KR20080092398A - 플레이트와 줄기 나사를 구비한 시스템 및 그 응용예 - Google Patents

Abstract

인접 척추를 부분적으로 움직이지 않게 하기 위해 후방 접근에 의해 이식될 수 있는 요추 플레이트는, 서로 이격되어 있는 두 개의 구멍(13) 및 상기 두 개의 구멍(13) 사이에 있는 탄성 소재의 신장압축 영역을 포함하여 이루어지되, 나사(2)가 상기 구멍을 관통하여 인접 요추골 속으로 끼워넣어질 수 있다.

요추, 척추, 플레이트, 탄성 소재

Description

플레이트와 줄기 나사를 구비한 시스템 및 그 응용예{System Comprising a Plate and Pedicle Screws, and its Applications}

본 발명은 플레이트/줄기 나사 시스템 및 그 응용예에 대한 것이다.

요추(lumbar spine)의 상태는 여러 방법으로 다루어진다. 그 중 하나는 인근 관절의 고정을 유효하게 하기 위하여 통상 골 이식(bone grafting)을 이용하여 관절을 융합함으로써 척추를 움직이지 않게 하는 것이다.

하나의 기술은 줄기 나사를 티타늄 또는 스텐레스 스틸(stainless steel) 플레이트에 끼우는 것이다.

척추를 움직이지 않게 하는 것은 몇 가지 단점이 있는데, 그 중 두 개를 설명하면 다음과 같다. 이모빌라이제이션(immobilization) 부위에 인접한 관절이 훨씬 더 응력(stress)을 받는다는 것과, 환자의 운동능력이 감소한다는 것이다.

이것이 이른바, "비-융합(non-fusion)" 기술들이 주목받는 이유이다. 이 때, 관절이 가능한 한 다시 정상적으로 작동할 수 있도록 하기 위하여, 해부학적 거리나 움직임을 재설정할 필요가 있다.

예를 들어 US-A-6 368 350에서 설명하고 있는 것과 같이, 하나의 기술은 시달리는 디스크(disk)을 대체하여 보철물(prosthesis)을 끼우는 전방 루트(anterior route)를 이용하는 것이다. 이와 같이 전방 루트를 거쳐 끼우는 최근의 기술은, 이에 숙련되고 동반하는 위험을 통제하는 데에 익숙한 제한된 숫자의 외과의만의 영역이라는 단점이 있다.

또 하나의 기술은, 예를 들어 FR-A-2 777 449에서 설명하고 있는 것과 같이, 인대(ligament)와 실리콘 튜브로 연결되는 줄기 나사를 끼우는 후방 루트(posterior route)를 이용하는 것이다. 이 기술은 후방 루트라는 잇점이 있으나, 한편으로는 구성요소에 장력(tension)을 주려면 외과의가 매우 많은 도구를 사용하여야 하기 때문에 끼우는 기술이 복잡하고, 또 한편으로는 외과의가 어떤 관절을 움직이지 않게 하면서 그 인접 관절에 "비-융합" 기술을 수행하려고 할 때 본 타입의 시스템은 이를 허용하지 않는다.

따라서, 이러한 단점들을 극복한 시스템을 갖추는 것이 바람직하다.

이에 본 출원인은, 폭 넓은 연구를 거쳐 만족스러움이 입증된, 후방 루트를 거쳐 척추에 끼워지는 줄기 나사 시스템을 개발하였다.

본 발명의 주요한 목적은, 척추 상태를 전공한 모든 외과의에게 익숙한, 척추를 움직이지 않도록 하기 위해 사용될 때와 동일한 작용 절차를 유지하면서도 척추가 어느 정도 움직일 수 있도록, 탄성 소재로 만들어진 요추 플레이트부(lumbar plate part)에 결합된 줄기 나사 시스템을 제안함으로써, 상기의 단점들을 극복하는 것이다.

여기에서, 본 발명의 장치가, 예를 들어 전방 플레이트이거나 경추 플레이트(cervical plate)가 아니라, 후방 요추 플레이트의 영역을 추구하고 있으며, 두 개의 요추골(lumbar vertebrae)이 후방 루트를 거쳐 서로 연결될 수 있도록 한다는 것을 기억해 보자. 또한, 전방 플레이트의 목적이 두 개의 경추골(cervical vertebrae)을 융합하는 것인 데 비하여, 본 발명의 목적은 두 개의 요추골이 융합되지 않도록 함으로써, 자연스러운 해부학적 움직임을 가능하게 하는 것이다.

그 결과, 전방 플레이트는 통상 폭이 14 내지 30mm, 두께가 1 내지 4mm, 길이가 20 내지 80mm인데 비하여, 본 발명의 플레이트는 통상 폭이 8 내지 14mm, 두께가 6 내지 14mm, 길이가 30 내지 200mm이다. 또한, 전방 경추 플레이트는 융합을 위해 설계되기 때문에, 척추가 움직이지 않을 필요가 있고, 제공되는 탄성 영역은 단지 융합이 잘 일어나도록 이식 조직에 장력을 유지하기 위한 것이다. 따라서 탄성부의 치수와 역학 특성이 본 발명의 장치의 그것과는 완전히 다르다. 전방 경추 플레이트에 있어서, 선택된 소재는 뻣뻣하고 크기가 작아서, 단지 십분의 몇 mm 정도의 매우 작은 움직임만을 가능케 한다.

또한 후방 루트를 거쳐 두 개의 요추골을 연결하는 데에 사용되는 본 발명의 장치는, 예를 들어 척추 인대 보철물과는 근본적으로 다르다. 인대 보철물은 단지 신장(extension)과 회전으로만 작용하는 반면 후방 요추 플레이트는 굽힘, 신장, 압축 및 회전으로 작용하기 때문에, 그들은 다른 기능을 수행하는 것이다. 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 다양한 구조적 변형예들이 자명할 것이다. 특히, 인대 보철물은 후방 요추 플레이트처럼 굽힘과 신장으로 작용하도록 설계된 것이 아니기 때문에, 당연히 그 두께가 상당히 작을 것이다. 또한 전방부에 인대 보철물을 끼우면 두꺼운 플레이트를 이용할 수 없게 된다. 두 개의 장치의 폭 또한 매우 다르다. 전방 루트를 사용하면 단지 하나의 "인대"만이 신체의 전방부에 끼워지는 반면, 두 개의 후방 요추 플레이트는 끼워져야 하고 후방 루트를 거쳐 설치될 필요가 있으며 따라서 더 좁아야 한다.

전방 인대는 (단지 인장(tension)과 비틀림(torsion)으로만) 매우 조금 변형하는 반면, 후방 요추 플레이트는 자연스런 움직임이 있는 동안 매우 큰 정도로 굽어지기 때문에, 플레이트의 변형 정도 또한 상당히 다르다. 따라서 유연성 있는 소재의 양과 조성이 매우 다를 필요가 있다.

이것이 본 발명의 과제가, 나사가 인접한 척추 안으로 삽입될 수 있게 하는 두 개의 공간적으로 이격된 구멍을 포함하고, 상기 두 개의 구멍 사이에 탄성 소재로 만들어진 신장압축영역을 포함하며, 인접한 요추골을 부분적으로 움직이지 않게 하기 위해 후방 루트를 거쳐 이식가능한 요추 플레이트인 이유이다.

이식가능한 플레이트는 늘어난(elongate) 형태, 예를 들어 타원형(oval) 특히 길쭉한(oblong)인 것이 바람직하다.

구멍들은 플레이트에 구비된 금속 삽입구에 만들어지는 것이 바람직하다. 이 삽입구는 통상 성형된 모서리를 사용함으로써 플레이트에 고정된다. 성형된 모서리를 가지는 삽입구가 후술하는 도면에 도시되어 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 탄성 소재로 만들어진 영역이 플레이트의 대부분에 상당하고, 구멍들은 탄성 소재로 만들어진 플레이트에 구비된 금속 삽입구에 만들어진다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 구멍들은 탄성 소재 밴드(band)에 연결되는 금속 스트립(strip)으로서 만들어진다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에서, 이식가능한 플레이트는 주로 금속 소재로 만들어지고, 구멍들 중 하나는 탄성 소재로 된 링(ring)을 사용하여 이식가능한 플레이트에 고정된 금속 삽입구에 만들어진다. 이 실시예에서, 금속 소재는 구성요소의 대부분에 상당한다.

이 응용예와 후술하는 응용예에서, "구멍"이라는 용어는 특히 나사가 관통할 수 있는 단일한 구멍을 의미하지만, 나사 헤드의 형태에 끼면서도 나사가 통과할 수 있게 하는 접시형으로 파인 구멍을 의미하는 것이 이롭다.

반면 구멍들은 원형일 수도 있지만, 바람직하게는 다른 배치에 적합하도록 길쭉한 형태일 수도 있다.

본 발명 실시예의 한 대안의 형태에서, 본 발명에 따른 이식가능한 플레이트는, 세 개의 인접 척추에 고정하기 위하여 실질적으로 정렬된 세 개의 구멍을 포함한다.

본 발명의 실시예의 또 하나의 대안의 형태에서, 상기 플레이트는 두 개의 인접 구멍 사이에 설치되는 강성(剛性,rigid)의 플레이트를 포함한다. 따라서, 한 영역의 이모빌라이징(immobilizing)과 인접 영역의 안정화(stabilizing)가 조합될 수 있다.

금속 삽입구, 플레이트 또는 스트립은 이식가능한 소재, 바람직하게는 티타늄 또는 스텐레스 스틸 또는 그 합금으로 만들어진다.

탄성 소재의 신장압축 영역은 폴리우레탄(polyurethane) 소재, 특히 상표명 CHRONOFLEX^®으로 폴리 메디카 인더스트리즈 인코포레이션(POLY MEDICA INDUSTRIES Inc, 매사추세츠)에서 시판된 것과 같은 폴리우레탄으로 만들어지는 것이 바람직하다.

탄성 소재로 된 영역이 이식가능한 플레이트의 대부분에 상당하고, 구멍이 탄성 폴리우레탄 소재의 플레이트에 구비된 금속 삽입구에 만들어지며, 플레이트가 길쭉한 형태일 때,

- 플레이트는 두께가 3 내지 14mm, 바람직하게는 4 내지 13mm, 특히 5 내지 12mm, 가장 바람직하게는 6 내지 11mm이고,

- 플레이트는 폭이 5 내지 18mm, 바람직하게는 6 내지 16mm, 특히 7 내지 15mm, 아주 바람직하게는 8 내지 14mm이며,

- 플레이트는 길이가, 두 개의 인접 척추를 가로질러 이식되는 플레이트의 경우에는, 20 내지 70mm, 바람직하게는 30 내지 60mm, 특히 35 내지 55mm, 아주 바람직하게는 40 내지 50mm이고,

- 플레이트는 길이가, 세 개의 인접 척추를 가로질러 이식되는 플레이트의 경우에는, 50 내지 100mm, 바람직하게는 60 내지 90mm, 특히 65 내지 85mm, 가장 바람직하게는 70 내지 80mm이다.

플레이트의 길이는 연관된 척추의 숫자에 달려 있는데, 30mm에서 200mm까지 다양하다.

적절한 치수의 탄성 소재는 플레이트가 관절의 움직임을 따라할 수 있게 한다. 예를 들어, 사람이 앞으로 구부리면 L4와 L5 사이에 위치한 디스크는 전방에서 약 2mm 정도 짓눌릴 필요가 있고, 사람이 우측으로 굽히면 이 디스크는 우측에서 약 1.5mm 정도 짓눌릴 필요가 있다. 따라서, 탄성의 구성요소는 해부학적 움직임에 대해 요구되는, 바람직하게는 최대량을 허락하기에 필요한 두께와 폭을 가진다. 또한 탄성의 구성요소는, 해부학적 움직임에 대해 요구되는 최대량의 적어도 50%, 이롭게는 적어도 70%, 특히 적어도 80%, 가장 바람직하게는 적어도 90%를 가능케 하기 위해 필요한 두께와 폭을 가진다.

본 발명의 이식가능한 플레이트는 통상의 방법을 사용함으로써, 특히 금속 베이스 또는 금속 베이스들(삽입구들, 플레이트들, 또는 스트립들)에 탄성 소재를 오버몰딩(overmolding)함으로써 제작된다.

유연성이 적은 이식가능한 플레이트가 제작될 때에는, 폭과 두께가 더 큰 플레이트가 만들어지는 것이 이롭다. 반대로 유연성이 큰 이식가능한 플레이트가 제작될 때에는, 적어도 두 개의 구멍 사이의 부분에서라도 폭 및/또는 두께가 적은 플레이트가 만들어진다.

본 발명의 이식가능한 플레이트는 척추에 끼워지기 직전에 살균되거나, 바람직하게는 살균 형태로 포장될 수 있다. 나사는 끼움(fitment)의 바람직한 방법이다.

이것이 본 응용예의 또 하나의 과제가 적절한 줄기 나사를 구비한 앞서 설명한 것과 같은 이식가능한 플레이트를 포함하는 어셈블리(assembly) 또는 키트(kit)인 이유이다. 줄기 나사가 대개 0.5 내지 0.7 cm의 직경과 3.5 내지 5 cm의 길이를 가지며, 척추의 후방부에 위치하는 줄기(pedicle)에 고정하기 위하여 설계된 나사라는 것을 여기에서 상기해 보자.

본 발명의 과제인 이식가능한 플레이트는 매우 이로운 특성과 특질을 가지고 있다. 특히, 그들은 요추를 안정화함과 동시에, 해부학적 움직임을 가능케 할 수 있다.

또한, 몇몇 부위를 처치할 때, 플레이트는 어떤 관절을 움직이지 않게 하기 위한 강성부(rigid part)와, 그 인접 관절 상에서의 "비-융합" 기술을 위한 유연부(flexible part)를 가질 수 있다.

이러한 특성들은 이하의 실시예에서 설명될 것이다. 그들은 상기 설명한 본 발명에 따른 이식가능한 플레이트의 사용, 특히 퇴행성 디스크 질환의 외과적 처치에 대한 충분한 이유가 된다.

이것이 본 응용예의 또 하나의 주제가, 나사를 사용하여 적어도 하나의 상기 언급한 이식가능한 플레이트가 후방 루트를 거쳐 적어도 두 개의 인접 척추에 고정되는, 퇴행성 디스크 질환에 대한 외과적 처치방법인 이유이다.

또한, 이러한 이식가능한 플레이트의 바람직한 실시예는, 상기 설명한 본 발명의 다른 과제들, 특히 상기 설명한 어셈블리 또는 키트 그리고 처치방법에도 적용된다.

본 발명은 이하의 첨부된 도면을 참조하면 더 잘 이해될 수 있는 바, 첨부된 도면은 다음과 같다.

도 1은 이식가능한 플레이트 및 그에 대한 나사의 사시도를 나타내고,

도 2는 이식가능한 플레이트를 위에서 본, 또 하나의 도면을 나타내며,

도 3은 도 2의 AA' 면에서 본 단면을 확대한 도면을 나타내고,

도 4는 도 2의 AA' 면에서 본 단면을 확대한 도면을 나타내며,(다른 형태)

도 5는 이식가능한 플레이트를 위에서 본, 도면을 나타내고,

도 6도 이식가능한 플레이트를 위에서 본, 도면을 나타내며,

도 7은 도 6의 BB' 면에서 본 단면을 확대한 도면을 나타낸다.

도 1은 도면부호 '1'로 도시된, 두 개의 삽입구(11)만이 금속으로 만들어지기 때문에 본질적으로는 탄성 폴리우레탄 플라스틱 소재로 만들어진, 본 발명에 따른 길쭉한 형태의 플레이트를 나타낸다. 이 플레이트는 두께 8mm, 폭 11mm, 길이 50mm의 치수를 가진다. 이 플레이트(1)를 두 개의 인접 척추에 고정하는 데에 두 개의 나사(2)가 사용될 수 있다. 나사(2)의 헤드(head)가 삽입구(11)에 형성된 두 개의 구멍에 삽입된다.

도 2는 두 개의 동일한 삽입구(11)가 플레이트(12)에 구비되는 것을 나타낸다. 이 삽입구(11) 각각은 중앙에서, 후술하는 도 3에 더 잘 나타나 있는, 길쭉하게 접시형으로 파인 홈(countersink,13)을 가진다.

도 3은 볼록부(convex bulge)로써 삽입구(11)를 플레이트(12) 내에 고정하는 삽입구 모서리의 오목한 형태를 나타낸다. 삽입구(11)를 관통하도록 형성된 구 멍(13)은, 나사(2) 헤드와 함께, 나사 헤드가 플레이트(1) 위로 돌출하거나 또는 지나치게 돌출하지 않도록 하는 접시형으로 파인 부분을 포함한다. 다른 척추 배치(spacing)에 적합하도록 구멍(13)은 길쭉하게 되어 있다.

도 4는 삽입구 모서리의 또 다른 실시예를 나타내는데, 단면이 전체적으로 물결 모양으로 되어 있다.

도 5는 두 개의 척추 사이의 관절을 움직이지 않게 하면서 동시에 두 개의 인접 척추 사이의 관절 상에 "비-융합" 기술을 구현할 수 있는 삽입구를 나타낸다. 따라서, 삽입구 중 하나(11)는 위에서 설명한 것과 유사한 것이고, 또 하나의 삽입구(14)는 구멍(16)을 가지는 금속 탭(metal tab,15)에 의해 연장된다. 삽입구들(11,14) 사이의 간격은 삽입구들(14,16) 사이의 간격과 동일하다. 삽입구들(14,16)과 탭(15)으로 이루어지는 어셈블리는 단일체(single piece)로서 제작된다.

도 6에서, 플레이트(17)는 본질적으로 금속으로 만들어진다. 삽입구 중 하나(18)는 폴리우레탄으로 이루어진 환형 슬리브(19)에 의해 플레이트(17)로부터 분리되어 있다. 이 삽입구(18)를 관통하는 구멍(13)은 원형이다. 단지 하나의 길쭉한 구멍으로도 조절범위를 넓게 하는 데에 충분하다.

도 7은 플레이트(17) 안으로 박힌 폴리우레탄 링(19)으로 씌워진 삽입구(18)를 나타낸다. 단면이 전체적으로 컵 모양이고 폴리우레탄 링(19) 외측 모서리의 탭(tab)-슬롯(slot) 합작물인, 삽입구(18) 모서리의 또 다른 실시예 또한 가능하다.

본 명세서의 내용에 포함되어 있음.

Claims (11)

1. 인접 척추를 부분적으로 움직이지 않게 하기 위해 후방 루트를 거쳐 이식될 수 있는 요추 플레이트(12)로서,

   나사(2)가 인접 요추골에 삽입될 수 있도록 하는 두 개의 이격된 구멍(13)을 포함하고, 상기 두 개의 구멍(13) 사이에 탄성 소재로 된 신장압축 영역을 포함하여 이루어지는 이식가능한 요추 플레이트.
2. 제1항에 있어서,

   상기 구멍(13)은 플레이트(12)에 구비된 금속 삽입구(11)에 만들어지는 것을 특징으로 하는 이식가능한 요추 플레이트.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 탄성 소재로 된 영역은 플레이트(12)의 대부분에 상당하고, 상기 구멍(13)은 탄성 소재로 된 플레이트(12)에 구비된 금속 삽입구(11)에 만들어지는 것을 특징으로 하는 이식가능한 요추 플레이트.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 구멍(13)은 접시형으로 파여 있는 것을 특징으로 하는 이식가능한 요추 플레이트.
5. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 구멍(13)은 길쭉한 것을 특징으로 하는 이식가능한 요추 플레이트.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   세 개의 인접 척추에 고정될 수 있는, 실질적으로 정렬된 세 개의 구멍(13)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이식가능한 요추 플레이트.
7. 제6항에 있어서,

   두 개의 인접 구멍(14,16) 사이에 강성의(rigid) 플레이트(15)가 설치되는 것을 특징으로 하는 이식가능한 요추 플레이트.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 탄성 소재로 된 신장압축 영역은 폴리우레탄 타입의 소재로 되어 있는 것을 특징으로 하는 이식가능한 요추 플레이트.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 탄성 소재로 된 영역은, 적절한 치수를 가지며, 플레이트가 관절의 움직임을 따라할 수 있도록 선택된 것을 특징으로 하는 이식가능한 요추 플레이트.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 탄성 소재로 된 영역은 이식가능한 플레이트의 대부분에 상당하고,

    상기 구멍(13)은 탄성 폴리우레탄 소재의 플레이트(12)에 구비된 금속 삽입구(11)에 만들어지며,

    상기 플레이트(12)는 길쭉한 형태이되,

    그 두께가 4 내지 13mm이거나, 폭이 6 내지 16mm이거나, 플레이트가 두 개의 인접 척추에 대하여 이식되는 경우에는 길이가 35 내지 55mm이거나, 플레이트가 세 개의 인접 척추에 대하여 이식되는 경우에는 길이가 65 내지 85mm인 것을 특징으로 하는 이식가능한 요추 플레이트.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에서의 이식가능한 요추 플레이트 및 적합한 줄기 나사(2)를 포함하여 이루어지는 어셈블리.

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