KR20130139849A - 팽창가능한 임플란트 - Google Patents

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Abstract

임플란트의 팽창가능한 부는 전체 체적을 가지며 각각 전체 체적보다 작은 체적을 갖는, 복수의 챔버를 포함한다. 적어도 하나의 챔버는 실온에서 액체인 생체적합성 배지를 포함한다. 적어도 하나의 챔버는 닫히며, 따라서 액체의 온도의 증가에 의해, 챔버 내의 압력이 증가한다.

Description

팽창가능한 임플란트{EXPANDABLE IMPLANT}
관련 특허의 교차 참조
본 발명은 2010년 8월 10일에 출원된 미국 가출원특허 제 61/372,219의 우선권을 주장하고, 또한 2010년 8월 10일에 출원된 미국 가출원특허 제 61/372,245의 우선권을 주장하며, 각각은 여기에 전체가 참조로써 통합된다.
본 발명은 일반적으로 중합체성 물질(polhmeric material) 및 중합체성 물질을 포함하는 적어도 일부를 가지고 이식 후에 형태가 변화할 수 있는 외과용 임플란트(surgical implant) 또는 기구의 형태를 갖는 임플란트에 관한 것이다. 더 구체적으로는, 본 발명은 생체 적합성 액체를 포함하는 하나 또는 그 이상의 폐쇄 챔버(closed chamber)를 갖는 임플란트를 포함하는 임플란트 시스템, 임플란트를 골 내에 고정하도록 구성되는 에너지 방사체(energy emitter)에 관한 것이다. 또한 더 구체적으로는, 본 발명은 임플란트 및 임플란트 시스템을 사용하는 방법에 관한 것이다.
중합체성 물질들로 만들어지는 골 고정 장치는 오늘날 핀, 나사(screw), 또는 페그(peg)로서 통상적으로 사용된다. 마주치는 임상 문제점 중의 하나는 이러한 장치의 뽑힘 강도(pullout strength)가 상당히 낮다는 것이다. 유지(holding) 강도를 증가시키기 위하여, 예를 들면, 이러한 중합체성 임플란트들의 열 도입에 의한 용접이 사용된다. 골의 해부학적 형태 또는 밀도에 따라, 용접은 유지 강도를 충분히 증가시킬 수 없다. 또 다른 임상 문제점이 얇거나 약한 골 구조체에 기인하여 발생할 수 있다.
표적 해부학적 위치 내로의 이식 후에 그 체적을 팽창시키도록 임플란트가 구성된다.
일 실시 예에 따라, 임플란트는 임플란트 바디(implant body)를 통하여 전달되는 에너지의 작용 및 임플란트 내에 미리 도입된 캡슐화된 액체의 가열에 의해 팽창가능하다.
증기 압력(액체가 액체 상태로부터 가스 상태로 넘어갈 때)은 팽창력을 임플란트 바디 상에 가하며, 이렇게 함으로써 임플란트 바디의 형태가 변하며, 그것들의 팽창가능한 부 또는 그것들 모두는 중합체성일 수 있다. 증기는 임플란트 바디 내에 증착되는 적어도 하나의 챔버 내에 미리 도입된 적은 양의 액체, 예를 들면, 물 또는 식염수를 가열함으로써 발생된다. 캡슐화된 액체를 가열하기 위하여 모든 적합한 가열원이 사용될 수 있다. 가열 정도(온도 및 기간)는 예를 들면 중합체의 형태(유리 전이 온도), 및 챔버의 크기와 분배에 의존한다. 괴저성 온도는 도달하지 않아도 된다.
일 실시 예에 따른 임플란트 바디의 중합체성 물질은 챔버들의 합계 체적이 임플란트 바디의 전체 체적보다 작은 것과 같이, 전체 체적을 가지며 각각 하나의 체적을 갖는 복수의 챔버를 포함한다. 적어도 하나의 챔버는 첫 번째 온도, 예를 들면 실온에서 액체인 생체 적합성 배지(media)를 포함한다. 적어도 하나의 챔버는 폐쇄되며, 따라서 액체의 온도의 증가의 의해 챔버 내의 압력이 증가한다.
따라서, 챔버 내의 액체가 그것의 액체 상태에서 증기 상태로 넘어갈 때 압력의 극적인 증가가 달성되고 상당한 팽창력이 중합체성 임플란트 바디 상에 가해지도록 허용한다.
일 실시 예에서, 중합체성 물질은 인산 칼슘(calsium phosphate) 또는 인회석(apatite)과 같은 골 유사 물질과 혼합된다.
또 다른 실시 예에서, 중합체성 물질은 인산 칼슘 또는 인회석과 같은, 골 유사 물질을 위한 기질 또는 코어 물질(core material)로서 사용된다.
또 다른 실시 예에 따라, 임플란트는 임플란트 바디의 중합체성 물질의 적어도 일부분을 부드럽게 하고, 챔버 내에 포함된 액체의 온도, 및 그렇게 함으로서 적어도 하나의 챔버 내의 증기 압력을 증가시키고, 그리고 그렇게 함으로써 연화된 중합체성 물질 상의 증기 압력의 작용에 의해 임플란트 바디의 전체 체적을 팽창시키도록 구성되는 에너지 흡수 부재(energy absorbing member)를 더 포함할 수 있다.
임플란트의 또 다른 실시 예에서, 중합체성 물질은 투명하다.
또 다른 실시 예에서, 임플란트는 중합체성 물질의 적어도 일부분을 부드럽게 하고, 액체의 온도 및 그렇게 함으로서 적어도 하나의 챔버 내의 증기 압력을 증가시키고 그렇게 함으로써 연화된 중합체성 물질 상의 증기 압력의 작용에 의해 임플란트 바디의 전체 체적을 팽창시키도록 구성되는 에너지 방사체를 더 포함한다.
임플란트의 또 다른 실시 예에서, 생체 적합성 액체는 극성 분자(polar molecule)를 기초로 하는 구성성분, 바람직하게는 액상수(liquid water) 또는 수용액이다. 생체 적합성 액체는 정성 압력에서 측정하여 거의 100℃의 끓는점을 가질 수 있다.
임플란트의 또 다른 실시 예에서, 에너지 흡수 부재는 발색단(chromophore)이다.
임플란트의 또 다른 실시 예에서, 생체 적합성 액체는 유색이고(colored) 그렇게 함으로써 에너지 수신기(energy receiver) 또는 흡수기로서 제공된다.
임플란트의 또 다른 실시 예에서, 에너지 흡수 부재는 적어도 하나의 챔버의 내부 표면에 위치된다.
임플란트의 또 다른 실시 예에서, 임플란트 바디의 팽창가능 부의 중합체성 물질은 에너지를 흡수할 수 있다.
임플란트의 또 다른 실시 예에서, 적어도 하나의 챔버는 100 ㎜3, 바람직하게는 1 ㎜3보다 작은 체적을 갖는다.
임플란트의 또 다른 실시 예에서, 임플란트 바디 또는 임플란트 바디의 팽창가능 부의 전체 체적 및 챔버들의 체적의 합 사이의 비율은 2:1 내지 5:1의 범위 내에 존재한다.
임플란트의 또 다른 실시 예에서, 적어도 하나의 챔버는 다른 어떠한 챔버와도 상호 연결되지 않는다.
임플란트의 또 다른 실시 예에서, 적어도 하나의 챔버는 0.1 ㎜, 바람직하게는 0.2 ㎜의 임플란트 바디의 표면에 대한 최소 거리를 갖는다.
임플란트의 또 다른 실시 예에서, 중합체성 물질은 폴리메틸메타크릴산(polymethylmethacrylate)이다.
임플란트의 또 다른 실시 예에서, 적어도 하나의 챔버는 단지 부분적으로, 바람직하게는 50% 미만으로 생체 적합성 액체로 채워진다.
또 다른 실시 예에서, 임플란트는 에너지 방사체가 임플란트 바디의 캐비티(cavity) 내로 압입 끼워맞춤(press-fit)될 수 있는 것과 같이, 적어도 하나의 챔버 및 임플란트 바디의 내부 표면 사이에 결합된 밸브를 더 포함한다.
에너지 방출 동안에 적어도 하나의 챔버 내에 만일 최대의 원하는 압력이 도달하면, 에너지 방사체를 임플란트 외부로 밀어내고 초과 압력을 방출하기 위하여 압력은 밸브를 통하여 에너지 방사체에 맞서 방출된다.
임플란트의 또 다른 실시 예에서, 중합체성 물질로 만들어진 부는 챔버를 갖지 않는 내부 코어를 둘러싸는 외부 층 내에 배치된다. 이러한 구성은 임플란트의 향상된 안정성을 제공한다.
임플란트의 또 다른 실시 예에서, 중합체성 물질로 만들어진 부는 하나 또는 그 이상의 팽창가능 부분에 의해 둘러싸인 내부 중공 공간(inner hollow space) 내에 배치된다.
임플란트의 또 다른 실시 예에서, 중합체성 물질로 만들어진 부는 개방된 구멍(pore)들을 갖는 스펀지(sponge) 물질 내에 내장된 챔버들을 포함한다.
임플란트의 또 다른 실시 예에서, 임플란트는 골 플레이트 부를 포함하고, 중합체성 물질로 만들어진 부는 골 플레이트 부에 고정될 수 있다.
임플란트의 또 다른 실시 예에서, 중합체성 물질로 만들어진 부는 거시적(macroscopic) 3차원 구조를 포함하는 표면을 가질 수 있다.
또 다른 실시 예에서, 임플란트는 강성(stiff) 물질로 만들어진다.
또 다른 양상에 따라, 임플란트를 사용하고 다음의 단계를 포함하는, 외과용 임플란트를 골 내에 고정하기 위한 방법이 제공된다:
팽창되지 않은 상태의 임플란트를 골 내의 캐비티 내로 삽입하는 단계;
중합체성 물질로 만들어진 임플란트의 부로 에너지를 제공하는 단계; 및
임플란트가 그것의 팽창 상태를 달성할 때까지 에너지 방사체에 의해 방출되는 에너지를 제공함으로써 액체의 온도 및 그렇게 함으로써 하나 또는 그 이상의 챔버 내의 증기 압력을 증가시키는 단계.
또 다른 양상에 따라, 다음의 단계를 포함하는, 물질을 사용하여 골들을 늘리기 위한 방법이 제공된다:
골 내의 캐비티를 생산하는 단계;
팽창되지 않은 상태의 팽창가능 부를 캐비티 내로 삽입하는 단계; 및
중합체성 물질이 그것의 팽창 상태를 달성할 때까지 에너지 방사체에 의해 방출되는 에너지를 제공함으로써 액체의 온도 및 그렇게 함으로써 중합체성 물질의 하나 또는 그 이상의 챔버 내의 증기 압력을 증가시키는 단계.
또 다른 실시 예에 따라, 본 발명은 골 고정을 위한 키트, 및 키트의 구성요소에 관한 것이다. 키트는 차례로 내부 챔버, 및 임플란트에 결합될 수 있는 팽창 어셈블리를 정의하는 중합체성 임플란트 바디를 포함하는 임플란트를 포함할 수 있다. 팽창 어셈블리는 임플란트에 결합하도록 구성되는 팽창 장치, 및 생체 적합성 유체(예를 들면, 액체 또는 증기)를 챔버 내로 주입하도록 주입 장치(injection device)를 포함한다. 챔버는 개방 단(open end)을 정의하고, 팽창 장치는 그것들 사이에 유체 기밀(fluid tight) 밀봉을 제공하기 위하여 유체 기밀 방식으로 임플란트에 결합되도록 구성된다.
팽창 장치는 임플란트를 가열하도록 구성되는 모든 적합한 가열 부재를 포함할 수 있다. 가열의 정도(온도 및 기간)는 예를 들면 임플란트의 중합체의 형태(유리 전이 온도)에 의존할 수 있다. 가열은 바람직하게는 과도하게 유도되는 열에 의한 골 괴사를 생성하지 않는 레벨에서 적용된다.
일 실시 예에 따라, 중합체는 그것의 유리 전이 온도로 가열된다. 부가적으로, 주입된 생체 적합성 유체는 중합체가 그것의 유리 전이 온도로 가열되는 것과 같이 이러한 가스 전이 온도로 가열된다. 따라서, 챔버 내로 주입된 생체 적합성 유체는 기화되고, 임플란트 상에 상당한 팽창력을 가한다. 중합체가 그것의 유리 전이 온도로 가열되었기 때문에, 팽창력은 임플란트가 팽창하도록 야기한다. 따라서, 임플란트는 첫 번째 또는 초기 상태에서 제공될 수 있으며, 첫 번째 상태로부터 두 번째 또는 팽창된 상태로 팽창될 수 있다. 임플란트는 팽창되지 않은 상태 또는 부분적으로 팽창된 상태일 수 있는, 첫 번째 상태에서보다 두 번째 상태에서 더 큰 체적을 갖는다. 또한 팽창 장치는 단순한 구성을 가질 수 있다.
또 다른 실시 예에서, 챔버는 임플란트의 외부 표면에서 오리피스(orifice)를 갖는 입구 섹션(entrance section), 및 포켓(pocket)으로서 구성되는 팽창가능 부를 갖는다.
또 다른 실시 예에서, 챔부는 내부 주변 벽(inner peripheral wall)를 가지며 팽창 장치는 팽창가능 부의 범위에서 챔버의 주변 벽과 접촉하지 않는다.
또 다른 실시 예에서, 팽창 장치는 중앙 개방구(central opening)를 정의하는 슬리브(sleeve), 및 슬리브를 통하여 확장하는 하나 또는 그 이상의 방사상 천공(radial perforation)을 포함한다. 천공은 임플란트 내의 챔버의 팽창가능 부의 길이와 상응하는 슬리브의 길이를 넘는 것과 같이, 원하는 대로 분포될 수 있다.
또 다른 실시 예에서, 팽창 장치는 상보적 맞물림 부재(engagement member)들을 거쳐 임플란트에 상대적으로 해제가능하게 고정될 수 있거나 또는 결합된다.
또 다른 실시 예에서, 맞물림 부재들은 챔부의 입구 섹션 내의 내부 스레드(thread)와 맞물릴 수 있는 외부 스레드로서 제공된다.
또 다른 실시 예에서, 맞물림 부재들은 유체 기밀 방식으로 팽창 장치를 임플란트에 결합하기 위하여 스냅-록(snaplock), 바요넷 록(bayonet lock) 또는 루어-록(Luer-lock)을 정의할 수 있다.
또 다른 실시 예에서, 팽창 장치는 전기 저항 가열 부재와 같은, 가열 부재를 포함한다.
또 다른 실시 예에서, 팽창가능 부는 임플란트가 팽창되지 않은 상태일 때 입구 섹션의 단면 영역보다 큰 단면 영역을 갖는다.
또 다른 실시 예에서, 팽창가능 부는 실질적으로 직육면체(cuboid) 형태와 같은, 각기둥 형태를 갖는다.
임플란트는 임플란트가 팽창할 때 외부 벽이 외부로 볼록한 것과 같이, 임플란트가 팽창되지 않은 상태일 때 오목하게 굽어진다.
또 다른 실시 예에서, 팽창 장치는 가열 부재에 전지적으로 연결될 수 있는 전원장치를 갖는 핸들(handle)을 포함한다.
또 다른 실시 예에서, 주입 장치는 실린더로부터 슬리브의 중앙 개방구 내로 생체 적합성 액체를 주입하기에 적합한 실린더 및 피스톤을 포함한다. 주입 장치는 실린더 및 피스톤과 유체 연결되어 배치되고 슬라브의 중앙 개방구 내로 삽입될 수 있는 캐뉼라(cannula)를 더 포함할 수 있다.
또 다른 실시 예에서, 중합체성 물질은 폴리메틸메타크릴산 또는 폴리-L-락티드(poly-L-lactide, PLLA)일 수 있다.
또 다른 양상에 따라, 팽창 어셈블리는 임플란트를 팽창하도록 구성되고, 팽창 어셈블리는 팽창 장치 및 주입 장치를 포함한다. 팽창 장치는 임플란트의 챔버 내로 삽입될 수 있고 중앙 개방구 및 슬리브를 통하여 확장하는 복수의 방사상 천공을 갖는 슬리브를 포함한다. 주입 장치는 슬리브에 결합될 수 있으며 생체 적합성 유체(예를 들면, 액체 또는 증기)를 슬리브의 중앙 개방구 내로 주입하도록 구성된다. 주입 장치는 실린더로부터 슬리브의 중앙 개방구 내로 생체 적합성 유체를 주입하기에 적합한 유체 함유 실린더 및 피스톤을 포함한다.
피스톤은 임플란트의 챔버 내의 압력의 촉각(tactile) 제어가 가능하도록 하기 위하여 의사에 의해 수동으로 구동될 수 있다.
또 다른 실시 예에서, 팽창 장치의 외부 스레드는 임플란트의 내부 스레드와 맞물릴 수 있다.
또 다른 실시 예에서, 슬리브는 스냅-록, 바요넷 록 또는 루어-록을 거쳐 유체 기밀 방식으로 임플란트에 해제가능하게 고정될 수 있다.
또 다른 실시 예에서, 팽창 장치는 전기 저항 가열 부재와 같은 가열 부제를 포함한다. 따라서, 열을 임플란트에 적용하는 것에 더하여, 슬리브의 중앙 개방구 내로 주입된 액체는 중앙 개방구를 통하여 슬리브의 방사상 천공 내로 주입될 때 가열되거나 또는 기화될 수 있다. 유체의 가열 또는 기화는 부가적인 압력이 임플란트의 챔버 내에 축적하도록 야기하며, 그렇게 함으로서 임플란트가 외부로 팽창하도록 편향하는 힘을 제공한다.
또 다른 실시 예에서, 팽창 장치는 가열 부재에 전기적으로 연결될 수 있는 전원장치를 갖는 핸들(handle)을 포함한다.
또 다른 실시 예에서, 주입 장치는 실린더 및 피스톤과 유체 연결되어 배치되고, 슬리브의 중앙 개방구 내로 삽입될 수 있는 캐뉼라를 포함한다. 캐뉼라는 주입된 생체 적합성 유체가 슬리브의 중앙 개방구 내에서 실질적으로 균일하게 가열되도록 허용한다.
또 다른 양상에 따라, 임플란트는 중합체성 물질로부터 만들어지는 임플란트 바디를 포함한다. 팽창 어셈블리는 팽창되지 않은 상태로부터 팽창된 상태로 임플란트 바디를 팽창하도록 구성된다.
또 다른 양상에 따라, 골 내의 외과용 임플란트를 고정하기 위한 방법이 제공된다. 방법은 다음의 단계를 포함한다:
챔버를 갖는 임플란트를 골 내의 홀(hole) 내로 삽입하는 단계;
임플란트가 연화되고 물리적으로 변형될 수 있을 때까지 임플란트를 가열하는 단계;
유체 기밀 방식으로 팽창 어셈블리를 임플란트에 경합하는 단계; 및
팽창 장치로부터 임플란트의 슬리브 내로 생체 적합성 유체를 주입하는 단계.
임플란트를 가열하는 단계 및 생체적합성 유체를 주입하는 단계는 임플란트 바디가 원하는 대로 팽창하도록 허용한다. 또한 키트는 단순한 구성을 가질 수 있다.
또 다른 실시 예에서, 임플란트는 폴리메틸메타크릴산과 같은, 중합체성 물질로부터 만들어진다.
또 다른 실시 예에서, 임플란트는 40 내지 200℃, 바람직하게는 150℃와 같은, 100 내지 160℃로 가열된다.
또 다른 실시 예에서, 임플란트는 유체력(예를 들면, 유압력 또는 공기력(pneumatic force))만을 통하여 팽창된다.
방법의 또 다른 실시 예에서, 챔버는 임플란트의 외부 표면에서 오리피스를 갖는 입구 섹션을 가지며 팽창 장치는 입구 섹션 너머 챔버의 주변 벽과 접촉하지 않는다.
또 다른 실시 예에서, 챔버는 임플란트의 외부 표면에서 오리피스를 갖는 입구 섹션을 가지며 챔버의 입구 섹션은 내부 스레드를 포함한다.
또 다른 실시 예에서, 팽창 장치는 팽창 장치를 임플란트에 결합하기 위하여 챔버의 입구 섹션 내의 내부 스레드와 맞물릴 수 있는 외부 스레드를 포함한다.
또 다른 실시 예에서, 팽창 장치는 위에서 설명된 스레드들과 같이, 상보적 맞물림 부재들을 거쳐 임플란트에 해제가능하게 고정된다.
또 다른 실시 예에서, 맞물림 부재들은 스냅-록, 베요넷 록 또는 루어-록을 제공한다.
앞선 요약뿐만 아니라 본 발명의 바람직한 실시 예들의 상세한 설명은 첨부된 도면과 결합하여 더 잘 이해될 것이다. 본 발명의 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로, 바람직한 실시 예들의 도면이 도시된다. 그러나, 본 발명은 도시된 정확한 배치들 및 수단들에 한정되지 않는다는 것을 이해하여야 한다.
도 1a는 팽창되지 않은 구성으로 도시된, 일 실시 예에 따라 구성된 팽창가능 임플란트의 배경도이다.
도 1b는 챔버를 정의하는 임플란트를 도시한, 라인 1B-1B를 따라 절단된, 도 1a에 도시된 임플란트의 측단면도이다.
도 2a는 도 1b에 도시된 팽창가능 임플란트 및 에너지를 챔버 내에 배치되는 팽창 유체에 방출하도록 구성되고 임플란트에 결합되는 에너지 방사체를 포함하는 임플란트 시스템의 측단면도이다.
도 2b는 임플란트가 팽창된 구성인 것과 같은, 기화된 팽창 유체의 일부를 도시한, 도 2a에 도시된 임플란트 시스템의 측단면도이다.
도 2c는 임플란트가 완전히 팽창된 구성인 것과 같은, 모든 기화된 팽창 유체의 더 큰 부를 도시한, 도 2b에 도시된 임플란트 시스템의 측단면도이다.
도 2d는 에너지 방사체가 제거된 후에 도 2c에 도시된 임플란트를 통한 측단면도이다.
도 3a는 손상된 척추체 내로 삽입된 임플란트의 측단면도이다.
도 3b는 임플란트에 작동가능하게 결합되는 전자기 방사선 방사체를 도시한, 도 3a와 유사한 측단면도이다.
도 3c는 가압된 상태에서의 전자기 방사선을 도시한, 도 3b와 유사한 측단면도이다.
도 3d는 부분적으로 팽창된 구성에서의 임플란트를 도시한, 도 3c와 유사한 측단면도이다.
도 3e는 더 팽창된 구성에서의 임플란트를 도시한, 도 3d와 유사한 측단면도이다.
도 3f는 완전히 팽창된 구성에서의 임플란트를 도시한, 도 3e와 유사한 측단면도이다.
도 3g는 전자기 방사선 방사체가 제거된 임플란트를 도시한, 도 3f와 유사한 측단면도이다.
도 4a는 도 1b에 도시된 팽창가능한 임플란트와 유사하나 또 다른 실시 예에 따라 복수의 챔버를 갖는, 팽창가능한 임플란트의 측단면도이다.
도 4b는 도 4a에 도시된 팽창가능한 임플란트 및 에너지를 챔버 내에 배치되는 팽창 유체로 방출하도록 구성되고 임플란트에 결합되는 에너지 방사체를 포함하는 임플란트 시스템을 도시한다.
도 5a는 도 4a에 도시된 팽창가능한 임플란트와 유사하나 또 다른 실시 예에 따라 구성되고, 임플란트가 팽창되지 않은 상태로 도시된, 팽창가능한 임플란트의 측단면도이다.
도 5b는 도 5a에 도시된 팽창가능한 임플란트 및 임플란트에 결합된 에너지 방사체를 포함하는 임플란트 시스템의 측단면도이다.
도 5c는 팽창된 구성에서의 임플란트를 도시한, 도 5b에 도시된 임플란트 시스템의 측단면도이다.
도 6a는 팽창되지 않은 구성에서 추간 공간 내로 이식된 도 5b에 도시된 임플란트 시스템의 측면도이다.
도 6b는 도 6a에 도시된 추간 공간 내로 이식된 도 5b에 도시된 임플란트 시스템의 측면도이다.
도 6c는 팽창된 구성에서의 임플란트를 도시한, 도 6b에 도시된 임플란트 시스템의 측면도이다.
도 6d는 임플란트로부터 에너지 방사체가 제거된, 도 6c에 도시된 임플란트의 측면도이다.
도 7a는 팽창되지 않은 구성에서의 임플란트를 도시한, 또 다른 실시 예에 따라 구성되는 팽창가능한 임플란트의 측단면도이다.
도 7b는 팽창된 구성으로 도시된, 도 7a에 도시된 팽창가능한 임플란트의 측단면도이다.
도 8은 또 다른 실시 예에 따라 구성되는 팽창가능한 임플란트의 측단면도이다.
도 9a는 또 다른 실시 예에 따라 구성되는 팽창가능한 임플란트의 측단면도이다.
도 9b는 도 9a와 유사하나 또 다른 실시 예에 따라 구성되는 상부 및 하부 슬라이더 부재(slider member)를 갖는, 팽창가능한 임플란트의 측단면도이다.
도 10은 또 다른 실시 예에 따른 도웰(dowel)로서 도시된 팽창가능한 임플란트의 측단면도이다.
도 11a는 팽창되지 않은 구성에서의 임플란트를 도시한, 골 고정 플레이트로서 도시된 팽창가능한 임플란트를 포함하는 임플란트 시스템의 측면도이다.
도 11b는 기본 골 내에 이식된 도 2a에 도시된 임플란트 시스템의 측면도이다.
도 11c는 팽창된 구성에서의 임플란트를 도시한, 도 2b에 도시된 임플란트 시스템의 측면도이다.
도 12a는 도 12b에 도시된 영역 A의 확대 측단면도이다.
도 12b는 영역 A에 표시된 골 성장 영역을 갖는 팽창가능한 임플란트를 포함하는 임플란트 시스템의 측면도이다.
도 12c는 기본 골 내로 이식되고 실질적으로 팽창된 것을 도시한, 도 12a에 도시된 임플란트 시스템의 측면도이다.
도 13a는 또 다른 실시 예에 따라 다공성 래핑(porous wrapping)을 정의하는 임플란트 바디를 갖는 임플란트의 측단면도이다.
도 13b는 도 13a에 도시된 임플란트의 일부의 확대 측단면도이다.
도 13c는 도 13a와 유사하나 복수의 챔버를 포함하는 임플란트의 측단면도이다.
도 14a는 다공성 래핑 내에 내장된 폴리-L-락티드 엔벨로프(envelope)에 의해 정의되는 복수의 챔버를 갖는 팽창가능한 임플란트를 포함하는 임플란트 어셈블리의 측단면도이다.
도 14b는 도 14a에 도시된 임플란트의 팽창가능한 부의 측단면도이다.
도 15a는 팽창가능한 임플란트 및 팽창 장치, 주입 장치와 에너지 방사체를 포함하는 팽창 어셈블리를 포함하는, 대안의 실시 예에 따라 구성되는 임플란트 시스템의 배경도이다.
도 15b는 도 15a에 도시된 임플란트 시스템의 측단면도이다.
도 15c는 도 15a에 도시된 팽창가능한 임플란트 및 팽창 장치의 확대 측단면도이다.
도 16a는 또 다른 실시 예에 따라 구성되는, 도 15a에 도시된 팽창가능한 임플란트와 유사한 팽창가능한 임플란트의 측단면도이나, 팽창되지 않은 상태에서의 임플란트가 도시된다.
도 16b는 임플란트에 작동가능하게 결합되는 팽창 장치를 도시한, 도 16a에 도시된 팽창가능한 임플란트를 포함하는 임플란트 시스템의 측단면도이다.
도 16c는 팽창된 구성에서의 임플란트를 도시한, 도 5b에 도시된 임플란트 시스템의 측단면도이다.
도 17a는 팽창되지 않은 구성에서 추간 공간 내로 이식된 도 16a에 도시된 임플란트 시스템의 측면도이다.
도 17b는 도 17a에 도시된 추간 공간 내로이식된 도 16a에 도시된 임플란트 시스템의 측면도이다.
도 17c는 팽창된 구성에서의 임플란트를 도시한, 도 17b에 도시된 임플란트 시스템의 측면도이다.
도 17d는 에너지 방사체가 임플란트로부터 제거된, 도 17c에 도시된 임플란트의 측면도이다.
용어들의 정의는 다음의 설명으로 자주 사용된다.
광전도체(photoconductor) : 여기에 사용되는 것과 같은 용어 광전도체는 예를 들면, 광들을 전도하고 소스로부터 임플란트 바디(7)로 전자기 방사선을 전송할 수 있는 유리 섬유 케이블, 반사 호스(reflecting hose, 예를 들면, 또한 나노 튜브)와 같은, 가요성(flexible) 또는 단단한 광학 광-전도 구조체를 나타낸다. 원하는 지점까지 임플란트 바디(7) 내의 광전도체를 통하여 광을 전도하기 위하여, 임플란트 내의 광전도체는 한편으로는 실제로 광을 예를 들면 핀의 끝에 전도하고 그리고 나서 확산에 의해, 챔버(3)의 내부 표면에 도달하기 위하여, 그것을 거기에 분산시킨다.
광원 : 여기에 사용되는 것과 같은 광원은 백열 전구, 증기 방출 램프, 다이오드, 반도체, 스파크(spark), 플레임(flame), 태양광선 등과 같은, 모든 종류의 전자기 방사선을 나타낸다.
레이저 : 레이저는 그것들이 일반적으로 단지 좁게 한정된 소수의 전자기 방사선의 주파수만을 방출하기 때문에, 바람직한 에너지원이다. 임플란트의 비-흡수 부 및 신체의 주변들의 하나의 발색단(또는 몇몇, 많은 발색단까지)의 흡수 스펙트럼은 따라서 서로 돌려진다. 바람직한 적용에서, 레이저는 바람직하게는 임플란트에 의해 간신히 흡수되고 발색단에 의해 강하게 흡수되고, 다시 주변들에 의해 간신히 흡수되는 단색 주파수에서 방출한다. 이는 서로 다른 영역에 임플란트 내의 서로 다른 발색단을 제공하고, 특히 그것들을 개별 케이스 기준으로 요구될 수 있는 전자기 방사선 주파수로 가열하는 것이 가능하다.
발색단 : 여기서 사용되는 것과 같은 용어 발색단은 전자기 방사선을 흡수하고 그것을 열로 전환하는 중합체에 더해지거나 또는 중합체 상에 코팅되는 색 또는 색소(pigment)들을 언급한다. 하나의 적용에서, 발색단 특성들을 갖지 않은 물질들이 임플란트 상에 더해지거나 코팅될 수 있다. 그러나, 신체에 도입되는 동안에, 이러한 물질들은 예를 들면, 신체 조직의 pH, 체내 염분, 체내 습기, 또는 신체 온도에 대한 반응으로서 신체와 접촉하여 변하며, 이는 물질을 변색시키고 그것을 전자기 방사선에 대한 흡수제로 제공한다. 따라서, 신체와 접촉하는 영역은 웜업(warm up)될 수 있는데, 그 이유는 임플란트가 그 지점에서 변성하기 때문이다. 발색단의 예들은 클로로필(chloriphyll), 카본 블랙(carbon black), 그래파이트(graphite), 플루오레세인(fluorescein), 메틸렌 블루(methylene blue), 인도시아닌 그린(indocyanine green), 에오신(eosine), 에오신 Y(514 ㎚), 에틸에오신(5324 ㎚), 아크리딘(acridine), 아크리딘 오렌지, 구리 프탈로시아닌(copper phthalocyanine), 크롬-코발트-알루미늄 산화물, 구연산 철 암모늄(ferrous ammonium citrate), 피로갈롤(pyrogallol), 로그우드(logwood) 추출물, 클로로필-구리 복합물, D%C 블루 No. 9, D%C 그린 No. 5, [프탈로시아니네이트(2-)] 구리, D%C 블루 No. 2, D%C 블루 No. 6, D%C 그린 No. 6, D%C 바이올렛 No. 2, D%C 옐로우 No. 10을 포함한다. 특정 형광 발색단들은 특정 환경 하에서 전자기 방사선을 흡수하지 않으며, 오히려 주변들, 중합체 또는 다른 부가적으로 도입된 발색단으로부터 흡수된 광을 방출한다.
광 흡수, 비색의(non-colored) 중합체 : 여기서 사용되는 것과 같은 광 흡수 중합체는 발색단의 첨가 없이, 특정 파장의 광을 흡수하는 고유의 특성을 갖는 중합체를 언급한다. 중합체는 변색 지점에 미리 가열될 수 있고 따라서 더 많은 광을 흡수할 수 있다. 중합체는 부분적으로 탄화되거나 또는 캐러멜라이즈될(caramelized) 수 있고 따라서 광 흡수제이다.
도 1a-2d를 참조하면, 임플란트 시스템(1)은 골 고정 장치 또는 임플란트(34) 및 임플란트(34)에 에너지를 제공하기 위하여 임플란트(34)에 작동가능하게 결합되는 에너지 방사체(36)를 포함한다. 임플란트(34)는 중앙 세로 축(9)을 따라 길게 도시된 임플란트 바디(7)를 포함한다. 임플란트 바디(7)는 실질적으로 실린더형, 각기둥형일 수 있거나, 또는 원하는 대로의 모든 적합한 기하학적 형태를 정의할 수 있다. 임플란트 바디(7)는 제 1 또는 전방 단(10, front end), 및 세로 축(9)을 따라 전방 단(10)으로부터 세로로 공간을 두는 제 2 또는 후방 단(11)을 정의한다. 여기서 사용되는 것과 같이, 전방 단(10)은 후방 단(11)의 말단에 배치되는 것과 같이 언급될 수 있으며, 후방 단(11)은 전방 단(10)의 말단에 배치되는 것과 같이 언급될 수 있다.
임플란트 바디(7)는 후방 단(11)의 세로의 말단의 위치에 배치되는 팽창가능한 부(2)를 정의한다. 팽창가능한 부(2)는 차례로 원하는 대로 크기화되고 형태화될 수 있는 내부 챔버(3)의 외부 주변을 정의한다. 예를 들면, 챔버(3)는 실질적으로 실린더형 또는 직사각형일 수 있다. 내부 챔버(3)는 예를 들면, 생리 식염수로서 제공될 수 있는 생체적합성 팽창 유체(5)로 채워지도록 구성된다. 챔버(3)는 임플란트 바디(7)의 전방 단(10)에 가까이 배치되고, 그것의 세로로 전방 단에서 열린다. 따라서, 챔버(3)는 임플란트 바디(7)의 전방 단(10)에서 열리고, 전방 단(10)으로부터 후방 단(11)을 향하여 측정되는 깊이(T)로 임플란트 바디(7) 내로 세로로 관통한다고 할 수 있다. 생체적합성 팽창 유체(5)는 챔버(3)의 전방 단 내로 주입될 수 있다. 챔버(3)는 도시된 것과 같이 세로 축(9) 상에 위치될 수 있다.
임플란트(34)는 내부 챔버(3)를 닫고 밀봉하기 위하여, 임플란트 바디(7)에, 예를 들면, 임플란트 바디(7)의 전방 단(10)에 고정될 수 있는 캡(8, cap)을 더 포함한다. 캡(8)은 챔버(3) 및 임플란트(34)의 팁 부(tip portion)를 정의하는 팁 부(16)를 꼭 들어맞기에 적합한 삽입 부(15)를 갖는다. 임플란트 바디(7), 챔버(3), 및 캡(8)은 세로 축(9)을 따라 서로 떨어져 멀리 간격을 두는 것과 같이 도시된다. 캡(8)은 챔버(3)를 닫고 밀봉하기 위하여 예를 들면, 용접에 의해 임플란트 바디(7)의 전방 단(10)에 고정될 수 있다.
부가적으로, 임플란트(34)는 후방 단(11)으로부터 전방 단(10)을 향하여 세로로 멀리 확장하고 캐비티(12)가 내부 챔버(3)와 세로로 정렬되는 것과 같이 챔버(3)로부터 간격을 두는 위치에서 끝나는 임플란트 바디(7) 내에 정의되는 임플란트 캐비티(12)를 포함한다. 내부 캐비티(12)는 예를 들면, 도 2c에 도시된 것과 같은 전자기 방사선 방사체(14, 예를 들면, 광전도체) 또는 열 방사체(17, 도 4a-4b 참조)일 수 있다. 아래의 설명으로부터 자명할 것과 같이, 에너지 방사체(36)는 임플란트(34)에 에너지를 제공하도록 구성되는데, 그렇게 함으로써 이식 후에 임플란트 바디(7)의 적어도 일부가 팽창하도록 야기한다. 도시된 실시 예에 따라, 내부 챔버(3)는 에너지 방사체(36)가 임플란트(34)에 제공된 후에 팽창하도록 구성되는 임플란트 바디(7)의 팽창가능한 부(2)를 정의한다.
도 1a-2d에 도시된 것과 같이, 내부 표면(37)은 코팅되거나 그렇지 않으면 예를 들면, 발색단의 층일 수 있는, 에너지 흡수 부재(4)에 의해 덮여질 수 있다. 임플란트 바디(7)는 예를 들면, 투명한 폴리메틸메타크릴산의 중합체성 물질과 같은, 모든 적합한 물질로부터 만들어질 수 있는데 따라서 임플란트 바디(7)는 캐비티(12) 및 챔버(3) 사이의 위치들에서 광전도체 및 산광부(light diffuser)로서의 역할을 할 수 있다. 따라서, 전자기 방사선 방사체가 광을 임플란트 바디(7)에 적용한 후에, 광은 내부 표면(37)에 도달할 때까지 임플란트 바디(7)를 통하여 전도된다.
팽창 유체(5)는 첫 번째 또는 초기 상태에서 액체 형태일 수 있다. 도 2b-c에 도시된 것과 같이, 임플란트 바디(7)의 팽창가능한 부(2)로의 그리고 챔버(3) 내의 팽창 유체(5)로의 에너지의 제공은 팽창 유체(5)가 두 번째 상태에서 가스로 기화하도록 야기하는 충분한 레벨까지 팽창 유체(5)의 온도를 상승시킨다. 따라서 생체적합성 유체의 압력은 액체 팽창 유체(5)가 가스로 기화할 때 증가하는 것으로 이해되어야 한다. 임플란트 바디(7)의 온도 증가 및 기화에 기인하는 팽창 유체(5)의 증가된 압력은 임플란트 바디(7)의 팽창가능한 부(2)의 플라스틱 팽창을 야기한다. 에너지 방사체(36)로부터의 에너지가 중단된 후에, 팽창 유체(5)는 그 뒤에 냉각되고 임플란트 바디(7)의 팽창된 부(2)는 임플란트 바디(7)의 플라스틱 변형에 기안하여 팽창된 상태로 남아 있을 것이다. 따라서, 비록 팽창 유체(5)가 세 번째 상태에서 액체로 응축될 수 있다 하더라도, 팽창가능한 부(2)는 플라스틱 변형에 기인하여 팽창된 상태로 남는다.
도 3a-3g를 참조하면, 임플란트 시스템(1)은 기본 골 내의 임플란트를 고정하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 임플란트 시스템(1)으로 손상된 척추체(13)를 안정시키는 방법은 다음의 단계를 포함한다:
ⅰ) 치료되려는 척추체(13) 내에 캐비티(20)를 생산하는 단계;
ⅱ) 팽창되지 않은 상태에서의 임플란트 바디(7)를 캐비티 내로 삽입하는 단계(도 3a);
ⅲ) 예를 들면, 에너지원(예를 들면, 레이저)에 연결되는 광전도체(14) 형태의 에너지 방사체(36)를 임플란트 바디(7) 내러 삽입하는 단계(도 3b);
ⅳ) 팽창 유체(5)의 온도를 증가시키고 그렇게 함으로써 임플란트(34)가 팽창 상태를 달성할 때가지 임플란트의 하나 또는 그 이상의 챔버 내의 내부 증기 압력을 증가시키기 위하여 에너지 방사체(36)에 의해 방출된 에너지를 제공하는 단계(도 3c-3f); 및
ⅴ) 임플란트 바디로부터 에너지 방사체를 제거하는 단계(도 3g).
도 4a-b를 참조하면, 캐비티(12)는 후방 부(10)로부터 전방 부(10)를 향하여 세로로 멀리 또는 앞으로 확장할 수 있으며, 팁 부(16)에 인접한 위치에서 끝날 수 있다. 팁 부(16)는 임플란트 바디(7)와 통합된 것으로 도시된다. 임플란트 바디(7)는 상응하는 복수의 내부 챔버(3)를 정의하는 복수의 내부 표면(37)을 정의한다. 챔버(3)는 원하는 대로의 모든 크기 및 형태를 정의할 수 있으며, 하나 또는 그 이상의 다른 챔버들과 관련하여 동일하거나 또는 다른 형태일 수 있다. 챔버(3)들은 예를 들면, 구형체(spherical) 또는 타원형의 둥근 형태로 도시되고, 세로 축(9)에 대하여 오프셋될 수 있다. 또한 챔버(3)들은 임플란트 바디(7)의 주변 벽(25) 내에 통합되거나 캡쳐되는 복수의 버블(bubble)로서 형태화될 수 있다고 할 수 있다. 주변 벽(25)은 중앙 축(9)에 대하여 캐비티(12)로부터 외부로 배치되며, 예를 들면, 세로 축(9)에 대하여 수직인, 각지게 오프셋되는 가로 또는 방사상 방향을 따라 캐비티(12)와 정렬된다. 따라서 주변 벽(25)은 실질적으로 캐비티(12)를 둘러싼다고 할 수 있다.
챔버(3)들은 주변 벽(25)을 따라 분포된다. 챔버(3)들은 따라서 실질적으로 임플란트 바디(7)의 전체 길이를 넘어 확장하는 팽창가능한 부(2)를 정의한다. 도 4b에 도시된 것과 같이, 캐비티는 캐비티(12) 내에 삽입된 전기 히터(17)로서 도시된, 에너지 방사체(36)를 받도록 구성된다. 임플란트(34)의 일부는 팽창가능한 부(2)의 부분을 형성하지 않는 영역에서 챔버(3)들이 없을 수 있으며, 임플란트(34)는 따라서 복수의 팽창가능한 부(2) 또는 적어도 하나의 팽창가능한 부를 정의할 수 있다. 에너지 방사체(34)는 챔버(3)들 내에 배치되는 팽창 유체(5)로 열을 제공하도록 구성되며, 그렇게 힘으로써 유체가 액체로부터 가스로 기화하고 위에서 설명된 방식으로 팽창가능한 부(2)를 팽창시키도록 야기한다.
이제 도 5a-5c를 참조하면, 임플란트 바디(7)는 실질적으로 임플란트(34)가 첫 번째 또는 팽창되지 않은 상태일 때 서로를 향하여 오목하게 굽은, 세로 축(9)을 따라 공간을 두는 반대편 외부 벽(18)들을 갖는 직육면체와 같은 형태일 수 있다. 예를 들면, 에너지 방사체(36)에 의해 제공되는 열 형태의 에너지의 적용 동안에, 팽창 유체(5)는 기화하고, 그것 때문에 챔버(3) 내의 내부 압력은 증가한다. 압력 증가는 오목하게 굽은 주변 벽(18)들이 바깥쪽으로 불룩하도록 야기하며 따라서 임플란트(34)의 두 번째 팽창 상태가 달성되는데 주변 벽(18)은 실질적으로 평면이거나, 또는 임플란트(34)가 그것의 첫 번째 팽창되지 않은 상태에서보다 더 평면이다. 따라서, 임플란트 바디(7)의 팽창가능한 부는 반대편 골 맞물림 표면(107)들 사이에서 첫 번째 높이(H1)를 갖는 첫 번째 상태로부터 첫 번째 높이(h1)보다 큰 반대편 골의 맞물림 표면(107)들 사이에서 두 번째 높이(H2)를 갖는 두 번째로 확장한다. 두 번째 상태에서, 평면의 주변 벽(18)은 변형에 대한 큰 저항력을 갖는다.
도 6a-6d를 참조하면, 도 5a-5a에 도시된 임플란트(34)는 추간 임플란트로서 구성될 수 있으며, 골 맞물림 표면(107)들이 각각의 척추 종판(endplate)에 맞물리는 것과 같이, 인접한 한 쌍의 척추골(40 및 41) 사이에 배치되는 디스크 공간(39) 내로 삽입될 수 있다. 임플란트(34)는 임플란트 바디(7)가 임플란트(34)가 팽창되지 않은 때의 첫 번째 높이(H1), 및 임플란트가 팽창된 후에 첫 번째 높이(H1)보다 큰 두 번째 높이(H2)를 정의하는 것과 같은, 위에서 설명된 것과 같이 팽창될 수 있으며, 따라서 추간 디스크 공간(39)에 대한 높이 복원을 제공한다.
도 7a-7b를 참조하면, 챔버(34)들은 임플란트 바디(7)의 상응하는 팽창가능한 부들을 정의하는, 각각 세로 축(9)을 따라 공간을 두는, 반대편 제 1 및 제 2 단 부(22 및 23) 내에 내장된 버블로서 형태화될 수 있다. 임플란트 바디(7)는 단 부들(22 및 23) 사이에 세로로 배치되고 챔버들(3)이 없는 중간 부(109)를 정의한다. 챔버들(3)은 대안으로서 원하는 만큼 제 1 및 제 2 단 중 하나 내에 배치될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 임플란트(34)는 임플란트 바디(7)의 제 1 및 제 2 단 중 적어도 하나 내에 배치되는 복수의 챔버를 포함한다고 할 수 있다. 임플란트 바디(7)의 제 1 및 제 2의 챔버를 포함하는 단들(22 및 23)은 공기 갭(air gap)에 의하거나 및/또는 챔버들(3)이 없거나 그렇지 않으면 임플란트 바디(7)의 제 1 및 제 2 단들(22 및 23) 내에 배치되는 것보다 적은 챔버를 포함하는 임플란트 바디 물질(78)에 의해 간격을 둘 수 있다. 게다가, 임플란트 바디(7)의 제 1 및 제 2 단들(22 및 23)은 실질적으로 동일한 수의 챔버들(3)을 가질 수 있거나, 또는 다른 단 부보다 더 적거나 더 많은 챔버들(3)을 가질 수 있다. 별도로 언급이 없으면, 제 1 및 제 2 단 부들(22 및 23) 각각은 실질적으로 다른 단 부와 동일한 거리로, 또는 다른 단 부와 다르게(예를 들면, 크거나 작게) 팽창할 수 있다. 또한 중간 부(109)는 도시된 것과 같이 챔버들(3)이 없을 수 있거나, 또는 중간 부(109)가 실질적으로 단 부들(22 및 23) 중의 하나 또는 모두에 동일하게 팽창하거나, 또는 단 부들(22 및 23) 중의 하나 또는 모두에 다르게(예를 들면, 크거나 작게) 팽창하는 것과 같이, 복수의 챔버(3)와 같이, 하나 또는 그 이상의 챔버(3)를 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
비록 챔버들(3)이 원하는 대로 불규칙하게 분포될 수 있는 것으로 이해하여야 하나, 챔버들(3)은 제 1 및 제 2 단 부들(22 및 23) 내에 균일하게 분포되는 것으로 나타난다. 도시된 실시 예에 따라, 챔버들(3)은 실질적으로 임플란트 바디(7)의 모든 단면을 덮는다. 임플란트(34)는 제 1 및 제 2 단 부들(22 및 23) 중 하나 또는 모두에 배치되는 에너지 흡수 부재(4)를 더 포함할 수 있다. 도 7b에 도시된 것과 같이, 예를 들면 레이저 또는 대안의 에너지 방사체를 거쳐 에너지 흡수 부재로 에너지(105)가 제공될 때, 제 1 및 제 2 단 부들(22 및 23)은 세로 축(9)을 가로지르는 방향으로 위에서 설명된 방식으로 팽창하는데, 그렇게 함으로써 임플란트 바디(7)에 도그(dog) 골 형태를 준다. 에너지원은 위에서 설명된 방식으로 첫 번째 단 부(22) 내에, 위에서 설명된 방식으로 두 번째 단 부(23) 내에, 만일 원하면 두 단 부들(22 및 23) 모두 내에 삽입될 수 있다.
이제 도 8을 참조하면, 임플란트(34)는 대안으로서 원하는 대로 형태화될 수 있고, 실질적으로 챔버들(3)의 신장에 평행한 방향으로(예를 들면, 실질적으로 세로 축(9)에 평행하게)보다 챔버들(3)의 신장에 가로 방향으로(예를 들면, 각지게 오프셋되거나 또는 실질적으로 세로 축(9)에 대하여 가로질러) 더 확장하기 위하여, 예를 들면 실질적으로 세로 축(9)에 평행한 방향으로 신장될 수 있는 복수의 챔버(3)를 포함할 수 있다. 임플란트 시스템(1)은 위에서 설명된 것과 같은 에너지 방사체(36)를 더 포함할 수 있고, 임플란트(34)를 받는 팽창가능한, 예를 들면 중합체성의 추간 임플란트(19)를 더 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 임플란트(34)는 추간 임플란트(19)에 대한 팽창력을 제공하며, 그렇게 함으로서 추간 임플란트(19)가 추간 디스크 공간(39) 내에서 팽창하도록 야기한다는 것을 이해하여야 한다. 특히, 추간 임플란트(19)는 임플란트 바디(7) 및 특히 임플란트 바디(7)의 팽창가능한 부(2)를 받도록 크기화된 애퍼쳐(24, aperture)를 정의한다. 전기 열 방사체(17)로서 제공될 수 있는, 에너지 방사체(36)는 에너지를 열 형태로 임플란트 바디(7)의 팽창가능한 부로 적용하는데, 이렇게 함으로써 챔버들(3)이 위에서 설명된 방식으로 팽창하도록 야기한다. 그 뒤에 챔버들이 냉각된 후에, 임플란트 바디(7)의 팽창가능한 부(2)는 가소성으로(plastically) 변형된, 추간 임플란트(19)로부터 제거된다.
이제 도 9a를 참조하면, 임플란트(34)는 내부 중공 보이드(43, inner hollow void)를 정의하는 임플란트 바디(7), 및 보이드(43) 내에 배치되는 팽창가능한 부(2)를 포함하는 추간 임플란트로서 제공될 수 있다. 팽창가능한 부(2)가 팽창되지 않은 상태에 있을 때, 팽창가능한 부(2)는 보이드(43)보다 작은 높이를 갖는다. 임플란트 바디(7)는 제 1 또는 상부 채널(47a)이 보이드(43)로부터 상부 가이드 부(45a)를 통하여 위로 확장하고, 제 2 또는 하부 채널(47b)이 보이드(43)로부터 하부 가이드 부(45b)를 통하여 아래로 확장하는 것과 같이, 제 1 또는 상부 가이드 부(45a) 및 제 2 또는 하부 가이드 부(45b)를 더 포함한다. 임플란트 바디(7)는 각각 제 1 및 제 2 채널(47a 및 47b) 내에 적어도 부분적으로 배치되는 제 1 또는 상부 팽창가능한 부 혹은 슬라이더 부재(26a) 및 제 2 또는 하부 팽창가능한 부 혹은 슬라이더 부재(26b)를 더 포함한다. 임플란트(34)가 팽창되지 않은 상태일 때, 제 1 및 제 2 슬라이더 부재들(26a 및 26b)은 내주 중공 공간 내로 돌출하고 팽창가능한 부(2)와 접촉한다. 또한, 팽창되지 않은 상태에서, 슬라이더 부재들(26a-b)은 각각 상부 및 하부 가이드 부들(45a-b)의 상부 및 하부 표면들을 넘어 돌출되지 않는다.
도시된 것과 같이, 비록 슬라이더 부재들(26a-b)이 대안으로서 원하는 대로 가이드 부들(45a-b)의 상부 및 하부 표면으로부터 오목하거나, 또는 상부 및 하부 표면을 넘어 확장할 수 있으나, 슬라이더 부재들(26a-b)은 실질적으로 가이드 부들(45a-b)의 상부 및 하부 표면들과 동일 평면일 수 있다. 임플란트(34)는 원하는 대로 팽창가능한 부(2) 내에 분포되는 적어도 하나의, 예를 들면 복수의 챔버(3)를 포함할 수 있다. 임플란트(34)를 팽창시키기 위하여 위에서 설명된 방식으로 팽창가능한 부(2)에 에너지가 적용된다. 팽창가능한 부(2)의 팽창 동안에, 팽창가능한 부(2)는 슬라이더 부재들(26a-b)을 내부 보이드(43)로부터 떨어져 바깥쪽으로 인접한 상부 및 하부 척추체를 향하도록 한다. 슬라이더 부재들(26a-b)은 팽창가능한 부분들(26)의 일차 고정 및 그 결과 척추골 내의 추간 임플란트(34)의 고정을 제공하기 위하여 복수의 티스(teeth)를 포함하는 각각의 외부 접촉 표면을 정의한다. 팽창 유체(5)가 냉각된 후에 팽창된 부(2) 및 추간 임플란트(19)는 플라스틱 변형에 기인하여 팽창된 상태를 유지한다.
이제 도 9b를 참조하면, 도 9a에 도시된 임플란트(34)는 원하는 대로 모든 수의 상부 및 하부 슬라이더 부재(26)를 포함할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들면, 도 9b에 도시된 것과 같이, 임플란트는 두 개의 상부 슬라이더 부재(26a) 및 세 개의 하부 슬라이더 부재(26b)를 포함할 수 있다. 따라서, 임플란트(34)는 복수와 같이, 적어도 하나의 상부 슬라이더 부재(26a), 및 복수와 같이, 적어도 하나의 하부 슬라이더 부재(26b)를 포함할 수 있다. 임플란트(34)는 동일하거나 서로 다른 수의 상부 및 하부 슬라이더 부재(26a 및 26b)를 포함할 수 있다.
이제 도 10을 참조하면, 임플란트(34)는 각각 물리적으로 변형될 수 있는, 제 1 및 제 2 반대편 팽창가능한 부분들 또는 편향 부재들(51a 및 51b)을 포함하는 도웰 형태인 골 고정 요소로서 제공될 수 있다. 편향 부재들은 임플란트 바디(7)의 베이스 부(55, base portion)로부터 아래로 확장한다. 임플란트(34)는 편향 부재들(51a 및 51b) 사이에 배치되는 공간(53) 내에 배치되는 팽창가능한 부(2)를 더 포함한다. 임플란트(34)는 내부 중공 공간 내에 배치되는 팽창가능한 부(2)를 포함한다. 두 개의 팽창가능한 부분은 내부 중공 공간을 한정하는 측면 벽을 형성한다. 팽창가능한 부(2)의 팽창 동안에, 팽창가능한 부(2)는 주변 골 조직을 향하여 베이스 부(55) 주위에 달기(hinge) 위하여 편향 부재들(51a 및 51b)을 세로 축(9)으로부터 떨어져 바깥쪽으로 향하도록 하는데, 따라서 임플란트(34)는 예를 들면, 도웰과 같은 골 내의 홀 내에 고정될 수 있다.
이제 도 11a-11c를 참조하면, 임플란트(34)는 임플란트 바디(7)가 골 플레이트 부(27)를 포함하고. 골 플레이트 부(27)로부터 외부로 확장하는 팽창가능한 부(2)를 정의하는 것과 같이, 골 플레이트(111)로서 구성될 수 있다. 임플란트 시스템(1)은 골 플레이트 부(27)로부터 확장하고 골 고정을 제공하기 위하여 기본 골에 부착하도록 구성되는, 골 나사들로서 도시된, 복수의 골 앵커(30, bone anchor)와 같은, 적어도 하나의 골 앵커(30)를 더 포함할 수 있다. 골 플레이트 부(27)는 골 앵커들(30)을 받도록 구성되는 복수의 애퍼쳐를 정의할 수 있다. 팽창가능한 부(2)는 일차 골 고정을 제공할 수 있고, 팽창가능한 부(2)는 위에서 설명된 것과 같이 복수의 챔버(3)를 포함할 수 있다. 임플란트(34)는 팽창되지 않은 상태에서 예를 들면, 골의 결함에 의해 야기되는 캐비티 내로 삽입될 수 있다. 골 앵커(30)를 거쳐 골 플레이트 부(27)의 기본 골로의 고정 후에 팽창가능한 부(2)는 위에서 설명된 방식으로 에너지 방사체(36)로부터 팽창가능한 부(2)로 에너지를 제공함으로써 팽창될 수 있다.
이제 도 12a-12c를 참조하면, 임플란트 바디(7)는 팽창가능한 부(2)의 외부 표면(57)으로부터 외부로 확장하고 그 위에 새로운 골 성장을 조장하거나 용이하게 할 수 있는 복수의 거시적 구조체 또는 섬유(28, fiber)를 포함할 수 있다. 그러한 새로운 골 성장은 증가된 안정성 및 임플란트(34)와 골(6) 사이의 인터페이스 사이의 감소된 미세 운동을 제공할 수 있다. 팽창가능한 부(2)는 팽창 동안에 골 결함 또는 캐비티(20)의 형태의 적용과 일치하는 형태를 가질 수 있다. 팽창가능한 부(2)는 만일 원하면 체내에 흡수될 수 있다. 적합한 흡수 물질은 예를 들면, 폴리락타이드(polylactides, PLA) 또는 폴리카프로락톤(polycaprolactones, PCL)을 포함할 수 있다.
이제 도 13a-13b를 참조하면, 임플란트(34)는 폴리-L-락티드로부터 만들어질 수 있는 팽창가능한 부(2)를 갖는 임플란트 바디(7)를 포함한다. 임플란트 바디(7)는 개방된 구멍들을 갖는 래핑(32), 및 래핑(34) 내에 내장되는 직사각형 또는 기다란 챔버(3)를 정의할 수 있다. 임플란트(34)는 도 13a에 도시된 것과 같이 단일 챔버(3), 또는 도 13c에 도시된 것과 같이 버블(팽창되지 않을 때 실질적으로 구형체 또는 대안으로서 형태화될 수 있는) 복수의 챔버(3)를 포함할 수 있다. 챔버들(3)은 물과 같은, 팽창 유체로 채워진 단단한 엔벨로프(31)로서 제공되는 외부 둘레(perimeter)에 의해 정의된다. 엔벨로프(31)는 가열 동안에 부드러워지고, 냉각될 때 안정성을 제공하기 위하여 다시 굳어질 수 있다. 엔벨로프는 폴리-L-락티드로부터 만들어질 수 있다. 래핑(32)은 개방된 구멍들을 갖는 스펀지 물질일 수 있거나 또는 도 13b에 도시된 것과 같이 입자 또는 과립(granule)의 코팅(33)일 수 있다. 코팅(33)의 입자 또는 과립들은 인산 칼슘, 예를 들면, 인산 삼칼슘(tricalcium phosphate) 또는 인회석, 예를 들면, 하이드록실아파타이트(hydroxylapatite)로부터 만들어질 수 있다. 따라서, 래핑(32)은 새로운 골 성장을 조장할 수 있는 골/임플란트 인터페이스를 제공하는 역할을 할 수 있고 임플란트(34)가 삽입되는 골로의 임플란트(34)의 부가적인 고정을 제공할 수 있다.
이제 도 14a-14c를 참조하면, 임플란트(34)는 골 플레이트 부(27)를 갖는 임플란트 바디(7)를 포함하는 골 플레이트(111)로서 제공될 수 있으며, 임플란트 바디(7)는 팽창가능한 부(2)를 정의하는 골 플레이트 부(27)로부터 외부로 확장한다. 팽창가능한 부(2)는 기본 골(6)의 캐비티(20) 내에 채워질 수 있다. 골 플레이트 부(27)는 위에서 설명된 방식으로 복수의 골 앵커(30), 예를 들면 골 나사를 거쳐 골(6)에 부착될 수 있다. 골 플레이트 부(27)는 팽창가능한 부(2)가 팽창할 때 임플란트(34)가 캐비티(20) 외부로 팽윤(swelling)하는 것을 방지한다. 팽창가능한 부(2)는 위에서 설명된 방식으로, 개방된 구멍들을 같은 스펀지 물질로 이루어진 래핑(34) 내에 내장된 폴리-L-락티드로부터 만들어지는 엔벨로프(31)로서 제공되는 폐쇄된 외부 둘레에 의해 정의되는 복수의 챔버(3)와 같은 적어도 하나의 챔버(3)를 포함할 수 있다. 팽창가능한 부(2)가 팽창되고 그 뒤에 냉각된 후에, 임플란트(34)는 더 큰 양의 기계적 변형을 견디도록 구성된다. 예를 들면, 일단 엔벨로프(31)가 그것의 유리 전이 온도 이하로 냉각되면, 중합체(예를 들면, 폴리-L-락티드)는 경화되고, 따라서 내부 가압 가스가 없는 상태에서 변형을 겪지 않고 더 큰 힘을 견딜 수 있다.
도 15a-15d를 참조하면, 대안의 실시 예에 따른 팽창가능한 임플란트 시스템(50)은 팽창가능한 임플란트(54) 및 팽창 장치(56), 주입 장치(58), 그리고 에너지 방사체(61)를 포함하는 팽창가능한 어셈블리(52)를 포함한다. 임플란트(54)는 작동 동안에 팽창 어셈블리(52)가 임플란트(54)를 팽창할 수 있는 것과 같이 팽창 어셈블리(52)를 임플란트(54)에 작동가능하게 결합하기 위하여 팽창 장치를 받도록 구성되는 내부 챔버(59)를 정의한다.
임플란트(54)는 중앙 세로 축(62)을 따라 세로로 기다란 임플란트 바디(60)를 포함한다. 임플란트 바디(60)는 실린더형, 또는 각기둥형일 수 있거나, 혹은 원하는 대로의 모든 대안의 적합한 형태를 정의할 수 있다. 임플란트 바디(60)는 제 1 또는 전방 단(64) 및 세로로 반대편의 제 2 또는 후방 단(66)을 정의한다. 임플란트 바디(60)는 세로 축(62)을 따라 세로로 공축으로 확장하는, 챔버(59)를 정의한다. 챔버(59)는 제 2 단(66)에 위치되는 임플란트 바디(60)의 외부 표면(72)에 인접하게 배치되는 오리피스(70)를 갖는 입구 섹션(68)을 정의한다. 입구 섹션(68)은 팽창 장치(56)를 받도록 구성되는데, 그렇게 함으로써 팽창 장치(56)의 챔버(59) 내로의 삽입을 허용한다. 임플란트 바디(60)는 입구 섹션(68)과 인접하여 배치되고 입구 섹션(68)과 동일한 공간을 차지하는, 챔버(59)와 정렬되는 팽창가능한 부(74)를 정의한다. 챔버(59)는 임플란트(54)의 제 1 단 또는 그 근처에서 닫힌다. 임플란트 바디(60)는 팽창 장치(56)의 외부 스레드(78) 형태로 상응하는 맞물림 부재와 일치하도록 구성되는 맞물림 부재를 정의하기 위하여 챔버(59) 내로 확장하는 내부 스레드(76)를 포함한다.
팽창 장치(56)는 중앙 세로 축(82)을 따라 세로로 기다란 로드 형태의 슬리브(80)를 포함하는데, 이는 팽창 장치(56)가 임플란트(54) 내로 삽입될 때 임플란트(54)의 중앙 세로 축(62)에 정렬될 수 있다. 팽창 장치(56)는 제 1 또는 전방 단(84) 및 전방 단(84)으로부터 세로로 간격을 두는 제 2 또는 후방 단(86)을 정의한다. 슬리브(80)는 전방 단(84)에서 닫히는 포켓을 제공하는 중앙 내부 개구부(90)를 정의하는 실질적으로 환형 또는 관형 주변 벽(88)을 포함한다. 슬리브(80)는 주변 벽(88)을 통하여 관통하는, 복수의 방사상 천공(92)과 같이, 적어도 하나의 방사상 천공(92)을 정의한다.
따라서, 슬리브(80)가 임플란트(54)의 챔버(59) 내에 위치될 때, 슬리브(80)의 후방 단(86)으로부터 중앙 개구부(90) 내로 주입되는, 액체 또는 증기와 같은, 생체적합성 팽창 유체(94)는 천공(96)들을 통과할 수 있으며 챔버(59) 내로 관통할 수 있다. 슬리브(80)는 팽창 장치(56)의 전방 단(84)에 의해 닫힐 수 있는 제 1 또는 전방 부(96), 및 챔버(59)의 입구 섹션(68)의 내부 스레드(76)와 맞물릴 수 있는 외부 스레드(78)를 포함하는 세로로 반대편의 제 2 또는 후방 부(98)를 정의한다. 따라서, 슬리브(80)의 외부 스레드(78)를 입구 섹션(68) 내의 내부 스레드(76) 내로 회전시키거나 스크루잉(screwing)함으로써, 슬리브(80)는 유체 기밀 방식으로 임플란트(54)에 고정될 수 있다. 따라서, 팽창 장치(56)는 액체 또는 증기와 같은, 가압된 팽창 유체(94)를 챔버(59)의 팽창가능한 부(74) 내로 주입할 수 있다. 부가적으로, 팽창 장치(56)는 슬리브(80) 상에 배치되고 열을 챔버 및 따라서 주입된 생체적합성 유체에 적용하도록 구성되는, 전기 가열 부재와 같은, 가열 부재(100)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 가열 부재(100)는 슬리브의 후방 부를 통하여 확장하는 전기적으로 전도성의 배선(102, wiring)을 포함한다.
이제 도 15b를 참조하면, 팽창 장치(56)는 슬리브(80)에 직접적으로 또는 간접적으로 결합된 핸들(104)을 포함한다. 에너지 방사체(61)는 핸들(104) 내에 배치되는 통합된 전원장치(106, 예를 들면, 배터리)를 포함할 수 있다. 전원장치(106)는 전기 에너지를 전도성 배선(102), 및 따라서 가열 부재에 공급하도록 구성된다. 따라서, 팽창가능한 임플란트 시스템(50)은 가열 부재(100) 및 전원장치(106)를 포함하고 팽창 유체(94)의 온도를 증가시키는 방출된 에너지를 공급하도록 구성되는 에너지 방사체(61)를 포함할 수 있다. 팽창 장치(56)는 캐뉼라(108), 유체로 채워지는 실린더(110) 및 실린더(110) 내에 배치가능한 피스톤(112)을 갖는 주입 장치(58)를 더 포함한다. 캐뉼라(108)는 캐뉼라(108)가 슬리브(80)의 후방 부(98) 내로, 그리고 슬리브(80)의 중앙 개구부(90) 내로 삽입될 수 있는 것과 같이 실린더(110)의 후방 단에 부착된다. 피스톤(112)은 팽창 유체(94)가 캐뉼라(108)를 통하고 슬리브(80) 내의 중앙 개구부(90) 내로 향하도록 하는 압력을 제공하기 위하여 캐뉼라(108)를 향하여 실린더(110) 내로 전방으로 가압될 수 있는 액츄에이터(actuator)를 제공한다.
팽창 장치(56)를 임플란트(54)에 고정한 후에, 임플란트(54)가 충분히 부드러워지고 가소성으로 변형될 때까지 임플란트(54)에 열을 전달하도록 하기 위하여 가열 부재(100)가 활성화된다. 예를 들면, 가열 부재(100)의 온도는 가열 부재로부터 전달된 열이 임플란트 바디(60)의 온도를 증가시키도록 야기하고, 그렇게 함으로써 중합체성 물질로 만들어질 수 있는, 임플란트 바디(60)를 부드럽게 할 수 있는 것과 같이, 임플란트 바디(60)의 온도보다 높은 e 레벨로 설정될 수 있다 그 뒤에, 팽창 유체(95)는 팽창 유체(94)가 임플란트 바디(59)가 부드러워진 후에 임플란트(54)를 팽창시키도록 야기하는 챔버(59) 내의 팽창력을 발생시키는 것과 같이, 슬리브(80)의 중앙 개구부(90) 내로 주입될 수 있다. 이와 관련하여, 유체는 임플란트 바디(60)가 부드러워진 이후 또는 이전에 챔버(59) 내로 주입될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
슬리브(80)의 중앙 내부 개구부(90)를 통한 팽창 유체(94)의 주입은 유체(94)가 천공(92)을 통하여 임플란트(54)의 챔버(59) 내로 이동하도록 야기한다. 팽창 유체(94)가 액체인 경우에, 팽창 유체(94)는 팽창 유체(94)가 챔버(59) 내의 임플란트 바디(60)에 대한 팽창력을 생성하는 증기로 변형되는 것과 같이, 가열 부재(100)의 가열에 의해 가열되고 기화될 수 있다. 팽창력은 임플란트 바디(60)가 예를 들면, 팽창 부(74)에서 첫 번째 상태로부터 팽창된 두 번째 상태로 팽창하도록 야기하기에 충분하다. 팽창력은 따라서 팽창 유체(94)가 팽창력을 발생시키기 위하여 기화할 때까지 팽창 유체(94)를 가열함으로써 생성될 수 있다.
일단, 기화된 유체가 그것의 원하는 형태로 임플란트(54)를 팽창시키면, 가열 부재는 꺼질(turned off) 수 있다. 임플란트(54)는 그리고 나서 임플란트 바디(60)가 그것이 유리 전이 온도 이하로 떨어지는 것과 같이, 냉각을 허용하는데, 그렇게 함으로서 임플란트 바디(60)를 단단한 바디로 경화시킨다. 임플란트(54)의 냉각은 가압된 증기가 부분적으로 또는 완전히 응축되거나 또는 액화되도록 야기하는데, 그렇게 함으로서 내부 챔버(59) 내의 압력을 감소시킨다. 임플란트(54)가 냉각된 후에. 팽창 장치(56)는 제거될 수 있고 임플란트(54)는 팽창된 상태를 유지한다. 주입된 유체(94)의 일부 또는 전체는 또한 배수되거나 그렇지 않으면 팽창 장치(56)가 제거됨에 따라, 또는 팽창 장치(56)가 제거된 후에 임플란트 챔버(59)로부터 제거될 수 있다.
일 실시 예에서 액체로서 제공되는 유체(94)를 기화시킴으로써 팽창력이 발생되나, 팽창력은 대안의 실시 예들에 따라 발생될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들면, 팽창력은 유체를 가열하나, 액체가 기화하도록 야기하지 않고 발생될 수 있다. 예를 들면, 유체는 증기의 뒤따르는 가열이 증기가 팽창하도록 야기하고, 그렇게 함으로서 팽창력을 발생시키는 것과 같이, 증기로서 주입될 수 있다. 이와 관련하여, 유체는 팽창력을 적용시키는 가열된 증기이나, 액체와 같은, 다른 유체들도 마찬가지로 가열될 때 팽창한다. 따라서, 팽창력은 유체(94)의 가열에 의해 발생될 수 있으며, 일부 실시 예들에서 가열은 유체가 기화하도록 야기한다. 대안으로서 또는 부가적으로, 팽창력은 주입 장치(58)에 의해 생성되는 압력 하에서 챔버(59)에 전달되는 유체(94)의 주입 압력에 의해 발생될 수 있다.
임플란트(54)는 원하는 대로의 모든 크기 및 형태를 추정할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들면, 이제 도 16a-16c를 참조하면, 실질적으로 임플란트(54)가 팽창되지 않은 상태일 때 오목하게 굽은 반대편의 외부 벽들(114)을 포함하는 직육면체 형태로서 임플란트(54)의 임플란트 바디(60)가 도시된다. 위에서 설명된 방식으로 열 및 가압된 생체적합성 유체의 적용 동안에, 임플란트 바디(60)는 확장하고, 임플란트(60)가 팽창된 상태일 때 실질적으로 평면 지향, 또는 임플란트(54)가 팽창되지 않은 상태보다 더 평면의 구성을 취하기 위하여 반대편 벽들(114)이 바깥쪽으로 불룩하도록 야기한다. 두 번째 상태에서, 더 평면의 주변 벽들(114)은 변형에 대한 더 큰 저항성을 갖는다.
도 17a-17d는 한 쌍의 인접한 척추골(118 및 120) 사이에 배치되는 디스크 공간(116) 내로 삽입된 추간 임플란트로서 도 16a-16c에 따른 임플란트(54)의 실시 예의 적용을 나타낸다. 임플란트(54)는 임플란트 바디(60)가 임플란트가 팽창되지 않을 때의 첫 번째 높이(H1), 및 임플란트(54)가 팽창된 후에 첫 번째 높이(H1)보다 큰 두 번째 높이(H2)를 정의하는 것과 같이, 위에서 설명된 것과 같이 팽창될 수 있으며, 따라서 추간 디스크 공간(116)에 대한 높이 복원을 제공한다.
골 고정 키트는 여기서 설명된 하나 또는 그 이상의 실시 예로부터의 구성요소를 갖도록 제공될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들면, 골 고정 키트는 체적을 정의하는 임플란트 바디를 갖는 임플란트를 포함할 수 있다. 임플란트 바디는 압력에서 팽창 유체를 유지하도록 구성되는 적어도 하나의 챔버를 정의한다. 키트는 열을 임플란트 바디에 전달하기 위하여 임플란트에 에너지를 적용하도록 구성되는 에너지 방사체를 더 포함할 수 있다. 적용된 에너지는 임플란트 바디의 팽창가능한 부가 팽창하도록 야기하기 위하여 팽창 유체의 압력이 적어도 하나의 챔버 내부에서 증가하도록 야기한다.
비록 다양한 실시 예들이 상세히 설명되었으나, 예를 들면, 첨부된 청구항들에 의해 정의되는, 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않고 여기에 다양한 변화, 대체, 및 변경들이 만들어질 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 게다가, 본 발명의 범위는 본 명세서에 설명된 과정, 기계, 제조, 구성물질, 수단, 방법 및 단계들의 특정 실시 예들에 한정되는 것으로 의도되어서는 안 된다. 본 발명으로부터 통상의 지식을 가진 자들이 이해할 것과 같이, 실질적으로 동일한 기능을 실행하거나 또는 여기에 설명된 상응하는 실시 예들과 실질적으로 동일한 결과를 달성하는 현재 존재하거나 후에 개발되려는 과정, 기계, 제조, 구성물질, 수단, 방법 또는 단계들이 사용될 수 있다.
1 : 임플란트 시스템
2 : 팽창가능한 부
3 : 챔버
4 : 에너지 흡수 부재
5 : 생체적합성 팽창 유체
7 : 임플란트 바디
8 : 캡
9 : 세로 축
10 : 전방 단
11 : 후방 단
12 : 캐비티
13 : 척추체
14 : 전자기 방사선 방사체
15 : 삽입 부
16 : 팁 부
17 : 열 방사체
18 : 주변 벽
20 : 캐비티
22 : 임플란트 바디의 제 1 단
23 : 임플란트 바디의 제 2 단
24 : 애퍼쳐
25 : 주변 벽
26a : 제 1 슬라이더 부재
26b : 제 2 슬라이더 부재
27 : 골 플레이트 부
30 : 골 앵커
31 : 엔벨로프
32 : 래핑
33 : 코팅
34 : 임플란트
36 : 에너지 방사체
37 : 내부 표면
39 : 추간 디스크 공간
40, 41 : 척추골
43 : 보이드
45a : 상부 가이드 부
45b : 하부 가이드 부
47a : 상부 채널
47b : 하부 채널
50 : 임플란트 시스템
51a : 제 1 편향 부재
51b : 제 2 편향 부재
52 : 팽창 어셈블리
54 : 임플란트
55 : 베이스 부
56 : 팽창 장치
58 : 주입 장치
59 : 챔버
60 : 임플란트 바디
61 : 에너지 방사체
62 : 중앙 세로 축
64 : 전방 단
66 : 후방 단
68 : 입구 섹션
70 : 오리피스
72 : 임플란트 바디의 외부 표면
76 : 내부 스레드
78 : 외부 스레드
80 : 슬리브
84 : 전방 단
86 : 후방 단
88 : 주변 벽
90 : 중앙 개구부
92 : 천공
94 : 팽창 유체
100 : 가열 부재
102 : 배선
104 : 핸들
106 : 전원장치
107 : 골 맞물림 표면
108 : 캐뉼라
109 : 중간 부
110 : 실린더
112 : 피스톤
116 : 추간 디스크 공간

Claims (56)

  1. 임플란트에 있어서,
    전체 체적을 갖는 임플란트 바디를 포함하고, 상기 임플란트 바디의 팽창가능한 부에 배치되며 상기 전체 체적보다는 작은 체적을 갖는 적어도 하나의 챔버를 포함함에 따라, 상기 임플란트 바디에 에너지가 공급되어 열이 가해지게 되면 상기 팽창가능한 부의 체적은 소정의 팽창 위치까지 증가되고, 상기 적어도 하나의 챔버는 이에 따라 체적이 증가하게 되는 팽창 유체를 내부에 수용하는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 전달된 열은 상기 팽창 유체가 상기 챔버 내에서 팽창하도록 야기하는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 챔버 내부의 상기 팽창 유체는 실온에서 액체이고, 상기 전달된 열에 반응하여 기화하는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 액체는 극성 분자들을 기초로 하는 구성성분인 것을 특징으로 하는 임플란트.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 구성성분은 액상수 또는 수용액인 것을 특징으로 하는 임플란트.
  6. 제 2항에 있어서, 상기 챔버 내부의 팽창 유체는 초기 상태에서 증기이며, 상기 증기는 상기 전달된 열에 반응하여 팽창하는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 챔버는 닫히고, 따라서 상기 액체의 온도의 증가에 의해 상기 챔버 내의 압력이 증가하는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 팽창 유체는 상기 열이 상기 임플란트 바디로 전달되기 이전에 상기 적어도 하나의 챔버 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 임플란트 바디는 각각 상기 전달된 열에 반응하여 팽창하는 생체적합성 배지를 포함하는, 복수의 챔버를 정의하는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 임플란트 바디는 중합체성 물질로부터 만들어지는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 중합체성 물질은 골 유사 물질과 혼합되는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 골 유사 물질은 인산 칼슘 또는 인회석을 포함하는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  13. 제 10항에 있어서, 상기 중합체성 물질은 투명한 것을 특징으로 하는 임플란트.
  14. 제 10항에 있어서, 상기 임플란트 바디는 폴리메틸메타크릴산으로부터 만들어지는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  15. 제 1항에 있어서, 상기 임플란트 바디는 골 유사 물질을 위한 기질 또는 코어 물질인 것을 특징으로 하는 임플란트.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 골 유사 물질은 인산 칼슘 또는 인회석을 포함하는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  17. 제 1항에 있어서, 상기 임플란트 바디의 적어도 일부를 부드럽게 하고 상기 적어도 하나의 챔버 내의 팽창 유체의 온도를 증가시키며, 그렇게 함으로서 상기 임플란트 바디의 체적을 팽창시키도록 구성되는 에너지 흡수 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 에너지 흡수 부재는 발색단을 포함하는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  19. 제 17항에 있어서, 상기 에너지 흡수 부재는 상기 적어도 하나의 챔버를 적어도 부분적으로 정의하는 내부 표면에 위치되는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  20. 제 1항에 있어서, 상기 임플란트 바디의 팽창가능한 부는 에너지를 흡수하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  21. 제 1항에 있어서, 상기 팽창 유체는 유색이고, 에너지를 흡수하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  22. 제 1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 챔버는 팽창 이전에 100 ㎜3보다 작은 것을 특징으로 하는 임플란트.
  23. 제 22항에 있어서, 상기 적어도 하나의 챔버의 체적은 팽창 이전에 1 ㎜3보다 작은 것을 특징으로 하는 임플란트.
  24. 제 1항에 있어서, 챔버의 전체 체적 및 모든 챔버들의 체적의 합은 2:1 내지 5:1의 범위 내의 비율을 갖는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  25. 제 1항에 있어서, 상기 복수의 챔버 중에서 선택된 챔버는 다른 어떠한 챔버들과 상호연결되지 않는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  26. 제 1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 챔버는 적어도 0.1 ㎜의 상기 임플란트 바디의 외부 표면으로부터 떨어져 간격을 두는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  27. 제 1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 챔버는 적어도 0.2 ㎜의 상기 임플란트 바디의 외부 표면으로부터 떨어져 간격을 두는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  28. 제 1항에 있어서, 상기 임플란트 바디는 단지 부분적으로만 상기 팽창 유체로 채워지는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  29. 제 1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 챔버의 50% 미만이 팽창 유체로 채워지는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  30. 제 1항에 있어서, 상기 임플란트 바디의 일부는 챔버들이 없는 내부 코어를 둘러싸는 외부 층 내에 배치되는 중합체성 물질로부터 만들어지는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  31. 제 1항에 있어서, 상기 팽창가능한 부는 하나 또는 그 이상의 팽창가능한 부분들에 의해 포함되는 내부 중공 공간 내에 배치되는 중합체성 물질로부터 만들어지는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  32. 제 1항에 있어서, 상기 적어도 챔버는 개방된 구멍들을 갖는 스펀지 물질 내에 내장되는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  33. 제 1항에 있어서, 상기 임플란트 바디의 일부는 챔버들이 없는 내부 코어를 둘러싸는 외부 층 내에 배치되는 중합체성 물질로부터 만들어지는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  34. 제 1항에 있어서, 상기 전달된 열은 상기 임플란트 바디를 부드럽게 하도록 야기하는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  35. 제 1항에 있어서, 상기 챔버는 열리고 상기 팽창 유체를 받도록 구성되는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  36. 제 1항에 있어서, 상기 임플란트 바디는 팽창 장치를 받도록 구성되는 입구 섹션을 정의하며, 상기 적어도 하나의 챔버는 상기 입구 섹션으로부터 덜어져 간격을 두는 내부 주변 벽을 정의하는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  37. 제 1항에 있어서, 상기 팽창가능한 부는 상기 팽창가능한 부의 팽창 이전에 상기 입구 섹션의 단면 영역보다 큰 단면 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  38. 제 1항에 있어서, 상기 팽창가능한 부는 실질적으로 각기둥 형태인 것을 특징으로 하는 임플란트.
  39. 제 1항에 있어서, 상기 각기둥 형태는 실질적으로 직육면체 형태인 것을 특징으로 하는 임플란트.
  40. 제 1항에 있어서, 상기 임플란트 바디는 상기 팽창가능한 부가 팽창된 후에 외부 벽이 바깥쪽으로 불룩한 것과 같이 팽창되지 않은 상태에서 오목하게 굽은 상기 외부 벽을 정의하는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  41. 압력에서 팽창 유체를 유지하도록 구성되는 적어도 하나의 챔버를 정의하고 체적을 갖는 임플란트 바디를 갖는 임플란트;
    상기 임플란트 바디에 열을 전달하기 위하여 상기 임플란트에 에너지를 적용하도록 구성되는 에너지 방사체;를 포함하되,
    상기 적용된 에너지는 상기 임플란트 바디의 팽창가능한 부가 팽창하도록 야기하기 위하여 상기 팽창 유체의 압력이 상기 적어도 하나의 챔버 내부에서 증가하도록 야기하는 것을 특징으로 하는 골 고정 키트.
  42. 제 41항에 있어서, 상기 에너지는 상기 임플란트 바디의 적어도 일부분을 부드럽게 하는 것을 특징으로 하는 골 고정 키트.
  43. 제 42항에 있어서, 상기 에너지는 상기 적어도 하나의 챔버 내의 압력을 증가시키고, 그렇게 함으로써 상기 임플란트 바디를 팽창시키기 위하여 상기 팽창 유체의 온도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 골 고정 키트.
  44. 제 43항에 있어서, 상기 임플란트 바디의 팽창가능한 부는 에너지를 흡수하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 골 고정 키트.
  45. 제 44항에 있어서, 상기 임플란트 바디는 상기 임플란트 바디의 적어도 일부를 부드럽게 하고 상기 팽창 유체의 온도를 증가시키기 위하여, 상기 적용된 에너지를 흡수하도록 구성되는 에너지 흡수 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 골 고정 키트.
  46. 제 45항에 있어서, 상기 팽창 유체는 액체를 포함하는 것을 특징으로 하는 골 고정 키트.
  47. 제 45항에 있어서, 상기 에너지 흡수 부재는 상기 적어도 하나의 챔버를 적어도 부분적으로 정의하는 내부 표면에 배치되는 것을 특징으로 하는 골 고정 키트.
  48. 제 41항에 있어서, 상기 임플란트 바디의 팽창가능한 부에 고정되는 골 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 골 고정 키트.
  49. 제 41항에 있어서, 상기 임플란트 바디에 결합되도록 구성되고, 또한 상기 팽창 유체를 상기 챔버 내로 주입하도록 구성되는 팽창 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 골 고정 키트.
  50. 제 49항에 있어서, 상기 팽창 장치는 상기 적어도 하나의 챔버 내로 삽입가능한 슬리브를 포함하며, 상기 슬리브는 중앙 개구부 및 상기 슬리브를 통하여 확장하는 복수의 방사상 천공을 정의하는 것을 특징으로 하는 골 고정 키트.
  51. 제 50항에 있어서, 상기 팽창 유체를 상기 슬리브의 개구부 내로 주입하기 위하여 상기 슬리브에 결합되도록 구성되는 주입 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 골 고정 키트.
  52. 제 51항에 있어서, 상기 주입 장치는 상기 팽창 유체를 상기 슬리브의 중앙 개구부 내로 주입하기에 적합한 실린더 및 피스톤을 포함하는 것을 특징으로 하는 골 고정 키트.
  53. 열을 임플란트의 임플란트 바디에 적용하는 단계;
    상기 임플란트가 첫 번째 체적으로부터 상기 첫 번째 체적보다 큰 두 번째 체적으로 팽창하도록 야기하기 위하여 상기 임플란트 내부의 팽창 유체의 압력을 증가시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 팽창 유체를 유지하도록 구성되는 형태의 임플란트를 팽창시키기 위한 방법.
  54. 제 53항에 있어서, 상기 열을 적용하는 단계는 상기 임플란트 바디를 부드럽게 하는 것을 특징으로 하는 임플란트를 팽창시키기 위한 방법.
  55. 제 53항에 있어서, 상기 열을 적용하는 단계는 팽창 유체의 압력을 증가시키도록 야기하는 것을 특징으로 하는 임플란트를 팽창시키기 위한 방법.
  56. 제 53항에 있어서, 상기 팽창 유체의 압력을 증가시키는 단계는 팽창 유체를 상기 임플란트 바디 내로 주입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 임플란트를 팽창시키기 위한 방법.
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