KR100458638B1 - 인공 고관절용 비구 컵 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 세라믹 또는 금속 구체를 내표면에 수용할 수 있도록 형성된 오목한 내표면, 볼록한 반구 형상의 외표면 및, 상기 내표면과 외표면 사이에 원형으로 형성된 저면 가장자리; 상기 내표면으로부터 상기 외표면을 관통하도록 소정의 위치에 형성된 제 1 내지 제 4 의 나사 삽입공; 상기 반구형상의 외표면 정상부에 위치하며 상기 내표면으로부터 상기 외표면을 관통하여 형성된 공구 삽입공; 및, 상기 저면 가장자리에 180 도 간격을 두고 배치된 홈;을 구비하는 인공 고관절용 비구 컵이 제공된다.

Description

인공 고관절용 비구 컵{Acetabular cup for hip joint prosthesis}

본 발명은 인공 고관절용 비구 컵(acetarular cup)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 골반의 비구에 고정되는 비구 컵에 관한 것이다.

고관절은 인체의 대퇴골과 골반의 관골 사이를 연결하는 관절로서, 사람이 앉거나 서는데 있어서 가장 중요한 작용을 하는 관절이다. 고관절은 결핵과 같은 병적 원인 및, 외상등에 의해서 손상될 수 있는데, 이를 치유하기 위해서 외과 수술을 통해서 고관절 인공 삽입 기구가 적용될 수 있다. 통상적으로 인공 고관절용 기기는 스템(stem)과 비구 컵(acetabular cup)으로 이루어진다. 스템과 비구 컵은 예를 들면 인체에 무해한 티타늄 합금등으로 제작된다. 인공 고관절용 스템은 대퇴골내에 삽입되어 고정되고, 상기 비구 컵은 골반의 비구에 고정된다. 스템의 단부에는 세라믹 또는 금속 재료로 형성된 구체가 고정되며, 상기 컵안에는 상기 구체가 수용되어 회전할 수 있는 대응 형상의 구체가 끼워지게 된다. 상기 대응 구체는 상기 스템의 단부에 고정된 구체가 그 안에서 회전함으로써 관절 운동이 가능하도록 내표면이 오목한 반구의 형상을 가지며, 마찬가지로 세라믹 재료 또는 고분자 폴리에틸렌으로서 제작된다.

인체의 골반은 장골, 치골 및, 좌골로 이루어지는데, 비구컵은 골반의 비구부를 제거하고 그에 고정된다. 비구컵을 비구에 고정시키기 위해서는 나사등을 사용하게 된다. 나사는 비구컵에 형성된 구멍을 통해서 삽입되어 비구에 고정된다.

종래 기술에 따르면, 비구컵에는 다수의 나사 삽입 구멍이 형성되어 있다. 비구컵에 다수의 나사 삽입 구멍이 형성된 것은 시술시에 나사 삽입 위치를 용이하게 선정하기 위한 것이기는 하지만, 실제에 있어서 비구에 나사를 고정시킬 수 있는 위치는 제한적이다. 즉, 인체의 골반 구조상 혈관이나 기타의 조직을 손상시키지 아니하고 나사를 고정시킬 수 있는 장소는 극히 제한되어 있는 것이다. 따라서, 다수의 나사 삽입 구멍은 불필요할뿐 아니라, 오히려 부정적인 영향을 미친다. 즉, 고관절 인공 삽입 기구의 시술 이후에 표면에 골 조직의 성장을 방해함으로써 환자의 회복을 저해하는 것이다.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 개선된 고관절 인공 삽입 기구용 비구 컵을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 인공 고관절용 비구 컵에 대한 사시도.

도 2 는 도 1 에 도시된 비구컵의 저면도.

도 3 은 도 1 에 도시된 비구컵의 평면도.

도 4 는 도 1 에 도시된 비구컵에 세라믹 구체가 삽입된 상태로 도시한 단면도.

도 5 는 도 1 에 도시된 비구컵의 단면도.

도 6 은 본 발명에 따른 비구컵의 다른 실시예에 대한 저면도.

도 7 은 도 6 의 평면도.

< 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 >

10. 비구 컵 11.12.13.14. 나사 삽입공

17. 공구 삽입공 41. 턱

42. 돌기 43. 돌기

45. 세라믹 구체

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 세라믹 구체 또는 고분자 폴리에틸렌 구체를 내표면에 수용할 수 있도록 형성된 오목한 내표면, 볼록한 반구 형상의 외표면 및, 상기 내표면과 외표면 사이에 원형으로 형성된 저면 가장자리; 상기 내표면으로부터 상기 외표면을 관통하도록 소정의 위치에 형성된 제 1 내지 제 4 의 나사 삽입공; 상기 반구형상의 외표면 정상부에 위치하며 상기 내표면으로부터 상기 외표면을 관통하여 형성된 공구 삽입공; 및, 상기 저면 가장자리에 180 도 간격을 두고 배치된 방향 식별 홈;을 구비하는 인공 고관절용 비구 컵이 제공된다.

본 발명의 일 특징에 따르면, 제 1 나사 삽입공과 제 2 나사 삽입공은 상기 홈을 연결하는 수평선에 대하여 직각인 수직선을 중심으로 우측에 위치하고, 상기 수평선으로부터 동일한 각도로 이격되어 있으며, 제 1 나사 삽입공과 제 2 나사 삽입공 사이의 각도상 간격은 48 내지 56 도이고, 나사는 제 1 나사 삽입공과 제 2 나사 삽입공을 통해서 각각 골반의 장골로 결합된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 제 3 나사 삽입공과 제 4 나사 삽입공은 상기 수직선을 중심으로 좌측에 위치하고, 상기 수평선으로 동일한 각도로 이격되어 있으며, 제 3 나사 삽입공과 제 4 삽입공 사이의 각도상 간격(β)은 95 내지 105 도이며, 나사는 제 3 나사 삽입공과 제 4 삽입공을 통해서 각각 골반의 치골 및, 좌골로 결합된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 제 1 내지 제 4 나사 삽입공들은 직경이 내측을 향해서 확대되도록 테이퍼진 내측의 제 1 부분과, 직경이 일정하게 유지되도록 형성된 외측의 제 2 부분과, 상기 제 1 부분의 가장자리의 일부로부터 비대칭적으로 형성된 것으로서 상기 제 1 부분의 테이퍼 각도보다 큰 각도로 테이퍼지게 형성된 제 3 부분을 구비한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 저면 가장자리의 표면상에서 원주를 따라 내측에 근접하여 소정의 높이로 돌출하여 형성된 턱이 더 구비된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 비구 컵의 외표면상에 표면 처리 코팅 박막이 형성된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 표면 처리 코팅 박막은 티타늄 플라즈마 스프레이로 형성된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 저면 가장자리로부터 내표면으로 진입할수록 차례로 원형의 제 1 경계선, 제 2 경계선 및, 제 3 경계선이 형성되며, 이와 같은 경계선들에 의해서 상기내표면은 서로 경계를 이루고 있는 상이한 3 개의 곡면과, 상기 공구 삽입공에 근접한 내표면의 둘레에 형성된 평면으로 이루어진다.

또한 본 발명에 따르면, 세라믹 구체 또는 고분자 폴리에틸렌 구체를 내표면에 수용할 수 있도록 형성된 오목한 내표면, 볼록한 반구 형상의 외표면 및, 상기 내표면과 외표면 사이에 원형으로 형성된 저면 가장자리; 상기 내표면으로부터 상기 외표면을 관통하도록 소정의 위치에 형성된 제 1 및, 제 2 나사 삽입공; 상기 반구형상의 외표면 정상부에 위치하며 상기 내표면으로부터 상기 외표면을 관통하여 형성된 공구 삽입공; 및, 상기 저면 가장자리에 180 도 간격을 두고 배치된 방향 식별 홈;을 구비하는 인공 고관절용 비구 컵이 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 제 1 및, 제 2 나사 삽입공의 중심과 상기 공구 삽입공의 중심을 연결하는 선들이 평면상에서 형성하는 각도는 약 48 내지 56 도이며, 나사들은 상기 제 1 및, 제 2 나사 삽입공을 통해서 골반의 장골에 결합된다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1 에 도시된 것은 본 발명에 따른 고관절 인공 삽입 기구용 비구 컵에 대한 개략적인 사시도이다.

도면을 참조하면, 비구 컵(10)의 외표면은 전체적으로 볼록한 반구형으로 형성되어 있으며, 그 내표면은 오목한 반구면을 형성한다. 즉, 비구 컵(10)은 소정의 두께를 가지는 중공형 구체이다. 비구 컵(10)의 정상부에는 공구 삽입공(17)이 형성되어 있다. 공구 삽입공(17)은 비구 컵(10)을 시술시에 공구가 삽입될 수 있는 구멍이다. 또한 비구 컵의 측면에는 소정 위치에 4 개의 나사 구멍들이 형성된다. 도 1 에 도시된 제 1 나사 구멍(11), 제 2 나사 구멍(12) 및, 제 3 나사 구멍(13)들과, 상기 나사 구멍을 제외한 다른 하나의 제 4 나사 구멍이 구비된다. 이러한 나사 구멍들은 나사가 그것을 통해서 비구에 고정될 수 있도록 한다. 한편, 비구 컵(10)의 외표면(15)에는 표면 처리가 이루어지는데, 표면 처리는 예를 들면 티타늄 플라즈마 스프레이로써 이루어진다.

도 2 에 도시된 것은 도 1 에 도시된 비구 컵에 대한 저면도이고, 도 3 에 도시된 것은 도 1 에 도시된 비구 컵의 평면도이다.

도 2 를 참조하면, 비구 컵(10)은 상기 외표면과 내표면 사이에 원형으로 형성된 저면 가장자리(33) 및, 상기 가장자리(33)로부터 반구의 형상으로 연장된 오목한 반구면으로 형성된 내표면(34)을 구비한다. 상기 내표면(34)은 실제에 있어서 완전하게 곡면으로 구성된 것이 아니며, 몇 단계의 경계선으로 구분된 오목한 면이다. 내표면(34)의 구조에 대해서는 이후에 보다 상세하게 설명될 것이다.

상기 저면 가장자리(33)에는 방향 식별 홈(31,32)이 형성되어 있다. 방향 식별 홈(31,32)은 서로에 대하여 180 도의 각도로 이격되어 있으며, 따라서 홈(31,32)을 연장하는 직선은 비구 컵(11)의 원형인 저면 가장자리(33)에 있어서 직경에 해당한다. 시술시에 방향 식별 홈(31,32)은 비구 컵(11)을 정확히 위치시키기 위한 기준선 지점으로 활용될 수 있다. 또한 비구 컵(11)의 내측에 수용되어 억지 끼워 맞춤되는 세라믹 구체 또는 고분자 폴리에틸렌 구체(도 4, 45)를 비구컵(11)으로부터 빼내려 할때는 방향 식별 홈(31,32)에 대하여 충격을 줌으로써 용이하게 세라믹 구체를 이탈시킬 수 있다.

도 2 및, 도 3 으로부터 제 1 내지 제 4 나사 삽입공(11,12,13,14)의 형성 위치를 알 수 있다. 도 2 에 도시된 저면도에 있어서, 방향 식별 홈(31,32)의 중심을 연결하는 직경상의 길이는 통상적으로 사람에 따라서 성인의 경우 44 내지 66 mm 이다. 반경상 거리 R1, R2 는 시술을 받는 사람에 따라서 달리 정해질 수도 있다.

한편, 제 1 나사 삽입공(11)과 제 2 나사 삽입공(12)은 상기 방향 식별 홈(31,32)을 연결하는 수평선에 대하여 직각인 수직선을 중심으로 우측에 위치한다. 제 1 나사 삽입공(11)과 제 2 나사 삽입공(12)은 홈(31,32)을 연결하는 수평인 직경상의 선으로부터 동일한 각도로 이격되어 있으며, 도 3 에서 표시된 바와 같이 그 사이의 각도상 간격(α)은 평면상에서 48 내지 56 이다. 제 1 나사 삽입공(11)과 제 2 나사 삽입공(12)을 통해서 나사는 골반의 장골에 결합될 수 있다. 다른 한편으로, 제 3 나사 삽입공(13)과 제 4 나사 삽입공(14)은 상기 방향 식별 홈(31,32)을 연결하는 수평선에 대하여 직각인 수직선을 중심으로 좌측에 위치한다. 제 3 나사 삽입공(13)과 제 4 나사 삽입공(12)도 방향 식별 홈(31,32)을 연결하는 직경상의 선으로부터 동일한 각도로 이격되어 있으며, 도 3 에서 표시된 바와 같이 평면상에서 그 사이의 각도상 간격(β)은 95 도 내지 105 도이다. 나사는 제 3 나사 삽입공(13)과 제 4 나사 삽입공(14)을 통해서 각각 골반의 치골 및, 좌골로 체결될 수 있다.

도 4 에 도시된 것은 본 발명에 따른 비구 컵에 세라믹 구체 또는 고분자 폴리에틸렌 구체가 수용된 것을 가정하여 그린 단면도이다.

도면을 참조하면, 비구 컵(10)의 내부에 점선으로 표시된 세라믹 구체 또는 고분자 폴리에틸렌 구체(45)가 수용된 것을 이해할 수 있다. 비구 컵(10)의 저면 가장자리(33)에는 원주를 따라서 턱(41)이 형성된다. 상기 턱(41)은 비구 컵(10)의 가장자리(33)의 표면상에서 원주를 따라 내측에 근접하여 소정의 높이로 돌출한 것이다. 구체(45)가 비구 컵(10)의 내부에 수용되었을때, 비구 컵(10)의 가장자리에 형성된 턱(41)은 구체(45)의 가장자리보다 하부를 향해 더욱 돌출하게 된다. 이처럼 비구 컵(10)의 턱(41)이 더 돌출하는 것은 고관절 인공 삽입구의 실제 작동에 있어서 중요한 의미를 가진다. 즉, 대퇴골에 삽입된 스템(미도시)은 관절 운동시에 비구 컵(10) 또는 구체(45)의 가장자리에 접촉할 가능성이 있는데, 상기와 같이 턱(41)을 돌출되게 형성함으로써 구체(45)에 대한 직접적인 접촉을 방지할 수 있다. 따라서 스템(미도시)이 구체(45)에 접촉할때 발생할 수 있는 구체(45)의 파손이나 또는 입자의 발생을 방지할 수 있다. 비구 컵(10)의 외표면에는 면적내에 도 1에서 도면 번호 15 로 표시된 바와 같은 티타늄 플라즈마 스프레이로 형성된 표면 처리 코팅 박막이 형성된다.

도 5 에 도시된 것은 세라믹 구체를 제거한 상태로 도시한 비구 컵의 단면도이다.

도면을 참조하면, 제 2 나사 삽입공(12)의 단면은 접시자리 파기를 통해서 형성된 것을 알 수 있다. 즉, 제 2 나사 삽입공(12)은 비구 컵(10)의 내측을 향해서 직경이 확대되도록 테이퍼지게 형성된 내측의 제 1 부분(12a)과, 직경이 일정하게 유지되도록 형성된 외측의 제 2 부분(12b)을 구비한다. 제 1 부분(12a)은 나사 삽입시 중심선에 대하여 30 도의 각도를 제공하도록 설계되었다. 제 3 나사 삽입공(13)도 마찬가지로 비구 컵(10)의 내측을 향해서 직경이 벌어지는 내측의 제 1 부분(13a)과, 직경이 일정하게 유지되는 외측의 제 2 부분(13b)을 구비한다.

또한, 도 2 에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 부분(12a)의 가장자리에서 일부에 대해서만 비 대칭적인 자리 파기를 함으로써 제 3 부분(12c)이 형성된다. 상기 제 3 부분(12c)은 나사 삽입공의 중심선에 대하여 상기 제 1 부분(12a)보다 더욱 벌어지도록 테이퍼지는 각도를 가지고, 상기 제 1 부분(12a)의 가장자리로부터 연장된다. 도면에 도시되지 아니한 다른 나사 삽입공들에도 이와 같이 제 3 부분이 형성된다.

접시 자리 파기를 통해서 형성된 나사 삽입공(11,12,13,14)들은 나사 삽입시에 장점을 제공한다. 즉, 나사를 비구에 체결할때 나사 삽입공의 축방향에 대해서 약간의 경사를 가지고 체결할 수 있게 하며, 나사가 나사 삽입공의 중심축을 따라서 삽입되지 않는다 할지라도 나사의 헤드가 외부로 돌출하지 않게 하는 것이다.

위에서 이미 언급된 바와 같이, 비구 컵(10)의 내표면은 완전한 반구로서의 곡면이 아니며, 곡면이 경계선을 사이에 두고 이루어진 단계적인 곡면이다. 즉, 도 5 에서 볼 수 있는 바와 같이, 저면 가장자리(33)로부터 내표면(34)으로 진입할수록 차례로 원형의 제 1 경계선(51), 제 2 경계선(52) 및, 제 3 경계선(53)이 형성된다. 이와 같은 경계선(51,52,53)들에 의해서 비구 컵(10)의 내표면(34)은 서로경계를 이루고 있는 상이한 3 개의 곡면과, 공구 삽입공(17)의 내측 표면 둘레의 평면으로 이루어진다. 이와 같이 경계를 이루는 상이한 곡면으로 비구컵(10)의 내표면을 형성하는 것은 세라믹 구체(45)의 외표면 형상에 대응함과 동시에, 세라믹 또는 금속 구체(45)가 비구 컵(10)내에 끼워졌을때 안정적인 억지 끼워 맞춤이 이루어질 수 있도록 하기 위한 것이다.

도 6 및, 도 7 에 도시된 것은 본 발명에 따른 비구컵의 다른 실시예에 대한 것이다. 이것은 위에서 설명된 도 2 와 도 3 에 대응하는 것으로서, 동일한 부분에 대해서는 동일한 참조 번호로 표시되었다.

도 6 을 참조하면, 나사 삽입공(61,62)이 단지 2 개만이 형성된 것을 알 수 있다. 이처럼 2 개의 나사 삽입공(61,62)을 가지는 비구컵은 장골에만 나사를 결합할때 사용하여 충분한 고정력을 얻을 수 있을때 사용되는 것으로서, 뼈에 대한 나사 삽입 위치를 정함에 있어서 나사 삽입공의 위치가 최적화된 것이다. 도 7 을 참조하면, 상기 2 개의 나사 삽입공(61,62)의 중심과 공구 삽입공 중심(P)을 연장하는 선들이 평면상에서 이루는 각도 α는 약 48 내지 56 도 이다.

본 발명에 따른 고관절 인공 삽입 기구용 비구 컵은 나사 삽입공을 적정 위치에 최소한의 수로 제한함으로써 시술의 편의성을 향상시켰을뿐만 아니라 시술 후에 인체 조직이 원활하게 성장할 수 있도록 한다는 장점을 가진다. 또한 비구 컵의 저면 가장자리에 방향 식별 홈을 형성함으로써 시술자가 위치 선정을 용이하게 할 수 있도록 하였다. 더욱이, 저면 가장자리에 돌출된 턱을 형성함으로써 스템등의접촉에 의한 세라믹 구체의 파손 또는 입자의 발생을 방지하였으며, 나사공을 접시 자리 파기로 가공함으로써 나사 체결의 편의성을 도모하였다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예지적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (10)

1. 세라믹 구체 또는 고분자 폴리에틸렌 구체를 내표면에 수용할 수 있도록 형성된 오목한 내표면, 볼록한 반구 형상의 외표면 및, 상기 내표면과 외표면 사이에 원형으로 형성된 저면 가장자리;

   상기 내표면으로부터 상기 외표면을 관통하도록 소정의 위치에 형성된 제 1 내지 제 4 의 나사 삽입공;

   상기 반구형상의 외표면 정상부에 위치하며 상기 내표면으로부터 상기 외표면을 관통하여 형성된 공구 삽입공; 및,

   상기 저면 가장자리에 180 도 간격을 두고 배치된 방향 식별 홈;을 구비하며,

   제 1 나사 삽입공과 제 2 나사 삽입공은 상기 식별홈을 연결하는 수평선에 대하여 직각인, 상기 구체의 중심을 통과하는 수직선을 중심으로 우측에 위치하고, 상기 수평선으로부터 동일한 각도로 이격되어 있으며, 제 1 나사 삽입공과 제 2 나사 삽입공 사이의 각도상 간격(α)은 48 내지 56 도이고,

   상기 제 3 나사 삽입공과 제 4 나사 삽입공은 상기 수직선을 중심으로 좌측에 위치하고, 상기 수평선으로부터 동일한 각도로 이격되어 있으며, 제 3 나사 삽입공과 제 4 삽입공 사이의 각도상 간격(β)은 95 내지 105 도인 것을 특징으로 하는 인공 고관절용 비구 컵.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 내지 제 4 나사 삽입공들은 직경이 내측을 향해서 확대되도록 테이퍼진 내측의 제 1 부분과, 직경이 일정하게 유지되도록 형성된 외측의 제 2 부분과, 상기 제 1 부분의 가장자리의 일부로부터 비대칭적으로 형성된 것으로서 상기 제 1 부분의 테이퍼 각도보다 큰 각도로 테이퍼지게 형성된 제 3 부분을 구비하는 것을 특징으로 하는 인공 고관절용 비구 컵.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 저면 가장자리의 표면상에서 원주를 따라 내측에 근접하여 소정의 높이로 돌출하여 형성된 턱이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 인공 고관절용 비구 컵.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 비구 컵의 외표면상에 표면 처리 코팅 박막이 형성되는 것을 특징으로 하는 인공 고관절용 비구 컵.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 표면 처리 코팅 박막은 티타늄 플라즈마 스프레이로 형성되는 것을 특징으로 하는 인공 고관절용 비구 컵.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 저면 가장자리로부터 내표면으로 진입할수록 차례로 원형의 제 1 경계선, 제 2 경계선 및, 제 3 경계선이 형성되며, 이와 같은 경계선들에 의해서 상기내표면은 서로 경계를 이루고 있는 상이한 3 개의 곡면과, 상기 공구 삽입공에 근접한 내표면의 둘레에 형성된 평면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인공 고관절용 비구 컵.
9. 세라믹 구체 또는 고분자 폴리에틸렌 구체를 내표면에 수용할 수 있도록 형성된 오목한 내표면, 볼록한 반구 형상의 외표면 및, 상기 내표면과 외표면 사이에 원형으로 형성된 저면 가장자리;

   상기 내표면으로부터 상기 외표면을 관통하도록 소정의 위치에 형성된 제 1 및, 제 2 나사 삽입공;

   상기 반구형상의 외표면 정상부에 위치하며 상기 내표면으로부터 상기 외표면을 관통하여 형성된 공구 삽입공; 및,

   상기 저면 가장자리에 180 도 간격을 두고 배치된 방향 식별 홈;을 구비하며,

   상기 제 1 및, 제 2 나사 삽입공의 중심과 상기 공구 삽입공의 중심을 연결하는 선들이 평면상에서 형성하는 각도는 약 48 내지 56 도이며, 나사들은 상기 제 1 및, 제 2 나사 삽입공을 통해서 골반의 장골에 결합되는 것을 특징으로 하는 인공 고관절용 비구 컵.
10. 삭제