KR20080109713A - 인공 디스크 교체를 위한 기계장치 및 방법 - Google Patents

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KR20080109713A
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KR
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loop
expandable
spinal
intervertebral
nucleus
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KR1020087013016A
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제롬 세갈
메튜 유렉
한센 유안
안소니 영
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아우로보로스, 아이엔씨.
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Publication date
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Abstract

본 발명은 척추 수술 과정에서 본래의 테를 보강하기 위해 사용될 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다. 장치는 전통적인 외과용 또는 내시경 접근에 의해 행해지는 추간판 절제술 다음에 척추 공간 내로 위치되는 장치에 기반을 둔 카테터이다. 카테터의 말단은 그것의 선단에 의해 조작될 수 있고, 인체 외부에 남겨진 그러한 선단을 갖는 카테터의 유연한 부분을 포함하는 제어 요소의 진입 또는 오므림에 의해 직경이 늘어날 수 있는 팽창성 루프에 포함된다. 팽창성 루프는, 루프가 직경방향으로 수축될 때 뱀이 자신의 꼬리를 먹듯이 루프의 일 종단이 그것의 다른 종단으로 공급되도록 형성될 수 있다. 루프의 외부 영역의 안정과 내부 영역의 당김은 실질적으로 닫힘 루프 또는 환형체로서 유지되는 동안에 루프의 전체에 걸쳐 직경을 증가시킨다. 이후 팽창성 루프는 그것을 실질적으로 건강한 테, 핵 또는 종판의 조직에 고착하기 위하여 부착 수단을 사용한다. 본 발명은 4 개의 실시예를 포함하며, 1)디스크 융합을 용이하게 하기 위하여, 2)핵의 인공 교체를 수행하기 위하여, 3)테의 인공 교체를 수행하기 위하여 또는 4)핵 및 테의 인공 교체를 수행하기 위하여 사용될 수 있다.
팽창성 루프, 내부 카테터 제어 요소, 외부 카테터 요소

Description

인공 디스크 교체를 위한 기계장치 및 방법{Mechanical apparatus and method for artificial disc replacement}
본 발명은 일반적으로 척추 추간 디스크의 치료를 위한 장치들 및 방법들에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 핵, 테 및 척추 추간 디스크와 관련된 척추 장애 치료를 위한 장치들 및 방법들에 관한 것이다.
척추 추간 디스크 질병은 전세계적으로 중요한 건강 문제이다. 미국 내에서만 매년 거의 70만 건의 척추 수술이 이루어지고, 요통 치료의 전체 비용은 300억 달러를 초과한다. 디스크 내의 나이와 연관된 변화는 핵 내의 감소된 수분량과 인생의 40대에 의해 증가된 콜라겐량을 포함한다. 핵과 결부된 물의 손실은 테의 더 많은 압축 부하에 귀결된다. 이것은 테(annulus)가 더욱 판 분리 또는 손상되기 쉽게 한다. 테의 손상은, 차례로 후관절과 같은 주변 조직의 퇴보 또는 디스크 퇴보를 가속화한다.
두 가지 가장 일반적으로 행해지는 척수 외과 수술은 추간판 절제술(discectomy)과 척추 유합술(spinal fusion)이다. 이러한 수술은 오직 하부 척추 통증(lower back pain)의 증상을 처리한다. 양 수술은 실제로 영향 받는 디스크 및 인접한 디스크들의 전체적인 상태를 악화시킨다. 더 나은 해결법은 하부 척추 통증의 치료 또는 손상된 디스크의 조직 및 기능을 회복시키기 위한 인공 디스크의 이식일 것이다.
디스크 보철물에 대한 개념은 1956년 van Steenbrugghe에 의한 프랑스 특허로 거슬러 올라간다. 17년 후, Urbaniak은 동물에 이식된 첫 번째 디스크 보철물을 보고하였다. 이 때 이후로, 디스크 교체를 위한 수많은 선행 기술 장치가 제안되고, 시험되었다. 일반적으로 이러한 것들은 인공적인 토탈 디스크 교체 또는 인공 핵 교체를 위한 장치로 구분된다. Kostuik에 의해 개발된 것들과 같은, 인공적인 토탈 디스크 교체를 위해 제안되고, 일반적으로 약간의 유연한 중앙의 구성 요소를 포함하는 장치들은 인접한 척수에 부착될 수 있는 금속 종판(endplate)에 부착되었다. 유연한 구성 요소는 스프링 또는 폴리에틸렌 코어의 형태이다(Marnay). 현재까지 가장 보편적으로 이식되는 토탈 인공 디스크는 코발트-크롬-몰리브텐 합금으로 된 양 종판(endplate)과 결부된 양면이 볼록한 초 고분자량 폴리에틸렌 스페이서로 구성된 Link SB Charite 디스크이다. 이것의 2000개 이상이 좋은 결과로 이식되었다. 그러나 장치 고장이 탈구 및 이주와 함께 보고되었다. Charite 디스크는 또한 전방 접근(anterior approach)을 통하여 광범위한 외과 해부가 요구된 다.
인공 핵 교체의 접근은 인공의 토탈 디스크 교체에 걸쳐 몇몇 명확한 장점을 갖는다. 오직 핵을 교체함으로써, 테 및 종판과 같은 잔여 디스크 구조를 보존하고, 그들의 기능을 보존한다. 테 및 종판이 손상되지 않은 상태로 남겨져 있기 때문에, 외과 시술은 더욱 간단하고, 시술 시간이 줄어든다. 몇몇의 핵 보철물은 최소 칩습의 내시경 접근을 통하여 위치될 수 있다. 오늘날 널리 사용되는 직조된 폴리에틸렌 자켓에 억제된 하이드로겔 코어로 구성된 핵 임플란트는 Raymedica(Bloomington, MN)에 의해 개발 되어진 것이다. 펠렛(pellet) 형상의 하이드로겔 코어는 위치되기 앞서 크기를 최소화하기 위하여 압축되고 탈수된다. 이식하는 동안에 하이드로겔은 유체를 흡수하고 팽창하기 시작한다. 유연하지만 탄성이 없는 자켓은 하이드로겔이 압축력에 대응하여 변형 또는 교정을 허용하고, 수평 또는 수직 팽창을 억제한다(Ray의 US 4,904,260 및 4,772,287 참조). 디스크 분리를 제공하기 위한 팽창성 하이드로겔 또는 고분자를 포함하거나, 다른 디스크 구성요소에 압축 부하를 풀어주는 핵 교체의 다른 유형들이 설명되어 있다(Boa의 US 5,192,326참조). 핵 보철물의 주요한 한계들은, 충분한 천연 테의 존재가 요구되기 때문에, 그들이 오직 디스크 퇴보가 초기 단계에 있는 환자에게만 사용될 수 있다는 것이다. 퇴보의 후기 단계에 있는 디스크들에서, 테는 때때로 찢어져 있으며, 편평해져 있고(있거나), 얇은 조각으로 갈라져 있고, 요구되는 압박을 제공할 정도로 충분히 강하지 않을 수 있다. 게다가, 인공 핵의 배치는 때때로 테를 통한 접근을 요구한다. 이것은 인공 핵이 결국 압축된 인접한 구조들을 밀어내는 테에 손상을 남긴다. 명확히 필요한 것은 천연 테를 위한 다양한 핵 교체 장치와 함께 사용될 수 있는 교체물 또는 보강물이다.
몇몇의 환상의 치료(annular repair) 또는 보강 장치는 이전에 설명되었다. 이것들은 Kuslich의 US 6,712,853에 개시된 환상의 보강 밴드(band)를 포함하고, 상기 특허는 뼈 융합 물질(bone graft material) 또는 이와 유사한 물질로 압력이 가해진 팽창성 밴드를 설명하고, 그 밴드를 팽창시킨다. Lambrecht 등의 US 6,883,520(B2)는 환상의 결함을 차단하기 위한 앵커 및 멤브레인을 이용하여 디스크 이탈을 억제하는 장치 및 방법을 개시한다. Slivka등의 미국 특허 출원 10/676868은 척추 디스크 손상 치료 방법을 개시한다. Keith 등의 US 6,806,595(B2)는 디스크의 테 주변에 보강 부재를 이식함으로써 디스크 보강재를 개시한다. Cauthen의 US 6,592,625(B2)는 서브-환상의 공간 내의 개구를 통하여 놓여지는 접을 수 있는 패치(patch)를 개시한다. Milbocker등의 미국 특허 출원 10/873,899는 약해진 테 섬유의 치료를 위한 또는 디스크 핵의 교체물 또는 디스크 핵의 확대술을 위한 중합 유체의 정위치 주입을 개시한다.
이러한 각각의 종래 기술은 병든 테의 적어도 일 부분의 치료를 위해 사용되는 장치 및 방법을 설명한다. 명확히 요구되는 것은 전체 환상의 원주에 걸쳐 보강할 수 있는 향상된 척추 디스크 장치 및 방법이다. 더욱 요구되는 것은 쉽게 척추 추간 공간 내에 위치시킬 수 있고, 이 공간에 맞게 할 수 있는 척추 디스크 장 치 및 방법이다. 명확히 요구되는 것은 인공 수핵(nucleus pulposis)과 함께 사용될 수 있거나 테 섬유를 위한 보강재로 사용될 수 있거나 인공 핵 수핵으로 사용될 수 있는 전체 테를 보강할 수 있는 향상된 척추 디스크 장치 및 방법이다.
본 발명은 이러한 요구를 척추 추간 디스크 질병의 치료를 위한 향상된 척추 디스크 장치 및 방법을 제공함으로써 충족한다. 특히, 본 발명의 향상된 장치 및 방법은 고통에 관계된 디스크에 관한 것이고, 여기에 명확히 언급되지 않은 다른 중요한 응용들을 가질 수 있다. 오직 설명의 목적으로, 제한 없이, 본 발명은 성인의 척추의 손상된 디스크의 치료에 관련하여 상세히 설명된다.
다음의 상세한 설명으로부터 명확해 지는 바와 같이, 보통의 해부학적 운동(anatomical motion)에 가깝게 유지시키는 동안에 본 발명의 향상된 척추 디스크 장치 및 방법은 요통을 제거할 수 없다면 감소시킬 수 있다. 본 발명은 천연 테를 보강하거나 교체하거나, 천연 핵을 교체하거나, 테 및 핵을 교체하거나 인접한 척추의 융합을 용이하게 하기 위해 사용되는 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 장치들은 구체적으로 이식시 최소 침습의 방법에 잘 적합하다.
척추 디스크 장치는 전통적인 외과용 또는 내시경 접근에 의해 행해지는 추간판 절제술 다음에 척추 추간 공간 내로 위치되는 장치에 기반을 둔 카테터이다. 카테터의 말단은 그것의 선단에 의해 조작될 수 있고, 인체 외부에 남겨진 그러한 선단을 갖는 카테터의 유연한 부분을 포함하는 제어 요소의 진입 또는 오므림에 의해 직경이 늘어날 수 있는 팽창성 루프 또는 메쉬에 포함된다. 팽창성 루프 또는 메쉬는 니트(knit), 짜기(weave) 또는 편조(braid)로 제조될 수 있고, 나일론(Nylon), 데이크론(Dacron), 합성 폴리아미드(synthetic polyamide), 발포 폴리 테트라플루오로 에틸렌(expanded polytetrafluro-ethylene), 폴리에틸렌(polyethylene) 및 상업적으로 이용 가능한 스펙트라사(SpectraTM) 또는 다이네마사(DyneemaTM)의 폴리에틸렌 초고분자량 섬유(ultra-high molecular weight fibers of polyethylene) 뿐만 아니라, 벡트란사(VectranTM) 또는 케브라사(KevlarTM)의 기타 고 인장강도를 갖는 물질, 천연 또는 인공의 실크 및 다양하게 외과 시술에 사용되며 상업적으로 이용 가능한 봉합 물질로 제조될 수 있다. 이와는 다르게, 카테터의 팽창성 루프 또는 메쉬 부분은 생분해성이 있거나, 생체 흡수성이 있는 물질로서, 흡수성 콜라겐(resorbable collagen), LPLA(poly(l-lactide)), DLPLA(poly(dl-lactide)), LPLA-DLPLA, 폴리글리콜리드(polygiycolide, PGA), PGA-LPLA 또는 PGA-DLPLA, 및 일정 시간이 경과하면 파괴되거나 환자에 의해 생체 흡수가 되는 폴리락틱 산(polylactic acid)와 폴리글리콜 산(polyglycolic acid)으로 제조될 수 있다. 이와는 다르게, 카테터의 팽창성 부분은 스테인리스 스틸, elgiloyTM, 니티놀 또는 기타 생체 적합성 금속과 같은 금속성 물질로 형성될 수 있다. 더욱이 장치의 팽창성 루프 부분은 편평한 관 모양의 편물(knit), 직조(weave), 메쉬 또는 발포(foam) 구조로 제조될 수 있다.
팽창성 루프는, 루프가 직경방향으로 수축될 때 뱀이 자신의 꼬리를 먹듯이 루프의 일 종단이 그것의 다른 종단으로 공급되도록 형성될 수 있다. 이와는 다르게, 팽창성 루프는 직경방향으로 수축 될 때 자신내로 함입된 환형체(toroid)의 형상인 상태로 형성될 수 있다. 루프의 외부 영역의 안정과 내부 영역의 당김은 실질적으로 닫힘 루프 또는 환형체로서 유지되는 동안에 루프의 전체에 걸쳐 직경을 증가시킨다.
일 실시예에서, 본 발명은 장치와 방법으로 구성되고, 본 발명은 먼저 전달되고, 본래의 핵을 지지하거나 인공적으로 천연 핵을 교체하기 위해 척추 공간 내에서 본래의 핵의 내부 영역의 한계까지 팽창된다.
다른 실시예에서, 본 발명은 장치와 방법으로 구성되고, 본 발명은 먼저 전달되고, 척추 공간 내에서 본래의 핵의 내부 영역의 한계까지 팽창되고, 이후 본래의 테를 보강하거나 인공적으로 교체하기 위하여 고분자 또는 하이드로겔 또는 유사한 물질의 주입이 수행된다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 장치와 방법으로 구성되고, 본 발명은 먼저 전달되고, 척추 공간 내에서 본래의 핵의 내부 영역의 한계까지 팽창되고, 이후 본 발명의 내부 영역은 척추 추간 공간 내에 위치 되기 전 또는 동시에 인공 핵의 한계까지 중심으로 팽창된다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 장치와 방법으로 구성되고, 본 발명은 먼저 척추 공간 내에 전달되고, 이전에 제거될 수 있는 핵 영역으로 전달되며, 본래의 핵 영역의 외부 영역의 한계까지 팽창되고, 이후 본래의 핵을 보강하거나 인공적으로 본래의 핵을 교체하기 위하여 고분자 또는 하이드로겔 또는 유사한 물질의 주입이 수행된다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 장치와 방법으로 구성되고, 본 발명은 먼저 척추 공간 내에 전달되고, 이전에 제거될 수 있는 핵 영역으로 전달되며, 본래의 핵 영역의 외부 영역의 한계까지 팽창되고, 이후 본래의 핵을 보강하거나 인공적으로 본래의 핵을 교체하기 위하여 고분자 또는 하이드로겔 또는 유사한 물질의 주입이 수행된다. 이후 본 발명은 핵 영역으로 전달되고, 동시에 위치된 본래의 핵 또는 인공 핵의 외부 영역의 한계까지 팽창되고, 이후 핵을 보강하거나 인공적으로 핵을 교체하기 위하여 고분자 또는 하이드로겔 또는 유사한 물질의 주입이 수행된다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 먼저 척추 공간 내에 전달되고 척추 공간 내에서 팽창되며, 본질적으로 환형체에 그 어떤 중심홀도 남겨지지 않은 지점에서 테의 외부 한계로부터 안쪽으로 팽창되고, 고분자 또는 하이드로겔 또는 유사한 물질이 팽창된 메쉬 내로 주입된다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 장치와 방법으로 구성되고, 본 발명은 척추 공간 내에서 전달되고, 팽창되며, 이후 뼈 이식 물질(bone graft material), 고분자 뼈 이식 화합물 또는 뼈의 성장을 유발하거나 촉진하는 물질, 이에 제한되지 않으나 예를 들어, 성장 인자들(growth factors), BMP(bone morphogenetic protein) 또는 유사한 물질들의 주입은 인접한 척추의 융합을 촉진하기 위하여 수행된다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 장치와 방법으로 구성되고, 본 발명은 척추 공간 내에서 본 발명은 이러한 요구를 척추 추간 디스크 질병의 치료를 위한 향상된 척추 디스크 장치 및 방법을 제공함으로써 충족한다. 특히, 본 발명의 향상된 장치 및 방법은 고통에 관계된 디스크에 관한 것이고, 여기에 명확히 언급되지 않은 다른 중요한 응용들을 가질 수 있다. 오직 설명의 목적으로, 제한 없이, 본 발명은 성인의 척추의 손상된 디스크의 치료에 관련하여 상세히 설명된다.
다음의 상세한 설명으로부터 명확해 지는 바와 같이, 보통의 해부학적 운동(anatomical motion)에 가깝게 유지시키는 동안에 본 발명의 향상된 척추 디스크 장치 및 방법은 요통을 제거할 수 없다면 감소시킬 수 있다. 본 발명은 천연 테를 보강하거나 교체하거나, 천연 핵을 교체하거나, 테 및 핵을 교체하거나 인접한 척추의 융합을 용이하게 하기 위해 사용되는 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 장치들은 구체적으로 이식시 최소 침습의 방법에 잘 적합하다.
척추 디스크 장치는 전통적인 외과용 또는 내시경 접근에 의해 행해지는 추간판 절제술 다음에 척추 추간 공간 내로 위치되는 장치에 기반을 둔 카테터이다. 카테터의 말단은 그것의 선단에 의해 조작될 수 있고, 인체 외부에 남겨진 그러한 선단을 갖는 카테터의 유연한 부분을 포함하는 제어 요소의 진입 또는 오므림에 의해 직경이 늘어날 수 있는 팽창성 루프 또는 메쉬에 포함된다. 팽창성 루프 또는 메쉬는 니트(knit), 짜기(weave) 또는 편조(braid)로 제조될 수 있고, 나일론(Nylon), 데이크론(Dacron), 합성 폴리아미드(synthetic polyamide), 발포 폴리 테트라플루오로 에틸렌(expanded polytetrafluro-ethylene), 폴리에틸렌(polyethylene) 및 상업적으로 이용 가능한 스펙트라사(SpectraTM) 또는 다이네마사(DyneemaTM)의 폴리에틸렌 초고분자량 섬유(ultra-high molecular weight fibers of polyethylene) 뿐만 아니라, 벡트란사(VectranTM) 또는 케브라사(KevlarTM)의 기타 고 인장강도를 갖는 물질, 천연 또는 인공의 실크 및 다양하게 외과 시술에 사용되며 상업적으로 이용 가능한 봉합 물질로 제조될 수 있다. 이와는 다르게, 카테터의 팽창성 루프 또는 메쉬 부분은 생분해성이 있거나, 생체 흡수성이 있는 물질로서, 흡수성 콜라겐(resorbable collagen), LPLA(poly(l-lactide)), DLPLA(poly(dl-lactide)), LPLA-DLPLA, 폴리글리콜리드(polygiycolide, PGA), PGA-LPLA 또는 PGA-DLPLA, 및 일정 시간이 경과하면 파괴되거나 환자에 의해 생체 흡수가 되는 폴리락틱 산(polylactic acid)와 폴리글리콜 산(polyglycolic acid)으로 제조될 수 있다. 이와는 다르게, 카테터의 팽창성 부분은 스테인리스 스틸, elgiloyTM, 니티놀 또는 기타 생체 적합성 금속과 같은 금속성 물질로 형성될 수 있다. 더욱이 장치의 팽창성 루프 부분은 편평한 관 모양의 편물(knit), 직조(weave), 메쉬 또는 발포(foam) 구조로 제조될 수 있다.
팽창성 루프는, 루프가 직경방향으로 수축될 때 뱀이 자신의 꼬리를 먹듯이 루프의 일 종단이 그것의 다른 종단으로 공급되도록 형성될 수 있다. 이와는 다르게, 팽창성 루프는 직경방향으로 수축 될 때 자신내로 함입된 환형체(toroid)의 형상인 상태로 형성될 수 있다. 루프의 외부 영역의 안정과 내부 영역의 당김은 실질적으로 닫힘 루프 또는 환형체로서 유지되는 동안에 루프의 전체에 걸쳐 직경을 증가시킨다.
일 실시예에서, 본 발명은 장치와 방법으로 구성되고, 본 발명은 먼저 전달되고, 본래의 핵을 지지하거나 인공적으로 천연 핵을 교체하기 위해 척추 공간 내에서 본래의 핵의 내부 영역의 한계까지 팽창된다.
다른 실시예에서, 본 발명은 장치와 방법으로 구성되고, 본 발명은 먼저 전달되고, 척추 공간 내에서 본래의 핵의 내부 영역의 한계까지 팽창되고, 이후 본래의 테를 보강하거나 인공적으로 교체하기 위하여 고분자 또는 하이드로겔 또는 유사한 물질의 주입이 수행된다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 장치와 방법으로 구성되고, 본 발명은 먼저 전달되고, 척추 공간 내에서 본래의 핵의 내부 영역의 한계까지 팽창되고, 이후 본 발명의 내부 영역은 척추 추간 공간 내에 위치 되기 전 또는 동시에 인공 핵의 한계까지 중심으로 팽창된다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 장치와 방법으로 구성되고, 본 발명은 먼저 척추 공간 내에 전달되고, 이전에 제거될 수 있는 핵 영역으로 전달되며, 본래의 핵 영역의 외부 영역의 한계까지 팽창되고, 이후 본래의 핵을 보강하거나 인공적으로 본래의 핵을 교체하기 위하여 고분자 또는 하이드로겔 또는 유사한 물질의 주입이 수행된다.
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또 다른 실시예에서, 본 발명은 장치와 방법으로 구성되고, 본 발명은 전달되고, 척추 공간 내에서 팽창되며, 이전 또는 동시에 뼈 이식 물질(bone graft material), 고분자 뼈 이식 화합물 또는 뼈의 성장을 유발하거나 촉진하는 물질, 이에 제한되지 않으나 예를 들어, 성장 인자들(growth factors), BMP(bone morphogenetic protein) 또는 유사한 물질들이 인접한 척추의 융합을 촉진하기 위하여 둘러싸게 위치된다.
본 발명과 그것의 다양한 실시예가 여기에 요약되어 있다. 본 발명의 부가적인 상세와 본 발명의 실시예들은 하기의 바람직한 실시예의 상세한 설명과 특허 청구 범위에서 발견될 수 있다. 이러한 그리고 다른 특징, 측면들 그리고 본 발명의 효과는 하기의 상세한 설명 및 특허 청구 범위와 관련하여 더 이해될 수 있을 것이다.
팽창되며, 이전 또는 동시에 뼈 이식 물질(bone graft material), 고분자 뼈 이식 화합물 또는 뼈의 성장을 유발하거나 촉진하는 물질, 이에 제한되지 않으나 예를 들어, 성장 인자들(growth factors), BMP(bone morphogenetic protein) 또는 유사한 물질들이 인접한 척추의 융합을 촉진하기 위하여 둘러싸게 위치된다.
본 발명과 그것의 다양한 실시예가 여기에 요약되어 있다. 본 발명의 부가적인 상세와 본 발명의 실시예들은 하기의 바람직한 실시예의 상세한 설명과 특허 청구 범위에서 발견될 수 있다. 이러한 그리고 다른 특징, 측면들 그리고 본 발명의 효과는 하기의 상세한 설명 및 특허 청구 범위와 관련하여 더 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 팽창성 루프의 내부 말단에 부착되고, 수축된 전달 구조인 제어 요소 를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 단면도이다.
도 2는 팽창성 루프의 내부 말단에 부착된, 제어 요소를 갖고, 쏙 들어가게 할 수 있는 외장체와 노출된 팽창성 루프를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 단면도이다.
도 3은 팽창성 루프의 내부 말단에 부착되고, 팽창된 구조이 팽창성을 갖는 제어 요소를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 단면도이다.
도 4는 팽창성 루프의 내부 말단에 부착되고, 팽창된 팽창성 루프 갖으며, 수축된 외형의 팽창성 루프의 내부 원주면을 갖는 제어 요소를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 단면도이다.
도 5는 팽창성 루프의 내부 말단에 부착되는 제어 요소를 갖는 본 발명의 도 4로부터의 확대된 단면도이고, 팽창성 루프의 제어 말단을 나타낸다.
도 6은 팽창성 루프의 외부 섹션의 측벽으로 나가고, 팽창성 루프의 외부 섹션의 선단부에 떼어낼 수 있도록 연결되며, 수축된 전달 구조로 도시된 팽창성 루프를 갖는 제어 요소를 갖는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단면도이다.
도 7은 쏙 들어가게 할 수 있는 외장체 및 노출된 팽창서 루프를 갖는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단면도이다.
도 8은 팽창된 구조의 팽창성 루프를 갖는 도 1의 실시예에 따른 단면도이다.
도 9는 팽창성 루프의 제어 말단을 나타내는 본 발명의 도 8의 확대된 단면도이다.
도 10은 수축된 전달 구조이고, 두 개의 제어 요소를 갖는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단면도이다.
도 11은 쏙 들어가게 할 수 있는 외장체 및 노출된 팽창성 루프를 갖고, 두 개의 제어 요소를 갖는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단면도이다.
도 12는 팽창된 외형의 팽창성 루프와 두 개의 제어 요소를 갖는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단면도이다
도 13은 두 개의 제어 요소, 팽창된 팽창성 루프 및 수축된 형상의 팽창성 루프의 내부 원주를 갖는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단면도이다.
도 14는 척추 추간 공간으로 진입된 후측면 진입 튜브를 나타내는 척추 몸체(척추)의 단면도이다.
도 15는 척추 몸체(척추)의 척추 추간 공간 내에 위치된 본 발명의 실시예 중 하나인 척추 몸체(척추)의 단면도이다.
도 16은 척추 몸체(척추)의 핵 섹션을 둘러싸고, 팽창된 본 발명의 실시예 중 하나인 척추 몸체(척추)의 단면도이다.
도 17은 척추 몸체(척추)의 척추 추간 공간 내에 팽창된 외부 직경과 수축된 내부 직경을 갖는 본 발명의 실시예 중 하나인 척추 몸체(척추)의 단면도이다.
도 18은 직경(D) 및 높이(H)을 갖는 부분적으로 팽창된 구조의 팽창성 루프의 단면 차원도이다.
도 19는 증가된 직경(+D) 및 증가된 높이(+H)를 갖는 팽창된 구조의 팽창성 루프의 단면 차원도이다.
도 20은 부분적으로 팽창된 구조인 팽창성 루프를 갖는 함입된 구조(팽창성 루프의 부분이 뒤로 구부러져 자신 안으로 들어감)을 갖는 팽창성 루프를 갖는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단면도이다.
도 21은 전달 또는 생체 적응 물질의 주입을 위한 복수의 홀을 갖는 내부 카테터 또는 제어 요소를 갖는 본 발명의 부가적인 특징을 나타내는 단면도이다.
도 22는 본 발명의 요소를 나타내는 사시도로서, 내부 팽창성 루프의 말단의 잠금 요소는 외부 팽창성 루프와 맞물린다.
도 23은 봉합사(suture) 형태의 부착 수단의 단면도이고, 진입 튜브(38)를 통해 이미 진입된 봉합사 전달 시스템을 나타내고, 다수의 지점에서 테의 내벽에 팽창성 메쉬의 수축된 구조을 부착하기 위한 비-흡수성 또는 재-흡수성의 봉합사를 이용한다.
도 24는 진입 튜브를 통해 이미 진입된 전달 시스템을 갖는 스테이플 또는 헬리코일 형태인 부착 수단의 단면도를 나타내고, 비-흡수성 또는 재-흡수성 스테이플 또는 헬리코일 메카니즘을 팽창된 팽창성 메쉬가 다양한 지점에서 테의 내벽에 붙들어 맬 수 있도록 사용한다. 또한, 다양한 지점에서 인공 핵의 외벽에 팽창된 팽창성 메쉬를 붙이기 위해 사용되는 비-흡수성 또는 재-흡수성 스테이플 또는 헬리코일을 나타낸다.
도 25는 스크류 또는 앵커에 의하여 뼈 구조에 부착된 메쉬를 갖는 척추 뼈 구조 내에 수용된 팽창성 메쉬의 단면도를 나타낸다.
도 26은 팽창성 메쉬 내로 생체 적응 물질 또는 본 칩(bone chip)의 전달을 위해 척추 몸체(척추)의 척추 추간 공간 내에 위치되어지는 본 발명의 실시예 중 하나인 척추 몸체(척추)의 단면도이다.
도 27은 이전에 핵이 제거된 척추 몸체(척추)의 부분이 팽창되고, 둘러싸는 본 발명의 실시예 중 하나인 척추 몸체(척추)의 단면도이다.
도 28은 팽창성 메쉬의 내부로 진입되고, 팽창성 메쉬를 통해 주입되는 전달 프로브 내에서 팽창된 외부 직경과 수축된 내부 직경을 갖는 본 발명의 실시예 중 하나인 척추 몸체(척추)의 단면도이다.
도 29는 척추 몸체의 척추 추간 공간내에서 팽창된 외부 직경과 수축된 내부 직경을 갖는 본 발명의 실시예 중 하나인 척추 몸체(척추)의 단면도이고, 전달 프로브는 팽창성 메쉬를 통해 전달되며, 생체 적응 물질 또는 본 칩은 팽창성 메쉬의 내부 영역으로 전달되어진다.
도 30은 처음부터 장애가 없는 크로스-패턴(cross-pattern) 구조를 갖는 팽창성 메쉬를 나타내는 도 29로부터 절취된 단면이다.
도 31은 개구를 유연성 있게 하고, 전달 프로브의 주입을 허용하는 팽창성 메쉬의 특성을 보여주는 도 29로부터 절취된 단면이다.
도 32는 척추 몸체(척추)의 단면도이고, 본 발명의 실시예 중 하나는 동축상에 제 1 관모양의 부재와 제 2 관모양의 부재와 결속되어진 샤프트를 갖는 본 블록(bone block) 전달 장치를 포함하며, 상기 샤프트 부재는 수축된 구조인 본 발명의 팽창성 루프 내에 수용된 본 블록과 일시적으로 결속된 부착 수단이 구비된 말단을 갖는다.
도 33은 척추 몸체(척추)의 단면도이고, 본 발명의 실시예 중 하나는 동축상에 제 1 관모양의 부재와 제 2 관모양의 부재와 결속되어진 샤프트를 갖는 본 블록(bone block) 전달 장치를 포함하며, 상기 샤프트 부재는 수축된 구조인 본 발명의 팽창성 루프 내에 수용되고, 척추 추간 공간 내에 위치되어진 본 블록과 일시적으로 결속된 부착 수단이 구비된 말단을 갖는다.
도 34는 척추 몸체(척추)의 단면도이고, 본 발명의 실시예 중 하나는 동축상에 제 1 관모양의 부재와 제 2 관모양의 부재와 결속되어진 샤프트를 갖는 본 블 록(bone block) 전달 장치를 포함하며, 상기 샤프트 부재는 척추 추간 공간 내에 위치된 동안에 원주방향으로 팽창된 상태의 본 발명의 팽창성 루프 내에 수용되고, 본 블록과 일시적으로 결속된 부착 수단이 구비된 말단을 갖는다.
도 35는 척추 몸체(척추)의 단면도이고, 본 발명의 실시예 중 하나는 동축상에 제 1 관모양의 부재와 제 2 관모양의 부재와 결속되어진 샤프트를 갖는 본 블록(bone block) 전달 장치를 포함하며, 상기 샤프트 부재는 척추 추간 공간 내에 위치된 동안에 팽창된 구조의 본 발명의 팽창성 루프 내에 수용되고, 본 블록과 분리된 부착 수단이 구비된 말단을 갖는다.
도 36은 척추 몸체(척추)의 단면도이고, 본 발명의 실시예 중 하나로서, 샤프트(쏙 들어가져 있는 것으로 도시됨) 또는 다른 장치(도시되지 않음)는 본 블록을 테의 전방 벽을 따라 수직 위치에서 수평 위치로 이동시킨다.
도 37은 복수의 본 칩 또는 물질을 척추 추간 공간으로 전달하는 본 블록 전달 장치를 포함하는 본 발명의 실시예 중 하나인 척추 몸체(척추)의 단면도이다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 척추 디스크 장치(10, 11)는 선단(proximal end, 17)와 말단(distal end, 16)을 갖는 기다란 프로 브(probe, 15)로 구성된다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 기다란 프로브(15)는 적어도 2개 이상의 요소(element)로 구성되며, 상기 요소로는 플렉시블한 내부 카테터(flexible inner catheter) 제어 요소(19)와 스티프한 외부 카테터(stiffer outer catheter) 요소(12)가 있다. 상기 내부 카테터 제어 요소(19)는 상기 외부 카테터 요소(19) 내에서 슬라이딩 가능하게 배치된다. 기다란 프로브(15)의 선단(17)에서, 상기 내부 카테터 제어 요소(19)는 상기 외부 카테터 요소(19)로부터 빠져 나오고, 상기 내부 카테터 제어 요소(19)는 내부 카테터 제어 요소(19)의 말단(20)이 상기 외부 카테터 요소(12)의 말단(13) 내로 들어가거나 상기 외부 카테터 요소(12)의 말단(13)으로부터 나옴으로써 나오거나 들어갈 수 있다. 기다란 프로브(15)의 말단(16) 부근에, 수축 또는 전달의 구조에서 팽창성이 있고, 편조되거나, 직조된 또는 수놓아진 관 모양의 루프(loop, 24)가 위치해 있다(도 1참조). 상기 내부 카테터 제어 요소(19)는 상기 외부 카테터 요소(13)의 말단(22)에 가까운 팽창성 루프(24)로 들어가고, 슬라이딩 가능하게 팽창성(24) 루프 내에 위치한다. 뱀이 자신의 꼬리를 먹는 것과 유사한 형태로, 팽창성 루프(24)의 말단(22)은 그 선단(23)내에 수용된다. 그 결과, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 팽창성 루프(24)는 내부 섹션(inner section) 및 외부 섹션(outer section)을 갖게 된다. 척추 디스크로 전달하기 위해 기다란 프로브(15)를 억제된 상태로 유지하기 위하여, 덮을 수 있고 수용할 수 있는 외장체(18)는 기다란 프로브(15) 상에 위치된다. 상기 외장체(18)가 빠져 나온 후, 상기 외부 팽창성 루프(24)의 선단(23)으로부터 팽창성 루프(24)의 말단이 빠져 나옴으로써 상기 팽창성 루프(24)는 그 원주의 직 경이 증가할 수도 있다(도 3참조). 이와 같은 구조에서, 확장된 팽창성의 루프(25) 내에 실질적으로 연속적인 내부 챔버(28)가 형성된다. 상기 외부 카테터 요소(12)는 그 말단(13)에서 끝나고, 확장된 팽창성 루프(25)의 외부 섹션의 선단(23)에서 제거될 수 있도록 부착된다. 필라멘트(filament), 가이드 와이어(guide wire) 또는 플렉서블 튜브(flexible tube) 형상의 내부 카테터 제어 요소(19)는 상기 외부 카테터 엘리멘트(12)를 통하여 슬라이딩 가능한 상태로 카테터의 선단(17) 또는 프로브(15)로부터 연장되고, 외부 카테터 요소의 말단(13)에서 빠져 나온다. 이후 상기 내부 카테터 요소는, 팽창성 루프의 선단(23)에서 팽창성 루프의 외부 섹션의 안으로 들어간다. 내부 카테터 요소 또는 제어 요소(19)가 팽창성 루프에서 끝나기 앞서 내부 카테터 제어 요소(19)는 팽창성 루프(24)의 외부 영역과 내부 영역 사이에 한번, 한번 이하 또는 한번 이상 감겨질 수 있다. 이후 내부 카테터 제어 요소(19)는 팽창성 로프(24, 25)의 내부 섹션의 말단(22, 26)에 부착된다.
상기 내부 카테터 제어 요소(19)는 유연할 뿐만 아니라 길이방향으로 비압축성인 재료로 제작될 수 있으며, 예를 들어 스테인리스 스틸(stainless steel) 또는 0.010인치 내지 0.040인치의 직경을 갖는 니티놀 와이어(nitinol wire) 등으로 제작될 수 있으며 이에 제한되지는 않는다. 적절하게 팽창성 루프(23, 27)의 외부 섹션의 선단부를 유지하는 동안에, 외부 카테터 요소(12)를 통하여 내부 카테터 엘리멘트(19)를 전진시킴으로써 팽창성 루프(24, 25)의 내부 영역은 팽창성 루프(24, 25)의 외부 섹션으로부터 빠진다. 이로써 팽창성 루프(24, 25)의 전체 직경의 팽창이 이루어진다. 도 4에 도시된 바와 같이, 일단 팽창성 루프(25)의 외부 원주면이 팽창되고 그 상태로 유지되면, 유지된 팽창성 루프(25)의 외부 섹션(27)을 유지하는 동안에 상기 내부 카테터 제어 요소(19)를 빼내고, 그것의 높이가 팽창하고 있는 동안에 팽창성 루프(25)의 내부 원주면을 수축시킨다. 유지된 팽창성 루프(23)의 선단측 외부 섹션을 유지하는 동안에 내부 카테터 제어 요소(19)를 진입시키거나 팽창성 루프(24, 25)의 물질 구성의 탄성 회복에 의하여 척추 공간으로 팽창성 루프(25)가 팽창된다. 이 후 유지된 팽창성 루프(25)의 선단측 외부 섹션을 유지하는 동안에 상기 내부 카테터 제어 요소(19)를 잡아 당기고, 팽창성 루프(25)의 높이가 증가하는 동안에 팽창성 루프(25)의 원주는 팽창성 루프(25)의 중심으로 향하여 수축된다.
도 5는 팽창성 루프(25)의 내부 말단(26)에 부착된 제어 요소를 갖는 본 발명의 실시예를 나타내는 도 4의 확대 단면도이다. 도 5는 팽창성 루프(25)의 제어 말단 및 내부 카테터(19)의 말단(20), 팽창성 루프(25)의 말단(26)과 선단(27) 및 외부 카테터 요소(12)의 물리적 연결관계를 나타낸다.
팽창성 루프(24)의 전달을 위해 사용되는 외부 카테터 요소(12)는 붕괴나 비틀림 없이 내부 카테터 제어 요소(19)를 수축시킬 수 있을 정도로 충분한 강성을 지녀야 한다. 내부 카테터 제어 요소(19)는 팽창성 루프(24) 주위를 선회할 수 있 도록 충분히 유연하여야 하며, 비틀림이 발생하지 않도록 상대적으로 작은 반경을 가져야 하지만, 그 선단 섹션으로부터 당겨질 때의 파손을 억제하기 위한 충분한 인장 강도를 갖추어야 한다. 상기 외부 카테터 요소(12)는 나일론(Nylon), 데이크론(Dacron), 합성 폴리아미드(synthetic polyamide), 발포 폴리 테트라플루오로 에틸렌(expanded polytetrafluro-ethylene), 폴리에틸렌(polyethylene) 및 폴리에틸렌 초고분자량 섬유(ultra-high molecular weight fibers of polyethylene) 등의 중합 물질 또는 스테인리스 스틸(stainless steel), 코발트-크롬 합금(cobalt-chrome alloy), 티타늄(titanium), 티타늄 합금(titanium alloy) 또는 니켈-티타늄 형상 기억 합금(nickel-titanium shape memory alloys) 또는 충분한 비틀림 저항 또는 인장 강도를 갖는 금속 재료로 제조될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 내부 카테터 제어 요소(19)는 나일론(Nylon), 데이크론(Dacron), 합성 폴리아미드(synthetic polyamide), 발포 폴리 테트라플루오로 에틸렌(expanded polytetrafluro-ethylene), 폴리에틸렌(polyethylene) 및 폴리에틸렌 초고분자량 섬유(ultra-high molecular weight fibers of polyethylene) 등의 중합 물질 또는 스테인리스 스틸(stainless steel), 코발트-크롬 합금(cobalt-chrome alloy), 티타늄(titanium), 티타늄 합금(titanium alloy) 또는 니켈-티타늄 형상 기억 합금(nickel-titanium shape memory alloys) 또는 그 밖의 것들로 제조될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 금속 물질로 제조된 각 요소들은 0.001 내지 0.020 인치의 직경을 가지며, 바람직하게는 0.004 내지 0.010인치의 직경을 갖는다. 중합 물질로 제조된 각 요소들은 0.005 내지 0.040 인치의 직경을 가지며, 바람직하 게는 0.010 내지 0.020인치의 직경을 갖는다.
상기 팽창성 루프(24, 25)는 니트(knit), 짜기(weave) 또는 편조(braid)로 제조되며, 분해되지 않는 물질로 제조될 수 있다. 팽창성 루프(24, 25)를 위한 적합한 분해되지 않는 물질로는 나일론(Nylon), 데이크론(Dacron), 합성 폴리아미드(synthetic polyamide), 발포 폴리 테트라플루오로 에틸렌(expanded polytetrafluro-ethylene), 폴리에틸렌(polyethylene) 및 상업적으로 이용 가능한 스펙트라사(SpectraTM) 또는 다이네마사(DyneemaTM)의 폴리에틸렌 초고분자량 섬유(ultra-high molecular weight fibers of polyethylene) 뿐만 아니라, 벡트란사(VectranTM) 또는 케브라사(KevlarTM)의 다른 고 인장강도를 갖는 물질, 천연 또는 인공의 실크 및 다양하게 외과 시술에 사용되며 상업적으로 이용 가능한 봉합 물질이 포함되나, 이에 제한되는 것은 아니다. 짜기(weave) 또는 편조(braid)로 제조된 팽창성 루프(24, 25)는 생분해성이 있거나, 생체 흡수성이 있는 물질로 구성될 수 있다. 팽창성 루프(24, 25)를 위해 사용되는 적합한 생분해성이 있거나, 생체 흡수성이 있는 물질로는, 흡수성 콜라겐(resorbable collagen), LPLA(poly(l-lactide)), DLPLA(poly(dl-lactide)), LPLA-DLPLA, 폴리글리콜리드(polyglycolide, PGA), PGA-LPLA 또는 PGA-DLPLA, 및 폴리락틱 산(polylactic acid)과 폴리글리콜 산(polyglycolic acid)으로 만들어진 생분해성 봉합사가 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
그 외에, 일부의 실시예를 위해, 팽창성 루프(24, 25)에 사용되는 적합한 금속 물질로는 스테인리스 스틸(stainless steel), 코발트-크롬 합금(cobalt-chrome alloy), 티타늄(titanium), 티타늄 합금(titanium alloy) 또는 니켈-티타늄 형상 기억 합금(nickel-titanium shape memory alloys) 또는 그 밖의 것들이 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 금속 매쉬(mesh)는 금속 고분자 합성 직조를 형성하기 위하여 나이론 섬유, 카본 섬유 및 폴리에틸렌 섬유 등과 같은 비흡수성 고분자로 혼합 직조될 수도 있다. 나아가 적합한 비흡수성 물질은 데이크론(DACRON) 및 고어텍스(GORE-TEX)를 포함한다. 상기 팽창성 루프(24, 25)의 특징 중 하나는 충진된 물질 또는 돌출된 핵을 유지할 수 있을 정도로 충분히 작고, 유연성 및 팽창성을 유지할 수 있을 정도로 충분히 큰 기공 크기 또는 개구를 갖는다는 것이다.
다른 실시예에서, 상기 외부 카테터 요소(12)의 말단(13)은 내부 카테터 제어 요소(19) 주위에 배치된다. 상기 외부 카테터 요소(12)는 일정한 관계로 유지되고, 분리될 수 있도록 팽창성 루프(24)의 외부 섹션의 선단(23)에 붙어있다. 이러한 실시예에서, 상기 내부 카테터 제어 요소(19)는 팽창성 루프(23)의 외부 섹션의 선단의 개구로 들어가고, 팽창성 루프(24)의 외부 섹션의 내측 주위를 1회, 1회 이하 또는 1회 이상 감으며, 팽창성 루프(24)의 내부 섹션의 말단에 부착되어 종결되는 매우 유연한 요소의 형태이다. 제어 요소(20)의 종단으로부터 선단(21)까지 측정된 유연한 제어 요소(20)의 회전 방향은, 팽창성 루프(24)의 내부 섹션에서의 회전 방향과 팽창성 루프(24)의 외부 섹션으로 들어가 감을 때의 회전방향이 반대 방향이다. 상기 내부 카테터 제어 요소(19)의 선단(21)이 외부 카테터 요소(12)로부터 빠져 나오는 과정에서, 외부 카테터 요소(12)의 말단(13)은 팽창성 루프(24)의 내부 섹션(22)이 외부 섹션으로부터 당겨지는 동안에 적당히 팽창성 루프(24)의 외부 섹션(23)을 고정시키고 유지하며, 이로써 팽창성 루프(24)의 직경이 증가한다. 팽창된 팽창성 루프(25)가 최대 직경에 도달하면, 팽창되는 공간의 범위 또는 팽창된 팽창성 루프(25)의 선단(27)을 통한 제어 필라멘트의 출구에 의해 결정되고, 연속된 내부 카테터 제어 요소(19)의 오므림으로 내부 카테터 제어 요소(19)는 팽창된 팽창성 루프(25)의 내부 원주에 장력을 발생시킨다. 팽창된 팽창성 루프(25)의 내부 원주는 팽창된 팽창성 루프(25)의 중앙으로 수축되고, 팽창된 팽창성 루프(25)의 높이는 증가한다. 관모양의 팽창성 루프(24, 25)의 직조되거나 편조 또는 수놓아진 성질 때문에, 팽창된 팽창성 루프(25)는 원주방향의 팽창과 중심부의 수축이 이루어지는 환상의 모양으로 유지된다.
척추의 섬유테를 치료 또는 교체하기 위한 팽창성 루프 장치의 부가적인 실시예(39, 40)는 도 6 내지 도 9를 참조하여 이해될 수 있다. 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 내부 카테터 제어 요소(19)는 고리로 둘러져 있고, 팽창성 루프(24)의 외부 섹션의 선단(23)에 부착된 외부 카테터 요소(12)의 부착물에 가까운 팽창성 편조, 직조 또는 수놓아진 루프(24)의 외부 섹션의 벽을 통해 빠져나간다. 이후 이 지점에서 매듭 또는 떼어내거나 제거할 수 있는 접합 또는 외부 카테터 요소(12)를 인접하게 통과하여 내부 카테터 제어 요소(19)는 외부 카테터 요소(12)에 부착된다. 척추 디스크로 전달하기 위해 기다란 프로브(15)를 억제된 상태로 유지하기 위하여, 덮을 수 있고 오므릴 수 있는 외장체(18)는 기다란 프로브(15) 상에 위치된다. 상기 외장체(18)가 오므린 이후, 외부 카테터 요소(12)와 팽창성 루프(24) 내에 슬라이딩 가능하게 위치되어 있는 내부 카테터 제어 요소(19)의 선단부에 의해 올가미(snare) 도는 루프(loop)가 형성된다. 내부 카테터 제어 요소(19)가 충분한 강성을 갖거나, 제한되는 것은 아니지만 예를 들어 0.010인치 내지 0.040인치를 갖는 금속 가이드 와이어라면, 올가미와 팽창성 루프(24)는, 팽창성 루프(23)의 선단과 외부 카테터 요소(12)를 제 위치에서 유지하는 동안에 내부 카테터 제어 요소의 선단부(21)를 진입시킴으로써 개방될 수 있다. 팽창성 루프(24)의 내부 영역이 그 외부 영역으로부터 당겨짐에 따라, 내부 카테터 제어 요소(19)에 의해 형성된 이러한 올가미의 원주의 개구는 팽창성 루프(24)의 원주의 팽창으로 이어진다. 팽창된 팽창성 루프(24)의 팽창 한계에 도달하게 되면, 내부 카테터 제어 요소(19)는 외부 카테터(12)와 팽창된 팽창성 루프(27)의 선단과의 결합부에서 떨어져 나가고, 원주방향으로 팽창된 팽창성 루프(25)를 떠나 팽창된 팽창성 루프(25)로부터 슬라이딩 되면서 빠져 나온다.
환상의 치료 또는 교체를 위한 본 발명의 다른 실시예에서, 상기 내부 카테터 제어 요소(19)는 둘러져 있고, 편조, 직조 또는 수놓아진 루프(22, 26)의 내부 섹션의 말단에서 처음으로 나가는 팽창성 루프(24, 25) 안으로 움직이고, 그때 외부 카테터 요소(12)의 부착물에 앞서 편조, 직조 또는 수놓아진 루프(23, 27)의 외 부 영역을 통하여 나간다. 내부 카테터 제어 요소 또는 필라멘트(19)는 팽창성 루프(24)로 나가고 부착되는 것에 앞서 팽창성 루프(24, 25)의 내부에 한번, 한번 이상 또는 그 이하의 고리를 만들 수 있다. 이러한 방식으로 내부 카테터 제어 요소(19)는 한번 또는 복수의 회전으로 "올가미" 또는 고리를 형성한다. 내부 카테터 제어 요소(19)가 충분한 강성을 갖거나, 제한되는 것은 아니지만 예를 들어 0.010인치 내지 0.040인치를 갖는 금속 가이드 와이어라면, 올가미는, 팽창성 루프(23)의 선단과 외부 카테터 요소(12)를 유지하는 동안에 내부 카테터 제어 요소의 선단부(21)를 진입시킴으로써 개방될 수 있다. 팽창성 루프(24, 25)의 내부 영역이 그 외부 영역으로부터 당겨짐에 따라, 내부 카테터 제어 요소(19)에 의해 형성된 이러한 올가미의 하나 또는 그 이상의 고리의 원주의 개구는 팽창성 루프(24, 25)의 원주의 팽창으로 이어진다. 일단 팽창성 루프(24, 25)의 팽창 한계에 도달하면, 내부 카테터 제어 요소(19)는 그 선단부(21)가 당겨짐에 따라 카테터 요소(12)로 당겨진다. 이것은 하나 또는 그 이상인 올가미의 고리를 작게하고, 팽창된 팽창성 루프(25)의 내부 원주를 당기게 되며, 팽창된 팽창성 루프(25)의 중앙에 중심부의 공간을 수축시키게 된다. 팽창성 루프(24, 25)의 직조되거나 편조되거나 또는 수놓아진 성질 때문에, 팽창된 팽창성 루프(24, 25)는 원주방향의 팽창과 중심부의 수축이 이루어지는 환상의 모양으로 유지된다.
환상의 치료 또는 교체를 위한 본 발명의 또 다른 실시예에서, 내부 카테터 제어 요소(19)는 둘러져 있고, 편조, 직조 또는 수놓아진 루프(22, 26)의 내부 섹 션의 말단에서 처음으로 나가는 팽창성 루프(24, 25) 안으로 움직이고, 이후 편조, 직조 또는 수놓아진 루프(23, 27)의 외부 영역의 벽을 통하여 나간다. 편조, 직조 또는 수놓아진 루프의 외부 영역의 벽을 통하여 나가기 전에, 내부 카테터 제어 요소(19)는 제어 요소의 더욱 앞선 선단부에 부착된 슬립-록(slip-lock)을 통과할 수 있고, 그 결과 그 자체로 올가미 루프를 형성한다. 이러한 슬립 록은 일반적으로 케이블을 함께 지탱하기 위해 사용되는 "타이 랩(tie wrap)" 또는 케이블 랩과 유사하게, 올가미가 원주방향으로 수축될 때, 제어 요소가 제 위치에서 고정될 수 있게 한다. 슬립 록 부분을 제 위치에 유지하는 동안에 내부 카테터 제어 요소(21)의 선단부를 진입시킴으로써, 이러한 올가미는 개방될 수 있다. 내부 카테터 제어 요소(19)에 의해 형성된 올가미의 한 번 이상의 루프의 원주의 이러한 개구는 팽창성 루프(24, 25)의 내부 영역이 그것의 외부 영역으로부터 당겨짐에 따라 팽창성 루프(24, 25)의 원주의 팽창이 이루어진다. 일단 팽창성 루프(24, 25)가 팽창 한계에 도달하면, 내부 카테터 제어 요소(19)는 슬립 록을 통하여 그 선단부(21)가 당겨짐에 따라 카테터 요소(12)로 당겨진다. 이것은 하나 또는 그 이상인 올가미의 고리를 작게 하고, 팽창된 팽창성 루프(25)의 내부 원주를 당기게 되며, 팽창된 팽창성 루프(25)의 중앙에 중심부의 공간을 수축시키게 된다. 팽창성 루프(24, 25)의 직조되거나 편조되거나 또는 수놓아진 성질 때문에, 팽창성 루프(24, 25)는 일반적으로 원주방향의 팽창과 중심부의 수축이 이루어지는 환상체의 모양으로 유지된다.
도 10 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예(43, 44)는 기다란 선단(17)과 말단(16)을 갖는 프로브(15)를 포함한다. 도 10 및 도 11을 참조하면, 제 1 내부 카테터 제어 요소(19)는 외부 카테터 요소(12)내에 슬라이딩 가능하게 위치한다. 기다란 프로브(15)의 선단(17)에서, 내부 카테터 제어 요소(19)는 외부 카테터 요소(12)로부터 나오고, 내부 카테터 제어 요소(19)의 말단(20)이 외부 카테터 요소(12)의 말단 내부로 왕복 이동하면서, 진입하거나 빠져나올 수 있다. 필라멘트, 가이드와이어 또는 유연한 튜브 형태의 제 1 내부 카테터 제어 요소(19)는 외부 카테터 요소(12)의 내강을 통하여 프로브(15)의 선단(17)으로부터 슬라이딩 가능하게 연장되고, 외부 카테터 요소(12)의 말단에서 외부 카테터 요소(12)로부터 빠져 나온다. 이후 내부 카테터 제어 요소(19)는 팽창성 루프(24)의 선단(23)에서, 팽창성 루프(24)의 외부 섹션으로 들어간다. 내부 카테터 요소 또는 제어 요소(19)가 팽창성 루프에서 끝나기 앞서 내부 카테터 제어 요소(19)는 팽창성 루프(24)의 외부 영역과 내부 영역 사이에 한번, 한번 이하 또는 한번 이상 감겨질 수 있다. 이후 내부 카테터 제어 요소(19)는 팽창성 루프(24)의 말단(22)에 부착된다. 또한, 본 실시예는 외부 카테터 요소(12)를 통하여 카테터 또는 프로브(15)의 선단(17)으로부터 연장되고, 외부 카테터 요소(12)의 말단(13)으로 나가는 제 2 내부 카테터 제어 요소(52)를 포함한다. 이후 제 2 내부 카테터 제어 요소(52)는 팽창성 루프(24)의 외부 섹션의 외부로 들어가고, 팽창성 루프(24)의 말단(22)에 부착된다. 척추 디스크로 전달하기 위해 기다란 프로브(15)를 억제된 상태로 유지하기 위하여, 덮을 수 있고 오므릴 수 있는 외장체(18)는 기다란 프로 브(15) 상에 위치된다. 상기 외장체(18)가 오므린 후, 제 2 내부 카테터 제어 요소(52)는 그 선단이 당겨짐으로써 외부 카테터 제어 요소(12)로 당겨진다. 이에 따라 팽창성 루프(24)의 말단이 팽창성 루프(24)의 외부 영역의 안쪽으로부터 당겨지고, 팽창성 루프(24)의 외부 원주가 팽창한다(도 12 참조). 도 13을 참조하면, 제 1 내부 카테터 제어 요소(19)는 그 선단이 당겨짐에 따라 외부 카테터 요소(12)로 당겨진다. 이에 따라 루프의 중앙부를 향하여 팽창성 루프(25)의 중심이 당겨지고, 팽창성 루프(25)의 중앙부에서 중심 공간의 수축이 일어난다. 관형의 팽창성 루프(24, 25)의 직조되거나 편조 또는 수놓아진 성질 때문에, 팽창된 팽창성 루프(24, 25)는 원주방향의 팽창과 중심부의 수축이 이루어지는 환상의 모양으로 일반적으로 유지된다.
도 18 내지 도 20에 도시된 또 다른 실시예(29, 60)에서, 팽창성 루프(28)의 수축된 구조는 끼어지거나 함입된 영역(56)을 갖는 팽창성 루프를 포함한다(도 20 참조). 이것은 서로 연속되는 내부 섹션과 외부 섹션을 갖는 직경방향으로 수축된 환상체를 형성하기 위해 함입된 영역을 갖는 완전한 환상체를 형성한다. 전술한 방법으로 내부 카테터 제어 요소(19)를 당기는 것은, 환상체의 중심 영역이 중심으로 당겨짐에 따라, 팽창성 루프(25)의 직경(D+)과 높이(H+)를 증가시키는 작용을 한다.
원주방향으로 수축되고, 편조, 직조 또는 수놓아진 팽창성 루프(24) 및 내부 카테터 제어 요소(19)를 포함하는 전체의 팽창성 루프 조립체(10)는 말단의 외부 카테터 요소, 외장체(18)로부터 압축될 수 있고, 또 다르게는 여유롭게 배치되기 위해 3 내지 20mm의 직경을 갖는 진입 튜브(access tube, 38)로 압축될 수 있다. 상기 진입튜브(38)는 적절한 재료로 형성될 수 있고, 본 발명은 이러한 점에 제한되지 않는다. 그래서, 상기 진입 튜브(28)는 폴리카보네이트 (polycarbonate)와 같은 플라스틱 재료 또는 스테인리스 스틸과 같은 금속 재료 또는 적합한 재료들의 혼합으로 형성될 수 있다. 더욱이, 후측면(posterolateral) 진입 튜브(28)는 쉽게 살균될 수 있는 물질로 형성될 수 있다. 나아가, 기다란 프로브(15)는 사용 후 재소독이 요구되지 않는 일회용 장치로서 형성될 수 있다. 후측면 진입 튜브(18)는 일반적으로 후방 접근(posterior approach)을 사용하여 척추(골)로 진입한다(도 14 참조).
도 15에 도시된 바와 같이, 후측면 진입 튜브(30)는 척추(32) 접근성을 가지며, 상기 척추는 척수(33), 테(36) 및 핵영역(34)을 갖는다. 환자의 척추(32)에 적절한 위치에서, 고정된 위치에 외부 카테터 요소(12) 또는 외장체(18)를 오므리고, 동시에 내부 카테터(19) 및 팽창성 루프(24)를 유지함으로써, 외부 카테터 요소(13)의 말단, 외장체(18) 및 진입 튜브(38)로부터 핵 영역(33) 또는 테 영역(도 15에는 도시되지 않음)으로 팽창성 루프(24)가 들어간다. 다른 방식으로는, 부가적인 "가압" 요소(도시되지 않음)가 말단부터 외부 카테터 요소(12) 또는 외장 체(18) 또는 진입 튜브 내로 진입될 수 있고, 외장체(18)의 말단으로부터 팽창성 루프(24), 카테터 요소(12) 및 내부 카테터 제어 요소(20)를 배출시킬 수 있다. 전술한 실시예에서와 같이, 팽창성 루프(24)는 전술한 방법으로 내부 카테터 제어 요소(12)를 밀거나 당김으로써 원주방향으로 팽창될 수 있다. 더욱이, 편조, 직조 또는 수놓아진 팽창성 루프(24)의 중심 영역이 원주방향으로 수축되어야 하는 경우에는 전술한 바와 같이 내부 카테터 제어 요소(19)를 당김으로써 이러한 특징을 얻을 수 있다.
도 16을 참조하면, 내부 카테터 제어 요소(19)가 매듭으로 적당히 잠기거나 묶이게 될 때, 팽창된 팽창성 루프(25)는 원주방향으로 팽창된 외부 및 수축된 내부 크기(48)에 도달한다. 또한, 이것은 외부 카테터 요소(12)에 위치한 잠금 결합에 의해 달성된다. 외부 측의 내부 카테터 제어 요소(19)의 말단부(20)는 매듭의 선단 또는 커넥터(connector)로부터 분리될 수 있다. 또한, 매듭 또는 커넥터는 외부 카테터 요소(12)의 말단으로부터 분리된다. 이후 이것은 척추 추간 공간 내 원하는 위치(핵 영역(34)과 팽창된 도 16참조)에 밀폐된 루프로서 원주방향으로 외부 원주가 확장되고, 원주방향으로 내부 원주가 수축된 팽창성 루프(25)의 상태로 놓아둔다.
도 21에 도시된 바와 같이, 본 발명의 부가적인 특징은 내부 카테터 제어 요소(41)가 본 발명의 실시예들에 사용될 수 있는 바이오 물질(biomaterials)들의 주 입과 전달을 위한 복수의 말단 홀(distal hole, 42)을 갖는다는 것이다. 홀(42)을 갖는 내부 카테터 제어 요소(41)는 말단(13)에 형성된 사이드 홀들과 연통되는 외부 카테터 요소(12)의 중앙부의 내강을 갖는 튜브 구조를 포함한다. 내부 카테터 또는 제어 요소의 선단은 주입 장치(예를 들어, 주사기)와 끼워진다. 내부 카테터 제어 요소(41)는 팽창된 팽창성 루프(58)의 연속적인 챔버 내부에 포함되어 있다. 내부 카테터 제어 요소(41)의 홀(42)들은 오직 연속된 내부 챔버 내에만 설계되어 있다. 더욱이, 홀들은 생체 적합성 물질의 전달과 동등하게 하기 위하여, 내부 카테터 제어 요소의 길이를 따라 다른 크기일 수 있다(예를 들어, 종단에 보다 큰 홀들, 선단에 보다 작은 홀들). 게다가 홀들이 매우 다양한 구조(예를 들어, 타원형)일 수 있으며, 복수의 슬롯들 또는 다른 유사한 개구일 수 있다.
도 22는 본 발명의 일부 실시예들(11, 44, 60, 62)에서 사용될 수 있는 본 발명의 또 다른 특징이고, 따라서 팽창성 루프의 내부 말단의 비 영구적인 잠금 요소(30)는 팽창성 루프의 외부 말단(26)과 맞물려 있다. 잠금 요소는 편조된 끈 또는 루프 패턴으로 맞물린 편조된 끈 또는 루프의 일 단의 연장된 부분이다. 잠금 요소는 팽창 후의 팽창성 루프의 요구된 직경을 유지하는 기능을 한다.
임상 적용의 한 방법으로, 손상된 디스크의 핵은 전방, 후방 또는 후방 측면의 외과적 접근을 통한 척수원반 절제 기술에 의해 제거된다. 외부 카테터 요소(12) 또는 외장체(18) 내에 압축 배치된 팽창성 루프 환형 치료 또는 교체 장 치(10)는 미리 척추 추간 공간에 위치된 진입 튜브 또는 삽입관을 통해 진입된다. 상기 삽입관은 본 기술분야의 숙련된 의사들에게 잘 알려진 후방, 후방 측면 또는 전방 접근으로부터 척수 추간 공간으로 접근할 수 있다. 본 발명(10)은 이후 진입 튜브(38)를 통해 척추 추간 공간으로 진입된다. 일단 팽창성 루프(24)의 말단이 진입 튜브(38)를 통하여 척추 공간으로 진입되면, 전술한 방법으로 내부 카테터 제어 요소(19)의 진입 또는 후퇴로 직경방향으로 팽창된다. 팽창성 루프(25)의 말단은 본래 테의 잔여부분의 내부 영역의 한계까지 팽창하고, 도 6에 도시된 바와 같이 직경방향으로 팽창되고 가로방향으로 수축된 상태로 남게 된다. 이후 전술한 임의의 인공 핵(nuclei puposi)은 무엇이든지 전통적인 외과적 접근으로부터 직접 시각화를 통하거나 후방 측면의 접근으로부터 내시경을 통하거나 후방 접근을 통해 직경방향으로 팽창된 팽창성 루프(48)의 중심에 위치될 수 있다. 이후 이러한 인공 핵은 하이드로겔을 기반으로 하는 장치에서와 같이 액체의 흡수를 통하거나, 핵 보철물로 물질을 주입함에 따라 팽창될 수 있다.
일단 핵 교체물이 제자리로 되면, 핵 교체물과 팽창성 루프 환형 교체 장치 사이의 잔여 공간은 팽창성 루프 장치에 의해 형성된 환형체의 내부 원주를 중심부를 향하여 수축시킴에 따라 감소되거나 제거될 수 있다. 전술한 방법으로 내부 카테터 제어 요소를 뒤로 당김으로써 핵 교체물에 인접할 때까지 장치의 내부 원주를 수축시킬 수 있다. 또한, 팽창성 루프의 편조, 직조 또는 수놓아진 디자인(48)은 척추 추간 공간에 맞게 하도록 유연하게 하고 구부릴 수 있게 한다. 팽창성 편조, 직조 또는 수놓아진 루프를 구성하는 적절한 물질을 선택하거나, 전술한 바와 같이 그 제조를 위한 편조된 형상을 적절히 선택함으로써, 팽창성 편조, 직조 또는 수놓아진 루프는 인공 핵을 위한 주변을 둘러싸는 완전한 지지체로 작용한다. 팽창성 편조, 직조 또는 수놓아진 루프는 남겨진 본래의 핵의 결손 등을 통한 인공 핵의 분출을 억제하고, 치료 과정을 통해 척추의 구부러짐 또는 동작 과정 동안 인공핵을 안정화시킨다. 팽창성 루프의 편조, 직조 또는 수놓아진 디자인은 중심 핵 교체물이 최종 크기로 팽창하도록 유연하게 구부러질 수 있게 한다. 또한, 팽창성 루프의 편조, 직조 또는 수놓아진 디자인은 치유될 때 조직이 성장할 수 있게 한다. 이에 따라 인공핵의 안정화가 이루어진다.
또 다른 방법에서, 팽창성 편조, 직조 또는 수놓아진 루프(48)는 인공 핵과 본래 척추 사이의 척추 추간 공간을 채우기 위해 팽창되고, 본래의 테 섬유로 남겨지면, 팽창성 루프(48)는 적합한 생체 적합성 물질로 채워질 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이 내부 카테터 제어 요소가 팽창성 편조, 직조 또는 수놓아진 루프의 내부 챔버와 연결된 중앙 내강 및 개구들을 포함하면, 그러한 적합한 물질들은 내부 카테터 제어 요소(19)를 통해 직접 주입될 수 있다. 이와는 다르게 생체 적합성 물질들은 팽창성 편조, 직조 또는 수놓아진 루프의 내부 챔버 안으로 내부 카테터 제어 요소를 따라 진입될 수 있는 분리된 카테터 요소를 사용하여 주입될 수 있다. 이와는 다르게 생체 적합성 물질들은 팽창성 편조된 루프가 팽창되고 척추 추간 공간 내에 위치되면, 팽창성 편조된 루프의 측면을 관통하는 분리된 카테터 또 는 주입 바늘을 사용하여 팽창성 편조된 루프의 내부 챔버를 통해 주입될 수 있다. 주입될 수 있는 생체 적합성 물질들은, 예를 들어, 친수성 폴리머(hydrophilic polymers), 하이드로겔(hydrogels), 호모폴리머 하이드로겔(homopolymer hydrogels), 코폴리머 하이드로겔(copolymer hydrogels), 멀티폴리머 하이드로겔(multi-polymer hydrogels), or 상호침투 하이드로겔(interpenetrating hydrogels), 아크릴로니트릴(acrylonitrile), 아크릴산(acrylic acid), 아크릴이미드(acrylimide), 아크릴이미딘(acrylimidine), PVA(polyvinyl alcohol), PVP(polyvinyl pyrrolidone), PHEMA(poly(hydroxyethyl methacrylate)), PNVP(poly(N-vinylpyrrolidone), 폴리아크릴아미드(polyacrylamides), 폴리에틸렌옥시드(poly(ethylene oxide)), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈(polyvinyl pyrrolidone), 실리콘(silicone), 폴리우레탄(polyurethanes), 폴리카보네이트-폴리우레탄(polycarbonate-polyurethane) (예를 들어, 코레탄(Corethane)) 또는 기타 생체적합성 고분자(other biocompatible polymers) 또는 이들의 조합 등의 생체에 적합한 점탄성 물질을 포함한다. 주입된 유체들의 점성은 카테터 또는 바늘을 통하여 그들이 편조된 팽창성 루프 내로 주입되는 것을 허용할 수 있어야 한다. 주입된 생체 적합성 물질은 팽창성 편조된 루프 및 디스크 공간 내에서 현장에서 경화 되거나 중합되어야 한다. 이러한 생체 적합성 물질들이 현장에서 경화가 되는 것은 복합 성분, 중합, 실내에서 신체 온도로 진행되는 온도 변화, 신체 온도로의 상승 또는 그 밖의 주입된 물질에 적용되는 빛 또는 전기와 같은 다른 에너지의 혼합된 결과일 수 있다.
게다가, 팽창 루프 내에 배치될 수 있고, 물과 같은 액체의 흡수를 통해 팽창될 수 있는 적합한 물질은 스웰링(swelling)의 하이드로겔 물질들 (예를 들면, 폴리아크릴아미드(polyacrylamides), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol) 또는 그 밖의 생체 적합성 하이드로겔)을 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 고형 또는 반고형 부재들을 위한 적합한 물질들의 예로는 고형 섬유 콜라겐 또는 강 친수성(hard hydrophilic) 생체 적합성 물질을 포함한다. 이러한 물질들의 스웰링에 따라 팽창성 루프는 더욱 팽창되고, 척추 추간 디스크의 높이는 증가한다.
경우에 따라서, 예를 들어 고체, 유체 또는 겔이 조합된 다상(multiphase) 시스템이 적용 또는 사용될 수 있다. 그러한 물질은 척추 디스크 공간과 편조, 직조 또는 수놓아진 팽창성 루프 내에서 제 1 및 제 2 수준의 유연성을 일으킬 수 있다.
예를 들어, 하이드로겔 물질(예를 들어, 폴리아크릴아미드(polyacrylamides), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 그 밖의 생체 적합성 하이드로겔 또는 이들의 조합)은 디메틸 술폭시드(dimethylsulfoxide), 디메틸 술폭시드의 유종/동 종(analogues/homologues of dimethylsulfoxide), 에탄올(ethanol), 에틸 락테이트(ethyl lactate), 아세톤(acetone), 글리세린(glycerin) 또는 이들의 조합과 같은 용매(solvent) 내에서 용해될 수 있다. 또한, 용액의 점도를 조절하기 위하여 용매/하이드로겔 조합에 소량의 물이 첨가될 수 있다. 이러한 용매/하이드로겔 조합은 핵(nucleus), 테(annulus) 또는 핵 및 테를 교체하기 위하여 척추 추간 공간으로 주입될 수 있다. 팽창성 루프(48)는 용매/하이드로겔 조합을 수용하고 지지하는 것을 돕는다. 전달 후에, 용매는 체액에 의해 대체되고 하이드로겔은 용액으로부터 침전물로 고체(hydrated solid)의 형태로 분리된다. 용매는 생체 조직으로 흡수된다. 물 또는 식염수와 같은 수용성 용매(aqueous solvent)를 용매/하이드로겔 조합을 수용하고 있는 척추 추간 공간 내로 유입시킴에 따라 하이드로겔의 침전 속도를 증가시킬 수 있다. 이 두 번째 단계는 요구되는 척추 추간 공간을 스웰링시키거나 채우는 하이드로겔 물질의 침전 또는 고형화를 용이하게 한다.
일단 팽창성 루프(28)가 적합한 물질로 채워지고, 그 물질이 경화되거나 부분적으로 중합되면, 내부 카테터 제어 요소 또는 필라멘트(19)는 외부 카테터 요소(12)와 연결부위에 말단 연결 또는 편조, 직조 또는 수놓아진 팽창성 루프 내의 말단을 제거하고, 팽창성 루프로부터 내부 카테터 제어 요소를 당김으로써 빠져나올 수 있다. 이와는 다르게, 내부 카테터 제어 요소(19)는 팽창성 루프로의 진입점에서 제거되거나 끊어질 수 있다. 이리하여, 인공 핵 장치의 주변을 둘러싸거나 둘러싸지 않을 수도 있는 환형의 교체물 또는 보강재로서의 기능을 하기 위한 결함 없는 완전한 환형체가 남겨진다.
임상 적용의 또 다른 방법으로, 편조, 직조 또는 수놓아진 팽창성 루프(48)는 직경방향으로 팽창되고, 손상된 본래의 테의 보강재 또는 교체물로 사용된 후에 장치는 전술한 바와 같이 수핵절단술(nuclectomy)이전에 본래 핵에 의해 차지되어 있던 잔여 공간을 채우기 위하여 원주의 중심방향으로 수축될 수 있다. 편조, 직조 또는 수놓아진 팽창성 루프(48)는 본래 핵과 테의 잔여부분과 디스크 공간의 잔여부분의 한계까지 팽창되고, 직경방향으로 팽창된 상태로 유지되고, 원주의 중심방향으로 수축된다. 이제 편조, 직조 또는 수놓아진 팽창성 루프의 면적은 생체 적응 재료 또는 임의의 적합한 물질(전술된 바와 같으며, 본 발명은 이러한 점에서 제한되지 않음)들로 채워질 수 있다. 테 교체를 위해 개시된 물질들에 더하여, 핵과 테의 교체를 위한 적합한 부가적인 물질들은 다양한 약제들(스테로이드, 항생제, 조직 괴사 인자 알파(tissue necrosis factor alpha) 또는 그것의 길항제(antagonists), 진통제); 성장 인자들, 용액 내의 유전자 또는 유전자 벡터; 생물학적 물질들(히알루론산(hyaluronic acid), 가교 결합되지 않은 콜라겐(non-crosslinked collagen), 섬유소(fibrin), 액체 지질 또는 오일); 합성 고분자들(폴리에틸렌글리콜(polyethyleneglycol), 액상 실리콘(liquid silicones), 합성 오일(synthetic oils); 및 식염수(saline)를 포함한다.
팽창성 루프가 중심부와 원주방향으로 수축된 핵 영역과 테 영역에 적합한 물질로 채워지면, 내부 카테터 제어 요소(19)는 외부 카테터 요소(12)와 연결된 그것의 말단이 제거되고, 팽창성 루프 밖으로 내부 카테터 제어 요소를 당김에 의하여 빠져나올 수 있다. 이와는 다르게 내부 카테터 제어 요소 또는 필라멘트(19)는 그것이 제거되기 전에 내부 편조, 직조 또는 수놓아진 팽창성 루프의 말단의 결합부의 연결이 해제될 수 있다. 이와는 다르게, 내부 카테터 제어 요소 또는 필라멘트(19)는 외과 도구를 사용하여, 팽창성 루프의 외부 섹션으로의 진입점에서 제거되거나 끊어질 수 있다. 이리하여, 환형의 교체물 또는 보강재로서의 기능을 하기 위한 결함 없는 완전한 환형체가 남겨진다.
임상 적용의 또 다른 방법으로, 본 발명은 수핵절단술(nuclectomy)이 행해지면 척추 공간으로 진행될 수 있다. 일단 편조, 직조 또는 수놓아진 팽창성 루프(24)가 척추 공간 안으로 진입되면, 그것은 전술한 바와 같이 직경방향으로 팽창될 수 있다. 편조, 직조 또는 수놓아진 팽창성 루프(25)는 본래 핵의 잔여부분의 외부 영역의 한계까지 팽창하고, 직경방향으로 팽창되고, 횡방향으로 수축된 상태로 남게된다. 이제 편조, 직조 또는 수놓아진 팽창성 루프(48)는 전술한 바와 같은 적합한 물질의 생체 적응 물질들로 채워질 수 있으며, 본 발명은 이러한 물질에서 제한되지 않는다. 이러한 주입된 물질은 어느 정도까지 경화되거나 중합될 수 있고, 이후 팽창성 루프의 중심 영역이 전술한 방법으로 원주방향으로 수축된다. 이 지점에서, 척추 공간의 중앙 핵 영역은 팽창된 메쉬로 채워진다. 이러한 중앙 영역은 이후 전술한 생체 적응 물질 또는 적합한 물질들로 채워질 수 있으며, 본 발명은 이러한 물질에서 제한되지 않는다. 테 교체를 위해 개시된 물질들에 더하여, 핵과 테의 치료 또는 교체를 위한 적당한 부가적인 물질들은 다양한 약제들(스테로이드, 항생제, 조직 괴사 인자 알파(tissue necrosis factor alpha) 또는 그것의 길항제(antagonists), 진통제); 성장 인자들, 용액 내의 유전자 또는 유전자 벡터; 생물학적 물질들(히알루론산(hyaluronic acid), 가교 결합되지 않은 콜라겐(non-crosslinked collagen), 섬유소(fibrin), 액체 지질 또는 오일); 합성 고분자들(폴리에틸렌글리콜(polyethyleneglycol), 액상 실리콘(liquid silicones), 합성 오일(synthetic oils); 및 식염수(saline)를 포함한다.
편조, 직조 또는 수놓아진 팽창성 루프는 핵 영역내에 적합한 물질로 채워지면, 내부 카테터 제어 요소(19)는 외부 카테터 요소(12)와 연결된 그것의 말단이 제거되거나 내부 팽창성 루프의 말단과 연결된 그것의 말단이 제거되고, 팽창성 루프 밖으로 내부 카테터 제어 요소(19)를 당김에 의하여 빠져나올 수 있다. 이와는 다르게, 내부 카테터 제어 요소 또는 필라멘트(19)는 외과 도구를 사용하여, 팽창성 루프의 외부 영역으로의 진입점에서 제거될 수 있다. 이리하여, 환형의 교체물 또는 보강재로서의 기능을 하기 위한 결함 없는 완전한 환형체가 남겨진다. 또한, 주변부의 장치의 테 영역과 중앙부의 장치 핵 영역은 각 영역에 주입된 차별적인 생체 적합성 물질에 의존하는 다른 물리적 성질을 갖게 된다.
임상 적용의 부가적인 방법에서, 일단 디스크의 핵이 제거되면, 본 발명(10)은 척추 추간 공간으로 진입된다. 편조, 직조 또는 수놓아진 팽창성 루프(24)는 전술한 방법에 의하여 직경방향으로 팽창된다. 내부 편조, 직조 또는 수놓아진 팽창성 루프(25)의 말단은 외부 팽창성 루프로부터 당겨 나오고, 전체 팽창성 루프는 직경방향으로 본래 테의 내부 영역의 한계까지 팽창된다. 이후 내부 카테터 제어 요소(19)는 팽창된 팽창성 루프로부터 당겨져 나오고, 내부 카테터 또는 필라멘트 루프(29)의 내부 영역은 팽창성 루프의 원주로 당겨지고, 척추 공간의 중심부의 결손을 더욱 잘 채우기 위하여 중심 홀은 작아지고, 팽창성 루프는 횡방향으로 넓어진다. 이러한 팽창된 편조, 직조 또는 수놓아진 팽창성 루프(48)는 팽창성 루프의 중간에 미리 위치된 중심부의 보철물 핵(prosthetic nucleus)과 접촉하기 위하여 사용될 수 있다. 부가적인 보철물 핵이 요구되지 않는 경우에, 편조, 직조 또는 수놓아진 팽창성 루프의 중심영역은 환형체(toroid)에 본질적으로 중심홀(37)이 남겨 지지 않는 지점까지 팽창될 수 있다. 충분히 팽창된 편조, 직조 또는 수놓아진 팽창성 루프는 이제 전술한 바와 같이 현장에서 팽창하거나 경화하는 적합한 생체 적합성 물질들(전술한 바와 같음)이 주입될 수 있다. 이러한 경우에 본 발명은 보철물 테 및 보철물 핵의 작용을 하고, 그것의 부하를 지지할 수 있는 특성은 팽창성 루프를 채우는 선택된 고분자의 물성에 의존한다.
부가적으로, 하이드겔, 고분자 또는 물 또는 액체를 흡수한 결과로서 크기가 커지거나 스웰링할 수 있는 용량을 갖는 생체 적합성 물질은, 팽창성 루프의 내부 챔버로 주입될 수 있다. 이것은 팽창성 편조, 직조 또는 수놓아진 루프의 한층 더한 팽창과 척추 추간 디스크 높이의 한층 더한 증가를 일으킨다.
임상 적용의 또 다른 방법에서, 의도된 치료는 본 발명(10)을 사용하여 두 개의 인접한 척추를 융합시키는 것이다. 다시 도 10의 실례를 사용하면, 내부 카테터 제어 요소(29)의 일 말단은 편조, 직조 또는 수놓아진 팽창성 루프의 내부와 말단(22)에 부착되어 있다. 팽창성 루프의 직경을 팽창시키기 위하여, 단지 편조, 직조 또는 수놓아진 팽창성 루프의 외측 말단(23) 또는 선단부를 안정화시키는 것과 내부 카테터 제어 요소 또는 필라멘트(19) 또는 와이어를 당기는 것이 요구된다. 와이어가 오므러 질 때, 편조, 직조 또는 수놓아진 팽창성 루프의 내부섹션이 편조, 직조 또는 수놓아진 팽창성 나선의 외부 영역으로부터 당겨진다. 일단 편조, 직조 또는 수놓아진 팽창성 루프(48)의 요구되는 외경에 도달하면, 편조, 직조 또는 수놓아진 팽창성 루프(48)의 중심 영역은 편조, 직조 또는 수놓아진 팽창성 루프의 선단부 더욱 뒤쪽의 같은 내부 카테터 제어 요소(19)를 당김으로써 접촉될 수 있다. 내부 카테터 제어 요소 또는 필라멘트(19)의 내부 루프 영역은 직경방향으로 수축되고, 편조, 직조 또는 수놓아진 팽창성 루프(48)의 내부 원주를 당기며, 환형체의 중심홀의 직경(37)이 더욱 작아진다. 이리하여, 외부 직경이 동일하게 유지되면서, 환형체의 횡방향 직경이 더욱 커진다. 일단 요구되는 크기에 도달하면, 와이어는 제 위치에서 유지될 수 있고, 전술된 고분자 또는 다른 생물학적 적합 물질이 중공 카테터 또는 하이포튜브(hypotube)의 형태인 내부 카테터 제어 요 소를 통하거나 내부 카테터 제어 요소 또는 필라멘트(19)를 따라 환형체 내로 진입되는 카테터를 통하거나 주입을 위한 카테터 또는 바늘을 사용하여 환형체로 주입될 수 있다. 이제 충분히 팽창된 팽창성 루프(48)는 두 개의 인접한 척추를 함께 융합시키기 위하여 적합한 물질로 채워지거나 주입될 수 있다. 융합을 위한 적합한 물질은, 이에 제한되지 않으나, 전술한 "뼈 시멘트(bone cement)" 또는 다른 고분자 뼈 이식편 화합물과 같은 결합 이식편 물질(bond graft material), 뼈 이식편 물질, 나일론 섬유, 카본 섬유, 유리 섬유, 콜라겐 섬유, 세라믹 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트(Poly(ethylene terephthalate)), 폴리글리콜라이드(polyglycolides), 폴리락타이드(polylactides) 그리고 그들의 조합을 포함한다.
일단 뼈 융합 물질이 주입되면, 내부 카테터 제어 요소(19)는 편조, 직조 또는 수놓아진 팽창성 루프로부터 그것을 끌어 넣음으로써 제거될 수 있다. 이와는 다르게, 내부 카테터 제어 요소(19)는 환형체의 진입점에서 제거될 수 있다. 또 다른 실시예(도시되지 않음)에서, 팽창성 루프는 전술한 금속 와이어와 같이 충분한 강성을 지닌 내부 필라켄트를 사용함으로써 직경이 팽창될 수 있고, 중심홀은 편조, 직조 또는 수놓아진 팽창성 루프의 내부 반경에 부착된 실과 같은 별도의 유연한 필라멘트를 당김으로써 더욱 작게 만들어 질 수 있다.
두 개의 인접한 척추를 함께 융합하는 이러한 실시예에서, 충진된 물질을 통하여 뼈의 성장을 자극하는 것이 바람직할 수 있다. 뼈 융합 및 성장을 용이하게 하기 위하여, 팽창성 루프는 더욱 다공성의 개구를 가져야 한다. 팽창성 루프의 개구의 기공은 약 0.25mm 내지 약 5.0mm 의 직경을 갖는다. 그 크기는 팽창성 루프 내에 수용된 물질을 함유하는 동안에 조직이 성장할 수 있도록 선택된다. 또한, 팽창성 루프는 시험관내 뼈모세포(osteoblast)와 같은 뼈 형성 세포들 및/또는 성장 인자들과 같이 도입되는 것이 고려될 수 있다. 뼈모세포가 도입된 적용의 다층은 서로의 상부에 쌓여질 수 있고, 증식이 허용되거나 장려될 수 있다. 시험관내 뼈모세포의 도입에 더하여, 편조, 직조 또는 수놓아진 팽창성 루프를 위한 뼈의 성장 및 뼈 조직의 재생을 위한 임플란트(implant)를 제공하는 다른 치료법이 고려될 수 있다. 예를 들어, 팽창성 루프는 탈염된 본 매트릭스(bone matrix)로 코팅 될 수 있고, OSTEOFILTM과 같은 골 형성 유도의 본 패이스트(bone paste)로 칠해지거나 코팅될 수 있다. 게다가 팽창성 루프는 콜라겐으로 코팅될 수 있고, 그 후에 재조합의 인간 뼈 형태 형성 단백질(recombinant human none morphogenic protein), 항생제(antibiotic agents) 또는 다른 유사한 물질과 같은 약리 작용제(pharmacological agent)에 적셔질 수 있다.
여기에 개시된 모든 실시예들에 결합될 수 있는 부가적인 특징은 팽창성 루프 또는 메쉬(59, 60, 61, 62)를 주위의 디스크 구조, 테(36) 및/또는 천연 또는 인공 핵(34) 또는 척추 종판(endplate, 35)에 부착 또는 고착 시키는 수단이다. 설명된 발명의 일 장점은 부착 수단(64)이 원주의 팽창성 루프 또는 메쉬(59, 60, 61, 62)를 헤르니아(hernia) 또는 임상 진입 지점의 반대쪽 또는 손상된 영역으로부터 멀리 위치된 건강한 조직에 고착시킬 수 있게 한다.
도 23에서 보여지는 것은 봉합사(suture, 66) 형태의 부착수단(64)의 단면도이고, 진입 튜브(38)를 통해 이미 진입된 봉합사 전달 시스템(69)을 나타내고, 다수의 지점에서 테(36)의 내벽에 팽창성 메쉬(59, 61)의 수축된 구조을 붙이기 위한 비-흡수성 또는 재-흡수성의 봉합사(66)를 이용하는 것이다. 도 23에 도시되어 있지 않더라도, 봉합사 전달 시스템(68)은 진입 튜브(38) 없이도 사용될 수 있고, 잠재적으로 부착 절차를 수행하기 위한 헤르니아 개구 또는 접근 개구를 통한 내시경의 도움으로 진입될 수 있는 것이 출원인에 의해 고려될 수 있다. 더욱이, 전달 시스템(68)을 이용하지 않는 다른 전통적인 외과적 또는 조작 기술은 잠재적으로 부착 절차를 수행하기 위한 헤르니아 개구 또는 접근 개구를 통한 내시경의 도움이 있거나 없이도 사용될 수 있다.
팽창성 루프 또는 메쉬를 테(36) 또는 천연/인공 핵(34)에 고착시키기 위한 부착 수단(64)은 봉합사(suture), 클립(clip), 못(tack), 앵커(anchor), 스테이플(staple), 스크류(screw), 버튼(button), T-형 태그(T-shaped tag), 가시 태그(barbed tag), 접착제 또는 적절히 고착시키는 특성을 지닌 다른 유사한 장치와 같은 공지된 기술을 사용할 수 있다. 여기서 사용된 "부착 수단" 용어는 봉합사(suture), 클립(clip), 못(tack), 앵커(anchor), 스테이플(staple), 스크 류(screw), 버튼(button), T-형 태그(T-shaped tag), 가시 태그(barbed tag) 그리고 기타 조직 유지 수단 및 전달/조작 기술을 포함한다.
봉합사(66)는 내구력을 유지하는 표준으로 알려져 있으므로, 못, 스테이플 또는 다른 패스너(fastner)의 사용이 계속 발달되고, 실시되어질 것이다. 매우 좁은 외과적 사이트(surgical site)에서 봉합사를 전달, 조작 또는 및 회수하는 것이 어렵기 때문에, 찢어진 조직을 유지하기 위한 작은 개구를 통한 비-봉합사 부착 수단의 사용 및 전달이 임상적으로 유리하다.
도 24는 스테이플 또는 헬리코일 형태이고, 진입 튜브(38)를 통해 이미 진입되고, 비-흡수성 또는 재-흡수성 스테이플 또는 헬리코일 메카네즘(70)을 팽창된 팽창성 메쉬(60, 62)가 다양한 지점에서 테(26)의 내벽에 고착될 수 있도록 사용하는 전달 시스템(72)을 갖는 부착수단(64)의 단면을 보여준다. 부착수단(64)이 클립(clip), 못(tack), 앵커(anchor), 스테이플(staple), 스크류(screw), 클램프(clamp), 버튼(button), T-형 태그(T-shaped tag), 가시 태그(barbed tag) 그리고 기타 조직 유지 수단 및 전달/조작 기술일 수 있기 때문에, 이 도면에서는 스테이플 또는 헬리코일이 일 실시예로 제공되어진다. 또한, 도24에 도시된 것은 진입 튜브(38)를 통해 이미 진입되고, 비-흡수성 또는 재-흡수성 스테이플 또는 헬리코일(71)을 팽창된 팽창성 메쉬(60, 62)가 다양한 지점에서 본래의 또는 인공 핵(34)의 외벽에 부착될 수 있도록 사용하는 스테이플 또는 헬리코일 전달 시스템(72)의 단면이다. 도 24에 도시되어 있지 않더라도, 헬리코일 전달 시스템(68)은 진입 튜브(38) 없이도 사용될 수 있고, 잠재적으로 부착 절차를 수행하기 위한 헤르니아 개구 또는 접근 개구를 통한 내시경의 도움으로 진입될 수 있는 것이 출원인에 의해 고려될 수 있다. 더욱이, 전달 시스템(68)을 이용하지 않는 다른 전통적인 외과적 또는 조작 기술은 잠재적으로 부착 절차를 수행하기 위한 헤르니아 개구 또는 접근 개구를 통한 내시경의 도움이 있거나 없이도 사용될 수 있다.
부착 수단(64)은 팽창성 메쉬 또는 루프를 제 위치에서 고착하기 위하여 팽창성 루프의 외부 표면을 맞물리게 하고, 이후 테(36) 또는 핵(37)에 맞물리도록 설계된다. 팽창성 메쉬 또는 루프를 제 위치에서 고착시키는 것 외에, 팽창성 메쉬 또는 루프를 고착시키기 위한 부착 수단의 사용은 새로운 조직의 성장을 용이하게 한다.
테/핵 부착 수단(64)은 척추 공간으로 삽입 전에 팽창성 메쉬 내에 설치될 수 있다. 이와는 다르게, 테/핵 부착 수단(64)은 접촉된 구조에서 디스크 내로 삽입된 후 또는 디스크 내에서 메쉬가 팽창된 후에 팽창성 메쉬 내에 설치될 수 있다. 핵/테 부착 수단(64)은 일정한 시간이 지나면 환자에 의하여 파괴되거나, 생체 흡수가 되는 재흡수성 콜라겐(resorbable collagen), LPLA(poly(l-lactide)), DLPLA(poly(dl-lactide)), LPLA-DLPLA, 폴리글리콜리드(polyglycolide, PGA), PGA-LPLA 또는 PGA-DLPLA, 및 폴리락틱 산(polylactic acid), 폴리글리콜 산(polyglycolic acid)과 같은 생 분해성 또는 생체 흡수성 물질로 제조될 수 있다.
더욱이, 도 25에 도시된 바와 같이, 팽창성 루프 또는 메쉬(60, 62)는 팽창되고, 종판(35a, 35b) 중 하나 또는 척추의 양 종판에 고착될 수 있다. 또한, 두 개의 척추 종판(35) 사이에 겹쳐진 환상 조직(annular tissue, 36)이 볼 수 있다. 이러한 부착 수단(64)은 테(36) 수단과 같고, 강한 뼈 조직으로 배치하기 위해 설계된다. 이것은 본 스크류(bone screw), 앵커(anchor), 그 밖의 강한 조직에 부착되기 위한 수단(74)을 포함한다.
부분적인 수핵절단술(nuclectomy)이 수행된다면, 본래의 핵에 부착하는 것이 요구될 수 있다. 인공 핵(34)에 부착하는 것은 수핵절단술(nuclectomy)과 인공 핵의 배치 후에 행해질 수 있다. 인공 핵(34)에 팽창성 메쉬(60, 62)의 부착은 전달 과정, 메쉬 팽창과정과 연장된 과정 동안에 인공 핵을 안정화시키고, 인공 핵의 위치를 유지할 수 있다.
테(36), 본래의 또는 인공 핵(34) 또는 종판(35)에 팽창성 메쉬(60, 62)의 부착은 팽창성 메쉬(60, 62)를 통하여 생체 조직의 성장을 장려할 수 있고, 그러므로 테를 강화가거나 치료하는 기능을 하며, 테 또는 핵을 강하게 한다. 결국, 건강한 조직 내로 부착 수단(74)의 배치는 장기 안정성을 증가시킨다.
설명된 발명과 부착 수단의 중요한 장점은 부착 수단이 추간판 절제(anulectomy) 부 또는 헤르니아 손상부의 말단에 위치한 건강한 환상 조직으로 배치될 수 있다는 것이다. 이것은 테의 내부 표면 내에 팽창성 루프의 완전한 원주의 특성 때문이다. 이것은 헤르니아 손상 또는 병든 조직의 영역에 테 내에 형성된 홀을 고치기 위해 사용된 전술한 시스템에 비해 장점을 갖는다.
게다가, 팽창성 메쉬(59, 60, 61, 62)는 척추 조직에 생물학적 약제를전달 하기 위한 골격 또는 운반체로서 작용하는 물질을 포함할 수 있다. 팽창성 메쉬는 (예를 들어, 적시기에 의하여) 이전에 특정한 생물 제제(예를 들어, BMP(bone morphogenetic protein) 또는 OP-1(Osteogenic Protein-1))로 치료될 수 있고, 또는, 1) 부착 수단(64)이 배치될 때 또는 2) 부착 수단(64)이 배치되기 전에 3) 부착 수단(64)이 배치된 후에 또는 그 조합에 의해 전달되는 생물학적 전달 수단을 포함하여 구성될 수 있다.
임상 적용의 다른 방법으로는, 본 발명의 몇몇 실시예들은, 도 26에 도시된 바와 같이, 수핵절단술이 행해지면, 척추 공간 안으로 진입될 수 있다. 일단 편조, 직조 또는 수놓아진 팽창성 루프(24)가 척추 공간으로 진입되면(도 27 참조), 도 28에서 보여지는 것과 전술한 방법으로 직경방향으로 팽창된다. 편조, 직조 또는 수놓아진 팽창성 메쉬(25)가 본래의 테의 내부 영역의 한계까지 팽창되고, 직경방향으로 팽창이 이루어지며, 횡방향으로 수축이 이루어진다. 이러한 임상 적용에 서, 팽창성 메쉬의 내부 표면에 의해 둘러싸인 내부 중심 영역(80)은 팽창성 메쉬가 팽창되고, 수축될때 형성된다. 예시의 목적을 위하여, 전달 프로브(82)는 전방 접근으로 팽창성 루프의 몇몇 메쉬층 사이로 주입된다(도 28 참조). 전달 프로브는 후방 또는 후방 측면 접근으로 외부 외장체(18)를 통하여 주입되는 것이 바람직하고, 예상된다(도시되지 않음).
도 29는 내부 중심 영역(80)으로 투입되는 말단을 갖는 전달 프로브(82)가 메쉬층의 외부와 내부를 통하여 주입되는 것을 나타낸다. 이제 내부 중심 영역(80)은 예를 들어 전술한 것과 같은 적합한 생체 적응 물질로 채워질 수 있고, 본 발명은 이러한 측면에서 제한되지 않는다. 이러한 주입된 물질은 어느 정도까지 경화 또는 중합될 수 있고, 이후 팽창성 루프의 중앙 영역은 전술한 바와 같이 원주방향으로 수축된다. 이와는 다르게, 중앙 환형 영역(80)은 뼈 융합을 일으키는 적합한 물질로 채워질 수 있으며, 본 발명은 이에 제한되지 않으나, 전술한 "뼈시멘트(bone cement)" 또는 다른 고분자 뼈 이식편 화합물, 본 칩, 뼈 이식편 물질, 나일론 섬유, 카본 섬유, 유리 섬유, 콜라겐 섬유, 세라믹 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트(Poly(ethylene terephthalate)), 폴리글리콜라이드(polyglycolides), 폴리락타이드(polylactides) 그리고 그들의 조합 또는 생체 적합 물질 또는 기타 적합한 물질(전술한 바와 같음)을 포함한다.
도 16, 17, 23, 24 및 26 내지 29에서 예시된 팽창성 메쉬의 특징 또는 특성은 편조, 직조 또는 수놓아진 디자인과 팽창성 루프 또는 메쉬의 유연성이 제공된 홀의 필요 없이도 전달 프로브 및 기타 유사한 장치들의 주입을 허용하는 것이다. 도 30에 도시된 바와 같이, 팽창성 메쉬는 일반적으로 장애가 없는 크로스-패턴(cross-pattern)을 갖는다. 이러한 크로스-패턴의 편조, 직조 또는 수놓아진 팽창성 메쉬는 유연한 물질로 제조되고, 전달 프로브 또는 유사한 장치가 주입될 때, 직조(weave)는 각 층 사이에 개구를 유연하게 하고 만들어내며, 간단하고 쉽게 침투를 허용한다(도 31참조). 전달 프로브 또는 유사한 장치가 팽창성 메쉬로부터 쏙 빠져나올 때, 도 30에 도시된 바와 같이, 각 층은 그들이 본래의 방해받지 않은 크로스-패턴 구조로 복귀한다.
이러한 디자인 특성은 몇몇의 장점을 갖는다. 첫째, 제공된 홀이 없기 때문에, 전달 프로브의 침투 또는 주입은 일반적으로 팽창성 메쉬의 특정 섹션을 통해 상대적으로 쉽게 성취된다. 따라서, 임상의는 다양한 접근, 예를 들어 앞방향, 후방 및 다양한 각도로 전달 프로브의 주입을 시도할 수 있는 기회를 가지며, 그 때문에 잠재적인 주입 사이트(site)가 상당히 증가하며, 시술의 전체 성공률이 증가한다. 둘째, 프로브 또는 유사한 장치가 쏙 빠져나온 후, 메쉬가 본래의 방해받지 않은 크로스-패턴으로 복귀하기 때문에, 전달된 생체 적합 물질의 누출을 방지하기 위해 닫혀지거나 봉합되어야 하는 홀 또는 빈 곳이 없다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 편조, 직조 또는 수놓아진 팽창성 루프는 뼈 동종 이식(bone allograft), 자가이식(autograft), 본 케이지(bone cage)와 같은 뼈 이식(bone graft)으로 감길 수 있고, 척추 공간으로 진입될 수 있다. 도 32에서 보여지는 것과 같이, 척추 몸체(척추, 32)의 단면도이고, 본 발명의 실시예 중 하나는 동축상에 제 1 관모양의 부재(92)와 제 2 관모양의 부재(93)와 결속되어진 샤프트(90)를 갖는 본 블록(bone block) 전달 장치(95)를 포함하며, 상기 샤프트 부재(90)는 수축된 구조인 본 발명의 팽창성 루프(10, 39, 43, 59, 61) 내에 수용되고, 척추 추간 공간 내에 위치되어진 본 블록(100)과 일시적으로 결속된 부착 수단이 구비된 말단을 갖는다. 다음으로 도 33에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예 중 하나는 동축상에 제 1 관모양의 부재(92)와 제 2 관모양의 부재(93)와 결속되어진 샤프트(90)를 갖는 본 블록(bone block) 전달 장치(95)와 함께 사용되고, 상기 샤프트 부재(90)는 수축된 구조인 본 발명의 팽창성 루프(10, 39, 43, 59, 61) 내에 수용되고, 본 블록(100)과 일시적으로 결속된 부착 수단이 구비된 말단을 갖는다. 이후 팽창성의 편조, 직조 또는 수놓아진 루프는 전술한 방법과 도 34에서 더욱 상세히 보여지는 바와 같이 직경방향으로 팽창된다. 편조, 직조 또는 수놓아진 팽창성 루프(11, 40, 44, 59, 62)는 본래의 테의 내부 영역의 한계까지 팽창되고, 직경방향으로 팽창되고, 제어 요소(12)를 당김으로써 횡방향으로 수축된다. 이제 팽창성 메쉬의 내부 표면에 의해 둘러싸인 내부 중앙 영역(80)은 뼈 이식 물질을 수용한다. 팽창성 메쉬는 이제 실질적으로 뼈 이식을 안정화하고, 뼈 이식의 이탈을 방지하기 위하여 중심으로 뼈 이식 주변을 수축된다.
도 35에서, 척추 추간 공간 내에 위치된 동안에 팽창된 구조의 본 발명의 팽창성 루프 내에 수용되는 본 블록(100)과 분리된 부착 수단(96)이 구비된 말단을 갖는 샤프트 부재(90)가 보여진다. 이러한 도면의 예에서 보여지듯이, 부착 수단(94)은 본 블록(100)내에 암 나사와 결속되기 위해 디자인되고, 샤프트(90)의 말단(94)에 형성된 숫 나사를 갖는 접지 수단(treaded means)이다.
샤프트(90)가 쏙 들어가진 척추 몸체(척추, 32)의 단면도인 도 36에서, 샤프트(쏙 들어가져 있는 것으로 도시됨, 90) 또는 다른 장치(도시되지 않음)는 본 블록(100)을 테의 전방 벽을 따라 수직 위치(102a)에서 수평 위치(102b)로 이동시킨다.
도 37은 본래의 척추 핵 영역(53)에 아주 근접하게 위치된 내부 중앙 영역(80)으로 복수의 물질(104)을 전달하는 본 발명의 실시예(11, 40, 44, 59, 62) 중 하나인 척추 몸체(척추)의 단면도이다. 본 블록 전달 장치의 제1 관모양의 부재(92) 또는 다른 전달 프로브(82)를 사용하여, 전방 접근, 후방 접근 또는 후방 측면 접근으로 팽창된 팽창성 루프(11, 40, 44, 59, 62)의 한 층 또는 두 층 사이로 주입될 수 있다. 뼈 융합을 일으키는 적합한 물질로 채워질 수 있으며, 본 발명은 이에 제한되지 않으나, 전술한 "뼈 시멘트(bone cement)"또는 다른 고분자 뼈 이식편 화합물, 본 칩, 뼈 이식편 물질, 나일론 섬유, 카본 섬유, 유리 섬유, 콜라겐 섬유, 세라믹 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트(Poly(ethylene terephthalate)), 폴리글리콜라이드(polyglycolides), 폴리락타이드(polylactides) 그리고 그들의 조합 또는 생체 적합 물질 또는 기타 적합한 물질(전술한 바와 같음)을 포함하는 적합한 물질(104)은 본 볼록 전달 장치(95) 또는 전달 프로브(82)를 통해 주입될 수 있고, 중앙의 본 볼록(100) 또는 케이지로 둘러싸인 중앙 영역(80) 또는 이전에 팽창된 팽창성 메쉬(11, 40, 44, 59, 62)에 의해 형성된 환형체의 내강 내에 위치될 수 있다. 이제 팽창성 루프는 전술한 방법으로 제어 요소들을 사용하여 중심으로 수축될 수 있다. 이에 따라 뼈 이식 물질과 본 블록이 함께 압축된다. 이에 따라 뼈 이식 물질의 증가된 안정성과 융합을 증가시키기 위한 종판에 대한 증가된 압력 및 본 블록과 칩의 이동에 대한 증가된 저항을 갖을 수 있다.
본 발명의 앞서 말한 설명은 단지 예를 위한 것이며, 본 발명의 다른 실시예, 변경 또는 균등물은 첨부된 특허 청구 범위에 언급된 발명의 범위 내에 포함된다. 더욱이, 전술된 각 실시예가 특정한 특징을 포함하고 있을지라도, 본 발명은 이러한 점에서 제한되지 않는다. 그래서, 본 발명은 특정 실시예에 제한되지 않으며, 본 발명의 전술된 하나 이상 또는 다른 특징들, 전달 방법 또는 생체 적응 물질의 주입은 단일의 방법 또는 적당한 조합으로 이루어 질 수 있다.

Claims (18)

  1. 환자의 척추에 있는 테 및 핵을 갖는 척추 추간 디스크의 치료 방법으로서,
    손상된 테 또는 핵을 치료 또는 보강하기 위하여 원주방향으로 팽창 가능한 장치를 척추 추간 공간으로 삽입하는 단계;
    팽창성 루프가 실질적으로 환형 공간의 내부를 둘러싸도록 환형 조직의 둘레에 원주방향으로 기계적으로 팽창성 루프를 위치시키는 단계; 및
    상기 환형 공간 내에 기계적으로 팽창성 루프를 팽창시킴으로써, 상기 팽창된 팽창성 루프가 내부 표면을 갖으며, 이에 의해 상기 팽창성 루프가 내부 중앙 영역을 형성하도록 하는 단계를 포함하는 척추 추간 디스크의 치료 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    후속적으로 상기 손상된 핵 조직의 적어도 한 영역을 교체하기 위하여 적합한 생체 적합 물질을 상기 내부 중앙 영역에 주입 또는 전달하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 척추 추간 디스크의 치료 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 생체 적합성 물질은 친수성 폴리머(hydrophilic polymers), 하이드로겔(hydrogels), 호모폴리머 하이드로겔(homopolymer hydrogels), 코폴리머 하이드로겔(copolymer hydrogels), 멀티폴리머 하이드로겔(multi-polymer hydrogels) 또 는 상호침투 하이드로겔(interpenetrating hydrogels), 아크릴로니트릴(acrylonitrile), 아크릴산(acrylic acid), 아크릴이미드(acrylimide), 아크릴이미딘(acrylimidine), PVA(polyvinyl alcohol), PVP(polyvinyl pyrrolidone), PHEMA(poly(hydroxyethyl methacrylate)), PNVP(poly(N-vinylpyrrolidone), 폴리아크릴아미드(polyacrylamides), 폴리에틸렌옥시드(poly(ethylene oxide)), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈(polyvinyl pyrrolidone), 실리콘(silicone), 폴리우레탄(polyurethanes), 폴리카보네이트-폴리우레탄(polycarbonate-polyurethane) (예를 들어, 코레탄(Corethane)) 또는 기타 생체적합성 고분자(other biocompatible polymers) 또는 이들의 조합으로 이루어진 그룹에서 선택된 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 척추 추간 디스크의 치료 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 생체 적합 물질은 폴리아크릴아미드(polyacrylamides), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile) 또는 기타 생체 적합성 하이드로겔, 고형 섬유 콜라겐 또는 기타 적합한 친수성 생체 적합 물질 또는 이들의 조합으로 선택된 물과 같은 액체의 흡착을 통해 팽창이 가능한 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 척추 추간 디스크의 치료 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 생체 적합 물질은 스테로이드, 항생제, 조직 괴사 인자 알파(tissue necrosis factor alpha) 또는 그것의 길항제(antagonists), 진통제, 성장 인자들, 용액 내의 유전자 또는 유전자 벡터; 생물학적 물질들(히알루론산(hyaluronic acid), 가교 결합되지 않은 콜라겐(non-crosslinked collagen), 섬유소(fibrin), 액체 지질 또는 오일); 합성 고분자들(폴리에틸렌글리콜(polyethyleneglycol), 액상 실리콘(liquid silicones), 합성 오일(synthetic oils); 및 식염수(saline) 또는 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 척추 추간 디스크의 치료 방법.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 생체 적합 물질은 "뼈 시멘트(bone cement)"로 설명되는 뼈 이식 물질 또는 다른 고분자 뼈 이식편 화합물과 같은 뼈 이식편 물질(bone graft material), 나일론 섬유, 카본 섬유, 유리 섬유, 콜라겐 섬유, 세라믹 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트(Poly(ethylene terephthalate)), 폴리글리콜라이드(polyglycolides), 폴리락타이드(polylactides) 그리고 그들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 척추 추간 디스크의 치료 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 척추 디스크 장치는 두 개의 인접한 척추 몸체 사이의 척추 고정을 향 상시키기 위해 적응되는 것을 특징으로 하는 척추 추간 디스크의 치료 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 척추 디스크 장치는 척추 디스크의 내부 영역에 맞도록 변형될 수 있는 것을 특징으로 하는 척추 추간 디스크의 치료 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 척추 디스크 장치는 요구되는 디스크 높이에 도달할 때까지 상기 팽창성 루프의 내부 중앙 영역으로 일정량의 생체 적합성 물질을 주입하기 위해 적응되는 것을 특징으로 하는 척추 추간 디스크의 치료 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 척추 디스크 장치는 요구되는 디스크 압력에 도달할 때까지 상기 팽창성 루프의 내부 중앙 영역으로 일정량의 생체 적합성 물질을 주입하기 위해 적응되는 것을 특징으로 하는 척추 추간 디스크의 치료 방법.
  11. 환자의 척추에 있는 테 및 핵을 갖는 척추 추간 디스크의 치료 방법으로서,
    팽창성 루프에 미리 부하를 걸기 위해 원주방향으로 형성된 팽창성 루프에 생체 적합 물질을 동봉하는 단계;
    손상된 테 및 핵을 치료 또는 보강하기 위해 미리 로딩된(preloaded) 팽창성 장치를 척추 추간 공간으로 진입시키는 단계; 및
    상기 미리 로딩된 팽창성 루프를 상기 척추 추간 공간 내에서 본래의 테의 내부 영역까지 팽창시켜, 뼈 동종 이식, 자가 이식 또는 본 케이지가 팽창성 루프의 내부 영역 내에서 유지되는 단계를 포함하는 척추 추간 디스크의 치료 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 생체 적합성 물질은 친수성 폴리머(hydrophilic polymers), 하이드로겔(hydrogels), 호모폴리머 하이드로겔(homopolymer hydrogels), 코폴리머 하이드로겔(copolymer hydrogels), 멀티폴리머 하이드로겔(multi-polymer hydrogels) 또는 상호침투 하이드로겔(interpenetrating hydrogels), 아크릴로니트릴(acrylonitrile), 아크릴산(acrylic acid), 아크릴이미드(acrylimide), 아크릴이미딘(acrylimidine), PVA(polyvinyl alcohol), PVP(polyvinyl pyrrolidone), PHEMA(poly(hydroxyethyl methacrylate)), PNVP(poly(N-vinylpyrrolidone), 폴리아크릴아미드(polyacrylamides), 폴리에틸렌옥시드(poly(ethylene oxide)), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈(polyvinyl pyrrolidone), 실리콘(silicone), 폴리우레탄(polyurethanes), 폴리카보네이트-폴리우레탄(polycarbonate-polyurethane) (예를 들어, 코레탄(Corethane)) 또는 기타 생체적합성 고분자(other biocompatible polymers) 또는 이들의 조합으로 이루어진 그룹에서 선택된 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 척추 추간 디스크의 치료 방법.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 생체 적합 물질은 폴리아크릴아미드(polyacrylamides), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile) 또는 기타 생체 적합성 하이드로겔, 고형 섬유 콜라겐 또는 기타 적합한 친수성 생체 적합 물질 또는 이들의 조합으로 선택된 물과 같은 액체의 흡착을 통해 팽창이 가능한 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 척추 추간 디스크의 치료 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 생체 적합 물질은 "뼈 시멘트(bone cement)"로 설명되는 뼈 이식 물질 또는 다른 고분자 뼈 이식편 화합물과 같은 뼈 이식편 물질(bone graft material), 나일론 섬유, 카본 섬유, 유리 섬유, 콜라겐 섬유, 세라믹 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트(Poly(ethylene terephthalate)), 폴리글리콜라이드(polyglycolides), 폴리락타이드(polylactides) 그리고 그들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 척추 추간 디스크의 치료 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 척추 디스크 장치는 두 개의 인접한 척추 몸체 사이의 척추 고정을 향상시키기 위해 적응되는 것을 특징으로 하는 척추 추간 디스크의 치료 방법.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 척추 디스크 장치는 척추 디스크의 내부 영역에 맞도록 변형될 수 있는 것을 특징으로 하는 척추 추간 디스크의 치료 방법.
  17. 환자의 척추의 척추 추간 디스크를 치료하는 장치로서,
    제 1 부착 수단이 설치된 말단과 선단을 갖는 내부 샤프트 부재;
    상기 샤프트 부재와 동축상으로 배열되고, 선단과 말단을 갖는 내부 관 모양의 부재;
    상기 내부 관 모양의 부재의 적어도 일 부분을 둘러싸고, 선단과 말단을 갖는 외부 관 모양의 부재;
    하나 이상의 제어 요소를 갖고, 상기 내부 관 모양의 부재의 말단으로 나가는 팽창성 메쉬; 및
    외부 관 모양의 부재의 말단으로 들어가는 상기 팽창성 메쉬에 아주 근접하고, 외부 관 모양의 부재의 길이방향으로 연장된 제어 요소;를 포함하는 척추 추간 디스크의 치료 장치.
  18. 제 17항에 있어서,
    일측에 제 2 부착 수단을 갖는 본 블록 또는 본 케이지; 및
    일시적으로 제 1 부착 수단과 결속되도록 디자인된 제 2 부착 수단을 더 포 함하는 것을 특징으로 하는 척추 추간 디스크의 치료 장치.
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