WO2016167598A1 - 천추 보형물 - Google Patents

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WO2016167598A1
WO2016167598A1 PCT/KR2016/003940 KR2016003940W WO2016167598A1 WO 2016167598 A1 WO2016167598 A1 WO 2016167598A1 KR 2016003940 W KR2016003940 W KR 2016003940W WO 2016167598 A1 WO2016167598 A1 WO 2016167598A1
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WO
WIPO (PCT)
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sacral
patient
spine
openings
fixed
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/003940
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English (en)
French (fr)
Inventor
심규원
신동아
Original Assignee
연세대학교 산학협력단
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Publication date
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02—Prostheses implantable into the body
    • A61F2/30—Joints
    • A61F2/44—Joints for the spine, e.g. vertebrae, spinal discs
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02—Prostheses implantable into the body
    • A61F2/30—Joints
    • A61F2/46—Special tools or methods for implanting or extracting artificial joints, accessories, bone grafts or substitutes, or particular adaptations therefor

Definitions

  • the present invention relates to a sacral prosthesis, and more particularly, to a sacral prosthesis used in a sacral replacement surgery that replaces a damaged sacrum when a sacral cord is damaged.
  • the sacral vertebrae are the sacrum vertebrae, and refer to bones symmetrically positioned at the ends of the vertebrae 10 as shown in FIGS. 1A and 1B.
  • the sacrum may be damaged by fractures or the like, and due to the nature of the location, cancer cells may be damaged due to metastasis.
  • a procedure of replacing the entire sacral spine with the implant may be performed, or a procedure of fixing the spine 10 or the like to fix the damaged part may be performed.
  • US Patent Publication No. US2012 / 0259367 and US Patent Publication No. US2014 / 0074167 are directed to an assistive device which is positioned on the upper part of the sacral vertebrae to penetrate the sacral vertebrae and fix the sacral and vertebrae together.
  • US Patent Publication No. US2013 / 0035723 discloses a technique relating to an assisting device for fixing the sacral and pelvic bones to each other.
  • the object of the present invention is to replace the sacral, and to maintain a high rigidity, while maintaining a high stiffness, it can be easily fixed with the surrounding bone.
  • the sacral prosthesis according to the embodiment for realizing the object of the present invention includes a body portion and a fixed frame.
  • the body portion has the same contour as the sacral vertebra of the patient in need of replacement, including first and second side portions, front portion and back portion.
  • the fixed frame includes a fixed frame formed on the first side portion and fixed to the spine of the patient. A plurality of first openings are formed from the front part to pass through the rear part, and a plurality of second openings connected to the first openings are formed in the fixing frame and the first side part.
  • the body portion may include a metal material and may have a porous structure.
  • the sacral prosthesis may further include an auxiliary frame formed in the front portion, and a body fixing portion penetrating the auxiliary frame to fix the body portion and the spine of the patient.
  • the fixing frame and the auxiliary frame includes a metal material, it may be a dense structure.
  • the fixing frame may be formed to cover the outer surface of the first side portion, and some surfaces of the front portion and the rear portion, and the auxiliary frame may be formed to cover the partial surface of the front portion.
  • the body fixing portion may be fixed to the extension extending in the direction of the spine of the patient, the extension portion may be connected to a vertebral fixing portion spaced at a predetermined interval and fixed through the vertebrae of the patient.
  • the body portion may be each manufactured symmetrically in the same shape as a pair of sacral spine of the patient.
  • it may further comprise a connecting portion for penetrating through the first openings and the second openings to fix the body portion to the spine of the patient and the other side sacrum of the patient.
  • the body portion and the fixed frame may be manufactured using a 3D printer.
  • the patient's spinal cord has the same appearance as the sacral spine of the patient in need of replacement, and in particular, a fixed frame fixed to the spine of the patient is formed separately, and through the openings formed on the fixed frame and the body, Since the sacral spine of a patient who does not need replacement can be fixed, the structural safety of the substituted sacral prosthesis and the binding force with adjacent skeletons can be improved.
  • the body portion has a porous structure to reduce the weight of the entire sacral prosthesis, while minimizing the discomfort of the patient, since the body is formed of a titanium material it can maintain a sufficient strength.
  • the fixing frame and the auxiliary frame which are parts that need to be connected and fixed with the adjacent skeletons, are formed of a metal having a dense structure instead of the porous structure, so that the strength can be reinforced.
  • extension part is fixed to the body fixing part fixed to the auxiliary frame, and the vertebral fixing part which is fixed and spaced apart at predetermined intervals is connected to the extension part, the fixing force between the sacral implant and the surrounding skeleton inserted and inserted into the patient and The structural safety can be further improved.
  • the sacral prosthesis is manufactured using a 3D printer, the prosthesis having the same shape as that of the sacrum of the patient can be produced in a relatively short time.
  • 1A and 1B are front and side views of the spine and sacrum.
  • Figure 2 is a perspective view of the sacral prosthesis according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a plan view illustrating the sacral prosthesis of FIG. 2.
  • Figure 4a is an image showing a surgical state in which one side of the sacral replacement using the sacral prosthesis of FIG.
  • FIG. 4B is a side image of the surgical state of FIG. 4A taken through X-ray.
  • spine 20 sacral
  • sacral prosthesis 110 body portion
  • connection part 170 connection part
  • 1A and 1B are front and side views of the spine and sacrum.
  • the sacral prosthesis 100 is used to replace a damaged sacrum when damage occurs to the sacral sac 20 of a patient.
  • the sacral vertebrae 20 has a pair (21, 22) symmetrically located on both sides around the vertebrae 10, and in the case of the sacral prosthesis 100 according to the present embodiment, either side of the pair of sacral vertebrae Can be substituted for sacral vertebrae.
  • the sacral prosthesis 100 may be formed symmetrically in pairs to replace all of the sacrum.
  • FIG. 2 is a perspective view of the sacral prosthesis according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a plan view illustrating the sacral prosthesis of FIG. 2.
  • the sacral prosthesis 100 includes a body part 110, a fixing frame 120, an auxiliary frame 130, and a body fixing part 140.
  • the body portion 110 forms the main body of the sacral prosthesis 100 and has an inverted triangular shape with a predetermined thickness as shown in the drawing.
  • the shape of the body portion 110 is preferably manufactured to be substantially the same as the shape of the sacrum of the patient in need of substitution.
  • CT images of the patient's sacral spine are obtained, an image of the sacral spine is generated from the acquired imaging information, and a sacral prosthesis is generated based on the image of the sacral spine using a 3D printer. You need to build your own.
  • the sacral prosthesis 100 may be made of a metal material, for example, titanium, and when manufactured with a 3D printer, the metal material is melted using a laser and then manufactured in the same manner as the generated image. Step, a method of melting and attaching a metal material in a lamination method using a so-called additive manufacturing method may be performed.
  • a metal material for example, titanium
  • the body portion 110 may be manufactured in various ways according to the shape of the sacral spine of the patient, but in general, since the sacral sac of the patient has a similar shape, in this embodiment, the approximate shape of the body portion 110. It will be described, and the detailed shape and size may be variously changed.
  • the body portion 110 includes first and second side portions 113 and 114 facing each other, an upper surface portion 115 and a lower surface portion 116, a front portion 111 and a rear surface facing each other. And a portion 112.
  • the body portion 110 has an inverted triangular shape having a predetermined thickness as a whole, and may have a shape slightly curved in the direction of the front portion 111 as shown in FIG. 2.
  • the first side portion 113 extends in one direction and corresponds to a portion in contact with the vertebrae 10.
  • the second side portion 114 is a side opposite to the first side portion 113 and extends in an oblique direction as a whole.
  • the upper surface 115 connects the upper surfaces of the first side portion 113 and the second side portion 114 to each other and extends in a direction crossing the direction in which the first side portion 113 extends.
  • the lower surface portion 116 connects the lower surfaces of the first side portion 113 and the second side portion 114 to each other, and is diagonally opposite to the first side portion 113 with the second side portion 114 as a whole. Extend in the direction.
  • the front portion 111 forms a front surface of the body portion 100
  • the rear portion 112 forms a rear surface of the body portion 100 opposite to the front portion 111.
  • the body 110 may be formed of a metal material such as titanium, and may have a porous structure.
  • the body 110 may reduce the overall weight while maintaining a predetermined strength, thereby improving the convenience of the patient as well as the convenience of surgery of the doctor.
  • the porous structure may be formed in any pattern, and the density of the pores of the porous structure may also be variously modified.
  • the fixing frame 120 is formed on the first side portion 113. More specifically, the fixing frame 120 has a partial surface of the front portion 111 adjacent to the first side portion 113 and the first side portion 113, and the rear portion adjacent to the first side portion 113. 112 is formed on a portion of the surface.
  • the fixing frame 120 is further formed on the outer surfaces of the first side portion 113, the front portion 111 and the back portion 112, unlike the body portion 110 is a porous structure, the inside It has a high-density, dense structure in which no porous portion is formed.
  • the fixing frame 120 is formed of a dense structure in which a porous material is not formed in a stacked manner through the additive manufacturing method described above with a metal material such as titanium.
  • the fixed frame 120 is a portion directly contacting the spine 10 when the sacral implant 100 is inserted to replace the patient's sacral spine, which will be described later, but with the sacral spine 10 or the other sacral spine of the patient. Relatively high strength is required for fixing. Accordingly, in the present embodiment, the fixing frame 120 is formed in a dense structure in which no porous portion is formed, so that relatively high strength can be maintained.
  • a plurality of first openings 117 are formed in the body portion 110 to penetrate the front portion 111 and the back portion 112, and the fixing frame 120 and the first side portion 113 may also be formed.
  • a plurality of second openings 121 is formed.
  • first openings 117 and the second openings 121 are connected to each other to form an opening. That is, an opening passage is formed through the first openings 117 to the second openings 121.
  • first and second openings 117 and 121 may correspond to one-to-one, respectively, and form an opening passage.
  • first and second openings 117 and 121 may be variously modified in addition to those shown in the drawings.
  • the auxiliary frame 130 is formed on the upper side of the front portion 111. That is, as shown in the figure, the auxiliary frame 130 is formed to be located between the first opening 117 and the upper surface portion 115.
  • the auxiliary frame 130 is formed of a dense structure in which a porous material is not formed in a stacked manner through the additive manufacturing method described above with a metal material such as titanium.
  • the body fixing part 140 is fixed through the auxiliary frame 130, and the body fixing part 140 fixes the body part 110 to another skeletal structure of the patient.
  • the auxiliary frame 130 is to be fixed to the body fixing portion 140, in consideration of the skeletal structure of the patient, can be formed in a position that can increase the fixing force, accordingly various other than the position shown in the drawings It may be formed in position or in plurality.
  • the auxiliary frame 130 needs to have a relatively high strength, and thus the fixing frame ( Like 120), it may be formed in a dense structure in which no porous portion is formed.
  • the body fixing part 140 penetrates through the auxiliary frame 130 and will be described later.
  • the body fixing part 140 may be fixed to the vertebral body 11 of the patient. Can be fixed in the patient's body.
  • Figure 4a is an image showing a surgical state in which one side of the sacral replacement using the sacral prosthesis of FIG.
  • FIG. 4B is a side image of the surgical state of FIG. 4A taken through X-ray.
  • the sacral prosthesis 100 may further include a vertebral fixing part 150, an extension part 160, and a connection part 170.
  • the body fixing part 140 is fixed to the vertebral body 11 of the patient through the auxiliary frame 130 on the upper portion of the body portion 110. However, it is insufficient to fix the body portion 110 to the skeleton of the patient through the body fixing portion 140.
  • the extension portion 160 is coupled to the body fixing portion 140 and extends along the extension direction of the spine 10 of the patient.
  • the vertebral fixing part 150 is fixed on the extension part 160 and is coupled through the vertebral body 11 of the patient.
  • a plurality of the vertebral fixing parts 150 may be fixed on the extension part 160 at predetermined intervals.
  • the body part 110 may be more firmly fixed to the skeleton of the patient through the extension part 160 and the vertebral fixing part 150.
  • connection portion 170 in the form of a wire, passes through the first opening 117 and the second opening 121 to bind the spine 10 of the patient and the sacral vertebrae 22 of the unsubstituted patient.
  • the body 110 is fixed to the vertebrae 10 and the other side sacrum 22 at the same time, thereby improving the fixing force and structural safety of the substituted sacral prosthesis 100.
  • connection unit 170 may be formed of a metal material of high strength.
  • the auxiliary extension part 161 and the auxiliary fixing part 141 may be further formed.
  • the auxiliary extension part 161 is fixed to the body fixing part 140 and extends in a lower direction of the body part 110, which may be relatively weak in fixing force, and the auxiliary fixing part 141 is the auxiliary extension part. It is fixed to the 161 and may be fixed to the skeleton of the patient through the body portion 110.
  • the sacral implant 100 replaces only one side of the sacral spine of the patient, and the substituted sacral implant 100 is coupled to the unsubstituted sacrum and the connection unit 170. .
  • connection unit 170 may be formed on one side. It may be connected through the first and second openings 117 and 121 to simultaneously fix the sacral implant and the sacral implant on the other side to the spine 10 of the patient.
  • the patient's spinal cord has the same appearance as the sacral spine of the patient in need of replacement, and in particular, a fixed frame fixed to the spine of the patient is formed separately, and through the openings formed on the fixed frame and the body, Since the sacral spine of a patient who does not need replacement can be fixed, the structural safety of the substituted sacral prosthesis and the binding force with adjacent skeletons can be improved.
  • the body portion has a porous structure to reduce the weight of the entire sacral prosthesis, while minimizing the discomfort of the patient, since the body is formed of a titanium material it can maintain a sufficient strength.
  • the fixing frame and the auxiliary frame which are parts that need to be connected and fixed with the adjacent skeletons, are formed of a metal having a dense structure instead of the porous structure, so that the strength can be reinforced.
  • extension part is fixed to the body fixing part fixed to the auxiliary frame, and the vertebral fixing part which is fixed and spaced apart at predetermined intervals is connected to the extension part, the fixing force between the sacral implant and the surrounding skeleton inserted and inserted into the patient and The structural safety can be further improved.
  • the sacral prosthesis is manufactured using a 3D printer, the prosthesis having the same shape as that of the sacrum of the patient can be produced in a relatively short time.

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Abstract

천추 보형물은 몸체부 및 고정 프레임을 포함한다. 상기 몸체부는 제1 및 제2 측면부들, 전면(前面)부 및 배면(背面)부를 포함하여 치환이 필요한 환자의 천추와 동일한 외형을 갖는다. 상기 고정 프레임은 상기 제1 측면부에 형성되어 환자의 척추와 고정되는 고정 프레임을 포함한다. 상기 전면부로부터 상기 배면부를 통과하도록 복수의 제1 개구부들이 형성되고, 상기 고정 프레임 및 상기 제1 측면부에는 상기 제1 개구부들과 연결되는 복수의 제2 개구부들이 형성된다.

Description

천추 보형물
본 발명은 천추 보형물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 천추가 손상된 경우 손상된 천추를 대체하는 천추 치환 수술에 사용되는 천추 보형물에 관한 것이다.
천추는 엉치 척추뼈로, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이 척추(10)의 끝단에 대칭으로 위치한 뼈를 의미한다.
천추는 다른 뼈들과 마찬가지로 골절 등에 의해 손상될 수도 있으며, 위치의 특성상 암세포 등이 전이되는 등의 이유로 손상되는 경우가 있다. 이와 같이, 천추가 손상되는 경우 천추 전체를 보형물로 대체하는 시술이 수행되거나 손상된 부분의 고정을 위해 척추(10) 등과 고정시키는 시술이 수행될 수 있다.
이러한 시술시 사용되는 보형물 또는 보조 기구와 관련하여, 미국 특허공개 US2012/0259367호 및 미국 특허공개 US2014/0074167호는 천추의 상부에 위치시켜 천추를 관통시키며 천추와 척추를 서로 고정시키는 보조기구에 관한 기술을 개시하고 있으며, 미국 특허공개 US2013/0035723호는 천추와 골반뼈를 서로 고정시키는 보조기구에 관한 기술을 개시하고 있다.
이와 같이, 천추를 주변 뼈들과 고정시켜 손상된 천추를 보조하는 보조 기구 등에 관하여는 다수의 기술들이 개시되고 있으나, 한 쌍의 일 측 천추가 모두 손상되거나 천추 전체가 손상되는 등 손상의 범위가 큰 경우 천추를 치환할 수 있는 보형물에 대한 기술은 아직까지 개발이 미흡한 상황이다.
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 천추를 치환할 수 있으며, 높은 강성을 유지하면서도 가볍고 주변 뼈와도 용이하게 고정될 수 있는 천추 보형물에 관한 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 천추 보형물은 몸체부 및 고정 프레임을 포함한다. 상기 몸체부는 제1 및 제2 측면부들, 전면(前面)부 및 배면(背面)부를 포함하여 치환이 필요한 환자의 천추와 동일한 외형을 갖는다. 상기 고정 프레임은 상기 제1 측면부에 형성되어 환자의 척추와 고정되는 고정 프레임을 포함한다. 상기 전면부로부터 상기 배면부를 통과하도록 복수의 제1 개구부들이 형성되고, 상기 고정 프레임 및 상기 제1 측면부에는 상기 제1 개구부들과 연결되는 복수의 제2 개구부들이 형성된다.
일 실시예에서, 상기 몸체부는 금속 재질을 포함하고, 다공성(porous) 구조일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 천추 보형물은 상기 전면부에 형성되는 보조 프레임, 및 상기 보조 프레임을 관통하여 상기 몸체부와 환자의 척추를 고정하는 몸체 고정부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 고정 프레임 및 상기 보조 프레임은 금속 재질을 포함하고, 치밀 구조일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 고정 프레임은 상기 제1 측면부의 외면, 및 상기 전면부 및 배면부의 일부면을 커버하도록 형성되고, 상기 보조 프레임은 상기 전면부의 일부면을 커버하도록 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 몸체 고정부에는 환자의 척추 방향으로 연장되는 연장부가 고정되고, 상기 연장부에는 소정 간격으로 이격되며 환자의 추체를 관통하여 고정되는 추체 고정부가 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 몸체부는 환자의 한 쌍의 천추와 동일한 형상으로 대칭으로 각각 제작될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 개구부들 및 상기 제2 개구부들을 관통하여 상기 몸체부를 환자의 척추 및 환자의 다른 측 천추에 고정시키는 연결부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 몸체부 및 상기 고정 프레임은 3D 프린터를 이용하여 제작될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 치환이 필요한 환자의 천추와 동일한 외형을 가지며, 특히 환자의 척추와 고정되는 고정 프레임이 별도로 형성되며, 고정 프레임과 몸체부 상에 형성된 개구부들을 통해 환자의 척추 및 치환이 필요없는 환자의 천추가 고정될 수 있으므로, 치환된 천추 보형물의 구조적 안전성 및 인접 골격들과의 결합력이 향상될 수 있다.
특히, 몸체부는 다공성 구조를 가지므로 전체적인 천추 보형물의 무게를 저감시켜 환자의 불편함을 최소화할 수 있으면서도, 티타늄 재질로 형성되므로 충분한 강도를 유지할 수 있다.
나아가, 인접 골격들과의 연결 및 고정이 필요한 부분인 고정 프레임 및 보조 프레임은 다공성 구조 대신 치밀 구조의 금속으로 형성되므로 강도를 보강할 수 있다.
또한, 상기 보조 프레임에 고정되는 몸체 고정부에 연장부가 고정되고, 상기 연장부에 소정 간격으로 이격되며 고정되는 추체 고정부가 연결되므로, 환자에게 치환되어 삽입된 천추 보형물과 주변 골격들과의 고정력 및 구조적 안전성을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 환자의 천추의 상태에 따라 전체 천추를 치환하여야 하는 경우, 상기 몸체부 및 상기 고정 프레임 등을 대칭으로 제작하여 사용할 수 있으므로, 환자의 상태를 고려한 최적의 치환 수술이 가능하게 된다.
나아가, 상기 천추 보형물은 3D 프린터를 이용하여 제작되므로, 환자의 천추의 형상과 동일한 형상의 보형물을 비교적 짧은 시간에 제작할 수 있다.
도 1a 및 1b는 척추 및 천추를 도시한 정면도 및 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 천추 보형물을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 천추 보형물을 도시한 평면도이다.
도 4a는 도 2의 천추 보형물을 사용하여 일 측 천추를 치환한 수술상태를 도시한 이미지이다.
도 4b는 도 4a의 수술상태에 대하여 X선 촬영을 한 측면 이미지이다.
* 부호의 설명
10 : 척추 20 : 천추
100 : 천추 보형물 110 : 몸체부
120 : 고정 프레임 130 ; 보조 프레임
140 : 몸체 고정부 150 : 추체 고정부
160 : 연장부 170 : 연결부
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1a 및 1b는 척추 및 천추를 도시한 정면도 및 측면도이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 실시예에 의한 천추 보형물(100)은 환자의 천추(20)에 손상이 발생하는 경우, 손상된 천추를 치환하기 위해 사용된다. 일반적으로 천추(20)는 척추(10)를 중심으로 양 측으로 대칭적으로 한 쌍(21, 22)이 위치하며, 본 실시예에 의한 천추 보형물(100)의 경우 한 쌍의 천추 중 어느 한 측의 천추를 치환할 수 있다.
물론, 환자의 천추 한 쌍 모두가 손상이 발생하여 동시에 치환하여야 하는 경우라면, 본 실시예에 의한 천추 보형물(100)을 대칭으로 한 쌍으로 형성하여 상기 천추 모두를 치환할 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 천추 보형물을 도시한 사시도이다. 도 3은 도 2의 천추 보형물을 도시한 평면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 실시예에 의한 천추 보형물(100)은 몸체부(110), 고정 프레임(120), 보조 프레임(130) 및 몸체 고정부(140)를 포함한다.
상기 몸체부(110)는 상기 천추 보형물(100)의 메인 몸체를 형성하며, 전체적으로 도면에 도시된 바와 같이 소정 두께를 갖는 역삼각형 형상을 가진다. 상기 몸체부(110)의 형상은 치환이 필요한 환자의 천추의 형상과 실질적으로 동일하게 제작되는 것이 바람직하다.
이를 위해, 도시하지는 않았으나, 환자의 천추에 대한 컴퓨터단층촬영(CT) 정보를 획득하고, 획득된 촬영 정보로부터 천추의 이미지를 생성하고, 3D 프린터를 이용하여 상기 천추의 이미지를 바탕으로 천추 보형물을 직접 제작하는 단계가 필요하다.
상기 천추 보형물(100)은 금속 재료, 예를 들어, 티타늄(titanium)으로 제작될 수 있으며, 3D 프린터로 제작하는 경우, 레이저를 이용하여 상기 금속 재료를 녹인 후, 생성된 이미지와 동일하게 제작하는 단계, 이른바 첨삭식 제조(additive manufacturing) 방법을 사용하여 적층식으로 금속재질을 녹여 붙이는 방법이 수행될 수 있다.
이 경우, 상기 몸체부(110)는 환자의 천추의 형상에 따라 다양하게 제작될 수 있으나, 대체적으로 환자의 천추는 유사한 형상을 가지므로, 본 실시예에서는 상기 몸체부(110)의 대략적인 형상에 대하여 설명하며, 세부적인 형상 및 크기는 다양하게 변경될 수 있다.
구체적으로 상기 몸체부(110)는 서로 마주하는 제1 및 제2 측면부들(113, 114), 서로 마주하는 상면부(115) 및 하면부(116), 전면(前面)부(111) 및 배면(背面)부(112)를 포함한다.
상기 몸체부(110)는 전체적으로 소정의 두께를 가지는 역삼각형 형상을 가지며, 도 2에 도시된 바와 같이 전면부(111) 방향으로 약간 휘어진 형상을 가질 수 있다.
상기 제1 측면부(113)는 일 방향으로 연장되며, 척추(10)와 서로 접촉하는 부분에 해당된다. 상기 제2 측면부(114)는 상기 제1 측면부(113)의 반대측 측면이며 전체적으로 사선 방향으로 연장된다.
상기 상면부(115)는 상기 제1 측면부(113) 및 상기 제2 측면부(114)의 상면을 서로 연결하며 상기 제1 측면부(113)가 연장된 방향에 교차하는 방향으로 연장된다.
상기 하면부(116)는 상기 제1 측면부(113) 및 상기 제2 측면부(114)의 하면을 서로 연결하되, 상기 제2 측면부(114)와 함께 전체적으로 상기 제1 측면부(113)의 반대측에서 사선 방향으로 연장된다.
상기 전면부(111)는 상기 몸체부(100)의 전면을 형성하고, 상기 배면부(112)는 상기 전면부(111)의 반대인 상기 몸체부(100)의 배면을 형성한다.
상기 몸체부(110)는 앞서 설명한 바와 같이 티타늄과 같은 금속 재질로 형성되며, 다공성(porous) 구조일 수 있다.
그리하여, 상기 몸체부(110)는 소정의 강도를 유지하면서도 전체적으로 무게를 줄여, 환자 사용상의 편의성은 물론 의사의 수술의 편의성도 향상시킬 수 있다.
이 경우, 상기 다공성 구조는 임의의 패턴으로 형성될 수 있으며, 다공성 구조의 다공부(pore)의 밀도도 다양하게 변형되어 형성될 수 있다.
상기 고정 프레임(120)은 상기 제1 측면부(113)에 형성된다. 보다 구체적으로 상기 고정 프레임(120)은 상기 제1 측면부(113)와 상기 제1 측면부(113)에 인접한 상기 전면부(111)의 일부면, 및 상기 제1 측면부(113)에 인접한 상기 배면부(112)의 일부면 상에 형성된다.
상기 고정 프레임(120)은 상기 제1 측면부(113), 상기 전면부(111) 및 상기 배면부(112)의 외면에 추가로 형성되는 것으로, 상기 몸체부(110)가 다공성 구조인 것과 달리, 내부에 다공부가 형성되지 않는 고밀도의 치밀 구조를 갖는다.
즉, 상기 고정 프레임(120)은 티타늄과 같은 금속 재질을 앞서 설명한 첨삭식 제조(additive manufacturing) 방법을 통해 적층식으로 다공부가 형성되지 않는 치밀 구조로 형성한다.
상기 고정 프레임(120)은 상기 천추 보형물(100)이 환자의 천추를 치환하여 삽입되는 경우, 상기 척추(10)와 직접 접촉되는 부위로, 후술하겠으나 상기 척추(10) 또는 환자의 다른 쪽 천추와의 고정을 위해 상대적으로 높은 강도가 필요한 부분이다. 이에 따라, 본 실시예에서는 상기 고정 프레임(120)을 다공부가 형성되지 않은 치밀 구조로 형성함으로써, 상대적으로 높은 강도의 유지가 가능하다.
한편, 상기 몸체부(110)에는 전면부(111) 및 배면부(112)를 관통하도록 복수의 제1 개구부들(117)이 형성되며, 상기 고정 프레임(120) 및 상기 제1 측면부(113)에도 복수의 제2 개구부들(121)이 형성된다.
이 경우, 상기 제1 개구부들(117) 및 상기 제2 개구부들(121)은 서로 연결되어 개구부를 형성한다. 즉, 상기 제1 개구부들(117)을 통해 상기 제2 개구부들(121)로 개구 통로가 형성된다. 또한, 상기 제1 및 제2 개구부들(117, 121)은 각각 일대일로 대응되며 개구 통로를 형성할 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 개구부들(117, 121)의 개수 및 위치는 도면에 도시된 것 외에 다양하게 변형될 수 있다.
상기 보조 프레임(130)은 상기 전면부(111)의 상부 측에 형성된다. 즉, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 보조 프레임(130)은 상기 제1 개구부(117)와 상기 상면부(115) 사이에 위치하도록 형성된다.
상기 보조 프레임(130)은 상기 고정 프레임(120)과 마찬가지로, 티타늄과 같은 금속 재질을 앞서 설명한 첨삭식 제조(additive manufacturing) 방법을 통해 적층식으로 다공부가 형성되지 않는 치밀 구조로 형성한다.
상기 보조 프레임(130)을 관통하여 상기 몸체 고정부(140)가 고정되며, 상기 몸체 고정부(140)는 상기 몸체부(110)를 환자의 다른 골격 구조에 고정시킨다.
즉, 상기 보조 프레임(130)은 상기 몸체 고정부(140)가 고정되는 것으로, 환자의 골격 구조를 고려하여, 고정력을 높일 수 있는 위치에 형성될 수 있으며, 이에 따라 도면에 도시된 위치 외에 다양한 위치에 또는 복수개로도 형성될 수 있다.
이와 같이, 상기 몸체 고정부(140)가 상기 보조 프레임(130)을 관통하여 환자의 골격과 고정되므로, 상기 보조 프레임(130)은 상대적으로 높은 강도를 가질 필요가 있으며, 이에 따라 상기 고정 프레임(120)과 동일하게 다공부가 형성되지 않는 치밀 구조로 형성될 수 있다.
상기 몸체 고정부(140)는 상기 보조 프레임(130)을 관통하여, 후술하겠으나, 예를 들어 환자의 추체(11)에 고정될 수 있으며, 이에 따라 상기 천추 보형물(100)이 환자의 추체(11)에 고정되어, 안정적으로 환자의 몸속에 고정될 수 있다.
도 4a는 도 2의 천추 보형물을 사용하여 일 측 천추를 치환한 수술상태를 도시한 이미지이다. 도 4b는 도 4a의 수술상태에 대하여 X선 촬영을 한 측면 이미지이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 실시예에 의한 천추 보형물(100)은 추체 고정부(150), 연장부(160) 및 연결부(170)를 더 포함할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 상기 몸체 고정부(140)는 상기 몸체부(110)의 상부에 상기 보조 프레임(130)을 관통하여 환자의 추체(11)에 고정된다. 그러나, 상기 몸체 고정부(140)를 통해 상기 몸체부(110)를 환자의 골격에 고정하는 것은 부족하다.
이에, 본 실시예에서는, 상기 연장부(160)가 상기 몸체 고정부(140)에 결합되며 환자의 척추(10)의 연장방향을 따라 연장된다.
또한, 상기 추체 고정부(150)가 상기 연장부(160) 상에 고정되며, 환자의 추체(11)를 관통하여 결합된다. 이 경우, 상기 추체 고정부(150)는 복수 개가 소정의 간격으로 상기 연장부(160) 상에 고정될 수 있다.
이와 같이, 상기 몸체 고정부(140) 외에, 상기 연장부(160) 및 상기 추체 고정부(150)를 통해 상기 몸체부(110)를 환자의 골격에 보다 견고하게 고정시킬 수 있다.
또한, 상기 연결부(170)는 와이어 형태로, 상기 제1 개구부(117) 및 상기 제2 개구부(121)를 통과하여 환자의 척추(10) 및 치환되지 않는 환자의 천추(22)를 묶는다. 그리하여, 상기 몸체부(110)를 척추(10) 및 다른 측 천추(22)에 동시에 고정시켜, 상기 치환된 천추 보형물(100)의 고정력 및 구조적 안전성을 향상시킨다.
이 경우, 상기 연결부(170)는 높은 강도의 금속 재질로 형성될 수 있다.
나아가, 상기 천추 보형물(100)의 고정력을 보다 향상시키기 위해, 보조 연장부(161) 및 보조 고정부(141)가 추가로 형성될 수 있다.
상기 보조 연장부(161)는 상기 몸체 고정부(140)와 고정되며 상대적으로 고정력이 약할 수 있는 상기 몸체부(110)의 하부 방향으로 연장되며, 상기 보조 고정부(141)는 상기 보조 연장부(161)에 고정되며 상기 몸체부(110)를 관통하여 환자의 골격에 고정될 수 있다.
본 실시예에서는, 상기 천추 보형물(100)이 환자의 천추의 일 측만을 치환하며, 치환된 상기 천추 보형물(100)은 환자의 치환되지 않는 천추와 상기 연결부(170)를 통해 결합되는 것을 설명하였다.
그러나, 환자의 천추의 양 측 모두 상기 천추 보형물(100)에 의해 치환되는 경우, 앞서 설명한 상기 천추 보형물(100)의 구성요소는 대칭적으로 구성될 수 있으며, 상기 연결부(170)는 일 측의 천추 보형물과 다른 측의 천추 보형물을 환자의 척추(10)에 동시에 고정시키도록 상기 제1 및 제2 개구부들(117, 121)을 관통하며 연결될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 치환이 필요한 환자의 천추와 동일한 외형을 가지며, 특히 환자의 척추와 고정되는 고정 프레임이 별도로 형성되며, 고정 프레임과 몸체부 상에 형성된 개구부들을 통해 환자의 척추 및 치환이 필요없는 환자의 천추가 고정될 수 있으므로, 치환된 천추 보형물의 구조적 안전성 및 인접 골격들과의 결합력이 향상될 수 있다.
특히, 몸체부는 다공성 구조를 가지므로 전체적인 천추 보형물의 무게를 저감시켜 환자의 불편함을 최소화할 수 있으면서도, 티타늄 재질로 형성되므로 충분한 강도를 유지할 수 있다.
나아가, 인접 골격들과의 연결 및 고정이 필요한 부분인 고정 프레임 및 보조 프레임은 다공성 구조 대신 치밀 구조의 금속으로 형성되므로 강도를 보강할 수 있다.
또한, 상기 보조 프레임에 고정되는 몸체 고정부에 연장부가 고정되고, 상기 연장부에 소정 간격으로 이격되며 고정되는 추체 고정부가 연결되므로, 환자에게 치환되어 삽입된 천추 보형물과 주변 골격들과의 고정력 및 구조적 안전성을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 환자의 천추의 상태에 따라 전체 천추를 치환하여야 하는 경우, 상기 몸체부 및 상기 고정 프레임 등을 대칭으로 제작하여 사용할 수 있으므로, 환자의 상태를 고려한 최적의 치환 수술이 가능하게 된다.
나아가, 상기 천추 보형물은 3D 프린터를 이용하여 제작되므로, 환자의 천추의 형상과 동일한 형상의 보형물을 비교적 짧은 시간에 제작할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (9)

  1. 제1 및 제2 측면부들, 전면(前面)부 및 배면(背面)부를 포함하여 치환이 필요한 환자의 천추와 동일한 외형을 갖는 몸체부; 및
    상기 제1 측면부에 형성되어 환자의 척추와 고정되는 고정 프레임을 포함하고,
    상기 전면부로부터 상기 배면부를 통과하도록 복수의 제1 개구부들이 형성되고, 상기 고정 프레임 및 상기 제1 측면부에는 상기 제1 개구부들과 연결되는 복수의 제2 개구부들이 형성되는 것을 특징으로 하는 천추 보형물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 몸체부는 금속 재질을 포함하고, 다공성(porous) 구조인 것을 특징으로 하는 천추 보형물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전면부에 형성되는 보조 프레임; 및
    상기 보조 프레임을 관통하여 상기 몸체부와 환자의 척추를 고정하는 몸체 고정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 천추 보형물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 고정 프레임 및 상기 보조 프레임은 금속 재질을 포함하고, 치밀 구조인 것을 특징으로 하는 천추 보형물.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 고정 프레임은 상기 제1 측면부의 외면, 및 상기 전면부 및 배면부의 일부면을 커버하도록 형성되고,
    상기 보조 프레임은 상기 전면부의 일부면을 커버하도록 형성된 것을 특징으로 하는 천추 보형물.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 몸체 고정부에는 환자의 척추 방향으로 연장되는 연장부가 고정되고,
    상기 연장부에는 소정 간격으로 이격되며 환자의 추체를 관통하여 고정되는 추체 고정부가 연결되는 것을 특징으로 하는 천추 보형물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 몸체부는 환자의 한 쌍의 천추와 동일한 형상으로 대칭으로 각각 제작되는 것을 특징으로 하는 천추 보형물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 개구부들 및 상기 제2 개구부들을 관통하여 상기 몸체부를 환자의 척추 및 환자의 다른 측 천추에 고정시키는 연결부를 더 포함하는 천추 보형물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 몸체부 및 상기 고정 프레임은 3D 프린터를 이용하여 제작되는 것을 특징으로 하는 천추 보형물.
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