KR20100091428A - 척추 고정용 로드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 척추 고정 시스템에서 척추에 각각 고정된 척추경 나사 사이를 연결하는 로드에 관한 것으로, 서로 이격되어 있으며 각각 기둥형상으로 된 복수의 기둥형상부와, 상기 복수의 기둥형상부 사이에 배치되어 이웃하는 한 쌍의 기둥형상부를 연결하며 각각 판형상으로 된 복수의 판형상부를 포함하여 이루어진다.

척추, 척추경, 추골, 추간판, 고정, 나사, 로드.

Description

척추 고정용 로드 {ROD FOR FIXING SPINES}

본 발명은 척추 장애를 치료하기 위한 척추 고정 시스템에 관한 것으로, 특히 척추에 각각 고정된 척추경 나사 사이를 연결하는 로드에 관한 것이다.

척추는 신체를 지탱하는 골격계로서, 척수 및 척수신경 등을 보호하는 주요 기관이다. 그런데 척추는 복수의 추골이 적층되어 있으며, 추골 사이에는 추간판이 삽입되어 있는 복잡한 구조로서, 척추 측만증, 척추 후만증, 퇴행성 추간판 탈출증 등 다양한 질환이 발생할 수 있다. 예컨대 척추 측만증(scoliosis)은, 사람을 앞에서 볼 때 일자인 척추가 옆으로 휘는 질환으로서, 방치하면 휘는 정도, 즉 만곡(彎曲)이 심해져 단순한 요통뿐만 아니라 심폐 기능의 장애까지 겪게 된다.

척추 질환의 증상이 경미한 경우에는 물리치료 등 보존적인 치료로도 증세를 호전시킬 수 있지만, 보존적 치료에 호전이 없을 경우에는 수술적 치료가 필수적이다.

척추에 대한 수술적 치료는 이와 같은 질환 뿐만 아니라 추골의 골절과 같은 외상을 포함한 척추 장애에 대해 널리 행해지는데, 대개의 경우 각 추골 사이의 간격을 일정하게 유지함으로써 추간판에 대한 압박을 감소시키는, 척추경 나사(Pedicle Screw System)를 이용한 척추 고정술이 최선의 수술로 알려져 있다.

이 척추 고정술은, 척추 중 비교적 단단한 뼈인 척추경에 복수의 나사못을 박고, 각 나사못은 척추 고정용 로드(rod)로 연결하는 방식으로 시술된다.

도 8은 종래 기술에 따른 척추 고정용 로드의 일례를 도시하고 있다. 한 쌍의 척추경 나사못(1)이 척추의 추골(2), 보다 정확하게는 척추경에 각각 고정되어 있고, 이들 나사못(1)의 나사머리를 통해 하나의 로드(3)가 가로질러져 있으며, 로드(3)는 각 나사못(1)의 나사머리에 너트(4)로 고정되어 있다. 여기서 로드(3)는 각 나사못(1) 사이의 거리, 즉 한 쌍의 추골(2) 사이의 거리를 일정 정도로 유지함으로써, 한 쌍의 추골(2) 사이에 위치한 추간판(5)이 압박되는 정도를 완화하는 기능을 한다. 이와 같은 상태에서 사람이 움직이면 한 쌍의 추골(2) 또한 상대적으로 이동하거나, 상대 각도가 바뀌거나, 서로 비틀어지는 등의 변위가 발생하게 된다.

그런데 종래기술에 따른 척추 고정용 로드는 강도 높은 금속 재질로 이루어져 있다. 이는 기존의 척추가 지탱하던 하중을 대신하여 지지할 수 있어야 하기 때문에 필연적이라고 할 수 있다. 그러나 척추 고정용 로드의 강도가 지나치게 높으면, 사람의 움직임에 따른 추골의 변위에 따라 변형되지 못하는 문제가 생긴다. 그 결과로 나사못이 추골, 보다 정확히는 척추경을 파괴시키게 되어 나사못의 척추에 대한 고정력을 떨어뜨리며, 골흡착(Bone Fusion)을 방해하게 된다. 반대로 척 추 고정용 로드의 강도가 부족하면, 반복적으로 작용되는 하중에 의해 척추 고정용 로드가 피로파괴되거나 나사못이 파손되는 문제가 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 인체의 움직임에 따라 유연히 변형되면서도 필요한 강도를 확보할 수 있는 척추 고정용 로드를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관된 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

본 발명에 따른 척추 고정용 로드는, 서로 이격되어 있으며 각각 기둥형상으로 된 복수의 기둥형상부와, 상기 복수의 기둥형상부 사이에 배치되어 이웃하는 한 쌍의 기둥형상부를 연결하며 각각 판형상으로 된 복수의 판형상부를 포함하여 이루어진다.

본 발명에 따른 척추 고정용 로드에 있어서, 상기 복수의 판형상부는 중 어느 하나의 판형상부의 판면은 인접한 다른 판형상부의 판면과 엇갈리도록 배치된 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 척추 고정용 로드에 있어서, 상기 복수의 판형상부는, 각각의 최대 폭이 상기 기둥형상부의 최대 직경 이하인 것이 바람직하다.

그리고 본 발명에 따른 척추 고정용 로드에 있어서, 상기 기둥형상부와 상기 판형상부가 접하는 부위는 곡면으로 된 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 척추 고정용 로드가 기둥형상부와 판형상부를 포함하고 있으며, 특히 판형상부가 외력에 의한 변형을 담당하게 하고 기둥형상부는 하중을 지지하도록 함으로써 필요한 강도를 확보하는 동시에 유연한 변형성도 확보할 수 있다. 또한 각 판형상부가 서로 엇갈리게 배치되어 있으므로 다양한 변위에 대해 균일한 변형량을 제공하는 것이 가능하다.

이하에서는 첨부의 도면을 참조로 본 발명에 따른 척추 고정용 로드의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 척추 고정용 로드의 일실시예의 사시도이고, 도 2는 도 1의 실시예의 정면도, 도 3은 도 1의 실시예의 측면도이다.

척추 고정용 로드는 기둥형상부(10)와 판형상부(21,22)를 포함하여 이루어진다.

기둥형상부(10)는 중실의 기둥 또는 막대 형상으로서, 도 3의 측면도에서 확인할 수 있는 바와 같이 길이방향에 수직한 단면이 원형인 원기둥 형상인 것으로 예시하고 있다. 그러나 필요에 따라 기둥형상부(10)의 단면 형태는 바뀔 수 있으며, 사각단면, 오각단면 등 다각형 단면이나 타원단면의 형태를 가질 수도 있다. 기둥형상부(10)는 복수 개가 구비되며 각각 서로 이격되어 배치된다.

판형상부(21,22)는 판 형상으로서, 각 기둥형상부(10) 사이에 배치되어 인접 한 한 쌍의 기둥형상부(10)를 연결한다. 판형상부(21,22)의 두께는 필요에 따라 가감할 수 있다. 판형상부(21,22)의 두께가 두꺼워질수록 척추 고정용 로드 전체로서의 변형량이 줄어들고, 판형상부(21,22)의 두께가 얇아질수록 변형량은 늘어나게 된다. 일반적인 사용상태에서는 기둥형상부(10)를 척추경 나사못의 나사머리에 위치시켜 고정하며, 판형상부(21,22)는 척추경 나사못 사이의 상대적인 변위에 상응하여 변형되게 된다.

기둥형상부(10)의 수에 따라 판형상부(21,22)의 수도 복수로 구비되는데, 인접한 한 쌍의 판형상부(21,22)는 서로의 판면이 엇갈리어 일평면 상에 배치되지 않도록 형성된다. 예를 들어 도 1 및 도 2는 세 개의 기둥형상부(10)가 구비되어 있으며, 이들을 각각 연결하기 위해 두 개의 판형상부(21,22)가 구비된 예를 도시하고 있다. 또한 두 개의 판형상부(21,22)는 각각의 판면이 동일 평면 상에 배치되지 않도록 서로 엇갈려 있다. 예컨대 도 3의 측면도에 나타낸 바와 같이 두 판형상부(21,22) 사이의 각도(α)가 실질적으로 직각이 되도록 배치된다. 그러나 이와 같이 두 판형상부(21,22)가 이루는 각도(α)는 반드시 직각이어야 하는 것은 아니며, 각 척추경 나사못이 고정된 위치 또는 추골의 운동 특성 등에 따라 다른 각도로 어긋나게 제조하는 것도 가능하다.

한편 판형상부(21,22)의 최대 폭은 기둥형상부(10)의 최대 직경과 같거나 그보다 작은 것이 바람직하다. 이를 위해 기둥형상부(10)와 판형상부(21,22)는 하나의 부재로부터 일체로 제작될 수 있다. 즉, 길이방향에 수직한 단면 형상이 일정한 막대 형상의 부재에서 서로 이격된 둘 이상의 지점을 절삭함으로써 절삭된 부분 이 판형상부(21,22)가 되도록 하고 절삭되지 않고 남겨진 부분이 기둥형상부(10)가 되도록 하는 것이다. 이 경우 절삭면이 곧 판형상부(21,22)의 판면이 된다. 이밖에도 전체 형상대로 단조, 주조 등의 가공방법을 통해 기둥형상부(10)와 판형상부(21,22)를 일체로 제조할 수도 있다. 이와 같이 기둥형상부(10)와 판형상부(21,22)를 일체로 제조하는 경우, 기둥형상부(10)와 판형상부(21,22)가 연결되는 부분(21a,22a), 즉 길이방향에 수직한 단면에 변화가 생기는 부분은 곡면으로 처리하여 노치(notch)에 의한 응력집중을 최소화하는 것이 중요하다.

이와 같은 구성의 본 발명에 따른 척추 고정용 로드는 외력에 의한 하중을 받을 때 유연한 변형특성을 보인다.

도 4는 본 발명에 따른 척추 고정용 로드의 일실시예가 굽힙하중에 대해 변형되는 예를 도시하고 있다. 양측 끝단의 기둥형상부(10)가 각각 척추경 나사못에 고정되고, 각 나사못은 다시 척추에 고정된 상태에서, 사람이 움직임에 따라 추골 사이에 상대적인 변위가 발생하면 기둥형상부(10)의 변형은 제한적이지만, 판형상부(21,22)는 훨씬 많은 변형을 보인다. 이는 특히 굽힘하중에 따른 모멘트의 방향에 따라 다른 양상을 보이게 되는데, 도 4에 도시된 바와 같은 하중 상태에서는 굽힘 모멘트의 작용축이 도면상 좌측의 판형상부(21)의 판면과 나란하게 되고, 좌측의 판형상부(21)가 크게 변형되게 된다. 반면 우측의 판형상부(22)는 그 판면이 좌측의 판형상부(21)의 판면과 수직을 이루도록 형성되어 있어서 굽힘 모멘트의 작용축이 판면과 수직하게 되고, 그 변형량은 기둥형상부(10)와 크게 다르지 않게 된다. 이와 같이 굽힘 모멘트의 작용축과 판형상부(21,22)의 판면이 이루는 각도에 따라 변형량이 달라질 수 있는 바, 두 개의 판형상부(21,22)의 각 판면이 동일 평면상에 배치되어 있다면, 굽힘 모멘트의 작용축의 각도에 따라 변형량의 편차가 커진다. 그러나 이들 두 개의 판형상부(21,22)가 서로 어긋나게 배치되어 있으면 변형량의 편차를 줄일 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 척추 고정용 로드의 일실시예가 비틀림하중에 대해 변형되는 예를 도시하고 있다. 역시 척추 고정용 로드의 양측 끝단, 즉 한 쌍의 기둥형상부(10)는 각각 척추경 나사못에 고정되어 있고, 각 나사못은 다시 척추에 고정된 상태이다. 인체의 움직임에 따라 추골 사이에 상대적인 회전이 생기면 그 결과로 척추 고정용 로드에는 비틀림하중이 작용하는데, 기둥형상부(10)에 비해 판형상부(21,22)의 극단면계수가 더 작으므로, 비틀림 변형량도 커진다. 따라서 전체적으로 길이방향 단면이 균일한 형태의 로드에 비해 본 발명에 따른 척추 고정용 로드는 비틀림 하중에 대한 변형량도 더 충분히 확보할 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 척추 고정용 로드의 다른 실시예의 사시도이고, 도 7은 도 6의 실시예의 측면도이다.

앞선 실시예와 달리 기둥형상부(10)가 4개, 판형상부(31,32,33)가 3개 구비되어 있다. 판형상부(31,32,33)의 각 판면은 역시 이웃하는 다른 판형상부의 판면과 어긋나도록 배치되어 있는데, 도 6에 도시된 바와 같이 이웃하는 한 쌍의 판형상부(31,32,33)가 이루는 각도(β)는 예컨대 60도이다. 앞선 실시예에서와 마찬가지로 이들 판형상부(31,32,33)가 이루는 각도(β)는 반드시 60도일 필요는 없으며, 필요에 따라 다른 각도를 가질 수도 있다.

이 밖에도 기둥형상부(10) 및 판형상부(31,32,33)의 수는 필요에 따라 가감할 수 있으며, 예컨대 판형상부가 4개 구비된 경우 각 판형상부가 이웃하는 다른 판형상부와 이루는 각도는 45도가 되도록 하는 등, 그 각도도 필요에 따라 정할 수 있다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 척추 고정용 로드의 일실시예의 사시도,

도 2는 도 1의 실시예의 정면도,

도 3은 도 1의 실시예의 측면도,

도 4는 도 1의 실시예의 굽힘하중에 대한 변형예,

도 5는 도 1의 실시예의 비틀림하중에 대한 변형예,

도 6은 본 발명에 따른 척추 고정용 로드의 다른 실시예의 사시도,

도 7은 도 6의 실시예의 측면도,

도 8은 종래 기술에 따른 척추 고정용 로드의 일례이다.

Claims (4)

1. 서로 이격되어 있으며 각각 기둥형상으로 된 복수의 기둥형상부와,

   상기 복수의 기둥형상부 사이에 배치되어 이웃하는 한 쌍의 기둥형상부를 연결하며 각각 판형상으로 된 복수의 판형상부를 포함하여 이루어진 척추 고정용 로드.
2. 제1항에 있어서,

   상기 복수의 판형상부는 중 어느 하나의 판형상부의 판면은 인접한 다른 판형상부의 판면과 엇갈리도록 배치된 것을 특징으로 하는 척추 고정용 로드.
3. 제1항에 있어서, 상기 복수의 판형상부는,

   각각의 최대 폭이 상기 기둥형상부의 최대 직경 이하인 것을 특징으로 하는 척추 고정용 로드.
4. 제1항에 있어서,

   상기 기둥형상부와 상기 판형상부가 접하는 부위는 곡면으로 된 것을 특징으로 하는 척추 고정용 로드.

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