KR20080042695A - 뼈 고정 네일 - Google Patents

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KR20080042695A
KR20080042695A KR1020070112646A KR20070112646A KR20080042695A KR 20080042695 A KR20080042695 A KR 20080042695A KR 1020070112646 A KR1020070112646 A KR 1020070112646A KR 20070112646 A KR20070112646 A KR 20070112646A KR 20080042695 A KR20080042695 A KR 20080042695A
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비이더만 모테크 게엠베하
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Abstract

뼈 고정 네일에 있어서, 나사산이 없는 샤프트(1')로서, 자유단부(2), 이 자유단부의 대향측에 배치됨과 동시에 로드(12) 또는 로드형 부재를 수용하기 위한 실질적인 U자형 리세스(7)를 구비하는 헤드(3'), 상기 샤프트를 관통함과 동시에 상기 헤드(3') 또는 자유단부(2)의 적어도 하나를 향해 개방되는 종방향 보어(4), 및 상기 샤프트의 벽을 관통함과 동시에 상기 종방향 보어(4)와 연통하는 다수의 개구(5)를 구비하는 나사산이 없는 샤프트(1')를 구비하는 뼈 고정 네일이 제공된다. 이 뼈 고정 네일은 신속한 삽입이 가능하고, 혈관의 내방성장에 의해 신뢰성이 있는 고정상태를 얻을 수 있다.
뼈 고정 네일(Bone Anchoring Nail)

Description

뼈 고정 네일{Bone Anchoring Nail}
본 발명은 뼈 고정 네일(nail)에 관한 것이다. 본 발명은 특히 기다란 보어를 구비한 샤프트, 이 샤프트의 벽에 형성된 다수의 개구, 및 로드를 수용하기 위한 실질적으로 U자형인 리세스를 구비한 헤드를 구비한 뼈 고정 네일에 관한 것이다. 뼈 고정 네일은 예를 들면 척주를 안정화하기 위해 인접 척추들의 추궁근(pedicle) 내에 척주 로드(spinal rod)를 고정하는데 사용되거나 로드 또는 로드 형상의 부재를 사용하는 다른 형태의 뼈 고정 장치에 사용될 수 있다.
나사 헤드 및 나사산이 형성된 샤프트로서, 이 샤프트는 축방향 보어를 구비함과 동시에 다수의 반경방향 보어를 통해 외부와 연통되는 샤프트를 포함하는 뼈 나사 형태의 뼈 고정장치는 국제특허출원 공개 제WO 01/26568호로부터 공지되어 있다. 뼈 시멘트는 상기 뼈 나사를 통해 주입되어 상기 나사산이 형성된 샤프트의 외부의 뼈 조직 내로 침투할 수 있다. 미국특허출원 제US2004/0147929A1호에는 관형 부재를 구비한 뼈 고정장치가 개시되어 있다. 상기 관형 부재는 외벽에 뼈 나사산이 형성된 부분과 팁(tip) 및 상기 관형 부재에 연결될 수 있는 헤드를 구비한다. 이 헤드는 로드를 수용하기 위한 U자형 리세스를 포함한다. 이 뼈 고정장치 는 나사체결에 의해 삽입되며, 이 삽입작업에 힘과 시간이 낭비된다. 또, 나사체결 작업 중, 노인의 뼈 및/또는 취약한 뼈와 같은 경우에는 지나치게 큰 힘이 뼈에 작용할 수 있다.
미국특허출원 제US2004/0220575A1호에는 뼈에 외부 장치를 고정하기 위한 뼈 고정부재가 개시되어 있다. 이 뼈 고정부재는 외부 장치에 연결할 수 있는 헤드 및 이 헤드에 연결된 샤프트를 포함한다. 상기 샤프트는 뼈 나사산을 구비하는 소정의 부분과 이 소정의 부분 내에 적어도 뼈 나사산이 없는 일 부분을 구비한다. 상기 뼈 고정장치는 사전에 천공되어 있는 뼈 내의 구멍에 압입시킨 후 회전시킴으로써 뼈 나사산에 의해 고정될 수 있도록 되어 있다. 이 뼈 고정장치는 뼈 나사산이 존재하므로 나사를 돌려 뺄 수 있다. 특정의 실시예에서 상기 샤프트는 종방향 보어 및 약제나 뼈 시멘트를 상기 사전에 천공된 구멍 내에 도입할 수 있도록 하기 위해 외부와 연통하는 다수의 반경방향 보어를 포함하고 있다.
미국특허 제US5,743,912호 및 일본특허공개 제JP09149906A호에는 종방향 보어, 다수의 반경방향 개구 및 일단부의 나사산 부분을 구비하는 샤프트를 포함하는 의료용 임플란트가 개시되어 있다.
미국특허출원 제2006/0089642A1호에는 척추 및 기타 뼈를 위한 임플란트가 개시되어 있다. 이 임플란트는 기다란 원통체로서 형성되어 있고, 이 원통체의 벽에는 내부의 보어와 연통하는 다수의 개구가 천공되어 있다. 상기 보어 내에는 뼈 성장 혼합물을 충전할 수 있다. 이 임플란트는 뼈 안정화 로드와 연결하는 것이 부적합하다.
특정의 임상적 요구, 특히 취약한 골다공증 뼈의 안정화, 소아과 수술, 경추 수술 또는 신경외과 수술시, 외부의 안정화 로드 또는 로드형상의 부재에 연결될 수 있고, 공지의 장치에 비해 삽입 속도가 빠르고, 삽입에 요하는 힘이 적은 한편 나사에 필적하는 안정된 고정 상태를 제공할 수 있는 뼈 고정장치가 요구된다.
본 발명의 목적은 위와 같은 뼈 고정장치를 제공하는 것이다. 이 목적은 청구항 1에 따른 뼈 고정 네일에 의해 달성된다. 추가의 특징은 종속 청구항에 제시되어 있다.
본 발명에 따른 뼈 고정 네일은 사전에 뼈에 형성된 코어 홀(core hole) 내에 신속하게 삽입시킬 수 있다. 다수의 개구를 통해 내측으로 혈관이 성장해 들어가고, 그에 따라 그 개구 내로 신생 뼈가 성장해 들어감으로써 및/또는 종방향 보어를 통해 뼈 시멘트를 주입함으로써 신뢰성 있고 항구적인 고정상태가 달성된다. 상기 뼈 시멘트는 다수의 개구를 통해 배출되어 응고됨으로써 상기 네일을 주위의 뼈 물질에 연결시킨다.
본 뼈 고정 네일은 특히 저침습수술(minimally invasive surgery; MIS), 척주 수술 및 장골의 안정화에 사용할 수 있다.
본 발명의 추가의 특징 및 장점은 첨부한 도면을 참조하여 설명한 본 발명의 실시예를 통해 더욱 명확히 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 제1실시예에 따른 뼈 고정 네일은 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다. 이 뼈 고정 네일은 자유단부(2)와 이 자유단부(2)의 대향측의 헤드(3)을 구비하는 샤프트(1)를 포함한다. 이 샤프트에는 헤드(3)가 위치하는 단부로부터 자유단부(2)에 못 미치는 위치까지 동축 보어(4)가 형성되어 있다. 이 동축 보어(4)의 직경은 샤프트가 파손되지 않을 정도의 충분한 강도를 구비할 수 있는 치수이다.
샤프트(1)의 벽에는 보어(4)의 반경방향으로 관통된 다수의 개구(5)가 외측까지 연장되어 있다. 이들 개구의 단면은 원형이나 기타의 둥근 형태가 바람직하다. 이들 개구는 예를 들면 샤프트(1)의 일부에 개구들이 균일하게 분산되도록 하기 위해 원주방향을 따르는 다수의 열로서 배치되고, 하나의 열과 다른 열은 서로 어긋나게 배치되는 배열 형태를 취할 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 샤프트(1)의 헤드(3)에 인접한 부분에는 개구가 형성되어 있지 않다. 개구의 개수 및 배열상태는 임상의 필요에 따라 달라진다. 개구의 직경은 적어도 주변의 뼈 물질로부터 혈관이 내방성장(ingrowth)할 수 있고, 이어서 개구를 통해 신생의 뼈가 형성될 수 있는 직경으로 한다. 또, 개구의 직경은 뼈 시멘트 및/또는 의료용 치료제가 막힘 없이 배출될 수 있는 치수로 선택된다. 샤프트(1)의 외벽의 개구의 주위에는 내방성장을 촉진하기 위한 카운터싱크(countersink)(도시 생략)를 형성할 수 있다. 도면상에서 상기 개구(5)는 샤프트의 축선(M)에 대해 반경 방향으로 연 장되어 있다. 그러나, 일부의 개구 또는 전체 개구는 동축 보어에 대해 90° 이외의 각도로 경사진 방향으로 연장시킬 수도 있다. 샤프트의 길이는 용도에 적합하도록 선택할 수 있다.
자유단부(2)는 팁(tip)으로서 형성되어 있다. 그러나, 이 자유단부(2)는 평평하게 형성할 수도 있다. 샤프트(1)의 일 부분(6)은 자유단부(2)를 향해 예를 들면 원추형의 테이퍼를 형성할 수 있다. 동축 보어(4)는 자유단부(2)에 개구를 형성할 수 있도록 샤프트(1)의 전장에 걸쳐 연장될 수 있다. 또, 상기 팁은 샤프트(1)에 연결될 수 있는 별체로 형성될 수 있다. 이 경우, 동축 보어(4)는 상기 별체의 팁을 샤프트에 연결함으로써 폐쇄될 수 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 샤프트(1)의 외면에는 나사가 형성되어 있지 않다. 또, 샤프트(1)의 외면은 코어 홀 내에서의 고정능력 및 코어 홀 내로의 슬라이드 진입능력을 향상시키기 위한 처리를 할 수 있다. 예를 들면, 샤프트(1)의 외면은 고정능력을 향상시키기 위해 거칠기 가공되거나 내방성장을 촉진하기 위한 물질로 코팅될 수 있다. 다른 예로서, 샤프트(1)의 외면은 코팅 또는 연마되거나 삽입을 촉진하는 슬라이드 능력을 향상하기 위해 가공될 수 있다.
도면에 도시된 실시예에서, 헤드(3)는 실질적인 원통형이고, 그 외경은 샤프트(1)의 직경보다 대경이다. 헤드(3)는 실질적으로 U자형인 리세스(7) 및 동축 보어(8)를 포함한다. 이 동축 보어(8)는 헤드를 관통함과 동시에 샤프트의 동축 보어(4)와 연통한다. 상기 U자형 리세스(7)에 의해 2개의 레그(9, 10)가 형성된다. 이들 레그에는 내부나사산(11)이 형성되어 있다. U자형 리세스(7)의 직경은 다수 의 뼈 고정 네일을 연결하는 데 사용되는 로드(12)가 삽입될 수 있는 치수이다. 로드(12)는 로킹부재, 예를 들면, 상기 레그(9, 10) 사이에 나사 체결되어 로드에 압력을 가할 수 있는 내부나사(13)에 의해 고정된다.
도면에 도시된 실시예에서, 헤드(3) 및 샤프트(1)는 단일 부품으로 설계된 것이다. 그러나, 헤드(3) 및 샤프트(1)는 별도의 부품으로 설계되고, 강고한 단축 연결상태를 형성하도록 강고하게 연결될 수 있다. 또는 헤드(3) 및 샤프트(1)는 샤프트의 축선을 중심으로 회전이 가능하게 연결될 수 있다.
상기 로킹부재는 상기 내부나사(13) 이외의 형태로 구현할 수 있다. 예를 들면, 헤드(3)의 외부 나사산에 맞물리는 외부 너트 및 내부나사의 조합으로 구현할 수도 있다. 또는, 다른 로킹 기구, 예를 들면, 로킹부재와 헤드 사이의 베이요넷 접속(bayonet coupling)을 고려할 수 있다.
상기 뼈 고정 네일은 티타늄 도는 티타늄 합금 또는 생체적합성 플라스틱 재료와 같은 생체적합성 재료로 제조된다. 또 형상기억 합금으로도 제조될 수 있다.
시술시, 먼저 뼈 고정 네일을 고정시킬 뼈 부위에 코어 홀이 형성된다. 이 홀의 내경은 샤프트의 외경과 같거나 약간 작게 형성한다. 다음에, 샤프트(1)를 코어 홀 내에 밀어 넣는다. 샤프트(1)를 코어 홀 내에 압입하면 샤프트는 마찰력에 의해 파지된다. 홀 내에 샤프트를 삽입하는 동작은 사전에 천공된 홀 내에 뼈 나사를 나사 체결하는 동작에 비해 시간 소모가 대폭 줄어든다. 따라서, 본 뼈 고정 네일은 샤프트를 신속하게 삽입해야 하는 경우 및/또는 뼈 나사와 같이 큰 삽입력을 적용할 수 없는 경우와 같은 임상적 필요시에 사용할 수 있다.
적어도 2개의 뼈 고정 네일을 삽입한 후 로드를 통해 이들 뼈 고정 네일을 연결할 수 있다. 로드는 내부나사를 조여줌으로써 고정된다. 뼈 고정 네일은 또 로드와의 결합시 공지의 단축 뼈 나사와 결합하여 사용할 수도 있다.
일정 시간이 경과 하면 상기 개구(5)를 통해 동축 보어(4) 내로 혈관이 내방성장을 개시하고, 이어서 신생 뼈가 형성됨으로써 고정 상태가 향상된다.
뼈의 고정상태를 더 향상시키기 위해, 로드를 삽입하기 전에 헤드의 보어(8) 및 샤프트의 종방향 보어(4)를 통해 예를 들면 PMMA 또는 TCP와 같은 뼈 시멘트를 도입할 수 있다. 뼈 시멘트는 실질적인 유체 형태로서 개구(5)를 통해 배출된다. 뼈 시멘트는 경화됨으로써 샤프트(1)를 주위의 뼈 물질에 강고하게 연결한다.
제2실시예는 도 5 내지 도 7에 도시되어 있다. 제2실시예는 제1실시예와 달리 헤드 및 샤프트가 별체로 구성되어 있고, 이들 별체의 부품은 다축 조절이 가능하도록 피봇운동이 가능하게 연결되어 있다. 여기서 제1실시예와 동일한 부품은 동일한 참조번호로 표시되어 있다. 샤프트(1')는 제1실시예와 달리 부분 구형의 단부(1a)를 구비하고, 샤프트의 내부에는 종방향 보어(4)가 연장되어 있다. 부분 구형의 단부(1a)의 말단부에는 나사체결 공구와 결합하는 리세스(1b)가 포함되어 있다.
헤드(3')는 별체의 부품으로 형성되어 있다. 이 헤드는 제1실시예의 헤드(3)와 마찬가지로 실질적인 원통형이고, 실질적인 U자형 리세스(7) 및 동축 보어(8)를 구비하고 있다. 이들 리세스 및 동축 보어에 의해 2개의 레그(9, 10)이 형성되고, 이 레그에는 내부나사산(11)이 형성되어 있다. 헤드(3')의 하측(3a)에 는 개구(3b)가 구비되어 있다. 이 개구(3b)의 치수는 상기 부분 구형의 헤드(1a)가 조립된 상태에서 빠져 나가는 것을 방지할 수 있는 치수이다. 보어(8)와 개구(3b)의 사이에는 부분 구형의 단부(1a)를 위한 시이트(3c)가 형성되어 있다. 조립된 상태에서 샤프트(1')는 헤드(3')에 대해 피봇운동이 가능하다.
제2실시예에 따른 뼈 고정 네일은 실질적인 원통형의 압력부재(14)를 더 포함한다. 이 압력부재(15)는 동축 보어(15), 및 상기 구형 단부(1a) 상에 가압하기에 적합한 구형부분(16)을 구비한다. 도면에 도시된 실시예에서, 압력부재(14)는 구형 부분(16)의 대향측에 로드(12)를 수용하기 위한 실질적인 U자형 리세스(17)를 구비한다. 압력부재(14)는 헤드(3') 내에 회전 및 탈락이 방지되도록 고정될 수 있다. 샤프트(1'), 헤드(3'), 및 압력부재(14)는 사전 조립되는 것이 바람직하다.
제2실시예의 뼈 고정 네일의 사용 방법은 제1실시예의 것과 유사하다. 제2실시예의 뼈 고정 네일은 헤드(3')를 샤프트(1')에 대해 다축 조절할 수 있다. 샤프트(1')의 헤드(3')에 대한 각위치(angular position)는 압력부재(14)를 통해 부분 구형의 단부(1a)를 시이트(3c)에 대해 가압함으로써 로킹된다. 로킹 상태는 내부나사를 조여서 로드(12)를 고정시킴과 동시에 그 압력을 압력부재(14)에 전달하여 부분 구형의 단부(1a)를 고정시킴으로써 달성된다.
개조례에 있어서, 샤프트(1')의 부분 구형 단부(1a) 및 로드(12)는 각각 독립적으로 로킹될 수 있다.
도 7은 개구(5)를 통한 혈관의 내방성장을 보여주는 개략도이다. 혈관들은 개구를 통과하여 동축 보어(4) 내에서 계속 성장할 수 있다.
도 8은 샤프트(1, 1')에 뼈 시멘트나 의료용 치료제를 주입하기 위한 주입 장치(20)의 개략도이다. 주입 장치(20)는 치료제 또는 뼈 시멘트를 수용하는 저장통(21), 주입관(22) 및 주입 작용을 위한 액츄에이터(23)를 포함한다. 주입관(22)의 외경은 동축 보어(4)의 직경에 비해 소직경이므로 동축 보어(4) 내에 도입될 수 있고, 개구의 인접부에 도달할 수 있다.
도 1은 제1실시예에 따른 뼈 고정 네일의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 뼈 고정 네일과 로드의 조립상태도이다.
도 3은 제1실시예에 따른 뼈 고정 네일과 로드의 결합상태의 로드의 축선 방향의 측면도이다.
도 4는 제1실시예에 따른 뼈 고정 네일과 로드의 결합 상태의 로드의 축선을 따라 취한 단면도이다.
도 5는 제2실시예에 따른 뼈 고정 네일의 분해 사시도이다.
도 6은 도 2의 뼈 고정 네일과 로드의 조립상태도이다.
도 7은 제2실시예에 따른 뼈 고정 네일과 로드의 결합 상태 및 혈관의 내방성장(ingrowth) 상태의 로드의 축선을 따라 취한 단면도이다.
도 8은 의료용 치료제 또는 뼈 시멘트를 주입하기 위한 주입 장치를 도시한 도면이다.

Claims (10)

  1. 뼈 고정 네일에 있어서, 샤프트(1, 1')로서, 자유단부(2), 이 자유단부의 대향측에 배치됨과 동시에 로드(12) 또는 로드형 부재를 수용하기 위한 실질적인 U자형 리세스(7)를 구비하는 헤드(3, 3'), 상기 샤프트를 관통함과 동시에 상기 헤드(3, 3') 또는 자유단부(2)의 적어도 하나를 향해 개방되는 종방향 보어(4), 및 상기 샤프트의 벽을 관통함과 동시에 상기 종방향 보어(4)와 연통하는 다수의 개구(5)를 구비하는 나사산이 없는 샤프트(1, 1')를 구비하는 뼈 고정 네일.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 보어(4)는 상기 헤드(3, 3')를 향해 개방되고, 제2단부(2)에서 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 뼈 고정 네일.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 샤프트는 실질적으로 원통형상을 구비하는 것을 특징으로 하는 뼈 고정 네일.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항에 있어서, 상기 다수의 개구(5)는 둥근 단면을 구비하는 것을 특징으로 하는 뼈 고정 네일.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항에 있어서, 상기 다수의 개구는 상기 샤프트의 축선(M)으로부터 반경방향으로 연장하는 것을 특징으로 하는 뼈 고정 네일.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항에 있어서, 상기 샤프트의 외면은 고정 능력을 향상시키기 위해 거칠기 가공 또는 코팅과 같은 가공 처리되는 것을 특징으로 하는 뼈 고정 네일.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항에 있어서, 상기 샤프트(1) 및 헤드(3)는 단축 연결되는 것을 특징으로 하는 뼈 고정 네일.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항에 있어서, 상기 샤프트(1')는 부분 구형 단부(1a)를 구비하고, 상기 헤드(3')는 상기 부분 구형 단부(1a)를 피봇운동이 가능하게 지지하기 위한 시이트(3c)를 구비하는 별체의 부품인 것을 특징으로 하는 뼈 고정 네일.
  9. 제 8 항에 있어서, 압력 부재(14)가 상기 로드(12) 및 부분 구형 단부(1a) 사이에 설치되고, 상기 압력 부재는 압력이 작용될 때 상기 부분 구형 단부(1a)를 상기 시이트(3c)에 대해 고정하는 것을 특징으로 하는 뼈 고정 네일.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항에 있어서, 상기 로드(12) 또는 로드형 부재를 상기 리세스(7) 내에 고정하기 위한 로킹 부재(13)가 제공되고, 상기 로킹 부재는 상기 헤드(3, 3')와 결합하는 것을 특징으로 하는 뼈 고정 네일.
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