KR20100138882A - 뼈 신연 플레이트 방법 및 장치 - Google Patents

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KR20100138882A
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다넬 에스알 카이글러
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이노베이티브 헬스 테크놀로지스, 엘엘씨
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Abstract

설명된 실시예들은 수술적으로 이식되는, 신연 과정을 통해 새로운 뼈를 성장시키기 위한 목적의 뼈 신연 플레이트 기구에 관한 것이다. 상기 기구는, 온레이 플레이트로부터 조직을 통하여 연장되고 치조뼈 상에 수술적으로 배치되는 나삿니가 있는 기둥에 부착되는 스크류 메커니즘을 수용하는 보철물을 포함한다. 짧은 잠복기를 거친 후, 상기 스크류 메커니즘은 원하는 양의 새로운 뼈 성장(높이 및 너비)이 달성될 때까지 매일 작동된다.

Description

뼈 신연 플레이트 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR BONE DISTRACTION PLATE}
본 발명은 2008년 2월 29일 출원된 미국 임시출원 제61/064,377호를 기반으로 우선권 주장하는 것으로, 전체로서 여기에 참조로서 포함된다.
여기서 설명된 본 발명은 새로운 뼈를 성장시키기 위한, 일반적인 치아 임플란트 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 뼈 손실을 겪는 구강 영역 내에서 새로운 뼈의 성장을 돕기 위한 치아 임플란트 시스템 및 수술 방법에 관한 것이며, 가장 상세하게는, 턱 뼈의 영역 내에서 신연 골형성(osteogenesis)에 의해 새로운 뼈 성장 및 연성 조직을 형성하기 위한 신연 치아 임플란트 기구 및 방법에 관한 것이다.
정형외과 의사들은 뼈를 재생시키고 신연시키기 위해 신연 골형성 방법에 전통적으로 의존해 왔다. 이 방법은 장력이 가해진 상태에서 혈관이 지나가는 뼈 조각을 배치하는 단계를 포함하여, 뼈 회복 가골(callus)의 형성을 통해 천연 뼈 형성을 유도할 수 있다. 그 후, 이는 장력이 가해진 상태에 놓여져 새로운 뼈를 생성시킬 수 있다. 신연 골형성의 효과를 얻기 위해, 외과 의사들은 일반적으로, 하나 이상의 조각으로의 뼈의 절단과 균열이 발생하는 절골술(osteotomy)을 수행한다. 뼈 균열이 치유될 때, 시간의 경과에 따라 점차 확장되며, 점진적인 확장은 혈관 및 신경 말단이 신연 과정동안 손상되지 않은 채로 남도록 한다. 예를 들어, 혈관과 신경 말단이 손상되지 않은 채로 남도록 3일 또는 4일 동안, 뼈는 종종 1/2 밀리미터의 두 번의 확장을 수행함에 의해, 하루에 1 밀리미터 확장될 수 있다.
뼈 균열 사이의 틈이 확장됨에 따라, 신체의 자연 치유력은 새로운 뼈와 인접한 연성 조직으로 빈 공간을 채울 수 있다. 원하는 뼈 형성이 달성되면, 그 영역은 치료 및 통합될 수 있다. 그 후, 상기 신연 골형성 기구는 제거된다.
너무 이른 치아 손실은 환자의 씹고 명확히 말하는 능력을 제한해 왔다. 그 대응으로, 점점 많은 수의 환자들은 치아 교체를 요구하고 있다. 통상적으로, 치과의사들은 제거 가능한 보철물(부분적인 또는 완전한 의치)과 같은 다양한 수단에 의해 손실된 치아를 대체할 수 있었다. 또한, 치과의사들은 해결책으로서, 인접한 치아에 접합된 고정 브릿지(bridge) 작업물의 배치를 사용해 왔다. 이러한 두 가지 종래의 방법들은 상기 관련된 치아의 치관을 교체함으로써 이가 없는 곳의 빈 공간을 채운다. 그러나, 이 방법들은 너무 이른 치아 손실 예를 들어, 뼈 악화와 관련된 다른 문제점들을 치료할 수 없다.
뼈 악화는 치과의사들이 이용 가능한 수술적 선택들을 제한하여, 치과의사에게 최적의 크기의 치아 임플란트보다 더 작은 것을 배치하도록 요구한다. 이러한 더 작은 치아 임플란트는 씹는 것으로부터의 물리적 부담을 수용할 수 없고, 결과적으로 느슨해지고, 또는 손상될 수 있다. 또한, 상기 뼈 악화는 치아 임플란트를 최적인 것으로 인식되는 만큼 심미적이거나 기능적이지 않은, 덜 이상적인 위치에 배치되게 할 수 있다.
이러한 뼈 악화 문제에 대한 한 가지 이전의 해결책은(뼈 손실이 상당하지 않다면), 환자 자신의 뼈 또는 시체의 뼈, 예를 들어, 이식과 같은 수술 조직 이식 또는, 합성 뼈 대체물로 골질의 모판(bony bed)을 증가시키는 것이었다. 뼈 손실이 상당하다면, 상기 뼈 증가는 제1 수술 과정으로 행해져야 하고, 치아 임플란트의 배치가 제2 수술 과정(뼈 이식의 치료가 완료되었다면)으로서 몇 달 후에 행해진다.
새로운 뼈 성장의 신속한 재생을 가능하게 하고, 환자의 외관상의 염려를 덜어주고, 뼈 이식의 필요를 감소시키며, 뼈 결함의 영역 내의 뼈의 실제적인 절단을 방지하는 새로운 신연 기구 및 방법이 필요하다.
여기서 설명되는 실시예들은 신연 과정을 통해 새로운 뼈 성장을 촉진하기 위한, 수술적으로 이식되는 뼈 신연 플레이트 기구에 관한 것이다. 특정 실시예는, 온레이(onlay) 플레이트(금속, 바이오-세라믹, 바이오-중합체 또는 이들의 결합)로부터 조직(경점막)을 통해 연장되는, 나삿니가 있는 기둥에 부착되는 스크류 메커니즘을 수용하는 보철물로 구성되는 기구를 포함하고, 치조뼈 상에 수술적으로 배치된다. 짧은 잠복 기간 후에, 상기 기구의 스크류 메커니즘은 새로운 뼈 성장의 원하는 양(높이 및 폭)이 달성될 때까지 매일 작동된다.
도 1 내지 3은 여기서 설명되는 일 실시예를 도시한다.
도 4는 여기서 설명되는 제2 실시예를 도시한다.
도 5는 여기서 설명되는 제3 실시예를 도시한다.
도 6 내지 9는 도 1의 실시예를 작동시키는 다양한 단계들을 도시한다.
도 10은 여기서 설명되는 제4 실시예를 도시한다.
여기서 설명되는 실시예들은 턱 뼈 및/또는 턱과 얼굴 영역에서 신연 골형성에 의해 새로운 뼈 성장 및 연성 조직을 촉진시키기 위한 기술들 및 장치들을 제공한다. 아래의 설명에서, 본 발명의 완벽한 이해를 제공하기 위해, 재료 유형들, 크기들, 특정 조직들 등과 같은 여러 가지 특정 세부사항들이 제시된다. 생물 의학 분야에서 통상의 지식을 가진 개업 의사들은 본 발명이 이러한 많은 세부사항들 없이 수행될 수 있을 것이라는 것을 이해할 것이다. 다른 예에서, 잘 알려진 기구들, 방법들 및 생화학적 과정들은 본 발명을 불분명하게 하는 것을 피하기 위해, 자세하게 설명되지는 않았다.
여기서 설명되는 실시예들은 구조적 완전성을 높이고 뼈 악화를 감소시킬 수 있는 뼈 신연 플레이트 기구를 제공함으로써 상기 문제점들에 대한 해결책들을 제공한다. 일 실시예(도 1 내지 3)에 따르면, 뼈 신연 플레이트 기구(100)는 플레이트 부품(110) 및 확장 부품(120)을 포함한다. 상기 플레이트 부품(110)은 디스크부(111) 및 상기 디스크부(111)의 디스크 센터로부터 수직으로 연장되는 나삿니가 있는 실린더부(112)(또는 정점부)를 구비한다. 상기 확장 부품(120)(치관부)은 상기 플레이트 부품(110)을 작동 가능하게 연결하고 플레이트 부품(110)의 수축을 제어한다. 상기 플레이트 부품(110) 및 확장 부품(120)은 다음 재료들 중 하나 또는 그 이상으로부터 선택된 재료로 독립적으로 형성될 수 있다: 상업적으로 순수한 그레이드 4 티타늄(Grade Ⅳ titanium), 금속 합금 또는 다른 금속 물질들. 상기 금속 물질은 치아 이식학에 사용되는 재료들을 위한 파라미터와 일치하거나 이를 능가해야 한다. 또한, 상기 플레이트 및 확장 부품들(110, 120)은 예를 들어, 고체 구조물로서 제조될 수 있는, 수산화인회석(hydroxyapatite), 강화 폴리에틸렌 복합물, 베타 삼인산칼슘(betatricalciumphosphate), 대체 인산칼슘, 생체활성 유리, 재흡수 인산칼슘, 알루미나(alumina), 지르코니아(zirconia) 등과 같은 분해 또는 비분해 바이오 세라믹 재료로 형성될 수 있다. 또한, 생물 분해 중합체가 바이오 세라믹 재료와 결합하여 사용되어 상기 플레이트 및 확장 부품들(110, 120)을 형성하기 위해 사용되는 복합 재료를 형성할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 수산화인회석 재료는 상기 플레이트 및 확장 부품들(110, 120)을 형성하기 위해 사용된다. 상기 플레이트 및 확장 부품들(110, 120)은 무독성 부산물들을 형성하는 특성을 갖는 분야에서 알려진 어떤 유형의 재료에 의해서도 형성될 수 있다.
예를 들어, 플레이트 및 확장 부품들(110, 120)은 폴리우레탄(polyurethane), 폴리오르토에스테르(polyorthoester), 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol), 폴리아미드(polyamide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리(에틸렌)글리콜(poly(ethylene) glycol), 폴리락트산(polylactic acid), 폴리글리콜산(polyglycolic acid), 폴리카프로락톤(polycaprolactone), 폴리비닐피롤리돈(polyvinyl pyrrolidone), 해상 접착 단백질, 및 시아노아크릴레이트(cyanoacrylate), 또는 유사물들, 혼합물들, 결합물들 및 그 파생물들과 같은 합성 중합체들(단독 또는 결합으로)로 형성될 수 있다. 또한, 플레이트 및 확장 부품들(110, 120)은 아가로스(agarose), 알지네이트(alginate), 피브린(fibrin), 피브리노겐(fibrinogen), 파이브로넥틴(fibronectin), 콜라겐(collagen), 젤라틴(gelatin), 히알루론산(hyaluronic acid), 및 다른 적당한 중합체들 및 생물 고분자 물질들, 또는 유사물들, 혼합물들, 결합물들, 및 그 파생물들과 같은 자연적으로 발생하는 중합체들 또는 원시적으로 파생되는 중합체들(단독 또는 결합으로)로 형성될 수 있다. 또한, 플레이트 및 확장 부품들(110, 120)은 자연적으로 발생하는 생물 고분자 물질들 및 합성 고분자 물질들의 혼합으로부터 형성될 수 있다. 다르게는, 플레이트 및 확장 부품들(110, 120)은 콜라겐 겔, 폴리비닐 알콜 스펀지, 폴리(D,L-락티드-co-글리콜라이드)섬유 매트릭스(poly(D,L-lactide-co-glycolide) fiber matrix), 폴리글락틴 섬유(polyglactin fiber), 칼슘 알지네이트 겔(calcium alginate gel), 폴리글리콜산 메쉬(polyglycolic acid mesh), 폴리에스테르(예를 들어, 폴리-(L-락트산)(poly-(L-lactic acid)) 또는 폴리무수물(polyanhydride)), 다당류(예를 들어, 알지네이트), 폴리포스파젠(polyphosphazene), 또는 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 또는 폴리에틸렌 옥사이드-폴리프로필렌 글리콜(polyethylene oxide-polypropylene glycol) 블록 공중합체로 형성될 수 있다. 플레이트 및 확장 부품들(110, 120)은 단백질(예를 들어, 피브린, 콜라겐, 및 파이브로넥틴과 같은 세포외 매트릭스 단백질), 중합체(예를 들어, 폴리비닐 피롤리돈) 또는 히알루론산으로부터 생산될 수 있다. 또한, 합성 중합체는 생분해성 중합체(예를 들어, 폴리(락티드)(poly(lactide)), 폴리(글리콜산)(poly(glycolic acid)), 폴리(락티드-co-글리콜라이드)(poly(lactide-co-glycolide)), 폴리(카프로락톤)(poly(caprolactone)), 폴리카보네이트, 폴리아미드, 폴리무수물, 폴리아미노산, 폴리오르토에스테르, 폴리아세탈(polyacetal), 폴리시아노아크릴레이트(polycyanoacrylate)), 분해성 폴리우레탄, 비분해 중합체(예를 들어, 폴리아크릴레이트, 에틸렌-비닐 아세테이트 중합체 및 다른 아크릴 대체 셀룰로오스 아세테이트 및 그 파생물), 비분해 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리염화비닐, 폴리비닐 불화물, 폴리(비닐이미다졸)(poly(vinylimidazole)), 클로로술폰화된 폴리올리핀(chlorosulphonated polyolifins), 폴리에틸렌 산화물, 폴리비닐 알콜, 테플론(R)(teflon(R)), 및 나일론을 포함하여 사용될 수 있다.
제조 재료로서 채용되는 바이오세라믹 재료는 모두, 세 개의 생체 적합 물질 분류 즉, 불변하는, 용해되는, 또는 생리적 과정에 활발히 참여하는 것을 의미하는, 비활성, 재흡수 및 활성으로 나뉠 수 있다. 플레이트 부품(110)에 생체 적합적이고 가능한 물질로 인식되는 몇 가지 칼슘 인산염 세라믹이 있다. 이들 중, 대부분은 재흡수 가능하고, 생리적 환경 예를 들어, 세포외 매트릭스에 노출될 때, 용해될 것이다. 이 재료들 중 몇몇은 다음의 가용성 순서를 포함한다: 인산 사칼슘(Ca4P2O9) > 비정질 인산칼슘 > 알파-삼인산칼슘(Ca3(PO4)2) > 베타-삼인산칼슘(Ca3(PO4)2) >> 수산화인회석(Ca10(PO4)6)(OH)2). 상기 나열된 인산칼슘과 달리, 수산화인회석은 생리적 조건 하에서 깨지지 않는다. 사실, 그것은 생리적 pH에서 열역학적으로 안정하고, 둘러싸는 뼈와 함께 강한 화학 결합을 형성하면서, 뼈 결합에 활발히 참여한다. 이 특성은 수술 후에 신속한 뼈 회복에 유리하다. 산화알루미늄과 산화지르코늄과 같은 다른 바이오세라믹 재료들은 일반적인 화학적 비활성 및 경도로 알려져 있다. 이러한 특성들은 임플란트 기구의 연결면으로서 사용되는 곳에서 임플란트 기구 지지 목적을 위해 이용될 수 있다. 또한, 다공성 산화알루미늄은 뼈의 잘라낸 부분이 여러 가지 상태 또는 손상 때문에 제거되어야 할 부분에서, 뼈 공간으로서 사용될 수 있다. 상기 재료는 뼈 성장을 촉진하는 환경으로서 작용한다.
플레이트 및 확장 부품들(110, 120) 둘 다(특히, 플레이트 부품(110))의 외부면은 통상적으로, 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 알려진 부가적인 뼈 성장 이점을 위해 표면 코팅으로 커버/울퉁불퉁하게 될 수 있다. 대응하는 실린더 형상부들(나삿니가 있는 실린더부(112) 및 중공 슬롯(125)(아래에 설명됨))을 구비하는 플레이트 및 확장 부품들(110, 120)은, 통상적으로 시계방향 또는 반시계방향의 나삿니들(플레이트 부품(110) 상의 외부 및 확장 부품(120) 상의 내부에)이 형성될 수 있다. 상기 플레이트 부품(110)의 나삿니들은 플레이트 부품(110)의 베이스로부터 약 2mm(예를 들어)에서 시작하고, 플레이트 부품(110)의 실린더(112) 전체 길이 방향을 따라 수직으로 계속된다.
반면에, 확장 부품(120)은 완전히 관통하여 연장되고, 나삿니들을 갖는 상기 확장 부품의 전체 길이의 내부(확장 부품(120)의 상부단(126)으로부터 하부단(127)까지 완전히)에 중공 슬롯(125)을 구비한다. 중공 슬롯(125)은 실린더 형상을 가지고, 플레이트 부품(110)의 실린더(112) 상의 각각의 나삿니에 대응하는 내부의 시계방향 또는 반시계방향의 나삿니들을 포함한다. 플레이트 및 확장 부품들(110, 120) 상의 나삿니들의 피치(pitch)는 새로운 뼈의 성장을 약 0.5mm/day 로 촉진하는 속도일 수 있다. 새로운 뼈의 성장을 촉진하는 속도의 예는, 예를 들어, 0.25mm, 0.3mm, 0.5mm, 1.0mm, 1.5mm 및 2.0mm를 포함한다. 확장 부품(120)의 길이는 요구되는 신연에 따라 변할 수 있으며, 일례는 약 3.5mm의 확장 부품(120)의 길이를 포함한다. 의사 또는 환자가 신연 확장 부품(120)(아래에 설명됨)을 작동시킨 후 신연 거리를 쉽게 읽게 하기 위해, 확장 부품(120)의 헤드부는 바람직하게, 확장 부품(120)의 중심과 측면 사이의 표면 상에 표시된다. 상기 표시는 확장 부품(120) 내로 만입 및/또는 다른 색으로 구성될 수 있다.
뼈 신연 플레이트 기구(100)의 초기 배치 이전, 배치 도중, 배치 후에, 플레이트 및 확장 부품들(110, 120) 사이의 수평 경계면(122)은 넓고, 두드러진 틈(150)(도 2 참조)을 갖는다. 이 경계면은 부드러울 수도 있고, 플레이트 및 확장 부품들(110, 120)의 마주하는 표면들(130, 140) 상에서 서로 짜맞춰지거나 서로 맞물리는 보완적인 잠금 부재들(131)을 구비할 수 있다. 이러한 부재들(131) 각각은 치료 과정동안 그리고 플레이트 및 확장 부품들(110, 120)이 뼈(105)와 통합되기 전에 수평 경계면(122)에서의 회전 및 꼬임을 방지한다. 아래에 설명되는 바와 같이, 뼈 신연 플레이트 기구(100)의 확장 부품(120)은 플레이트 및 확장 부품들(110, 120) 사이에 신연을 제공하여, 플레이트 부품(110)과 뼈(105) 사이에 신연 틈(150)을 형성한다(도 1 및 2 참조).
도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 확장 부품(120)은 아래에 자세히 설명될 바와 같이, 플레이트 부품(110) 둘레로 회전가능하여야 한다. 앞서 설명한 바와 같이, 확장 부품(120)은 이식(implantation)하는 동안 뼈 신연 플레이트 기구(100)의 플레이트 부품(110)의 외부 나삿니들과 결합할 수 있는 내부 나삿니들을 구비한다. 확장 부품(120)은 회전되고 그러므로, 플레이트 및 확장 부품들(110, 120) 사이의 틈(150)이 플레이트 부품(110)의 외부 나사선들과 확장 부품(120)의 내부 나사선들의 작용에 의해 이식하는 동안 축 방향으로 감소하는 만큼, 플레이트 부품(110)이 뼈(105)로부터 회전하며 상승하기 때문에, 확장 부품(120)이 플레이트 부품(110) 둘레를 자유롭게 회전하는 것을 방해하는 방식으로 플레이트 부품(110)에 고정되어 연결되면 안된다. 확장 부품(120)의 회전성을 유지하기 위한 다른 종래의 수단이 받아들여질 수 있다. 또한, 플레이트 및 확장 부품들(110, 120)은 수직력을 치조뼈에 가함으로써, 뼈 신연 플레이트 기구(100)의 하중을 감당하도록 사용될 수 있다.
플레이트 부품(110)은 뼈 내에 고정되고, 예를 들어, 확장 부품(120)의 나삿니들과 플레이트 부품(110)의 외부 나삿니들의 작용에 의해 제공되는 확장 부품(120)의 회전 운동은 플레이트 부품(110)의 수축을 확장 부품(120)에 제공한다(도 6 내지 9 참조). 그 후, 몸체는 새로운 뼈(106)를 틈(150) 내에 채움으로써 자신을 치유하려는 시도를 한다. 틈(150)이 매일 넓어지면, 몸체는 새로 확장된 틈(150)을 인식하고 새로운 뼈(106)를 틈(150)에 계속 채운다. 오랜 기간 천천히(하루당 0.5 내지 2.0 밀리미터) 틈(150)을 확장시킴으로써, 몸체는 틈(150)을 계속 치유하고 새로운 뼈(106)를 생산할 것이다. 결론적으로, 원래의 뼈는 회복을 위한 주형으로서 사용되기 때문에, 생산된 새로운 뼈(106)는 원래의 뼈와 동일한 크기 및 형태로 구성될 것이다. 이러한 결과들은 새로운 뼈 생산에 유리하고 특별하며, 다른 종래의 뼈 이식 기술을 사용할 때는 달성되지 않는다. 또한, 신연 골형성동안, 새로운 뼈 형성과 더불어, 신연 골형성에 특별한 부차적 산물인, 위에 덮힌 연성 조직들이 재생된다. 이러한 부차적 이점 효과는, 아래에 깔린 기반이 적절히 세워지는 것 뿐만 아니라, 위에 덮힌 연성 조직이 손상에 대한 미적이고 기능적인 원상 복귀를 제공하면서 재형성되는 중요한 임상적 의미를 갖는다.
안착되면, 플레이트 부품(110)은 뼈(105)의 표면(160)과 같은 높이에 위치하며, 나삿니가 있는 실린더(112)는 점막(170)을 통해, 구강 내부로(도 6 참조) 플레이트 부품(110)의 표면 아래로 연장된다. 초기에 이식하는 동안, 확장 부품(120)은 나삿니가 있는 실린더(112)의 꼭대기에 안착된다. 확장 부품(120)의 상부면(180)은 육각형의 구멍(190)을 갖는다. 구멍(190)은 확장 부품(120)을 회전시켜 대응하는 L 또는 T 형상의 육각형 키(195)를 통해 신연 과정을 작동하는 기계적 접근을 제공한다(도 5 참조). 육각형 키는 스테인레스 강으로 만들어지고, 작동하는 동안 아래에 더 자세히 설명될, 뼈 신연 플레이트 기구(100)의 플레이트 및 확장 부품들(110, 120)의 수축을 야기한다.
때때로, 생물 분해성의 중합체들은 분해 과정에서 고유의 휨, 파임, 또는 상당한 침식을 겪는다. 그러한 문제를 해결하기 위해, 높은 결정성을 갖는 중합체들이 사용된다. 자체-강화 및 초고강도 생물 흡수 복합물들이 폴리글리콜라이드, 폴리락티드 및 글리콜라이드/락티드 공중합체들과 같은 부분 결정성 생물 흡수 중합체들로부터 조립된다. 이러한 물질들은 임플란트 구조에 따라, 높은 초기 강도, 적당한 계수 및 생체 내에서 4주 내지 1년에 이르는 강도 보유 시간을 갖는다. 또한, 결정성 중합체들의 섬유, 중합 수지들 내의 탄소 섬유, 및 미립자 필러들, 예를 들어 수산화인회석과 같은 강화 요소들이 생물 분해 기구들의 치수의 안정성과 기계적 특성들을 향상시키도록 사용될 수 있다. 생물 분해 물질 구조에서 내부 침투 네트워크(IPN)의 사용은 기계적 강도를 향상시키기 위한 수단으로 증명되어 왔다. 내부 침투 네트워크-강화 생물 분해 물질들의 기계적 강도를 더 향상시키기 위해, 생물 분해 플레이트는 다른 교차 연결 작용제를 사용하는 85:15 비율의 폴리(락티드-코-글리콜라이드)(PLGA) 또는 70:30 비율의 폴리(l-락티드-코-d,l-락티드)(PLA)의 호스트 매트릭스 내에 교차 연결된 폴리프로필렌 푸마르산염의 세미-내부 침투 네트워크(SIPN)로 준비될 수 있다.
통합된 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 분자들과의 수지 복합물들은 기구 임플란트, 예를 들어, 부품들(110, 120)의 소수성 및 표면 특성들을 향상시킨다. 폴리테트라플루오로에틸렌은 화학 리전트(regent)에 대한 높은 저항성, 낮은 표면 에너지, 낮고 높은 온도에 대한 내구성, 풍화에 대한 저항성, 낮은 마찰 와이어링, 전기적 절연성, 및 윤활성을 갖는다. 그러나, 종래의 폴리테트라플루오로에틸렌은 침식에 낮은 저항성을 가지기 때문에, 발명자는 침식과 변형에 대한 저항성을 상당히 높이기 위해 채용될 수 있는 감마-빔 조사와 함께 교차-연결된 폴리테트라플루오로에틸렌을 고려하게 된다. 또한, 땋여진 탄소 섬유 및 에폭시 수지(소위 생체 적합적인 탄소-에폭시 수지)로 만들어진 복합물들은 짧거나 얇은 판 모양의 단일 방향의 섬유들로 만들어진 복합물보다 더 좋은 기계적 특성을 갖는다.
도 10은 접합부 부품(210)이 예를 들어 치관, 브릿지 또는 의치와 같은 보철물을 부착하기 위한 뼈와 통합될 수 있는 제2 실시예를 도시한다. 접합부 부품(210)은 필수적으로 확장 부품(120)과 동일한 규격을 갖는다. 신연 골형성을 통한 충분한 뼈 성장이 두 개의 부품들(110, 120)의 제어된 분리에 의해 발생된 후, 접합부 부품(210)은 예를 들어, 치관, 브릿지 또는 의치와 같은 보철물을 위한 베이스로서 사용된다. 접합부 부품(210)의 단부(212)는 뼈 통합동안 두 개의 부품들(110, 120)이 고정적으로 연결되도록, 확장 부품(120)과 서로 맞물리도록 작동되어야 한다.
도 4 내지 9를 참조하여, 뼈 신연 플레이트 기구(100)의 동작을 설명한다. 뼈 신연 플레이트 기구(100)는 부가적인 뼈가 요구되는 예정된 장소 또는 영역(197)에 치조뼈 내에서 형성되는 일련의 발포 구멍들(198)의 꼭대기에 위치한다. 어떠한 외과적 기술에 우선하여, 신체적 검사, X선 연구 및 필요한 보철물을 제조하는 치과의사와 상담을 포함하여, 적절한 치료 계획이 수행되어야 한다.
통상적으로, 환자가 수술을 위한 준비를 하면, 국소 마취가 행해지고, 수술 부위로 침투된다. 마취와 혈관 수축을 위한 충분한 시간이 흐른 뒤, 발포 구멍들(198)이 예정된 부위에서 치아 단부의 정점을 따라 만들어진다. 아래에 깔린 뼈는 통상적으로, 거근(elevator)과 함께 충분한 두께의 점막성 골막판 플랩(flap)에 의해 노출된다. 상기 노출된 뼈는 통상적으로, 골밀도 및 골질을 위한 고동에 의해 평가된다.
종래의 천공(drill) 방법을 사용하는 다른 실시예에서, 절골술은 계획된 임플란트 배치 부위에서 형성된다. 다른 종래의 절차들은 절골술을 형성하기 위해 사용될 수 있음을 이해하여야 한다. 모든 뼈 천공 절차는 충분한 세척(내부적으로 및/또는 외부적으로)을 포함한다. 절골술 부위는 더 넓은 드릴들을 사용함으로써 확장된다. 선택적으로, 절골술 부위의 대응 위치는 X선에 의해 확인될 수 있다. 최종 크기의 절골술 부위는 최종의, 부드럽고 꼬인 드릴을 사용함으로써, 또는 결합 신연 치아 임플란트에 대응하는 나삿니 내에서 빼냄(tapping)으로써 완성될 수 있다. 이 때, 신연 플레이트 기구(100)는 수동으로, 또는 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 알려진, 낮은 속도로 종래의 임플란트 드릴 세트를 사용하는 것에 의해 뼈(105) 상으로 또는 내부로 배치된다(도 3 참조). 상처는 세척되고, 절골술이 형성되면, 절개 부위들은 통상적으로 상기 설명된, 노출된 구멍(190)과 함께 닫힌다. 신연 플레이트 기구(100)의 뼈의 통합은 시각으로 및 촉각으로 확인된다. 이 때, 환자는 예를 들어, 연결되는 치관, 브릿지 또는 의치와 같은 어떠한 보철물에도 우선하여, 신연 절골술에 의해 새로운 뼈를 성장시키는 과정을 위한 준비를 한다.
그 후, 환자는 신연 플레이트 기구(100)의 보호와 작동에 관하여 교육받는다. 초기 치료 기간, 잠복기(약 5-7일) 후에, 조정 가능한 확장 부품(120)은 작동되거나 조정되어, 분할된 양으로 플레이트 부품(110)을 확장 부품(120)으로 수축시키고(하루당 약 1.0mm), 뼈 상부로 신연 틈(150)을 형성한다. 또한, 환자는 매일 틈(150)을 증가시키거나 넓히기 위해 필요한 조정을 하도록 교육받는다. 그 후, 환자는 충분한 만큼 진료되고 평가되어 관찰된다. 잇몸 상부의 자연 치아 치관의 통상적인 높이는 약 8mm이므로, 적절한 기능을 위해, 확장 부품(120)의 말단(185)은 가장 낮은 인접한 치아 치관의 상부로 연장되지 않아야 한다.
충분한 뼈 높이(약 5mm 내지 약 15mm)가 달성된 후, 신연 과정은 정지되고 확장 부품(120)은 제거되며, 보철물로 대체된다. 그러나, 몇몇 실시예들에서, 확장 부품(120)은 부위에 남을 수 있음을 이해하여야 한다. 그러나, 새롭게 성장한 뼈(106)는 여전히 상대적으로 약하고 불완전하게 경직화되어 있다. 예를 들어, 치관, 브릿지 또는 의치와 같은 최종 보철물의 제조와 설치 전에 약 4 내지 약 6주의 기간이 요구된다. 또한, 이 기간 동안, 보철물, 예를 들어 접합부 부품(210)은 확장 부품(120)을 대체할 수 있거나, 확장 부품(120)(예를 들어, 접합부 부품(210))과 결합되어 사용될 수 있고, 뼈와 통합되어, 설치된 뼈 신연 플레이트 기구(100)의 경도를 증가시킨다.
도 6 내지 9는 여기서 설명된 실시예에 따른 신연 과정을 도시한다. 도 6은 최적의 치아 임플란트를 지지하기에 불충분한 뼈를 갖는 영역 상에 새롭게 설치된 뼈 신연 플레이트 기구(100)를 나타낸다. 도 7은 약간의 뼈가 재생되지만 최적의 치아 임플란트를 지지하기에는 불충분한 곳의 중간 뼈 성장 위치를 나타낸다. 플레이트(110)와 확장 부품들(120) 사이의 분리는 감소되고 즉, 감소된 신연 틈(150)을 갖는다는 것을 이해하여야 한다. 도 8은 또 다른 중간 뼈 재생 위치를 나타낸다. 도 9는 접합부가 신연 플레이트 기구(100) 상에 위치할 때의 최종의 결과를 나타낸다.
상기 설명은 일례의 신연 플레이트 기구 및 방법을 사용하는 치아 임플란트 분야에 신연 골형성 기술의 하나의 특정 적용을 나타낸다. 종래의 치아 임플란트는 유사한 기초 형태를 가지므로, 신연 플레이트 기구의 잠재적인 결합은 비한정적이라는 것이 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백하다. 비한정적인 가능한 변화들 중 몇 개는 예를 들어, 치아 임플란트를 수평적으로, 설명된 50/50%가 아닌, 60/40%로 나누는 것, 상기 확장 부품의 길이 또는 테이퍼를 바꾸는 것, 스크류들의 피치(pitch)를 변화시키는 것 등과 같은, 기초 디자인의 사소한 세부 사항을 변경시킴에 의한 것이다.
그럼에도 불구하고, 모든 가능한 변화들에서, 기초 개념은 설명한 바 즉, 최적의 치아 임플란트를 배치하기 위해 손상된 뼈의 영역 내에 충분한 뼈 생성을 달성하기 위하여 플레이트 및 확장 부품들(110, 120)을 구비하는 뼈 신연 플레이트 기구(100)를 사용하는 것이다. 여기서 설명된 실시예들의 이점들은 새로운 뼈 성장과 연성 조직 형성을 제공하고, 그럼으로써 이전의 수술 과정에 비하여 신연동안 환자가 겪는 수술 과정의 수와 단점을 감소시키는 것이다. 또한, 상기 설명된 신연 플레이트 기구는 부가적인 수술 과정 없이 뼈 재생 과정동안 신연 틈(150)을 계속적으로 조정하기 위하여 확장 부품(120)을 사용함으로써 증가된 기능성을 제공한다.
이 과정동안 뼈 치유 과정을 향상시키기 위한 한 가지 방법은, 골형성 단백질(BMPs) 및 기초 섬유아 세포 성장 인자(bFGF)과 같은 뼈 성장 인자들을 신연 영역에 제공하는 것이다. 뼈 성장 인자들의 이러한 두 가지 분류는 뼈 재생, 보철같은 임플란트에 뼈 치유를 가속화하고, 가골에 강도와 안정성을 증가시킨다. 상기 뼈 성장 인자들은 다양한 방법들에 의해 신연 영역에 전달될 수 있다. 한 가지 방법은 신연의 영역에 겔 또는 스폰지와 같은 물질인 콜라겐 매트릭스와 결합하여 상기 뼈 성장 인자들을 제공하는 것이다. 뼈 성장 인자는, 상기 콜라겐이 발판(scaffolding)을 자극된 뼈 세포가 생성될 수 있는 곳으로 제공하는 동안, 환자 자신의 뼈 세포를 활동하도록 자극할 것이다. 결국, 뼈는 점차 분해될 수 있는 콜라겐 발판을 대체할 수 있다. 또한, 다른 여러 가지 항생제들, 성장 호르몬, 유전자 요법, 또는 이러한 인자들의 결합들 뿐만 아니라, 피브리노겐, a-트롬빈은 건강한 뼈 성장을 촉진하기 위해 신연 플레이트 기구(100)에 사용될 수 있다. 상기 골형성 단백질 물질은 액체 또는 점성의 겔 물질로 주입될 수 있다.
전달의 또 다른 방법은 실제 뼈 신연 플레이트 기구(100)를 수산화인회석과 결합한 뼈 성장 인자로 코팅하는 것일 수 있다. 그것은 뼈 세포들 상에 공동 작용의 자극 효과를 가질 수 있다. 이것이 달성되게 하기 위해서, 이식 전에 뼈 성장 인자의 특정량이 표면을 다듬은 수산화인회석이 코팅된 임플란트 또는 신연 플레이트에 흡수된다.
뼈 신연 플레이트 기구 및 방법의 실시예들은 최적의 임플란트를 지지하기 위해 초기에 불충분한 뼈를 갖는 영역에 치아 임플란트를 배치하는 것이 요구되는 수술 과정의 수를 감소시키고, 종래의 기구들 및 방법들에 비하여 실제 신연 과정 동안 미적으로 더 만족스럽게 한다. 또한, 뼈 신연 플레이트 기구의 상기 개념은 치아 임플란트로 사용되는 것에 한정되지 않고, 턱과 얼굴의 영역에서 일반적인 신연 기구로 사용될 수 있다는 것이 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 이해될 수 있다.
특별히 설명된 실시예들과 방법들에서 변경 및 수정은 첨부된 청구항들의 범위에 의해서만 한정되도록 의도된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 실행될 수 있다.

Claims (23)

  1. 결함있는 뼈의 영역 내에서 새로운 뼈를 성장시키기 위한 플레이트 부품; 및
    상기 플레이트 부품을 운동 가능하게 연결하고 제어 가능하게 수축시키기 위한 확장 부품을 포함하는 뼈 신연 기구.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 플레이트 부품은 중심으로부터 수직으로 연장되는 나삿니가 있는 실린더를 구비하는 디스크 형상인 것을 특징으로 하는 뼈 신연 기구.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 확장 부품은 상기 플레이트 부품을 수축시키기 위한 중공 슬롯을 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 신연 기구.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 중공 슬롯은 실린더 형상을 가지며 내부의 시계방향의 나삿니들을 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 신연 기구.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 플레이트 및 확장 부품들은 수산화인회석 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 신연 기구.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 플레이트 부품은 바이오세라믹 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 신연 기구.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 확장 부품은 바이오세라믹 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 신연 기구.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 확장 부품은 상기 플레이트 부품 둘레로 회전 가능한 것을 특징으로 하는 뼈 신연 기구.
  9. 제1항에 있어서,
    보철물을 부착하기 위한 접합부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 신연 기구.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 플레이트 및 확장 부품들은 구강 내에서 사용되는 것을 특징으로 하는 뼈 신연 기구.
  11. 확장 부품을 조정하는 단계;
    상기 확장 부품을 조정함으로써, 뼈의 표면으로부터 플레이트 부품을 수축시키는 단계;
    상기 플레이트 부품과 상기 뼈의 표면 사이에 틈을 형성하는 단계; 및
    상기 틈을 형성함으로써, 새로운 뼈가 성장하게 하여 결함있는 뼈의 영역 내에서 뼈 생성을 달성하는 단계를 포함하는 신속 뼈 재생 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    충분한 뼈 성장이 일어난 후, 상기 확장 부품을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제거된 확장 부품을 보철물을 위한 접합부로 대체하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 방법은 구강 내에서 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 결함있는 뼈의 영역 내에서 새로운 뼈의 성장을 위한 플레이트 부품을 형성하는 단계; 및
    상기 플레이트 부품을 운동 가능하게 연결하고 제어 가능하게 수축시키기 위한 확장 부품을 형성하는 단계를 포함하는 뼈 신연 기구 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 플레이트 부품 형성 단계는 상기 플레이트 부품을 중심으로부터 수직으로 연장되는 나삿니가 있는 실린더를 구비하는 디스크 형상으로 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 플레이트 부품 형성 단계는 수산화인회석 물질로 상기 플레이트 부품을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 플레이트 부품 형성 단계는 바이오세라믹 물질로 상기 플레이트 부품을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 확장 부품 형성 단계는 상기 플레이트 부품을 수축시키기 위한 중공 슬롯을 구비하는 상기 확장 부품을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 중공 슬롯은 실린더 형상을 가지며, 상기 중공 슬롯 내부에 시계방향의 나삿니들을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 결함있는 뼈의 영역 내에서 새로운 뼈를 성장시키기 위한 디스크형 부품을 포함하고, 상기 디스크형 부품은 중심으로부터 수직으로 연장되는 나삿니가 있는 실린더 스크류 메커니즘을 갖는 것을 특징으로 하는 뼈 신연 플레이트.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 디스크형 부품은 수술적으로 구강 내에 삽입되는 것을 특징으로 하는 뼈 신연 플레이트.
  22. 뼈의 표면으로부터 연장하기 위한 연장 메커니즘을 갖는 플레이트 부품을 포함하고, 상기 플레이트 부품은 결함있는 뼈의 영역 내에서 새로운 뼈를 성장시키기 위한 것을 특징으로 하는 뼈 신연 플레이트.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 플레이트 부품은 환자의 구강 내에 적용되는 것을 특징으로 하는 뼈 신연 플레이트.
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