려야 한다. 이해되어야 할 점은 스크류(100)의 점감 두부(112)를 짝을 이루는 기판의 점감부 (44, 64)로 돌려 넣으면 스크류(100) 및 기판(20)사이에 적절한 정렬을 갖게 하고, 뽑히는 것에 대한 저항을 제공하며, 스크류(100)와 기판(20)상에 일정하게 스트레스를 분산시킨다. 후자는 스크류(100)의 피로 수명에 상당한 영향을 미친다.
상기 단계를 나머지 스크류(100)에 대하여 반복한다. 삽입된 제 2의 스크류는 다른 후면에 위치하여야 한다. 제 3 및 4의 스크류는 나머지 전면에 위치하여야 한다. 어느 스크류도 모두가 삽입되기 전에는 완전히 조여서는 안된다.
다음으로, 세트 스크류(140)는 드라이브에 장착된다. 세트 스크류(140)의 정렬 부재(160)는 스크류(100)의 리세스(114)에 삽입되어 세트 스크류(140)를 찾는 데 도움을 주며 크로스-쓰레딩(cross-threading)을 방지한다. 정렬 부재(160)는 나사진 외부 표면(144) 및 기판(20)의 짝을 이루는 나사부 (46, 66)가 직각 정렬을 하게 한다. 나사부(116)는 정렬 부재(160)의 직경보다 크다는 것을 이해하여야 한다. 세트 스크류는 바람직하게는 약 60 인치-파운드까지 조여진다. 세트 스크류(140)는 원형의 개구부(42, 62)에 원하는 임의의 순서로 삽입된다는 것을 기억해야 한다.
이해되어야 할 점은 스크류(100)의 상부에 있는 세트 스크류(140)를 돌려서 조이면 스크류(100)가 점감부 (44, 64)속으로 들어 가게 되고, 스크류(100)가 요동하는 것을 방지한다. 그 결과, 세트 스크류는 효과적으로 올-스크류 (all-screw) 구성을 올-볼트 (all-bolt) 구성으로 변화시킨다.
설치 후, 상처를 폐쇄하고, 수술 후 과정을 실행한다.
위에서 나타낸 바와 같이, 기판(20) 자체는 흉요추 척추의 측면 프로파일에 맞도록 외형을 가지고 있다. 본 발명의 주된 용도는 코르펙토미 혹은 추간판 절제술의 어떤 형태를 취하기 때문에, 기판(20)은 이식 조직편의 중간에 있는 제거된 뼈를 이용할 수 있다. 부가적인 두께는 기판(20)에 더 나은 굳기를 제공하고, 척추를 직접적인 압력으로 지지할 수 있는 레지(86A, 86B, 88A 88B)를 허용한다. 물질이 코르펙토미 공간속으로 첨가되기 때문에, 구성의 프로파일은 종래 기술의 기판 디자인에 비하여 더 낮다.
본 발명은 또한 굳기와 강도에 있어서, 상당한 개선점을 제공한다. 컴푸터 시뮬레이션에 의하면, 기판(20)은 종래 기술의 기판보다 7 내지 10배 더 굳다는 것을 보여 준다. 게다가, 기판(20)의 최대 스트레스 집중도는 종래 기술의 기판의 최대 스트레스 집중도의 약 1/4 내지 3/4임이 밝혀졌다.
위에서 나타낸 바와 같이, 기판(20)은 해부학적으로 척추 바디에 잘 맞는다. 결과적으로, 스트레스의 상당한 부분이 스크류(100)를 통하여라기 보다 직접적으로 기판(20)으로 전달된다. 기판(20)은 코르펙토미 케이지(cage)와 유사한 방식으로 척추 바디를 지지한다. 그러한 장착 조건은 스크류(100)를 가려주며, 따라서 그들의 피로 수명을 연장시킨다.
본 발명은 강화된 스크류-기판 인터페이스를 제공한다. 상기한 바와 같이, 스크류(100)의 두부는 테이퍼를 구비하고, 그것은 기판(20)상의 테이프와 일치한다. 짝을 이루는 테이퍼는 일단 조여 주는 힘이 가해지면 스크류(100)가 되돌려 나오는 것을 방지한다. 부가적으로, 세트 스크류(140)는 스크류(100)의 상부에서 직접적으로 기판(20)속으로 돌려 넣어지고, 따라서 어떤 감지할 수 있는 요동을 방지한다.
이해되어야 할 점은 기판(20)은 다른 적당한 형태를 취할 수도 있다는 것이다. 예를 들면, 기판(20)은 일반적으로 평평한 프로파일을 가질 수 있고, 따라서벽(82 및 84)과 해당하는 레지(86 및 88)가 아래로 연장되는 것을 거의 제거한다. 게다가, 기판(20)은 스크류 및 세트 스크류 대신에 오직 스크류만을 수용하도록 변형될 수 있다.
도 15 내지 18를 살펴보며, 뼈 기판의 대체적인 실시예를 설명한다. 뼈 기판(20')은 다양한 측면에서 상기한 뼈 기판에 유사하다. 게다가, 뼈 기판(20')은 감소된 프로파일을 가지고 있고, 이는 차례로 바디 조직을 덜 침식한다. 이러한 특징을 제공하기 위하여, 뼈 기판의 측면이 도면에 보여준 바와 같이 변형되었다. 특히, 측면(26')은 세개의 주된 표면 레벨(level)을 가지고 있다. 하부 표면(124)은 전면의 원형 개구부(42, 62)에 인접하여 위치한다. 상부 표면(128)은 후면의 원형 개구부(42, 62)에 인접하여 위치한다. 중간 표면(126)은 하부 표면(124)와 상부 표면(128)사이에 위치한다. 중간 표면(126)은, 도 17에서 가장 잘 볼 수 있듯이, 측면(26')의 대부분을 포함한다. 일반적으로, 경사진 표면은, 도 15 내지 16 및 18에서 가장 잘 보여 주듯이, 하부, 중간 및 상부 표면사이의 변화를 제공한다.
이해되어야 할 점은 상부 표면(128)은 뼈 기판(20)의 측면(26)의 표면(도 8)과 같은 일반적인 레벨에 있다. 중간 표면(126) 및 하부 표면(124)은 이 레벨로부터 감소된다. 하부 표면(124)의 레벨은 전면의 원형 개구부(42, 64)의 나사부가 제거된 레벨로 감소된다. 이러한 면에서, 전면의 원형 개구부(42, 62)는 오직 각각 점감부(44, 64)를 포함한다. 결과적으로, 어떤 세트 스크류(140)도 기판(20')의 전면의 원형 개구부 (42, 62)와 관련되어 사용되지 않는다. 스크류(100)의 두부(110)의 정상 표면은 뼈 기판(20')이 적절히 설치되면, 일반적으로 하부 표면(124)와 같은 높이에 있다. 후면의 원형 개구부(42, 62)는 기판(20)에 관하여 기술한 바와 같이 구성되어 있다.
또한 기억되어야 할 점은 뼈 기판(20')은 다소 변형된 중간면(28')을 구비하고 있다. 이러한 면에서, 둥근 코너 부분(29)은 중간면(28')의 전단부에 형성되어 있다 (도 18). 이것은 상기한 뼈 기판의 중간면(28)의 전단부에 형성된 둘출 코너와 다르다 (도 8). 둥근 코너 부분(29)은 물질량을 더 감소시키게 한다.
본 발명은 실시예를 참조하여 기술되어 졌다. 명백하게, 이 발명을 읽고 이해하는 다른 사람들에게 변형 및 변경된 발명이 생각될 수 있다. 모든 그러한 변형 및 변경은 첨부된 청구항의 범위에 들어 오거나 그들의 균등물인 한 본 발명에 포함되도록 의도되었다.

Claims (36)

  1. 정상부, 기저부 및 상기 정상부과 기저부 사이를 일체적으로 가로 지르고 적어도 두개의 뼈 구조물을 연결하는 가교부를 구비하는 연장된 기판 수단; 및
    상기 기판을 적어도 두개의 상기 뼈 구조물에 고정하는 패스너 수단;을 포함하는 뼈 고정 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 지지 수단은 상기 정상부 및 기저부에 인접하여 위치하는 레지 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 고정 시스템.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 레지 부재는 서로 연결되어 척추 사이의 골격 장치를 형성하는 것을 특징으로 하는 뼈 고정 시스템.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 레지 부재는 적어도 하나의 생흡수 가능한 화합물, 뼈 이식물 혹은 뼈 이식 대체물을 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 고정 시스템.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 가교 수단은 이식 부위를 관찰하기 위한 창 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 고정 시스템.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 창 수단은 타원형, 사각형, 정사각형, 달걀형 혹은평형사변형의 일반적인 형태를 가지는 개구부를 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 고정 시스템.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 창 수단은 복수의 구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 고정 시스템.
  8. 제 5항에 있어서, 상기 창 수단은 불규칙적인 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 뼈 고정 시스템.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 정상부 및 기저부는 상기 패스너 수단을 수용하기 위한 크기를 가지는 적어도 하나의 개구부를 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 고정 시스템.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 적어도 하나의 개구부는 점감 표면을 구비하는 제 1패스너 수용 부분을 포함하고, 상기 패스너 수단은 짝을 이루는 점감 표면을 포함하고, 여기서 상기 짝을 이루는 점감 표면은 일반적으로 상기 제 1 패스너 수용 부분의 점감 표면과 일치하는 것을 특징으로 하는 뼈 고정 시스템.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 패스너 수단은 나사 표면을 가지는 세트 스크류 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 고정 시스템.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 적어도 하나의 개구부는 짝을 이루는 나사 표면을 구비하는 제 2패스너 수용 부분을 포함하고, 상기 짝을 이루는 나사 표면은 상기 세트 스크류 부재의 나사 표면과 일치하는 것을 특징으로 하는 뼈 고정 시스템.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 세트 스크류 부재는 상기 세트 스크류를 상기 적어도 하나의 개구부와 정렬하기 위한 정렬 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 고정 시스템.
  14. 제 9항에 있어서, 상기 패스너 수단은 두부를 포함하고, 상기 적어도 하나의 개구부는 상기 두부의 적어도 한 부분을 수용할 수 있는 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 뼈 고정 시스템.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 두부는 일반적으로 원형, 달걀형, 육각형 혹은 평평한 형인 것을 특징으로 하는 뼈 고정 시스템.
  16. 제 9항에 있어서, 상기 패스너 수단은 두부를 포함하고, 상기 두부는 상기 적어도 하나의 개구부보다 큰 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 뼈 고정 시스템.
  17. 제 9항에 있어서, 상기 적어도 하나의 개구부가 연장된 슬롯인 것을 특징으로 하는 뼈 고정 시스템.
  18. 제 9항에 있어서, 상기 적어도 하나의 개구부는 가압 장착 패스너 수단을 수용할 수 있는 크기를 가지는 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 고정 시스템.
  19. 제 1항에 있어서, 상기 기판 수단은 척추 바디의 전면 프로파일과 일반적으로 일치하는 중간 표면을 가지는 전면을 구비하는 것을 특징으로 하는 뼈 고정 시스템.
  20. 제 1항에 있어서, 상기 기판 수단은 단면이 일반적으로 평평한 중간 표면을 가지는 후면을 구비하는 것을 특징으로 하는 뼈 고정 시스템.
  21. 제 1항에 있어서, 상기 기판 수단은 척추 바디의 측면의 프로파일에 대략 일치하는 해부학적 외형을 취하는 표면을 가지는 중간면을 구비하는 것을 특징으로 하는 뼈 고정 시스템.
  22. 제 1항에 있어서, 상기 기판 수단은 적어도 하나의 상기 뼈 구조물에 맞물리도록 하는 맞물림 수단을 가지는 중간면을 구비하는 것을 특징으로 하는 뼈 고정 시스템.
  23. 제 22항에 있어서, 상기 맞물림 수단은 스파이크(spike) 및 티스(teeth) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 고정 시스템.
  24. 제 1항에 있어서, 상기 기판 수단은 뼈 내부 성장을 하게 하는 표면 처리를 한 중간면을 구비하는 것을 특징으로 하는 뼈 고정 시시템.
  25. 제 24항에 있어서, 상기 표면 처리는 적어도 하나의: 플라스마 스프레이, 비드-소결, 골형성, 히드록시아파타이트, 생활성물질, 복수의 조그만 구멍, 거칠거칠한 혹은 다른 불규칙적인 표면;을 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 고정 시시템.
  26. 고정 시스템을 관련된 뼈 구조물에 부착하는 상기 패스너 수단에 있어서,
    연관되는 연결 부재에 형성된 짝을 이루는 테이퍼와 일반적으로 일치하는 테이퍼를 구비하며 연관된 뼈 구조물과 나사로 맞물리는 나사부를 구비한 나사 수단;
    연관된 연결 부재에 형성된 짝을 이루는 나사와 맞물리는 나사를 가지는 나사부를 구비하는 세트 스크류 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 패스너 수단.
  27. 제 26항에 있어서, 상기 세트 스크류 수단은 세트 스크류 수단을 연관된 연결 부재에 형성된 개구부와 정렬시키기 위한 정렬 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 패스너 수단.
  28. 제 27항에 있어서, 상기 정렬 수단은 연장된 부분과 그것의 한쪽 단부에 있는 팁을 포함하는 것을 특징으로 하는 패스너 수단.
  29. 제 26항에 있어서, 상기 세트 스크류 수단은 상기 나사부를 통하여 연장되는 구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는 패스너 수단.
  30. 제 26항에 있어서, 상기 연결 부재는 기판, 훅, 커넥터 및 로드로 구성되는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 패스너 수단.
  31. 제 26항에 있어서, 상기 뼈 구조물은 척추 바디를 포함하는 것을 특징으로 하는 패스너 수단.
  32. 제 1 뼈 부분에 부착하기 위한 정상부;
    제 2 뼈 부분에 부착하기 위한 기저부; 및
    상기 정상부와 기저부를 일체적으로 가로지르는 가교부를 포함하고,
    상기 가교부는 제 1 뼈 부분과 제 2 뼈 부분을 연결하고, 상기 정상부는 점감 패스너 수단을 수용하기 위한 적어도 하나의 점감 개구부를 포함하고, 상기 기저부는 점감 패스너 수단을 수용하기 위한 적어도 하나의 점감 개구부를 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 기판.
  33. 제 32항에 있어서, 상기 정상부는 나사 패스너 수단을 수용하기 위한 적어도 하나의 나사진 개구부를 포함하고, 상기 기저부는 나사 패스너 수단을 수용하기 위한 적어도 하나의 나사진 개구부를 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 기판.
  34. 제 33항에 있어서, 상기 나사진 개구부는 일반적으로 상기 점감 개구부와 동심원상에 있는 것을 특징으로 하는 뼈 기판.
  35. 제 32항에 있어서, 상기 기판은 복수의 표면 레벨을 가지는 측면 표면을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 기판.
  36. 제 35항에 있어서, 상기 표면 레벨은 상부 표면 레벨, 중간 표면 레벨 및 하부 표면 레벨을 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 기판.
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