KR101797449B1 - 뼈 고정 시스템 - Google Patents

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KR101797449B1
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delete delete
surgical
surgical fastener
laser
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레토 나르디니
로버트 프리그
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신세스 게엠바하
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Abstract

뼈 고정 시스템이 제공된다. 뼈 고정 시스템은 플레이트, 뼈와 같은 대상 해부 위치에 플레이트를 부착하기 위해 형성되는 하나 이상의 패스너, 및 플레이트 및 패스너의 부착을 용이하게 하는 수술 기기를 포함할 수 있다.

Description

뼈 고정 시스템{A BONE FIXATION SYSTEM}
본 출원은 2010년 11월 29일 출원된 미국 가출원 번호 제61/417,614호의 이익을 향유하고, 나아가 2010년 4월 5일 출원된 미국 가출원 번호 제61/320,883호의 이익을 향유하며, 이에 의한 각각의 발명의 개시는 본 명세서에 전부 설명한 것처럼 인용에 의해 합체된다.
골절은 외상 센터에서 보게 되는 보통의 상해이다. 외상 센터에서 외과의는 빈번하게 서로 다른 다양한 뼈에서 서로 다른 많은 골절 형태를 접한다. 골절을 안정화시키기 위해서, 적절한 홀을 가진 금속 고정판이 금속 나사 또는 핀을 이용하여 골절부위의 반대편에서 뼈 조각에 고정된다. 대체로 나사는 셀프컷팅(self-cutting)되어 뼈에 나사산이 없는 개구로 회전되거나, 미리 뚫어진 나사산이 있는 개구에 고정된다. 플레이트와 나사를 이용하는 골절 고정은 몇몇 절차 단계와 몇몇 기구를 포함한다. 예를 들어 첫 번째 기구는 뼈에 구멍을 파는데 이용될 수 있고, 그 다음에 두 번째 기구는 나사나 핀을 위치시키는데 이용될 수 있다. 그러므로 외과수술의 복잡성과 지속성은 불필요하게 길고 복잡해졌다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 단순하고 효율적인 뼈 고정 시스템 및 이의 사용 방법을 제공하는 데 있다.
발명으로 개시된 외과 패스너는 제1부분 및 제2부분을 포함하는 몸체를 포함할 수 있다. 그 몸체는 적어도 제1부분을 통과하여 몸체의 길이방향을 따라 연장된 구멍을 정의할 수 있다. 위 구멍은 커팅 메커니즘을 수용하기 위해 형성된다. 위 몸체의 제1부분은 전자기 복사에 대해 투과성일 수 있고, 상기 몸체의 제2부분은 전자기 복사를 흡수하여 몸체의 제2부분이 연화되고 변형될 수 있도록 전자기 복사에 대해 흡수성일 수 있다. 일 실시예로, 몸체는 근위 단부 및 위 근위 단부로부터 길이방향 축을 따라 이격된 원위 단부를 정의하고, 위 근위 단부는 에너지원을 방사하는 수술 기기에 부착되도록 형성된다. 그리고 제1부분은 제2부분에 대하여 인접하여 배치된다. 다른 실시예로, 제1부분은 내중심부일 수 있고, 제2부분은 외주변부일 수 있다.
외과 패스너는 뼈 플레이트 및 적어도 하나의 폴리머계 패스너를 포함하는 키트의 일부일 수 있다. 뼈 플레이트는 열가소성 물질로 구성될 수 있다. 패스너는 제1부분 및 제2부분을 정의하는 몸체를 포함할 수 있다. 제2부분은 레이저 흡수 물질을 가질 수 있다. 패스너는 또한 적어도 몸체의 제1부분을 통과하여 연장되는 구멍을 포함할 수 있다. 구멍은 커팅 메커니즘을 수용하도록 형성될 수 있다.
또한 발명으로 개시된 수술 기기는 대상 해부 위치에 외과 패스너를 심기 위해 형성되어 진다. 수술 기기는 몸체 및 몸체를 통과하여 연장되는 구멍을 갖는 패스너를 지지하기 위해 형성되는 몸체를 갖는 손잡이부를 포함할 수 있다. 또한 수술 기기는 커팅 메커니즘 및 에너지원을 포함할 수 있다. 커팅 메커니즘은 패스너의 구멍을 통과하여 연장되고, 대상 해부 위치를 자르기 위해 형성될 수 있다. 에너지원은 패스너 부분을 가열하여 연화시키기 위해 형성될 수 있다.
또한 대상 해부 위치에 외과 패스너의 고정 방법을 개시한다. 위 방법에 따르면 수술 기기의 커팅 메커니즘을 이용하여 대상 해부 위치에 구멍을 판다. 수술 기기의 팁에 부착되는 패스너는 커팅 메커니즘이 구멍을 파들어감에 따라 뼈구조물의 구멍으로 나아갈 수 있다. 그리고나서 수술 기기의 에너지원은 적어도 패스너의 부분을 연화시키기 위하여 패스너를 가열하도록 작동될 수 있다. 시술이 끝나면 패스너가 뼈구조물에 부착되어 남겨지고 수술 기기는 제거될 수 있다.
본 발명의 뼈 고정 시스템에 의하면, 수술 중에 수술 기기가 플레이트 및 패스너를 단순하고 효율적인 방법으로 부착하여 시술을 편리하게 하는 효과를 갖는다. 또한 본 발명의 뼈 고정 시스템은 서로 다른 패스너 및 플레이트로 구성되는 다양한 키트로 제공될 수 있다.
전술한 과제해결 수단, 또한 이어질 본 출원의 바람직한 실시예에 대한 자세한 설명은 덧붙인 도면과 함께 보면 보다 잘 이해될 수 있다. 본 출원의 외과 패스너 및 장치를 설명할 목적으로 바람직한 실시예들이 도면에 도시된다. 그러나 본 출원이 도시된 배치와 수단 그대로 제한되지 않는다는 것은 자명하다.
도 1은 외과 패스너로 뼈에 뼈 플레이트를 고정하는 수술 기기를 도시한 개요도이다.
도 2a는 변형 가능한 중심부 및 주변부를 갖는 외과 패스너의 일 실시예에 따른 수술 기기의 종단면도이다.
도 2b는 외과 패스너가 하나의 패스너로서 형성되도록 중심부와 주변부가 결합된 것으로, 도 2a에 도시된 외과 패스너의 횡단면도이다.
도 2c는 주변부가 중심부의 위에 배치된 코팅으로, 도 2a에 도시된 외과 패스너의 횡단면도이다.
도 3a는 외과 패스너가 변형 가능한 원위 단부를 갖는 것으로, 다른 실시예에 따른 외과 패스너의 정면도이다.
도 3b는 도 3a에 도시된 외과 패스너의 종단면도이다.
도 3c는 패스너의 구멍을 통하여 연장되는 광학도파관을 포함하는 것으로, 도 3a에 도시된 외과 패스너의 횡단면도이다.
도 3d는 외과 패스너가 닫힌 관개 수로를 포함하는 것으로, 도 3a에 도시된 외과 패스너의 횡단면도이다.
도 4a는 외과 패스너를 이용하여 뼈 플레이트를 뼈에 부착하기 위해 형성되는 수술 기기의 측면도이다.
도 4b는 도 4a에 도시된 장치의 제1레이저, 제2레이저 및 관개 공급을 보여주는 개요도이다.
도 4c는 뼈 플레이트를 뼈에 부착하기 위해 외과 패스너를 갖고 있는 도 4a에 보여지는 장치의 팁을 설명하는 상세 측면도이다.
도 4d는 뼈 플레이트를 뼈에 부착하기 위해 다른 실시예에 의한 외과 패스너를 갖고 있는 도 4a에 보여지는 장치의 팁을 설명하는 상세 측면도이다.
도 5a는 뼈 플레이트를 뼈에 부착하기 위해 배치되는 수술 기기의 개요도이다.
도 5b는 뼈 플레이트와 뼈를 관통하여 구명을 뚫기 위해 제1레이저를 작동하고, 동시에 외과 패스너가 들어가는 것으로, 도 5a에 도시된 수술 기기의 개요도이다.
도 5c는 외과 패스너의 적어도 일부를 연화시키기 위해 제2레이저를 작동하는 것으로, 도5B에 도시된 수술 기기의 개요도이다.
도 5d는 수술 기기가 제거된 후에 뼈 플레이트가 뼈에 고정된 외과 패스너를 도시한 개요도이다.
도 1을 참조하면, 뼈 고정 시스템(10)은 플레이트(14), 뼈(26)와 같은 대상 해부 위치에 상기 플레이트(14)를 부착시키기 위해 구성되는 적어도 하나 이상의 패스너(fastener)(18), 및 상기 플레이트(14)와 패스너들(18)의 부착을 용이하게 하는 수술 기기(22)를 포함한다. 뼈(26)는 뼈조각들(26A,26B)과 같이 2개 이상의 골절된 뼈조각들이 포함될 수 있다. 또한 뼈 고정을 다루는 치료를 따르는 어떠한 다른 신체 장애를 포함할 수 있다. 게다가 대상 해부 위치는 인대 및 다른 부드럽거나 단단한 조직구조 같은 뼈 이외의 구조일 수도 있다. 도시된 바와 같이, 상기 패스너(18)를 이용하여 상기 뼈(26)에 상기 플레이트(14)를 붙이기 위하여, 상기 플레이트(14)는 상기 뼈(26)의 상부에 위치되고, 상기 수술 기기(22)는 상기 플레이트(14), 상기 뼈(26) 또는 상기 플레이트(14)와 상기 뼈(26) 모두에 구멍을 파기 위해 상기 플레이트(14)의 상부에 배치될 수 있다. 하나 이상의 패스너(18)와 상기 수술 기기(22)를 이용한 상기 플레이트(14)의 고정은 단일 장치를 이용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 하나의 수술 기기(22)가 구멍을 파고, 상기 패스너(18)를 배치하고, 하나 이상의 상기 패스너들(18)로 상기 뼈(26)에 상기 플레이트(14)를 붙이기 위해 이용될 수 있다. 전체 뼈 고정 시스템(10)은 하나의 키트 또는 선택적으로 판매될 수 있고, 상기 플레이트(14) 및 하나 이상의 패스너(18)가 하나의 키트로 판매될 수 있다. 예를 들어, 크기나 모양 또는 크기 및 모양 둘 다 서로 다른 다수의 패스너(18)들은 하나의 키트로 제공될 수 있다. 즉 열가소성 물질을 포함하는 뼈 플레이트와, 적어도 하나의 폴리머계 패스너를 포함하고, 상기 패스너는 제1부분 및 제2부분을 정의하는 몸체를 포함하고, 상기 제2부분은 레이저 흡수 성질을 갖고, 상기 몸체는 적어도 상기 제1부분을 관통하여 연장되는 구멍을 정의하며, 상기 구멍은 커팅 메커니즘을 수용하기 위해 형성되는 키트가 제공될 수 있다. 여기에는 대상 해부 위치로 구멍을 파고, 상기 패스너 또는 상기 뼈 플레이트 중 어느 하나 또는 둘 다 연화시키기 위하여 형성되는 수술 기기가 추가로 포함될 수 있다. 그리고 상기 수술 기기는 제1레이저, 제2레이저 및 관개 공급을 제공한다. 상기 패스너의 상기 구멍은 내부면을 갖고, 상기 내부면은 상기 구멍의 전체 길이로 연장되는 적어도 2개의 오목부를 정의하고, 바람직하게는 3개의 오목부를 정의할 수 있고, 상기 오목부는 상기 패스너를 통하여 관개 공급을 수용하고 안내하기 위해 형성될 수 있다. 그리고 상기 몸체의 상기 제2부분은 상기 레이저 흡수 성질을 갖는 코팅을 포함할 수 있다.
선택적으로 혹은 추가적으로 크기나 모양 또는 크기 및 모양 둘 다 서로 다른 다수의 플레이트(14)가 하나의 키트로 제공될 수 있다. 여전히 선택적으로 또는 추가적으로, 크기나 모양 또는 크기 및 모양 둘다 같거나 서로 다른 상기 패스너(18)와 상기 플레이트(14)의 조합이 하나의 키트로 또는 수술 기기(22)와 결합된 키트로 제공될 수 있다. 더욱이, 상기 패스너(18)들이 핀으로 표현되어 있지만, 상기 패스너(18)들은 나사산이 있는 나사, 부드럽거나 톱니모양의 표면을 지닌 못, 볼트 또는 상기 플레이트(14)를 그 아래 놓인 상기 뼈(26)에 고정하도록 형성하는 어떤 선택적인 고정 장치로 선택적으로 제공될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 수술 기기(22)는 손잡이부(82)와, 상기 손잡이부에 코드(90)로 연결되는 제어장치(86)를 포함한다. 상기 제어장치(86)는 상기 플레이트(14)와 상기 뼈(26)에 구멍을 파기 위해 형성되는 커팅 메커니즘(46)과, 상기 플레이트(14)를 상기 뼈(26)에 부착하기 위해 상기 패스너(18)를 가열하여 연화시키는 에너지원(70)을 공급한다. 상기 커팅 메커니즘(46)은 제1레이저(94) 및 관개 공급(98)을 포함하고, 상기 에너지원(70)은 제2레이저(102)를 포함한다. 상기 제1레이저(94), 상기 관개 공급(98) 및 상기 제2레이저(102)는 상기 제어장치(86)에 배열되고, 상기 코드(90)를 통하여 상기 수술 기기(22)의 손잡이부(82)에 전달된다.
상기 플레이트(14)는 뼈 조각들에 연결될 수 있는 부하 베어링 구조를 제공한다. 상기 플레이트(14)는 가급적 폴리머 물질로 이루어진다. 예를 들어 상기 플레이트(14)는 폴리-알파-하이드록시에스터(poly-alpha-hydroxyester), 폴리오소에스터(polyoyhoester), 폴리안하이드라이드(polyanhydride), 폴리포스퍼젠스(polyphosphazenes), 폴리(프로필렌퓨머레이트)(poly(propylenefumarate)), 폴리에스터아미드(polyesteramide), 폴리에틸렌퓨머레이트(polyethylenefumarate), 폴리락타이드(polylactide), 폴리글리콜라이드(polyglycolide), 폴리카프로락톤(polycaprolacton), 트리메틸렌카보네이트(trimethylenecarbonate), 폴리다이옥사논(polydioxanone), 폴리하이드로뷰티레이트(polyhydrobutyrate), 또는 그들의 혼성중합체와 혼합물로 이루어질 수 있다. 또한 상기 플레이트(14)는 전자기 복사 흡수 특성을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 플레이트(14)는 클로로필(chloroll), 카본블랙(carbon black), 이온 옥사이드(ion oxide), 그라파이트(graphite), 플루오레신(fluorescein), 메틸렌 블루(methylene blue), 인도시아닌 그린(indocyanine green), 이오신(eosine);이오신Y(514nm), 에틸레오신(ethyleosine)(532nm), 아크리딘(acridine), 아크리딘 오렌지(acridine orange), 쿠퍼 프탈로시아닌(copper phtalocyanine), 크롬 코발트 알루미늄 옥사이드(chrome-cobalt-aluminum oxide), 퍼러스 암모니움 시트레이트(ferrous ammonium citrate), 피로갈롤(pyrogallil), 로그우드 엑스트랙트(logwood extract), 클로로필-쿠퍼 복합체(chlorophyll-copper complex), D&C 블루(blue) No.9, D&C 그린(green) No.5, [파탈로시아니네이트(phtalocyaninate(2-)] 코퍼(copper), D&C 블루(blue) no.2, D&C 블루(blue) no.6, D&C 그린(green) no.6, D&C 바이올렛(violet) no.2, D&C 옐로우(yellow) No.10 같은 첨가물을 포함할 수 있다. 그리고 이같은 첨가물 등은 상기 플레이트(14)가 상기 제2레이저(102)로부터의 열과 같은 에너지를 흡수하는 것을 가능하게 한다. 수술에서, 전자기 복사 흡수 특성을 갖는 상기 플레이트(14)부분은 상기 레이저빔을 흡수하여 변형되고, 그로 인해 상기 프레이트(14)가 상기 뼈(26)에 고정되도록 한다. 또 다른 실시예로서, 전자기 복사 흡수 요소는 자기 나노 입자를 포함할 수 있고, 상기 제2레이저(102)는 20㎑에서 10㎓범위에서 전자기 신호를 방출하는 전자기 전달장치(electromagnetic transmitter)로 대체될 수 있다. 보통 가열된 금속 볼트(metal bolt)나 가열된 기류(air flow)가 상기 패스너나 상기 플레이트를 용융시키는데 사용될 수도 있고, 아니면 그 대신에, 초음파 진동이 이용될 수도 있다.
더욱이 상기 플레이트(14)는 미리 뚫어진 구멍이 없이 제공될 수 있다. 그러므로 상기 플레이트(14)는 하나 이상의 패스너(18)의 삽입을 위한 대상 위치를 정의하는 길이를 따라 마주하는 가장자리 사이에 연속적인 표면이 될 수 있다. 설치하는 동안에 상기 수술 기기(22)의 커팅 메커니즘(46)은 상기 플레이트(14)에 구멍을 만드는데 이용될 수 있다. 그러나, 상기 플레이트(14)는 연속적인 표면을 정의하는 플레이트들로 제한되지 않고, 미리 형성된 구멍을 가진 형태로 제공될 수 있다는 것은 자명하다. 상기 구멍은 하나 이상 구비될 수도 있고, 적어도 두 개는 서로 평행하게 구비되어질 수도 있다. 게다가, 상기 플레이트(14)와 구멍은 다양한 모양과 크기로 제공되어 질 수 있다는 것은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해될 수 있다.
도 2a 내지 2c에 도시된 바와 같이, 각각의 외과 패스너(18)는 길이방향(L)으로 연장되고, 원위 단부(D)와 근위 단부(P)를 정의하는 몸체(44)를 포함한다. 각각의 외과 패스너(18)는 길이방향(L)으로 상기 몸체(44)를 통과하여 상기 패스너(18)의 중심축을 정의하는 길이방향 축(49)을 따라 연장되는 구멍(48)을 더 포함할 수 있다. 이러한 방식으로 상기 몸체(44)는 상기 몸체(44)의 외부면(55)을 정의하는 외경(D1)과 상기 몸체(44)의 내부면(52)을 정의하는 내경(D2)을 갖는 관모양이다. 도시된 바와 같이, 상기 몸체(44)는 상기 내부면(52)과 접해 있는 제1부분 또는 중심부(50)와, 상기 외부면(55)과 접해 있는 제2부분 또는 주변부(51)로 구분될 수 있다.
상기 패스너(18)의 몸체(44)는 열가소성 물질로 이루어진다. 그 예로는 폴리-알파-하이드록시에스터(poly-alpha-hydroxyester), 폴리오소에스터(polyoyhoester), 폴리안하이드라이드(polyanhydride), 폴리포스퍼젠스(polyphosphazenes), 폴리(프로필렌퓨머레이트)(poly(propylenefumarate)), 폴리에스터아미드(polyesteramide), 폴리에틸렌퓨머레이트(polyethylenefumarate), 폴리락타이드(polylactide), 폴리글리콜라이드(polyglycolide), 폴리카프로락톤(polycaprolacton), 트리메틸렌카보네이트(trimethylenecarbonate), 폴리다이옥사논(polydioxanone), 폴리하이드로뷰티레이트(polyhydrobutyrate), 또는 그들의 혼성중합체와 혼합물을 들 수 있다. 상기 외부면(55)과 접해 있는 상기 몸체(44)의 주변부(51)는 상기 내부면(52)에 접해 있는 상기 몸체(44)의 중심부(50)가 상기 에너지원에 의해 제공되는 전자기 복사를 보내는 동안에, 상기 외부면(55)에 접해 있는 상기 몸체(44)의 주변부(51)는 전자기 복사흡수 특성을 포함하도록 충분히 특징지어진다. 예를 들어 상기 특징지어진 주변부(51)는 클로로필(chloroll), 카본블랙(carbon black), 이온 옥사이드(ion oxide), 그라파이트(graphite), 플루오레신(fluorescein), 메틸렌 블루(methylene blue), 인도시아닌 그린(indocyanine green), 이오신(eosine);이오신Y(514nm), 에틸레오신(ethyleosine)(532nm), 아크리딘(acridine), 아크리딘 오렌지(acridine orange), 쿠퍼 프탈로시아닌(copper phtalocyanine), 크롬 코발트 알루미늄 옥사이드(chrome-cobalt-aluminum oxide), 퍼러스 암모니움 시트레이트(ferrous ammonium citrate), 피로갈롤(pyrogallil), 로그우드 엑스트랙트(logwood extract), 클로로필-쿠퍼 복합체(chlorophyll-copper complex), D&C 블루(blue) No.9, D&C 그린(green) No.5, [프탈로시아니네이트(phtalocyaninate(2-)] 쿠퍼(copper), D&C 블루(blue) no.2, D&C 블루(blue) no.6, D&C 그린(green) no.6, D&C 바이올렛(violet) no.2, D&C 옐로우(yellow) No.10 같은 첨가물을 포함할 수 있다. 그리고 그것은 상기 제2레이저(102)에 의해 제공되는 전자기 복사의 흡수를 가능하게 한다.
상기 제2레이저(102)의 에너지를 흡수함으로서, 상기 주변부(51)의 열가소성 물질은 가열되어 부드러워진다. 다시 말해서, 상기 패스너(18)의 연화(softening)는 상기 제2레이저로부터 복사에너지를 흡수하여 발생되는 열에 의해 나타나고, 또한 상기 패스너(18)가 변형되는 것을 가능하게 한다. 그리고 특히 상기 첨가물, 때로는 열가소성 물질 그 자체로 레이저를 흡수하여 가열되고, 그것으로 상기 열가소성 물질을 연화시킨다. 상기 연화된 열가소성 물질은 상기 뼈 조직의 빈 공간으로 변형되고 확장되며, 그것에 의하여 상기 패스너(18) 및 상기 플레이트(14)를 상기 뼈(26)에 고정시킬 수 있게 된다. 상기 주변부(51)는 상기 중심부(50)보다 조사받는 에너지를 적어도 두 배 이상 흡수할 수 있다. 그러나 전형적으로 5 내지 1000배 많은 에너지 요소가 상기 중심부(50)에 대하여 상기 주변부(51)로 흡수된다. 다시 말해서, 상기 주변부(51)는 50% 내지 100%의 에너지를 흡수할 수 있고, 반면에 상기 중심부(50)는 0% 내지 50%의 에너지를 흡수할 수 있다. 상기 주변부의 두께는 바람직하게는 0.1㎜ 이상 및/또는 상기 외경(D1)의 1% 내지 20%사이이다. 상기 주변부(51)는 상기 제2레이저를 흡수할 수 있는 열가소성 물질로 제한되지 않고, 다른 물질이 이용될 수 있는 것은 자명하다. 예를 들어 상기 주변부(51)는 자기 나노 입자를 포함할 수 있고, 상기 레이저는 1㎑에서 1㎒ 또는 100㎑에서 100㎓ 범위에서 전자기 신호를 방출하는 전자기 전달장치(electromagnetic transmitter)로 대체될 수 있다. 또한, 전자기 복사는 1㎑ 내지 1㎒ 범위의 주파수를 갖는다.
전자기 복사 투과성인 상기 패스너(18)의 중심부(50)는 전체적으로 또는 부분적으로 가열되지 않음으로서 그 기계적 강도를 유지하도록 형성될 수 있다. 동시에 상기 중심부(50)는 광학 요소 역할을 할 수 있고, 상기 에너지를 전방에서 상기 뼈 플레이트(14)로 전달할 수 있다. 그 다음에 상기 패스너(18)는 미리 준비된 보다 작을 수 있는 구멍에 밀어 넣어지고, 그 후에 상기 가열되고 연화된 폴리머는 상기 뼈의 틈새로 밀어 넣어진다. 상기 에너지원을 차단한 후에, 상기 폴리머(열가소성 물질)는 점차 냉각되고, 빠르게(1 내지 2분 안에) 굳는다. 그러면, 상기 패스너(18)와 상기 뼈 및/또는 상기 뼈 플레이트(14) 사이에 기계적 맞물림이 확립된다.
도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 중심부(50) 및 상기 주변부(51)는 예를 들어 전자기 복사 흡수 물질을 포함하는 코팅을 한 것처럼, 상기 주변부(51)와 함께 결합되는 별개의 구성요소로 분리될 수 있다. 또는 도 2b에 도시된 바와 같이 상기 주변부(51)가 발색단(chromophore)(즉, 안료나 색소제)을 포함하는 상태로, 상기 중심부(50) 및 상기 주변부(51)는 전체로서 하나의 구성요소로 구비될 수도 있다. 더 구체화하면, 상기 주변부(51)는 가변의 흡수계수 "a"를 갖는 영역일 수 있다. 위 발색단은 400㎚와 1800㎚ 사이의 파장을 갖는 것일 수 있다. 어떻든간에 상기 중심부(50)의 열가소성 물질 영역이 상기 제2레이저(102)에 대하여 상기 주변부(51)보다 훨씬 더 투과성을 가지는 것에 반하여, 상기 주변부(51)가 상기 제1레이저(94)에 노출되어 반응하여 변형되도록 야기시킬만큼 상기 주변부(51)는 충분한 전자기 복사 흡수 물질을 포함한다. 그러므로, 상기 주변부(51)를 변형시키는 상기 제1레이저(94)에 상기 중심부(50)가 노출될 때 상기 내부의 착색되지 않은 중심부(50)는 대체로 그것의 구조적인 본래 상태를 유지한다.
도 3a 내지 도 3d에 도시된 바와 같이, 다른 실시예로서, 상기 패스너(18A)는 상기 길이방향 축(49)과 실질적으로 평행하게 연장하는 방향으로 정렬된 제1 및 제2부분을 갖는 몸체(44A)를 포함한다. 상기 제1부분 및 상기 제2부분은 길이방향 축에 대하여 각지게 오프셋된 방향을 따라 구분되어 배치될 수 있고, 상기 방향은 길이방향 축에 대하여 수직일 수 있다. 또는 상기 몸체는 근위 단부 및 상기 길이방향 축을 따라 상기 근위 단부로부터 간격을 두고 배치되는 원위 단부를 정의하고, 상기 근위 단부는 에너지원이 방사되는 수술 기기에 부착되도록 형성되고, 상기 제1부분은 상기 제2부분에 대하여 인접하게 배치될 수 있고, 이때 상기 제1부분 및 상기 제2부분은 상기 길이방향 축과 나란하게 연장하는 방향으로 정렬될 수 있다. 예를 들어, 3b에 도시된 바와 같이, 상기 패스너(18A)의 상기 몸체(44A)는 제1축부분(64) 및 상기 제1축부분에 대해 원위에 배치된 제2축부분(60)을 포함할 수 있다. 상기 제1축부분(64)은 전자기 복사에 투과성인 반면에, 상기 제2축부분(60)은 전자기복사를 흡수하는 것으로 구성될 수 있다.
상기 패스너(18)와 같이 상기 패스너(18A)는 열가소성 물질로 만들어질 수 있다. 예를 들어 각각의 상기 패스너(18A)는 폴리-알파-하이드록시에스터(poly-alpha-hydroxyester), 폴리오소에스터(polyoyhoester), 폴리안하이드라이드(polyanhydride), 폴리포스퍼젠스(polyphosphazenes), 폴리(프로필렌퓨머레이트)(poly(propylenefumarate)), 폴리에스터아미드(polyesteramide), 폴리에틸렌퓨머레이트(polyethylenefumarate), 폴리락타이드(polylactide), 폴리글리콜라이드(polyglycolide), 폴리카프로락톤(polycaprolacton), 트리메틸렌카보네이트(trimethylenecarbonate), 폴리다이옥사논(polydioxanone), 폴리하이드로뷰티레이트(polyhydrobutyrate), 또는 그들의 혼성중합체와 혼합물로 만들어질 수 있다. 상기 제2축부분(60)은 그것의 모든 체적에 걸쳐 착색될 수 있고, 예를 들어 상기 제2레이저(102)에 의해 제공되는 에너지를 상기 제2축부분(60)이 흡수하도록 하는 전자기 복사 흡수 물질을 포함할 수 있다. 그리고, 제1축부분(64)은 상기 제2레이저(102)에 의해 공급되는 에너지를 투과시킨다. 예를 들어, 상기 착색된 제2축부분(60)은 클로로필(chloroll), 카본블랙(carbon black), 이온 옥사이드(ion oxide), 그라파이트(graphite), 플루오레신(fluorescein), 메틸렌 블루(methylene blue), 인도시아닌 그린(indocyanine green), 이오신(eosine);이오신Y(514nm), 에틸레오신(ethyleosine)(532nm), 아크리딘(acridine), 아크리딘 오렌지(acridine orange), 쿠퍼 프탈로시아닌(copper phtalocyanine), 크롬 코발트 알루미늄 옥사이드(chrome-cobalt-aluminum oxide), 퍼러스 암모니움 시트레이트(ferrous ammonium citrate), 피로갈롤(pyrogallil), 로그우드 엑스트랙트(logwood extract), 클로로필-쿠퍼 복합체(chlorophyll-copper complex), D&C 블루(blue) No.9, D&C 그린(green) No.5, [프탈로시아니네이트(phtalocyaninate(2-)] 쿠퍼(copper), D&C 블루(blue) no.2, D&C 블루(blue) no.6, D&C 그린(green) no.6, D&C 바이올렛(violet) no.2, D&C 옐로우(yellow) No.10 같은 첨가물을 포함할 수 있다. 그리고 그것은 상기 제2레이저(102)에 의해 제공되는 전자기 복사의 흡수를 가능하게 한다. 수술 중에, 상기 패스너(18A)의 제2축부분(60)의 모든 체적에 있는 열가소성 물질은 레이저빔을 흡수하여 변형되고, 그것에 의해 상기 플레이트(14)를 상기 뼈(26)에 고정시킨다. 다른 실시예로는 상기 제2축부분(60)은 자기 나노 입자를 포함할 수 있고, 상기 제1레이저는 20㎑ 내지 10㎓ 범위에서 전자기 신호를 방출하는 전자기 전달장치(electromagnetic transmitter)로 대체될 수 있다.
상기 제1축부분(64) 및 상기 제2축부분(60)은 함께 결합되는 별개의 구성요소로 분리될 수 있거나, 상기 제2축부분(60)이 전자기 복사 흡수 물질을 포함하는 코팅을 가진 상태로 전체로서 하나의 구성요소로 구비될 수도 있다. 두 경우 모두, 상기 제2축부분(60)은 상기 제2레이저(102)와 같은 에너지원에 노출되어 반응하며 변형을 야기시킬만큼 충분한 전자기 복사 흡수 물질을 포함한다. 반면에 상기 제1축부분(64)의 열가소성 물질은 상기 제2레이저(102)에 대하여 상기 제2축부분(60)보다 훨씬 더 투과성을 가지고, 그 결과 상기 제2축부분(60)을 변형시키는 상기 제2레이저(102)에 노출될 때 상기 착색되지 않은 제1축부분(64)은 대체로 그것의 구조적인 본래 상태를 유지한다. 상기 제2축부분(60)은 상기 몸체(44)의 원위에 배치되는 것으로 도 3b에서 보여지고, 상기 제1축부분(64)은 상기 제2축부분에 대해서는 근위 단부에 배치되는 것으로 도시되어 있다. 상기 착색된 제2축부분(60)은 상기 길이방향을 따라 상기 패스너(18A)의 전체 길이의 10% 내지 80%로 될 수 있다.
도 3a 내지 도 3d에 도시된 바와 같이, 상기 패스너들에는 도 3a 및 도 3d에 서 도시된 것처럼 오목부(56) 또는 폐쇄된 도관(57)으로 형성되는 관개 수로(59)가 제공될 수 있다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 패스너(18A)는 길이방향 축(49)를 따라 연장된 속이 빈 원통형의 몸체(44A)를 포함한다. 상기 몸체(44A)는 외경(D1)을 정의하는 외부면(55A)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 각각의 패스너(18A)는 상기 길이방향 축(49) 방향으로 상기 몸체(44A)를 관통하여 연장하는 구멍(48A)을 포함한다. 도시된 바와 같이 상기 구멍(48A)은 상기 몸체(44A)의 내부면(52A)을 정의하는 내경(D2)를 갖는다. 상기 몸체(44A)는 더나아가 근위 단부(P)로부터 원위 단부(D)까지 상기 구멍(48A)의 전체 길이를 따라 내부면 안으로 연장하는 오목부(56)로 형성된 복수의 관개 수로(59)를 정의한다. 상기 몸체(44A)는 원주둘레에 등간격으로 이격된 세 개의 오목부(56)를 정의(즉, 단면에서 봤을 때 120°간격으로 배치)하는 것으로 도시되어 있으나, 상기 몸체(44A)는 원하는 만큼 상기 몸체(44A)의 원둘레에 간격을 두어 다양한 개수의 오목부(56)를 포함할 수 있다. 도 3a에 도시된 바와 같이 단면에서 각각의 오목부(56)는 반원형상일 수 있고, 관개 유체를 수용하고 나르기 위해 형성될 수 있다. 각각의 오목부(56)는 반경이 약 0.1㎜ 내지 0.5㎜일 수 있다. 상기 오목부(56)는 수 개의 관개 수로(59)를 제공하는 데 있어서 방사상으로 서로 떨어져 배치될 수 있고, 상기 관개 수로(59)는 세 개의 관개 수로(59) 중 2개를 통해 관개 유체가 주입되게 하고, 세 개의 관개 수로(59) 중 1개를 통해서는 관개 유체가 빨려나가게 할 수 있다. 그러나 상기 오목부(56)가 반원형상으로 한정되지 않고, 관개 유체를 수용할 수 있는 어떠한 형태도 가능하다는 것은 당연하다.
다른 실시예로 도 3d에 도시된 바와 같이, 상기 패스너는 도관(57)으로 된 관개 수로(59)를 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 상기 패스너(18B)는 튜브형상의 몸체(44B), 상기 몸체(44B)를 관통하여 연장하는 구멍(48B), 및 상기 몸체(44B)의 내부면(52B)과 외부면(55B) 사이에서 상기 몸체(44B)를 통해 연장하는 원주둘레에 등간격으로 이격된 세 개의 도관(57)을 포함하고, 이 도관은 상기 구멍(48B)과 연결되지 않는다. 상기 몸체(44B)는 원둘레에 등간격으로 이격된 세 개의 도관(57)을 정의하는 것으로 도시되어 있으나, 상기 몸체(44B)는 원하는 만큼 상기 몸체(44B)의 원주둘레에 이격 배치되는 어떤 개수로든 도관(57)을 포함할 수 있다.
상기 패스너(18, 18A, 18B)는 다양한 크기로 제공될 수 있다. 예를 들어 각 패스너의 상기 외경(D1)은 1.5 내지 5㎜사이일 수 있고, 상기 패스너의 구멍들은 대략 0.4㎜ 내지 3㎜의 내경(D2)를 가질 수 있다. 게다가, 상기 패스너는 상기 길이방향 축(49)를 따라 연장되어, 약 3㎜ 내지 약 20㎜ 사이의 긴 길이(T)를 가질 수 있다. 제시된 치수는 단지 설명을 위한 목적이고, 상기 패스너는 상기 플레이트(14)가 상기 아래 놓인 뼈(26)를 고정할 수 있는 가능한 어떠한 수치로도 될 수 있다는 것은 당연하다.
색물질 또는 입자는 다양한 방법을 이용하여 상기 패스너의 폴리머에 넣을 수 있다. 예를 들어 색을 포함하는 폴리머층 또는 임플란트 요소는 소위 이종(two-component) 사출성형 공정으로 제조될 수 있다. 이 경우에 상기 패스너의 착색되지 않는 부분은 1단계로 주입되고, 주입 주형에서 구멍을 변경한 후에 색을 포함하는 부분은 2단계로 주입된다.
상기 색을 포함하는 폴리머층은 또한 염료와 폴리머를 포함하는 용액을 바르고 건조시켜 획득할 수 있다. 이경우에 염료와 폴리머 포함 용액을 침전(deposing)시키고 건조시키거나, 캔들-드로잉(candle-drawing) 공정(딥코팅(dip-coating) 공정)과 유사하게 또는 분사방식(spraying)으로 획득할 수 있다. 처음에 언급한 침전(deposing) 공정의 이용은 매우 얇은(마이크로미터 두께) 층에서 매우 두꺼운(밀리미터 이하 범위)층까지 획득할 수 있게 한다.
상기 염색층(들)은 또한 염료입자를 포함하는 현탁액 또는 용액을 바르고 건조시켜 획득할 수 있다. 이 경우에 상기 코팅은 염료를 포함하는 입자를 우선 워밍업(warming-up)에 의해 발생한다. 상기 가열된 입자는 다음으로 상기 패스너의 착색되지 않은 부분의 표면에 분사되고, 그 결과 상기 입자는 상기 패스너의 착색되지 않은 부분의 폴리머와 융화되어 표면에 고착된다.
또한 세라믹 또는 다른 열에 민감하지 않은 입자들은 가열된 상태에서 상기 폴리머 표면 위로 분사에 의해 표면에 적용되어, 상기 폴리머와 부분적으로 융화되어 그 표면에 고착될 수 있다. 이러한 예로는 예를 들어 인산칼륨 입자로 고관절 보철을 코팅하는데 주어지는 플라즈마 스프레잉 공정을 들 수 있다. 또한 화학기상증착(CVD, chemical vapor deposition) 또는 물리적기상증착(PVD, physical vapor deposition)과 같은 공정의 이용은 적절한 기질이 있는 데서 가능하다.
각각의 패스너는 도 4a 내지 4c에 도시된 상기 수술 기기(22)를 이용하여 상기 플레이트(14) 및 상기 뼈(26)에 위치되어 고정될 수 있다. 도시된 바와 같이, 상기 수술 기기(22)는 손잡이부(82), 제어장치(86) 및 상기 손잡이부(82)와 상기 제어장치(86)를 연결하는 코드(90)를 포함한다. 상기 수술 기기(22)는 상기 커팅 메커니즘(46) 및 에너지원(70)을 제공하기 위해 형성되는 공정 장치이다. 도시된 실시예에서는 상기 커팅 메커니즘은 제1레이저(94) 및 제1 광학 도파관(optical waveguide; 95)에 연결되는 관개 공급(98)을 포함한다. 이에 반하여, 상기 에너지원(70)은 제2 광학 도파관(103)에 연결되는 제2레이저(102)를 포함한다. 상기 제1레이저(94) 및 관개 공급(98)은 상기 플레이트(14), 상기 뼈(26) 또는 둘 다를 관통하여 자르기 위하여 형성될 수 있다. 상기 제2 레이저는 제2축부분(60) 또는 상기 패스너(18, 18A, 18B)의 튜브형상 주변부(51)를 가열하여 변형시키기 위하여 형성될 수 있다. 상기 관개 공급(98)은 냉각수를 공급하고 커팅 부위의 잔해를 제거하기 위하여 형성된다. 상기 광학 도파관(95, 103)은 예를 들어 유리 섬유 케이블 또는 반사 호스(예를 들면 나노튜브)와 같이 상기 소스로부터 상기 패스너로 전자기 복사를 전달하는 데 이용될 수 있는 유연하거나 단단한 광학 전송 구조일 수 있다. 또 한편으로는 상기 패스너는 그 자체로 광섬유 또는 산광기(light diffuser)로 이용할 수 있다. 상기 패스너에 진입한 후에 빛은 상기 패스너의 제1부분을 통과하여 대부분 표면에서 상기 폴리머의 연화가 일어나는 부분에 도달할 때까지 전달된다. 예로 산란에 의해 상기 패스너의 표면에 다다르게 하려고, 상기 광섬유를 통하여 상기 패스너의 원하는 부분까지 빛을 전달하기 위하여, 상기 패스너는 한편으로는 사실 핀 끝에 이르게 하여 거기서 발산시키도록 빛을 투과할 수 있다.
한 실시예로, 상기 제1레이저(94)는 3㎛ 적외선 레이저이고, 관개 공급(98)은 물같은 액체를 사용하고, 상기 제2레이저(102)는 800㎚ 적외선 레이저이다. 그러나 상기 수술 기기(22)는 3㎛ 적외선 레이저, 물공급을 구성하는 커팅 메커니즘(46)으로 제한하거나, 800㎚ 적외선 레이저를 구성하는 에너지원(70)으로 제한하는 것이 아니라는 것은 자명하다. 예를 들어, 상기 커팅 메커니즘(46)은 또한 관개 공급과 결합된 10㎛ CO2 레이저 또는 관개 공급과 결합된 2.8㎛ 에르븀(Erbium) YAG 레이저일 수 있다. 이와 유사하게 상기 제2레이저(102)는 400㎚ 내지 1800㎚ 범위의 파장을 갖는 레이저일 수 있거나, 20㎑ 내지 10㎓ 범위의 전자기 전달장치로 대체될 수 있거나, 적외선 레이저 모두 (i)상기 플레이트(14)와 상기 뼈(26)을 관통하여 자르는 것 및 (ii)상기 패스너(18)을 가열하여 연화시키는 것 둘 다 가능한 초음파 소스로 대체되어 질 수 있다. 또한, 전자기 복사는 400㎚ 내지 1800㎚ 범위의 파장을 갖는다.
상기 제어장치(86)는 각각의 상기 제1레이저(94), 관개 공급(98) 및 제2레이저(102)를 포함한다. 상기 제어장치(86)는 상기 뼈 고정 시스템의 운영을 결정하는 사용자에 의해 제어되는 셋팅을 포함할 수 있다. 예를 들어, 처음에 사용자는 상기 제어장치(86)를 제1레이저(94)와 관개 공급(98)을 동시에 공급하고, 상기 플레이트(14)와 상기 뼈(26)를 관통하여 자르기 위해 설정할 수 있다. 그 다음 중간 과정으로, 상기 패스너(18)를 변형시키기 위해 상기 제2레이저를 공급하도록 상기 제어장치(86)를 바꿀 수 있다.
도 1 및 도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 상기 손잡이부(82)는 상기 몸체로부터 연장되어 상기 패스너를 지지하는 팁을 추가로 포함할 수 있다. 즉 상기 손잡이부(82)는 그 원위 단부에 팁(114)을 갖는 가늘고 긴 몸체(110) 및 근위 단부에서 상기 몸체(110)를 상기 코드(90)에 연결하기 위한 연결부(118)를 포함한다. 상기 가늘고 긴 몸체(110)는 일반적으로 도 4c에 도시된 바와 같이 상기 제1 및 제2 광학도파관(95, 103) 및/또는 관개 튜브(126a, 126b)를 포함하여 구성되는 튜브 같은 구조이다. 상기 제1 및 제2 광학도파관(95, 103)은 관섬유일 수 있고, 그것은 상기 제어장치(86)로부터 상기 몸체(110)을 지나 상기 팁(114)까지 상기 제1 및 제2 레이저(94, 102)의 빔을 전송시키기 위해 형성된다. 유사하게, 상기 관개 튜브(126)는 상기 제어장치(86)로부터 상기 몸체(110)를 지나 상기 팁(114)까지 상기 관개 유체를 전송하고, 역방향으로 상기 관개 유체를 흡입하기 위해 형성되고, 또한 이와 같이 관개 튜브로서 적용될 수 있다. 상기 패스너가 통과할 수 있는 직경을 갖기 위해 상기 플레이트(14) 및 상기 뼈(26)에 구멍을 원하는 만큼 형성하도록 상기 패스너(18)의 원위 단부에 가까운 섬유 팁 단부(130)는 상기 제1레이저(94) 빔을 확산시킨다. 상기 섬유 팁 단부(130)는 상기 수술 기기(22)안으로 몇 ㎜ 후퇴할 수 있다. 예를 들어, 상기 패스너가 사용자에 의해 눌려지면, 상기 섬유 팁 단부(130)는 상기 패스너(18A)의 제2축부분(60)과 같은 부분이 압축되거나 그렇지 않으면 변형되는 것과 같이 상기 손잡이부에 대하여 기부로 옮겨지거나, 눌러짐에 의해 기부에 물러날 수 있다.
또한 도 3c에서 도시되었듯이, 상기 제1광학 도파관(95)은 상기 패스너(18) 몸체(44)의 구멍(48)을 통하여 연장되어 형성된다. 특히 제1광학 도파관(95)은 상기 구멍(48)의 직경과 대체로 유사한 직경을 정의한다. 그러므로 상기 패스너(18)의 구멍(48)은 상기 제1레이저(94) 빔을 안내하는 제1 광학 도파관을 수용하기 위한 크기로 만들어져서 상기 제1 광학 도파관(95)과 상기 구멍(48)의 내부면(52) 사이는 거의 틈이 없다. 결과적으로, 상기 제1 광학 도파관(95)은 상기 패스너(18)의 길이방향을 따라 연장하는 복수의 관개 수로(59)를 정의하기 위해서 상기 오목부(56)의 각각의 내부 반지름 방향의 단부를 충분히 막는다.
도 4c는 도 2a에 도시된 패스너(18), 도 3a 및 3d에 도시된 관개 수로(59)를 포함하는 패스너(18A, 18B) 같은 패스너와 함께 이용되기 위해 형성되는 팁(114)을 나타낸다. 상기 팁(114)은 상기 패스너를 잡거나 지지하기 위하여 형성된다. 상기 패스너의 상기 근위 단부(P)는 부착부(45)를 포함할 수 있고, 상기 부착부(45)는 예를 들어 상기 팁(114)에서 대응되는 구멍(140)과 억지끼움되는 치수의 원통형 부분으로 형성될 수 있다. 도시된 바와 같이 상기 팁(114)은 벽(146)으로부터 상기 팁(114)의 원위 단부를 향해 연장하는 채널(144) 및 상기 팁(114)의 원위 단부로부터 상기 채널(144)과 일직선이 되도록 연장하는 구멍(140)을 포함한다. 상기 구멍(140)은 상기 채널(144)보다 훨씬 큰 직경을 정의하고 있어서, 상기 팁(114)은 상기 구멍(140)과 상기 채널(144) 사이의 경계면에 안착부(148)를 제공한다. 상기 경계면은 상기 패스너(18)가 상기 구멍(140)에 완전히 삽입되거나 배치되었을 때 상기 채널(144)의 원위 단부에서 상기 패스너(18)를 떠받치고 지지한다. 상기 채널(144)은 관개 유체를 주입하기 위한 주입부(145a)와, 잔해와 함께 관개 유체를 빨아들이는 것을 가능하게 하는 흡입부(145b)로 구분된다. 상기 손잡이부 몸체(110)는 상기 팁(114) 안으로 연장하는 제1 및 제2부분(150, 151)을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2부분(150, 151) 각각은 그 근위 단부에 관개 튜브(126a, 126b)를 연결하기 위한 커플링(154)을 갖고, 그 원위 단부에는 개구부(158)를 갖는다. 상기 제1 및 제2부분(150, 151)의 개구부(158)는 상기 제1 및 제2부분(150, 151)의 커플링(154)과 유체교환되는 상기 채널(144)을 배치하기 위하여 상기 채널(144)로 연장된다.
상기 구멍(140)은 위에서 설명한 상기 패스너(18A, 18B)와 같은 패스너를 받아들이고 잡기 위한 크기로 된다. 그리고 상기 채널(144)은 상기 관개 공급(98)의 관개 유체를 상기 개구부(158)로부터 오목부(56) 또는 도관(57)일 수 있는 두 개의 상기 패스너의 관개 수로(59)로 안내하고 상기 패스너(18)의 세 번째 관개 수로(59)를 통하여 관개 유체와 잔해를 배출시키도록 형성된다.
제1관개 튜브(126a)는 상기 제1부분(150)의 커플링(154)과 연결되어지고, 상기 관개 공급(98)의 관개 유체는 상기 제1관개 튜브(126a)를 통과하고, 상기 제1부분(150)을 지나 상기 채널(144)의 주입부(145a)로 들어가서, 상기 패스너의 관개 수로(59)를 통하여 이동한다. 제2관개 튜브(126b)는 상기 제2부분(151)의 커플링(154)과 연결되고, 잔해와 함께 상기 관개 유체는 상기 패스너(18)의 제3 관개 수로를 통하여 흡입될 수 있고, 이는 상기 제3 관개 수로(59)에 의해 상기 채널(144)의 흡입부(145b)로, 그리고 상기 제2부분(151)을 지나 제2관개 튜브(126b)로 정의된다.
상기 제1레이저(94) 빔과 상기 관개 공급(98)의 관개 유체는 동시에 길이방향으로 상기 패스너(18A)를 통하여 상기 플레이트(14) 및/또는 상기 뼈(26)에 구멍을 파기 위하여 상기 패스너(18A)의 원위 단부(D) 밖으로 이동시킬 수 있다. 도시된 바와 같이 상기 제2레이저(102) 빔은 상기 패스너(18)의 전방 또는 근위 단부 벽(160)으로 안내될 수 있다. 상기 제2레이저가 작동되면, 상기 빛은 투과성인 상기 패스너(18A)의 제1축부분(64)을 통과하여 이동하고, 상기 레이저를 흡수하는 제2축부분(60)에 의해 흡수된다. 선택적으로, 도 2a 내지 도 2c에 따라 상기 패스너(18)를 사용할 때, 상기 빛은 중심부(50)에서 열가소성물질을 통하여 이동하고, 상기 패스너(18)의 외부면(55)에 접해 있는 주변부(51)의 레이저 흡수 착색 열가소성 물질에, 그리고 상기 플레이트(14)의 인접부에 흡수된다.
상기 팁(114)은 패스너(18), 패스너(18A) 또는 패스너(18B) 중 어느 하나와 같은 패스너와 상기 뼈(26)를 충분히 자르도록 형성되는 섬유 팁 단부(130)(섬유 팁 단부는 상기 레이저빔을 다소간 확산시킬 수 있는 모양일 수 있는 특징이고, 그러므로 상기 섬유 팁 단부보다 큰 상기 패스너를 끼우기에 충분한 구멍을 파는 것이 실제로 가능하다)으로 구성될 수 있는 살균한 1회용 부분일 수 있다. 상기 1회용 부분은 상기 몸체(110)의 원위 단부로부터 선별하여 붙거나 분리되어 형성될 수 있다. 상기 1회용 부분은 또한 가압멸균기에 두는 것이 가능한 물질로 만들어질 수 있다.
도 4d는 도2a 내지 도2c에 도시된 상기 패스너(18)를 이용하기 위해 형성되는 상기 팁(114)의 다른 실시예를 나타낸다. 도 4d에 따른 상기 팁(114)의 실시예는 도 4c의 실시예와 단지 상기 팁(114)이 상기 채널(144)과 유체 전달에 두 개 이상의 구멍(157)을 포함하여 상기 팁(114)에 부착되는 슬리브(156)를 포함하는 것이 차이가 난다. 상기 슬리브(156)는 상기 패스너(18)의 구멍(48)에 삽입되어지고, 상기 제1광학 도파관(95)을 둘러쌀 수 있다. 두 개 이상의 구멍(157)은 원주둘레에 등간격으로 이격되어 배치되고, 상기 채널(144)로부터 상기 팁(130)으로 상기 관개 공급(98)의 관개 유체를 안내하기에 적합하다. 상기 채널(144)은 관개 유체를 주입하기 위한 주입부(145a)와 잔해와 함께 관개 유체를 빨아들이는 것을 가능하게 하는 흡입부(145b)로 구별된다. 상기 주입부(145a)는 상기 개구부(158)로부터 상기 패스너(18)의 구멍(48)에 삽입되어지는 상기 슬리브(156)에 있는 두 개 이상의 구멍(157)을 통하여 상기 관개 공급(98)의 관개 유체를 안내하기 위하여 형성된다. 그리고 상기 흡입부(145b)는 상기 슬리브(156)에 있는 하나 이상의 구멍(157)을 통하여 상기 관개 유체와 상기 잔해를 흡입하기 위하여 형성된다.
대상 해부 위치에 외과 패스너를 고정하는 방법으로 수술 기기의 커팅 메커니즘을 이용하여 대상 해부 위치에 구멍을 파는 단계, 상기 커팅 메커니즘이 상기 구멍을 파들어감에 따라 상기 대상 해부 위치의 상기 구멍으로 수술 기기에 의해 지지되는 패스너를 진입하는 단계, 상기 패스너의 적어도 일부를 연화시키기 위하여 상기 패스너에 열을 가하기 위해 상기 수술 기기의 에너지원을 작동하는 단계, 상기 패스너는 상기 대상 해부 위치에 부착되어 남기고, 상기 수술 기기는 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서 상기 패스너는 적어도 부분적으로 변형될 수 있는 정도의 온도로 가열될 수 있다. 그리고 상기 패스너의 적어도 일부가 가열되고 연화되는 동안에 상기 대상 해부 위치에 상기 구멍으로 상기 패스너를 누르는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
대상 해부 위치에 외과 패스너 고정하는 다른 방법으로는 폴리머를 베이스로 하는 뼈 플레이트를 상기 대상 해부 위치에 배치시키는 단계, 상기 수술 기기의 상기 커팅 메커니즘을 이용하여 상기 대상 해부 위치로 상기 뼈 플레이트를 관통하여 구멍을 파는 단계, 상기 커팅 메커니즘이 상기 구멍을 파들어감에 따라 상기 대상 해부 위치의 상기 구멍으로 수술 기기에 의해 지지되는 패스너를 진입하는 단계, 상기 패스너의 적어도 일부를 연화시키기 위하여 상기 패스너에 열을 가하기 위해 상기 수술 기기의 에너지원을 작동하는 단계, 상기 패스너 및 상기 뼈 플레이트는 상기 대상 해부 위치에 부착되고, 상기 수술 기기는 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
도 5a 내지 도 5d를 참조하여 설명하면, 수술 중에 상기 수술 기기(22)는 상기 플레이트(14)와 상기 패스너(18 또는 18A 또는 18B)를 단순하고 효율적인 방법으로 부착할 수 있다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 상기 패스너(18)가 상기 팁의 원위 방향으로 부분적으로 연장하도록 상기 패스너(18)는 상기 손잡이부(82)의 상기 팁(114)에 위치되고, 상기 플레이트(14)는 골절부위에 대한 상기 뼈(26) 위에 위치된다. 그 다음에는 상기 패스너(18)와 함께 상기 손잡이부(82)는 상기 플레이트(14)의 표면에 상기 플레이트(14)에 대하여 90°각도 또는 원하는 경우 90°각도에 대하여 상쇄하여 위치될 수 있다. 상기 손잡이부(82)가 위치되면, 상기 제어장치(86)는 원하는 경우 상기 플레이트(14)를 통과하여 상기 뼈(26)에 구멍(25)을 파기 위하여 상기 제1레이저(94) 빔과 상기 관개 공급(98)을 작동시킬 수 있다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 제1레이저(94) 및 상기 관개 공급(98)의 관개 유체는 상기 패스너(18)의 구멍(48)을 통하여 이동하고, 상기 패스너(18)의 원위 단부로 배출된다. 구멍(25)이 파짐에 따라, 상기 손잡이부(82) 및 상기 패스너(18)는 시간이 지나 생성되어지는 상기 구멍으로 부드럽게 밀려 들어간다.
상기 구멍의 원하는 깊이에 도달하고, 상기 패스너(18)가 상기 구멍 안에 적절하게 위치되면, 상기 제어장치(86)는 제1레이저(94) 및 관개 공급(98)을 비활성화상태로 변화시키고, 상기 패스너(18) 부분을 변형시키기 위하여 상기 제2레이저(102)를 활성화시킨다. 도 5c에 도시된 바와 같이 상기 제2레이저(102) 빔은 상기 패스너(18) 및 상기 플레이트(14)와 상기 패스너(18) 사이의 경계면을 연화시켜 변형시킨다. 대안적으로, 상기 제2레이저(102) 빔은 상기 패스너(18) 또는 상기 뼈 플레이트(14) 또는 상기 패스너(18)와 뼈 플레이트(14) 양자를 연화시키도록 구성될 수 있다. 상기 구멍(25)으로 상기 길이방향 축(49)을 따라 상기 수술 기기를 부드럽게 미는 것은 상기 패스너(18)의 부분을 변형시키고, 상기 구멍(25)의 외경보다 더커지도록 정의한다. 그러므로 상기 패스너(18)는 상기 플레이트(14)와 상기 뼈(26)를 연결시키는 리벳(170)으로 변형된다.
위와 같이 기재된 뼈 고정 과정은 상기 뼈 플레이트(14)를 골절로 인한 상기 뼈(26)들의 하나 이상의 조각들에 고정하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 뼈 플레이트(14)는 골절부위 또는 골절부위들에 결쳐 위치되고, 하나 이상의 패스너들이 위에서 상술한 방법으로 상기 플레이트(14)와 각각의 뼈 조각들이 연결될 수 있다.
도 5d에 도시된 바와 같이, 상기 수술 기기(22)는 제거될 수 있고, 이에 비하여 상기 플레이트(14) 및 상기 패스너(18)는 뒤에 남을 수 있다. 상기 플레이트(14) 및 상기 패스너(18)는 용해될 수 있는 물질로 이루어질 수 있다.
위와 같이 서술한 내용은 설명 목적을 위한 것이고, 발명을 제한하는 것으로 해석되어져서는 아니된다. 다양한 실시예들이 바람직한 실시예 또는 바람직한 방법에 관하여 설명되었지만, 여기에 이용된 서술은 제한하는 서술이라기 보다는 묘사하고 설명하는 서술이라는 것은 자명하다. 더욱이 실시예들은 특정한 구조, 방법, 실시예에 관하여 묘사되었지만, 발명은 여기 특정한 표현에 한정하는 것은 아니다. 게다가, 상술한 실시예 중에는 바람직하게 다른 실시예 중의 어떤 구조나 특징을 포함할 수 있다. 이 명세서에서 가르침의 이익을 받는 관련기술분야에서 통상의 지식을 갖는 사람들은 여기에 설명된 대로 본 발명에 많은 수정에 영향을 가할 수 있으며, 변경사항은 첨부된 청구범위에 의해 정의된 발명의 정신과 범위로부터 벗어남이 없이 만들어질 수 있다.
10: 뼈 고정 시스템
14: 플레이트
18: 패스너
22: 수술 기기
26: 뼈
46: 커팅 메커니즘
70: 에너지원
82: 손잡이부
86: 제어장치
90: 코드
94: 제1레이저
98: 관개 공급
102: 제2레이저

Claims (47)

  1. 외과 패스너로서,
    근위 단부와 상기 근위 단부로부터 길이방향 축을 따라 이격된 원위 단부;
    외부면;
    내부면;
    상기 근위 단부의 적어도 일부를 정의하고 상기 내부면에 인접하는 제1부분;
    상기 원위 단부의 적어도 일부를 정의하고 상기 외부면에 인접하는 제2부분; 및
    상기 내부면을 정의하고 상기 근위 단부로부터 상기 원위 단부까지 상기 길이방향 축을 따라 상기 외과 패스너를 완전히 관통하여 연장하는 구멍;을 정의하는 외과 패스너 몸체를 포함하고,
    상기 구멍은 커팅 메커니즘이 상기 길이방향 축을 따라 상기 외과 패스너 몸체를 관통해 대상 해부 위치까지 연장가능하도록 상기 커팅 메커니즘을 수용하도록 구성되며,
    상기 외과 패스너 몸체의 제1부분은 전자기 복사에 대해 투과성이고, 상기 외과 패스너 몸체의 제2부분은 전자기 복사에 대해 흡수성이며, 상기 외과 패스너 몸체의 제2부분은 전자기 복사의 흡수시 연화되고 변형 가능하게 되는 외과 패스너.
  2. 제1항에 있어서, 상기 외과 패스너 몸체는 외경을 정의하는 외부면을 추가로 포함하고, 상기 구멍은 내경을 정의하는 내부면을 포함하는 외과 패스너.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1부분 및 상기 제2부분은 상기 길이방향 축에 대해 각지게 오프셋된 방향을 따라 이격되는 외과 패스너.
  4. 제1항에 있어서, 상기 외과 패스너 몸체는 근위 단부 및 상기 길이방향 축을 따라 상기 근위 단부로부터 이격된 원위 단부를 정의하고, 상기 근위 단부는 에너지원을 방사하는 수술 기기에 부착되도록 구성되고, 상기 제1부분은 상기 제2부분에 대해 인접하게 배치되는 외과 패스너.
  5. 제1항에 있어서, 상기 외과 패스너 몸체는 튜브형상인 외과 패스너.
  6. 제1항에 있어서, 상기 전자기 복사는 400㎚ 내지 1800㎚ 범위의 파장을 갖는 외과 패스너.
  7. 제1항에 있어서, 상기 전자기 복사는 1㎑ 내지 1㎒ 범위의 주파수를 갖는 외과 패스너.
  8. 제1항에 있어서, 상기 외과 패스너 몸체의 제2부분은 상기 전자기 복사에 반응하여 상기 외과 패스너 몸체의 제2부분을 연화시키도록 전자기 복사를 흡수하기에 충분한 색을 갖는 외과 패스너.
  9. 제1항에 있어서, 상기 외과 패스너 몸체의 제2부분은 열가소성 물질 및 상기 열가소성 물질에 대한 레이저 흡수 첨가물을 포함하는 외과 패스너.
  10. 제1항에 있어서, 상기 길이방향 축의 방향으로 상기 외과 패스너 몸체를 관통하여 연장하는 적어도 하나의 관개 수로를 추가로 포함하고, 상기 관개 수로는 관개 유체를 수용하고 운반하도록 구성되는 외과 패스너.
  11. 수술 시스템으로서,
    근위 단부와 상기 근위 단부로부터 길이방향 축을 따라 이격된 원위 단부를 정의하는 패스너 몸체를 구비하는 외과 패스너로서, 상기 패스너 몸체는 상기 길이방향 축을 따라 상기 패스너 몸체 안으로 연장하는 구멍을 구비하는, 상기 외과 패스너; 및
    외과 패스너를 대상 해부 위치에 심기 위해 구성되는 수술 기기;를 포함하고,
    상기 수술 기기는
    상기 외과 패스너를 지지하도록 구성되는 손잡이부 몸체를 갖는 손잡이부;
    상기 패스너가 상기 손잡이부 몸체에 의해 지지될 때 상기 패스너의 구멍을 통하여 연장하도록 구성되되, 상기 대상 해부 위치를 절단하도록 구성되는 커팅 메커니즘; 및
    상기 손잡이부 몸체와 연결되고, 상기 패스너 몸체의 부분을 가열하여 연화시키도록 구성되는 에너지원;을 포함하며,
    상기 패스너 몸체는 상기 에너지원으로부터 방사된 에너지를 흡수하여, 상기 외과 패스너가 상기 손잡이부 몸체에 의해 지지되고 에너지가 상기 에너지원에 의해 상기 패스너 몸체에 적용될 때 상기 패스너 몸체는 연화되고 변형되는 수술 시스템.
  12. 열가소성 물질을 포함하는 뼈 플레이트; 및
    적어도 하나의 폴리머계 패스너로서, 상기 패스너는 제1부분 및 제2부분을 정의하는 몸체를 포함하고, 상기 제2부분은 레이저 흡수 성질을 갖고, 상기 몸체는 적어도 상기 제1부분을 관통하여 연장하는 구멍을 정의하며, 상기 구멍은 커팅 메커니즘을 수용하도록 구성되는, 상기 적어도 하나의 폴리머계 패스너; 및
    대상 해부 위치에 구멍을 파도록 구성되는 상기 커팅 메커니즘, 및 상기 패스너 또는 상기 뼈 플레이트 또는 상기 패스너와 뼈 플레이트 양자를 연화시키도록 구성되는 에너지원을 제공하는 수술 기기;를 포함하는 키트.
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  14. 제12항에 있어서, 상기 수술 기기는 제1레이저, 제2레이저 및 관개 공급을 제공하도록 구성되는 키트.
  15. 제11항에 있어서, 상기 수술 기기의 손잡이부는 상기 손잡이부 몸체로부터 연장하는 팁을 추가로 포함하고 상기 패스너를 지지하는 수술 시스템.
  16. 제11항에 있어서, 상기 수술 기기는 상기 커팅 메커니즘과 상기 에너지원을 공급하도록 구성되는 제어장치를 추가로 포함하는 수술 시스템.
  17. 제11항에 있어서, 상기 외과 패스너의 구멍은 상기 패스너 몸체를 완전히 관통하여 연장하는 수술 시스템.
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