KR20100129270A - 관절 대체 기구 - Google Patents

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KR20100129270A
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스티븐 크레이그 험프레이스
스콧 디. 호지스
에릭 씨. 랭
대니 제이. 주니어 브래드독
하이 에이치. 트리유
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워쏘우 오르쏘페딕 인코포레이티드
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Abstract

위 척추뼈 및 아래 척추뼈 사이에 개재되는 인공척추관절은 한 쌍의 양측 관절 부요소를 포함한다. 각각의 관절 부요소는 위 척추뼈 체결 표면을 포함한 상부요소 및 아래 척추뼈 체결 표면을 포함하는 하부요소를 포함한다. 각각의 관절 부요소는 상부요소 및 하부요소 사이에 연장되는 간격자(spacer)를 더욱 포함한다. 간격자는 제 1 탄성계수 및 제 2 탄성계수를 가진다. 제 1 탄성계수에서 제 2 탄성계수로는 기울기적 변화에 따라 변경된다.

Description

관절 대체 기구{JOINT REPLACEMENT DEVICE}
본 발명은 관절 대체 기구에 관한 것이다.
척추는 일반적으로 장력 및 압축 하중을 담당하고 굽힘 운동을 가능하게 하며, 갈비뼈, 근육 및 인대 부착 부위를 제공하는 일반적으로 유연한 기둥이다. 총체적으로, 척추는 목, 가슴 및 허리 척추뼈의 3 분절로 나뉜다. 도 1은 건강한 사람 척주의 허리 척추뼈(1) 및 엉치뼈(3)을 개략적으로 도시한다. 척추 분절은 척추뼈로 불리는 개별 뼈들로 이루어지고, 척추뼈는 이들 사이에 위치된 추간 디스크에 의해 분리된다.
도 2는 두 개의 인접 척추뼈들(7, 9) 사이에 있는 손상된 추간 디스크(5)를 가지는 허리 척추뼈 영역 우측 일부를 도시한 것이다. 허리 척추뼈 영역은 전방부(11) 및 후방부(13)을 포함한다. 임의 관절에서, 가장 위에 있는 척추뼈는 위 척추뼈, 아래에 있는 것은 아래 척추뼈라고 칭한다. 각 척추뼈는 대체적으로 원통형 몸체(7a, 9a)를 가지고, 이는 척추뼈(7, 9)의 주요한 하중 지지 부분이다. 척추뼈(7)은 가시돌기(7b) 및 가로돌기들(7c, 7d)을 포함한다(상기 7b 및 7c는 도 2-3에서 도시되고 상기 7d는 도 3에서 보이도록 도시된다). 유사하게, 척추뼈(9)는 가시돌기(9b) 및 가로돌기들(9c, 9d)을 포함한다(도시되지 않음). 무엇보다도 돌기들은 근육 및 인대 부착 영역을 제공한다. 후관절(7e)는 위 및 아래 척추뼈(7, 9) 각각의 관절돌기들(7f, 9f) 사이에 위치된다.
추간 디스크의 기능은 충격 흡수 및 관절이다. 이들은 척추가 받는 압축 및 장력 하중을 흡수하고 동시에 인접 척추뼈 몸체들이 특히 굽힘 (굴곡) 동안 제한된 정도로 상대 운동하도록 한다. 따라서 추가 디스크들은 일정한 근육 압력 및/또는 중력 하에 있고 총체적으로 "소모" 표시를 보이는 허리 척추뼈의 제 1 부분이다. 후관절은 거의 일정하게 척추와 같이 움직이므로 후관절 퇴행 역시 일반적이다. 사실, 후관절 퇴행 및 디스크 퇴행은 동반되어 발병된다. 일반적으로, 척추의 변경된 역학으로 인하여 이들 중 하나가 주요한 문제이고 다른 하나는 2차적인 문제이지만, 외과적 선택이 고려될 때에는, 전형적으로 후관절 퇴행 및 디스크 퇴행 양자가 발생된다. 예를들면, 변경된 후관절 및/또는 추간 디스크의 역학은 척주관협착증, 퇴행성 척추전방전위증, 및 퇴행성 척주측만증에 이른다.
이러한 병태를 치료하는 외과적 시술의 하나는 전방척추고정술 (즉 척추 유합술)이며, 이는 전방 및/또는 후방 접근에 의해 수행되었다. 후방 시술로는 정위치 유합술, 후방 측방 기구화 유합술, 구멍 경유 요추 추체간 유합술("TLIF"), 후방 요추체간 유합술("PLIF")을 포함한다.
그 높이에서 임의 움직임을 제거하기 위하여 척추 분절을 단단하게 유합하는 것은 즉시적 증상을 경감시킬 수 있으나, 시간 경과에 따라 인접 높이에서의 추가적인 퇴행을 유발할 수 있다. 예를들면 인공 디스크를 사용하여 관절에서 동작을 유지하는 것은 일부 환자에게 해결책이 될 수 있다. 그러나, 어떠한 공지 기구 또는 방법도 본 발명의 양태에 따른 이점을 제공하지 않는다. 따라서 공지 이식체의 단점 및 문제점을 피할 수 있는 개선된 척추 관절성형 기구의 필요성이 요망된다.
한 양태에 있어서, 위 척추뼈 및 아래 척추뼈 사이에 개재되는 인공척추관절은 한 쌍의 양측 관절 부요소를 포함한다. 각각의 관절 부요소는 위 척추뼈 체결 표면을 포함한 상부요소 및 아래 척추뼈 체결 표면을 포함하는 하부요소를 포함한다. 각각의 관절 부요소는 상부요소 및 하부요소 사이에 연장되는 간격자(spacer)를 더욱 포함한다. 간격자는 제 1 탄성계수 및 제 2 탄성계수를 가진다. 제 1 탄성계수에서 제 2 탄성계수로는 기울기 변화에 따라 변경된다.
제 2 양태에 있어서, 위 척추뼈 및 아래 척추뼈 사이 개재되는 인공척추관절은 한 쌍의 양측 관절 부요소를 포함한다. 각각의 관절 부요소는 위 척추뼈 체결 표면 및 상부 간격자 체결 표면을 포함한 상부요소를 포함한다. 각각의 관절 부요소는 아래 척추뼈 체결 표면 및 하부 간격자 체결 표면을 포함한 하부요소를 더욱 포함한다. 각각의 관절 부요소는 상부요소 및 하부요소 사이에 연장되는 간격자를 더욱 포함한다. 간격자는 망 용기 및 망 용기에 내에 있는 코어를 포함한다.
제 3 양태에 있어서, 인공척추관절을 위 및 아래 척추뼈 사이에 이식하는 방법은 구멍 경유 후방 접근법으로 위 및 아래 척추뼈 사이 추간 디스크 공간으로의 접근 경로를 형성하는 단계를 포함한다. 본 방법은 인공척추관절 상부요소를 추간 디스크 공간에 삽입하는 단계를 포함한다. 상부요소는 상부 후방요소를 포함한다. 본 방법은 인공척추관절 하부요소를 추간 디스크 공간에 삽입하는 단계를 더욱 포함한다. 하부요소는 하부 후방요소를 포함한다. 본 방법은 인공척추관절의 간격자를 추간 디스크 공간에 삽입하는 단계를 더욱 포함한다. 간격자는 탄성재료를 포함한다. 본 방법은 추간 디스크 공간으로부터 후방으로 연장되도록 상부 및 하부 후방요소들을 배열하는 단계 및 상부 후방요소를 하부 후방요소와 관절 체결되도록 배치하는 단계를 더욱 포함한다.
이하 상세한 설명, 도면 및 청구항들로부터 추가적이고 대안적인 형상, 이점, 용도 및 양태들이 기술될 것이다.
도 1은 사람 척주의 허리 척추뼈 및 엉치뼈 영역의 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 2는 두 개의 척추뼈 사이에 개재된 손상 디스크를 가지는 도 1에서 도시된 허리 척추뼈 우측 일부의 상세 사시도이다.
도 3은 본 발명의 원리에 의하여 제조된 추간 인공관절의 제 1 양태를 나타내는 허리 척추뼈 일부의 사시도이다.
도 4는 도 3의 추간 인공관절의 측면도이다.
도 5는 도 3-4에 도시된 추간 인공관절의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제 1 양태에 따른 추간 인공관절에 사용되는 간격자의 정면도이다.
도 7은 본 발명의 제 2 양태에 따른 추간 인공관절 사시도이다.
도 8은 도 7에 도시된 추간 인공관절을 나타내는 허리 척추뼈 일부의 측면도이다.
도 9는 도 7-8에 도시된 추간 인공관절을 나타내는 허리 척추뼈의 정면도이다.
도 10은 도 7-9에 도시된 추간 인공관절의 정면도이다.
도 11은 제 3 양태에 따른 추간 인공관절의 사시도이다.
도 12는 도 11에 도시된 추간 인공관절의 측면도이다.
도 13은 제 4 양태에 따른 추간 인공관절의 사시도이다.
도 14는 도 13에 도시된 추간 인공관절의 단면도이다.
도 15는 제 5 양태에 따른 추간 인공관절의 사시도이다.
도 16은 도 15에 도시된 추간 인공관절의 단면도이다.
도 17A-17D는 도 15-16에 도시된 추간 인공관절의 대안적 후방단부 측면도들이다.
상기 참조 도면에서, 척추뼈에 대한 추간 인공관절의 척도 및 위치는 변경될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
추간 디스크 또는 추간 디스크 및 최소한 하나의 상응 후관절 조합을 대체할 수 있는 다양한 양태의 추간 인공관절들이 도시된다. 본 발명에 따른 다양한 양태의 추간 인공관절들은 관절 대체가 필요한 임의 문제들, 예를들면 퇴행성 허리 척추뼈 변경, 외상-후, 추간 원반의, 후관절 통증 또는 척추전방전위증을 치료 및/또는 허리 척추뼈 여러 높이에서의 운동 유지에 적용될 수 있다.
도 3-6은 제 1 양태의 추간 인공관절을 도시한 것이다. 도 3-4에 도시된 바와 같이, 각 관절은 한 쌍의 관절 성형 부요소(30)으로 구성되며, 각 부요소는 간격자(31) 및 유지부(33)을 포함한다. 유지부(33)은 상부요소(33a) 및 하부요소(33b)를 포함한다. 도 3에 도시된 양태에 있어서, 상부요소(33a)는 하부요소(33b)의 위에 위치하고 간격자(31)은 그들 사이에 배치된다. 상기 양태에 따른 추간 인공관절은 한 쌍의 관절성형 부요소들을 포함하지만, 단일 관절성형 부요소 또는 2 이상의 관절성형 부요소들을 가지는 추간 인공관절과 같은 다른 양태들도 구현될 수 있다. 또한 다른 양태로는 동일하지 않은 크기의 관절성형 요소들로 구현될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 도 3-4에 도시된 양태에서, 간격자(31)은 상부요소(33a) 및 하부요소(33b) 사이에 삽입되는 분리된 요소이다. 그러나, 일부 대안적인 양태에 있어서, 간격자는 하나 또는 양 상부요소 및 하부요소와 일체로 형성되고 일체화될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
상부요소(33a)는 위 척추뼈 몸체(7a)와 체결되도록 구성된 위 척추뼈 체결 표면(33e)을 포함한다. 유사하게, 하부요소(33b)는 아래 척추뼈 몸체(9a)와 체결되도록 구성된 아래 척추뼈 체결 표면(33f)를 포함한다. 또한, 상부요소(33a)는 위 척추뼈 체결 표면(33e)에서 연장되는 선택적인 상부 용골(35a)를 포함하며, 하부요소(33b)는 아래 척추뼈 체결 표면(33f)에서 연장되는 선택적인 하부 용골(35b)를 포함하여 관절성형 부요소(30)을 안정화시킨다. 상부 용골 및 하부 용골은 구멍들을 포함할 수 있어 뼈 성장을 촉진시킬 수 있다. 추가로, 상부 용골은 캐치를 포함할 수 있어 상부요소가 위 척추뼈(7)에 더욱 부착될 수 있다.
다른 양태에 있어서, 하나 또는 양 용골들의 폭 및 높이는 가변 가능하다. 다른 양태에 있어서, 하나 또는 양 용골 하부는 상부 보다 더욱 협소할 수 있다. 다른 양태에 있어서, 하나 또는 양 용골은 경사 또는 파형을 가질 수 있다. 다른 양태에 있어서, 하나 또는 양 용골들은 상이한 높이를 가지는 부분들을 가질 수 있다.
본 발명의 다양한 양태에서, 상부요소 및/또는 하부요소는 경질일 수 있고, 및 코발트-크롬 합금, 티타늄 합금, 니켈 티타늄 합금, 및/또는 스테인리스 철과 같은 금속을 포함하는 임의 적합한 생체적합성 재료로 형성될 수 있다: 알루미늄 산화물 또는 알루미나, 지르코늄 산화물 또는 지르코니아, 입자 다이아몬드 압축체, 및/또는 열분해 탄소와 같은 세라믹 재료도 적합할 수 있다. 고분자 재료도 사용될 수 있고, 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 탄소-강화 PEEK, 또는 폴리에테르케톤케톤(PEKK)과 같은 폴리아릴에테르케톤(PAEK) 군의 임의 부재; TECAMAX; 폴리술폰; 폴리에테르이미드; 폴리이미드; 초-고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE); 및/또는 가교 UHMWPE을 포함한다. 상부요소 및 하부요소를 구성하는 다양한 성분들은 상이한 재료들로 형성될 수 있다.
이러한 양태에 있어서, 간격자(31)은 탄성재료로 제조되며, 예를들면 폴리우레탄, 실리콘, 실리콘 폴리우레탄 공중합체, 폴리올레핀, 예를들면 폴리이소부틸렌 고무 및 폴리이소프렌 고무, 네오프렌 고무, 니트릴 고무, 가황 고무 및 이들의 조합물을 포함한다. 이식체 소정 부분, 예를들면 저 탄성계수 영역, 층, 또는 면적은 더욱 가변성의 또는 유동성의 재료, 예를들면 연질 탄성중합체 및 고분자 겔로 형성될 수 있다. 추가로 도 5-6에 도시된 바와 같이, 간격자(31)은 내부(31c) 및 표면(31d)을 포함한다. 내부(31c)는 간격자(31) 내부에 위치하고 표면(31d)는 간격자(31) 외부에 위치한다. 내부(31c)는 내부 탄성계수를 가지고 표면(31d)는 표면 탄성계수를 가지며 이는 내부 탄성계수와 다르다. 도 6에 도시된 바와 같이, 표면 탄성계수에서 내부 탄성계수로의 점차적 기울기 변경이 있다. 표면 탄성계수는 내부 탄성계수보다 더 높을 수 있어 결과적으로 표면은 내부 보다 더욱 경질일 수 있다. 대안으로, 표면 탄성계수는 내부 탄성계수보다 더 낮을 수 있고, 결과적으로 표면은 내부보다 더욱 연질일 수 있다. 간격자(31)은 또한 표면 코팅 또는 경화 처리제를 포함할 수 있다.
점차적인 기울기적 변경은 사출성형을 포함한 성형방법을 통하여 달성될 수 있다. 균일 재료로 형성된 간격자 내에서, 화학적 가교 함량 및 종류를 변경시켜 탄성계수가 변할 수 있다. 또한 원하는 조합 또는 혼합된 탄성계수를 달성하기 위하여 균일 재료에 다른 함량의 추가 재료를 조합 또는 분산시켜 기울기적 변경에 이를 수 있다. 탄성계수 차이는 또한 강화재료를 사용하여 달성될 수 있다. 또한, 점차적 변경은 물리적 특성 예를들면 이식체 두께, 표면 패턴, 재료 다공성 또는 재료 공극 변경을 통하여 달성될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상부요소(33a) 및 하부요소(33b)는 두 개의 인접 척추뼈(7, 9) 사이에 배치된다. 더욱 상세하게는, 상부요소(33a)는 위 척추뼈 몸체(7a) 하면을 따라 위치하고, 하부요소(33b)는 아래 척추뼈 몸체(9a) 상면에 배치된다. 그러나, 이 기술분야의 통상의 숙련가는 상부요소 및 하부요소는 이러한 배열에 한정되지 않고 본원에 도시된 것과는 다른 위치 및/또는 형상으로 배향될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
본 발명의 다양한 양태에 있어서, 척추뼈 잔류 종판과 접촉되는 관절성형 상부요소 및 하부요소의 표면은 비드화(beaded) 재료로 코팅되거나 플라즈마 분사되어 뼈 성장을 촉진하고 견고한 연결을 이룰 수 있다. 특히, 뼈 성장 촉진 표면은 티타늄/칼슘/인산염과의 코발트 크롬 몰리브덴 합금 이중코팅, 망 표면 또는 임의 기타 유효한 표면 마무리될 수 있다. 대안으로 또는 조합하여, 접착제 또는 시멘트 예를들면 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)가 하나 또는 양 종판들과 이식체 전부 또는 일부를 고착시키기 위하여 사용될 수 있다.
이러한 양태에 있어서, 상부요소(33a) 및 하부요소(33b)는 이들 사이 간격자(31)을 유지하기 위하여 구성된다. 예를들면, 도 4-6에 도시된 바와 같이 두 볼록 표면(31a, 31b)을 가지는 간격자(31)의 경우, 상부요소(33a) 및 하부요소(33b) 각각은 오목 표면(33c, 33d)를 가지며, 이는 간격자(31)이 유지될 수 있는 공간을 형성한다. 도 4-5에 도시된 양태에서, 간격자(31)의 상부 볼록 표면(31a)은 상부요소(33a)의 비-구형 오목 표면(33c)에 의해 형성된 오목 공간 내에 맞추어지고, 간격자(31)의 하부 볼록 표면(31b)는 하부요소(33b)의 비-구형 오목 표면(33d)에 의해 형성된 오목 공간 내에 맞추어진다. 본 발명의 여러 양태에 있어서, 볼록 표면 및 오목 표면들은 원통형, 직사각형, 타원형, 캡슐, 강낭콩-타입, 이들의 조합 및/또는 다양한 기타 비-구형 형상일 수 있다. 비-구형 형상은 균일한 곡률 반경을 가지지 않는 임의 형상을 포함하는 것으로 이해된다. 대안적 양태에 있어서, 상부요소 및 하부요소는 구형 오목 표면을 가지고 및/또는 간격자는 구형 볼록 표면을 가질 수 있다.
간격자(31)은 상부 및 하부요소들과 이동 가능하게 체결되어 상부요소(33a)의 표면(33c)는 예를들면 간격자(31)의 표면(31a)에 대하여 미끄러지고 및/또는 회전될 수 있다. 다른 양태에서, 간격자는 상부 및 하부요소들 사이에서 성형(즉, 부착)될 수 있다.
간격자(31), 상부요소(33a), 및 하부요소(33b)는 연동되어 하부요소(33b)에 대한 상부요소(33a)의 운동을 허용 또는 제한시킨다. 움직임은 간격자(31)의 탄성 및 상부요소(33a) 및 하부요소(33b)의 오목 표면들(33c, 33d)와 관절 운동되는 간격자(31)의 볼록 표면들(31a, 31b)의 형상에 따라 허용되거나 제한된다. 굽힘-신장은 상부요소(33a) 및 하부요소(33b)와의 간격자(31)의 관절 운동과 결합된 간격자(31)의 탄성적 변형에 따라 허용되거나 제한된다. 측방 굽힘 및 회전은 주로 간격자(31)의 탄성적 변형에 의해 허용되거나 제한된다.
상기 양태의 추간 인공관절은 충분히 소형이어서 후관절을 손상시키지 않고 양측 후방 접근법을 통하여 삽입될 수 있다. 이러한 양태의 추간 인공관절은 전방 접근법으로도 삽입될 수 있다. 추가로, 상기 양태의 추간 인공관절은 기계적으로 견고하여 허리 또는 목 척추뼈에서 지지를 제공할 수 있다. 또한, 상기 양태의 추간 인공관절은 유연하여 회전 중심의 변화시키면서 원하는 범위의 움직임을 가능하게 하고, L5-S1 높이에서 일정한 상당하고도 동적인 하중 하에서 견딜 수 있다. 본 발명의 양태는 전체적으로 허리 및 엉치뼈 영역에 대하여 언급되지만 추간 인공관절의 다른 양태는 목 및 가슴 척추뼈에서도 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
도 7-10은 제 2 양태의 추간 인공관절을 도시한 것이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 관절은 두 개의 관절성형 부요소(50)으로 이루어지며, 각각의 부요소는 간격자(51), 상부요소(53), 및 하부요소(55)을 가진다. 도 7에 도시된 양태에 있어서, 상부요소(53)은 하부요소(55) 위(상부)에 놓이며 간격자(51)은 이들 사이에 배치된다.
하부요소(55)은 전방부(56) 및 이로부터 후방 연장된 다리(57)을 가진다. 장착되면, 다리(57)은 위 척추뼈 몸체(7a) 및 아래 척추뼈 몸체(9a) 사이 추간 디스크 공간으로부터 뿌리의 최소 일부를 따라 원위단부(57a)로 더욱 후방 연장될 수 있다. 대안적 양태에서, 모든 또는 일부 뿌리가 제거되어 다리는 거의 또는 어떠한 천연 구조체 지지가 없다. 추가로, 이러한 양태에서, 다리(57)는 하부요소(55)를 부착기구(59)와 연결시킨다.
상부요소(53) 및 하부요소(55)는 두 개의 인접 척추뼈들 사이에 배치된다. 더욱 상세하게는, 상부요소(53)은 위 척추뼈 몸체(7a) 하면을 따라 놓이고, 하부요소(55)의 전방부(56)은 아래 척추뼈 몸체(9a) 상면에 놓이며 다리(57) 및 부착기구(59)는 디스크 공간으로부터 후방 연장된다. 그러나, 본 분야의 기술자는 상부요소, 하부요소, 다리, 및 부착기구는 이러한 배열에 제한되지 않으며 본원에 도시된 것과는 다른 방향 및/또는 다른 형태로 배향될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
이러한 양태에 있어서, 부착기구(59)는 뼈나사 수용부(59a) 및 뼈나사(59b)를 포함하지만, 다른 양태에서, 부착기구는 못, 스테이플, 또는 기타 기구적 또는 화학적 고정구가 적합할 수 있다. 부착기구(59) 방향에 따라 뼈나사(59b)는 뿌리외로 삽입될 수 있어 뼈나사 (59b)는 경사각 경로로 주행되거나 뿌리를 통하여 정의되는 중앙축으로부터 벗어나게 주행된다. 뼈나사(59b)는 뿌리 일부를 통하여 아래 척추뼈 몸체(9a)로 나사 체결된다. 뿌리외 고정은 뿌리를 통하여 대체적으로 후방-전방 정의된 중앙축 아래 경로를 따르지 않는 뿌리로의 임의 고정일 수 있다. 상기 양태에 있어서, 뼈나사(59b)는 뿌리의 상부 벽을 통과하여 강한 피질 고정을 달성할 수 있다. 일부 양태에서, 부착기구는 최소한 부분적으로 후퇴될 수 있어 관절, 연질조직 및 신경구조체와 간섭되지 않을 수 있다.
장착되면, 다리(57) 및 부착기구(59)는 특히 굽힘/폄 운동시 추간 인공관절의 과도한 움직임을 제한한다. 또한, 다리(57)은 아래 척추뼈(9)로 하중을 분산시켜 하부요소(55)의 아래 척추뼈(9)로의 잠재적 침강을 줄인다.
상부요소(53)은 위 척추뼈 몸체(7a)와 체결되도록 구성된 위 척추뼈 체결 표면(53a)을 포함한다. 유사하게 하부요소(55)은 아래 척추뼈 몸체(9a)와 체결되도록 구성된 아래 척추뼈 체결 표면(55a)을 포함한다. 또한, 상부요소(53)은 위 척추뼈 체결 표면(53a)에서 연장되는 선택적인 상부 용골(53b)를 포함하며, 하부요소(55)는 아래 척추뼈 체결 표면(55a)에서 연장되는 선택적인 하부 용골(55b)를 포함하여 관절성형을 안정화시킨다. 추가로, 상부 용골(53b)은 상부캐치(53c)를 포함할 수 있어 상부요소(53)가 위 척추뼈 몸체(7a)에 더욱 부착될 수 있다. 이러한 양태에서, 캐치(53c)는 날카롭게 아래로 절삭된 선단 모서리를 포함한다. 또한, 상부용골 및 하부용골은 구멍들을 포함할 수 있어 뼈 성장을 촉진시킬 수 있다.
또한, 상부요소(53)은 위 척추뼈 체결 표면(53a) 후방 모서리로부터 상향되는 상부 탭(53d)를 포함할 수 있다. 이러한 양태에서, 상부 탭(53d)는 위 척추뼈 체결 표면 53a에 대하여 대체로 수직 또는 약간 예각일 수 있다. 상부 탭(53d)는 상부용골(53b) 후방 단부와 일체로 형성되거나 달리 인접할 수 있다. 상부 탭(53d)는 정지구로 기능하여 본 발명의 추간 인공관절이 추간 디스크 공간 내에서 너무 전방으로 삽입되지 않도록 한다.
일단 척주에 배치되면, 상부 탭(53d)는 위 척추뼈 몸체 7a와 체결될 수 있다.
간격자(51)은 이중 탄성계수를 가지나 다른 양태에서 단일 또는 2 이상의 탄성계수를 가질 수 있다. 간격자(51)은 단일 또는 다중 재료로 제조될 수 있다. 간격자(51)은 점차적으로 변경되는, 또는 기울기적 변경되는 이중 탄성계수를 가질 수 있다. 달리, 차별적으로 변경되는 탄성계수가 적합할 수 있다. 한 양태에 있어서, 상부요소(53) 및 하부요소(55)에 인접하게 배치되는 간격자(51)의 단부들은 간격자(51) 단부들 사이에 배치되는 간격자(51)의 중앙보다 더 높은 탄성계수 (즉, 더욱 경질)를 가질 수 있다. 다른 양태에서, 간격자(51)의 코어 51는 간격자(51)의 외주보다 더 높은 탄성계수를 가질 수 있다.
점차적인 기울기적 변경은 사출성형을 포함한 성형방법을 통하여 달성될 수 있다. 균일 재료로 형성된 간격자 내에서, 화학적 가교 함량 및 종류를 변경시켜 탄성계수가 변할 수 있다. 또한 원하는 조합 또는 혼합된 탄성계수를 달성하기 위하여 균일 재료에 다른 함량의 추가 재료를 조합 또는 분산시켜 기울기적 변경에 이를 수 있다. 탄성계수 차이는 또한 강화재료를 사용하여 달성될 수 있다. 또한, 점차적 변경은 물리적 특성 예를들면 이식체 두께, 표면 패턴, 재료 다공성 또는 재료 공극 변경을 통하여 달성될 수 있다.
간격자(51)은 탄성재료로 제조되며, 예를들면 폴리우레탄, 실리콘, 실리콘 폴리우레탄 공중합체, 폴리올레핀, 예를들면 폴리이소부틸렌 고무 및 폴리이소프렌 고무, 네오프렌 고무, 니트릴 고무, 가황 고무 및 이들의 조합물을 포함한다. 이식체 소정 부분, 예를들면 저 탄성계수 영역, 층, 또는 면적은 더욱 가변성의 또는 유동성의 재료, 예를들면 연질 탄성중합체 및 고분자 겔로 형성될 수 있다.
간격자(51), 상부요소(53), 및 하부요소(55)는 연동되어 하부요소(55)에 대한 상부요소(53)의 운동을 허용 또는 제한시킨다. 이러한 양태의 추간 인공관절은 양측 후방접근법으로 삽입될 수 있다. 간격자(51)의 이중 탄성계수로 인하여 간격자(51)은 축방향 압축에 경성이지만 여전히 감쇠 효과를 제공한다. 또한, 간격자(51)의 이중 탄성계수로 간격자는 충분히 연성이어서 굽힘/폄, 축방향 회전 및 측방 굽힘 운동을 가능하게 한다. 추가로 간격자(51)의 이중 탄성은 운동 범위가 증가될수록 증가된 저항을 제공하여 단면 캡슐 및 정상 디스크의 기능을 자극할 수 있다. 전통적인 볼 및 소켓 관절과 비교하면, 이러한 양태의 추간 인공관절은 소모가 적고 측방 굽힘 및 회전에 있어 더욱 자연스러운 움직임을 제공하며 잠길 또는 정렬에서 벗어날 가능성이 더욱 낮다.
도 11-12는 제 3 양태의 추간 인공관절을 도시한 것이다. 제 2 양태와 다른 형상만이 상세하게 기술될 것이다. 제 3 양태에서, 상부요소(53')는 제 1 상부 턱(71a) 및 제 2 상부 턱(71b)을 가지고 간격자(51')와 체결되고 이탈을 방지한다. 제 1 상부 턱(71a) 및 제 2 상부 턱(71b)는 위 척추뼈 체결 표면(53a') 반대면에서 연장된다. 턱들(71a, 71b)는 최소한 부분적으로 간격자(51') 상부를 둘러싸서 전단력 및 상부요소(53')에 대한 간격자(51')의 측방 및/또는 전방-후방 변위를 제한한다. 유사하게, 하부요소(55')는 제 1 하부 턱(73a) 및 제 2 하부 턱(73b)을 가지고 간격자(51')와 체결되고 이탈을 방지한다. 제 1 하부 턱(73a) 및 제 2 하부 턱(73b)는 아래 척추뼈 체결 표면(55a) 반대면에서 연장된다. 턱들(73a, 73b)는 최소한 부분적으로 간격자(51')의 하부를 둘러싸서 하부요소(55')에 대한 간격자(51')의 측방 및/또는 전방-후방 변위를 제한한다.
도 13-14는 추간 인공관절의 제 4 예시적 양태를 도시한 것이다. 도 13에 도시된 바와 같이, 각 관절은 한 쌍의 관절성형 부요소(80)으로 구성되며, 각 부요소는 도 14에 도시된 바와 같이 단일 고분자성 기구이다. 각 관절성형 부요소(80)은 상부요소(81), 연결요소(83), 및 하부요소(85)을 가진다. 도 13 및 14에 도시된 양태에서, 상부요소(81)는 하부요소(85) 위(상부)에 있고 연결요소(83)은 이들 사이에 배치된다. 상기 양태에 따른 추간 인공관절은 한 쌍의 관절성형 부요소들을 포함하지만, 단일 관절성형 부요소 또는 2 이상의 관절성형 부요소들을 가지는 추간 인공관절과 같은 다른 양태들도 구현될 수 있다. 또한 다른 양태로는 동일하지 않은 크기의 관절성형 요소들로 구현될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
상부요소 81 및 하부요소(85)는 두 인접 척추뼈(7, 9) 사이에 배치될 수 있다. 더욱 상세하게는, 상부요소(81)는 위 척추뼈 몸체(7a) 하면을 따라 위치하고, 하부요소(85)는 아래 척추뼈 몸체(9a) 상면에 배치된다. 그러나, 이 기술분야의 통상의 숙련가는 상부요소 및 하부요소는 이러한 배열에 한정되지 않고 본원에 도시된 것과는 다른 위치 및/또는 형상으로 배향될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
상부요소(81)는 위 척추뼈 몸체(7a)와 체결되도록 구성된 위 척추뼈 체결 표면(81a)을 포함한다. 유사하게, 하부요소(85)는 아래 척추뼈 몸체(9a)와 체결되도록 구성된 아래 척추뼈 체결 표면(85a)를 포함한다. 또한, 상부요소(81)는 위 척추뼈 체결 표면(81a)에서 연장되는 선택적인 상부 용골(81b)를 포함하며, 하부요소(85)는 아래 척추뼈 체결 표면(85a)에서 연장되는 선택적인 하부 용골(85b)를 포함하여 관절성형을 안정화시킨다. 추가로, 상부용골(81b)은 상부캐치를 포함할 수 있어 상부요소(81)가 위 척추뼈 몸체(7a)에 더욱 부착될 수 있다. 상부용골(81b) 및 하부용골(85b)은 구멍들을 포함할 수 있어 뼈 성장을 촉진시킬 수 있다.
각 관절성형 부요소(80)가 단일 구조체이지만, 이의 부품들은 다른 재료특성을 가질 수 있다. 특히, 상부요소(81), 하부요소(85), 및 연결요소(83)은 다른 탄성계수를 가질 수 있다. 예를들면, 상부요소(81)은 최소한 하나의 상부요소 탄성계수를 가지며, 하부요소(85)는 최소한 하나의 하부요소 탄성계수를 가지며, 연결요소(83)은 최소한 하나의 연결요소 탄성계수를 가질 수 있다. 상부요소 81, 하부요소(85), 및 연결요소(83)은 하나 또는 다중 재료로 제조될 수 있다. 예를들면, 연결요소(83)은 점차적인 기울기적으로 변경되는 탄성계수들을 가질 수 있고, 여기서 상부요소 및 하부요소(85)에 인접하게 배치되는 연결요소(83)의 단부들은 연결요소(83) 단부들 사이에 배치되는 연결요소(83)의 중심보다 더 높은 (즉 더욱 경질) 탄성계수일 수 있다. 상부요소(81) 탄성계수 및 하부요소(85) 탄성 계수는 연결요소(83) 탄성계수 보다 더욱 높을 수 있다. 이런 경우, 상부요소(81) 및 하부요소(85)는 연결요소(83) 보다 더욱 단단하다.
상부, 하부 및 연결요소들의 적합한 재료는 탄성재료일 수 있으며, 예를들면 폴리우레탄, 실리콘 또는 실리콘 타입의 탄성중합체, 실리콘 폴리우레탄 공중합체, 라미네이트 복합 고분자 재료, 폴리올레핀, 예를들면 폴리이소부틸렌 고무 및 폴리이소프렌 고무, 네오프렌 고무, 니트릴 고무, 가황 고무 및 이들의 조합물을 포함한다. 이식체 소정 부분, 예를들면 저 탄성계수 영역, 층, 또는 면적은 더욱 가변성의 또는 유동성의 재료, 예를들면 연질 탄성중합체 및 고분자 겔로 형성될 수 있다. 점차적인 기울기적 변경은 사출성형을 포함한 성형방법을 통하여 달성될 수 있다. 균일 재료로 형성된 간격자 내에서, 화학적 가교 함량 및 종류를 변경시켜 탄성계수가 변할 수 있다. 또한 원하는 조합 또는 혼합된 탄성계수를 달성하기 위하여 균일 재료에 다른 함량의 추가 재료를 조합 또는 분산시켜 기울기적 변경에 이를 수 있다. 탄성계수 차이는 또한 강화재료를 사용하여 달성될 수 있다. 또한, 점차적 변경은 물리적 특성 예를들면 이식체 두께, 표면 패턴, 재료 다공성 또는 재료 공극 변경을 통하여 달성될 수 있다.
연결요소(83), 상부요소(81), 및 하부요소(85)는 연동되어 하부요소(85)에 대한 상부요소(81)의 운동을 허용 또는 제한시킨다. 요소들 사이의 다른 탄성계수로 인하여 연결요소(83)은 축방향 압축에 경성이지만 여전히 감쇠 효과를 제공한다. 또한, 연결요소 탄성계수로 연결요소(83)은 충분히 연성이어서 굽힘/폄, 축방향 회전 및 측방 굽힘 운동을 가능하게 한다. 상이한 탄성계수로 운동 범위가 증가될수록 증가된 저항을 제공하여 단면 캡슐 및 정상 디스크의 기능을 자극할 수 있다. 전통적인 볼 및 소켓 관절 (예를들면, 유사한 크기의 반구 홈과 관절 체결되는 반구 돌출 세트)과 비교하면, 이러한 양태의 추간 인공관절은 소모가 적고 측방 굽힘 및 회전에 있어 더욱 자연스러운 움직임을 제공하며 잠길 또는 정렬에서 벗어날 가능성이 더욱 낮다. 이러한 양태의 추간 인공관절은 양측 후방 접근법에 의해 삽입될 수 있다.
도 15-17D는 추간 인공관절의 제 5 예시적 양태를 도시한 것이다. 도 15-16에 도시된 바와 같이, 각 관절은 한 쌍의 관절 성형 부요소(130)으로 구성되며, 각 부요소는 상부요소(131), 하부요소(133), 및 망 요소(135)를 포함한다. 도 15-16에 도시된 양태에서, 상부요소(131)는 하부요소(133) 위(상부)에 있고 망 요소(135)는 이들 사이에 배치된다. 이러한 양태에 따른 추간 인공관절은 한 쌍의 관절성형 부요소들을 포함하지만, 단일 관절성형 부요소 또는 2 이상의 관절성형 부요소들을 가지는 추간 인공관절과 같은 다른 양태들도 구현될 수 있다. 또한 다른 양태로는 동일하지 않은 크기의 관절성형 요소들로 구현될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
이러한 양태에서, 망 요소(135)은 상부요소(131) 및 하부요소(133) 사이에 삽입되는 분리된 요소이다. 그러나, 망 요소(135)는 하나 또는 양 상부요소(131) 및 하부요소(133)와 일체로 형성되고 일체화될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
상부요소(131) 및 하부요소(133)는 두 개의 인접 척추뼈(7, 9) 사이에 배치된다. 더욱 상세하게는, 상부요소(131)는 위 척추뼈 몸체(7a) 하면을 따라 위치하고, 하부요소(133)는 아래 척추뼈 몸체(9a) 상면에 배치된다. 그러나, 이 기술분야의 통상의 숙련가는 상부요소 및 하부요소는 이러한 배열에 한정되지 않고 본원에 도시된 것과는 다른 위치 및/또는 형상으로 배향될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 상부요소(131)는 위 척추뼈 몸체(7a)와 체결되도록 구성된 위 척추뼈 체결 표면(131a)을 포함한다. 유사하게, 하부요소(133)는 아래 척추뼈 몸체(9a)와 체결되도록 구성된 아래 척추뼈 체결 표면(133a)를 포함한다. 또한, 상부요소(131) 및 하부요소(133) 각각은 경질 재료로 제조되어 위 척추뼈 몸체(7a) 및 아래 척추뼈 몸체(9a) 각각으로의 연결을 용이하게 한다. 또한, 상부요소(131)은 선택적인 상부 용골(137)를 포함하며, 하부요소(33b)는 선택적인 하부 용골(139)를 포함하여 관절성형을 안정화시킨다. 상부용골(137) 및 하부용골(139)는 구멍들을 포함할 수 있어 뼈 성장을 촉진시킬 수 있다.
척추뼈 잔류 종판과 접촉되는 관절성형 상부요소(131) 및 하부요소(133)의 표면은 비드화 재료로 코팅되거나 플라즈마 분사되어 뼈 성장을 촉진하고 견고한 연결을 이룰 수 있다. 특히, 뼈 성장 촉진 표면은 티타늄/칼슘/인산염과의 코발트 크롬 몰리브덴 합금 이중코팅, 망 표면 또는 임의 기타 유효한 표면 마무리될 수 있다. 대안으로 또는 조합하여, 접착제 또는 시멘트 예를들면 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)가 하나 또는 양 종판들과 이식체 전부 또는 일부를 고착시키기 위하여 사용될 수 있다.
상기 양태에서, 망 요소(135)는 망 용기(135a) 및 코어(135b)를 포함한다. 도 15-16에 도시된 바와 같이, 코어(135b)는 망 용기(135a) 내부에 포함된다. 망 용기(135a)는 교락 섬유를 포함하며 예를들면 금속, 고분자, 나일론, 고어텍스, 도는 기타 임의 적합한 재료로 제조될 수 있다. 망 용기(135a)는 상부요소(131) 및/또는 하부요소(133)에, 예를들면 열 또는 화학적 융착으로 부착될 수 있다. 망 용기(135a)는 전방 및 후방 가장자리에서 더욱 두꺼워 자연적인 고리 기능을 모방할 수 있다.
코어(135b)는 탄성 및/또는 팽창 재료로 제조될 수 있으며, 예를들면 실리콘, 라텍스, 폴리올레핀 공중합체, 폴리에틸렌, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리비닐클로라이드, 스티렌 수지, 폴리프로필렌, 열가소성 폴리에스테르, 탄성중합 재료, 합성고무, 폴리이소부틸렌, 폴리이소프로펜, 네오프렌, 니트릴 고무, 가황고무, 가황 공중합체, 열가소성 폴리우레탄, 지방족 폴리우레탄, 방향족 폴리우레탄, 분절화 폴리우레탄, 친수성 폴리우레탄, 폴리에테르 우레탄, 폴리카보네이트-우레탄, 실리콘 폴리카보네이트 폴리우레탄, 실리콘 폴리에테르우레탄, 열가소성 탄성중합체, 폴리카보네이트, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지, 아크릴, 폴리우레탄, 나일론, 스티렌 아크릴로니트릴, 셀룰로우스, 및/또는 임의 기타 적합한 탄성 또는 팽창 재료를 포함한다. 일부 양태에서, 코어(135b)는 팽창 가능한 풍선일 수 있다. 코어(135b)가 팽창 재료로 제조되는 양태에서, 코어 (135b)는 환자 내부에 놓이면 팽창될 수 있다. 코어(135b)는 팽창 전에 망 용기(135a) 개구 속으로 맞추어 질 수 있는 축소된 제 1 형태를 가질 수 있다. 코어(135b)는 축소된 제 1 형태에서 유체일 수 있고 초기 점도를 가져 망 용기(135a)가 척주 내부에 놓인 후 망 용기(135a) 속으로 전달될 수 있다. 코어(135b)는 망 용기(135a) 내부에서 경화되고 경화된 후 이로부터 유출되지 않을 수 있다. 코어(135b)는 망 용기(135a) 내부에 놓이는 즉시 경화 및/또는 팽창될 수 있거나 대안으로 코어(135b)는 생체물질이 주입되어 경화 및/또는 팽창될 수 있다.
이러한 양태의 코어(135b)는 충분히 소형이어서 최소 침습적 공간을 이용하여 삽입될 수 있다. 추간 인공관절이 척주에 놓이면, 코어(135b)는 팽창되어 상당히 경질의 형태를 유지하여 상부요소(131) 및 하부요소(133) 사이 공간을 유지시킬 수 있다. 상부요소(131) 및 하부요소(133)은 상부 후방요소(141) 및 하부 후방요소(142)을 각각 포함할 수 있다. 이러한 양태에서, 상부 후방요소(141)은 아래로 만곡되고 하부 후방요소(143)은 위로 만곡된다. 상부 후방요소(141)의 외면은 하부 후방요소(143)의 내면을 활주 가능하게 체결한다. 즉, 상부 후방요소(141)은 하부 후방요소(143)과 관절화 체결되어 최소한 부분적으로 자연적인 후관절을 모방하는 관절을 형성할 수 있다. 요소(141, 143)의 기술된 배열은 상부요소(131)이 후방으로 이탈되지 않도록 방지할 수 있다. 여러 양태에서, 도 17A-17D에 도시된 바와 같이, 상부 후방요소(141) 및 하부 후방요소(143)은 다양한 형태로 연결될 수 있다. 도 17A-17C는 척주가 다양한 위치에 있을 때 상부 후방요소(141) 및 하부 후방요소(143)이 테더(151)과 같은 구속자에 의해 연결된 것을 도시한다. 도 17A는 중립 위치의 척주 내에 배치된 추간 인공관절의 후방요소들(141, 143)을 도시한 것이다. 도 17B는 굽힘 위치의 척주 내에 배치된 추간 인공관절의 후방요소들(141, 143)을 도시한 것이다. 도 17A-17B에 도시된 바와 같이, 척주가 중립 위치에 있을 때 보다 굽혀질 때 테더(151)은 더욱 견인된다. 도 17C는 연장 위치의 척주 내에 배치된 추간 인공관절의 후방요소들(141, 143)을 도시한다. 도 17B-17C에 도시된 바와 같이, 테더(151)은 척주가 굽힘보다 연장일 때 더욱 느슨하다. 도 17D는 다른 양태를 나타내며, 여기에서 상부 후방요소(141) 및 하부 후방요소(143)은 다른 망 요소(153)에 의해 연결된다. 다른 망 요소(153)은, 도 15-16에 대하여 상기된 망 용기(135a) 및 코어(135b)와 유사한 재료 및 기능의 다른 망 용기(153a) 및 다른 코어(153b)를 포함한다.
다른 대안적 양태에서, 상부 후방요소(141) 및 하부 후방요소(143)은 다른 구속자 예를들면 상부 후방요소(141) 및 하부 후방요소(143)을 캡슐화하는 망 주머니에 의해 연결될 수 있다. 상부 후방요소(141) 및 하부 후방요소(143)이 망 주머니로 캡슐화되면, 망 주머니는 도 17A-17C의 테더 및 도 17D의 다른 망 요소(153)과 유사한 방식으로 하부 후방요소(143)에 대하여 상부 후방요소(141)의 움직임을 제한할 수 있다. 다른 양태에서, 상부요소(131) 및 하부요소(133)은 비-다공성 또는 부분 다공성 (예를들면, 망) 주머니에 의해 완전히 캡슐화될 수 있다. 주머니는 또한 윤활재료 (즉, 유체 또는 겔)을 함유할 수 있다.
망 요소(135), 상부요소(131), 및 하부 요소(133)는 연동되어 하부요소(133)에 대한 상부요소(131)의 운동을 허용 또는 제한시킨다. 움직임은 코어(135b) 및/또는 상부요소(141) 및 하부요소(143)의 연결 탄성 및/또는 형태에 따라 허용되거나 제한된다. 이 결과 인접 척추에서의 회전 중심 및 이동 개선이 있고, 본 개시인 추간 인공관절의 척주 내부 배치로 인한 상하 디스크들의 손상 가능성이 낮아진다. 또한, 망 용기(135a)는 유연할 수 있고 코어(135b)로부터 망 용기(135a)로 전달되는 힘/에너지 (즉 후프응력)를 흡수/저장할 수 있다.
재차 언급하면, 이들 예시적 실시양태들은 단지 예시적이며 본 발명의 모든 가능한 설계, 구현, 변경 및 사용의 완전한 나열을 의미하지 않는다. 또한, 비록 상기에서 명백하게 기술되지는 않았지만, 본원에 개시된 양태와 관련된 형상들은 다른 양태와 관련되어 사용될 수 있다.
본 분야의 기술자에게는 상기로부터 명백하지만, 인공관절을 이식하기 위하여 사용될 수 있는 적합한 시술 절차에 대한 요약 설명이 하기 제공된다. 일반적으로, 상기된 바와 같이 추간 인공관절은, 신경공 경유 요추 추체간 유합술(TLIF) 또는 후방 요추체간 유합술(PLIF)와 유사한 후방 신경공 경유 접근법에 의해 체내로 이식될 수 있다. 본 접근법에 의하면, 중앙 절개와 같은 절개가 환자 등에서 이루어지고 구멍을 통하여 손상된 디스크 및 주변 조직의 모두 또는 일부가 제거된다. 후관절이 대체되는지에 따라, 자연적인 후관절이 다듬어져 인공후관절을 위한 공간이 확보된다. 이후, 추간 인공관절 부요소들이 좌측 및 우측 경유 구멍을 통하여 각각 부품 별로 삽입된다. 즉, 후방요소가 있는 또는 없는 상부 및 하부 유지부, 및 인공디스크가 별도로 제공되는 경우 추간 인공관절 부품들이 구멍을 통하여 맞추어지고 적당한 추간 공간에 놓여진다. 구멍을 통하여 삽입되기 전에 인공관절 부품들은 완전히 분리되어 있거나 본 분야에서 공지된 천 또는 기타 재료로 둘 이상으로 묶기거나 포장될 수 있다. 자연적인 디스크의 외부 고리 최소 일부가 잔류하는 경우, 추간 인공관절 각각의 하부 유지부는 고리의 상응 부분에 인접하게 삽입된다. 만일 중앙선 전방 연결부가 제공되면, 유지 부재들의 좌측 및 우측 부요소들이 맞추어져 외부 고리에 의해 제자리에 고정된다. 이런 경우, 고리 잔류 부분은 실질적으로 시술 전과 동일한 위치에 있을 수 있다. 또한, 자연적인 디스크의 고리가 완전히 제거되거나 잔류 고리가 불충분한 경우, 예를들면 뿌리 나사들이 구현된 본 발명의 제 2 양태를 사용할 수 있고, 추간 인공관절 부품들이 제자리에 배치될 수 있다. 후방 시술의 이점이 제한적인 경우 본 분야의 기술자들은 인공관절이 전방 접근법 또는 전방 및 후방 조합 접근법으로 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를들면, 추간 인공관절 일부 부품은 전방 접근법으로 기타들은 후방으로 삽입될 수 있다.
본원에 개시된 추간 인공관절의 다양한 양태들은 척추뼈(7, 9) 사이에 장착될 수 있다. 일반적으로, 공지된 TLIF 또는 PLIF 시술과 유사한 후방 신경공 경유 접근법에 의해 체내로 이식될 수 있다. PLIF 접근법은 대체적으로 보다 중앙(medial)이며, 척추 내부 공간에 접근하기 위하여 횡단 뿌리 및 출구 뿌리를 더욱 당겨야(retraction)할 필요가 있다. 이들 구조체 사이 공간은 캄빈 삼각형으로 알려져 있다. TLIF접근법은 전형적으로 보다 기울여지며(oblique), 출구 뿌리를 덜 당기고, 횡단 구조체를 덜 당겨 결막외출혈을 덜 일으킨다. 또한, 원외측방 접근법을 사용하여 출구 신경 뿌리 상부 및 캄빈 삼각형 외부에서 척추 내부 공간으로 접근하는 것이 가능하다. 어떤 경우에, 후관절을 절제하지 않고 원외측방을 통하여 내부 공간으로 접근하는 것이 가능하다. 또한, 허리를 통한 직접 측방 접근법이 공지되어 있다. 이러한 접근법은 후방 신경 요소를 완전히 피할 수 있다. 본 발명에 따른 양태들이 이러한 통상적인 접근법들을 이용할 수 있다는 것은 명백하다.
이들 접근법의 최소한 하나에 의하면, 중앙선 절개와 같은 절개가 환자 등에서 이루어지고 구멍을 통하여 손상된 디스크 및 주변 조직의 모두 또는 일부가 제거된다. 아래 척추뼈(9)의 상부 종판 표면을 연마, 줄질, 또는 달리 절제하여 아래 척추뼈 체결 표면 형상과 일치시켜 아래 척추뼈(9)의 상부 종판 표면에 응력 분산을 정상화시키고 및/또는 뼈 성장 전 초기 고착을 제공한다. 아래 척추뼈 9의 종판 전처리 결과 평탄 표면 또는 포켓, 홈 또는 기타 아래 척추뼈 체결 표면에서의 상응 평상과 일치될 수 있는 표면 외관에 이른다. 위 척추뼈(7)의 하부 종판도 위 척추뼈 체결 표면을 수용하도록 유사하게 전처리 된다. 후관절이 대체되는지에 따라, 척추뼈(7, 8)의 천연 후관절이 다듬어져 추간 인공관절을 위한 공간이 확보된다.
이후, 추간 인공관절 부요소들이 좌측 및 우측 경유 구멍을 통하여 각각 부품 별로 삽입된다. 즉, 상부 및 하부요소를 포함한 추간 인공관절 부품들이 구멍을 통하여 맞추어지고 대체로 원통형 몸체(7a, 9a) 사이 적당한 추간 디스크 공간에 놓여진다. 구멍을 통하여 삽입되기 전에 인공관절 부품들은 완전히 분리되어 있거나 본 분야에서 공지된 천 또는 기타 재료로 둘 이상으로 묶기거나 포장될 수 있다. 자연적인 디스크의 외부 고리 최소 일부가 잔류하는 경우, 추간 인공관절 각각의 하부요소는 고리의 상응 부분에 인접하게 삽입된다.
또한, '수평', '수직', '최상부', '상부', '바닥', '좌', 및 '우'와 같은 모든 공간 용어들은 단지 예시적이며 개시 범위 내에서 변할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 청구항에서, 수단-플러스-기능 구문은 언급된 기능을 수행하도록 본원에 기술된 구조체 및 구조적 균등 및 균등적 구조체를 포함하기 위한 것이다. 단지 몇몇 예시가 상세하게 기술되었지만, 본 분야의 기술자는 예시적 양태에서 본 개시의 이점 및 새로운 교시를 상당히 벗어나지 않고도 다양한 변경이 가능하다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 이러한 변경 및 대안들은 하기 청구항으로 정의된 본 발명의 범위에 포함되는 것이다. 본 분야의 기술자들은 또한 이러한 변경 및 균등적 구조 또는 방법들이 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는다는 것, 및 본 발명의 사상 및 범위를 이탈하지 않고 다양한 변화, 대체 및 변형이 가능하다는 것을 이해할 것이다.

Claims (15)

  1. 위 척추뼈 및 아래 척추뼈 사이에 개재되는 인공척추관절에 있어서,
    한 쌍의 양측 관절 부요소를 포함하며, 각각의 관절 부요소는,
    위 척추뼈 체결 표면을 포함한 상부요소; 아래 척추뼈 체결 표면을 포함하는 하부요소; 및 상부요소 및 하부요소 사이에 연장되는 간격자(spacer)를 포함하며, 간격자는 제 1 탄성계수 및 제 2 탄성계수를 가지고, 제 1 탄성계수에서 제 2 탄성계수로는 기울기적 변화에 따라 변경되는, 인공척추관절.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 1 탄성계수는 간격자 내부 탄성계수이고 제 2 탄성계수는 간격자 표면 탄성계수인, 인공척추관절.
  3. 제 1 항에 있어서,
    제 1 탄성계수는 제 2 탄성계수보다 큰, 인공척추관절.
  4. 제 3 항에 있어서,
    제 1 탄성계수는 상부 표면 탄성계수인, 인공척추관절.
  5. 제 1 항에 있어서,
    간격자, 상부요소, 및 하부요소는 일체로 형성된 유닛인, 인공척추관절.
  6. 제 1 항에 있어서,
    간격자는 상부 및 하부요소들과 활주 가능하게 체결되는, 인공척추관절.
  7. 제 1 항에 있어서,
    간격자는 상부 및 하부요소들 사이에 고정 부착되는, 인공척추관절.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상부요소는 위 척추뼈 체결 표면으로부터 연장되는 용골을 포함하는, 인공척추관절.
  9. 제 1 항에 있어서,
    하부요소는 위 및 아래 척추뼈들 척추뼈 몸체들 사이 후방으로 연장되는 크기의 다리를 포함하는, 인공척추관절.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상부요소 또는 하부요소는 간격자 주변 주위로 최소한 부분적으로 연장되는 턱을 포함하는, 인공척추관절.
  11. 위 척추뼈 및 아래 척추뼈 사이 개재되는 인공척추관절에 있어서,
    한 쌍의 양측 관절 부요소를 포함하고, 각각의 관절 부요소는,
    위 척추뼈 체결 표면 및 상부 간격자 체결 표면을 포함한 상부요소;
    아래 척추뼈 체결 표면 및 하부 간격자 체결 표면을 포함한 하부요소; 및
    상부요소 및 하부요소 사이에 연장되는 간격자를 포함하며, 간격자는 망 용기 및 망 용기에 내에 있는 코어를 포함하는, 인공척추관절.
  12. 제 1 항에 있어서,
    코어는 풍선을 포함하는, 인공척추관절.
  13. 제 11 항에 있어서,
    간격자는 유체 재료가 주입되어 팽창 가능한, 인공척추관절.
  14. 제 11 항에 있어서,
    코어는 탄성재료를 포함하는, 인공척추관절.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상부요소는, 위 및 아래 척추뼈들의 척추뼈 몸체 사이에서 후방으로 연장될 수 있는 크기의 상부 후방요소; 위 및 아래 척추뼈들의 척추뼈 몸체 사이에서 후방으로 연장될 수 있는 크기의 하부 후방요소를 포함하고, 상부 후방요소는 하부 후방요소와 관절 체결되는, 인공척추관절.
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