KR20090075697A - 비-강성 뼈 플레이트용 포트 구조물 - Google Patents

비-강성 뼈 플레이트용 포트 구조물 Download PDF

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KR20090075697A
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제이슨 엠. 메이
넬슨 오이
윌더 컴패니어니
마이클 V. 웨스트
스티븐 이. 화이트
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워쏘우 오르쏘페딕 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 정형외과용 플레이트 및 상기 플레이트용 포트 구조물에 관한 것이다. 상기 플레이트(16, 30, 130, 230, 330, 430)는 비-강성일 수 있고, 앵커(18) 또는 앵커 유지장치(20, 50, 50', 450)를 수용하는 하나 이상의 홀(34, 35, 434, 435, 436)을 포함한다. 상기 하나 이상의 홀(34, 35, 434, 435, 436)은, 상기 앵커(18) 또는 앵커 유지장치(20, 50, 50', 450)가 상기 플레이트(16, 30, 130, 230, 330, 430)에 체결되는 경우 상기 플레이트(16, 30, 130, 230, 330, 430)의 변형을 방지하거나 억제하는 강성 포트 구조물(44, 45, 132, 133, 232, 233, 332, 333, 410)을 포함할 수 있다.
포트 구조물, PEEK, CAT 스캐닝, 척추경, 가시돌기, 탈회골기질

Description

비-강성 뼈 플레이트용 포트 구조물{PORT STRUCTURES FOR NON-RIGID BONE PLATES}
본 발명은 정형외과용 플레이트(orthopedic plate) 및 상기 플레이트용 포트 구조물들(port structures)에 관한 것이다.
척추손상의 치료는 척추 안정화를 위한 긴 강성 플레이트들의 사용을 포함한다. 플레이트 디자인들(plating designs)은 단피질적으로(uni-cortically) 또는 양피질적으로(bi-cortically) 내재적으로(intrinsically) 안정한 이식을 가능하게 한다. 상기 플레이트들은 외상이 있거나, 퇴행되거나, 종양이 있거나 또는 감염이 진행 중인 상부 또는 하부의 경추, 흉추, 요추 및/또는 천추(sacral spine)를 안정화시키는데 유용할 수 있다는 점 역시 알려져 있다. 또한, 이들 플레이트들은 즉각적인 안정과 동시에 신경 감압(neural decompression)을 허용하는 추가적인 이점을 제공한다.
수 년 동안 척추 플레이팅 시스템들(spinal plating systems)이 개발되면서, 다양한 요구들이 인식되어 왔다. 예를 들어, 플레이트는 각각의 척추 운동분 절(motion segment)의 운동을 6 자유도(six degrees of freedom)로 제어하고 척추의 축방향 하중(axial loading)을 억제할 수 있는 안정성을 제공하여야 한다. 또한 플레이트는 재료의 피로한도(endurance limits) 이하로 응력 레벨을 유지할 수 있으면서도 척추를 따라 인접한 조직 내로 돌출부를 낮추기 위하여 두께가 얇아야 한다. 플레이트를 척추뼈에 연결하는데 사용된 앵커들은 시간 경과에 따라 느슨해지거나 플레이트로부터 빠지지(back out) 않아야 한다. 지난 십수 년간 척추안정화를 위한 요구들 및 요건들 중 일부를 충족시키는 많은 척추 플레이팅 시스템들이 개발되어 왔다. 그러한 실시예로는 미국특허 제6,152,927호 및 미국특허출원공개 제2004/0215195호에 개시된 것들이 포함되고, 이들 문헌의 전체내용은 참조에 의해 본원에 편입된다.
비-강성 안정 구조물을 제공하도록 제조된 플레이트들은 강성으로 제조된 플레이트들과 비교하여 낮은 탄성계수를 가질 수 있다는 점에서 유익하다. 비-강성 안정화 구조물들은 비-금속 재료들로 제조되어 바람직한 영상 특성을 제공할 수 있는데, 이는 어떠한 금속들은 X선, CAT 스캐닝(CAT scanning) 또는 MRI 기술을 통한 종래의 영상화의 경우 뼈 성장 검사를 방해하는 영상 허상들(imaging artifacts) 및 산란을 일으킬 수 있기 때문이다. 그러나, 비-강성 플레이트들은 플레이트를 척주를 따라 고정시키기 위하여 뼈와 뼈 앵커들의 고정 체결(secure engagement)이 가능하도록 형성되어야 한다. 비-강성 플레이트들은 플레이트 홀들을 관통하는 뼈 앵커들에 의해, 또는 플레이트와 체결되는 경우 상기 플레이트를 변형시키는 임의의 앵커 유지장치들(anchor retention devices)에 의해 손상될 수 있다. 또한, 뼈 앵커들 및 앵커 유지장치들(anchor retaining devices)은 플레이트와 체결된 이후 느슨해지거나 빠질 수 있다.
[발명의 요약]
본 발명은 신규한 정형외과용 플레이트 및 상기 플레이트용 포트 구조물을 제공한다. 상기 플레이트는 앵커 또는 앵커 유지장치를 수용하는 하나 이상의 홀이있는 가요성 또는 비-강성 몸체를 제공하도록 제조될 수 있다. 상기 하나 이상의 홀은, 하나 이상의 앵커 또는 앵커 유지장치가 플레이트에 체결되는 경우 상기 플레이트의 변형을 방지하거나 억제하는 강성 또는 더욱 강성인 포트 구조물을 포함할 수 있다.
다른 구현예에서, 플레이트 몸체는 앵커들 및/또는 앵커 유지장치들을 수용하는 복수의 홀들을 포함한다. 상기 복수의 홀들은, 플레이트에 체결되는 앵커들 및/또는 유지장치들에 의한 체결을 위한 강성 접촉부(rigid contact portion)를 상기 복수의 홀들의 적어도 일부분에 제공하는 강성 포트 구조물과 정렬되거나, 이에 의해 형성되거나 그렇지 않으면 이를 포함한다. 상기 강성 포트 구조물은 복수의 홀들 중 각각의 홀들 내에 배치되는 복수의 포트 요소들(port elements)을 포함할 수 있다. 또한 상기 강성 포트 구조물은, 단일 포트 구조물이 플레이트에 체결되어 상기 복수의 홀들 중 2 이상과 정렬하거나, 한정하거나 또는 형성할 수 있도록 상기 복수의 포트 요소들을 상호 연결하는 브리징 요소(bridging element) 또는 연결 요소(linking element)를 역시 포함할 수 있다. 상기 브리징 요소는 2 이상의 플레이트 홀들 사이에 배치되는 유지장치를 수용하기 위한 리셉터클(receptacle)로 구성될 수 있다. 상기 강성 포트 구조물은 플레이트 몸체의 상부 또는 근위 표면(proximal surface), 플레이트 몸체의 하부 또는 원위 표면(distal surface)을 따라 체결되거나, 또는 상기 플레이트 몸체의 근위 표면과 원위 표면 사이에서 연장될 수 있다.
그러나 상기 포트 구조물은 플레이트 몸체의 단일 홀 내에 배치되도록 구성될 수 있다는 점 역시 고려된다. 다른 구현예에서, 강성 포트 구조물은 외측으로 휘거나 또는 변형된 단부 플랜지(end flange)를 포함하여 상기 포트 구조물을 플레이트에 체결시킬 수 있다. 다른 구현예에서, 상기 강성 포트 구조물은 외측으로 연장되는 원위 및 근위 플랜지들, 및 플레이트가 상기 플랜지들 사이에 연장되면서 플레이트의 대응되는 홀들과 정렬되는 플랜지들 사이의 몸체를 포함한다.
본 발명의 많은 목적들 및 이점들은 첨부 도면들과 함께 본 발명의 상세한 설명들을 고려할 때 명백해질 것이다.
본 발명의 원리에 대한 이해를 증진하기 위하여, 도면에 도시된 구현예들 또는 실시예들을 참조할 것이며 이들을 기술하기 위해 특수한 용어가 사용될 것이다. 그러나 이것에 의해 청구범위의 보호범위를 제한할 의도가 아니라는 것을 이해할 것이다. 설명된 구현예들에서의 이러한 개조들 및 추가적인 변경들, 그리고 본원에 기재된 본 발명의 원리에 대한 임의의 추가적인 응용들도 본 발명과 관련된 기술분야의 기술자에게 통상적으로 가능한 것으로 고려될 것이다.
도 1A는 척주 축(spinal column axis: 12)을 따라 연장되는 다수의 척추뼈들(V)을 포함하는 척주분절(spinal column segment: 10)의 개략도이다. 척추뼈들(V)은 천추 영역, 요추 영역, 흉추 영역, 및 경추 영역 중 임의의 어느 하나 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 척추뼈들(V) 중 인접한 척추뼈들은 디스크 공간(disc space: D)에 의해 분리될 수 있고, 하나 이상의 디스크 공간들(D)은 그 안에 하나 이상의 임플란트들(I)을 포함할 수 있다. 임플란트(I)는 유합장치(fusion device), 뼈 이식편(bone graft), 인공 디스크 임플란트 또는 기타 적절한 이격장치(spacing device)일 수 있다.
도 1A 및 1B는 척추뼈들(V)을 따라 고정된 플레이팅 시스템(plating system: 14)을 도시한다. 플레이팅 시스템(14)은 하나 이상의 플레이트들(16), 상기 플레이트를 하나 이상의 척추뼈들(V)에 고정시키는 앵커들(18) 및 상기 앵커들(18)이 플레이트(16)로부터 빠지는 것을 방지하는 하나 이상의 선택적 유지장치들(20)을 포함할 수 있다. 플레이트(16)는 척추뼈들(V)을 따라 또는 이에 인접하게 배치가능한 하부 또는 원위 표면(22) 및 이에 대향되는 상부 또는 근위 표면(24)을 포함한다. 상기 원위 및 근위 표면들(22, 24) 사이에 하나 이상의 홀들이 제공되어 앵커들(18) 및/ 또는 유지장치들(20)을 수용할 수 있다.
플레이팅 시스템(14)은 척주의 전방, 전방경사(anterior-oblique), 측방(lateral), 후측방(postero-lateral), 또는 후방 표면들 중 임의의 어느 하나 또는 이들의 조합에 따라 적용될 수 있다. 플레이팅 시스템(14)은 각각의 척추뼈들(V)의 전방 몸체 구조물, 또는 척추경 또는 가시돌기와 같은 척추뼈들(V)의 후방 요소들에 체결될 수 있다. 또한 상기 플레이팅 시스템은 동일한 또는 상이한 척추뼈들 및 척추 레벨들(vertebral levels)을 따라, 척추뼈들에 대한 동일한 또는 상이한 접근법들로 이용된 다중 플레이트들을 포함할 수 있다.
도 2에는 플레이팅 시스템(14)을 구성하는 일구현예의 뼈 플레이트(30)가 도시된다. 플레이트(30)는, 그 각각의 단부에 원위 표면(36) 및 근위 표면(37)에서 개방되고 상기 표면들 사이에서 연장되는 하나 이상의 홀들(34, 35)을 구비하는 긴 몸체(elogated body: 32)를 포함한다. 몸체(32)는 제1 단부(38)와 제2 단부(40) 사이에서 연장된다. 플레이트(30)의 단부들(38, 40) 사이의 길이는 2 이상의 척추뼈들을 따라 연장되는 길이일 수 있다. 또한 상기 길이는 3, 4, 5 또는 그 이상의 척추뼈들을 따라 연장되는 길이일 수 있다.
몸체(32)는 고분자와 같은 제1 재료로 구성될 수 있어, 비-강성이다. 이러한 비-강성 구조물은 각각의 홀들(34, 35)을 형성한다. 상기 포트 구조물이 플레이트(30)의 몸체(32)보다 더욱 단단하도록, 홀들(34, 35)은 각각 또는 선택적으로 각각의 홀들(34, 35) 내에 포트 구조물(44, 45)을 제공하는 강성 삽입구(rigid insert)를 포함할 수 있다. 따라서, 홀들(34, 35) 내에 배치된 앵커들은 각각의 포트 구조물(44, 45)과 적어도 부분적으로 접촉되고 홀들(34, 35) 주위에서의 몸체(32)의 변형을 억제하거나 방지한다.
포트 구조물 44는 오목(concave recess) 또는 보울-유사(bowl-like) 형상의 근위부(proximal portion) 44a 및 원위 및 근위 방향들로 선형인 원통형의 원위부 44b를 포함할 수 있다. 원위부 44b는 플레이트(30)의 원위 표면(36)에서 개방되고, 근위부 44a는 원위부 44b로부터 근위 에지 44c까지 연장된다. 유사하게, 포트 구조물 45는 오목 또는 보울-유사 형상의 근위부 45a 및 원통형의 원위부 45b를 포함할 수 있다. 원위부 45b는 플레이트(30)의 원위 표면(36)에서 개방되고, 근위부 45a는 원위부 45b로부터 근위 에지 45c까지 연장된다. 포트 구조물들(44, 45)은 원형 또는 길어져 슬럿을 형성할 수 있어 이를 따라 여러 위치들에서 앵커를 배치시킬 수 있다. 상기 포트 구조물들(44, 45)은 앵커가 포트 구조물 내에 안착되는(seated) 경우 앵커의 선회(pivoting)를 방지하기 위해 앵커와 체결되도록 구성되거나, 포트 구조물 내에 위치되어 안착되는 경우 앵커의 선회를 허용할 수 있다.
에지들(44c, 45c)은 플레이트(30)의 근위 표면(37)의 근위 오목 표면들(proximal recessed surfaces: 44, 47)과 인접된다. 근위 오목 표면들(46, 47)은, 원하는 접근법으로 각각의 홀(34, 35) 내로 앵커를 용이하게 안내할 수 있으면서 상기 제1 및 제2 단부들(38, 40)에서의 조직 수축을 최소화할 수 있다. 앵커(18)의 헤드의 하면(underside)은 요철 관계(concave-convex relationship)로 근위부(44a, 45a)와 접촉되어 배치되거나 안착될 수 있다. 앵커가 근위부(44a, 45a) 와 접촉되도록 조여지면, 앵커에 대한 플레이트의 변형 및 이를 통한 당김(pull-through)은, 각각의 포트 구조물(44, 45)과의 강성 계면(rigid interface)으로 인하여 억제되거나 방지된다. 또한, 원위부(44b, 45b)는 앵커가 플레이트에 대하여 선회할 때 앵커와 접촉되는 홀 주위로 강성 계면을 제공하여, 각각의 홀들(34, 35) 주위에서의 몸체(32)의 변형을 억제할 수 있다.
홀들(34, 35)은 플레이트를 관통하여 놓이므로 하나 이상의 앵커는 이를 관통하여 배치될 수 있어 하나 이상의 척추뼈들(V)과 체결될 수 있다. 도시된 구현예에서, 한 쌍의 홀들 34는 길이방향 축(L)의 대향하는 측면들 상에 나란히(side-by-side) 배열되어 아래 척추뼈과 체결되는 두 개의 앵커들을 수용하며, 플레이트(30)의 다른 단부는 다른 척추뼈와 체결되는 앵커들을 수용하도록 유사하게 놓여진 한 쌍의 홀들 35를 포함한다. 다른 구현예들로는 플레이트의 단부들에 3, 4, 5 또는 그 이상의 홀들을 포함하는 다른 홀 배열들이 고려된다. 홀들 34는 축방향으로 배열될 수 있고; 하나의 홀은 축방향으로 배열되고 다른 것은 축방향으로 오프셋될(offset) 수 있고; 예를 들어 삼각형, 다이아몬드, 사각형, 원형 및 불규칙 패턴 등을 포함하는 홀 패턴으로 배열될 수 있다.
플레이트는 도 2에 도시된 바와 같이, 외측 에지들(outer lateral edges)을 따라 사행형(serpentine appearance)으로 척추 레벨 또는 결절로 나누어질 수 있다. 다른 구현예로는 선형 에지, 또는 사다리꼴 또는 삼각형을 형성하도록 테이퍼진(taper) 에지들을 포함하는 플레이트가 고려될 수 있다. 인접한 에지들과 표면들 사이의 전이부들(transitions)은 매끄럽고 완만하여 이와 접촉되는 조직의 자극을 줄이거나 방지할 수 있다. 플레이트는 다중, 측면 앵커들을 수용하는 폭 또는 프로파일(profile)을 줄여 각 척추뼈들마다 단일 홀을 제공하기 위한 더 좁은 폭을 가질 수 있다. 또 다른 구현예들에서, 원위 표면(36)은 길이방향 축(L)을 따라 및/또는 상기 축에 횡방향으로 오목하게 만곡되어 척추뼈 표면들을 따라 끼워질 수 있다. 다른 구현예로는, 플레이트는 길이방향 축(L)을 따라 및/또는 상기 축에 횡방향으로 볼록하게 만곡되는 원위 표면(36)을 포함할 수 있다. 근위 표면(37)은 원위 표면(36)과 평행하게 배열되어 균일한 두께를 제공하거나 원위 표면(36)과 비-평행 관계로 플레이트(30)의 폭 및/또는 길이를 따라 다양한 플레이트 두께를 제공할 수 있다. 원위 표면(36)은 텍스처링된(textured) 프로파일, 리지들(ridges), 리브들(ribs), 플랜지들 또는 기타 원위 표면(36)과 접촉되는 인접한 뼈 조직과의 체결을 개선하거나 제공하는 기타 구조물이 제공될 수 있다. 척추뼈들(V) 사이의 몸체(32)의 일부분에는 디스크 공간의 관찰을 용이하게 하는 윈도우(window)를 포함할 수 있거나, 인접한 척추뼈를 지지하고/하거나 이식편 또는 유합 촉진재료를 이송하기 위해 디스크 공간 내에 배치가능한, 원위 표면(36)으로부터 연장된 구조물을 포함할 수 있다.
플레이트(30)의 몸체(32)는 주로 고분자계 수지와 같은 방사선 투과성(radiolucent) 재료로 제조될 수 있다. 일구현예에서, 몸체(32)는 실질적으로 영국 Lancashire 소재의 Invibio Biomaterial Solutions에서 PEEK-OPTIMA 상표로 시판 중인 고온 열가소성의 폴리에터에터케톤(polyetheretherketone: PEEK)으로 제조된다. 이러한 재료를 이용하면, 플레이트(30)와 연결된 뼈 구조물들에 대한 종래 영상들, 예컨대 X선, 컴퓨터단층촬영(computerized axial tomography: CAT) 스캐닝 또는 자기공명영상(magnetic resonance imaging: MRI)은 금속성 임플란트로 인한 영상 허상(imaging artifacts) 및 산란 문제가 없어 그 품질이 개선된다. 또한, PEEK와 같은 고분자들은 제한된 범위까지 굽혀지고, 구부려지고, 휘어질 것이다. 이러한 가요성으로 인하여 증가된 상대 운동을 허용하고 응력 차폐(stress shielding)를 회피함으로써 골절된 뼈들 또는 유합 척추체들 사이의 양호한 치료/유합을 제공할 수 있다. 플레이트(31)는 뼈, 골형성단백질(bone morphogenetic protein: BMP), 탈회골기질(demineralized bone matrix: DBM), LIM 광화단백질(LIM mineralization proteins: LMP), 골원성페이스트(osteogenic paste) 등과 같은 하나 이상의 뼈 성장 또는 유합-촉진 요소들을 더 포함할 수 있다.
또한 플레이트 구현예들은 앵커들이 체결되는 플레이트 및 뼈 구조물에 대하여 앵커가 빠지거나 느슨해지는 것을 방지하기 위하여 홀들(34, 35) 내에 배치된 앵커들을 유지하는 유지장치(20)를 역시 제공할 수 있다. 도 1에는 패스너(fastener: 52) 및 이로부터 외측으로 연장되는 유지부재(retaining member: 54)를 포함하는 일구현예의 유지장치(50)이다. 패스너(52)는 홀들 34 사이에서 플레이트 몸체(32)에 체결될 수 있다. 제2 유지장치(50')는 플레이트 몸체(32)의 홀들 35 사이에 제공된다. 본 배열에서, 단일 유지장치는 두 개의 홀들(34 또는 35) 사이에 배치되고 홀들(34 또는 35) 내부에 위치하는 앵커들을 잠그거나 유지하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 패스너(52)는 플레이트 몸체(32) 내의 나사산과 체결되는 작은 나사(machine screw)이거나, 안으로 전진하면서 플레이트 몸체(32)를 관통하여 절단하는 태핑 나사(self-tapping screw)일 수 있다. 다른 구현예들로는 패스너(32)가 리벳(rivet), 포스트, 클램프(clamp) 또는 플레이트 몸체와 체결되는 기타 장치인 경우를 고려할 수 있다. 유지부재(54)는 홀들 34 또는 홀들 35와 겹치고(overlap)/겹치거나 각각의 홀들 내에 안착된 앵커들의 헤드와 접촉할 만큼 충분히 방사형으로 외측으로 돌출된 와셔(washer)일 수 있다. 유지부재(54)는 패스너(52)와 일체로 형성되어 앵커들과 접촉되고/되거나 나사 홀들과 겹치는 플랜지 또는 헤드를 제공할 수도 있다.
다른 타입들의 유지장치들은 선택적으로 하나 이상의 앵커들의 삽입을 허용한 이후에 상기 유지장치가 상기 삽입된 앵커를 유지하기 위한 위치로 이동되도록 허용하는 형상으로 형성된 회전식 디스크, 레버 또는 리벳; 선택적으로 하나 이상의 앵커들의 삽입을 허용한 이후에 유지장치가 유지 위치로 변형되도록 허용하는 변형가능부(deformable portion) (예컨대, 와셔, 클립, C-링(C-ring) 또는 탭(tab)); 선택적으로 하나 이상의 앵커들을 묶는데 사용될 수 있는 스트랩(strap)/타이(tie) 기구; 및 슬라이딩 부재(sliding member)로서, 선택적으로 하나 이상의 앵커들의 삽입을 허용한 이후에 상기 슬라이딩 부재가 상기 삽입된 앵커들에 대하여 유지 위치로 슬라이딩되도록 허용하는 상이한 위치들 사이에서 이동되는 슬라이딩 부재를 포함한다.
도 3을 참조하면, 상술된 플레이트 30과 동일할 수 있으나, 홀들 34 내에 배치되는 다른 구현예 포트 구조물 132를 포함하는 다른 구현예의 플레이트 130이 도시된다. 도시된 바와 같이 동일한 포트 구조물 133은 홀들 35 내에 배치될 수 있고, 또는 본원에서 논의된 임의의 다른 구현예의 포트 구조물이 배치될 수 있다. 포트 구조물 132는 제1 포트 요소(134) 및 제 2 포트 요소(136)를 포함할 수 있다. 포트 요소들 134, 136은 각각 상술된 포트 구조물들 44, 45와 동일할 수 있다. 그러나 근위 단부들(134a, 136a)은, 길이방향 축(L)을 가로질러 횡축방향으로(trans-axially) 연장되는 브리징 또는 연결 요소(138)에 의해 서로 연결된다. 연결 요소(138)는 유지장치들(50, 50')의 패스너(52)를 통과시키고 체결하는 구멍 (미도시)을 포함할 수 있다. 브리징 요소(138)는 몸체(32)의 근위 표면(37)에 형성되는 홀들(34) 사이에서 연장되는 리세스(recess: 60) 내에 위치될 수 있다.
도 4-6을 참조하면, 상술된 플레이트 30과 동일할 수 있으나, 홀들 34 내에 배치되는 다른 구현예 포트 구조물 232를 포함하는 다른 구현예의 플레이트 230이 도시된다. 도시된 바와 같이 동일한 포트 구조물 233은 홀들 35 내에 배치될 수 있거나, 본원에서 논의된 임의의 다른 구현예의 포트 구조물이 배치될 수 있다. 포트 구조물 232는 제1 포트 요소(234) 및 제 2 포트 요소(236)를 포함할 수 있다. 포트 요소들(234, 236)은, 길이방향 축(L)을 가로질러 횡축방향으로 연장되는 브리징 또는 연결 요소(238)에 의해 서로 연결될 수 있다.
포트 요소들(234, 236) 각각은 상기 포트 요소를 통하여 연장되는 원형의 관통홀이 있는 링-유사 형상을 포함하며, 관통홀은 원위 표면(36)에 인접한 플레이트 몸체(32)의 각각의 홀들(34, 35)과 정렬된다. 연결 요소(238)는 원위부를 따라 원위 베이스(242) 및 상기 베이스(242)로부터 근위로 연장되는 근위 리셉터클(244)을 포함한다. 리셉터클(244)은 이를 통하여 원위로 및 근위로 개방되는 중앙 구멍(central aperture: 240)을 포함한다. 중앙 구멍(240)은 그 안에 패스너(52)를 수용하는 내부 나사산이 형성될 수 있다. 리셉터클(244)은 중앙 구멍(240)으로부터 방사형으로 외측으로 연장될 수 있는 근위 플랜지(246)를 더 포함하여, 플레이트 몸체(232)가 플랜지(246)와 베이스(242) 사이에 샌드위치되도록 플레이트 몸체(232)에 대한 포트 구조물(240)의 부착을 용이하게 할 수 있다. 또한, 베이스(242)는 도시된 바와 같이 길이방향 축(L)을 따라 적어도 한 방향으로 비-원형이거나 길어질 수 있어, 플레이트 몸체(32)에 대한 포트 구조물(232)의 회전을 억제할 수 있다.
도 7-8을 참조하면, 다른 구현예의 플레이트 330이 도시된다. 플레이트 330은 플레이트 30과 동일할 수 있고, 유사한 요소는 동일한 참조부호들로 표기된다. 플레이트(330)는 한 쌍의 홀들 34 사이에 중앙에 유지장치를 배치하기 위한 포트 구조물(332) 및 한 쌍의 홀들 35 사이에 배치되는 제 2 포트 구조물(333)을 포함한다. 포트 구조물들(332, 333)은 각각 베이스부(336) 및 이로부터 근위로 연장되는 리셉터클(338)을 포함한다. 리셉터클(338)은 이를 통하여 원위로 및 근위로 개방되는 중앙 구멍(340)을 포함한다. 중앙 구멍(340)은 그 안에 패스너(52)를 수용하는 내부 나사산이 형성될 수 있다.
또한 리셉터클(338)은 중앙 구멍(340)으로부터 방사형으로 외측으로 연장되도록 변형될 수 있는 근위 유지 플랜지(proximal retaining flange: 346)를 더 포함하여, 플레이트 몸체(232)가 플랜지(346)와 베이스(336) 사이에 샌드위치되도록 플레이트 몸체(232)에 대한 포트 구조물(332, 333)의 부착 또는 스테이킹(staking)을 용이하게 할 수 있다. 도시된 구현예에서, 플랜지(346)는 구멍(340)에 인접한 표면을 따라 테이퍼진 벽면(tapered wall surface: 346a)을 포함한다. 형성기구의 볼-형상 부재는 상기 테이퍼진 벽면(346a)에 인접하게 배치되고 눌려져 플랜지(346)를 플레이트 몸체(32)의 근위 표면에 대하여 또는 상기 표면에 인접하게 방사형으로 외측으로 휘거나 롤링할(roll) 수 있다. 또한, 베이스(336)는 도시된 바와 같이 길이방향 축(L)을 따라 적어도 한 방향으로 비-원형이거나 길어질 수 있어, 플레이트 몸체(32)에 대한 포트 구조물(332, 333)의 회전을 억제할 수 있다.
도 9-10을 참조하면, 다른 구현예 포트 구조물(410)을 포함한 다른 구현예의 플레이트(430)가 도시된다. 플레이트(430)는 세 개의 척추뼈들을 따라 연장되고 길이방향 축(L) 방향의 일정한 길이를 가지는 플레이트 몸체(432)를 포함하나, 단일 레벨 및 기타 다중-레벨 플레이트들도 고려된다. 플레이트(430)는 제1 단부에 인접한 제1 홀 쌍(434) 및 제2 단부에 인접한 제2 홀 쌍(435)을 포함한다. 제3 홀 쌍(436)은 플레이트(430) 길이의 중간 근처에 제공된다. 뼈나사 형태의 앵커(18)는 제3 홀 쌍(436) 중 어느 하나의 홀 내에 배치되고, 다른 홀들도 그 안에 앵커(18)가 제공되어 플레이트를 아래 척추체에 고정한다는 점이 이해된다.
플레이트(430)는 내부에 고정되는 다수의 유지장치들(450)을 더 포함한다. 각각의 상기 유지장치들은 각각의 홀 쌍들(434, 435, 436) 사이에 배치된다. 유지장치들(450)은 근위 플랜지 요소(proximal flanged element: 454) 및 플레이트 몸체(432)에 부착되는 원위 패스너부(distal fastener portion) (미도시)를 포함한다. 플랜지 요소(454)는 그 주위에 각각의 인접한 홀 쌍의 각각의 홀들에 인접하게 배치가능한 한 쌍의 컷아웃들(cutouts) 또는 리세스들을 포함하여 앵커가 홀들로 삽입될 수 있도록 한다. 그 이후에 상기 유지장치가 회전가능하여 상기 플랜지 요소(454)가 각각의 인접 홀들과 겹치고 상기 앵커가 플레이트 홀로부터 빠지는 것을 막거나 방지하게 된다.
포트 구조물(410)은 근위 플랜지(412), 원위 플랜지(414) 및 이들 사이에서 연장되는 몸체(416)를 포함한다. 근위 플랜지는 플레이트 몸체(432)의 근위 표면(439)에 인접하게 위치되고, 원위 플랜지(414)는 원위 표면(438)에 인접하게 위치된다. 몸체(416)는 원위부(418) 및 근위부(420)를 포함한다. 원위부(418)는 선형 내표면(inner surface: 422)을 포함하며, 상기 내표면은 이를 통하여 앵커(18)의 샤프트(18b)를 수용하는 원통 형상을 형성한다. 근위부(420)는 앵커(18)의 헤드(18a)의 하면과 체결되는 오목하게 만곡된 내표면(424)을 포함한다. 몸체(416)는 상기 플랜지들(412, 414) 사이에서 연장되는 볼록하게 만곡된 외표면(outer surface: 426)을 포함한다. 플레이트 몸체(432)는 플랜지들(412, 414) 사이에 위치되고, 외표면(426) 및 플랜지들(412, 414)은 앵커(18)가 안착될 때 포트 구조물(410)가 플레이트 몸체(432)를 통하여 원위로 눌려지는 것을 방지한다.
본원에서 논의된 포트 구조물들은 임의의 적합한 생체적합성 금속 또는 금속합금으로 제조될 수 있고, 티타늄, 스테인리스 강 및 알루미늄; 세라믹 재료; 플레이트 재료보다 높은 강성을 가지는 고분자 및 기타 플라스틱 또는 엘라스토머를 포함한다. 상기 포트 구조물들은 원하는 형상으로 만들어지거나(swage) 임의의 적절한 공정 또는 기술로 형성될 수 있다. 상기 포트 구조물들은 앵커들 및/또는 기타 유지장치들과 플레이트 몸체와의 개선된 계면을 제공한다.
포트 구조물을 플레이트에 고정시키기 위한 다양한 기술들이 고려된다. 포트 구조물의 적어도 일부분은 이것이 부착될 플레이트 몸체 내에 매입된다(embed). 포트 구조물들은 플레이트 몸체와 맞춤체결되도록(fitting engagement) 압력이 가해진다. 포트 구조물은 플레이트와의 체결에 유리한 기계적 구조물들 또는 패스너들을 포함할 수 있다. 플레이트는 포트 구조물 주위로 오버몰딩되거나(over-molded) 성형될 수 있다. 또한 포트 구조물은 플레이트 개구부 또는 리세스 내에 배치될 수 있고 플레이트 몸체와 유리하게 체결되도록 변형될 수 있다.
본 발명의 단지 몇몇의 예시적인 구현예들이 상세하게 상술되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야의 기술자들은 본 명세서의 신규한 교시들 및 장점들에서 실질적으로 벗어나지 않고도 예시적 구현예들에서 많은 변경들이 가능할 것이라는 것을 쉽게 이해할 것이다. 따라서, 몇몇 구현예들을 참조하여 도시되고 상술된 특징들은 다른 구현예들을 참조하여 도시되고 상술된 특징들과 조합될 수 있다. 따라서, 이러한 모든 변경들은 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다.
도 1A 및 1B는 각각 플레이팅 시스템이 부착된 척추분절의 개략 측면도 및 평면도이다.
도 2는 도 1의 플레이팅 시스템들의 일구현예의 플레이트의 평면 사시도(top perspective view)이다.
도 3은 도 1의 플레이팅 시스템들의 다른 구현예의 플레이트의 평면 사시도이다.
도 4는 도 1 의 플레이팅 시스템들의 다른 구현예의 플레이트의 저면도이다.
도 5는 도 4의 플레이트의 강성 포트 구조물의 사시도이다.
도 6은 도 4의 플레이트의 평면 사시도이다.
도 7은 도 1 의 플레이팅 시스템들의 다른 구현예의 플레이트의 이면 사시도(bottom perspective view)이다.
도 8은 플레이트에 부착되기 전의 도 7의 플레이트의 강성 포트 구조물의 평면 사시도이다.
도 9는 도 1의 플레이팅 시스템을 구성하는 다른 구현예의 플레이트의 평면 사시도이다.
도 10은 도 9의 플레이트의 강성 포트 구조물 및 상기 포트 구조물 내의 앵커의 단면도이다.

Claims (34)

  1. 길이방향 축(longitudinal axis)을 따라 제1 단부(end)와 이에 대향되는 제2 단부 사이에서 연장되는 플레이트 몸체(plate body)로서, 상기 플레이트 몸체는 척주분절(spinal column segment)에 인접하게 배치가능한 원위 표면(distal surface) 및 이에 대향되는 근위 표면(proximal surface)을 포함하고, 상기 플레이트 몸체가 상기 원위 표면과 상기 근위 표면 사이에서 연장되는 하나 이상의 홀을 더 포함하는 플레이트 몸체; 및
    상기 하나 이상의 홀의 적어도 일부분 주위에 배치되는 포트 구조물(port structure)로서, 상기 포트 구조물은 상기 플레이트 몸체의 상기 원위 표면에 인접한 원위부(distal portion) 및 상기 플레이트 몸체의 상기 근위 표면에 인접한 근위부(proximal portion)를 포함하고, 상기 원위부는 상기 하나 이상의 홀의 원통형상부(cylindrically shaped portion)를 형성하는 내표면(inner surface)을 포함하고 상기 근위부는 그 안에 앵커의 헤드를 수용하는 상기 하나 이상의 홀의 오목부(concave recessed portion)를 형성하는 내표면을 포함하는 포트 구조물을 포함하는 척주분절 안정화용 플레이팅 시스템(plating system for stabilizing a spinal column segment).
  2. 제1항에 있어서, 상기 플레이트 몸체는 제1 재료로 제조되고, 상기 포트 구조물은 제2 재료로 제조되고 상기 플레이트 몸체보다 더욱 강성인 척주분절 안정화 용 플레이팅 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 재료는 PEEK로 제조되고, 상기 제2 재료는 금속 또는 금속합금인 척주분절 안정화용 플레이팅 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 척주분절 안정화용 플레이팅 시스템이 상기 포트 구조물에 배치되는 상기 앵커로서, 상기 앵커의 상기 헤드는 상기 근위부와 접촉되고 상기 앵커의 샤프트(shaft)는 상기 원위부를 통하여 연장되는 앵커를 더 포함하는 척주분절 안정화용 플레이팅 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 포트 구조물은 원위 플랜지(distal flange) 및 근위 플랜지(proximal flange) 및 상기 원위 플랜지와 상기 근위 플랜지 사이에서 연장되는 몸체를 포함하고, 상기 몸체는 상기 원위부 및 근위부를 따라 상기 내표면들을 포함하는 척주분절 안정화용 플레이팅 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 포트 구조물의 상기 몸체는 상기 근위 플랜지와 상기 원위 플랜지 사이에 볼록하게 만곡된 형상을 형성하는 외표면(outer surface)을 포함하고 상기 근위 및 원위 플랜지들은 상기 외표면으로부터 외측으로 돌출되는 척주분절 안정화용 플레이팅 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 근위 플랜지는 상기 플레이트 몸체의 상기 근위 표면과 접촉되어 배치되고, 상기 원위 플랜지는 상기 플레이트 몸체의 상기 원위 표면과 접촉되어 배치되는 척주분절 안정화용 플레이팅 시스템.
  8. 제5항에 있어서, 상기 근위 플랜지는 상기 플레이트 몸체의 상기 근위 표면과 접촉되어 배치되고, 상기 원위 플랜지는 상기 플레이트 몸체의 상기 원위 표면과 접촉되어 배치되며 상기 플레이트 몸체는 상기 근위 플랜지와 상기 원위 플랜지 사이에서 연장되는 척주분절 안정화용 플레이팅 시스템.
  9. 길이방향 축을 따라 제1 단부와 이에 대향되는 제2 단부 사이에서 연장되는 플레이트 몸체로서, 상기 플레이트 몸체는 척주분절에 인접하게 배치가능한 원위 표면 및 이에 대향되는 근위 표면을 포함하고, 상기 플레이트 몸체가 상기 원위 표면과 상기 근위 표면 사이에서 연장되는 하나 이상의 홀을 더 포함하는 플레이트 몸체; 및
    상기 하나 이상의 홀의 적어도 일부분 주위에 배치되는 포트 구조물로서, 상기 포트 구조물은 상기 플레이트 몸체의 상기 원위 표면에 인접한 원위부 및 상기 원위부로부터 상기 플레이트 몸체의 상기 근위 표면에 인접한 플랜지로 근위로 연장되는 리셉터클(receptacle)을 포함하고, 여기서 상기 플랜지는 상기 리셉터클로부터 근위로 연장되는 제1 위치(position)로부터 상기 리셉터클로부터 방사형으로 외측으로 연장되는 제2 위치로 변형되어 상기 플레이트 몸체와 체결되는 포트 구조 물을 포함하는 척주분절 안정화용 플레이팅 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 리셉터클은 상기 플랜지를 통하여 근위로 개방되는 구멍(aperture)을 포함하는 척주분절 안정화용 플레이팅 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 구멍은 상기 리셉터클을 따라 내부 나사산이 형성되는 척주분절 안정화용 플레이팅 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 척주분절 안정화용 플레이팅 시스템이 상기 리셉터클 내에서 나사 체결되는 유지장치(retaining device)를 더 포함하는 척주분절 안정화용 플레이팅 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 척주분절 안정화용 플레이팅 시스템이 상기 하나 이상의 홀의 대향되는 측면들 상에 배치되는 한 쌍의 홀들을 더 포함하고, 상기 한 쌍의 홀들은 각각 그 주위에서 연장되는 포트 구조물을 포함하는 척주분절 안정화용 플레이팅 시스템.
  14. 제9항에 있어서, 상기 포트 구조물의 상기 원위부는 상기 리셉터클로부터 외측으로 연장되는 플랜지를 포함하는 척주분절 안정화용 플레이팅 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 플랜지는 비-원형 형상을 포함하는 척주분절 안정화용 플레이팅 시스템.
  16. 길이방향 축을 따라 제1 단부와 이에 대향되는 제2 단부 사이에서 연장되는 플레이트 몸체로서, 상기 플레이트 몸체는 척주분절에 인접하게 배치가능한 원위 표면 및 이에 대향되는 근위 표면을 포함하고, 상기 플레이트 몸체가 상기 원위 표면과 상기 근위 표면 사이에서 연장되는 2 이상의 홀들을 더 포함하는 플레이트 몸체; 및
    상기 원위 표면과 상기 근위 표면 사이의 상기 2 이상의 홀들 중 각각의 홀들의 일부분 주위에 배치되는 제1 및 제2 포트 요소들(port elements) 및 상기 제1 및 제2 포트 요소들 사이에서 연장되고 상기 요소들을 서로 연결하는 연결 요소(linking element)를 포함하는 포트 구조물을 포함하는 척주분절 안정화용 플레이팅 시스템.
  17. 제16항에 있어서, 제1 및 제2 포트 요소들 각각은
    상기 플레이트 몸체의 상기 원위 표면에 인접한 원위부 및 상기 플레이트 몸체의 상기 근위 표면에 인접한 근위부를 포함하고, 상기 원위부는 상기 2 이상의 홀들 중 상기 각각의 홀의 원통형상부를 형성하는 내표면을 포함하고 상기 근위부는 상기 2 이상의 홀들 중 상기 각각의 홀의 오목부를 형성하는 내표면을 포함하는 척주분절 안정화용 플레이팅 시스템.
  18. 제17항에 있어서, 상기 연결 요소는 상기 포트 요소들의 상기 근위부들의 근위 단부들 사이에서 연장되고 상기 단부들을 서로 연결하는 척주분절 안정화용 플레이팅 시스템.
  19. 제18항에 있어서, 상기 플레이트는 상기 2 이상의 홀들 사이에서 연장되는 상기 근위 표면 내에 리세스(recess)를 포함하며, 상기 연결 요소는 상기 리세스 내 에 배치되는 척주분절 안정화용 플레이팅 시스템.
  20. 제19항에 있어서, 상기 척주분절 안정화용 플레이팅 시스템이 상기 연결 요소를 통하여 연장되고 상기 2 이상의 홀들과 겹치는(overlapping) 유지장치를 더 포함하는 척주분절 안정화용 플레이팅 시스템.
  21. 제16항에 있어서, 상기 포트 구조물의 상기 제1 및 제2 포트 요소들 각각은 상기 플레이트 몸체의 상기 원위 표면에 인접하게 상기 플레이트의 상기 2 이상의 홀들 중 각각의 어느 하나와 정렬되는 관통-홀(through-hole)이 있는 링-형상 몸체를 포함하는 척주분절 안정화용 플레이팅 시스템.
  22. 제21항에 있어서, 상기 연결 요소는 상기 포트 요소들 사이에서 연장되는 베이스부(base portion) 및 상기 베이스부로터 근위로 연장되는 리셉터클을 포함하는 척주분절 안정화용 플레이팅 시스템.
  23. 제22항에 있어서, 상기 리셉터클은 상기 플레이트 몸체의 상기 2 이상의 홀들 사이에 유지장치를 수용하는 근위로 개방되는 중앙 구멍을 포함하는 척주분절 안정화용 플레이팅 시스템.
  24. 제23항에 있어서, 상기 리셉터클은 상기 구멍 주위로 나사산이 형성되는 척주분절 안정화용 플레이팅 시스템.
  25. 제23항에 있어서, 상기 베이스부는 비-원형 형상을 포함하고, 상기 리셉터클은 상기 베이스부로부터 근위로 연장되는 원형의 원통형상을 포함하는 척주분절 안정화용 플레이팅 시스템.
  26. 제16항에 있어서, 상기 플레이트 몸체는 제1 재료로 제조되고, 상기 포트 구조물은 제2 재료로 제조되고 상기 플레이트 몸체보다 더욱 강성인 척주분절 안정화용 플레이팅 시스템.
  27. 제26항에 있어서, 상기 제1 재료는 PEEK이고, 상기 제2 재료는 금속 또는 금속합금인 척주분절 안정화용 플레이팅 시스템.
  28. 제16항에 있어서, 상기 척주분절 안정화용 플레이팅 시스템이 상기 플레이트 몸체의 상기 2 이상의 홀들 내에 배치되고 상기 포트 요소들 중 각각의 요소들을 통하여 연장되는 앵커들을 더 포함하는 척주분절 안정화용 플레이팅 시스템.
  29. 제28항에 있어서, 상기 척주분절 안정화용 플레이팅 시스템이 상기 2 이상의 홀들과 겹치는 관계에서, 상기 앵커들 사이에서 상기 연결 요소에 체결되는 유지장치를 더 포함하는 척주분절 안정화용 플레이팅 시스템.
  30. 비-강성 재료로 척추 플레이트(spinal plate)의 몸체를 형성하는 단계로서, 상기 몸체는 길이방향 축을 따라 제1 단부와 이에 대향되는 제2 단부 사이에서 연장되고, 상기 몸체는 척주분절에 인접하게 배치가능한 원위 표면 및 이에 대향되는 근위 표면 및 상기 원위 표면과 상기 근위 표면 사이에서 연장되는 2 이상의 홀들을 더 포함하는 단계; 및
    상기 2 이상의 홀들의 각각의 홀과 정렬되고 브리징 요소(bridging element)에 의해 서로 연결된 포트 구조물의 하나 이상의 포트 요소에 의해서 강성 포트 구조물을 상기 플레이트의 상기 몸체 내에 매입하는(embed) 단계.
  31. 제20항에 있어서, 상기 강성 포트 구조물을 매입하는 단계는 상기 브리징 요소를, 상기 2 이상의 홀들 사이에서 상기 몸체의 상기 근위 표면 내에 형성되는 리세스 내에 배치하는 단계를 더 포함하는 척추 플레이트 형성방법.
  32. 제31항에 있어서, 상기 방법이 상기 리세스의 상기 브리징 요소를 통하여 유지장치를 고정시키는 단계를 더 포함하는 척추 플레이트 형성방법.
  33. 제30항에 있어서, 상기 브리징 요소는 상기 몸체의 상기 원위 표면에 인접한 베이스 및 상기 베이스로부터 근위로 연장되는 리셉터클을 포함하고, 상기 방법이 상기 2 이상의 홀들과 겹치도록 리셉터클에 유지장치를 고정시키는 단계를 더 포함하는 척추 플레이트 형성방법.
  34. 제30항에 있어서, 상기 방법이 2 이상의 홀들 중 어느 하나의 홀 내에 앵커를 각각의 포트 요소와 접촉하게 배치하는 단계를 더 포함하는 척추 플레이트 형성방법.
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