KR20210076899A - 힐링 챔버들이 있는 앵커 - Google Patents

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Abstract

높은 1차 안정성 및 결과적으로 더욱 더 높은 2차 안정성을 가지도록 홀 속에 스크루결합될 앵커이다. 오른손 나사산 형상부는 앵커의 바디를 따라 연속적인 턴으로 권선하고 있다. 나사산 형상부의 후미 플랭크는 배면 각도형성되어 있다. 중심 구역은 왼손 나선형 꼬임을 가지는, 어레이를 이루는 플루트들을 포함한다. 각각의 플루트는 별개의 플루트 세그먼트들로 이루어져 있다. 컨덴싱 램프는 2개의 원주방향으로 인접한 플루트 세그먼트들 사이에서 나사산 형상의 크레스트를 따라 형성되어 있다. 각각의 컨덴싱 램프는, 준비된 홀 속으로 앵커가 스크루결합되는 동안 고밀화 동작으로 주 뼈의 내부 표면 대한 국소 압축 변형을 적용하도록 약 20°로 피치형성되어 있다. 컨덴싱 램프들은 플루트 세그먼트들에 의해 형성된 힐링 챔버들에 바로 인접한 뼈 안에 유도된 스트레스와 초과-활성화 지역들을 생성한다. 힐링 챔버들은 힐링을 자연스럽게 조장하면서 촉진하도록 뼈를 끌어당긴다.

Description

힐링 챔버들이 있는 앵커
본 출원은 2018년 10월 22일자로 출원된 미국 가특허 출원 62/748,773의 우선권을 주장하고, 이로써 그 전체 내용은 참조사항으로 본 명세서에 통합되어 있고 신뢰할 만하다.
본 발명은 대체로 주 재료 안에 정착(fixation)을 제공하도록 의도된 앵커들에 관한 것이고, 더욱 상세하게는 앵커가 제자리에 스크루결합됨에 따라 주 재료 안에 조밀함(compaction)을 만들어내도록 설계된 앵커들에 관한 것이고, 더욱 더 상세하게는 뼈처럼 살아있는 유기 재료들 안에 자리배치된 이러한 앵커들에 관한 것이다.
스크루-인 앵커(screw-in anchor)들은 많은 적용처들에서 사용된다. 예를 들어, 주 재료가 목재 또는 콘크리트 또는 금속 또는 폴리머인 산업용 세팅과 건축 세팅에서, 앵커는 또 다른 요소를 부착하는 연결의 정착 지점을 제공하기 위해서 벽 또는 다른 부재에 자리배치될 수 있다. 스크루-인 앵커들은, 많은 다른 용례들 중에서 금속 플레이트(metal plate), 핀(pin), 로드(rod), 퀴르시너 와이어(Kirschner wire), 그리고 퀸트셰어 네일(Kuentscher nail) 및 인터로킹 네일(interlocking nail)과 같은 골수내 디바이스(intramedullary device)를 위한 연결의 정착 지점을 제공하기 위해서 주 재료가 뼈인 의료용 적용처들에서 광범위하게 사용된다.
덴탈 앵커(dental anchor; 치과용 앵커)들은, 주 재료가 뼈인 또 다른 형태의 스크루-인 앵커이다. 골내막 임플란트(endosteal implant) 또는 픽스처(fixture; 정착물)로도 알려진 덴탈 앵커는 크라운(crown), 치아의 브릿지(bridge), 의치(denture), 안면 보철(facial prosthetic)을 지원하거나 치과교정용 앵커(orthodontic anchor)로서 역할하는데 사용되는 수술용 디바이스이다. 통상적으로, 이러한 앵커들은, 골유착(osseointegration)으로 알려진 과정인, 주변 뼈가 앵커 둘레에서 그 틈들 속으로 성장함에 따라 완전한 안정성(즉 2차 안정성)이 시간이 지나면서 도달될 수 있도록 세팅 후 즉시 로딩되지 않는 나사산형성된 임플란트나 테이퍼형성된 임플란트로서 설계된다. 앵커가 정상적인 이용가능상태로 되기에 충분한 (2차) 안정성에 도달할 때까지 내부성장한 뼈를 위하여 수개월이 필요할 수 있다.
많은 적용처들에서, 앵커가 의도된 로딩을 지지할 수 있어야만 하기 때문에, 앵커 안정성은 핵심 고려사항이다. 주 재료가 살아있는 유기 조직이 아닌 경우, 최대 앵커 안정성은 보통 자리배치 후 즉시 달성된다. 이러한 상황들에서, 앵커는 1차 안정성으로도 알려진 초기 안정성을 극대화하도록 설계되어야 한다. 주 재료가 예컨대 뼈나 목재처럼 살아있는 유기 재료인 적용처들에서, 완전한 안정성에 도달하는 것은 자리배치 후 힐링(healing; '치료'나 '치유' 등을 포함하여 상태를 호전시키는 광의의 개념으로서, 이하 명세서 전체로 동일함)과 내부성장(in-growth 또는 ingrowth; 정착되거나 고정되는 대상물과의 관계에서 '안으로 성장하거나 안에서 성장하는 양태' 등을 포함하는 광의의 개념으로서, 이하 명세서 전체로 동일함)을 위하여 시간의 경과를 필요로 할 수 있다. 이러한 후자의 경우들에서, 앵커가 적절한 수준의 2차 안정성에 빨리 도달하면 할 수록 더 좋다.
초기 자리배치시 적절한 수준의 안정성을 가지고 있는 앵커들은 높게 평가된다. 1차(초기)와 2차(장기간) 양자 모두의 앵커 안정성을 개선하는 것을 목표로 하는 매우 많은 다양한 설계들과 컨셉들로 종래 기술이 이루어져 있지만, 개선을 위한 지속적인 요구가 남아있다. 특히, 개선사항들이 바로 받아들여지는 당해 기술분야에서는 앵커 안정성이 오랜 요구사항으로 남아있다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 앵커는 주 재료 안의 준비된 홀 속에 스크루결합될 타입으로 제공되어 있다. 앵커는 중심 축을 따라 길이방향으로 뻗어 있는 바디를 구비한다. 바디는 치근 구역(apical region; 치근방향 구역)과 치관 구역(coronal region; 치관방향 구역)을 가진다. 바디의 중심 구역은 치근 구역과 치관 구역 사이에 뻗어 있다. 적어도 하나의 나사산 형상부(thread form)는 바디로부터 돌출해 있고, 치근 구역으로부터 치관 구역까지 연속적인 턴으로 나란히 거기를 나선형으로 권선하고 있다. 나사산 형상부는 크레스트(crest)를 가진다. 중심 구역은 어레이를 이루는 플루트(an arry of flute)들을 포함한다. 각각의 플루트는 중심 구역의 길이를 따라 길이방향으로 뻗어 있다. 각각의 플루트는 나사산 형상부의 크레스트 안에 형성된 복수의 별개의 분리된 플루트 세그먼트들로 이루어져 있다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 뼈 앵커(bone anchor)는 주 뼈(host bone) 안의 준비된 홀 속으로 스크루결합되도록 구성되어 있다. 앵커는 중심 축을 따라 길이방향으로 뻗어 있는 바디를 구비한다. 바디는 치근 구역과 치관 구역을 가진다. 바디의 중심 구역은 치근 구역과 치관 구역 사이에 뻗어 있다. 바디는 치근 구역 전체에 걸친 치근 테이퍼(apical taper; 치근방향 테이퍼)를 가진다. 치근 테이퍼는 중심 축에 대하여 약 5°내지 15°사이에 있다. 바디는 치관 구역 전체에 걸친 치관 테이퍼(coronal taper; 치관방향 테이퍼)를 가진다. 치관 테이퍼는 중심 축에 대하여 약 5°내지 15°사이에 있다. 바디는 중심 구역 전체에 걸친 중심 테이퍼를 가진다. 중심 테이퍼는 중심 축에 대하여 약 0°내지 5°사이에 있다. 적어도 하나의 나사산 형상부는 바디로부터 돌출해 있고, 치근 구역으로부터 치관 구역까지 연속적인 턴으로 나란히 거기를 나선형으로 권선하고 있다. 나사산 형상부는 절두형 크레스트(truncated crest)를 가진다. 중심 구역은 어레이를 이루는 플루트들을 포함한다. 각각의 플루트는 중심 구역의 길이를 따라 길이방향으로 뻗어 있다. 나사산 형상부는 치근 구역을 향하여 배치되어 있는 선두 플랭크(leading flank), 및 치관 구역을 향하여 배치되어 있는 후미 플랭크(trailing flank)를 가진다. 선두 플랭크는 치근 구역을 향하여 측정된 약 110°내지 130°사이의 선두 플랭크 각도를 가진다. 후미 플랭크는 치관 구역을 향하여 측정된 약 75°내지 85°사이의 후미 플랭크 각도를 가진다. 각각의 플루트는 나사산 형상부의 크레스트 안에 형성된 복수의 별개의 분리된 플루트 세그먼트들로 이루어져 있다.
플루트 세그먼트들은 새롭게 자리잡은 앵커 주위에 분산된 어레이를 이루는 공극(void)들을 생성한다. 각각의 공극은 개별 힐링 챔버(healing chamber)를 나타낸다. 컨덴싱 램프(condensing ramp)들은 힐링 챔버들에 바로 인접한 주 재료 안에 유도된 스트레스(induced stress; 유도된 응력)와 초과-활성화 지역(super-activated zone)들을 생성함으로써 시너지 효과를 제공한다. 힐링 챔버들은, 인접한 유도된 스트레스와 초과-활성화 지역들로부터 (살아있는 주 재료 안에서의) 힐링을 촉진하도록 자연스럽게 조장되어 있는 주 재료를 끌어당긴다. 주 재료 안에서의 반응력들은, 주변 주 재료가 앵커 주위를 누르게 하면서 힐링 챔버들을 채우게 한다. 힐링 챔버들이 공극들로서 유래하기 때문에, 힐링 챔버들 속으로의 주 재료의 이동에 저항이 적거나 없다. 뼈 안에서, 초과-활성화 지역들은 또한 혈류를 일으키고, 이는 플루트(60)들의 공극들 안에 형성되는 응괴(clot)들로 이어진다. 응괴들은 뼈의 자연 치유 특성들을 활성화시키고, 이는 힐링 챔버들 안에서의 새로운 뼈의 빠른 성장으로 이어진다. 그리하여, 뼈 임플란트 적용처들에서, 초과-활성화 지역들은 골유착을 개선하면서 회복을 가속하기 위해서 사람 몸 안에서의 자연 치유 특성들을 촉진하고, 각각의 플루트 세그먼트 위에 형성되어 있는 힐링 챔버들 속에서 특히 그러하다.
본 발명의 여러 가지 특징들과 이점들은 다음에 오는 상세한 설명내용 및 첨부된 도면들과 관련하여 생각해보면 더욱 용이하게 알 수 있게 될 것이다.
도 1은, 완전히 자리잡은 본 발명의 일 실시예에 따른 앵커가 있는 사람 하악골 안의 절골을 관통한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 양태에 따른 앵커의 사시도이다.
도 3은 도 2에 있는 앵커의 사시도이되 상이한 배향으로 되어 있다.
도 4는 도 2와 도 3에 있는 앵커의 정면도이다.
도 5는 도 4에서 라인 5-5를 따라 전체적으로 절단된 치관 단부(coronal end; 치관방향 단부)의 도면이다.
도 6은 도 4에서 라인 6-6을 따라 전체적으로 절단된 치근 단부(apical end; 치근방향 단부)의 도면이다.
도 7은 도 4에서 라인 7-7을 따라 전체적으로 절단된 길이방향 단면도이다.
도 8은 도 4에서 라인 8-8을 따라 전체적으로 절단된 횡단방향 단면도이다.
도 9는 세그먼트형성된 플루트 부재들을 명확하게 보여주는 치근 단부에서 바라본 등각도이다.
도 10은 도 1에서 라인 10-10을 따라 전체적으로 절단된 횡단방향 단면도이다.
도 11a는 도 10에서 11C로 구획된 영역의 확대도이되, 설치시 일정한 양상에 있는 앵커와 주변 뼈 재료들이 나타나 있다.
도 11b는 도 11a에서와 같은 도면이되, 힐링 챔버들 속에서의 혈액 응괴(blood clot; 혈병)들의 성장에 의해 힐링이 증명되는 시간 진행을 보여준다.
도 11c는 도 10에서의 11C로 구획된 영역의 확대도이고, 또한 도 11b의 시간 진행이 더욱 더 이루어져 있다.
도 12는 도 1에서 12로 구획된 영역의 확대도이다.
도면들을 참조하면, 여기에서 유사한 번호들은 몇몇 도면들에 걸쳐 유사하거나 대응하는 부분들을 지시하며, 본 발명은 뼈 임플란트(도 1)를 수용하는데 절골의 준비가 필요한 치과적 맥락에서 기술되어 있다. 본 발명이 치과용 적용처에 제한되지는 않고 폭넓은 범위의 정형외과용 적용처들에 걸쳐 적용될 수 있다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 더욱이, 본 발명은 뼈 적용처나 정형외과용 적용처에 제한되지 않는다. 본 발명은, 살아있는 나무 및 다른 살아있는 세포상 재료들뿐만 아니라, 몇가지만 말하자면, 다양한 산업용 적용처와 상용 적용처를 위하여 사용되는 금속 폼(metal foam) 및 다른 살아있지 않은 주 재료들에 앵커를 제공하는데 사용될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 치과용 적용처들은 유력한 예시를 나타내므로, 다음에 오는 설명내용은 설명적 목적을 위한 주 재료로서 뼈에 관한 치과적 맥락을 활용할 것이다.
도 1에서, 무치성 턱 부위(edentulous jaw site)는 본 발명의 일 실시예에 따라 그 안에 임플란트된 앵커(20)를 가지고 있는 단면으로 나타나 있다. 앵커(20)는 주 재료 안에서 준비된 홀 속에 스크루결합될 수 있는 타입으로 되어 있다. 주 재료가 뼈인 경우, 준비된 홀은 절골(osteotomy)로 지칭된다.
준비된 홀 또는 절골은 임의의 적합한 기술을 이용하여 형성될 수 있다. 이러한 한가지 기술은 골치밀화(osseodensification)를 달성하도록 특별히 구성된 점진적으로 더 넓은 회전식 절골도의 이용을 구비한다. 점진적으로 더 넓은 회전식 절골도들을 이용하여 절골을 형성하는 절차는 2016년 5월 3일자로 등록된 후와이스(Huwais)의 US 9,326,778에 전체적으로 기술되어 있고, 이로써 그 전체 내용은 참조사항으로 통합되어 있다. 2019년 1월 31일자로 발행된 후와이스의 미국 특허 공보 US20190029695A1 또한 참조할 수 있다. 이로써 이러한 출원서류들의 전체 내용은 참조사항으로 통합되어 있고, 참조사항으로 통합을 인지하는 모든 관할에서 신뢰할만 하다.
일단 절골이 임의의 적합한 기술에 의해 다시 준비되었다면, 앵커(20)는 도 1에 도시된 바와 같이 오른손 방향으로 턴동작함으로써 적소에 스크루결합된다. 지대치(abutment)(미도시)는 결과적으로 내부 연결부 속에 나사산결합되고, 이로써 차후의 재건이나 크라운(마찬가지로 미도시)을 수용하기 위해서 제 자리에 안착된다. 앵커(20)는 아마도 뼈 안에서의 자리배치를 위하여 이상적으로 적합하게 되어 있지만, 뼈가 아닌 적용처들은 앞선 주장을 되풀이하는 것으로 생각되고 있다. 다시 말해서, 도시된 실시예들에는 치아 재건을 위하여 임플란트(implant)나 리셉터(receptor)의 형태로 되어 있는 앵커(20)가 도시되어 있지만, 골나사(bone screw), 또는 예컨대 척추, 엉덩이, 어깨, 손목 및 다른 정형외과용 적용처들에서 사용될 수 있는 것과 같은 다른 뼈 정착 요소(bone fixation element)로서 앵커(20)가 재구성될 수 있다는 점을 알 수 있을 것이다.
이어서 도 2 내지 도 4로 돌아오면, 앵커(20)는 더 많은 또는 더 적은 테이퍼형성된 외측 프로파일로 형성된 절두형 바디를 구비하는 일 실시예로 나타나 있다. 앵커(20)의 바디는 중심 또는 길이방향 축(A)을 따라 길이방향으로 뻗어 있다. 바디는 치근 단부(22)와 치관 단부(24)를 가진다. "치근(방향)(apical)" 및 "치관(방향)(coronal)"이라는 용어들은 주로 그 치과적 관련성을 위하여 선택된다. "치근(방향)"은 치아의 루트 팁(root tip; 근부 선단)을 향하는 방향을 의미하고, "치관(방향)"은 치아의 크라운을 향하는 방향을 의미한다. 이러한 용어들과 이 출원서류의 아마도 다른 용어들에 관한 출원인의 사용이 앵커(20)의 적용처를 치과 분야에서의 사용으로 제한하거나 심지어 의료 분야에서의 사용으로 제한하는 것으로 협소하게 해석되어서는 안된다. 치관 단부(24)에서 바라본 앵커(20)의 도면은 도 5에 제공되어 있다. 치근 단부(22)에서 바라본 앵커(20)의 도면은 도 6에 제공되어 있다. 치관 단부(24)는 바람직하게는 편평하고, 또는 실질적으로 편평하고, 치아 재건을 위한 플랫폼으로서 이용되거나 앵커(20)에 대한 다른 차후의 부착수단으로서 이용된다. 치근 단부(22)는 앵커(20)의 선두 단부를 형성하고, 사용시 준비된 절골 속으로 먼저 삽입된다. 치근 단부(22)는 도 3에 나타나 있는 바와 같이 뭉툭한 팁으로 구성될 수 있고, 또는 대체예에서 돔형상으로 되어 있거나 뾰족한 형상으로 되어 있거나 만입한 형상(오목한 형상)으로 되어 있을 수도 있고, 또는 과도한 삽입을 방지하는데 도움이 되거나 이와 달리 더 안전한 임플란트 자리배치에 기여하는 어떤 다른 적합한 형상으로 설계될 수도 있다.
도 7에서 확인되는 바와 같이, 앵커(20)는 치근 단부(22)에 인접한 치근 구역(26), 및 치관 단부(24)에 인접한 치관 구역(28)을 가진다. 그리하여, 치근 구역(26)은 치근 단부(22)로부터 뻗어 있는 바디의 일 부분을 나타낸다. 마찬가지로, 치관 구역(28)은 치관 단부(24)로부터 뻗어 있는 바디의 일 부분을 나타낸다. 바디의 중심 구역(30)은 치근 구역(26)과 치관 구역(28) 사이에 뻗어 있다. 중심 구역(30)은 어느 한쪽 단부 상에서 치근 구역(26)과 치관 구역(28)에 대해 이어져 있으므로, 이러한 3개의 구역들(26-30)은 도시된 예시들에서 단부(22)로부터 단부(24)까지 바디의 전체 길이방향 길이를 완전히 차지한다.
도 4에서, 바디의 외측 표면은 테이퍼형성된 프로파일을 가지고 있는 것으로 용이하게 식별될 수 있다. 특히, 다양한 구역들(26-30)은 다른 것들 중에서도 바디 테이퍼의 특징들에 의해 서로 구별될 수 있다. 따라서, 치근 구역(26) 전체에 걸친 치근 테이퍼(32), 치관 구역(28) 전체에 걸친 치관 테이퍼(34), 및 중심 구역(30) 전체에 걸친 중심 테이퍼(36)를 가지고 있는 것으로 바디를 기술하는 것이 타당하다. 치근 테이퍼(32)와 치관 테이퍼(34)는 중심 축(A)에 대하여 각각 약 5″내지 15″사이에 있다. 뼈 적용처들에서, 이러한 범위들은 임계적 경계들을 나타내는데, 이는 약 5″미만의 각도가 너무 적은 반경방향 압축을 초래할 것인데 반해 약 15″초과의 각도가 너무 많은 반경방향 압축을 초래할 것이라는 점에서 그러하다. 치근 테이퍼(32)와 치관 테이퍼(34)가 실질적으로 똑같다는 점, 즉 서로 들어맞게 된다는 점이 필수적인 것은 아니다. 그러나, 도시된 예시들에서, 치근 테이퍼(32)와 치관 테이퍼(34) 각각은 최적의 결과들을 만들어내는 것으로 알려져 있는 약 10″이다. 중심 테이퍼(36)는 중심 축(A)에 대하여 약 0″내지 5″사이에 있다. 뼈 적용처들에서, 이러한 범위는 임계적 경계들을 나타내는데, 약 0″미만의 각도는 부정적인 테이퍼 양상을 생성할 것인데 반해, 약 5″초과의 각도는 중심 구역(30)의 길이를 따라 반경방향 압축에서의 너무 큰 가변량 및/또는 치근 구역(26)에 인접하여 너무 적은 반경방향 압축을 초래할 것이다. 도시된 예시들에서, 중심 테이퍼(36)는 최적의 결과들을 만들어내는 것으로 알려져 있는 약 1°이다. 비-치과적 정형외과용 적용처들을 위하여, 약간 더 큰 테이퍼 범위들이 요구될 수 있다. 비-의료용 적용처들을 위하여, 더욱 더 큰 테이퍼 범위들이 고려될 수 있다.
실례로, 치근 구역(26), 치관 구역(28) 및 중심 구역(30)의 길이방향 길이들은 바디의 전체 길이방향 길이에 대하여 달라질 수 있다. 예를 들어, 도 7의 도시된 실시예에서, 치관 구역(28)의 길이방향 길이가 한가지 단위로서 지정되는 경우라면, 중심 구역(30)은 길이에서 약 2개의 단위들이고, 치근 구역(26)은 약 1⅓단위들이다. 이러한 대강의 측정들에 의해, 바디의 전체 길이방향 길이는 그리하여 약 4⅓단위들이다. 자연스럽게, 치근 구역(26), 치관 구역(28) 및 중심 구역(30)의 상대적인 길이들은 의도된 적용처에 적합하게 되도록 매우 알맞을 수 있다. 말하자면, 이러한 치수적 관계들은 적용처에 적합하게 하기 위해서 그리고/또는 특정 성능 특질들을 달성하기 위해서 변경될 수 있다. 예를 들어, 치근 구역(26)은 상대적인 조건들에서 길어지게 되거나 짧아지게 될 수 있고, 치관 구역(28)은 상대적인 조건들에서 길어지게 되거나 짧아지게 될 수 있고, 그리고 중심 구역(30)은 상대적인 조건들에서 길어지게 되거나 짧아지게 될 수 있다. 물론, 더 많은 대체예들은 당해 기술분야에서의 통상의 기술자에게 자명하게 될 수 있을 것이다. 상대적인 가변 길이들임에도 불구하고, 바디의 외측 형태는 치관 단부(24)를 향하여 확대되는 전체적으로 원뿔형 테이퍼를 유지해야만 한다. 원뿔형 기하구성은 우수한 1차 안정성과 로딩 프로토콜(loading protocol)들을 지원하는 것으로 여겨진다.
내부 툴 소켓(38)은 도 5에서 보이는 바와 같이 치관 단부(24)로부터 직접 개방되도록 바디 안에 배치되어 있다. 툴 소켓(38)의 완전한 프로파일은 치관 구역(28)을 통해 그리고 나서 중심 구역(30) 속으로 뻗어 있는 것으로 도 7에서 볼 수 있다. 이러한 예시들은, 상보적인 형상의 드라이버 헤드(미도시)와 결합하기 위하여 육점식 리셉터클(hex-point receptacle)의 형태로 되어 있는 툴 소켓(38)을 보여준다. 물론, 툴 소켓(38)의 형태는 사용에 관한 관련 산업/분야의 표준들과 적용처에 들어맞게 될 것이다. 툴 소켓(38)은 리세스형 나사산 구간(40)에 대한 접근을 가능케 하는 관통 부재로서 형성되어 있다. 나사산 구간(40)은 이 예시에서 중심 구역(30)을 지나 뻗어 있고, 치근 구역(26) 속으로 침범하고 있다. 나사산 구간(40)은 임플란트형 앵커(20)에 차후에 부착될 지대치 또는 다른 부재(미도시)와 연결하도록 알맞게 되어 있다.
몇몇 도면들에 걸쳐 나타나 있는 바와 같이, 적어도 하나의 나사산 형상부는 바디로부터 돌출해 있다. "적어도 하나의"라는 문구는, 일부 생각되는 실시예들에서 앵커(20)가 더블-리드(double-lead) 나사산 형상부 또는 심지어 트리플-리드(triple-lead) 나사산 형상부로 구성될 수 있다는 점을 이해하는데 사용된다. 그러나, 도시된 예시들에서, 나사산 형상부는, 치근 구역(26)으로부터 중심 구역(30)의 전체를 통해 그리고 나서 치관 구역(28) 속으로 연속적인 턴으로 나란히 거기를 나선형으로 권선하고 있는 싱글 리드(single lead)로 이루어져 있다. 대부분의 생각되는 적용처들에서, 나사산 형상부는 가장 일반적인 종래 기술에 따라 오른손 방향으로 바디를 중심으로 권선하고 있을 수 있다. 물론, 특정 적용처가 왼손 권선(winding; 휘감기)들을 위한 선호사항을 구술하는 경우라면, 앵커(20)의 완벽한 거울상은 유사한 기능성을 가지고 수행되는 것으로 예상될 수 있다.
도 4에서, 나사산 형상부의 피치는 쇄선(42)으로 지시되어 있다. 피치(42)는 임의의 적합한 로우 앵글(low angle)일 수 있지만, 어떤 경우에는 바디의 길이를 따라 전체적으로 일정하다. 도시된 예시들에는 5°의 이웃하는 피치(42)가 도시되어 있지만, 단지 한가지 예시임은 물론이다.
도 7의 단면도에서 가장 잘 보이는 바와 같이, 나사산 형상부는 치근 구역(26)을 향하여 배치되어 있는 선두 플랭크(44)를 가진다. 즉, 선두 플랭크(44)는 치근 단부(22)를 향하여 향해 있는 나사산 형상부의 나선형 표면이다. 선두 플랭크(44)는 쇄선(46)으로 도 7에 지시되어 있는 전체적으로 일정한 선두 플랭크 각도(leading flank angle; LF)를 유지한다. 선두 플랭크 각도(LF)는, 삽입을 수월하게 하기 위해서 둔각인 것으로 치근 단부(22) 측 상에서 중심 축(A)으로부터 측정된다. 선두 플랭크 각도(LF)는, 치근 구역(26)을 향하여 측정되는 바와 같이 바람직하게는 약 110°내지 130°사이에 있다. 도시된 예시들에서, 선두 플랭크 각도(LF)는 적합한 결과들을 제공하는 것으로 알려져 있는 약 120°인 것으로 나타나 있다.
나사산 형상부는 치관 구역(28)을 향하여 배치되어 있는 후미 플랭크(48)를 가진다. 후미 플랭크(48)는 치관 단부(24)를 향하여 향해 있는 나사산 형상부의 나선형 표면이다. 후미 플랭크(48)는 쇄선(50)으로 도 7에 지시되어 있는 전체적으로 일정한 후미 플랭크 각도(trailing flank angle; TF)를 유지한다. 후미 플랭크 각도(TF)는, 장력 부하 하에서 주 뼈 상에서의 반경방향 변형을 피하면서 잡아당김에 더욱 저항하기 위하여 예각인 것으로 치관 단부(24) 측 상에서 중심 축(A)으로부터 측정된다. 후미 플랭크(48)는, 치관 구역(28)을 향하여 측정되는 바와 같이 바람직하게는 약 75°내지 85°사이에 있다. 도시된 예시들에서, 후미 플랭크 각도(TF)는 최적의 결과들을 제공하는 것으로 알려져 있는 약 80°인 것으로 나타나 있다. 후미 플랭크 각도(TF)의 배면 예각(acute back-angle)로 인한 추가적인 이점들은 도 10 내지 도 12와 관련하여 기술될 것이다.
나사산 형상부는 대부분의 나사산 형상부들에서 일반적인 바와 같이 크레스트(52)를 가진다. 이 경우에서, 크레스트(52)는 아마도 도 7에서 쇄선들(46, 50)을 고려함으로써 가장 잘 이해되는 바와 같이 절두형이다. 선두 플랭크(44)와 후미 플랭크(48)가 완전히 뻗어 있게 된 경우라면, 선두 플랭크와 후미 플랭크는 샤프 에지 크레아틴(sharp edge creatine) 안에서 칼날과 유사한 크레스트를 만날 것이다. 그러나, 도시된 예시들에서, 크레스트(52)는 배치상태에서 전체적으로 축방향 또는 길이방향인 폭을 가진다. 차후에 기술되는 바와 같이, 크레스트(52)는 앵커(20)에 대해 능동적 기능성과 신규한 특질들을 제공하도록 특별히 구성되어 있다.
표준 스크루 나사산 분류체계(standard screw thread nomenclature)에 따르면, 나사산 형상부는 바디에 의해 확정되는 소 직경(minor diameter), 및 크레스트(52)에 의해 확정되는 대 직경(major diameter)을 가지고 있는 것으로 보일 수 있다. 소 직경은 나사산 형상부의 근부 직경(root diameter)에 대응한다. 나사산 형상부의 인접한 턴들 사이에 있는 바디의 일 부분은 근부를 구비한다. 근부는, 일정한 피치와 어울리게, 바디의 길이를 따라 전체적으로 균등한 축방향 근부 길이를 가진다. 즉, 나사산 형상부를 따라 임의의 지점에서, 축방향 근부 길이는 전체적으로 동일할 수 있다. 나사산 두께는, 바디에서 측정되는 바와 같이 선두 플랭크(44)와 후미 플랭크(48) 사이의 축방향 치수이다. 도 4와 도 7에는, 나사산 두께가 치근 구역(26)이나 치관 구역(28) 중 어느 한쪽에서 보다 중심 구역(30)에서 더 클 수 있는 것으로 나타나 있다. 특히나, 나사산 두께가 치근 구역(26)과 치관 구역(28)에서 감소할 수 있더라도, 축방향 근부 길이는 전체적으로 일정한 상태로 남아있다. 전체적으로 일정한 축방향 근부 길이로 인한 추가적인 이점들은 도 10 내지 도 12와 관련하여 기술될 것이다.
나사산 형상부의 말단 단부들은 주목할만 하다. 치근 전이 챔퍼(apical transitional chamfer 또는 apical transition chamfer)(54)는 나사산 형상부의 시작점 또는 선두 단부와 뭉툭한 치근 팁(22) 사이에 배치되어 있다. 이와 유사하게, 치관 전이 챔퍼(coronal transitional chamfer 또는 coronal transition chamfer)(56)는 나사산 형상부와 편평한 치관 단부(24) 사이에 배치되어 있다. 치근 전이 챔퍼(54)는 설치 동안 걸리적거림과 붙들림을 피하는데 도움이 된다. 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 치관 전이 챔퍼(56)는 뼈(또는 또 다른 주 재료)의 내부 성장을 수월하게 하고, 앵커(20)를 제자리에 기계적으로 고정시키는데 도움이 된다. 나사산 형상부의 소 직경과 대 직경은 치근 전이 챔퍼(54) 및 치관 전이 챔퍼(56)와의 개개의 교차 지점들에서 실질적으로 똑같다. 치관 전이 챔퍼(56)에서의 교차 지점은 도 4에서 볼 수 있다. 도 7은 아마 치근 전이 챔퍼(54)에서의 교차 지점에 관한 가장 양호한 도시를 제시한다. 이러한 점들로, 각각의 치근 구역(26)과 치관 구역(28)에서의 나사산 형상부의 반경방향 돌출이 꾸준히 줄어든다고 볼 수 있다. 각각의 전이 챔퍼(54, 56)에서, 나사산 형상부는 말단형성되어 있고, 또한 앵커(20)의 바디 또는 근부 속으로 매끄럽게 융합하므로, 나사산 형상부의 소 직경과 대 직경이 합치게 하거나 합체하게 한다. 특히 치관 단부(24)에서, 나사산 형상부의 줄어드는 반경방향 돌출은, 딱딱한 겉질 뼈의 외측 레이어에 과도한 스트레스를 가하지 않는 것이 중요한 뼈 임플란트 적용처들에서 매우 유리하다.
도 3, 도 4 및 도 6에는, 치근 구역(26)이 적어도 하나의 셀프-탭핑 노치(self-tapping notch)(58)를 포함할 수 있는 것으로 명확하게 나타나 있다. 도시된 예시들에서, 복수의(이 경우에는 3개의) 똑같이 이격되어 있는 셀프-탭핑 노치(58)들이 채택되어 있다. 각각의 셀프-탭핑 노치(58)는 나사산 형상부의 복수의 턴들을 축방향으로 양분하고, 바디 속으로 관통하여, 스크루-인 과정 동안 뼈 조각들(또는 다른 주 재료 조각들)을 위한 포켓을 생성한다. 각각의 노치(58)는, 앵커(20)가 준비된 홀 속으로 턴동작함으로써 전진이동됨에 따라 나사산 형상부를 위한 길(path)을 만들기 위해서 주 재료를 도려내는 전체적으로 평평한 절단 면을 가진다.
앵커(20)의 중심 구역(30)은 어레이를 이루는 플루트(60)들을 포함한다. 임의의 개수의 플루트(60)도 가능하다. 도 8의 단면도에는, 도시된 예시들의 앵커(20) 상에 10개의 플루트(60)들이 형성되어 있는 것으로 나타나 있다. 플루트(60)들은 바람직하게는 원주 방향으로 서로로부터 똑같이 이격되어 있다. 앵커(20)가 10개의 플루트들(도 8)을 포함하고 있는 예시에서, 각각의 플루트(60)는 36°(0.2π 라디안) 만큼 바로 인접한 플루트로부터 원주방향으로 오프셋될 수 있다. 플루트(60)들의 개수에 무관하게, 각각은 아마도 도 3에서 가장 잘 보이는 바와 같이 중심 구역(30)의 길이를 따라 길이방향으로 뻗어 있다. 즉, 플루트(60)들은 주로 중심 구역(30)으로 한정되어 있는데, 플루트(60)들이 치근 구역(26)이나 치관 구역(28) 중 어느 한쪽 속으로 뻗어 있지 않는 아마도 최소 침범을 제외하고는 그러하다.
플루트(60)들은 차단되지 않는 연속적인 오목부(valley)들이 아니다. 그 대신, 각각의 플루트(60)는 나사산 형상부 안에서 권선부(winding; 휘감고 있는 곳)들 사이의 간격(gap)만큼 서로로부터 떨어져 있는 복수의 별개의 분리된 플루트 세그먼트들로 이루어져 있다. 다시 말해서, 아마도 걸어다니는 길이 시리즈를 이루는 개별적인 디딤돌들에 의해 형성될 수 있는 것처럼, 각각의 플루트(60)는 몇몇 자립형 플루트 세그먼트(stand-alone flute segment)들의 정렬에 의해 사실상 형성되어 있다. 전술된 나선형 근부는 각각의 선회(revolution)로 플루트(60)들을 교차하고, 이로써 각각의 플루트(60)를 복수의 정렬된 세그먼트들로 분할할 수 있는데, 이는 도 9의 사시도로부터 용이하게 알 수 있다. 그리하여, 플루트 세그먼트들의 집합은 싱글 플루트(60)를 확정한다. 각각의 분리된 플루트 세그먼트는 나사산 형상부의 크레스트(52) 안에서 스칼럽(scallop)으로서 형성된다. 편의상 각각의 플루트(60)가 평균 7개의 플루트 세그먼트들로 이루어져 있는 것으로 가정하는 경우라면, 그리고 앵커(20)가 10개의 플루트(60)들을 가지는 경우라면, 이때 플루트 세그먼트들의 총 개수는, 앵커(20)의 중심 구역(30)의 외부를 중심으로 균등하게 분포되어 있는 약 70개일 것이다.
일반적인 플루트(60) 내부의 각각의 분리된 플루트 세그먼트는 나선형 꼬임(helical twist)을 형성하기 위하여 바로 인접한 분리된 플루트 세그먼트로부터 원주방향으로 오프셋되어 있다. 나선형 꼬임은 쇄선(62)으로 도 4에 지시되어 있다. 각각의 플루트 세그먼트가 바로 인접한 분리된 플루트 세그먼트로부터, 예컨대 -10°만큼 원주방향으로 오프셋되어 있는 경우라면, 각각의 플루트(60)의 나선형 꼬임은 -10°일 것이다. 나선형 꼬임의 음의 값(예컨대 -10°)은 왼손 방향을 나타낸다. 즉, 플루트(60)는 앵커(20)를 그 준비된 홀 속으로 스크루결합하는데 요구되는 회전 방향에 대해 반대되는 방향으로 지나가거나 퍼지는 것으로 보일 수 있다.
플루트(60)들 안에서의 왼손 꼬임의 한가지 이점은 앵커(20) 제거의 맥락에서 알 수 있다. 대부분의 주 재료들, 특히 주 재료가 살아있는 뼈인 경우들에서, 주 재료들은 자리배치 후 플루트(60)들 속으로 이동할 것이다. 이 이동은 주 재료 속으로 유도된 스트레스에 기인한 탄성(elastic) 및 반-탄성(semi-elastic) 재료에서의 회복력(recovery)(spring-back; 스프링-백)에 의해 동기부여될 수 있고, 또한 어쩌면 뼈와 나무 같은 살아있는 주 재료들의 경우에는 내부성장에 의해 동기부여될 수 있다. 플루트(60)들로 들어가는 주 재료는 앵커(20)를 적소에 기계적으로 고정시킬 것이다. 앵커(20)를 나사결합해제하려는 어떠한 시도는, 왼손 꼬임 때문에 더욱 깊숙이 앵커(20)에만 힘이 가해질 수 있는 플루트(60) 안쪽의 주 재료에 의해 어려움이 있을 수 있다.
도시된 예시들에서, 각각의 플루트(60)는 전체적으로 일정한 플루트 깊이, 및 전체적으로 일관된 풀루트 폭/너비를 가진다. 다시 말해서, 각각의 플루트 세그먼트의 크기와 형상은 전체적으로 동일하다. 그러나. 이것이 요건은 아니다. 일부 생각되는 실시예들에서, 플루트(60)들은 변하는 깊이들 및/또는 폭들로 형성될 수 있고, 그리고/또는 가변 나선형 꼬임(62)으로 형성될 수 있다.
중심 구역(30)은 또한 어레이를 이루는 컨덴싱 램프(64)들을 포함한다. 각각의 컨덴싱 램프(64)는 2개의 원주방향으로 인접한 플루트 세그먼트들 사이에서 나사산 형상부의 크레스트(52)를 따라 배치되어 있다. 즉, 컨덴싱 램프(64)들은 중심 구역(30) 내부의 이웃하여 인접한 플루트(60)들 사이에서 크레스트(52) 상에 위치되어 있다. 각각의 컨덴싱 램프(64)는 오른손 방향으로 배열되어 있는 낮은 선두 에지(66) 및 높은 후미 에지(68)를 가진다. 다시 말해서, "선두(leading)" 및 "후미(trailing)"라는 형용사는, 준비된 홀 속으로 스크루결합되고 있는 경우와 같이 오른손 방향으로의 앵커(20)의 회전에 기초한다. 낮은 선두 에지(66)는 램프(ramp)나 웨지(wedge)처럼 회전시 높은 후미 에지(68)에 선행할 것이다. 도 8에서 가장 잘 보이는 바와 같이, 컨덴싱 램프(64)는 접선에 대하여 약 10°내지 30°사이의 각도(P)로 피치형성되어 있다. 도시된 예시들에서, 피치 각도(P)는 최적의 결과들을 만들어내는 것으로 알려져 있는 약 20°이다.
각각의 컨덴싱 램프(64)는, 준비된 홀 속으로 앵커(20)가 스크루결합되는 동안 고밀화 동작(densifying action)으로 주 재료의 내부 표면에 대한 국소 압축 변형(localized compressive strain)을 적용하도록 구성되어 있다. 더욱 상세하게는, 나사산 형상부와 일치하는 주 재료의 나선형 부분은 컨덴싱 램프(64)들에 의해 직접 영향을 받을 것이되, 나사산 형상부 사이의 간격들은 직접 영향을 받지 않을 것이다. 도 11a에는, 가상 포지션에서 시작하여 실선으로 나타나 있는 최종 자리 포지션 쪽으로 시계방향으로 회전되어 있는, 플루트 세그먼트에 걸치기 하고 있는 2개의 컨덴싱 램프(64)들이 도식적으로 도시되어 있다. 컨덴싱 램프(64)들이 홀의 내부 표면을 가로질러 드래그동작함에 따라, 이들은, 이하에서 초과-활성화 지역(super-activated zone)(70)들로 지칭될 수 있는, 크게 교반되어 매우 압축되어 있는 뼈(또는 다른 주) 재료로 되어 있는 국소 영역들을 만들어낸다. 컨덴싱 램프(64)들은 또한 주변 주 재료 안에 스트레스(I)들을 유도한다. 유도된 스트레스(I)들은, 컨덴싱 램프(64)들의 와이핑 동작(wiping action)에 의해 뼈(또는 다른 주 재료)가 변위되는 방향을 지시하는 방향의 화살표들로 나타내어 진다. 그리하여 도 11a는, 자리배치시 완전한 깊이에 도달할 때 앵커(20)가 자리하게 되는 순간을 매우 단순화된 방식으로 도시하도록 의도되어 있다. 작은 공극(72)은 각각의 플루트 세그먼트가 자리하게 되는 곳에서 예상된다.
도 11b는 도 11a와 유사하지만, 시간의 경과, 아마도 도 11a 이후의 순간들 또는 아마도 수 일 또는 심지어 수 주 후의 상황묘사이다. 2가지 동기부여 요인들은 플루트(60)들의 공극(72)들을 채우기 시작하도록 주 재료에 영향을 미치고, 이는 공극들이 힐링 챔버(72)들로 고려되는 것을 가능케 한다. 힐링 챔버(72)들은 2차 안정성을 신속하게 달성하기 위해서 인큐베이터 부위들로서 이용된다. 한가지 동기부여 요인은 앞서 유도된 스트레스(I)(도 11a)들에 대한 주 재료의 반응(R)이다. 반응력(R)들은, 앵커(20)가 회전하는 것을 멈춘 후 뼈(또는 또 다른 주 재료)가 탄성적으로 자리이동하는 방향을 지시하는 방향의 화살표들로 나타내어 진다. 탄성적으로 변형하는 주 재료의 능력 범위 내에 있는 유도된 스트레스(I)들은 그 자신들을 반응력(R)들로서 역전시킬 것이고, 일단 스트레스(I)가 제거되면 변형되지 않은 양상을 향하여 즉각적으로 되돌아갈 것이다. 그러므로 반응력(R)들은, 주변 뼈 또는 주 재료가 앵커(20) 주위를 누르게 하면서 플루트(60)들의 공극(72)들을 채우게 할 것이다. 공극(72)들 안에서의 주 재료의 부존재는 저항이 적거나 없다는 것을 의미하므로, 힐링 챔버(72)들 속으로의 반응 뼈의 움직임을 맞이할 수 있다. 다시 말해서, 힐링 챔버(72)들은 뼈(또는 또 다른 주 재료)를 효과적으로 끌어당길 것이다. 자연은 진공상태를 기피한다고 한다. 유추하자면, 힐링 챔버(72)들은 공극들을 채우기 위해서 뼈의 유입을 자연스럽게 조장하면서 촉진할 것이다.
다른 동기부여 요인은 초과-활성화 지역(70)들에 기인한 것이다. 살아있는 주 재료, 예컨대 뼈에서, 유도된 스트레스(I)들이 탄성적으로 변형하는 뼈의 능력을 넘는 경우, 뼈는 소성 변형에 의해 형상을 영구적으로 변경시키거나 변형시킬 것이다. 뼈에서, 형상의 영구적인 변경은 에너지 방출을 허용하는 미세-균열들과 연계될 수 있고, 완벽한 골절에 대비하는 자연 방어인 절충안이다. 이는 또한 플루트(60)들의 공극들 안에 형성되는 응괴로 이어지는 혈류를 만들어낸다. 어러한 교반 모두는 플루트(60)들 속에서 새로운 뼈의 신속한 성장으로 이어지는 뼈의 자연 치유 특성들을 활성화시킨다. 그리하여, 초과-활성화 지역(70)들은 골유착을 개선하면서 회복을 가속하기 위해서 사람 몸 안에서의 자연 치유 특성들을 촉진하고, 일단 앵커(20)가 완전히 자리잡게 되면 각각의 플루트 세그먼트가 자리하게 되는 곳에 형성되어 있는 힐링 챔버(72)들 속에서 특히 그러하다.
도 11c는 도 11b와 유사하지만, 상당한 시간의 경과, 아마도 도 11b 이후 수 주 또는 아마도 수개월 이후의 상황묘사이다. 도 11c는, 전체 앵커(20)가 단면도로 도시되어 있는 도 10으로부터 취한 것이다. 주변 앵커(20)는, 반응력(R)들과 초과-활성화 지역(70)들에 의해 그 위에서 고무되는 새로운 뼈 성장이 있는 강하고 촘촘한 레이어이다. 힐링 챔버(72)들은 이어서 앵커(20)를 적소에 고정시키는 새로운 단단한 뼈로 채워진다. 일찍이, 도시된 앵커(20)가 대략 총 70개의 플루트 세그먼트들을 가질 수 있는 것으로 추정되었다. 이는 전체 외부 중심 구역(30) 주위에 고르게 분포되어 있는 70개의 개별 힐링 챔버(72)들이 동시다발적이었다는 것을 의미하고, 새로운 뼈 성장은 골유착 과정을 가속하기 위해서 인큐베이팅된다. 분리된 힐링 챔버(72)들의 넓고 고른 분포는 치료 과정을 초과 가속한다.
도 12는, 임플란트된 앵커(20) 안에 있는 나사산 형상부의 2개의 턴들이 나타나 있는 길이방향 단면도의 단편이다. 이 도면은, 앵커(20)가 제 자리로 스크루결합됨에 따라 나사산 형상부의 턴들 사이의 간격 안에 가두어진 주 재료가 전체적으로 방해되고 있지 않는 상태로 남아있다는 것을 시각화하는데 유용하다. 특히, 전체적으로 일정한 축방향 근부 길이와 조합되어 있는 나사산 형상부의 전체적으로 일정한 피치(42)는, 나사산 형상부의 턴들 사이에 주 재료가 있는 구간이 앵커(20)를 설치함으로써 직접 차단되지 않았을 것이라는 것을 의미한다. 대조적으로, 나사산 형상부의 크레스트(52)에 의해 맞물려 있는 주 재료의 나선형 밴드는 컨덴싱 램프(64)들에 기인하여 앵커(20)를 적소로 스크루결합함으로써 크게 교반되어 방해되고 있다. 그러나, 주 재료의 이러한 크게 교반되어 방해되고 있는 밴드는 나사산 형상부의 턴들 사이에서 간격 안에 위치되어 있는 주 재료에 직접 영향을 미치지 않는다. 결과로서, 주 재료의 자연 구조적 완전성은 나사산 형상부의 턴들 사이의 간격 안에 꽤 온전한 상태로 남아있다.
그러므로 도 12는 언제 앵커(20)가 초기에 자리배치되는지(예컨대 도 11a와 도 11b)를 이해하는데 유용하고, 나사산 형상부의 턴들 사이의 간격 안에 가두어진 주 재료는 앵커(20)에 대한 바람직한 높은 수준의 초기 또는 1차 안정성을 제공하는데 이용된다. 앵커(20)의 자리배치 다음에 오는 이러한 순간들과 수 일들 동안, 힐링 챔버(72)들은 골유착을 달성하고 채우는데 적절한 시간을 가지지 못한다. 나사산 형상부의 턴들 사이의 간격 안에 있는 주 재료가 앵커(20)를 제 자리에 주로 안착시키는 것은 이 단계 동안이다. 후미 플랭크 각도(TF)의 앞서 언급된 배면 예각은, 특히 앵커(20) 자리배치 다음에 오는 이러한 가장 이른 단계들 동안 이점들을 제공하는 것으로 볼 수 있다.
도 12는 그 주 재료로부터 앵커(20)에 가해지는 잡아당기는 힘(장력)을 지시한다. 이러한 정황들 하에서, 후미 플랭크(48)의 예각은 앵커(20)의 바디(근부)로부터 가능한 한 멀리 스트레스(응력)(74)의 집중을 부과한다. 응력 집중은 도 12에서 동심형 어레이를 이루는 일점쇄선으로 된 원(74)들로 나타내어 진다. 더욱이, 응력 집중(74)이 있는 이 위치는 초과-활성화 지역(70)들로부터 형성하는 것이 가능할 수도 있는 임의의 새로운 뼈 성장과 (공간적으로) 일치하는 개연성이 많을 수 있으므로, 가능성 있는 가장 큰 저항이 잡아당기는 것을 가능케 할 수 있다. 일반적인 애크미 스타일 나사산 형상부(common Acme style thread form)에서 발견되는 바와 같이 후미 플랭크 각도(TF)가 둔간인 것으로 상정해보면, 장력(잡아당김) 부하 하에서의 응력 집중(74)은 앵커(20)의 바디(근부)에 바로 인접하여 일어날 수 있다. 그 상정된 구성에서 앵커(20)는 잡아당기는 힘들에 저항하는데 덜 적합하게 될 수 있다.
그러나, 일단 충분한 시간이 초과-활성화 지역(70)들과 힐링 챔버(72)들에 의하여 새로운 뼈 성장을 위해 할당된다면, 새로운 뼈 성장은 모든 정상적인 양상들 하에서 완전한 로딩을 가능케 하는 앵커(20)를 위하여 강화된 실질적인 2차 안정성을 제공한다. 완전한 골유착 이후라도, 후미 플랭크(48)의 예각은 2차 안정성에 기여하는 나선형 바브(helical barb)처럼 기능한다.
도 7로 되돌아와서, 제어된 압축 지역(76)을 지시하기 위해서 앵커(20)의 좌측 상에 크로스해칭된 영역이 나타나 있다. 제어된 압축 지역(76)은, 치근 단부(22)로부터 치관 단부(24)까지, 앵커(20)의 바디(즉 나사산 형상부의 근부)와 나사산 형상부의 크레스트(52) 사이에 정의되어 있다. 본 발명의 설계는 주 재료 상에서 이 지역(76)을 효과적으로 관리하기 위해서 신중한 주의를 기울이고 있다. 치근 구역(26)에서는 제어된 압축 지역(76)이 나사산 형상부의 근부와 크레스트(52) 양자 모두에서 주 재료를 점진적으로 원만하게 변위시킨다고 볼 수 있다. 이는 나사산 형상부의 소 직경과 대 직경 사이의 차로 나타내어 진다. 앞서 말한 바와 같이, 이러한 직경들은 치근 전이 챔퍼(54)와의 교차점에서 실질적으로 똑같다. 그러나, 나사산 형상부의 반경방향 돌출이 근부에 비해 늘어남에 따라, 주 재료의 상대적인 변위는 나사산 형상부의 크레스트(52)에 의해 영향을 받는 나선형 밴드 안에서 변화한다. 환언하자면, 나사산 형상부의 근부와 크레스트(52) 양자 모두가 제어되는 압축 지역(76)의 치근 구역(26) 안에서 주 재료를 바깥쪽을 향하여 밀어내고 있더라도, 크레스트(52)의 동작은 더 큰 규모를 가진다.
제어되는 압축 지역(76)의 중심 구역(30)에서, 나사산 형상부의 근부와 크레스트(52) 양자 모두는 중심 테이퍼(36)(도 4)로 지시되어 있는 바와 같이 약 동일한 비율로 주 재료를 바깥쪽을 향하여 밀어내고 있다. 그리하여, 치근 구역(26)은 제어되는 압축 지역(76) 안에서 공격적인/신속한 확장을 개시하지만, 중심 구역(30) 전체에 걸쳐 주 재료의 연속되는 변위는 상대적으로 온건하다. 제어되는 압축 지역(76)의 치관 구역(28)에 들어가면, 압축 전도(compression inversion)가 일어나게 되는데, 여기에서 크레스트(52)로 인한 확장에 의해 신속하게 증가하는 근부로 인한 확장은 상대적인 변위가 치관 전이 챔퍼(56)에서 제로가 될 때까지 감소한다. 이러한 구성의 한가지 목적은 치관 전이 챔퍼(56)에서 주 재료 안의 반경방향 응력들을 똑같게 하는 것이다. 사람 뼈에서, 예를 들어, 겉질 뼈의 딱딱한 레이어는 통상적으로 내부 상의 부드러운 다공질 뼈(cancellous bone; 해면골)가 있는 표면 상에 놓여 있다. 도 1을 참조한다. 딱딱한 겉질 뼈가 있는 영역에서 반경방향 응력들을 똑같게 함으로써, 피로 골절(stress fracture)은 임플란트된 앵커(20) 주위에서 발현하는 개연성이 적다.
상술한 발명은 관련 법적 기준에 따라 기술되어 있으므로, 설명내용은 실제로 제한하는 것이라기 보다는 예시적인 것이다. 개시된 실시예에 대한 변형들과 수정들은 당해 기술분야에서의 통상의 기술자에게 자명할 것이며 본 발명의 범위 내에 있다.

Claims (20)

  1. 주 재료 안의 준비된 홀 속에 스크루결합되는 타입의 앵커로서, 상기 앵커는:
    중심 축을 따라 길이방향으로 뻗어 있는 바디로서, 상기 바디는 치근 구역과 치관 구역, 상기 치근 구역과 상기 치관 구역 사이에 뻗어 있는 상기 바디의 중심 구역을 가지는, 바디;
    상기 바디로부터 돌출해 있되 상기 치근 구역으로부터 상기 치관 구역까지 연속적인 턴으로 나란히 거기를 나선형으로 권선하고 있는 적어도 하나의 나사산 형상부로서, 상기 나사산 형상부는 크레스트를 가지고, 상기 중심 구역은 어레이를 이루는 플루트들을 포함하고, 각각의 상기 플루트는 상기 중심 구역의 길이를 따라 길이방향으로 뻗어 있는, 적어도 하나의 나사산 형상부;
    를 포함하고 있고,
    각각의 상기 플루트는 상기 나사산 형상부의 상기 크레스트 안에 형성된 복수의 별개의 분리된 플루트 세그먼트들로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 앵커.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 플루트 내부의 각각의 상기 분리된 플루트 세그먼트는 상기 플루트 안에 나선형 꼬임을 형성하기 위해서 바로 인접한 분리된 플루트 세그먼트로부터 원주방향으로 오프셋되어 있는 것을 특징으로 하는 앵커.
  3. 제 2 항에 있어서,
    각각의 상기 플루트 안의 상기 나선형 꼬임은 왼손 방향을 가지는 것을 특징으로 하는 앵커.
  4. 제 2 항에 있어서,
    각각의 상기 플루트는 전체적으로 일정한 플루트 깊이를 가지는 것을 특징으로 하는 앵커.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 중심 구역 내부에서, 상기 나사산 형상부는 어레이를 이루는 컨덴싱 램프들을 포함하고,
    각각의 상기 컨덴싱 램프는 2개의 원주방향으로 인접한 플루트 세그먼트들 사이에서 상기 나사산 형상부의 상기 크레스트를 따라 배치되어 있고,
    각각의 상기 컨덴싱 램프는, 준비된 홀 속으로 상기 앵커가 스크루결합되는 동안 고밀화 동작으로 주 재료에 대한 국소 압축 변형을 적용하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 앵커.
  6. 제 5 항에 있어서,
    각각의 상기 컨덴싱 램프는 오른손 방향으로 낮은 선두 에지 및 높은 후미 에지를 가지고,
    상기 컨덴싱 램프는 접선에 대하여 약 10°내지 30°사이로 피치형성되어 있는 것을 특징으로 하는 앵커.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 나사산 형상부는 상기 치근 구역을 향하여 배치되어 있는 선두 플랭크, 및 상기 치관 구역을 향하여 배치되어 있는 후미 플랭크를 가지고,
    상기 선두 플랭크는 상기 치근 구역을 향하여 측정된 약 110°내지 130°사이의 선두 플랭크 각도를 가지고,
    상기 후미 플랭크는 상기 치관 구역을 향하여 측정된 약 75°내지 85°사이의 후미 플랭크 각도를 가지는 것을 특징으로 하는 앵커.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 바디는 상기 치근 구역 전체에 걸친 치근 테이퍼를 가지고,
    상기 바디는 상기 치관 구역 전체에 걸친 치관 테이퍼를 가지고,
    상기 바디는 상기 중심 구역 전체에 걸친 중심 테이퍼를 가지고,
    상기 중심 테이퍼는 상기 중심 축에 대하여 약 0″내지 5″(1″) 사이에 있고,
    상기 치근 테이퍼는 상기 중심 축에 대하여 약 5″내지 15″(10″) 사이에 있고,
    상기 치근 테이퍼는 상기 치관 테이퍼와 실질적으로 똑같은 것을 특징으로 하는 앵커.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 나사산 형상부는 오른손 방향으로 권선하고 있고,
    상기 나사산 형상부는 피치를 가지고,
    상기 피치는 상기 바디의 길이를 따라 전체적으로 일정한 것을 특징으로 하는 앵커.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 나사산 형상부는 상기 바디에 의해 확정되는 소 직경, 및 상기 크레스트에 의해 확정되는 대 직경을 가지고,
    상기 나사산 형상부의 인접한 턴들 사이에 있는 상기 바디의 일 부분은 상기 나사산 형상부의 근부를 포함하고 있고,
    상기 근부는 축방향 근부 길이를 가지고,
    상기 근부 길이는 상기 나사산 형상부의 길이를 따라 전체적으로 균등하고,
    상기 나사산 형상부는 나사산 두께를 가지고,
    상기 나사산 두께는 상기 치근 구역과 치관 구역에서 보다 상기 중심 구역에서 더 큰 것을 특징으로 하는 앵커.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 나사산 형상부의 상기 소 직경과 상기 대 직경은 상기 치관 단부에 인접하는 상기 나사산 형상부의 말단에서 실질적으로 똑같은 것을 특징으로 하는 앵커.
  12. 주 뼈 안의 준비된 홀 속으로 스크루결합되는 타입의 뼈 앵커로서, 상기 앵커는:
    중심 축을 따라 길이방향으로 뻗어 있는 바디로서, 상기 바디는 치근 구역과 치관 구역, 상기 치근 구역과 상기 치관 구역 사이에 뻗어 있는 상기 바디의 중심 구역을 가지고, 상기 바디는 상기 치근 구역 전체에 걸친 치근 테이퍼를 가지고, 상기 치근 테이퍼는 상기 중심 축에 대하여 약 5°내지 15°사이에 있고, 상기 바디는 상기 치관 구역 전체에 걸친 치관 테이퍼를 가지고, 상기 치관 테이퍼는 상기 중심 축에 대하여 약 5°내지 15°사이에 있고, 상기 바디는 상기 중심 구역 전체에 걸친 중심 테이퍼를 가지고, 상기 중심 테이퍼는 상기 중심 축에 대하여 약 0°내지 5°사이에 있는, 바디;
    상기 바디로부터 돌출해 있되 상기 치근 구역으로부터 상기 치관 구역까지 연속적인 턴으로 나란히 거기를 나선형으로 권선하고 있는 적어도 하나의 나사산 형상부로서, 상기 나사산 형상부는 절두형 크레스트를 가지고, 상기 중심 구역은 어레이를 이루는 플루트들을 포함하고, 각각의 상기 플루트는 상기 중심 구역의 길이를 따라 길이방향으로 뻗어 있고, 상기 나사산 형상부는 상기 치근 구역을 향하여 배치되어 있는 선두 플랭크, 및 상기 치관 구역을 향하여 배치되어 있는 후미 플랭크를 가지고, 상기 선두 플랭크는 상기 치근 구역을 향하여 측정된 약 110°내지 130°사이의 선두 플랭크 각도를 가지고, 상기 후미 플랭크는 상기 치관 구역을 향하여 측정된 약 75°내지 85°사이의 후미 플랭크 각도를 가지는, 적어도 하나의 나사산 형상부;
    를 포함하고 있고,
    각각의 상기 플루트는 상기 나사산 형상부의 상기 크레스트 안에 형성된 복수의 별개의 분리된 플루트 세그먼트들로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 앵커.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 플루트 내부의 각각의 상기 분리된 플루트 세그먼트는 왼손 나선형 꼬임을 형성하기 위해서 바로 인접한 분리된 플루트 세그먼트로부터 원주방향으로 오프셋되어 있는 것을 특징으로 하는 앵커.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 중심 구역 내부에서, 상기 나사산 형상부는 어레이를 이루는 컨덴싱 램프들을 포함하고,
    각각의 상기 컨덴싱 램프는 2개의 원주방향으로 인접한 플루트 세그먼트들 사이에서 상기 나사산 형상부의 상기 크레스트를 따라 배치되어 있고,
    각각의 상기 컨덴싱 램프는, 준비된 홀 속으로 상기 앵커가 스크루결합되는 동안 고밀화 동작으로 주 뼈에 대한 국소 압축 변형을 적용하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 앵커.
  15. 제 14 항에 있어서,
    각각의 상기 컨덴싱 램프는 오른손 방향으로 낮은 선두 에지 및 높은 후미 에지를 가지고,
    상기 컨덴싱 램프는 접선에 대하여 약 10°내지 30°사이로 피치형성되어 있는 것을 특징으로 하는 앵커.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 치근 테이퍼는 상기 치관 테이퍼와 실질적으로 똑같은 것을 특징으로 하는 앵커.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 나사산 형상부는 오른손 방향으로 권선하고 있고,
    상기 나사산 형상부는 피치를 가지고,
    상기 피치는 상기 바디의 길이를 따라 전체적으로 일정한 것을 특징으로 하는 앵커.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 나사산 형상부는 상기 바디에 의해 확정되는 소 직경, 및 상기 크레스트에 의해 확정되는 대 직경을 가지고,
    상기 나사산 형상부의 인접한 턴들 사이에 있는 상기 바디의 일 부분은 상기 나사산 형상부의 근부를 포함하고 있고,
    상기 근부는 축방향 근부 길이를 가지고,
    상기 근부 길이는 상기 나사산 형상부의 길이를 따라 전체적으로 균등하고,
    상기 나사산 형상부는 나사산 두께를 가지고,
    상기 나사산 두께는 상기 치근 구역과 치관 구역에서 보다 상기 중심 구역에서 더 큰 것을 특징으로 하는 앵커.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 나사산 형상부의 상기 소 직경과 상기 대 직경은 상기 치관 단부에 인접하는 상기 나사산 형상부의 말단에서 실질적으로 똑같은 것을 특징으로 하는 앵커.
  20. 살아있는 뼈 안의 준비된 홀 속으로 스크루결합되는 타입의 앵커로서, 상기 앵커는:
    중심 축을 따라 길이방향으로 뻗어 있는 바디로서, 상기 바디는 치근 구역과 치관 구역, 상기 치근 구역과 상기 치관 구역 사이에 뻗어 있는 상기 바디의 중심 구역을 가지고, 상기 바디는 상기 치근 구역 전체에 걸친 치근 테이퍼를 가지고, 상기 바디는 상기 치관 구역 전체에 걸친 치관 테이퍼를 가지고, 상기 바디는 상기 중심 구역 전체에 걸친 중심 테이퍼를 가지고, 상기 중심 테이퍼는 상기 중심 축에 대하여 약 1°이고, 상기 치근 테이퍼는 상기 중심 축에 대하여 약 10°사이에 있고, 상기 치근 테이퍼는 상기 치관 테이퍼와 실질적으로 똑같은, 바디;
    상기 치관 구역에 인접하여 상기 바디 안에 배치되어 있는 내부 툴 소켓;
    상기 바디로부터 돌출해 있되 상기 치근 구역으로부터 상기 치관 구역까지 연속적인 턴으로 나란히 거기를 나선형으로 권선하고 있는 적어도 하나의 나사산 형상부로서, 상기 나사산 형상부는 오른손 방향으로 권선하고 있고, 상기 나사산 형상부는 피치를 가지고, 상기 피치는 상기 바디의 길이를 따라 전체적으로 일정하고, 상기 나사산 형상부는 상기 치근 구역을 향하여 배치되어 있는 선두 플랭크를 가지고, 상기 선두 플랭크는 상기 치근 구역을 향하여 측정된 약 120°의 선두 플랭크 각도를 가지고, 상기 나사산 형상부는 상기 치관 구역을 향하여 배치되어 있는 후미 플랭크를 가지고, 상기 후미 플랭크는 상기 치관 구역을 향하여 측정된 약 80°의 후미 플랭크 각도를 가지고, 상기 나사산 형상부는 절두형 크레스트를 가지고, 상기 나사산 형상부는 상기 바디에 의해 확정되는 소 직경, 및 상기 크레스트에 의해 확정되는 대 직경을 가지고, 상기 나사산 형상부의 인접하는 턴들 사이에 있는 상기 바디의 일 부분은 근부를 포함하고 있고, 상기 근부는 축방향 근부 길이를 가지고, 상기 근부 길이는 상기 나사산 형상부의 길이를 따라 전체적으로 균등하고, 상기 나사산 형상부는 나사산 두께를 가지고, 상기 나사산 두께는 상기 치근 구역과 치관 구역에서 보다 상기 중심 구역에서 더 큰, 적어도 하나의 나사산 형상부;
    를 포함하고 있고,
    상기 치근 구역은 상기 나사산 형상부의 복수의 턴들을 축방향으로 양분하는 적어도 하나의 셀프-탭핑 노치를 그 안에 가지고,
    상기 중심 구역은 어레이를 이루는 플루트들을 포함하고, 각각의 상기 플루트는 상기 중심 구역의 길이를 따라 길이방향으로 뻗어 있고, 각각의 상기 플루트는 복수의 별개의 분리된 플루트 세그먼트들로 이루어져 있고, 상기 분리된 플루트 세그먼트들은 상기 나사산 형상부의 상기 크레스트 안에 형성되어 있고, 상기 플루트 내부의 각각의 상기 분리된 플루트 세그먼트는 나선형 꼬임을 형성하기 위해서 바로 인접한 분리된 플루트 세그먼트로부터 원주방향으로 오프셋되어 있고, 상기 나선형 꼬임은 왼손 방향을 가지고, 각각의 상기 플루트는 전체적으로 일정한 플루트 깊이를 가지고,
    상기 중심 구역은 어레이를 이루는 컨덴싱 램프들을 포함하고, 각각의 상기 컨덴싱 램프는 2개의 원주방향으로 인접한 플루트 세그먼트들 사이에서 상기 나사산 형상부의 상기 크레스트를 따라 배치되어 있고, 각각의 상기 컨덴싱 램프는 오른손 방향으로 낮은 선두 에지 및 높은 후미 에지를 가지고, 상기 컨덴싱 램프는 접선에 대하여 약 20°로 피치형성되어 있고, 각각의 상기 컨덴싱 램프는, 준비된 홀 속으로 상기 앵커가 스크루결합되는 동안 고밀화 동작으로 주 뼈의 내부 표면에 대한 국소 압축 변형을 적용하도록 구성되어 있고, 그리고
    상기 치관 구역은 편평한 단부, 상기 편평한 단부와 상기 나사산 형상부 사이에 배치되어 있는 치관 전이 챔퍼를 가지고, 상기 나사산 형상부의 상기 소 직경과 상기 대 직경은 상기 치관 전이 챔퍼와의 그 교차점에서 실질적으로 똑같은 것을 특징으로 하는 앵커.
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