KR20200078464A - 척추 유합 보형재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 척추 질환의 수술적 치료 방법 중의 하나로 유합술(fusion)에 이용되는 척추 유합 보형재에 관한 것으로, 중앙에 중공 상태의 중공부가 형성된 판재 형태의 제1파트 및 제2파트와, 상기 제1파트 및 상기 제2파트를 이격된 상태로 연결하는 결합부를 포함하여 구성되며, 상기 결합부는 상기 제1파트 및 제2파트의 연결 부위를 일체형 또는 분리되어 체결 가능한 구조로 연결하되, 상기 제1파트 및 상기 제2파트가 연결된 상태에서 상기 제1파트, 상기 제2파트 및 상기 결합부가 이루는 단면이 'ㄷ' 형상이며, 금속 소재로 이루어진 커버부 및, 후단부가 상기 결합부에 인접하도록 상기 커버부의 제1파트와 제2파트의 이격된 사이에 끼워져 상기 커버부와 결합되는 폴리머 또는 흡수성 소재의 바디부를 포함하되, 상기 커버부의 결합부에는 수술기구가 체결될 수 있는 체결부가 더욱 형성된다.

Description

척추 유합 보형재 {CAGE FOR SPINAL FUSION SURGERY}

본 발명은 척추 질환의 수술적 치료 방법 중의 하나로 척추 유합술(spinal fusion)에 이용되는 척추 유합 보형재에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 척추체 사이의 추간판이 손상되거나 제거되었을 경우, 척추체 사이의 간격을 유지하기 위해 삽입되는 척추 유합 보형재에 관한 것이다.

일반적으로, 척추는 통상 24개(천추골 제외)의 뼈로 이루어져 있으며, 이것은 관절 마디로 연결되어 있고, 각 관절의 사이에는 인체가 움직이거나 관절이 작동할 때마다 그에 따른 충격을 흡수하고, 하중을 지지하기 위한 추간판(일명 디스크)이 위치하고 있다.

디스크는 전체적으로 탄성 연골소재이며, 고탄성의 수핵을 그 중심에 포함하고 있어 반 영구적으로 척추 관절 움직임을 허용하는 역할을 한다.

이러한 구성에 의해 척추는 완충작용을 하면서 인간의 자세를 지탱해 줄 뿐만 아니라, 운동의 토대가 되며 내장의 모든 기관을 보호하는 중요한 기능을 한다.

그러나, 상기 척추가 외부의 인위적인 요인, 퇴행성, 또는 비정상적인 자세가 오랫동안 지속되는 등의 다양한 원인으로 인해, 척추의 형태가 손상되거나 틀어질 경우 디스크 변형이 일어나고, 이로 인해 척추관을 통과하는 신경을 압박하여 심한 통증이 유발되는 추간판 탈출증(일명 척추 디스크)이라든가 그 밖의 다양한 척추 질환에 시달리게 된다.

즉, 척추의 일부가 손상된 환자는 생활에 필요한 활동을 할 수 없고, 손상 정도가 심하지 않은 경우에도 척추의 손상된 부분이 다른 인접 부분에 눌려지거나 닿게 되어 통증을 유발하게 된다.

이러한 척추 질환의 수술적 치료 방법 중의 하나로 척추 유합술(spinal fusion surgery)이 많이 적용되고 있다.

척추 유합술은, 문제가 되는 척추체들의 간격을 원 상태로 복원시키고, 해당 척추 뼈들을 상호 고정하는 수술 방법으로서, 손상된 디스크를 제거한 후, 제거된 디스크의 위치에 척추체 간격 유지를 위한 추간체 유합 보형재(일명 케이지)를 삽입하고, 척추체의 외측에 위치를 고정하기 위한 지지 로드들이 페디클 스크류 등에 의해 결합되는 방식으로 이루어진다.

즉, 추간체 유합 보형재는, 요추 등의 척추뼈 이식 또는 척추이탈 및 만곡증의 고정술을 돕기 위해 손상된 디스크를 제거한 후 상추체와 하추체 사이에 시술되는 임플란트로써, 퇴행성 추간판탈출층 등의 구조적 이상을 치료하고 척추의 뼈 이식 또는 척추 이탈 및 만곡증의 고정, 전방 전위가 된 척추체의 복구, 골절된 척추체의 높이 복구 등의 목적으로 사용되고 있다.

이러한 간격 유지 및 척추체간 유합(fusion) 기능을 원활히 하기 위해서,주로 사용되어 온 척추 유합 보형재는 생체 적합성이 우수하여 생체 조직에 의한 거부 반응이 없고 높은 강도를 가진 티타늄 금속 소재 제품이 많이 사용되어 왔다.

그러나, 티타늄 소재와 같은 금속 소재로 형성된 추간체 유합 보형재는, 실제 인체 뼈의 탄성계수와는 현격하게 차이가 많이 나는 높은 탄성계수로 인해 수술 후 오랜 시간 하중이 계속될 경우, 척추체를 변형시키거나 내부로 침강되는 현상이 발생되어 재골절이나 박리 등의 문제가 발생하거나, 방사선이 투과하지 못하기 때문에 CT를 통한 골유합 여부 판단이 어려운 등의 단점이 있다.

즉, 티타늄의 경우 탄성계수가 110(GPa) 정도인 반면, 뼈의 경우, 조밀질 외측 뼈인 코티컬 본(cortical bone)의 경우 14, 스폰지 본이라고도 불리는 뼈 내측 캔설로스 본(Cancellous bone)의 경우 1.34에 불과해 그 차이가 수 십배에 달해 계속적인 접촉 상태에서 힘이 가해질 경우 탄성계수의 차이로 인한 탄성 응력이 발생하여 뼈를 침강시키는 등의 문제를 발생시키는 것이다.

이러한 문제를 해소하기 위한 대안으로 고분자 수지로서는 높은 강도를 가지며, 생체 적합성이 탁월한 PEEK(Polyether ether ketone) 소재 추간체 유합 보형재가 10여년 전부터 크게 주목 받아왔으며, 최근에는 척추 유합술의 상당 비율로 적용되고 있다.

더욱이, PEEK의 탄성계수는 3~4 정도를 나타내므로 인체의 뼈와 상당히 유사한 탄성계수를 가짐으로써, 접촉된 상태에서 계속적인 힘이 가해지더라도 탄성계수 차에 의한 탄성 응력이 거의 발생하지 않는 이점이 있다.

그러나, 종래의 PEEK(Polyether ether ketone) 소재로 형성된 추간체 유합 보형재는 방사선 투과성 소재이기 때문에 CT상에서 케이지의 위치를 확인하기 위하여 일부러 티타늄 마커 등을 케이지 내부에 삽입하여 위치를 확인할 수 있도록 구성하여야 하는 불편함이 있으며, 탁월한 생체 적합성에도 불구하고, 골 생장 유도 등 생체 친화성이 전혀 없어, 수술 후 오랜 시간이 지나도 보형재 내부로 뼈 생장 등이 거의 일어나지 않아 충분한 골유합을 유도하지 못하는 사례가 종종 보고되고 있다.

종래의 이러한 문제점을 해결하기 위해 대한민국특허청 등록번호 10-1370424호 "척추용 복합형 임플란트" 및 대한민국특허청 등록번호 10-1846828호 "추간체 유합 복합 보형재"기술이 제시되고 있다.

상기 종래 기술은 상술한 바와 같은 문제점을 어느 정도 해결하도록, 수지 소재의 케이지와 금속 소재의 금속 레이어를 사용한 바 있으나, 단지 뼈와 맞닿는 부분을 금속소재로 구성하고, 금속간 수지소재의 부분이 혼합된 구조를 개시할 뿐, 구조적 견고성에 대한 적절한 대안을 제시하지 못하고 있고, 특히, 수술 시 삽입을 위한 금속소재의 수술기구와 체결하는 부위가 수술기구와는 이종 소재인 수지 소재의 케이지에 형성된 구조만을 개시하고 있어, 이종 소재 결합에 따른 손상 위험성, 즉, 수술 시 발생할 수 있는 충격 및 가압으로 수지 소재의 케이지가 손상되거나 크렉이 발생하는 문제가 발생할 수 있는 위험을 내포하고 있다.

본 발명은 사람의 골 탄성과 유사하며 생체 적합성이 우수한 폴리머 소재 또는 흡수성 소재(특히, PEEK 소재)와 기계적 강도가 강하면서도 생채 적합성 및 생체 친화성이 우수한 티타늄 소재의 장점만을 취사 선택할 수 있도록 복합적으로 이들을 결합한 하이브리드형 척추 유합 보형재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 목적은 수술기구와 결합되는 결합부를 티타늄 소재로 형성하여 수술 과정에서 발생할 수 있는 수지와 금속간 결합에 의한 파손 위험성을 미연에 방지하는 척추 유합 보형재를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또다른 목적은 생체 적합성이 우수한 피크 소재의 바디부를 다기공 형태 또는 매쉬망 형태로 형성하여, 솔리드 형태의 피크 소재의 바디부보다도 더 골 탄성계수와 유사하게 하여, 탄성계수의 차이로 인한 응력 방생에 의한 파손 위험성을 최소화 할 수 있는 척추 유합 보형재를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 척추 유합 보형재는 중앙에 중공 상태의 중공부가 형성된 판재 형태의 제1파트 및 제2파트와, 상기 제1파트 및 상기 제2파트를 이격된 상태로 연결하는 결합부를 포함하여 구성되며, 상기 결합부는 상기 제1파트 및 제2파트의 연결 부위를 일체형 또는 분리되어 체결 가능한 구조로 연결하되, 상기 제1파트 및 상기 제2파트가 연결된 상태에서 상기 제1파트, 상기 제2파트 및 상기 결합부가 이루는 단면이 'ㄷ' 형상이며, 금속 소재로 이루어진 커버부 및, 후단부가 상기 결합부에 인접하도록 상기 커버부의 제1파트와 제2파트의 이격된 사이에 끼워져 상기 커버부와 결합되는 폴리머 또는 흡수성 소재의 바디부를 포함하되, 상기 커버부의 결합부에는 수술기구가 체결될 수 있는 체결부가 더욱 형성된다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 척추 유합 보형재의 또 다른 형태는, 중앙에 중공 상태의 중공부가 형성되고, 외측면으로 다수의 돌기가 형성된 판재 형태의 제1파트 및 제2파트를 포함하며, 상기 제1파트 및 상기 제2파트는 상호 이격되어 배치되며, 금속 소재로 이루어진 커버부,상기 커버부와 결합되어 내측에 위치되는 후단부의 마주보는 내측면에는 제1 스크류부가 형성된 폴리머 또는 흡수성 소재 의 바디부 및, 상기 바디부에 형성된 제1 스크류부에 대응하도록 외주연에 스크류를 형성하고, 내주연에도 수술기구가 체결될 수 있는 스크류를 형성한 금속 소재의 체결부를 포함한다.

이때, 상기 체결부는 내측에 스크류가 형성될 수 있다.

이때, 상기 커버부의 상기 제1파트 외측면 및 상기 제2파트 외측면은 거친 표면층을 더 형성할 수 있다.

이때, 상기 거친 표면층의 거칠기는 0.4 내지 7 ㎛일 수 있다.

이때, 상기 커버부의 제1파트 및 제2파트에 서로 관통하는 복수개의 제1 핀홀을 형성하고, 상기 바디부는 상기 커버부와 결합 시, 상기 제1 핀홀과 대응되는 위치에 관통하는 제2 핀홀을 형성하여 핀 삽입 방식으로 상기 커버부와 바디부를 결합할 수 있다.

이때, 분리되는 상기 커버부의 제1파트 및 제2파트의 내측면에 결합돌기를 형성하고, 상기 바디부는 상기 커버부와 결합 시, 상기 결합돌기와 대응되는 위치에 상기 바디부를 관통하는 제2 핀홀을 형성하여 상기 커버부 제1파트 및 제2파트의 내측면의 결합돌기를 상기 제2 핀홀에 삽입하는 방식으로 상기 커버부와 상기 바디부가 억지끼움 결합할 수 있다.

더욱이, 상기 제2 핀홀은 상기 바디부를 관통하도록 형성되며, 상기 제2 핀홀의 양 방향에서 각각 삽입되는 상기 제1파트 및 제2파트의 내측면의 결합돌기들의 단부는 상기 제2 핀홀 내부에서 맞닿아 상호 지지될 수 있다.

한편, 상기 커버부와 상기 바디부 결합시, 상기 바디부의 개방된 후단부의 마주보는 내측면에 형성된 상기 제1 스크류부와 연결되도록, 상기 커버부의 제1파트 내측면 및 제2파트 내측면 중 상기 제1 스크류부와 연속적으로 대응되는 위치에 제2 스크류부를 더 형성할 수 있다.

또한, 상기 바디부는 측 방향으로 관통하는 복수개의 관통홀을 형성할 수 있다.

또한, 상기 바디부는 골 탄성계수와 보다 가까워지도록 매쉬망 형태 또는 다기공 형태로 형성될 수 있다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 형태의 척추 유합 보형재는, 중앙에 중공 상태의 중공부가 형성된 판재 형태의 제1파트 및 제2파트와, 상기 제1파트 및 상기 제2파트를 이격된 상태로 연결하는 결합부를 포함하여 구성되며, 상기 결합부는 수술기구가 체결되는 체결부를 구비하며, 상기 제1파트 및 제2파트의 연결 부위를 분리되어 체결 가능한 구조로 연결하되, 상기 제1파트 및 상기 제2파트가 연결된 상태에서 상기 제1파트, 상기 제2파트 및 상기 결합부가 이루는 단면이 'ㄷ' 형상이며, 금속 소재로 이루어진 커버부 및, 후단부가 상기 결합부에 인접하도록 상기 커버부의 제1파트와 제2파트의 이격된 사이에 끼워져 상기 커버부와 결합되는 폴리머 또는 흡수성 소재의 바디부를 포함하되, 상기 커버부의 제1파트 및 제2파트의 내측면에 결합돌기를 형성하고, 상기 바디부는 상기 커버부와 결합 시, 상기 결합돌기와 대응되는 위치에 상기 바디부를 관통하는 제2 핀홀을 형성하여 상기 커버부와 바디부를 억지끼움 결합하며, 상기 바디부는 골 탄성계수와 보다 가까워지도록 다기공 형태 또는 매쉬망 형태로 형성될 수 있다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 형태의 척추 유합 보형재는, 중앙에 중공 상태의 중공부가 형성되고, 외측면으로 다수의 돌기가 형성된 판재 형태의 제1파트 및 제2파트를 포함하며, 상기 제1파트 및 상기 제2파트는 상호 이격되어 배치되며, 금속 소재로 이루어진 커버부,상기 커버부와 결합되어 내측에 위치되는 개방된 후단부의 마주보는 내측면에는 제1 스크류부가 형성된 폴리머 또는 흡수성 소재의 바디부 및, 상기 바디부에 형성된 제1 스크류부에 대응하도록 외주연에 스크류를 형성하고, 내주연에도 수술기구가 체결될 수 있는 스크류를 형성한 금속 소재의 체결부를 포함하되, 상기 커버부의 제1파트 및 제2파트의 내측면에 결합돌기를 형성하고, 상기 바디부는 상기 커버부와 결합 시, 상기 결합돌기와 대응되는 위치에 상기 바디부를 관통하는 제2 핀홀을 형성하여 상기 커버부와 바디부를 억지끼움 결합하며, 상기 바디부는 골의 탄성계수와 가까워지도록 3차원 매쉬망 형태로 형성될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이,

본 발명은 골과 닿는 커버부를 티타늄 소재를 이용하여 골과의 유합성이 뛰어나고, 커버부 사이에 위치되는 폴리머 또는 흡수성 소재의 바디부가 뼈의 탄성계수와 유사한 소재이므로, 전체적으로 티타늄만으로 구성될 때에 비해 탄성 차이에 의한 응력이 크게 낮아져 골과 맞닿는 부분에서의 침하 가능성을 낮추어 장시간 안정적인 척추체간 지지 기능을 유지하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 수술기구와 결합되는 결합홀 또는 결합부를 티타늄 소재로 형성함으로써, 수술기구가 피크 소재의 바디부와 결합하여 수술할 때 발생하는 크렉을 방지하는 효과가 있다.

즉, 수술기구와 결합되는 결합홀 또는 결합부를 통상의 수술기구와 동일하거나 유사한 소재인 금속 소재로 형성하여 척추 유합 보형재의 내구성 및 안정성 측면에서 뛰어난 효과가 있다.

또한, 본 발명은 커버부 사이에 위치하는 폴리머 또는 흡수성 소재의 바디부를 다기공 형태 또는 매쉬망 형태로 형성하여 티타늄 소재의 기존 티타늄 매쉬 구조 케이지와 비교할 때, 골 유합을 위한 기능을 가지는 것은 물론, 케이지 전체의 탄성계수가 솔리드 형태 피크 케이지보다도 더욱 뼈와 가까워짐으로써, 탄성 응력에 의한 뼈의 침하, 손상 위험성을 크게 낮추는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 척추 유합 보형재를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 척추 유합 보형재를 나타낸 분리 사시도이다.
도 3은 제2 실시예에 따른 척추 유합 보형재를 나타낸 분리 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 척추 유합 보형재의 커버부를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 척추 유합 보형재의 커버부를 나타낸 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 척추 유합 보형재의 바디부를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 다른 척추 유합 보형재를 나타낸 분리 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 다른 척추 유합 보형재의 커버부를 나타낸 도면이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 척추 유합 보형재의 바디부를 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

또한, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있으며, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있고, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

도 1 내지 도 9는 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따른 척추 유합 보형재을 나타낸 도면이다.

먼저, 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 척추 유합 보형재는 도 1 내지 3에 도시한 바와 같이, 척추 유합 보형재는 커버부(100) 및 바디부(200)로 구성한다.

제1 실시예의 경우, 커버부(100)는 제1파트 외측면 및 제2파트 외측면으로 다수의 돌기(110)가 형성되고, 도 4(a)에 도시한 바와 같이, 평면도가 타원형상으로 형성하는 상기 제1파트 및 제2파트의 각 평면 중앙은 중공 상태의 중공부(120)를 형성한다.

본 발명의 실시예들에서는 제1파트 외측면 및 제2파트 외측면으로 다수의 돌기(110)가 형성된 것으로 설명하였으나, 다수의 돌기(110)는 생략 가능하다.

또한, 타원형으로 형성된 제1파트 및 타단면의 외측면에 도 4(b)에 도시한 바와 같이, 삼각돌기(110)를 형성하거나, 도 4(b')에 도시한 바와 같이, 제1파트 외측면 및 제2파트 외측면의 상단 즉, 삼각돌기(110) 상단으로 도 4(b') 에 도시된 바와 같이, 거친 표면층(111)을 더 형성할 수 있다. 이때, 거친 표면층(111)의 거칠기는 0.4 내지 7 ㎛ 범위인 것이 바람직하다.

이는, 대한고관절학회지 제19권 제3호 (Vol.19 No.3. September, 2007) 논문'인공관절의 고정방법 : 무시멘트 인공삽입물의 표면처리' 등에서도 나타나 있는 바와 같이, 다기공 표면 가공을 할 경우 100 내지 수 백㎛ 일 때 뼈 접촉면과 효과적인 유합이 이루어지는 것으로 연구되고 있는 반면, 샌드 블래스팅을 통한 거칠기를 주는 표면 처리의 경우, 가장 부착이 잘되고 대사가 활발히 이루어지는 양호한 세포학적 반응을 보이는 것으로 알려져 있는 범위에 해당하기 때문이다.

만약, 0.4 이하일 경우에는 골 부착의 상승 효과가 전혀 발생하지 않고 주위에 섬유조직이 형성되는 반면, 거칠기가 너무 크면 뼈를 생성하는 조골세포의 표면 상에서의 이동이 어려워 특정 부위에서만 지엽적으로 골형성이 이루어지기 때문이다.

즉, 상기한 바와 같은 거친 표면층(111)을 형성함으로써, 거친 표면에 의해 골과의 유합력을 높일 수 있다.

또한, 도 4의 (b) 및 (b')에 도시한 바와 같이, 제1파트 및 제2파트를 관통하는 홀을 형성하여 나사 또는 결합 핀(미도시)과 결합하여 이후에 설명될 바디부(200)와 결합할 수 있는 제1 핀홀(140)들을 형성한다.

그리고, 제1파트 및 제2파트의 사이가 이격되어 단면이 'ㄷ'자 형상이다. 이와 같이, 제1파트 및 제2파트가 연결된 후단부가 일체형으로된 결합부(130a)를 형성한다.

결합부(130a)에는 수술기구(미도시)가 체결될 수 있도록 길이방향으로 체결부(131)가 형성된다. 이와 같이, 수술기구는 티타늄으로 형성된 체결부(131)와 결합하여 이용된다.

본 발명의 실시예들의 경우 수술기구와 결합되는 체결부의 형태를 홀로 형성하여 설명하였으나, 수술기구의 타입에 따라 체결부의 형태가 가변될 수 있음이 바람직하다.

제2 실시예의 경우, 제1 실시예와 마찬가지로 커버부(100)는 제1파트 외측면 및 제2파트 외측면으로 다수의 돌기(110)가 형성되고, 제2 실시예에 따른 커버부(100)의 평면도도 제1 실시예를 나타낸 도 4(a)에 도시한 바와 같이, 타원형상으로 형성하는 상기 제1파트 및 제2파트의 각 평면 중앙은 중공 상태의 중공부(120)를 형성한다.

그리고, 제2 실시예는 타원형으로 형성된 제1파트 및 타단면의 외측면에 도 5(a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 삼각돌기(110)를 형성하거나, 도 5(a') 및(b') 에 도시한 바와 같이, 제1파트 외측면 및 제2파트 외측면의 상단 즉, 삼각돌기(110) 상단으로 도 5(a') 및(b') 에 도시된 바와 같이, 거친 표면층(111)을 더 형성할 수 있다. 이때, 거친 표면층(111)의 이때의 거칠기는 역시 0.4 내지 7 ㎛ 범위인 것이 바람직하다.

거친 표면층(111)을 형성함으로써, 거친 표면에 의해 골과의 유합력을 높일 수 있다.

또한, 5(a) 및 (a')에 도시한 바와 같이, 이후에 설명될 바디부(200)와 결합하기 위해 제1파트 및 제2파트의 내측면으로 적어도 하나 이상의 결합돌기(150)를 형성하거나, 도 5(b) 및 (b')에 도시한 바와 같이, 제1파트 및 제2파트를 관통하는 홀을 형성하여 나사나 결합 핀 등과 결합하여 이후에 설명될 바디부(200)와 결합할 수 있는 제1 핀홀(140)들을 형성한다.

결합돌기(150)는 바디부(200)와 결합되는 커버부(100)가 분리되지 않도록 억지끼움방식으로 바디부(200)와 결합됨이 바람직히다.

그리고, 제1파트 및 제2파트의 사이가 이격되고, 제1파트 및 제2파트가 결합되면 단면이 'ㄷ'자 형상이나, 제2 실시예의 경우 제1파트 및 제2파트가 분리되어 형성되나, 이들을 체결 결합하여 결합부(130b)를 형성한다.

결합부(130b)에는 수술기구가 체결될 수 있도록 길이방향으로 체결부(131)가 형성된다. 이와 같이, 수술기구는 티타늄으로 형성된 체결부(131)와 결합하여 이용된다.

이때, 결합부(130b)는 바디부(200)와 커버부(100)의 결합 시, 제1파트 및 제2파트의 후단이 밀착되어 결합되고, 결합된 후에는 상기에서 설명한 바와 같이, 단면이 'ㄷ'자 형태로 형성된다.

또한, 커버부(100)의 결합부(130b)에는 수술기구가 체결될 수 있도록 체결부(131)가 형성되고, 체결부(131)는 내측에 스크류가 형성됨이 바람직하다.

여기서, 제1 및 제2 실시예에 따른 커버부(100)는 티타늄 소재로 형성함이 바람직하다. 커버부(100)는 척추 디스크 사이에 위치하여 골과 직접적으로 닿는 구성으로 티타늄으로 형성함으로써 생체 적합성 및 친화성이 우수하여, 체내 조직과의 접촉으로 일어나는 부작용이 적고 골 생장에 유리하다.

또한, 표면의 강도 자체는 높지만, 바디부(200)와의 결합구조에 의해 전체적인 탄성계수가 피크의 탄성계수에 가까워지므로, 뼈와의 접촉면에서의 탄성 응력에 의한 손상이 발생되지 않는다.

또한, 커버부(100)의 결합부(130a,130b) 역시 티타늄으로 형성됨으로써, 수술기구와 체결하여 내구성 및 안정성을 높일 수 있다. 이는 수술시 시술자에 의해 가해지는 힘으로도 보형재에 크렉이 발생되거나 손상이 일어나지 않도록 하기 위함이다.

바디부(200)는 도 6a 및 6b에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 실시예의 커버부(100)에 적용될 수 있는 구조로 형성되어 제1 및 제2 실시예에 따른 바디부(200)를 같이 설명하도록 한다.

바디부(200)는 폴리머 또는 흡수성 소재로 형성된다. 여기서, 폴리머 소재는 PEEK(Polyether ether ketone), PMMA(Polymethylmethacrylate), 및 Carbon을 포함하고, 흡수성 소재는 HA(Hadroxyapatite), B-TCP(Beta-Tricalcium phosphate), DBM(Demineralized bone matrix)을 포함하나 이 중 어느 하나로 채택될 수 있다.

특히, 바디부(200)가 피크(PEEK) 소재로 형성됨으로써, 생체 적합성이 우수하고, 커버부(100)사이에 위치하여 전체적인 탄성계수를 뼈에 가깝게 조절하여 커버부(100) 부근에서의 뼈 침강 등을 방지할 수 있으며, 생체 적합성이 우수하여 체내에서 일어나는 부작용을 줄여주는 이점이 있다.

즉, 피크로만 형성했을 때의 단점인 뼈 접촉면에서의 뼈 생장 둔화를 방지하고, 티타늄만으로 형성했을 때의 단점인 탄성 응력에 의한 뼈의 파손 위험성을 모두 보완하여 생체 내에서 적합한 기능을 수행한다.

또한, 바디부(200)는 커버부(100)의 제1파트와 제2파트의 이격된 사이에 끼워져 결합된다.

바디부(200)는, 평면도의 외주연이 'U'자 형상으로 형성될 수 있으며, 유선형(210)로 형성된 전단부와, 상기 전단부(210)에서 소정의 간격을 두고서 양 갈래로 분기되어 후방으로 연장되는 한 쌍의 후단부를 포함할 수 있다.

위와 같은 바디부(200)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 한 쌍의 후단부 사이의 간격에 형성된 공간이 상기 결합부(130a, 130b)에 형성된 체결부(131)와 연통 가능하게 연결되도록 제1파트와 제2파트 사이의 이격 공간에 끼워질 수 있다. 이때, 상기 한 쌍의 후단부 사이의 간격은 홀 형태의 체결부(131)가 형성하는 직경보다 크다고 할 수 있다. 한편, 후단부는 도 6a에 도시한 바와 같이, 중심부 및 후단부의 내측이 비워진 개방형 또는 도 6b에 도시한 바와 같이, 중심부 및 후단부가 채워진 폐쇄형으로 형성될 수 있으나, 이는 바디부(200)의 형태에 따라 결정될 수 있다.

바디부(200)가 (a)와 같이 솔리드(250a) 형태인 경우에는 개방형으로 형성하여 개방된 부분을 통해 골유합이 이루어지도록하고, (b) 및 (c)와 같이, 다기공(250b) 형태이거나, (b')및 (c')와 같이, 매쉬망(250c) 형태이면, 선택적으로 개방형 또는 폐쇄형으로 형성될 수 있다.

(b') 및 (c')의 경우 표면만 매쉬망 형태로 형성되는 것이 아니라 바디부(200) 부피 전체를 매쉬 구조로 형성한 것을 도시한 것으로서, 내부가 모두 그물망 형태가 되도록 3차원 매쉬망 형태로 형성한다.

이와 같이 매쉬망(250c) 형태로 형성함으로써 솔리드(250a)하게 형성한 것보다 유합성(뼈와의 결합성)이 증가되는 효과가 있다.

또한, 매쉬망(250c)의 정밀한 구조 설계에 의해, 바디부(200)전체가 뼈의 탄성계수에 더욱 가까워질 수 있도록 조정하는 것이 가능해지며, 구조 설계된 바디부(200)는 3차원 쾌속 조형술 등에 의해 성형, 제공될 수 있다.

또한, 바디부(200)는 서로 마주보는 측면부에 서로 관통하는 복수개의 관통홀(230)을 형성한다. 이를 통해 인접한 척추체로부터의 골 성장이 관통홀(230)을 통해 활발히 일어남으로써, 직접적인 골유합이 이루어지는 공간을 제공하게 된다.

또한, 바디부(200)는 커버부(100)의 제1파트 및 제2파트에 서로 관통하는 복수개의 제1 핀홀(140)들을 통해 나사 또는 핀 결합할 수 있도록 제1 핀홀(140)과 대응되는 위치에 관통하는 제2 핀홀(220)을 형성하여 제1파트의 제1 핀홀(140)을 진입하여 바디부(200)의 제2 핀홀(220)을 경유하여 제2파트의 제1 핀홀(140)로 나사 또는 핀을 체결하거나, 제1파트의 제1 핀홀(140)을 진입하여 바디부(200)의 제2 핀홀(220)에 나사 또는 핀을 체결하고, 제2파트의 제1 핀홀(140)을 진입하여 바디부(200)의 제2 핀홀(220)에 나사또는 핀을 이용하여 체결할 수 있다.

또한, 제2 실시예에 형성된 커버부(100)의 결합돌기(150)가 형성된 위치와 대응한 위치에 형성된 제2 핀홀(220)을 통해 억지끼움으로 결합하여 체결할 수 있다.

이로써, 커버부(100)와 바디부(200)가 분리되지 않도록 체결한다.

본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 커버부(100) 및 바디부(200)를 교차 결합하여 다양한 형태의 보형재를 조합할 수 있다.

예컨대, 제1 실시예의 경우, 도 4의 (b)와 같이, 삼각돌기(110)만 형성된 커버부(100)와 도 6a의 (a)와 같이 솔리드(250a) 형태의 바디부(200), 도 6a의 (b) 및 (b')와 같이 다기공 (250b) 형태의 바디부(200), 및 도 6b의 (c) 및 (c')와 같이 매쉬망(250c) 형태의 바디부(200) 중 어느 하나와 나사 또는 핀을 통해서 결합할 수 있으며, 도 4의 (b')와 같이, 삼각돌기(110) 상단에 거친 표면층(111)을 형성한 커버부(100)와 도 6a의 (a)와 같이 솔리드(250a) 형태의 바디부(200), 도 6a의 (b) 및 (b')와 같이 다기공 (250b)형태의 바디부(200), 및 도 6b의 (c) 및 (c')와 같이 매쉬망(250c) 형태의 바디부(200) 중 어느 하나와 나사 또는 핀을 통해서 결합할 수 있다.

또한, 제2 실시예의 경우, 도 5의 (a) 및 (a')와 같이 제1파트 및 제2파트의 내측면에 결합돌기(150)가 형성된 커버부(100)와 6a의 (a)와 같이 솔리드(250a) 형태의 바디부(200), 도 6a의 (b) 및 (b')와 같이 다기공(250b)형태의 바디부(200), 및 도 6b의 (c) 및(c') 와 같이 매쉬망(250c)형태의 바디부(200) 중 어느 하나와 억지끼움 방식을 통해서 결합할 수 있으며, 도 5의 (b) 및 (b')와 같이 제1파트 및 제2파트를 관통하는 제1 핀홀(140)을 형성하는 커버부(100)와 도 6a의 (a)와 같이 솔리드(250a) 형태의 바디부(200), 도 6a의 (b) 및 (b')와 같이 다기공(250b)형태의 바디부(200), 및 도 6b의 (c) 및(c') 와 같이 매쉬망(250c)형태의 바디부(200) 중 어느 하나와나사 또는 핀을 통해서 결합할 수 있다.

도 7 내지 도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 척추 유합 보형재을 나타낸 도면으로, 커버부(300), 바디부(400), 및 체결부(500)를 포함한다.

티타늄 소재로 형성된 커버부(300)는 제1파트 외측면 및 제2파트 외측면으로 다수의 돌기(310)가 형성되고, 제1 및 제2 실시예와 마찬가지로 도4의 (a)에 도시한 바와 같이, 평면도가 타원형상으로 형성하며, 제1파트 및 제2파트의 각 평면 중앙은 중공 상태의 중공부(320)가 형성한다.

제3 실시예는 타원형으로 형성된 제1파트 및 타단면의 외측면에 도 8의(a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 삼각돌기(310)를 형성하거나, 도 8의 (a') 및(b') 에 도시한 바와 같이, 제1파트 외측면 및 제2파트 외측면의 상단 즉, 삼각돌기(110) 상단으로 거친 표면층(311)을 더 형성할 수 있다.

여기서, 거친 표면층(311)을 형성함으로써, 거친 표면에 의해 단순 삼각돌기(310)보다 골과의 유합력을 더욱 높일 수 있다.

또한, 도 8(a) 및 (a')에 도시한 바와 같이, 제1파트 및 제2파트의 내측면으로 적어도 하나 이상의 결합돌기(360)를 형성하거나, 도 8(b) 및 (b')에 도시한 바와 같이, 제1파트 및 제2파트를 관통하는 홀을 형성하여 나사 또는 핀과 결합하여 이후에 설명될 바디부(400)와 결합할 수 있는 제1 핀홀(340)들을 형성한다.

바디부(400)는 폴리머 또는 흡수성 소재로 형성된다. 여기서, 폴리머 소재는 PEEK(Polyether ether ketone), PMMA(Polymethylmethacrylate), 및 Carbon을 포함하고, 흡수성 소재는 HA(Hadroxyapatite), B-TCP(Beta-Tricalcium phosphate), DBM(Demineralized bone matrix)을 포함하나 이 중 어느 하나로 채택될 수 있다.

특히, 바디부(400)가 피크(PEEK) 소재로 형성됨으로써, 생체 적합성이 우수하고, 커버부(300)사이에 위치하여 전체적인 탄성계수를 뼈에 가깝게 조절하여 커버부(300) 부근에서의 뼈 침강 등을 방지할 수 있으며, 생체 적합성이 우수하여 체내에서 일어나는 부작용을 줄여주는 이점이 있다.

즉, 피크로만 형성했을 때의 단점인 뼈 접촉면에서의 뼈 생장 둔화를 방지하고, 티타늄만으로 형성했을 때의 단점인 탄성 응력에 의한 뼈의 파손 위험성을 모두 보완하여 생체 내에서 적합한 기능을 수행한다.

바디부(400)의 형상은 도 9a 및 9b에 도시한 바와 같이, 평면도의 외주연이 'U'자 형상으로 전단부는 유선형(410)으로 형성되되되, 바디부(400)의 중심은 도 9a와 같이 바디부(400)의 중심부가 비워진 개방형 또는 도 9b와 같이 바디부(400)의 중심부가 채워진 폐쇄형으로 형성될 수 있다.

바디부(400)가 (a)와 같이 솔리드(450a) 형태 인 경우에는 개방형으로 형성하여 개방된 부분을 통해 골유합이 이루어지도록하고, (b) 및 (c)와 같이, 다기공(250b) 형태이거나, (b')및 (c')와 같이, 매쉬망(250c) 형태이면, 선택적으로 개방형 또는 폐쇄형으로 형성될 수 있다.

바디부(400)가 개방형 또는 폐쇄형으로 형성되더라도 후단 내측으로 제1 스크류부(440)를 형성한다.

그리고, 커버부(300)는 바디부(400) 결합 시, 바디부(400)의 후단 내측에 형성된 제1 스크류부(440)와 연결되도록 커버부(300)의 제1파트내측면 및 제2파트내측면 중 제1 스크류부(440)와 대응되는 위치에 제2 스크류부(350)를 더 형성한다.

더욱 바람직하게 커버부(300)의 제2 스크류부(350)는 제1파트 및 제2파트의 내측면에 형성되되, 바디부(400)가 진입되어 안착되는 끝단에 형성됨이 바람직하다.

즉, 제1 스크류부(440) 및 제2 스크류부(350) 각각으로는 완전한 원형이 아니고 커버부(300)와 바디부(400)가 결합될 때, 제1 스크류부(440)와 제2 스크류부(350)에 형성된 스크류가 연결되어 하나의 완전한 원형을 이룬다.

또한, 바디부(400)는 도 9a의 (a)에 도시한 바와 같이, 솔리드(450a)하게 형성하거나, 도 9a의 (b) 및 도 9b의 (c)와 같이 다기공 (450b) 형태로 하게 형성하거나, 도 9a의 (b') 및 도 9b의 (c')와 같이 매쉬망(450c) 형태로 형성한다.

이때, 매쉬망(450c)형태는 바디부(400) 자체를 매쉬 구조로 형성하여 내부가 모두 매쉬망(450c) 형태로 형성할 수 있도록 매쉬(450c) 형태로 형성한다.

이와 같이 다기공(450b) 또는 매쉬망(450c) 형태로 형성함으로써 솔리드(450a)하게 형성한 것보다 생체 적합성이 증가되는 효과가 있다.

또한, 바디부(400)는 서로 마주보는 측면부에 서로 관통하는 복수개의 관통홀(430)을 형성한다. 이를 통해 인접한 척추체로부터의 골 성장에 의해 유합이 이루어지게 된다.

제 3실시예 역시 제1 및 제2 실시예와 같이 커버부(300) 및 바디부(400)를 교차 결합하여 다양한 형태의 보형재를 조합할 수 있다.

예컨대, 도 8(a) 및 (a')와 같이 제1파트 및 제2파트의 내측면에 결합돌기(360)가 형성된 커버부(300)와 도 9a의 (a)와 같이 솔리드(450a) 형태의 바디부(400), 도 9a의 (b) 및 도 9b의 (c)와 같이 다기공(450b)형태의 바디부(400), 및 도 9a의 (b') 및 도 9b의 (c')와 같이 매쉬망(450c)형태의 바디부(400) 중 어느 하나와 억지끼움방식을 통해서 결합할 수 있으며, 도 8(b) 및 (b')와 같이 제1파트 및 제2파트를 관통하는 제1 핀홀(340)을 형성하는 커버부(300)와 도 9a의 (a)와 같이 솔리드(450a) 형태의 바디부(400), 도 9a의 (b) 및 도 9b의 (c)와 같이 다기공(450b)형태의 바디부(400), 및 도 9a의 (b') 및 도 9b의 (c')와 같이 매쉬망(450c)형태의 바디부(400) 중 어느 하나와 나사 또는 핀을 통해서 결합할 수 있다.

체결부(500)는 바디부(400)에 형성된 제1 스크류부(440) 및 커버부(300)에 형성된 제2 스크류부(350)에 체결될 수 있도록 대응되는 외주연에 스크류를 형성하고, 내주연에는 수술기구가 체결될 수 있는 스크류(510)를 형성한 티타늄 소재로 형성한다.

이때, 체결부(500)는 내측에 스크류가 형성되어 수술기구가 체결될 수 있으며, 이와 같이, 체결부(500)를 티타늄 소재로 형성함으로써, 제1 및 제2 실시예에 설명한 바와 마찬가지로 직접적으로 결합되는 수술도구를 통해 가해지는 힘에 의해 발생되는 문제를 해소할 수 있다. 즉, 통상 티타늄과 같은 높은 탄성계수를 가진 수술도구가 피크소재의 보형재와 결합되어 수술할 때 역시 강한 힘이 가해지는 경우 탄성응력에 의한 피크소재 보형재의 크렉이나 파손을 막을 수 있다.

본 발명의 제3 실시예의 체결부(510) 역시 제1 및 제2 실시예와 마찬가지로 내주연으로 수술기구가 체결될 수 있는 형태로 형성될 수 있다.

따라서, 본 발명은 골과 닿는 커버부를 티타늄 소재를 이용하여 골과의 유합성이 뛰어나고, 커버부 사이에 위치되는 폴리머 또는 흡수성 소재의 바디부가 골의 탄성계수와 유사한 소재이므로, 전체적으로 티타늄만으로 구성될 때에 비해 탄성 차이에 의한 응력이 크게 낮아져 골과 맞닿는 부분에서의 침하 가능성을 낮추어 장시간 안정적인 척추체간 지지 기능을 유지하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 수술기구와 결합되는 결합홀 또는 결합부를 티타늄 소재로 형성함으로써, 수술기구가 피크 소재의 바디부와 결합하여 수술할 때 발생하는 크렉을 방지하는 효과가 있다.

즉, 수술기구와 결합되는 결합홀 또는 결합부를 통상의 수술기구와 동일하거나 유사한 소재인 금속 소재로 형성하여 척추 유합 보형재의 내구성 및 안정성 측면에서 뛰어난 효과가 있다.

또한, 본 발명은 커버부 사이에 위치하는 폴리머 또는 흡수성 소재의 바디부를 다기공 형태 또는 매쉬망 형태로 형성하여 티타늄 소재의 기존 티타늄 매쉬 구조 케이지와 비교할 때, 골 유합을 위한 기능을 가지는 것은 물론, 케이지 전체의 탄성계수가 솔리드 형태 피크 케이지보다도 더욱 뼈와 가까워짐으로써, 탄성 응력에 의한 뼈의 침하, 손상 위험성을 크게 낮추는 효과가 있다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

100, 300...커버부
110, 310...삼각돌기
111, 311...거친 표면층
120, 320...중공부
130a, 130b...결합부
131...체결부
140, 340...제1 핀홀
150, 360...결합돌기
350...제2 스크류부
200, 400...바디부
210, 410...유선형
220, 420...제2 핀홀
230, 430...관통홀
440...제1 스크류부
250a, 450a...솔리드(solid)
250b, 450b...다기공(Porous)
250c, 450c...메쉬망(Mesh)
500...체결부

Claims (9)

1. 중앙에 중공부가 형성된 판재 형태의 제1파트 및 제2파트와, 상기 제1파트 및 상기 제2파트를 이격된 상태로 연결하는 결합부를 포함하여 구성되며,
   상기 결합부는 상기 제1파트 및 제2파트의 연결 부위를 일체형 또는 분리되어 체결 가능한 구조로 연결하되, 상기 제1파트 및 상기 제2파트가 연결된 상태에서 상기 제1파트, 상기 제2파트 및 상기 결합부가 이루는 단면이 'ㄷ' 형상이며, 금속 소재로 이루어진 커버부; 및
   후단부가 상기 결합부에 인접하도록 상기 커버부의 제1파트와 제2파트의 이격된 사이에 끼워져 상기 커버부와 결합되는 폴리머 또는 흡수성 소재의 바디부;를 포함하되,
   상기 커버부의 결합부에는 수술기구가 체결될 수 있는 홀 형태의 체결부가 형성되고,
   상기 바디부는, 유선형으로 형성된 전단부와, 상기 전단부에서 소정의 간격을 두고서 양 갈래로 분기되어 후방으로 연장되는 한 쌍의 후단부를 포함하며,
   상기 바디부는, 상기 한 쌍의 후단부 사이의 간격에 의하여 형성된 공간이 상기 결합부에 형성된 체결부와 연통 가능하게 연결되도록 상기 제1파트와 상기 제2파트 사이의 이격 공간에 끼워지는 것을 포함하고,
   상기 한 쌍의 후단부 사이의 간격은 상기 홀 형태의 체결부가 형성하는 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 척추 유합 보형재.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 체결부는 내측에 스크류가 형성되는 것을 특징으로 하는 척추 유합 보형재.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 커버부의 상기 제1파트 외측면 및 상기 제2파트 외측면은 거친 표면층을 더 형성하는 것을 특징으로 하는 척추 유합 보형재.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 거친 표면층의 거칠기는 0.4 내지 7 ㎛인 것을 특징으로 하는 척추 유합 보형재.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 커버부의 제1파트 및 제2파트에 서로 관통하는 복수개의 제1 핀홀을 형성하고, 상기 바디부는 상기 커버부와 결합 시, 상기 제1 핀홀과 대응되는 위치에 관통하는 제2 핀홀을 형성하여 핀 삽입 방식으로 상기 커버부와 바디부를 결합하는 것을 특징으로 하는 척추 유합 보형재.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   분리되는 상기 커버부의 제1파트 및 제2파트의 내측면에 결합돌기를 형성하고, 상기 바디부는 상기 커버부와 결합 시, 상기 결합돌기와 대응되는 위치에 상기 바디부를 관통하는 제2 핀홀을 형성하여 상기 커버부 제1파트 및 제2파트의 내측면의 결합돌기를 상기 제2 핀홀에 삽입하는 방식으로 상기 커버부와 상기 바디부가 억지끼움 결합하는 것을 특징으로 하는 척추 유합 보형재.
   
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 제2 핀홀은 상기 바디부를 관통하도록 형성되며, 상기 제2 핀홀의 양 방향에서 각각 삽입되는 상기 제1파트 및 제2파트의 내측면의 결합돌기들의 단부는 상기 제2 핀홀 내부에서 맞닿아 상호 지지되는 것을 특징으로 하는 척추 유합 보형재.
   
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 바디부는 측 방향으로 관통하는 복수개의 관통홀을 형성하는 것을 특징으로 하는 척추 유합 보형재.
   
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 바디부는 골 탄성계수와 보다 가까워지도록 매쉬망 형태 또는 다기공 형태로 형성하는 것을 특징으로 하는 척추 유합 보형재.

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