KR20120051693A - 척추의 안정화를 위한 연결 봉재용 고정 배열체 - Google Patents

척추의 안정화를 위한 연결 봉재용 고정 배열체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 척추의 수술 치료를 위한 플라스틱 봉재 고정부에 관한 것으로, 플라스틱 봉재(1)는 그 전체 원주 상에서 균일하게 봉재(1)를 클램핑하기 위해 적어도 두 개의 평면-평행 표면들(1a)을 구비한다.

Description

척추의 안정화를 위한 연결 봉재용 고정 배열체 {ANCHORAGE ARRANGEMENT FOR A CONNECTING ROD FOR THE STABILIZATION OF THE SPINE}
본 발명은 청구범위 제 1 항의 전제부에 따른 척추를 안정화하기 위한 연결 봉재용 고정 배열체에 관한 것이다.
척추의 안정화를 위해, 척추경 나사들이 척추에 삽입되고, 그 헤드는 봉재에 의해 상호연결된다. 동적 거동을 유지하기 위해, 강성 금속 봉재들에 대한 대안으로서 탄성 봉재들이 알려져 있다.
탄성 봉재들은 종종 플라스틱 재료들로 제조되고, 플라스틱 재료들이 일반적으로 크립(creep)에 민감하기 때문에, 플라스틱 봉재들은 예로서 금속 봉재들에서 쉽게 가능한 바와 같이 억지-끼워맞춤(press-fit)에 의해 간단하게 클램핑될 수 없다.
따라서, 플라스틱 봉재들(즉, 중합체 재료로 이루어진 플라스틱 봉재들)의 신뢰성있는 장기적 클램핑을 위해, 특정 장치들이 필요하다.
현재까지 본 기술 분야에는 이를 위한 단지 소수의 방법들만이 알려져 있다. 이들을 이하에 설명하며, 본 발명과 비교되는 그 단점들을 설명할 것이다.
특허 명세서들 EP 1 364 622 B1(Freudiger) 및 EP 1 527 742 B1 (Freudiger)에 따른 발명들은 포지티브 또는 형상-끼워맞춤 고정부들을 개시하고 있다. 봉재 및 나사 헤드 내의 그 좌대는 형상적으로 서로 끼워맞춤되는 홈들을 구비한다. 그러나, 홈형 표면들의 배치는 기울어짐을 피하기 위해 정확한 도입을 필요로 한다. 또한, 홈형 표면들은 연속적 배치를 허용하지 않는다.
특허 명세서 EP 1 759 646 B1(Freudiger)에 따른 발명은 간접적 형상-끼워맞춤을 갖는 마찰식 고정부를 개시한다. 연결 봉재는 매끄럽고 두 개의 부재들, 즉, 나사 헤드와 측방향 안내 스페이서 사이에 클램핑되며, 그 윤곽은 접촉 영역에서의 봉재의 윤곽과 공칭적으로 편차가 생긴다. 따라서, 이 공칭 윤곽 편차는 국지적으로 봉재 내로 침입하고, 그래서, 높은 응력 강도들이 클램핑 영역들에서 초래되며, 비-클램핑 영역들에서의 전단 변형에 기인한 상대적 운동들이 초래된다. 또한, 봉재 재료는 이들이 폐쇄된 케이지를 형성하지 않는 경우에 클램핑 영역들 사이에서 흘러내릴 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 배치 정확도를 유지하면서 봉재 상에 적은 응력이 작용하는 연결 봉재를 위한 고정 배열체를 제안하는 것이다.
이런 고정 배열체는 청구범위 제 1 항에 규정되어 있다. 다른 청구항들은 그 양호한 실시예를 규정하고 있다.
도면들을 참조로 하는 양호한 예시적 실시예들에 의거하여 본 발명을 더 설명할 것이다. 도면들은 이하의 사항을 개략적으로 도시하고 있다.
도 1: 두 개의 반원들 사이의 둥근 봉재(종래 기술).
도 2a: 4개 측부들을 갖는 예시적 단면.
도 2b: 5개 측부들을 갖는 예시적 단면.
도 2c: 6개 측부들을 갖는 예시적 단면.
도 3a: 5개 측부들과 테이퍼를 갖는 전형적 단면.
도 3b: 그 윤곽이 봉재와 합동인 스페이서와 나사 헤드 사이의 개구.
도 3c: 외부 너트와 별개의 스페이서를 구비하는 변형례의 장착 상태의 봉재.
도 4a: 원주방향 클램핑 융기부(ridge)를 구비하는 봉재 개구.
도 4b: 클램핑 융기부를 구비하는 스페이서.
도 5a: 두 개의 원주방향 클램핑 융기부들을 구비하는 봉재 개구.
도 5b: 두 개의 클램핑 융기부들을 구비하는 스페이서.
도 6: 내부 너트와 별개의 스페이서를 사용한 변형례.
도 7: 외부 너트와 일체형 스페이서를 사용한 변형례.
도 8: 내부 너트와 일체형 스페이서를 사용한 변형례.
플라스틱 봉재(1)는 편차를 갖는 윤곽들의 결과로서 국지적 클램핑에 기인한 고정 영역에서의 응력 피크들을 생성하지 않고, 재료의 유동에 의한 봉재 단면의 변경이 발생하지 않는 상태로, 연속적 방식으로 도입될 수 있도록 척추경 나사(2) 내에 고정된다.
또한, 고정부는 인장 및 압축, 그리고, 전단 및 비틀림 힘들 모두를 봉재로부터 나사로 전달할 수 있다.
이는 봉재 단면의 윤곽이 근본적으로 접촉 영역에서 스페이서 및 나사 헤드 개구의 윤곽과 정확하게 일치, 즉, 그와 합동(congruent)이라는 사실에 기인하여 클램핑 작용이 주연방향(도 2a 내지 도 2c 참조)으로, 즉, 전체 단면 둘레에서 균일하다는 점에서 달성된다. 더욱 구체적으로, 포위 클램핑 작용은 케이지로서 작용하도록 의도되고, 클램핑 평면에 유체정역학적 특성들을 생성하게 작용하도록 의도되며, 이는 적어도 두 개의 평면-평행 표면들을 구비하는 단면에 의해서만 달성될 수 있다.
결과적으로, 본 발명은 적어도 두 개의 평면-평행 측부들을 가짐으로써 전체 원주 상에서, 즉, 주연방향으로 균일한 클램핑 작용을 가능하게 하는 청구범위 제 1 항에 규정된 봉재 단면에 관한 것이다. 균일한 클램핑 작용에 기인하여, 고정 영역에서 봉재 상에 최대의 보호가 유지되며, 그에 의해, 환자 내에서 발생하는 힘들을 상부 및 하부 척추경 나사들로 안전하고 내구성있게 전달할 수 있게 한다. 또한, 클램핑 작용은 하나 또는 다수의 평면들의 원주방향 융기부들에 의해 보조될 수 있다. 클램핑 작용은 별개의 스페이서를 구비한 외부 또는 내부 너트에 의해, 또는, 일체형 스페이서를 구비한 외부 또는 내부 너트에 의해 달성된다.
평면-평행 단면의 다른 장점은 다양한 방향들에서의 강성도의 변동성이다. 따라서, 예로서, 전방/후방 방향으로의 강성도는 최소 체적 증가로 지정된 방식으로 증가될 수 있으며, 이는 척추뼈 미끄럼(척추 전방 전위증)으로 고통받는 환자들을 위해 중요한 장점이 될 수 있다.
또한, 평면-평행 측부들은 가장 바람직하게는 평행하게 연장하지 않는 척추경 나사들로의 그 도입을 용이하게 하기 위해 봉재의 전방 평면에 관하여 적어도 10°의 각도(37)를 그 측면들이 각각 형성하는 테이퍼를 구비할 수 있다.
도 1은 원형 봉재(30)가 두 개의 반원체들(31, 32) 사이에 클램핑될 때 발생하는 부조화를 예시하고 있다. 반원체들(31, 32)은 충분히 침입할 수 있어야 한다. 이는 사실 복잡한 빗살형 테이퍼 부분들에 의해 가능하지만, 플라스틱 봉재(30)는 불가피하게 빗살 개구들 내로 유동하고 왜곡되게 된다.
예로서, 도 2a는 4개 측부들을 구비하고, 그 중 적어도 두 개(35, 36)가 평면-평행인 단면을 예시한다. 이 방식으로, 평면-평행 측방향 표면들에 평행한 클램핑 작용(화살표 38, 클램핑 장치 4)에 의해 균일한 주연방향 고정이 달성될 수 있다. 이를 위해, 개구(3)의 측벽들(39) 사이의 거리는 봉재(1)의 측방향 면들(35, 36) 사이의 거리에서 밀착되게 끼워지고, 그래서, 봉재는 실질적으로 어떠한 측방향 유격도 없이 측벽들(39) 사이에 견고히 유지된다. 상보적으로, 개구(3)의 저부 측부(41)는 봉재(1)의 하부 측부(44)와 상보적으로 성형되며, 그래서, 봉재(1)가 개구(3) 내에 삽입되고 나면 개구(3)의 측부들(39, 41)에 대향된 봉재(1)의 모든 측부들은 이들 측부들에 대하여 견고하고 유격 없이 접하게 된다.
도 2b는 도 2a의 것과 동일한 특성을 갖는, 특히, 두 개의 평행 측부들(35, 36)을 갖는 5개 측부들을 구비한 제2 예시적 단면을 예시한다.
도 2c는 도 2a의 것과 동일한 특성들을 갖는 6개 측부들을 구비한 제3 예시적 단면을 예시한다.
도 3a는 5개 측부들을 구비하며, 그 중 2개 측부들(35, 36)이 평면-평행이고, 2개 테이퍼 측면들(42, 43)이 경사져있는 예시적 봉재(1)를 예시한다. 테이퍼진 측면들(42, 43)의 경사각(37)은 각 측부 상에서 봉재의 전방 평면(45)에 관하여 적어도 10°이다. 따라서, 전방 평면(45)은 평행 측부들(35, 36)에 직교하는 수직 평면이다.
도 3b는 도 3의 봉재(1)와 합동인 개구 윤곽(3)과, 나사 헤드(51)와, 나사 나사부(59)를 갖는 대응 척추경 나사(2)와, 예를 들어 스페이서(5)와 클램핑 요소(6)를 포함하는 클램핑 장치(4)를 예시하고 있다.
도 3c는 클램핑 요소(6)로서 외부 너트(7)와, 스페이서(5)와 스크류(2)와 봉재(1)를 예시한다. 너트(7)는 나사부(59) 상에 나사결합되어 있으며, 너트(7)는 단면도에서 조립된 상황에서 헤드(51)를 외부적으로 둘러싸고 있다.
도 4a는 중앙 융기부(8)를 구비하는 나사 헤드(51)의 개구(3)를 예시한다.
도 4b는 융기부(8)에 상보적인 측부 절결부들을 구비한 대응 스페이서(5)를 예시한다. 스페이서(5)는 스페이서(5)가 개구(3) 내에 삽입되고 나면 융기부(8)를 원주방향 융기부로 완성하는 융기부(9)를 구비하고 있다.
도 5a는 상부 융기부(10a)와 하부 융기부(10b)를 구비하는 나사 헤드(51) 내의 개구(3)를 예시하고 있다.
도 5b는 상부 측부 절결부들과 하부 측부 절결부들을 구비한 대응 스페이서(5)를 예시한다. 절결부들은 융기부들(10)에 대해 상보적으로 성형되어 있다. 상술한 바와 같이, 이 스페이서(5)는 융기부(10a/b)와 협력하여 원주방향 융기부를 완성하는 상부 융기부(11a) 및 하부 융기부(11b)를 구비하고 있다.
이들 변형례들에서, 원주방향 융기부 또는 융기부들은 접촉 영역을 구성하고, 그 윤곽은 봉재의 윤곽과 실질적으로 동일하다.
도 6은 클램핑 장치(4)로서 별개의 스페이서(5)를 구비하는 내부 너트(12)를 사용한 변형례를 예시한다. 따라서, 클램핑 장치(4)를 보유하기 위한 나사부(63)가 개구(3) 내부에 기계가공된다.
도 7은 클램핑 장치(4)로서 일체형 스페이서(5)를 구비하는 외부 너트(13)를 사용하는 변형례를 예시한다.
도 8은 클램핑 장치(4)로서 일체형 스페이서(5)를 구비하는 내부 너트(14)를 사용하는 변형례를 예시한다.
상술한 설명에 기초하여, 본 기술 분야의 숙련자는 청구범위에 의해 규정된 보호의 범주를 벗어나지 않고 본 발명의 다수의 변형들을 안출할 수 있다. 이런 변형들은 이하와 같을 수 있다.
- 경사진 측면들의 경사각이 서로 다르다.
- 경사진 측면들 사이의 부분이 라운딩될 수 있고(도 3a 참조), 하나의 에지 또는 그 이상에 의해, 일반적으로 모든 코너들 또는 일부 코너들이 라운딩되거나 그렇지 않을 수 있는 다변형 선(polygonal line)에 의해 구성된다.
- 경사각은 10°내지 80°의 범위로 선택되고, 바람직하게는 약 60°이다.

Claims (12)

  1. 연결 플라스틱 봉재(1)와, 상기 봉재(1)를 위한 개구(3)를 각각 구비하는 복수의 뼈 나사들(2)과, 클램핑 장치(4)를 포함하는 척추의 수술 치료를 위한 연결 봉재용 고정 배열체에 있어서,
    상기 플라스틱 봉재는 적어도 두 개의 평면-평행 표면들(35, 36)을 구비하고, 상기 봉재가 상기 개구 내에서 꼭맞게 활주될 수 있도록 상기 개구의 측벽들(39) 사이의 거리가 접촉 영역에서 상기 평면-평행 표면들(35, 36)의 상기 거리에 적응되는 것을 특징으로 하는 고정 배열체.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 측벽들(39)과 상기 봉재(1)의 대응 전방 면 사이에서 연장하는 상기 개구(3)의 저부 표면(44)은 상기 봉재(1)가 실질적으로 유격 없는 구조로 상기 개구 내에 삽입될 수 있도록 서로 밀착되게 끼워지는 것을 특징으로 하는 고정 배열체.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 평면-평행 표면들(1a)에 평행한 상기 클램핑 장치(4)의 클램핑 작용에 의해, 상기 봉재(1)가 그 전체 원주 상에서 클램핑되는 것을 특징으로 하는 고정 배열체.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 플라스틱 봉재(1)는 적어도 4개 측부들을 구비하는 것을 특징으로 하는 고정 배열체.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 평면-평행 표면(35, 36) 중 하나의 전방 에지에 의해 일 에지 상에서 실질적으로 경계설정되는, 상기 봉재(1)의 전방면(44)의 적어도 하나의 유효 경사 부분(42, 43)은 상기 개구(3) 내로의 상기 봉재의 삽입을 용이하게 하기 위해 경사지고, 바람직하게는 각 경사 부분은 상기 평면-평행 표면들(35, 36)에 직교하는 평면에 대하여 적어도 10°그리고 바람직하게는 최대 80°의 각도로 경사지고, 더욱 바람직하게는 약 60°의 각도로 경사지는 것을 특징으로 하는 고정 배열체.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 경사 부분들(42, 43)은 필수적으로, 상기 평면-평행 표면들(35, 36) 사이에서 연장하는 상기 봉재(1)의 전방면(44)을 구성하는 것을 특징으로 하는 고정 배열체.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 클램핑 작용은 상기 봉재(1) 각각에 대해 상기 개구(3) 내의 적어도 하나의 원주방향 융기부-절결부(8, 9) 배열체에 의해 보조되는 것을 특징으로 하는 고정 배열체.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 클램핑 작용은 서로 다른 평면들 내에 있는 다수의 원주방향 융기부들(10a, 10b)과 상보적 절결부들(11a, 11b)에 의해 보조되는 것을 특징으로 하는 고정 배열체.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 클램핑 장치(4)는 스페이서(5)와 클램핑 요소(6)를 포함하고, 상기 스페이서는 상기 개구(3)의 측부와 대향되지 않은 상기 봉재(1)의 후방 측부에 상보적으로 성형된 전방면을 구비하고, 상기 클램핑 요소는 뼈 나사(2)의 헤드 상에 고정되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 고정 배열체.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 클램핑 요소(6)는 외부 너트(7) 또는 내부 너트(11)이고, 상기 스페이서(5)는 별개의 부품인 것을 특징으로 하는 고정 배열체.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 클램핑 장치(4)는 일체형 스페이서(5)를 구비하는 단일 부재 외부 너트(13) 또는 내부 너트(14)인 것을 특징으로 하는 고정 배열체.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 플라스틱 봉재(1)는 PCU(폴리카보네이트 우레탄)로 제조되는 것을 특징으로 하는 고정 배열체.
KR1020127003833A 2009-07-16 2010-07-01 척추의 안정화를 위한 연결 봉재용 고정 배열체 KR101697492B1 (ko)

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