KR100398469B1 - 인공고관절과 시멘트몰드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고관절의 심각한 손상으로 인해 회복 불가능한 환자에게 시술하는 인공고관절에 관한 것으로, 특히 마모가 적어 인공관절의 수명이 길고 환자들의 신체적 통증을 줄이며 인체에 무해하고 생체친화성이 우수하여 뼈와 조속히 접합되게 하는 인공고관절과 시멘트몰드에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 비구컵이 치골의 비구부위에 시술되고 비구컵에 내삽되는 볼이 장착된 스템이 대퇴골에 시술되는 인공고관절에 있어서,

외주연에 요홈이 형성되고 볼컵이 내측에 내삽되며 체결링이 체결홈에 결합되어 볼의 이탈을 방지하도록 구성된 비구컵과, 볼이 장착되는 상측부에 수개의 결속공이 천공되고 이와 대향측에 또다른 결속공이 천공되며 상하로 홈을 형성하여 구성된 스템으로 본 발명의 인공고관절이 이루어진다.

또한 본 발명은 본체를 제1분할체와 제2분할체로 양분할 하고 상기 분할체를 볼트와 너트로 조립되게 하며 제1분할체와 제2분할체에 시멘트가 주입되는 시멘트성형홈을 형성하여 본 발명의 시멘트몰드가 이루어진다.

Description

인공고관절과 시멘트몰드{A mechanical high joint and cement mold}

본 발명은 고관절의 심각한 손상으로 인해 회복 불가능한 환자에게 시술하는 인공고관절에 관한 것으로, 특히 마모가 적어 인공관절의 수명이 길고 환자들의 신체적 통증을 줄이며 인체에 무해하고 생체친화성이 우수하여 뼈와 조속히 접합되게 하는 인공고관절과 시멘트몰드에 관한 것이다.

인체에서 골반을 에워싼 치골(1)과 대퇴골(2)의 관절부위인 고관절은 도면에 도시된 도 1 과 같이 관절부위의 마모와 뼈조직의 노화 및 사고로 인하여 회복 불가능한 상태에 놓이는 환자가 점차 증가하고 있다.

최근 관절부위의 심각한 손상으로 회복 불가능한 환자에게 인공관절을 대치하는 시술이 널리 행해지고 있으며, 이러한 인공관절의 관절 운동부위에는 금속이나 세라믹 또는 폴리에틸렌 등이 사용되어 기계적 특성이 우수하고 마찰계수가 작으며 생체적합성을 높이고 있다.

일반적으로 인공고관절은 치골의 비구(acetabulum)부분과 대퇴골(femur)부분으로 구분되고, 여기서 대퇴골부분은 주로 금속 합금을 사용하며 비구부분은 세라믹이나 폴리에틸렌 등으로 제조하고 있다.

이러한 인공고관절은 인체내에서 장기간 사용되면 마모가 일어나서 이때 발생하는 마모입자들이 인체내 면역작용으로 뼈의 용혈을 유발시키며, 뼈의 용혈작용은 인공관절의 수명을 단축시키는 가장 큰 요인으로 작용한다고 밝혀지고 있다.

이같은 이유로 현재 사용되는 인공고관절의 평균 수명은 15년으로 제한되고 있어 이 기간이 경과하면 새로운 인공고관절로 교체하는 시술이 필요하므로, 인공고관절의 대치 수술을 받아야 하는 환자들은 재치환 수술로 인한 신체적 통증 뿐만아니라 경제적 부담을 감수해야 하는 실정이다.

도면에 도시된 도 2 는 기존의 인공고관절이 시술된 상태를 보이고 있는 것으로, 인체 치골(1)의 비구(3)부위에는 볼(21)이 내삽되어 자유롭게 회전하는 비구컵(acetabular cup,10)이 안착 시술되고, 대퇴골(2)의 상측부에는 볼(21)을 장착한 스템(stem,20)이 끼워져 시술되며, 대퇴골(2)의 상측부에 박힌 스템(20)은 분비되는 골수에 의해 응결 고착된다.

이러한 기존의 인공고관절은 볼을 장착한 스템이 대퇴골에 끼워져 고착된 상태에서 볼이 비구컵에 내삽되어 자유롭게 회전되므로 대퇴골의 움직임이 자유로운 상태로 회복될 수 있는 것이다.

기존에 제공되고 있는 인공고관절에서 비구컵은 내마모성을 높이고자 이형재질을 사용하여 이중으로 형성하고 여기에 볼을 체결하고 있으나, 이러한 체결방식에서 볼트를 사용하므로 시술의 지연을 초래하고 비구컵의 내구성을 떨어트리는 한편 여유간격이 적절치 못하여 상호간에 마모가 발생하고 있는 실정이다.

또한 치골의 비구부위에 안착 고정되는 비구컵의 경우 시술후 비구부위에 고착되는 시간이 오래 경과함에 따라 환자의 치료기간이 장기화 되고 또한 뼈와의 고착력이 떨어져 용혈을 유발시키므로 신체적 통증을 받고 있다.

한편 기존 인공고관절의 스템 시술에서 대퇴골에 홈을 파고 스템을 끼운 다음 대퇴골과의 고착력을 높이고자 스템과 홈사이에 시멘트(cement)를 주입하고 있으나, 이경우 시멘트가 어느정도 응결된 다음 시술이 진행되므로써 시술 시간이 상당히 지연되는 실정이다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 기존 인공고관절의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 이형재질로 구성된 비구컵에 체결링을 결합하여 볼을 간편하게 조립하고 비구컵의 외주연에 요홈을 형성해 뼈와의 고착력을 높이는 한편 대퇴골에 시술되는 스템에 결속공을 천공하여 결속선으로 스템을 대퇴골에 묶어매도록 하므로써, 마모를 줄이고 시술 시간을 단축시키며 뼈와의 고착력을 높이는 인공고관절을 제공하는 것이다.

한편 본 발명은 몰드에 시멘트를 주입하고 여기에 스템을 내삽하여 스템에 시멘트가 응결되게 한 다음 대퇴골에 스템을 시술하므로써 시술 시간을 단축시키는 시멘트몰드를 제공하는 것이다.

도 1 은 인체에서 고관절의 손상부위를 나타낸 요부 개략도

도 2 는 기존 인공고관절의 시술상태를 나타낸 요부 개략도

도 3 은 본 발명의 인공고관절이 시술된 상태를 나타낸 개략도

도 4 는 본 발명에 따른 비구컵의 조립상태 단면도

도 5 는 본 발명에 따른 비구컵의 조립을 위한 체결링의 측면도

도 6 은 본 발명의 인공고관절 작동상태도

도 7 은 본 발명에 따른 스템의 실시예를 나타낸 정면도

도 8 은 본 발명에 따른 스템의 시술상태도

도 9 는 본 발명의 다른 실시예인 비구컵의 시술상태 개략도

도 10 은 본 발명 다른 실시예의 조립상태도

도 11 은 본 발명 시멘트몰드의 분해 사시도

도 12 는 본 발명 시멘트몰드의 사용상태 분할 단면도

도 13 과 도 14 는 본 발명 시멘트몰드의 조립상태 요부 단면도

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

1 : 치골 2 : 대퇴골 3 : 비구

10 : 비구컵 11 : 볼컵 12 : 체결홈

13 : 체결링 15 : 요홈 20 : 스템

21 : 볼 22,23 : 결속공 24 : 홈

25 : 결속선 30 : 본체 31 : 제1분할체

32 : 제2분할체 33 : 볼트 34 : 핀

35 : 너트 36 : 시멘트성형홈

본 발명은 결합요소간의 마모를 줄이고 체결을 간편하게 하여 수명연장과 마모로 인한 인체의 부착용을 방지하는 한편 시술 시간을 단축시키고자 하는 것으로, 도면에 도시된 도 3 내지 도 14 에서 본 발명에 따른 실시예의 구성을 자세히 보이고 있다.

이러한 본 발명은 내마모성의 이형재질로 구성된 비구컵이 치골의 비구부위에 시술되고 비구컵에 내삽되는 볼이 장착된 스템이 대퇴골에 시술되는 인공고관절에 있어서,

외주연에 다수의 요홈(15)이 형성되고 체결홈(12)이 선단부에 형성된 볼컵(11)이 내측에 내삽되며 체결링(13)이 체결홈(12)에 결합되어 볼(21)의 이탈을 방지하도록 구성된 비구컵(10)과,

볼(21)이 장착되는 방향의 상측부에 수개의 결속공(22)이 천공되고 이와 대향측으로 경사지게 또다른 결속공(23)이 천공되며 상하로 홈(24)을 형성하여 구성된 스템(20)으로 본 발명의 인공고관절이 이루어진다.

또한 본 발명은 제1분할체(31)와 제2분할체(32)로 양분할된 본체(30)와,

상기 제1분할체(31)에 수개의 볼트(33)와 핀(34)이 돌출되도록 형성되고 제2분할체(32)에 볼트(33)와 핀(34)이 끼워지는 수개의 체결공(33a)과 끼움공(34a)이 형성되어 너트(35)로 조립되며, 상기 제1분할체(31)와 제2분할체(32)에 시멘트가 주입되는 시멘트성형홈(36)이 형성되어 본 발명의 시멘트몰드가 이루어진다.

최근 인공고관절에서 비구컵(10)은 치골(1)의 비구부위에 비구컵(10)이 고착되는 형태와 또는 비구컵(10)이 비구부위에서 자유롭게 움직일 수 있도록 시술하는 방식으로 구분된다.

본 발명의 비구컵(10)은 내마모성을 갖는 금속합금(티타늄,크롬,스테인레스)이나 세라믹 또는 초고분자량 폴리에틸렌(Ultra high molecular weight poly ethylene)등의 재질로 제작되며, 금속합금은 방사선투과조사로 철성분을 제거하므로써 인체에 무해하도록 멸균처리하게 된다.

비구컵(10)은 반구형으로 내측에 볼컵(11)이 내삽되어 체결턱(17)에 의해 결합되며, 내측에 내삽되는 볼컵(11)의 외측부에 체결홈(12)이 형성되어 체결링(13)이 결합된다.

상기 볼컵(11)의 내측에는 스템(20)에 장착된 볼(21)이 내삽되어 자유롭게 회전하게 되며, 볼컵(11)에 볼(21)을 내삽시킨 다음 체결홈(12)에 체결링(13)을 끼워 볼(21)의 이탈을 방지하게 된다.

체결링(13)은 볼(21)과 밀착되는 부위에 곡면부(14)를 형성하여 볼(21)과의 마찰을 줄이고 볼(21)의 움직임을 자유롭게 하며, 한쪽이 절개된 링형태로 양측단에 구멍을 천공하여 오므려 체결할 수 있도록 한다.

한편 치골(1)의 비구부위에 고착되는 비구컵(10)의 다른 형태로 비구부위와 밀착하는 외주연에 수개의 요홈(15)을 형성하여 요홈(15)에 골수가 유입되어 고착되게 하므로써 비구컵(10)의 고착력을 높이며, 여기서 요홈(15)은 원형상과 일자형상으로 형성할 수 있다.

상기 외주연에 요홈(15)이 형성된 비구컵(10)의 경우 내측에 볼(21)이 내삽되어 자유롭게 회전하며, 볼(21)이 내삽되는 외측부의 선단에 35~45˚로 경사면(16)을 형성하여 볼(21)과 스템(20)의 회전이 보다 자유롭게 할 수 있으며,여기서 경사면(16)의 각도를 40˚로 형성하면 가장 바람직하다.

따라서 본 발명은 비구컵(10)의 내측에 결합된 볼컵(11)에 볼(21)을 내삽하고 체결링(13)을 볼컵(11)에 체결하므로써 볼컵(11)과 볼(21)의 마모를 줄이고 시술 시간을 단축시키며 비구컵(10)의 고착력을 높이게 되는 것이다.

대퇴골(2)에 시술되는 본 발명의 스템(20)은 상측과 하측의 경사각이 130˚를 갖도록 하여 동양인의 체형에 가장 적합하도록 하며, 상측단에 볼(21)이 고정 결합되고 볼(21)이 장착된 아래로 수개의 결속공(22)이 천공되며 이 결속공(22)의 대향측에 또다른 결속공(23)을 천공하되, 아래로 경사지게 천공한다.

상기 수개의 결속공(22)(23)은 스템(20)을 대퇴골(2)에 끼워 시술한 다음 철사와 같은 결속선(25)을 결속공(22)(23)에 끼워서 대퇴골(2)에 묶어매도록 하여 스템(20)이 움직이지 않게 대퇴골(2)에 고정하며, 한편 스템(20)의 측면에 상하로 홈(24)을 형성하여 홈(24)에 골수가 유입되어 고착되게 하므로써 스템(20)이 시술된 후 비틀어지지 않도록 한다.

따라서 본 발명의 스템(20)은 대퇴골(2)과의 고정력이 높으므로 시술 후 고착이 빠를 뿐만아니라 대퇴골(2)과의 고착력이 높아 비틀림이 방지되며 동양인의 체형에 적합하게 제공되는 것이다.

또한 본 발명에서 제시하는 시멘트몰드는 대퇴골(2)에 스템(20)의 시술시 시멘트의 응결시간을 단축시키는 것으로, 스템(20)의 시술 전에 미리 시멘트를 스템(20)에 응결시킴으로써 시술시간을 단축시키게 된다.

시멘트몰드는 스템(20)에 시멘트가 응결된 후 분리가 가능케 본체(30)를 양분할하여 제1분할체(31)와 제2분할체(32)로 구성하고 분할면의 내측에 스템(20)의 형상을 갖도록 시멘트성형홈(36)을 형성하며, 상기 제1분할체(31)와 제2분할체(32)가 조립되도록 제1분할체(31)에 수개의 볼트(33)와 핀(34)을 장착하되, 상호 조립되는 면쪽으로 돌출되게 한다.

상기 수개의 볼트(33)와 핀(34)은 시멘트성형홈(36)의 외측으로 장착되게 하고, 제2분할체(32)에 볼트(33)와 핀(34)이 끼워지는 수개의 체결공(33a)과 끼움공(34a)을 형성하여 너트(35)를 볼트(33)에 체결해 본체(30)가 상호 조립되게 한다.

시멘트가 주입되는 시멘트성형홈(36)은 스템(20)의 형상을 갖도록 하되, 스템(20)의 외관보다 크게 형성하며, 사용과정은 먼저 시멘트성형홈(36)에 스템(20)을 내삽한 상태에서 본체(30)를 조립하고 스템(20)과 시멘트성형홈(36)과의 틈사이로 시멘트를 주입하여 스템(20)의 외부에 시멘트가 응결되게 한 다음 너트(35)를 풀어 본체(30)를 분리하고 시멘트성형홈(36)에서 시멘트가 응결된 스템(20)을 이탈시켜 대퇴골(2)에 시술하게 된다.

따라서 스템(20)의 시술 전에 미리 스템(20)에 시멘트를 응결시킴으로써 시멘트의 응결시간을 기다려야 하는 종전의 문제점을 해소시켜 시술시간을 단축시키는 것이다.

본 발명은 인공고관절의 수명 단축에 결정적인 요인인 결합요소간의 마모를 줄임으로써 수명을 연장시켜 재치환 수술을 받아야 하는 환자들의 신체적 통증과경제적 부담을 감소시키며 체결이 간편하게 이루어져 시술시간을 단축시키는 효과를 제공하는 것이다.

또한 본 발명은 시멘트몰드를 이용하여 스템의 시술 전에 미리 시멘트를 스템에 응결시킴으로써 스템의 시술 시간을 현저히 단축시키는 효과를 제공하는 것이다.

Claims (4)

1. 내마모성의 이형재질로 구성된 비구컵이 치골의 비구부위에 시술되고 비구컵에 내삽되는 볼이 장착된 스템이 대퇴골에 시술되는 인공고관절에 있어서,

   외측부에 체결홈(12)이 형성된 볼컵(11)이 내측에 내삽되며 체결링(13)이 체결홈(12)에 결합되어 볼(21)의 이탈을 방지하도록 구성된 비구컵(10)과,

   볼(21)이 장착되는 방향의 상측부에 수개의 결속공(22)이 천공되고 이와 대향측으로 경사지게 또다른 결속공(23)이 천공되며 상하로 홈(24)을 형성하여 구성된 스템(20)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인공고관절.
2. 본체(30)가 제1분할체(31)와 제2분할체(32)로 양분할 되며, 상기 제1분할체(31)에 수개의 볼트(33)와 핀(34)이 돌출되도록 형성되고 제2분할체(32)에 볼트(33)와 핀(34)이 끼워지는 수개의 체결공(33a)과 끼움공(34a)이 형성되어 너트(35)로 조립되며, 상기 제1분할체(31)와 제2분할체(32)의 내측에 시멘트가 주입되는 시멘트성형홈(36)이 형성되는 것을 특징으로 하는 시멘트몰드.
3. 제 1 항에서,

   비구컵(10)의 외주연에 다수의 요홈(15)이 형성되고 볼(21)이 내삽되는 외측부의 선단에 35~45˚로 경사면(16)을 형성하여 볼(21)과 스템(20)의 회전이 자유롭게 구성되는 것을 특징으로 하는 인공고관절.
4. 제 2 항에서,

   시멘트가 주입되는 시멘트성형홈(36)은 스템(20)의 형상을 갖도록 하고, 스템(20)의 외관보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 시멘트몰드.