KR100396430B1 - 보철고정장치 - Google Patents

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Abstract

경골 고정장치는 환형으로, 요부가 있는 금속제 트레이로 구성되며, 요부의 내부 깊이는 적어도 약 1.5 mm이며, 여기에서 고정대가 경골 원추형 골강 속에 축방향으로 삽입된다. 고정대는 트레이 가까운 쪽의 둥근 원통부와 트레이에서 먼 쪽의 원추부로 구성되어 있다. 핀은 고정대의 원통부로부터 방사형으로 뻗어 있고 경골을 관통하여 경골에 비틀림에 대한 약간의 저항력을 제공한다. 축방향으로 뻗은 채널은 고정대 둘레에 형성되며, 고정대 축과 평행한 저면을 가짐으로써 비틀림에 대한 추가적인 저항력을 제공한다. 채널은 축방향으로 시멘트와 결속되지 않아서 뼈에서 본 장치를 축방향으로 제거하는 동안 시멘트가 맨 먼저 본 장치에서 분리될 수 있도록 배치된다. 핀은 트레이에서 먼 쪽의 경사진 가장자리와 경사진 방사형 바깥 가장자리를 가짐으로써 고정대를 골강 가장자리에 대하여 중심에 위치시킨다. 트레이 요부의 시멘트는 트레이를 경골 절제면에 접합하여 골강 종축에 대한 비틀림에 대한 트레이의 주된 저항력을 제공한다.

Description

보철고정장치(補綴固定裝置)
본 발명은 보철고정장치에 관한 것으로, 특히 뼈 즉 경골(脛骨)에 보철장치를 부착시키는 고정대 및 관절지지면이 있는 고정대에 관한 것이다.
보철장치를 뼈에 고정시키는 데는 나사 접합, 압입, 시멘트 뼈접합, 생물학적 내식식(生物學的 內殖式), 다공면(多孔面)에로의 생물학적 고정 등 많은 방법이 활용되어 왔다.
현재는 시멘트 뼈접합식과 생물학적 내식식(內殖式)이 고정방법으로 선호되고 있다. 고르지 않은 뼈의 표면을 고정하는 데 종래는 평판, 핀(fin) 그리고 여러가지 면을 갖춘 정(釘)이 사용되었다. 종래 기술에서, 핀(fin)은 돌출부를 만들고, 이 핀(fin)을 뼈에 박기 위해 뼈에는 이에 맞는 홈과 같은 것을 준비할 필요가 있다.
이것은 바람직하지 못한데, 이는 이러한 핀(fin)이 없는 테이퍼진 고정대에 대하여 뼈를 준비하는 규정된 절차에 추가하여 외과적인 수술과정이 더 수반되어야 하기 때문이다. 예를 들어, 1993년 프레데릭 뷰셀(FREDERICK F. BUECHEL)이 저술한 "nj. LCS?TRICOMPARTMENTAL KNEE SYSTEM WITH POROCOAT, Surgical procedure"와 무릎 관절보철에 관한 기하학식 고정과 수술과정을 소개한 마이클 패파스(Michael J. Pappas)가 저술한 "Biomedical Engineering Trust, South Orange, NJ 및 Biomechanics and Design Rationale; New Jersey LCS?Knee Replacement System"을 참고할 수 있다.
이같은 보철장치상의 문제는 보철장치를 뼈에 정확하게 접합시키면서, 손상을 가하지 않고 뼈에서 보철장치를 제거할 수 있어야 한다는 것이다. 특히, 시멘트를 이러한 보철장치와 함께 사용하는데 대한 문제점은 잘 알려져 있다. 예를 들어, 시멘트가 맞물리는 보철장치 접합면의 홈에 걸려 접합된 경우, 보철장치를 제거할때 이 뼈에 걸린 부분이 손상을 입게 된다. 이와 같은 제거 작업은 접합작업의 실패나 기타 보철장치와 뼈 사이의 배치의 변질에 의해서 필요하게 된다. 보철장치를 고정장치로 뼈에 고정시키는 삽입과정에서 부딪치는 또 다른 문제는 정렬이다. 알려진 고정대는 여러 가지로 원추형, 직사각형, 핀(fin)형 등이 있다. 대응되는 골강은 해당 고정대와 유사한 형태로 만들어진다. 시멘트를 수용하기 위하여 이 요소들이 맞물릴 때, 이들 간에 틈이 생긴다. 이 요소들은 삽입 과정 중 일축상에 정렬을 할 필요가 있다. 이러한 틈으로 인해 삽입 중 또는 이후 시멘트의 양생 중에 오정렬(誤整列)이 발생할 수도 있다. 어떠한 오정렬도 이 보철장치를 한 사람에게 문제를 야기시킬 수 있으며, 특히 무릎 보철장치에 있어서는 운동 방향에 결정적인 문제를 초래할 수도 있다. 이와 같이 대응 요소들이 지정된 곳에 고정되어야 되며, 삽입과정 및 시멘트 양생과정에서 제대로 정렬을 유지하는 것이 중요하다.
또 다른 문제는 보철장치 사용 중 보철장치가 접합된 뼈에서 보철장치를 해체하는 것이다.
본 발명가는 이 고정장치와 이 장치가 접합되는 뼈 사이의 비틀림에 대한 저항력, 시멘트 양생이나 생물학적 내식 중의 안정성, 및 이 장치의 설치 및 실패한 경우의 제거의 용이성을 개선시킬 필요가 있음을 인식하였다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 보철고정장치는 관절지지대가 있는 보철 부품을 절제면(切除面)이 있는 뼈에 부착하는 것을 특징으로 한다. 상기 장치는 절제면에 수직인 축에 대한 비틀림 하중을 받으며, 이 비틀림 하중은 상기 장치를 뼈에 대해서 헐겁게 한다. 본 발명의 장치는 지지대를 받치는 제1면과 반대쪽의 제2면으로 구성된 트레이(tray), 상기 반대쪽의 제2면에 지지되며, 절제면과 맞닿고 위의 제2면에 최소한 1.5 mm 깊이로 적어도 하나의 요부(凹部)를 형성하여 시멘트를 수용함으로써 절제면에서 트레이를 뼈에 접착시키는 적어도 하나의 벽을 포함하여 구성되며, 상기 적어도 하나의 벽은 트레이에 작용하는 상기 축에 대한 상기 비틀림 하중에 대한 저항력을 시멘트와 함께 제공하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제2실시예에 따른 보철고정장치는 관절지지대가 있는 보철부품을 절제면이 있는 뼈에 부착하는 것을 특징으로 하며, 뼈에는 절제면과 절제면에 수직인 제1종축을 정의하는 골강이 있고, 골강은 그 가장자리에서 절제면과 통해 있으며, 상기 절제면과 골강이 상기 장치를 받치는 것을 특징으로 한다. 상기 장치에는 보철장치를 받치는 고정대가 있으며, 제2종축이 정의되어 있다. 구심(求心)수단은 고정대와 일체화되고 골강 가장자리와 맞물리기 위한 하나의 구조물을 형성하여 고정대를 상기 골강 안으로 축방향으로 삽입하는 동안 상기 고정대를 상기 골강 제1축에 대하여 중심에 위치시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제3실시예에 따른 고정대에는 저면을 가지는 축방향으로 뻗어 있는 다수의 채널이 있고, 둘레면이 있으며, 상기 채널 저면들은 트레이에서 먼 쪽의 채널 영역에서 고정대 둘레면과 교차하고, 상기 저면 각각의 상기 축에 대한 반경크기는 적어도 상응하는 교차점의 반경 크기만큼 큰 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제4실시예에 따른 고정대는 트레이에 달려 있고, 제2종축을 정의하며, 상기 축들이 대략 서로 평행인 상태로 상기 골강 안으로 삽입될 수 있는 크기로 되어 있고, 상기 고정대에는 상기 트레이 가까이에 축방향으로 뻗어 있는 원통부가 있고 상기 트레이에서 먼 쪽에 원통부에서 축방향으로 뻗어 있는 원추부가 있는 것을 특징으로 한다.
여기에 개시되는 실시예는 무릎 대체 경골보철장치에 관한 것이다. 다른 관절에 대해서도 본 발명에 따른 대체 보철장치가 제공될 수 있기 때문에 개시된 실시예는 예시로서 주어지는 것이다. 무릎 대체 보철장치(2)는 대퇴부 구조물(4)과 경골 구조물(6)로 구성되어 있다. 대퇴부 구조물(4)은 경질(硬質)의 방식금속(防蝕金屬)으로 구성되어 있다. 정형외과용으로는 코발트-크롬 합금이나 세라믹코팅된 티타늄 합금이 바람직하다. 대퇴부 구조물(4)은 깨끗한 관절표면(8)을 유지하고 있다. 대퇴부 구조물은 상업적으로 취득 가능하며 본 발명의 일부는 아니다.
경골 구조물(6)은 복합구조로 되어 있다. 이것은 위에 언급한 바람직한 재료로 이루어진 금속제 고정장치(10)와 스냅피트(SNAP FIT) 또는 다른 잠금 맞물림 장치에 의하여 종래 방법으로 상기 금속제 고정장치(10)에 단단히 고정되는 플라스틱 지지대(12)를 포함한다. 지지대(12)는 지지대면(14)으로 구성되어 있다. 상기 고정장치(10)는 경골 구조물(6)을 경골(16)에 고정한다. 정형외과용으로 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPe)이 선호되고 있다.
경골(16)은 고정장치(10)를 받치는 절제면(17)과 원추형 골강(19)으로 구성된다. 골강(19)에는 절제면(17)에 수직인 종축(19')이 있다. 고정대에는 종축(32)이 있다. 고정장치(10)는 고정대(18)와 트레이(tray)(20)를 포함한다. 트레이(20)는 절제면(17)에 접해있고, 골강(19)은 고정대(18)를 수용한다. 고정대(18)는 말단쪽의 구형(球形) 단부(22), 원추형 중심부(24) 및 둥근 원통형 기저부(26)로 구성된다. 네 개의 핀(28)이 원통형 기저부(26)에서 바깥쪽으로 방사상으로 뻗어 있다. 핀(28)들은 고정대의 둘레 주위에 등간격으로 배치된다. 핀(28)들은 결합 이음매없이 균질하게 이루어진 고정대 및 트레이와 일체로 되어 있는 균일한 단면의 평판이다. 핀(28)에는 고정대(18)의 종축(32)을 향하여 그리고 고정대의 말단쪽 단부(22)를 향하여 기울어진 테이퍼진 단부 가장자리(30)가 있다. 제 6도에서 핀(28)의 기울기 α는 고정대 축에 대하여 약 30°이다. 핀(28)은 또한 가장자리(30)보다 서서히 기울지만 고정대 축(32)을 향하여 대략 동일한 경사방향으로 기울어져 삽입중 경골 내부로 핀이 쉽게 관통하도록 하는 것이 바람직하다.
핀(28)은 비교적 얇고, 두께는 약 2 mm가 바람직하다. 핀(28)은, 실시예에서 처럼 경골에 삽입될 때 약 1.5 mm의 거리만큼 경골을 관통하기에 충분한, 제6도의 간격(d)만큼 고정대(18) 원통부(26)로부터 방사방향으로 돌출된다. 삽입 중 경골을 손상하지 않고 고정대에 고정대 축(32)에 대한 비틀림에 대한 저항력을 충분히 제공하기 때문에 핀을 얼마만큼 경골에 관통시키는가는 중요하다. 보다 강하게 관통시킬 경우 경골 손상이 초래될 수 있고 반면에 약하게 관통시킬 경우 바람직한 비틀림 저항력을 제공하지 못할 경우도 있다.
제6도에서 원추형 골강(19)은 고정대(18)의 원추부(24)의 지름보다 더 큰 지름으로 되어 있어, 고정대와 골강(19) 내의 경골 사이에 틈 G'를 만든다. 틈 G'는 고정장치(10)를 경골에 접합하는 시멘트를 위한 공간을 제공한다. 틈 G'로 인해 다음의 실시예에서 설명되듯이 핀을 사용치 않는 고정대 설치 및 시멘트 양생 중의 정렬문제가 야기된다.
핀(28)의 비틀림에 대한 저항력은 경골과 접속된 고정장치의 조기 해치를 방지하는데 도움이 된다. 동시에 핀(28)이 관통하는 경골에서 상응하는 채널이 형성되지 않도록 경골에서 핀을 아주 조금 관통시킨다.
경골(16) 원추형 골강(19)에 끼우는 고정대(18)의 원통형 기저부(26)는 트레이(20)에 인접한 기저 영역에서 골강(19) 내에 고정대(18)와 경골(16) 사이에 제5도의 틈 G를 형성하는 추가의 공간을 제공한다. 이 추가 공간의 틈 G는 고정대에 경골을 고정하는 시멘트로 채워지므로 중요하며, 이 영역의 시멘트는 고정장치(10)에 가해지는 측면 하중을 버티는 데 도움이 되도록 증가된 두께를 가지고 있다.
중앙부(24)와 원통형 기저부(26) 안으로 환상배열 구조로 된 네 개의 채널(36)이 깎여져 있다. 제5도의 채널(36)은 고정대 축(32)과 평행하며 교차점(38)에서 원추부(24)의 고정대 원추면과 교차한다. 이 교차점(38)은 채널(36)과 원추부(24) 표면 사이에서 점진적인 경계면을 형성한다. 다른 실시예에서는, 채널(36) 바닥벽 표면은 고정대 축(32)과 고정대 단부(22), 채널(36')(제5도에서 점선으로 표시)쪽으로도 기울 수 있다.
채널(36)이 채널(36")에 의해 나타낸 바와 같이 상술된 방향과 반대방향으로 고정대 축(32)과 기저부(2)쪽으로 기울지 않는다는 점은 중요하다. 이와 같은 역기울기는 방향(40)에 반대되는 교차지역(38)쪽으로 고정대 축(32)이 향하면서 고정대에 바람직하지 못한 돌출부나 하단 결속 내부에서 저면을 형성한다. 이러한 경우 채널(36")의 바닥벽은 돌출부와 같은 위치의 하단을 형성한다. 채널이 채널(37)(점선 표시)에서처럼 고정대 내에 요부가 있으면, 이것은 또한 고정대 축(32)에 바람직하지 못한 하단 돌출부(41)를 형성할 수 있다.
이같은 돌출부는 바람직하지 못하다. 고정대가 제5도의 고정대 축 방향(40)으로 골강(19)으로부터 해체된다면, 고정장치(10)를 경골에 접합하는데 사용되는 상기 채널 내에서 양생되는 시멘트는 쉽게 해체되지 않을 것이다. 돌출부는 고정대에서 시멘트를 수용하며, 시멘트로 인해 방향(40)으로 경골로부터 고정대가 제거되는 동안 경골에 손상을 입힐 수 있다.
고정대 축(32)과 평행으로 또는 채널(36')에서 전술한 것처럼 기울어지게 채널 저면을 만들는 것에 의해 채널 내의 시멘트는 경골에 손상을 가하지 않고 채널(36)에서 미끄러지게 된다. 때때로 고정장치(10)가 경골로부터 제거되어야 하기 때문에 이 점은 중요하다. 네 개의 채널이 제공되지만 원하는 바에 따라 채널은 그보다 많거나 적게도 쓰일 수가 있다. 채널(36)은 고정대(18)와 고정대 축(32) 주위의 경골 사이에서 비틀림에 대한 더 큰 저항력을 제공하는데 중요한 작용을 한다, 시멘트는 경골의 다공을 접착함과 동시에, 채널(36)에 위치하고 있기 때문에 고정대의 상기 영역에서 고정대 축(32) 중심으로 각도를 재는 방향으로 비틀림에 대한 저항력을 제공한다.
제3도의 트레이(20) 아래쪽은 환형으로 간격을 두고 배치된 네 개의 요부(42)로 형성되어 있다. 요부(42)는 바깥쪽 둘레면(44)과, 트레이(20)의 말단 측면(47)에 달려 있는 방사방향 바깥쪽으로 뻗어 있는 벽(46)에 의해 형성된다. 벽(46)은 본 실시예에서 핀(28)과 동평면 상으로 되어 있다. 요부(42)는 경골(16)에 대한 트레이(20)의 고정대 축(32)상의 비틀림에 대한 주된 저항력을 제공하는데있어 중요하다. 요부(42)의 바람직한 두께는 약 2.5 mm이지만, 1.5 mm 정도나 그 이상도 가능하다.
이 두께는 요부에 있는 시멘트가 또한 절제면에 있는 뼈의 다공에 접착되기 때문에 중요하다. 절제면(17)의 주위 영역에 있는 뼈는 중심 지역에 있는 뼈보다 더 밀도가 크다. 이러한 밀도가 더 큰 뼈는 트레이(20)의 바깥 반경 영역에 있는 요부(42)와 결합하여 비틀림에 대한 저항력을 향상시킨다. 밀도가 큰 뼈는 비교적 밀도가 작은 내부의 뼈보다 더 강한 힘을 가지고 있다 비틀림에 대한 저항력은 고정대 축(32)에 대한 트레이의 비틀림에 버티기 위하여 요부(42)에서 시멘트(표시 안됨)와 상호작용하는 방사상 벽(46)들에 의해 제공된다.
한편으론, 방사상 벽(46)들은 트레이(20) 외벽이 원형이 아닌 경우 비틀림에 대한 저항력을 제공하는 데 필수적인 것이 아니다. 예를 들어, 제8도에서 트레이(66)는 모래시계형의 외벽(70)을 갖지만 기타 다른 비원형도 가능하다. 바깥 둘레벽(70)이 요부(72) 주변을 형성한다. 이 요부 내의 시멘트는 외벽(70)과 맞닿아서 제1도의 고정대 축(32)에 대응하는 축(68)에 대한 비틀림 하중에 저항한다.
예를 들어, 하중 F가 제8도의 축(68)으로부터 반경거리 R만큼 떨어져서 작용할 경우 이 하중은 외벽(70)을 향하여 작용한다. 원형의 바깥 둘레벽(표시 안됨)에서는, 바깥 둘레 내의 시멘트에 가해지는 모든 접선 하중이 비틀림에 대한 저항력이 최소가 되는 벽을 향하여 작용하지는 않을 것이다. 시멘트가 트레이 바깥면(74)에서 접착되지 못할 경우 트레이는 축(68)상에서 시멘트 주위로 돌기만 할 수 있다. 트레이의 회전에 대한 이러한 시멘트의 상대적인 회전은 제8도의 실시예에서억제되고 있다. 따라서 시멘트가 바깥면(74)에 트레이(66)를 접착하지 못할 경우 원형이 아닌 외벽(70)은 시멘트에 대한 트레이의 상대적인 회전을 억제시키게 된다. 고정대가 사용되지 않는 작업에서 이 점은 중요하며 트레이(66)는 트레이(66)를 통해서만 경골(또는 기타 뼈)에 접착된다.
제4도에서 잘 보여지듯이, 경골 구조물(6)을 박기 위해서, 주변 경골(48)이 경골 절제면(17)을 만들도록 절제되어 있다. 둥근 원추형 골강(19)은 이때 바깥 경골(50)에서 준비된다. 이러한 절차는 프레데릭 뷰셀(Frederick F. Buechel)의 전술한 저서에 설명되어 있다. 이러한 골강은 종래기술에서 비틀림에 저항하는 고정대의 고정을 위해 일반적으로 사용되는 직사각형의 십자 슬롯 형상과 비교할 때 준비가 간편하다. 그 다음에 뼈 시멘트가 골강(19)에, 고정대에 그리고 요부(42) 내에 위치된다. 고정대(18)의 단부(22)는 핀(28)의 경사진 가장자리(30)가 골강(19)의 바깥 가장자리(52)와 맞물릴 때까지 골강(19) 내부에 삽입된다. 이러한 구성을 분명하게 보이기 위하여, 시멘트는 제4도에서 도시되지 않았다.
경사진 가장자리(30)는 골강(19) 내에서 고정대(18)의 축(32)을 골강 종축(19')에 대략 중심을 맞춰 정렬시킨다. 이렇게 함으로써 제5도의 틈(G')에 의해 고정대(18)가 골강(19)의 한쪽으로 쏠리는 것을 방지할 수 있고, 이로써 경골 구조물(6)을 골강(19)에 대하여 정확하게 위치정렬할 수 있다. 핀(28)의 크기로 인해 핀은 전술한 바와 같이 접착된 골강 근처의 뼈에 관통된다. 그 다음에 경골 구조물(6)은 축(32)을 따라 끼워져서, 트레이(20)의 바깥면(54)이 경골의 절제면(17)과 같은 평면에 놓이게 될 때까지 핀(28)을 주변 경골(48)의 뼈 속으로 밀어넣는다. 핀(28)의 테이퍼진 바깥 가장자리(34)는 끼워넣는 동안 축들(19', 32)이 대략 동축상으로 정렬된 상태를 유지하도록 돕는다.
끼워넣을 때의 압착 때문에 시멘트는 절제된 경골면(17)에 국부적으로 침투하게 되며, 원추형 골강(19)의 표면은 뼈와 시멘트 사이에서 3차원의 상호결속을 형성한다. 경골(16)과 경골 구조물(6) 사이의 비틀림 하중은 트레이(20)에 있는 요부(42)의 벽(44, 46)과 요부(42)의 시멘트에 의해 주로 억제된다. 본 실시예에서는 벽(44)이 원형이 아니고 제8도의 트레이(66)의 형태일 수 있으므로 벽(44)은 비틀림에 대한 저항력에 도움이 된다. 이러한 벽들은 큰 비틀림 하중을 받는다. 이는 바깥면(54) 상의 벽들(44,42)의 접합면들과 요부(42) 내 및 경골 절제면(17) 상의 시멘트와 연관된 거리들이 고정대(18)와 골강(19) 사이의 접합면들에 연관된 거리들과 비교할 때 비교적 크기 때문이다.
더욱이 요부(42)에서 시멘트의 접합면과 절제면(17)간의 둘레벽(44)에 인접한 뼈의 밀도는 뼈가 비교적 약한 고정대(18)의 영역에서보다 훨씬 더 크다. 따라서 주변 접합면의 영역에 있는 뼈는 비틀림 하중을 더 수반할 수 있다. 핀(28)과 주변 경골(48)의 뼈와의 맞물림, 그리고 시멘트와 채널(36)의 맞물림도 비틀림 하중에 대한 추가적인 저항력을 제공하지만, 그 정도는 트레이(20)와 요부(42)의 시멘트 사이의 맞물림보다 훨씬 약하다.
바람직한 것은 제3도의 벽(46)과 같은 방사형 벽들과 제8도의 벽(70)과 같은 비원형 트레이에 있는 바깥 둘레벽이 하나의 트레이 내에서 조합되는 것이다. 그러나 다른 설치에서는 제8도에서 보여지듯이 비원형 외벽 형태만을 취할 수 있다.
핀(28)의 주된 기능은 보철작업 중 경골 구조물(6)을 정렬시키고 시멘트 양생 중에 이러한 정렬을 유지시키는 것이다. 따라서, 여기서 설명되는 고정장치(10)가 구비된 경골 트레이(20)는 직사각형 또는 다른 형태의 고정대와 같이 오늘날 정형외과 수술에서 흔히 사용되는 비틀림 억제 고정장치에 바탕을 둔 고정대보다 보철작업하는데 훨씬 단순하며, 더 효과적이다.
고정장치(10)의 표면 형태는 제5도의 채널들(36',37)을 참조하여 설명한 바와 같은 축방향으로 뻗어 있는 언더컷이 고정대에 없도록 되어 있다. 따라서 경골 구조물(6)은 시멘트와 먼 쪽 경골(50)의 뼈 사이의 접합면을 건들지 않고 경골(6)에서 용이하게 해체될 수 있다. 따라서, 나중에 시멘트를 제거하기 쉽도록 시멘트에 접근할 수 있게 되어 있다.
상기에서 언급한 바와 같이 고정대 축(32) 방향으로 3차원적 결속부, 예컨대 고정대(18)의 측면에 또는 트레이(20)와 절제면(17) 사이에 있는 언더컷이 시멘트와 고정장치(10) 사이에 존재할 경우, 경골 구조물(6)의 해체는 중요한 뼈의 손상을 야기시킬 수 있다. 시멘트는 고정장치(10) 및 주변 경골(48)의 뼈에서 떨어져 나오지 못할 수 있다. 이로 인해 뼈 내부에서 골절이 일어나 뼈가 시멘트에 견고하게 달라붙어 주변 경골(48)로부터 떨어져 나오게 된다.
예를 들어, 채널(36)을 사용하여 설명했듯이 축방향으로 경골 구조물(6)과 시멘트간의 3차원적 결속 연결이 없을 경우 또다른 중요한 이점을 갖게 된다. 인간의 정상 활동 중 경골 트레이(20)에 가해지는 하중은 변화한다. 예를 들어, 발을 한번 내디디면 하중은 무릎의 중간 골류에 집중되며, 다시 발을 내디디면 측면 골류에 하중이 집중된다. 이것은 서두에서 언급한 패파스 등(Pappas)의 저술에서 소개된 상황을 만들며, 또한 실시예 제2도의 측면(56)에서 설명되고 있다. 트레이(20)의 중간 측면(58)은 절제면(17)을 약간 들어 올리는 경향이 있다. 예를 들어, 제5도와 관련하여 상기와 같이 트레이(20)와 시멘트 사이에 3차원적인 축결합이 있을 경우 인장하중은 상기 들어 올리는 때에 뼈에서 야기될 수 있다. 시멘트는 들어올려지는 영역의 뼈 위에 발라진다. 상기 인장하중은 뼈에는 좋지 않으며, 시멘트와 뼈의 접합부가 고착되지 않는 결과를 낳는다. 이러한 상황은 본 장치에서는 실질적으로 방지되는데, 그 이유는 경골 트레이의 측면을 조금 들어올리면 트레이와 시멘트가 약간 분리되게 되지만, 이는 뼈와 시멘트의 분리보다는 손상이 적은 결과가 되기 때문이다. 이것은 시멘트와 트레이 간의 접착이 뼈의 다공으로 인해 뼈와의 접착보다는 더 약하다고 가정한 결과이며, 이러한 다공은 트레이의 시멘트 수용면의 접합면에는 없다.
제7도에는 제1도의 트레이(20)와 지지대(12)가 제1도에서처럼 별도의 요소가 아니라 일체인 하나의 열가소성 구조물인 또 다른 실시예가 개시되어 있다. 지지대(60), 트레이 부분(62) 및 고정대(64)는 하나의 열가소성체이다. 트레이 부분(62)은 제1-4도에서 트레이(20)의 구조에 대략 대응되며 고정대(64)는 대략 고정대(18)에 대응된다. 제1-4도에서 트레이(20)와 고정대(18)는 금속제의 단일체 구조로 형성되고, 지지대는 열가소성 유닛으로 되어 있다. 제5도에서 전체 구조는 단일 열가소성 구조로 구성되어 있다. 반면에, 트레이 부분(62)의 요부(66), 채널(68) 및 핀(제7도에 표시 안됨)의 구성은 제1-4도의 실시예의 대응 요소들과 동일한 구조로 되어 있다.
예시로서 설명된 개시된 구조물에 여러 가지 변형을 가할 수 있음을 당업자라면 알 것이다. 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위에 따라야 할 것이다.
제1도는 본 발명의 제1실시예에 따른 무릎 보철장치에 대한 측면도이다,
제2도는 제1도의 보철장치에 대한 정면도이다,
제3도는 제1도 및 제2도의 실시예의 트레이(tray)에 대한 사시도이다,
제4도는 부분적으로 경골에 삽입되고 고정대를 수용하는 뼈의 골강과 정렬된 제3도의 트레이를 나타내는 제2도의 발명의 실시예에 대한 단면도이다,
제5도는 고정대와 뼈의 채널 부분을 도시하는 본 발명의 실시예에 대한 단면도이다.
제6도는 고정대와 뼈의 핀(fin) 부분을 도시하는 본 발명의 실시예에 대한 단면도이다,
제7도는 본 발명의 제2실시예에 대한 부분단면 측면도이다,
제8도는 본 발명의 제2실시예에 따른 트레이의 저면 평면도이다.

Claims (21)

  1. 뼈의 절제면(切除面)에 수직인 축에 대하여 작용하여 뼈에 대한 고정상태를 해체시키는 비틀림 하중을 받는, 지지대가 있는 보철장치 부품을 절제면이 있는 뼈에 접합시키기 위한 보철고정장치에 있어서,
    상기 지지대를 받치기 위한 제1면과 반대쪽의 제2면이 있는 트레이(tray); 및
    상기 절제면과 맞닿으며, 최소한 1.5 mm 깊이로 상기 제2면에 적어도 하나의 요부(凹部)를 형성하여 시멘트를 수용함으로써 상기 절제면에서 트레이를 뼈에 접착시키는, 상기 반대쪽 제2면에 달려 있는 적어도 하나의 벽을 포함하여 구성되며,
    상기 적어도 하나의 벽은 상기 트레이에 작용하는 상기 축에 대한 상기 비틀림 하중에 대한 저항력을 시멘트와 함께 제공하도록 구성된 것을 특징으로 하는 보철고정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 벽은 원형이 아닌 것을 특징으로 하는 보철고정장치.
  3. 제1항에 있어서,
    트레이에는 환형의 바깥쪽 둘레 가장자리가 있고, 상기 적어도 하나의 벽은 상기 둘레 가장자리에 대하여 방사형인 것을 특징으로 하는 보철고정장치.
  4. 제1항에 있어서,
    뼈에는 뼈의 표면과 통해 있는 골강이 있으며, 상기 골강은 상기 축을 정의하고, 상기 절제면과 골강은 상기 보철고정장치를 받치며,
    상기 보철고정장치는 축방향으로 상기 트레이에 달려 있는 고정대를 더욱 포함하고, 상기 고정대에는 상기 트레이에 가까운 쪽에 둥근 원통부가 있고 트레이에서 먼 쪽에 둥근 원통부에 달려 있는 원추부가 있으며, 상기 원통부 및 원추부는 상기 골강에 수용될 수 있는 크기로 되어 있어, 고정대가 골강에 수용되었을 때 제2면이 절제면과 맞닿는 것을 특징으로 하는 보철고정장치.
  5. 제1항에 있어서,
    트레이에는 환형의 둘레벽과 상기 고정대에서 상기 둘레벽까지 뻗어 있는 다수의 방사형 벽이 있으며, 상기 벽들은 고정대 주위로 환형으로 간격을 두고 배치된 다수의 요부(凹部)를 형성하는 것을 특징으로 하는 보철고정장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 고정대를 상기 골강 내에 삽입하는 동안 상기 고정대를 상기 골강에 대하여 반경방향으로 중심에 위치시키는 상기 고정대에 부착된 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 보철고정장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 고정대에는 종축이 있고, 상기 골강의 가장자리는 절제면이며, 중심에 위치시키는 수단은 상기 고정대에서 방사상으로 바깥쪽으로 뻗어 있는 다수의 돌출부를 포함하고, 상기 둘출부들에는 고정대 축을 향하여 및 트레이에서 먼 쪽의 고정대를 단부를 향하여 기울어지고 상기 삽입하는 동안 상기 절제면에서 골강 가장자리와 맞닿도록 원추형 회전면 위에 놓여지는 크기로 된 상기 트레이에서 먼 쪽의 가장자리가 있는 것을 특징으로 하는 보철고정장치.
  8. 제7항에 있어서,
    돌출부들은 축방향으로 및 방사상으로 뻗어 있는 평평한 핀(fin)인 것을 특징으로 하는 보철고정장치.
  9. 제4항에 있어서,
    고정대에는 상기 둥근 원통부에서 축방향으로 뻗어서 원추부에서 끝나는 다수의 채널이 있는 것을 특징으로 하는 보철고정장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 채널에는 저면이 있고, 상기 고정대에는 둘레면이 있으며, 상기 채널저면들은 고정대 둘레면과 교차하여 고정대와 채널 저면과의 교차점에서부터 트레이에서 먼 쪽의 고정대 단부까지의 영역에서 고정대가 방사방향 안쪽으로 점차 가늘어지도록 된 것을 특징으로 하는 보철고정장치.
  11. 제10항에 있어서,
    고정대에는 종축이 있으며, 교차점 각각은 고정대 축에 대하여 소정 크기의 반경을 가지고, 채널 저면 각각의 반경 크기는 해당 채널의 상기 교차 반경 크기보다 작지 않은 것을 특징으로 하는 보철고정장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 고정대에는 종축이 있으며, 상기 채널 저면은 고정대의 종축과 평행인 것을 특징으로 하는 보철고정장치.
  13. 뼈의 절제면과, 절제면에 수직인 제1종축을 정의하고 가장자리에서 절제면과 통해 있는 뼈의 골강에 의해 받쳐지는, 지지대가 있는 보철장치 부품을 절제면이 있는 뼈에 접합시키기 위한 보철고정장치에 있어서,
    보철을 받치며 제2종축을 정의하는 고정대; 및
    고정대와 일체화되고 골강 가장자리와 맞물리기 위한 하나의 구조물을 형성하여 고정대를 상기 골강 안으로 축방향으로 삽입하는 동안 상기 고정대를 상기 골강 제1축에 대하여 중심에 위치시키는 구심(求心)수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 보철고정장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 절제면에 접합되는 트레이를 포함하며, 상기 고정대는 트레이에 달려 있고, 트레이에는 상기 지지대를 받치는 제1면과 상기 절제면에 접합되는 반대쪽의 제2면이 있는 것을 특징으로 하는 보철고정장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 구심수단은 상기 고정대에서 방사상으로 바깥쪽으로 뻗어 있는 다수개의 돌출부를 갖는 것을 특징으로 하는 보철고정장치.
  16. 제15항에 있어서,
    돌출부들은 방사상으로 바깥쪽으로 뻗어 있는 다수개의 핀이며, 핀들에는 트레이에서 먼 쪽의 고정대 단부를 향하는 일 방향으로 고정대 종축을 향하여 기울어진 트레이에서 먼 쪽 가장자리가 있는 것을 특징으로 하는 보철고정장치.
  17. 뼈의 절제면과 가장자리에서 상기 절제면과 통해 있는 뼈의 골강에 의해 받쳐지는, 지지대가 있는 보철장치 부품을 뼈에 접합하기 위한 보철고정장치로서,
    상기 지지대를 받치는 제1면과 상기 젤제면에 접합되는 반대쪽의 제2면을 가지는 트레이; 및
    상기 트레이에 달려 있고 종축을 정의하는 고정대를 포함하며,
    상기 고정대에는 저면을 가지는 축방향으로 뻗어 있는 다수의 채널이 있고,둘레면이 있으며, 상기 채널 저면들은 트레이에서 먼 쪽의 채널 영역에서 고정대 둘레면과 교차하고, 상기 저면 각각의 상기 축에 대한 반경 크기는 적어도 상응하는 교차점의 반경 크기만큼 큰 것을 특징으로 하는 보철고정장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 채널 저면은 고정대 종축과 평행인 것을 특징으로 하는 보철고정장치.
  19. 뼈의 절제면과, 절제면에 수직인 제1종축을 정의하고 가장자리에서 절제면과 통해 있는 뼈의 원추형 골강에 의해 받쳐지는, 지지대가 있는 보철장치 부품을 뼈에 접합시키기 위한 보철고정장치로서,
    상기 지지대를 받치는 제1면과 상기 절제면에 접합되는 반대쪽의 제2면이 있는 트레이; 및
    상기 트레이에 달려 있고 제2종축을 정의하는 고정대를 포함하며,
    상기 고정대는 상기 축들이 대략 서로 평행인 상태로 상기 골강 안으로 삽입될 수 있는 크기로 되어 있고, 상기 고정대에는 상기 트레이 가까이에 축방향으로 뻗어 있는 원통부가 있고 상기 트레이에서 먼 쪽에 원통부에서 축방향으로 뻗어 있는 원추부가 있는 것을 특징으로 하는 보철고정장치.
  20. 제19항에 있어서,
    고정대는 상기 원추부와 결합된 구형(球形) 단부를 갖는 것을 특징으로 하는보철고정장치.
  21. 제19항에 있어서,
    고정대는 고정대를 골강 안으로 삽입하는 것과 관련하여 고정대와 일체화되고 고정대와 함께 하나의 구조물을 형성하여 고정대를 중심에 위치시키는 구심(求心)수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 보철고정장치.
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