KR100446409B1 - 고관절 내부 인공 기관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대퇴부에 고정된 스템(1)과, 목부를 통해 스템에 의해 지지되는 관절 헤드(4)를 구비한 고관절 내부 인공 기관에 관한 것이다. 이식시에, 헤드의 목부 내에서 서로 다르게 선택된 절제면으로서 하나 및 동일한 인공 기관을 사용할 수 있도록, 본 인공 기관은 스템(1)이 대체로 일정하게 원호로 만곡되고, 목부(3)가 대략 동일 방향으로 스템(1)의 상부 단부에 인접하고, 스템(1)의 길이가 150 mm보다 작으며, 동일한 스템 형상을 유지하면서, 일부 목부 길이가 평균적인 본래 대퇴 목부의 길이보다 더 작은 상이한 목부 길이들이 이용될 수 있는 특징을 갖는다.

Description

고관절 내부 인공 기관 {HIP-JOINT ENDOPROSTHESIS}

고관절의 보철 의학(prosthetic surgery)의 초기 단계에서는, 관절 헤드를 대퇴의 인접한 골단(骨端, epiphysis)의 해면체 및 대퇴 목부에 의해 보유 지지되는 직선 스템(stem)에 의해 보유 지지되는 이식물로 대체하려는 시도가 있어 왔다. 이러한 구성은 힘을 대퇴에 전달하는 데 부적합한 것으로 알려졌다. 따라서, 고관절 내부 인공 기관은 전반적으로 스템이 뼈의 골체부(diaphysis)로 도달되는 데 사용되었다(FR-A-2,636,837, US-A-5,413,610, GB-A-2,069,340; EP-A-477,113, FR-A-2,706,283, EP-A-711,534, FR-A-2,629,707, FR-A-2,429,010). 이를 위한 충분한 접근을 얻기 위해서는, 대퇴 목부가 완전히 절제된다. 최근에는, 대퇴 목부가 보존될 수 있는 고관절 내부 인공 기관이 제안되었다. 그 절제는 관절 헤드 바로 아래에서 수행된다(EP-A-666,069, 칼럼 2, 1. 47; EP-A-579,868, 칼럼 8, 1. 51; WO 87/00033, p. 6, 칼럼 19). 칼라형 목부 베어링은 대퇴 목부의 절제면 상에 지지되도록 제공된다. 인공 기관의 관절 헤드의 중심으로부터 목부 베어링의 지지면의 거리는 불변인 데, 그 이유는 관절 헤드의 바로 아래에서 절제된 결과로서 편차들이 배제되기 때문이다. 반면에, 종래의 이식 고관절 내부 인공 기관의 경우에, 대체되어야 할 뼈의 상이한 길이를 벌충하기 위해 상이한 목부 길이의 인공 기관을 재고로 비축하는 것이 알려져 있다(FR-A-2,429,010, FR-A-2,629,707, US-A-5,413,610, FR-A-2,636,837).

본 발명은 양호한 실시예가 도시된 다음의 도면을 참조하여 보다 상세히 설명된다.

도1 내지 도3은 상이한 위치의 절제면으로서 LM면으로 투영한 인공 기관을 도시한다.

도4는 인공 기관을 대체로 일반적인 크기로 도시한 측면도이다.

도5는 스템을 지점(A, B, C)에서 도시한 단면도이다.

도6은 스템을 지점(D)에서 도시한 단면도이다.

도7은 인공 기관 스템의 주요 외형을 LM면으로 투영한 기하학적인 상태를 도시하는 도면이다.

본 발명은 원래의 대퇴 목부를 보존하기 위한 형태의 인공 기관에서 비롯된다(EP-A-666 069). 본 발명의 목적은 필요하다면 수술 중에 결정될 수도 있는 다방면의 사용 가능성을 높이는 것이다.

본 발명에 따른 해결 방안은 청구범위 제1항의 특징부에 제시된다. 대퇴에 고정되고 대체로 일정하게 원호로 만곡되며 그 길이가 150 mm 이하인 스템과, 스템의 상부 단부에 대략적으로 동일 방향으로 인접하고 그 길이가 평균적인 원래의 대퇴 목부의 길이보다 더 짧으며 관절 헤드를 지지하는 목부를 구비한 고관절 내부 인공 기관(이하, 고관절 인공 기관이라 함)에 있어서, LM(lateral-medial)면 상에서 투영시에 스템의 기하학적인 형상은,- 인접부에서의 스템의 중간 외형은 반경 길이 계수 K·7.2를 갖는 원호를 따르고, 말단부에서의 스템의 중간 외형은 반경 길이 계수 K·27을 갖는 인접한 공통 방향의 원호를 따르며,- 인접부에서의 스템의 측면 외형은 반경 길이 계수 K·12.4를 갖는 원호를 따르고 말단부에서의 측면 외형은 반경 길이 계수 K·21을 갖는 인접한 공통 방향의 원호를 따르며, 2개의 외형들을 한정하는 원호들은 측면 및 중간 외형에 대해 동일한 인접부로부터 말단부로의 교차 지점에서 1.9 cm의 거리를 갖고,- 그 반경들은 교차 지점에서 서로 3.8도의 각도를 형성하며,- 계수 K는 각각의 인공 기관에 대해 일정한 0.8 내지 1.1 cm 사이의 상수이고,- 상기 원호들로부터의 외형들의 편차는 3 mm 이하이도록 구성된다.

상이한 인공 기관 크기의 외형들은 스케일링 계수 K에 의해 상호 연관된다.

이러한 특징들의 조합은 외과 의사가 수술 중에 인지하게 되는 상황들에 따라 대퇴 목부를 전체적으로 또는 부분적으로 보존하거나 혹은 전혀 보존하지 않는 것을 결정할 수 있다. 외과 의사는 본 발명에 따른 인공 기관을 상황에 따라 더 깊거나 또는 얕은 깊이로 이식할 수 있으므로, 한편으로는 가능한한 많은 골재를 보존하는 데 있어서 다른 한편으로는 안정된 보철 지지부를 만드는 데 있어서 가능한 최상의 절충안을 찾을 수 있다. 특히 나이가 어린 환자들의 경우에, 제1 인공 기관 이식 중에, 예기되는 제2의 인공 기관 피팅(fitting) 또는 제3의 인공 기관 피팅을 고려하여 가능한한 많은 골재를 보존하는 것이 중요하다.

상기 특징들에 의해, 절제면의 위치에 따라 스템은 대응되게 만곡된 경로 상에서 대퇴 목부를 통해 대퇴의 인접 부분으로 그 자체에 대해 평행하게 삽입될 수 있다.

스템의 선단(tip)이 골체부만큼 멀리 돌출될 수 있더라도, 본 발명에 따르면 이것은 제한된 길이에 대해서만 가능하다. 그럼에도 불구하고, 인공 기관 스템은 피질골의 두께에 의해 양호하게 지지되는 대퇴 영역에 도달된다. 스템 길이는 양호하게는 150 mm보다 상당히 작고, 대략적으로는 100 내지 140 mm이고, 보다 양호하게는 130 mm까지이다. 그 길이는 (목부 베어링 아래의) 스템의 상부 단부의 중심으로부터 스템의 선단만큼 먼 직선으로 측정된다. 인공 기관이 뼈속에 배치되는 깊이는 대퇴 목부의 절제 정도에 따라 결정된다. 그럼에도 불구하고 관절 헤드가 소정의 위치에 배치되도록 보장하기 위해, 대퇴 목부의 절제 정도와는 무관하게, 본 발명에 따라 상이한 목부 길이들이 제공된다. 적어도 일부분의 대퇴 목부 길이가 남게 되므로, 이용 가능한 목부 길이들은 평균적인 본래의 대퇴 목부 길이보다 더 짧다.

공지된 인공 기관들이 소정의 절제면을 필요로 하지만, 즉 관절 헤드의 바로 아래에서 또는 대퇴 목부의 말단부에서 절제면을 필요로 하지만, 이러한 것은 본 발명에 따른 인공 기관을 사용하는 경우가 아니다. 대신에, 스템의 일정한 만곡에 의해 스템이 상이한 깊이로 이식될 수 있으며, 관절 헤드에 대한 절제면의 상이한 위치는 적절한 목부 길이를 선택함으로써 보상될 수 있다. 이러한 것은 관절 헤드가 연결되도록 목부에 플러그 콘(plug cone)을 장착하고 상이한 부착 길이를 갖는 유용한 관절 헤드를 제조함으로써 용이하게 수행된다.

LM면에서 투영할 때 스템은 그 공간이 스템의 가장 큰 두께와 동일한 2개의 동심원들 사이에 배치하는 것이 양호하다.

측방향에서 도시할 때, 스템의 외형은 뼈의 경로를 따른다. 또한, 특히 목부의 전경(anteversion, 前傾)을 정확하게 모의하는 것과 신체의 2 측면에 대응되는 상이한 스템 구성을 제공하는 것이 도움이 된다.

스템은 양호하게는 그 전방 및 후방에서만 복수의 깊은 홈을 구비하고, 그 홈들의 경로는 스템의 만곡에 대해 평행하다. 이러한 홈들은 골재를 수용하여 비접합질 이식의 경우들에서 스템을 지지하는 데 도움이 된다. 그 경로가 스템의 만곡에 대해 평행하므로, 그 안내 특성에 의해 그 자체에 평행한 만곡 궤도에 대해 인공 기관을 뼈속으로 정확하게 삽입하는 데 도움이 된다.

전체 길이의 대략 3분의 1을 차지하는 인공 기관 스템의 하부 섹션은 스템의 나머지 상부 부분보다 더 작은 만곡을 가질 수 있다. 이러한 만곡은 스템의 두께가 그 하부 단부로 갈수록 더 얇아짐에 따라 더 작아질 수 있다.

인공 기관은 스템(1)으로 구성되고, 이 스템은 헤드(4) 및 목부(3)의 목부베어링(2)의 상부에서 끝나고 상부에서 인공 기관의 끝부분인 콘(5)에 부착되기 위한 원추형 구멍을 포함한다. 도1 내지 도3을 비교함으로써 알 수 있는 바와 같이, 헤드(4)는 상이한 구멍 직경을 갖고, 그 결과로서 헤드(4)의 중심과 목부 베어링(2)의 하부면 사이의 거리가 다르다.

인공 기관의 스템은 도면에 도시된 대로 LM면으로 투영할 때 상당히 만곡된다. 도4에 도시된 실시예에서, 측면 및 중간 스템 경계는 2개의 동심 원호(14, 15) 사이에 놓이고, 그 간격은 최대 스템 두께에 대응된다. (대략적으로 절단면(C)에 대해) 3분의 2 지점에서 중심선의 만곡은 원호를 이룬다. 일점쇄선으로 도시된 중심선의 반경은 양호하게는 7 내지 15 cm이고 보다 양호하게는 9 내지 13 cm이다. 이는 스템 길이의 상부에서의 3분의 2 부분에서 원호(14, 15)에 대해 동심을 이룬다. 절단선(C)의 나머지 다른 측면 상의 하부에서, 스템은 그와 유사하게 만곡되지만, 만곡 반경은 더 크다. 스템이 대응되게 짧다면, 즉 편의상으로 균일하게 만곡된 스템 길이의 절반보다 더 짧다면, 스템은 직선형일 수도 있다. 그러나, 스템은 다소 만곡되는 것이 바람직하고, 이 때 상부 스템부에 대응되게 길 수도 있다. 도시된 경우에서, 중심선을 따라 측정된 길이는 절단선(C) 상에서 균일하게 만곡된 부분의 대략적으로 3분의 2에 해당된다.

단면도에서, 스템은 양호하게는 긴 형상이고 LM 방향으로 더 긴 축을 갖는다. 중심 영역에서 AP 방향으로의 범위는 (절단선 A 및 B 사이의) 스템 길이의 상부 3분의 1 부분에서 대략적으로 일정하고, 그로부터 선단으로 균등하게 테이퍼져 있다. 이러한 방식으로, 수평면에서 투영할 때 상부 3분의 1 부분에서 수직력이전달되는 비교적 큰 표면 영역이 제공된다. 단면의 상태는 도5로부터 가장 잘 알 수 있는데, 이 도면에서는 절단면(A)에서의 단면 형상이 파단선으로 도시되고, 절단면(C)에서의 단면 형상은 일점쇄선으로 도시된다. 마지막으로, 도6은 절단면(D)의 형상을 도시한다.

또한, 스템이 홈져 있는 것을 볼 수 있다. 홈(6)은 스템의 중심선에 대해 평행하게 이어져 있고 리브(7)에 의해 분리되며, (AP 방향으로 스템 치수에 대응되는) 리브의 높이는 절단선(A 및 B) 사이에서 일정하고 절단선(C)을 향해 약간 경사지게 감소된다. 반면에, 측면 및 중간 단면 경계(8, 9)들의 치수는 상대적으로 보다 급격하게 감소된다. 스템 길이의 상부에서의 3분의 2 부분에서, 홈은 대체로 스템의 LM 중심면(10)으로부터 대략 동일한 거리로 유지된다. 이러한 특징으로부터, 스템 길이의 상부의 3분의 2 부분 내의 홈 플랭크들은 중간 배향된 힘들이 전달되는 큰 표면 영역이 제공된다. 또한, 특히 상부의 3분의 1 부분에서, 큰 표면 영역은 수직 방향으로 전달되는 데 유용하다.

스템 표면은 양호하게는 예를 들어 자연 그대로의 고유 뼈 조직과 긴밀하게 연관되도록 또는 수산기 인회석으로 코팅되도록 구성된다. 이러한 것은 주로 스템 길이의 상부의 3분의 2 부분에 적용되고, 반면 선단은 적절하게는 유연하게 구성될 수 있다. 알려진 바와 같이, 목부 베어링은 절제면으로 힘의 추가적인 전달을 위해 사용된다. 홈(6)은 이식 중에 골재를 패킹할 수 있도록 또는 이식 제거의 경우에 해제 기구를 삽입할 수 있도록 목부 베어링 영역을 통해 연속될 수 있다.

인공 기관 스템의 전체 만곡은 대퇴 목부(11)와 골체부(12) 사이의 전체 방향 변화에 대략적으로 대응된다. 거의 균일한 만곡에 의해 미리 성형된 대응 골 소공(bone cavity)으로 삽입될 수 있다. 따라서, 그 스템 형상에 의해 대퇴 목부의 절제 길이(L)를 상당히 자유로운 범위로 선택할 수 있는 데, 그 이유는 그 하부 단부가 디아피시일(diaphyseal) 또는 메타피시일(metaphyseal)의 경성 피질골(13)에 대해 견딜 수 있는 한계에 도달하기 전에 스템이 더 크거나 또는 더 작은 범위로 삽입될 수 있기 때문이다.

수술 중에, 인공 기관 스템의 삽입 전에 동일한 형상의 라스프(rasp)는 동일한 형상의 공동을 마련하는 데 사용될 수 있다. 일반적으로 보다 양호하게는 인공 기관 스템이 가압되어 상대적으로 연성의 해면 골재로 대체되는 더 좁은 채널을 속이 비도록 가공하는 데 더 얇은 공구를 이용한다. 이러한 수단에 의해, 비시멘트질 이식의 경우에, 조작 직후에 보다 견고한 피팅이 이루어진다. 또한, 골재는 홈을 통해 계속해서 채워질 수도 있다.

AP면에서 투영할 때, 스템은 뼈의 본래 경로에 따라 양호하게 만곡된다. 그 상부 영역에서, 스템은 대퇴 목부의 전경을 나타낸다.

도7은 인공 기관의 스템 외형을 한정하는 실시예를 도시한다. 이상적으로 외형이 형성된 원호들은 일점쇄선으로 도시된다. 물론, 상이한 크기의 인공 기관이 일련부 내에 제공된다. 그러나, 스템들은 본질적으로 상호 동일하므로, 전체에 대해 이상적인 형상이 제공될 수 있고 이상적인 형상에 대한 각각의 인공 기관의 크기 비를 특정하는 변환 계수(K)(이 경우에 0.8 내지 1.1)에 의해 형성될 수 있다.

인접부(P)는 양호하게는 반경이 6 내지 8 cm인 원호에 의해 중간면 상에 한정된다. 도시된 실시예에서, 그 반경은 7.2 cm이다. 양호하게는 측방향 호의 반경(21)은 11 내지 14 cm이고, 보다 양호하게는 도시된 실시예에 따라 12.4 cm이다. 교차 지점(S)에서, 인접부는 말단부(D)에서 끝나고 말단부로 합체된다. 이 지점에서, 반경(20, 21)을 갖는 호들은 반경(22, 23)을 갖는 호들로 동일 방향으로 합체된다. 이것은 교차 지점에서 반경(20, 22)이 반경(24)의 형상과 합치되고, 반경(21, 23)이 반경(25)의 형상과 합치됨을 의미한다. 반경(24, 25)은 서로 각도(α)로 (스템의 쐐기 형상에 대응되게) 편차를 이룬다. 편차 각은 양호하게는 3 내지 5도이고, 도시된 실시예에서는 3.8도이다.

말단부의 측면 상의 반경(22)은 양호하게는 22 내지 35 cm이다. 도시된 실시예에서는 그 반경은 27 cm이다. 반경(23)은 양호하게는 18 내지 25 cm이다. 도시된 실시예에서, 그 반경은 21 cm이다. 측면 외형과 중간 외형 사이의 거리는 교차 지점(S)에서 가장 용이하게 한정된다. 양호하게는 그 거리는 1.7 내지 2.1 cm이고, 보다 양호하게는 1.8 내지 2.0 cm이다. 도시된 실시예에서, 그 거리는 1.9 cm이다. 실지로, 이상적인 외형으로부터 작은 편차들은 어느 정도 불가피한 것으로서, 이러한 편차들은 특정 요구조건으로 형성되는 데 있어서 어느 정도 바람직하다. 그러나, 그러한 편차들은 3 mm를 양호하게는 2 mm를 넘어서는 아니된다. 어느 지점에서 실제 외형이 이상적인 외형으로부터 한 방향으로 상당한 편차를 나타낸다면, 실제 외형은 반대 측면에서 동일 방향으로 이상적인 외형으로부터 편차를 타나내서는 안된다. 이미 언급한 바와 같이, 소정의 측정들은 인공 기관의 소정 크기에 따라 자유롭게 선택 가능한 계수(K)에 의해 보정되어야 한다.

인공 기관은 상이한 스템 크기로 제공될 수 있다. 목부 베어링 상의 그 부착 중심으로부터 선단으로 직선으로 측정된 인공 기관 스템의 길이는 양호하게는 10 내지 13 cm이다. 양호하게는 예를 들어 105, 115 및 125 mm의 스템 길이와 같이 다른 크기들이 제공된다. 스템 길이의 상부에서의 3분의 2 부분의 호는 대략 35 내지 45도로 연장되고, 하부에서의 3분의 1 부분에서 만곡은 2 내지 10도 양호하게는 약 5도이다. 목부가 스템의 상부 단부로부터 대략 동일 방향으로 나타나더라도, 목부는 상부 단부에 대해 0 내지 20도의 예각을 형성할 수 있다. 이러한 각도의 총합은 양호하게는 110 내지 130도 사이의 소위 CCD 각에 대한 상보 각을 형성한다.

Claims (6)

1. 대퇴에 고정되고 대체로 균일하게 원호로 만곡되며 그 길이가 150 mm 이하인 스템(1)과, 스템의 상부 단부에 대략 동일한 방향으로 인접하고 그 길이가 평균적인 원래의 대퇴 목부의 길이보다 더 짧으며 관절 헤드(4)를 지지하는 목부(3)를 구비한 고관절 내부 인공 기관에 있어서,

   스템에 대해 상이한 목부 길이가 이용될 수 있고,

   인접부(P)에서의 스템의 중간 외형은 K·(6 내지 8)의 반경을 갖는 원호(20)를 따르고, 말단부(D)에서의 스템의 중간 외형은 K·(22 내지 35)의 반경을 갖는 동일 방향의 인접한 원호(22)를 따르며,

   인접부(P)에서의 스템의 측면 외형(P)은 K·(11 내지 14)의 반경을 갖는 원호(21)를 따르고 말단부(D)에서의 측면 외형은 K·(18 내지 25)의 반경을 갖는 동일 방향의 인접한 공통 방향의 원호(23)를 따르며,

   2개의 외형들을 결정하는 원호들은 인접부로부터 말단부로의 교차 지점(S)에서 1.7 내지 2.1 cm의 거리(26)를 갖고, 그 반경들은 서로 3 내지 5도의 각도를 형성하며, K는 각각의 인공 기관에 대해 일정한 0.8 내지 1.1 cm 사이의 상수이고, 상기 원호들로부터의 외형들의 편차는 3 mm 이하인 것을 특징으로 하는 고관절 내부 인공 기관.
2. 제1항에 있어서, LM 평면으로 투영된 스템은 2개의 동심 원호(14, 15) 사이에 있고, 그 간격은 스템의 최대 두께와 동일한 것을 특징으로 하는 고관절 내부 인공 기관.
3. 제2항에 있어서, 상기 원호(14, 15)는 그 길이의 상부 반부에서 대체로 원호를 따르는 스템의 중심선에 대해 동심을 이루는 것을 특징으로 하는 고관절 내부 인공 기관.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 스템(1)은 그 전방 및 후방에서스템의 중심선의 경로와 평행한 경로를 갖는 복수의 깊은 홈(6)을 각각 갖는 것을 특징으로 하는 고관절 내부 인공 기관.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상이한 목부 길이들은 일측의 원추형 목부 단부와 타측의 상이한 원추형 구멍의 관절 헤드들과의 대응 인공 기관 부분들의 조합에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 고관절 내부 인공 기관.
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