다중편 동종 임플란트 document_id A220623041684

척수 신경근의 압박, 퇴행성 디스크 질환 및 외상과 같은 많은 의학적 질병은 심한 요통을 야기할 수 있다. 추간 접합은 요통을 완화하는 수술적 방법이다. 추간 접합에서, 두 개의 인접한 척추체들은 손상된 추간 디스크를 제거하고 제거된 디스크에 의하여 남겨진 틈을 연결하기 위하여 뼈가 두 척추체 사이에서 성장할 수 있도록 임플란트를 삽입하여 서로 접합된다. 여러가지의 서로 다른 임플란트와 임플란트 재료는 서로 다른 성공율을 나타내며 접합에 사용되어 왔다. 현재의 추간 접합용 임플란트는 금속 케이지와 동종물을 포함한다. 금속 케이지는 삽입을 위해 척추골 종판을 천공하고 태핑(tapping) 작업에 따른 부작용 문제를 안고 있다. 덧붙여, 장기간 사용시 함몰의 우려도 있다. 금속 케이지들의 MRI 비친화성으로 인하여 접합을 선택하는 것은 문제를 일으킬 수 있다. 동종이식은 공여자의 요골, 척골, 비골, 경골, 대퇴골 또는 상완골과 같은 긴 뼈의 골간으로부터 얻어진 뼈의 절개법이다. 뼈의 단면이 얻어지고 이식 때까지 동종물을 유지하고 이식시에 바람직하지 않은 면역 반응을 감소시키기 위하여 공지된 기술을 사용하여 가공된다. 예를 들어, 미국특허 제4,678,470에는 비-항원성 생체친화성 물질을 생성하기 위하여 글루타알데히드 태닝(tanning)을 사용하는 뼈 이식용 물질을 가공하는 방법이 기재되어 있다. 동종이식은 심지어 가공 후에도 척추의 기계적 성질들과 유사한 기계적 성질들을 가진다. 이것은 금속 임플란트에서 일어나는 응력 차폐(stress shielding)를 예방한다. 또한, 그것들은 골 형성, 즉 골전도(osteoconductive)를 촉진하고 MRI 친화적이어서 접합이 좀 더 정확하게 확인될 수 있다. 비록 동종이식의 골전도성이 동종이식체와 척추 사이의 생물학적 결속에 장시간의 기계적 강도를 제공하지만 동종이식체와 척추 사이의 경계면의 초기 및 단시간 기계적 강도는 이식 후 제거되는 이식체의 가능성을 최소화하기 위하여 검토될 필요가 있다. 대부분의 동종이식체는 단순히 뼈의 단면인데, 이것은 대체되는 디스크의 높이로 대략 절단됨에도 불구하고, 균일한 형상을 가지도록 외부 표면이 치수화되거나 가공되지 않고 있다. 결과적으로, 척추체의 접합은 적정한 해부적 위치 또는 말단 표면을 따라 일정한 형태로 일어나지 않는다. 의사가 환자의 척추 해부를 위한 이식을 맞춤화하기 위하여 일부 최소 수술중 모양과 크기를 조절할 수 있지만 수술 중의 이식체의 상당한 모양과 크기의 조절은 이식체의 성질로 인하여 불가능하다. 비록 광범위한 모양 형성과 치수 설정이 가능하더라도, 동종이식물을 필요한 크기와 모양으로 수작업해야 하는 외과의사의 능력에는 한계가 있다. 주어진 뼈의 전체적 구조에 대하여 기계적 성질은 뼈에 따라 다르다. 예를 들어 대퇴골과 같은 장골(다리 뼈)은 피질골(cortical bone) 및 망상골(cancellous bone)이다. 골수 강을 둘러싸는 압축되고 조밀한 뼈인 피질골은 일반적으로 단단하고 따라서 장골에서 주된 부하를 부담한다. 스폰지 내부 골인 망상골은 일반적으로 다공질이고 연성을 지니며 피질골과 비교할 때 단지 약 1/3에서 1/4 정도 조밀하고 1/10에서 1/12 정도 단단하나 약 다섯배 정도 연성을 가진다. 망상골은 약 10-20MPa의 인장강도와 약 0.7의 밀도를 가지는 반면에 피질골은 약 100-200 MPa의 인장강도와 약 2의 밀도를 가진다. 또한 망상골의 응력 항복율은 약 5-7%이지만 피질골의 응력 항복율은 단지 약 1-3%정도이다. 이들 기계적 특성들은 골 물질에 적용되는 화학적 처리 및 수집 후 그러나 이식 전에 저장 형태(예를 들어, 뼈들의 건조)와 같은 많은 요소들에 의하여 더욱 열화될 수 있다. 특히 피질골과 비교하여 망상골의 우수한 골전도성으로 인하여 망상골의 임플란트들은 주변 숙주 골에 더 용이하게 삽입된다. 게다가 뼈의 여러 다른 위치에서 온 망상골은 구멍의 범위를 가지는 것으로 공지되었다. 따라서, 망상골을 사용하는 임플란트의 고안은 원하는 직경을 가지는 물질을 특정적으로 삽입할 수 있게 제조될 수 있다. 추간 접합 동안 처리되는 척추를 접합하는 새로운 뼈의 성장을 촉진하고 안정성을 개선하기 위한 피질골 및 망상골의 다른 성질을 적절하게 이용하는 동종이식체에 대한 필요성이 대두된다.