KR20030035156A

KR20030035156A - 척추 추체간 유합 케이지

Info

Publication number: KR20030035156A
Application number: KR1020010067094A
Authority: KR
Inventors: 이종서; 박상수; 정상일; 임진용
Original assignee: 주식회사 솔고 바이오메디칼; 이종서
Priority date: 2001-10-30
Filing date: 2001-10-30
Publication date: 2003-05-09
Also published as: US20030083748A1; KR100464829B1

Abstract

본 발명은 척추 추체간 유합 케이지에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 확실한 골유합을 촉진하기 위해 인체의 추체 형태에 적합한 기울기를 가지며 생체적합성이 뛰어난 재질로 만든 케이지에 관한 것이다.

이에 본 발명에서는 인접하는 추체에 삽입되어 추체간 유합에 사용되며, 소정의 높이를 갖는 장방형 고리형상의 케이지에 있어서, 일측에는 수직면이 형성되고 타측에는 둥글게 라운딩된 굴곡면이 형성되고, 케이지의 상면과 하면에는 복수개의 요철(凹凸)이 연속적으로 형성되며, 복수개의 상기 요철은 케이지가 삽입되는 추체의 면과 접촉이 용이하도록 수평선을 기준으로 다양한 경사각을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 케이지가 제공된다.

상기한 추체간 유합 케이지는 케이지의 상면과 하면을 이루고 있는 요철부분이 단순한 직선형이 아니고 다양한 경사각을 갖도록 형성되어 있으므로 케이지가 삽입되는 추체의 상면과 하면에 보다 접촉이 용이하게 되고, 사람마다 다른 형태의 추체에 대해 최적의 기울기로 접촉시킬 수 있는 것이다.

Description

척추 추체간 유합 케이지{MODULAR INTERVERTEBRAL FUSION CAGE}

척추는 몸통을 이루는 32∼35개의 척추골(vertebrae)과 각 추골 사이의 추간원판(intervertebral disks)으로 이루어졌으며, 체간의 지주를 이루고, 상단의 두개골과 하단의 골반을 연결한다. 척추골은 위로부터 7개의 경추(cervicalvertebrae), 12개의 흉추(thoracic vertebrae), 5개의 요추(lumbar vertebrae) 5개의 천추(sacral vertebrae), 3∼5개의미추(coccygeal vertebrae)라고 한다. 성인에서는 5개의 천추가 유합하여 1개의 천골(sacrum)이 되고, 또 3∼5개의 미추는 1개의 미골(coccys)이 되어있다.

손상된 척추부의 치료를 위한 전통적인 치료는 추체간 유합 시술이다. 이러한 외과 수술절차의 하나는 외과 의사가 손상된 천연 디스크를 제거한 후 두 개의 인접한 척추 뼈를 하나로 유합한다. 이때, 인접한 척추 뼈들을 유합시키기 위해 케이지 등의 보철기구가 사용된다.

현재 일반적으로 사용되고 있는 케이지(cage)는 그 형태에 따라 직육면체 형태의 박스형 케이지와 속이 빈 나사모양의 원통형 케이지를 들 수 있고, 케이지 내부에 환자의 추체 간 골유합을 가속화하고 안정화하기 위해 환자 자신의 장골에서 채취한 골편이나 타인의 골편 또는 골편 대체물을 넣어 사용한다.

직육면체의 케이지는 추체골 단면과의 접촉면적이 다른 형태의 케이지에 비해 넓으나 케이지가 들어갈 부위의 디스크만을 제거하지 않고 유합을 촉진하기 위해 다른 부위의 디스크도 함께 제거하여야 하므로 시술시간이 길어지는 문제점이 존재하고 있고, 추체의 해부학적 평면에 적합한 형태로 되어있지 않기 때문에 유합의 최적조건을 만족시킨다고 보기는 어렵다. 또한, 재료에 따라 탄소섬유 케이지와 티타늄 케이지로 나뉠 수 있는데, 이 중 탄소섬유는 피질골과 같은 탄력상수를 갖고 있다는 장점 이외에는 생체와의 이물질 반응과 탄소 섬유의 해리 및 이웃 조직으로의 파급 등 단점이 많이 보고되어 사용이 줄고 있다.

한편, 나사형태의 케이지는 케이지가 들어갈 부위의 디스크만 제거하여 비교적 쉽게 삽입할 수 있는 장점이 있으나 디스크를 완전히 제거하지 않는 시술기법이 골유합이 일어날 수 있는 최적의 환경을 만들어 주지 못하며 나사산이 차지하는 두께로 인하여 골편을 넣을 수 있는 부피가 상대적으로 줄어들고 그나마 척추체의 골단면과 골편이 접촉할 수 있는 부위가 조그마한 여러 개의 구멍으로 이루어져 확실한 골유합을 기대하기가 어렵다.

또한, 추체 상하의 단단한 골단면을 제거해야 하기 때문에 추체간 높이를 확고히 유지하지 못하고 추체간 간격이 가라앉는 단점도 지적되고 있다.

한편, 사람의 추체는 그 상면과 하면이 편평한 면으로 되어 있지 않고 중앙부분이 움푹하게 파여져 있으며 각 사람마다 다른 형태를 가지고 있기 때문에 상술한 종래의 직육면체 케이지나 나사형태의 케이지로는 인체의 해부학적 구조에 맞게 접촉할 수 없는 문제점이 있었다.

즉, 사람의 추체는 직선적인 형상으로 이루어진 것이 아니라 연속적으로 기울기가 변하는 곡선의 형태로 이루어져 있기 때문에 추체간 삽입되는 케이지가 직선형인 경우 추체와 케이지 간의 긴밀한 접촉이 어려운 단점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 확실한 골유합을 이룰 수 있는 추체간 유합 케이지를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적으로는 추체간 높이를 확고히 유지하고 접촉면적을 넓혀서 골다공증 환자같이 골밀도가 적은 경우 케이지가 척추체 안으로 파고 들어가는 싱킹-인(sinking-in) 현상을 방지하기 위한 추체간 유합 케이지를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적으로는 추체간 유합할 때 최적의 기울기로 접촉하기가 용이하여 인체의 해부학적 구조에 맞게 접촉할 수 있는 추체간 유합 케이지를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적으로는 생체적합성이 뛰어난 추체간 유합 케이지를 제공하고자 하는 것이다.

도1은 본 발명의 케이지를 도시한 사시도.

도2는 본 발명의 케이지를 도시한 정면도.

도3의 (a) 내지 (b)는 본 발명의 케이지의 상면 경사각을 도시한 정면도.

도4의 (a) 내지 (b)는 본 발명의 케이지의 하면 경사각을 도시한 정면도.

도5는 본 발명의 케이지를 도시한 평면도.

도6은 본 발명의 케이지가 적용된 상태를 도시한 측면도.

도7은 본 발명의 케이지가 적용된 상태를 도시한 평면도.

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 케이지 11 : 수직면

12 : 굴곡면13 : 통공

14 : 나사구멍15,16 : 요철

H1 : 제1경사부H2 : 제2경사부

H3 : 제3경사부H4 : 제4경사부

H5 : 제5경사부H6 : 제6경사부

H7 : 제7경사부L1 : 제1경사부

L2 : 제2경사부L3 : 제3경사부

L4 : 제4경사부

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 인접하는 추체 사이에 삽입되어추체간 유합에 사용되는 케이지에 있어서, 케이지의 상면과 하면에는 복수개의 요철(凹凸)이 연속적으로 형성되며, 복수개의 상기 요철은 케이지가 삽입되는 추체의 면과 접촉이 용이하도록 수평선을 기준으로 다양한 경사각을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 척추 추체간 유합 케이지가 제공된다.

상기 케이지는 소정의 높이를 갖는 장방형 고리형상이며, 일측에는 수직면이 형성되고 타측에는 둥글게 라운딩된 굴곡면이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 케이지의 상면에 형성된 각각의 요철의 철부와 수평선이 갖는 각도는 상기 굴곡면 측에서 약 5.5~6.5°각도이며, 상기 수직면 측으로 갈수록 점차 감소하여 약 2.0~2.5°각도의 경사각으로 형성되고 상기 수직면 측에서는 약 12.0~13.0°각도의 경사각을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 케이지의 하면에 형성된 각각의 요철의 철부와 수평선이 갖는 각도는 상기 굴곡면 측에서 약 4.5~5.5°각도이며, 상기 수직면 측으로 갈수록 점차 감소하여 약 2.5~3.0°각도의 경사각으로 형성되고 상기 수직면 측에서는 약 4.0~5.0°각도의 경사각을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 케이지의 상면을 이루는 요철의 철부는 수평선을 기준으로 경사지게 형성되어 각각 다른 각도를 갖는 7개의 구간으로 구분되며, 상기 굴곡면 측에서 수평선과 이루는 각도가 약 5.5~6.5°인 제1경사부와, 상기 굴곡면 측에서 수평선과 이루는 각도가 약 3.0~4.0°인 제2경사부와, 상기 굴곡면 측에서 수평선과 이루는 각도가 약 2.0~2.5°인 제3경사부와, 상기 수직면 측에서 수평선과 이루는 각도가 약 2.5~3.0°인 제4경사부와, 상기 수직면 측에서 수평선과 이루는 각도가 약 7.0~8.0°인 제5경사부와, 상기 수직면 측에서 수평선과 이루는 각도가 약 9.0~10.0°인 제6경사부와, 상기 수직면 측에서 수평선과 이루는 각도가 약 12.0~13.0°인 제7경사부로 구성되며 상기 각각의 구간은 순차적으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 케이지의 하면을 이루는 요철의 철부는 수평선을 기준으로 경사지게 형성되어 각각 다른 각도를 갖는 4개의 구간으로 구분되며, 상기 4개의 구간은 상기 굴곡면 측에서 수평선과 이루는 각도가 약 4.5~5.5°인 제1경사부와, 상기 굴곡면 측에서 수평선과 이루는 각도가 약 2.5~3.0°인 제2경사부와, 상기 수직면 측에서 수평선과 이루는 각도가 약 1.5~2.5°인 제3경사부와, 상기 수직면 측에서 수평선과 이루는 각도가 약 4.0~5.0°인 제4경사부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 케이지의 상면을 이루는 제1경사부는 약 6°의 각도로 형성되고, 제2경사부는 약 3.5°의 각도로 형성되고, 제3경사부는 약 2°의 각도로 형성되고, 제4경사부는 약 2.7°의 각도로 형성되고, 제5경사부는 약 7.5°의 각도로 형성되고, 제6경사부는 약 9.5°의 각도로 형성되고, 제7경사부는 약 12.6°의 각도로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 케이지의 하면을 이루는 제1경사부는 약 5.0°의 각도로 형성되고, 제2경사부는 약 2.7°의 각도로 형성되고, 제3경사부는 약 2.0°의 각도로 형성되고, 제4경사부는 약 4.2°의 각도로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 케이지는 다수개의 통공이 형성되며, 상기 통공은 꽃모양으로 다수개가 방사형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수직면과 굴곡면에는 케이지 삽입시 삽입기구와 연결되는 원형의나사구멍이 형성되고, 상기 수직면에는 케이지 삽입시 삽입기구와 결합시키기 위한 수직홈이 형성된다.

이하, 본 발명의 척추 추체간 유합 케이지의 일실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 케이지는 한 개 혹은 여러 개를 조합하여 사용 가능한 모듈(module)형 케이지로서, 첨부한 도1에 도시한 바와 같이, 소정의 높이를 갖는 장방형 고리형상이며, 일측에는 수직면(11)이 형성되고 타측에는 둥글게 라운딩된 굴곡면(12)이 형성된 형상이다.

또한, 케이지(10)의 상면과 하면에는 복수개의 요철(凹凸)(15)(16)이 연속적으로 형성되어 있다.

본 발명의 케이지는 상기 요철(15)(16)이 케이지(10)가 삽입되는 추체의 면과 접촉이 용이하도록 수평선을 기준으로 다양한 경사각을 갖도록 형성된다.

여기서 수평선이라 함은 상기 수직면(11)과 직각을 이루는 가상의 선을 말하는 것으로, 상기 경사각의 각도를 측정하는 기준선을 말한다.

상기 케이지의 상면과 하면에 형성된 요철은 다양한 모양으로 형성가능하며 본 발명에서 일실시예로 제시한 케이지(10)는 도1에서 보는 바와 같이, 물결치는 모양과 유사한 형상의 요철이 형성되며 이와 같은 요철로 인해 척추체의 비틀림이나 굽힘에 대해 미끄러지지 않게 된다.

또한, 상기 케이지(10)의 상면에 형성된 각각의 요철(15)의 철부는 수평선을 기준으로 경사지게 형성되어 도2에 도시한 바와 같이, 각각 다른 각도를 갖는 7개의 구간으로 구분되는데, 이 7개의 구간은 상기 굴곡면(12) 측에서부터 제1경사부(H1), 제2경사부(H2), 제3경사부(H3), 제4경사부(H4), 제5경사부(H5), 제6경사부(H6), 제7경사부(H7)로 구성되며, 상기 제1경사부(H1)를 구성하는 상면은 상기 굴곡면(12)을 향하여 하향경사져 있는 형상으로, 이 상면이 수평선과 이루는 각도는 약 5.5~6.5°이며, 바람직하게는 약 6°의 각도로 형성된다.

첨부한 도3의 (a) 내지 (b)는 본 발명의 케이지의 상면 경사각을 도시한 정면도로서, 상기 제2경사부(H2)를 구성하는 요철의 철부도 상기 굴곡면(12)을 향하여 하향경사져 있으며 이 철부가 수평선과 이루는 각도는 약 3.0~4.0°이고, 가장 바람직하게는 약 3.5°의 각도로 형성된다.

또한, 상기 제3경사부(H3)를 구성하는 요철의 철부도 상기 굴곡면(12)을 향하여 하향경사져 있으며 이 철부가 수평선과 이루는 각도는 약 2.0~2.5°이며, 가장 바람직하게는 약 2°의 각도로 형성된다.

한편, 상기 제4경사부(H4), 제5경사부(H5), 제6경사부(H6), 제7경사부(H7)는 상기 수직면(11)을 향하여 하향경사지게 형성된 것으로, 상기 제4경사부(H4)가 수평선과 이루는 각도는 약 2.5~3.0°으로, 가장 바람직하게는 약 2.7°의 각도로 형성된다.

또한, 상기 제5경사부(H5)가 수평선과 이루는 각도는 약 7.0~8.0°이며, 가장 바람직하게는 약 7.5°의 각도로 형성된다.

또한, 상기 제6경사부(H6)가 수평선과 이루는 각도는 약 9.0~10.0°이며, 가장 바람직하게는 약 9.5°의 각도로 형성된다.

또한, 상기 제7경사부(H7)가 수평선과 이루는 각도는 약 12.0~13.0°이며, 가장 바람직하게는 약 12.6°의 각도로 형성된다.

또한, 상기 케이지(10)의 하면에 형성된 각각의 요철(16)의 철부는 수평선을 기준으로 경사지게 형성되어 도2에 도시한 바와 같이, 각각 다른 각도를 갖는 4개의 구간으로 구분되는데, 상기 4개의 구간은 상기 굴곡면(12) 측에서 수평선과 이루는 각도가 약 4.5~5.5°인 제1경사부(L1)와, 상기 굴곡면(12) 측에서 수평선과 이루는 각도가 약 2.5~3.0°인 제2경사부(L2)와, 상기 수직면(11) 측에서 수평선과 이루는 각도가 약 1.5~2.5°의 경사각을 갖는 제3경사부(L3)와, 상기 수직면(11) 측에서 수평선과 이루는 각도가 약 4.0~5.0°인 제4경사부(L4)로 구성된다.

첨부한 도4의 (a) 내지 (b)는 본 발명의 케이지의 하면 경사각을 도시한 정면도로서, 상기 제1경사부(L1)는 약 5.0°의 각도로 형성되고, 제2경사부(L2)는 약 2.7°의 각도로 형성되고, 제3경사부(L3)는 약 2.0°의 각도로 형성되고, 제4경사부(L4)는 약 4.2°의 각도로 형성되는 것이 가장 바람직하다.

또한, 본 고안의 케이지(10)는 다수개의 통공(13)을 형성함으로써 골편이 이탈되지 않으며 골유합이 잘 되도록 하였다.

여기서, 상기 통공(13)은 마치 꽃모양으로 다수개가 방사형으로 형성되어 있으며 이와 같은 형상을 골유합에 도움을 준다.

또한, 상기 수직면(11)과 굴곡면(12)에는 케이지 삽입시 삽입기구와 연결되는 원형의 나사구멍(14)이 형성되어 있고, 상기 수직면(11)에는 케이지 삽입시 삽입기구와 결합시키기 위한 수직홈(17)(도5 참조)이 형성되어 있다.

첨부한 도5는 본 발명의 케이지를 도시한 평면도이고, 도6은 본 발명의 케이지가 인체 내 적용된 상태를 도시한 측면도이며, 도7은 본 발명의 케이지가 적용된 상태를 도시한 평면도로서, 본 발명의 케이지는 추체간 유합할 때 최적의 기울기로 접촉하기가 용이하여 인체의 해부학적 구조에 맞게 접촉할 수 있다.

또한, 본 발명의 케이지(10)는 생체적합성이 뛰어난 순수티타늄 또는 티타늄 합금{예를 들어, Ti-6Al-4V-ELI}으로 된다.

또 다른 재료로는 인체 내에서 흡수되거나 분해되는 재질{예를 들면, PLLA(Poly L-Lactic Acid), PLGA(Poly Lactic-co-glycolic Acid), PGA(Poly Glycolic Acid), PCL(Poly Carprolactone) 등}을 사용한다.

상기한 척추 추체간 유합 케이지는 상면과 하면에 형성된 요철의 철부가 각각 다른 각도를 갖는 경사면으로 형성되어 있으므로 사람마다 다른 형태를 가지고 있는 추체에 최적의 기울기로 접촉시킬 수 있다.

상기한 추체간 유합 케이지는 추체간 유합할 때 최적의 기울기로 접촉하기가 용이하여 인체의 해부학적 구조에 맞게 접촉할 수 있는 효과가 있다.

또한, 통공으로 인해 확실한 골유합을 이룰 수 있는 효과가 있다.

또한, 생체적합성이 뛰어난 순수 티타늄 또는 티타늄 합금재질 또는 생분해성 또는 생체흡수성 재질을 사용함으로써 생체적합성이 좋은 효과가 있다.

또한, 케이지와 추체간의 접촉면적을 넓혀서 골다공증 환자같이 골밀도가 적은 경우 케이지가 척추체 안으로 파고 들어가는 싱킹-인(Sinking-in) 현상을 방지할 수 있다.

Claims

인접하는 추체 사이에 삽입되어 추체간 유합에 사용되는 케이지에 있어서,

케이지의 상면과 하면에는 복수개의 요철(凹凸)이 연속적으로 형성되며,

복수개의 상기 요철은 케이지가 삽입되는 추체의 면과 접촉이 용이하도록 수평선을 기준으로 다양한 경사각을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 척추 추체간 유합 케이지.
제1항에 있어서, 소정의 높이를 갖는 장방형 고리형상이며, 일측에는 수직면이 형성되고 타측에는 둥글게 라운딩된 굴곡면이 형성되는 것을 특징으로 하는 척추 추체간 유합 케이지.
제1항에 있어서, 상기 케이지의 상면에 형성된 각각의 요철의 철부와 수평선이 갖는 각도는 상기 굴곡면 측에서 약 5.5~6.5°각도이며, 상기 수직면 측으로 갈수록 점차 감소하여 약 2.0~2.5°각도의 경사각으로 형성되고 상기 수직면 측에서는 약 12.0~13.0°각도의 경사각을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 척추 추체간 유합 케이지.
제1항에 있어서, 상기 케이지의 하면에 형성된 각각의 요철의 철부와 수평선이 갖는 각도는 상기 굴곡면 측에서 약 4.5~5.5°각도이며, 상기 수직면 측으로 갈수록 점차 감소하여 약 2.5~3.0°각도의 경사각으로 형성되고 상기 수직면 측에서는 약 4.0~5.0°각도의 경사각을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 척추 추체간 유합 케이지.
제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 케이지의 상면을 이루는 요철의 철부는 수평선을 기준으로 경사지게 형성되어 각각 다른 각도를 갖는 7개의 구간으로 구분되며, 상기 굴곡면 측에서 수평선과 이루는 각도가 약 5.5~6.5°인 제1경사부와, 상기 굴곡면 측에서 수평선과 이루는 각도가 약 3.0~4.0°인 제2경사부와, 상기 굴곡면 측에서 수평선과 이루는 각도가 약 2.0~2.5°인 제3경사부와, 상기 수직면 측에서 수평선과 이루는 각도가 약 2.5~3.0°인 제4경사부와, 상기 수직면 측에서 수평선과 이루는 각도가 약 7.0~8.0°인 제5경사부와, 상기 수직면 측에서 수평선과 이루는 각도가 약 9.0~10.0°인 제6경사부와, 상기 수직면 측에서 수평선과 이루는 각도가 약 12.0~13.0°인 제7경사부로 구성되며 상기 각각의 구간은 순차적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 척추 추체간 유합 케이지.
제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 케이지의 하면을 이루는 요철의 철부는 수평선을 기준으로 경사지게 형성되어 각각 다른 각도를 갖는 4개의 구간으로 구분되며, 상기 4개의 구간은 상기 굴곡면 측에서 수평선과 이루는 각도가 약 4.5~5.5°인 제1경사부와, 상기 굴곡면 측에서 수평선과 이루는 각도가 약 2.5~3.0°인 제2경사부와, 상기 수직면 측에서 수평선과 이루는 각도가 약 1.5~2.5°인 제3경사부와, 상기 수직면 측에서 수평선과 이루는 각도가 약 4.0~5.0°인 제4경사부로 구성되는 것을 특징으로 하는 척추 추체간 유합 케이지.
제5항에 있어서, 제1경사부는 약 6°의 각도로 형성되고, 제2경사부는 약 3.5°의 각도로 형성되고, 제3경사부는 약 2°의 각도로 형성되고, 제4경사부는 약 2.7°의 각도로 형성되고, 제5경사부는 약 7.5°의 각도로 형성되고, 제6경사부는 약 9.5°의 각도로 형성되고, 제7경사부는 약 12.6°의 각도로 형성되는 것을 특징으로 하는 척추 추체간 유합 케이지.
제6항에 있어서, 제1경사부는 약 5.0°의 각도로 형성되고, 제2경사부는 약 2.7°의 각도로 형성되고, 제3경사부는 약 2.0°의 각도로 형성되고, 제4경사부는 약 4.2°의 각도로 형성되는 것을 특징으로 하는 척추 추체간 유합 케이지.
제1항 또는 제2항에 있어서, 다수개의 통공이 형성되는 것을 특징으로 하는 척추 추체간 유합 케이지.
제9항에 있어서, 상기 통공은 꽃모양으로 다수개가 방사형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 척추 추체간 유합 케이지.
제2항에 있어서, 상기 수직면과 굴곡면에는 케이지 삽입시 삽입기구와 연결되는 원형의 나사구멍이 형성되는 것을 특징으로 하는 척추 추체간 유합 케이지.
제2항에 있어서, 상기 수직면에는 케이지 삽입시 삽입기구와 결합시키기 위한 수직홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 척추 추체간 유합 케이지.