KR20050113286A - 비금속 정형용 플레이트 - Google Patents

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KR20050113286A
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에스디지아이 홀딩스 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 본체 부위 및 본체 부위에 맞물리게 하기 위한 1 이상의 잠금 장치를 포함하는 척추 플레이트에 관한 것이다. 본체 부위는 중합체, 즉 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK)과 같은 방사선 투과성 물질로 제조하며, 접골용 나사와 같은 다수의 접골용 나사를 수용하기 위한 다수의 접골용 나사구를 포함한다. 1 이상의 잠금 장치는 접골용 나사가 본체 부위에 수용될 때 1 이상의 다수의 접골용 나사를 고정하기 위한 것이다. 잠금 장치는 본체 부위의 것과 상이한 물질의 삽입물에 부착될 수 있다.

Description

비금속 정형용 플레이트{NON-METALLIC ORTHOPEDIC PLATE}
본 발명은 일반적으로 접골용 시스템(bone plating system), 좀더 특별하게는 다양한 정형외과 병변의 치료에 사용하기 위한 플레이팅 시스템(plating system)에 관한 것이다.
척추 손상의 치료는 매우 발전해 왔으며, 이는 질병, 선천적인 영향, 종양의 영향은 물론 골절과 탈구의 영향에 기인하여 발생할 수 있는 다양한 형태의 척추 상해 및 변형의 치료를 포함한다. 수 년 동안 신장된 강플레이트(elongated rigid plate)은 척추의 안정화 및 고정화에 유용했다. 다양한 플레이트 디자인이 일피질(uni-cortically) 또는 양피질(bi-cortically)이 본질적으로 안정한 임플란트가 되도록 한다는 점이 알려져있다. 고정 플레이트는 손상되거나, 퇴행성이거나, 종양이 있거나 감염 중에 있는 상부 또는 하부 경추를 안정화하는 데 사용할 수 있다는 점도 알려져 있다. 또한, 이들 플레이트들은 즉각적인 안정과 함께 동시에 신경 감압(neural decompression)을 할 수 있는 추가의 잇점도 제공한다.
수 년 동안 경추 플레이팅 시스템, 특히 전방 접근법이 발전하는 동안 이러한 시스템에 대한 다양한 요구 사항이 알려져 왔다. 예를 들어, 플레이트는 강한 기계적 안정도를 제공하여 각 척추 동작 세그먼트(vertebral motion segment)가 자유도 6으로 운동하도록 조절할 수 있어야 한다. 상기 플레이트는 각각 3개의 척추뼈와 함께 축방향 하중을 연속적으로 지탱할 수 있어야 한다. 상기 플레이팅 시스템은 재료의 내구성 미만의 응력 수준(stress level)을 지탱할 수 있어야 하며, 동시에 플레이팅 시스템이 부착되는 해부 구조 또는 척추의 강도를 초과해야 한다.
플레이팅 시스템의 또 다른 필수 조건은 플레이트의 두께가 작아 플레이트의 돌출부를 감소시켜야 하며, 특히 경추의 작은 공간에서 작아야 한다. 플레이트를 척추에 연결하기 위해 사용된 나사는 오랜 시간 동안 헐거워져서는 안되며 플레이트에서 빠져서는 안된다. 바람직하게는 플레이트는 좀더 높은 안정도로 척추에 접촉하도록 디자인되는 것이 바람직하다.
다른 한편으로는, 상기 플레이트이 일정한 기계적 필수 조건을 만족하는 한편, 일정한 해부학적 조건 및 외과적 조건도 만족해야 한다. 예를 들어, 경추 플레이팅 시스템은 환자에의 관입(intrusion)을 최소화하여야 하며, 주위 연조직의 손상을 감소시켜야 한다. 최적의 플레이팅 시스템에는 시술된 척추 각각에 1 이상의 나사를 배치하는 것이 허용되는 것으로 알려져 왔다.
수십년 동안 다양한 척추 플레이팅 시스템이 개발되어 경추 고정 시스템을 위한 몇몇 요구 사항 및 필수 조건을 제시하였다. 하나의 예는 본 명세서에 참조 인용된 미국 특허 6,152,927에 개시된 전방 경추 플레이팅 시스템이다. 그러나 좀더 정교한 플레이팅 시스템 디자인에서 조차도 여전히 고품질이고, 피질골과 유사한 기계적 강도 특성 및 모듈러스(modulus)를 지닌 내구성 있는 장치를 제공하는 척추 플레이팅 시스템에 대한 요구가 남아있다. 피질골보다 상대적으로 높은 모듈러스를 지닌 금속 임플란트는 "응력 감소(stress shielding)"라고 알려진 현상을 유발할 수 있는바, 이것은 통상적으로 골 질량 감소 및 헐거워짐(loosening)을 유도하고, 결과적으로 몇몇 금속 금속 정형용 임플란트의 후속적인 열화를 유발하는 것으로 생각된다. 또한 금속 임플란트의 방사선 촬영 특성(radiographic quality)은 종종 인공 음영(imaging artifact) 및 산란을 생성시키며, 이들은 X-선, CAT 스캐닝, 또는 MRI 기법을 통한 통상의 촬영(imaging)기법을 이용할 때 골 성장의 검사를 방해한다.
발명의 개요
종래의 시스템에 의해 충족되지 않고 남아있는 요구 사항을 제기하기 위해 본 발명은 신규한 정형용 플레이트를 제공한다. 하나의 구체예에 있어서, 본 플레이트(bone plate)는 본체 부위 및 본체 부위를 부착하기 위한 1 이상의 잠금 장치를 포함한다. 본체 부위는 중합체, 즉 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK)과 같은 방사선 투과성 재료로 제조하며, 접골용 나사와 같은 다수의 부착 장치를 수용하기 위한 다수의 부착 장치구를 포함한다. 1 이상의 잠금 장치는 접골용 나사가 본체 부위에 수용될 때 다수의 부착 장치중에서 하나 이상을 보호하기 위한 것이다.
몇몇 구체예에 있어서, 본 플레이트(bone plate)는 본체 부위에 첨부할 수 있는 1 이상의 삽입물(insert)도 포함할 수 있으며, 삽입물은 잠금 장치와 부착하기 위한 것이다. 상기 삽입물은 티타늄, 알루미늄 또는 방사선 투과성 재료와 상이한 다른 물질일 수 있다.
몇몇 구체예에 있어서, 삽입물은 회전 방지 부위를 포함함으로써 본체 내 삽입물의 회전을 방지한다. 삽입물은 잠금 장치를 나사산 처리에 의해 부착하기 위한 금속 재료를 포함할 수도 있다. 또한, 상기 삽입물은 본체 부위의 세로축을 따라 위치할 수 있으며, 동시에 다수의 잠금 장치와 결합할 수 있다.
다른 구체예에 있어서, 본 플레이트는 제1 물질로 형성된 본체를 포함하며, 여기서, 본체는 접골용 나사와 같은 부착 장치를 수용하기 위한 개구를 포함한다. 본 플레이트는 1 이상의 부착 부위를 지닌 삽입물도 포함할 수 있으며, 이 삽입물은 제1 물질과 상이한 제2 물질을 포함한다. 상기 본 플레이트는 부착 부위에 부착하기 위한 잠금장치도 포함할 수 있다. 부착 부위에 부착하는 경우, 잠금 장치는 상응하는 개구내의 부착 장치를 안전하게 한다.
몇몇 구체예에 있어서, 제1 물질은 방사선 투과성이고, 제2 물질은 방사선-불투과성이다. 또한, 몇몇 구체예에 있어서, 제2 물질은 제1 물질보다 더 단단하다.
다른 구체예에 있어서, 척추 플레이팅 시스템은 2 이상의 척추 본체 사이의 융합(fusion)을 향상시키기 위해 제공된다. 척추 플레이팅 시스템은 다수의 부착 장치를 포함하며, 각각의 부착 장치는 중심선을 지니고, 본체는 주로 비금속 방사선 투과성 재료로 형성된다. 본체는 상부, 하부 표면 및 다수의 부착 장치를 수용하기 위한 부착 장치구를 포함한다. 척추 플레이팅 시스템은 주로 금속 재료로 형성된 나사산 처리된 1 이상의 삽입물도 포함할 수 있고, 삽입물은 1 이상의 잠금 장치구로 삽입할 수 있으며, 여기서, 나사산 처리된 삽입물은 나사산 처리된 잠금 장치를 나사산을 따라 수용하고, 나사산 처리된 잠금 장치는 본체의 상부면 이상으로 연장되는 헤드(head)를 가진다. 각각의 잠금 장치구는 하나의 부착 장치구에 수용된 부착 장치가 나사산 처리된 잠금 장치에 잠겨 고정되도록 위치할 수 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점은 후술하는 본 발명의 상세한 설명과 첨부 도면을 심사 숙고하면 명백해 질 것이다.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전방 플레이팅 시스템의 상부 투시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 플레이팅 시스템의 측면도이다.
도 3a 내지 도 3b는 상이한 크기와 배열로 제공된 본 발명의 다른 구체예에 따른 고정 플레이트의 상부도이다.
도 4는 플레이트내 골공(bone hole)내에 배치되고 척추 내에 결합되는 고정각 부착 장치를 가지는, 본 발명의 구체예에 따른 플레이트의 부분 단면도이다.
도 5는 플레이트에 배치되고 척추에 부착된 다변 입사각 나사를 구비한, 본 발명의 구체예에 따른 플레이트의 확대 말단면도(end cross-sectional view)이다.
도 6a는 본 발명의 다른 구체예에 따른 전방 플레이팅 시스템의 하부 투시도이다.
도 6b는 도 6a의 전방 경추 플레이팅 시스템에 사용하기 위한 나사산 처리된 삽입물의 상부 투시도 이다.
도 6c는 6c--6c선을 따라 화살표 방향으로 관찰한 도 6a에 도시한 플레이트의 측면도이다.
도 7a는 본 발명의 다른 구체예에 따른 전방 플레이팅 시스템의 하부 투시도이다.
도 7b 및 도 7c는 각각 7b--7b선 및 7c--7c선을 따라 화살표 방향으로 관찰한 도 7a에 도시한 플레이트의 측면도이다.
발명의 상세한 설명
본 발명의 원리의 이해를 증진시키기 위한 목적으로 구체예 또는 실시예에는 도면에 나타낸 참고 부호가 사용될 것이며, 이를 설명하기 위해 특정 언어가 사용될 것이다. 그럼에도 불구하고 본 발명의 범위에 어떠한 제한도 의도된 것으로 이해해서는 안된다. 전술한 구체예에 임의의 변경 및 추가의 수정, 그리고 본 명세서에 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 원리의 임의의 추가 응용은 본 발명과 관련된 기술분야의 당업자에게 일반적으로 발생할 수 있다.
접골용 플레이팅 시스템 또는 고정 어셈블리(30)의 일실시예는 도 1 및 도 2에 도시하였다. 본 발명의 실시예에서, 접골용 플레이팅 시스템(30)은 전방 경추 플레이트이지만, 다른 플레이팅 시스템도 또한 본 발명으로부터 수혜를 얻을 수 있다. 다른 실시예는 다리, 팔, 발, 손 또는 신체의 다른 부위에 사용될 수 있는 플레이트 또는 골 수선 시스템을 포함할 수 있다.
본 발명의 구체예에 따르면, 상기 플레이팅 시스템은 신장된 플레이트(elongated plate)(31) 및 접골용 나사와 같은 1 이상의 골 부착 장치(32)를 포함한다. 다른 골부착 장치는 소정의 위치에 플레이트를 안정하도록 하는 볼트, 스테이플 및 돌출부를 포함한다. 상기 잠금 장치는 1 이상의 잠금 어셈블리(33)에 의해 플레이트(31)에 고정되거나 유지될 수 있다. 나사 또는 볼트와 같은 잠금 장치를 사용하는 구체예에 있어서, 상기 신장된 플레이트(31)에는 다양하게 배치된 다수의 개구부 또는 구멍(34)이 구비되어 있다. 상기 플레이트는 부착 장치(32)를 지닌 척추 레벨 노드(35) 및 각각의 노드에 배치된 개구부(34)로 구분될 수도 있다. 또한, 상기 플레이트(31)는 각각의 노드(35) 사이에 오목부를 포함하여 외측 등고(contour) 및 플레이트의 크기를 줄일 수 있다. 또한, 각 노드(35) 사이의 감소된 폭은 척추 해부에 의해 요구될 수 있는 플레이트를 추가로 구부리기 위한 감소된 재료의 영역을 제공한다.
상기 플레이트(31)은 주로 중합체를 원료로 하는 수지와 같은 방사선 투과성 재료로 구성된다. 하나의 실시예에 있어서, 상기 플레이트(31)은 상표명 PEEK-OPTIMA로 영국 소재 임지바이오 바이오머티어리알 솔루션스 란카샤이어사(Invibio Biomaterial Solutions of Lancashire)로부터 구입가능한 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK) 고온 열가소성 플라스틱으로 구성된다. 이러한 재료를 사용하면, 상기 플레이트(31)와 조합된 골성 구조(bony structure)의 통상적인 촬영(imaging), 예를 들어 X선, 컴퓨터 단층 촬영(computerized axial tomography(CAT)) 스캐닝, 또는 자기공명영상은 금속 임플란트로부터 발생하는 것과 비교하여 인공 음영 및 산란이 감소하기 때문에 향상된다. 또한 PEEK와 같은 중합에는 한계 정도까지 휘거나 구부릴 수 있다. 이러한 가요성은 증가된 상대 진동(rslative motion)을 허용하고 응력 감소를 회피함으로써 쪼개진 뼈나 융합된 척추 사이의 좀 더 나은 치료/융합을 제공하는 데 이용할 수 있다.
상기 플레이트(31)는 추가로 1 이상의 골 성장 또는 융합 증진 요소, 예를 들어 골, 골 형태 형성 단백질(BMP), 탈무지골 기질(DBM), LIM 광화 단백질(LMP), 골원성 페이스트 등을 포함할 수 있다. 상기 융합 증진 요소는 당업자에게 널리 알려져 있다는 점을 이해해야 한다.
상기 플레이트(31)는 원형 처리된 상부 말단(36)을 포함하여, 예를 들어 척추 융합 과정 중에 있는 주위 조직의 염증을 감소시키며, 원형 처리된 상부 말단은 척추 주위의 연조직과 접촉할 수 있다. 원형 처리된 상부 말단(36)은 주위 연조직이 겪을 수 있는 상처 또는 염증의 양을 감소시킨다. 상기 플레이트(31)의 하부 표면(37)은 쪼개진 골 또는 척추 본체와 각각의 척추 시술 레벨에서 접촉하고 부착되도록 배치되는 것이 바람직하다. 몇몇 구체예에 있어서, 상기 하부 표면은 직조되어 척추 본체에 결합(grip)을 향상시킬 수 있으며, 종방향 굴곡 및/또는 횡방향 굴곡을 지녀서 상응하는 부착 표면(예 : 척추의 굴곡)에 꼭 들어맞을 수 있다.
도 3a - 도 3b를 참조하면, 신장된 플레이트(31)의 몇몇 변형이 도시되어 있다. 본 발명의 구체예에 따른 접골용 플레이팅 시스템은 당연히 플레이트의 크기/길이, 부착 장치의 배열에 따라 쪼개진 골 조각 또는 척추를 고정하는 데 쉽게 적용될 수 있다. 예를 들어, 도 1, 2 및 3a에 도시한 상기 플레이트는 5개의 척추 레벨 노드(35a)를 포함하므로 플레이트는 척추의 5개의 척추골에 부착될 수 있다. 도 3a의 상기 플레이트(31)은 척추 C2-C6를 고정하는 데 사용될 수 있으며, 또한 척추의 흉부, 요부 및 천골 부위에도 사용할 수 있다. 도 3b에 도시한 신장된 플레이트(31b)은 시술된 척추 레벨에 따라 3개의 척추에 걸치도록 치수화되고 배치된다. 이 경우, 상기 플레이트(31b)는 플레이트의 반대 말단에 위치한 2개의 노드 및 플레이트의 중앙 부위에서 각각 분지하는 잠금 장치를 지닌 1개의 노드를 구비한 3개의 척추 레벨 노드(35b)를 포함하여, 척추 해부에서 변형을 수용한다.
상기 플레이트(31b)을 수정한 것을 도 3c에 도시하였다. 이 경우, 플레이트(31c)는 동일한 척추 레벨에서 직선으로 배열된 플레이트의 중앙부위의 반대면에 위치한 3개의 노드(35c)를 포함한다. 도 3d - 도 3e의 플레이트, 즉 31d 및 31e는 이들의 길이가 다양한 척추 본체 레벨을 수용하기 위해 점점 짧아지지만, 플레이트(31c)와 유사하다. 도 3f - 도 3g에 도시한 마지막 2개의 플레이트(31f) 및 플레이트(31g)는 각각 2개의 척추 레벨의 시술을 위해 제공되며, 각각 2개의 노드(35f) 및 노드(35g)를 지닌다.
상기 신장된 플레이트(31a) - 신장된 플레이트(31g)는 각 노드(35a) - 노드(35g)에 다양한 구멍 패턴을 제공할 수 있다. 이들 구멍 패턴은 3 이상의 부착 장치(예 : 나사)를 제공하여, 각 골 부위(예 : 척추 본체)에 부착될 수 있다. 전술한 바와 같이, 각 척추 본체의 2 이상의 나사를 위치시키는 것은 구조물의 안정성을 향상시키는 것을 확인하였다.
본 발명의 구체예는 부착 장치를 신장된 플레이트에 체결하기 위한 장치를 제공하여, 탈락, 헐거워짐, 또는 부착 장치의 기타의 이탈을 방지한다. 결과적으로, 본 발명의 구체예의 추가의 양상에 있어서, 다양한 개구 구멍 패턴이 제공될 수 있다. 하나의 패턴은 도 1의 플레이트(31)와 도 3a의 플레이트(31a)의 말단에 도시한 바와 같은 말단 구멍 패턴(38)이다. 이러한 배치에 있어서, 2개의 나사구(34)는 단일 노드(35a)의 측면에 배치된다. 단일 잠금 어셈블리는 2개의 나사구(34) 사이에 배치될 수 있으며, 플레이트(31a) 내부에 배치된 부착 장치를 체결하기 위해 배치될 수 있다. 상기 잠금 어셈블리는 플레이트(31a)는 나사산 처리로 부착되는 기계 나사일 수 있거나, 플레이트에서 나와 플레이트를 관통하는 자가-태핑(self-tapping) 나사일 수 있다. 다른 타입의 잠금 어셈블리는 1 이상의 부착 장치가 선택적으로 삽입 및 체결될 수 있도록 하는, 회전가능한 디스크, 레버(lever), 또는 리벳(rivet); 1 이상의 부착 장치가 선택적으로 삽입 및 체결될 수 있도록 하는 변형 부위(deformable portion); 1 이상의 부착 장치를 선택적으로 조일 수 있도록 사용되는 스트랩(strap)/타이(tie) 장치; 및 1 이상의 부착 장치가 선택적으로 삽입 및 체결될 수 있도록, 다른 위치 사이를 이동하기 위한 슬라이딩 구성(sliding member)를 포함한다. 유사한 배열이 중앙 구멍 패턴(39)에 제공될 수 있으며, 여기에서 2개의 나사구는 단일 척추 레벨에 위치한다. 잠금 어셈블리는 2개의 부착 장치구 사이에 배치될 수 있으며, 각각의 부착 장치를 체결하기 위해 배열될 수 있다.
본 발명의 구체예에서는 추가로 4-부착 장치 패턴을 구비하는 플레이트에 대해 심사숙고 하였다. 예를 들어 도 1 및 도 3a 및 도 3d에 도시한 4구 패턴(40)은 다이아몬드 형태의 4개의 접골용 나사를 제공한다. 단일 체결 어셈블리(33)는 모든 부착 장치구 사이의 중심에 배치되어 각각의 구멍 안의 부착 장치가 단일 잠금 어셈블리에 의해 동시에 체결될 수 있도록 할 수 있다. 도 3a에 도시한 5노드 플레이트(31a)에서는 2개의 상기 4구 패턴(40)이 제공된다. 도 3d에 도시한 3노드 플레이트(31d)에 있어서, 1개의 4구 패턴(40)만이 요구된다. 4구 패턴(40)은 얼마나 많은 부착 장치(32)가 어떠한 배치로 단일 척추에 부착되는지를 측정하는 데 외과의사에게 높은 정도의 유연성을 제공한다. 예를 들어, 도 1에 나타낸 바와 같이, 2개의 나사가 척추 레벨 노드(35)에 측면 방향으로 반대 방향의 나사구에 위치한다. 또한, 부착 장치는 플레이트(31a)의 길이를 따라 종방향으로 반대 방향의 나사구에 배치될 수 있다. 다른 배열로는 부착 장치가 직접 인접한 나사구(34)에 배치되는 경우와, 3개의 부착 장치를 4구 패턴(40)의 3개의 구멍 내에 위치시키는 것을 심사 숙고할 수 있다. 다시 말하면, 부착 장치의 선택 및 이의 배열은 외과 의사에게 맡겨질 수 있으며, 요구되는 타입의 수정이나 고정 및 시술될 골 구성(bony member)에 기초할 수 있다.
부착 장치를 위한 추가의 배열은 도 3b 및 도 3c에 도시한 4구 클러스터(41)에 의해 제공된다. 플레이트(31b)내의 4구 클러스터(41)에는 2구 쌍(41a 및 41b)이 제공된다. 각각의 구 쌍은 그 자신의 잠금 어셈블리를 포함하여 2개의 부착 장치(예 : 나사)를 각각의 구 쌍의 나사 강(screw bore)내에 체결할 수 있다. 도 3b에 나타낸 바와 같이 특정 구 쌍의 배향은 단일 골 부위(예 : 척추)에서 일반적으로 서로 상대적으로 측방향인 각각의 쌍에 1개의 나사구를 제공한다. 각각의 쌍에 있는 다른 부착 장치구는 중앙 나사구부터 종방향으로 분지하며 플레이트(31b)의 말단에 좀더 가까이 배치된다. 이러한 방법으로, 2개의 구 쌍 각각의 2개의 중앙구는 하나의 척추에 부착될 수 있고, 구 쌍(41a 및 41b)의 남은 나사구는 우수하거나 열악한 인접 척추에 배치될 수 있다. 그러나, 가장 바람직하게는 4구 클러스터(41)내의 나사구 각각은 일반적으로 배향되거나 단일 척추로부터 다소 분지한다. 외과 의사는 척추 위에 최적으로 배열된 2개의 구 쌍(41a 또는 41b)에 임의의 나사구를 선택할 선택권을 가지게 되었다.
유사한 배열이 4구 클러스터(42)를 포함하는 플레이트(31c)에서 확인된다. 이 실시예에서, 4구 클러스터(42)는 도 3b의 4구 클러스터에 유사한 방식으로 2개의 구 쌍(42a 및 42b)을 포함하는 것을 확인할 수 있다. 그러나, 이 경우에 상기 구 쌍은 플레이트(31c)가 플레이트(31b)보다 좀더 짧은 것을 주된 이유로 서로 좀더 가깝게 배치된다. 4구 클러스터(40) 및 4구 클러스터(41) 양자에 있어서, 잠금 어셈블리는 단일 잠금 어셈블리에 달린 4개의 구 전체라기 보다는 단지 1쌍의 부착 장치를 체결하기 위해 제공된다.
본 발명은 도 3f에 도시한 플레이트(31f)내에 패턴(43)과 같은 3구 패턴을 심사숙고 한다. 이 실시예에 있어서, 단일 잠금 어셈블리는 각각의 나사구 내부에 3개의 부착 장치를 고정하는 데 사용된다. 5구 패턴(44)은 도 3g에 나타낸 바와 같이 플레이트(31g)상에 제공된다. 이 실시예에 있어서 단일구는 4개의 바깥쪽 나사구 사이의 중앙에 배치된다. 2개의 잠금 어셈블리(33)은 중앙구와 함께 4개의 바깥쪽 나사구 쌍을 체결하기 위해 제공된다. 이러한 배치에 있어서, 중앙구는 2개의 잠금 어셈블리에 의해 고정되며, 반면 구의 바깥쪽 쌍 각각은 단일 잠금 어셈블리에 의해 고정된다.
도 4 및 도 5를 참고하면, 예를 들어 척추 본체 V에 부착하기 위해 접골용 나사를 사용하여 고정 플레이트 어셈블리(30)를 이용하는 것이 예시되어 있다. 도 4에는 한 쌍의 고정각 나사(50)가 각각의 강(34)내에 배치되어, 나사산 처리된 몸통(51)이 플레이트(31)의 하부 표면(37)을 넘어서 척추 본체 V 내부로 돌출된다. 상기 나사산 처리된 몸통은 배치되어 척추 본체 V의 피층골 및 해면골에 부착되는 것이 바람직하다. 고정각 나사(50)의 중간 부위(52)는 나사구(34)의 실린더형 강(77)을 통해 돌출한다. 고정각 나사(50)가 척추 본체 V로 나사산 처리되어 들어갈 때 나사의 헤드(54)의 구형 표면(57)은 나사구(34)의 구형 오목부(75)와 접촉한다. 나사(50)가 구형 오목부(75)내에 완전히 위치하면, 중간 부위(52)는 실린더형 강(77)에 정확히 맞게 되어, 고정각 나사(50)는 플레이트(31)에 대해 선회하거나 병진하지 않는다.
플레이트(31)내에 나사(50)의 안전한 고정을 확고하게 위해 잠금 어셈블리(33)는 2개의 부착 장치(50)의 헤드(54)위에 고정된다. 특히, 잠금 나사와 같은 잠금 장치(85)는 강(70)내로 나사산 처리로 들어가 와셔(90)를 당겨 나사 머리와 접촉하도록 한다. 본 발명의 구체예에 있어서, 상기 강(70)은 쉽게 태핑되며, 반면 다른 구체예에서는 잠금 장치(85)는 자가 태핑 나사일 수 있다. 잠금 장치(85)의 추가의 구체예는 1 이상의 부착 장치가 선택적으로 삽입 및/또는 체결될 수 있도록 배치되거나 형상화된 다른 기계적 구조, 디스크, 레버, 또는 리벳; 1 이상의 부착 장치가 선택적으로 삽입 및/또는 체결될 수 있도록 하는 변형 부위; 1 이상의 부착 장치를 선택적으로 조일 수 있도록 사용될 수 있는 스트랩/타이 장치; 및 1 이상의 부착 장치가 선택적으로 삽입 및/또는 체결될 수 있도록, 다른 위치 사이를 이동하기 위한 슬라이딩 구성을 포함한다.
볼록한 표면(92)은 플레이트의 구형 오목부(75)내에 나사 헤드를 단단히 장착시키기 위하여 부착 장치 헤드(54)의 구형 표면(57)에 대항하여 위치시킨다. 다른 구체예에서, 잠금 와셔(90)는 부착 장치(50)의 상부 표면(56)과 실질적으로 맞닿을 수 있도록 잠금 오목부(locking recess)(71)내로 충분히 깊이 진행할 수 있다.
본 발명에 따른 또 다른 실시예는 의사들이 플레이트를 척추골이나 다른 뼈에 결합시킬 때 잠금 어셈블리(33)를 부착시키지 않아도 되도록 잠금 어셈블리(33)를 플레이트(31)에 느슨하게 결합시켜 놓는다. 본 발명에서는 잠금장치(85)는 잠금 와셔(90)로부터 나사산 처리된 강(70)를 통하여 플레이트 하부 표면(37) 아래로 3 이하의 나사산이 나오도록 기 나사산 처리된 나사이다. 이후 잠금 나사(85)는 탭핑된 강(70)로부터 빠져나오거나 움직이지 못하도록 나사가 플레이트에 더욱 깊숙하게 박힌다. 물론 잠금 어셈블리(33)의 필요에 따라 잠금 나사(85)는 더욱 깊게 박힐 수도 있다. 전술한 바와 같이 잠금 나사(85)의 첨단부(86a)는 피질성 골을 잘 관통할 수 있는 구조로 되어있다. 잠금 나사가 플레이트에 체결되면, 플레이트(31)가 뼈에 우선 위치를 잡은 후 첨단부(86a)는 척추골 V를 관통한다. 이때, 잠금 나사(85)는, 부착 장치(50)를 뼈에 이식할 때 플레이트가 척추골 V상에서 위치를 잡고 안정화하는데 도움을 준다. 물론 이와 같이 잠금 나사(85)에 의하여 임시적으로 위치를 잡는 것은 드릴을 사용하여 부착 장치(50)를 수용할 수 있도록 척추골에 나사산을 형성함으로써 수행할 수도 있다.
잠금 어셈블리(33)는 잠금 나사(85)가 플레이트(31)에 체결되면 나사구(34)를 가로막지 않도록 와셔(90)을 제거할 수 있게 구성될 수도 있다. 그리하여 잠금 어셈블리(33)가 느스한 상태에서도 부착 장치(50, 60)가 나사구(34)에 삽입될 수 있다.
도 5에 가변각 부착 장치(60)를 나타내었다. 잠금 어셈블리(33)는 전술한 바와 같이 가변각 나사(60)의 헤드(64)를 플레이트(31)에 고정시키는 역할을 한다. 특히 와셔(90)의 볼록면(92)은 대향하는 부착 장치(60)의 구형 표면(67)에 접하여 압력을 가한다. 그러나 가변각 나사(60)의 중간 부분(62)은 나사홀(34)의 실린더형 강(77)에 밀착되지 못한다. 따라서 각 나사(60)의 헤드(64)가 플레이트의 오목부(75)에 단단히 위치한다 하여도 부착 장치(60)는 아직 플레이트, 실린더형 강(77) 및 오목부(75)에 대해 각을 형성하고 있다. 각도는 가변각 나사(60)의 중간 부분(62)과 실린더형 강(77)의 직경 차이에 의해 결정된다. 바람직한 실시예에서는 내측면(77)과 오목부(75)의 축(75a)로부터 20°까지 허용된다.
이식하는 동안 가변각 나사(60)는 결정된 변위각도 내에서 (예를 들어 20°) 어느 각도로나 부착 장치를 척추골 내에 위치시킬 수 있도록 한다. 이와 같이 가변각 나사(60)는 척추골에 부착 장치를 부착시키는 것에 대하여 고정각 나사(50)에 비하여 많은 융통성이 있다. 특히 이러한 각을 변화시킬 수 있는 성능은 환자 내에서 고정 장치(30)를 이식시키는 경우 나사와 플레이트 사이에서 제한된 정도의 미세 동작을 가능하게 한다. 다시 말하면, 척추가 하중을 받고 그 하중이 나사와 플레이트를 통하여 전달될 때 플레이트와 척추골은 상호작용을 할 수 있다. 가변각 나사(60)는 구형 오목부(75)내에서 축회전 운동에 의하여 이러한 상대적인 운동을 가능하게 한다. 다른 한편 고정각 나사(50)는 이러한 상대적인 운동을 방해한다. 고정각과 가변각의 설치 여부는 치료하는 현상에 따라 의사가 결정할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 고정 플레이트 어셈블리(30)는 수술 과정 중 어느 때라도 이러한 선택을 가능할 수 있도록 한다.
도1-5에 개시된 플레이팅 시스템(30)은 많은 잇점이 있다. PEEK와 같은 비금속 물질을 사용함으로써 플레이트(31)는 강력한 기계적 고정 능력을 제공하면서 각 척추골의 동작을 자유도 6내로 조절함으로써 금속플레이트에 비해서 많은 융통성이 있다. 플레이팅 시스템(30)은 또한 연속된 3개의 척추골이 받는 하중을 견딜 수 있다. 플레이팅 시스템(30)은 PEEK 물질의 한계범위 내 강도를 유지하는 한도 내에서 플레이팅 시스템(30)이 설치된 척추골이나 다른 골구조의 강도를 초과하는 하중을 견딜 수 있다. 플레이트의 두께(31)는 상대적으로 얇으며, 따라서 특히 경추내의 작은 공간에서의 돌출을 저감할 수 있다. PEEK 물질은 금속 플레이트와는 대조적으로 잠금 나사가 탭핑이 가능하게 한다. 또한 PEEK 물질의 신축성 있는 특성은 부착 장치가 플레이트(31)나 척주골로 부터 빠져 나오거나 느슨하게 되는 것을 방지한다.
도 6a-6c는 플레이팅 시스템(30)의 또 다른 실시예를 나타내는데, 플레이트(31h)는 금속 삽입 장치(100)를 포함한 점에서 플레이트(31f) 와 유사하다. 본 발명의 실시예에서 금속 삽입 장치는 티타늄, 알루미늄이나 세라믹으로 되어 있으나 다른 물질이 사용될 수도 있다. 금속 삽입 장치(100) 는 잠금 나사(85)를 수용하고 고정하기 위한 접촉면을 개선하기 위하여 잠금 어셈블리(33)의 일부분으로 사용된다.
특히 도 6b에 의하면 금속삽입 장치(100)는 타원형 부분(102)과 실린더형 부분(104)로 구성된다. 실린더형 부분(104)은 잠금장치(85)를 수용하고 나사결합을 위하여 나사산이 형성된 내면을 포함하여 구성된다. 또 다른 실시예인 도 6a및 6c에 의하면 금속삽입 장치(100)는, 바람직하게는 플레이트가 좀 더 연성인 상태에서 플레이트(31h)내로 프레스 삽입된다.
도 6a-6c에 개시된 플레이팅 시스템(30)은 많은 잇점이 있다. 상기 도 1-5의 잇점 이외에, 금속 삽입 장치는 잠금 어셈블리(33)에 추가적인 강도를 제공한다. 또한 금속 삽입 장치(100)는 쉽게 나사산을 형성할 수 있어 잠금장치(85)가 매우 단단하게 고정될 수 있다.(즉 자가 탭핑 나사에 비하여 단단히 결합된 나사) 타원형 부분(102)은 잠금장치(85)가 플레이팅 시스템(30)에 삽입되거나 제거될 때에 금속삽입 장치(100)가 회전하는 것을 방지한다. 또한 타원형 부분은(102) 삽입 장치가 플레이트(31)의 하부 표면(37) 반대편으로 빠져나가는 것을 방지한다.
플레이팅 시스템(30)의 또 다른 실시예인 도 7a-7c에 의하면 플레이트(31i)는 금속 삽입 장치(110)를 포함한 점에서 플레이트(31e)와 유사하다. 다른 물질로도 만들어질 수 있으나 본 발명의 실시예에서는 금속 삽입 장치는 티타늄이나 알루미늄으로 만들어진다. 금속 삽입 장치(110)는 플레이트(31i)의 세로축 방향으로 뻗어 있으며, 따라서 플레이트를 단단히 고정시켜 그렇지 않으면 발생할 수 있는 플레이트의 굽힘을 방지한다. 금속 삽입 장치(110)는 또한 세로축 방향으로 항 압축력을 제공한다. 또 다른 실시예에서 금속 삽입 장치(110)는 나사형 잠금장치(85)를 수용하고 나사 결합하기 위해 하나 이상의 나사산으로 된 내면으로 구성된다. 금속 삽입 장치(110)의 길쭉한 형상은 잠금장치(85)가 플레이팅 시스템(30)에 삽입되거나 제거될 때에 삽입 장치(100)의 회전을 방지한다. 한 세트의 금속 삽입 장치(110)만으로 구성될 수도 있으나 여럿으로 구성될 수도 있다.
또 다른 실시예에서는 금속 삽입 장치(110)는 저면 보다 큰 상부 표면에 꼭 들어맞게 구성되어있다. 금속 삽입 장치(110)의 이러한 형상은 플레이트(31i)의 대응하는 슬롯(114)에 꼭 들어맞는 열쇠와 같다. 본 발명의 실시예에서 삽입 장치의 하나 또는 그 이상의 나사산 부분이 플레이트(31i) 내에서 하나 또는 그 이상의 강(70)과 결합되도록 된다. 또 다른 실시예에서 핀(116)이 플레이트 내에 금속삽입 장치(110)를 고정시킬 수 있도록 사용될 수 있다. 플레이트(31i)에 금속 삽입 장치(110)를 고정시키는 많은 다른 방법이 알려져 있으며 , 잠금 나사(85)가 단독으로 고정방법으로 사용될 수 있다.
도 7a-7c에 개시된 플레이팅 시스템(30)은 많은 잇점이 있다. 도 1-6c에서 상술한 잇점 외에 금속 삽입 장치(110)는 여러 다른 형태의 잠금 나사(85)에 추가적인 강도를 제공한다. 하나의 금속 삽입 장치(110)는 플레이트(31i)로 쉽게 들어 갈 수 있어서 제작을 쉽게 한다. 선택적으로, 여러개의 금속플레이트를 플레이트(31i)의 슬롯(114)내로 연속하여 사용할 수 있으며(예를 들면 하나의 잠금 나사에 하나의 금속플레이트) 따라서 여러 다른 형태와 길이의 플레이트(31i)에 적합하게 사용될 수 있는 잠금 장치의 수를 줄일 수 있다.
본 발명의 실시예는 단지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것이며 본 발명의 보호 범위를 한정하거나 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 발명의 단순한 변형내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (29)

  1. 방사선 투과성 물질로 제조되고, 다수의 부착 장치를 수용하기 위한 다수의 부착 장치 개구부를 포함하는 본체 부위; 및
    상기 본체 부위에 부착하고, 1 이상의 다수의 부착 장치가 상응하는 부착 장치 개구부에 수용될 때 상기 부착 장치에 고정하기 위한 1 이상의 잠금장치
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 본 플레이트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 방사선 투과성 물질이 중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 본 플레이트.
  3. 제2항에 있어서, 상기 중합체는 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK)인 것을 특징으로 하는 본 플레이트.
  4. 제1항에 있어서, 잠금 장치를 부착하기 위해 본체 부위에 첨부되며, 상기 방사선 투과성 물질의 것과는 상이한 물질 특성을 포함하는 1 이상의 삽입물을 포함하는 것을 특징으로 하는 본 플레이트.
  5. 제4항에 있어서, 상기 삽입물은, 상기 삽입물이 상기 본체 부위 내에서 회전하는 것을 방지하기 위하여 회전 방지 부위를 포함하는 것을 특징으로 하는 본 플레이트.
  6. 제4항에 있어서, 상기 삽입물이 상기 잠금 장치을 나사산 처리에 의한 부착을 위해 금속 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 본 플레이트.
  7. 제6항에 있어서, 1 이상의 잠금장치는 상기 삽입물의 나사산 처리부분에 부착하기 위한 잠금 나사를 포함하는 것을 특징으로 하는 본 플레이트.
  8. 제4항에 있어서, 삽입물은 선택적으로 제거될 수 있는 것을 특징으로 하는 본 플레이트.
  9. 제4항에 있어서, 상기 삽입물은 본체 부위에 인접하여 위치할 수 있고, 본체 부위에 적절하게 고정될 수 있는 것을 특징으로 하는 본 플레이트.
  10. 제1항에 있어서, 다수의 잠금 장치와 동시에 부착하도록 본체 부위의 세로축 방향을 따라 위치시키는 1 이상의 보강 삽입물을 포함하는 것을 특징으로 하는 본 플레이트.
  11. 제10항에 있어서, 상기 본체 부위는 더브테일그루브(dove-tail groove)를 포함하고, 상기 삽입물은 그루브와 부착하기 위한 더브테일프로트루젼(protrusion)을 포함하여, 부착될 때 삽입물이 본체 부위내로 안정하게 부착되도록 하는 것을 특징으로하는 특징으로 하는 본 플레이트.
  12. 제1항에 있어서, 본체 부위가 척추에 사용하기 위해 미리 결정된 굴곡률을 지니는 하부 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 본 플레이트.
  13. 제1항에 있어서, 1 이상의 잠금 장치는 본체 부위 내의 강에 부착하기 위하여 자가 탭핑 나사로 구성되는 것을 특징으로 하는 본 플레이트.
  14. 1 이상의 부착 장치를 수용하기 위한 1 이상의 개구부를 포함하며 제1 물질로 주 구성된 본체 부위;
    상기 제1 물질과 상이한 제2 물질로 이루어지며 1 이상의 부착 부위를 갖는 1 이상의 삽입물; 및
    상기 부착 부위의 적어도 하나 이상과 결합하며, 상기 결합부와 결합하여 1 이상의 개구부에 수용된 1 이상의 부착 장치를 고정시키는 1 이상의 잠금장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 본 플레이트.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제1 물질은 방사선 투과성이며 상기 제2 물질은 방사선 불투과성인 것을 특징으로 하는 본 플레이트.
  16. 제14항에 있어서, 상기 제1 물질은 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK)을 포함하고, 제2 물질은 티타늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 본 플레이트.
  17. 제14항에 있어서, 제1 물질은 비 금속이며 제2 물질은 금속 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 본 플레이트.
  18. 제14항에 있어서, 제2 물질이 제1 물질보다 더 단단한 것을 특징으로 하는 본 플레이트.
  19. 제14항에 있어서, 상기 부착 부위의 적어도 하나는 잠금장치와의 결합을 위해 나사산 처리된 구성을 포함하며, 삽입물은 삽입물의 회전을 방지하기 위하여 제2 부위를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 본 플레이트.
  20. 제14항에 있어서, 1 이상의 삽입물은 상기 부착 부위에 결합되는 제2 부위를 포함하며, 상기 제2 부위는 1 이상의 삽입물이 본체 부위에 대해 움직이는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 본 플레이트.
  21. 제14항에 있어서, 1 이상의 삽입물은 다수의 잠금 장치와 동시에 부착하기 위하여 다수의 부착 부위를 포함하는 것을 특징으로 하는 본 플레이트.
  22. 제14항에 있어서, 1 이상의 삽입물은 다수의 잠금장치와 선택적으로 부착하기 위하여 세로축 방향으로 연장된 것을 특징으로 하는 본 플레이트.
  23. 제22항에 있어서, 1 이상의 삽입물은 삽입물을 본체 부위에 고정시키기 위하여 본체 부위의 슬롯에 상응하도록 형상화 된 것을 특징으로 하는 본 플레이트.
  24. 제23항에 있어, 1 이상의 삽입물은 다수의 나사산처리된 부착 부위를 포함하며, 본체는 다수의 잠금장치 개구부를 포함하고, 상기 삽입물의 나사산 처리된 부착 부위는 상기 본체의 잠금장치 개구부에 정렬될 수 있는 것을 특징으로 하는 본 플레이트.
  25. 다수의 본 나사(bone screw);
    비금속 방사선 투과성 물질로 주 형성되고, 상부 표면과 하부 표면을 지니며, 다수의 본 나사를 수용하기 위한 다수의 본 나사 개구부를 포함하고, 잠금장치를 수용하기 위한 1 이상의 잠금 장치 개구부를 포함하는 본체 부위;
    금속 물질로 주 형성되며, 1 이상의 잠금장치 개구부에 삽입되며, 선택적으로 잠금장치를 수용하는 1 이상의 삽입물을 포함하고,
    상기 1 이상의 잠금 장치 개구부 각각은 다수의 본 나사 개구부 중 하나에 수용된 1 이상의 다수의 본 나사가 수용된 잠금장치에 의하여 체결되어 고정될 수 있도록 위치하는 것을 특징으로 하는 2 이상의 척추 본체 사이의 융합을 증진시키기 위한 척추 플레이팅 시스템.
  26. 제25항에 있어서, 비금속 방사선 투과 물질이 중합체인 것을 특징으로 하는 척추 플레이팅 시스템.
  27. 제25항에 있어서, 비금속 방사선 투과성 물질은 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK)이며 강화 물질은 티타늄인 것을 특징으로 하는 척추 플레이팅 시스템.
  28. 제25항에 있어서, 인접한 양 척추골 사이에 위치하는 융합 촉진 요소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 척추 플레이팅 시스템.
  29. 제25항에 있어서, 1 이상의 나사산 처리된 삽입물은 대응하는 본체 부위 하부 표면의 상응하는 슬롯을 따라 길이 방향으로 연장된 더브테일(dove tail)을 포함하고, 상기 나사선 처리된 삽입물은 다수의 나사선 처리된 개구부를 포함하며, 본체 부위는, 삽입물의 더브테일 부위가 본체의 대응하는 슬롯에 위치할 때 다수의 나사선 처리된 개구부가 다수의 잠금장치 개구부에 정렬될 수 있도록 위치하도록 하는 다수의 잠금장치 개구부를 포함하는 것을 특징으로 하는 척추 플레이팅 시스템.
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