KR20200023652A - 척추 임플란트 시스템 및 방법 - Google Patents

척추 임플란트 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20200023652A
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surgical instrument
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다니엘 팩스턴 월
아담 글래저
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워쏘우 오르쏘페딕 인코포레이티드
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Abstract

수술 기구는 골 체결구의 제1 정합 표면과 맞물릴 수 있는 드라이브를 포함하는 제1 부재를 포함한다. 제2 부재는 제1 부재에 대해 회전가능하고, 골 체결구의 제2 정합 표면과 맞물릴 수 있는 요소를 포함한다. 액추에이터는 제2 부재와 연결되고, 제2 정합 표면과 요소의 맞물림의 시각 표시를 포함한다. 시스템, 척추 임플란트 및 방법이 개시된다.

Description

척추 임플란트 시스템 및 방법
본 개시는 일반적으로 근골격계 장애의 치료를 위한 의료 장치, 더욱 특히 척추를 치료하기 위한 척추 임플란트 시스템 및 방법에 관한 것이다.
척추측만증 및 기타 만곡 이상, 척추후만증, 퇴행성 추간판 질환, 추간판 탈출증, 골다공증, 척추전방전위증, 협착증, 종양 및 골절과 같은 척추 병리 및 장애는, 외상, 질환 및 부상 및 노화에 의해 유발된 퇴행성 병태를 포함하는 요인에서 기인할 수 있다. 척추 장애는 전형적으로 기형, 통증, 신경 손상, 및 부분적 또는 완전한 이동성 상실을 포함하는 증상을 초래한다.
약물, 재활 및 운동과 같은 비(非)외과적 치료는 효과적일 수 있지만, 이러한 장애와 관련된 증상을 완화시키지 못할 수 있다. 이러한 척추 장애의 외과적 치료는 교정, 융합, 고정, 추간판절제술, 척추후궁절제술 및 이식 가능한 보철물을 포함한다. 이들 외과적 치료의 일부로서, 추골 로드(vertebral rod)와 같은 척추 구조물이 흔히 치료 부위에 안정성을 제공하기 위해 사용된다. 로드는 적절한 정렬을 복원하고 전반적으로 추골 부재를 지지하기 위해 치유가 행해지는 동안 응력을 손상 또는 결손 부위로부터 멀어지게 방향전환시킨다. 외과적 치료 동안, 하나 이상의 로드 및 골 체결구(bone fastener)가 수술 부위로 전달될 수 있다. 로드는 체결구를 통해 2개 이상의 추골 부재의 외면에 부착될 수 있다. 외과적 치료는 하나 이상의 추골을 위치시키고 정렬시키도록 추골과 맞물리기 위해 조작되는 수술 기구 및 임플란트를 채용할 수 있다.
본 개시는 이러한 선행 기술에 비해 개선된 점을 기재한다.
하나의 실시형태에서, 수술 기구가 제공된다. 수술 기구는 골 체결구의 제1 정합 표면과 맞물릴 수 있는 드라이브(drive)를 포함하는 제1 부재를 포함한다. 제2 부재는 제1 부재에 대해 회전가능하고, 골 체결구의 제2 정합 표면과 맞물릴 수 있는 요소를 포함한다. 액추에이터는 제2 부재와 연결되고, 제2 정합 표면과 요소의 맞물림의 시각 표시를 포함한다. 일부 실시형태에서, 시스템, 척추 임플란트 및 방법이 개시된다.
일 실시형태에서, 수술 기구는 근위 단부와 원위 단부 사이에서 연장되는 외부 관형 슬리브를 포함한다. 원위 단부는 골 체결구 샤프트의 드라이브 소켓과 맞물릴 수 있는 드라이브를 포함한다. 내부 샤프트는 슬리브에 대해 회전가능하고, 골 체결구 수용기의 내부 나사형성된 표면과 연결가능한 스크류를 포함한다. 회전가능 액추에이터는 내부 샤프트와 연결되고, 내부 나사형성된 표면과의 비-로킹 구성 및 로킹 구성의 시각 표시를 포함한다.
일 실시형태에서, 척추 임플란트 시스템이 제공된다. 척추 임플란트 시스템은 근위 단부와 골 체결구 샤프트와 맞물릴 수 있는 드라이브를 포함하는 원위 단부 사이에서 연장되는 외부 관형 슬리브를 포함하는 수술 기구를 포함한다. 내부 샤프트는 슬리브에 대해 회전가능하고, 골 체결구 수용기의 나사형성된 표면과 연결가능한 스크류를 포함한다. 수술 기구는 내부 샤프트와 연결되는 회전가능 액추에이터를 추가로 포함하고, 나사형성된 표면과의 비-로킹 구성 및 로킹 구성의 시각 표시를 포함한다. 안내 부재는 슬리브의 배치를 위해 구성되는 공동을 한정하는 내부 표면을 포함하고, 이미지 가이드는 안내 부재의 위치를 나타내는 신호를 전달하도록 센서에 대해 배향된다.
본 개시는 하기와 같은 도면을 수반하는 특정 설명으로부터 보다 쉽게 명백해질 것이다:
도 1은, 본 개시의 원리에 따른 수술 시스템의 하나의 실시형태의 구성요소의 사시도이고;
도 2는, 본 개시의 원리에 따른 수술 시스템의 하나의 실시형태의 구성요소의 사시도이고;
도 3은 본 개시의 원리에 따른 수술 시스템의 하나의 실시형태의 구성요소의 내부 구조 설명 단면도이고;
도 4는, 본 개시의 원리에 따른 수술 시스템의 하나의 실시형태의 구성요소의 사시도이고;
도 5는 본 개시의 원리에 따른 수술 시스템의 하나의 실시형태의 구성요소의 내부 구조 설명 단면도이고;
도 6은 부품이 분리된 본 개시의 원리에 따른 수술 시스템의 하나의 실시형태의 구성요소의 사시도이고;
도 7은, 본 개시의 원리에 따른 수술 시스템의 하나의 실시형태의 구성요소의 단면도이고;
도 8은 도 7에 도시된 구성요소의 내부 구조 설명도이고;
도 9는, 본 개시의 원리에 따른 수술 시스템의 하나의 실시형태의 구성요소의 사시도이고;
도 10은, 본 개시의 원리에 따른 수술 시스템의 하나의 실시형태의 구성요소의 사시도이고;
도 11은, 본 개시의 원리에 따른 수술 시스템의 하나의 실시형태의 구성요소의 사시도이고;
도 12는, 본 개시의 원리에 따른 수술 시스템의 하나의 실시형태의 구성요소의 사시도이다.
개시된 수술 시스템 및 관련 사용 방법의 예시적인 실시형태는, 근골격계 장애의 치료를 위한 의료 장치의 측면에서, 더욱 특히 척추를 치료하기 위한 척추 임플란트 시스템 및 방법의 측면에서 논의된다. 일부 실시형태에서, 본 개시의 시스템 및 방법은 본 명세서에 기술된 바와 같이, 외과적 치료에, 예를 들어 척추의 경추, 흉추, 요추 및/또는 천추 부위에 채용되는 수술 기구 및 임플란트를 포함하는 의료 장치를 포함한다.
일부 실시형태에서, 본 수술 시스템은 척추를 치료하기 위한, 골 체결구 및, 예를 들어 확장기(extender)와 같은, 하나 이상의 임플란트 지지부와 함께 채용될 수 있는 스크류 드라이버를 포함하는 수술 기구를 포함한다. 일부 실시형태에서, 본 수술 시스템은 용이하게 골 체결구와 연결되고 그로부터 분리될 수 있는 수술 기구를 포함한다. 일부 실시형태에서, 확장기는 조작을 용이하게 하기 위해 수술 기구와 정렬되게 연결될 수 있다. 일부 실시형태에서, 본 수술 시스템은 로봇 암에 의한 이식을 용이하게 하기 위해 로봇 암의 엔드 이펙터(end effector)와 함께 채용될 수 있는 수술 기구를 포함한다. 일부 실시형태에서, 수술 기구는 안내-무선 스크류 삽입을 위해 엔드 이펙터를 통해 안내된다. 일부 실시형태에서, 수술 기구는 이미지 가이드를 포함할 수 있는, 로봇 및/또는 내비게이션 안내와 함께 채용되는 로봇 스크류 드라이버를 포함한다.
일부 실시형태에서, 본 수술 시스템은 맞물림 해제 특징부를 갖는 스크류 드라이버를 포함하는 수술 기구를 포함한다. 일부 실시형태에서, 본 수술 시스템은 로봇 안내를 위한 맞물림 해제 특징부를 갖는 스크류 드라이버를 포함하는 수술 기구를 포함한다. 일부 실시형태에서, 스크류 드라이버는 드라이버가 임플란트로부터 완전히 맞물림 해제되는지 여부의 시각 표시기의 역할을 하는 노브(knob)를 포함한다. 일부 실시형태에서, 스크류 드라이버는 로봇 안내와 함께 채용되고, 드라이버가 임플란트로부터 완전히 나사체결 해제되었다는 표시를 제공하는 내부 샤프트 조립체를 갖는다. 일부 실시형태에서, 스크류 드라이버는 최소 침습 외과적 시술에서 스크류 드라이버가 임플란트로부터 나사체결 해제되었다는 시각 표시를 제공한다. 예를 들어, 스크류 드라이버는 스크류 드라이버가 맞물려 있는지 또는 맞물려 있지 않은지에 대한 시각 표시를 제공한다.
일부 실시형태에서, 본 수술 시스템은 골 체결구와의 맞물림을 위해 구성되는 별 모양(torx) 팁을 갖는 드라이버를 포함하는 수술 기구를 포함한다. 일부 실시형태에서, 드라이버는 제1, 맞물림 위치와 제2 맞물림 해제 위치 사이에서의 지동륜(thumb wheel)의 병진을 일으키도록 구성되는 지동륜을 포함한다. 일부 실시형태에서, 맞물림 위치에서, 별 모양 팁은 골 체결구와 맞물린다. 일부 실시형태에서, 지동륜은 골 체결구에 대한 별 모양 팁의 위치를 나타내도록 구성된다. 일부 실시형태에서, 지동륜은 별 모양 팁을 골 체결구와 맞물리게 하기 위해 밀리고 회전되도록 구성된다. 일부 실시형태에서, 지동륜은 제2 위치에 배치되고, 드라이버는 골 체결구로부터 맞물림 해제된다. 일부 실시형태에서, 드라이버는 개방 튤립 골 체결구(open tulip bone fastener)와 함께 사용하기 위해 구성된다. 일부 실시형태에서, 드라이버는 외부 슬리브에 대한 병진을 위해 구성되는 내부 샤프트를 포함한다. 일부 실시형태에서, 내부 샤프트는 골 체결구와의 맞물림을 위해 구성되는 나사형성된 단부를 포함한다. 일부 실시형태에서, 지동륜의 위치는 골 체결구와 내부 샤프트의 맞물림 및 맞물림 해제의 시각 표시기를 제공한다. 일부 실시형태에서, 시각 표시기는 최소 침습 외과적 시술에서 드라이버의 제거를 용이하게 한다.
일부 실시형태에서, 본 수술 시스템은 드라이버를 포함하는 수술 기구를 위한 조립 방법을 포함한다. 일부 실시형태에서, 본 방법은 외부 슬리브와 함께 지동륜 및 스크류를 삽입하는 단계를 포함한다. 일부 실시형태에서, 본 방법은 내부 샤프트를 외부 슬리브 내로 그리고 지동륜 및 스크류를 통해 병진시키는 단계를 포함한다. 일부 실시형태에서, 본 방법은 핀을 지동륜 및 내부 샤프트와 맞물리게 하여 지동륜을 내부 샤프트와 함께 고정시키는 단계를 포함한다. 일부 실시형태에서, 본 방법은 핀을 스크류 및 내부 샤프트와 맞물리게 하여 스크류를 내부 샤프트와 함께 고정시키는 단계를 포함한다. 일부 실시형태에서, 핀은 레이저 용접에 의해 연결된다. 일부 실시형태에서, 본 방법은 신속 연결 샤프트를 외부 슬리브와 연결시키는 단계를 포함한다. 일부 실시형태에서, 신속 연결 샤프트는 외부 슬리브에 용접된다.
일부 실시형태에서, 본 수술 시스템은 외부 샤프트를 갖는 스크류 드라이버 및 골 체결구와 맞물리는 드라이브 팁을 포함한다. 일부 실시형태에서, 외부 샤프트 및 드라이브 팁은 일체형 구성을 갖는다. 일부 실시형태에서, 일체형 구성은 임플란트 삽입 동안 궤적의 개선된 정확성을 위해 공차가 엄격하게 제어되도록 허용한다. 일부 실시형태에서, 드라이브 팁은 별 모양 구성을 포함한다. 일부 실시형태에서, 본 수술 시스템은 내부 보유 메커니즘을 갖는 스크류 드라이버를 포함한다. 일부 실시형태에서, 보유 메커니즘은, 예를 들어 엔드 이펙터 또는 조직과의 연결 또는 마찰로 인해, 수용기로부터의 보유 메커니즘의 맞물림 해제에 저항하고/저항하거나 그를 방지하기 위해 골 체결구의 수용기와 함께 고정된다.
일부 실시형태에서, 본 수술 시스템은 로봇 수술과 함께 사용하기 위한 스크류 드라이버를 포함한다. 일부 실시형태에서, 스크류 드라이버는 고정-축 스크류(fixed-axis screw, FAS), 단축 스크류(uni-axial screw, UAS), 시상 조절 스크류(sagittal adjusting screw, SAS), 횡방향 시상 조절 스크류(transverse sagittal adjusting screw, TSAS) 및 다축 스크류(multi-axial screw, MAS) 스크류와 함께 채용될 수 있고, 스크류가 로봇 엔드 이펙터를 통해 구동되도록 허용한다. 일부 실시형태에서, 스크류 드라이버는 팁을 갖는 일체형 외부 슬리브를 포함한다. 일부 실시형태에서, 스크류 드라이버는 우발적인 맞물림 해제 및/또는 나사체결 해제를 방지하는 내부 유지 장치를 포함한다.
일부 실시형태에서, 본 수술 시스템은 골 스크류의 스크류 회전 직경보다 약간 더 큰 외부 직경을 갖는 외부 샤프트 또는 슬리브를 포함하는 스크류 드라이버를 포함한다. 이러한 구성은 골 스크류 및 스크류 드라이버가 엔드 이펙터를 통과하도록 허용한다. 일부 실시형태에서, 스크류 드라이버는 골 스크류 내에 나사체결되는 유지 스크류에 연결되는 지동륜을 포함한다.
일부 실시형태에서, 본 수술 시스템은 신속 연결 샤프트, 내부 샤프트, 지동륜, 외부 드라이버 샤프트 및 유지 스크류를 포함하는 스크류 드라이버를 포함한다. 일부 실시형태에서, 스크류 드라이버는 세척 및/또는 세정을 위한 세정 슬롯을 포함한다. 일부 실시형태에서, 수술 시스템은 최소 침습 수술 기법으로 척추 외상 및/또는 기형 장애를 치료하기 위한 방법과 함께 채용된다.
일부 실시형태에서, 본 개시의 수술 시스템은, 예를 들어 퇴행성 추간판 질환, 추간판 탈출증, 골다공증, 척추전방전위증, 협착증, 척추측만증 및 기타 만곡 이상, 척추후만증, 종양 및 골절과 같은 척추 장애를 치료하는 데 이용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 본 개시의 수술 시스템은 진단제 및 치료제와 관련된 것들을 포함하는 다른 골성 및 뼈 관련 적용과 함께 이용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 개시된 수술 시스템은 대안적으로 복와위 또는 앙와위로의 환자의 외과적 치료에 이용될 수 있고/있거나, 전방, 후방, 후방 정중선, 측방, 후측방 및/또는 전측방 접근법을 포함하는 척추에 대한, 및 다른 신체 영역에서의 다양한 외과적 접근법을 이용할 수 있다. 본 개시의 수술 시스템은 또한 대안적으로 척추뼈의 요추, 경부, 흉부, 천골 및 골반 영역을 치료하기 위한 시술과 함께 이용될 수 있다. 본 개시의 수술 시스템은 또한, 예를 들어 훈련, 시험 및 시연에서의, 동물, 뼈 모델 및 다른 무생물 기질에 사용될 수 있다.
본 개시의 수술 시스템은, 본 개시의 일부를 형성하는 첨부된 도면과 관련되어 취해진 실시형태의 하기 상세한 설명을 참조하여 보다 쉽게 이해될 수 있다. 또한, 본 출원은 본원에 기재 및/또는 제시된 특정 장치, 방법, 조건 또는 파라미터에 제한되지 않으며, 본원에 사용된 용어는 단지 예시로서 특정 실시형태를 설명하기 위한 목적으로, 제한하려는 의도가 아닌 것으로 이해되어야 한다. 일부 실시형태에서, 첨부된 청구범위를 포함하는 본 명세서에서 사용된 바, 단수 형태의 표현은, 문맥에서 명확하게 달리 지시하지 않는 한, 복수를 포함하고, 특정 수치에 대한 언급은 적어도 그 특정 수치를 포함한다. 범위는 본원에서 "약" 또는 "대략"의 하나의 특정 값에서 및/또는 "약" 또는 "대략"의 또 다른 특정 값까지로 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표현되는 경우, 또 다른 실시형태는 하나의 특정 값에서 및/또는 다른 특정 값까지를 포함한다. 유사하게, 선행하는 "약"을 사용하여, 값이 근사치로 표현되는 경우, 특정 값이 또 다른 실시형태를 형성하는 것으로 이해될 것이다. 또한, 예를 들어 수평, 수직, 상단, 상부, 하부, 하단, 좌측 및 우측과 같은 모든 공간적 언급은, 단지 예시의 목적이며, 본 개시의 범위 내에서 달라질 수 있다고 이해된다. 예를 들어, "상부" 및 "하부"에 대한 언급은 상대적이며, 다른 것에 대한 맥락에서만 사용되고, 반드시 "상위" 및 "하위"에 있는 것은 아니다.
첨부된 청구범위를 포함하는 본 명세서에서 사용된 바, 질환 또는 병태를 "치료하는 것" 또는 이의 "치료"는, 질환 또는 병태의 징후 또는 증상을 경감시키기 위한 노력으로, 하나 이상의 약물을 환자(정상 또는 그렇지 않은 인간, 또는 다른 포유류)에게 투여하는 것, 이식 가능한 장치를 이용하는 것, 및/또는 예를 들어 팽윤된 또는 탈출된 추간판 및/또는 골극(bone spur) 부분을 제거하기 위해 사용되는 미세추간판절제술 기구와 같은, 질환을 치료하는 기구를 이용하는 것을 포함할 수 있는 시술을 수행하는 것을 나타낸다. 경감은 질환 또는 병태의 징후 또는 증상의 출현 전뿐 아니라, 이의 출현 후에 일어날 수 있다. 따라서, 치료하는 것 또는 치료는, 질환 또는 바람직하지 않은 병태를 예방하는 것 또는 이의 예방을 포함한다(예를 들어, 질환에 걸리기 쉬울 수 있지만, 아직 질환을 갖는 것으로 진단되지 않은 환자에서 질환의 발생을 예방하는 것). 또한, 치료하는 것 또는 치료는 징후 또는 증상의 완전한 경감을 필요로 하지 않고, 치유를 필요로 하지 않으며, 특히 환자에 미미한 효과만을 갖는 시술을 포함한다. 치료는 질환을 억제하는 것, 예를 들어 질환의 발달을 정지시키는 것, 또는 질환을 완화시키는 것, 예를 들어 질환의 퇴행을 야기하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 치료는 급성 또는 만성 염증을 감소시키는 것; 통증을 경감시키고, 완화시키고, 새로운 인대, 뼈 및 다른 조직의 재성장을 유도하는 것; 수술에서의 부속물로서; 및/또는 임의의 복구 시술을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 첨부된 도면을 포함하는 본 명세서에서 사용된 바, 용어 "조직"에는, 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 연조직, 인대, 힘줄, 연골 및/또는 뼈가 포함된다.
하기 논의는 본 개시의 원리에 따른 수술 기구를 포함하는 수술 시스템, 관련 구성요소, 및 수술 시스템을 이용하는 방법의 설명을 포함한다. 대안적인 실시형태가 또한 개시된다. 첨부된 도면에 예시된, 본 개시의 예시적인 실시형태를 상세하게 참조한다. 도 1 내지 12로 넘어가서, 예를 들어 척추 임플란트 시스템(10)과 같은 수술 시스템의 구성요소가 예시되어 있다.
척추 임플란트 시스템(10)의 구성요소는 금속, 합성 중합체, 세라믹 및 골 재료 및/또는 그들의 복합체를 비롯하여, 의료 응용에 적합한 생물학적으로 허용가능한 재료로부터 제조될 수 있다. 예를 들어, 척추 임플란트 시스템(10)의 구성요소는 개별적으로 또는 집합적으로, 스테인리스 강 합금, 알루미늄, 상용 순수 티타늄, 티타늄 합금, 등급 5 티타늄, 초-탄성 티타늄 합금, 코발트-크롬 합금, 초탄성 금속 합금(예컨대, 니티놀(Nitinol), 초탄소성 금속(super elasto-plastic metal), 예를 들어 GUM METAL®), 인산 칼슘과 같은 세라믹 및 이들의 복합체(예컨대, SKELITE™), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리에테르케톤케톤(PEKK) 및 폴리에테르케톤(PEK)을 포함하는 폴리아릴에테르케톤(PAEK)과 같은 열가소성 수지, 탄소-PEEK 복합체, PEEK- BaSO4 중합체 고무, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 직물, 실리콘, 폴리우레탄, 실리콘-폴리우레탄 공중합체, 중합체 고무, 폴리올레핀 고무, 히드로겔, 반-강성 및 강성 재료, 탄성중합체, 고무, 열가소성 탄성중합체, 열경화성 탄성중합체, 탄성중합체 복합체, 폴리페닐렌, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리에틸렌, 에폭시를 포함하는 강성 중합체, 자가 이식편, 동종 이식편, 이종 이식편 또는 형질전환 피질 및/또는 피질해면 골, 및 조직 성장 또는 분화 인자를 포함하는 골 재료, 부분 재흡수성 재료, 예를 들어 금속과 칼슘계 세라믹의 복합체, PEEK와 칼슘계 세라믹의 복합체, 재흡수성 중합체와 PEEK의 복합체, 완전 재흡수성 재료, 예를 들어 인산 칼슘, 인산 삼칼슘(TCP), 수산화인회석(HA)-TCP, 황산 칼슘과 같은 칼슘계 세라믹, 또는 다른 재흡수성 중합체, 예를 들어 폴리아에타이드, 폴리글리콜리드, 폴리티로신 카보네이트, 폴리카로플라에토헤 및 그들의 조합과 같은 재료로부터 제조될 수 있다.
척추 임플란트 시스템(10)의 다양한 구성요소는, 강도, 강성, 탄성, 순응성, 생화학적 성능, 내구성 및 방사선투과성 또는 영상 선호성과 같은 다양한 목적하는 특성을 달성하기 위해, 상기 재료를 포함하는 재료 복합체를 가질 수 있다. 척추 임플란트 시스템(10)의 구성요소는, 개별적으로 또는 집합적으로, 또한 상기 기재된 재료 중 2개 이상의 조합과 같은 이종 재료로 제작될 수 있다. 척추 임플란트 시스템(10)의 구성요소는 본원에 기재된 바와 같이, 하나로(monolithically) 형성되거나, 일체로 연결될 수 있거나, 또는 잠그는 요소 및/또는 기구를 포함할 수 있다.
척추 임플란트 시스템(10)은 예를 들어 척추를 포함하는 환자의 수술 부위에 예를 들어 골 체결구와 같은 기구 및/또는 척추 임플란트를 전달 및 도입하기 위해 완전 개방형 외과적 시술, 경피 기법을 포함하는 최소 침습 시술, 및 미니-개방형 수술 기법과 함께 채용된다. 일부 실시형태에서, 척추 임플란트는 예를 들어 체간 장치(interbody device), 체간 케이지(interbody cage), 골 체결구, 척추 로드, 테더(tether), 커넥터, 플레이트 및/또는 골 이식편과 같은 하나 이상의 척추 구조물의 하나 이상의 구성요소를 포함할 수 있고, 척추의 경추, 흉추, 요추 및/또는 천추 부위의 외과적 치료를 포함하는 다양한 외과적 시술과 함께 채용될 수 있다.
척추 임플란트 시스템(10)은 예를 들어 드라이버(12)와 같은 수술 기구를 포함한다. 드라이버(12)는 로봇 암(R)(도 12)에 의한 이식을 용이하게 하기 위해 로봇 암(R)의 엔드 이펙터(200)(도 10)와 함께 채용될 수 있다. 드라이버(12)는 본 명세서에 기술된 바와 같이, 예를 들어 골 체결구(100)와 같은 척추 임플란트의 안내-무선 삽입을 위해 엔드 이펙터(200)를 통해 안내된다.
드라이버(12)는 예를 들어 외부 관형 슬리브(14)와 같은 부재를 포함한다. 외부 슬리브(14)는 근위 단부(18)와 원위 단부(20) 사이에서 연장된다. 외부 슬리브(14)는 종축(a)을 한정한다. 일부 실시형태에서, 외부 슬리브(14)는 예를 들어 원형, 타원형, 다각형, 불규칙형, 일관된 형상, 가변형, 균일형 및 불균일형을 포함하는 다양한 구성을 가질 수 있다. 외부 슬리브(14)는 직경(D1)을 포함한다. 일부 실시형태에서, 직경(D1)은 골 체결구(100)의 스크류 회전 직경(D2)보다 약간 더 크다. 이러한 구성은 본 명세서에 기술된 바와 같이, 골 체결구(100) 및 드라이버(12)가 로봇 암의 엔드 이펙터(200)를 통과하도록 허용한다.
외부 슬리브(14)는 채널(52)을 한정하는 표면(50)을 포함한다. 채널(52)은 본 명세서에 기술된 바와 같이, 예를 들어 내부 샤프트(56)와 같은 부재 및 예를 들어 스크류(64)와 같은 맞물림 요소의 배치를 위해 구성된다. 외부 슬리브(14)는 표면(80)을 갖는 칼라 몸체(16)를 포함한다. 표면(80)은 공동(82)을 한정한다. 몸체(16)는 예를 들어 지동륜(84)과 같은 액추에이터를 내부에 배치하고 그에 접근하는 것을 용이하게 하기 위해 공동(82) 주위에 배치되는 분기된 암(92)을 포함한다. 몸체(16)는 단부(18)에 배치되는 개구(94)를 포함한다. 개구(94)는 본 명세서에 기술된 바와 같이, 조립을 위해 내부 샤프트(56)를 단부(18) 내로, 휠(84)을 통해 그리고 채널(52) 내로 삽입하는 것을 용이하게 하기 위해 공동(82)과 연통하고 채널(52)과 정렬된다. 휠(84)은 본 명세서에 기술된 바와 같이, 내부 샤프트(56) 및 스크류(64)의 회전을 일으키도록 구성된다. 휠(84)은 공동(88)을 한정하는 표면(86)을 포함한다. 공동(88)은 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 내부 샤프트(56)의 상응하게 형상화된 부분의 배치를 위해 구성된다.
내부 샤프트(56)는 단부(60)와 단부(62) 사이에서 연장된다. 단부(60)는 본 명세서에 기술된 바와 같이, 내부 샤프트(56) 및 스크류(64)의 회전을 위해 휠(84)과 맞물릴 수 있다. 일부 실시형태에서, 내부 샤프트(56)는 도 6에 도시된 바와 같이, 핀(204)에 의해 휠(84)과 함께 고정된다. 핀(204)은 본 명세서에 기술된 바와 같이, 휠(84), 내부 샤프트(56) 및 스크류(64)의 동시 회전을 용이하게 하기 위해 내부 샤프트(56)에 대해 휠(84)을 고정시켜 내부 샤프트(56)에 대한 휠(84)의 회전에 저항하고/저항하거나 그를 방지하도록 구성된다. 일부 실시형태에서, 표면(86)은 억지 끼워맞춤으로 단부(60)와 맞물린다. 일부 실시형태에서, 공동(88)은 내부 샤프트(56)의 상응하게 형상화된 부분과의 정합 맞물림을 위해 예를 들어 6엽형(hexalobe), 십자형, 필립스(phillips), 정사각형, 육각형, 다각형, 별 모양 단면 구성과 같은 다양한 구성을 포함한다. 일부 실시형태에서, 휠(84)은 예를 들어 널링된 표면(knurled surface)과 같은, 휠(84)의 파지를 용이하게 하도록 구성되는 표면(90)을 포함한다.
스크류(64)는 내부 표면(66)을 포함한다. 표면(66)은 내부 샤프트(56)의 단부(62)의 상응하게 형상화된 부분의 배치를 위해 구성되는 공동(68)을 한정한다. 일부 실시형태에서, 내부 샤프트(56)는 도 6에 도시된 바와 같이, 핀(206)에 의해 스크류(64)와 함께 고정된다. 핀(206)은 본 명세서에 기술된 바와 같이, 휠(84), 내부 샤프트(56) 및 스크류(64)의 동시 회전을 용이하게 하기 위해 내부 샤프트(56)에 대해 스크류(64)를 고정시켜 내부 샤프트(56)에 대한 스크류(64)의 회전에 저항하고/저항하거나 그를 방지하도록 구성된다. 일부 실시형태에서, 표면(66)은 억지 끼워맞춤으로 내부 샤프트(56)와 맞물린다. 일부 실시형태에서, 공동(68)은 상응하게 형상화된 단부(62)와의 정합 맞물림을 위해 예를 들어 6엽형, 십자형, 필립스, 정사각형, 육각형, 다각형, 별 모양 단면 구성과 같은 다양한 구성을 포함한다. 스크류(64)는 나사 형태(89)를 갖는 외부 표면을 포함한다. 나사 형태(89)는 본 명세서에 기술된 바와 같이, 골 체결구(100)를 드라이버(12)와 맞물리게 당기고/당기거나 끌어당기도록 예를 들어 골 체결구(100)의 암(104, 106)의 나사 형태와 같은 정합 표면과의 맞물림을 위해 구성된다.
휠(84)은 공동(82) 내에서 병진가능하여, 외부 슬리브(14)에 대한 내부 샤프트(56) 및 스크류(64)의 동시 축방향 이동을 일으킨다. 일부 실시형태에서, 몸체(16)는 단부(201, 202)를 포함한다. 단부(201, 202)는 외부 슬리브(14)에 대한 휠(84)의 축방향 병진의 범위를 한정한다. 휠(84)은 근위 위치와 원위 위치 사이에서 외부 슬리브(14)에 대해 이동가능하다. 근위 위치에서, 휠(84)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 골 체결구(100)에 대한 스크류(64)의 비-로킹 구성의 시각 표시를 제공한다. 원위 위치에서, 휠(84)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 골 체결구(100)에 대한 스크류(64)의 로킹 구성의 시각 표시를 제공한다.
휠(84)은 외부 슬리브(14)에 대한 휠(84)의 위치에 의해 스크류(64)의 로킹 및/또는 비-로킹 구성을 표시하는 시각 표시를 제공한다. 예를 들어, 휠(84)은 도 2에 화살표(A)에 의해 도시된 방향으로 병진하며, 따라서 갭(G1)을 볼 수 있다. 갭(G1)은 휠(84)과 단부(202) 사이에 배치된다. 갭(G1)은 스크류(64)가 골 체결구(100)에 대해 로킹 구성으로 배치됨을 나타내는 것으로 볼 수 있다. 휠(84)은 도 4에 화살표(B)에 의해 도시된 방향으로 병진하여, 갭(G2)을 볼 수 있도록 갭(G1)을 폐쇄시킨다. 갭(G2)은 휠(84)과 단부(201) 사이에 배치된다. 갭(G2)은 스크류(64)가 골 체결구(100)에 대해 비-로킹 구성으로 배치됨을 나타내는 것으로 볼 수 있다. 골 체결구(100)에 대한 스크류(64)의 맞물림 해제된, 비-로킹 구성을 나타내는 휠(84)의 병진 및 시각 표시는 최소 침습 외과적 시술에서 드라이버(12)의 제거를 용이하게 한다.
일부 실시형태에서, 비-로킹 및/또는 로킹 구성의 표시는 대안적인 시각 표시, 촉각 표시, 가청 표시, x-선, 형광투시법, CT 또는 다른 이미징 기법 하에서의 식별을 위한 마커를 갖는 하나 이상의 구성요소, 적어도 하나의 발광 다이오드, 무선 구성요소, 유선 구성요소, 근거리 통신 구성요소 및/또는 음향 신호, 자기 신호, 전자기 신호 및/또는 방사선 신호를 생성하는 하나 이상의 구성요소를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 표시는 휠(84) 상에 배치되는 노치, 슬롯, 비드(bead), 멈춤쇠, 범프(bump), 인쇄물, 라벨, 스코어(score), 컬러 코딩(color coding) 및/또는 공동을 포함한다. 일부 실시형태에서, 표시는 휠(84)과 부착가능하거나 그에 접착될 수 있다.
스크류(64)는 채널(52) 내로 측방향으로 삽입된다. 휠(84)은 공동(82) 내로 측방향으로 삽입된다. 휠(84) 및 스크류(64)가 외부 슬리브(14)와 임시로 조립되면, 단부(62)가 스크류(64)와 맞물리고 그를 통과하도록 내부 샤프트(56)가 단부(18)로부터 개구(94)를 통해, 공동(88)을 통해 그리고 채널(52) 내로 삽입된다. 드라이버(12)의 구성요소의 조립을 위해, 채널(52) 내에, 스크류(64)가 내부 샤프트(56)와 함께 배치되고, 휠(84)이 칼라 몸체(16)와 함께 배치된다. 본 명세서에 기술된 바와 같이, 외부 슬리브(14)로 상대적으로 이동가능한 구성으로 채널(52) 내에 내부 샤프트(56), 휠(84), 및 스크류(64)를 조립 및 유지하도록 샤프트(70)가 삽입되고 단부(18)와 부착된다. 일부 실시형태에서, 샤프트(70)는 내부 샤프트(56), 휠(84), 스크류(64)가 채널(52) 내에서 동시에 활주, 병진, 회전 및/또는 부유하도록 단부(18)와 부착된다. 내부 샤프트(56)는 슬리브(14)와 함께 스크류(64) 및 휠(84)을 유지시킨다. 일부 실시형태에서, 샤프트(70)는 외부 슬리브(14)와 용접된다. 일부 실시형태에서, 샤프트(70)는 도 11에 도시된 바와 같이, 예를 들어 액추에이터/드릴(250)과 같은 수술 기구와 드라이버(12)의 연결을 용이하게 하도록 구성된다. 일부 실시형태에서, 샤프트(70)는 액추에이터(250)와의 연결을 용이하게 하기 위해 예를 들어 삼각형, 육각형, 정사각형 또는 6엽형과 같은 신속 연결 표면 또는 키이형 기하학적 구조를 포함한다.
외부 슬리브(14)의 단부(20)는 도 4에 도시된 바와 같이, 예를 들어 드라이브(22)와 같은 원위 팁을 포함한다. 드라이브(22)는 외부 슬리브(14)와 일체로 연결되거나 단일체로 형성된다. 이러한 구성은 골 체결구(100)와 외부 슬리브(14)의 연결의 정확도를 최적화하기 위해 공차의 제어를 용이하게 한다. 드라이브(22)는 예를 들어 골 체결구(100)와 같은 척추 임플란트와 맞물릴 수 있다. 예를 들어, 드라이브(22)는 골 체결구(100)의 소켓(110)과 같은 정합 표면과 끼워맞추어지고 그와 맞물릴 수 있다. 외부 슬리브(14)의 회전은 본 명세서에 기술된 바와 같이, 드라이브(22)를 동시에 회전시켜 골 체결구(100)를 구동시키거나 그에 토크를 인가하거나 그를 삽입하거나 달리 그를 조직과 연결시킨다. 일부 실시형태에서, 드라이브(22)는 상응하게 형상화된 소켓(110)과의 정합 맞물림을 위해 6엽형 기하학적 구조를 포함한다. 일부 실시형태에서, 드라이브(22)는 대안적으로 상응하게 형상화된 소켓(110)의 배치를 위해 십자형, 필립스, 정사각형, 육각형, 다각형, 별 모양 단면 구성을 포함할 수 있다.
골 체결구(100)는 수용기(102)를 포함한다. 수용기(102)는 외부 슬리브(14)와 연결될 때 축(a)을 따라 연장된다. 수용기(102)는 예를 들어 척추 로드(도시되지 않음)와 같은 척추 구조물의 구성요소의 배치를 위해 구성되는 임플란트 공동을 한정하는 한 쌍의 이격된 암(104, 106)을 포함한다. 수용기(102)는 본 명세서에 기술된 바와 같이, 드라이브(22)와의 맞물림을 위해 구성되는 소켓(110)을 포함한다. 수용기(102)는 암(104)에 인접하게 위치되는 나사 형태 및 암(106)에 인접하게 위치되는 나사 형태를 갖는 내부 표면을 포함한다. 암(104, 106)의 나사 형태는 본 명세서에 기술된 바와 같이, 드라이버(12)와 함께 골 체결구(100)를 유지시키도록 나사 형태(89)와의 맞물림을 위해 구성된다. 골 체결구(100)는 나사형성된 샤프트(116)를 포함한다. 샤프트(116)는 예를 들어 골과 같은 조직을 관통하도록 구성된다.
사용 시, 골 체결구(100)는 본 명세서에 기술된 바와 같이 드라이버(12)와 연결되고, 드라이브(22)는 소켓(110)과의 맞물림을 위해 배향된다. 드라이브(22)는 소켓(110)과 맞물리고, 스크류(64)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같은 비-로킹 구성과 예를 들어 골 체결구(100)와 같은 척추 임플란트와의 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 로킹 구성 사이에서 외부 슬리브(14)에 대한 그리고 내부 샤프트(56)를 따른 축방향 병진을 위해 내부 샤프트(56)와 함께 배치되고 외부 슬리브(14)와 조립된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 휠(84)은 근위 위치에 배치되고, 골 체결구(100)에 대한 스크류(64)의 비-로킹 구성의, 갭(G2)을 비롯하여 시각 표시를 제공한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 드라이브(22)는 골 체결구(100)가 외부 슬리브(14)와 연결되도록 소켓(110)과 맞물리고, 나사 형태(89)는 드라이버(12)와 함께 골 체결구(100)를 유지시키기 위해 암(104, 106)의 나사 형태와 이들 사이의 맞물림을 위해 정렬된다. 휠(84)은 내부 샤프트(56)가 외부 슬리브(14)에 대해 그리고 그와 관계없이 스크류(64)를 회전시키도록 회전을 위해 조작된다. 나사 형태(89)는 암(104, 106)의 나사 형태와 맞물리고, 스크류(64)는 수용기(102) 내로 그리고 내부 샤프트(56)에 대해 축방향으로 병진한다. 스크류(64)와 수용기(102)의 나사식 맞물림은 도 3에 도시된 바와 같이, 골 체결구(100)를 드라이버(12)와의 로킹 구성으로 당기고/당기거나 끌어당겨 이들 사이의 해제가능한 고정을 가져온다. 도 2에 도시된 바와 같이, 휠(84)은 원위 위치에 배치되고, 골 체결구(100)에 대한 스크류(64)의 로킹 구성의, 갭(G1)을 비롯하여 시각 표시를 제공한다.
드라이브(22)는 본 명세서에 기술된 바와 같이 외부 슬리브(14)와 연결되고, 외부 슬리브(14)는 회전되어 골 체결구(100)를 구동시키거나 그에 토크를 인가하거나 그를 삽입하거나 달리 그를 인접 조직과 연결시킨다. 스크류(64)는 수용기(102)로부터의 스크류(64)의 맞물림 해제 또는 나사체결 해제에 저항하고/저항하거나 그를 방지하기 위해, 본 명세서에 기술된 바와 같이 외부 슬리브(14) 회전 및/또는 척추 임플란트 시스템(10)의 구성요소와의 맞물림 또는 마찰과 관계없이, 수용기(102)와 함께 해제가능하게 고정된 상태로 유지된다. 일부 실시형태에서, 휠(84)은 스크류(64)가 외부 슬리브(14)에 대해 회전하고 나사 형태(89)가 암(104, 106)의 나사 형태와 맞물림 해제되도록 회전을 위해 조작된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 스크류(64)는 휠(84)이 근위 위치에 배치되고 골 체결구(100)에 대한 스크류(64)의 비-로킹 구성의, 갭(G2)을 비롯하여 시각 표시를 제공하도록 수용기(102)로부터 축방향으로 병진하여 드라이버(12)를 수용기(102)로부터 나사체결 해제시킨다.
일부 실시형태에서, 드라이버(12)는 도 11 및 12에 도시된 바와 같이 내비게이션 구성요소(300)를 포함한다. 드라이버(12)는 본 명세서에 기술된 바와 같이, 내비게이션 구성 요소(300)가 외과적 시술 동안 내비게이션 구성요소(300)와 센서 어레이(302) 사이의 통신을 용이하게 하기 위해 센서 어레이(302)에 대해 배향되도록 수술 부위에 인접한 배치를 위해 구성된다. 내비게이션 구성요소(300)는 드라이버(12) 및/또는 조직에 대한 골 체결구(100)의 위치를 나타내는 신호를 생성하도록 구성된다. 일부 실시형태에서, 이미지 가이드는 인간 판독가능 시각 표시, 인간 판독가능 촉각 표시, 인간 판독가능 가청 표시, x-선, 형광투시법, CT 또는 다른 이미징 기법 하에서의 식별을 위한 마커를 갖는 하나 이상의 구성요소, 적어도 하나의 발광 다이오드, 무선 구성요소, 유선 구성요소, 근거리 통신 구성요소 및/또는 음향 신호, 자기 신호, 전자기 신호 및/또는 방사선 신호를 생성하는 하나 이상의 구성요소를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 내비게이션 구성요소(300)는 일체형 연결, 마찰 끼워맞춤, 압입, 상호로킹 맞물림, 정합 맞물림, 도브테일(dovetail) 연결, 클립, 바브(barb), 홈 내의 텅(tongue), 나사식, 자기, 키이/키이 슬롯 및/또는 드릴 척을 통해 샤프트(70) 또는 외부 슬리브(14)와 연결된다.
내비게이션 구성요소(300)는 이미터 어레이(emitter array)(304)를 포함한다. 이미터 어레이(304)는 도 12에 도시되고 본 명세서에 기술된 바와 같이, 외과용 내비게이션 시스템(306)의 센서 어레이(302)에 신호를 생성하기 위해 구성된다. 일부 실시형태에서, 이미터 어레이(304)에 의해 생성되는 신호는 드라이버(12)에 대한 그리고 골과 같은 조직에 대한 골 체결구(100)의 위치를 나타낸다. 일부 실시형태에서, 이미터 어레이(304)에 의해 생성되는 신호는 조직에 대한 골 체결구(100)의 3차원 위치를 나타낸다.
일부 실시형태에서, 센서 어레이(302)는 이미터 어레이(304)로부터 신호를 수신하여 드라이버(12) 및/또는 조직에 대한 골 체결구(100)의 3차원 공간 위치 및/또는 궤적을 제공한다. 이미터 어레이(304)는 본 명세서에 기술된 바와 같이, 내비게이션 시스템(306)의 컴퓨터(308)의 프로세서와 통신하여 모니터(310) 상에 이미지를 표시하기 위한 데이터를 생성한다. 일부 실시형태에서, 센서 어레이(302)는 이미터 어레이(304)로부터 신호를 수신하여 드라이버(12) 및/또는 조직에 대한 골 체결구(100)의 위치의 시각적 표현을 제공한다. 예를 들어, 미국 특허 제6,021,343호, 제6,725,080호, 제6,796,988호에 기재된 바와 같은 유사한 외과용 내비게이션 구성요소 및 그들의 사용을 참조하며, 이때 이들 참고문헌 각각의 전체 내용은 본 명세서에 참고로 포함된다.
외과용 내비게이션 시스템(306)은 예를 들어 주어진 외과적 시술에 적합한 x-선 이미지와 같은 의료 이미징을 획득하고 표시하기 위해 구성된다. 일부 실시형태에서, 환자의 사전-획득된 이미지가 수집된다. 일부 실시형태에서, 외과용 내비게이션 시스템(306)은 미국 콜로라도주 루이빌에 사업장을 두고 있는 Medtronic Navigation, Inc.에 의해 판매되는 O-arm® 이미징 장치(310)를 포함할 수 있다. 이미징 장치(310)는 일반적으로 이미지 캡쳐링 부분(312)을 둘러싸는 환형의 갠트리 하우징(gantry housing)을 가질 수 있다.
일부 실시형태에서, 내비게이션 시스템(306)은 대체로 또는 실제로 가능한 바와 같이 서로 180도로 위치되고 이미지 캡쳐링 부분(314)의 트랙에 대해 로터(도시되지 않음) 상에 장착되는 x-선 공급원 또는 방출 부분 및 x-선 수신 또는 이미지 수신 부분을 포함할 수 있는 이미지 캡쳐링 부분(314)을 포함한다. 이미지 캡쳐링 부분(314)은 이미지 획득 동안 360도 회전하도록 동작할 수 있다. 이미지 캡쳐링 부분(314)은 환자의 이미지 데이터가 복수의 방향 또는 복수의 평면으로부터 획득되도록 중심점 또는 축 주위를 회전할 수 있다. 외과용 내비게이션 시스템(306)은 미국 특허 제8,842,893호, 제7,188,998호; 제7,108,421호; 제7,106,825호; 제7,001,045호; 및 제6,940,941호에 개시된 것을 포함할 수 있으며; 이들 참고문헌 각각의 전체 내용은 본 명세서에 참고로 포함된다.
일부 실시형태에서, 외과용 내비게이션 시스템(306)은 환자의 3차원 뷰를 생성할 수 있는 C-암 형광투시 이미징 시스템을 포함할 수 있다. 이미지 캡쳐링 부분(314)의 위치는 내비게이션 시스템(306)의 이미징 장치의 임의의 다른 부분에 대해 정확하게 알려질 수 있다. 일부 실시형태에서, 이미지 캡쳐링 부분(314)의 위치에 관한 정확한 지식이 이미지 캡쳐링 부분(314)의 위치 및 환자에 대한 이미지 데이터를 결정하기 위해 추적 시스템(316)과 함께 사용될 수 있다.
추적 시스템(316)은 외과용 내비게이션 시스템(306)과 관련되거나 그에 포함되는 다양한 부분을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 추적 시스템(316)은 또한 예를 들어, 예컨대 센서 어레이(302)와 같은 광학 로컬라이저(optical localizer)를 포함하는 광학 추적 시스템 및/또는 EM 로컬라이저를 포함할 수 있는 EM 추적 시스템과 같은 복수의 유형의 추적 시스템을 포함할 수 있다. 다양한 추적 장치가 추적 시스템(316)으로 추적될 수 있고, 정보는 예를 들어 환자 추적 장치, 이미징 장치 추적 장치(318), 및 예컨대 이미터 어레이(304)와 같은 기구 추적 장치와 같은 물품의 위치의 표시를 허용하여 선택된 추적 부분이 적절한 추적 시스템으로 서로에 대해 추적되도록 허용하기 위해 외과용 내비게이션 시스템(306)에 의해 사용될 수 있다.
일부 실시형태에서, EM 추적 시스템은 콜로라도 주 루이빌에 사업장을 둔 Medtronic Navigation, Inc.에 의해 판매되는 STEALTHSTATION® AXIEM™ 내비게이션 시스템을 포함할 수 있다. 예시적인 추적 시스템이 또한 미국 특허 제8,057,407호, 제5,913,820호, 제5,592,939호에 개시되며, 이들 참고문헌 각각의 전체 내용은 본 명세서에 참고로 포함된다.
촬영된 형광투시 이미지는 그것들이 컴퓨터(308)로 전송될 수 있는 컴퓨터(314)로 전송된다. 이미지 전송은 표준 비디오 연결 또는 유선 및 무선을 포함하는 디지털 링크를 통해 수행될 수 있다. 컴퓨터(308)는 수신된 이미지의 하드 카피(hard copy)를 모니터(310)를 통해 표시할 뿐만 아니라 또한 그를 저장, 디지털 조작, 또는 인쇄하는 능력을 제공한다. 일부 실시형태에서, 이미지는 또한 헤드-업 디스플레이(heads-up display)를 통해 외과의사에게 표시될 수 있다.
일부 실시형태에서, 외과용 내비게이션 시스템(306)은 드라이버(12)에 대한 골 체결구(100)의 위치의 실시간 추적을 제공하고/제공하거나, 조직이 추적될 수 있다. 센서 어레이(302)는 본 명세서에 기술된 바와 같이, 이미터 어레이(304)와의 명확한 조준선을 제공하는 방식으로 위치된다. 일부 실시형태에서, 이미터 어레이(304)의 기준 마커(330)는 적외선 기술을 통해 센서 어레이(302)와 통신한다. 센서 어레이(302)는 검출기 공간에서 각각의 물체의 위치를 결정하기 위해 센서 어레이(302)에 의해 전송된 신호를 분석하는 소프트웨어 모듈로 프로그래밍될 수 있는 컴퓨터(308)에 결합된다.
드라이버(12)는 예를 들어 로봇 암(R)의 엔드 이펙터(200)와 같은 안내 부재와 함께 사용하기 위해 구성된다. 엔드 이펙터(200)는 예를 들어 채널(222)과 같은 공동을 한정하는 표면(220)을 포함한다. 채널(222)은 골 체결구(100)의 통과 및 드라이버(12)의 배치를 위해 구성된다. 로봇 암(R)은 선택된 추골 레벨로 골 체결구(100)를 안내-무선 삽입하기 위해 3차원 공간에서 엔드 이펙터(200)의 위치 데이터 포인트를 측정, 샘플링, 캡쳐링 및/또는 식별하는, 본 명세서에 언급된 것과 유사한 위치 센서(도시되지 않음)를 포함한다. 일부 실시형태에서, 로봇 암(R)의 위치 센서는 본 명세서에 기술된 바와 같이, 외과적 치료와 관련하여 엔드 이펙터(200)의 위치 데이터 포인트를 측정, 샘플링, 캡쳐링 및/또는 식별하기 위해 외과용 내비게이션 시스템(306)과 관련하여 채용된다. 위치 센서는 로봇 암(R)과 함께 장착되고, 컴퓨터(308)로 전달되는, 3차원 공간에서의 엔드 이펙터(200)의 위치 데이터 포인트를 측정하도록 보정된다.
조립, 작동 및 사용 시, 척추 임플란트 시스템(10)은 본 명세서에 기술된 시스템 및 방법과 유사하게, 예를 들어 척주 및 신체 내의 인접 영역의 이환 부분의 해당 질환 또는 부상의 치료와 같은 외과적 시술과 함께 채용된다. 일부 실시형태에서, 척추 임플란트 시스템(10)의 구성요소 중 하나 또는 모두는 사전-조립된 장치로서 전달 또는 이용될 수 있거나, 현장에서 조립될 수 있다. 척추 임플란트 시스템(10)은 완전히 또는 부분적으로 변경, 제거 또는 교체될 수 있다.
사용 시, 추골(도시되지 않음)을 치료하기 위해, 의사는 임의의 적절한 방식으로, 예를 들어 조직의 절개 및 견인을 통해 수술 부위에 접근한다. 일부 실시형태에서, 척추 임플란트 시스템(10)은 개방형 수술, 미니-개방형 수술, 최소 침습 수술 및 경피 수술 임플란트를 포함하는 임의의 기존 수술 방법 또는 기법에 사용될 수 있으며, 이에 의해 추골은 미니-절개부, 또는 그러한 영역으로의 보호 통로를 제공하는 슬리브를 통해 접근된다. 일단 수술 부위에 접근하면, 특정 외과적 시술이 척추 장애를 치료하기 위해 수행될 수 있다.
절개부가 환자의 신체 내에 형성되고, 절단 기구(도시되지 않음)가 척추 임플란트 시스템(10)의 구성요소의 이식을 위한 수술 경로를 생성한다. 준비 기구(도시되지 않음)가 추골의 조직 표면을 준비시킬 뿐만 아니라 또한 수술 부위의 흡인 및 관주를 위해 채용될 수 있다.
파일럿 홀(pilot hole)(도시되지 않음)이 골 체결구(100)를 수용하기 위해 추골의 선택된 레벨 내에 형성된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 휠(84)은 근위 위치에 배치되고, 골 체결구(100)에 대한 스크류(64)의 비-로킹 구성의, 갭(G2)을 비롯하여 시각 표시를 제공한다. 본 명세서에 기술된 바와 같이, 골 체결구(100)는 드라이버(12)와 연결된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 스크류(64)와 수용기(102)의 나사식 맞물림이 골 체결구(100)를 드라이버(12)와의 로킹 구성으로 당기고/당기거나 끌어당겨 이들 사이의 해제가능한 고정을 가져오도록 휠(84)이 회전된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 휠(84)은 원위 위치에 배치되고, 골 체결구(100)에 대한 스크류(64)의 로킹 구성의, 갭(G1)을 비롯하여 시각 표시를 제공한다.
본 명세서에 기술된 바와 같이, 골 체결구(100)와 연결된 드라이버(12)는 로봇 암(R)의 엔드 이펙터(200)에 의한 배치를 위해 배향된다. 본 명세서에 기술된 바와 같이, 드라이버(12)/골 체결구(100)의 조립체는 로봇 암(R) 및/또는 외과용 내비게이션 시스템(306)을 채용하는 추골과의 하나 이상의 골 체결구(100)의 이식을 위해 채널(220)과 함께 배치된다. 본 명세서에 기술된 바와 같이, 액추에이터(250)는 샤프트(70)와 연결되고, 드라이브(22)는 골 체결구(100)와 맞물리며, 외부 슬리브(14)는 회전되어 골 체결구(100)를 구동시키거나 그에 토크를 인가하거나 그를 삽입하거나 달리 그를 인접 조직과 연결시킨다. 스크류(64)는 수용기(102)로부터의 스크류(64)의 맞물림 해제 또는 나사체결 해제에 저항하고/저항하거나 그를 방지하기 위해, 외부 슬리브(14) 회전 및/또는 엔드 이펙터(200)와의 맞물림 또는 마찰과 관계없이, 수용기(102)와 함께 해제가능하게 고정된 상태로 유지된다. 일부 실시형태에서, 드라이버(12)는 하나 이상의 골 체결구(100)를 추골을 포함하는 수술 부위로 전달하도록 조작된다.
센서 어레이(302)는 모니터(310) 상에 표시하기 위해 추골 및/또는 척추 임플란트 시스템(10)의 구성요소에 대한, 엔드 이펙터(200)와 함께 배치될 수 있는 드라이버(12)/골 체결구(100)의 조립체의 3차원 공간 위치 및/또는 궤적을 제공하도록 내비게이션 구성요소(300)로부터 신호를 수신한다. 휠(84)은 스크류(64)가 외부 슬리브(14)에 대해 회전하고 나사 형태(89)가 암(104, 106)의 나사 형태와 맞물림 해제되도록 회전을 위해 조작된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 스크류(64)는 휠(84)이 근위 위치에 배치되고 골 체결구(100)에 대한 스크류(64)의 비-로킹 구성의, 갭(G2)을 비롯하여 시각 표시를 제공하도록 수용기(102)로부터 축방향으로 병진하여 드라이버(12)를 수용기(102)로부터 나사체결 해제시킨다.
시술의 완료 시, 본 명세서에 기술된 바와 같이, 척추 임플란트 시스템(10)의 수술 기구, 조립체 및 비-이식된 구성요소가 제거되고, 절개부(들)가 봉합된다. 척추 임플란트 시스템(10)의 구성요소 중 하나 이상은 중합체와 같은 방사선투과성 재료로 제조될 수 있다. x-선, 형광투시법, CT 또는 다른 영상 기술 하에서의 식별을 위한 방사성마커가 포함될 수 있다. 일부 실시형태에서, 척추 임플란트 시스템(10)은 단일 척추 레벨 또는 복수의 척추 레벨과 함께 사용하기 위한 하나의 또는 복수의 척추 로드, 플레이트, 커넥터 및/또는 골 체결구를 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 하나 이상의 골 체결구는 본 명세서에 기재된 바와 같이, 다양한 배향으로, 예를 들어 직렬, 병렬, 편위, 엇갈림 및/또는 대안적인 척추 레벨로 조직과 맞물릴 수 있다. 일부 실시형태에서, 골 체결구는 다축 스크류, 시상 조절 스크류, 척추경 스크류, 단축 스크류, 단일-평면 스크류, 관절면 스크류(facet screw), 고정 스크류, 조직 관통 스크류, 종래의 스크류, 확장 스크류, 웨지(wedge), 앵커(anchor), 버튼, 클립, 스냅, 마찰 피팅, 압축 피팅, 확장 리벳, 스테이플, 못, 접착제, 포스트, 고정 판 및/또는 포스트를 포함할 수 있다.
일 실시형태에서, 척추 임플란트 시스템(10)은 척추 임플란트 시스템(10)의 구성요소 및/또는 표면 내에, 그 상에 또는 그 주위에 배치, 패킹, 코팅 또는 층화될 수 있는 제제를 포함한다. 일부 실시형태에서, 제제는 예를 들어 추골과 척추 임플란트 시스템(10)의 구성요소 및/또는 표면의 고정을 향상시키기 위한 골 이식편과 같은 골 성장 촉진 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 제제는 예를 들어 통증, 염증 및 퇴행을 치료하기 위해, 서방출(sustained release)을 비롯한 방출을 위한 하나의 또는 복수의 치료제 및/또는 약리학적 제제를 포함할 수 있다.
본원에 개시된 실시형태에 대해 다양한 변형이 이루어질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 상기 서술은 제한하는 것으로서가 아니라, 단지 다양한 실시형태의 예시로서 해석되어야 한다. 당업자는 본원에 첨부된 청구항의 범위 및 목적 내에서 다른 변형을 고안할 것이다.

Claims (15)

  1. 수술 기구로서,
    골 체결구의 제1 정합 표면과 맞물릴 수 있는 드라이브를 포함하는 제1 부재;
    상기 제1 부재에 대해 회전가능하고, 상기 골 체결구의 제2 정합 표면과 맞물릴 수 있는 요소를 포함하는, 제2 부재; 및
    상기 제2 부재와 연결되고, 상기 제2 정합 표면과 상기 요소의 맞물림의 시각 표시를 포함하는 액추에이터를 포함하는, 수술 기구.
  2. 제1항에 있어서, 상기 액추에이터는 비-로킹 구성의 시각 표시를 제공하기 위해 상기 제1 부재에 대해 축방향으로 병진가능한, 수술 기구.
  3. 제1항에 있어서, 상기 액추에이터는 로킹 구성의 시각 표시를 제공하기 위해 상기 제1 부재에 대해 축방향으로 병진가능한, 수술 기구.
  4. 제1항에 있어서, 상기 시각 표시는 상기 액추에이터와 상기 제1 부재 사이에 배치되는 갭을 포함하는, 수술 기구.
  5. 제1항에 있어서, 상기 시각 표시는 비-로킹 구성의 시각 표시를 제공하기 위해 상기 제1 부재에 대해 근위 위치에 배치되는 상기 액추에이터를 포함하는, 수술 기구.
  6. 제1항에 있어서, 상기 시각 표시는 로킹 구성의 시각 표시를 제공하기 위해 상기 제1 부재에 대해 원위 위치에 배치되는 상기 액추에이터를 포함하는, 수술 기구.
  7. 제1항에 있어서, 상기 액추에이터 및 상기 요소는 회전 및 축방향 병진으로 상기 제2 부재와 함께 고정되는, 수술 기구.
  8. 제1항에 있어서, 상기 시각 표시는 상기 제1 부재에 대한 상기 액추에이터의 위치를 포함하는, 수술 기구.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 부재는 상기 제1 부재에 대한 상기 액추에이터의 축방향 병진의 범위를 한정하는, 수술 기구.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제1 부재는 비-로킹 구성의 시각 표시를 제공하기 위한 상기 제1 부재에 대한 근위 위치와 로킹 구성의 시각 표시를 제공하기 위한 상기 제1 부재에 대한 원위 위치 사이에서 상기 액추에이터의 축방향 병진의 범위를 한정하는, 수술 기구.
  11. 제1항에 있어서, 상기 드라이브는 상기 제1 부재의 원위 팁을 포함하고, 상기 제1 정합 표면은 골 체결구 샤프트의 드라이브 소켓을 포함하는, 수술 기구.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제1 부재는 상기 제2 부재의 내부 샤프트의 배치를 위해 구성되는 내부 공동을 한정하는 외부 슬리브를 포함하는, 수술 기구.
  13. 제12항에 있어서, 상기 액추에이터는 회전가능하고, 상기 내부 샤프트와 함께 회전하기 위해 상기 내부 샤프트와 맞물릴 수 있는 내부 표면을 갖는 널링된(knurled) 휠을 포함하는, 수술 기구.
  14. 제1항에 있어서, 상기 요소는 상기 제2 정합 표면과 연결가능한 외부 나사 표면을 갖는 스크류를 포함하는, 수술 기구.
  15. 수술 기구로서,
    근위 단부와 골 체결구 샤프트의 드라이브 소켓과 맞물릴 수 있는 드라이브를 포함하는 원위 단부 사이에서 연장되는 외부 관형 슬리브;
    상기 슬리브에 대해 회전가능하고, 골 체결구 수용기의 내부 나사형성된 표면과 연결가능한 스크류를 포함하는, 내부 샤프트; 및
    상기 내부 샤프트와 연결되고, 상기 내부 나사형성된 표면과의 비-로킹 구성 및 로킹 구성의 시각 표시를 포함하는, 회전가능 액추에이터를 포함하는, 수술 기구.
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