KR100375563B1 - 접촉에지 응력 감소용 관절면 보유 보철 - Google Patents

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Abstract

열가소성 물질의 보철 경구지지대는 경구 플랫폼과 같은 제2보철부품의 바닥 원형면과 접속하는 원형면을 가지고 있다.
전형적인 바닥 플랫폼 에지는 지지대면의 변형을 야기하는 지지대 내부면 영역을 가로질러 연마한다.
이러한 변형으로 플랫폼 에지영역의 지지대에서 응력확대가 야기된다.
플랫폼 원형면의 에지영역은 플랫폼 에지에서 비교적 작은 곡선 구역과 플랫폼 원형면 사이에서 점증적인 곡선의 경사로를 제공하도록 테이퍼지고, 상기 테이퍼진 영역은 구역에지와 플랫폼 원형면에 점선이 있다.
지지대의 영역에서 응력 집중의 증가로 인해 지지대와 플랫폼 에지 내부영역에 있는 플랫폼사이의 응력가는 플랫폼 에지영역에서 100% 이하로 감소되며, 약 25%의 감소가 바람직하다.
테이퍼진 표면영역은 플랫폼 원형면에 접선 가능한 접촉 구역 점접의 굴곡이 바람직하지만 원형이 될 수도 있다.

Description

접촉에지 응력 감소용 관절면 보유보철
본 발명은 관절 접지면을 가지는 보철에 관한 것으로, 특히 관절면에서 하나의 보철 부품의 에지가 바닥 부품 표면을 접속하는 것에 관한 것이다.
인간 또는 동물의 관절면에서 관절면 하나의 에지가 다른 관절면으로 빈번하게 연마하면서 움직인다(통상, 에지 와이핑(edge wiping)이라 함).
예를들면 이러한 현상은 둔부 대체 관절에서 발생되는 바, 대퇴부 상부 구형면의 절개로 인해 초고분자 중량 폴리에칠렌 흡반지지대 관절면의 적어도 일부와 연마하는 에지가 발생된다.
다른예로, 보철을 들 수 있는바, 이 예에서 금속 흡반부품의 관철면 에지는 플라스틱 대퇴부 상부 표면위를 연마하고 있다.
관절 보철쌍의 제1관절면의 표면에지가 보철쌍의 제2관절면 내부영역을 접촉하는 곳에서 제2표면이 제1표면과 접촉하지 못하기 때문에 제2면에서 압축 하중이 갑자기 번화하는 점을 본 발명가는 관찰하여 알게 되었다.
압축하중이 바닥면의 적어도 하나에서 뒤틀림 즉, 변형이 발생되기 때문에 상기 현상이 발생한다.
상기의 변형은 플라스틱 접촉하는 플라스틱과 금속 접촉하는 금속과 함께 발생될 수 있다.
상기 뒤틀림은 에지영역이 다른 쌍표면의 내부영역위에서 중첩되는 상기 쌍의 하나의 표면상 에지영역에서 갑자기 중단된다.
상기 다른쌍 표면 내부에서 이와같은 갑작스런 변형변하로 인해 에지 접촉영역에 있는 보철물질에서 응력돌기(응력확대)가 야기될 수 있다.
이런 현상이 제1도에 도시되어 있다.
제1도에서 보철(1)에 의해 헝성된 금속 플라스틱 관절쌍에 대한 대표적인 종래의 기술로서 금속플랫폼(4)의 제2표면(5)과 연결된 제1표면(3)을 가지는 보철 열가소성 지지대(2)를 보이면서 도해되어 있다.
지지대(2)가 응력(7)방향으로 플랫폼(4)상에 압축 하중을 가하면, 압축응력모형곡선(8)은 에지엉역(6)을 제외하고 등분포부영역(11)에 표시된 것처럼 전반적으로 일정하게 된다.
에지영역(6)에서 응력은 내부영역(11)의 응력보다 상당히 크고, 에지영역(6)에서 변형(8)의 돌발적인 변화로 인해 보철 물질상에 전반적으로 약 400%가 증가한다. 금속표면이 보철조건에 상당한 손상을 끼치지 않으면서도 이처럼 큰 응력의 증가를 감당할 정도로 강하기 때문에 제1표면(3)이 금속일 경우에도 이러한 지엽적인 증가는 그다지 중요하지 않는다.
보철조건에서 관절면들 간의 운동은 완만하고 그 응력은 금속제 강성과 비교하여 무시할 정도로 약하다.
이때문에 표면에는 무시할 정도로 약한 손상을 입게된다.
그러나 플랫폼(4)상에서와 같은 금속에지(9)가 지지대(2)의 표면과 같은 열가소성 부재의 표면을 연마하는 경우 비교적 갑자기 최고조로 변화하고요골영역(6)의 곡선부(10)에서 이러한 변형으로 인해 응력증가가 발생되는 지엽적변형(8)이 발생된다.
플랫폼(4)의 표면과 같은 하나의 표면에지(9)가 지지대(2)의 표면과 같은 바닥면 위를 연마하기 때문에 관절 대체 접합에서 크게 증가된 열가소성면(3)의 손실이 이러한 응력 증가부(10)에 의해 발생될 수 있다.
본 발명의 상기 분석과는 반대로 플라스틱 상부가 플라스틱 상부면을 골강 에지가 연마하는 금속제 골강이 사용되는 대체 관절의 플라스틱 지지대에서 발생하는 손상을 보철 디자인에 의해 보통의 기능을 가진 사람들은 다르게 관찰해왔다.
통상 이러한 기술과 관련하여 보통의 기능을 가진 사람들이 밀고 있는 것은 관절 플라스틱-금속쌍의 요면 요소가 플라스틱이어야 하고 볼록요소가 금속제이어야 한다는 것이다.
그러나 상기와 같이 본 발명가의 관찰에 의하면, 열가소성 표면 손상문제는 요철 문제와는 직접적인 관련이 없다는 점이다.
예를들면, 접합이 일치하지 않고, 에지연마 효과가 없을 경우 볼록면이 금속제든 플라스틱제든 간에 실제로 플라스틱에서 최대 접촉응력이 야기되지 않았다.
흔히 불일치한 접촉으로, 플라스틱에 이러한 손상 결과를 줄이면서 접합중 손상 최대하중이 보다 큰 플라스틱 면위로 확산될 수 있기 때문에 플라스틱으로 상부를 만들고 금속으로 골강을 만드는 것이 바람직하다.
본 발명가는 금속 골강과 일치된 접촉이 되지 않았던 플라스틱 상부로서 관절 보철을 개발하고 금속 상부와 플라스틱 골강으로 동일 디자인보다 우수한 형태를 개발하였다.
그러나 종래 기술에서 보통의 기능을 가진 사람들의 개념은 볼록 관절면 요소가 금속이어야 한다는 것이고, 따라서 본 장치는 그럴 수 없으므로 시장성이 없다는 것이다.
따라서, 상기와 같은 에지 와이핑 현상은 보철 디자인 기술에서 보통의 기능을 가진 사람들에게 대체로 인식되지 않고 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 따라 접합면에 변형 및 손상을 야기하면서 에지 층력의 원리를 이용함으로써 개선된 보철을 제공하는 에지 와이핑 효과를 고려할 수 있는 보철쌍 접합면의 정렬이 가능하다.
상호 접촉중의 하중하에서 접합하는 표면을 가지는 각각의 제1 및 제2부재로 구성되는 관절을 포함하는 보철에서 본 발명에 따른 조합은 제1면을 가지는 제1부재와, 제1면과 접합접촉으로 연결되는 제2면을 가지고, 제2면은 에지를 가지며 또한 제2면이 접합접촉중에 제1면과의 압축 하중하에 있고, 상기 압축하중은 상기 제1면과 함께 제2면의 접촉영역에서 상기 제1부재가 통상 제1 하중가의 접촉 응력집중을 받지 않게하여 상기 제1하중가의 약 두배 이하의 제1부재에서 제2 하중가의 제1표면으로 제2부재 에지의 연결영역에서 증가된 에지 접촉응력집중을 제1부재가 받지 않도록 거리 W를 상기 에지로 부터 상기 제2면을 내부로 확장하면서 제2면에 인접하는 점증적으로 테이퍼진 영역을 가지는 제2부재로 이루어진다.
감소된 에지응력 집중의 결과로서, 에지 와이핑은 특히 제1면이 제2면보다 강도가 더 낮을때 제1면에 손상을 최소한으로 야기시킨다.
제1실시예에서, 제2부재는 금속이고, 제1부재가 열가소성이다.
제2실시예에서, 증가된 에지 접촉 제2응력가는 제1응력가보다 약 25% 더 크다.
제3실시예에 따라, 상호 접촉중의 하중하에서 접합하는 표면을 가지는 각각의 제1 및 제2부재로 구성되는 관절을 포함하는 보철에 있어서, 보철 조합은 제1면을 가지는 열가소성 제1부재와 제1면과의 접합 접촉으로 연결되는 제2면을 가지는 제2금속 부재로 이루어지고, 상기 제2면은 에지를 가지고 접합접촉중 제1면과의 압축 하중 하에 있는 에지를 포함하며, 상기 제2면을 기본적으로 상기 에지상의 제로로 부터 상기 원형 제2면 거리 W상의 최대치까지 변형되도록 상기 제2면과 함께 상기 압축 하중에 반응하여 상기 제1면에서 제1부재의 변형변화가 대체로 점증적으로 일정한 비율로 방지되도록, 상기 에지거리 W로 부터 상기 제2면을 내부로 확장하거나 인접한 점증적으로 테이퍼진 영역을 갖는다.
제2도의 무릎 대체품은 다음 기술된 개선을 제외하고 전반적으로 기존 구조로 이루어졌다.
대체품을 형성하는 다양한 부품의 내역에 대해서는 기술할 필요가 없다.
대체품(12)은 대퇴부 부품(14), 경구부품(16) 및 골개골 부품(18)으로 구성되어 있다.
경구부품(16)은 축(24)에 대해 상호간 회전할 수 있는 경구 플랫폼(22)과 경구지지대(26)로 구성되어 있다.
지지대(20)는 초고분자 중량 폴리에틸렌(UHMwPe)으로 이루어지며, 제3도의의존형 원추 고정대를 포함한다.
지지대(20)는 경구 플랫폼(22)의 바닥원형면(32)과 대퇴부품(14)의 바닥과상을 수용하는 지지대면(30)을 가지고 있다.
지지대(20)는 외면 에지(31)를 가지고 있다.
본 기술에서 금속제로 알려지고 전형적으로 금속인 경구 플랫폼(22)은 원형 플랫폼(32)을 가지는 플랫폼 부재(23)를 포함한다.
표면(32)은 지지대(20) 원형면(28)에 인접한다.
표면(32)은 외면 에지(34)를 가지고 있다.
플랫폼(22)은 제2도의 경골(40)에 심어진 원추형 고정대(38)내에서 원추형 골강을 가지고 있다.
골강(36)은 골강(36)과 고정대(26)에 의해 한정되는 축(26)에 따라 지지대(20), 고정대(26)를 수용한다.
지지대(20)는 연결된 원추형 경구고정대(26)와 플랫폼 골강(36)을 통해 플랫폼과 연관하여 축주위로 회전한다.
지지대면(28)은 이러한 회전시에 플랫폼(32)과 압축되어 연결한다.
지지대 에지(31)와 플랫폼 에지(34)는 평면도상 불규칙하고 인장되어 있으며 다소 타원형으로 되어있다.
플랫폼(22)과 관련한 지지대(20)주위 축(24)의 회전은 지지대(20), 원형면(28)의 해당 내부분에 중첩 연결되는 제4도의 플랫폼(22)의 에지(34)부분(34)에서 발생된다.
접합중 경구 지지대(20)와 경구 플랫폼(22)간의 압축 하중은 연결된 원형 경구 지지대면(28)과 원형 경구 플랫폼면(32)에 의해 발생된다.
인간의 정상활동중 경구 플랫폼(22) 주위 축(24)과 관련한 경구 지지대(20)의 회전은 제4도에서 표시된 것처럼 경구 플랫폼(22)의 원형 경구 플랫폼면(32)에 중첩하는 경구 지지대(20)의 원헝 경구지지대(20)면 에지(31)에서 발생된다.
또한 플랫폼의 에지(34')는 지지대면(28)에서 과도하게 발생될 수 있다.
이러한 동작으로 인해 경구플랫폼(34)이 제1도의 종래 방법으로 만들어지면 에지 와이핑 효과가 발생될 수 있으며 경구 지지대면(28)상에서 마손이 증가될 수 있다. 제1도에서 지지대(2) 면(3)에서 인접한 플랫폼(4) 금속에지(9)는 각각 작은 구역(42)을 갖는다.
전형적으로 약 0.7mm인 각각 작은 구역(42)은 본 명세서 서두에서 기술했듯이 압축 응력모형(8)에서 발생한다.
영역(6)의 구역(42)영역에서 증가된 응력집중곡선부(10)는 바람직하지 않다.
이러한 응력은 응력모형곡선(8), 등분포부영역(8') 영역(11)의 응력확대의 약 400% 응력 규모를 가질 수 있다.
에지(9)상 지지대의 변형 δ에서 급작스런 변화로 인해 지지대 원형면(3)상에서 플랫폼(4)이 회전하기 때문에 지지대(2)의 부적절한 마손이 야기된다.
보다 연성의 열가소성 지지대(2)에서 발생하는 변형 δ으로 인해 구역(42)의 에지 영역에서 표면(3)은 더 이상 원형이 되지 않는다.
제8도에서 본 발명의 제1실시예에 따른 원형 경구 플랫폼 부재 표면(32)은에지 작은 구역 Rs로 부터 내부로 확장하는 테이퍼진 영역(44)을 가지며, 상기 구역 Rs는 전형적으로 약 0.7mm가 될 수 있다.
영역(44)은 일반적으로 10˚이하의 범위로 플랫폼(23) 원형면(32)에 대체로 기울어지고 그 각이 상당히 작으면 작을수록 바람직하다.
예를들면, 영역(44)은 제1실시예에서 약 3.2mm로 될 수 있는 에지(34) 거리 W로 부터 내부로 확장될 수 있다.
본 실시예에서 영역(44)은 약 50mm로 될 수 있는 비교적 큰 구역 Rt로 한정되어 있다.
영역에서 테이퍼진 표면 T는 본 실시예에서 원형 면(32)과 구역 Rs에 접전되어 있다.
이 경우에서 표면(32)의 평면에 표면 T의 각 α는 10˚보다 훨씬 작다.
테이퍼진 표면 T의 폭 W과 기울기는 작업 수행에 따라 달라질 수 있다.
폭 W와 각 α는 앞서 기술한 바람직하지 못한 에지 와이핑 마손을 최소화하는 작업 수행의 실험상으로 결정될 수 있다.
여기서 고려할 사항은 두개의 연결면의 강도와 설정 하중이다.
초고분자중량 폴리에틸렌(UHMwPe) 지지대 물질과 코발트-크로늄 합금 또는 세라믹 코팅 티타늄 합금과 같은 보철부품용 합금이 본 실시예에서 사용되고 있다.
표면 마무리는 종래의 기술에서 처럼, 보철 부품에 전형적인 아주 매끈하고 부드럽게 처리하며, 따라서 에지 응력 조건에서는 이들 합금이 주요 요소가 되지는 못한다.
전형적인 보철에서의 하중은 인간의 정상활동에 가정될 수 있고, 따라서 보철에서 보철 디자인에 이르기까지 주요 요소가 될 수 없다.
아울러 테이퍼진 표면 T는 곡선형이나 원형이 될 수 있으며 곡선형이 바람직하다. 곡선형의 굴곡은 단일 구역에 의해 반드시 형성될 필요는 없으며 비원형 곡선형이 바람직하다.
이러한 곡선형은 접선적으로 표면(32)에 점증적으로 경사져서 합해지며, 그리고 나서 구역 Rs에 접선적으로 접근하면서 표면(32)에 대한 기울기가 증가된다.
이러한 곡선은 쌍곡선이거나 유사한 곡선일 수 있다.
이 경우에서 각 α는 곡선 표면 T의 일반화된 평균가에 불과하다.
제5도는 플랫폼부재(23)와 지지대(20)에 대한 응력 집중부(48)를 가지는 응력곡선(46)을 도시하고 있다.
영역(49)은 표면(32)과 병행인 곡선(46)의 수평 선부로 표시된 것처럼 등분포응력을 가지고 있다.
테이퍼진 표면 T는 제1도의 종래 기술에서 발생한 것과 같은 에지(34)에 인접한 지역에서 변형이 돌발적으로 발생하지 않는 지지대(20)에서 최대 변형 δ' 을 발생한다.
반드시 주지해야 할 점은 도면에는 그 규모가 도시되어 있지 않으나 테이퍼진 면 T의 실제 기울기는 도면에 표시된 것보다 규모가 훨씬 작다는 점이다.
이 기울기는 도해의 목적상 과장한 것이다.
변형 δ은 접증적이며 에지(34)에서 기본적으로 최소 또는 무시할 정도의 변형가에서(제8도) 플랫폼(23)면(32)과 지지대(20) 면(28) 거리 W의 내부영역에서 최대 변형가로 약간 테이퍼진다.
곡선(46)의 곡선부(48)영역의 응력집중은 곡선(46)의 잔류부 응력의 평균가보다 약 25% 큰 최대가이다.
제9도에서 보철부품 플랫폼(72)의 바람직한 제2실시예가 열가소성 지지대(74)의 응력 집중을 도시하고 있다.
응력모형은 영역(80)에서 응력집중곡선부(78)를 가지는 곡선으로 도시되어 있다. 테이퍼진 표면 T' 은 구역 Rn의 플랫폼(72) 원형면(82)과 합쳐진다.
그러나 지지대(72)의 면(86)과 에지가 통상 정상적으로 접촉하는 플랫폼 에지(84)에서 테이퍼진 면 T' 는 제8도의 구역 Rs와 연관된 구역을 가지고 있지 않다.
본 실시예에서 표면 T' 은 점선(88)으로 표시되어 있듯이, 일련으로 접촉되는 두개의 구역 Ro에서 Rn까지의 굴곡으로 이루어진다.
따라서 표면 T' 은 구역 Rn에 의해 표면(82)의 평면파 섞이게 된다.
실용적인 목적으로 곡선(90)은 버르를 제거하고 플랫폼(72)을 다루는 사람의 안전 상 곡선의 예리한 부분을 약간 제거하기 위해 절단되어 있다.
그렇지 않고 에지 와이핑 손상을 최소화할 목적으로는 곡선(90)의 필요상 제8도의 비교적 작은 구역 Rs을 포함한 구역을 갖지 못한다.
결과적으로 보다 연성인 플라스틱 지지대(74)에서 하중과 변형 δ"는 곡선(90)에서 에지 구역의 존재 유무와 관계없이 에지(84)에서 표면(82)의 원형부로 점차적으로 변화한다.
이로인해 제1도의 종래 기술 배열에서 돌발적이고 국지적인 변형 δ과 비직선으로 고응력 집중에 비교되는 에지영역에서의 응력이 축소되게 된다.
비교적 작은 구역 Rs는 압축응력곡선부(78)에서 이러한 구역이 없이 응력가가 감소되지 않기 때문에 필요하지 않다.
따라서, 곡선(90)의 플랫폼상 어떠한 에지구역도 플랫폼에지(84)에서 마손을 최소화하기 위해 필요하지는 않다.
에지영역(80)에서 응력집중은 플랫폼 면 T' 와 접촉하지 않는 지지대면(92)에서 표면(82)과 접촉하는 내부 지지대면(94)에 이르는 영역(80)에서 점증적인 변형 δ"변화로 분명히 보여지듯이 감소된다.
따라서 본 실시예에서 영역(80)의 응력집중은 도시된 바와같이 단지 약 25%의 최대치로 증가된 것이 바람직하다.
제1도의 종래 기술상 지지대 배열의 에지 응력 집중 400%와 비교해볼때 지지대(20) 상기 이러한 응력감소는 상당한 의미를 갖는다.
응력집중 25% 증가가 본 실시예에서 도시되어 있는 한편, 약 100%증가까지의 다른 응력가가 특정 작업 수행에서 허용될 수도 있다.
테이퍼진 표면 T의 테이퍼가 설정된 조건으로 제어될 수 있기 때문에 응력집중에서 25% 또는 그 이하의 증가는 달성하는데 문제가 없으며 그 응력가가 낮으면 낮을 수록 해당 작업 수행의 지지대 에지 마손작업은 더욱 개선된다.
유사한 에지 와이핑 구성은 제2도의 슬개골 부품(18)의 슬개골 지지대(48)와슬개골 플랫폼(50)과 연관되어 있다.
따라서 슬개골 플랫폼(50) 표면에지(52)는 제5도의 플랫폼 부재(23)의 테이퍼링과 유사한 테이퍼진 표면 T와 또한 테이퍼진다.
상기 에지 테이퍼링은 추가의 잇점을 가지고 있다.
제3 및 제4도의 경구지지대(20)의 실시예는 제2도 무릎(54)의 후부 십자형 인대가 사용되지 않는 무릎 대체품에서의 활용을 도시하고 있다.
후부 십자형 인대(58)가 제6도의 무릎(56)에서 사용되는 곳에서 제6 및 제7도에 도시한 무릎 대체품(60)의 또 다른 실시예가 활용된다.
제6도에서 후부 십자형 보유 경구 지지대(62)는 인대(58)를 분명히 하기 위한 후부 지지대 노치를 가지고 있다.
연관된 경구 플랫폼(66)은 인대(58)를 수용하기 위해 제7도의 후부 플랫폼 노치(68)를 가지고 있다.
따라서 제조 조건상 경구 부품 목록을 줄이기 위해서는 후부 십자형 인대(58)가 보유되지 않는 경우를 위해 대체 경구 플랫폼 사용이 바람직하다.
그러므로 제6도의 대체 경구 플랫폼(66)과 함께 제2도의 경구지지대(20)를 사용하는 것이 바람직하다.
그러한 경우에서 제1도에 도시된 바와같이, 대체 경구플랫폼(66)이 종래 기술상 에지(42)와 함께 사용된다면 제7도의 노치(68)의 에지 와이핑 효과가 실제로 증가될 수 있으며 제3도의 평면 경구 지지대(20) 표면(28)상 수용할 수 없는 마손이 발생할 수 있다.
그러나 노치(68)의 플랫폼(66)상 제8도의 테이퍼진 영역(44)과 함께 제7도의 에지(70)를 사용하면 마손은 최소화될 수 있고 수용할만한 증가가 발생될 수 있다.
따라서 플랫폼(66)상 테이퍼진 에지(70)를 사용하면 실제로 무릎 대체용 시스템과 연관된 부품 목록양과 금액이 절감되면서 제2 내지 제4도의 두가지 지지대 형태, 제6도 및 제7도의 지지대(20)(후자는 노치(64)와 연관됨)용 일반 경구 플랫폼을 사용할 수 있다.
더욱이 제6 및 제7도의 일반 경구 플랫폼(66)을 사용하면 별도의 지지대가 사용되는 잘못된 플랫폼의 가능성을 제거할 수 있다.
제8도에서 테이퍼진 영역(44)은 원통형 표면(에지(34)가 직선인 곳) 또는 폭 W의 둥근 고리형 표면(에지(34)가 아크형인 곳)이며, 이 영역에서 원통형 또는 둥근 고리형 단면부의 바람직한 테이퍼구역 Rt는 플랫폼 곡선에서 정상적으로 사용되는 작은 구역 Rs에 비교하여 아주 크다.
제1도의 종래 기술에지(42)와 테이퍼진 에지구성의 최소 요소 분석에서 테이퍼진 에지에서 겨우 약 25%의 응력확장을 볼 수 있으나, 상기 기술한 종전 기술에서는 에지(42)에 거의 400%의 응력확장을 볼 수 있다.
접합 지지대 및 플랫폼을 사용한 대다수의 보철 디자인에서 절정 지지대 압력은 에지에서 발생되지 않고 따라서 최소의 응력 증가가 실제로 전체 표면 손상을 증가시키지 않는다.
그러나 에지 응력증가의 네배는 대부분의 작업 수행에서 에지의 응력이 에지에서 상당히 초과된다는 의자가 될 수 있고 따라서 이러한 확대는 실제로 전체 표면 손상을 증가시킬 수 있다.
본 발명에 따라 보철을 사용하는 경우, 개선된 실행의 개선된 디자인을 사용할 수 있으며 또한 응용범위가 넓어질 수 있고, 개발 여지에 따라 응력 에지 와이핑의 역 효과를 대부분의 경우에서 제거할 수 있다.
본 발명은 보철 기술에 광범위하게 적용되고 둔부, 복사뼈, 어깨, 손가락, 발가락 및 팔꿈치를 포함하여 사용하는 거의 모든 대체 관절에 적용될 수 있다.
보통의 기능을 가진 사람들에 의해 앞서 도시한 실시예에 따라 다양한 변형이 가능한 것은 주지해야 한다.
앞서 도시한 실시예는 예시로서 주어진 것이지 그 자체가 한계는 아니며 본 발명의 범위는 첨부 특허청구의 범위에서 기술한다.
제1도는 접촉에지응력의 원리를 설명하는데 유용한 응력모형그래프를 포함하고, 보철부품 상호간 접속을 나타내는 도면
제2도는 본 발명을 도시한 무릎 및 보철의 동작도
제3도 및 제4도는 제2도의 실시예에 따른 지지대 및 플랫폼 결합부를 각각 분리하고 접속하는 것을 도시한 동작도
제5도는 본 발명의 실시예에 따른 본 발명의 제1원리를 설명하는데 유용한 보철 부품의 도면
제6도는 본 발명의 제2실시예에 따른 무릎 및 보철을 도시한 정단면도
제7도는 제6도의 보철장치 경구지지대 및 플랫폼 부품의 평면도
제8도는 본 발명의 제2원리를 설명하는데 유용한 제5도 플랫폼의 정단면도
제9도는 본 발명의 제1원리를 보다 상세히 설명하는데 유용한 본 발명의 제3실시예에 따른 보철부품의 도면
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1 : 보철 2 : 지지대
3, 28, 30, 86, 92 ; 지지대면 4 : 플랫폼
5, 11 : 등분포부영역 6, 42 : 구역
7 : 응력 8 : 압축응력 모형곡선
8' : 등분포부 9 : 금속에지
10, 78 : 응력집중 곡선부 12, 60 : 무릎대체품
14 : 대퇴부 부품 16, 22 : 경구 플랫폼
18 : 슬개골부품 20, 62 : 경구지지대
23 : 플랫폼부재 24 : 축
26 : 원추형 경구고정대 31 : 외면 에지
32 : 바닥평면 34 : 외면 에지부
36 : 원추형 골강 38 : 고정대
40 : 경골 44 : 테이퍼영역
46 : 응력곡선 48 : 응력집중부
49 : 플랫폼의 내부영역 50 : 슬개골 플랫폼
52 : 슬개골 표면에지 54, 56 : 무릎
58 : 후부 십자형 인대 64, 68 : 노치
66 : 대체경구플랫폼 70 : 테이퍼에지
72 : 보철부품 플랫폼 74 : 열가소성 지지대
76 : 응력집중곡선 80 : 응력집중 곡선부영역
82 : 플랫폼 평면 84 : 플랫폼 에지
88 : 점선 90 : 뾰족한 코너
94 : 내부 지지대면

Claims (25)

  1. 상호 접촉중의 하중하에서 접합하는 표면을 가지는 각각의 제1 및 제2부재로 구성되는 관절을 포함하는 보철에 있어서,
    제1면을 가지는 제1부재와,
    제1표면과 접촉하는 제2면을 가지고, 상기 제2면이 에지를 가지며, 상기 제2면이 접촉중에 제1면과의 압축 하중하에 있고, 상기 압축하중이 상기 제1면과 함께 제2면의 접속영역에서 상기 제1부재가 통상 제1 하중가의 접촉 응력 집중을 받지 않게하며, 상기 제1하중가의 약 두배 이하의 제1부재에서 제2하중가의 제1면으로 제2부재 에지의 연결영역에서 증가된 에지 접촉 응력집중을 제1부재가 받지 않도록 거리 W를 상기 에지로 부터 상기 제2면을 내부로 확장하면서 제2면에 인접하는 점증적으로 테이퍼진 영역을 가지는 제2부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 접촉에지 응력 감소용 관절면 보유보철.
  2. 제1항에 있어서, 제2부재가 금속이고, 제1부재가 열가소성인 것을 특징으로 하는 접촉에지 응력 감소용 관절면 보유보철.
  3. 제1항에 있어서, 제1부재가 제2부재보다 강도가 더 낮은 것을 특징으로 하는 접촉에지 응력 감소용 관절면 보유보철.
  4. 제1항에 있어서, 상기 점증적으로 테이퍼진 영역이 상기 테이퍼진 영역의 상기 제2면의 내부와 접선 가능한 굴곡으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 접촉에지 응력 감소용 관절면 보유보철.
  5. 제1항에 있어서, 상기 점증적으로 테와퍼진 영역에서 제2면에 상이한 구역에 대해 다수의 접촉 구역 접점이 굴곡으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 접촉에지 응력 감소용 관절면 보유보철.
  6. 제4항에 있어서, 점증적으로 테이퍼진 영역이 적어도 하나의 구역으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 접촉에지 응력 감소용 관절면 보유보철.
  7. 제1항에 있어서, 제2부재가 제2면과 상기 에지를 형성하는 에지 측면을 가지고 점증적으로 테이퍼진 제2면이 반대쪽 경사 에지의 제2부재면상 곡선에서 마무리되고, 하나의 경사 에지에서 제2면과 점증적으로 결합하는 경사로 이루어지고, 상기 곡선이 상기 에지측면과 결합하는 것을 특징으로 하는 접촉에지 응력 감소용 관절면 보유보철.
  8. 제7항에 있어서, 경사가 곡선으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 접촉에지 응력 감소용 관절면 보유보철.
  9. 제7항에 있어서, 경사가 원형이고, 제2면과 에지 측면에 대해 기울어지는 것을 특징으로 하는 접촉에지 응력 감소용 관절면 보유보철.
  10. 제1항에 있어서, 25mm 이상의 구역에 근접하는 상기 테이퍼진 영역이 적어도 약 2.5mm의 범위로 에지로 부터 내부로 확장되는 것을 특징으로 하는 접촉에지 응력 감소용 관절면 보유보철.
  11. 제10항에 있어서, 테이퍼진 영역이 적어도 약 50mm의 구역에 접근하고 적어도 약 3.0mm의 범위로 에지로 부터 내부로 확장되는 것을 특징으로 하는 접촉에지 응력 감소용 관절면 보유보철.
  12. 제1항에 있어서, 테이퍼진 영역이 구역 Rs의 곡선 모서리상 상기 에지에서 마무리되고, 상기 테이퍼진 영역 R이 구역 Rt에 근접하고, Rt는 실제로 Rs보다 큰 것을 특징으로 하는 접촉에지 응력 감소용 관절면 보유보철.
  13. 제1항에 있어서, 테이퍼진 영역은 제1면이 상기 에지에 근접한 상기 제1면의 영역에서 최소한으로 점증적인 변형을 방지하는 형태인 것을 특징으로 하는 접촉에지 응력 감소용 관절면 보유보철.
  14. 상호 접촉중의 하중하에서 접합하는 표면을 가지는 각각의 제1 및 제2의 부재로 구성되는 관절을 포함하는 보철에 있어서,
    제1면을 가지는 제1부재와, 제1면과 접합 접촉하는 제2면을 가지고, 상기 제2면이 상기 접합 접촉중에 제1면과의 압축 하중하에 있는 상기 에지를 포함하며 상기 압축 하중이 상기 제1면영역에서 통상 제1하중과의 접촉 하중 집중을 받지않도록 하고, 상기 제2면이 거리 W상에 제2면과 함께 제1부재를 10˚이하의 범위에서 점증적으로 테이퍼진 변형각 α를 방지하도록 하기 위한 상기 에지로 부터 최소거리 W로 상기 제2표면을 내부로 확장하는, 제1부재보다 더 강한 제2부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 접촉에지 응력 감소용 관절면 보유보철.
  15. 제14항에 있어서, 거리 W가 적어도 2mm인 것을 특징으로 하는 접촉에지 응력 감소용 관절면 보유보철.
  16. 제14항에 있어서, 변형각 α가 5˚이하이고 거리 W가 적어도 3mm인 것을 특징으로 하는 접촉에지 응력 감소용 관절면 보유보철.
  17. 제14항에 있어서, 상기 제1면의 변형이 상기 에지를 중첩하는 영역에서 내부영역까지의 제1면과 상기 에지에서 상기 거리 W까지의 상기 제1면의 변형 정도에서 점증적인 변화로 이루어지는 것을 특징으로 하는 접촉에지 응력 감소용 관절면 보유보철.
  18. 상호 접촉중의 하중하에서 접합하는 표면을 가지는 각각의 제1 및 제2부재로 구성되는 관절을 포함하는 보철에 있어서,
    원형인 제1면을 가지는 열가소성 지기대와, 제1면을 접합 접속하는 제2면을 가지고 상기 제2면이 에지를 가지며, 상기 제2면이 상기 접합 접속중에 제1면과 압축 하중하에 있는 상기 에지를 포함하며, 상기 압축 하중이 상기 제1일면 영역에서 상기 지지대를 통상 제1 하중가의 접촉 하중집중을 받지 않도록 하고, 상기 제1하중가의 약 두배 이하의 제1부재에서 제2하중가의 제1면과 함께 제2면의 에지 연결 영역에서 지지대가 에지 응력 집중을 받지 않도록 하기 위해 상기 에지에서 거리 W까지의 상기 제2면 안쪽으로 확장하거나, 인접하는 점증적으로 테이퍼진 영역을 가지는 금속부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 접촉에지 응력 감소용 관절면 보유보철.
  19. 제18항에 있어서, 지지대와 부재가 무릎 보철의 경구 부품인 것을 특징으로 하는 접촉에지 응력 감소용 관절면 보유보철.
  20. 제18항에 있어서, 지지대가 UHMwPe이고 부재가 금속인 것을 특징으로 하는 접촉에지 응력 감소용 관절면 보유보철.
  21. 제18항에 있어서, 제2하중가가 제1하중가보다 약 25% 큰 것을 특징으로 하는 접촉에지 응력 감소용 관절면 보유보철.
  22. 제18항에 있어서, 지지대와 금속부재가 무릎 보철의 슬개골 부품인 것을 특징으로 하는 접촉에지 응력 감소용 관절면 보유보철.
  23. 제18항에 있어서, 상기 점증적으로 테이퍼진 영역이 상기 제2원형면 내부 상기 에지와 접선 가능한 굴곡으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 접촉에지 응력 감소용 관절면 보유보철.
  24. 제18항에 있어서, 상기 점증적으로 테이퍼진 영역에서 기본적으로 상기 에지상 제로로 부터 상기 원형 제2면상 최대치까지 변형이 될 수 있도록 상기 제2면으로 부터 상기 압축 하중에 반응하여, 상기 제1면에서 변형 변화가 기본적으로 일정한 비율로 되는 것을 특징으로 하는 접촉에지 응력 감소용 관절면 보유보철.
  25. 상호 접촉중의 하중하에서 접합하는 표면을 가지는 각각의 제1 및 제2부재로 구성되는 관점을 포함하는 보철에 있어서,
    제1면을 가지는 열가소성 제1부재와,
    제1면과 접합 접촉하는 제2면을 가지고, 상기 제2면이 에지를 가지며, 상기 제2면이 상기 접합접촉중에 제1면과 압축하에 있는 상기 에지를 포함하고, 상기 제2면이 기본적으로 상기 에지상 제로로 부터 상기 원형 제2면 거리 W상 최대치까지 변형되도록 상기 제2면과 함께 상기 압축하중에 반응하여 상기 제1면에서 제1부재의 변형변화가 대체로 점증적으로 일정한 비율로 방지되도록, 상기 에지 거리 W로 부터 상기 제2면을 내부로 확장하거나 인접한 점증적으로 테이퍼진 영역을 가지고 상기 제1면을 가지는 제2금속부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 접촉에지 응력 감소용 관절면 보유보철.
KR1019950043025A 1994-11-28 1995-11-22 접촉에지 응력 감소용 관절면 보유 보철 KR100375563B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/345,302 US5683467A (en) 1994-11-28 1994-11-28 Prosthesis with articulating surface stress reducing contact edge
US08/345302 1994-11-28
US08/345,302 1994-11-28

Publications (2)

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