KR20150113047A - 자체 확장되는 임플란트 - Google Patents

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KR20150113047A
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Abstract

본 발명은 일 단부에서 마우스를 거쳐 개방되는 축 하우징과, 타 단부에 몸체 상에 접합면을 형성하는 좁아지는 단면이 내부에 형성되는 몸체(30); 몸체의 마우스에 체결되고 상기 접합면 쪽으로 향하는 정지면을 가지는 환형 플러그(70); 상기 환형 플러그 및 몸체를 통해 맞물리는 적어도 하나의 로드(10); 및 로드 상에 장착되고 몸체의 축 하우징 내에 보관되는 분할 링을 포함하는, 자동으로 연장되는 임플란트(1)에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 접합면 및 정지면은 일측이 안쪽으로 움푹 들어가고 타측이 돌출하는 모따기된 형상들을 가지며, 그에 따라 상기 분할링은 돌출하는 형상의 모따기된 면에 대고 누를 때 확장하고, 안으로 들어간 형상의 모따기된 면에 대고 누를 때 상기 로드 상으로 압축된다.

Description

자체 확장되는 임플란트{SELF-EXTENDING IMPLANT}
본 발명은 일반적으로 어린 환자의 뼈에 고정시키기 위한 임플란트에 관한 것이다.
본 발명은 보다 특히,
·몸체에 접합면을 형성하기 위해, 일 단부가 마우스를 거쳐서 개방되고 그 반대편 단부가 단면에 있어서 좁아지는 부분을 갖는 축 하우징을 내부에 형성하는 몸체;
·상기 몸체의 축 하우징의 마우스에 체결되고 상기 접합면 쪽으로 향하는 정지면이 존재하는 환형 플러그;
·상기 환형 플러그 및 상기 몸체의 축 하우징을 통해 맞물리는 적어도 하나의 로드; 및
·로드 상에 장착되고 상기 몸체의 축 하우징에 수용되는 분할 링을 포함하는, 자동으로 연장되는 임플란트에 관한 것이다.
본 발명의 특히 유리한 적용분야는 2개의 척추뼈(vertebrae)를 함께 연결하기 위한 임플란트, 긴 뼈의 2개의 부분들을 함께 연결하기 위한 임플란트, 또는 관절 보철물(joint prosthesis)을 포함하는 임플란트를 만드는 것에 있다.
어린 환자들의 뼈들에 관해 시행된 수술들은 때때로 공통적인 결점, 즉 이러한 뼈들의 성장을 나중에 제한하거나 차단하는 결점이 존재한다.
예를 들면, 무릎에서 종양(tumor)이 절제된 경우에, 뼈의 일부와 그것의 관절을 보철물로 대체하는 것이 공지되어 있다. 불행하게도, 뼈의 그 부분은 성장에 대한 최대의 잠재성이 존재하는 무릎 관절에 가깝게 위치해 있다. 이러한 상황 하에서, 환자의 수술된 다리는 다른 다리보다 덜 길어질 것이며, 그로 인해 불균형을 초래하게 될 것이다.
그 문제를 해결하기 위해 현재 사용된 해결책은 보철을 늘리기 위해 정기적으로 환자를 재수술하는 것으로 이루어진다. 그러한 해결책은, 반복된 수술들이 상대적으로 환자에게 대단히 충격적인 것이기 때문에 그리 만족할 만한 것이 못되며, 그 수술들은 또한 환자를 위태롭게 만든다.
또한, 척추(vertebral column)의 중대한 이탈(측추 측만증 또는 척추 후만증)이 있는 경우, 척추를 교정하는 역할을 하는 견고한 연결 로드들을 사용하는 것이 공지되어 있다. 그 목적을 위해, 연결 로드들은 적절한 곡률을 갖도록 구부러진 다음, 척추의 특정 척추뼈에 고정된 복수의 후크들 및 나사들에 의해 척추와 평행하게 차단된다. 이때, 척추의 임의의 성장을 막는 연결 로드들의 결함이 있으며, 그에 따라 로드들을 늘려 아이의 척추가 계속 성장할 수 있도록 6개월마다 반복된 수술이 요구된다. 이러한 반복된 수술들은 척추뼈가 서로 결합(fusing)되는 것과 같은 잦은 합병증의 결함들을 포함하며, 그로 인해 척추의 소정의 유동성(mobility)이 차단된다.
새로운 수술 없이 척추의 길이 연장을 수반하는 공지의 해결책이 미국 공개특허공보 US 2009/0204156호에 설명되어 있다.
그것은 로드들이 서로 멀어지게 당겨질 때 자유로이 병진이동(move in translation)하게 하지만 서로를 향해 밀 때는 2개의 로드들의 이동을 차단하는 장치에 의해 2개의 평행한 로드들을 연결하는 것에 있다. 그래서, 임플란트는 환자가 성장함에 따라 자유로이 연장되지만 길이가 줄어들 수는 없으며, 따라서 임플란트는 척추를 바르게 교정하는 그의 기능을 계속 수행한다.
그 문헌에 설명된 장치는 2개의 평행한 하우징이 통과하는 몸체를 포함하고, 각 하우징은 2개의 로드들 중 하나를 수용한다. 각 하우징은 몸체의 일 단부에서 큰 마우스를 거쳐 개방되고 몸체의 타 단부 쪽으로 점차 테이퍼지는 단면을 가진다.
분할 링(split ring)은 그리고 로드들의 각각에 장착되고 플러그에 의해 몸체의 각 하우징 내부에 유지된다. 보다 정확하게는, 각 플러그는 몸체의 각 하우징의 좁아지는 단면에 대고 각 분할 링을 누르도록 가압하는 스프링을 형성하기 위해 절단된다.
이와 같이, 로드들이 서로를 향하여 밀릴 때, 로드들은 분할 링들을 몸체의 하우징들의 좁아지는 단면들 내로 밀며, 그에 따라 분할 링들은 로드들 상으로 압축되고 로드들을 차단(block)한다.
그에 반해, 로드들이 서로 멀어지게 당겨질 때, 로드들은 분할 링들을 하우징들의 좁아지는 단면들로부터 멀어지게 당기고, 그에 따라 분할 링들은 팽창하며 로드들을 해제할 수 있다.
그 장치의 중대한 결함은 시간이 지남에 따라 신뢰성이 떨어진다는 것이다.
플러그들의 탄성 특성은 시간이 지남에 따라 변하는 위험이 있으며, 그에 따라 임플란트는 설계된 기능을 더 이상 수행할 수 없다.
또한, 로드들에 부착되는 분할 링들의 영향이 우려될 것이며, 이것은 기구를 작동하지 못하게 만들 것이다.
이 기술의 상황에 관한 상술한 결점들을 해결하기 위해, 본 발명은 간단하고 신뢰할 수 있으며 그리고 소형인 구조(architecture)의 자동으로 연장되는 임플란트를 제시한다.
보다 특히, 본 발명은 서두에 정의된 것과 같은 임플란트를 제공하며, 여기서 상기 접합면(abutment face)과 정지면(stop face)은 하나가 안쪽으로 움푹 들어가고 그리고 다른 하나가 돌출하는 모따기된 형상들을 가지며, 그리고 상기 분할 링은 상기 접합면 및 상기 정지면 쪽으로 각각 향해 있으며, 또한 돌출하는 형상의 모따기된 면에 대고 눌러질 때 상기 분할 링이 확장하고, 안으로 들어간 형상의 모따기된 면에 대고 눌러질 때 상기 분할 링이 상기 로드에 대하여 압축하도록 하는 형상들을 갖는, 2개의 추력면들(thrust faces)을 가진다.
따라서, 본 발명에 의해, 로드가 한 방향으로 밀릴 때, 로드는 분할 링을 안쪽으로 들어간 면에 대고 밀며, 그로 인해 분할 링을 로드 상으로 압축시켜, 로드를 차단시킨다.
그에 반해, 로드가 반대 방향으로 당겨질 때, 로드는 분할 링을 돌출한 면에 대고 누르게 한다. 그 면의 돌출 형상은 분할 링이 확장하도록 힘을 가할 수 있으며, 그로 인해 로드를 해제하여 병진이동하게 한다.
더 이상 분할 링이 로드에 부착될 염려는 없다.
이 구조에 의하면, 또한 스프링들이 필요치 않으며, 그로 인해 임플란트는 오랜 기간에 걸쳐 계속 신뢰성이 보장된다.
유익하며 한정되지 않은 본 발명에 따른 임플란트의 다른 특징들은 다음과 같다:
·상기 추력면들은 상기 접합면 및 상기 정지면과 상호 보완적인 형상들을 가지며;
·상기 접합면 및 상기 정지면은 원뿔 형상들을 가지며;
·상기 분할 링의 내부면과 상기 로드의 길이의 적어도 일부는 함께 협동하는 노치들(notches)을 가지며;
·축 하우징의 측면 세트백(lateral setback)에 수용되고 로드에 대응적으로 제공된 평면(flat)에 대고 누르는 평면(flat)을 갖는 핀이 제공되며;
·상기 환형 플러그는 비 압축성이고;
·임플란트가 척추에 적용하도록 설계될 때, 상기 축 하우징은 관통 하우징(through housing)이고, 상기 몸체는 상기 로드와 평행한 또 하나의 로드를 통과하는 또 하나의 관통 축 하우징(through axial housing)을 정의하며;
·상기 몸체에 체결되고 상기 로드의 제2 단부에 맞물리는 적어도 하나의 캡이 제공되며;
·임플란트가 기다란 뼈에 적용하도록 설계될 때, 상기 몸체는 적어도 부분적으로 중공(hollow)이고 상기 로드를 연장하도록 위치되는 제2 로드에 의해 형성되며, 상기 로드 및 상기 제2 로드는 각각 적어도 하나의 가로방향 통과공(transverse through hole)을 가지고; 그리고
·임플란트가 관절에 적용하도록 설계될 때, 상기 몸체는 적어도 부분적으로 중공이고 상기 로드를 연장하도록 위치되는 제2 로드에 의해 형성되며, 이 경우 상기 로드와 상기 제2 로드 중 하나는 적어도 하나의 가로방향 관통공을 가지며, 상기 로드와 상기 제2 로드 중 다른 하나는 그의 자유단에 관절 보철물을 구비한다.
본 발명에 따르면, 간단하고 신뢰할 수 있으며 그리고 소형인 구조의 자동으로 연장되는 임플란트가 제공될 수 있다.
한정되지 않은 예시들로 주어진, 첨부된 도면들을 참조하여 아래에 기재된 상세한 설명은 본 발명이 무엇으로 이루어져 있고 그것이 어떻게 실시될 수 있는지를 명확하게 보여준다.
첨부된 도면들에서:
도 1은 척추에 적용하기 위한, 본 발명의 임플란트의 제1 실시형태의 개략적인 분해 사시도이다;
도 2는 도 1의 임플란트의 개략적인 조립 사시도이다;
도 3은 도 2의 평면 A-A에 따른 개략적인 축방향 단면도이다;
도 4는 2개의 나사들 및 상기 나사들에 끼움결합된 3개의 후크들을 구비한 도 1의 임플란트의 개략적인 조립 사시도이다;
도 5는 도 1의 임플란트의 변형예에 관한 개략적인 조립 사시도이다;
도 6은 기다란 뼈에 적용하기 위한, 본 발명의 임플란트의 제2 실시형태에 관한 개략적인 사시도이다;
도 7은 도 6의 임프란트의 개략적인 단면도이다;
도 8은 상박골 어깨 보철물을 형성하는, 본 발명의 임플란트의 제3 실시형태에 관한 개략적인 사시도이다;
도 9는 대퇴부 무릎 보철물을 형성하는, 본 발명의 임플란트의 제4 실시형태에 관한 개략적인 사시도이다;
도 10은 경골 무릎 보철물을 형성하는, 본 발명의 임플란트의 제5 실시형태에 관한 개략적인 사시도이다; 그리고
도 11은 대퇴부 골반 보철물을 형성하는, 본 발명의 임플란트의 제6 실시형태에 관한 개략적인 사시도이다.
예비 사항으로서, 다양한 도면들에 도시된 본 발명의 서로 다른 변형들 및 실시형태들에서 동일하거나 유사한 요소들은 가능한 한 모든 곳에서 동일한 참조부호들이 주어지고 그것들은 매번 설명되지 않는 것을 주의해야 한다.
도 1 내지 11은 어린 환자의 뼈에 또는 그 위에 고정하기 위한 자동으로 연장되는 임플란트(1; 100; 200; 300; 400; 500; 600)에 관한 6가지 실시형태들을 보여준다.
이들 6가지 실시형태에서, 임플란트는 그것이 장착되는 뼈의 성장을 동반하거나 지원하도록 설계된다.
도면들에 도시된 바와 같이, 이 자동으로 연장되는 임플란트(1; 100; 200; 300; 400; 500; 600)는 4개의 주요 구성요소들, 즉 가동(可動) 로드(10; 110; 210; 310), 몸체(30; 130; 230), 환형 프러그(70), 및 분할 링(50)을 갖는다.
가동 로드(10; 110; 210; 310)는 환자의 뼈 안(in)에 또는 뼈 상(on)에 체결되도록 설계된다.
몸체(30; 130; 230), 환형 플러그(70), 및 분할 링(50)은, 견인력(traction force)이 가동 로드(10; 110; 210; 310)에 가해질 때 임플란트의 길이가 연장되도록, 그리고 압축력(compression force)이 가동 로드(10; 110; 210; 310)에 가해질 때 임플란트의 임의의 짧아짐을 방지하도록 설계된다.
이 목적을 위해, 몸체(30; 130; 230)는 분할 링(50)을 수용하는 축(A1)의 적어도 하나의 축 하우징(31; 231)을 내부에 정의하며, 이 축 하우징은 커다란 마우스(32; 232)를 거쳐 일 단부에서 개방되고(openout), 분할 링(50)을 위한 접합면(33; 233)을 형성하는 좁아지는 단면(도 3 및 7 참조)을 가진다.
환형 플러그(70)는 몸체(30; 130; 230)의 축 하우징(31; 231)의 마우스(32; 232)에 체결되고, 축 하우징(31; 231) 내에 분할 링(50)을 보유하기 위해 상술한 접합면(33; 233)(도 3 참고) 쪽으로 향하는 정지면(stop face; 72)을 가진다.
로드(10; 110; 210; 310 )는 환형 플러그(70), 분할 링(50), 및 몸체(30; 130; 230)의 축 하우징(31; 231)을 관통하게(threaded through) 된다.
본 발명의 특히 이로운 특징에 따르면, 접합면(33; 233)과 정지면(72)은 하나가 안쪽으로 움푹 들어가고(reentrant) 다른 하나가 돌출하는(projecting) 모따기된 형상들을 가지며, 분할 링(50)은 접합면(33; 233) 및 정지면(72) 쪽으로 각각 향하는 2개의 추력면(thrust faces; 52, 53)을 가진다.
여기서, 면(face)이 그 면의 각각의 축방향 단면이 예각(acute)인 이면각(dihedral angle)을 형성할 때 “돌출(projecting)” 형상인 것으로 설명된다.
여기서, 면이 그 면의 각각의 축방향 단면이 둔각인 이면각을 형성할 때 “안쪽으로 움푹 들어간(reentrant)” 형상인 것으로 설명된다.
이 예시에서, 돌출 형상의 면은 환형 플러그(70)의 정지면(72)에 의해 형성되고, 그에 반해 안쪽으로 들어간 형상의 면은 몸체(30; 130; 230)의 접합면(33; 233)에 의해 형성된다.
따라서, 견인력이 로드(10; 110; 210; 310)상에 작용(도 3의 방향 S1으로)될 때, 이 힘은 분할 링(50)의 추력면(52)을 환형 플러그(70)의 정지면(72)에 부딪치게 하여, 분할 링(50)을 확장시켜 로드를 움직이게 한다.
그에 반해, 압축력이 로드(10; 110; 210; 310)에 작용(도 3의 방향(S2)으로)될 때, 이 힘은 분할 링(50)의 다른 추력면(52)을 몸체(30; 130; 230)의 접합면(33; 233)에 부딪치게 하여, 분할 링(50)을 로드에 대해 압축시키는 역할을 하며, 이에 따라 로드가 차단된다.
이 예시에서, 그리고 바람직한 방법에 있어서, 추력면들(52, 53)은 접합면(33; 233) 및 정지면(72)과 상호 보완적인 형상들을 가진다.
유리하게는, 분할 링(50)의 추력면들(52, 53), 몸체(30; 130; 230)의 접합면(33; 233), 및 환형 플러그(70)의 정지면(72)은 그리고 축(A1) 둘레의 절단된 원뿔형 회전면들(frustoconical surfaces of revolution)을 가진다. 이 예시에서, 이 절단된 원뿔형 면들의 모두는 또한 정점에서 대략 60°정도의 동일한 각도를 가진다.
도 1 내지 4에서는, 보다 특히 자동으로 연장되는 임플란트(1)의 제1 실시형태를 볼 수 있다.
이 실시형태에서, 임플란트는 또 하나의 척추뼈와 관련되거나 또는 환자의 골반과 관련된 어린 환자의 척추 중 적어도 하나의 척추뼈를 외과의사가 차단할 수 있게 한다.
연결 장치(1)는 특히, 환자가 판정받은 척추 후만증(kyphosis) 또는 척추 측만증(scoliosis)을 나타낼 경우 환자의 척추를 바르게 교정하는데 사용된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 연결 장치(1)는 상술된 가동 로드(10) 및 고정 로드(2)를 포함하는 2개의 로드들을 가진다.
상술한 축 하우징(31)에 더불어, 몸체(30)는 그리고 또한 축 하우징(31)의 축(A1)과 평행한 축의 덕트(35)를 가진다. 이 예시에서, 축 하우징(31)과 덕트(35) 둘 다는 몸체를 관통하고 가동 로드(10) 및 고정 로드(2)를 각각 통과시키는 역할을 한다.
2개의 로드들 중 하나, 이 예시에서 고정 로드(2)는 환자의 자궁 경부 또는 흉추(cervical or dorsal vertebrae)의 3군데에 체결되도록 구성된 3개의 후크들을 구비하도록 설계되고, 반면에 2개의 로드들 중 다른 하나, 이 예시에서 가동 로드(10)는 환자의 요추(lumbar vertebrae)의 육경들(pedicles) 내로 나사결합되는데 적합한 2개의 나사들(4)을 구비한다.
이것은 자궁 경부 또는 흉추가 고정 로드(2)의 자유단에 매달린다(suspended)는 의미에서 “매달린 조립체(suspended assembly)”로 지칭될 수 있다.
이 예시에서, 고정 로드(2)는 매끈한 외부면을 가진 원통형 회전 몸체의 형상으로 되어 있다.
고정 로드는 티타늄의 단일편으로 만들어진다.
가동 로드(10)는 축(A1) 둘레에 그리고 고정 로드(2)의 직경과 실질적으로 동일한 직경의 원통형 회전체의 형상으로 된 매끈한 반쪽부(half;31), 및 축(A1) 둘레에 회전체를 형성하며 더 큰 직경의 노치형(notched)의 반쪽부(12)를 가진다.
도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 노치들은 규칙적인 연속(regular succession)의 볼록하고 오목한 형상들로 형성되며, 각 노치들은 가동 로드(10) 상에 볼록한 둥근 리브 또는 오목한 곡선형 홈을 형성한다.
이 예시에서, 그리고 특히 도 4에 도시된 바와 같이, 가동 로드(10)의 노치형의 반쪽부(12)는 그것의 전체 길이를 따라 연장하는 측평면(lateral flat;11)을 가진다.
도 1에 도시된 바와 같이, 몸체(30)는 일반적으로 가동 로드(10)를 통과시키는 축방향 통로(31) 및, 또한 길이 방향으로 관통하는 고정 로드(2)를 통과시키는 덕트(35)를 갖는 직육면체의 형상으로 되어 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 덕트(35)는 조립 공차를 무시하면 고정 로드(2)의 직경과 동일한 직경을 가진다. 그에 따라, 덕트(35)에 의해 고정 로드(2)가 축(A1)과 평행한 축을 따라 병진이동하도록 안내되는 것이 가능해진다.
몸체(30)는 그리고 덕트(35)의 축과 직각인 축들의 2개의 테이퍼진 보어들(36)을 가지며, 각각의 보어들은 일단이 외측으로 그리고 타단이 덕트(35) 내부로 개방된다.
이 예시에서 나란히 놓인 이들 두 테이퍼진 보어들(36)은 특히 2개의 나사들(도시되지 않음)을 수용하기 위한 역할을 하며, 그에 따라 고정 로드(2)를 덕트(35)에 차단(block)시키기 위해서 나사들의 단부들이 고정 로드(2)를 압착할 수 있다.
이 예시에서 이들 두 테이퍼진 보어들(36)의 마우스들은 나사들이 몸체(30) 외부로 노출되지 않게 나사들의 머리부들을 수용하도록 모따기된다.
도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 축 하우징(31)은 몸체(30)의 정반대 단부들, 즉 일 단부가 큰 마우스(32)를 거쳐, 그리고 타 단부가 더 작은 직경의 출구(37)를 거쳐 개방된다.
이 예시에서 몸체(30)의 상기 접합면(33)을 형성하는 축 하우징(31)에서 단면의 좁아지는 부분은 축 하우징(31)의 중간쯤에 위치된다. 축 하우징(31)의 나머지 부분은 일정한 직경의 단면을 가진다.
따라서, 출구(37)와 단면의 좁아지는 부분 사이에 위치된, 축 하우징(31)의 제1 부분은 조립 공차를 무시하면 가동 로드(10)의 노치형의 반쪽부(12)의 외경과 동일한 일정한 직경을 가진다. 이렇게 하여, 축 하우징(31)의 제1 부분은 축(A1)을 따른 가동 로드(10)의 병진이동을 안내하는데 도움이 된다.
축 하우징(31)의 다른 부분, 즉 마우스(32)와 단면의 좁아지는 부위 사이에 위치된 부분은 가동 로드(10)의 직경보다 더 큰 직경을 가지며, 그로 인해 상기 부분은 분할 링(50)과 환형 플러그(70)를 수용할 수 있게 된다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 몸체(30)는 또한 축(A1)과 수직방향의 2개의 다른 테이퍼진 보어들(38)을 가지며, 각 보어들은 일 단부가 외측으로 그리고 타 단부가 축 하우징(31)의 제1 부분 내로 개방된다. 이 예시에서, 이들 두 테이퍼진 보어들(38)은 동일 축 상에 놓여지며, 그리고 그에 따라 축 하우징(31) 내부에 서로 마주한 상태로 개방된다.
이들 두 테이퍼진 보어들(38)은 2개의 나사들(도시되지 않음)을 수용하기 위한 역할을 하며, 그에 따라 축 하우징(31)에서 가동 로드를 차단하기 위해서 나사들의 단부는 가동 로드(10)의 양측을 누를 수 있다.
이 예시에서, 이들 2개의 테이퍼진 보어들(38)의 마우스들은 마찬가지로 이들 나사의 머리부를 수용하도록 모따기되며, 그에 따라 나사 머리부들은 몸체(30) 외부로 노출되지 않는다.
이 예시에서, 몸체(30)는 티타늄의 단일편으로 만들어진다.
환형 플러그(70)는 실질적으로 축(A1) 주위의 회전체의 형상으로 되어 있다.
따라서, 환형 플러그는 가동 로드(10)를 통과시키기 위해 축(A1) 주위에 매끈한 원통형의 회전면을 형성하는 중앙 덕트(71)를 가진다. 이 중앙 덕트(71)는 조립 공차를 무시하면 가동 로드(10)의 노치형 반쪽부(12)의 외경과 동일한 직경을 가진다. 따라서, 환형 플러그는 축(A1)을 따른 이 가동 로드(10)의 병진이동을 안내하는데 도움이 된다.
환형 플러그(70)는, 환형 플러그를 몸체(3)의 축 하우징(31)의 태핑된(tapped) 마우스(32) 내로 나사체결될 수 있게 하는 나선형의 외부면(73)을 가진다.
이때 환형 플러그(70)는, 이 목적을 위해 제공된 (파이프 렌치 타입의) 공구에 의해 환형 플러그를 마우스(32)에 단단히 조여질 수 있게 하는 6각형 평면들을 갖는 링(6)이 일 단부에서 외부면에 접해 있다(bordered).
상기 정지면(72)을 구성하는 환형 플러그(70)의 반대편 단부는 돌출형(projecting) 모따기 형상을 가진다.
이 예시에서, 환형 플러그(70)는 변형되지 않고 압축되지 않도록, 티타늄의 단일편으로 만들어진다.
도 1 및 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 분할 링(50)은 일반적으로 길이방향으로 분할되는 축(A1)의 튜브의 형상을 이룬다.
따라서, 분할 링은 축(A1) 주위에 실질적으로 회전면인 원통형의 외면(54)을 가진다. 분할 링은 또한 축(A1) 주위에 실질적으로 회전면인 내부면(51)을 가지며, 이 예시에서 가동 로드(10)의 노치들과 맞물릴 수 있도록 노치 형상을 갖는다. 마지막으로, 분할 링은 하나가 돌출 형상이고 다른 하나가 안쪽으로 움푹 들어간(reentrant) 형상인 2개의 단부면들을 가지며, 이것들은 상기 추력면들(52,53)을 형성한다.
분할 링(50)의 분할에 의해서 분할 링이 축(A1) 주위의 방사상으로 압축되거나 또는 방사상으로 팽창될 수 있다. 이 분할은, 분할 링(50)이 압축되어 분할의 두 가장자리가 만날 때, 분할 링(50)의 내면(51)이 가동 로드(10)의 노치형 반쪽부(12)의 평균 직경보다 작은 평균 직경을 가지도록, 너비를 가진다.
이 예시에서, 분할 링(50)은 티타늄의 단일편으로 만들어진다.
유리한 방식에서, 그리고 도 1에 도시된 바와 같이, 연결 장치(1)는 또한 핀(90)과 캡(95)을 가진다.
핀(90)은 몸체(30)에 대한 가동 로드(10)의 축(A1) 주위의 임의의 회전을 방지하는 역할을 한다.
핀은 반원통형(semicylindrical)의 형상을 가지며, 따라서 핀은 평면(91)을 정의하는 평면(plane face)을 갖는다.
핀은 축 하우징(31)으로부터의 출구(37)와 동일 단부에 있는 축 하우징(31)의 상호 보완적인 오목한 형상의 측면 세트백(34)에 수용되도록 구성된다.
따라서, 일단 핀(90)이 측면 세트백(34)에 수용되면, 가동 로드(10)는 오직 그의 평면(11)이 핀(90)의 평면(91)을 지탱하도록, 축 하우징(31)에 맞물릴 수 있으며, 그에 따라 축(A1) 주위의 가동 로드(10)의 어떠한 차후의 회전 운동이 차단된다.
측면 세트백(34)에 핀(90)을 유지하기 위해, 핀(90)의 단부들 중 하나는, 측면 세트백(34)에 제공된 상호 보완적인 홈에 수용되는 반원형 리지(semi-circular ridge; 92)에 의해 평면(91)과 반대편인 핀의 면에 접해 있다.
도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 캡(95)은 일 단부가 개방되고 그의 반대편 단부가 반구형 벽(hemispherical wall)에 의해 폐쇄되는 튜브의 형상을 가진다.
캡의 개방 단부는, 가동 로드(10)의 노치형 반쪽부(12)를 보호하기 위하여, 축 하우징(31)으로부터의 출구(37) 주위에 (예를 들면, 용접에 의해 또는 접착제에 의해) 체결된다. 따라서, 가동 로드(10)의 노치들 사이에 살(flesh)이 용착되지 않으며, 그로 인해 이 노치들을 분할 링(50)의 노치들과 매끈하게 협동하게(co-operate) 할 수 있다.
캡(95)은 조립 공차를 무시하면 가동 로드(10)의 노치형 반쪽부(12)의 외경과 동일한 내경을 가지며, 그에 따라 캡은 축(A1)을 따른 가동 로드(10)의 병진이동을 안내하는데 관여한다.
이 예시에서, 캡은 타타늄의 단일편으로 만들어진다.
연결 장치(1)는 그것이 짧은 길이를 갖도록, 즉 연결장치의 노치형 반쪽부(12)가 몸체(30)의 축 하우징(31)의 마우스(32)로부터 아주 조금 연장하도록, 제공된다. 따라서, 연결 장치는 길이를 늘리기 위한 커다란 예비품(reserve)을 가진다.
연결 장치는 가동 로드(10)가 몸체(30)에서 이동하는 것을 방지하기 위해 태핑된 보어들(38)에 2개의 나사가 조여진 상태로 제공된다.
이 연결 장치(1)는 가동 로드(10)가 제 위치에 차단된 상태를 유지하도록 이들 나사를 풀지 않고 (환자의 요추(lumbar vertebrae)의 육경들(pedicles) 및 환자의 자궁 경부 또는 흉추(cervical or dorsal vertebrae)에 이미 체결되어 있는) 나사들(4) 및 후크들(3)에 대하여 적소에 놓여진다.
그렇지만, 이러한 적소에 배치하는 것은 연결 장치(1)의 형상과 길이의 조정을 필요로 한다.
그리고, 연결 장치의 형상은 고정 로드(2)와 가동 로드(10)의 매끈한 부분(13)을 적절히 구부림으로써 조정되며, 그로 인해 연결 장치(1) 전체에 걸쳐 균일한 곡률이 제공된다.
연결 장치의 길이는 가동 로드(10)의 길이를 늘리기 위한 가능성을 다 써버리지 않고 고정 로드(2)를 원하는 길이로 절단함으로써 조정되며, 그에 따라 가동 로드(10)의 전체 노치형 반쪽부(12)가 성장을 위한 예비수단으로서 작용할 수 있게 된다.
연결 장치를 나사들(4) 및 후크들(3) 상의 적소에 위치시키는 이 작업의 끝에서, 몸체(30)의 태핑된 보어들(38)에 조여진 나사들은 적소에 남겨지거나 아니면 외과의사에 의해 제거될 수 있다.
나사들이 적소에 남겨질 경우, 이 나사들은 연결 장치(1)의 임의의 자동 길이 연장을 차단한다. 따라서, 나사들을 푼 다음 다시 조여 연결장치를 연장시키는데는 이후의 작업들이 필요할 것이다. 그럼에도, 연결 장치(1)는 이 이후의 각각의 작업들 동안에 분할 링(50)이, 연결 장치(1)가 짧아지지 않도록 보장하기 때문에 여전히 유용하다.
그에 반해, 만일 이 나사들이 외과의에 의해 제거될 경우, 연결 장치(1)는 성장이 진행됨에 따라 자동으로 점진적으로 연장되는 환자의 척추의 성장을 뒤따를 수 있다. 이 길이 연장은 어쩌면 제3자의 도움으로 환자에게 몸통의 특정한 스트레칭 운동을 하도록 요청함으로써 (어떠한 외과 수술 없이) 선택적으로 진행될 수 있다.
도 5는 도 1 내지 4에 도시된 연결 장치의 변형예(100)를 보여준다.
이 변형에서, 연결 장치(100)는 하나가 아니라 2개의 가동 로드(10)를 가지며, 이것들은 도 1에 도시된 가동 로드와 동일하다.
그리고, 몸체(130)는 하나가 아니라 2개의 하우징을 정의하며, 이 2개의 하우징들은, 그 마우스들이 각각 반대 방향으로 향해 있는, 동일하고 평행하다.
이때, 이들 하우징의 각각은 도 1에 도시된 것들과 동일한 각각의 분할 링, 환형 플러그(70), 및 핀을 수용한다.
몸체(130)는 또한 두 가동 로드들(10)을 고정 상태로 잠그는 역할을 하는 나사들을 수용하기에 적합한 2쌍의 태핑된 보어들(138)을 가진다.
이 변형에서, 연결 장치(100)의 길이 연장 가능성은 도 1 내지 4에 도시된 연결 장치의 길이 연장 가능성의 2배이다.
도 6 및 7은 본 발명의 자동으로 연장되는 임플란트(200)의 제2 실시형태를 보여준다.
이 실시형태에서, 임플란트는 외과의가 기다란 뼈의 두 부분을 함께 연결할 수 있도록 하는 연결축(200)를 구성한다.
용어 “기다란 뼈”는 그것의 평균 지름보다 훨씬 더 긴 임의의 형태의 뼈(예를 들면, 경골(tibia), 상완골(humerus), 중수골(metacarpal bones))를 의미하는 것으로 사용된다.
이 실시형태에서, 가동 로드(210)는 도 1에 도시된 가동 로드(10)의 노치형 반쪽부(12)와 동일한 노치형 반쪽부(212)를 갖는다. 그에 반해, 가동 로드의 매끈한 반쪽부(213)는 (이 예시에서 노치부(212)의 직경보다 더 큰) 매끈한 반쪽부가 맞물리게 될 뼈의 수관(medullary canal)의 직경과 일치하는, 다른 직경으로 되어 있다.
이 예시에서, 이 연결축(200)의 몸체(230)는 가동 로드(210)의 매끈한 반쪽부(213)의 직경과 동일한 직경의 로드의 형상으로 되어 있다.
이 예시에서, 가동 로드(210)의 노치형 반쪽부(212)를 수용하기 위해 몸체(230) 내부에 제공된 축 하우징(231)은 몸체(230)의 일 단부에서만 개방된다. 축 하우징의 마우스(232)에서, 축 하우징은 도 1에 도시된 몸체(30)의 축 하우징(31)의 형상과 동일한 형상을 갖는다. 그에 반해, 하우징은 몸체(230)가 보호 캡의 기능을 수행하도록 몸체(230)의 내부로 연장한다.
축 하우징(231)은 도 1에 도시된 것들과 동일한 분할 링(50), 환형 플러그(70), 및 핀을 수용한다.
뼈에 체결하기 위해서, 가동 로드(210) 및 몸체(230)는 가동 로드(210)의 축(A1)과 수직인 통과공들(219,239)의 각각의 쌍들을 가진다. 그에 따라, 이 통과공들(219,239)은 가동 로드(210) 및 몸체(230)를 나사들에 의해 뼈의 두 부분에 체결될 수 있게 한다.
따라서, 연결축(200)은 그것을 늘리고자 하는 목적을 위해 기다란 뼈와 함께 사용될 수 있다.
이 목적을 위해, 뼈는 2개의 부분들로 절단되고, 그리고 가동 로드(210)는 이 부분들 중 하나의 수관에 맞물리는 반면, 몸체(230)는 뼈의 다른 부분의 수관에 맞물린다.
그리고, 로드와 몸체는 못으로 뼈 속에 체결된다.
그리고, 뼈는 예를 들어 하루에 약 1 밀리미터씩 점차적으로 길어지므로, 뼈의 두 부분들은 함께, 그러나 굳어질 시간도 갖지 않고 결합할 수 있다(따라서, 연결축을 늘리기 위해 뼈의 경화 기간이 잘 이용된다).
도 8 내지 11은 본 발명의 다른 실시형태들을 보여주며, 여기서 자동으로 연장되는 임플란트는 관절 보철물 기능을 가진다.
따라서, 도 8에서는 본 발명의 자동으로 연장되는 임플란트의 제3 실시형태(300)가 보여진다.
이 실시형태에서, 임플란트는 어깨용 상박골 보철물 기능을 가진다.
임플란트의 몸체는 도 6을 참조하여 설명된 몸체(230)와 동일하다. 따라서, 임플란트는 환자의 상박골의 수관에 고정시키기에 그리고 도 1에 도시된 것들과 동일한 분할 링(50), 환형 플러그(70), 및 핀을 수용하기에 적합하다.
그에 반해, 임플란트의 로드(310)는 상술한 것들과 다른 형상으로 되어 있다.
이 실시형태에서, 가동 로드(310)는 또한 도 1에 도시된 가동 로드(10)의 노치형 반쪽부(12)와 동일한 노치형 반쪽부(312)를 가진다. 그러나, 로드의 매끈한 반쪽부(313)는 그것의 자유단 쪽으로 가면서 증가하는 직경을 갖는다.
또한, 오목한 자유단이 갖는 로드는 또한 그 속에 어깨 보철물(315)을 체결시키기에 적합한 원추형 하우징을 가진다.
도 9 내지 11은 본 발명의 자동으로 연장되는 임플란트의 제4, 제5, 및 제6 실시형태들(400; 500; 600)을 각각 보여준다.
이 실시형태들에서, 임플란트는 각각 무릎용 대퇴부 보철 기능, 무릎용 경골 보출 기능, 및 골반용 대퇴부 보철 기능을 가진다.
이들 세 실시형태에서, 몸체(230), 가동 로드(310), 분할 링(50), 환형 플러그(70), 및 핀은 도 8에 도시된 임플란트의 그것들과 동일하다.
단지 가동 로드(310)의 원추형 하우징에 체결된 관절 보철물만 다르다. 도 9 내지 11에서 각각 볼 수 있는 바와 같이, 이때 보철물은 무릎용 대퇴부 보철물(415), 무릎용 경골 보철물(515), 또는 골반용 대퇴부 보철물(615)이다.
본 발명은 설명되고 도시된 실시형태에 대해 아무것도 한정되지 않으며, 이 기술분야의 숙련된 사람들은 발명의 정신에 따라 임의의 변형을 어떻게 제공할지를 알 것이다.
특히, 자동으로 연장되는 임플란트의 구성요소들 중 하나 및/또는 다른 하나가 플라스틱재(특히 폴리에텔에텔 케톤(polyetheretherketone;PEEK))로 만들어지거나 (예를 들어, PEEK 매트릭스에 내장된 탄소 섬유에 기반한) 복합재로 만들어지도록 제공될 수 있다.
또 하나의 변형에서, 환형 플러그는 몸체의 마우스의 내부에 나사결합되는 것이 아니라, 몸체의 마우스를 커버하도록 마우스의 외부에 나사결합되어 제공될 수 있다. 또한, 일부 다른 방식으로, 예를 들어 접착제 또는 용접에 의해 마우스의 외부에 체결되도록 제공될 수 있다.
또 하나의 변형에서, 접합면, 정지면, 및 추력면은 원추형 회전면들과다른 형상을 갖도록 제공될 수 있다. 예를 들면, 접합면, 정지면, 및 추력면은 피라미드 형상을 가질 수 있다. 또한, 분할 링은 원형 단면의 환상(annular) 형태를 갖도록 제공될 수 있다.
또한 한 변형에서, 가동 로드 및 분할 링은 톱니가 형성되지 않고 완전히 매끈한 것으로 제공될 수 있으며, 그럼에도 불구하고 이때 가동 로드의 차단은 신뢰성이 크게 떨어지지 않는다.
노치들은 규칙파의 형상이 아닌, 예를 들어 삼각형 형상의 단면들을 갖는다(삼각형 형상의 단면들은 분할 링이 반대방향으로 이동하는 것을 방지하지만 반면에 분할 링이 하나의 노치로부터 다른 하나의 노치로 일 방향으로 통과하는 것을 보다 용이하게 할 것이다).

Claims (10)

  1. 일 단부에서 마우스(32; 232)를 거쳐 개방되는 축 하우징(31; 231)이 내부에 형성되고, 몸체(30; 130; 230)에 접합면(33; 233)을 형성하도록 단면에 있어서 좁아지는 부분을 가지는 몸체(30; 130; 230);
    상기 몸체(30; 130; 230)의 축 하우징(31; 231)의 마우스(32; 232)에 체결되고, 상기 접합면(33; 233) 쪽으로 향하는 정지면(72)을 가지는 환형 플러그(70);
    상기 환형 플러그(70) 및 상기 몸체(30; 130; 230)의 축 하우징(31; 231)을 통해 맞물리는 적어도 하나의 로드(10; 110; 210; 310); 및
    로드(10; 110; 210; 310)에 장착되고 상기 몸체(30; 130; 230)의 축 하우징(31; 231) 내에 보관되는 분할 링(50)을 포함하는, 자동으로 연장되는 임플란트(1; 100; 200; 300; 400; 500; 600)에 있어서,
    상기 접합면(33; 233)과 정지면(72)은 하나가 안쪽으로 움푹 들어가고 다른 하나가 돌출하는 모따기된 형상들을 가지고, 그리고 상기 분할링(50)은 상기 접합면(33; 233) 및 상기 정지면(72) 쪽으로 각각 향하는 2개의 추력면들(52, 53)을 가지며, 상기 분할링(50)이 돌출하는 형상의 모따기된 면에 대고 누를 때 확장하고 안으로 들어간 형상의 모따기된 면에 대고 누를 때 상기 로드(10; 110; 210; 310)와 대하여 압축하도록 하는 형상들을 갖는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 추력면들(52,53)은 상기 접합면(33; 233) 및 상기 정지면(72)과 상호 보완적인 형상들을 가지는, 자동으로 연장되는 임플란트(1; 100; 200; 300; 400; 500; 600).
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 접합면(33; 233) 및 상기 정지면(72)은 원뿔 형상들을 가지는, 자동으로 연장되는 임플란트(1; 100; 200; 300; 400; 500; 600).
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분할링의 내부면(51) 및 상기 로드(10; 110; 210; 310)의 길이의 적어도 일부는 함께 협동하는 노치들을 가지는, 자동으로 연장되는 임플란트(1; 100; 200; 300; 400; 500; 600).
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    핀(90)은, 축 하우징(31)의 측면 세트백(34)에 수용되고, 로드(10; 110; 210; 310)상에 상대적으로 제공된 평면(11; 211; 311)에 대고 누르는 평면(91)을 갖는, 자동으로 연장되는 임플란트(1; 100; 200; 300; 400; 500; 600).
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 환형 플러그(70)는 비 압축성인, 자동으로 연장되는 임플란트(1; 100; 200; 300; 400; 500; 600).
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 축 하우징(31)은 관통 하우징이고, 상기 몸체(30)는 상기 로드(10; 110)와 평행한 또 하나의 로드(2)를 통과하는 또 하나의 관통 축 하우징(35)을 형성하는, 자동으로 연장되는 임플란트(1; 100).
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 캡(95)은 상기 몸체(30)에 체결되고 상기 로드(10)의 제2 단부(12) 상에 맞물리는, 자동으로 연장되는 임플란트(1).
  9. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    기다란 뼈에 적용하기 위한 것이고, 상기 몸체는 적어도 부분적으로 중공(hollow)인 제2 로드(230)에 의해 형성되고 상기 로드(210)를 연장시키도록 위치되며, 상기 로드(210) 및 상기 제2 로드(230)는 각각 적어도 하나의 횡방향 통과공(219, 239)을 가지는, 자동으로 연장되는 임플란트(200).
  10. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 몸체는 적어도 부분적으로 중공인 제2 로드(230)에 의해 형성되고, 상기 로드(210)를 연장시키는 상태에 있으며, 상기 로드(210)와 상기 제2 로드(230) 중 하나는 적어도 하나의 횡방향 통과공(219, 239)을 가지며, 상기 로드(210)와 상기 제2 로드(230) 중 다른 하나는 그의 자유단에 관절 보철물(315; 415; 515; 615)을 구비하는, 자동으로 연장되는 임플란트(300; 400; 500; 600).
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