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KR20140010427A - 가요성 나선형 고정 장치 - Google Patents

가요성 나선형 고정 장치 Download PDF

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Publication number
KR20140010427A
KR20140010427A KR1020137026242A KR20137026242A KR20140010427A KR 20140010427 A KR20140010427 A KR 20140010427A KR 1020137026242 A KR1020137026242 A KR 1020137026242A KR 20137026242 A KR20137026242 A KR 20137026242A KR 20140010427 A KR20140010427 A KR 20140010427A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
flexible
helical structure
helical
fixation
bone
Prior art date
Application number
KR1020137026242A
Other languages
English (en)
Inventor
신 사이다
미카엘 화이트
Original Assignee
신세스 게엠바하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 신세스 게엠바하 filed Critical 신세스 게엠바하
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Abstract

비가요성이고 강성인 스크루들을 정확하게 맞물리게 하기에 곤란한 각도들에서 뼈 내로의 적절한 고착을 제공하기 위한 가요성 고정 장치 및 방법이 개시된다. 하나의 경우에서, 고정 장치는 고정 장치의 맞물림을 달성하고 고정 장치를 위한 삽입-정지부로서 역할하는 나사(114)를 갖는 헤드(110)뿐만 아니라, 뼈 내로의 적절한 고착을 허용하는 나선형 부분(120)으로 구성된다. 나선형 부분은 진입 지점의 크기에 비해 상대적으로 큰 표면 영역에 걸쳐 뼈와 맞물린다. 나선형 부분은, 예를 들어 코르크 스크루 또는 코일 스프링과 유사할 수 있다. 장치는 원하는 이식 및 고정을 달성하기 위해 충분한 나선-방향 강성을 여전히 유지하면서도 (각진 삽입을 달성가능하게 하기 위한) 가요성을 제공한다. 장치가 전진할 때 장치를 굽히기 위한 나선형-홈형성된 용기(310)를 갖는 안내기(300)가 또한 개시된다.

Description

가요성 나선형 고정 장치{FLEXIBLE HELICAL FIXATION DEVICE}
추골 고정(vertebral fixation)(척추 고정(spinal fixation)으로도 알려짐)은 2개 이상의 추골들이 인조 추골 고정 장치를 통해 서로 고정되는 신경외과 시술이다. 추골 고정 장치의 목적은 척수 또는 척추 신경근의 손상 위험을 완화시키기 위해 추골 가동성(mobility)을 감소시키는 것이다. 추골 변형, 퇴행성 추골 장애(예컨대, 척추탈위증(spondylolisthesis)) 또는 추골 골절의 경우를 다루기 위해 추골 고정 시술이 필요할 수 있다.
오늘날, 척추 병변은 척추 임플란트 장치를 설치하기 위한 최소 침습 후방 경척추경 또는 척추경외 접근법을 사용하여 더욱 더 자주 처치되고 있다. 추골 고정을 달성하기 위해 사용되는 장치는 흔히, 다른 것들 중에서도 티타늄, 티타늄 합금, 폴리에테르에테르케톤 또는 탄소 섬유로 제조되는 일부 유형의 영구적 강성 또는 반-강성 장치이며, 로드(rod), 플레이트(plate), 스페이서(spacer) 및 이들의 다양한 조합들을 포함할 수 있다. 척추 임플란트를 제위치에 유지시키기 위해, 뼈에 대한 일부 형태의 고정이 사용될 수 있다. 다른 경우에, 추골 고정 장치는 추가 고정(후방/플레이트 고정)의 사용 없이 사용될 수 있으며, 이러한 경우에 고정은 추골 고정 장치 그 자체를 통해 수행된다.
장치를 뼈에 고정시키기 위한 가장 통상적인 수단은 일부 형태의 스크루(screw)(나사형성된 샤프트(threaded shaft)로도 알려짐)를 사용하는 것이다. 의료 시술에 사용되는 통상적인 유형의 스크루는 척추경 스크루(pedicle screw), 후관절 스크루(facet screw) 및 플레이트 스크루를 포함한다. 안정된 장치 고정은 또한, 블레이드, 못, 후크 및 다른 그러한 수단을 사용하여 달성될 수 있지만, 이들 접근법 중 몇몇(만약 있다면)은 스크루-유형 고정 장치를 사용하여 달성가능한 동일한 고착도(degree of purchase)를 제공할 수 있다.
그러나, 스크루들의 주 단점들 중 하나는 이들이 강성이고 비가요성인 것이다. 결과적으로, 스크루(또는 다수의 스크루들)가 스페이서 또는 다른 척추 장치를 이식하는 데 필요한 외과 개구에 대해 곤란한 각도로 고정된 몸체 내에 설치되어야 할 때, 스크루들이 정확하게 맞물리게 하기 위해 더 큰 또는 더 넓은 개구가 필요하다. 불행하게도, 더 큰 또는 확장된 개구의 사용은 "최소 침습" 시술의 수행과 일관되지 않을 수 있다.
가요성 고정 기구(및 이를 사용하는 방법)의 실시예들이 본 명세서에 개시되는데, 여기서 가요성 고정 기구는 굽힘가능한 나선형 구조체에 결합되는 나사형성된 헤드를 포함하는 가요성 고정 장치; 및 나사형성된 헤드에 대응하는 나사형성된 피팅(fitting) 및 나선형 구조체에 대응하는 나선형 홈형성된 채널을 포함하는 안내 장치를 실질적으로 포함한다.
또한, 나사형성된 헤드 및 나사형성된 헤드에 결합되는 나선형 구조체를 포함하고, 나선형 구조체는 힘의 인가 시 굽힘가능한, 가요성 고정 장치의 실시예들이 본 명세서에 개시된다.
또한, 가요성 고정 장치를 위한 안내 장치의 실시예들이 본 명세서에 개시되는데, 여기서 안내 장치는 가요성 고정 장치보다 큰 강성의 재료로 제조되는 용기(encasement), 및 가요성 고정 장치를 위한 입구(ingress) 및 출구(egress)를 포함하는 형상화된 채널을 포함하며, 상기 채널은 가요성 고정 장치를 굽히기 위한 굽힘 특징부를 추가로 포함한다.
본 발명의 이해를 용이하게 하기 위해 그리고 본 발명을 예시하기 위해, 예시적인 특징부들 및 구현예들이 첨부 도면에 개시되지만, 본 발명이 도시된 정확한 배열 및 수단으로 제한되지 않는다는 것이 이해되며, 여기서 유사한 도면 부호들은 수 개의 도면들 전반에 걸쳐 유사한 요소들을 나타낸다.
<도 1a>
도 1a는 본 명세서에 개시된 수 개의 실시예들을 대표하는 가요성 고정 장치의 3차원 도면.
<도 1b>
도 1b는 도 1a의 가요성 고정 장치의 단면도.
<도 1c>
도 1c는 예시적인 반-이식된 각진 구성(semi-implanted angled configuration)의 도 1a 및 도 1b의 가요성 고정 장치의 단면도.
<도 2>
도 2는 본 명세서에 개시된 소정의 대안적 실시예들을 대표하는, 도 1에 도시된 것과 유사한 가요성 고정 장치의 3차원 도면.
<도 3a>
도 3a는 본 명세서에 개시된 수 개의 실시예들을 대표하는 예시적인 안내 장치의 단면도.
<도 3b>
도 3b는 두(2)개의 가요성 고정 장치들을 이용하는 본 명세서에 개시된 수 개의 실시예들을 대표하는 도 3a의 예시적인 안내 장치의 3차원 도면.
<도 4>
도 4는 예컨대 도 3a의 예시적인 안내 장치 내에 완전히 삽입되고 맞물린 도 1a, 도 1b 및 도 1c의 가요성 고정 장치의 단면도.
<도 5>
도 5는 가요성 고정 장치와 함께 안내 장치를 이용하기 위한 방법을 나타내는 동작 흐름도.
척추 장치, 및 척추 장치를 제위치에 유지시키는 데 그리고/또는 적절한 안정성을 제공하여 추가 고정의 필요성을 제거하는 데 필요한 고정 장치(들) 둘 모두의 최소 침습 삽입을 허용하기 위해, 본 명세서에 개시된 수 개의 실시예들은 비가요성이고 강성인 스크루들을 정확하게 맞물리게 하기에 곤란한 각도들에서 뼈 내로의 적절한 고착을 제공할 수 있는 가요성 고정 장치 및 방법에 관한 것이다. 소정의 실시예들에서, 고정 장치는 고정 장치의 맞물림을 달성하고 고정 장치를 위한 삽입-정지부로서 역할하는 헤드뿐만 아니라, 뼈 내로의 적절한 고착을 허용하는 적합한 단면 기하학적 형상의 나선형 부분으로 구성된다. 그러한 실시예들에서, 나선형 부분은 나선형 형태가 진입 지점의 크기에 비해 상대적으로 큰 표면 영역에 걸쳐 뼈와 맞물릴 때 고정을 제공한다. 일부 실시예들에서, 나선형 부분은 코르크(cork) 스크루와 유사하게 구성될 수 있는 반면, 다른 실시예들에서 나선형 부분은 코일 스프링과 유사하게 구성될 수 있다. 구성에 상관없이, 수 개의 실시예들은 원하는 이식 및 고정을 달성하기 위해 충분한 나선-방향 강성을 유지하면서도 (각진 삽입을 달성가능하게 하기 위한) 가요성을 제공한다.
도 1a는 본 명세서에 개시된 수 개의 실시예들을 대표하는 가요성 고정 장치의 3차원 도면이다. 도 1b는 도 1a의 가요성 고정 장치의 단면도이다. 도 1c는 예시적인 반-이식된 각진 구성의 도 1a 및 도 1b의 가요성 고정 장치의 단면도이다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c에서, 가요성 고정 장치(100)는 전형적인 나사형성된 샤프트(또는 스크루)와 유사하게 형성되며, 가요성 고정 장치는 회전 도구 맞물림부(112), 수나사(114), 및 삽입-정지부 표면(116)을 특징으로 하는 나사형성된 헤드(110)뿐만 아니라, 나선형 구조체(120)를 포함하고, 나선형 구조체는 나선형 구조체(120)의 길이를 따라 연장되는 중공 코어(130) 주위에 권선되는 적합한 단면의 기하학적 형상(122)(본 예시적인 실시예에서는 원형)을 갖는 샤프트를 포함한다. 효율적인 피질골(cortical bone) 관통을 제공하기 위해 헤드로부터 가장 멀리 떨어진 나선형 부분의 원위 단부(distal end)에 첨예화 팁(sharpened tip)(126)이 위치된다. 수 개의 실시예들에서, 나사형성된 헤드(110)의 피치(118)는 나선형 부분(120)의 피치(128)와 동일하다.
나선형 구조체(120)는 그 코일들이 진입 지점의 크기에 비해 큰 영역에 걸쳐 뼈 내로의 적절한 고착을 획득할 때 고정을 달성한다. 소정의 실시예들에서, 나선형 구조체는 코르크 스크루에서 발견되는 그러나 (예컨대, 보다 경질의 조성물을 갖는 안내 장치에 의한) 삽입 동안에 (제1 또는 초기 방향으로부터 제2 또는 후속 방향으로) 방향전환 가능하도록 충분한 가요성을 갖는 스크루-부분과 유사할 수 있지만, 나선형 구조체 그 자체는 여전히 그 코일형 구조를 유지시키고 원하는 고정을 제공하기 위해 나선형 구조체가 맞물리는 뼈보다 더 경질이다. 일부 실시예들에서, 나선형 구조체는 후속 나선형 코일들이 코일들의 단면 직경보다 더 멀리 이격되도록 형성될 수 있는 반면, 다른 실시예들은 후속 나선형 코일들이 코일들의 단면 직경과 동일한 거리로 이격되도록 형성될 수 있다. 도 1c에서, 가요성 고정 장치(100)의 반-이식된 각진 구성은 나선형 구조체(120)의 길이를 따라 어디에서든 일어날 수 있는 굽힘 지점(150)에서의 나선형 구조체(120)의 가요성과, 팁(126)으로부터 나사형성된 헤드(110)에 더 가까운 최종 위치로의 전형적인 추이를 강조한다.
도 2는 도 1에 도시된 것과 유사하지만 6각형 단면의 기하학적 형상(122')을 갖는 샤프트를 포함하는 나선형 구조체(120)를 특징으로 하는 가요성 고정 장치의 3차원 도면이다. 대안적인 단면의 기하학적 형상들을 채용하는 대안적인 실시예들이 또한 예상된다. 예를 들어, 일부 대안적인 실시예들에 의해 이용되는 단면 기하학적 형상들은 장치를 뼈에 보다 양호하게 부착시키기 위해 또는 일단 이식되면 뼈로부터의 장치의 인출을 막기 위해 톱니(serration), 바브(barb) 또는 에지(edge)를 포함할 수 있다.
가요성 고정 장치(100)의 각도에서의 원하는 변화를 달성하기 위해, 안내 장치가 사용될 수 있다. 도 3a는 본 명세서에 개시된 수 개의 실시예들을 대표하는 예시적인 안내 장치(300)의 단면도이다. 안내 장치(300)는 다른 장치의 일부, 예를 들어 척주(vertebral column) 내의 인접 추골들 사이에 배치하기 위한 추체간 스페이서(interbody spacer)일 수 있다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 안내 장치(300)는 가요성 고정 장치(100)보다 더 경질이고 더 비가요성인 특성들의 조성물로부터 제조되는 용기(310)를 포함한다. 용기는 가요성 고정 장치를 위한 입구(320a) 및 출구(320b)를 갖는 형상화된 채널(320a로부터 320b로 연장됨)을 추가로 포함한다. 입구(320a)는 가요성 고정 장치(100)의 나사형성된 헤드(110)의 피치(118)와 일치하는 나사형성된 피팅(322)을 특징으로 한다. 나사형성된 피팅(322)을 지나, 가요성 고정 장치(100)의 나선형 구조체(120)의 전체 직경과 부합하고, 나선형 구조체(120)를 포함하는 개별 코일들과 정합하는 피치(128)와 부합하도록 형상화되는 나선형-홈형성된 채널(324)이 놓인다.
나선형-홈형성된 채널(324)은 나선형 구조체(120)의 코일들을 입구(320a)에서의 이동 방향과는 상이한 원하는 결과적인 각도에 해당하는 새로운 방향으로 안내하는 굽힘 특징부(326)를 추가로 포함한다. 굽힘 특징부(326)는 초기에 굽힘부를 만들고 이동 방향을 변화시키기 위해 나선형 구조체(120)의 코일들 사이의 간격을 왜곡시킨 다음에, 굽힘 특징부(326)는 나선형 구조체(120)의 코일들을 그러한 코일들이 출구(320b)에서 용기(310)를 빠져나가기 전에 대략적으로 코일들 사이의 그들의 원래 간격으로 복귀시킨다.
도 3b는 두(2)개의 가요성 고정 장치들을 이용하는 본 명세서에 개시된 수 개의 실시예들을 대표하는 도 3a의 예시적인 안내 장치의 3차원 도면이다. 도 3b는 안내 장치(300)의 용기(310)가 복수의 고정 장치들을 수용하도록 구성될 수 있음을 예시적으로 지적한다. 2개의 입구(320a) 및 출구(320b) 위치들이 도시되어 있지만, 추가의 입구(320a) 및 출구(320b) 위치들이 제공될 수 있다.
도 4는 예컨대 도 3a의 예시적인 안내 장치(300) 내에 완전히 삽입되고 맞물린 도 1a, 도 1b 및 도 1c의 가요성 고정 장치(100)의 단면도이다.
도 5는 가요성 고정 장치(100)와 함께 안내 장치(300)를 이용하기 위한 방법(500)을 나타내는 동작 흐름도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 502에서, 안내 장치(300)가 뼈에 인접하게 설치되고, 제위치에 고정될 준비가 된다. 504에서, 가요성 고정 장치(100)가 입구(320a)에서 안내 장치(300) 내로 도입된다. 506에서, 가요성 고정 장치(100)가 안내 장치(300) 내에서 회전하고 안내 장치를 통해 전진하게 하기 위해 (회전력과 같은) 힘이 가요성 고정 장치에 인가된다. 508에서, 고정 장치의 원위 팁(126)이 안내 장치(300) 내의 나선형 홈과 맞물린다. 510에서, 가요성 고정 장치(100)에 인가되는 지속적인 힘은 나선형 구조체(120)가 굽힘 특징부(324)로 들어갈 때 굽혀지게 한다. 512에서, 가요성 고정 장치(100)에 인가되는 지속적인 힘은 나선형 구조체(120)가 굽힘 특징부(324)를 통과한 후 다시 곧게 되게 한다. 514에서 그리고 가요성 고정 장치에 인가되는 지속적인 힘에 의해, 나선형 구조체(120)의 원위 팁(126)은 출구를 빠져나가고 뼈와 맞물린다. 516에서, 추가 힘의 인가시, 나사형성된 헤드(110)가 안내 장치(300) 상의 나사형성된 피팅(322) 내로 맞물린다.
소정의 실시예들의 경우, 하나 초과의 가요성 고정 장치(100)들이 특정 안내 장치(300)를 제위치에 고정시키기 위해 사용될 수 있다. 또 다른 실시예들은 안내 장치(300)의 중심 채널을 통해 (입구(320a)와 출구(320b) 사이에서) 안내 와이어를 이용할 수 있다. 또 다른 실시예들은, 예를 들어 목재, 석고(plaster), 암석 또는 임의의 다른 고체 재료와 같은, 뼈 이외의 다른 고정 목표물에 가요성 고정 장치를 이용하는 것에 관한 것이다. 또 다른 실시예들은 삽입되는 것이 아니라 고정 목표물 외부에서 작동하는 안내 장치의 사용에 관한 것이다.
전술된 요지는 단지 예로서 제공되며, 제한적인 것으로 해석되지 않아야 한다. 예시되고 기술된 예시적인 실시예들 및 응용들을 따르지 않고서 그리고 하기의 특허청구범위에 기재되는 본 발명의 진정한 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 본 명세서에 기술된 요지에 대해 다양한 수정 및 변화가 이루어질 수 있다.

Claims (22)

  1. 가요성 고정 장치(flexible fixation device)로서,
    나사형성된 헤드(threaded head); 및
    상기 나사형성된 헤드에 결합되는 나선형 구조체를 포함하며,
    상기 나사형성된 헤드에 대한 회전력의 인가는 상기 나선형 구조체가 제1 방향으로 전진하게 하고, 상기 나선형 구조체는 상기 회전력의 지속적인 인가 시 제2 방향으로 전진하도록 굽힘가능한, 가요성 고정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 나사형성된 헤드는,
    회전 도구 맞물림부; 및
    삽입 정지부 표면을 추가로 포함하는, 가요성 고정 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 나선형 구조체는 원위 첨예화 팁(distal sharpened tip)을 포함하는, 가요성 고정 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 나선형 구조체는 중공 코어(hollow core) 주위에 권선되는 샤프트를 포함하는, 가요성 고정 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 나사형성된 헤드의 피치는 상기 나선형 구조체의 피치와 동일한, 가요성 고정 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 나선형 구조체는 복수의 코일들을 포함하고, 제1 코일과 상기 제1 코일에 인접한 제2 코일 사이의 공간은 상기 제1 코일의 단면 직경과 적어도 동일한, 가요성 고정 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 나선형 구조체는 복수의 코일들을 포함하고, 제1 코일과 상기 제1 코일에 인접한 제2 코일 사이의 공간은 상기 제1 코일의 단면 직경보다 더 큰, 가요성 고정 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 나선형 구조체는 둥근 단면의 기하학적 형상을 포함하는, 가요성 고정 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 나선형 구조체는 6각형 단면의 기하학적 형상을 포함하는, 가요성 고정 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 나선형 구조체는 상기 가요성 고정 장치를 뼈 내에 부착시키기 위한 또는 일단 이식되면 상기 뼈로부터의 상기 가요성 고정 장치의 후퇴를 막기 위한 표면 특징부를 포함하는, 가요성 고정 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 표면 특징부는 하기의 표면 특징부 군: 톱니(serration), 바브(barb) 및 에지(edge) 중에서 하나인, 가요성 고정 장치.
  12. 가요성 고정 장치를 위한 안내 장치로서,
    상기 가요성 고정 장치보다 더 큰 강성의 재료를 포함하는 용기(encasement); 및
    상기 가요성 고정 장치를 위한 입구(ingress) 및 출구(egress)를 포함하는 형상화된 채널을 포함하며,
    상기 채널은 상기 가요성 고정 장치가 상기 입구로부터 상기 출구로 이동할 때 상기 가요성 고정 장치를 굽히기 위한 굽힘 특징부를 추가로 포함하는, 안내 장치.
  13. 제12항에 있어서, 나사형성된 헤드와 맞물리기 위한 나사형성된 피팅(fitting)을 추가로 포함하는, 안내 장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 형상화된 채널은 나선형 구조체와 맞물리기 위한 나선형 홈형성된 채널인, 안내 장치.
  15. 제12항에 있어서, 상기 굽힘 특징부는, 상기 가요성 고정 장치를 굽힌 후, 일단 상기 가요성 고정 장치를 위한 새로운 이동 방향이 달성되었으면 상기 가요성 고정 장치를 또한 펴는, 안내 장치.
  16. 가요성 고정 기구(flexible fixation apparatus)로서,
    굽힘가능한 나선형 구조체에 결합되는 나사형성된 헤드를 포함하는 가요성 고정 장치; 및
    상기 나사형성된 헤드에 대응하는 나사형성된 피팅 및 상기 나선형 구조체에 대응하는 나선형 홈형성된 채널을 포함하는 안내 장치를 포함하는, 가요성 고정 기구.
  17. 제16항에 있어서, 상기 가요성 고정 장치는 뼈보다 더 강성인 재료로 구성되고, 상기 안내 장치는 상기 가요성 고정 장치보다 더 강성인 재료로 구성되는, 가요성 고정 기구.
  18. 제16항에 있어서, 상기 나사형성된 헤드의 피치는 상기 나선형 구조체의 피치와 동일하고, 둘 모두는 상기 나사형성된 피팅의 피치 및 상기 나선형 홈형성된 채널의 피치와 동일한, 가요성 고정 기구.
  19. 제16항에 있어서, 상기 기구는 추체간 스페이서(interbody spacer)를 포함하는, 가요성 고정 기구.
  20. 제16항에 있어서, 적어도 하나의 추가적인 가요성 고정 장치를 추가로 포함하는, 가요성 고정 기구.
  21. 안내 장치와 함께 가요성 고정 장치를 이용하기 위한 방법으로서,
    상기 안내 장치를 고정 목표물에 근접하게 설치하는 단계;
    나선형 구조체를 포함하는 상기 가요성 고정 장치를 제1 각도로 상기 안내 장치의 입구 내로 도입시키는 단계;
    상기 가요성 고정 장치에 회전력을 인가하여 상기 가요성 고정 장치를 상기 안내 장치를 통해 전진시키는 단계로서, 상기 안내 장치를 통한 상기 가요성 고정 장치의 전진은 상기 가요성 고정 장치가 방향을 변경하게 하는, 상기 가요성 고정 장치를 상기 안내 장치를 통해 전진시키는 단계; 및
    상기 고정 목표물을 상기 제1 각도와는 상이한 각도로 상기 가요성 고정 장치와 맞물리게 하는 단계를 포함하는, 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 고정 목표물은 뼈인, 방법.
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