KR20210044284A - 수술용 가이드 및 사용 방법 - Google Patents

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다니엘 팩스턴 월
리처드 퀸 브라운
아담 지아서
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워쏘우 오르쏘페딕 인코포레이티드
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Abstract

수술 기구의 배치를 위해 구성된 공동을 한정하는 내부 표면을 포함하는 본체를 포함하는 수술용 가이드. 본체는 공동과 연통하는 개구부도 또한 한정한다. 개구부와 배치될 수 있으며 수술용 로봇과 맞물릴 수 있는 커넥터. 릴리스가 커넥터와 맞물릴 수 있다. 시스템, 척추용 구조물, 임플란트, 및 수술 기구가 개시된다.

Description

수술용 가이드 및 사용 방법
본 개시내용은 일반적으로 근골격계 질환의 치료를 위한 의료 기기에 관한 것이고, 더 구체적으로는 척추를 치료하기 위한 수술 시스템 및 방법에 관한 것이다.
척추 질환, 예컨대 퇴행성 추간판 질환, 추간판 탈출증, 골다공증, 척추전방전위증, 협착증, 척추측만증 및 기타 만곡 이상, 척추후만증, 종양, 및 골절과 같은, 척추 질환은 외상, 질병, 그리고 부상 및 노화로 인한 퇴행성 병태를 포함한 요인들로 인해 초래될 수 있다. 척추 질환은 전형적으로 통증, 신경 손상, 및 부분적 또는 완전한 이동성 상실을 포함하는 증상을 초래한다.
약물, 재활, 및 운동과 같은 비외과적 치료는 효과적일 수 있지만, 이러한 질환과 관련된 증상을 완화시키지 못할 수 있다. 이러한 척추 질환의 수술적 치료는 교정술, 유합술, 고정술, 추간판절제술, 척추후궁절제술, 및 이식형 보철술을 포함한다. 이러한 수술적 치료의 일부로서, 치료 부위에 안정성을 제공하기 위한 뼈 패스너(bone fastener) 및 척추 봉과 같은 임플란트를 포함하는 척추용 구조물과 함께 체간 장치가 사용될 수 있다. 이러한 임플란트는 치유가 일어나는 동안 응력을 손상 또는 결손 부위로부터 멀어지는 쪽으로 향하게 하여 적합한 정렬이 복원되고 척추 구성요소(vertebral member)들이 전반적으로 지지되도록 한다. 수술적 치료 중에, 하나 이상의 봉 및 뼈 패스너가 수술 부위로 전달될 수 있다. 예를 들어, 두 개 이상의 척추 구성요소의 외부에 부착하기 위한 패스너들을 결합시키기 위해, 수술 기구가 사용된다.
본 개시내용은 이러한 선행 기술에 비해 개선된 사항을 기술한다.
일 실시형태에서, 수술용 가이드가 제공된다. 수술용 가이드는 수술 기구의 배치를 위해 구성된 공동(cavity)을 한정하는 내부 표면을 포함하는 본체를 포함한다. 본체는 공동과 연통하는 개구부도 또한 한정한다. 커넥터가 개구부와 배치될 수 있으며, 수술용 로봇과 맞물릴 수 있다. 릴리스가 커넥터와 맞물릴 수 있다. 일부 실시형태에서, 시스템, 척추용 구조물, 임플란트, 및 수술 기구가 개시된다.
일 실시형태에서, 수술용 가이드는 수술 기구의 배치를 위해 구성된 채널을 한정하는 내부 표면을 포함하는 로봇 암을 포함한다. 로봇 암은 공동과 연통하는 개구부도 또한 한정한다. 스크류가 개구부와 배치될 수 있으며, 수술용 로봇과 맞물릴 수 있다. 회전 가능한 휠이 스크류와 맞물릴 수 있다.
일 실시형태에서, 수술용 가이드는 수술 기구의 배치를 위해 구성된 공동을 한정하는 내부 표면을 포함하는 본체를 포함한다. 본체는 공동과 연통하는 개구부 및 개구부와 연통하는 슬롯도 또한 한정한다. 커넥터가 개구부와 배치될 수 있으며, 수술용 로봇과 맞물릴 수 있다. 릴리스가 슬롯과 배치될 수 있으며, 커넥터와 맞물릴 수 있다.
본 개시내용은 하기와 같은 도면이 동반되는 특정 설명으로부터 보다 쉽게 명백해질 것이다.
도 1은 본 개시내용의 원리에 따른 수술 시스템의 일 실시형태의 컴포넌트들의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 시스템의 컴포넌트들의 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 컴포넌트들의 절결도이다.
도 4는 도 2에 도시된 컴포넌트들의 절결도이다.
도 5는 도 2에 도시된 컴포넌트들의 사시도로서, 부품들이 분리된 상태의 도면이다.
도 6은 도 1에 도시된 시스템의 컴포넌트들의 단면도이다.
도 7은 본 개시내용의 원리에 따른 수술 시스템의 일 실시형태의 컴포넌트들의 사시도이다.
도 8은 도 1에 도시된 시스템의 컴포넌트들의 부분 단면 사시도로서, 부품들이 분리된 상태의 도면이다.
수술 시스템의 예시적인 실시형태가 근골격계 질환의 치료를 위한 의료 기기의 측면에서 논의되며, 더 구체적으로는 척추를 치료하기 위한 수술 시스템 및 방법의 측면에서 논의된다. 일부 실시형태에서, 본 수술 시스템은 영상 유도식 로봇 보조 척추 임플란트 시스템을 포함한다. 일부 실시형태에서, 본 개시내용의 시스템 및 방법은 본 명세서에 기술된 바와 같이, 외과적 치료에, 예를 들어 척추의 경추, 흉추, 요추, 및/또는 천추 부위에 사용되는 수술 기구 및 임플란트를 포함하는, 수술용 로봇 안내, 수술용 네비게이션, 및 의료 기기를 포함한다.
일부 실시형태에서, 본 수술 시스템은 수술용 로봇, 수술용 로봇 안내, 수술용 내비게이션, 및/또는 의료 기기와 연결 가능한 수술용 가이드를 포함한다. 일부 실시형태에서, 본 수술 시스템은 릴리스, 예를 들어, 수술용 가이드 안에 고정되고, 마찰로 고정되고, 고착되고, 들러붙고, 그리고/또는 끼인 수술 기구를 풀어내기 위한 구출 기구(rescue mechanism)를 포함하는 수술용 가이드를 포함한다. 일부 실시형태에서, 릴리스는 수술용 가이드를 수술용 로봇으로부터 제거할 수 있게 한다. 일부 실시형태에서, 릴리스 구성은 수술용 가이드를 새로운 수술용 가이드로 교체할 수 있게 하고/하거나, 수술 절차 동안 컴포넌트 조작 시간을 감소시킨다.
일부 실시형태에서, 본 수술 시스템은 릴리스, 예를 들어 로봇 암 가이드용 구출 휠(rescue wheel)을 포함하는 수술용 가이드를 포함한다. 일부 실시형태에서, 수술용 가이드는 수술용 드라이버 또는 이와 유사한 수술 기구로 조작될 수 있는 구출 휠을 포함한다. 일부 실시형태에서, 수술용 가이드는 수술용 가이드의 전방에서 개구부를 통해 접근되는 수술용 드라이버에 의해 유지/제거된다. 일부 실시형태에서, 수술용 가이드는 수술 기구를 그 가이드와 함께 유지시키기 위한 클램프 스크류를 포함할 수 있다. 수술 기구가 수술용 가이드의 내부 표면에 고정되고, 마찰로 고정되고, 고착되고, 들러붙고, 그리고/또는 끼인 경우, 수술 기구를 풀어내기 위해 수술용 가이드의 통상적인 접근부, 궤적, 및/또는 전면 측에서는 클램프 스크류로 접근하지 못할 수 있다. 일부 실시형태에서, 수술용 가이드의 릴리스는 클램프 스크류로의 통상적인 접근부가 없더라도 수술 기구를 풀어낼 수 있도록 클램프 스크류를 뒤로 빼낼 수 있게 한다. 일부 실시형태에서, 이러한 구성은 수술 기구가 수술용 가이드에 고정되고, 마찰로 고정되고, 고착되고, 들러붙고, 그리고/또는 끼인 경우에 수술용 가이드를 수술용 로봇으로부터 제거하는 것을 용이하게 한다.
일부 실시형태에서, 본 수술 시스템은 수술용 가이드의 외부 표면과 같은 높이의 배향으로 배치되도록 설계된 릴리스를 포함하는 수술용 가이드를 포함한다. 일부 실시형태에서, 수술용 가이드는 수술 드라이버와 같은 수술용 가이드의 슬롯 안에 끼워질 수 있는 수술 기구에 의해 작동되는 릴리스를 포함한다.
일부 실시형태에서, 본 수술 시스템은 수술용 드라이버 또는 이와 유사한 수술 기구로 조작될 수 있는 구출 휠을 포함하는 수술용 가이드를 포함한다. 일부 실시형태에서, 이러한 구성은 클램프 스크류로의 접근부가 없을 때 커넥터, 예를 들어 클램프 스크류를 풀어내고/풀어내거나 뒤로 빼낼 수 있게 한다. 일부 실시형태서, 수술용 가이드는 구출 휠을 배치하기 위한 관통 슬롯들을 포함한다.
일부 실시형태에서, 수술용 가이드는 수술용 가이드에 대한 전방 궤적으로부터 접근할 수 있는 연결 나사를 배치하기 위한 개구부를 포함한다. 일부 실시형태에서, 개구부는, 스크류 이동이 제한되도록 하며 스크류가 그 스크류의 구출 휠로의 맞물림을 유지시키도록 하는 포켓을 포함한다. 일부 실시형태에서, 개구부는 최소 휠 맞물림과 전체 휠 맞물림 사이의 범위인, 개구부 내에서의 스크류의 이동 범위를 제공한다. 일부 실시형태에서, 스크류는 수술용 가이드의 외부 표면으로부터 소정의 선택된 거리로, 예를 들어 수술용 가이드의 후면으로부터 예를 들어 1 mm의 거리로 돌출된다. 일부 실시형태에서, 구출 휠의 외경은 수술용 가이드의 외부 표면과 같은 높이이다. 일부 실시형태에서, 스크류는 적어도 하나의 평탄면을 갖는 헤드를 포함한다. 일부 실시형태에서, 구출 휠은 스크류의 정합면(mating surface)과 맞물리는 정합면을 포함한다. 일부 실시형태에서, 정합면은 본 명세서에 기재된 바와 같이 평탄부를 포함한다.
일부 실시형태에서, 본 수술 시스템은 로봇 보조 척추 수술을 수행하는 방법과 함께 사용된다. 일부 실시형태에서, 본 방법은 로봇 보조 궤도 정렬 도구를 통해 후방 척추 기구류를 전달하는 단계를 포함한다. 일부 실시형태에서, 본 수술 시스템 및 방법은 로봇의 3차원 작업 공간으로의 환자의 해부학적 구조의 정렬을 수행하는 로봇 소프트웨어를 갖춘 수술용 로봇 안내를 포함한다.
일부 실시형태에서, 본 개시내용의 수술 시스템은, 예를 들어 퇴행성 추간판 질환, 추간판 탈출증, 골다공증, 척추전방전위증, 협착증, 척추측만증, 및 기타 만곡 이상, 척추후만증, 종양, 및 골절과 같은 척추 질환을 치료하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 본 개시내용의 수술 시스템은 진단학 및 치료학과 관련된 것들을 포함하는, 그 밖의 다른 골질 및 뼈 관련 적용에 사용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 개시된 수술 시스템은, 대안적으로, 환자를 복와위 또는 앙와위 자세로 수술 치료하는 데 사용될 수 있고/있거나, 전방, 후방, 후방 정중선, 직접 측방, 후측방, 및/또는 전측방 접근법을 포함하는, 척추로의 그리고 그 밖의 다른 신체 영역에서의 다양한 외과적 접근법을 사용할 수 있다. 본 개시내용의 수술 시스템은 또한 대안적으로, 척주의 요추부, 경부, 흉부, 천골, 및 골반 부위를 치료하기 위한 절차에도 사용될 수 있다. 본 개시내용의 수술 시스템은 또한, 예를 들어 훈련, 시험, 및 시연 등에서, 동물, 뼈 모델, 및 기타 무생물 기질에도 사용될 수 있다.
본 개시내용의 일부를 형성하는 첨부된 도면과 관련하여 취해진, 실시형태들에 대한 하기의 상세한 설명을 참조함으로써, 본 개시내용의 수술 시스템을 보다 쉽게 이해할 수 있다. 또한, 본 출원은 본원에 기재하고/하거나 나타낸 특정 장치, 방법, 조건, 또는 파라미터에 제한되지 않는다는 것과, 본원에 사용된 용어는 특정 실시형태를 단지 예시로서 설명하기 위한 목적으로 사용된 것이지 제한하려는 의도가 아니라는 것이 이해되어야 한다. 일부 실시형태에서, 첨부된 청구범위를 포함해서 본 명세서에서 사용되는 것으로서, 단수 형태는 복수를 포함하고, 특정 수치에 대한 언급은 적어도 그 특정 수치를 포함하는데, 다만 문맥에서 명확하게 달리 나타내는 경우가 아닌 한 그렇다. 범위는 본원에서는 "약" 또는 "대략"의 하나의 특정 값에서부터 그리고/또는 "약" 또는 "대략"의 또 다른 특정 값까지로 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표현되는 경우, 또 다른 실시형태는 하나의 특정 값에서부터 그리고/또는 다른 특정 값까지를 포함한다. 유사하게, 값이 선행사인 "약"을 사용하여 근사치로 표현되는 경우, 특정 값이 또 다른 실시형태를 형성하는 것으로 이해될 것이다. 또한, 예를 들어 수평, 수직, 상단, 상부, 하부, 하단, 좌측, 및 우측과 같은, 모든 공간적 언급은 단지 예시를 위한 것이며 본 개시내용의 범위 내에서 달라질 수 있다는 것도 이해된다. 예를 들어, "상부" 및 "하부"라는 언급은 상대적이며, 다른 것에 대한 맥락에서만 사용되고, 반드시 "상위" 및 "하위"에 있는 것은 아니다.
첨부된 청구범위를 포함하여 본 명세서에서 사용되는 것으로서, 질환 또는 병태를 "치료하는 것(treating)" 또는 질환 또는 병태의 "치료(treatment)"는, 질환 또는 병태의 징후 또는 증상을 경감시키기 위한 노력의 일환으로, 한 가지 이상의 약물을 환자(정상 또는 그렇지 않은 인간, 또는 다른 포유류)에게 투여하는 것, 이식 가능한 장치를 사용하는 것, 및/또는 예를 들어 팽윤 또는 탈출된 추간판 및/또는 골극(bone spur) 부분을 제거하는 데 사용되는 미세추간판절제술 기구와 같은, 질병을 치료하는 기구를 사용하는 것을 포함할 수 있는 절차를 수행하는 것을 나타낸다. 경감은 질환 또는 병태의 징후 또는 증상의 출현 전뿐만 아니라 출현 후에도 일어날 수 있다. 따라서, 치료하는 것 또는 치료는, 질환 또는 바람직하지 않은 병태를 예방하는 것(예를 들어, 질환에 걸리기 쉬울 수 있지만 아직은 질환을 갖고 있는 것으로 진단되지 않은 환자에서 질환의 발생을 예방하는 것) 또는 질환 또는 바람직하지 않은 병태의 예방을 포함한다. 또한, 치료하는 것 또는 치료는 징후 또는 증상의 완전한 경감을 필요로 하지 않으며, 치유를 필요로 하지 않으며, 환자에 미미한 효과를 나타내는 절차를 특히 포함한다. 치료는 질환을 억제하는 것, 예를 들어 질환의 발달을 저지하는 것, 또는 질환을 완화시키는 것, 예를 들어 질환의 퇴행을 일으키는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 치료는 급성 또는 만성 염증을 감소시키는 것; 통증을 경감시키고, 완화시키고, 새로운 인대, 뼈 및 여타 조직의 재성장을 유도하는 것; 수술의 부가 요법으로서의 치료; 및/또는 임의의 치유 절차를 포함할 수 있다. 또한, 첨부된 청구범위를 포함하여 명세서에서 사용되는 바와 같이, "조직"이라는 용어는 달리 구체적으로 언급하지 않는 한 연성 조직, 인대, 힘줄, 연골, 및/또는 뼈를 포함한다.
하기의 논의는 본 개시내용의 원리에 따른, 수술용 로봇 안내, 수술용 내비게이션, 수술 기구, 척추용 구조물, 임플란트, 관련된 컴포넌트들, 및 수술 시스템을 사용하는 방법을 포함하는 수술 시스템에 대한 설명을 포함한다. 대안적인 실시형태들도 또한 개시된다. 첨부된 도면에 예시된, 본 개시내용의 예시적인 실시형태에 대해 상세하게 언급한다. 도 1 내지 도 8을 참조하면, 수술 시스템(10)의 컴포넌트들이 예시되어 있다.
수술 시스템(10)의 컴포넌트는 금속, 합성 중합체, 세라믹 및 골 재료, 및/또는 이들의 복합체를 비롯하여, 의료 응용 분야에 적합한 생물학적으로 허용 가능한 재료로 제조될 수 있다. 예를 들어, 수술 시스템(10)의 컴포넌트는 개별적으로 또는 집합적으로, 스테인리스 강 합금, 알루미늄, 상용 순수 티타늄, 티타늄 합금, 등급 5 티타늄, 초-탄성 티타늄 합금, 코발트-크롬 합금, 초탄성 금속 합금(예컨대, 니티놀(Nitinol), 초탄소성 금속(super elasto-plastic metal), 예를 들어 GUM METAL®), 인산 칼슘과 같은 세라믹 및 이들의 복합체(예컨대, SKELITE™), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리에테르케톤케톤(PEKK) 및 폴리에테르케톤(PEK)을 포함하는 폴리아릴에테르케톤(PAEK)과 같은 열가소성 수지, 탄소-PEEK 복합체, PEEK- BaSO4 중합체 고무, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 직물, 실리콘, 폴리우레탄, 실리콘-폴리우레탄 공중합체, 중합체 고무, 폴리올레핀 고무, 히드로겔, 반-강성 및 강성 재료, 탄성중합체, 고무, 열가소성 탄성중합체, 열경화성 탄성중합체, 탄성중합체 복합체, 폴리페닐렌, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리에틸렌, 에폭시를 포함하는 강성 중합체, 자가 이식편, 동종 이식편, 이종 이식편 또는 형질전환 피질 및/또는 피질해면 골, 및 조직 성장 또는 분화 인자를 포함하는 골 재료, 부분 재흡수성 재료, 예를 들어 금속과 칼슘계 세라믹의 복합체, PEEK와 칼슘계 세라믹의 복합체, 재흡수성 중합체와 PEEK의 복합체, 완전 재흡수성 재료, 예를 들어 인산 칼슘, 인산 삼칼슘(TCP), 수산화인회석(HA)-TCP, 황산 칼슘과 같은 칼슘계 세라믹, 또는 다른 재흡수성 중합체, 예를 들어 폴리아에타이드, 폴리글리콜리드, 폴리티로신 카보네이트, 폴리카로플라에토헤 및 그들의 조합과 같은 재료로부터 제조될 수 있다.
또한, 수술 시스템(10)의 컴포넌트들은, 개별적으로 또는 집합적으로, 전술한 재료의 둘 이상의 조합과 같은 이종 재료로 제조될 수 있다. 본원에 기술된 바와 같이, 수술 시스템(10)의 컴포넌트들은 모놀리식으로 형성될 수 있거나, 일체로 연결될 수 있거나, 또는 체결 요소 및/또는 기구를 포함할 수 있다.
수술 시스템(10)은, 예를 들어, 환자 신체 내의 수술 부위, 예를 들어 척추의 부분에서 조직을 조작하고 기구류 및/또는 척추용 구조물의 컴포넌트들을 그에 전달하고 도입하기 위해 경피적 기법, 소절개 수술 기법, 및 절개 수술 기법을 포함하는 최소 침습적 시술에 사용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 수술 시스템(10)의 컴포넌트들 중 하나 이상은 하나 이상의 봉, 패스너, 플레이트, 및 커넥터와 같은 척추 임플란트를 포함할 수 있는 기존의 척추용 구조물과 맞물리도록 구성된다. 일부 실시형태에서, 척추용 구조물은 본원에 기재된 바와 같이 조직을 조작하고/하거나 척추 질환을 교정하기 위한 교정 수술에서 척추와 함께 부착될 수 있다.
수술 시스템(10)은 예를 들어 로봇 암(14)에 연결된 엔드 이펙터(20)와 같은 수술용 가이드를 구비한 수술용 로봇 안내 시스템을 포함한다. 수술용 로봇 안내 시스템은, 추골 조직을 조작하기 위한 것이며, 추골 조직과의 맞물림을 위한 척추용 구조물의 컴포넌트를 전달 및 도입하기 위한 것인, 하나 또는 복수의 수술 기구와 함께 사용된다. 엔드 이펙터(20)는, 예를 들어, 수술 기구 및/또는 척추용 구조물이 엔드 이펙터(20) 내에 고정되고, 마찰로 고정되고, 고착되고, 들러붙고, 그리고/또는 끼인 경우에 엔드 이펙터(20)를 로봇 암(14)에서 제거하는 것을 용이하게 하기 위해 구성된 구출 기구와 같은, 릴리스를 포함한다.
엔드 이펙터(20)는 본체(22)를 포함한다. 본체(22)는 이격된 암(34)들을 포함한다. 암(34)들은 도 2에 도시된 바와 같이 본체(22)를 따라 축 방향으로 연장된다. 암(34)들 각각은 채널(32)을 한정하는 표면(30)을 포함한다. 채널(32)은 본원에 기술된 바와 같이 척추용 구조물 및/또는 예를 들어 수술 드라이버(100)와 같은 수술 기구의 통과를 위해 구성된다. 일부 실시형태에서, 암(34)들은 척추용 구조물 및/또는 수술 기구의 삽입을 용이하게 하기 위해 구부리기 쉽게 되어 있다. 일부 실시형태에서, 각각의 암(34)은 리세스(38)를 한정하는 카운터싱크를 형성한 표면(37)을 포함한다. 리세스(38)는 본원에 설명된 바와 같이 예를 들어 클램프 스크류(36)와 같은 커넥터로의 접근을 제공하기 위한 통로(39)를 형성한다. 통로(39)는 본원에 설명된 바와 같이 예를 들어 스크류 드라이버(150)와 같은 수술 기구를 채널(32)을 통해 측방으로 안내하고/하거나 직접 삽입하여, 스크류(36)를 토크로 회전시키거나, 박거나, 또는 이와 다른 방식으로 결합시켜서, 엔드 이펙터(20)를 로봇 암(14)과 연결시킬 수 있도록 구성된다.
본체(22)는 개구부(42)를 한정하는 표면(40)을 포함한다. 개구부(42)는 도 3에 도시된 바와 같이 표면(30)으로부터 본체(20)의 표면(44)까지 연장된다. 개구부(42)는 본원에 설명된 바와 같이 드라이버(150)가 채널(32)의 일부를 통해 스크류(36)에 접근하여 그 스크류에 맞물릴 수 있도록 채널(32)과 연통되게 배치된다. 개구부(42)는 스크류(36)가 도 6에 화살표 A 및 화살표 B로 나타낸 방향으로 병진 이동하도록 구성된다. 개구부(42)는 부분(46), 부분(48), 및 부분(50)을 포함한다. 부분(46)은 도 6에 도시된 바와 같이 채널(32)을 통해 스크류(36)에 접근할 수 있도록 채널(32)과 연통되게 배치된다. 부분(46)은 본원에 설명된 바와 같이 스크류(36)의 머리부(74)가 배치되도록 구성된다.
부분(48)은 부분(46)과 부분(50) 사이에 배치된다. 부분(48)은 스크류(36)의 샤프트(80)가 배치되도록 구성된다. 부분(50)은 도 6에 도시된 바와 같이 본체(22)의 표면(44)과 연통되게 배치된다. 부분(50)은 샤프트(36)의 정합부(90)가 배치되도록 구성된다. 부분(50)은 이 부분(50)의 깊이 X1을 한정하는 벽(52)을 포함한다. 벽(52)은 로봇 암(14)으로부터 스크류(36)가 분리되는 동안, 예를 들어 스크류(25)가 본원에 설명된 바와 같이 도 6에 화살표 A로 나타낸 방향으로 병진 이동하는 동안, 스크류(36)의 병진 이동을 제한하도록 구성된다. 벽(52)은 본원에 설명된 바와 같이 머리부(74)와 릴리스의 맞물림이 유지되도록 스크류(36)의 병진 이동을 제한, 저지, 및/또는 방지한다.
부분(46, 48, 50)들은 축 방향 정렬로 배치된다. 부분(46, 48, 50)들은 스크류(36)의 다양한 크기의 부분들을 수용하도록 구성된 직경들을 포함한다. 개구부(42)는 채널(32)에 대해 측방으로 배치된다. 일부 실시형태에서, 개구부(42)는 채널(32)에 대해서 위와는 다른 배향으로, 예를 들어 횡방향, 수직, 및/또는 예각 또는 둔각과 같은 그 밖의 다른 각도의 배향으로 배치될 수 있고/있거나, 편위되거나 또는 엇갈릴 수 있다.
본체(22)는 슬롯(62)을 한정하는 표면(60)을 포함한다. 슬롯(62)은 본원에 설명된 바와 같이 예를 들어 휠(64)과 같은 릴리스의 배치를 위해 구성된다. 슬롯(62)은 스크류(36)가 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이 휠(64)과 맞물리도록 개구부(42)의 부분(46)과 연통되게 배치된다. 슬롯(62)은 정사각형 단면 형태를 포함한다. 일부 실시형태에서, 슬롯(62)는 예를 들어 원형, 타원형, 다각형, 불규칙형, 일관된 형상, 가변형, 균일형, 및 불균일형을 포함하는 다양한 형태를 가질 수 있다.
스크류(36)는 도 5에 도시된 바와 같이 단부(70)와 단부(72) 사이에서 연장된다. 일부 실시형태에서, 스크류(36)는 클램프 스크류로서 구성된다. 스크류(36)는 엔드 이펙터(20)가 로봇 암(14)과 연결될 수 있도록 로봇 암(14)의 대응하는 정합면(15)에 맞물리게 구성된다. 스크류(36)는 머리부(74)를 포함한다. 본원에 설명된 바와 같이, 휠(64)의 회전이 스크류(36)를 동시에 회전시켜서 스크류(36)를 로봇 암(14)으로부터 분리시킬 수 있도록, 머리부(74)는 휠(64)의 일부와 맞물리도록 구성된다. 일부 실시형태에서, 머리부(74)는 휠(64)과의 키체결 방식 연결(keyed connection)이 이루어지도록 구성된 평면형 표면(76)을 포함한다.
머리부(74)는 소켓(78)을 포함한다. 소켓(78)은, 본원에 설명된 바와 같이 스크류(36)를 로봇 암(14)에 대해 박거나, 토크로 회전시키거나, 또는 이와 다른 방식으로 연결시켜서 로봇 암(14)과 엔드 이펙터(20)를 조립시킬 수 있게, 드라이버(150)와 맞물리도록 구성된다. 일부 실시형태에서, 소켓(78)은 드라이버(150)의 대응하는 부분과의 정합 맞물림을 위한 6엽형 기하 형태를 포함한다. 일부 실시형태에서, 소켓(78)은, 대안적으로, 드라이버(150)의 대응하는 형상 부분을 배치하기 위한 십자형, 필립스, 정사각형, 육각형, 다각형, 별 모양 단면 형태를 포함할 수 있다. 스크류(36)는 머리부(74)로부터 연장되는 샤프트(80)를 포함한다.
스크류(36)는 단부(72)에 샤프트(80)와 함께 배치된 정합부(90)를 포함한다. 정합부(90)는 로봇 암(14)의 일부와 맞물리도록 구성된 표면(92)을 포함한다. 일부 실시형태에서, 표면(92)은 로봇 암(14)과 엔드 이펙터(20)의 연결을 용이하게 하기 위해 로봇 암(14)의 나사부 표면과 맞물리도록 구성된 나사부 표면을 포함한다. 예를 들어, 표면(92)이 로봇 암(14)의 대응하는 정합면(15)과 맞물림에 따라, 스크류(36)는 엔드 이펙터(20)를 로봇 암(14)과 연결되게 당기고/당기거나 끌어당긴다.
정합부(90)는 길이 X2를 갖는다. 길이 X2는 부분(50)의 깊이 X1보다 크다. 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 정합부(90)가 표면(50)으로부터 대략 1 mm 돌출되도록, 길이 X2는 깊이 X1보다 1 mm 더 크다. 일부 실시형태에서, 이 구성은 로봇 암(14)과 정합부(90)의 맞물림을 용이하게 한다.
휠(64)은 본체(120)를 포함한다. 본체(120)는 표면(121)을 포함한다. 예를 들어 암(122)과 같은 복수의 방사상 부재가 표면(121)으로부터 연장된다. 암(122)들은 인접한 암(122)들 사이에 배치된 리세스(124)를 한정한다. 리세스(124)는 예를 들어 휠(64)의 회전과 같은 움직임을 작동시킬 수 있도록 예를 들어 드라이버(150)와 같은 수술 기구를 배치할 수 있게 구성된다. 휠(64)은 슬롯(62) 내에서 회전하는 작동을 하도록 구성된다. 암(122)은 휠(64)의 직경 D1을 한정하는 표면(121)로부터 소정의 거리로 연장된다. 슬롯(62)의 표면(60)은 도 4에 도시된 바와 같이 본체(22)의 외부 표면(68)을 따라 연장되는 가장자리(66)들을 포함한다. 가장자리(66)들은 슬롯(64)의 폭 W1을 한정한다.
일부 실시형태에서, 휠(64)의 우발적인 회전을 저지 및/또는 방지하기 위해 암(122)들이 슬롯(62) 내에 배치되도록, 직경 D1은 폭 W1보다 작다. 일부 실시형태에서, 휠(64)의 우발적인 회전을 저지 및/또는 방지하기 위해 암(122)들이 가장자리(66)와 같은 높이의 배향으로 배치되도록, 직경 D1은 폭 W1과 동일하다.
본체(120)는 표면(130)을 포함한다. 표면(130)은 예를 들어 개구부(132)와 같은 정합부를 한정한다. 개구부(132)는 머리부(74)가 배치되도록 구성된다. 머리부(74)와 표면(130)의 맞물림은 휠(64)과 스크류(36)의 동시 회전을 용이하게 한다. 일부 실시형태에서, 표면(130)은 머리부(74)의 표면(76)과 키체결 방식 연결로 맞물리도록 구성된 평면형 표면, 예를 들어 평탄부(134)를 한정한다.
사용 시, 드라이버(150)는 소켓(78)과 맞물린다. 스크류(36)를 로봇 암(14)과 맞물리게 회전시키기 위해 드라이버(150)가 조작된다. 스크류(36)는 도 6에 도시된 바와 같이 로봇 암(14)과의 연결을 위해 엔드 이펙터(20)를 당기고/당기거나 끌어당긴다. 드라이버(100)는 채널(32)과 함께 배치된다. 일부 실시형태에서, 사용 중에, 드라이버(100)가 엔드 이펙터(20)의 표면(30)에 고정되고, 마찰로 고정되고, 고착되고, 들러붙고, 그리고/또는 끼이게 될 수 있고, 이에 의해 소켓(78)으로 접근하지 못하게 된다. 이러하기 때문에, 스크류(36)를 소켓(78)을 통해 로봇 암으로부터 분리시킬 수 없다. 로봇 암(14)으로부터 엔드 이펙터(20)를 분리하기 위해, 도 7에 도시된 바와 같이 드라이버(150)를 암(122)들 사이에 삽입함으로써 휠(64)을 작동시킨다. 드라이버(150)는 암(122)에 힘을 가하여 휠(64)을 도 7에 화살표 C로 나타낸 방향으로 회전시키는 레버로서 사용된다. 휠(64)은 표면들(76, 130)의 맞물림을 통해 스크류(36)를 도 8에 도시된 바와 같이 로봇 암(14)과의 맞물림에서 벗어나게 회전시킨다. 부분(50)의 벽(52)은 휠(64)과의 맞물림에서 벗어나는 스크류(36)의 병진 이동을 제한, 저지, 및/또는 방지하여 휠(64)과 스크류(36) 사이의 연결을 유지시킬 수 있도록 한다.
조립, 작동, 및 사용 시, 수술 시스템(10)은 본원에 기술된 시스템 및 방법과 유사하게, 예를 들어 척주 및 신체 내의 인접 영역의 이환 부분의 해당되는 병태 또는 부상의 치료와 같은 수술 절차와 함께 사용된다. 일부 실시형태에서, 수술 시스템(10)의 컴포넌트들 중 하나 또는 모두는 사전-조립된 장치로서 전달 또는 사용될 수 있거나, 현장에서 조립될 수 있다. 수술 시스템(10)은 완전히 또는 부분적으로 변경, 제거, 또는 교체될 수 있다.
사용 시, 추골(도시되지 않음)을 치료하기 위해, 의사는 임의의 적절한 방식으로, 예컨대 조직의 절개 및 견인을 통해 수술 부위에 접근한다. 일부 실시형태에서, 수술 시스템(10)은 절개 수술(open surgery), 소절개 수술(mini-open surgery), 최소 침습 수술, 및 경피 수술 임플란트 매식(implantation)을 포함하는 임의의 기존 수술 방법 또는 기법과 함께 사용될 수 있으며, 이에 의해 추골로의 접근은 소절개부, 또는 그러한 영역으로의 보호 통로를 제공하는 슬리브를 통해 이루어진다. 일단 수술 부위에 접근하면, 척추 질환을 치료하기 위한 특정 수술 절차가 수행될 수 있다.
수술 절차와 관련하여, 엔드 이펙터(20)가 로봇 암(14)과 조립된다. 드라이버(150)가 스크류(36)의 소켓(78)과 맞물리도록 통로(39)를 통해 삽입된다. 드라이버(150)가 소켓(78)과 맞물린다. 엔드 이펙터(20)가 로봇 암(14)에 인접하게 위치된다. 스크류(36)를 로봇 암(14)의 정합면(15)과 맞물리게 회전시키기 위해 드라이버(150)가 조작된다. 스크류(36)는 도 6에 도시된 바와 같이 엔드 이펙터(20)를 로봇 암(14)과 연결되게 당기고/당기거나 끌어당긴다.
뼈 패스너가 드라이버(100)와 연결된다. 드라이버(100)가 수술 부위에 인접하게 배치되도록 채널(32) 안으로 삽입된다. 드라이버(100)가 로봇 암(14)을 통해 조작되어 뼈 패스너를 조직에 대해 토크로 회전시키거나, 박거나, 또는 이와 다른 방식으로 결합시킨다. 사용 중에, 드라이버(100)의 조작은 드라이버(100)의 표면이 엔드 이펙터(20)에 고정되고, 마찰로 고정되고, 고착되고, 들러붙고, 그리고/또는 끼이게 할 수 있는데, 이로 인해 엔드 이펙터(20)를 로봇 암(14)으로부터 제거하는 일이 필요하다.
드라이버(100)와 엔드 이펙터(20)의 고정은, 로봇 암(14)에서 엔드 이펙터(20)를 분리하기 위한 스크류(36)의 소켓(78)으로의 접근을 방해한다. 휠(64)은 로봇 암(14)에서 엔드 이펙터(20)를 분리하는 데 사용된다. 드라이버(150)는 도 7에 도시된 바와 같이 휠(63)을 작동시키기 위한 지렛대 힘을 가할 수 있도록 암(122)들 사이에 삽입된다. 드라이버(150)는 암(122)에 힘을 가하여 휠(64)을 도 7에 화살표 C로 나타낸 방향으로 회전시킨다. 표면(130)들이 표면(76)들과 맞물려서, 스크류(36)가 로봇 암(14)과의 맞물림에서 벗어나게 회전하게 하여, 엔드 이펙터(20)와, 이 엔드 이펙터(20)에 고정되고, 마찰로 고정되고, 고착되고, 들러붙고, 그리고/또는 끼인 드라이버(100)를 도 8에 도시되 바와 같이 제거되게 한다. 일부 실시형태에서, 대안적인 엔드 이펙터(20)가 로봇 암(14)에 부착될 수 있다.
절차 완료 시, 수술 시스템(10)의 수술 기구 및 매식되지 않은 컴포넌트들이 제거되고, 절개부(들)가 봉합된다. 수술 시스템(10)의 컴포넌트들 중 하나 이상은 중합체와 같은 방사선 투과성 재료로 제조될 수 있다. x-선, 형광 투시법, CT, 또는 기타 영상 기술 하에서의 식별을 위한 방사성 표지(radiomarker)들이 포함될 수 있다. 일부 실시형태에서, 수술용 내비게이션 기술, 미세 수술 기술, 및 영상 유도 기술의 용도는 수술 시스템(10)이 지원되는 척추 악화부 또는 손상부에 접근하고, 그 부분을 관찰하고 치료하는 데 사용될 수 있다.
일부 실시형태에서, 수술 시스템(10)은 이 수술 시스템(10)의 컴포넌트들 및/또는 표면들 내에, 상에, 또는 주위에 배치되거나, 패킹되거나, 코팅되거나, 또는 층을 형성할 수 있는 제제를 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 제제는 예를 들어 고정 요소들과 추골의 고정을 향상시키기 위한 뼈 이식 조직(graft)과 같은 뼈 성장 촉진 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 상기 제제는 HA 코팅일 수 있다. 일부 실시형태에서, 상기 제제는 예를 들어 통증, 염증, 및 퇴행을 치료하기 위해 서방출(sustained release)을 비롯한 방출을 위한 하나 또는 복수의 치료제 및/또는 약리학적 제제를 포함할 수 있다.
본원에 개시된 실시형태에 대해 다양한 변형이 이루어질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 상기 서술은 제한하는 것으로서가 아니라, 단지 다양한 실시형태의 예시로서 해석되어야 한다. 당업자는 본원에 첨부된 청구범위의 범위 및 기술 사상 내에서 다른 변형을 구상할 것이다.

Claims (15)

  1. 수술용 가이드로서,
    수술 기구의 배치를 위해 구성된 공동을 한정하는 내부 표면을 포함하며, 상기 공동과 연통하는 개구부도 한정하는 본체;
    상기 개구부와 배치될 수 있으며 수술용 로봇과 맞물릴 수 있는 커넥터; 및
    상기 커넥터와 맞물릴 수 있는 릴리스를 포함하는, 수술용 가이드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 본체는 축 방향 채널을 한정하는 이격된 암들을 포함하는, 수술용 가이드.
  3. 제1항에 있어서, 상기 개구부는 상기 공동에 대해 측방으로 배치된, 수술용 가이드.
  4. 제1항에 있어서, 상기 개구부는 제1 부분, 제2 부분, 및 제3 부분을 포함하는, 수술용 가이드.
  5. 제4항에 있어서, 상기 부분들은 축 방향으로 정렬된, 수술용 가이드.
  6. 제1항에 있어서, 상기 커넥터는 클램프 스크류를 포함하는, 수술용 가이드.
  7. 제1항에 있어서, 상기 커넥터는 상기 수술용 로봇과의 연결을 위해 구성된 부분 및 상기 릴리스와의 연결을 위해 구성된 부분을 포함하는, 수술용 가이드.
  8. 제1항에 있어서, 상기 커넥터는 상기 수술용 로봇과의 연결을 위해 구성된 정합면을 포함하는, 수술용 가이드.
  9. 제1항에 있어서, 상기 커넥터는 상기 릴리스와의 소정의 범위의 맞물림 동안 상기 개구부 내에서 이동 가능한, 수술용 가이드.
  10. 제1항에 있어서, 상기 개구부의 일부와 연통하도록 배치된 슬롯을 더 포함하는 수술용 가이드.
  11. 제10항에 있어서, 상기 슬롯은 상기 릴리스의 배치를 위해 구성된, 수술용 가이드.
  12. 제1항에 있어서, 상기 릴리스는 상기 커넥터를 상기 수술용 로봇으로부터 용이하게 분리할 수 있게 상기 커넥터와 맞물릴 수 있는, 수술용 가이드.
  13. 제1항에 있어서, 상기 릴리스는 회전 가능한 휠을 포함하는, 수술용 가이드.
  14. 제1항에 있어서, 상기 릴리스는 상기 커넥터와 배치되고 맞물리도록 구성된 개구부를 한정하는 표면을 포함하는, 수술용 가이드.
  15. 제1항에 있어서, 상기 릴리스는 상기 커넥터와 키체결 방식 연결이 이루어지도록 구성된 평탄부들을 포함하는, 수술용 가이드.
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