KR20080064184A - 척추간 임플란트 - Google Patents

Abstract

척추간 임플란트 혹은 디스크 인공보철물은 일반적으로 "X"자 형상 구조로서 제공되는 한 쌍의 협동하는 요소들을 포함한다. 상기 요소들은 그들 사이에 제공된 탄력 있는 재료에 의해서 분리된 상태로 유지되는 협동 셸들로 이루어진다. 상기 요소들은 이식되는 경우에 회전운동과 병진운동을 허용한다.

척추간 임플란트, 디스크 인공보철물, 셸, 요소, 회전운동, 병진운동, 피하 이식, 교체, 중첩

Description

척추간 임플란트{Intervertebral implant}

본 발명은 척추 이식에 관한 것으로, 특히 경피 이식을 할 수 있는 척추간 임플란트 혹은 인공추간판 보철물(disc prostheses)에 관한 것이다.

척추는 극단적으로 유연하며 몸에 대한 구조물과 안정성을 제공하는 여러 가지 해부학상의 구성요소들로 이루어진 복잡한 구조이다. 척추는 일반적으로 원통형상의 복부의 본체를 각각 갖는 척추골들로 구성된다. 인접한 척추 본체의 마주보는면들은 함께 연결되고, 섬유연골성(fibrocartilaginous) 재료로 구성된 추간판 디스크(혹은 "디스크들")에 의해서 분리되어 있다. 척추 본체들은 과도한 운동을 제한하고 안정성을 제공하도록 함께 작용하는 인대들의 복합 배열에 의해서 서로 연결된다. 안정한 척추는 무능력하게 하는 고통, 점진적인 신체장애 및 신경의 손상을 방지하는데 있어서 중요하다.

척추의 해부학은 운동의 범위가 생리적 한계에 도달할 때 큰 저항 없이 운동이 일어나게 하며(양의 방향과 음의 방향으로 전이 및 회전), 운동을 점진적으로 제어하여 멈추도록 운동에 대한 저항이 점진적으로 증가한다.

추간판 디스크들은 고 기능의 복합 구조물들이다. 이들은 물을 끌어당겨서 부피가 증가하는 친수성 단백질 물질을 함유한다. 단백질은 소위 수핵(nucleus pulposis)으로 불리며, 환형 섬유증으로 불리는 인대 구조에 의해서 둘러싸이고 포함되어 있다. 추간판 디스크의 주요 기능은 하중을 견디고 운동을 하는 것이다. 추간판 디스크들은 인접한 척추뼈 몸통들 사이에 완충을 제공하면서 하중 지탱 기능을 통해서 하나의 척추뼈 몸통으로부터 다음 척추뼈 몸통으로 전달한다. 추간판 디스크는 인접한 척추뼈 몸통들 사이에서 제한적이지만 운동이 일어날 수 있게 하며, 이에 의해서 척추 구조 및 강성을 부여한다.

나이, 상해, 질병 등과 같은 다수의 요소들로 인하여, 추간판 디스크들은 그들의 치수 안정성을 상실하여 붕괴, 수축, 위치이탈 또는 다른 손상을 입는 것으로 밝혀졌다. 질병이 발생하였거나 손상된 디스크는 해당 기술분야에 잘 알려진 바와 같이 보철물 및 보철물 또는 임플란트의 여러 가지 버전으로 교체하는 것이 일반적이다. 공지된 방법 하나는 손상된 디스크를 디스크가 점유한 공간 내로 스페이서와 교체하는 것이다. 그러나, 그러한 스페이서들은 인접한 척추골을 함께 융합시키고, 이에 의해서 그 사이의 상대적인 운동을 방지한다. 아주 최근에는, 인접한 척추골 사이에서의 모든 운동을 허용하는 디스크 교체 이식이 제안된바 있다. 그러한 이식의 예가 미합중국 특허 제 6,179,874 호에 개시되어 있다.

병든 디스크에 대한 현재의 외과적 처방은, 전방 접근이나 후방 접근을 통해서 디스크 공간을 개방 노출한 다음에 병든 디스크의 모두 혹은 대부분을 절단하여, 큰 단일체의 인공 디스크를 배치하거나 뼈 이식, 요추체간 혹은 디스크 공간에 대하여 이와 유사한 대체물을 사용하여 추체간 융합하는 것이다. 후자는 침입형이어서, 접근의 문제점, 영상의 문제점 그리고 교체나 조정에서의 어려움 등으로 인 하여 여전히 적용이 어렵다.

그러므로, 종래 기술의 해법에서 부족한 것들 중 적어도 몇몇을 극복할 수 있는 추간판 디스크 임플란트의 개발 필요성이 존재한다. 특히, 다음의 특징들:

- 작은 절개부를 통해서 위치시키거나 이식할 수 있는 능력;

- 쉽게 교체하거나 조정될 수 있는 능력;

- 수술 후의 영상에서 쉽게 관찰될 수 있는 능력;

- 외래환자 절차로서 이식될 수 있는 능력;

- 탈구에 대한 저항성을 갖는 척추 임플란트의 개발 필요성이 존재한다.

본 발명의 일 실시 양태에 있어서, 본 발명은 추간판 디스크를 교체하기 위한 임플란트를 제공한다.

본 발명의 다른 실시 양태에 있어서, 본 발명은 피하 이식, 교체 혹은 조정할 수 있는 인공 추간판 임플란트 혹은 디스크를 제공한다.

그러므로, 일 실시 양태에 있어서, 본 발명은 제 1 및 제 2 협동요소를 포함하며, 그들 사이에 내부 결합을 제공하기 위해서 상기 제 1 요소의 적어도 일부가 상기 제 2 요소의 일부와 중첩되고, 상기 제 1 요소와 제 2 요소는 회전방향과 병진방향으로 서로에 대하여 이동할 수 있으며, 상기 제 1 및 제 2 요소는 각각 긴 몸체를 가지며, 이에 의해서 상기 제 1 요소와 제 2 요소가 결합하는 경우에 상기 디스크는 일반적으로 "X"형상의 구조를 포함하는 추간판 디스크 인공보철물을 제공한다.

본 발명의 특징들은 첨부 도면들을 참조한 다음의 상세한 설명에서 더욱 명백하게 밝혀질 것이다.

도 1은 척추의 운동 범위를 개략적으로 나타낸 도면.

도 2a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 내부 날개의 측면도.

도 2b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 외부 날개의 측면도.

도 3a는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 내부 날개의 측면도.

도 3b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 외부 날개의 측면도.

도 4는 본 발명의 안정화 킬(stabilizing keels)을 나타낸 도면으로서 외부 날개의 단부도.

도 5a는 도 2a의 내부 날개의 다른 실시 예의 측면도.

도 5b는 도 2b의 외부 날개의 다른 실시 예의 측면도.

도 6a는 도 3a의 내부 날개의 다른 실시 예의 측면도.

도 6b는 도 3b의 외부 날개의 다른 실시 예의 측면도.

도 7a 내지 도 7c는 도 2a와 2b의 날개들의 다양한 방위에서의 측면도.

도 8a 내지 도 8c는 도 3a와 3b의 날개들의 다양한 방위에서의 측면도.

도 9는 본 발명의 배치를 나타내는 평면도.

도 10은 본 발명의 배치를 설명하는 척추골의 평면 뢴트겐 사진.

다음의 실시 예에 있어서, 용어 "상부", "하부", "전방", "후방" 및 "측방" 이 사용될 것이다. 이 용어들은 본 발명의 임플란트가 척추에 위치할 때의 방위를 나타낸다. 그러므로, "상부"는 상부 위치를 나타내고, "후방"은 척추가 직립 위치에 있을 때 몸체의 후방을 향하는 임플란트의 부분(혹은 다른 척추 부분들)을 언급한다. 이러한 위치상의 용어들은 본 발명을 어느 특정한 방향으로 한정하려는 것이 아니며, 단지 임플란트의 설명을 용이하게 하기 위한 것임을 알 수 있을 것이다.

도 1은 척추와 연관된 다양한 자유도를 표시함으로써 척추 운동의 복잡성을 설명한다. 생리학적 운동의 정상적인 범위에서, 척추는 "중립 영역"과 "탄성 영역" 사이에서 연장된다. 중립 영역은 운동의 전체범위에 있는 영역으로서, 인대들이 상대적으로 응력을 받지 않는, 즉 인대들이 운동에 대하여 비교적 작은 저항을 나타내는 영역이다. 탄성 영역은 움직임이 운동의 범위 한계 혹은 그 근처에서 이루어지는 영역이다. 이 영역에서, 인대의 점탄성 특성은 운동에 대한 저항을 제공하기 시작하고, 이에 의해서 그 운동을 제한한다. 매일 일어나는 운동의 대부분은 중립 영역에서 일어나고 때때로는 탄성 영역에서 일어난다. 중립 영역에 포함된 운동은 부드러운 조직 구조에 응력을 가하지 않는 반면, 탄성 영역의 운동은 다양한 정도의 탄력적인 반응을 야기한다. 그러므로, 특히 척추 임플란트의 영역에서, 운동을 중립 영역으로 제한함으로써, 뼈가 있고 부드러운 조직 구조에 인접한 응력이 최소화된다. 예를 들어, 운동의 그러한 제한은 후관절 퇴행성 변화를 줄이게 될 것이다.

본 발명은 손상되거나 다른 한편으로 기능장애를 일으키는 추간판 디스크들을 대체하기 위한 인공 디스크 또는 임플란트를 제공한다. 일반적으로 말해서, 본 발명은 주로 피하에 이식 가능하도록 설계된 추간판 디스크들을 대체하기 위한 척추 임플란트를 제공한다. 본 발명의 임플란트는 서로에 대하여 이동 가능하고 탄력 있는 힘-흡수 핵들을 포함하는 연동 구간들로 이루어진다.

임플란트의 기본 구조

일 실시 양태에 있어서, 본 발명의 임플란트는 한 구간("내부 날개"로서 언급됨)이 다른 구간("외부 날개"로서 언급됨)을 통해서 연장되는 2개의 연동 구간으로 구성된다. 도 2a 및 2b는 각각 내부 날개(12)와 외부 날개(14)의 기본 구조를 나타낸 도면이다. 각각의 날개는 각각 "A"와 "P"로 나타낸 전방 단부와 후방 단부를 갖는다. 도시된 바와 같이, 각각의 내부 날개(12)와 외부 날개(14)는 협동하는 상부 셸과 하부 셸로 구성된다. 그러므로, 상부 셸(16)과 하부 셸(18)은 내부 날개(12)를 형성하도록 결합하는 반면에, 상부 셸(20)과 하부 셸(22)은 외부 날개(14)를 형성하도록 결합한다. 도시된 바와 같이, 상부 셸(16,20)은 어느 정도의 제한이 있는 확장된 범위의 운동(즉, 회전)이 가능하게 하기 위하여 하부 셸(18,22)과 중첩하도록 바람직하게 설계된다. 일 실시 양태에 있어서, 비록 그러한 중첩의 정도가 아래에서 설명하게 될 몇 가지 요소들에 의존할지라도 상부 셸은 수 밀리미터만큼 하부 셸 위로 중첩될 것이다. 일단 이식되면 셸들의 쌍에 위치한 하중은 그들의 협동을 유지하기에 충분할 것이기 때문에, 각각의 쌍들의 상부 셸과 하부 셸은 서로 연결될 필요가 없다. 그러나, 이식하기 전에 쌍 구조의 유지를 지원하기 위해서, 그들 사이의 압축은 허용하는 반면에 셸들의 분리를 방지하도록 셸 들의 쌍은 후크, 리지 등(해당 기술분야의 숙련된 당업자에게 명백한 바와 같이)에 의해서 연결된다.

상기한 바와 같이, 내부 날개(12)는 외부 날개(14) 내로 끼워 맞추어 지도록 설계된다. 이러한 목적을 위해서, 외부 날개(14)는 내부 날개(14)가 삽입될 수 있는 틈새(24)를 갖는다. 틈새(24) 내에 내부 날개(14)의 위치선정을 용이하게 하기 위하여, 상부 셸(16)과 하부 셸(18)은 리세스(26a,26b)를 구비한다. 그러므로, 리세스(26a)는 내부 날개(14)의 상부 셸(16)에 제공되고, 외부 날개의 상부 셸(20)에 의해서 형성된 틈새(24)의 일부와 결합한다. 마찬가지로, 리세스(26b)는 내부 날개(14)의 하부 셸(18)에 제공되고, 외부 날개의 하부 셸(22)에 의해서 형성된 틈새(24)의 일부와 결합한다. 다른 바람직한 실시 예에 있어서, 리세스(26a,26b)의 상부면과 내면에 제공된 협동하는 형상의 돌출부(30)를 수용하도록 틈새(24)의 상부 벽과 하부 벽에는 적어도 하나의 리세스(28)가 제공된다. 알 수 있는 바와 같이, 리세스(28)와 돌출부(30)는 외부 날개와 내부 날개가 결합하는 경우에 외부 날개와 내부 날개를 위치시키는 기능을 수행한다. 이러한 점에 있어서, 돌출부(30)와 리세스(28)는 조립된 임플란트를 형성하도록 날개들이 조립되는 경우에 비교적 치밀한 간섭 끼워 맞춤을 제공하도록 설계된다. 돌출부(30)와 리세스(28) 사이의 그와 같은 "볼 및 소켓" 배열은 내부 날개와 외부 날개 사이의 상대적인 회전운동과 틸팅(tilting) 운동에 대한 선회 지점으로서 기능한다.

아래에서 더욱 설명하는 바와 같이, 본 발명의 임플란트가 척추 내에 위치하는 경우에, 2개의 셸(20,22)로 구성된 외부 날개(14)가 먼저 이식되고 이어서 내부 날개(12)가 이식된다. 후자는 그것의 측면 상에 위치하고 직립 위치에 자리 잡도록 90도 각도로 회전하기 전에 틈새(24)를 통과한다. 그러한 위치에 있어서, 내부 날개(12)는 외부 날개(14)와 서로 결합할 것이다. 이해할 수 있는 바와 같이, 그러한 상호 결합은 돌출부(30)를 각각의 리세스(26a) 및/또는 (26b) 내로 결합함으로써 이루어진다.

도 3a와 3b는 위에서 언급한 내부 날개와 외부 날개의 다른 실시 예를 나타낸 것으로, 유사한 요소들은 유사한 참조 부호로서 언급된다. 이러한 경우에 있어서, 외부 날개(14)의 틈새(24)는 외부 날개(14)의 하부 셸(22)을 통해서 연장되는 간격(32)으로 대체된다. 다음으로, 내부 날개(12)는 간격(32)과 결합하도록 단지 하나의 리세스(26) 만을 갖는다. 그러므로, 도 3a와 3b에 도시된 실시 예의 이식과정 동안에, 내부 날개(12)는 회전할 필요없이 외부 날개(14) 아래로 밀리게 된다.

도 2a,2b 및 3a,3b에 도시된 바와 같이, 상부 셸(16,30)의 외면은 각이 지거나(도 2a,2b에 도시된 바와 같이) 또는 매끄럽다(도 3a,3b에 도시된 바와 같이). 도 4는 도 2b의 외부 날개(14)를 나타낸 단부도이다. 이 도면은 상부 셸(20)이 하부 셸(22) 위로 중첩된 상태를 나타낸다. 도 4는 또한 다음에서 설명하는 바와 같이 본 발명의 다른 실시 예를 보여준다.

내부 공동

도 2a,2b에 도시된 바와 같이, 상부 셸(16,18)과 하부 셸(20,22)의 각각의 쌍은 협동 공동을 구비하고 있는데, 셸들이 결합하는 경우에 일반적으로 폐쇄되는 저장소들(34a,34b,36a,36b)이 날개(12,14)에 형성되어 있다. 도시된 바와 같이, 저장소들(34a,36a)은 날개들의 후단부들에 제공되는 반면에, 저장소들(34b,36b)은 날개들의 전단부들에 제공된다.

각각의 저장소(34a,34b,36a,36b) 내에는 해당 기술분야의 숙련된 당업자에게 잘 알려져 있는 바와 같이 하이드로겔 또는 다른 유사한 재료와 같은 탄력 있는 재료로부터 형성된 핵이 제공된다. 핵은 각각의 상부 셸과 하부 셸을 서로 분리시키고 이들에 가해지는 압축력을 흡수하는 기능을 수행한다. 도 3a 및 3b에 도시된 실시 예에 있어서, 내부 날개(12)의 핵에 대한 저장소(38)는 하부 셸(18)의 길이에 걸쳐서 일반적으로 연장된다.

도 2a,2b 및 3a, 3b에 도시된 실시 예에 있어서, 저장소들(34a,34b,36a,36b)은 사다리꼴 형상의 단면을 갖는다. 이러한 디자인은 각각의 날개들에 대한 유용한 체적을 최대화하여 큰 체적의 핵을 허용하기 위하여 바람직하다. 큰 핵은 증가된 에너지 흡수를 제공할 것임을 이해할 수 있다. 사다리꼴 형상은 각각의 날개의 단부들을 가늘어지게 하는 것이 필요하다. 그런데, 상기한 저장소들과 핵은 필요한 에너지 흡수능력을 제공하는 형상을 제공할 것임을 이해할 수 있다.

하이드로겔 저장소에 대한 접근 관문

도 3a 및 3b는 핵을 포함하는 저장소들(36a,36b)에 대한 접근을 허용하기 위해서 접근 포트(42)가 제공된 본 발명의 또 다른 실시 예를 나타낸다. 이러한 접근 포트들(42)은 예를 들어 나사(44)에 의해서 폐쇄된 상태로 유지된다. 그러한 경우 에 있어서 포트들(42)은 그러한 나사 결합을 위해 적절하게 나사가 형성된 벽을 구비할 것이다. 나사들(44)은 도 2a와 2b에서는 측면도로서 도시되어 있고 도 4에서는 단부도로서 도시되어 있다. 그러한 나사들(44)은 상기 핵을 포함하는 저장소들에 대한 접근이 후-이식에서 필요한 경우에 그러한 접근을 허용하도록 기능한다. 예를 들면, 그러한 접근은 하나 또는 그 이상의 핵이 제거되거나 및/또는 교체될 필요가 있는 경우에 요구될 것이다. 도 3b에 도시된 바와 같이 그리고 해당 기술분야의 숙련된 당업자가 이해할 수 있는 바와 같이, 포트들(42)은 이식 후에 핵 저장소들에 대한 현장 접근을 허용하기 위해서 임플란트의 후방 단부 쪽을 향하도록 설계된다. 이러한 점에 있어서, 외부 날개(14)의 하부 셸(22)의 후방(A) 단부에 위치된 포트(42)는 임플란트가 척추에서 제 위치에 놓이는 경우에 그에 대한 접근을 용이하게 하기 위해서 임플란트의 종축에 대하여 정중선(正中線)이 기울어져 있다.

스터드 및 외부 코팅의 안정화

본 발명의 다른 실시 양태에 있어서, 도 3a,3b 및 4에 도시된 바와 같이, 임플란트가 척추에서 제 위치에 놓이는 경우에 임플란트의 초기 안정을 용이하게 하기 위해서, 내부 날개(12)와 외부 날개(14)의 외부 표면들에는 안정화 스터드(40)가 구비된다. 바람직하게는, 2개 내지 6개의 스터드(40)가 내부 날개와 외부 날개의 선단 및 후단 테두리들(즉, 전방 및 후방 단부들) 상에 위치할 것이다. 보다 바람직하게는, 도 3a에 도시된 바와 같이, 외부 날개(14)의 간격(32)을 통해서 내부 날개(12)를 삽입하는 동안에 방해받지 않도록 하기 위해서, 내부 날개(12)의 상부 셸(16)의 선단 테두리(즉, 전방 단부)는 스터드들을 구비하지 않는다. 삽입 후에 임플란트의 이동을 방지하고 인접한 척추의 주위 단부판 내로 상부 셸과 하부 셸의 통합을 증진함으로써, 스터드들(40)은 본 발명의 임플란트에 대한 한가지 형식의 초기 안정성을 제공한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 스터드들(40)은 도 2a와 2b의 날개들의 일 실시 예에 제공될 수 있다.

다른 실시 양태에 있어서, 내부 날개와 외부 날개의 셸의 외부 표면들은 뼈의 안쪽 성장을 허용하기 위해서 다공성 재료로 피복된다. 또한, 그러한 표면들은 이웃하는 척추 구조 내로 임플란트의 융화를 돕기 위해서 뼈 모르포겐 단백질을 구비할 것이다.

안정화 킬( Stabilizing Keels )

상기한 바와 같이, 내부 날개(12)와 외부 날개(14)의 상부 셸(16)과 (20)의 외부 면들은 이식 후에 임플란트를 즉시 제 위치에 유지하는 것을 지원하기 위하여 각각 안정화 스터드(40)를 구비한다. 도 4는 그러한 안정화는 외부 날개(14)의 외부 셸(20)과 내부 셸(22) 상에 각각 제공된 안정화 킬(46,48)을 통해서 달성될 수 있다는 본 발명의 다른 실시 예를 나타낸다. 도 4에 도시된 바와 같이, 킬(46)은 일반적으로 수직하게 연장된 플랜지(50) 및 상기 플랜지(50)의 반대쪽으로 나팔꽃 모양으로 벌어진 구간을 갖는 베이스(52)를 포함한다. 베이스(52)는 킬(46)이 상부 셸(20)로부터 떨어질 수 없도록 상부 셸(20)의 상부 면 상에 제공된 트랙(54) 내에 끼워 넣어진다. 도 4에 도시된 바와 같이, 트랙(54)은 베이스(52)보다 크기가 크 고, 이에 의해서 킬(46)은 트랙(54)의 개구부에 의해서 한정되는 제한된 범위 내에서 측방향으로 이동할 수 있다. 도시된 바와 같이, 하부 셸(22) 상에 제공된 킬(48)은 킬(46)과 동일한 구조와 배열을 갖는다.

도 5b는 도 4의 외부 날개(14)의 측면도이다. 상기한 바와 같이, 도 4 및 5b에 도시된 외부 날개(14)는 도 2b에 도시된 외부 날개(14)와 유사하지만, 상부 셸(20)과 하부 셸(22)은 각각 상기한 킬(46,48)을 구비한다. 유사한 방식에 있어서, 도 5a는 안정화 킬(56,58)이 제공된 도 2a의 내부 날개(12)를 나타낸다. 내부 날개(12)의 상부 셸(16)과 하부 셸(18)의 간격(26)의 존재로 인하여, 각각의 킬들은 구간(56a,56b,58a,58b)으로 분할된다. 그러나, 후자 킬의 구조와 기능은 상기한 바와 같은 킬(46)과 실질적으로 동일하다.

도 6a와 6b는 도 3a와 3b의 내부 날개와 외부 날개의 구성에 비해서 약간의 차이를 나타낸 것이다. 예를 들면, 비록 내부 날개(12)와 외부 날개(14) 사이의 상호작용 메카니즘이 동일하지만(즉, 외부 날개(14)는 내부 날개(12)를 수용하도록 간격(32)을 구비함), 셸들의 외부면은 도 2a 및 2b에 도시된 바와 같이 각이 져 있다. 도 6a와 6b의 날개들(12,14)은 안정화 킬들을 포함하는 것으로 도시되어 있다. 이러한 경우에 있어서, 내부 날개(12)의 안정화 킬들은 도 5a의 것들과 유사하다. 그러나, 도 6a의 상부 날개(14)는 간격(32)을 포함하므로, 그 위에 제공된 킬은 2개의 구간(48a,48b)으로 분할된다.

상기한 킬들은 인접한 척추의 단부판을 통해서 절단되고, 내부 날개와 외부 날개의 위치선정 후에 추가될 수 있다. 도 5a 및 6a에 도시된 바와 같이 2개의 구 간에 내부 날개의 안정화 킬들을 제공함으로써, 내부 날개와 외부 날개 사이의 조절 메카니즘은 손상되지 않는다.

알 수 있는 바와 같이, 임플란트가 위에서 언급한 킬들을 포함하는 경우에, 내부 날개는 내부 날개 상에 킬들을 설치하기 전에 외부 날개를 통해서 먼저 삽입된다. 그러므로, 일 실시 예에 있어서, 본 발명의 임플란트는 다음 방식으로 위치할 것이다. 먼저, 외부 날개는 원하는 위치에 위치하고 이어서 내부 날개가 삽입되고 내부 날개가 원하는 위치로 회전한다. 이어서, 내부 날개의 후방 지향 킬들(상위 및 하위)이 외부 날개의 상부 및 하부 전체 길이 킬들의 위치선정에 의해서 추가된다. 마지막으로, 내부 날개의 후방 킬들이 추가된다. 상기한 설명은 이식의 한가지 방법이며 다양한 다른 것들이 해당 기술분야의 숙련된 당업자에게 명백한 것임을 알 수 있을 것이다.

상기한 킬들은 해당 기술분야의 숙련된 당업자에게 명백한 바와 같이 여러 가지 재료로 제조될 것이다. 일반적으로, 킬들은 원하는 안정성을 제공하기 위해서 단단한 재료나 어느 정도의 강성을 갖는 유연한 재료로 제조될 것이다. 바람직한 실시 예에 있어서, 킬들은 티타늄이나 PEEK(즉, 폴리에테르-에테르케톤 또는 폴리아릴에테르케톤)로부터 제조된다.

모서리 형성

본 발명의 임플란트들은 다양한 디스크 공간 모서리 형성을 허용하기 위해서 날개들의 원하는 각 위치를 제공하도록 형성될 수 있다. 이러한 방식에 있어서, 본 발명의 임플란트들은 예를 들어 척주 전만(즉, 척추의 자연적인 만곡)의 정비나 복원을 수용할 수 있다. 도 7a 내지 7c는 도 2a와 2b의 날개들(12,14)의 적은 샘플 각 방위를 나타내는데, 여기에서 상부 셸과 하부 셸 사이의 조절 각도는 0°, 4°및 8°사이에서 변한다. 마찬가지로, 도 8a 내지 8c는 도 3a와 3b의 날개들(12,14)의 동일한 각 방위를 나타낸다.

해부학 상의 위치선정

도 9 및 도 10은 2개 날개들의 상호 결합뿐만 아니라 척추 내에서 임플란트의 위치선정을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 이식된 형태에 있어서, 본 발명의 이식은 평면에서 볼 때 일반적으로 "X" 형상 배열을 나타낸다. "X" 형상의 아암들이 날개들(12,14)에 의해서 형성된다. 상기한 바와 같이, 본 발명의 임플란트는 경피적인 이식을 위해서 설계되고, 이에 의해서 최소의 침입형 절차가 개입된다. 이식 전에, 디스크 공간은 피부를 통해서 들어가고, 삽입을 용이하게 하기 위해서 임플란트의 궤도를 따라서 세척된다. 이어서, 인접한 척추의 단판들이 제거된다. 절차의 이러한 단계는 예를 들어 상-안내 장치를 사용하여 수행되었다. 그러나, 모든 공지된 방법들이 사용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 일단 채널은 임플란트의 삽입을 위해 세척되는데, 장치의 각각의 내부 날개와 외부 날개가 삽입되고, 내부 날개는 외부 날개와 상호결합된다. 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 임플란트(10)가 이식된다. 척추경(perdicle)(60)에 대한 측방향 통로 및 요근(psoas muscle)(62)에 대한 중간에 이식된다. 현재 존재하는 루트(root)는 철회 된다. 임플란트(10)는 피질의 단판 후방으로부터 단판에 대하여 전방으로 연장되는 골단 링(apophyseal ring)(66) 상에서 디스크 공간(64) 내에 위치한다. 다시 말해서, 임플란트는 후방 피질 림으로부터 전방 피질 림으로 디스크 공간을 중첩한다. 이러한 방식에 있어서, 임플란트는 조밀한 골단 링 상에 놓임으로써 각 측면에서 고정되고, 이에 의해서 함몰을 회피하게 되는데, 이는 임플란트가 단지 망상조직 뼈(70) 상에 놓이면 마주치게 된다.

도 10은 척추 구조에 인접한 본 발명의 인공보철물의 결핍을 나타낸다. 그러한 배열은 이미지상에서 인공물의 양을 감소시킨다. 해당 기술분야의 숙련된 당업자에 의해서 이해되는 바와 같이, 본 발명에 의해서 만들어질 수 있는 경피적인 이식은 진실한 전방 후복막(retropertoneal) 또는 경복막(transperitoneal) 접근을 회피함으로써, 전방 핵의 보전을 허용하여 이러한 통로의 정상적인 물리적 특징들을 보유한다. 그러므로 이것은 상처 없는 조직을 통해서 접근할 수 있다.

내부 날개와 외부 날개는 디스크 공간 높이와 최대 단부판 범위를 복원할 수 있도록 하기 위하여 다른 높이, 길이 및 폭을 갖게 됨을 이해할 것이다. 이러한 방식에 있어서, 본 발명은 디스크 공간 크기의 범위 내에서 끼워 맞추어지도록 크기를 가질 수 있다.

본 발명의 기능적인 메카니즘

본 발명의 디스크(즉, 인공보철물)가 이식되면, 임플란트의 각 면에서 각각의 상부 및 하부 셸들 사이에서 각각의 팔의 운동을 허용하는 핵들을 통해서 관절 운동이 발생한다. 그러므로, 이것은 굴곡 작용, 연장, 각각의 측면에 대한 측방향 굴곡, 하부 셸들에서 상부 셸의 운동의 결합 혹은 슬라이딩을 통해서 완충 및 회전운동을 허용한다. 상기한 뼈의 안쪽 성장은 각각의 하부 셸 및 상부 셸을 인접한 척추의 각각의 단판에 고정시킨다.

표시의 연장

피부를 통해서 위치하는 상호결합 장치로서, 본 발명의 디스크는 독립형 추간체간 보형제(interbody cage)로서 사용될 수 있다. 이러한 실시 예에 있어서, 외부 날개와 내부 날개는 뼈의 안쪽 성장을 허용하기 위해서 모든 방향들에서 개방 틈새들을 통한 그것의 등가의 뼈 이식편(bone graft)의 제한을 허용하도록 속이 비어 있다. 또한, 임플란트의 상부 부분들과 중간 벽과 측벽들은 뼈 안쪽 성장을 허용하기 위해서 다공성을 갖는다. 초기의 안정성은 안정화 스터드와 날개에 의해서 제공되는데, 이것은 독립형 장치로서 사용될 수 있다. 이러한 경우에 있어서, 상기한 관절운동은 존재하지 않는다.

본 발명의 디스크는 2개 조각 또는 1개 조각으로 제공될 수 있다. 본 발명의 디스크는 해당 기술분야의 숙련된 당업자에게 잘 알려진 바와 같이 여러 가지 재료들로 제조될 수 있다. 예를 들면, 단판들과 환경 구간들은 강, 스테인레스강, 티타늄, 티타늄 합금, 자기류, 플라스틱 중합체, PEEK 또는 다른 생체적합형 재료들로부터 제조될 것이다. 핵은 기계적인 스프링(예를 들어 금속으로 제조), 유압 피스톤, 하이드로겔 혹은 실리콘 주머니, 고무, 혹은 중합체 혹은 엘라스토머 재료를 포함한다.

본 발명의 특징의 요약

상기한 바와 같이, 본 발명은 정상적인 척추간 디스크 운동을 모방한 독특한 4개 아암의 관절운동을 허용하는 피부를 통해서 이식가능한 추간 디스크의 교체를 포함한다. 탄력 있는 핵의 위치와 높이를 변화시킴으로써, 디스크(즉, 인공보철물)의 회전축은 원하는 바에 따라서 변할 수 있다.

본 발명의 2개 구간(즉, 날개들)의 다양한 상호결합 메카니즘은 이식 후에 장치의 이주나 추방에 저항할 뿐만 아니라 운동과 하중 공유의 결합을 가능하게 한다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 디스크는 내부 날개와 외부 날개의 초기 이식, 삽입될 안정화 킬의 경로의 조각, 필요에 따라서 최종 단계로서 하나 또는 그 이상의 조각들로 안정화 킬들을 위치시키는 것을 포함하는 독특한 "일부러 꾸민(staged)" 이식장치를 포함한다. 또한, 하부 셸의 선단 날개를 제외하고 상부 날개와 하부 날개의 전방부분과 후방 부분 상에 위치된 스터드들을 구비한 내부 셸과 외부 셸의 형상은 인접한 단부들 내로 장치를 고정함으로써 초기 안정화를 허용할 뿐만 아니라 2개 장치의 결합을 용이하게 한다.

일 실시 예에 있어서, 내부 날개와 외부 날개는 내부 날개 상에서 외부 날개의 중첩 시에 크기에 있어서 부합하지 않는다. 그러한 중첩은 특히 상부 날개와 하부 날개 사이에서 가능한 회전의 정도에 따라 각각의 상부 셸과 하부 셸 사이의 운 동의 정도를 허용한다. 셸들은 그 이상의 운동에 대하여 급작 정지(hard stop)로서 작용한다.

핵 리셉터클에 접근할 수 있는 나사형 틈새들은 경피적인 접근을 통해서 핵의 추출 및/또는 교체를 허용한다. 부동적인 핵 복합체는 굴곡/연장 및 축방향 회전을 생리적 운동을 모방한 측방향 굽힘운동에 결합할 수 있다.

측방향 앵귤레이션(angulation)과 측방향 (관상) 병진운동을 측방향 굽힘운동과 결합하는 것은 내부 셸에 부딪치는 상부 셸의 급작 정지에 도달할 때까지 일어난다.

탄력 있는 핵의 일 실시 예의 사다리꼴 형상은 진실한 축방향 하중과는 다른 방향으로부터 편심 압축의 하중 하에서 최대 내구성을 허용할 것이다. 일반적으로, 핵 공동이나 리셉터클들은 핵 보다 크게 설계된다. 리셉터클들에서 그러한 여분 공간은 디스크의 축방향 하중하에서 핵의 압축 동안에 측방향 연장을 허용한다. 핵은 하이드로겔로부터 바람직하게 형성되지만, 이는 기계적인 스프링이나 다른 압축 가능한 물질의 조합이다. 핵은 정상적인 디스크의 것들과 같은 배치 특성과 하중을 가질 것이다.

장치는 축방향 회전, 측방향 굽힘, 굴곡/연장을 성분 벡터로 분리시킨다. 장치는 각각의 자유도에 대하여 개별적인 벡터들에 대하여 손상되지 않은 디스크의 중립 영역 및 탄성 영역 특성들을 재현한다. 장치는 과도하거나 비-생리학적 운동을 방지하는 단부점(내부 셸 상에서 상위)을 사용하게 하는 비 제한적인 부분적으로 제한되는 결합 운동을 허용한다. 완전히 제한된 정지 메카니즘은 탄성 영역을 초과하지 않도록 보장하고, 이에 의해서 디스크 실패가 방지된다.

디스크의 접지는 함몰 제거를 지원하기 위해서 두정 및 시상 봉합 평면에서 바람직하게 최대가 된다. 본 발명의 디스크들은 정상적인 척추에서 다양한 크기의 디스크들을 수용하도록 많은 크기와 높이로 제공될 수 있다. 외부 골단 링 상에서 임플란트의 배치는 함몰의 발생을 줄일 수 있다.

본 발명에 따르면, 전체 디스크 제거는 불필요하다. 본 발명의 임플란트의 주요 작용은 디스크 높이의 복원 및 정상적인 운동의 보전이다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 위에서 인용한 모든 참조문헌들의 전체 내용은 여기에서는 단지 참조를 목적으로 통합된 것이다.

Claims (10)

1. 척추간 디스크 인공보철물로서,

   제 1 및 제 2 협동 요소를 포함하며, 이들 사이에 내부 결합을 제공하기 위해서 상기 제 1 요소의 적어도 일부는 상기 제 2 요소의 일부와 중첩하고;

   상기 제 1 및 제 2 요소들은 서로에 대하여 회전운동 방향과 병진운동 방향으로 이동할 수 있으며;

   상기 제 1 및 제 2 요소들은 일반적으로 긴 몸체를 각각 포함하고, 이에 의해서 상기 제 1 및 제 2 요소들이 결합하는 경우 상기 디스크는 일반적으로 "X"형상 구조를 이루는 척추간 디스크 인공보철물.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 요소는 틈새를 포함하고, 상기 제 2 요소는 상기 틈새를 통해서 연장되는 것을 특징으로 하는 척추간 디스크 인공보철물.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 요소는 상기 제 1 요소의 틈새의 일부와 결합하도록 적어도 하나의 틈새를 포함하는 것을 특징으로 하는 척추간 디스크 인공보철물.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 요소들은 협동 리세스를 포함하며, 상기 제 1 요소의 리세스는 상기 제 2 요소의 리세스 내에 수용되는 것을 특징으로 하는 척추간 디스크 인공보철물.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 요소들은 각각 제 1 셸과 제 2 셸로 이루어지고, 상기 셸들은 서로 결합 가능하며, 여기에서 상기 제 1 및 제 2 셸은 각각 적어도 하나의 공동을 포함하고, 이에 의해서 상기 제 1 및 제 2 셸들은 결합되며, 각각의 공동은 각각의 요소에 저장소를 형성하도록 결합하고, 상기 저장소는 일반적으로 탄력 있는 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 척추간 디스크 인공보철물.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 요소는 각각 상기 저장소의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 척추간 디스크 인공보철물.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 요소는 각각 한쌍의 저장소를 포함하며, 하나의 저장소가 상기 요소의 각각의 단부에 제공된 것을 특징으로 하는 척추간 디스크 인공보철물.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 셸은 상기 제 2 셸에 중첩하는 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 척추간 디스크 인공보철물.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 요소의 외부면은 이식하는 경우에 인접한 골질 표면 에 상기 디스크를 고정하도록 하나 이상의 고정 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 척추간 디스크 인공보철물.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 고정 기구는 안정화 스터드, 안정화 킬, 다공성 표면과 그 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 척추간 디스크 인공보철물.

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