KR20060043308A

KR20060043308A - 고정 요소 및 이 고정 요소를 사용하는 척추골 또는 뼈의동적 안정을 위한 안정 장치

Info

Publication number: KR20060043308A
Application number: KR1020050017152A
Authority: KR
Inventors: 루츠 비더만; 위르겐 하름스; 빌프리드 맷티스
Original assignee: 비이더만 모테크 게엠베하
Priority date: 2004-03-03
Filing date: 2005-03-02
Publication date: 2006-05-15
Also published as: KR101194334B1

Abstract

본 발명은 뼈 또는 척추골용의 안정 장치(200)에 사용하기 위한 뼈 고정 요소(1, 1', 100, 415, 420)를 제공한다. 이러한 뼈 고정 요소에 의하면 척추골 또는 뼈가 로드 형상 요소(21, 417)에 대해 상대적으로 연결될 수 있다. 로드와 고정 요소(2, 4)가 서로 적어도 하나의 회전 가능한 배열을 제공하는 상태로 뼈 또는 척추골에 견고하게 연결됨에 따라, 뼈 고정 요소(2, 4)로 비틀림 토오크(M)가 전달되는 것을 방지할 수 있으며 그에 따라 뼈 또는 척추골 내에서의 고정 요소의 헐거워짐 내지 분리 현상을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명은 이러한 뼈 고정 요소(1, 100, 415, 420)를 사용하는 안정 장치(200)를 제공한다.

뼈 고정 요소, 척추골, 로드 형상 요소, 회전 가능한 배열, 안정 장치

Description

고정 요소 및 이 고정 요소를 사용하는 척추골 또는 뼈의 동적 안정을 위한 안정 장치{ANCHORING ELEMENT AND STABILIZATION DEVICE FOR THE DYNAMIC STABILIZATION OF VERTEBRAE OR BONES USING SUCH ANCHORING ELEMENTS}

도 1a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 고정 요소의 분해도.

도 1b는 로드가 삽입된 상태를 보여주는 본 발명의 제1 실시예에 따른 고정 요소의 일부 단면도.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 사용되는 베어링 부품의 사시도.

도 3은 제1 실시예에 따른 고정 요소의 변형예를 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 고정 요소의 분해도.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 고정 요소의 일부 단면도.

도 6a는 로드가 삽입되고 내부 나사는 아직 완전히 나사 체결되지 않은 상태를 보여주는 제2 실시예에 따른 고정 요소의 로드 장착부의 측면도.

도 6b는 로드가 삽입되고 내부 나사가 완전히 나사 체결된 상태를 보여주는 제2 실시예에 따른 고정 요소의 로드 장착부의 측면도.

도 7a 및 도 7b는 수용 부품에 대한 로드 형상 요소의 서로 다른 두개의 각도 위치를 보여주는 본 발명의 제2 실시예에 따른 고정 요소의 단면도.

도 8a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 고정 요소의 분해도.

도 8b는 본 발명의 제3 실시예에 사용된 바와 같은, 헤드와 고정 섹션 사이에 회전 가능하게 연결된 뼈 나사를 도시한 도면.

도 8c는 도 8a 및 도 8b에 따른 고정 요소의 변형예를 도시한 도면.

도 9는 공지의 동적 안정 장치에 있어서 뼈 나사 상의 발생 토오크를 보여주는 도면.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1, 1', 100, 415, 420 : 뼈 고정 요소

21, 407 : 로드 형상 요소

7, 412 : 샤프트

3, 102, 408, 421 : 수용 부품

4, 109, 410 : 내부 나사

본 발명은 고정 요소 및 이 고정 요소를 사용하여 척추골 또는 뼈의 동적 안정을 이루기 위한 안정 장치에 관한 것이다.

골절 뼈의 고정을 위한 또는 척주의 안정을 위한 강성의 고정 및 안정 장치가 공지되어 있으며, 이러한 장치는 각각의 뼈 및/또는 척추골에 고정되는 적어도 두개의 뼈 나사와 이들 뼈 나사를 서로 연결하는 강성의 로드로 구성되어 있다. 예를 들어, 제EP 0 483 242호에는 강성 로드와 함께 사용되어 전술한 바와 같은 유 형의 안정 장치를 구성하는, 이하의 청구항 1의 전제부에 따른 고정 요소가 공지되어 있다. 이러한 강성 시스템은, 골절 발생 시에 또는 기타 뼈 사이의 위치 관계가 불완전한 경우 등의, 안정화시키고자 하는 뼈 조각 또는 척추골 사이의 상대 이동이 바람직하지 못한 경우에 사용된다.

미국 특허 제5,474,555호에는 나사 요소 그리고 로드와의 연결을 위한 수용 부품을 갖춘 다축 뼈 나사 형태의 뼈 고정 요소가 공지되어 있는데, 이 개시된 뼈 고정 요소에 있어서는 뼈에 고정되는 그 나사 요소가 수용 부품에 대해 어느 정도 상대 이동 가능한 상태로 수용 부품에 연결되어 있다. 그러나, 이 개시된 구성의 경우에는 안정 작동 시에 그러한 구성 요소간의 상대 운동 제어하는 기능은 없다.

추간판의 손상시 또는 인조 추간판의 사용시와 같은 소정 경우에는, 안정 장치가 그 안정화시키고자 하는 척추골 사이에 어느 정도 제한된 상대 이동을 허용할 수 있는 것이 바람직하다. 이러한 유형의 동적 안정 장치는 예를 들어, 미국 특허 제5,733,284호에 개시되어 있다.

상기 미국 특허로부터 공지된 안정 장치, 특히 동적 안정 장치는 그러나, 로드가 뼈 고정 요소에 비틀림 토오크를 야기할 수도 있다는 위험을 내재하고 있다. 비틀림 토오크는 뼈 고정 요소가 느슨해지거나 종국에는 뼈로부터 분리되도록 할 수가 있다.

도 9는 공지의 안정 장치(200)에 있어서 나사 축선을 중심으로한 발생 토오크(M)를 보여주고 있다. 이 도시된 안정 장치(200)의 경우, 두개의 뼈 고정 요소(202, 202')가 예정된 굽힘 탄성력을 갖춘 곡선형 로드(201)에 의해 서로 연결되어 있다. 이러한 뼈 고정 요소는 뼈 나사를 사용하여 두개의 이웃한 척추골(도시하지 않음)에 견고하게 고정된다. 도 9에 도시된 상태를 보면, 두개의 뼈 고정 요소(202, 202')가 힘(F)을 받아 함께 가압되고 있는데, 이 힘(F)에 의해 로드에 굽힘 모멘트가 야기되어, 뼈 고정 요소(202, 202') 상에 나사 축선을 중심으로 한 토오크(M)가 발생하게 된다. 그에 따라, 힘(F)에 의해 따로 떨어진 두개의 뼈 고정 요소가 잡아당겨져 나사 축선을 중심으로 반대 방향으로 토오크(M)가 발생하게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 수술 동안 느슨해지거나 뼈로부터 분리될 위험이 없는 뼈 고정 요소 그리고 이러한 뼈 고정 요소를 구비하는, 이웃한 척추골 또는 뼈의 안정 및 그 상대 이동 억제를 위한 동적 안정 장치를 제공하는 것이다.

이러한 본 발명의 목적은 이하의 청구항 1에 따른 고정 요소와 청구항 12에 따른 안정 장치에 의해 달성된다.

본 발명의 추가의 개선점들이 그 종속항들에 규정되어 있다.

본 발명의 장점은, 뼈에 고정된 고정 요소의 소정 영역이 로드에 상대 회전 가능하도록 연결됨으로써, 고정 요소에 토오크가 작용하더라도 그러한 고정 요소의 느슨해짐 또는 분리를 효과적으로 방지할 수 있다는 점이다. 본 발명의 안정 장치는 척추골의 동적 안정과 관련하여 로드의 고정 또는 헤드의 샤프트 회전의 독립적인 제어를 가능하게 하는 장점이 있다.

본 발명의 추가의 특징 및 장점이 첨부 도면을 참조하여 후술하는 실시예의 설명을 읽음으로써 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

제1 실시예

도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 뼈 조각 또는 척추골 및 바람직하게는 직사각형의 단면 형상을 갖는 로드(21)에 연결되는 고정 요소는 나사 요소(2)와, 수용 부품(3)과, 이 수용 부품에 나사 체결되는 내부 나사(4), 그리고 베어링 부품(5)을 포함한다.

나사 요소(2)는 타원체 세그먼트 형상의 헤드(6)와, 뼈 또는 척추골에 고정되는 나사산 형성 샤프트(7)를 포함한다. 나사산 형성 샤프트(7)의 반대쪽 측면으로 나사 요소(2)의 헤드(6)는 평탄화 처리되어 있으며 육각형 소켓 나사 키 결합용 홈(8)을 구비한다.

수용 부품(3)은 제1 단부(9)와 이 제1 단부 반대쪽의 제2 단부(10)를 구비한 실질적으로 원통형체이다. 이러한 수용 부품에는 그 주축선과 동축으로 연장하는 보어 홀(11)이 형성되어 있다. 제1 단부(9) 쪽으로 직사각형 홈(12)이 형성되어 로드(21)를 수용하도록 되어 있으며, 직사각형 홈(12)은 또한 두개의 자유 레그(40, 41)를 형성한다. 이 직사각형 홈(12)의 폭은 직사각형 단면을 갖는 로드의 짧은 측변의 길이보다 약간만 길며, 깊이는 로드의 긴 측변의 길이보다도 길다. 보어 홀(11)의 내부에는 제1 단부(9)에 인접한 레그(40, 41)의 내측면 상으로 내부 나사산(13)이 형성되어 있다. 보어 홀은 제1 단부에 인접한 제1 섹션에 걸쳐 실질적으로 일정한 내경을 갖는데, 이 내경은 나사 요소(2)의 헤드(6)의 직경보다 약간 크다. 수용 부품(3)의 상기 제1 섹션에 인접한 부분은 제1 단부(9)로부터 제2 단 부(10)로 갈수록 테이퍼지게 형성되어, 제2 단부에 인접하여 구형 안착부(14)가 형성된다. 제2 단부측 오리피스(32)의 직경이 나사 요소(2)의 나사산 형성 샤프트(7)의 직경보다 크다.

베어링 부품(5)은 전방측(15)이 평평한 원통형 섹션을 포함한다. 이 원통형 섹션은 조립 상태에서 수용 부품(3)의 제1 섹션에 가압 끼워맞춤되기에 충분한 직경으로 형성된다. 베어링 부품(5)은 또한 상기 원통형 섹션에 인접하여 볼 소켓 형상의 섹션(31)을 포함한다. 이 섹션(31)의 외형은 구형 안착부(14)의 형상과 일치한다. 베어링 부품(5)의 내부에는 구형 홈(17)이 획정되어 나사 요소(2)의 헤드(6)를 수용하도록 되어 있다. 베어링 부품에 대한 나사 요소의 회전 및 선회 운동의 소정의 저항 특성에 따라, 홈(17)의 내경은 나사 요소의 헤드의 직경과 대략 같거나 단지 약간만 큰 범위로 결정된다. 평평한 전방측(15)으로부터 연장되어 홈(17)에서 종결되는 보어 홀(18)이 형성되며, 이 보어 홀의 직경은 육각형 소켓 나사 키가 이 보어 홀을 통과하여 안내되어 나사 요소(2)를 조이도록 사용될 수 있도록 하면서 나사 요소(2)의 헤드(6)의 직경보다는 작은 값으로 결정된다. 볼 소켓 형상의 섹션에는 홈(17)에서 종결되는 동축 보어 홀(19)이 형성되어 있으며 이 동축 보어 홀(19)이 직경은 나사 요소(2)의 헤드(6)의 직경보다는 작지만 나사산 형성 섹션(7)의 직경보다는 크다. 도 2에 도시된 바와 같이, 베어링 부품(5)은 그 평평한 전방측(15)의 반대쪽 측면에 인접한 볼 소켓 형상의 섹션에 슬릿(30)을 포함한다. 이러한 슬릿(30)은 베어링 부품의 탄성력을 증대시키는 역할을 한다. 바람직하게는, 베어링 부품(5)은 활주 특성이 우수한 신체 적합성 플라스틱 재료로 형성되며, 바람직하게는 폴리에틸렌(PE)이 사용된다. 본 명세서에서, 예를 들어 그 분자량이 50,000 g/mol에 이르는 LDPE 및 LLDPE와, 분자량이 200,000 g/mol에 이르는 HDPE 또는 분자량이 대략 6,000,000 g/mol에 이르는 UHMWP(ultra-high molecular weight polyethylene;초고 분자량 폴리에틸렌)과 같은 다양한 분자량을 초래하는 다양한 수준의 가교 결합이 사용될 수 있다. UHMWP는 장기간 사용하여도 마모 및 찢김이 덜하므로 베어링 부품의 구성 재료로 사용하기에 바람직하다.

내부 나사(4)는 육각형 소켓 나사 키 결합용의 동축 홈(42)을 구비한다.

수술 시에, 나사 요소(2)의 헤드(6)가 우선 베어링 부품(5)의 홈(17)으로 삽입되고, 나사 요소(2)와 베어링 부품(5)이 함께 수용 부품(3)에 삽입된다. 이러한 사전 조립에 이어, 나사 요소(2)가 뼈 또는 척추골 내로 나사 체결된다. 그 후, 수용 부품(3)이 로드 형상 요소(21)에 대해 정확하게 정렬되도록 로드 형상 요소(21)가 수용 부품(3)에 배치된다. 이어서, 내부 나사(4)에 의해 로드 형상의 요소(21)와 수용 부품(3)이 서로 고정된다.

전술한 절차에 따르면, 뼈 또는 척추골 내에 견고하게 나사 체결되는 나사 요소(2)와 로드 형상 요소(21) 사이에 연결부가 형성되며, 이러한 연결부에 있어서 나사 요소(2)의 헤드(6)는 예정된 각도 범위 내에서 회전 가능하도록 베어링 부품(15)에 안착된다. 상기 각도 범위는, 한편으로는 나사산 형성 샤프트(7)의 직경에 의해, 다른 한편으로는 수용 부품(3)의 제2 단부(10)측의 오리피스(32)의 직경 또는 베어링 부품(5)의 동축 보어 홀(19)의 직경에 의해 결정된다. 구형 홈(17)의 직경과 헤드(6)의 직경의 상대성에 따라, 헤드와 베어링 부품 사이에 작용하는 마 찰력이 달라질 수 있다. 여기서 상기 마찰력은 나사 요소(2)의 헤드(6)가 베어링 부품(5)의 홈(17)에서 회전 또는 선회 운동하도록 하기 위하여 극복되어야 하는 힘이다.

도 3은 제1 실시예에 따른 고정 요소(1)의 변형예(1')를 도시한 것으로서, 베어링 부품(5')이 제1 베어링 요소(5a)와 제2 베어링 요소(5b)의 두개의 부분으로 형성되어 있다. 이 두 부분으로된 베어링 부품(5')은 그 전방측에 평행한 방향으로 두부분으로 나뉘어져 있다는 점을 제외하고는 베어링 부품(5)과 유사하다. 이와 같이 두 부분으로 형성됨으로써 나사 요소(2)의 헤드(6)가 오리피스(19')의 크기를 증대시키지 않고서도 홈(17') 내로 삽입될 수 있다. 결과적으로, 베어링 부품(5')은 슬릿을 구비하지 않은 딱딱한 재료로 형성될 수 있게 된다.

제2 실시예

도 4 내지 도 7b에는 본 발명의 제2 실시예에 따른 고정 요소(100)가 도시되어 있다. 제1 실시예의 요소와 동일한 요소에는 동일한 도면 부호가 매개져 있다.

도 4 및 도 5에 잘 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 고정 요소(100)는 나사 요소(2)와, 수용 부품(102)과, 가압 요소(103)와, 제1 링(104)과, 제2 링(105)과, 제1 베어링 부품(106)과, 제2 베어링 부품(107)과, 로드 장착부(108), 그리고 내부 나사(109)를 포함한다.

제2 실시예에 따른 고정 요소(100)의 나사 요소(2)는 제1 실시예에 따른 고정 요소(1)의 나사 요소(2)와 동일하다.

수용 부품(102)은 제1 단부(112)와 이 제1 단부 반대쪽의 제2 단부(113)를 구비한 실질적으로 원통형체이다. 동축 보어 홀(120)이 수용 부품(102)의 제1 단부(112)로부터 제2 단부(113)까지 연장 형성되어 있으며, 실질적으로 U-자형의 홈(140)이 제1 단부(112)에 인접하여 형성되어 있다. 이 U-자형 홈(14)은 두개의 자유 레그(114, 115)를 형성한다. 이들 자유 레그(114, 115)의 내측면 상으로 제1 단부(112)에 인접하여 내부 나사산(122)이 형성되어 있다. 보어 홀(120)은 수용 부품(102)의 제1 단부(112)에 인접한 섹션에서 실질적으로 일정한 내경을 가지며 이 내경은 나사 요소(2)의 헤드(6)의 직경보다 크다. 상기 제1 섹션에 인접하는 수용 부품(102)의 제2 단부로 연장하는 제2 섹션에서는 보어 홀(120)이 제2 단부(113)로 갈수록 테이퍼지게 형성되어 있다. 제2 단부(113)에 인접한 영역은 나사 요소(2)의 헤드(6)의 형상과 일치하는 구형 섹션(121)으로 형성되어 있다. 제2 섹션에서의 보어 홀의 직경은 제2 단부에 인접한 부분에서 나사 요소(2)의 헤드(6)의 직경보다는 작지만 나사 요소(2)의 나사산 형성 샤프트(7)의 직경보다는 크다.

제1 링(104)의 외측면 상에는 수용 부품(102)의 자유 레그(114, 115)의 내측면 상의 내부 나사산(122)과 협동하는 외부 나사산(123)이 형성되어 있다. 또한, 제1 링(104)의 전방측(146)에는 반경 방향으로 연장하는 홈(124)이 형성되어, 수용 부품(102) 내로 제1 링(104)을 나사 체결하기 위한 공구가 그 홈에 결합될 수 있도록 되어 있다.

제2 링(105)은 외경이 일정한 관상형으로 형성되며, 그 제1 단부(141)에 인접하여 제1 내경을 갖는 제1 섹션과, 제2 단부(142)에 인접하여 제2 내경을 갖는 제2 섹션으로 구성되어 있다. 상기 제2 내경이 제1 내경보다 커, 제1 섹션과 제2 섹션의 사이에 견부(147)가 형성되어 있다. 링의 전체 길이를 따라 일정한 제2 링(105)의 외경은 링(105)이 보어 홀(120) 내로 활주 이동할 수 있도록 수용 부품(102)의 제1 단부(112)에 인접한 섹션에서의 보어 홀(120)의 직경보다 약간 작다. 두개의 자유 레그(144, 145)를 형성하는 직사각형 홈(143)이 제1 단부(141)에 인접하여 형성되어 있다. 이 홈(143)의 폭은 수용 부품(102)의 U-자형 홈(140)의 폭과 유사하며 로드의 직사각형 단면의 짧은 측변보다는 길어, 홈에 배치된 로드(21)가 예정된 각도 범위, 바람직하게는 대략 ±10°에 걸쳐 전후로 선회 가능하도록 구성되어 있다.

가압 요소(103)는 나사 헤드에 마주하는 측면에 구형 홈을 구비한 실질적으로 평평한 원통체 형태로 형성되며, 나사 요소(2)의 헤드(6)와 그 형상이 일치한다. 이러한 가압 요소(103)에는 동축 보어 홀(110)이 제공되어 있으며, 이 동축 보어 홀은 홈(111)에서 종결되어 스크류드라이버가 홀을 통과할 수 있도록 되어 있다. 가압 요소(103)의 외경은 가압 요소(103)가 수용 부품의 보어 홀 내로 활주 이동할 수 있도록 수용 부품(102)의 보어 홀(120)의 직경보다 약간 작다.

제1 및 제2 링(104, 105)은 가압 요소(103)에 힘을 인가하여 구형 섹션(121) 내에 나사 요소(2)의 헤드(6)가 고정되도록 하는 역할을 한다.

제1 베어링 부품(106)은 원판형으로 형성되며, 스크류드라이버의 통과를 안내하는 동축 보어 홀(135)과 링형상의 돌출부(148)를 구비한다. 상기 돌출부는 삽입 상태에서 가압 요소의 반대쪽 측면 상에 원주 방향을 따라 연장 형성되어 있다. 이 링 형상의 돌출부는 서로 정반대의 두개의 직사각형 홈(149)을 포함한다.

제2 베어링 부품(107)은 플랜지형 돌출부(151)를 구비한 관상형 섹션으로 형성되어 있으며, 그 직경은 제1 베어링 부품(106)의 직경보다 작으며 그 플랜지형 돌출부(151)의 외경이 제1 베어링 부품(106)의 직경과 동일하다. 플랜지형 돌출부(151)에 인접하여 서로 정반대의 두개의 직사각형 홈(150)이 형성되어 있다.

삽입 상태에서, 제1 및 제2 베어링 부품(106, 107)은 동축으로 배열되어 제1 베어링 부품(106)의 링 형상의 돌출부(148)가 제2 베어링 부품(107)의 플랜지형 돌출부(151)에 인접하게 되며, 이들 두 베어링 부품(106, 107)의 직사각형 홈(149, 150)이 서로 정렬되어, 두개의 베어링 부품(106, 107)에 의해 그 내부에 로드 수용을 위한 두개의 오리피스가 획정된다. 이들 두 오리피스는 서로 정반대의 구성을 가지며 베어링의 내부에서 종결되고 있다. 조립 상태에서 홈(149, 150)에 의해 형성되는 오리피스의 폭은, 이들 오리피스를 관통하여 배치된 로드(21)가 예정된 각도 범위, 바람직하게는 ±10°의 범위에 걸쳐 전후로 선회 이동할 수 있도록 선정된다. 조립 상태에서 홈(149, 150)에 의해 형성되는 오리피스의 높이는 로드(21)의 대응 측변보다 약간 길다. 이와 같은 베어링 부품은 제1 및 제2 클램프 링에 가압 끼워맞춤될 수 있을 정도의 외경을 구비한다. 조립 상태에서, 플랜지형 돌출부(151)는 제2 링(105)의 견부(147)에 맞대어 놓여진다.

바람직하게는, 제1 및 제2 베어링 부품(106, 107)은 활주 이동 특성이 우수한 신체 적합성 플라스틱 재료로 형성되며, 바람직하게는, 폴리에틸렌(PE)이 사용된다. 본 명세서에서, 예를 들어 그 분자량이 50,000 g/mol에 이르는 LDPE 및 LLDPE와, 분자량이 200,000 g/mol에 이르는 HDPE 또는 분자량이 대략 6,000,000 g/mol에 이르는 UHMWP(초고 분자량 폴리에틸렌)와 같은 다양한 분자량을 초래하는 각종 수준의 가교 결합이 사용될 수 있다. UHMWP는 장기간 사용하여도 마모 및 찢김이 덜하므로 베어링 부품의 구성 재료로 사용하기에 바람직하다. 고정 요소의 나머지 부품은 티타늄과 같은 기계적 특성이 우수한 신체 적합성 재료로 형성되는 것이 바람직하다.

도 5, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 로드 장착부(108)는 제1 단부(130)와 제2 단부(131)를 구비한 원통형체로서 형성되며, 제1 단부(130)로부터 제2 단부(131)로 연장하는 연속적인 동축 보어 홀(132)을 구비한다. 제1 단부(130)에 인접하여 보어 홀(132)의 내주면으로 내부 나사산(155)이 형성되어, 내부 나사(109)가 상기 내부 나사산에 나사 체결될 수 있다. 로드 장착부(108)의 외경은 제2 베어링 부품(107)의 내경보다 약간 작다. 로드 장착부(108)의 제2 단부(131)에는 그 외경이 제1 베어링 부품(106)의 내경보다 약간 작은 플랜지형 돌출부(152)가 마련되어 있다. 로드 장착부(108)의 측벽에는 서로 정반대의 직사각형 단면을 갖는 두개의 오리피스(133)가 제공되어 있다. 오리피스의 폭(B)은 로드의 폭보다 약간 넓으며, 오리피스의 높이(H)는 로드의 높이보다 높다.

내부 나사(109)는 로드 장착부(108)의 내부 나사산(155)과 협동하는 외부 나사산(154)을 포함하며, 내부 나사(109)를 관통하여 동축 보어 홀(134)이 연장 형성되어 있다. 이 동축 보어 홀은 육각형 소켓 나사 키 결합에 적합한 단면 형상을 갖추고 있다.

도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 로드 장착부(108)의 내부 나사산(155) 섹션의 축방향 길이와 오리피스(133)의 높이는, 로드가 오리피스 내부에서 변위 가능한 일 위치로부터 오리피스(133)의 하부 가장자리(153)에 맞대어 가압되어 내부 나사(109)의 조임에 따라 고정되는 다른 일 위치로 변위 가능하도록 선정된다.

수술 시에, 고정 요소의 사전 조립을 위해, 우선 나사 요소(2)가 나사산 형성 샤프트(7)가 앞쪽에 오는 상태로 수용 부품(102)에 삽입되어 헤드(6)가 구형 영역(121)에 배치되도록 된다. 이어서, 수용 부품(102)의 제1 단부(112) 측으로부터 가압 요소(103)가 그 구형 홈(111)이 헤드를 마주하는 상태로 수용 부품(102)의 동축 보어 홀(120) 내로 삽입된 다음, 제1 베어링 부품(106)이 그 동축 보어 홀이 앞쪽에 오는 상태로 수용 부품(102)에 삽입되고, 이어서 내부 나사(109)가 불완전하게 나사 체결되어 있는 로드 장착부(108)가 제1 베어링 부품(106)에 배치된다. 그 후, 제2 베어링 부품(107)과 제2 링(105)이 수용 부품(102)의 측벽과 제1 및 제2 베어링 부품(106, 107)의 사이에 서로 앞뒤로 삽입된다. 마지막으로, 수용 부품(102)에 삽입된 요소의 분리를 방지할 수 있을 정도로만 제1 링(104)이 수용 부품(102)에 나사 체결된다. 이렇게 해서 고정 요소(100)의 사전 조립이 완료된다.

그러나, 선택적으로, 로드 장착부(108), 제1 및 제2 베어링 부품(106, 107), 제1 및 제2 링(104, 105) 그리고 내부 나사(109)가 우선 수용 부품의 외측에 조립된 다음 수용 부품 내로 삽입되는 방식으로 조립될 수도 있으며, 그 외 다른 방식의 조립 또한 가능하다.

수술 시에, 육각형 소켓 나사 키가 보어 홀(134, 132, 135, 110)을 관통하여 안내되어 수술 동안 나사 요소(2)를 척추골 또는 뼈 내로 나사 체결하도록 사용된 다. 이어서, 로드가 수용 부품(102)의 일측으로부터 그 두개의 자유 레그(114, 115) 사이에서 활주 이동하여, 차례로 로드 장착부(108)의 오리피스(133)와, 제1 및 제2 베어링 부품(106, 107)의 오리피스, 그리고 제1 링(105)의 홈을 통과하여 활주 이동한다. 그 후, 제1 링(104)을 조임으로써 가압 요소(103)에 힘이 가해지고 결국 수용 부품(102)이 나사 요소(2)에 대해 상대적인 일 위치에 고정된다. 이어서, 로드(21)가 내부 나사(109)를 삽입하여 조임으로써 로드 장착부(108)의 일 위치에 고정된다.

이렇게 해서 로드 형상 요소(21)와 뼈 또는 척추골 사이에 연결부가 효과적으로 형성되며, 이러한 연결부에 있어서 로드 형상 요소(21)가 고정된 로드 장착부(108)는 예정된 각도 범위에 걸쳐 수용 부품(102)의 주축선을 중심으로 회전할 수 있다. 상기 각도 범위는 로드(21)의 치수, 수용 부품(102)의 홈(140)의 폭, 제1 및 제2 베어링 부품(106, 107)의 직사각형 홈(149, 150)의 폭, 그리고 제2 링(105)의 홈(143)의 폭에 의해 결정된다. 로드 장착부(108)는 로드(21)와 함께 회전하는 반면, 베어링 부품(106, 107)은 가압 끼워맞춤에 의해 제1 및 제2 링(104, 105)에 견고하게 안착된다. 수용 부품(102)에 대한 나사 체결 축선의 각도 위치는 고정된 채로 유지된다.

도 7a 및 도 7b에는 수용 부품(102)에 대한 로드 형상 요소(21)의 두개의 서로 다른 제한 각도 위치(α, β)가 도시되어 있다.

로드가 나사 요소에 대해 세개의 서로 다른 회전 가능한 배열을 제공하는 제1 실시예에 따른 고정 요소(1)와는 달리, 제2 실시예에 따른 고정 요소(100)의 연 결 구성에 따르면 로드가 나사 요소에 대해 단 하나의 회전 가능한 배열만을 제공한다.

제3 실시예

본 발명의 제3 실시예에 따르면, 로드와 뼈 또는 척추골 사이의 회전 가능한 연결이 다축 나사를 사용하여 이루어지고 있다. 이러한 다축 나사에 있어서는, 로드(407)와 수용 부품(408) 사이 및 나사 요소와 수용 부품 사이의 각도가 도 8a에 도시된 바와 같이 고정되어 있고, 나사 요소(400)가 두개의 부분으로 구성되어 있다. 상기 나사 요소의 일 부분인 헤드(401)는 그 다른 하나의 부분인 나사산 형성 샤프트(412)에 회전 가능하게 연결되어 있다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 다축 나사는 수용 부품(408)과, 가압 요소(409)와, 내부 나사(410) 그리고 외부 나사(411)를 포함한다.

도 8b에 도시된 바와 같이, 나사 요소(400)의 헤드(401)는 원통형 목부(403)와 구형 세그먼트 형상의 헤드 섹션(402)으로 구성되어 있다. 또한, 핀(404)이 목부(403)의 측면에 제공되어, 탄성력에 의해 목부(403) 내로 종축선을 따라 가압될 수 있다.

나사 요소(400)의 헤드(401)에 마주하는 측면으로 나사산 형성 샤프트(412)는 목부(403) 결합용 동축 홈(405)을 구비한다. 이 홈(405)의 측벽에는 핀(404) 결합용의 종방향 홀(406)이 형성되어 있다.

수술 시에는, 우선 목부(403)가 나사산 형성 샤프트(412)의 홈(405) 내로 활주 이동할 수 있을 정도로 핀이 목부 내로 가압된다. 그 후, 탄성력의 작용 하에 핀(404)이 홈(405)의 측벽에 형성된 종방향 홀(406)에 결합되도록 목부(403)가 홈(405) 내로 활주 이동된다. 이렇게 해서 나사 요소(400)의 헤드(401)와 나사산 형성 샤프트(412)가 연결된다. 이와 같은 연결 상태에서 헤드(401)는 종방향 홀(406)의 길이에 의해 사전 결정된 각도 범위에 걸쳐 나사 요소의 나사산 형성 샤프트(412)에 대해 동축선을 중심으로 회전 가능하다.

나사 요소(400)는 그 후 수용 부품(408) 내로 삽입되고 뼈 내로 나사 체결된다. 이어서, 수용 부품에 대한 나사 요소의 상대 위치가 고정되고, 로드(407)가 공지의 방식으로 삽입 및 고정된다.

제2 실시예와 유사하게, 제3 실시예에 따른 고정 요소의 연결 또한 단 하나의 회전 가능한 배열을 제공한다.

도 8c에 도시된 제3 실시예의 변형예에 있어서는, 단축 나사 형태의 뼈 고정 요소(420)가 제공되어, 수용 부품(421)이 두개의 부분으로된 나사 요소의 헤드에 견고하게 연결되거나 고정 요소의 일체형 구성 요소로서 형성된다. 이 뼈 고정 요소(420)는 그외 다른 부분에 대해서는 전술한 제3 실시예와 동일하다.

전술한 바와 같은 본 발명의 실시예의 다음과 같은 변형이 또한 가능하다.

제1 실시예에 따른 뼈 고정 요소의 오리피스(19)가 헤드(6)의 직경보다는 작지만 나사산 형성 섹션(7)의 직경보다는 큰 직경을 가지는 것으로 기술되어 있지만, 나사 요소가 두개의 부분으로 형성된 경우에는 조립 동안 오리피스(19)를 통과하여 나사산 형성 샤프트를 안내할 필요가 없도록 오리피스(19)의 직경이 나사산 형성 샤프트(7)의 직경보다 작을 수도 있다. 또한, 나사 요소가 오리피스를 통과 하여 나사 체결될 수 있도록 오리피스를 형성할 수도 있다.

제1 실시예에 따른 고정 요소에 있어서, 구형은 아니지만 나사 축선에 대하여 회전 대칭형의 헤드가 수용 부품에 대한 나사 요소의 회전 운동을 단 하나의 배열 상태로만 제한할 수도 있다. 제1 실시예에 따른 베어링 부품(5)의 경우 또한 그 구성 재료 자체에 탄성력이 있어 슬릿(20)이 없는 경우에도 나사 요소(2)의 헤드(6)가 삽입되도록 할 수 있는 경우에는 상기와 같은 하나 또는 다수의 슬릿(20)을 반드시 포함할 필요는 없다.

제2 실시예에 따른 수용 부품(102)의 제2 섹션의 보어 홀(120)의 직경이 제2 단부(113)에 인접한 영역에서의 나사 요소(2)의 나사산 형성 샤프트(7)의 직경보다 큰 것으로 기술되어 있지만, 나사 요소가 보어 홀을 통해 나사 체결될 수 있도록 제2 단부에 인접한 보어 홀(120)의 직경의 결정될 수도 있으며, 또는 나사 요소가 복수 개의 부분으로 이루어진 경우에는 보어 홀의 직경이 나사산 형성 샤프트(7)의 직경보다 작을 수도 있다. 이 경우에, 나사 요소가 보어 홀(120)을 통과하여 안내될 필요는 없으며, 수용 부품에 배치된 헤드의 외측에 연결될 수 있다.

또한, 제1 베어링 부품(106)에 돌출부(148)가 제공되지 않을 수도 있다.

제2 실시예에 따른 고정 요소(100)가 단축 나사 형태로 형성될 수도 있으며, 이 경우에 수용 부품(102)은 나사 요소(2)에 견고하여 연결되거나 일체형 요소로서 형성될 수 있다.

전술한 모든 고정 요소에 있어서, 나사 요소를 이용한 고정 방법 대신에, 다른 고정 방식, 예를 들어 후크 등이 뼈 또는 척추골을 고정하기 위해 사용될 수도 있다.

본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 뼈 고정 요소가 사각형 단면을 갖는 로드 형상의 요소용으로 기술되어 있지만, 로드를 수용하기 위한 보어 홀과 홈의 형상을 적절하게 변형함으로써, 상기 실시예의 뼈 고정 요소가 원형 또는 기타 다른 형상의 단면을 갖는 로드 형상의 요소와 사용될 수도 있다. 유사하게, 제3 실시예에 따른 뼈 고정 요소도 직사각형 또는 기타 다른 형상의 단면을 갖는 로드 형상의 요소와 사용되도록 변형될 수 있다.

제3 실시예와 관련하여 핀(404)이 탄성력을 이용하여 목부(403) 내로 압입될 수 있는 것으로 기술되어 있지만, 목부(403 또는 422)의 홀 내로 가압 끼워맞춤에 의해 삽입되어 목부(403 또는 422)에 견고하게 연결될 수도 있다. 이 경우에는, 수술 시에 목부가 핀 없이 홈(405) 내로 삽입된 다음, 핀이 종방향 홀(406)을 통해 목부의 홀 내로 삽입된다. 또한, 핀에 외부 나사산이 형성되어 목부의 홀에 제공된 내부 나사산과 나사 체결될 수 있도록 핀과 목부를 형성할 수 있다. 이외에도 여러 다른 방식으로 나사 헤드(401)와 나사산 형성 섹션(402)은 회전 가능하게 연결될 수 있다.

도 9에 도시된 공지의 안정 장치와 유사한, 뼈 또는 척추골의 동적 안정을 이루기 위한 본 발명에 따른 안정 장치는 적어도 두개의 뼈 고정 요소와 이들 고정 요소를 연결하는 로드 형상 요소로 구성되며, 상기 고정 요소 중 적어도 하나는 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따른 뼈 고정 요소이다.

본 발명의 뼈 고정 요소 및 동적 안정 장치에 의하면, 수술 동안 뼈 또는 척추골에 고정된 뼈 고정 요소가 느슨해지거나 뼈로부터 분리되는 것을 완벽하게 방지할 수 있으며, 그러한 이웃한 척추골 또는 뼈를 서로에 대해 안정적으로 고정시키는 한편 그 상대 이동을 효과적으로 억제할 수 있다.

Claims

로드 형상 요소(21, 407)를 뼈 또는 척추골에 대해 고정하기 위한 고정 요소(1, 1', 100, 415, 420)로서,

뼈 또는 척추골에 고정되는 샤프트(7, 412)와;

상기 로드 형상 요소(21, 407)를 수용하기 위해 상기 샤프트(7, 412)에 연결되는 수용 부품(3, 102, 408, 421), 그리고

상기 수용 부품(3, 102, 408, 421)에 로드 형상 요소(21, 407)를 고정하기 위한 고정 장치(4, 109, 410)를 포함하는 그러한 고정 요소(1, 1', 100, 415, 420)에 있어서,

상기 로드 형상 요소(21, 407)의 고정 상태에서, 상기 샤프트(7, 412)는 이동 가능한 방식으로 수용 부품(3, 102, 408, 421)에 의해 로드 형상 요소(21, 407)에 연결되어, 샤프트(7, 412)가 병진 운동은 불가능하지만 적어도 하나의 회전 가능한 배열을 제공하는 상태로 로드 형상 요소(21, 407)에 대해 상대 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 고정 요소(1, 1', 100, 415, 420).
제 1 항에 있어서, 상기 샤프트(7)는 수용 부품(102)에 견고하여 연결되고 상기 로드 형상의 요소(21)는 회전 가능하도록 수용 부품(102) 내의 장착부(108)에 유지되는 것을 특징으로 하는 고정 요소(100).
제 2 항에 있어서, 상기 장착부(108)는 회전 가능하도록 베어링 부품(106, 107) 내에 안착되어 있는 것을 특징으로 하는 고정 요소(100).
제 3 항에 있어서, 상기 샤프트(7)와 구형 세그먼트 형상의 헤드(6)로 이루어진 뼈 고정 요소(2)를 구비한 다축 나사 형태로 제공되며,

상기 수용 부품(102)의 일 단부에 인접하여 상기 뼈 고정 요소(2)의 구형 세그먼트 형상의 헤드(6)를 수용하기 위한 구형 안착부(121)가 형성되어 있고,

상기 수용 부품(102)의 타단부에 인접하여 서로 정반대의 두개의 홈(140)이 형성되어 있으며 이들 홈은 두개의 자유 레그(114, 115)를 형성하고 있고,

상기 자유 레그(114, 115)의 내측면 상으로 나사산(122)이 형성되어 링 형상 요소(104)가 상기 나사산에 나사 체결될 수 있어 이러한 나사 체결에 의해 압력이 직접적으로 또는 간접적으로 가압 요소(103) 상에 인가되고, 이와 같이 인가된 압력은 다시 상기 뼈 고정 요소(2)의 헤드(6)로 전달되어, 뼈 고정 요소(2)가 예정된 각도 위치로 수용 부품(102)에 대해 상대적인 일 위치에 고정되도록 되어 있으며,

상기 베어링 부품(106, 107)은 상기 링 형상의 요소(104)의 내측에 위치하는 것을 특징으로 하는 고정 요소(100).
제 4 항에 있어서, 상기 베어링 부품(106, 107)은 가압 끼워맞춤에 의해 상기 링 형상의 요소(104)에 견고하게 연결되는 것을 특징으로 하는 고정 요소(100).
제 1 항에 있어서, 상기 샤프트(7)에 인접하여 제공된 헤드(6)는 베어링 부품(5, 5') 내에서 상기 수용 부품(3)에 유지되어 상기 로드 형상 요소에 대해 회전 가능하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 고정 요소(1, 1').
제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베어링 부품(5, 106, 107)은 신체 적합성 플라스틱 재료, 바람직하게는 폴리에틸렌으로 형성되는 것을 특징으로 하는 고정 요소(1, 100).
제 1 항에 있어서, 상기 샤프트(412)에 인접하여 제공된 헤드(401)는 샤프트(412)가 수용 부품(408)에 대해 예정된 각도 위치로 배치되도록 상기 수용 부품(408) 내에 고정될 수 있으며,

상기 헤드(401)와 샤프트(412)는 회전 가능하게 서로 연결되는 별개의 부품으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 고정 요소(415).
제 1 항에 있어서, 상기 샤프트(412)에 인접하여 제공된 헤드는 상기 수용 부품(412)에 견고하게 연결되거나 일체형 요소로서 형성되며,

상기 샤프트(412)와 헤드는 회전 가능하게 서로 연결되는 별개의 부품으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 고정 요소(420).
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 회전 운동을 제한하기 위한 제한 정지부(149, 150, 406)가 제공되는 것을 특징으로 하는 고정 요소(1, 1', 100, 415, 420).
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 뼈 또는 척추골에 고정되는 상기 샤프트(7, 412)는 나사산을 포함하는 것을 특징으로 하는 고정 요소.
적어도 두개의 고정 요소(202, 202')와 이들을 연결하는 로드 형상 요소(201)를 구비한 안정 장치(200)에 있어서, 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 고정 요소가 제공되는 것을 특징으로 하는 안정 장치.
뼈 또는 척추골에 로드 형상 요소(21, 407)를 고정하기 위한 고정 요소(1, 1', 100, 415, 420)로서,

뼈 또는 척추골에 고정되는 샤프트(7, 412)와;

상기 로드 형상 요소(21, 407)를 수용하기 위해 상기 샤프트(7, 412)에 연결되는 수용 부품(3, 102, 408, 421), 그리고

상기 수용 부품(3, 102, 408, 421)에 상기 로드 형상 요소(21, 407)를 고정하기 위한 고정 장치(4, 109, 410)를 포함하는 그러한 고정 요소(1, 1', 100, 415, 420)에 있어서,

상기 로드 형상 요소(21, 407)의 고정 상태에서, 상기 샤프트(7, 412)는 회전 가능한 방식으로 상기 수용 부품(3, 102, 408, 421)에 의해 로드 형상 요소(21, 407)에 연결되어 있으며, 하나의 회전 가능한 배열을 제공하는 상태로 상기 샤프트(7, 412)와 로드 형상 요소(21, 407)의 상대 이동을 제한하는 안내면이 제공되는 것을 특징으로 하는 고정 요소(1, 1', 100, 415, 420).