KR20110003469A - 볼 및 링 구조를 가진 추간 디스크 보철 - Google Patents

볼 및 링 구조를 가진 추간 디스크 보철 Download PDF

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레일리 세콘
스테판 제이. 뒤플레시스
알. 존 헐버트
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키네틱 스파인 테크놀로지스 인크.
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Abstract

인공 추간 디스크는 대향하는 내측 표면 및 반대로 향하는 외측 표면을 가진 2 개의 대향하는 외피들을 포함한다. 외측 표면들은 근접한 척추골에 대하여 위치되도록 적합화된다. 하나의 외피의 내측 표면은 볼을 구비하고, 다른 외피의 내측 표면은 볼의 관절 작용을 정해진 영역내에서 제한하도록 적합화된 협동 링을 구비한다.

Description

볼 및 링 구조를 가진 추간 디스크 보철{Intervertebral disc prosthesis having ball and ring structure}
본 출원은 2008.2.28. 자에 제출된 미국 출원 US 61/067,545 의 우선권을 주장하며, 상기 출원의 전체 내용은 본원에 참고로서 포함된다.
본 발명은 척추 임플란트 분야에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 추간 디스크 인공 보철 또는 인공 추간 디스크에 관한 것이다.
척추는 다양한 해부학적 구성 요소들을 포함하는 복합적인 구조이며, 이것은 극단적으로 유연한, 신체의 안정성 및 구조성을 제공한다. 척추는 척추골로 구성되며, 그 각각은 전체적으로 실린더 형상인 척추 동체를 가진다. 근접한 척추 동체들의 대향하는 표면들은 함께 연결되고 추간 디스크(또는 디스크)에 의해서 분리되는데, 추간 디스크는 섬유 연골성 물질을 포함한다. 척추 동체들은 과도한 움직임을 제한하고 안정성을 제공하도록 함께 작용하는 인대들의 복잡한 구성에 의하여 서로 연결된다. 안정된 척추는 행동 불능의 통증, 점진적인 변형 및 신경학적 손상을 방지하기 위하여 중요하다.
척추의 해부 구조는 많은 저항 없이 (양의 방향 및 음의 방향에서의 병진 및 회전) 운동이 발생되는 것을 허용하지만, 운동의 범위가 생리학적 한계에 도달하면, 운동에 대한 저항은 점진적으로 증가하여 운동을 점진적이고 제어된 정지 상태로 가져가게 된다.
추간 디스크는 고도로 기능적이고 복합적인 구조체이다. 이들은 수분을 유인할 수 있는 친수성 단백질 물질을 포함하여 그 체적을 증가시킨다. 수핵(nucleus pulposis)으로 지칭되는 단백질은 섬유륜(annulus fibrosis)으로 불리우는 인대 구조에 의해 둘러싸여서 포함된다. 디스크들의 주 기능은 하중 지탱(하중의 분배 및 충격 흡수 포함) 및 운동이다. 중량 지탱 기능을 통하여, 디스크들은 척추골 동체들 사이의 완충을 제공하면서 하나의 척추골 동체로부터 다음의 척추골 동체로 하중을 전달한다. 디스크들은 근접한 척추골 동체들 사이에서 움직임이 발생되는 것을 허용하지만 제한된 범위내에서 허용하며, 따라서 척추 구조 및 단단함을 제공한다.
나이, 부상, 질병등과 같은 여러 가지 요인들 때문에, 추간 디스크는 치수상의 안정성을 상실하고 쇠약해지거나, 수축되거나, 변위되거나 또는 손상된다. 손상되거나 질병이 있는 디스크를 보철로 교체하는 것은 통상적이며, 다양한 버젼의 보철들 또는 임플란트들이 당해 기술 분야에 공지되어 있다. 임플란트들중 하나는 디스크에 의해 점유된 공간 안으로 삽입되는 스페이서(spacer)를 포함한다. 그러나, 그러한 스페이서들은 근접한 척추골의 융합의 결과를 가져오고, 따라서 그들 사이의 상대적인 움직임을 억제하는 것으로 밝혀졌다. 이것은 종종 문제되는 척추골 사이의 압축력이 근접한 척추골로 병진되게 하고, 그에 의해서 인접한 디스크들에 대한 손상 및/또는 면 관절들에 대한 손상등과 같은 추가적인 합병증의 결과를 가져온다.
최근에, 근접한 척추골 사이의 움직임의 다양한 정도를 허용하는 디스크 교체 임플란트들이 제안되었다. 종래 기술 임플란트들의 예는 미국 특허 US 5,562,738 (Boyd 등); US 6,179,874 (Cauthen); 및 US 6,572,653 (Simonson)에 제공되어 있다.
불행하게도, 종래 기술에 개시된 디스크의 교체, 또는 임플란트의 해법은 척추의 특이하고 생리학적인 기능을 고려하지 않고 있다는 점에서 전체적으로 불충분한 것이다. 예를 들어, 공지된 인공 디스크 임플란트들의 많은 것들은 대부분의 운동 평면에서 척추 운동의 정상적인 생리학적 범위에 대하여 억제되지 않는다. 비록 일부 종래 기술의 장치들이 제한된 운동 범위를 제공할지라도, 그러한 제한은 종종 정상적인 생리학적 운동 범위를 벗어난다; 따라서 그러한 장치들이 기능적으로 억제되지 않게 한다. 더욱이, 억제를 받지 않는 공지의 임플란트들은 과도한 운동을 제한하도록, 정상의 구조, 그리고 많은 경우에 퇴행된 면(degenerated facet)과 같은 질병에 걸린 구조에 의존한다. 이것은 종종 조기의 또는 추가의 면 관절 퇴행 및 척추 구성 요소들에 대한 다른 부수적인 손상에 이르게 된다.
더욱이, US 5,562,738( 위에서 언급됨), US 5,542,773, US 2005/0149189 및 US 2005/025681 과 같이, 당해 기술 분야에서 공지된 많은 인공 디스크들은 전체적으로 근접한 척추골 동체 사이에 이식되는 볼 및 소켓 관절을 포함한다. 그러한 장치들과 관련된 문제들중 하나는 운동에 대한 억제(constraint)를 설계하는데 있어서의 곤란성이다. 종종, 그러한 억제는 임플란트에 근접한 부드러운 조직에 의해 제공됨으로써, 제한된 억제의 정도 및/또는 그러한 조직 구조에 대한 손상의 결과를 가져온다. 억제가 제공될 경우에, 통상적인 볼 및 소켓 관절 임플란트들은 필요에 따라서 요구되는 바로서의 구속의 다양한 유형 및 정도를 제공하는데 용이하게 적합화되지 않는다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결한다.
본 발명의 일 측면에서, 본 발명은 볼(ball) 및 링(ring) 조합을 포함하는 인공 디스크 또는 임플란트를 제공하며, 이것은 전체적으로 공지된 볼 및 소켓 설계의 특징들을 조합한 것이지만, 장치에 구성될 수 있는 억제의 정도 및 유형과 관련하여 적어도 일부 정도의 다기능성을 포함한 것이다. 본 발명의 임플란트는 또한 운동의 유형 및 회전 중심에서의 변화를 제공한다.
본 발명의 일 측면에서, 본 발명은 2 개의 주 섹션 또는 구성 요소들을 가진 인공 디스크를 포함하는데, 그 각각은 근접한 척추골의 대향하는 척추골 동체 표면들에 대하여 위치되도록 적합화된다. 2 개의 섹션들중 하나는 볼록한 베어링 표면을 구비하는 "볼" 구조를 포함한다. 섹션들중 다른 하나는 볼록한 표면의 적어도 일부를 수용하고 억제하도록 적합화된 링을 구비하는 "링" 구조를 포함한다.
다른 측면에서, 상기 언급된 섹션들중 하나 또는 양쪽 모두는 2 개의 섹션들 사이의 상대적인 움직임의 범위를 제한하기 위한 하나 또는 그 이상의 "정지부" 또는 제한적 구조를 포함할 수 있다.
따라서, 일 측면에서, 본 발명은 척추(spine)의 근접한 상위 척추골(vetebrae)과 하위 척추골 사이의 이식을 위한 인공 추간 디스크를 제공하는데,상기 디스크는:
대향하는 내측 표면들 및, 상기 척추골에 대하여 배치되도록 적합화되고 반대로 향하는 외측 표면들을 각각 가지며, 함께 작용하는 제 1 외피 및 제 2 외피;
볼록한 돌출부를 구비하는 제 1 외피의 내측 표면;
상기 제 1 외피 및 제 2 외피가 조합되었을 때 상기 볼록한 돌출부를 수용하도록 적합화된 운동 억제 링 및 관절 표면을 구비하는 제 2 외피의 내측 표면;을 포함하고,
사용시에, 제 2 외피의 관절 표면은 상기 볼록한 돌출부에 대하여 접촉되어 지탱되고, 상기 링은 볼록한 돌출부와 제 2 외피 사이의 상대적인 움직임을 억제한다.
도 1 은 척추골의 운동 범위에 대한 개략적인 도면이다.
도 2a 는 일 구현예에 따른 본 발명의 인공 추간 디스크의 시상의 단면도(sagittal cross sectional view)이다.
도 2b 는 도 1 의 디스크의 횡단 단면도이다.
도 3 은 다른 구현예에 따른 본 발명의 인공 추간 디스크의 전방 관상의 단면도이다.
도 4 내지 도 8 은 다른 구현예들에 따른 본 발명의 인공 추간 디스크의 시상의 단면도이다.
도 9 는 다른 구현예에 따른 본 발명의 인공 추간 디스크의 전방 관상의 단면도이다.
도 10 및 도 11 은 다른 구현예들에 따른 본 발명의 인공 추간 디스크의 시상의 단면도이다.
도 11a, 도 12a 및 도 13a 는 다른 구현예에 따른 본 발명의 인공 추간 디스크의 시상의 단면도이다.
도 11b, 도 12b 및 도 13b 는 도 11a, 도 12a 및 도 13a 의 인공 추간 디스크의 횡단 단면도를 각각 도시한 것이다.
도 14 및 도 15 는 다른 구현예들에 따른 본 발명의 인공 추간 디스크의 시상 단면도이다.
도 16a, 도 17a 및 도 18a 는 다른 구현예들에 따른 본 발명의 인공 추간 디스크의 시상 단면도이다.
도 16b, 도 17b 및 도 18b 는 도 16a, 도 17a, 도 18a 에 각각 도시된 디스크들의 링에 대한 측부 사시도이다.
다음의 설명에서, "상위의(superior)", "하위의(inferior)", "전방의(anterior)", "후방의(posterior)" 및 "측방향의(lateral)"라는 용어가 사용될 것이다. 이들 용어들은 본 발명의 임플란트가 척추에 위치되었을 때 임플란트의 방향을 설명하는 것을 의미하며, 본 발명의 범위를 그 어떤 방식으로도 제한하도록 의도되지 않는다. 따라서, "상위의"는 상부 부분을 지칭하고, "후방의"는 척추가 직립의 위치에 있을 때 환자 신체의 후방을 면하는 임플란트(또는 다른 척추 구성 요소)의 부분을 지칭한다. 마찬가지로, "하위의"라는 용어는 임플란트의 저부 부분을 지칭하도록 사용되는데 반해, "전방의"는 척추가 직립의 위치에 있을 때 환자 신체의 전방을 향하는 부분을 지칭하는데 이용될 것이다. 첨부된 도면에 도시된 것과 관련하여, "관상의(coronal)"라는 용어는 측방향 단부들 사이에 연장된 평면을 나타내는 것으로 이해될 것이며, 따라서 신체를 전방 부분 및 후방 부분으로 분리시키는 것이다. 마찬가지로, "측방향으로(laterally)"는 관상 평면에 평행한 위치를 의미하는 것으로 이해될 것이다. "시상의(sagittal)"라는 용어는 전후 방향으로 연장된 평면을 나타내도록 의도되며 따라서 신체를 측방향 부분들로 분리시키는 것이다. "축방향으로"라는 용어는 신체를 상위 부분 및 하위 부분으로 분리시키는 평면을 나타내는 것으로 이해될 것이다. 이러한 방향 및 위치에 관한 용어는 본 발명을 그 어떤 특정한 방향으로 제한하도록 의도된 것이 아니며, 다음의 설명을 용이하게 하도록 사용된 것임이 이해될 것이다.
도 1 은 척추와 관련된 다양한 자유도를 나타냄으로써 척추골의 운동의 복잡성을 도시한다. 생리학적 운동의 정상 범위에서, 척추골은 "중립 영역"과 "탄성 영역" 사이에서 연장된다. 중립 영역은 척추 뼈 구조를 지지하는 인대가 상대적으로 스트레스를 받지 않는 전체 운동 범위내에 있는 영역이다; 즉, 인대는 운동에 상대적으로 거의 저항을 부여하지 않는다. 탄성 영역은 움직임이 운동 범위의 한계에서 발생하거나 또는 그 한계에 가깝게 발생할 때의 영역이다. 그러한 영역에서, 인대의 점탄성 특성(visco-elastic nature)이 운동에 저항을 제공하기 시작하여 그 운동을 제한한다. 대부분의 "매일의" 움직임 또는 통상적인 움직임은 중립 영역내에서 발생되고 오직 이따금 탄성 영역으로 계속된다. 중립 영역내에 포함된 운동은 부드러운 조직에 스트레스를 가하지 않는 반면에, 탄성 영역으로의 운동은 다양한 정도의 탄성 응답을 야기할 것이다. 따라서, 척추 보철 임플란트 분야에서의 목표는 중립 영역에 근접한 척추골의 운동에 저항하는 인공 기관을 제공하는 것이다. 그러한 저항은 근접한 뼈의 구조 및 부드러운 조직 구조에 대한 스트레스를 최소화시킨다. 예를 들어, 그러한 운동의 제한은 면 관절(face joint)의 퇴화를 감소시킬 것이다.
일반적인 의미로서, 본 발명은 손상되거나 또는 그렇지 않으면 기능 장애를 가지는 추간 디스크를 교체하기 위한 임플란트 또는 인공 디스크를 제공한다. 본 발명의 임플란트는 근접한 척추골 동체들 사이에서 다양한 정도의 운동을 허용하지만, 바람직스럽게는 수용 가능한 한계내에서 허용한다. 일 구현예에서, 본 발명은 본 발명의 인공 디스크에 근접한 척추골 사이의 상대적인 운동을 허용하며, 그러한 운동은 다양한 자유도를 포함하지만 바람직스럽게는 특정의 범위로 제한된다. 일 구현예에서, 본 발명의 인공 디스크 또는 인공 기관(prosthesis)에는 근접한 척추골 사이의 운동을 제한하는 하나 또는 그 이상의 "부드러운" 정지부 및/또는 "단단한" 정지부들이 제공된다. 특히, 본 발명의 인공 디스크는 회전, 굽힘, 신장 및 측방향 운동을 제공하며, 이들은 중립 영역 및 탄성 영역에서의 정상 운동들과 유사하다 (즉, 정상 디스크 또는 본래의 디스크와 관련된 운동과 유사하다). 더욱이, 본 발명의 장치는 그러한 운동 또는 결합된 운동의 다양한 조합을 허용한다. 예를 들어, 본 발명의 디스크는 굽힘 및 병진, 또는 측방향 굽힘 및 측방향 병진, 또는 굽힘 및 회전을 받을 수 있다. 다양한 다른 운동들이 본 발명의 기술 분야의 당업자에게 명백할 것이다.
도 2a 는 본 발명의 구현예에 따른 인공 추간 디스크(10)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 디스크(10)는 상위의 외피(shell, 12) 및 하위의 외피(14)를 구비한다. 각각의 외피(12,14)는 본래의 추가 디스크가 절제된 영역에서 수직으로 근접한 척추골 동체의 뼈 구조에 대하여 놓이도록 뼈 접촉 표면을 포함한다. 위에서 설명된 바와 같이, 그러한 디스크 절제술은 본래의 디스크가 손상되거나 질병에 걸렸을 경우에 필요할 수 있다. 상위의 외피(12)는 하나의 척추골의 하위 표면에 대하여 배치되기 위한 상위 표면(16)을 포함하는 반면에, 하위의 외피(14)는 근접하고 수직의 하위의 척추골의 상위 표면에 배치되기 위한 하위 표면(18)을 포함한다. "상부" 및 "하부"라는 용어는 직립의 위치에 있는 척추와 관련하여 사용되는 것으로 이해될 것이다. 비록 "외피"라는 용어가 여기에서 이용될지라도, 그러한 용어는 본 발명을 그 어떤 형상 또는 구성으로 제한하도록 의도되는 것이 아니라는 점이 이해되어야 한다. 외피들에 적용될 수 있는 다른 용어들은 플레이트등일 것이다. "외피"라는 용어는 임의의 등가의 구조체들 뿐만 아니라 여기에 설명되고 그리고/또는 도시된 구조들에 적용되는 것으로 당업자는 이해할 것이다.
도 2a 에 도시된 구현예에서, 상위 외피(12)의 하위 표면(20)은 그것에 부착된 링(22)을 구비한다. 도시된 구현예에서, 링(22)은 아래로 매달린 볼록하거나 또는 전체적으로 환상 구조(toroidal structure)를 포함할 수 있다. 링(22)은 상위의 외피(12)에 고정될 수 있거나 또는 그것과 일체로 형성될 수 있다.
도 2b 는 도 2a 의 링(22)을 도시한다. 도시된 구현예에서, 링(22)은 전체적으로 타원형 구조를 포함하며, 긴 전후방의 길이 및 짧은 측방향의 길이를 가진다. 다른 구현예에서, 링(22)은 링의 목적에 대한 다음의 설명에 비추어 필요한 바로서 원형의 형상 또는 그 어떤 다른 형상이라도 가질 수 있다.
도 2a 는 또한 하위 외피(14)의 상위 표면(24)도 도시하는데, 이것에는 볼록한 구조, 또는 "볼(ball)"이 제공되며, 이는 전체적으로 상위의 (또는 상방향의) 방향으로 연장된다. 비록 여기에서 "볼"이라는 용어가 이용되었을지라도, 이러한 용어는 완전하거나 또는 부분적인 구형 구조(spherical structure)를 지칭하도록 의도된 것이라는 점이 당업자에게 명백할 것이다. 일 구현예에서, 도 2a 에 도시된 바와 같이, 볼(26)은 반구형 구조를 포함할 수 있다. 다른 구현예들에서, 볼(26)은 평면상에서 타원형 또는 다른 형상을 포함할 수 있다.
인공 디스크(10)를 추간 디스크 공간 안으로 이식할 때, 2 개의 외피(12,14)는 처음에 하위 외피(14)의 상위 표면을 향하는 상위 외피(12)의 상위 표면과 정렬된다. 이러한 정렬에 있어서, 볼(26) 및 링(22)은 링(22)의 내강(lumen) 안에 위치된 볼(26)과 맞물린다. 이러한 방향으로, 디스크(10)는 근접한 척추골 동체들 사이에서, 추간의 공간내에 삽입된다. 그 위치에서, 외피(12,14)의 외측 표면은 개별의 척추 동체들과 접촉한다. 일단 그렇게 이식되면, 하나의 척추골에 대하여 다른 척추골이 가하는 정상적인 압축력은 디스크(10)를 제위치에 유지하는 역할을 할 것이다. 그 어떤 다른 인공적인 수단이라도 디스크의 이탈을 방지하도록 이용될 수 있다는 점이 이해될 것이다. 예를 들어, 외피들의 외측 표면에는 접착제 또는 뼈 시멘트(bone cement)등이 제공될 수 있어서 적절한 위치 선정을 보장한다.
일단 제위치에 있으면, 볼(26)의 상위 표면은 하위 플레이트(12)의 하위 표면과 접촉할 것이다. 이러한 접촉은 근접한 척추골 동체들 사이에서 소망되는 분리를 제공하고, 볼(26)과 표면(20) 사이의 상대적인 움직임은 척추골 동체들 사이의 실질적인 관절을 제공한다. 더욱이, 링(22)은 볼(26)과 하위 표면(20) 사이의 상대적인 움직임을 억제하는 역할을 한다. 즉, 링(22)은 표면(20)에 걸친 볼의 운동량을 한정된 관절 영역으로 제한한다. 볼(26)과 접촉하는 링(22)의 표면(23)은 여기에서 링의 관절 표면으로서 지칭된다. 링(22)은 볼(26)에 대하여 필요한 제한 또는 "정지"를 제공하기에 충분한 높이(상위 외피의 하위 표면으로부터 하위로 측정됨)로 치수가 정해진다는 점이 이해될 것이다. 그러나, 예를 들어 관련 해부학적 구조에 따라서 다양한 다른 크기들이 이용될 수 있거나 필요할 수 있다는 점이 이해될 것이다. 본 발명은 여기에 언급될 수 있는 것과 같은 그 어떤 특정한 치수들에 제한되는 것은 아니며, 인체의 척추의 임의의 디스크 공간에 맞도록 변형될 수 있고, 즉, 경부 영역, 흉부 영역 또는 요추 영역에 맞도록 변형될 수 있다. 더욱이 위에서 언급되고 아래에서 추가로 언급되는 바로서, 링(22)은 병진, 측방향 굽힘, 굴곡, 연장 및 그러한 특정 운동의 하나 또는 그 이상이 관련된 임의의 결합 운동을 포함하는, 볼(26)의 다양한 운동들을 제한하거나 억제하도록 크기가 정해질 수 있다. 따라서, 이러한 설계의 유연성은 본 발명의 인공 디스크가 임의의 기형을 교정하거나 방지하면서, 자연스럽게 발생되는 디스크에 유사하도록 기능하는 것을 허용한다.
일 구현예에서, 도 2a 에 도시된 바와 같이, 링(22)은 내강에 있는 최소 길이가 볼(26)의 직경 보다 크도록 크기가 정해진다. 이러한 구성은 볼(26)이 표면(20)과 접촉하는 것을 허용하고 또한 링(22)에 의해 제한되기 전에 볼의 이동을 어느 정도 허용한다. 위에서 언급된 바와 같이, 일 구현예에서, 링(22)은 (도 2b 에 도시된 바와 같이) 타원 형상을 가지도록 치수가 정해진다. 따라서 이것은 볼(26)이 다른 방향보다는 일 방향으로 이동하는 것을 허용한다. 위에서 설명된 예에서, 링(22)에는 측방향 길이보다 긴 전후 방향의 길이가 제공된다. 따라서 볼(26)은 전후 방향의 이동이 더 허용된다. 다시, 이것은 척추골 관절로 병진됨으로써 측방향의 굴곡에 비교하여 더 큰 굴곡 및 연장이 허용된다. 이들 방향들에서의 볼(26)의 운동을 허용함으로써, 측방향 굴곡과 결합된 굴곡 같은 결합 운동이 허용될 수 있다.
위에서 지적된 바와 같이, 하나의 구현예에서, 볼은 단면에서 반구형일 수 있지만 그 형상은 그 어떤 방향에서도 크기가 변화될 수 있다. 따라서, 볼(26)은 전후 방향 및/또는 측방향에서 길이가 긴 볼록한 형상 또는 반구 형상을 포함할 수 있다. 일반적으로, 볼(26)은 추간 운동의 소망된 양 및 유형을 제공하는 임의의 볼록 형상을 포함할 수 있다. 볼(26) 구조의 이러한 가변성은 링(22)의 물리적인 제한내에서 여러가지 상이한 운동이 발생되는 것을 허용한다. 아래에서 더 설명되는 바와 같이, 더 이상의 운동의 제한은 볼(26) 자체에서 제공될 수 있다.
비록 도 2a 에서 볼(26)이 하위 외피(14)의 상위 표면(24)상에서 중앙에 위치되는 것으로 도시되어 있지만, 그것이 제한으로서 의도되어서는 아니된다는 점이 이해될 것이다. 다른 구현예들에서, 볼(26)은 소망의 운동에 따라서 표면(24)상의 임의의 다양한 위치들에 위치될 수 있다. 이해될 바와 같이, 표면(24)에 걸쳐 볼(26)의 위치를 변화시키는 것은 디스크(10)의 회전 중심의 변화라는 결과를 가져올 것이다. 예를 들어, 일 구현예에서, 볼은 하위 외피(14)상에서 뒤에 위치될 수 있다. 하위 외피(14)에 대하여 볼(26)의 위치를 변화시킴으로써, 디스크(10)에 다양한 운동 또는 관절의 사양(option)을 제공하는 것이 가능하다.
다른 구현예들에서, 하위 외피(14)는 링(22)의 운동에 저항을 제공하도록 적합화될 수 있다. 일 구현예에서, 하위 외피(14)에는 하나 또는 그 이상의 단단한 정지부 또는 범퍼(bumper)들이 제공되어 볼(26)에 걸친 링(22)의 운동을 제한할 수 있다. "단단한 정지부(hard stop)"라는 용어는 물리적인 운동 제한부를 의미하는 것으로 이해된다. 특히, "단단한 정지부"는 상기 언급된 탄성 영역을 초과하지 않도록 운동을 제한하는 역할을 할 것이다. 다른 한편으로 "부드러운 정지부"는 일단 탄성 영역에 진입하면 운동의 제한을 시작하는 역할을 할 것이다. 본 발명의 구현예에 따르면, 그러한 정지부들은 임의의 거리에서 볼의 둘레에 외피로 구성될 수 있거나, 또는 볼 자체의 일부로서 형성될 수 있다. 일 국면에서, 단단한 정지부는 볼(26)의 최대 높이 아래에 오직 수 밀리미터인 높이로 될 수 있다.
그러한 단단한 정지부의 예는 도 3 에 도시되어 있는데, 위에 설명된 요소들과 유사한 요소들은 동일한 참조 번호로 도시되어 있지만 명확성을 위해서 a 자가 첨가되어 있다. 도시된 바와 같이, 단단한 정지부(28)들은 볼(26a)의 양측에 측방향으로 위치되어 측방향의 굴곡을 제한할 수 있다. 즉, 단단한 정지부(28)는 볼(26)의 표면에 걸쳐 링(22a)의 측방향 (즉, 관상의(coronal)) 운동에 대한 장애부를 제공한다. 도 3 에 도시된 정지부(28)는 상기 언급된 목적을 수행하는 그 어떤 길이로도 만들어질 수 있다.
다른 구현예에서, 경질의 정지부(28)는 전후 방향으로의 굴곡을 제한하도록 전방에 위치될 수 있고, 다른 구현예에서는 후방에 위치될 것이다. 운동을 억제하는 경질의 정지부를 제공하는 그 어떤 조합이라도 이용될 수 있다. 정지부들은 둥근 가장자리를 가진 사각형으로부터 돔에 이르기까지 그 어떤 방식의 형상일 수도 있고 다양한 높이를 가질 수 있다. 일 구현예에서, 단단한 정지부(28)들은 모든 방향에서의 운동의 제한이 필요하다면 모든 방향에서의 운동을 제한하도록 제공될 수 있다는 점이 이해될 것이다. 예를 들어 "범퍼"(28)는 선형 또는 만곡의 다양한 형상들일 수 있다. 유사하게는, 다른 구현예들에서, 그러한 단단한 정지부들이 필요하지 않을 수 있다는 점이 이해될 것이다.
상기 언급된 경질 정지부 기능의 다른 구현예는 도 4 에 도시되어 있는데, 위에서 설명된 것과 유사한 요소들은 같은 도면 번호로 표시되어 있지만 명확성을 위해서 "b" 가 첨가될 것이다. 도 4 에 도시된 바와 같이, 도 3 에 도시된 하위 외피(14)상에 제공된 "범퍼"(28) 대신에, 하나의 가장자리에, 도시된 경우에서는 볼(26b)의 전방 가장자리에 단단한 정지부가 제공될 수 있는데, 이것은 도시된 구현예에서 볼에서 상승된 연장부(30)로서 형성된다. 도시된 바와 같이, 연장부(30)는 볼(26b)에 근접한 오목 부분(32)을 가진 상위 표면을 포함하며, 이것은 아래에서 상세하게 설명되는 바와 같이 "부드러운 정지부"로서의 역할을 한다. 오목한 부분(32)은 볼(26b)의 가장 낮은 높이와 가장 높은 높이 사이의 높이에서 볼(26b)의 전방 가장자리로부터 연장되고, 디스크(10b)의 전방 단부를 향하여 위로 만곡된다. 연장부(30)의 오목한 부분(32)의 전방은 가장자리(34)를 구비하며, 이것은 단단한 정지부로 작용한다. 도 4 에 도시된 구성은 임플란트 영역에 있는 척추의 굴곡이 제한되어야하는 상황에서 이용될 수 있다. 이해될 바로서, 굴곡되는 동안에, 링(22b)의 전방 가장자리는 볼(26b)의 상위 표면에 걸쳐 전방으로 횡단할 것이고 처음에 오목 부분(32)과 만날 것이다. 오목 부분의 상방향으로 만곡된 표면 때문에, 오목 부분(32)은 링(22b)의 운동을 느리게 제한하도록 작용하고, 따라서 굴곡 운동에 대한 부드러운 정지부로서 작용한다. 링(22b)의 전방 가장자리의 운동이 계속되면, 가장자리(34)와 만나게 되고 더 이상의 운동은 방지된다. 따라서, 가장자리(34)는 장치가 비정상적인 정렬 또는 아마도 소망되지 않는 정렬을 취하는 경향을 제한할 뿐만 아니라 굴곡 운동에 대한 단단한 정지부로서의 역할을 한다.
다른 구현예에서, 단단한 정지부들은 볼의 최대 높이 아래에서 오직 수 mm 의 높이로 볼(26)의 양측에 측방향으로 배치되어 측방향의 굴곡을 제한할 수 있다.
본 발명의 다른 구현예는 도 13a 및 도 13b (집합적으로 도 13 으로 칭함)에 도시되어 있으며, 상기에 설명된 것들과 유사한 요소들은 같은 도면 부호로 식별되어 있지만 명확성을 위해서 "c"가 첨부되어 있다. 이러한 구현예에서, 단단한 정지부(36)는 하위 외피(14c)의 상위 표면(24c)상에 제공되고 그러한 단단한 정지부는 볼(26c)에 바로 근접하게 위치되거나 또는 볼(26c)의 일부로서 형성될 수 있다. 단단한 정지부(36)는 기능에 있어서 도 3 에 도시된 것과 유사하지만, 볼(26c)의 전방 가장자리에만 위치된다. 도 4 에 도시된 단단한 정지부와 같이, 도 13 의 단단한 정지부(36)는 굴곡을 제한하고 비정상적인 정렬 또는 아마도 소망스럽지 않은 정렬을 방지하는 역할을 한다. 이러한 경우에, 단단한 정지부(36)는 굴곡 운동에 점진적인 감소를 부여하지 않는다. 그와 같은 것으로서, 도 13 에 도시된 구성은 굴곡을 제한하고 후만증(kyphosis)을 교정 및/또는 제한하는 것이 소망되는 경우에 이용될 수 있다.
유사한 방식으로, 본 발명의 다른 구현예는 연장(extension)을 제한하기 위하여 하위 외피(14)의 뒤에 위치된 단단한 정지부(36)(또는 도 4 의 연장부(30))를 가질 것이다. 다른 구현예에서, 그러한 단단한 정지부들의 조합은 볼에 대하여 임의의 방향으로 위치될 수 있거나 심지어는 원주상으로 위치될 수 있으며, 임의의 방향 또는 모든 방향에서의 운동을 억제하도록 이용될 수 있다. 따라서, 볼과 결합된 정지부들은 하나 또는 그 이상의 평면에서 운동을 제한하도록 여러 가지 방식으로 변화될 수 있다. 정지부는 사각형과 같은 임의의 형상일 수 있거나, 또는 돔 형상과 같이 볼록할 수 있다. 정지부는 외피와 비교하여 상이한 재료들이거나 또는 유사한 재료일 수 있거나, 또는 그 자체들 중에서도 동일하거나 상이한 재료들로 만들어질 수 있다. 또한, 정지부들에는 둥근 가장자리 또는 임의의 다른 필요한 형상이 제공될 수 있다. 더욱이, 정지부들은 당업자가 이해하는 바로서 그 어떤 높이일 수도 있다. 다른 구현예에서, 디스크(10)는 볼(26)과 결합된 정지부를 구비하지 않을 수 있고, 따라서 링이 볼의 최대 표면 영역에 걸쳐 관절 운동하는 것을 허용한다.
본 발명의 다른 구현예가 도 5 에 도시되어 있는데, 상기 설명된 것과 유사한 요소들은 동일한 도면 부호로 식별되어 있지만, 명확성을 위해서 "d"를 표기하였다. 도 5 에 도시된 바와 같이, 상위 외피(12d)에는 오목부(38)가 제공될 수 있으며, 오목부는 볼(26d)의 일부를 수용하도록 적합화된 오목 영역을 구비한다. 이해될 바로서, 오목부(38)는 볼(26d)을 위치시키는 위치 수단 및/또는 볼을 억제하는 추가 수단으로서의 역할을 할 것이다. 링(22d)과 결합하여, 오목부(38)의 제공은 볼의 운동을 억제할 목적으로 볼(26d)에 의해 접촉되는 표면 영역을 증가시킨다. 그와 같은 것으로, 오목부(38)는 링(22d)에 대한 마모 효과를 감소시키는 역할을 더하게 될 것이다. 비록 도 5 의 오목부(38)는 그 형상이 볼(26d)에 대하여 다소 상보적으로(complementary) 도시되었을지라도, 그러한 상보성이 본 발명을 제한하는 것은 아니라는 점이 이해될 것이다. 즉, 오목부(38)는 다양한 억제의 선택을 제공하는 여러 가지 형상 및 크기일 수 있다.
본 발명의 다른 구현예는 도 6 에 도시되어 있는데, 위에서 설명된 것들과 유사한 요소들은 동일한 도면 부호로 식별되어 있지만 명확성을 위해서 "e"로 표시되어 있다. 도 6 은 디스크(10e)에 축방향의 힘, 즉, 척추를 따라서 축방향으로 전달되는 힘을 흡수하기 위한 수단이 제공된 구현예를 도시한다. 그러한 힘의 흡수를 제공하도록, 디스크(10e)에는 하위 외피 및 상위 외피(12e, 14e)들중 하나 또는 양쪽에 하나 또는 그 이상의 탄성 요소들이 각각 제공될 수 있다. 도 6 에 도시된 구현예에서, 볼(26e)은 하위 외피(14e)의 상위 표면(24e)으로부터 핵심부(40)에 의해 분리된다. 핵심부(40)는 히드로겔(hydrogel), 실리콘, 고무등과 같은 임의의 공지된 탄성 물질을 포함할 수 있거나, 또는 스프링등과 같은 기계적인 장치를 포함할 수 있다. 이해될 바로서, 축방향의 힘이 디스크(10e)에 가해지면, 핵심부(40)는 그러한 힘의 일부를 흡수할 것이고, 따라서 일부 완충 작용을 제공하고 볼(26e)과 링(22e) 사이 및/또는 상위 외피(12e) 사이의 압력을 억제하거나 또는 최소화시킨다. 일 구현예에서, 도 6 에 도시된 바와 같이, 볼(26e)은 부분적으로 중공형(hollow)이어서 핵심부(40)의 큰 체적을 수용할 수 있다. 그러한 구성에서, 핵심부(40)는 중공형 볼(26e) 안에 위치되도록 적합화된 상승 부분 또는 섹션을 구비할 것이다. 그러한 구조는 하위 외피(14e)에 대하여 볼(26e)을 적극적으로 위치시키는데 유리할 수 있다. 즉, 도 6 에 도시된 구현예로서, 하위 외피(14e)로부터 멀어지게 연장된 돌출 부분을 가지는 핵심부(40)는 하위 외피(14e)의 상위 표면(24e)에 고정될 수 있다. 핵심부(40)의 돌출 부분을 수용하도록 적합화된 중앙의 공동을 가진 볼(26e)은 돌출 부분이 볼의 공동 안으로 삽입되도록 핵심부(40)에 걸쳐 위치될 것이다. 그러한 경우에, 핵심부는 볼과 하위 외피(14e) 사이의 그 어떤 상대적인 움직임이라도 제한하거나 방지하는 역할을 할 것이기 때문에, 볼(26e)은 하위 외피(14e)에 직접적으로 부착되거나 고정될 필요가 없다.
탄성력 흡수 수단의 다른 구현예는 도 10 에 도시되어 있으며, 위에 설명된 것과 유사한 요소들은 동일한 참조 번호로 식별되어 있지만 명확성을 위해서 "f"로 표시되어 있다. 도 10 에서, 디스크(10f)의 볼(26f)은 이전에 설명된 바와 같이 하위 외피(14f)의 상위 표면(24f)에 고정된다. 이러한 경우에, 스프링(42)이 제공되는데, 스프링은 외피(14f)의 하위 표면(18f)에 대하여 지탱된다. 스프링(42)의 반대측은 뼈 부분 또는 근접한 척추골의 부분 또는 그러한 척추골에 부착된 그 어떤 표면이나 또는 구조(플레이트 및 그와 유사한 것)에 대하여 지탱될 수 있다는 점이 이해될 것이다. 스프링(42)은 이전에 설명된 핵심부(40)와 유사한 방식으로 기능할 것이다. 그러나, 도 10 에 도시된 바와 같이, 도시된 구성으로써 다른 장점이 구현될 수 있다. 상세하게는, 디스크(10f)의 일 가장자리에 대해서만 스프링이 위치될 수 있기 때문에, 디스크에는 근접한 척추골을 그 어떤 소망의 방식으로도 정렬시키는 사전 설정의 위치 선정이 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 10 에 도시된 구현예에서, 스프링(42)이 디스크(10f)의 전방 가장자리에 위치되어 상위의 근접한 척추골들(미도시)을 후방으로 각도를 형성하게 한다. 이해될 바로서, 그러한 구성은 위에 언급된 완충 기능을 제공하는 것에 추가로 후만증(kyphosis)을 교정하거나 방지하는 역할을 할 것이다. 도 10 에 관한 상기의 설명에서, 스프링(42)은 하위 외피(14f)와 하위에 근접한 척추골 사이에 위치되는 것으로 설명되었다. 그러나, 다른 구현예에서, 스프링(42)은 동일한 기능을 달성하면서 하위 외피(14f)와 볼(26f) 사이에 동등하게 위치될 수 있다. 더욱이, 비록 "스프링"이라는 용어는 요소(42)를 설명하도록 이용되었을지라도, 그 어떤 유사한 기능의 장치라도 디스크(10f)와 함께 이용될 수 있다는 점이 이해될 것이다. 예를 들어, 스프링(42)은 코일 스프링 또는 판 스프링과 같은 기계적 장치를 포함할 수 있다. 대안으로서, 스프링(42)은 쐐기 형상 또는 유사하게 각도가 형성된 탄성의 핵심부를 포함할 수 있다. 비록 도 10 이 후방으로 각도가 형성된 하위의 외피(14f)를 도시하고 있을지라도, (흉부 척추와 같이 척추 전만(lordosis)이 방지되어야 하거나 또는 교정되어야 하는 것과 같이) 후만증이 필요하거나 또는 조장되어야 하는 상황에서 상기와 같은 각도 형성이 전방의 방향일 수도 있다는 점이 이해될 것이다.
다른 위치 조절 수단은 도 7 에 도시되어 있으며, 위에서 설명된 것들과 유사한 요소들은 동일한 도면 부호로 식별되어 있지만 명확성을 위해서 "g"를 표시하였다. 도 7 에서, 디스크(10g)는 하위 외피(14g)를 가지며, 하위 외피에는 상위 외피(12g)에 대하여 각도가 형성된 상위 표면(24g)이 제공된다. 그러한 각도 형성 때문에, 볼(26g)은 상위 외피(12g) 및 링(22g)에 대하여 유사한 각도로 배치된다. 이해될 바로서, 그러한 구조는 도 10 에 대하여 위에서 설명된 바와 같은 후만증을 방지하거나 또는 교정하는 역할을 한다. 그러나, 도 10 과는 상이하게, 도 7 의 디스크(10g)가 반드시 힘 흡수 장치를 포함하는 것은 아니다. 하위 외피(14g)에서 소망의 각도 형성을 달성하도록, 하위 외피는 도 7 에 도시된 바와 같이 쐐기로서 형성될 수 있다. 대안으로서, 하위 외피는 2 개의 구획부들로 형성될 수 있으며, 따라서 분리 요소(미도시)로써 하위 표면(18g) 및 상위 표면(24g)을 분리시킨다. 그러한 분리 요소는 도 10 과 관련하여 위에서 설명된 바와 같은 스프링을 포함할 수 있다는 점이 이해될 것이다. 그러한 경우에, 도 7 의 디스크(10g)는 힘 흡수 수단도 포함할 것이다. 또한 도 7 의 볼(26g)은 도 6 과 관련하여 위에서 설명된 바와 같은 핵심부를 구비할 수 있으며, 따라서 도 7 의 디스크(10g)에 축방향 힘 흡수 수단을 제공한다는 점이 이해될 것이다. 비록 도 7 은 후방으로 각도가 형성된 하위 외피(14g)를 도시할지라도, (예를 들어, 흉부 척추에서와 같이 척추 전만(lordosis)이 방지되어야 하거나 또는 교정되어야 하는 영역에서처럼) 후만증이 필요하거나 또는 조장되어야 하는 상황에서 상기와 같은 각도 형성이 전방의 방향일 수도 있다는 점이 이해될 것이다.
위의 여러 설명들이 본 발명의 하위 외피(14) 및/또는 볼(26)에 구현될 수 있는 변형들에 초첨을 맞추었다. 그러나, 유사한 방식으로, 상위 외피(12) 및/또는 링(22)은 다양한 위치들 및 기능들을 달성하도록 변화될 수 있다. 예를 들어, 일 구현예에서, 링은 다양한 크기 및 형상들로 형성될 수 있다. 이것은 링(22)의 제한 가장자리의 높이에서의 변형 및 그 형상에서의 변형을 포함하는데, 형상의 변형은 원형, 타원형 및 사각 형태등을 포함한다. 예를 들어, 링(22)의 형상을 변화시킴으로써, 볼(ball)과의 관절 운동을 위한 형상 및 영역이 변화될 것이며, 그에 의해서 필요에 따라 볼의 운동 억제가 주문 제작되는 것이 허용된다는 점이 이해될 것이다. 마찬가지로, 링(22)의 위치는 볼(26)의 위치와 맞도록 상위 외피(12)상에서 변화될 수 있다. 또한, 상위 외피(12)에는 상위 외피와 하위 외피 사이의 상대적인 운동을 제한하거나 또는 억제하기 위하여, 위에서 설명된 것과 유사하게, 단단한 정지부 및/또는 부드러운 정지부와 같은, 하나 또는 그 이상의 "정지부"들이 제공될 수 있다. 그러한 정지부는 상위 외피에 부착된 분리 요소들을 포함할 수 있거나, 또는 링(22) 자체의 부분을 형성할 수 있다. 예를 들어, 일 구현예에서, 정지부들은 링의 상승된 가장자리를 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 예 및 특징들은 아래에서 설명된다.
상위 외피에서의 변형을 도시하는 본 발명의 예는 도 11a 및 도 11b (집합적으로 도 11 로 지칭함)에 도시되어 있으며, 위에서 설명된 것과 유사한 요소들은 동일한 도면 부호로 식별되지만 명확성을 위해서 "h"를 표시하였다. 도 11 에서, 링(22h)은 볼(26h) 보다 크도록 크기가 정해진다. 이러한 구현예에서, 디스크(10h)의 관절 운동은 상위 외피(12h)의 하위 표면(20h) 사이에 주로 접촉을 포함한다는 점이 이해될 것이다. 즉, 볼(26h)은 링(22h)에 의한 방해 없이 하위 표면(20h)의 일부에 걸친 병진 운동을 할 수 있다. 그러한 병진 운동은 예를 들어 중립 영역내에서의 운동을 포함할 수 있다. 그러나, 링(22h)은 볼(26h)이 그러한 영역을 벗어나서 이동하는 것을 억제하는 역할을 함으로써, "단단한 정지부"로서 작용한다.
위에서 설명된 링(22h)의 변형은 도 12a 및 도 12b (집합적으로 도 12 로 지칭함)에 도시되어 있으며, 위에서 설명된 것과 유사한 요소들은 동일한 도면 부호로 식별되어 있지만 명확성을 위해서 "j"로 표시되어 있다. 이러한 구현예에서, 디스크(10j)에는 상위 외피(12j)상의 링(22j)이 제공되며, 링은 좁은 크기를 가지고 모든 운동 동안에, 즉, 디스크(10j)의 관절 운동 동안에 볼(26j)의 적어도 일부와 접촉하도록 설계된다. 이해될 바로서, 그러한 구성은 볼(26j)과의 계속적인 접촉에 의해 야기되는 상위 외피(12j)의 하위 표면(20j)상에서의 마모를 최소화시키는 것을 돕는다. 또한, 그러한 구성은 완전한 범위의 굴곡 및 연장을 허용하면서 측방향의 굴곡을 제한할 것이다.
도 12b 는 링(22j)의 다른 특징을 도시하며, 즉, 측방향 치수와 비교하여 더 큰 전후 방향 치수를 도시한다. 이해될 바로서, 그러한 구성은 볼(26j)이 시상의 평면(sagittal plane)에서 더 큰 운동의 자유도를 가지고, 관상의 평면(coronal plane)에서는 제한된 양의 운동을 가지도록 하는 역할을 한다. 다른 구현예에서, 링(22j)은 관상의 평면에서 신장될 수 있어서 반대의 효과를 얻게 된다. 따라서, 링(22)의 치수를 조절함으로써 그 어떤 운동의 조합이라도 주문 제작될 수 있다는 점이 이해될 것이다.
본 발명의 다른 구현예들이 도 14 및 도 15 에 도시되어 있는데, 위에서 설명된 것과 유사한 요소들은 동일한 참조 번호로 식별되지만, 명확성을 위해서 "m" 또는 "n" 이 표시되어 있다. 위에서 설명된 구현예에서, 링(22)은 볼록한 외측 표면을 가지는 것으로 설명되었으며, 특히 볼(26)과 접촉하는 표면인 관절 표면을 가지는 것으로 설명되었다. 그러나, 도 14 및 도 15 에 도시된 바와 같이, 링(22m, 22n)은 각각 오목한 관절 표면을 구비할 수 있으며, 따라서 링과 볼 사이의 상호 작용을 변화시킨다. 양쪽의 경우에, 링(22m, 22n)은 각각 볼(22m, 22n)과 접촉하는 오목한 형상의 관절 표면을 가진다. 그러한 오목함은 링의 전체 주위 둘레에 제공될 수 있거나, 또는 오직 특정의 위치들상에 제공될 수 있다. 마찬가지로, 링에 제공된 만곡의 정도는 변화될 수 있다. 예를 들어, 도시된 2 개 구현예들에서 알 수 있는 바와 같이, 도 15 에 도시된 링(22n)의 만곡의 정도(degree of curvature)보다 큰 만곡의 정도를 가진 관절 표면을 포함하는 링(22m)이 도 14 에 도시되어 있다. 링의 오목한 관절 표면은 제공된 만곡의 정도(degree of curvature)를 변화시킴으로써 굴곡, 연장, 측방향 굽힘 또는 이들의 임의의 조합이 제어될 수 있게 한다. 즉, 오목한 관절 표면은 볼의 운동에 높은 단계의 저항을 허용함으로써, 예를 들어, 중립 영역내에서는 최초의 용이한 운동을 허용하지만 탄성 영역에서는 운동에 대하여 더 크거나 또는 점증적으로 커지는 저항을 허용한다. 그러한 저항은 볼에 대하여 제공되는 저항으로서 이해될 것이다. 다른 구현예에서, 링에 제공되는 만곡의 정도는 위치들 사이에서 변화될 수 있다. 예를 들어, 더 큰 만곡의 정도가 전방 및 후방 영역에서보다 측방향 영역에서 제공될 수 있다. 따라서, 이것은 굴곡 또는 연장에 대해서 보다는 측방향 굽힘에 대하여 더 큰 저항을 제공할 것이다. 다른 구현예에서, 링의 곡률은 링의 전방 가장자리에서 만곡의 정도를 증가시킴으로써 예를 들어 굴곡을 억제하도록 변화될 수 있다. 다른 구현예에서, 링에는 원형이 아닌 형상 뿐만 아니라 일정하거나 또는 가변의 만곡된 관절 표면이 제공될 수 있다. 예를 들어, 링은 시상의 평면에 전체적으로 평행한 큰 축을 가진 타원형 기하 형상을 포함할 수 있다. 그러한 링의 전방 및 후방 관절 표면은 측방향 관절 표면보다 작은 만곡의 정도를 포함할 수 있다. 그러한 가변성에 대한 설명은 도 16 내지 도 18 과 관련하여 아래에서 제공된다.
도 8 및 도 9 는 본 발명의 다른 구현예를 도시한다. 위에서 설명된 것과 유사한 요소들은 동일한 도면 부호로 식별되었지만, 명확성을 위해서 "p"를 표시하였다. 도 8 및 도 9 에 도시된 바와 같이, 상위 외피(12p)에는 볼록한 만곡이 제공되어, 그것의 외측 가장자리는 아래로 만곡된다. 상위 외피(12p)의 만곡의 정도는 도 8 및 도 9 에 도시된 바로부터 변화될 수 있다는 점이 이해될 것이다. 상위 외피(12p)의 그러한 만곡은 척추골상의 종판(endplate)의 자연적인 만곡 형상에 대응하는 역할을 할 것이다. 도 8 및 도 9 에서 상위 외피가 그러한 만곡을 가지는 것으로 도시되어 있을지라도, 하위 외피(14p)에 마찬가지로 근접한 종판에 있는 만곡들에 대응하는 상보적인 만곡이 제공될 수 있다는 점이 이해될 것이다. 도 8 및 도 9 에 도시된 바와 같이, 상위 외피(12p)는 볼(26p)의 운동을 억제하기 위한 링(22p)을 구비할 것이다. 따라서 그러한 링(22p)은 상위 외피(12p)의 만곡을 취하도록 설계될 수 있다. 따라서, 이러한 구현예에 따르면, 볼(26p)은 시상 평면 또는 관상 평면의 어느 하나 또는 양쪽 모두에서 상위 외피(12p)의 완만하게 경사지는 만곡에 걸친 운동에 제한될 수 있다.
도 16a, 도 17a 및 도 18a 는 본 발명의 다른 구현예를 도시한다. 위에서 설명된 것과 유사한 요소들이 식별될 경우에, 동일한 도면 부호가 이용되지만 명확성을 위해서 "r", "t" 및 "u" 가 표시되어 있다. 도 16a, 도 17a 및 도 18a 에는 도 13 과 관련하여 위에 설명된 것과 유사한 방식으로, 하위 외피(14), 볼(26) 및, 볼(26)의 전방 가장자리에 제공된 정지부(36)가 도시되어 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 정지부(36)는 볼(26)의 전방 가장자리상에 제공된 것으로 도시되었을지라도, 그러한 정지부는 사실상 필요하다면 하나 이상의 위치에서 필요에 따라 그 어떤 위치에라도 위치될 수 있다. 하위 외피의 이러한 구조는 도 16a 내지 도 18a 에 도시된 구현예들을 제한하도록 의도된 것이 아니라는 점이 가정될 것이다.
도 16a 는 도 14 및 도 15 에 도시된 것과 유사한 상위 외피(12r)를 도시한다. 즉, 상위 외피(12r)는 상위 외피(12r)의 전체적으로 평탄한 하위 표면(20r)상에 제공된 링(22r)을 구비한다. 이러한 구현예의 링(22r)은 도 14 및 도 15 와 관련하여 설명된 목적을 위해서 오목하게 만곡된 관절 표면(23r)을 구비한다. 도 17a 는 도 16a 의 디스크의 변형을 도시한다. 도 17a 에서, 디스크(10t)는 오목하게 만곡된 하위 표면(20t)을 가지는 상위 외피(12t)를 구비한다. 즉, 하위 표면(20t)의 외측 가장자리는 아래로 만곡된다. 도 16a 에서, 링(22t)은 오목하게 만곡된 관절 표면(23t)을 구비한다. 마찬가지로, 도 18a 는 변형예를 도시하는데 여기에서는 오목하게 만곡된 하위 표면(20u)을 가진 상위 외피(12u)가 디스크(10u)에 구비된다. 도 16a 에서, 링(22u)은 오목하게 만곡된 관절 표면(23u)을 구비한다.
도 16a 내지 도 18a 에 도시된 바와 같이, 하위 표면(20)이 만곡되면, 링(22)은 유사한 만곡을 취하도록 허용된다. 관절 표면(23)의 만곡과 함께 링(22)의 그러한 전체적인 만곡은 볼(26)의 운동을 위해 제공된 억제의 정도 및 양을 제어하고 방향을 정하게 하는데 도움을 주는 것으로 이해될 것이다. 예를 들어, 도 17a 에 도시된 바와 같이, 하위 표면(20t)의 만곡은 시상의 평면에서 오목한 것으로 도시되어 있다. 그러나, 이러한 방향(orientation)은 전후의 방향에서, 즉, 굴곡 및 연장 동안에, 볼의 운동에 점진적으로 저항하는 역할을 할 것이다. 위에서 설명된 바와 같이, 선택적인 정지부(26t)(또는 하나 이상의 정지부가 제공되는 상황에서는, 정지부들)는 주어진 방향에서 움직임을 방지하는 단단한 정지부가 될 것이다. 마찬가지로, 관상의 평면에서 하위 표면(20t)의 오목한 곡률은 측방향의 굽힘을 억제할 것이다.
도 18a 의 경우에, 볼록한 만곡은 운동을 돕는 역할을 한다는 점이 이해될 것이다. 상기 설명에 대한 결론으로서, 도 18a 에 도시된 하위 표면(20u)의 볼록한 만곡은 시상의 평면 또는 관상의 평면에 있을 수 있다는 점이 이해될 것이다. 더욱이, 도 17a 및 도 18a 를 참조하여 설명된 하위 표면(20)의 오목 또는 볼록 만곡은 하나 또는 그 이상의 방향들에서 제공된다는 점이 이해될 것이다. 일 구현예에서, 예를 들어, 그러한 표면은 부분적으로 반구형일 수 있고, 따라서 모든 방향들에서 각각 만곡된 표면을 제공한다.
도 16b, 도 17b 및 도 18b 는 도 16a 내지 도 18a 에서 각각 도시된 링(22r, 22t 및 22u)을 도시한다.
도 16a 내지 도 18a 는 볼록하게 만곡된 관절 표면(23)을 가진 링(22)을 도시하지만, 다른 구현예들과 관련하여 위에서 설명된 바와 같이 그러한 표면이 볼록하게 만곡될 수도 있다는 점이 이해될 것이다.
본 발명의 디스크의 구조적인 구성 요소들, 특히 볼 및 링은 그 어떤 의료용으로 적절한 재료로도 형성될 수 있는데, 예를 들어 티타늄, 티타늄 합금, 니켈, 니켈 합금, 스테인레스 스틸, (NitionlTM과 같은) 니켈-티타늄 합금, 코발트-크롬 합금, 폴리우레탄, 자기(porcelain), 플라스틱 및/또는 (PEEKTM 와 같은) 열가소성 폴리머, 실리콘, 고무, 카보탄(carbothane) 또는 이들의 조합물로 형성될 수 있다. 더욱이, 볼 및 링은 개별의 외피들의 나머지와 상이하거나 또는 동일한 재료로 만들어질 수 있다는 점이 이해될 것이다. 예를 들어, 볼은 티타늄으로 만들어질 수 있지만, 링 및 양쪽의 외피들은 PEEKTM 로 만들어질 수 있다. 다양한 다른 재료들 및 그 재료들의 조합들이 당업자에게 잘 알려져 있다.
이해될 바로서, 그리고 위에서 설명된 바와 같이, 본 발명은 임의 개수의 운동 특성들을 충족시키도록 다양한 방법들로 적합화될 수 있다. 즉, 볼 및/또는 링의 형상, 위치 및 크기는 척추의 다양한 추간 관절에 대하여 선택될 수 있고, 운동의 방향 및 정도를 제공하거나 또는 제한하도록 주문 제작될 수 있다. 당업자들은 상기 특징들 및 구현예들의 다양한 조합들이 인공 디스크의 필요성 및 요건에 따라서 이용될 수 있다는 점을 이해할 것이다. 더욱이, 비록 도면들이 본 발명의 구현예들을 설명할 목적으로 다양한 구현예들을 도시하고 있을지라도, 도시되어 있는 상대적이거나 절대적인 치수들은 본 발명의 범위를 그 어떤 방식으로도 제한하도록 의도된 것이 아니다.
비록 상기의 설명들에서 상위의 외피에 링이 제공되고 하위의 외피에 볼이 제공된 것에 초점이 맞춰져 있을지라도, 그 반대로도 이용될 수 있다는 점은 당업자에게 명백할 것이다. 즉, 다른 구현예들에서, 상위의 외피는 볼을 구비할 수 있고, 하위의 외피는 링을 구비할 수 있다.
(외피의 외측 표면과 같이) 위에서 설명된 디스크들의 임의의 뼈 접촉 표면들에 뼈의 내부 성장 및/또는 근접한 뼈 구조에 대한 접합을 향상시키거나 조장하는 조직, 처리 또는 코팅이 제공될 수 있다는 점은 당업자에게 명백하다. 예를 들어, 그러한 표면들에는 거칠거나 또는 홈이 형성된 조직이 제공될 수 있고, 그리고/또는 뼈 성장 향상 작용제가 코팅될 수 있다.
또한, 비록 본 발명이 추간 관절과 관련하여 설명되었지만, 본 발명은 예를 들어 무릎 관절과 같은 다른 관절들에서 동등하게 이용될 수 있다.
비록 본 발명이 특정의 구현예들을 참조하여 설명되었지만, 다양한 구현예들이 첨부된 청구항들에 기재된 본 발명의 목적 및 범위를 이탈하지 않으면서 당업자에게 명백할 것이다. 여기에 제공된 예들은 오직 발명을 예시하기 위한 목적을 위한 것으로서만 포함되며, 본 발명을 그 어떤 방식으로도 제한하도록 의도된 것이 아니다. 여기에 제공된 도면들은 단지 본 발명의 다양한 측면들을 예시하기 위한 목적을 위한 것이며 그 어떤 방식으로도 본 발명을 제한하거나 또는 축적대로 작도된 것은 아니다. 여기에 개시된 종래 기술은 본원에 참고로서 포함될 것이다.
10. 추간 디스크 12. 상위 외피
14. 하위 외피 22. 링

Claims (16)

  1. 척추(spine)의 근접한 상위 척추골(vetebrae)과 하위 척추골 사이의 이식을 위한 인공 추간 디스크로서:
    대향하는 내측 표면들 및, 상기 척추골에 대하여 배치되도록 적합화되고 반대로 향하는 외측 표면들을 각각 가지며, 함께 작용하는 제 1 외피 및 제 2 외피;
    볼록한 돌출부를 구비하는 제 1 외피의 내측 표면;
    상기 제 1 외피 및 제 2 외피가 조합되었을 때 상기 볼록한 돌출부를 수용하도록 적합화된 운동 억제 링 및 관절 표면을 구비하는 제 2 외피의 내측 표면;을 포함하고,
    사용시에, 제 2 외피의 관절 표면은 상기 볼록한 돌출부에 대하여 접촉되어 지탱되고, 상기 링은 볼록한 돌출부와 제 2 외피 사이의 상대적인 움직임을 억제하는, 이식용 인공 추간 디스크.
  2. 제 1 항에 있어서,
    돌출부와 링 사이의 상대적인 움직임을 제한하도록 제 1 외피상에 제공된 적어도 하나의 운동 제한 수단을 더 구비하는, 이식용 인공 추간 디스크.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 운동 제한 수단은 돌출부와 링 사이의 추가의 상대적인 움직임을 방지하는 장애부를 포함하는, 이식용 인공 추간 디스크.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 운동 제한 수단은 돌출부와 링 사이의 상대적인 움직임에 대하여 점진적으로 증가하는 운동 저항부를 포함하는, 이식용 인공 추간 디스크.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 링은 전체적으로 원형의 형상인, 이식용 인공 추간 디스크.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 링은 전체적으로 타원형의 형상인, 이식용 인공 추간 디스크.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 이식용 인공 추간 디스크가 사용중일 때 상기 링은 상기 볼록한 돌출부와 접촉하기 위한 접촉 표면을 구비하고, 상기 접촉 표면은 볼록하게 형상화된, 이식용 인공 추간 디스크.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 이식용 인공 추간 디스크가 사용중일 때 상기 링은 상기 볼록한 돌출부와 접촉하기 위한 접촉 표면을 구비하고, 상기 접촉 표면은 오목하게 형상화된, 이식용 인공 추간 디스크.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 외피는, 제 1 외피 및 제 2 외피를 함께 강제시키는 압축력을 흡수하기 위한 힘 흡수 수단을 구비하는, 이식용 인공 추간 디스크.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 힘 흡수 수단은 기계적인 스프링 또는 탄성 재료를 포함하는, 이식용 인공 추간 디스크.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 힘 흡수 수단은 제 1 외피와 볼록한 돌출부 사이에 제공되는, 이식용 인공 추간 디스크.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 볼록한 돌출부는 상기 힘 흡수 수단의 적어도 일부를 하우징하기 위한 공동(cavity)을 구비하는, 이식용 인공 추간 디스크.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 힘 흡수 수단은 제 1 외피와 상기 제 1 외피의 외측 표면 사이에 제공되는, 이식용 인공 추간 디스크.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 외피는 제 2 외피에 대하여 각도를 가지고 배치된 내측 표면을 구비하는, 이식용 인공 추간 디스크.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 외피의 내측 표면은 오목하게 형상화되는, 이식용 인공 추간 디스크.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 외피의 내측 표면은 볼록하게 형상화되는, 이식용 인공 추간 디스크.
KR1020107019309A 2008-02-28 2009-02-27 볼 및 링 구조를 가진 추간 디스크 보철 KR20110003469A (ko)

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