KR20080102188A - 다중 나사식 뼈스크류 및 방법 - Google Patents

다중 나사식 뼈스크류 및 방법 Download PDF

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티모시 에이. 가베이
제임스 디. 슈벤더
조셉 에이치. 페라
매뉴얼 알. 핀토
마이클 에스. 벨드만
윌리암 에이. 레자크
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Abstract

원위 말단부(50a) 및 근위 말단부(50b)를 포함하는 나사 몸대(52)로 구성되며, 상기 나사 몸대는 원위 말단부(50a)에서 근위 말단부(50b)를 향하여 연장되고 해면골에 고정하기에 적합한 제 1 나사부(60), 및 제 1 나사부(60)에 인접하여 근위 말단부(50b)를 향하여 연장되며 겉질뼈에 체결하기에 적합한 제 2 나사부(62)를 형성하며, 상기 제 2 나사부(62)는 상기 제 1 나사부(60)에 비하여 더욱 미세한 나사 패턴을 포함하는 뼈스크류. 하나의 구현예에서, 제 1 나사부(60)는 해면골에서의 고정화를 위하여 단일 리드 나사 패턴을 형성하는 제 1 나선 나사산(64)을 포함하며, 제 2 나사부(62)는 겉질뼈에서의 체결을 위하여 이중 리드 나사 패턴을 형성하는 제 1 나사산(64) 사이에 배치된 제2 나선 나사산(66)을 포함한다. 다른 구현예에서, 뼈스크류(10)는 나사 몸대(52)에서 연장되고 척추 이식체와 결합하도록 형성된 헤드부(54)를 포함한다.
뼈스크류, 나사산

Description

다중 나사식 뼈스크류 및 방법{MULTI-THREAD BONE SCREW AND METHOD}
본 발명은 뼈스크류 분야에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 뼈의 서로 다른 영역들과 체결되기에 적당한 다중 나사구역을 가지는 뼈스크류 및 이의 사용방법에 관한 것이다.
다양한 종류의 패스너가 뼈에 이식체 및 기타 장치를 체결하기 위하여 사용된다. 척추 분야에서는, 통상 뼈스크류가 이식체 및 기구의 판, 로드 및 기타의 것을 하나 또는 그 이상의 척추뼈에 부착하기 위하여 사용된다. 도 1을 참조하면, 뼈에 체결되기에 적당한 나사 몸대(shank) 부(12) 및 척추 로드와 같은 연장 부재(미도시)를 연결기구(미도시)를 통하여 결합하기 위한 헤드부(14)를 포함한 종래 뼈스크류(10)가 도시된다. 척추 로드를 뼈스크류(10)의 헤드부(14)에 결합하기에 적합한 연결기구의 예는, 예를 들면 시몬슨의 미국특허번호 제5,643,263호, 바커의 미국특허번호 제5,947,967호 및 아쉬만의 미국특허번호 제6,471,703호에 개시되고 기술된다.
뼈스크류의 나사 몸대부(12)는 단일의 일정한 피치 나사산(16)을 가진다. 상기 나사산(16)은 척추뼈 몸체 내부 영역 내부의 해면골(cancellous bone)과 같은 해면골 내부에서 체결되거나 결합되기에 특히 적합한 상대적으로 넓은 피치를 포함한다. 상대적으로 더 단단하고 조밀한 뼈의 겉질(cortical) 영역 내부에서 안정성을 높이기 위하여 더욱 미세한 피치의 나사홈을 가지는 나사산(16)이 제공된다고 하더라도, 미세한 피치의 나사는 뼈의 해면골 영역 내부에서 결합이 약해지는 경향이 있다. 또한, 더욱 미세한 피치의 나사는 뼈 내부에서 뼈스크류를 완전히 체결하기 위하여 추가적인 회전을 필요로 한다.
따라서, 개선된 뼈스크류 및 이를 이용한 방법이 요구된다. 본 발명은 이러한 요구를 만족하며 기타 신규하고도 자명하지 않은 방법으로 이점 및 장점을 제공한다.
<발명의 요약>
본 발명은 뼈의 서로 다른 영역들과 체결하기에 적당한 다중 나사구역을 가지는 뼈스크류, 및 이를 사용하는 방법에 관한 것이다. 본 명세서에 포함되는 본 발명의 실제 특징은 오직 첨부된 특허청구범위를 참조하여 결정되나, 본 명세서에 개시된 바람직한 구현예를 특징짓는 본 발명의 몇몇 형태가 다음과 같이 간단하게 기술된다.
본 발명의 하나의 형태에 있어서, 뼈스크류는 원위 말단부(distal end portion) 및 근위 말단부(proximal end portion)를 포함하는 나사 몸대를 가지도록 제공되고, 상기 나사 몸대는 상기 원위 말단부에서 상기 근위 말단부를 향하여 연장되고 해면골에 고정하기에 적합한 제 1 나사부, 및 상기 제 1 나사부에 인접하여 상기 근위 말단부를 향하여 연장되며 겉질뼈(cortical bone)를 체결하기에 적합한 제 2 나사부를 형성하며, 상기 제 2 나사부는 상기 제 1 나사부에 비하여 더욱 미세한 나사 패턴을 포함한다.
본 발명의 다른 형태에서, 척추 시스템은 원위 말단부 및 근위 말단부를 가지는 나사 몸대 및 나사 몸대의 근위 말단부에서 연장되는 헤드부를 가지는 뼈스크류를 포함하여 제공되며, 상기 나사 몸대는 원위 말단부에서 근위 말단부를 향하여 연장되고 해면골에 고정하기에 적합한 제 1 나사부, 및 상기 제 1 나사부에 인접하여 근위 말단부를 향하여 연장되며 겉질뼈를 체결하기에 적합한 제 2 나사부를 형성하며, 상기 제 2 나사부는 상기 제 1 나사부에 비하여 더욱 미세한 나사 패턴을 포함한다. 척추 시스템은 뼈스크류의 헤드부에 결합되는 척추 이식체를 추가로 포함한다.
본 발명의 또 다른 형태에서, 뼈스크류는 원위 말단부 및 근위 말단부를 포함하는 나사 몸대를 가지도록 제공되고, 상기 나사 몸대는 원위 말단부에서 근위 말단부를 향하여 연장되고 해면골에 고정하기에 적합한 단일 리드 나사 패턴을 형성하는 제 1 나선 나사산, 및 제 1 나사부 사이에 놓이며 겉질뼈를 체결하기에 적합하도록 나사 몸대의 근위 말단부에 인접한 이중 리드 나사 패턴을 형성하는 제 2 나선 나사산을 포함한다.
또 다른 본 발명의 형태에서, 뼈스크류를 내부 해면골 영역 및 외부 겉질뼈 영역을 가지는 뼈에 체결하기 위한 방법이 제공된다. 본 방법은 원위 말단부 및 근위 말단부를 포함하는 나사 몸대를 가지는 뼈스크류를 제공하는 단계를 포함하고, 상기 나사 몸대는 원위 말단부에서 근위 말단부를 향하여 연장되고 해면골에 고정하기에 적합한 제 1 나사부, 및 제 1 나사부에 인접하여 근위 말단부를 향하여 연장되며 겉질뼈를 체결하기에 적합한 제 2 나사부를 형성하며, 상기 제 2 나사부는 상기 제 1 나사부에 비하여 더욱 미세한 나사 패턴을 포함한다. 본 방법은 제 1 나사부를 뼈의 내부 해면 영역에 체결하는 단계, 및 제 2 나사부를 뼈의 외부 겉질 영역에 체결하는 단계를 추가로 포함한다.
본 발명의 하나의 목적은 개선된 뼈스크류 및 이를 이용한 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적, 특징, 이점, 장점 및 양상은 본 명세서에 포함된 도면 및 상세한 설명에서 명백하게 될 것이다.
본 발명의 원리에 대한 이해를 돕기 위하여, 도면에 도시된 구현예에 기초하여 언급되고 소정의 언어가 이를 기술하기 위하여 사용될 것이다. 그러나 이에 따라 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 기술자에 의하여 도시된 장치의 개조 및 변경 및/또는 여기에 도시된 본 발명 원리의 추가 응용이 통상 가능하다는 것을 이해하여야 한다.
도 2에는 본 발명의 하나의 형태에 따른 뼈스크류(50)가 도시된다. 뼈스크류(50)는 종축 L을 따라 연장되며 원위 말단부(50a) 및 근위 말단부(50b)를 포함한다. 뼈스크류(50)는 일반적으로 뼈 내부에서의 체결에 적당한 나사 몸대부(52) 및 이식체와 결합하기에 적당한 헤드부(54)를 포함하며, 이하 더욱 상세하게 설명될 것이다. 뼈스크류(50)는 예를 들면 체내에서 이식되고 뼈에 부착되기에 적합한 기구적 및 생체 적합한 특성을 가지는 본 분야의 기술자에게 공지된 티타늄, 티타늄 합금, 스테인레스 강, 금속 합금 또는 기타 물질과 같은 임의의 적합한 생체 적합성 물질로 형성될 수 있다.
하나의 구현예에서, 나사 몸대부(52)는 뼈에 관통되도록 형성된 말단팁(56)을 포함한다. 도시된 구현예에서, 상기 말단팁(56)은 테이퍼되거나 뾰족하게 형성되어 뼈속으로의 진입을 용이하게 한다. 그러나, 다른 구현예에서, 말단팁(56)은 무딘 또는 둥근 말단으로 형성될 수 있다. 다른 구현예에서, 말단팁(56) 또는 원위 말단부(50a)의 다른 부분은 하나 또는 그 이상의 컷팅 엣지 또는 플루트(flute) (미도시)로 제공될 수 있어 뼈스크류(50)는 자체-컷팅 또는 자체-태핑(self-tapping) 기능을 가지도록 제공될 수 있다. 또 다른 예에서, 뼈스크류(50)는 삽관 개구 (cannulation opening)를 형성하기 위하여 근위 말단부(50b)에서 연장되고 부분적 또는 전체적으로 이를 관통하는 축 도관(미도시)이 제공될 수 있으며, 또한 천공 개구 (fenestration opening)를 형성하기 위하여 축 도관과 통하는 횡도관 (transverse passages)이 추가로 제공될 수 있다. 상기 삽관 및 천공 개구는, 예를 들면 뼈스크류(50)의 근위 말단부(50b)에서 원위 말단부(50a)로 나사 몸대(52)의 다른 부분 또는 원위 말단부(50a)에 축의 방향 또는 측방으로 인접한 뼈 영역으로 뼈시멘트와 같은 물질을 전달하는데 사용될 수 있다.
도시된 구현예에서, 헤드부(54)는 이식체 부재 또는 이식체 부재를 결합하기 위한 연결구를 부드럽게 수용하도록 형성된 상대적으로 부드러운 샤프트 또는 스템(58)을 포함한다. 그러나, 스크류 헤드부(54)의 다른 종류 및 형상도 고려될 수 있다는 것을 이해하여야 하며, 이하 여러 예들이 논의될 것이다. 또한, 스크류 헤드부를 포함하지 않는 뼈스크류 구현예도 고려된다. 뼈스크류(50) 및 특히 스크류 헤드부(54)는 바람직하게는 예를 들면 스크류 드라이버와 같은 드라이빙 수단 또는 장치 (미도시)와 해제가능하게 체결될 수 있는 형태를 포함한다. 하나의 구현예에서, 스크류 헤드부(54)는 드라이버 수단의 원위 말단부를 수용할 수 있도록 치수화되고 형상화된 구멍(cavity) 또는 리세스 (미도시)를 형성할 수 있다. 구멍 또는 리세스는 바람직하게는 예를 들면 육각 또는 사각 형상의 비-원형으로 형성되어 헤드부(54) 및 드라이버 수단이 회전되지 않도록 체결되어 뼈스크류(50)를 뼈 내부로 체결하기에 용이하도록 한다. 이와 달리, 스크류 헤드부(54)는 드라이버 수단의 원위 말단부에 의해 체결될 수 있는 외부 표면 형상을 형성할 수 있다.
나사 몸대(52)는 전체 길이 l을 가지며, 원위 말단부(50a)에서 근위 말단부(50b)쪽으로 연장되는 제 1 몸대 길이 l 1 을 따라 연장되는 제 1 나사부(60) 및 제 1 나사부(60)에 인접하여 근위 말단부(50b)로 제 2 몸대 길이 l 2 를 따라 연장되는 제 2 나사부(62)를 형성한다. 이하 더욱 상세하게 기술되는 바와 같이, 제 1 나사부(60)는 뼈의 해면 영역에 고정되기에 적합한 제 1 나사산(64)을 포함하며, 제 2 나사부(62)는 뼈의 겉질 영역에 고정되기에 적합한, 상대적으로 더욱 미세한 나사산(66)을 포함한다. 또한, 제 2 나사부(62)는 나사 몸대(52)의 근위 말단부(50b)에 인접한 나사 런아웃(run out)(68)을 형성할 수 있다.
하나의 구현예에서, 제 1 나사부(60)의 길이 l 1 은 나사 몸대(52)의 총 길이 l의 최소한 약 절반을 따라 연장되고, 제 2 나사부(62)의 길이 l 2 는 전체 몸대 길이 l의 나머지를 따라 연장된다. 다른 구현예에서, 제 1 나사부(60)의 길이 l 1 은 나사 몸대(52)의 총 길이 l의 최소한 약 2/3를 따라 연장되고, 제 2 나사부(62)의 길이 l 2 는 전체 몸대 길이 l의 나머지를 따라 연장된다. 또 다른 구현예에서, 제 1 나사부(60)의 길이 l 1 은 나사 몸대(52)의 총 길이 l의 최소한 약 3/4을 따라 연장되고, 제 2 나사부(62)의 길이 l 2 는 전체 몸대 길이 l의 나머지를 따라 연장된다. 그러나, 나사 몸대(52)의 총 길이 l에 대한 제 1 나사부(60)의 다른 길이들 l 1 도 고려될 수 있어 본 발명의 범위 내에 속한다는 것을 이해하여야 한다.
제 1 및 제 2 나사부(60, 62)에 연관된 몸대 길이 l 1 , l 2 간 특정 비율은 바람직하게는 뼈스크류(50)가 체결되는 뼈 특성에 기초하여 선택되어야 한다. 상기 설명한 바와 같이, 제 1 나사부(60)는 뼈의 해면 영역에 고정되기에 특히 적합한 나사 형태를 포함하며, 제 2 나사부(62)는 뼈의 겉질 영역에 고정하기에 특히 적합한 형태를 포함한다. 뼈스크류(50)의 고정 효율을 극대화하기 위하여, 제 1 및 제 2 나사부의 길이 l 1 , l 2 는 바람직하게는 뼈의 해면 영역 내부의 소망하는 고정 깊이 및 뼈의 겉질 영역의 두께에 각각 해당하여야 한다.
본 발명의 도시된 구현예에서, 제 1 나사산(64)은 제 1 나사부(60)를 형성하는 나선 나사 패턴 형태의 단일 리드(lead)를 포함하고, 제 2 나사산(66)은 제 1 나사산(64)과 연합되어 제 2 나사부(62)를 형성하는 이중 나선 나사 패턴 형태의 이중 리드를 제공한다. 도시된 구현예에서, 제 1 및 제 2 나사산 또는 리드(64, 66)는 종축 L 에 대하여 몸대부(52)를 따라 실질적으로 연속적으로 연장되는 나선 형상으로 제공된다. 제 2 나사산(66)은 바람직하게는 제 1 나사산(64)에 비하여 균일하게 중심에서 벗어나므로 (centrally offset), 나사산(64, 66)은 함께 제 2 나사부(62) 길이 l 2 를 따라 연속된 나사처럼 나선형으로 형성된 것으로 보이나, 실제로는 별개의 나사산들로 구성된다. 하기 논의되는 바와 같이, 제 2 나사부(62)를 따라 별개의 나사산을 제공하여 제 1 및 제 2 나사부(60, 62)의 각각과 연관된 나사 피치를 원한다면 동일하게 할 수 있다.
하나의 특정 구현예에서, 제 1 나사산(64)은 제 1 나사 피치 p 1 을 가지며, 제 2 나사산(66)은 제 1 나사산(64) 사이에 놓이고 제 1 나사 피치 p 1 과 실질적으로 동일한 제 2 나사산 피치 p 2 를 가진다. 제 1 및 제 2 나사산(64, 66)은 상호 협력하여 이중 리드 나사를 제공하여 제 2 나사부(62)를 형성하고, 제 1 및 제 2 나사산(64, 66)은 실질적으로 동일한 나사 피치 p를 가지므로, 제 2 나사부(62)를 뼈에 체결하는 것은 제 1 나사부(60)에 비하여 추가적인 회전을 필요로 하지 않는다는 것이 명백하다. 또한, 도시된 구현예에서, 제 2 나사산(66)은 제 1 나사산(64)에 비하여 180°벗어나므로 제 2 나사산(66)의 회전은 실질적으로 제 1 나사산(64)의 회전에 인접하게 중심이 놓인다. 뼈스크류(50)에 대하여 특정 나사 형상 및 배치가 도시되지만, 다른 나사산의 형상 및 배치 역시 본 발명과 관련되어 사용이 고려된다는 것을 이해하여야 할 것이다.
상대적으로 넓은 나사 피치를 가지는 단일 리드 나사의 제 1 나사산(64)은 해면골 결합 능력을 증가시키면서, 동시에 해면골 강도 및 구조적 일체를 유지시키는 경향이 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 이중 리드 나사의 제 2 나사산(66)은 상대적으로 단단하고도 조밀한 겉질뼈 내부에서 향상된 고정력 및 안정도를 제공한다. 또한, 상기한 바와 같이, 제 1 나사부(60)와 동일한 나사 피치 p를 가지는 이중 리드 나사의 제 2 나사부(62)를 제공하는 것은 제 1 나사부(60)의 해면골 내부에서의 체결과 대비할 때 겉질뼈 내부에서 체결을 위한 뼈스크류(50)의 추가적인 회전을 필요로 하지 않을 것이다.
본 발명의 다른 측면에서, 제 1 및 제 2 나사부(60, 62)는 원위 말단부(50a) 및 근위 말단부(50b) 사이에서 변하는 나사뿌리 내부 직경 d i 를 형성한다. 하나의 구현예에서, 나사뿌리 내경 di는 원위 말단부(50a)에 인접한 제 1 뿌리 직경 d 1 에서부터, 나사 몸대(52)의 중간부에 인접한 더 큰 제 2 뿌리직경 d 2 로, 근위 말단부(50b)에 인접한 더더욱 큰 제 3 뿌리직경 d 3 으로 넓어진다. 다른 구현예에서, 나사뿌리 내부 직경 d i 는 원위 말단부(50a)에 인접한 뿌리 직경 d 1 및 근위 말단부(50b)에 인접한 뿌리직경 d 3 사이에서 균일하게 증가한다. 또 다른 구현예에서, 나사뿌리 내부 직경 d i 는 실질적으로 원위 말단부(50a) 및 근위 말단부(50b) 사이의 나사 몸대(52)의 총 길이 l을 따라 넓어진다. 하나의 특정 구현예에서, 나사뿌리 내부 직경 d i 는 원위 말단부(50a)에 인접한 뿌리 직경 d 1 및 근위 말단부(50b)에 인접한 뿌리직경 d 3 사이에서 최소한 약 15%까지 넓어진다. 다른 특정 구현예에서, 나사뿌리 내부 직경 d i 는 뿌리 직경 d 1 및 뿌리직경 d 3 사이에서 최소한 약 25%까지 넓어진다. 또 다른 특정 구현예에서, 나사뿌리 내부 직경 d i 는 뿌리 직경 d 1 및 뿌리직경 d 3 사이에서 최소한 약 50%까지 증가한다.
원위 말단부(50a)에서 근위 말단부(50b)를 향하여 나사뿌리 내부 직경 d i 가 증가하는 것은, 결국 제 1 및 제 2 나사산(64, 66)의 깊이가 원위 말단부(50a)에서 근위 말단부(50b)를 향하여(나사뿌리 직경에서 외부 나사 직경까지 측정함에 따라) 줄어들거나 감소하는 것이다. 상대적으로 넓은 나사 깊이 (또는 상대적으로 작은 뿌리 직경 d i )를 가지는 제 1 나사산(64)은 제 2 나사산(66)에 관한 더 작은 나사 깊이와 비교할 때 향상된 해면골 결합 능력 및 바람직한 뽑힘(pullout) 특성을 제공한다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 제 1 나사부(64)에 비하여 상대적으로 감소된 나사 깊이 (또는 상대적으로 더 넓은 나사뿌리 내부 직경 d i )를 가지는 제 2 나사부(66)는 개선된 고정력 및 안정성을 제공하며, 이것은 특히 상대적으로 더 단단하고 조밀한 겉질뼈 내부에서의 고정화에 유리하고, 겉질뼈 내부에서 나사 체결에 대한 저항을 줄이는 경향이 있다. 하나의 특정 구현예에서, 제 1 및 제 2 나사산(64, 66)의 나사 깊이는 원위 말단부(50a)에서 근위 말단부(50b)를 향하여 최소한 약 50%까지 감소된다. 나사산(64, 66)의 나사 깊이는 제 1 나사부(60)를 따라 특히 원위 말단부(50a)에 인접하여 최대로 되어 개선된 해면골 결합능력 및 바람직한 뽑힘 특성을 제공한다는 것을 이해하여야 한다.
본 발명의 다른 측면에서, 제 1 및 제 2 나사부(60, 62)는 원위 말단부(50a) 및 근위 말단부(50b) 사이에서 실질적으로 균일한 나사 외부 직경 d 0 을 형성한다. 하나의 특정 구현예에서, 나사 외부 직경 d 0 는 원위 말단부(50a)에 인접한 나사뿌리 내부 직경 d i 보다 최소한 약 15% 넓다. 다른 특정 구현예에서, 나사 외부 직경 d 0 는 원위 말단부(50a)에 인접한 나사뿌리 내부 직경 d i 보다 최소한 약 25% 넓다. 또 다른 소정 구현예에서, 나사 외부 직경 d 0 는 원위 말단부(50a)에 인접한 나사뿌리 내부 직경 d i 보다 최소한 약 50% 넓다. 나사 외부 직경 d 0 및 나사뿌리 내부 직경 d i 사이의 더 큰 변경은 뼈 결합능력을 증가시키는 경향이 있으며, 이것은 특히 해면골에 체결되는 제 1 나사부(60)을 따라 특히 적합하다.
본 발명의 다른 측면에서, 원위 말단부(50a)에 인접한 나사 피치 p는 원위 말단부(50a)에 인접한 나사뿌리 내부 직경 d i 와 동일하거나 크다. 하나의 구현예에서, 실질적으로 나사 몸대(52)의 제 1 나사부(60) 총 길이 l 1 를 따라, 나사 피치 p는 나사뿌리 내부 직경 d i 와 동일하거나 크다. 다른 구현예에서, 실질적으로 나사 몸대(52)의 총 길이 l을 따라, 나사 피치 p는 나사뿌리 내부 직경 d i 와 동일하거나 크다.
상기한 바와 같이, 뼈스크류(50)의 헤드부(54)는 바람직하게는 이식체와 결합을 위해 적합화된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 하나의 구현예에서, 스크류 헤드부(54)는 비-나사식 스템부 또는 샤프트(58)로 구성되며, 이식체는 연결기구(connector mechanism)(70)를 통하여 스크류 헤드(54)와 결합되는 연장 척추 로드 R로 구성된다. 연결기구(70)는 스크류 헤드(54)의 스템부(58)를 수용하기 위한 제 1 도관(74a), 및 척추 로드 R을 수용하기 위한 제 2 도관(74b)을 형성하는 연결몸체(72)를 포함한다. 경계부재(76)는 척추 로드 R 및 스템부(58) 사이에 위치될 수 있고, 패스너 또는 세트 스크류(78)는 연결몸체(72)에 있는 개구를 통하여 나사 결합되어 척추 로드 R과 접촉되고, 이를 통하여 경계부재(76)를 스크류 헤드(54)의 스템부(58)와 체결하여 척추 로드 R 및 뼈스크류(50) 사이의 각 관계(angular relationship)를 고정시킨다. 연결기구(70)에 대한 더욱 상세한 사항 및 다른 종류의 연결기구는, 예를 들면 시몬슨의 미국특허번호 제5,643,263호, 바커의 미국특허번호 제5,947,967호 및 아쉬만의 미국특허번호 제6,471,703호에 개시되며 기술되고, 이들 각 특허 참조는 본 명세서에 전체로서 참조로 결합된다.
도 4를 참조하면, 척추 로드 R을 결합하기 위한 본 발명의 다른 형태에 의한 뼈스크류(80)가 도시된다. 특히, 뼈스크류(80)는 나사 몸대(52) 및 척추 로드 R과 결합하기 위한 헤드(84)를 포함한다. 나사 몸대(52)는 상기의 도 2 및 3에서 예시된 것과 동일하다. 그러나, 뼈스크류 헤드(84)는 척추 로드 R을 내부에 수용하기 위한 크기의 U-형상의 채널(86)을 형성하고, 척추 로드 R은 뼈스크류 헤드(84)와 체결되는 패스너 또는 세트 스크류(88)을 통하여 채널(86) 내부에 결합된다.
도 5를 참조하면, 척추 판 P와 같은 이식체와 결합하기 위해 적합화된 본 발명의 다른 형태에 의한 뼈스크류(90)가 도시된다. 하나의 구현예에서, 척추 판 P는 하나 또는 그 이상의 뼈스크류(90)를 수용하기 위한 하나 또는 그 이상의 개구(92)를 포함하며, 뼈스크류(90)는 확장 헤드부(94)를 포함한다. 도시된 구현예에서, 개구(92)는 나사 몸대(52)를 개구를 통과하여 수용할 수 있는 크기의 하부, 및 확장된 뼈스크류 헤드(94)를 수용하기 위한 크기의 상부를 포함한다. 뼈스크류(90)를 뼈 내부로 나사 결합하면 척추 판 P는 뼈 외면에 대하여 압축되고, 확장 헤드(94) 및 뼈 외면 사이에서 척추 판 P가 결합된다.
도 6을 참조하면, 척추 판 P'를 결합하기 위한 본 발명의 또 다른 형태에 의한 뼈스크류(90')가 도시된다. 특히, 뼈스크류(90')는 나사 몸대(52), 확장 헤드부(94'), 및 확장 헤드(94')에서 연장되는 나사 스템부(96)를 포함하고, 척추 판 P'는 하나 또는 그 이상의 뼈스크류(90')의 나사식 스템부(96)를 이를 통과하여 수용하는 하나 또는 그 이상의 개구(92')를 포함하며, 척추 판 P'는 스템부(96) 상에 나사 결합되는 잠금 너트(98)를 통하여 뼈스크류(90')에 결합되어, 척추 판 P를 확장 헤드(94') 및 잠금 너트(98) 사이에 고정시킨다. 도 6에 도시된 뼈스크류(90')는 척추 판 P'를 뼈 외면에서 떨어지도록 할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
본 발명과 관련된 구성성분 및 형상들을 기술하면서, 본 발명의 하나의 형태에 의한 뼈스크류 및 뼈와의 체결방법이 언급될 수 있다. 도 3-6에 도시된 바와 같이, 하나의 구현예에서, 뼈는 내부 해면골 영역(100) 및 외부 겉질 영역(102)을 가지는 척추뼈 몸체 V로 구성된다. 상기 논의한 바와 같이, 척추뼈 몸체 V의 외부 겉질 영역(102)은 내부 해면골 영역(100)과 비교하여 상대적으로 단단하고 조밀하다. 단일 리드 나사산(64)을 포함하는 제 1 나사부(60)는 내부 해면골 영역(100)에 체결되고, 이중 리드 나사산(66)을 포함하는 제 2 나사부(62)는 외부 겉질 뼈 영역(102)에 체결되어, 뼈스크류의 나사 몸대(52)가 척추뼈 몸체 V와 체결되도록 한다.
상대적으로 단일 리드 나사산(64)은 더 미세한 이중 리드 나사산(66)과 비교하여 향상된 뼈 결합능력 및 바람직한 뽑힘 특성을 제공하고, 이것은 연약한(soft) 해면골 내부에서의 고정에 특히 유리하다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 상대적으로 미세한 이중 리드 나사산(66)은 단일 리드 나사산(64)과 비교하여 개선된 고정력 및 안정성을 제공하며, 이것은 상대적으로 단단하고 조밀한 겉질 뼈 내부에서의 고정화에 특히 유리하다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 단일 리드 나사산(64) 및 이중 리드 나사산(66)은 각각 실질적으로 동일한 나사 피치 p 1 , p 2 를 가지므로, 뼈스크류가 척추뼈 몸체 V 내부로 완전히 체결되기 위하여, 제 2 나사부(62)를 겉질뼈(102) 내부로 나사 결합하는 것은 제 1 나사부(60)를 해면골 내부에 나사 결합하는 것에 비하여 추가적인 회전을 필요로 하지 않는다. 로드 또는 판과 같은 척추 이식체는, 척주 치료를 위하여 상응되는 척추뼈 몸체 V에 고정되는 하나 또는 그 이상의 뼈스크류에 결합될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
본 발명의 뼈스크류는, 단일 척추뼈 몸체 또는 둘 또는 그 이상의 척추뼈 몸체를 포함한, 임의의 수의 척추뼈 몸체 V 내부에도 고정될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 본 발명의 하나의 구현예에서, 뼈스크류는 척추뼈 몸체 뿌리(pedicle) 영역 내에 고정된다. 그러나, 뼈스크류는 척추뼈 몸체 다른 부분 또는 영역에도 고정될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 본 발명의 뼈스크류는 척추뼈 몸체 V의 후방, 전방, 측방, 후측방, 전측방 측면에서 고정될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 본 발명의 뼈스크류는 척주의 목, 등 또는 허리뼈 영역을 포함한 임의의 척주 영역에도 부착될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 본 발명의 뼈스크류는 척추뼈 몸체 이외의 뼈구조체, 예를 들면 팔 또는 다리와 관련된 뼈에도 부착될 수 있다는 것을 이해할 수 있다.
본 발명은 도면 및 상기 설명을 통하여 상세하게 도시되고 기술되었으나, 이는 예시적인 것이고 특징을 제한하지 않는 것으로 고려되어야 하며, 단지 바람직한 예가 도시되고 기술된 것으로 이해하여야 하며, 본 발명의 사상 내에서 가능한 모든 변경 및 변형이 보호되는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 종래 기술에 의한 뼈스크류의 입측면도(elevational side view)이다.
도 2는 본 발명의 일 형태에 따른 뼈스크류의 입측면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 뼈스크류가 뼈와 체결되고 척추 로드와 결합된 상태의 입측면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 형태에 따른 뼈스크류가 뼈와 체결되고 척추 로드와 결합된 상태의 입측면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 형태에 따른 뼈스크류가 뼈와 체결되고 척추 로드와 결합된 입측면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 형태에 따른 뼈스크류가 뼈와 체결되고 척추 로드와 결합된 입측면도이다.

Claims (40)

  1. 원위 말단부(distal end portion) 및 근위 말단부 (proximal end portion)를 포함하는 나사 몸대(threaded shank)를 포함하며, 상기 나사 몸대는 상기 원위 말단부에서 상기 근위 말단부를 향하여 연장되고 해면골에 고정하기에 적합한 제 1 나사부, 및 상기 제 1 나사부에서 인접하여 상기 근위 말단부를 향하여 연장되며 겉질뼈(cortical bone)를 체결하기에 적합한 제 2 나사부를 형성하며, 상기 제 2 나사부는 상기 제 1 나사부에 비하여 더욱 미세한 나사 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈스크류.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 나사 몸대는 상기 원위 말단부에서 상기 근위 말단부를 향하여 연장되고 해면골에 고정하기 위한 제 1 나사부를 형성하는 단일 나선 나사 패턴을 포함하는 제 1 나사산, 및 겉질뼈에 체결하기 위한 제 2 나사부를 형성하는 이중 나선 나사 패턴을 제공하는 제 1 나사부와 협력하는 제 2 나사산을 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈스크류.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 나사산은 제 1 나사 피치를 가지고, 상기 제 2 나사산은 상기 제 1 나사 피치와 실질적으로 동일한 제 2 나사 피치를 가지는 것을 특징으로 하는 뼈스크류.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 나사산은 상기 제 1 나사산 사이에 실질적으로 중심이 놓이게 배치되는 것을 특징으로 하는 뼈스크류.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 나사산은 상기 제 1 나사산에 대하여 약 180° 벗어나는 것을 특징으로 하는 뼈스크류.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 나사부는 상기 나사 몸대의 적어도 약 절반을 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 뼈스크류.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 나사부는 상기 나사 몸대의 적어도 약 2/3를 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 뼈스크류.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 나사 몸대는 상기 원위 말단부에서 상기 근위 말단 부를 향하여 연장되고 해면골에 고정하기 위한 제 1 나사부를 형성하는 제 1 나선 나사산을 포함하고, 곁질뼈에 체결하기 위한 제 2 나사부를 형성하도록 상기 제 1 나선 나사산 사이에 실질적으로 중심이 놓이게 배치되는 제 2 나선 나사산을 포함하고, 상기 각각의 제 1 및 제 2 나선 나사산은 실질적으로 동일한 나사 피치를 가지는 것을 특징으로 하는 뼈스크류.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 나사부는 상기 나사 몸대의 적어도 약 2/3를 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 뼈스크류.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 나사 몸대는 상기 원위 말단부에서 상기 근위 말단부를 향하여 연장되고 해면골에 고정하기 위한 제 1 나사부를 형성하는 제 1 나선 나사산을 포함하고, 겉질뼈에 체결하기 위한 제 2 나사부를 형성하는 제 1 나선 나사산에 비하여 약 180°벗어난 제 2 나선 나사산을 포함하고, 상기 각각의 제 1 및 제 2 나선 나사산은 실질적으로 동일한 나사 피치를 가지는 것을 특징으로 하는 뼈스크류.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 나사 몸대는 상기 원위 말단부에서 상기 근위 말단부 를 향하여 연장되고 해면골에 고정하기 위한 제 1 나사부를 형성하는 단일 나선 패턴을 포함하며, 제 1 나사 피치를 가지는 제 1 나사산을 포함하고, 겉질뼈에 체결하기 위한 제 2 나사부를 형성하는 이중 나사 패턴을 제공하도록 제 1 나사산 사이에 실질적으로 중심이 놓이게 배치되며, 상기 제 1 나사 피치와 실질적으로 동일한 제 2 나사 피치를 가지는 제 2 나사산을 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈스크류.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 뼈스크류가 상기 나사 몸대의 상기 근위 말단부에서 연장되며, 최소한 두 개의 인접한 척추뼈 사이에서 연장되도록 형성되는 크기의 연장 부재와 결합하기에 적합한 헤드부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈스크류.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 나사 몸대의 상기 제 1 및 제 2 나사부는 상기 원위 말단부 및 상기 근위 말단부 사이에서 변하는 나사뿌리 내부 직경을 형성하는 것을 특징으로 하는 뼈스크류.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 나사뿌리 내부 직경은 상기 원위 말단부에서 상기 근위 말단부를 향하여 균일하게 커지는 것을 특징으로 하는 뼈스크류.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 나사뿌리 내부 직경은 상기 나사 몸대 총 길이를 따라 커지는 것을 특징으로 하는 뼈스크류.
  16. 제 13 항에 있어서, 상기 나사뿌리 내부 직경은 상기 원위 말단부 및 상기 근위 말단부 사이에서 최소한 약 25%까지 커지는 것을 특징으로 하는 뼈스크류.
  17. 제 13 항에 있어서, 상기 나사 몸대의 상기 제 1 및 제 2 나사부는 상기 원위 말단부 및 상기 근위 말단부 사이에서 실질적으로 균일한 나사 외부 직경을 형성하는 것을 특징으로 하는 뼈스크류.
  18. 제 13 항에 있어서, 상기 원위 말단부에 인접한 상기 나사 외부 직경은 상기 근위 말단부에 인접한 상기 나사 내부 직경보다 최소한 약 25% 큰 것을 특징으로 하는 뼈스크류.
  19. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 나사부는 나사 피치를 가지고, 상기 제 1 나사부는 나사뿌리 내부 직경을 형성하고, 상기 나사 피치는 상기 원위 말단부에 인접한 상기 나사뿌리 내부 직경과 최소한 같은 크기인 것을 특징으로 하는 뼈스크류.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 나사 피치는 실질적으로 상기 제 1 나사부의 총 길이를 따라 상기 나사뿌리 내부 직경과 최소한 같은 크기인 것을 특징으로 하는 뼈스크류.
  21. 제 19 항에 있어서, 상기 나사 피치는 실질적으로 상기 나사 몸대의 총 길이를 따라 상기 나사뿌리 내부 직경과 최소한 같은 크기인 것을 특징으로 하는 뼈스크류.
  22. 원위 말단부 및 근위 말단부를 가지는 나사 몸대 및 상기 나사 몸대의 상기 근위 말단부에서 연장되는 헤드부를 가지는 뼈스크류; 및
    상기 뼈스크류의 상기 헤드부와 결합되는 척추 이식체로 구성되며,
    상기 나사 몸대는 상기 원위 말단부에서 상기 근위 말단부를 향하여 연장되고 해면골에 고정하기에 적합한 제 1 나사부, 및 상기 제 1 나사부에 인접하여 상 기 근위 말단부를 향하여 연장되며 겉질뼈에 체결하기에 적합한 제 2 나사부를 형성하며, 상기 제 2 나사부는 상기 제 1 나사부에 비하여 더 미세한 나사 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 척추 시스템.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 척추 이식체는 척추 로드 및 척추 판 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 척추 시스템.
  24. 제 22 항에 있어서, 상기 나사 몸대는 상기 원위 말단부에서 상기 근위 말단부를 향하여 연장되고 해면골에 고정하기 위한 제 1 나사부를 형성하는 제 1 나선 나사산을 포함하고, 겉질뼈에 체결하기 위한 제 2 나사부를 형성하는 상기 제 1 나선 나사산 사이에 실질적으로 중심이 놓이게 배치되는 제 2 나선 나사산을 포함하고, 상기 각각의 제 1 및 제 2 나선 나사산은 실질적으로 동일한 나사 피치를 가지는 것을 특징으로 하는 척추 시스템.
  25. 제 22 항에 있어서, 상기 나사 몸대는 상기 원위 말단부에서 상기 근위 말단부를 향하여 연장되고 해면골에 고정하기 위한 제 1 나사부를 형성하는 제 1 나선 나사산을 포함하고, 겉질뼈에 체결하기 위한 제 2 나사부를 형성하는 상기 제 1 나 선 나사산에 비하여 약 180° 벗어난 제 2 나선 나사산을 포함하고, 상기 각각의 제 1 및 제 2 나선 나사산은 실질적으로 동일한 나사 피치를 가지는 것을 특징으로 하는 척추 시스템.
  26. 원위 말단부 및 근위 말단부를 포함하는 나사 몸대로 구성되며, 상기 나사 몸대는 상기 원위 말단부에서 상기 근위 말단부를 향하여 연장되고 해면골에 고정하기에 적합한 단일 리드 나사 패턴을 형성하는 제 1 나선 나사산을 포함하며, 겉질뼈에 체결하기에 적합한 상기 나사 몸대의 상기 근위 말단부에 인접한 이중 나사 패턴을 형성하는 상기 제 1 나사산 사이에 배치되는 제 2 나선 나사산을 포함하는 뼈스크류.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기 제 1 나선 나사산은 제 1 나사 피치를 가지며, 상기 제 2 나선 나사산은 상기 제 1 나사 피치와 실질적으로 동일한 제 2 나사 피치를 가지는 것을 특징으로 하는 뼈스크류.
  28. 제 26 항에 있어서, 상기 제 2 나선 나사산은 상기 제 1 나선 나사산 사이에 실질적으로 중심이 놓이도록 배치되는 것을 특징으로 하는 뼈스크류.
  29. 제 26 항에 있어서, 상기 제 2 나선 나사산은 상기 제 1 나선 나사산에 비하여 약 180° 벗어나는 것을 특징으로 하는 뼈스크류.
  30. 제 26 항에 있어서, 상기 단일 리드 나사 패턴은 상기 나사 몸대의 최소한 약 2/3를 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 뼈스크류.
  31. 제 26 항에 있어서, 상기 나사 몸대의 제 1 및 제 2 나선 나사산은 상기 원위 말단부에서 상기 근위 말단부를 향하여 커지는 나사뿌리 내부 직경을 형성하는 것을 특징으로 하는 뼈스크류.
  32. 제 31 항에 있어서, 상기 나사뿌리 내부 직경은 상기 나사 몸대의 총 길이를 따라 커지는 것을 특징으로 하는 뼈스크류.
  33. 제 31 항에 있어서, 상기 나사 몸대의 상기 제 1 및 제 2 나선 나사산은 상 기 원위 말단부 및 상기 근위 말단부 사이에서 실질적으로 균일한 나사 외부 직경을 형성하는 것을 특징으로 하는 뼈스크류.
  34. 원위 말단부 및 근위 말단부를 포함하는 나사 몸대를 가지며, 나사 몸대는 원위 말단부에서 근위 말단부를 향하여 연장되고 해면골에 고정하기에 적합한 제 1나사부, 및 제 1 나사부에 인접하여 근위 말단부를 향하여 연장되며 겉질뼈에 체결하기에 적합한 제 2 나사부를 형성하며, 제 2 나사부는 제 1 나사부에 비하여 더욱 미세한 나사 패턴을 포함하는, 뼈스크류를 제공하는 단계;
    뼈의 내부 해면 영역 내에 제 1 나사부를 체결하는 단계; 및
    뼈의 외부 겉질 영역 내에 제 2 나사부를 체결하는 단계로 구성되는, 뼈스크류를 내부 해면골 영역 및 외부 겉질뼈 영역을 가지는 뼈에 체결하는 방법.
  35. 제 34 항에 있어서, 뼈스크류는 나사 몸대 근위 말단부에 인접하게 배치되는 헤드부를 가지고,
    척추 로드 및 척추 판 중 하나를 포함하는 척추 이식체를 스크류 헤드에 결합하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  36. 제 34 항에 있어서, 나사 몸대는 원위 말단부에서 근위 말단부를 향하여 연장되고 해면골에 고정하기 위한 제 1 나사부를 형성하는 제 1 나선 나사산을 포함하고, 겉질뼈에 체결하기 위한 제 2 나사부를 형성하는 제 1 나선 나사산에 비하여 약 180°벗어난 제 2 나선 나사산을 포함하고, 상기 각각의 제 1 및 제 2 나선 나사산은 실질적으로 동일한 나사 피치를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  37. 제 34 항에 있어서, 상기 나사 몸대는 원위 말단부에서 근위 말단부를 향하여 연장되고 해면골에 고정하기 위한 제 1 나사부를 형성하는 제 1 나선 나사산을 포함하고, 겉질뼈에 체결하기 위한 제 2 나사부를 형성하는 제 1 나선 나사산 사이에 실질적으로 중심이 놓이게 배치되는 제 2 나선 나사산을 포함하고, 상기 각각의 제 1 및 제 2 나선 나사산은 실질적으로 동일한 나사 피치를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  38. 제 34 항에 있어서, 상기 나사 몸대는 원위 말단부에서 근위 말단부를 향하여 연장되고 해면골에 고정하기 위한 제 1 나사부를 형성하는 단일 나선 패턴을 포함하며, 제 1 나사 피치를 가지는 제 1 나사산을 포함하고, 겉질뼈에 체결하기 위한 제 2 나사부를 형성하는 이중 나사 패턴을 제공하도록 제 1 나사산 사이에 실질적으로 중심이 놓이게 배치되며, 상기 제 1 나사 피치와 실질적으로 동일한 제 2 나사 피치를 가지는 제 2 나사산을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  39. 제 34 항에 있어서, 나사 몸대의 제 1 및 제 2 나사부는 원위 말단부에서 근위 말단부를 향하여 커지는 나사뿌리 내부 직경을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
  40. 제 34 항에 있어서, 나사 몸대의 제 1 및 제 2 나사부는 원위 말단부 및 근위 말단부 사이에서 실질적으로 균일한 나사 외부 직경을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
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