KR100604453B1 - 분리 가능한 뼈 앵커를 갖는 정형외과적 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 뼈에 부착되는 장치의 일부가 뼈에 안정화(stabilization), 신연(伸延; distraction) 등을 제공하는 장치의 부품들로부터 분리될 수 있는 정형외과적 시스템을 제공한다. 바람직한 실시예에 있어서, 이 시스템은 근위 뼈 플레이트(14) 및 해당 근위 패스너(18)와, 원위 뼈 플레이트(16)와 해당 원위 패스너(20)를 포함한다. 뼈 플레이트(14; 16)는 절골(osteotomy)일 수 있는 뼈 치료 부위의 대향한 측면 상에서 뼈에 부착된다. 패스너(18; 20)는 신연기(distractor)일 수 있는 정형외과적 장치를 뼈 플레이트(14; 16)를 통해 뼈에 기계적으로 결합하는 역할을 한다. 패스너(18; 20)는 뼈 플레이트(14; 16)에 해제 가능하게 기계적으로 결합된다. 이러한 해제 가능력은 정형외과 수술이 완료된 후에 뼈 플레이트(14; 16)만을 환자 체내에 남겨 두고 신연기 및 패스너(18; 20)가 제거될 수 있게 한다. 뼈 플레이트(14; 16)는 뼈 플레이트(14; 16)가 환자 체내에 영구적으로 남겨질 수 있도록 낮은 측면 형상(low profile)으로 제조될 수 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 뼈 플레이트(14; 16)는 뼈 플레이트(14; 16)가 환자의 체내에 흡수되도록 재흡수 가능한 재료로 제조된다. 이러한 신규한 정형외과적 시스템을 사용하는 방법도 또한 개시되었다.

정형외과, 뼈, 플레이트, 재흡수, 앵커

Description

분리 가능한 뼈 앵커를 갖는 정형외과적 시스템{ORTHOPEDIC SYSTEM HAVING DETACHABLE BONE ANCHORS}

본 발명은 정형외과적 시스템, 특히 청구항 제1항의 전제부에 기재된 개선된 정형외과적 시스템과 청구항 제14항의 전제부에 기재된 환자 체내의 뼈 치료 부위를 치료하는 방법에 관한 것이다.

뼈의 고정(fixation), 정복(整腹; reduction) 및 신연(distraction) 장치를 포함하는 다양한 정형외과적 장치들이 본 기술 분야에 공지되어 있다. 고정 장치 또는 고정기는 뼈 단편을 안정화시키고 뼈 치료 부위에서의 뼈 치료를 돕는 데에 사용된다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "뼈 치료 부위"는 절골 또는 골절과 같이 정형외과적 장치가 고정될 수 있는 비교적 건강한 뼈 영역들과 대향한 측면에 의해 경계를 이루는 임의의 뼈 영역을 가리킨다. 정복 및 신연 장치(정복기 및 신연기로 통상 지칭됨)는 뼈 치료 부위의 대향 측면들 상에서 뼈 부분들의 상대적 배향 및 간격을 점진적으로 조정하는 데 사용된다.

고정기는 일반적으로 뼈 치료 부위의 일 측면 상에서 뼈에 고정되는 경피성(transcutaneous) 핀 또는 스크류로 구성된다. 조정 가능한 체외 고정 기구는 핀에 고정되고 핀들 간의 상대적인 위치가 조정될 수 있게 하여, 뼈 영역들을 뼈 치료 부위를 가로질러 정렬한다. 소정의 정렬이 달성되면, 고정 기구는 정렬 상태가 유지되도록 그 위치에 고정된다. 뼈 치료 부위가 치료되었으면, 고정기는 환자로부터 제거된다.

정복기 및 신연기는 통상적으로 뼈 치료 부위의 대향 측면 상에서 장치의 부품들 사이의 거리를 제어 하에 증가식으로 조정할 수 있게 하는 기구를 추가로 포함하는 것을 제외하고는 고정기와 유사한 구조를 갖는다. 통상적으로, 신연기는 신연 골발생(osteogenesis)을 수행하는 데에 사용된다. 이러한 수술은 러시아 정형외과 의사인 가브리엘 일리자로프(Gavriel Ilizarov)에 의해 수행되었다. 이러한 종류의 통상적인 수술은 기껏해야 뼈를 2개의 단편으로 완전히 분리한 절골 또는 적어도 뼈의 피질부의 절개와 관련된다. 이어서, 절골의 일 측면 상의 뼈 단편(또는 절개부의 일 측면 상의 뼈의 골수 또는 해면 부분)이 팽창될 수도 있다. 이러한 점진적인 분리는 절골 공극 내에 새로운 뼈가 형성될 수 있게 한다. 신연 단계는 신연기가 고정된 채로 유지되는 경화(consolidation) 단계로 이어지며, 새로운 뼈의 성장은 강도를 얻게 된다. 경화 단계 이후에, 신연기가 환자로부터 제거된다.

장치를 뼈에 부착시키기 위해 뼈 핀 및 스크류를 사용하는 이전의 고정기 및 신연기의 구조는 몇 가지 문제점을 갖는 것으로 알려졌다. 예를 들어, 하나의 장치를 부착시키는 데에 여러 개의 핀이 필요하며, 최소한 2개의 핀이 필요하지만 통상적 그보다는 더 많이 사용된다. 각 핀은 경피성 절개와 관련되므로, 환자의 감염 위험을 배가시킨다. 또한, 핀 클램프 또는 커플링이 고정/신연 기구를 핀에 연 결하는 데 필요하고, 이들 커플링의 디자인 및 작동은 이들 커플링이 뼈 속에 삽입되었을 때 핀들을 정확히 정렬하는 것이 어렵기 때문에 복잡하다. 마지막으로, 핀이 삽입 부위로부터 사실상 수직한 방향으로 연장되기 때문에, 이는 경화된 전체 장치가 환자의 신체로부터 꽤 멀리까지 빠져 나오게 하여(즉, 장치가 높은 측면 형상을 가짐), 장치를 보기 흉하게 한다. 높은 측면 형상의 장치는 완전히 환자의 몸에 가깝게 위치된 장치보다 부딪치기 쉽다. 이와 같은 외관상 미학적 고려 또한 중요한데, 그 이유는 이와 같이 높은 측면 형상의 장치는 장래의 환자, 특히 어린이들에 의해 거부될 수 있기 때문이다.

따라서, 보다 최근의 장치는 뼈로의 부착을 위해 경피성 핀을 사용하기보다는 낮은 측면 형상의 전체 장치의 일부로서 스크류 구멍이 있는 플레이트와 같이 보다 낮은 측면 형상의 뼈 앵커(bone anchor)를 사용하도록 설계된다. 이러한 개량된 종래 기술은 정형외과적으로 분리된 뼈 부분들에 부착되기 위한 낮은 측면 형상의 블록들을 포함하는 이식 가능한 뼈 신연 장치를 개시하는 로빈슨 등의 미국 특허 제5,364,396호("로빈슨 특허")에 예시되어 있다. 전체 장치는 이식되는 신연 조립체에 연결되며 환자의 몸 외부에서 신연 거리를 조정할 수 있게 하는 경피성 액츄에이터 조립체를 제외하고는 경피적으로 이식될 수 있다.

그러나, 로빈슨 특허에 개시된 것과 같은 최근의 낮은 측면 형상의 고정/신연 시스템은 2가지의 본질적이고 침입적인 외과 수술을 필요로 한다는 단점을 갖는다. 하나는 장치를 이식하기 위한 수술이고, 다른 하나는 고정/신연 수술이 완료된 후에 이를 제거하기 위한 수술이다. 불필요한 외과 수술은 건강 관리비 및 수술과 관련된 의학적 위험이라는 두 가지 이유에 기초하여 당연히 바람직하지 못하다.
경피적 내부 고정용 장치는 매튜의 미국특허 제5,569,248호에 공지되어 있다. 이 공지된 장치는 뼈 앵커와 같은 뼈 스크류를 구비한다. 뼈 스크류는 원위나사부와 동축상 근위 나사부를 구비한다. 원위 나사부는 뼈, 예컨대 페디클(pedicle) 내로 나사결합되는 반면에 근위 나사부는 그 상에 나사결합될 수 있는 너트에 의해 뼈 플레이트를 뼈 스크류에 체결시키도록 작용한다.

따라서, 본 기술 분야에서 고정/신연 수술이 완료된 후에 장치를 제거하기 위한 이차적인 외과 수술을 필요로 하지 않는 낮은 측면 형상의 고정기/신연기를 제공할 필요가 있다. 실제로, 보다 일반적으로는 정형외과적 장치 기술에서 정형외과적 수술이 완료된 후에 장치를 제거하기 위해 이차적인 외과적 수술을 필요로 하지 않는 장치를 제공할 필요가 있다.

본 발명은 청구항 1의 특징들을 포함하는 정형외과적 시스템에 의해 그리고 청구항 14의 특징들을 포함하는 환자의 뼈 치료 부위를 취급하는 방법에 의해 상기 문제를 해결한다.

본 발명은 정형외과적 수술이 완료된 후에 정형외과적 장치가 환자의 외부에서 원거리에서 경피성 뼈 앵커로부터 해제되어 경피성 뼈 앵커만이 환자에 이식되어 남겨지도록 분리 가능한 뼈 앵커가 구비된 뼈 고정기, 정복기 또는 신연기와 같은 정형외과적 장치를 제공함으로써 본 기술 분야에서의 요구를 다루고 있다.

본 발명의 정형외과적 시스템은 적어도 2개의 뼈 앵커를 포함한다. 각각의 이들 앵커들은 뼈 접촉 표면과 패스너 연결부를 갖는다. 각 뼈 앵커와 연결된 패스너가 있다. 패스너는 정형외과적 장치(신연기와 같은)와의 연결을 위한 장치 연결부와, 해당 앵커의 패스너 연결부와의 해제 가능한 기계적 결합을 달성하기 위한 앵커 결합부를 포함한다. 신연기와 같은 정형외과적 장치는 소정의 수술을 수행하기 위해 각 패스너의 장치 연결부에 결합된다. 정형외과적 장치와 관련하는 정형 외과적 수술이 완료된 후에, 패스너의 뼈 앵커에의 기계적 결합은 해제될 수 있어서, 패스너 및 장치는 뼈 앵커를 제거할 필요 없이도 환자로부터 용이하게 제거될 수 있게 한다.

뼈 앵커들은 뼈 플레이트의 형태로 될 수 있으며, 전체적으로 또는 부분적으로 생체 흡수성(재흡수 가능한) 재료와 같은 임의의 적당한 생체 적합성 재료(biocompatible material)로 제조될 수 있다. 뼈 플레이트로서 형성되면, 앵커는 뼈 스크류를 수용하도록 된 하나 또는 그 이상의 스크류 구멍을 가질 수 있다. 뼈 스크류 또한 생체 적합성 재료로 구성될 수 있는데, 이 경우 스크류로 선택되는 재료는 최소한 스크류가 환자의 몸에 흡수되는 데 적어도 뼈 플레이트만큼의 시간이 걸리도록 선택되어야 한다.

뼈 앵커와 패스너 중 적어도 하나의 해제 가능한 결합은 디텐트 기구(detent mechanism)로 구성될 수 있다. 바람직하게는, 정형외과적 장치가 패스너의 장치 연결부에 사실상 완전하게 결합되면 디텐트 기구의 해제는 방지된다. 이는 사용 중에 시스템의 원하지 않는 해제를 피하게 한다. 정형외과적 장치가 패스너의 장치 연결부로부터 적어도 부분적으로 결합 해제되면 디텐트 기구의 해제가 허용되어, 시스템은 원할 때 해제될 수 있게 될 수 있다.

패스너 중 하나는 슈(shoe)로 구성되는 앵커 연결부를 가질 수 있다. 이 실시예에 있어서, 패스너와 결합된 뼈 앵커는 맞물림 공동을 포함하는 패스너 연결부를 가질 것이다. 슈와 공동은 슈가 공동에 의해 미끄럼 이동 가능하게 수납되는 크기로 된다.

슈와 맞물림 공동은 대응하는 사실상 직사각형 형태를 가질 수 있으며, 이 경우 패스너의 뼈 앵커와의 해제 가능한 기계적 결합은 미끄럼식 고정(slip lock)이다. 선택적으로는, 슈와 해당 맞물림 공동은 대응하는 사실상 테이퍼진 형태를 가질 수 있으며, 이 경우 패스너의 뼈 앵커와의 해제 가능한 기계적 결합은 마찰식 고정(frictional lock)이다.

정형외과적으로 분리된 제1 및 제2 뼈 부분들을 신연하기 위한 본 발명에 의한 정형외과적 신연 시스템은 원위 뼈 플레이트, 원위 패스너, 근위 뼈 플레이트, 근위 패스너 및 신연 장치를 포함할 수 있다. 원위 뼈 플레이트는 경피적으로 이식되어 제1 뼈 부분에 부착되도록 설계되며, 뼈 스크류를 수용하도록 된 스크류 구멍, 뼈 접촉 표면 및 사실상 직사각형인 제1 맞물림 공동이 구비된다.

원위 뼈 플레이트와 관련된 원위 패스너는 장치 연결부와 슈를 갖는다. 슈는 제1 맞물림 공동에 대응하는 형태와 크기를 갖는다. 이러한 방식으로, 슈가 제1 맞물림 공동에 미끄럼 수납되면, 원위 패스너와 원위 뼈 플레이트가 미끄럼 고정된다.

근위 뼈 플레이트 또한 경피적으로 이식되어 제2 뼈 부분에 부착되도록 설계된다. 근위 뼈 플레이트는 뼈 스크류를 수용하는 스크류 구멍, 뼈 접촉 표면 및 제2 맞물림 공동을 갖는다. 근위 패스너는 근위 뼈 플레이트와 관련되도록 제공되며, 이 근위 패스너는 장치 연결부와 앵커 연결부를 갖는다. 근위 뼈 플레이트와 근위 패스너의 해제 가능한 결합은 디텐트 기구로써 구성된다. 디텐트 기구의 해제는 신연 장치가 근위 패스너의 장치 연결부에 완전히 결합되면 방지되지만, 디텐 트 기구의 해제는 정형외과적 장치가 근위 패스너의 장치 연결부로부터 적어도 부분적으로 결합 해제되면 허용된다. 사용 시에, 신연 장치는 각 패스너의 장치 연결부에 결합된다. 본 발명의 신규한 정형외과적 시스템에 따르면, 원할 때, 2개의 패스너 모두는 그들의 대응 뼈 플레이트로부터 해제되어 패스너와 신연 장치가 뼈 플레이트를 제거할 필요 없이도 환자로부터 용이하게 제거될 수 있다.

뼈 치료 부위의 일 측면 상의 뼈 부분을 취급하는 방법도 개시되었다. 뼈 앵커는 뼈 치료 부위의 각 측면 상의 뼈에 부착되며, 패스너는 각각의 뼈 앵커에 해제 가능하게 결합된다. 패스너가 앵커에 결합되기 전 또는 후에 정형외과적 장치는 패스너에 결합된다. 정형외과적 수술이 정형외과적 장치를 사용하여 수행되며, 정형외과적 장치 및 패스너는 제거될 수 있다. 정형외과적 장치 및 패스너의 제거는 임의의 순서로 수행될 수 있다. 개시된 방법은 본 명세서에 기재된 신규한 신연 시스템의 모든 다양한 실시예들과 함께 사용되기에 적합하다.

본 발명에 따른 뼈 치료 부위의 취급 방법은 일반적으로 다음의 단계들을 포함한다. 뼈 치료 부위로의 접근을 위해 절개부가 만들어진다. 하나의 뼈 앵커가 뼈 치료 부위의 각 측면 상의 뼈에 부착되며, 패스너는 각각의 뼈 앵커에 해제 가능하게 기계적으로 결합된다. 정형외과적 장치는 패스너에 기계적으로 결합되며 소정의 정형외과적 수술을 수행하는 데 사용된다. 수술이 완료되면, 정형외과적 장치 및 패스너는 임의의 순서로 환자로부터 제거된다. 절개부는 뼈에 부착된 뼈 앵커들을 남겨 둔 채 다시 봉합된다.

보다 구체적으로, 본 발명에 따른 환자의 뼈 치료 부위를 취급하는 방법은 다음의 단계들을 포함한다. 뼈 치료 부위로의 접근을 위한 절개부가 만들어진다. 원위 뼈 플레이트가 경피적으로 뼈에 부착된다. 이 원위 뼈 플레이트는 뼈 스크류를 수용하도록 된 스크류 구멍, 뼈 접촉 표면 및 사실상 직사각형인 제1 맞물림 공동을 갖는다. 원위 패스너는 원위 뼈 플레이트와 해제 가능하게 결합되며, 이 원위 패스너는 장치 결합부와 제1 슈를 가지며, 슈는 제1 맞물림 공동에 대응하는 형태와 크기를 갖는다. 슈는 제1 맞물림 공동에 미끄럼 수납되어, 원위 패스너가 원위 뼈 플레이트에 미끄럼 고정된다. 근위 뼈 플레이트가 경피적으로 뼈에 부착되며, 이 근위 뼈 플레이트는 뼈 접촉 표면, 제2 맞물림 공동 및 뼈 스크류를 수용하도록 된 스크류 구멍을 갖는다. 근위 패스너는 근위 뼈 플레이트에 해제 가능하게 기계적으로 결합된다. 이 근위 패스너는 장치 연결부와 앵커 연결부를 갖는다. 근위 패스너의 근위 뼈 플레이트에의 해제 가능한 결합은 디텐트 기구로 구성된다. 신연기와 같은 정형외과적 장치는 양쪽 패스너의 장치 연결부에 결합되며 소정의 정형외과적 수술을 수행하는 데에 사용된다. 수술이 완료된 후에, 원위 패스너는 원위 뼈 플레이트로부터 결합 해제되며 근위 패스너는 근위 뼈 플레이트로부터 결합 해제되어, 패스너와 정형외과적 장치가 환자로부터 제거되게 한다. 마지막으로, 절개부는 뼈 플레이트를 환자 몸 안에 남겨 둔 채 봉합된다.

본 발명의 특징 및 이점은 동일한 요소들은 동일하게 참조된 다음의 상세한 설명으로부터 보다 자명해질 것이다.

도1은 신연기가 아래턱의 정형외과적으로 분리된 부분들에 부착된 상태를 도 시하는, 아래턱에 사용되도록 된 본 발명에 의한 정형외과적 시스템의 실시예의 사시도이다.

도2는 도1에 도시된 시스템의 평면도이다.

도3은 도2의 선 3-3을 따라 취한 도1에 도시된 시스템의 단면도이다.

도4A와 도4B는 각각 도1에 도시된 시스템의 근위 푸트 플레이트(foot plate)의 평면도 및 측면도이다.

도5A와 도5B는 각각 도1에 도시된 시스템의 원위 푸트 플레이트의 평면도 및 측면도이다.

도6A와 도6B는 각각 도1에 도시된 근위 패스너의 측면도 및 저면도이다.

도7A와 도7B는 각각 도1에 도시된 원위 패스너의 측면도 및 저면도이다.

도8A와 도8B는 각각 도1에 도시된 시스템의 다른 실시예에서의 원위 푸트 플레이트의 측면도와 원위 패스너의 저면도이다.

도9는 패스너가 플레이트와 부분적으로 결합된 상태를 도시하는 근위 푸트 플레이트와 근위 패스너의 사시도이다.

도10은 패스너가 플레이트와 부분적으로 결합된 상태를 도시하는 원위 푸트 플레이트와 원위 패스너의 사시도이다.

본 발명의 정형외과적 장치는 아래턱의 선형 신연에 사용되도록 된 바람직한 실시예를 참조하여 본 명세서에 논의되었다. 그러나, 본 발명이 아래턱 신연에만, 또는 실제로 신연에만 제한되지 않으며 뼈의 고정 장치와 관련되는 임의의 정형외 과적 장치와 사용되는 일반적인 용도를 가짐은 분명하다.

도1 내지 도3에 도시된 바와 같이, 정형외과적 시스템(10)은 일반적으로 신연 조립체(12), 각각의 근위 및 원위 푸트 플레이트(또는 뼈 플레이트)(14, 16) 및 각각의 근위 및 원위 패스너(18 및 20)로 구성된다. 신연 조립체(12)는 근위 또는 조절 단부(22)와, 원위 단부(24)를 갖는다. 정형외과적 시스템(10)은 푸트 플레이트(14, 16) 내의 스크류 구멍을 통해 삽입되는 뼈 스크류(8)에 의해 아래턱에 부착된다. 사용 시에, 전체 정형외과적 시스템(10)은 피부 내의 작은 절개부를 통해 피부를 관통해 연장되는 신연 조립체(12)의 조절 단부(22)를 제외하고는 경피적으로 이식된다. 본 발명의 여러 요소들에 있어서, 근위(proximal)라는 용어는 경피적으로 외부로 연장되는 신연 조립체의 근위 단부와 관련된 장치의 단부를 지칭하는 데 사용되며, 원위(distal)라는 용어는 장치의 다른 단부를 지칭하는 데 사용된다.

이하 도2와 도3에 잘 도시된 바와 같은 정형외과적 시스템(10)의 세부를 살펴보면, 신연 조립체(12)는 일반적으로 리드 스크류(102), 외부 슬리브(202) 및 내부 슬리브(302)로 구성된다. 이하에 상세히 기재된 바와 같이, 리드 스크류(102)는 슬리브(202)에 대해서 회전하지만 축방향으로 이동하지는 않도록 외부 슬리브(202) 내에 끼워진다. 내부 슬리브(302)는 스크류(102) 상의 외부 나사부(106)와 상호 작용하는 내부 나사부를 갖는다. 이리하여, 조립된 신연 조립체(12)에 있어서, 스크류(102)의 회전은 너트가 볼트 상에서 구동되는 것과 같이 내부 슬리브의 선형 이동으로 변환되어, 전체 조립체(12)가 삽통식으로 신축하게 한다.

리드 스크류(102)는 외부 스크류 나사부(106)가 구비된 원위 샤프트부(104), 확대 직경 중간부(108), 근위 샤프트부(110) 및 근위 또는 조절 단부(112)를 갖는다. 조절 단부(112)에는 표준의 육각형 구동 공구에 의해 구동될 수 있는 육각형 표면과 같은 공구 접촉면(114)이 구비된다. 외부 슬리브(202)는 2개의 상이한 공동부를 갖는다. 근위 공동부(206)는 스크류(102)의 근위 샤프트부(110)를 미끄럼 이동 가능하게 수용하는 크기로 된 내경을 갖는다. 원위 공동부(208)는 내부 슬리브(302)를 미끄럼 이동 가능하게 수용하는 크기로 된 내경을 갖는다. 내부 슬리브(302)에는 스크류(102) 상의 외부 나사부(106)와 맞물리는 내부 나사부와, 종방향 슬롯(308)을 제외하고는 사실상 매끄러운 외부 표면(306)이 구비된다. 슬롯(308)은 슬리브의 근위 단부(310)로부터 원위 단부(312)를 향해 연장된다.

근위 패스너(18)는 도6A와 도6B를 참조하면 잘 이해된다. 근위 패스너는 외부 슬리브(202)의 원위 단부 상의 외부 나사부를 수용하는 내부에 나사부가 구비된 보어(188)를 포함한다. 근위 패스너는 또한 슈(182)를 포함하는 뼈 앵커 연결부를 갖는다. 슈는 근위 뼈 플레이트(14) 내의 공동(142)으로 선택되는 형태에 따라 도6B에 도시된 바와 같이 직사각형을 갖거나 테이퍼진 형태를 가질 수 있다. 슈(182)에는 스프링 아암(184)이 구비되는데, 그 단부는 돌출부(186)이다. 패스너(18)를 플레이트(14)에 결합시키는 디텐트 기구를 형성함에 있어서의 스프링 아암 및 돌출부의 작동은 아래에서 상세히 논의된다. 도9는 플레이트(14)에 해제 가능하게 기계적으로 결합되거나 또는 그로부터 결합이 해제된 중간 단계에 있는 패스너(18)를 도시한다.

원위 패스너(20)는 도7A와 도7B를 참조하면 잘 이해된다. 원위 패스너는 내부 슬리브(302)의 원위 단부를 수용하는 보어(28)를 포함하는 장치 연결부를 갖는다. 원위 패스너는 또한 슈(220)를 포함하는 뼈 앵커 연결부를 갖는다. 슈는 도8B에 도시된 바와 같이 사실상 직사각형이거나, 도7B에 도시된 바와 같이 사실상 테이퍼진 형태를 갖는다. 슈의 형태는 플레이트(16) 내의 공동(162)의 형상에 대응하게 선택된다. 도10은 플레이트(16)에 해제 가능하게 기계적으로 결합되거나 또는 그로부터 결합이 해제된 중간 단계에 있는 패스너(20)를 도시한다.

리드 스크류(102)의 근위 샤프트부(112)는 스크류(102)가 외부 슬리브(202)에 대하여 회전할 수 있게 자유롭도록 외부 슬리브(202)의 근위 공동부(206) 내에 미끄럼 이동 가능하게 수납된다. 근위 샤프트부(110)의 구역 및 스크류(102)의 조절 단부(112)는 슬리브의 근위 단부(204)로부터 외측으로 연장된다. 칼라(116)는 핀(118)에 의해 근위 샤프트부의 연장 구역 상의 스크류에 부착된다. 칼라(116)와 확대 직경의 중간 샤프트부(108)는 스크류(102)가 외부 슬리브(202)에 대하여 축방향으로 이동하는 것을 막는다. 이러한 방식으로, 스크류(120)는 외부 슬리브(202) 내에 유효하게 끼워지게 된다.

내부 슬리브의 매끄러운 외부면(306)이 외부 슬리브(202)의 근위 공동부(208)의 매끄러운 내부면과 미끄럼 이동 관계에 있는 동안에, 내부 슬리브(302)의 내부 나사부는 리드 스크류(102)의 외부 스크류 나사부(106)와 상호 작용한다. 이러한 방식으로, 내부 슬리브(302)는 외부 슬리브(202)와 삽통식으로 미끄럼 이동하는 관계에 있게 된다.

안내 핀(210)은 외부 슬리브(202)의 두께부를 통해 연장되는 구멍 내에 강제 끼워맞춤된다. 내측으로 연장되는 안내 핀의 단부는 내부 슬리브(302)의 외부 표면 상에 마련된 종방향 슬롯(308)과 상호 작용하도록 외부 슬리브의 내부면을 훨씬 지나서 돌출된다. 따라서, 종방향 슬롯(308)과 안내 핀(210)의 상호 작용은 슬리브가 장치의 종축(X-X; 도3에서 X-X로 표시됨)을 중심으로 상대 회전하는 것을 막기 위한 키 홈을 형성함을 알 수 있다.

푸트 플레이트(14, 16)는 뼈 앵커로서 작용하며, 금속, 플라스틱 또는 이들의 합성물과 같은 임의의 생체 적합성 재료로 제조될 수 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 푸트 플레이트는 티타늄 합금으로 제조되는 뼈 플레이트들이다. 이하에 보다 상세히 설명된 다른 실시예에 있어서, 푸트 플레이트는 생체 적합성 재료로 제조될 수 있다. 푸트 플레이트를 구성할 재료의 선택은 본 발명에 따른 시스템이 사용되는 특정 의학적 용도에 전적으로 의존하는 일상적인 설계 문제이다.

도1에 도시된 바와 같이, 푸트 플레이트에는 장치를 환자의 뼈 치료 부위의 일 측면 상의 뼈에 부착시키는 뼈 스크류(8)를 수용하기 위한 스크류 구멍(9)이 구비된다. 이들 구멍은 바람직하게는 장치가 완전히 이식된 후에 푸트 플레이트 표면 상부로 스크류 헤드의 돌출 높이를 줄이기 위해 접시머리형으로 형성(countersunk)된다. 푸트 플레이트는 평평하거나 이것이 부착되는 뼈의 외관과 일치하는 형태를 가질 수 있는 하부 또는 뼈 접촉 표면(15)을 갖는다.

원위 푸트 플레이트(16)에는 원위 패스너의 슈(220)를 수용하는 슬롯형 맞물 림 공동(162)을 포함하는 패스너 연결부가 구비된다. 맞물림 공동은 사실상 직사각형일 수 있다. 이 경우에, 공동의 측벽(166)은 도8A에 도시된 바와 같이 장치의 종축(X-X)과 평행하며, 슈(220)는 공동(162)의 형태에 대응하는 사실상 직사각형의 형태를 갖는다. 슈의 형태와 크기는 슈(220)가 공동(162)에 의해 미끄럼 가능하게 수용되어, 패스너(20)가 푸트 플레이트(16)에 미끄럼 고정되도록 선택된다. 이러한 미끄럼 고정은 패스너(20)를 푸트 플레이트(16)로부터 분리시키는 힘을 가함으로써 용이하게 해제되는 해제 가능한 기계적 결합이다.

다른 실시예에 있어서, 맞물림 공동은 사실상 테이퍼진 형태를 가질 수도 있는데, 이 경우에 측벽(166)은 도5A에 도시된 바와 같이 장치의 종축(X-X)에 대하여 테이퍼진다. 본 실시예 중의 슈(220)는 공동(162)의 형태에 대응하는 사실상 테이퍼진 형태를 갖는다. 본 실시예의 슈의 형태와 크기는 패스너(20)가 푸트 플레이트(16)에 마찰 고정된다. 마찰식 고정은 앞에서 설명한 미끄럼식 고정의 실시예에서의 결합에서보다 해제하는 데에 보다 많은 분리력을 필요로 하는 해제 가능한 기계적 결합이다.

장치가 표준 신연 수술(즉, 장치가 뼈 치료 부위에 인장력을 제공하기 위한 수술)에 사용되면, 푸트 플레이트는 뼈 치료 부위를 대면하는 공동의 개방 단부에, 즉 도1에 도시된 배치로 장착된다. 이러한 방식으로, 신연 장치가 작동되면, 연신력은 원위 패스너(20)의 슈(220)를 맞물림 공동(162) 내로 구동하여, 슈(220)와 공동(162)의 상호 작용에 기인하는 패스너(20)와 플레이트(16)의 해제 가능한 기계적 결합을 초래하게 될 것이다. 역으로, 장치가 압축 모드로 사용된다면, 푸트 플레 이트는 뼈 치료 부위로부터 먼 쪽을 향하는 공동의 개방 단부에 장착되어, 압축력은 전술한 결합이 생성되게 될 것이다.

도5A에 도시된 바와 같이, 플레이트(16)의 스크류 구멍은 공동(162) 주위에 위치된다. 이러한 형태는 본 발명의 장치가 아래턱의 신연에 사용될 때 스크류로의 접근성 및 보유력의 양호한 조합을 제공하는 것으로 알려졌다. 그러나, 스크류 구멍의 위치와 도5A에 도시된 바와 같은 플레이트(16)의 곡선 형태는 본 발명의 결정적인 태양이 아님을 이해해야 한다. 다른 스크류 구멍 배치 및 플레이트 형태가 본 발명의 요지 또는 범위를 벗어나지 않으면서도 사용될 수 있다.

근위 푸트 플레이트(14)는 맞물림 공동(142)을 구성하는 패스너 연결부를 또한 구비한다. 이러한 맞물림 공동은 이상에서 설명하고 도5A에 도시된 공동(162)과 유사한 테이퍼진 벽 구조를 활용할 수 있는데, 이 경우 근위 패스너(18)는 도7B에 도시된 바와 같은 패스너(20)와 유사한 쐐기형 슈를 가질 것이다. 장치에 적용되는 작동력은 패스너(18)를 플레이트(14)에 해제 가능하게 기계적으로 결합시키는 마찰식 고정을 일으키게 된다. 그러나, 바람직한 실시예에 있어서, 공동(142)은 장치의 종축(X-X)에 평행한 측벽(144)을 활용하게 될 것이고, 해제 가능한 기계적 결합은 미끄럼식 고정일 것이다.

이러한 디텐트 기구는 근위 푸트 플레이트(14), 근위 패스너(18) 및 슬리브(202)의 부품들로 구성된다. 공동의 바닥면(145)에는 구의 일부가 잘려나간 부분(truncated spherical volume section)의 형태로 될 수 있는 만입부(147)가 구비된다. 근위 패스너(18)의 슈(182)에는 자연스럽게 탄성력을 받는 아암(184)이 구비된다. 아암(184)에는 그 바닥면 상에 만입부(147)와 상보적인 "융기부" 또는 돌출부(186)가 구비된다. 슈(182)가 공동(142) 내로 미끄러지면, 돌출부(186)와 만입부(147)는 패스너(18)가 플레이트(14)로부터 축방향으로 분리되는 것을 방지하기 위한 디텐트 기구로서 작동한다.

도6A로부터 알 수 있는 바와 같이, 슬리브(202)는 보어(188) 내로 나사 체결되지 않으면, 탄성 아암(184)은 돌출부(186)가 만입부(147)로부터 결합 해제되어 디텐트 기구를 결합 해제시키도록 상방으로 편향된다. 스프링 아암(184)에 의해 제공되는 힘만으로도 디텐트 기구를 적은 힘으로 결합 위치에 유지하는 역할을 할 수 있다. 또한, 슬리브(202)가 보어(188) 내에 나사 체결되면, 이는 아암(184)의 상향 이동을 완전히 방지하여, 장치가 환자로부터 제거될 때 발생되는 것과 같은 현저한 힘에 노출되는 경우에도 디텐트 기구의 결합 해제를 방지한다. 슬리브(202)가 보어(188)로부터 충분하게 나사결합이 해제된 경우에만 아암(184)은 다시 디텐트 기구가 해제되도록 충분히 상방으로 편향할 수 있는데, 이는 슈(182)가 공동(142)으로부터 미끄러져 빠져 나오게 한다. 바꿔 말하면, 슬리브가 패스너 내에 나사 결합되면, 슬리브는 패스너를 플레이트(14)에 고정한다.

도4A에 도시된 바와 같이, 플레이트(14)의 스크류 구멍은 장치의 축방향 중심선(X-X)의 일 측으로 모두 오프셋되어 있으며, 플레이트가 전체적으로 상부 케이스("Y")와 유사한 형태를 취하도록 위치된다. 이러한 구조는 본 발명의 장치가 아래턱의 신연에 사용되는 경우에 스크류로의 접근성 및 보유력의 양호한 조합을 제공하는 것으로 알려졌다. 그러나, 도4A에 도시된 바와 같은 스크류 구멍의 위치 및 플레이트(14)의 외관 형태는 본 발명의 필수적인 것은 아니며, 다른 스크류 구멍 배치 및 플레이트 형태가 본 발명의 요지 또는 범주를 벗어나지 않으면서도 사용될 수 있음에 유념해야 한다.

본 발명의 시스템의 패스너 및 푸트 플레이트는 일체로 형성되는 것과는 반대로 별개의 부품들임에 유의하는 것은 중요하다. 또한, 이들이 편리한 해제 가능한 고정 방식으로 기계적으로 결합되는 것으로 인해, 이들은 장치가 정형외과적 수술에서 그 목적을 수행한 후에 분리될 수 있다. 즉, 패스너 및 푸트 플레이트는 예를 들어 용접에 의해 영구적으로 결합되지도 않고 그들의 분리를 어렵거나 불편하게 하는 어떠한 다른 수단에 의해서도 결합되지 않는다. 또한, 본 발명의 패스너와 푸트 플레이트의 기계적 결합은 이러한 결합을 달성하기 위한 임의의 추가 부품을 필요로 하지 않는다.

본 발명의 장치를 통상의 신연 수술에 사용하기 위해, 외과 의사는 절개부를 만들고, 신연을 수행하고, 경화되도록 한 후에, 신연 조립체를 제거하고, 푸트 플레이트를 뼈에 부착된 상태로 남겨 두고, 절개부를 봉합한다.

시스템을 조립하기 위해, 슬리브에는 우선 안내 핀(210)이 구비된 후에 리드 스크류(102)가 먼저 외부 슬리브(202) 내로 삽입된다. 칼라(116)는 외부 슬리브(202)의 근위 단부(204)로부터 외측으로 연장되는 근위 샤프트부(112)의 영역 상에 설치된다. 칼라(116)는 칼라와 근위 샤프트부 내의 조립 구멍을 통해 핀을 누름으로써 샤프트에 고정된다. 이어서, 외부 슬리브(202)는 패스너가 (상술한 디텐트 기구를 사용하여) 먼저 푸트 플레이트(14) 내로 미끄럼 이동하여 그와 맞물 려 고정된 후에 근위 패스너(18) 내로 나사 체결된다. 그 후에, 리드 스크류(102)는 슬리브(302) 상의 종방향 슬롯이 안내 핀(210)이 적절히 맞물리도록 조심하면서 내부 슬리브(302) 내로 나사 체결된다. 원위 패스너(20)는 그런 후에 내부 슬리브(302) 상에 눌려서 끼워지고, 최종적으로 원위 푸트 플레이트(16)와 맞물려진다.

장치를 이식하기 위해서는, 푸트 플레이트를 부착하는 데 필요한 뼈로의 접근을 허용하는 작은 절개부가 적절한 크기로, 그리고 일단 이식되면 신연 장치의 근위 단부만이 절개부를 통해 피부를 관통해 연장되는 것을 염두에 두고 뼈 치료 부위로부터 적절하게 오프셋되는 위치에 만들어진다. 조립된 시스템은 조심스럽게 경피성 개구부 내로 안내되어 뼈 치료 부위에 대하여 위치된다. 그런 다음 푸트 플레이트가 뼈 스크류를 사용하여 뼈에 부착되며, 장치의 근위 단부만이 피부를 관통하여 연장된 상태로 절개부가 봉합된다.

신연 골발생 수술은 리드 스크류를 공구 접촉면(114)을 사용하여 회전시킴으로써 수행된다. 스크류를 반시계방향으로 회전시키면 장치가 축방향으로 신장되어, 연신력이 푸트 플레이트를 통해 뼈에 전달된다.

수술의 신연 및 경화 단계가 완료된 후에, 장치는 리드 스크류(102)를 회전 방향의 역으로 회전시킴으로써 제거 또는 결합 해제된다. 역회전(즉, 시계방향 회전) 양은 리드 스크류의 나사 피치에 좌우되지만, 통상 원위 패스너(20)가 원위 푸트 플레이트(16)로부터 결합 해제되도록 하는 데에 적어도 10개의 시계방향 회전이 요구된다. 슬리브(202)는 장치가 뼈 표면 쪽으로 밀어졌을 때 근위 패스너(18)를 대응 근위 푸트 플레이트(14)에 유지하는 디텐트 기구가 해제되어 장치가 근위 플레이트로부터 제거되도록 스프링 아암(184)이 충분히 휘어지도록 하기 위해 패스너(18)로부터 나사결합이 해제된다. 이제 장치의 전체 작동부(리드 스크류, 슬리브 및 패스너)는 환자로부터 분리되고, 이제 푸트 플레이트(및 관련 뼈 스크류)만을 환자 체내에 남겨둔 상태로 경피성 포트를 통해 부드럽게 제거될 수 있다. 최종 단계로, 경피성 포트는 표준 외과 수술을 사용하여 봉합된다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 푸트 플레이트(14, 16)는 생체 흡수성 재료로 형성될 수 있다. 천연 또는 합성의 임의의 생체 흡수성 재료(예를 들어, 폴리액티드, 폴리글리콜리드 또는 폴리에스테르아미드)가 사용될 수 있다. 푸트 플레이트를 생체 흡수성 재료로 형성함으로써 푸트 플레이트는 신연 골발생술의 완료 후에 원위치(in situ)에 남겨질 수 있다. 생체 흡수성 재료의 적절한 선택에 의해, 푸트 플레이트는 수술에 더 이상 기계적인 힘이 필요하지 않게 된 후에 흡수되기 시작할 것이며, 시간이 경과하면서 푸트 플레이트는 사실상 또는 완전히 체내에 재흡수될 것이다. 이차적인 외과적 수술의 필요를 제거함으로써, 본 발명은 가장 조심스럽게 수행되는 외과 수술에서조차도 수반되는 의학적 위험뿐만 아니라 건강 관리비용을 효과적으로 줄인다.

또한, 푸트 플레이트를 뼈에 부착시키는 데에 사용되는 뼈 스크류(8)도 푸트 플레이트와 동일하거나 상이한 생체 흡수성 재료로 제조될 수 있다. 이 경우, 푸트 플레이트가 사실상 흡수될 때까지는 스크류가 흡수되지 않도록 생체 흡수성 재료를 선택할 필요가 있다. 스크류가 먼저 흡수되어 버리면, 푸트 플레이트가 부착 부위로부터 헐거워져서 쉽게 경피적으로 이동하게 되는 바람직하지 못한 상황이 생길 것이다.

본 발명의 상술한 실시예는 단지 인체의 골격 체계 내에 구체적으로 적용되기 위한 특정 예라는 것이 강조되어야 할 필요가 있다. 다른 적용예에 적합하도록 하기 위한 변형은 당해 분야의 숙련자와 상술된 본 발명의 구조 및 작동에 대한 이해를 갖춘 자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.

예를 들어, 도1에 도시된 특정 선형 신연기의 실시예는 아래턱 신연 이외의 주지된 정형외과적 용도로 어떤 구조적 변형 없이도 사용될 수 있다. 예를 들어, 긴 뼈의 신연에 사용되기에 전적으로 적합하다. 또한, 다양한 다른 주지의 신연 및 고정 조립체가 본 발명의 요지 또는 범위로부터 벗어나지 않으면서 상술한 신연 조립체(12)를 대체할 수 있음은 물론이다. 예를 들어, 단순한 선형 신연 조립체 대신에, 직선방향 및 각도방향의 신연을 모두 제공하는 조립체가 뼈 치료 부위를 연결하고 푸트 플레이트를 기계적으로 결합하기 위해 구비될 수 있다.

따라서, 본 명세서의 실시예는 단순히 본 발명의 원리를 설명하기 위한 것임을 이해해야 한다. 본 발명의 원리를 구체화하며 본 발명의 범위 내에 속하는 다양한 수정이 당해 분야의 숙련자에 의해 가능하다.

Claims (23)

1. A) 뼈 접촉 표면과 패스너 연결부를 각각 갖는, 환자의 뼈에 정형외과적 시스템을 고정시키기 위한 적어도 2개의 뼈 앵커와,

   B) 장치 연결부와 앵커 연결부를 각각 갖고 각각의 뼈 앵커와 결합되는 패스너(18;20)를 포함하는 정형외과적 시스템에 있어서,

   C) 해당 뼈 앵커의 앵커 연결부와 패스너 연결부는 패스너(18;20)를 뼈 앵커에 해제 가능하게 기계적으로 결합시키고,

   C) 정형외과적 장치는 각 패스너(18;20)의 장치 연결부에 결합됨으로써,

   D) 뼈 앵커는 뼈 플레이트(14;16)이 되고,

   E) 정형외과적 수술이 완료된 후에 뼈 플레이트(14;16)의 패스너(18;20)와의 기계적 결합이 해제되어, 패스너(18;20)와 정형외과적 장치가 뼈 앵커를 제거하지 않고도 환자로부터 제거될 수 있는 것을 특징으로 하는 정형외과적 시스템.
2. 제1항에 있어서, 뼈 플레이트(14;16)는 생체 흡수성 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 정형외과적 시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 각각의 뼈 플레이트(14;16)는 이 플레이트(14;16)를 뼈에 고정시키기 위해 뼈 스크류(8)를 수용하도록 된 적어도 하나의 스크류 구멍(9)을 갖는 것을 특징으로 하는 정형외과적 시스템.
4. 제3항에 있어서, 뼈 플레이트(14;16)는 생체 흡수성 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 정형외과적 시스템.
5. 제4항에 있어서, 적어도 뼈 플레이트(14;16)가 환자 체내에 흡수되는 정도의 시간이 걸리는 생체 흡수성 재료로 제조되는 뼈 스크류(8)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정형외과적 시스템.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 정형외과적 장치가 신연기인 것을 특징으로 하는 정형외과적 시스템.
7. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 뼈 플레이트(14;16)와 해당 패스너(18;20)의 해제 가능한 결합은 디텐트 기구로 구성되고, 정형외과적 장치가 패스너(18;20)의 장치 연결부에 실질적으로 완전히 결합된 때에는 디텐트 기구의 해제가 방지되고, 정형외과적 장치가 패스너(18;20)의 장치 연결부로부터 적어도 부분적으로 분리된 때에는 디텐트 기구의 해제가 허용되는 것을 특징으로 하는 정형외과적 시스템.
8. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 패스너(18;20)의 앵커 연결부는 슈(182;220)로 구성되고, 적어도 하나의 패스너(18;20)와 결합되는 뼈 플레이트(14;16)의 패스너 연결부는 맞물림 공동(142;162)으로 구성되고, 상기 슈(182;220)는 맞물림 공동(142;162)에 의해 미끄럼 수납되도록 크기와 형태가 정해지는 것을 특징으로 하는 정형외과적 시스템.
9. 제8항에 있어서, 슈(182;220)와 해당 맞물림 공동(142;162)은 대응하는 사실상 직사각형 형태를 가지며, 이로써 해제 가능한 기계적 결합이 미끄럼식 고정인 것을 특징으로 하는 정형외과적 시스템.
10. 제8항에 있어서, 슈(182;220)와 해당 맞물림 공동(142;162)은 대응하는 사실상 테이퍼진 형태를 가지며, 이로써 해제 가능한 기계적 결합은 마찰식 고정인 것을 특징으로 하는 정형외과적 시스템.
11. 정형외과적으로 분리된 제1 및 제2 뼈 부분을 신연하기 위한 제6항에 따른 정형외과적 신연 시스템에 있어서,

    A) 뼈 스크류(8)를 수용하도록 된 스크류 구멍(9), 뼈 접촉 표면 및 사실상 직사각형인 제1 맞물림 공동을 갖는, 제1 뼈 부분으로의 경피적 이식 및 부착을 위한 원위 뼈 플레이트(16)와,

    B) 제1 맞물림 공동(162)에 대응하는 형태와 크기로 구성되어 제1 맞물림 공동(162)에 의해 미끄럼 수납됨으로써 원위 패스너(20)를 원위 뼈 플레이트(16)에 미끄럼 고정시키는 슈(220)와 장치 연결부를 갖고, 원위 뼈 플레이트(16)와 결합되는 원위 패스너(20)와,

    C) 뼈 스크류(8)를 수용하도록 된 스크류 구멍(9), 뼈 접촉 표면 및 제2 맞 물림 공동(142)을 갖는, 제2 뼈 부분으로의 경피적 이식 및 부착을 위한 근위 뼈 플레이트(14)와,

    D) 장치 연결부와 앵커 연결부를 가지며 디텐트 기구에 의해 근위 뼈 플레이트(14)와 해제 가능하게 결합되는, 근위 뼈 플레이트(14)와 결합되는 근위 패스너(18)와,

    E) 각 패스너(18;20)의 장치 연결부들에 결합되는 정형외과적 장치를 포함하고,

    F) 디텐트 기구의 해제는 정형외과적 장치가 근위 패스너(18)의 장치 연결부와 적어도 실질적으로 완전히 결합된 때에는 방지되고, 디텐트 기구의 해제는 정형외과적 장치가 근위 패스너(18)의 장치 연결부로부터 적어도 부분적으로 분리된 때에는 허용되며, 양 패스너(18;20)는 각각의 해당 뼈 플레이트(14;16)로부터 해제될 수 있어서 뼈 플레이트(14;16)를 제거하지 않고도 패스너(18;20)와 신연 장치가 환자로부터 제거될 수 있는 것을 특징으로 하는 정형외과적 신연 시스템.
12. 제11항에 있어서, 뼈 플레이트(14;16)는 생체 흡수성 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 정형외과적 시스템.
13. 제12항에 있어서, 적어도 뼈 플레이트(14;16)가 환자 체내에 흡수되는 정도의 시간이 걸리는 생체 흡수성 재료로 제조되는 뼈 스크류(8)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정형외과적 시스템.
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 삭제
21. 삭제
22. 삭제
23. 삭제

Images