KR20060096418A - 종단 지지체를 뼈에 연결하기 위한 장치 - Google Patents

Abstract

A) 중심축(2), 전단(4), 그리고 후단(5)을 구비한 뼈고정부(1)와, B) 상기 뼈고정부(1)에 고정된 고정단(20)과, 자유단(21)과 상기 중심축(2)을 가로질러 연결부(9)를 관통하는 채널축(27)을 구비한 채널축, 그리고 상기 뼈고정부(1)의 상기 후단(5)을 마주보는 채널바닥(26)을 구비한 상기 연결부(9)와, C) 상기 연결부(9)의 자유단(21)과 연결될 수 있고, 상기 채널(25) 안으로 삽입되는 종단지지체(3)의 고정에 적당한 고정수단(13),과 D) 상기 중심축(2)과 채널축을 가로지르는 회전축(7) 모두를 중심으로 회전하고, 상기 연결부(9)의 상기 고정단(20)에 있는 상기 채널(25)에 구비된 틸팅부(8)를 포함하여 구성되고, 이때 E) 상기 틸팅부(8)는 상기 채널바닥(26)과 접하는 구부러진 바닥면(28)을 구비하고 회전축(7)과 동심을 이루며 제 1 접촉면(K1)을 형성하고, F) 상기 채널바닥(26)은 상기 틸팅부(8)의 바닥면(28)에 상보적인 구조를 갖고, 따라서 상기 채널바닥(26)은 상기 제 1 접촉면(K1)에 위치할 수 있는 제 2 접촉면(K2)을 형성하는, 상기 종단지지체(3)를 뼈, 특히 척추뼈몸통에 연결시키는 장치에 있어서, G) 두 개의 접촉면(K1,K2) 중 적어도 하나는 매크로스코픽 3차원구조체를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.

뼈고정부, 종단지지체, 틸팅부.

Description

종단 지지체를 뼈에 연결하기 위한 장치{Device for connecting a longitudinal carrier to a bone}

본 발명은 종단 지지체를 뼈에 연결하기 위한 장치에 관한 것으로서, 특히 청구항 1의 전단에 따른 척추뼈몸통(body of the vertebra)에 연결하기 위한 장치에 관한 것이다.

페디컬 스크류(pedicle screw) 또는 페디컬 훅(pedicle hook)을 종단 지지체에 고정하기 위한 고정부를 구비한 장치가 유럽특허 0 570 790에 명시되어 있다. 이러한 장치의 경우, 상기 고정부는 페디컬 스크류 또는 페디클 훅과 견고하게 연결되고, 상기 고정부의 중심축과 상기 종단 지지체의 종단축 모두에 수직한 회전축을 중심으로 회전할 수 있는 틸팅부(tilting element)를 포함한다. 상기 종단 지지체는 상기 종단 지지체의 종단축과 동축으로 구부러지는 틸팅부의 상면에 놓여지고, 고정부(tightening element)에 의해 상기 틸팅부에 눌린다. 상기 종단 지지체의 종단축과 동축으로 구부러지는 바닥면과 함께, 상기 틸팅부는 상보적으로 형성된 채널바닥 상의 상기 고정부에 위치한다. 이러한 발명의 단점은 바닥을 구비하는 상기 틸팅부의 바닥면이 힘고정 조인트(force-locking joint) 만을 형성하므로 상기 회전축에 작용하는 큰 토크가 있는 경우에는 상기 종단 지지체와 상기 페디컬 스크류 또는 페디컬 훅 사이에 원치 않는 회전이 발생할 수 있다는 점이다.

본 발명은 이러한 문제점에 대한 해결책을 제시한다. 본 발명의 목적은 상기 종단 지지체와 상기 뼈고정부(bone anchoring element) 사이의 상대적인 회전에 대한 회전 조인트의 형태고정 로킹(form-locked locking)을 허용하는 장치를 제공하는 것이다.

본 목적은 청구항 1의 특징을 가지는 본 발명에 의한 종단 지지체를 뼈, 특히 척추뼈몸통과 연결하는 장치에 의해 달성된다.

본 발명에 의해 얻어지는 장점은 본 발명에 따른 장치에 의해 회전 조인트의 형태고정 로킹이 종단 지지체와 뼈 고정부 사이에 제공될 수 있다는 점이다.

본 발명의 더 개선된 점은 종속항에서 특징되어 진다.

바람직한 실시예에서, 상기 채널의 바닥을 형성하는 제 2접촉면(K2)은 매크로스코픽 3차원구조체(three-dimensional macroscopic structures)를 갖는다. 매크로스코픽 구조를 갖는 연결부(connecting element)는 바람직하게는 상기 틸팅부보다 단단한 재질로 만들어진다. 예를 들어 티타늄합금 또는 티타늄/알루미늄/니오브 합금으로 만들어진다. 상대적으로 더 연한 상기 틸팅부는 바람직하게는 순수 티타늄으로 만들어진다. 이로 인하여, 고정 수단이 고정되면 상기 더 단단한 연결부의 상기 접촉면(K2) 상의 상기 매크로스코픽 구조체는 상기 더 연한 틸팅부 안으로 눌리고, 이에 따라 두 부분 사이에 형태고정 연결을 만든다. 따라서 상기 뼈 고정부의 레버 힘(levering force)에 의해 상기 종단 지지체에 가해지는 토크는 상기 두 접촉면(K1,K2) 서로에 관한 전치를 일으킬 수 없고, 따라서 상기 뼈 고정부가 고정된 동안에 상기 종단 지지체에 생기는, 상기 뼈 고정부의 중심축과 상기 종단 지지체의 종단축 사이의 각도는 큰 토크가 주어지는 경우에도 바뀌지 않는다. 따라서, 예를 들어 인접한 척추뼈몸통의 높은 안정이 제공될 수 있다.

다른 실시예에서는, 두 접촉면(K1,K2)이 매크로스코픽 3차원 구조체를 갖고, 상기 매크로스코픽 3차원 구조체는 바람직하게는 회전중심에 평행하게 연장된 세레이션(serration)과 상보적인 세레이션으로 형성된다. 이것은 상기 연결부와 상기 틸팅부 두 부분 중 하나의 변형 없이 둘 사이의 형태고정 연결이 발생할 수 있는 결과를 낳는다.

반면에, 상기 3차원 구조는 각뿔모양이나 원뿔모양의 날, 혹은 각뿔대모양이나 원뿔대모양의 날(teeth)을 가질 수 있고, 매크로스코픽 구조체를 갖는 두 접촉면(K1,K2)이 구비된 경우에는, 상기 구조가 상보적인 방법으로 구성될 수 있다.

상기 매크로스코픽 3차원 구조체의 높이는, 상기 접촉면(K1,K2)에 대해 직각으로 측정했을 때, 바람직하게는 0.1~5.0mm이다.

또 다른 실시예에서는, 상기 틸팅부는 종단 지지체에 대해 방사상으로 접할 수 있고 상기 회전축과 중심축을 가로질러 연장된 그루브(groove)를 갖는 오목한 상면을 포함한다. 상기 종단 지지체의 종단축을 가로지르는 상기 틸팅부의 두 말단 사이에 중심적으로, 상기 그루브는 바람직하게는 함몰부를 갖는다. 이것은 상기 고정수단이 고정되면 상기 종단 지지체가 안으로 눌려지고 상기 함몰부 안에서 변형되어 상기 종단 지지체와 상기 연결부 사이의 잠김이 강력해지는 장점을 가져온다.

또 다른 실시예에서는, 상기 틸팅부는 상기 회전축에 수직인 각각의 측면에 원호모양을 갖는 그루브와 상기 회전축과 동심원을 포함한다. 상기 그루브는 상기 종단 지지체의 종단축을 가로지르는 틸팅부의 말단에 둘러싸인다. 또한, 상기 그루브와 맞물리는 두 개의 핀(pin)이 상기 연결부 상에 구비된다. 이로 인하여, 상기 연결부와 상기 틸팅부는 느슨하게 연결되어, 이식되는 동안에 어떤 부분도 손실되지 않음에도 불구하고 종단지지체의 원위치로의 정렬은 방해받지 않는다.

상기 연결부와 상기 뼈 고정부는 바람직하게는 일체로 만들어진다.

본 발명 및 본 발명에 대한 추가적인 개량은 여러 실시예에 대한 부분적인 개략도에 기초하여 이하에서 보다 상세하게 설명된다.

도 1은 본 발명에 따른 장치에 대한 실시예의 사시도이다,

도 2는 도 1에 도시된 본 발명에 따른 장치에 대한 실시예의 측면도이다,

도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 본 발명에 따른 장치에 대한 실시예의 정면도이다.

도 1 내지 도 3은 척추뼈몸통의 페디클(pedicle) 안으로 죄여지고 상기 중심축(2)과 동축인 스크류 샤프트(10)를 구비한 뼈고정부(1)의 실시예를 도시하고 있다. 상기 스크류샤프트(10)의 후단(5)과 단단히 연결되는 상기 연결부(9)는 채널(25)에 의해 관통되고, 상기 채널은 상기 중심축(2)을 가로지르는 채널축(27)을 갖고 필수적으로 U자 형태를 갖는다. 상기 채널(25)을 두르는 두 개의 레그(22)는 고 정단(20)과 자유단(21)을 갖는다. 이 경우에, 상기 채널축(27)은 상기 중심축(2)과 수직이다. 상기 채널(25)의 너비는 b이고, 이는 상기 종단 지지체(3)가 상기 레그(22)에 의해 종단축(6)을 가로질러서 지지되도록 선택된다. 내부나사산(24)을 갖는 보어(23)는 두 개의 상기 레그(22)의 자유단(21)으로부터 관통하여 상기 연결부(9)에 구비되고, 상기 중심축(2)과 동심을 갖는 축을 가지며, 그 내부 직경 d는 상기 채널(25)의 너비 b 보다 크다. 이 경우, 상기 고정수단(13)은 상기 고정부(9)의 상기 내부나사산(24), 바람직하게는 톱니나사산(sawtooth-like thread), 안으로 동축으로 죄일 수 있는 샤프트를 구비한 고정스크류(tightening screw)(12)로서 구성될 수 있고, 상기 고정스크류(12)는 전단(14)과 후단(15)을 갖는다. 내부6각형(internal hexagon)(16)은 드라이버 공구를 받아들이기 위해 상기 후단(15)으로부터 상기 중심축(2)과 동축으로 상기 고정스크류(12) 안으로 들어간다. 상기 고정스크류(12)가 고정되면, 상기 고정스크류(12)의 상기 전단(14)은 상기 채널(25)에 위치되는 상기 종단지지체(3)의 표면에 대해 눌려지고, 따라서 상기 종단지지체는 상기 뼈고정부(1)의 상기 연결부(9) 안에 고정된다. 상기 채널(25) 안에는 상기 틸팅부(8)가 두 개의 상기 레그(22)의 고정단(20)에 구비된다. 상기 틸팅부(8)는 상기 중심축(2)과 상기 채널축(27)을 가로지르는 회전축(7)에 대해서 회전 가능한 방식으로 상기 채널(25)에 장착된다. 상기 채널바닥(26)은 요면구조를 갖는 상기 스크류샤프트(10)의 후단(5)의 방향으로 상기 채널(25)을 구획한다. 상기 채널바닥(26)은 상기 회전축(7)에 수직한 단면으로 보았을 때, 원호모양으로 상기 채널(25)을 구획하고, 상기 원호의 중심은 회전축(7)이다.

상기 틸팅부(8)는 상기 회전축(7)에 수직한 두 개의 측면(37,38), 철면(convex)구조를 갖고 상기 연결부(9)의 고정부(20)를 마주보는 바닥면(28), 그리고 요면(concave)구조를 갖고 상기 연결부(9)의 자유단(21)과 마주보는 상면(29)을 포함하여 구성된다. 동시에, 상기 철면인 바닥면(28)은 상기 채널바닥(26)과 상보적인 구조를 갖고, 반면에, 상기 요면인 상면(29)은 상기 종단지지체(3)를 수용하도록 형성된 그루브(36) 구조를 갖는다. 상기 그루브(36)는 상기 종단지지체(3)의 종단축(6)에 평행하고, 상기 채널축(27)을 가로질러 상기 틸팅부(8)를 구획하는 상기 두 개의 말단(39,40) 사이의 중심에 함몰부(30)를 갖는다. 상기 채널(25) 안에 위치하는 종단지지체(3)는 상기 틸팅부(8)의 상기 요면인 상면(29) 상에 위치하고, 상기 틸팅부(8)와 더불어 상기 회전축(7)을 중심으로 회전할 수 있다. 상기 고정수단(13)이 고정되면 상기 종단지지체(3)는 상기 그루브(36)와 상기 함몰부(30) 안으로 눌리고 상기 함몰부(36)의 지역으로 구부러진다. 따라서 상기 종단지지체(3)의 고정은 견고해진다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 고정스크류(12)는 그 전단(14)에서 라운드지며 상기 채널(25) 안에 위치하는 상기 종단지지체(3)의 표면에 눌릴 수 있다. 상기 고정스크류(12)는 그 후단(15)에 드라이버 공구를 받아들이기 위한 수단(17)을 포함하며, 내부나사산(24) 안으로 죄어진다. 보어(23)에 구비되는 상기 나사산(24)은 상기 연결부(9)의 상기 자유단(21)으로부터 관통된다. 여기 도시된 실시에서는, 상기 채널(25)은 U자형 구조를 갖고 상기 연결부(9)의 상기 자유단(21)을 향해 개방되어, 상기 내부나사산(24)을 구비한 상기 보어(23) 또한 상기 채널 (25)에 의해 직경으로 관통된다. 상기 채널(25) 안으로 상기 종단지지체(3)를 고정하기에 앞서, 상기 틸팅부(8)가 상기 채널바닥(26)에 분리가능하게 장착된다. 회전시에, 상기 채널바닥(26)의 오목 캠버(concave camber)로 인하여, 상기 틸팅부(8)는 상기 회전축(7)을 중심으로 회전할 수 있다. 상기 회전축(7)은 상기 중심축(2)과 상기 채널축(27) 모두에 대해 수직이고, 바람직하게는 상기 중심축(2) 상에서 상기 전단(14)과 상기 종단지지체(3)의 표면 간에 접촉하는 지점과 같은 축을 갖는다. 상기 틸팅부(8)는 그 측면(37,38)에 두 개의 그루브(33)를 포함한다. 상기 그루브(33)은 상기 틸팅부(8)의 상기 두 말단(39,40)을 쪽으로 둘러싸고, 상기 두 말단(39,40) 사이의 원호 상에서 상기 회전축(7)과 동축으로 휘어진다.

상기 중심축(2)에 대해서 직경 방향으로 구비된 상기 연결부(9)의 상기 두 개의 레그(22)의 보어(41) 안으로 밀리는 두 개의 핀(pin)(31)은 그 전단(32)이 함께 상기 그루브(33)에 맞물린다. 따라서 상기 틸팅부(8)는 상기 연결부(9)와 느슨하게 연결된다. 상기 채널바닥(26)에는, 이 경우 세레이션으로 형성되고 상기 고정스크류(12)가 고정되면 상기 틸팅부(8)의 바닥면(28) 안으로 눌릴 수 있는, 매크로스코픽 구조체(35)가 구비된다. 따라서 상기 고정부(9)와 상기 틸팅부(8) 사이에 형태고정 연결이 제공될 수 있다.

Claims (12)

1. A) 중심축(2), 전단(4), 그리고 후단(5)을 구비한 뼈고정부(1)와,

   B) 상기 뼈고정부(1)에 고정된 고정단(20)과, 자유단(21)과 상기 중심축(2)을 가로질러 관통하는 채널축(27)을 구비한 채널축, 그리고 상기 뼈고정부(1)의 상기 후단(5)을 마주보는 채널바닥(26)을 구비한 연결부(9)와,

   C) 상기 연결부(9)의 자유단(21)과 연결될 수 있고, 상기 채널(25) 안으로 삽입되는 종단지지체(3)의 고정에 적당한 고정수단(13)과,

   D) 상기 중심축(2)과 채널축을 가로지르는 회전축(7) 모두를 중심으로 회전하고, 상기 연결부(9)의 상기 고정단(20)에 있는 상기 채널(25)에 구비된 틸팅부(8)를 포함하여 구성되고,

   E) 상기 틸팅부(8)는 상기 채널바닥(26)과 접하는 구부러진 바닥면(28)을 구비하고 회전축(7)과 동심을 이루며 제 1 접촉면(K1)을 형성하고,

   F) 상기 채널바닥(26)은 상기 틸팅부(8)의 바닥면(28)에 상보적인 구조를 갖고, 따라서 상기 채널바닥(26)은 상기 제 1 접촉면(K1)에 위치할 수 있는 제 2 접촉면(K2)을 형성하는,

   상기 종단지지체(3)를 뼈, 특히 척추뼈몸통에 연결시키는 장치에 있어서,

   G) 두 개의 접촉면(K1,K2) 중 적어도 하나는 매크로스코픽 3차원구조체를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2접촉면(K2)은 매크로스코픽 3차원구조제(16)를 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 틸팅부(8)는 상기 연결부(9)보다 연한 재질로 형성됨을 특징으로 하는 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 두 접촉면(K1,K2) 모두 매크로스코픽 3차원구조체(16)를 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 매크로스코픽 3차원구조체(16)는 상기 회전축(7)에 평행하게 연장된 세레이션으로 구성됨을 특징으로 하는 장치.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 3차원구조(16)는 각뿔모양이나 원뿔모양의 날, 혹은 각뿔대모양이나 원뿔대모양의 날을 구비함을 특징으로 하는 장치.
7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 3차원구조(16)는 상기 두 접촉면(K1,K2) 상에 일치하도록 형성됨을 특징으로 하는 장치.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접촉면(K1,K2)에 대해 직각으로 측정했을 때 상기 매크로스코픽 3차원구조체(16)의 높이는 바람직하게는 0.1~5.0mm인 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 틸팅부(8)는 종단지지체(3)를 부분적으로 수용하기 위해 상기 회전축(7)과 중심축(2)을 가로질러 연장되는 그루브(36)를 구비한 요면인 상면(29)을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 장치.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 틸팅부(8)는 상기 채널축(27)을 가로지르는 말단(39,40)을 구비하고, 상기 그루브(36)는 상기 두 말단(39,40) 사이의 중심에 함몰부(30)를 구비함을 특징으로 하는 장치.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,

    A) 상기 틸팅부(8)는 상기 회전축(7)에 수직하고, 상기 회전축(7)과 동심으로 구부러지는 그루브(33)를 각각 포함하는 두 개의 측면(37,38)을 구비하고,

    B) 상기 연결부(9)는 보어(41) 안으로 직경 방향으로 눌려서 그 전단(32)이 상기 그루브(33)와 각각 맞물리는 두 개의 핀(31)을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 장치.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연결부(9)는 상기 뼈고정부(1)와 일체를 이루는 것을 특징으로 하는 장치.

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