KR20100108339A - 동적 뼈 고정 요소 및 그 사용 방법 - Google Patents

동적 뼈 고정 요소 및 그 사용 방법 Download PDF

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어스 훌리게
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Abstract

본 발명은 동적 뼈 고정 요소들 및 뼈 또는 뼈 조각들을 안정화시키는 외과적 방법에 관한 것이다. 동적 뼈 고정 요소들은 바람직하게 뼈 결합 부재와 로드 캐리어 결합 부재를 구비한다. 뼈 결합 부재는 바람직하게 환자의 뼈에 결합하기 위한 다수의 나사산과 관강을 구비한다. 로드 캐리어 결합 부재는 바람직하게 로드 캐리어(예, 뼈 플레이트)와 결합하기 위한 헤드부 및 샤프트부를 구비한다. 샤프트부는 바람직하게 관강 속으로 적어도 부분적으로 연장한다. 바람직하게 샤프트부의 외부 표면의 적어도 일부분은 틈새를 통해 관강의 내부 표면의 적어도 일부분으로부터 이격되어 있으므로, 헤드부는 뼈 결합 부재에 대해 움직일 수 있다. 샤프트부의 원위단은 바람직하게 관강에 연결된다.

Description

동적 뼈 고정 요소 및 그 사용 방법{Dynamic bone fixation element and method of using the same}
관련 출원 교차 인용
본 출원은, 그 전체 내용이 인용에 의해 본 명세서에 합체되는, 2007. 12. 17.자로 출원된 미국 가특허 출원 번호 제61/014,308호의 "동적 고정 시스템"; 2008. 4. 2.자로 출원된 미국 가특허 출원 번호 제61/041,824호의 "동적 고정 시스템"; 및 2008. 6. 25.자로 출원된 미국 가특허 출원 번호 제61/075,396호의 "스트레스 제어된 뼈 고정"의 우선권을 주장한다.
수 백만명의 사람들이 매년 뼈 골절로부터 고통을 받고 있다. 이러한 상태의 치료는 예를 들어, 골절을 가로질러 골절된 뼈를 안정화시키기 위해 다수의 뼈 고정 요소들(예, 뼈 스크류, 후크, 핀, 리벳 등)을 통해 환자의 뼈 또는 뼈 조각들에 고정된 세로 로드 캐리어(load carrier)(예, 뼈 플레이트, 봉 등)와 같은 임플란트의 사용과 관련된 강성 고정(rigid fixation)에 의해 종종 수행된다.
뼈 고정에 있어서 유연성(flexible) 또는 동적(dynamic) 고정을 사용하면, 강성 고정과 대체적으로 관련된 스트레스의 양을 감소시킴으로써, 환자의 뼈 또는 뼈 조각들을 더 잘 보호할 수 있는 효과를 제공하는 것으로 믿어진다.
본 발명은 뼈 또는 뼈 조각들을 안정화하는 외과적 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 동적 뼈 고정 요소, 및 이를 사용하여 뼈 또는 뼈 조각들을 안정화시키는 외과적 방법/시술에 관한 것이다.
본 발명의 예시적인 하나의 실시예에 있어서, 동적 뼈 고정 요소는 바람직하게 뼈 결합 부재와 로드 캐리어 결합 부재를 포함한다. 뼈 결합 부재는 바람직하게 근위단, 원위단, 및 뼈 결합 부재의 근위단으로부터 적어도 부분적으로 연장하는 관강(lumen)을 포함한다. 관강은 내부 표면을 구획한다. 로드 캐리어 결합 부재는 바람직하게 로드 캐리어와 결합하기 위한 헤드부 및 헤드부로부터 연장하는 샤프트부를 포함한다. 샤프트부는 바람직하게 근위단, 원위단 및 외부 표면을 포함한다. 샤프트부는 바람직하게 뼈 결합 부재에 형성된 관광 속으로 적어도 부분적으로 연장하도록 구성된다. 바람직하게 샤프트부의 적어도 일부분은 직경 DS를 가지고 관강의 적어도 일부분은 직경 DL을 가지며, 직경 DL은 직경 DS보다 크게 되어 있으므로 샤프트부의 외부 표면의 적어도 일부분은 관강의 내부 표면의 적어도 일부분으로부터 이격된다. 또한, 바람직하게, 샤프트부의 원위단은 뼈 결합 부재의 근위단의 원위적 위치에서 관강에 연결되므로 헤드부는 뼈 결합 부재에 대해 이동되어 결합된 뼈 또는 뼈 조각들은 로드 캐리어에 대해 이동될 수 있고 미세-이동을 가능하게 한다.
관강의 근위단의 직경 DL이 원위적 위치에서 관강의 근위단의 직경 DL보다 더 커지도록 관강의 내부 표면은 각도 θ로 테이퍼질 수 있다.
샤프트부는 바람직하게 헤드부와 일체로 형성된다. 샤프트부는 바람직하게 뼈 결합 부재의 원위단에 인접한 위치에서 관광의 내부에서 뼈 결합 부재와 연결된다. 샤프트부는 바람직하게 프레스 고정 연결을 통해 관강 내부에서 뼈 결합 부재에 연결된다. 샤프트부의 원위단은 바람직하게 관강의 직경 DL보다 더 큰 직경을 가진다.
대안적 및/또는 부가적으로, 샤프트부는 그 위에 형성된 하나 또는 그 이상의 특수 표면들(textured surfaces)을 포함할 수 있다. 특수 표면들은 바람직하게 탄력적으로 변형될 수 있으므로, 샤프트부가 관강 속으로 삽입될 때 특수 표면들은 탄성적으로 변형가능하다. 그 후, 특수 표면들은 그들의 더 큰 원래 크기로 복귀하기 때문에 특수 표면들은 관강의 내부 표면을 압착하여 샤프트부의 외부 표면과 관강의 내부 표면 사이의 접촉 압력을 증가시킨다. 특수 표면은 샤프트부의 일부분에 형성된 다수의 방사상으로 확장하는 돌기들의 형태일 수 있다. 대안적 및/또는 부가적으로, 특수 표면은 샤프트부의 일부분에 형성된 다수의 세로로 확장하는 돌기들의 형태일 수 있다.
대안적 및/또는 부가적으로, 뼈 결합 부재의 외부 표면은 바람직하게 환자의 뼈 또는 뼈 조각들에 결합하기 위해 그 외부 표면에 형성된 다수의 나사산들을 포함하고, 샤프트부의 외부 표면은 뼈 결합 부재의 외부 표면에 형성된 인접한 나사산들 사이에 용접됨으로써 관강의 내부 표면에 용접될 수 있다.
헤드부는 바람직하게 구동 도구에 형성된 팁과 결합하기 위한 구동 요소를 포함한다. 예를 들어, 헤드부는 구동 도구의 팁에 형성된 다수 핀들을 수납하기 위한 다수의 관통 구멍을 포함할 수 있고, 핀들은 로드 캐리어 결합 부재의 헤드부를 관통하여 확장되어 뼈 결합 부재에 접촉하도록 구성되므로, 다수의 핀들은 로드 캐리어 결합 부재와 뼈 결합 부재 모두에 접촉되기 때문에, 구동 도구의 회전은 로드 캐리어 결합 부재와 뼈 결합 부재 모두를 동시에 회전시킨다. 대안적으로, 예를 들어, 헤드부는 그들로부터 확장하는 하나 또는 그 이상의 돌출부들을 포함할 수 있고 뼈 결합 부재는 그 안에 형성된 하나 또는 그 이상의 리세스들을 포함할 수 있으므로, 돌출부는 리세스 속으로 확장되어, 구동 도구의 회전은 로드 캐리어 결합 부재와 뼈 결합 부재 모두를 동시에 회전시킨다.
다른 예시적 실시예에 있어서, 본 발명은 뼈의 골절을 가로질러 로드 캐리어를 내부적으로 고정하기 위한 방법에 관한 것이다. 그 방법은 (a) 다수의 동적 뼈 고정 요소들을 마련하는 단계; (b) 절개를 만드는 단계; (c) 동적 뼈 고정 요소들이 골절을 가로질러 뼈 또는 뼈 조각들과 평행하게 이동할 수 있도록, 골절의 어느 한 측의 두 개 또는 그 이상의 동적 뼈 고정 요소들을 경유하여 로드 캐리어를 환자의 뼈에 연결하는 단계; 및 (d) 로드 캐리어와 다수의 동적 뼈 고정 요소들이 환자 안에 남아 있도록 절개를 닫는 단계를 포함한다. 바람직하게, 동적 뼈 고정 요소들 각각은 뼈에 결합하기 위한 뼈 결합 부재와 로드 캐리어에 결합하기 위한 로드 캐리어 결합 부재를 포함하고, 뼈 결합 부재는 로드 캐리어 결합 부재와 이동 가능하게 연결되어 있으므로 뼈 결합 부재에 대한 로드 캐리어 결합 부재의 이동은 골절을 가로질러 뼈 또는 뼈 조각들의 평행한 이동을 가능하게 한다. 뼈 결합 부재는 바람직하게 뼈 결합 부재의 근위단으로부터 적어도 부분적으로 확장하는 관강을 포함하고, 관강은 내부 표면을 구획한다. 로드 캐리어 결합 부재는 바람직하게 로드 캐리어와 결합하기 위한 헤드부와 헤드부로부터 연장하는 샤프트부를 포함하고, 샤프트부는 근위단, 원위단 및 외부 표면을 가지며, 샤프트부는 뼈 결합 부재에 형성된 관강 속으로 적어도 부분적으로 확장하도록 구성되어 있다. 바람직하게, 샤프트부의 외부 표면의 적어도 일부는 관강의 내부 표면의 적어도 일부분으로부터 이격되어 있으므로, 헤드부는 뼈 결합 부재에 대해 움직일 수 있다.
뼈의 골절을 가로질러 로드 캐리어를 고정하기 위한 방법은 또한 골절 F의 어느 하나의 측면 또는 양 측면들 위에 하나 또는 그 이상의 표준 뼈 스크류들을 삽입하는 단계를 포함하며, 그 후, 표준 뼈 스크류들은 초기의 기간이 경과된 후 환자의 뼈로부터 이동될 수 있으므로, 뼈의 미세-이동이 가능해 진다.
본 발명은 환자의 뼈 또는 뼈 조각들을 더 잘 보호할 수 있는 효과를 가진다.
전술한 본 발명의 요약뿐만 아니라 이어지는 본 발명의 바람직한 실시예들의 상세한 설명은 첨부된 도면들과 함께 읽혀질 때 더 잘 이해될 것이다. 본 출원의 바람직한 동적 뼈 고정 요소들 및 이를 이용한 외과적 시술 및/또는 방법을 설명하는 목적으로, 바람직한 실시예들의 도면들이 도시된다. 그러나, 본 출원은 도시된 정확한 장치 및 수단에 한정되지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 제1 예시적 실시예에 따른 동적 뼈 고정 요소의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제2 예시적 실시예에 따른 동적 뼈 고정 요소의 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 제3 예시적 실시예에 따른 동적 뼈 고정 요소의 단면도이다.
도 3b는 도 3a에 도시된 동적 뼈 고정 요소의 대안적 실시예의 단면도로서, 동적 뼈 고정 요소의 바람직하고 예시적 치수들을 설명한다.
도 3c는 도 3a에 도시된 동적 뼈 고정 요소의 대안적 실시예의 단면도로서, 척추 시술에 사용되는 예시적 동적 뼈 고정 요소를 설명한다.
도 3d는 도 3a에 도시된 동적 뼈 고정 요소의 대안적 실시예의 단면도로서, 외상(trauma) 시술에 사용되는 예시적 동적 뼈 고정 요소를 설명한다.
도 4a는 로드 캐리어 결합 부재의 하나의 예시적 실시예에 따른 로드 캐리어 결합 부재의 샤프트부의 원위단에 형성되고 방사상으로 확장하는 다수의 돌기들 또는 주름들의 상세도이다.
도 4b는 로드 캐리어 결합 부재의 하나의 예시적 실시예에 따른 로드 캐리어 결합 부재의 샤프트부의 원위단에 형성되고 세로 방향으로 확장하는 다수의 돌기들 또는 주름들의 상세도이다.
도 4c는 로드 캐리어 결합 부재의 하나의 예시적 실시예에 따른 로드 캐리어 결합 부재의 샤프트부의 원위단에 형성되고 방사상의 확장하는 다수의 돌기들 또는 주름들 및 세로 방향으로 확장하는 다수의 돌기들 또는 주름들의 상세도이다.
도 5a는 본 발명의 예시적 실시예에 따른 뼈 결합 부재에 로드 캐리어 결합 부재의 샤프트부를 연결하기 위한 예시적 방법의 측면도이다.
도 5b는 뼈 결합 부재에 로드 캐리어 결합 부재의 샤프트부를 연결하기 위한 예시적 방법을 설명하기 위해, 도 5a에 도시된 5B-5B선을 따라 취한 단면도이다.
도 6a는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따라 동적 뼈 고정 요소의 헤드부를 구동 도구에 연결하기 위한 구동 요소의 분해 사시도이다.
도 6b는 도 6a에 도시된 구동 도구의 헤드부에 연결된 구동 요소의 측면도이다.
도 6c는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따라 동적 뼈 고정 요소의 헤드부를 구동 도구에 연결하기 위한 구동 요소의 측면도이다.
도 7은 환자의 뼈에 로드 캐리어를 상호 연결하는 동적 뼈 고정 요소들의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제1 예시적 외과적 방법에 따라 긴 뼈 고정을 위한 예시적 방법의 단면도이다.
도 9는 도 8에 도시된 긴 뼈 고정을 위한 예시적 방법의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제2 예시적 외과적 방법에 따라 긴 뼈 고정을 위한 예시적 방법의 단면도이다.
도 11a는 본 발명의 제3 예시적 외과적 방법에 따라 긴 뼈 고정을 위한 예시적 방법의 단면도이다.
도 11b는 도 11a에 도시된 긴 뼈 고정을 위한 예시적 방법의 제2 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제4 예시적 실시예에 따른 동적 뼈 고정 요소의 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제5 예시적 실시예에 따른 동적 뼈 고정 요소의 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제6 예시적 실시예에 따른 동적 뼈 고정 요소의 단면도이다.
도 15는 본 발명의 제7 예시적 실시예에 따른 동적 뼈 고정 요소의 단면도이다.
도 16a는 본 발명의 제8 예시적 실시예에 따른 동적 뼈 고정 요소의 헤드부의 제1 상세, 단면도이다.
도 16b는 본 발명의 제8 예시적 실시예에 따른 동적 뼈 고정 요소의 헤드부의 제2 상세, 단면도이다.
도 16c는 본 발명의 제8 예시적 실시예에 따른 동적 뼈 고정 요소의 헤드부의 제3 상세, 단면도이다.
도 17은 본 발명의 제9 예시적 실시예에 따른 동적 뼈 고정 요소의 부분 단면도이다.
도 18a는 본 발명의 제1 예시적 실시예에 따른 동적 척추경 나사 고정 클램프의 단면도이다.
도 18b는 도 18a에 도시된 동적 척추경 나사 고정 클램프의 일 부분의 상세, 단면도이다.
도 18c는 도 18a에 도시된 동적 척추경 나사 고정 클램프의 대안적인 실시예의 단면도이다.
도 19는 본 발명의 제2 예시적 실시예에 따른 동적 척추경 나사 고정 클램프의 단면도이다.
도 20a는 본 발명의 제3 예시적 실시예에 따른 동적 척추경 나사 고정 클램프의 단면도이다.
도 20b는 도 20a의 20B-20B 선을 따라 취한, 도 20a에 도시된 동적 척추경 나사 고정 클램프와 함께 사용되는 프레임의 단면도이다.
도 21a는 본 발명의 제4 예시적 실시예에 따른 동적 척추경 나사 고정 클램프의 단면도이다.
도 21b는 도 21a에 도시된 동적 척추경 나사 고정 클램프와 함께 사용되는 연결 부재의 동적 영역의 상세, 단면도이다.
도 22는 본 발명의 제5 예시적 실시예에 따른 동적 척추경 나사 고정 클램프의 단면도이다.
도 23은 도 22에 도시된 동적 척추경 나사 고정 클램프의 대안적 실시예의 단면도이다.
도 24는 본 발명의 제6 예시적 실시예에 따른 동적 척추경 나사 고정 클램프의 단면도이다.
이어지는 상세한 설명에서 사용된 특정의 용어는 편의를 위한 것이지 제한적인 것은 아니다. "우", "좌", "정상" 및 "바닥"의 단어들은 참조가 이루어진 도면들에서의 방향을 나타낸다. "내측으로" 및 "외측으로"의 단어들은 각각 지정된 장치 및 그 부재들의 기하학적 중심을 향하거나 그로부터 멀어지는 방향을 나타낸다. "전방", "후방", "상방", "하방" 및 그 관련 단어들 및 어구들은 참조가 이루어진 인간의 신체의 바람직한 위치들 및 방위들을 나타내며 제한적이어서는 아니 된다. 용어들은 위에서 열거된 단어들, 그 파생어 및 유사한 의미의 단어들을 포함한다.
본 발명의 특정의 예시적 실시예들은 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 일반적으로, 본 발명은 뼈 고정 요소 10,10',10", 및 환자의 뼈 또는 뼈 조각들 B의 유연성 또는 동적 고정을 위한 외과적 시술 및/또는 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 뼈 고정 요소 10,10',10" 및 골절 부위 F를 가로질러 환자의 뼈 B를 안정화시키기 위해 다수의 동적 뼈 고정 요소들 10,10',10"를 사용하는 내부 긴 뼈 고정을 위한 외과적 시술 및/또는 방법에 관한 것이다. 당업자에 의해 대체적으로 이해되는 바와 같이, 동적 뼈 고정 요소들 10,10',10", 및 내부의 긴 뼈 고정을 위한 외과적 시술 및/또는 방법은 예를 들어, 대퇴골(넓적다리), 경골 및 종아리뼈(다리), 상완골(상부 팔), 요골 및 척골(하부 팔) 등과 같이 환자의 긴 뼈 B와 관련하여 설명되는 한편, 당업자는 동적 뼈 고정 요소들 10,10',10", 및 긴 뼈 고정을 위한 외과적 시술 및/또는 방법은 예를 들어, 척추 수술, 턱과 얼굴의 뼈 고정, 외부 고정 등과 같은 다른 외과적 시술들에 사용될 수 있음을 이해할 것이다.
일반적으로 말해서, 아래에서 상세히 설명되는 바와 같이, 동적 뼈 고정 요소 10,10',10"는 바람직하게 예를 들어, 외부 나사산이 형성된 뼈 스크류, 후크, 볼트, 핀, 리벳 등과 같은 제1 뼈 결합 부재 20,20',20", 및 예를 들어, 확대된 헤드부 42,42',42"와 같은 제2 세로 로드 캐리어 결합 부재 40,40',40"을 구비한다. 로드 캐리어 결합 부재 40,40',40"는 뼈 결합 부재 20,20',20"과 이동 가능하게 결합되기 때문에, 사용시 동적 뼈 고정 요소 10,10',10"의 통합은 뼈 결합 부재 20,20',20"에 대한 로드 캐리어 결합 부재 40,40',40"의 이동을 가능하게 하고, 결합된 뼈 B는 로드 캐리어 12에 대해 움직일 수 있다. 즉, 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 로드 캐리어 결합 부재 40,40',40"은 예를 들어 뼈 플레이트 12 또는 봉을 결합하기 위한 헤드부 42,42',42", 및 샤프트부 50,50',50"을 포함한다. 뼈 결합 부재 20,20',20"은 예를 들어 환자의 뼈 B와 결합하기 위한 다수의 외부 나사산들 27,27',27" 및 샤프트부 50,50',50"의 적어도 일부분을 수납하기 위한 내부 관강 28,28',28"을 포함한다. 샤프트부 50,50,50"의 외부 표면 56,56',56" 및 관강 28,28',28"의 내부 표면 30,30',30"은 바람직하게 그들 사이에 틈새 또는 간격이 생기도록 구성된다. 또한, 로드 캐리어 결합 부재 40,40',40"의 헤드부 42,42',42"는 뼈 결합 부재 20,20',20"에 직접적으로 연결되지 않기 때문에, 바람직하게, 헤드부 42,42',42"의 원위단 46,46',46"과 뼈 결합 부재 20,20',20"의 근위단 22,22',22" 사이에는 틈새 또는 간격이 있다. 뼈 결합 부재 20,20',20"에 형성된 관강 28,28',28" 속으로 로드 캐리어 결합 부재 40,40',40"의 샤프트부 50,50',50"를 삽입하면, 로드 캐리어 12에 대한 뼈 B의 미세-이동이 가능하고/또는 미세-이동을 흡수하기 위하여, 동적 뼈 고정 요소 10,10',10"는 굴곡되고/또는 이동된다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 바람직한 실시예의 동적 뼈 고정 요소 10은 바람직하게 예를 들어, 환자의 뼈 B에 결합하기 위한 외부 나사산이 형성된 뼈 스크류와 같은 제1 뼈 결합 부재 20, 및 예를 들어, 확대된 헤드부 42와 같은 제2 로드 캐리어 결합 부재 40을 포함한다. 외부 나사산이 형성된 뼈 스크류는 로드 캐리어 결합 부재 40의 헤드부 42로부터 확장하는 샤프트부 50을 수납하기 위한 내부 관강 28을 포함한다. 즉, 뼈 결합 부재 20은 근위단 22, 원위단 24, 외부 표면 26, 및 관강 28을 포함한다. 관강 28은 근위단 22로부터 원위단 24의 근위 끝단 25까지 뼈 결합 부재 20을 적어도 부분적으로 관통하여 확장한다.
바람직한 실시예에 있어서, 뼈 결합 부재 20의 외부 표면 26은 골절된 뼈 또는 뼈 조각들 B와 결합하기 위해 그 길이를 따라 확장하는 다수의 나사산들 27을 포함한다. 나사산들 27의 각도 및 형상은 예를 들어, 골다공증관련 뼈들과 같이 특히 뚜렷한 요구들을 만족하도록 변화될 수 있다. 뼈 결합 부재 20의 원위단 24는 당업자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이 자기-탭핑(self-tapping) 또는 자기-드릴링(self-drilling)을 포함하도록 테이퍼질 수도 있다.
로드 캐리어 결합 부재 40은 외부 표면 56을 가진 샤프트부 50, 및 헤드부 42를 포함한다. 샤프트부 50은 근위단 52로부터 원위단 54까지 세로로 확장하고 뼈 결합 부재 20의 관강 28 내부에 적어도 부분적으로 고정되게 구성된다. 도시된 바와 같이, 헤드부 42는 샤프트부 50의 근위단 52로부터 방사상의 외측으로 돌출될 수 있고 샤프트부 50의 외부 표면의 그것보다 더 큰 반경을 가진다. 헤드부 42의 원위단 46이 뼈 결합 부재 20의 근위단 22와 접촉하도록 전체 샤프트부 50은 관강 28 내부에 수납될 수 있다.
대안적으로, 도 2에 가장 잘 도시된 바와 같이 동적 뼈 고정 요소 10'의 제2 실시예를 참조하면, 뼈 결합 부재 20'에 형성된 관강 28'은 로드 캐리어 결합부 40'의 헤드부 42'로부터 확장하는 샤프트부 50'의 길이보다 더 작을 수 있으므로, 샤프트부 50'의 일부분만 관강 28' 내부 고정되는 한편 넥크부(neck portion) 31'은 뼈 결합 부재 20'으로부터 돌출된다. 샤스트부 50'의 원위부 54'에 대하여 및/또는 뼈 결합 부재 20'에 대해 헤드부 42'의 이동을 허용하도록 넥크부 31'는 굴곡될 수 있다. 사용 시, 동적 뼈 고정 요소 10'의 넥크부 31'은 바람직하게 로드 캐리어 12의 뼈를 대하는 표면 13과 환자의 뼈 또는 뼈 조각들 B 사이에 위치됨으로써, 넥크부 31'은 환자의 뼈 또는 뼈 조각들 B의 미세-이동을 수용하는 데 필요한 바와 같이 이동 및/또는 변형할 수 있다.
바람직하게, 도 3a 내지 도 3d에 가장 잘 도시된 바와 같이, 동적 뼈 고정 요소 10"의 제3 바람직한 실시예를 참조하면, 샤프트부 50"의 외부 표면 56"과 루관강 28"의 내부 표면 30" 사이에 틈새(예, 환형 공간)가 존재함으로써 헤드부 42"가 뼈 결합 부재 20"에 대해 움직일 수 있도록, 로드 캐리어 결합 부재 40"의 헤드부 42"로부터 확장하는 샤프트부 50"은 뼈 결합 부재 20"에 형성된 관광의 직경 DL 보다 더 작은 직경 DS를 가진다. 바람직하게, 동적 뼈 고정 요소 10"은 동적 뼈 고정 요소 10"의 세로축 11"로부터 헤드부 42"가 대략 2 밀리미터 이격되는 것을 허용한다. 다른 실시예들에 있어서, 샤프트부 50"의 다소간의 굴곡과 헤드부 42"의 다소간의 이동이 가능하다. 아래에서 더욱더 상세히 설명되는 바와 같이, 샤프트부 50"가 관강 28" 내부에서 더 큰 자유도의 이동을 가지도록, 샤프트부 50"의 원위단 54"는 바람직하게 끝단 25"에서 관강 28"에 연결 및/또는 부착된다. 뼈 결합 부재 20"과 로드 캐리어 결합 부재 40" 사이에서 허용되는 이동의 양을 조절하기 위해 틈새의 크기가 조절될 수 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다.
부가적 및/또는 대안적으로, 뼈 결합 부재 20"의 근위단 22"에서 관강 28"의 직경이 끝단 25"에서 관강 28"의 직경보다 더 클 수 있도록, 뼈 결합 부재 20"에 형성된 관강 28"은 테이퍼질 수 있다. 관강 28"의 테이퍼 각도 θ는, 샤프트부 50"의 외부 표면 56"이 뼈 결합 부재 20"에 형성된 관강 28"의 내부 표면 30"에 접촉하기 전에 샤프트부 50"가 굴곡 및/또는 움직이는 정도를 제한함에 의해, 로드 캐리어 결합 부재 40"의 헤드부 42"와 뼈 결합 부재 20" 사이의 최대 이동량을 제한하는데 사용될 수 있다. 관강 28"의 내부 표면 30"을 테이퍼지게 하는 대신에 또는 이에 부가하여 샤프트부 50"의 외부 표면 56"이 테이퍼질 수 있음을 이해해야 한다. 대안적으로 및/또는 부가적으로, 헤드부 42"의 원위단 46"과 뼈 결합 부재 20"의 근위단 22"는 헤드부 42"와 뼈 결합 부재 20" 사이에 증가된 틈새를 제공하기 위해 각(각도 α)이 형성될 수 있다.
특히, 도 3c 및 도 3d를 참조하면, 척추 및 외상 시술에서 예견되는 다른 하중들을 만족하기 위해, 일반적으로 말해서, 척추의 적용들(도 3c에 가장 잘 도시됨)을 위해, 샤프트 50"의 원위단 54"에서 보다 높게 예상되는 스트레스를 수용하기 위해, 바람직하게 샤프트 50"의 원위단 54"는 샤프트 50"의 근위단 52"보다 더 큰 직경을 가진다. 따라서, S-굴곡과 반대로 직선 굴곡이 예견되는 척추의 특수한 실시예들을 위하여, 샤프트 50"의 외부 표면 56"은 바람직하게 테이퍼져 있으므로 샤프트 50"의 원위단 54"는 샤프트 50"의 근위단보다 더 큰 직경을 가진다. 또한, 뼈 결합 부재 20"에 형성된 관강 28"은 바람직하게 뼈 결합 부재 20"에 대한 샤프트 50"의 증가된 이동을 수용하기 위해, 하나 또는 그 이상의 원추형으로 또는 "단차지게" 원통형 모양을 가진 표면들 29"를 포함한다. 도시된 바와 같이, 관강 28"은 "트럼펫" 형상의 원위단을 포함할 수 있고 샤프트 50"은 헤드부에서 타원면 넥크를 가진 원추 모양과 뼈 결합 부재 20"의 근위단 22"과 결합하기 위해 그 근위단에 있는 립(lip) 53"을 포함할 수 있다.
이것은, 샤프트 50"가 대체적으로 S-굴곡을 겪기 때문에 샤프트 50"의 원위단 54"의 직경을 대체적으로 증가시킬 필요가 없는(때때로 그것은 척추 적용에 관여하지 않을 것임) 긴 뼈 고정과 같은 외상의 적용들(도 3d에 가장 잘 도시됨)에 대비되는 바, 외상 적용들에 있어서, 샤프트 50"의 원위단 52"과 근위단 54"는 대략 동일한 양의 힘을 받을 것이다. 따라서, 바람직하게 외상-특수 실시예들은 샤프트 50"의 전체 길이에 걸쳐 또는 대부분의 길이에 걸쳐 일정한 직경을 가지며, 점차적으로 증가하는 직경을 가지거나 그 원위단 54"에서 증가된 직경부를 가진 샤프트 50"보다 더 제조하기 쉬운 샤프트 50"을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, S-굴곡이 예상되는 외상 특수 실시예들의 경우, 관강 28"은 원통형 모양과 트럼펫-모양의 원위단을 포함할 수 있는 한편 샤프트 50"은 원통형 모양과 헤드부에 있는 타원형-모양 네크를 포함할 수 있다.
샤프트부 50,50',50"은 헤드부 42,42',42"와 일체로 형성될 수 있다. 대안적으로, 샤프트부 50,50',50"은 접착제, 용접, 납땜, 땜질, 프레스 고정, 마찰 고정, 간섭 고정, 타나 연결, 핀 결합, 수축 고정, 깔쭉처리 고정, 코터-핀 고정, 세로방향 또는 방사상으로 삽입된 핀 또는 스크류를 경유하는 것과 같은 하나 또는 그 이상의 파스너들 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는 현재 알려져 있거나 향후 알려지게 될 그 어떤 수단에 의해 헤드부 42,42',42"에 연결될 수 있다. 또한, 샤프트부 50,50',50"은 직선 구조, 테이퍼 구조, 굴곡 구조, 강성 구조, 속이 빈 구조, 슬롯 구조, 예를 들어 나선 스프링과 같은 스프링 유사 부재를 포함하지만 이에 한정되지 않는 그 어떤 크기, 모양, 구성일 수 있다.
헤드부 42,42',42"는, 동적 뼈 고정 요소 10,10',10"가 로드 캐리어 12에 고정될 수 있도록, 로드 캐리어 12와 결합하기 위한 다수의 외부 나사산들 43,43',43"을 포함할 수 있다. 로드 캐리어 12는 동적 뼈 고정 요소들 10,10',10"들이 그곳을 통해 뼈 또는 뼈 조각들 B 속으로 삽입되고, 로드 캐리어 결합 부재 40,40',40"의 헤드부 42,42',42"에 형성된 나사산들 43,43',43"과 나사 결합될 수 있는 복수의 개구들 14를 포함하는 것을 당업자는 이해할 것이다. 헤드부 42,42',42"는 바람직하게 아래에서 더욱더 상세히 설명되는 바와 같이, 구동 요소 60을 포함한다. 헤드부 42,42',42"는 헤드부 42,42',42"가 로드 캐리어 12에 바람직한 방식으로 결합하는 구조인 한 그 어떤 크기 및 모양을 취할 수 있음을 당업자는 이해할 것이다.
로드 캐리어 결합 부재 40의 샤프트부 50,50',50"은 뼈 결합 부재 20,20',20과 일체로 형성될 수 있다. 대안적으로, 로드 캐리어 결합 부재 40,40',40"의 샤프트부 50,50',50"은, 바람직하게 관강 28,28',28" 내부에서, 접착제, 용접, 납땜, 땜질, 프레스 고정, 마찰 고정, 간섭 고정, 타나 연결, 핀 결합, 수축 고정, 깔쭉처리 고정, 코터-핀 고정, 세로방향 또는 방사상으로 삽입된 핀 또는 스크류를 경유하는 것과 같은 하나 또는 그 이상의 파스너들 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는 현재 알려져 있거나 향후 알려지게 될 그 어떤 수단에 의해, 뼈 결합 부재 20,20',20"에 연결될 수 있다.
바람직하게, 로드 캐리어 결합 부재 40,40',40"의 샤프트부 50,50',50"은 뼈 결합 부재 20,20',20"에 형성된 관강 28,28',28" 내부에서 뼈 결합 부재 20,20',20"에 연결된다. 즉, 바람직한 실시예에 있어서, 샤프트부 50,50',50"은 관강 28,28',28" 속으로 삽입되어 뼈 결합 부재 20,20',20"의 근위단 22,22',22"에서 원위적으로 위치된, 보다 바람직하게, 뼈 결합 부재 20,20',20"의 원위단 24,24',24"에 인접하거나 가까운, 끝단 25,25',25"에서 뼈 결합 부재 20,20',20"에 부착된다. 보다 바람직하게, 로드 캐리어 결합 부재 40,40',40"의 샤프트부 50,50',50"은 뼈 결합 부재 20,20',20"에 형성된 관강 28,28',28" 내부에 프로스 고정에 의해 고정된다. 즉, 일반적으로 말해서, 뼈 결합 부재 20,20',20"에 형성된 관강 28,28',28"의 직경 DL은 샤프트부 50,50',50"의 적어도 일 부분(바람직하게, 샤프트부 50,50',50"의 원위단 54,54',54")의 직경 DS보다 약간 더 작기 때문에,뼈 결합 부재 20,20',20"으로부터 샤프트부 50,50',50"를 삽입하고 움직이기 위해 어느 정도의 힘이 필요하다. 이러한 방식에서, 샤프트부 50,50',50"과 뼈 결합 부재 20,20',20"의 프레스 고정 결합은 로드 캐리어 결합 부재 40,40',40이 뼈 결합 부재 20,20',20"으로부터 분리되지 않는 것을 보장하고 로드 캐리어 결합 부재 40,40',40"과 뼈 결합 부재 20,20',20" 사이에 세로 힘 및 뒤틀림 힘의 전달을 가능하게 한다.
도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 로드 캐리어 결합 부재 40,40',40"과 뼈 결합 부재 20,20',20" 사이에서 연결된 강도를 증가시키기 위해, 로드 캐리어 결합 부재 40,40',40"의 샤프트부 50,50',50"은 그 위에 형성된 하나 또는 그 이상의 특수 표면들 80을 포함할 수 있다. 사용 시, 특수 표면들 80은, 샤프트부 50,50',50"의 직경 DS와 함께 또는 그 자체만으로, 뼈 결합 부재 20,20',20"에 형성된 관강 28,28',28"의 직경 DL과 비교하여 약간 더 크게 구성된다. 조립 시, 뼈 결합 부재 20,20',20"에 형성된 관강 28,28',28" 속으로 샤프트부 50,50',50"가 삽입될 때, 특수 표면 80은 변형된다. 그 후, 바람직하게 재질의 탄성때문에, 특수 표면 80은 그 원래 크기로 복귀되어 특수 표면 80이 관강 28,28',28"의 내부 표면 30,30',30"을 가압하도록 함으로써, 뼈 결합 부재 20,20',20"으로부터 이동되고/또는 분리되는 샤프트부 50,50',50"에 대항하는 저항을 증가시킨다. 즉, 샤프트부 50,50',50의 외부 표면 56,56',56"에 특수 표면 80을 제공하는 것은 샤프트부 50,50',50"의 외부 표면 56,56',56"과 관강 28,28',28"의 내부 표면 30,30',30" 사이의 접촉 압력을 증가시키고 따라서 샤프트부 50,50',50"와 뼈 결합 부재 20,20',20" 사이의 전달 가능한 힘들 및 접촉 강도를 증가시킨다. 도 4a에 가장 잘 도시된 바와 같이, 특수 표면 80은 샤프트부 50,50',50"의 일부분, 바람직하게 샤프트부 50,50',50"의 원위단 54,54',54"에 인접한 부분에 형성된 방사상으로 연장하는 복수의 돌기 또는 주름 82의 형태일 수 있다. 방사상의 돌기 또는 주름 82를 마련하는 것은 뼈 결합 부재 20,20',20"에 대한 샤프트부 50,50',50"의 축방향 또는 당김 강도를 증가시킨다. 대안적으로, 도 4b에 가장 잘 도시된 바와 같이, 뼈 걸합 부재 20,20',20"에 대한 샤프트부 50,50',50"의 축방향 및 비틀림 강도를 증가시키기 위해 샤프트부 50,50',50"는 다수의 방사상 돌기 또는 주름 82 및 다수의 세로 방향 돌기 또는 주름 84를 포함할 수 있다. 돌기 또는 주름 84는 예를 들어, 나선형을 포함하는 다른 모양들을 가질 수 있음을 당업자는 이해할 것이다.
대안적으로 및/또는 부가적으로, 도 5a 및 도 5b에 가장 잘 도시된 바와 같이, 샤프트부 50,50',50"는 뼈 결합 부재 20,20',20"에 형성된 관강 28,28',28" 속으로 삽입되어 뼈 결합 부재 20,20',20"에 용접(W)될 수 있다. 샤프트부 50,50',50"은 뼈 결합 부재 20,20',20"의 외부 표면 26,26',26"에 형성된 인접한 나사산들 27,27',27" 사이의 나선 용접(W)에 의해 동적 뼈 고정 요소 10,10',10"의 외측으로부터 뼈 결합 부재 20,20,20"에 용접(W)될 수 있다. 용접 경로로서 나사산들 27,27',27"을 사용함으로써, 뼈 결합 부재 20,20',20"의 나사산 프로파일에 대한 손상이 최소화된다. 샤프트부 50,50',50"은 레이저 용접, 전자 빔 용접, 저항 스터드 용접 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는 현재 알려져 있거나 앞으로 알려질 그 어떤 적절한 용접 방법에 의해 뼈 결합 부재 20,20',20"에 용접(W)될 수 있다. 로드 캐리어 결합 부재 40,40',40"의 샤프트부 50,50',50"은 프레스 고정 또는 다른 몇몇 연결 수단들과 합체하거나 합체하지 않고서 뼈 결합 부재 20,20',20"에 용접(W)될 수 있다. 나아가, 프레스 고정은 특수 표면(예, 방사상 및/또는 세로 방향 돌기 또는 주름 82,84)과 함께 또는 그것 없이 구현될 수 있다.
전술한 바와 같이, 헤드부 42,42',42"는 바람직하게 동적 뼈 고정 요소 10,10',10"를 회전시켜 환자의 뼈 또는 뼈 조각들 B에 결합시키기 위한 스크류 드라이버와 같은 구동 도구 64에 형성된 상응하는 팁 62에 결합하기 위한 구동 요소 60을 포함한다. 구동 요소 60은 외부의 육각, 별 구동 패턴, Phillips 헤드 패턴, 스크류 드라이버용 슬롯, 상응하는 나사산이 형성된 포스트를 위한 나사산, 내부 리세스 등을 포함하지만 이에 한정되지는 않는 현재 알려져 있거나 앞으로 알려질 그 어떤 형태를 가질 수 있다. 구동 요소 60이 동적 뼈 고정 요소 10,10',10"을 환자의 뼈 또는 뼈 조각 B의 필요한 위치에 박아 넣는 것을 허용하는 한 구동 요소는 그 어떤 형상 또는 구조일 수 있음을 당업자는 이해할 것이다.
바람직하게, 로드 캐리어 결합 부재 40,40',40"이 뼈 결합 부재 20,20',20"으로부터 미끄러지거나 분리되지 않고 로드 캐리어 결합 부재 40,40',40"의 헤드부 42,42',42"를 결합시키고 뼈 결합 부재 20,20',20"을 회전시키기 위해, 로드 캐리어 결합 부재 40,40',40"의 헤드부 42,42',42"는 도 6a 및 도 6b에 가장 잘 도시된 바와 같이, 구동 도구 64의 원위단으로부터 확장하는 다수의 핀들 63을 수납하기 위한 관통 구멍들 68을 포함한다. 다수의 핀들 63은 로드 캐리어 결합 부재 40,40',40"의 헤드부 42,42',42"을 통해 연장되어 뼈 결합 부재 20,20',20과 접촉하도록 구성되어 있으므로, 다수의 핀들 63은 로드 캐리어 결합 부재 40,40',40"과 뼈 결합 부재 20,20',20" 모두에 접촉되고, 구동 도구 64의 회전은 로드 캐리어 결합 부재 40,40',40"과 뼈 결합 부재 20,20',20" 모두를 동시에 회전시킨다.
대안적으로, 도 6c에 가장 잘 도시된 바와 같이, 로드 캐리어 결합 부재 40,40',40"의 헤드부 42,42',42"는 그들로부터 연장하는 하나 또는 그 이상의 돌출부들 70을 포함할 수 있고 뼈 결합 부재 20,20',20"은 그 안에 형성된 하나 또는 그 이상의 리세스들 72를 포함할 수 있으므로 돌출부 70은 리세스들 72 속으로 확장하고 구동 도구 64의 회전은 로드 캐리어 결합 부재 40,40',40"과 뼈 결합 부재 20,20',20" 모두를 동시에 회전시킨다. 바람직하게, 리세스 72는 돌출부 70의 길이보다 더 큰 길이를 가지므로 헤드부 42,42',42"의 몇몇 초기 회전은 돌출부 70가 리세스 72에 접촉되기 전에 허용된다. 당업자에 의해 평가될 수 있는 바와 같이, 리세스 72는 헤드부 42,42',42"에 형성될 수 있고 돌출부 70은 뼈 결합 부재 20,20',20"에 형성될 수 있다.
사용 시, 도 7에 가장 잘 도시된 바와 같이, 요소 10,10',10"은, 플레이트와 같은 로드 캐리어 12를 하나 또는 그 이상의 동적 뼈 고정 요소들 10,10',10"을 통해 환자의 뼈 또는 뼈 조각들 B에 연결함으로써, 부러진 뼈의 뼈 또는 뼈 조각들 B을 다른 하나에 고정할 수 있다. 예시적 실시예에 있어서, 로드 캐리어 12는 뼈 B를 따라 위치된 플레이트일 수 있으므로 그것은 뼈 조각들 B을 서로 분리시키는 골절 F를 가로질러 확장된다. 로드 캐리어 12가 적절하게 위치되면, 헤드부 42,42',42"가 제1 개구 14에 결합되고 뼈 결합 부재 20,20',20"이 뼈 골절 F의 어느 하나의 제1 벼 조각 B에 결합될 때까지 동적 뼈 고정 요소 10,10',10"는 플레이트 12에 형성된 제1 개구 14 속으로 삽입될 수 있다. 제1 동적 뼈 고정 요소 10,10',10"은 전술한 것과 실질적으로 동일한 방식으로 플레이트 12에 형성된 제2 개구 14 속으로 삽입될 수 있으므로 제2 동적 뼈 고정 요소 10,10',10"은 제2 뼈 조각 B와 결합한다. 따라서, 동적 뼈 고정 요소 10,10',10"은 뼈 조각들 B를 서로에 대해 고정시키는데 사용될 수 있다. 동적 뼈 고정 요소 10,10',10"은 로드 캐리어 12를 뼈 또는 뼈 조각들 B에 부착시키는데 사용될 수 있음을 당업자는 이해할 것이다.
예시적 외과 시술/방법
일반적으로 말해서, 인간의 뼈 B는 보다 유연한 망상 조직의 내부 영역을 둘러싸는 딱딱하고 보다 얇은 피질 조직의 외부 영역에 의해 형성되기 때문에, 단면에서 보았을 때, 인간의 뼈 B는 망상 조직 뼈의 제1 층, 피질 조직 뼈의 중간 층 및 망상 조직 뼈의 제2 층을 포함한다. 강성 고정은 대체적으로 뼈 B에 형성된 골절 F의 어느 한 측면에 하나 또는 그 이상의 뼈 스크류들의 고정을 포함한다. 사용 시 골절된 뼈 B의 결과적인 스트레스는 뼈 B와 플레이트 12의 굴곡을 야기하고, 그 다음에는, 피질 조직 뼈의 제2 층(예, 플레이트 12로부터 가장 먼 피질 조직 뼈의 층)을 압축시키는 결과를 초래한다. 표준 뼈 스크류들 5의 사용하는 경우, 플레이트 12가 너무 단단하면 그것은 일반적으로 말해서, 피질 조직 뼈의 제1 층에 임상적으로 피부 경결(callus)을 형성하지 않는 것과 같이, 피질 조직 뼈의 제1 층(예, 플레이트 12에 가장 가까운 피질 조직 뼈의 층) 내부에서의 이동을 허용하는 방식으로 압출될 수 없기 때문에 플레이트 12에서 이동은 실질적으로 영(zero)이 된다. 그러나, 동적 뼈 고정 요소들 10,10',10"의 통합은 피질 조직 뼈의 제1 층(예, 플레이트 12에 가장 가까운 피질 조직 뼈의 층)을 이동시키고 따라서 피질 조직 뼈의 제1 및 제2 층들 모두에서 피부 경결의 형성을 용이하게 한다. 즉, 동적 뼈 고정 요소들 10,10',10"의 통합은 서로에 대한 뼈 조각들 B의 평행 이동을 가능하게 하여 결과적으로 피질 조직 뼈의 모든 층들의 미세-이동의 결과를 초래하여 피질 조직 뼈의 제1 및 제2 층들 모두에 피부 경결의 형성을 용이하게 한다.
보다 상세하게, 도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 하나의 측면에 따른 내부의 긴 뼈 고정을 위한 예시적 시술은 골절 F의 어느 하나의 측면에 두 개 또는 그 이상의 동적 뼈 고정 요소들 10,10',10"의 사용을 수반하므로, 뼈 결합 부재 20,20',20"에 대한 로드 캐리어 결합 부재 40,40',40"의 결과적 이동은, 굴곡에 부가하여, 골절 F를 가로질러 뼈 또는 뼈 조각들 B의 평행 이동을 가능하도록 한다. 따라서, 골절 F의 양 측면에서 두 개 또는 그 이상의 동적 뼈 고정 요소들 10,10',10"의 통합시키면, 바람직한 예시적 외과적 시술은, 뼈가 굴곡 스트레스에만 종속되는 종래기술에 따른 강성 고정 시스템에 비교되는 바와 같이, 피질 조직 뼈의 제1 층(예, 플레이트 12에 가장 가까운 피질 조직 뼈의 층)의 어느 하나의 면에 있는 뼈/뼈 조각들 B가 일정한 접촉으로 유지될 때, 골절 F를 가로질러 보다 더 잘 치료하도록 한다. 즉, 내부의 외상 적용과 관련하여 사용될 때, 두 개 또는 그 이상의 동적 뼈 고정 요소들 10,10',10"이 단일의 뼈 또는 뼈 조각 B에 부착될 때, 샤프트부 50,50',50"은 부착된 뼈 또는 뼈 조각 B의 미세-이동을 수용하기 위해 서로 대체적으로 평행한 대체적으로 "S"형 구성을 채용하도록 힘을 받는다.
예를 들어, 외부 Schanz 스크류를 경유하는 것과 같은 외부 동적 고정과 비교할 때, 내부 동적 고정은 완전히 내부적이므로 외부 Schanz와 대체적으로 관련된 감염의 위험을 감소시킨다. 또한, 내부 동적 뼈 고정을 사용하면, 모든 동적 운동이 관강 28,28',28" 내부에서 발생되기 때문에 동적 뼈 고정 요소들 10,10',10"의 뼈-스크류 인터페이스는 이동없이 유지된다. 대조적으로, 외부 동적 뼈 고정을 사용하면, 외부 Schanz 스크류들에서 S-굴곡이 뼈-스크류 인터페이스를 형성하는 스크류의 길이를 따라 발생되기 때문에 외부 Schanz 스크류들에서의 굴곡은 뼈에서 스크류의 점착을 점차적으로 약화시킨다.
골절 F의 어느 일측에서의 단일의 동적 뼈 고정 요소 10,10',10"의 사용은 뼈 조각들 B 각각이 로드 캐리어 12 측으로 굴곡을 허용(예, 플레이트 12와 뼈 B 사이의 각도 형성의 허용)하기 때문에 골절 F의 어느 일측에서의 단일의 동적 뼈 고정 요소 10,10',10"의 통합은 불충분하다. 뼈 조각들 B은 스크류 축 주위에서 회전이 허용된다. 또한, 골절 F의 어느 일측에서의 단일의 동적 뼈 고정 요소 10,10',10"의 사용은 동적 뼈 고정 요소들 10,10',10"의 굴곡을 허용한다. 따라서, 골절 F의 어느 일측에서 단일의 동적 뼈 고정 요소들 10,10',10"의 사용은 뼈를 치료하는 동안 구조물의 전체적 안정성을 감소시킨다.
대안적으로, 도 10에 가장 잘 도시된 바와 같이 예시적 외과적 시술의 제2 실시예는 골절 F의 어느 일측에서 두 개 또는 그 이상의 동적 뼈 고정 요소들 10,10',10"의 사용에 의해 수행될 수 있는 한편 표준 스크류들 5는 골절 F의 다른 일측에서 사용될 수 있다. 골절의 어느 일측에서 표준 뼈 스크류들 5의 사용은, 어느 하나 또는 다른 이유를 위해, 외과 의사가 골절의 어느 일측에만 골절된 뼈의 이동을 제한할 필요가 있거나 그러기를 원하는 경우, 특히 유익하다.
대안적 및/또는 부가적으로, 도 11a 및 도 11b에 가장 잘 도시된 바와 같이, 예시적 외과적 시술의 제3 실시예는 골절 F의 어느 일측 또는 양측에서 하나 또는 그 이상의 표준 스크류들 5의 사용을 수반하므로, 뼈/뼈 조각들 B의 미세-이동은 어느 정도의 시간 동안 방지된다. 즉, 예를 들어, 하나 또는 그 이상의 표준 뼈 스크류들 5는 골절 F의 일측 또는 양측에 사용될 수 있으므로, 어느 정도 초기의 시간 동안, 예를 들어, 2주 내지 3주 동안, 뼈 또는 뼈 조각들 B의 미세-이동은 방지될 수 있고, 골절 부위는 초기에 안정화되어 초기의 피부 경결의 형성을 용이하게 한다. 즉, 초기 고정 후 며칠 만에, 조직 및/또는 세포들은 복제 및 변형되기 때문에, 골절의 어느 일측의 세포들은 그들이 골절의 다른 일측으로부터 그들의 상대방과 결합할 때까지 발육한다. 결국, 골절 F는 간격이 메워져서, 뼈의 원래 강도까지 복구된다. 그 후, 수술 구조물로부터 표준 뼈 스크류들 5를 제거하면 뼈/뼈 조각들 B의 미세-이동이 가능해지고/또는 뼈/뼈 조각들 B의 견인(distraction)을 가능하게 한다. 또한, 하나 또는 그 이상의 표준 뼈 스크류들 5의 통합은 골절 F의 어느 일측 또는 양측에 사용될 수 있으므로, 비-결합(non-union)의 경우들에, 뼈 또는 뼈 조각들 B는 재조절, 원 위치될 수 있거나, 또는 대안적 고정이 적용될 수 있다.
동적 뼈 고정 요소의 대안적 실시예들
도 12를 참조하면, 동적 뼈 고정 요소 100의 바람직한 제4 실시예는 일체로 형성된 동적 뼈 고정 요소의 형태일 수 있다. 즉, 로드 캐리어 결합 부재 140은 뼈 결합 부재 120과 일체로 형성될 수 있으므로, 샤프트부 150은 로드 캐리어 결합 부재 140과 뼈 결합 부재 120과 일체로 형성될 수 있다. 바람직한 제4 실시예의 동적 뼈 고정 요소 100은 동적 뼈 고정 요소 100에 형성된 관강 128을 통해 유연성을 얻을 수 있다. 즉, 샤프트부 150과 뼈 결합 부재 120에 형성된 관강 128의 크기 및 구성때문에, 헤드부 142는 뼈 결합 부재 120에 대해 굴곡 및/또는 이동할 수 있다.
부가적 및/또는 대안적으로, 바람직한 제4 실시예의 동적 뼈 고정 요소 100은 넥크부 131(예, 뼈 결합 부재 120과 로드 캐리어 결합 부재 140 사이의 영역)의 다양한 디자인들을 통해 유연성을 획득할 수 있다. 바람직하게, 넥크부 131의 영역의 물질은 구조적 경도(stiffness)를 감소시키기 위해 제거될 수 있다. 이러한 물질의 제거의 결과로서, 동적 뼈 고정 요소 100은 점점더 유연하게 된다. 예를 들어, 동적 뼈 고정 요소 100은 넥크부 131에 하나 또는 그 이상의 슬롯들 190으로 형성될 수 있다. 슬롯(들) 190은 넥크부 131에 형성될 수 있으므로, 넥크부 131은 스프링으로서 기능할 수 있고, 넥크부 131이 굴곡하는 것을 허용하고, 그럼으로써 뼈 결합 부재 120에 대한 헤드부 142의 이동을 허용한다. 넥크부 190에 형성된 슬롯 190의 형상은 그 어떤 복수의 모양 및 프로파일의 형태를 취하도록 구성될 수 있다. 다른 프로파일들은 축방향 및 회전 운동을 제어하기 위해 제공될 수 있다. 예를 들어, 나선형 스프링 프로파일은 축방향 이동을 허용하지만 대체적으로 스크류 회전을 방해하지 않는 한편, 직사각 프로파일은 축방향 이동을 허용하고 대체적으로 스크류 회전을 방해한다. 대안적으로, V-자형 스프링 프로파일은 스크류 회전을 방해하고 대체적으로 축방향 이동을 제한한다. 동적 뼈 고정 요소 100의 넥크부 131에 형성된 슬롯 190의 재질의 스프링 상수 및 형상은 헤드부 142의 이동을 제어하는 데 사용될 수 있다. 또한, 예를 들어, 목귀(chamfer), 원추 개구, 경직된 핀 등과 같은 부가적 요소는 운동 제한 수단으로서 통합될 수 있다.
도 13을 참조하면, 동적 뼈 고정 요소 100'의 바람직한 제5 실시예는 넥크부 131'안에 그리고 그곳을 관통하여 형성된 속이 빈 공간 101'을 포함할 수 있으므로 깃털(feather) 핀 150'은 속이 빈 공간 101'의 내측에 위치될 수 있다. 사용 시, 깃털 핀 150'은 전술한 샤프트부와 유사하지만 깃털 핀 150'은 뼈 결합 부재 120'과 로드 캐리어 결합 부재 140' 모두에 연결 또는 결합되지 않을 수 있다. 깃털 핀 150'은 예를 들어, 뼈 결합 부재 120'과 일체로 형성될 수도 있다. 깃털 핀 150'은 뼈 결합 부재 120'으로부터 넥크부 131'의 속이 빈 공간 101'을 관통하여 로드 캐리어 부재 140'의 헤드부 142' 속으로 확장할 수 있다. 틈새 102'는 바람직하게 깃털 핀 150'의 외부 표면 156'과 헤드부 142' 사이에 마련된다. 도시된 바와 같이, 깃털 핀 150'은 바람직하게 헤드부 151'와 본체부 153'을 포함하고, 헤드부 151'은 본체부 153'보다 더 큰 직경을 가진다. 동적 뼈 고정 요소 100'의 넥크부 131'은 바람직하게 동적 뼈 고정 요소 100과 관련하여 전술한 바와 같이, 다수의 슬롯들 190'을 포함한다. 사용시, 축방향 및 압축적 모두의 유연성은 동적 뼈 고정 요소 100'의 넥크부 131'에 형성된 슬롯 190'에 의해 제공된다. 유연성은 깃털 핀 142'의 크기와 깃털 핀 150'과 동적 뼈 고정 요소 100'의 헤드부 142' 사이의 틈새 102'에 의해 제한될 수 있으므로 동적 뼈 고정 요소가 축방향으로 압축, 확장되거나 움직일 때, 깃털 핀 150'은 멈춤쇠로서 작용하여, 깃털 핀 150'이 헤드부 142'의 안쪽 벽에 대체적으로 접촉하는 곳에서 그리고 접촉할 때, 그 운동을 제한한다.
도 14를 참조하면, 바람직한 제6 실시예의 동적 뼈 고정 요소 100"는 동적 뼈 고정 요소 100"에 일체로 형성되어 있지 않고 뼈 결합 부재 120"에 형성된 관강 128"에 연결된 깃털 핀 150"을 포함할 수 있다. 깃털 핀 150"은 전술한 바와 같은 그 어떤 수단에 의해 뼈 결합 부재 120"에 형성된 관강 128"에 연결될 수 있다. 또한, 동적 뼈 고정 요소 100"의 넥크부 131"은 얇은 벽의 속이 빈 볼록한 돌출부 또는 탄성 및/또는 유연성을 제공하기 위해 스프링으로서 바람직하게 기능할 수 있는 벨로즈 타입 구조물로서 형성될 수 있다. 속이 빈 볼록한 돌출부 또는 벨로즈 타입 구조물은 동적 뼈 고정 요소 100"의 유연성을 제어하고 구조적 무결성(integrity)을 보호하기 위해 댐퍼(damper) 물질로 충진될 수 있다. 깃털 핀 150"은 선택적일 수 있고 동적 뼈 고정 요소 100"으로부터 제거될 수도 있다.
도 15를 참조하면, 바람직한 제7 실시예의 동적 뼈 고정 요소 100"'동적 뼈 고정 요소 100"'의 넥크부 131"'(예, 헤드부 142"'와 뼈 결합부 120"' 사이)에 있는 댐퍼 물질 또는 탄성 요소 192"를 포함할 수 있다. 깃털 핀 150"'은 바람직하게 댐퍼 물질 또는 탄성 요소 192"'를 관통하여 연장한다. 댐퍼 물질 또는 탄성 요소 192"'는 깃털 핀 150"'에 대해 축방향으로 움직일 수 있거나 회전할 수 있도록 고정된다. 사용 시, 댐퍼 물질 또는 탄성 요소 192"'는 댐퍼로서 작용한다.
(도 13 내지 도 15에 도시된 바와 같은)동적 뼈 고정 요소들의 제6 및 제7 실시예에 대하여, 깃털 핀 150', 150",150"'은 그 어떤 수의 모양 및 크기로 구성될 수 있다. 예를 들어, 깃털 핀 150,150",150"'은 원통형, 원뿔형 등일 수 있는 헤드부를 포함할 수 있고 본체부는 더 길거나 또는 더 짧을 수 있고 테이퍼 질 수 있다. 나아가, 동적 뼈 고정 요소에 형성된 관강은 예를 들어 원통형일 수 있거나 테이퍼질 수 있는 그 어떤 다른 크기의 모양 및 크기로 구성될 수 있음을 유의해야 한다. 나아가, 깃털 핀 150',150",150"'의 끝단들은 실질적으로 원형으로 도시되고, 그들은 예를 들어, 다각형과 같은 그 어떤 형태의 기하학적 프로파일을 취할 수 있음을 유의해야 한다.
도 16a 내지 도 16c를 참조하면, 바람직한 제8 실시예의 동적 뼈 고정 요소 200은 로드 캐리어 결합 부재 240의 헤드부 242에 형성된 하나 또는 그 이상의 슬롯들 247을 포함할 수 있다. 도 16a에 도시된 바와 같이, 슬롯들 247은 헤드부 242의 원위단 246으로부터 헤드부 242 속으로 연장할 수 있다. 대안적으로, 슬롯 247은 도 16b에 도시된 바와 같이, 헤드부 242의 근위단 244로부터 헤드부 242 속으로 연장할 수 있다. 대안적으로, 슬롯 247은 도 16c에 도시된 바와 같이, 헤드부 242의 원주 가장 자리 249로부터 동적 뼈 고정 요소 200의 세로축 201 쪽으로 연장할 수 있다. 슬롯들 247은 동적 뼈 고정 요소 200의 세로축 201에 실질적으로 평행할 수 있거나 동적 뼈 고정 요소 200의 세로축 201에 대해 각이 형성될 수도 있다. 대안적 및/또는 부가적으로, 슬롯 247은 테이퍼지거나 또는 대안적으로 슬롯 247은 직선이거나 아니면 다른 구성일 수 있다. 사용 시, 헤드부 242는 유연성 범위를 구획하는 슬롯 247의 크기, 테이퍼, 위치를 가지도록 굴곡될 수 있다. 예를 들어, 슬롯 247은 더 크거나 더 작은 테이퍼를 가질 수 있고, 그것은 헤드부 242 속으로 덜 확장하거나 더 확장할 수 있고, 그것은 그 어떤 각도로 각이 형성될 수 있고, 다수의 슬롯 247이 사용되는 것과 같이, 동적 뼈 고정 요소 200의 특정 용도에 적합하게 변형될 수 있음을 유의해야 한다.
도 17을 참조하면, 바람직한 제9 실시예의 동적 뼈 고정 요소 300은 다중-조각 헤드 조립체를 포함할 수 있으므로 바람직하게 헤드부 342에서 하나 또는 그 이상의 슬롯들 347을 형성한다. 다중-조각 헤드 조립체는 바람직하게 헤드부 342, 본체부 350 및 선택적인 댐퍼 물질 394를 포함한다. 헤드부 342는 바람직하게 그곳을 통해 본체부 350가 바람직하게 삽입되어 그곳에 바람직하게 연결되는 구멍(aperature) 343을 포함한다. 헤드부 342, 구멍 343 및 본체부 350은 모두 그렇게 구성되므로, 하나 또는 그 이상의 슬롯들 또는 틈새 347은 헤드부 342와 본체부 350 사이에 형성된다. 하나 또는 그 이상의 슬롯들 또는 틈새 347은 바람직하게 댐퍼 물질 394로 충진된다. 동적 뼈 고정 요소 300이 의도하는 용도에 의존하여, 슬롯 또는 틈새 347의 그 어떤 형태는 헤드부 342에 통합되고, 댐퍼 물질 394의 그 어떤 양이 사용될 수 있음을 유의해야 한다. 부가적으로, 또는 대안적으로, 슬롯 또는 틈새 347은 댐퍼 물질 394로 부분적으로 충진되거나 완전히 충진될 수 있다. 나아가, 헤드부 342에 대한 본체부 350의 연결은 프레스 고정, 나사산 연결, 용접, 핀 결합, 수축 결합, 깔쭉이 결합 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는 그 어떤 방법에 의해 수행될 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 평판 스프링, 디스크 스프링, 꾸불꾸불한 모양의 판 스프링 등과 같은 폴리머 성분 또는 환원 구조가 통합될 수 있다.
바람직한 실시예들의 동적 뼈 고정 요소들 10,10',10",100,100',100",100"', 200,300(집단적으로 10-300)은 티타늄, 티타늄 합금, 스테인리스 스틸 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는 현재 알려져 있거나 앞으로 알려질 그 어떤 생체적합성 물질로부터 제조될 수 있다. 또한, 바람직한 실시예들의 동적 뼈 고정 요소들 10-300은 골융합을 용이하게 하기 위해 코팅될 수 있다. 예를 들어, 뼈 결합 부재 20,20',20",120,120',120",120"',220,320(집단적으로 20-320)은 예를 들어, 히드록시아파타이트(hydroxylapatite)로 코팅될 수 있고, 그 외부 표면은 거칠게 되거나, 천공되거나 또는 예를 들어, 티타늄-옥사이드 표면층에 히드록시아파타이트가 삽입된 애노딕-플라즈마-케미칼과 같은 표면 처리를 할 수 있다. 대안적으로 및/또는 부가적으로, 바람직한 실시예들의 동적 뼈 고정 요소들 10-300은 예를 들어, 니켈, 니켈 합금, NI-Ti 합금(예, 니티놀), 스테인리스 스틸, 형상 기억 합금, 코발트 크로뮴 또는 예를 들어, CoCrMo, CoCrMoC, CoCrNi, CoCrWNi 등과 같은 코발트 크로뮴 합금과 같이 하나 또는 그 이상의 반- 또는 비-생체적합성 물질들이 사용되도록 코팅될 수 있다. 예를 들어, 뼈 결합 부재 10-300은 코발트 크로뮴 몰리브데늄으로부터 제조될 수 있고 외부 나사산들은 순수 티타늄으로 플라즈마 코팅될 수도 그렇지 않을 수도 있다.
뼈 결합 부재 20-320 및 로드 캐리어 결합 부재 40,40',40",140,140',140", 240, 340(집합적으로 40-340)은 동일한 물질로 제조될 수 있다. 대안적으로, 뼈 결합 부붚ㅁ 20-320은 로드 캐리어 결합 부재 40-340과 다른 물질로부터 제조될 수 있다. 예를 들어, 뼈 결합 부재 20-320은 생체적합성 금속, 보다 바람직하게 쉽게 접근 가능한 것으로부터 제조될 수 있으므로, 예를 들어, 외부 뼈 나사산은 예를 들어, 티타늄, TAV(Ti-6Al-4V) 또는 TAN(Ti-6AL-7Ni)과 같은 티타늄 합금과 같이 깔쭉깔쭉하게 될 수 있다. 로드 캐리어 결합 부재 40-340은 고탄성 및 최대 안정성을 제공하기 위해 고강도 재질(예, Rp 2.2>1,000 MPA)로부터 제조될 수 있다. 또한, 로드 캐리어 결합 부재 40-340은 바람직하게 헤드-플레이트 계면 안에서의 내침식성(resitance to fretting)을 제공하는 물질로부터 제조된다. 로드 캐리어 결합 부재 40-340은 예를 들어, CoCrMo, CoCrMoC, CoCrNi 또는 CoCrWNi와 같은 강한 금속 또는 금속 합금으로부터 제조될 수 있다. 하나의 특정의 바람직한 실시예에 있어서, 뼈 결합 부재 20-320은 티타늄 또는 예를 들어, TAV 또는 TAN과 같은 티타늄 합금으로부터 제조될 수 있는 한편, 로드 캐리어 결합 부재 40-340은 코발트 크로뮴(CoCr)으로부터 제조될 수 있다.
전술한 몇몇의 예시적 실시예들에 사용되는 댐퍼 물질은 폴리머, 실리콘, 우레탄, 폴리카보네이트-우레탄(PCU), 폴리아릴레테르케톤(PAEK) 계열의 탄성 부재들, 폴리에스테르-에트르 계열의 탄성 부재, 하이드로겔, 코-폴리머 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는 현재 알려져 있거나 앞으로 알려질 그 어떤 물질일 수 있다. 댐퍼 물질의 정확한 형태 및 양은 댐핑이 필요한 탄성에 근거해서 선택될 수 있다.
동적 뼈 고정 장치 10-300에 강한 금속 및 금속 합금을 사용하는 것은 로드 캐리어 12에 대해 동적 뼈 고정 장치 10-300가 문질러 벗겨지는 것(galling)이 방지되는 것을 당업자는 이해할 것이다. 드라이버 손상(drive damage) 역시 방지되므로 로드 캐리어 12의 교정이 용이하게 이루어질 수 있다.
동적 뼈 고정 요소들 10-300은 그들이 결합될 뼈 또는 뼈 조각들 B의 미세-이동의 결과로서 외력을 받기 쉬울 때 그들이 탄성적으로 변형되도록 형성될 수 있다. 따라서, 뼈 또는 뼈 조각들 B의 이후의 미세-이동은 원래 위치 쪽으로 뒤로 향하고, 동적 뼈 고정 요소들은 그들의 원래 위치로 탄성 복귀할 것이다. 대안적으로, 동적 뼈 고정 요소 10-300은 뼈 또는 뼈 조각들 B의 미세-이동 동안 가해지는 힘들에 의해 소성적으로(plastically) 변형되도록 형성될 수 있으므로, 동적 뼈 고정 요소들 10-300은 미세-이동에 의해 가해진 힘들이 제거된 후에도 그들의 변형된 모양을 유지한다. 동적 뼈 고정 요소들 10-300은 실질적으로 균일한 스프링 상수로 변형되도록 형성된다(예, 힘이 두 배 커지면 두 배의 변형을 생성한다). 대안적으로, 동적 뼈 고정 요소들 10-30은 미세-이동에 의해 가해진 힘이 미리 결정된 한계를 초과할 때까지 실질적으로 전혀 굴곡되지 않고 유지되도록 형성될 수도 있다.
일반적으로 말해서, 로드 캐리어 결합 부재의 이동에 사용되는 것은 바람직하게 비-선형이다. 보다 상세하게, 샤프트부는 바람직하게 굴곡 가능한 핀으로서 설계되므로, 샤프트부는 뼈 결합 부재에 대해 움직일 수 있고 제한된 범위 내에 줄 수 있다. 도 3a를 참조하면, 동적 뼈 고정 요소의 예시적 실시예에 있어서, 샤프트부의 최대 삽입 토크대 탄성을 위한 동적 뼈 고정 요소를 최적화하기 위해, 변위에 대한 뼈 결합 부재의 외경의 비율은 대략 10 내지 20, 보다 바람직하게 대략 15이다. 샤프트부의 유효 굴절 길이에 대한 뼈 결합 부재의 외경의 비율은 대략 3.5 내지 5.5, 보다 바람직하게 4.6이다. 뼈 결합 부재와 로드 캐리어 결합 부재를 위한 예시적 치수들은 표 1에 설명된다.
예시적 치수
뼈 결합 부재의 외경(d) 뼈결합 부재의 길이(l) 총변위(c) 샤프트부의 외경(d1) 유효 굴절 길이(lf)
3.50mm 26.00mm ±0.20mm 2.00mm 17.00mm
5.00mm 34.00mm ±0.30mm 3.00mm 25.00mm
6.20mm 36.00mm ±0.50mm 3.40mm 23.00mm
6.20mm 46.00mm ±0.50mm 3.40mm 30.00mm
동적 척추경 고정 클램프들
척추경 고정 클램프들은 종종 척추 후관절(facet joints) 또는 오스테오파이트(osteophite:퇴행성 관절염의 결과로서 발생될 수 있는 뼈 성장)와 같이 뼈 구조물들이 척추경 나사 속으로 봉의 직선 고정을 방지하고자 할 때 사용될 수 있다. 결과적으로, 고정 클램프들은 그러한 장애물들 주위에 다리를 놓는데 사용될 수 있다. 이러한 경우들에 있어서, 예를 들어 댐퍼의 통합을 통해 고정 클램프들에 탄성을 제공하는 것이 유익할 수 있다. 예를 들어, 댐퍼는 PCU, 실리콘, 고무 등과 같은 탄성 또는 폴리머 성분의 형태일 수 있다. 대안적으로, 댐퍼는 판 스프링, 디스크 스프링, 구불구불한 모양의 판 스프링 등과 같은 스프링 형태일 수 있다.
도 18a 및 도 18b를 참조하면, 제1 바람직한 실시예의 동적 척추경 나사 고정 클램프 500은 바람직하게 척추경 나사 클램핑 조립체 520 및 봉 클램핑 조립체 530을 포함한다. 척추경 나사 클램핑 조립체 520은 바람직하게 프레임 510에 대해 뼈 스크류 502의 위치를 고정 및/또는 잠그기 위해 클램핑 슬리브 522, 콜릿 524, 록킹 메커니즘 526을 포함하지만, 척추경 나사 클램핑 조립체 520을 위한 다른 구성들도 고려할 수 있다.
봉 클램핑 조립체 530은 척추경 나사 클램핑 조립체 520의 측면에 옵셋 또는 위치될 수 있다. 봉 클램핑 조립체 530은 바람직하게 리세스 532, 클램프부 534, 록킹캡부 536, 및 댐퍼 550을 포함한다. 클램프부 534는 바람직하게 축받이대(pedestal) 모양이고 기둥부 540에 부착된 봉-수납부 542를 포함한다. 봉-수납부 542는 바람직하게 기둥부 540의 원주보다 더 큰 테두리를 가진다. 부가적으로, 봉-수납부 542는 바람직하게 프레임 510에 형성된 리세스 532의 직경보다 약간 더 큰 길이 또는 테두리를 가진다. 기둥부 540은 바람직하게 프레임 510에 형성된 리세스 532 속으로 삽입되도록 구성되므로, 기둥부 540와 리세스 532의 내부 표면 사이에는 틈새 또는 간격이 생긴다. 바람직하게 기둥부 540의 외부 표면과 리세스 532의 내부 표면 사이의 틈새 및 봉-수납부 542의 바닥 표면과 프레임 510의 정상 표면 사이의 틈새는 댐퍼 550, 보다 바람직하게 댐퍼 물질로 충진된다.
댐퍼 550은 바람직하게 환형 모양이고 프레임 510에 형성된 리세스 532 속으로 삽입된다. 기둥부 540은 바람직하게 댐퍼 330에 형성된 속이 빈 공동을 통해 리세스 532 속으로 삽입되므로, 기둥부 540은 댐퍼 550에 의해 둘러싸인다. 프레임 510은 또한 리세스 532와 연통하고 그 바닥 표면에 형성된 구멍 545를 포함하고, 구멍 545는 기둥부 540의 끝단 542를 수납하도록 구성되어 있다. 바람직하게 기둥부 540의 끝단 542와 구멍 545의 내주면 사이에는 간극 또는 틈새가 있다. 댐퍼 물질 550은 바람직하게 프레임 510에 형성된 리세스 532에 프레스 고정 또는 사출 성형된다. 대안적으로, 댐퍼 550은 프레임 510에 형성된 리세스 532 속으로 프레스 고정될 수 있는 다른 프레임(미도시)에 프레스 고정 또는 사출 성형될 수 있다.
사용 시, 봉 504는 바람직하게 봉-수납부 542 속으로 배치되어 록킹 캡 536에 의해 그 안에 클램핑된다. 이 위치에서, 봉 504는 댐퍼 550의 유연성 때문에 프레임 510에 대하여 그리고 척추경 나사 502에 대하여 자유롭게 움직인다. 바람직하게, 클램프부 534는 동적 척추경 나사 고정 클램프 500이 필요한 굴곡의 최대 각도에 도달했을 때 프레임 510에 접촉하도록 구성된다.
대안적으로, 도 18c에 도시된 바와 같이, 클램핑부 534'는 봉 수납부 542' 및 연장부 560'을 포함할 수 있고, 연장부 560'은 유연성 탭들 562'를 형성하는 다수의 슬롯들을 포함하는 속이 빈 원통형 요소일 수 있다. 사용 시, 유연성 탭들 562'는 프레임 510'에 형성된 리세슷 532' 속으로 삽입된다. 유연성 탭들 562'의 내부 공간은 바람직하게 댐퍼 550'으로 충진된다. 사용 시, 슬롯들은 클램핑부 534'에 부가적인 유연성을 제공함으로써, 댐퍼 550'을 따른 클램핑부 534'의 바닥부는 댐퍼 550'의 유연성과 결과적인 탭들 562'의 굴곡때문에 봉 502'의 이동을 허용한다. 몇몇 실시예들에 있어서, 봉-클램핑부 542'는 프레임 510'에 형성된 리세스 532' 내부에서 회전 가능할 수 있다.
도 19를 참조하면, 척추경 나사 고정 클램프 600의 바람직한 제2 실시예는 척추경 나사 클램핑 조립체 620 및 봉 클램핑 조립체 630을 포함할 수 있고, 척추경 나사 클램핑 조립체 620와 봉 클램핑 조립체 630은 제1 바람직한 실시예의 나란한 구성과 반대로 수직 정렬이다. 댐퍼 650, 보다 바람직하게 댐퍼 물질은 바람직하게 척추경 나사 클램핑 조립체 620과 봉 클램핑 조립체 630 사이에 위치되기 때문에 척추경 나사 클램핑 조립체 620과 봉 클램핑 조립체 630 사이에 유연성이 제공된다. 대안적으로, 댐퍼 650은 척추경 나사 클램핑 조립체 620과 봉 클램핑 조립체 630을 상호연결할 수도 있다. 댐퍼 650은 예를 들어, 프레임, 링 등을 경유하는 것을 포함하는 그 어떤 메커니즘에 의해 척추경 나사 클램핑 조립체 620과 봉 클램핑 조립체 630 사이에서 고정될 수 있다. 바람직하게, 도 19의 좌측에 도시된 바와 같이, 댐퍼 650은 척추경 나사 클램핑 조립체 620과 봉 클램핑 조립체 630을 서로 연결하기 위해 프레임 또는 링 610 주위에 사출성형될 수 있다.
도 20a 및 도 20b를 참조하면, 동적 척추경 나사 고정 클램프 700의 바람직한 제3 실시예는 척추경 나사 클램핑 조립체 720과 봉 클램핑 조립체 730을 포함할 수 있다. 봉 클램핑 조립체 730은 프레임 710을 통해 척추경 나사 클램핑 조립체 720의 측면에 옵셋 또는 위치될 수 있다. 척추경 나사 클램핑 조립체 720이 봉 클램핑 조립체 730과 연결되는 지점의 프레임 710은 바람직하게 봉 클램프 조립체 730과 나사 클램프 조립체 720 사이에 유연성을 제공하는 다수의 슬롯들 712를 포함한다. 슬롯들 712는 요구되는 유연성의 양을 위해 필요한 바와 같은 그 어떤 모양 또는 형태를 취할 수 있다.
도 21a 및 도 21b를 참조하면, 동적 척추경 나사 고정 클램프 800의 바람직한 제4 실시예는 척추경 나사 클램핑 조립체 820과 봉 클램핑 조립체 830을 포함할 수 있다. 봉 클램핑 조립체 830은 연결 부재 810을 통해 척추경 나사 클램핑 조립체 820의 일측에 옵셋 또는 위치될 수 있다. 연결 부재 810은 바람직하게 동적 영역 840을 포함한다. 예를 들어, 동적 영역 840은 스프링(도 21a 및 도 21b 참조), 댐퍼 물질 등의 형태일 수 있다. 사용 시, 연결 부재 810의 동적 영역 840은 나사 클램프 조립체 820에 대한 봉 클램프 조립체 830의 굴곡을 허용한다. 동적 영역 840은 특정의 적용에 요구되는 유연성 레벨을 제공하도록 구성된다. 연결 부재 810은 알려진 메커니즘에 의해 척추경 나사 클램핑 조립체 820에 그리고 봉 클램핑 조립체 830에 연결될 수 있다. 예를 들어, 연결 부재 810은 나사 클램핑 조립체 820의 본체에 연결될 수 있고 봉 클램핑 조립체 830에 위치된 컨넥터 클램프 832 내부에 수납될 수 있다.
도 22를 참조하면, 동적 척추경 나사 고정 클램프 900의 바람직한 제5 실시예는 봉/나사 클램핑 조립체 910, 록킹 링 920 및 동적 뼈 나사 902를 포함할 수 있다. 봉/나사 클램핑 조립체 910은 측면 개구 척추경 나사 조립체일 수 있다. 동적 뼈 나사 902와 봉 904는 바람직하게 봉/나사 클램핑 조립체 910에 있는 그들의 각각의 수납부 속으로 삽입된다. 사용 시, 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 봉 수납부 내부에 봉 904를 단단하게 조이게 되면, 봉 904는 록킹 링 920을 하방으로 가압하게 되고, 이것은 봉/나사 클램핑 조립체 910의 나사 수납부를 단단하게 조이게 하고 동적 뼈 나사 902를 클램핑한다. 그러나, 동적 뼈 나사 902는 바람직하게 하나 또는 그 이상의 유연성 부재들과 통합하므로, 뼈 나사 902는 봉 904에 대해 움직이거나 굴곡될 수 있다. 예를 들어, 동적 나사 902는 한 쌍의 베벨 스프링 와셔 907을 수납하기 위한 공동을 포함하는 헤드부 906을 포함할 수 있다. 제1 베벨 스프링 와셔 907a는 바람직하게 그 중심이 제2 베벨 스프링 와셔 907b 쪽으로 각이 형성된 채 동적 나사 902의 봉-대면 끝단에 위치되는 반면, 제2 베벨 스프링 와셔 907b는 바람직하게 그 중심이 제1 베벨 스프링 와셔 907a 쪽으로 각이 형성된 채 동적 나사 902의 샤프트에 인접하게 위치된다. 동적 나사 902는 바람직하게 그 위에 형성된 돌기 903을 포함하고, 돌기 903은 두 개의 베벨 스프링 와셔들 907 사이에 수납되어 있다. 돌기 903은 바람직하게 베벨 스프링 와셔 907이 미끄러지지 않도록 구성된다.
사용시, 베벨 스프링 와셔 907은 굴곡되어, 헤드부 906에 대해 따라서 척추경 나사 조립체 900의 나머지에 대해 뼈 접촉부가 변형 및 굴곡되는 것을 허용한다. 비록 두 개의 베벨 스프링 와셔들 907이 도시되고 설명되었지만, 다른 형태 및 갯수의 스프링들이 가능하다. 부가적으로, 뼈 나사 902는 헤드부 906에 의해 수납되고/또는 용접, 접착제 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는 그 어떤 방법에 의해 스프링에 부착될 수 있다. 사용되는 스프링 부착 방법 및 스프링의 형태에 따라, 나사의 구조는 변형될 수 있다. 예를 들어, 나사는 돌기를 갖지 않도록 구성될 수 있으며, 즉 스프링 등을 수납하기 위한 리세스 또는 그루브를 포함할 수 있다. 대안적으로, 도 23에 가장 잘 도시된 바와 같이, 나사 헤드 설계의 스프링들은 댐퍼 물질 950으로 대체될 수 있으며, 아니면 대안적으로 도 22의 스프링들은 댐퍼 물질 950과 함께 사용될 수 있다.
도 24를 참조하면, 동적 척추경 나사 고정 클램프 1000의 바람직한 제6 실시예는 척추경 나사 클램핑 조립체 1020, 봉 클램핑 조립체 1030 및 유연성 요소 1040을 포함할 수 있고, 유연성 요소 1040은 봉 클램핑 조립체 1030과 척추경 나사 클램핑 조립체 1020 사이에 위치된다. 도시된 바와 같이, 봉 클랭핑 조립체 1030은 측면 개구 봉 클램핑 조립체의 형태일 수 있다. 척추경 나사 클램핑 조립체 1020은 바람직하게 록킹 링 1022에 의해 둘러싸여 진다. 척추경 나사 클램핑 조립체 1020과 봉 클램핑 조립체 1030을 연결하는 유연성 요소 1040은 바람직하게 댐퍼 물질로 제조된다. 사용 시, 댐퍼 물질 1040은 구부러지고, 압축되고, 펴져서 봉 클램핑 조립체 1030에 대해 척추경 나사 클램핑 조립체 1020가 이동하는 것을 허용한다. 비록 댐퍼 물질 요소가 설명되었지만, 기계적 스프링의 사용 역시 가능하다.
전술한 상세한 설명 및 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예들을 나타내는 한편, 첨부된 청구항들에서 정의된 바와 같이 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 한 다양한 부가물, 변형물, 조합들 및/또는 대체물들이 만들어 질 수 있음을 이해해야 한다. 특히, 본 발명은 다른 요소들, 물질들, 성분들을 이용하여 본 발명의 정신 필수 특징들로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 다른 특정한 형태, 구조, 배열, 비율들로 구현될 수 있음을 당업자는 이해할 것이다. 본 발명의 원칙을 벗어나지 않는한 특정의 환경 및 작동 조건들에 특히 적합하도록 된 구조, 배열, 비율, 물질, 성분의 많은 변형과 함께 본 발명이 사용될 수 있음을 당업자는 이해할 것이다. 또한, 본 명세서에서 설명된 특징들은 단독적으로 사용될 수도 있고 다른 특징들과 조합하여 사용될 수도 있다. 예를 들어, 하나의 실시예와 관련하여 설명된 특징들은 다른 실시예에서 설명된 특징들과 함께 및/또는 상호 교체되어 사용될 수 있다. 따라서, 현재 개시된 실시예들은 모든 면에서 제한적이 아닌 설명적인 것으로 간주되어야 하며, 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 표시되며, 전술한 살세한 설명에 한정되어서는 아니된다.
첨부된 청구범위의 넓은 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명의 다양한 변형들 및 변경들이 가능함을 당업자는 이해할 것이다. 이러한 것들의 몇몇은 위에서 논의되었으며 다른 것들은 당업자에게 명백할 것이다.
10,10',10"...뼈 고정 요소 20,20',20"...뼈 결합 부재
B...뼈 F...골절 부위
12...로드 캐리어 22,22',22"...근위단
27,27',27"...나사산 28,28',28"...관강
40,40',40"...로드 캐리어 결합 부재 42,42',42"...헤드부
46,46',46"...원위단 50,50',50"...샤프트부
100...동적 뼈 고정 요소 120...뼈 결합 부재
140...로드 캐리어 결합 부재 142...헤드부
131...넥크부 150...샤프트부

Claims (23)

  1. 환자의 뼈 또는 뼈 조각들에 로드 캐리어(load carrier)를 연결하기 위한 동적(dynamic) 뼈 고정 요소에 있어서:
    상기 뼈 또는 뼈 조각들과 결합하기 위한 뼈 결합 부재, 및 로드 캐리어 결합 부재를 구비하고;
    상기 뼈 결합 부재는 근위단, 원위단, 및 상기 뼈 결합 부재의 상기 근위단으로부터 적어도 부분적으로 연장하고 내부 표면을 구획하는 관강(lumen)을 포함하고;
    상기 로드 캐리어 결합 부재는 상기 로드 캐리어와 결합하기 위한 헤드부, 및 상기 헤드부로부터 연장하는 샤프트부를 포함하고, 상기 샤프트부는 근위단, 원위단 및 외부 표면을 포함하고, 상기 샤프트부는 상기 뼈 결합 부재에 형성된 상기 관광 속으로 적어도 부분적으로 연장하도록 구성되고;
    상기 샤프트부의 적어도 일부분은 직경 DS를 가지고, 상기 관강의 적어도 일부분은 직경 DL을 가지며, 상기 직경 DL은 상기 직경 DS보다 더 크게 되어 있으므로 상기 샤프트부의 상기 외부 표면의 적어도 일부분은 상기 관강의 상기 내부 표면의 적어도 일부분으로부터 이격되어 있고;
    상기 샤프트부의 상기 원위단은 상기 뼈 결합 부재의 상기 근위단의 원위적 위치에서 상기 관강에 연결되므로 상기 헤드부는 상기 뼈 결합 부재에 대하여 이동하는 것을 특징으로 하는 동적 뼈 고정 요소.
  2. 제1항에 있어서,
    그 근위단에서 상기 관강의 직경 DL이 원위적 위치에서 상기 관강의 근위단의 직경 DL보다 더 커지도록 상기 관강의 내부 표면은 각도 θ로 테이퍼진 것을 특징으로 하는 동적 뼈 고정 요소.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 관강의 테이퍼 각도 θ는 대략 10도보다 더 작은 것을 특징으로 하는 동적 뼈 고정 요소.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 샤프트부는 상기 헤드부와 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 동적 뼈 고정 요소.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 샤프트부는 상기 뼈 결합 부재의 상기 원위단에 인접한 위치에서 상기 관광의 내부에서 상기 뼈 결합 부재와 연결되는 것을 특징으로 하는 동적 뼈 고정 요소.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 샤프트부는 프레스 고정 연결을 통해 상기 관강 내부에서 상기 뼈 결합 부재에 연결되는 것을 특징으로 하는 동적 뼈 고정 요소.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 샤프트부의 상기 원위단은 상기 관강의 직경 DL보다 더 큰 직경을 가진 것을 특징으로 하는 동적 뼈 고정 요소.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 샤프트부는 그 위에 형성된 하나 또는 그 이상의 특수 표면들을 포함하는 것을 특징으로 하는 동적 뼈 고정 요소.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 특수 표면들은 탄력적으로 변형될 수 있으므로, 상기 샤프트부가 관강 속에 삽입되어 있을 때 그 후 그들의 더 큰 원래 크기로 복귀할 때 상기 특수 표면들은 탄성적으로 변형하기 때문에 상기 특수 표면들은 상기 관강의 상기 내부 표면을 압착하여 상기 샤프트부의 상기 외부 표면과 상기 관강의 상기 내부 표면 사이의 접촉 압력을 증가시키는 것을 특징으로 하는 동적 뼈 고정 요소.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 특수 표면은 상기 샤프트부의 일부분에 형성된 방사상으로 확장하는 다수의 돌기들인 것을 특징으로 하는 동적 뼈 고정 요소.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 특수 표면은 상기 샤프트부의 일부분에 형성된 세로로 확장하는 다수의 돌기들인 것을 특징으로 하는 동적 뼈 고정 요소.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 특수 표면은 상기 샤프트부의 일부분에 형성된 방사상으로 확장하는 다수의 돌기들 및 세로로 확장하는 다수의 돌기들인 것을 특징으로 하는 동적 뼈 고정 요소.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 샤프트부의 상기 원위단은 상기 관강의 상기 내부 표면에 연결된 것을 특징으로 하는 동적 뼈 고정 요소.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 뼈 결합 부재는 뼈 또는 뼈 조각들에 결합하기 위해 그 외부 표면에 형성된 다수의 나사산들을 포함하고, 상기 샤프트부의 상기 외부 표면은 상기 뼈 결합 부재의 상기 외부 표면에 형성된 인접한 나사산들 사이에서의 용접에 의해 상기 관강의 상기 내부 표면에 용접된 것을 특징으로 하는 동적 뼈 고정 요소.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 헤드부는 구동 도구(drive tool)에 형성된 팁과 결합하기 위한 구동 요소를 포함하고, 상기 헤드부는 상기 구동 도구의 팁에 형성된 다수 핀들을 수납하기 위한 다수의 관통 구멍을 포함하고, 상기 핀들은 상기 로드 캐리어 결합 부재의 상기 헤드부를 관통하여 확장되어 상기 뼈 결합 부재에 접촉하도록 구성됨으로써, 상기 다수의 핀들은 상기 로드 캐리어 결합 부재와 상기 뼈 결합 부재 모두에 접촉되기 때문에, 상기 구동 도구를 회전시키면 상기 로드 캐리어 결합 부재와 상기 뼈 결합 부재 모두를 동시에 회전시키는 것을 특징으로 하는 동적 뼈 고정 요소.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 헤드부는 구동 도구에 형성된 팁과 결합하기 위한 구동 요소를 포함하고, 상기 헤드부는 그들로부터 확장하는 하나 또는 그 이상의 돌출부들을 포함하고, 상기 뼈 결합 부재는 그 안에 형성된 하나 또는 그 이상의 리세스들을 포함함으로써, 상기 돌출부는 상기 리세스 속으로 확장되어, 상기 구동 도구를 회전시키면 상기 로드 캐리어 결합 부재와 상기 뼈 결합 부재 모두를 동시에 회전시키는 것을 특징으로 하는 동적 뼈 고정 요소.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 뼈 결합 부재는 TAV 및 TAN으로 구성된 그룹으로부터 선택된 생체적합성 금속으로 제조되고, 상기 로드 캐리어 결합 부재는 코발트 크로뮴으로 제조되는 것을 특징으로 하는 동적 뼈 고정 요소.
  18. 뼈의 골절을 가로질러 로드 캐리어를 내부적으로 고정하기 위한 방법에 있어서:
    (a) 다수의 동적 뼈 고정 요소들을 마련하는 단계;
    (b) 절개를 만드는 단계;
    (c) 상기 동적 뼈 고정 요소들이 골절을 가로지는 뼈의 평행 이동이 가능하도록, 골절의 어느 일측에서 두 개 또는 그 이상의 동적 뼈 고정 요소들을 통하여 상기 로드 캐리어를 환자의 뼈에 연결하는 단계; 및
    (d) 상기 로드 캐리어와 상기 다수의 동적 뼈 고정 요소들이 환자 안에 남아 있도록 상기 절개를 닫는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 내부 고정 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 다수의 동적 뼈 고정 요소들 각각은 뼈에 결합하기 위한 뼈 결합 부재와 상기 로드 캐리어에 결합하기 위한 로드 캐리어 결합 부재를 포함하고, 상기 로드 캐리어 결합 부재는 상기 뼈 결합 부재 이동 가능하게 연결되어 있으므로, 상기 뼈 결합 부재에 대한 상기 로드 캐리어 결합 부재의 이동은 골절을 가로지르는 뼈의 평행한 이동을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 내부 고정 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 뼈 결합 부재는 상기 뼈 결합 부재의 근위단으로부터 적어도 부분적으로 확장하고 내부 표면을 구획하는 관강을 더 구비하고;
    상기 로드 캐리어 결합 부재는 상기 로드 캐리어와 결합하기 위한 헤드부와 상기 헤드부로부터 연장하는 샤프트부를 더 구비하고, 상기 샤프트부는 근위단, 원위단 및 외부 표면을 가지며, 상기 샤프트부는 상기 뼈 결합 부재에 형성된 상기 관강 속으로 적어도 부분적으로 확장하도록 구성되어 있으며, 상기 헤드부가 상기 뼈 결합 부재에 대해 움직일 수 있도록 상기 샤프트부의 상기 외부 표면의 적어도 일부분은 상기 관강의 상기 내부 표면의 적어도 일부분으로부터 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 내부 고정 방법.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 뼈 결합 부재에 대한 상기 로드 캐리어 결합 부재의 이동은 상기 로드 캐리어 부재에 힘을 가해서 대체적으로 "S" 모양의 구성을 채택하도록 하는 것을 특징으로 하는 내부 고정 방법.
  22. 제18항에 있어서,
    초기 기간 동안 상기 뼈의 이동이 방지되도록 상기 골절의 어느 일측 또는 양측에 하나 또는 그 이상의 표준 뼈 스크류들을 삽입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내부 고정 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 뼈의 이동이 가능해지도록 상기 초기 기간이 경과된 후 상기 표준 뼈 스크류들을 환자의 뼈로부터 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내부 고정 방법.
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