KR0128974B1 - 척추 고정 시스템 - Google Patents

척추 고정 시스템

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KR0128974B1
KR0128974B1 KR1019940700111A KR19940700111A KR0128974B1 KR 0128974 B1 KR0128974 B1 KR 0128974B1 KR 1019940700111 A KR1019940700111 A KR 1019940700111A KR 19940700111 A KR19940700111 A KR 19940700111A KR 0128974 B1 KR0128974 B1 KR 0128974B1
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플레쳐 밀러 데이비드
알란 페리스 로버트
페트릭 바레트 죤
Original Assignee
리챠드 이.듀에르 2세
다네크 그룹 인코포레이티드
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Abstract

척추 고정 시스템은 연장된 고정판(13)을 포함하는 바, 상기 판은 판의 윗면 및 밑면(19,17)에 형성되어 다수의 오목 디프레션(28,25)을 가진 가늘고 긴 슬롯(21)을 구비한다. 상기 시스템은 또한 척추의 상기 판 사이에 로드를 전달하기 위한 페디클 스크류(40)및 너트(32)를 추가로 포함한다. 페디클 스크류는 나사산 너트 결합부(42), 나사산 뼈 결합부(44)및 상기 판내의 오목 디프레션에 대해 상보적인 단단한 상부 및 하부 궁형 표면을 가지는, 나사산 너트 결합부 및 나사산 뼈 결합부 사이의 중간부(46)를 포함한다. 상기 너트는 또한 상기판의 상부 오목 디프레션에 대해 상보적인 단단한 하부 궁형표면을 포함한다. 한 조립된 구조에 있어서, 상기 판은 페디클 스크류의 상부 궁형 표면과 너트 사이에서 클램프된다. 상기 페디클 스크류(70)의 대안적 실시예에 있어서, 중간부는 상이한 구형 곡률 반경을 가지는 상부 및 하부 궁형 표면(79,77)을 가진다.

Description

척추 고정 시스템
본 발명은 척추 고정 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 특히, 척추뼈(vertebrae)를 일렬로 유지하기 위하여 척추뼈 본체에 부착하기 위한 고정판 및 뼈 스크류 시스템에 관한 것이다.
최근 몇년 내에, 척추 고정 시스템은 통상 극상 돌기(spinous processes)의 대향 측면상에서 척추의 척추뼈 사이에 결합되는 대체로 단단한(rigid)판을 사용하는 것이 개발되어져 왔다. 이러한 척추판의 한 형태는 스테프(steffee)에게 허여된 미국 특허 제4,611,581호 및 제4,696,290호에 개시되어 있다. 이 장치에서, 척추판은 힘 전달 부재의 나사부를 수용하기 위해 일련의 개구를 그 내부에 구비하고 있다. 이 힘 전달 부재는 척추뼈를 결합하기 위한 제1나사부와, 척추뼈로부터 척추판내의 개구를 통해 외부로 돌출하는 제2나사부를 포함하는 이중 나사산 스크류를 포함한다. 상기 스테프에게 허여된 특허의 장치에서 이중 나사산 뼈 스크류는 힘 전달 부재의 제2나사부상에 그리고 상기 판에 대해 단단하게 고정되는 너트에 의해 척추판에 결합된다. 상기 스테프 특허에 기술된 척추판은 상기판의 강성을 증가시키는 경향이 있는 판에 가늘고 긴 구멍사이에서 다수의 브릿지 소자를 포함한다.
척추 고정 시스템의 다른 형태는 루크(Luque)에게 허여된 미국 특허 제4,790,297호에 기술되어 있고, 상기 특허는 본 발명의 양수인에게 양도되었다. 이 시스템에서, 척추 고정판은 판의 길이 방향과 대체로 횡방향으로 연장하는 가늘고 긴 단일 개구를 갖는다. 다수의 디프레션(depression)이 가늘고 긴 개구의 중앙엣지에서 판의 상부 표면에 형성되어 있다. 이 디프레션은 척추판내의 개구를 관통하여 척추뼈내로 연장하는 뼈 스크류의 볼록부를 결합하기 위하여 사용된다. 또한 이 시스템은 뼈 스크류가 척추판상에 서로 조여질 때 판의 확장(spreading)을 방지하기 위하여 판을 둘러싸고 있는 판 링을 포함한다. 이 판 링은 고정판의 길이에 따라 어떤 위치에 배치될 수 있다.
종래의 판 고정 시스템에 의하여 발생된 한 난점은 페디클(pedicle; 척추뼈의 일부로서 이하에선 단순히 뼈라고도 함)스크류의 파괴이다. 예를 들면, 스테프의 시스템에 있어서, 제11나사부(또는, 뼈 스크류부)는 분리 너트가 판의 상부 측면에 대하여 조여질 때 고정판의 하부 측면과 접촉하는 너트 표면을 포함한다. 실질적으로 너트 표면은 고정판의 하부 측면에 대하여 편평하게 접촉하지 않으므로 판 밑에 노출된 제2나사부 또는 너트 결합부의 지지되지 않은 부분을 남긴다. 이것은 척추 운동에 의하여 발생되는 주기적인 하중에 기인한 피로 파괴를 일으킬 수 있는 제2나사부에서의 응력 상승을 초래한다. 스테프의 시스템에 있어서 고정판에 대한 스크류의 각도 편차 또는 스크류 앵귤레이션(angulation)의 증가는 응력 및 피로 파괴의 같은 것을 증가시킬 수 있다.
대체로 단단한 척추판을 사용하는 종래 척추 고정 시스템의 다른 단점은 이판이 척추뼈에 대한 다양한 고정 각도를 고려하여 요구될 수 있는 또는, 척추의 통상적인 화살촉 모양의 곡률을 수용하기 위하여 요구될 수 있는 뼈 스크류와 판 사이에 유익한 앵귤레이션 양을 제공하지 못한다는 것이다. 종래의 장치에서는, 이러한 앵귤레이션은 종종 인접 척추뼈사이의 만곡부에 맞게 뼈 판 자체를 구부림으로써 제공된다. 판을 구부리는 것은 페디클 스크류를 척추뼈에 적절하게 배열하는 것을 어렵게 만든다.
척추 판 고정 시스템에 있어서 시스템의 강성(stiffness)과 경성(rigidity)의 절충은 시스템이 척추의 뼈 용합을 용이하게 하기 위해 충분한 강성을 가질 것을 요구하고 척추에 작용하는 통상의 로드가 뼈 스크류의 피로 파괴를 초래할 정도의 경성을 가지지 않는 것을 요구한다. 상기 고정 시스템은 이러한 절충을 이루는 능력을 나타내고 있지 않다.
그러므로, 뼈 성장과 고정 시스템 구성물의 보호를 위한 경성 요구를 보다 쉽게 절충할 수 있는 뼈 고정 시스템이 요구된다. 즉 다시 밀하면, 수반되는 피로파괴 경향없이 강성이 증가된 고정 시스템이 요구된다.
또한 척추판 자체를 구부려서 형성할 필요 없이 뼈 결합 스크류 사이에서 앵귤레이션을 이룰 수 있는 척추 고정 시스템이 요구된다. 또한, 척추뼈로 부터 힘전달 부재로 전달된 로드가 일반적으로 판 표면에 대체로 수직이 아닌 각도로 고정판에 전달될 수 있는 척추 고정 시스템이 추가로 요구된다.
발명의 요약
본 발명은 종래 시스템에서 발생된 문제점을 해결하는 척추 고정 시스템을 제공한다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 본 발명의 시스템은 척추뼈와 직면한 하부 측면과, 이 하부 측면에 대체로 평행하게 연장하는 대향 상부 측면을 가지는 가늘고 긴 판을 포함한다. 또한, 이 판은 판의 길이를 따라 연장된 상부 측면과 하부 측면사이를 관통하도록 한정된 가늘고 긴 슬롯을 포함한다. 이 슬롯은 슬롯과 하부측면의 교차점에 있는 하부 엣지를 그리고 슬롯과 상부 측면의 교차점에 있는 상부 엣지를 갖는다. 다수의 제1오목 디프레션(depression)은 슬롯의 하부 엣지에 형성되고, 다수의 제2오목 디프레션은 슬롯의 상부 엣지에 형성된다. 일실시예에 있어서, 슬롯의 상부 엣지에 있는 오목 디프레션은 부채모양의 표면(scalloped surface)을 형성한다. 또한 하부 엣지의 디프레션은 상부 부채꼴에 대응하는 부채모양의 표면을 형성한다. 다른 실시예에 있어서, 슬롯의 하부 엣지에 있는 다수의 제1오목 디프레션은 슬롯의 하부 엣지의 모든 주변 둘레로 연장하는 단일의 오목한 표면이다.
또한, 이 시스템은 척추뼈와 가늘고 긴 판사이에 힘을 전달하기 위해 이 척추뼈와 판을 결합하기 위한 로드 전달 수단을 추가로 포함한다. 이 로드 전달 수단은 제1 나사부와, 제2 나사부 및, 제1 및 제2나사부 사이에서 이들과 일체로 형성된 중간부를 가진 페디클(pedicle; 척추뼈의 일부임)스크류 수단('뼈 스크류 수단'이라고도 함)을 포함한다. 제2나사부는 척추뼈를 결합하기 위한 다수의 나사산을 포함한다. 이 중간부는 제1나사부를 향하여 직면한 단단한 상부 궁형 표면을 가지며, 상부 궁형 표면은 그 내부에 수용되는 고정판의 다수의 제1오목 디프레션과 대체로 상보(相補 또는 보상)적이다. 로드전달 수단은 또한 페디클 스크류 수단의 제1나사부와 결합하는 나사산 헤드부와 단단한 하부 궁형 표면을 갖는 너트도 포함한다. 상기 하부 궁형 표면은 그 내부에 수용되는 슬롯의 상부 엣지에 형성된 다수의 제2오목 디프레션과 상보적이다.
척추 고정 시스템의 조립된 형상에 있어서, 페디클 스크류 수단은 외측으로 연장하는 제1나사부에 의해 척추뼈에 나사 체결된다. 상기 고정판은 페디클 스크류 수단의 중간부에 의해, 특히 상부 궁형 표면에 대향되게 지지된다. 너트는 고정판을 페디클 스크류 수단의 중간부와 너트 사이에 고정할 때까지 제1나사부를 따라 아래로 조여진다. 너트의 하부 궁형 표면은 상부 오목 디프레션에 수용되며, 페디클 스크류 수단의 상부 궁형 표면은 하부 오목 디프레션내에 수용된다.
대안적인 조립 형성에 있어서, 페디클 스크류 수단은 상기 판의 상부 오목디프레션내에 위치되는 중간부의 하부 궁형 표면의 척추뼈에 나사 체결된다. 페디클 스크류 수단은 상기 중간부가 척추뼈에 인접하거나 또는 접촉한 판을 당길 때까지 판 슬롯을 통해 연장하고 판 슬롯을 통해 척추뼈에 직접 나사체결된다. 페디클 스크류 수단의 제1나사부는 스크류 수단이 일단 뼈에 나사 체결되면 제거될 수 있다. 동일한 페디클 스크류 수단이 페디클 스크류 수단의 위치 선정에 필요한 경성과 고정 정도에 따라 뼈 스크류나 뼈 볼트로 척추뼈에 결합될 수 있음을 알 수 있다. 페디클 스크류 수단에 대한 한 특정 실시예에 있어서 상기 중간부는 어떤 조립된 구조라도 쉽게 수용할 수 있는 형상으로 되어 있다.
본 발명의 한 특징에 있어서, 제1 및 제2오목 디프레션과 상하부 궁형 표면은 연장된 판에 대하여 페디클 스크류 수단의 앵귤레이션을 허용하도록 상호 작용한다. 궁형 표면과 오목 디프레션은 페디클 스크류 수단이 판에 대해 경사지게 위치할지라도 척추의 운동에 의해 발생되는 힘이 고정판에 효과적으로 전달될 수 있도록 광범위한 각도에 걸쳐 로드 전달 접촉부로 유지된다.
본 발명의 판형 척추 고정 시스템의 한 목적은 시스템이 척추의 뼈 융합을 용이하게 하기에 충분한 강성을 가지고, 척추상의 통상적인 로드에 의해 뼈 스크류의 피로 파괴를 초래할 정도로 너무 단단하지 않도록 시스템의 강성 및 경성에 있어서 최적의 조화를 성취하는 것이다. 다른 목적은 뼈판 자체를 구부려서 형성할 필요없이 뼈 결합 스크류 사이의 앵귤레이션을 성취할 수 있는 척추 고정 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 척추뼈로부터 로드 전달부재에 전달되는 로드가 판표면과 수직이 아닌 각도에서 효과적으로 고정판에 전달될 수 있는 척추 고정 시스템을 제공하는 것이디. 이와 관련된 목적은 힘 전달 부재내에서 응력 발생이나 응력 집중을 발생시키지 않고 고정판에 대해 수직이 아닌 각도로 로드를 전달할 수 있게 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상이한 정도의 고정 및 강도를 얻기 위하여 상이한 구조를 수용할 수 있는 로드 전달 부재 및 척추판 구조를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적 및 장점은 다음의 상세한 설명과 첨부 도면으로부터 분명해질 것이다.
제1도는 본 발명에 따른 한 쌍의 척추 고정 시스템이 부착된 환자 척추 일부분의 평면도.
제2도는 본 발명의 척추 고정 시스템의 고정판 수단의 사시도.
제3도는 제2도의 3-3 선을 따라 절취하여 화살표 방향으로 바라본 고정판 수단의 횡단면도.
제4도는 본 발명의 척추 고정 시스템의 로드 전달 수단의 전개된 측면도.
제5도는 제4도의 5-5 선을 따라 절취하여 화살표 방향으로 바라본 로드전달 수단의 페디클 스크류 수단의 단면도.
제6도는 제1도의 6-6 선을 따라 절취하여 화살표 방향으로 바라본 척추 고정 시스템이 부착된 척추뼈의 확대 단면도.
제7도는 서로 다른 상대 각도로 한 쌍의 로드 전달 수단을 도시하는 본 발명에 따른 척추 고정 시스템의 측면 개략도.
제8도는 본 발명의 척추 고정 시스템의 다른 실시예의 로드 전달 수단의 측면 단면도.
제9도는 본 발명의 척추 고정 시스템에 이용되는 고정판 수단의 다른 실시예의 저면도.
제10도는 본 발명에 따른 척추 고정 시스템의 또 다른 실시예의 로드 전달수단의 측면도.
제11도는 제6도에 도시된 판과 등일한 고정판과 척추뼈사이에 결합된 제10도의 로드 전달 수단을 가진 제6도의 도면과 유사한 척추뼈의 확대 단면도.
본 발명의 원리에 대한 이해를 촉진시킬 목적으로, 참조부호가 도면에 도시된 실시예에 붙여지고 특정 용어가 동일 참조 부호에 사용된다. 그러나, 이는 본 발명의 범주를 한정하려는 것이 아니며, 도시한 실시예의 다른 변형예와 변경예 및 기술된 본 발명 원리의 다른 적용예들이 본 발명과 관련된 기술분야의 숙련자들에 의해 성취될 수 있다고 이해해야 한다.
본 발명의 양호한 실시예에 있어서, 척주의 척추뼈(V)의 부분 고정에 사용되는 척추 고정 시스템(11)이 제1도에 도시되어 있다. 일반적으로, 척추 고정 시스템(11)은 단단한 척추판 수단 또는 판(13)과 적어도 한쌍의 로드 전달 수단(15)을 포함한다. 통상적으로, 고정 시스템(11)은 제1도에 도시된 바와 같이, 척주 또는 극상돌기(spinous processes)의 각 측면에서 사용되고 본 기술분야의 숙련자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이 다수의 척주 레벨을 고정하기 위해 사용될 수도 있다. 로드 전달 수단(15)은 척추뼈와 결합되고 힘을 척주로부터 고정판 수단(13)에 전달하기 위해 작용한다.
고정판 수단(13)을 에워싸고 있는 판형 링 수단 또는 평형 링(23)이 척추 고정 시스템(11)에 설치되어 있다(제6도 참조). 본 발명의 판형 링(23)의 목적과 그 구성은 루크에게 허여된 미국 특허 제4,790,297호에 기술되어 있다(예를들어, 컬럼4의 1 내지 12 째줄 참조). 본 발명의 목적을 위해, 판형 링(23)은 로드 전달수단(15)이 판(13)상에서 아래로 조여질 때 판(13)의 확장을 방지하도록 고정판(13)을 에워싸고 있다. 판형 링(23)은 판형 링(23)이 판(13)상에서 미끄러질 수 있게 하는 직사각형 슬롯을 갖는 직사각형 본체를 포함한다.
제2도 및 제3도를 참조하면, 고정판 수단 또는 판(13)은 제1 또는 하부측면(17)과 그에 대향하는 제2 또는 상부 측면(19)을 가진다. 하부 측면(17)은 척추 고정 시스템(11)이 작동 위치에 있을 때 척추뼈를 향하는 반면에, 상부 측면(19)은 척추뼈로부터 떨어져 있다. 판(13)은 판(13)의 길이방향 또는 축방향을 따라 하부 측면(17)과 상부 측면(19) 사이로 연장하는 가늘고 긴 슬롯(21)을 가진다. 상기판의 하부 측면에 인접한 슬롯(21)의 하부 엣지는 다수의 하부 오목 디프레션(depression; 25)을 포함한다. 유사하게, 판의 상부 측면(19)에 인접한 슬롯(21)의 상부 엣지는 다수의 상부 오목 디프레션(28)을 포함한다. 판(17)의 하부 측면에서, 한쌍의 대향하는 하부 단부 디프레션(26)이 슬롯(21)의 단부에 형성되어 있다. 한쌍의 상부 단부 디프레션(29)은 판(13)의 상부 측면(19)에 있는 가늘고 긴 슬롯(21)의 단부에 위치된다.
오목 디프레션(25,28)은 판의 하부 측면과 상부 측면에 나란히 이격된 관계로 슬롯(21)의 모든 측면주위에 위치되어 있다. 판의 어느 한 측면(17 또는 19)에 있는 오목 디프레션(25)은 슬롯(21)의 대향측면에 정렬되어 있다. 또한, 하부측면(17)상의 디프레션(25)은 상부 측면(19)상의 디프레션(28)과 정렬된다. 이와 같이, 상기 판(13)은 상부 부채꼴 면과 하부 부채꼴 면을 갖는 이중 부채꼴 판으로 나타난다.
상기 판(13)은 다양한 형태로 구성될 수도 있다. 예를 틀어, 슬롯과 디프레션은 2.54 내지 10.16cm(1 내지 4inch)의 다양한 길이를 갖는 스텐레스 스틸 바아로 기계가공 될 수 있다. 디프레션(25,26,28,29)은 특정 실시예에서 0.80cm(0.315inch)의 직경을 갖는 바아의 구형 절단면으로 형성된다.
제4도에 상세히 도시된 로드 전달 수단(15)은 구형 너트(32) 및 페디클 스크류 수단(40; 뼈 스크류 수단이라고도 함)을 포함한다. 너트(32)는 렌치와 같은 조임 공구에 의해 결합될 수 있는 육각 헤드 형상인 헤드부(34)를 포함한다. 너트(32)는 또한 고정 시스템 작동 위치에 있을 때 판(13)의 상부 측면(19)에서 상부 오목 디프레션(28) 또는 상부 단부 디프레션(29)내에 배열되는 하부 궁형 표면(36)을 포함한다. 따라서, 하부 궁형 표면(36)의 직경은 상부 디프레션(28,29)의 직경과 동일한 것이 바람직하다. 궁형 너트(32)는 로드 전달 수단(15)의 페디클 스크류 수단(40)을 결합시키기 위한 내부압나사를 포함한다.
상기 페디클 스크류(40)는 제1나사부(42)와 제2나사부(44)를 갖는 가늘고 긴 샤프트를 포함한다. 제1나사부(42)는 구형 너트(32)의 내측 나사(38)와 결합되는 다수의 수나사를 포함한다. 제2나사부(44)는 무딘 단부(45)를 갖는 나선형 뼈로 형성되어 있다. 나선형 뼈의 나사산은 페디클 스크류 수단(40)이 나사 체결되는 척추뼈(V)의 뼈 조직과 결합된다. 제2나사부의 나선형 뼈의 형상은 본기술 분야의 숙련자들에게 공지된 다양한 형상 및 크기로 구성될 수 있다.
페디클 스크류 수단(40)의 샤프트는 페디클 스크류 수단(40)이 이중 나사산 뼈 스크류를 한정하도록 제1나사부(42)와 제2나사부(44) 사이에서 일체형 중간부(46)를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 상기 중간부는 상부 궁형 표면(47)을 포함한다. 상부 궁형 표면(47)은 판(13)의 하부 측면(17)에 있는 하부 오목 디프레션(25,26)과 결합된다. 상부 궁형 표면(47)의 직경은 구형 형상이 적합하며 하부 오목 디프레션(25,26)이 직경과 적어도 동일한 직경을 갖는다. 도시된 실시예에서, 중간부(46)는 거의 구형으로 도시되어 있다. 그러나, 중간부(46)는 상부 궁형표면(47)만을 남겨두고 절두될 수도 있다.
페디클 스크류 수단(40)은 제1나사부(42)에 인접한 페디클 스크류 수단의 단부에 형성된 캐비티(49)를 구비한다. 상기 캐비디(49)는 삽입 공구를 결합하기 위하여 육각형상이 바람직하다. 페디클 스크류 수단(40)은 또한 스크류 수단의 전체 길이를 통하여 연장하는 보어(48)를 포함하도록 캐뉼러(cannula)되어 있을 수도 있다.
페디클 스크류 수단(40)을 척추뼈에 삽입하기 위해, 양호한 척추 고정 방법은 본 기술분야에 공지된 바와 같이 스크류 탭(tap)을 사용하여 척추뼈(V)에 압나사의 골을 내는 것이 요구된다. 골진 나사산은 척추 고정 시스템(11)이 고정되는 척주의 각 레벨내에 만들어질 수 있다. 예를 들면 제1도에 도시된바와 같이, 나사산은 세개의 척추뼈(V)내에 골이 형성된다. 그런 다음, 페디클 스크류 수단(40)은 페디클 스크류 수단(40)의 단부에서 육각 캐비티(49)에 결합되는 적합한 나사 공구를 사용하므로써 골이 난 뼈 개구에 나사 체결될 수 있다. 뼈에 순간적으로 삽입되는 가이드 와이어는 페디클 스크류 수단이 뼈 개구내로 나사 체결될 때 상기 순간 가이드 와이어가 보어(48)를 통하여 연장되므로 페디클 스크류수단을 적합하게 정렬하기 위하여 사용될 수 있다.
페디클 스크류 수단(40)은 확인된 소정의 깊이까지 뼈에 나사 체결되어서 상부 궁형 표면(47)이 고정판 수단의 하부 오목 디프레션(25)과 접촉할 수 있는 한편, 고정판(13)은 제6도에 도시된 바와 같이 척추뼈(V)의 돌기 사이에 배치된다. 따라서, 제6도에 도시된 바와 같이 페디클 스크류 수단(40)의 중간부(46)는 척추뼈와 접촉하지 않는다.
페디클 스크류 수단(40)이 척추뼈(V)내에 있는 나사골이 형성된 각각의 개구에 나사 체결되면, 고정판(13)은 각 페디클 스크류 수단(40)의 궁형 표면(47)에 대해 배치된다. 하부 오목 디프레션(25)과 각 페디클 스크류 수단(40)의 상부 궁형표면(47)은 페디클 스크류 수단과 고정판 수단 사이에 앵귤레이션을 허용하도록 상호 작용한다. 즉, 페디클 스크류 수단은 비정상(이상) 페디클 상태를 수용하는 여러각도로 고정판(13)을 체결한다. 고정판이 페디클 스크류 수단(40)의 상부 궁형표면(47)과 접촉하는 오목 디프레션(25)에 양호하게 정렬 배치되면, 구형 너트(32)는 각 페디클 스크류 수단의 제1나사부(42)상에 결합될 수 있다.
구형 너트(32)는 이 너트(32)의 하부 궁형 표면(36)이 고정판(13)의 상부 오목 디프레션(28)과 결합될 때까지 제1나사부(42)를 따라 하향으로 조여진다. 다시, 상기 너트(32)의 하부 궁형 표면(36)과 상부 오목 디프레션(28)은 페디클 스크류 수단(40)이 여러 각도로 상기 판(13)을 체결하도록 상호 협력한다. 더욱이, 하부 궁형 표면(36)과 상부 오목 디프레션(28)은 고정판(13)의 길이를 따라 페디클 스크류 수단(40)을 정렬시키는 수단을 구비한다. 이들 두 표면의 상호 협동은 페디클 스크류 수단이 척주로부터의 로드하에서 판의 길이를 따라 이탈하는 것을 방지한다.
제7도에 도시된 바와 같이, 한쌍의 페디클 스크류 수단(40)은 척추뼈(도시안됨)에 다른 각도로 결합될 수 있다. 좌측 페디클 스크류 수단(40)은 상기 판(13)과 수직방향에 대해 각도 ''A''로 결합된 상태로 도시된 반면에, 우측 페디클 스크류 수단(40)은 상기 판과 수직하게 배향되어 있다. 종래의 척추고정 시스템과 달리, 본 발명의 실시예는 고정판(13)과 로드 전달 수단(15)사이에 고정판의 상하부 측면에 구형 접촉부를 제공한다. 이들 구형 접측부는 척추 고정 시스템이 환자에게 설치될 때 부품 사이에 앵귤레이션을 허용한다. 더욱이, 구형 접촉부는 페디클 스크류 수단이 제7도에 도시된 바와 같이 각도 A를 가지더라도, 척주로부터 척추뼈(V)를 통하여 로드 전달 수단(15)까지 로드를 고정판(13)에 효과적으로 전달하도록 한다.
본 발명의 고정판 수단(13)과 로드 전달 수단(15)의 조합은 페디클 스크류 수단(40)상에 가해진 로드를 제어할 필요성과 뼈 융합을 촉진하기 위해 뼈 조직을 요구할 필요성과의 사이에 유리한 절충을 제공한다. 다른 장점에 대해, 로드 전달수단(15)이 반작용하는 판 수단(13)의 단일 슬롯(21)은 상기 판(13)이 증가하는 로드에 의해 확장될 때 상기 판내에서 스프링 작용을 한다. 고정판의 궁형 표면과 로드 전달 수단 사이의 상호 작용은 페디클 스크류 수단이 제7도에 도시된 바와 같이 고정판에 대해 일정 각도로 되어 있을 때 특히 스프링 작용을 한다. 이러한 스프링 작용은 로드 전달 수단의 피로 수명을 증가시킨다. 척추 고정 시스템(11)에 대한 판 링 수단(23)의 추가는 척추 고정 시스템이 척추뼈(V)상에 최적의 로드를 유지하기 위해 로드 및 언로드 될 때 고정판(13)의 확장 량을 제어한다. 궁형스캘럽(scallop) 또는 디프레션(25,28)은 또한 페디클 스크류 수단(40)의 앵귤레이션 증가에 대한 버팀벽으로서 작용하므로, 페디클 스크류 수단을 초기 각도 방향으로 유지하는 경향이 있다.
제8도를 참조하면, 도면 부호 50으로 도시된 로드 전달 수단의 다른 실시예는 페디클 스크류 수단(51)과 구형 너트 수단(52)을 포함한다. 로드 전달 수단(50)은 또한 페디클 스크류 수단(51)에 대한 너트 수단의 위치를 유지하기 위해 너트 수단(52)에 대하여 페디클 스크류 수단상에 나사 체결되는 록크 너트(55)를 추가로 포함한다. 페디클 스크류 수단(51)은 상기 실시예의 제2나사부 또는 뼈 스크류부(44)와 대체로 유사한 제24나사부(60)를 포함한다. 페디클 스크류 수단(40)의 상기 실시예로부터의 변형에 있어서, 스크류 수단(51)은 고정판(13)의 표면으로부터 상당히 떨어져 연장하는 보다 긴 제1나사부(58)를 포함한다. 제1나사부(58)의 단부(59)는 구동 또는 삽입 공구를 결합하도록 형성될 수 있다. 록크너트(55)와 구형 너트 수단(52)은 고정판(13)에 대해 연장된 제1나사부(58)상에 나사 체결된다. 제1나사부(58)의 초과 길이는 록크 너트(55) 바로 위로 돌출될 수 있음을 알 수 있다.
페디클 스크류 수단(51)은 중간부(62)를 포함한다. 이 중간부는 목형(neck)하향 세그먼트(66)에 의해 제2나사부 또는 뼈 스크류부(60)에 연결된 구동부(64)를 포함한다. 궁형 표면(68)은 제1나사부(58)와 일체형으로 인접한 구동부(64)의 상부면에 형성된다. 이 궁형 표면(68)은 상기 실시예의 페디클 스크류 수단(40)의 궁형 표면(47)과 거의 동일하다. 이 실시예의 궁형 표면(68)이 제1 및 제2나사부와 일체형인 반면에, 너트 수단(52)과 같은 다른 구형 너트는 궁형 표면을 제공하도록 제1나사부상에 전환되어 체결될 수 있다. 이러한 변형에 있어서, 구형 표면(68)은 일체형 중간부(62)의 구동부(64)상에서 하향으로 나사 체결되는 역구형 너트에 의해 양호하게 제거될 수 있다.
본 발명에 따른 고정판 수단의 대안적 실시예에 있어서, 고정판 수단 또는 판(13')은 제2도 및 제3도에 도시된 고정판(13)과 거의 유사하게 제공된다. 그러나, 본 대안적 실시예에 대해, 가늘고 긴 슬롯(21')은 판(13')의 제1 또는 하부 측면(17')에서 슬롯(21')의 전체 주위를 따라 연장하는 단일 오목면(25')을 포함한다. 하부 오목면(25')은 가늘고 긴 슬롯(21')의 대향 단부의 하부 단부 디프레션(26')에서 종결된다.
상기 판의 대향면 또는 상부 측면은 상기 실시예의 판(13)의 디프레션(28,29)과 같은 다수의 상부오목 디프레션(도시 안됨)을 포함한다. 따라서, 판의 상부 측면에 있는 오목 디프레션은 고정판(13')의 세로 길이를 따라 로드 전달 수단(15,50)을 위치시키기 위한 수단을 제공한다. 판(13')의 하부 측면(17')의 하부 오목면(25')은 상기 이중 스캘럽 판(13)에 의해 통상 허용되는 것 보다 고정판(13')에 대해 로드 전달 수단의 각도를 더 크게 한다.
이 실시예에 있어서, 고정판의 상기 실시예에서와 같이 로드 전달 수단의 궁형 표면은 척추에서 고정판까지 힘을 효과적으로 전달하기 위해 비교적 큰 각도로 판(13')의 상하부 측면에서 오목면과 접촉 유지된다. 그러나, 이 실시예가 더 큰 각도를 허용하는 반면에, 스프링 또는 버팀 효과는 페디클 스크류수단이 일정 로드하에서 하부 오목면(25')을 따라 다소 미끄러지므로 상기 실시예의 스캘럽 변형으로부터 감소된다.
본 발명에서 사용하기 위한 페디클 스크류 수단의 대안적 실시예가 제10도에 도시되어 있다. 페디클 스크류 수단(70)은 제4도에 도시된 너트(32)와 같은 기계식 나사 너트와 결합하는 제1나사부(72)를 포함한다. 상기 수단(70)은 또한 뼈 연결 나사로 형성된 제2나사부(74)를 포함한다. 중간부(76)는 제1 및 제2나사부(72,74)를 각각 분리한다. 이러한 점에서, 페디클(pedicle)스크류 수단(70)은 상기 실시예의 페디클 스크류 수단(40)과 유사하다.
페디클 스크류 수단(70)은 중간부(76)의 형상에 있어서 상기 스크류 수단(40)과 다르다. 이 대안적 실시예에 있어서, 중간부(76)는 일정 직경 표면(78)에 의해 상부 궁형 표면(79)에 결합된 하부 궁형표면(77)을 포함한다. 이 실시예에서, 하부 및 상부 궁형 표면(77,79)각각의 곡률 반경은 다르다. 상부 궁형 표면(79)은 하부 궁형 표면(77)의 구형 반경보다 훨씬 큰 구형 반경으로 형성된다. 한 특정 실시예에서, 상부 궁형 표면은 약 20mm(0.787 인치)의 반경을 가지는 반면에, 하부 궁형 표면은 약 10mm(0.394 인치)의 반경을 가진다. 양호하게도, 하부 구형반경은 상부 구형 반경의 약 반이다.
페디클 스크류 수단(70)은 또한 중간부(76)와 제2나사부(74)사이에서 하부 전이부(82)를 포함한다. 이 전이부(82)는 뼈 결합 나사를 중간부 앞에서 종결시키므로써 형성된다(제4도의 스크류 수단(40)과 대조적임). 이 하부 전이부(82)는 페디클 스크류 수단(70)의 피로 수명을 증가시키고, 뼈 결합 나사와 중간부사이의 접합부에서의 스크류 수단의 파괴 가능성을 감소시킨다. 유사한 상부 중간부(84)는 동일한 이유로 제1나사부(72)와 중간부(76)사이에 설치되어 있다.
이 대안적 실시예의 페디클 스크류 수단(70)의 한 장점은 제6도 및 제11도에 도시된 고정 구조물간의 비교에 의해서 설명된다. 제6도에 도시된 바와 같이, 페디클 스크류 수단(40)은 먼저 척추뼈(V)에 결합되고, 그런 다음 판 수단(13)은 제 1나사부(42)에 장착된다. 유사하게, 제10도의 페디클 스크류 수단(70)은 제6도에 도시된 고정 구조물에서 스크류 수단(40)으로 대체할 수 있다. 이 경우에, 상부 궁형 표면(79)은 판 수단(13)의 하부 디프레션(25)과 결합될 것이다. 상부 궁형 표면(79)은 하부 디프레션(25)보다 작은 곡률 반경을 가지며, 따라서 페디클 스크류 수단(40)의 구형 중간부(47)에 의해 제공된 구조물보다 덜 견고한 구조물을 제공한다.
다른 대안으로서, 페디클 스크류 수단(70)은 뼈 스크류로서 사용될 수 있는 데, 판 수단(13)이 척추뼈상에 먼저 배치되고, 제2뼈 결합 나사부(74)가 제11도에 도시된 바와 같이 판 수단(13)내의 슬롯(21)을 통해 연장된다. 이러한 구성에 대해, 페디클 스크류 수단(70)의 하부 궁형 표면(77)은 판 수단(13)의 상부 디프레션(28)내에 위치된다. 하부 궁형 표면(77)의 곡률 반경은 상부 디프레션(28)의 곡률 반경과 거의 같고, 스크류 수단(70)과 판 수단(13) 사이에 더욱 견고한 결합을 제공한다. 이러한 구성에서, 제1나사부(72)는 일단 스크류 수단이 척추뼈에 견고히 나사 체결되면 필연적으로 남는다. 제1나사부(72)의 단부에 있는 육각형 캐비티(73)는 스크류 수단(70)을 뼈에 꽉 조이기 위해서 알랜 렌치(allenwrench)와 결합하는 수단을 제공한다. 스크류 수단(70)이 삽입된 후에, 제1나사부(72)는 종래방법으로 제거될 수 있다.
대안적 실시예의 페디클 스크류 수단(70)은 상술한 제1실시예 보다 넓은 범위의 용도를 제공한다는 것이 상술한 설명으로부터 명백할 것이다. 중간부(76)의 상부 및 하부 궁형 표면의 곡률 반경은 특정 설치에서 요구되는 고정성과 견고성의 정도를 달성하도록 수정될 수 있다. 제4도에 도시된 뼈 볼트로서 또는 제11도에 도시된 뼈 스크류로서 스크류 수단(70)이 사용될 수 있으므로, 여러개의 다른 로드전달 부재가 필요하지 않다.
본 발명에 따른 척추 고정 시스템의 각각의 부품은 스테인레스 스틸 스톡으로부터 가공될 수 있다. 본 기술분야에서 통상적인 지식을 가진자는 다른 적합한 재료로 사용될 수 있음을 알 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 척추뼈를 바람직한 관계로 유지하기 위한 척추 고정 시스템에 있어서, 상기 척추뼈와 직면하는 하부 측면과, 상기 하부 측면과 평행하게 연장하는 대향하는 상부 측면과, 상기 하부 측면과 상부 측면사이에 한정되고 판의 길이 방향을 따라 연장하는 가늘고 긴 슬롯을 구비하는 가늘고 긴 판과, 제1나사부와 제2나사부 및 상기 제1나사부와 제2나사부 사이에서 이들과 일체로 형성되는 중간부를 갖는 뼈(페디클) 스크류 수단과, 상기 제1나사부를 결합하기 위한 나사산 헤드부와 단단한 하부 궁형 표면을 갖는 너트를 구비하며, 상기 척추뼈와 상기 가늘고 긴 판 사이에 힘을 전달하기 위해 상기 척추뼈와 상기 가늘고 긴 판을 결합하기 위한 로드 전달 수단을 포함하고, 상기 슬롯은 상기 슬롯과 상기 하부 측면의 교차점에 있는 하부 엣지와, 상기 슬롯과 상기 상부 측면의 교차점에 있는 상부 엣지를 갖고, 또한 상기 슬롯의 하부 엣지에 형성된 다수의 제1오목 디프레션과, 상기 슬롯의 상부 엣지에 형성된 다수의 제2오목 디프레션을 가지며, 상기 제2나사부는 상기 척추뼈를 결합하기 위한 다수의 나사산을갖고, 상기 중간부는 상기 제1나사부를 향해 직면하는 단단한 상부 궁형 표면을 가지며, 이 상부 궁형표면은 내부에 수용되는 상기 다수의 제1오목 디프레션과 상보적(보상적)이고, 상기 단단한 하부 궁형표면은 너트가 상기 제1나사부를 따라 아래로 단단히 조여질 때 내부에 수용되는 상기 다수의 제2오목 디프레션과 상보적이며, 상기 제1 및 제2오목 디프레션과 상기 상하부 궁형 표면은 상기 제2나사부가 척추뼈와 결합될 때 상기 가늘고 긴 판에 대해 상기 페디클 스크류 수단의 앵귤레이션을 허용하도록 구성된 반면에, 상기 상부 궁형 표면은 상기 다수의 제1오목 디프레션과 접촉하고 상기 하부 궁형 표면은 상기 다수의 제2오목 디프레션과 접촉하는 것을 특징으로 하는 척추 고정 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가늘고 긴 슬롯은 그 하부 엣지에 있는 다수의 대향하는 쌍의 제1오목 디프레션과, 그 상부 엣지에 있는 다수의 대향하는 쌍의 제2오목 디프레션을 포함하는 것을 특징으로 하는 척추 고정 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 가늘고 긴 슬롯은 그 하부 엣지의 전체 외주주위에 형성된 하부 오목면과, 그 상부 엣지에 있는 다수의 대향하는 쌍의 제2오목 디프레션을 포함하는 것을 특징으로 하는 척추 고정 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 가늘고 긴 슬롯의 상기 다수의 제1오목 디프레션과 상기 뼈 스크류수단의 상기 중간부의 상부 궁형 표면은 구형이며, 동일 직경을 갖는 구형 표면을 한정하는 것을 특징으로 하는 척추 고정 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 가늘고 긴 슬롯의 상기 다수의 제2오목 디프레션과 상기 로드 전달수단의 상기 너트의 하부 궁형 표면은 구형이며, 동일 직경을 갖는 구형 표면을 한정하는 것을 특징으로 하는 척추 고정 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 페디클 스크류 수단은 캐뉼러된 것을 특징으로 하는 척추 고정 시스템.
  7. 척추뼈를 바람직한 관계로 유지하기 위한 척추 고정 시스템에 있어서, 척추뼈와 직면하는 하부 측면과, 상기 하부 측면과 평행하게 연장하며 대향하는 상부 측면과, 상기 상하부 측면 사이에 한정되고 상기 판의 길이를 따라 연장하는 가늘고 긴 슬롯을 구비하는 가늘고 긴 판과, 제1나사부와 제2나사부 및 상기 제1나사부와 제2나사부 사이에서 이들과 일체로 형성된 중간부를 갖는 뼈 스크류 수단과, 상기 제1나사부를 결합하기 위한 나사산 헤드부와 단단한 하부 궁형 표면을 갖는 너트를 구비하며, 상기 척추뼈와 상기 가늘고 긴 판 사이에 힘을 전달하기 위해 상기 척추뼈와 상기 가늘고 긴 판을 결합하기 위한 로드 전달 수단을 포함하며, 상기 슬롯은 이 슬롯과 하부 측면의 교차점에 있는 하부 엣지와 상기 슬롯과 상부 측면의 교차점에 있는 상부 엣지를 갖고, 또한 상기 슬롯의 하부 엣지에 형성된 다수의 제1오목 디프레션과 상기 슬롯의 상부 엣지에 형성된 다수의 제2오목 디프레션을 가지며, 상기 제2나사부는 상기 척추뼈를 결합하기 위한 다수의 나사산을 갖고, 상기 중간부는 상기 제1나사부를 향해 직면하는 단단한 상부 궁형 표면과 단단한 하부 궁형 표면을 가지며, 상기 너트의 상기 단단한 하부 궁형표면과, 상기 뼈 스크류 수단의 중간부의 상기 단단한 하부 궁형 표면 및, 상기 판의 상기 다수의 제2오목 디프레션은 각각 동일한 구형 반경으로 한정되고, 상기 페디클 스크류 수단의 중간부의 상기 단단한 상부 궁형 표면과 상기 판의 상기 다수의 제1오목 디프레션은 서로에 대해 상이한 구형 반경으로 한정되는 것을 특징으로 하는 척추 고정 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 다수의 제1오목 디프레션은 제1구형 반경으로 한정되고, 상기 중간부의 상기 단단한 상부 궁형 표면은 상기 제1구형 반경보다 큰 제2구형 반경으로 한정되는 것을 특징으로 하는 척추 고정 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제2구형 반경은 제1구형 반경의 대략 2배인 것을 특징으로 하는 척추 고정 시스템.
  10. 제8항에 있어서, 상기 너트의 하부 궁형 표면과, 상기 뼈 스크류 수단의 중간부의 상기 하부 궁형 표면 및, 상기 다수의 제1오목 디프레션은 상기 제1구형 반경에 의해 각각 한정되는 것을 특징으로 하는 척추 고정 시스템.
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