KR100331026B1

KR100331026B1 - 인공 고관절

Info

Publication number: KR100331026B1
Application number: KR1019990021343A
Authority: KR
Inventors: 윤용산; 김영용
Original assignee: 윤덕용; 한국과학기술원
Priority date: 1999-06-09
Filing date: 1999-06-09
Publication date: 2002-04-06
Also published as: US6692531B1; KR20010001859A

Abstract

본 발명은 응력 감소용 슬롯을 형성하고 시멘트가 배출되는 종방향 홈을 형성함으로써, 시멘트 응력을 감소시킬 뿐만 아니라 시술시의 시멘트의 배출을 용이하게 하고 인공 고관절-시멘트-뼈의 연결을 원만하게 할 수 있는 인공 고관절을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 따르면, 인체의 상체 하중을 전달받는 두부(12)와, 상기 두부(12)의 하중을 대퇴부 고관절에 전달하는 경부(13)와, 인체 고관절의 골수강에 삽입 고정되며 상기 경부(13)에 전달된 하중을 받아 대퇴부의 하부로 전달하는 스템(15)으로 구성되는 인공 고관절에 있어서, 상기 스템(15)의 전표면에 시멘트(16)가 미리 코팅처리되고, 상기 시멘트(16)층에는 상기 스템(15)의 전장에 걸쳐 종방향 홈(17)이 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

인공 고관절{Artificial joint}

본 발명은 인공 고관절에 관한 것이며, 특히, 시멘트 응력을 감소시킬 뿐만 아니라 시멘트의 배출을 용이하게 하는 인공 고관절에 관한 것이다.

일반적으로, 인공 고관절은 비구(acctabulum)부분과 대퇴골(femur)부분으로 구분되어 있어, 대퇴골부분은 금속이나 세라믹, 비구부분은 폴리에틸렌으로 각각 제조하거나, 양 쪽 모두를 세라믹으로 제조하여 사용하고 있다.

그리고, 인체의 대퇴골은 피질골 내부에 연한 성질을 갖는 골수로 형성되어 있다. 따라서, 인공 고관절을 인체내에 시술하려면, 대퇴골의 골수를 파내고 인공 고관절의 스템(stem)을 삽입한 후 시멘트(cement)로 고착시켜 시술하여야 한다.

이 때, 인공 고관절의 스템과 인체의 대퇴골을 응결시키는 시멘트는 화학적 접착력이 없으며, 단순히 물리적인 결속에 의한 고착력에 의해 이루어진다.

앞서 설명한 바와 같은 방법으로 시술되는 인공 고관절에 대한 기술은, 본 출원인이 출원하여 권리를 획득한 대한민국 특허공고 제85-1814호(발명의 명칭 : 인공 전치환 고관절)에 기술되어 있다.

도 1를 참조하여, 그 기술내용을 간단히 살펴보면 다음과 같다.

인공 고관절(1)은 상부로부터 두부(2), 경부(3), 칼라(4) 및 스템(5)이 일체로 형성되어 있다. 여기에서, 칼라(4)의 선단부는 대퇴골의 피질골의 내측 상단에 밀착되게 만곡되어 있고, 스템(5)은 그 상부단면을 원형단면에 가까운 타원형 단면으로 하여 하부로 가면서 원형단면을 이루도록 되어 있다. 이렇게 스템(5)을 형성하는 것은 관절의 수직상부에서 가해지는 압축력과 관절의 스템에 수직방향으로 가해지는 횡력에 대한 비틀림을 방지하기 위해서다.

그리고, 이런 스템(5)의 상부 외측면에는 시술후 임의의 방향으로 회전토크가 발생하더라도 관절이 대퇴골내에서 회전하는 것을 방지할 수 있도록 적당한 두께의 날개(7)가 길이방향으로 돌설되어 있고, 이런 날개(7)의 중앙에는 고정공(8)이 형성되어 있다.

또한, 날개(7)의 내측에는 다수의 철선공(9)이 스템(5)의 길이방향으로 적당한 간격을 두고 각각 형성되어 있고, 이런 철선공(9)에는 사슬형 철선(10)이 끼워 감겨 있다. 이렇게 사슬형 철선(10)이 감긴 부분을 포함한 스템(5)의 표면에는 시멘트(6)가 적당한 두께로 코팅처리되어 있다. 이렇게 시멘트(6)를 미리 코팅처리하는 것은 시술시에 사용되는 시멘트와의 접합을 용이하게 하고 시멘트의 사용을 줄여 양생시에 발생하는 열량을 줄이기 위해서다.

이와 같이 구성된 인공 고관절을 인체의 대퇴골내에 시술하기 위해서는, 먼저 인공 고관절(1)의 스템(5)이 삽입될 수 있도록 대퇴골의 골수를 파내고, 이곳 골수강에 시멘트를 적당량 주입한다. 그런 다음, 시멘트가 주입된 부위에 스템(5)을 삽입시키면, 스템(5)의 표면에 미리 코팅된 시멘트(6)층과 접합되어 스템(5)이 골수강과 일체로 견고하게 고착된다.

그러나, 앞서 설명한 바와 같이 구성된 종래기술의 인공 고관절을 인체에 시술할 경우에 있어서, 스템(5)이 삽입됨에 따라 대퇴골내에 이미 주입된 시멘트가 스템(5)의 표면을 따라 상부로 배출되면서 미리 코팅된 시멘트(6)층과 접합되어야 하는 데, 시멘트가 배출될 수 있는 배출로가 없어 배출이 용이하지 못해 시술에 어려움이 있다. 그리고, 대퇴골내에 미리 주입된 시멘트가 스템(5)의 표면에 미리 코팅된 매끈한 시멘트(6)층의 표면에 접합됨으로, 그 접합면적이 작아 접합력이 우수하지 못하다는 단점이 있다.

그리고, 종래기술의 인공 고관절은 사람이 활동함에 따라 시멘트에 집중되는 응력을 감소시킬 수 있는 별도의 흡수장치가 없어, 인공 고관절의 스템에 무리한 하중이 가해져 수명이 단축된다는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 응력 감소용 슬롯을 형성하고 시멘트가 배출되는 종방향 홈을 형성함으로써, 시멘트 응력을 감소시킬 뿐만 아니라 시술시의 시멘트의 배출을 용이하게 하고 인공 고관절-시멘트-뼈의 연결을 원만하게 할 수 있는 인공 고관절을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 종래기술에 따른 인공 고관절의 구성요소들을 설명하기 위한 사시도이고,

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 인공 고관절의 구성요소들을 설명하기 위한 측면도이고,

도 3은 도 2에 도시된 인공 고관절의 배면도이고,

도 4는 도 2에 도시된 인공 고관절을 인체의 대퇴골내에 시술한 상태를 도시한 단면도이고,

도 5는 도 3에 도시된 인공 고관절을 선 A-A를 따라 절취한 단면도이며,

도 6은 도 3에 도시된 인공 고관절을 선 B-B를 따라 절취한 단면도.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

11 : 인공 고관절 12 : 두부

13 : 경부 14 : 슬롯

15 : 스템 16, 23 : 시멘트

17 : 종방향 홈 21 : 대퇴골

22 : 골수

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 인체의 상체 하중을 전달받는 두부와, 상기 두부의 하중을 대퇴부 고관절에 전달하는 경부와, 인체 고관절의 골수강에 삽입 고정되며 상기 경부에 전달된 하중을 받아 대퇴부의 하부로 전달하는 스템으로 구성되는 인공 고관절에 있어서, 상기 스템의 전표면에 시멘트가 미리 코팅처리되고, 상기 시멘트층에는 상기 스템의 전장에 걸쳐 종방향 홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

아래에서, 본 발명에 따른 인공 고관절의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도면에서, 도 2 및 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 인공 고관절의 구성요소들을 설명하기 위한 측면도 및 배면도이고, 도 4는 도 2에 도시된 인공 고관절을 인체의 대퇴골내에 시술한 상태를 도시한 단면도이며, 도 5 및 도 6은 도 3에 도시된 인공 고관절을 선 A-A 및 선 B-B를 따라 각각 절취한 단면도이다.

도 2 및 도 3에 보이듯이, 본 발명의 인공 고관절(11)은 상부로부터 두부(12), 경부(13) 및 스템(15)이 일체로 형성되어 있다. 여기에서, 스템(15)의 상부부위는 도 5에 도시된 바와 같이 전방에서는 좁고 후방에서는 전방보다는 조금 넓게 형성된 단면을 갖도록 형성되어 있다. 즉, 스템(15)의 상부부위는 직사각형과 타원형의 중간형태의 단면을 갖는다. 이런 형태로 스템(15)의 상부부위를 형성하는 것은 시술 후 임의의 방향으로 회전토크가 발생하더라도 관절이 대퇴골내에서 회전하는 것을 방지하기 위해서다.

그리고, 스템(15)의 하부부위는 도 6에 도시된 바와 같이 원형단면을 갖도록 형성되어 있다. 즉, 스템(15)은 상부에서는 직사각형과 타원형의 중간형태의 단면을 갖다가 하부로 향할수록 원형형태의 단면을 갖도록 형성되어 있다. 이런 형태로 스템(15)을 형성하는 것은 관절의 수직상부에서 가해지는 압축력과 관절의 스템(15)에 수직방향으로 가해지는 횡력에 대한 비틀림을 방지하기 위해서다.

이렇게 형성된 스템(15)의 상부부위 중 전방에는 사람이 활동함에 따라 시멘트에 집중되는 응력을 흡수하여 감소시키는 슬롯(14)이 형성되어 있다. 즉, 슬롯(14)은 사람이 활동함에 따라 시멘트에 응력이 가해지면, 스템(15)의 일부분이 탄성적으로 움직일 수 있는 공간을 제공하려는 것이다. 이런 슬롯(14)은 전방의 표면에 대해 약 20°의 경사각을 갖도록 형성되어 있고, 최내측에서는 응력집중시에 크랙(crack)이 발생하지 않도록 둥그렇게 형성되어 있다. 즉, 슬롯(14)의 전체적인 형태는 콩나물 형상을 갖도록 형성된다.

그리고, 스템(15)의 표면에는 시멘트(16)가 적당한 두께로 코팅처리되어 있다. 이렇게 시멘트(16)를 미리 코팅처리하는 것은 시술시에 사용되는 시멘트와의 접합을 용이하게 하고 시멘트의 사용을 줄여 양생시에 발생하는 열량을 줄이기 위해서다.

이렇게 코팅처리된 시멘트(16)층의 표면에는 스템(15)이 인체에 삽입됨에 따라 대퇴골내에 이미 주입된 여분의 시멘트가 스템(15)의 표면을 따라 상부로 배출될 수 있는 종방향 홈(17)이 형성되어 있다. 이런 종방향 홈(17)은 단면 톱니모양의 고랑 형태로서, 스템(15)의 전장에 걸쳐 종방향으로 형성되어 있다. 이 때, 종방향 홈(17)은 몇 개의 단면 톱니모양의 고랑이 한 세트를 이루어 소정의 간격을 두고 시멘트(16)의 표면에 4개 형성되어 있다. 이렇게 형성되는 종방향 홈(17)은 시멘트(16)층의 둘레에 적어도 부분적으로 형성되는 것으로서, 전면에 형성될 수도 있고, 4개 이상 또는 이하의 세트로도 형성하여 사용할 수도 있다. 이렇게 종방향 홈(17)을 형성할 경우, 시멘트(16)층의 노출표면은 상대적으로 커지게 된다.

앞서 설명한 바와 같이 구성된 본 발명의 인공 고관절(11)을 인체의 대퇴골(21)내에 시술하기 위해서는, 도 4에 도시된 바와 같이 먼저 인공 고관절(11)의 스템(15)이 삽입될 수 있도록 대퇴골(21)의 골수(22)를 파내고, 이곳에 시멘트(23)를 적당량 주입한다. 그런 다음, 시멘트(23)가 주입된 부위에 스템(15)을 삽입하면, 스템(15)에 미리 코팅된 시멘트(16)층의 표면에 형성된 종방향 홈(17)을 따라 여분의 시멘트(23)가 배출되면서 미리 코팅된 시멘트(16)층과 접합되어 스템(15)이 대퇴골(21) 내부에 일체로 견고하게 고착된다. 이 때, 스템(15)의 슬롯(14)에는 시멘트(23)가 유입되지 않는다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 인공 고관절은 대퇴골내에 이미 주입된 시멘트가 스템에 미리 코팅된 시멘트층의 종방향 홈을 따라 배출되면서 결합되므로 시술이 용이하다.

또한, 본 발명의 인공 고관절은 종방향 홈의 제공에 따른 접합면적이 증가하여 접합력이 우수하다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 인공 고관절은 사람이 활동함에 따라 시멘트에 집중되는 응력을 슬롯에서 흡수하여 감소시키므로, 그 사용수명을 연장할 수 있다.

이상에서 본 발명의 인공 고관절에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims

인체의 상체 하중을 전달받는 두부(12)와, 상기 두부(12)의 하중을 대퇴부 고관절에 전달하는 경부(13)와, 인체 고관절의 골수강에 삽입 고정되며 상기 경부(13)에 전달된 하중을 받아 대퇴부의 하부로 전달하는 스템(15)으로 구성되는 인공 고관절에 있어서,

상기 스템(15)의 전표면에 시멘트(16)가 미리 코팅처리되고, 상기 시멘트(16)층에는 상기 스템(15)의 전장에 걸쳐 종방향 홈(17)이 형성되는 것을 특징으로 하는 인공 고관절.
제1항에 있어서, 상기 종방향 홈(17)은 다수의 단면 톱니모양의 고랑으로 구성되는 것을 특징으로 하는 인공 고관절.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 종방향 홈(7)은 상기 시멘트(16)층의 둘레에 적어도 부분적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 인공 고관절.