KR100623397B1 - 인공고관절장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 골반과 대퇴골 사이에 인공적으로 시술되는 인공고관절장치에 관한 것으로서, 상기 골반에 고정되는 비구컵과; 상기 비구컵 내로 착탈가능하게 수용결합되는 라이너를 포함하되, 상기 비구컵과 상기 라이너 중 어느 하나에는 반경방향 외측으로 연장되고 골부와 정부가 연속적으로 반복되는 파형플랜지부가 형성되어 있고, 다른 하나에는 상기 파형플랜지부에 형성된 복수개의 골부 중 적어도 어느 하나의 골부에 끼워져 상기 비구컵 내에 수용결합된 라이너의 임의회전을 저지하는 회전저지돌기가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이에 의하여, 시술하기가 용이하여 시술시간을 줄이면서도 시술의 신뢰도를 높일 수 있고, 골격 및 뼈의 크기가 비교적 작은 동양인에게도 용이하게 시술할 수 있다. 또한, 시술 후, 비구컵, 라이너 및 헤드간에 발생가능한 불필요한 충돌현상을 최소로 억제하고 상대회전을 비교적 많이 부여함으로써 골반 및 대퇴골의 조직을 포함한 신체의 관절이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

Description

인공고관절장치 {Artificial Hip Joint Prosthesis}

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 인공고관절장치가 시술된 상태를 개략적으로 도시한 도면,

도 2는 도 1에 도시된 인공고관절장치 중에서 비구컵과 제1라이너간의 분해사시도,

도 3a는 도 2에 도시된 비구컵의 평면도 및 측면도를 일체로 도시한 도면,

도 3b는 도 2에 도시된 제1라이너의 평면도 및 측면도를 일체로 도시한 도면,

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 인공고관절장치 중에서 비구컵과 제2라이너간의 분해사시도,

도 5는 도 4에 도시된 제2라이너의 평면도 및 측면도를 일체로 도시한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 인공고관절장치 8 : 골반

9 : 대퇴골 10 : 비구컵

20 : 제1라이너 30 : 헤드

40 : 스템 120 : 제2라이너

본 발명은 인공고관절장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 골반과 대퇴골을 상호 연결하는 인공고관절장치의 구성 중 비구컵과 라이너의 구조 및 상호 결합관계를 개선한 것이다.

신체를 이루는 무수한 관절 중, 골반(Pelvis)과 대퇴골(Femur)은 소정의 각도 범위 내에서 상대 회전할 수 있도록 되어 있다. 이를 위해, 골반과 대퇴골에는 이들이 상호 상대 회전가능하도록 연결하는 연결뼈가 개재되어 있다.

한편, 연결뼈가 직립보행의 원인에 기인하여 자연적으로 소멸하거나 혹은, 유전적 원인, 무리한 운동 및 안전사고로 인해 손상될 수 있다. 이럴 경우, 상호 연결된 각 뼈들 사이에는 서로 맞닿는 부분에서 통증이 발생한다. 이처럼 연결뼈에 손상이 발생하면, 손상된 관절을 대체하여 원초적 상태의 상대회전 및 회동운동을 원활하게 하기 위한 목적으로써 인공고관절장치가 사용된다.

인공고관절장치는 주로 과학 및 의학분야가 일찍부터 발전한 서양에서 의학의 발달과 더불어 연구되어 왔으며, 그 대상은 골격 및 뼈의 크기가 동양인에 비해 월등히 큰 서양인의 신체구조에 맞게 제조되어 온 것이 사실이다.

따라서, 종래의 인공고관절장치는, 골격 및 뼈의 크기가 비교적 작은 동양인에게는 잘 맞지가 않을 뿐만 아니라 구조상 시술이 불편하게 되어 있어 시술에 소요되는 시간이 길어질 수밖에 없다. 또한, 종래의 인공고관절장치는 구조상, 시술 을 하더라도 각 부품들간에 불필요한 충돌현상이 발생하거나 상대회전을 많아지기 때문에 골반 및 대퇴골의 조직을 포함한 신체의 관절을 손상시킬 우려 등이 발생한다.

이에, 본 출원인은, 이 같은 종래기술의 단점을 극복하기 위해 지난번 대한민국특허청 출원번호 20-2001-25342호로써 출원하여 등록 받은 바 있다. 등록된 기술에 의하면 비구컵(이하, "비구컵"이라 함)에 라이너(이하, "라이너"라 함)를 결합시키는 작업이 용이할 뿐만 아니라 불필요한 상대회전 및 마찰 등을 줄일 수 있기에 여러 가지 현저한 효과를 제공하게 되었다.

그러나, 본 출원인은, 지난 번 출원하여 등록 받은 기술에 더하여 비구컵과 라이너의 구조 및 상호 결합관계를 개선함으로써, 시술을 용이하게 하는 한편 시술의 신뢰도를 높이고, 시술에 소요되는 시간을 줄일 수 있도록 하였다.

또한, 골격 및 뼈의 크기가 비교적 작은 동양인에게도 충분히 적용하여 용이하게 시술할 수 있도록 하였으며, 시술 후, 비구컵, 라이너 및 헤드간에 발생가능한 불필요한 충돌현상을 최소로 억제하고 상대회전을 비교적 많이 부여하여 골반 및 대퇴골의 조직을 포함한 신체의 관절이 손상되는 것을 방지할 수 있도록 하였다.

그리고, 비구컵과 라이너간의 결합 및 분리를 용이하게 하면서도 회전하는 헤드의 상하간의 이동을 최대한 줄여 충격현상을 방지하여 마찰과 마모에 의한 부작용을 줄이며, 적절한 이탈에 대한 방지를 통해 이상적인 인공고관절장치를 제공하고자 하였다.

본 발명의 목적은, 시술하기가 용이하여 시술시간을 줄이면서도 시술의 신뢰도를 높일 수 있도록 한 인공고관절장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 골격 및 뼈의 크기가 비교적 작은 동양인에게도 용이하게 시술할 수 있도록 한 인공고관절장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 시술 후, 비구컵, 라이너 및 헤드간에 발생가능한 불필요한 충돌현상을 최소로 억제하고 상대회전을 비교적 많이 부여함으로써 골반 및 대퇴골의 조직을 포함한 신체의 관절이 손상되는 것을 방지할 수 있도록 한 인공고관절장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 비구컵과 라이너간의 결합 및 분리를 용이하게 하면서도 회전하는 헤드의 상하간의 이동을 최대한 줄여 충격현상을 방지하여 마찰과 마모에 의한 부작용을 줄이며 적절한 이탈에 대한 방지를 통해 이상적인 인공고관절장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 골반에 고정되는 비구컵과; 상기 비구컵 내로 착탈가능하게 수용결합되는 라이너를 포함하되, 상기 라이너에는 반경방향 외측으로 연장되고 골부와 정부가 연속적으로 반복되는 파형플랜지부가 형성되어 있고, 상기 비구컵에는 상기 파형플랜지부에 형성된 복수개의 골부 중 적어도 어느 하나의 골부에 끼워져 상기 비구컵 내에 수용결합된 라이너의 임의회전을 저지하는 회전저지돌기가 형성되어 있는 인공고관절장치에 있어서, 상기 비구컵의 내부표면은 개구 연부에서 상부로 수직하게 연장되는 평탄면과; 상기 비구컵의 평탄면 상단에서 상부로 굴곡지게 연장되어 상기 비구컵의 나머지 내부표면을 이루는 굴곡면을 갖고, 상기 라이너가 상기 비구컵에 삽착되는 경우 상기 라이너는 상기 비구컵과 하부에서만 접촉하도록, 상기 라이너의 외부표면은 상기 파형플랜지부에서 상부로 수직하게 연장되어 상기 비구컵의 평탄면과 면접촉하는 평탄면과; 상기 라이너의 평탄면 상단에서 상부로 굴곡지게 연장되어 상기 라이너의 외부표면을 이루되 상기 비구컵의 평탄면과 접촉하지 않는 굴곡면을 갖는 것을 특징으로 하는 인공고관절장치에 의해 달성된다.

여기서, 상기 회전저지돌기는 상기 비구컵의 개구 연부에 상기 라이너의 결합방향을 따라 돌출되어 있고, 상호 동일한 이격간격을 가지고 원주방향을 따라 복수개로 배열되어 있다.

상기 비구컵에 대해 상기 라이너가 임의로 분리되는 것을 저지하는 임의분리 저지수단을 추가로 포함할 수 있다. 이 때, 상기 임의분리 저지수단은, 상기 비구컵과 상기 라이너가 접촉하는 접촉영역 각각에 함몰형성된 함몰그루브와, 상기 함몰그루브에 끼워져 상기 라이너가 분리되는 방향의 반대방향으로 탄성부세하는 링스프링으로 간단히 구현할 수 있다.

상기 비구컵에는 적어도 하나의 나사고정용 홀이 관통되어 있을 수 있다.

상기 나사고정용 홀에는, 비구컵 고정용 나사의 머리부가 돌출되지 않도록 상기 비구컵의 외곽에서 상기 나사고정용 홀의 내부를 향해 챔퍼(Chamfer)가 형성되어 있다.

상기 비구컵의 외부 표면은, 뼈가 잘 자라들어갈 수 있도록 비드(Bead) 코팅 또는 플라즈마 스프레이(Plasma Spray) 처리되어 있다. 실시예로써, 상기 비구컵의 외표면은, 개구 연부로부터 소정의 가상기준선에 이르는 구간에 형성된 인그로스(Ingrowth)구간과, 나머지 외표면에 형성된 온그로스(Ongrowth)구간을 포함한다.

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상기 비구컵의 개구 연부 외측에는 소정 각도로 연마된 홈이 형성되어 있다.

상기 라이너는 개구 연부면이 평평하게 형성된 제1라이너와, 개구 연부면이 일정한 각도로 경사진 제2라이너를 포함한다.

상기 제1라이너의 외부는 소정의 평탄면에서 개구 연부면으로 갈수록 그 두께가 점진적으로 증가한다. 그리고, 상기 제2라이너의 두께는, 소정의 평탄면을 기준으로 하여 좌우 30°면에서 가장 두껍고 개구 연부면인 경사면 측으로 갈수록 점진적으로 얇아진다.

상기 제1라이너의 개구 연부 내측에는 챔퍼(Chamfer)가 형성되어 있다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 대표되는 제1실시예에 대해서는 상세하게 설명하며, 나머지 실시예들에 대해서는 제1실시예와 차별되는 부분만 간략하게 설명한다. 그리고, 각 실시예들 중, 상호 동일한 구성에 관해서는 동일한 참조부호를 부여하고 차별되는 부분만 참조부호를 구별한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 인공고관절장치가 시술된 상태를 개략적으로 도시한 도면, 도 2는 도 1에 도시된 인공고관절장치 중에서 비구컵과 제1라이너간의 분해사시도, 도 3a는 도 2에 도시된 비구컵의 평면도 및 측면도를 일체로 도시한 도면, 도 3b는 도 2에 도시된 제1라이너의 평면도 및 측면도를 일체로 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 인공고관절장치(1) 는, 골반(8)과 대퇴골(9) 사이에 마련되어 골반(8)에 대해 대퇴골(9)을 상대운동 및 상대회전가능하게 연결하기 위한 용도로 시술된다.

이러한 인공고관절장치(1)의 개략적인 구조를 살펴보면, 도 1에 도시된 바와 같이, 골반(8)에 고정되는 비구컵(10)과, 비구컵(10)의 내부공간으로 수용결합되는 제1라이너(20)와, 대퇴골(9)에 고정되는 스템(40)과, 스템(40)의 일단부에 결합된 상태에서 제1라이너(20)의 내부공간으로 삽입되어 제1라이너(20) 내에서 회전하는 헤드(30)를 갖는다.

참고로, 제1라이너(20)란, 도 2 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 그 개구 연부면(22)이 평평하게 형성된 플랫(Flat)형을 가리키고, 후술할 제2라이너(120)란 도 4 및 도 5에 도시된 것처럼 개구 연부면(122)이 일정한 각도로 경사져 경사면을 형성하는 엘리베이티드(Elevated)형을 가리킨다.

제1라이너(20)와 제2라이너(120)는, 그 위치별로 세밀한 차이가 있고 환자의 특성이나 선호도에 따라 선택적으로 채용될 수 있다는 점이 차이점이기는 하나, 모두 동일한 비구컵(10) 내에 수용결합될 수 있고 헤드(30)가 자유회전가능하게 끼워진다는 구성이라는 점에서는 동일하다.

이에, 여기에서는 제1라이너(20)에 대해 도 1 내지 도 3b를 가지고 상세하게 설명하도록 하며, 제2라이너(120)에 대해서는 제1라이너(20)에 대비되는 부분만을 발췌하여 도 4 및 도 5를 통해 후술하기로 한다.

도 2, 도 3a 및 도 3b를 참조할 때, 본 발명에 따른 비구컵(10) 및 제1라이너(20)의 개별적인 구조 및 상호 결합구조는 종래의 것에 비해 개선되어 있다. 이 들의 결합구조를 먼저 설명하면 다음과 같다.

도 2 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 제1라이너(20)의 개구 연부에는 반경방향 외측으로 연장되고 골부(21a)가 정부(21b)가 연속적으로 반복되는 파형플랜지부(21)가 형성되어 있다.

그리고, 도 2 및 도 3a에 도시된 바와 같이, 이 파형플랜지부(21)에 대응되는 위치의 비구컵(10)에는, 제1라이너(20)의 파형플랜지부(21)에 형성된 복수개의 골부(21a) 중 몇 개에 끼워져 비구컵(10) 내에 수용결합된 제1라이너(20)의 임의회전을 저지하는 복수개(4개)의 회전저지돌기(11)가 형성되어 있다.

회전저지돌기(11)들 각각은, 비구컵(10)의 개구 연부에 형성되되 라이너가 결합되는 방향을 따라 형성되어 있다. 그리고, 각각의 회전저지돌기(11)들은 상호 동일한 이격간격을 가지고 비구컵(10)의 개구 연부 원주면을 따라 배열되어 있다.

또한, 비구컵(10)의 내부로 제1라이너(20)가 수용결합될 경우, 제1라이너(20)가 임의로 분리되어서는 아니된다. 이에, 비구컵(10)에 대해 제1라이너(20)가 임의로 분리되는 것을 저지하는 임의분리 저지수단을 추가로 마련하고 있는 것이다.

임의분리 저지수단은, 비구컵(10)과 제1라이너(20)가 접촉하는 접촉영역 각각에 함몰형성된 함몰그루브(13,23)와, 함몰그루브(13,23)에 끼워져 제1라이너(20)가 분리되는 방향의 반대방향으로 탄성부세하는 링스프링(미도시)을 포함한다.

이에, 비구컵(10)을 골반(8)에 고정한 후, 시술위치나 그 밖의 시술조건에 따라 제1라이너(20)를 돌려가면서 제1라이너(20)의 파형플랜지부(21)에 형성된 골 부(21a) 중 어떠한 것이 회전저지돌기(11)들에 대응되도록 한다. 그런 다음, 제1라이너(20)를 가압하여 링스프링이 함몰그루브(13,23) 양쪽에 전부 걸치도록 함으로써 제1라이너(20)를 비구컵(10)에 고정할 수 있다. 이럴 경우, 함몰그루브(13,23)에 끼워진 링스프링으로 인해 비구컵(10)으로부터 제1라이너(20)가 임의로 분리되지 않은 이점이 있다.

다음은, 비구컵(10)과 제1라이너(20)에 대해 개별적인 구조를 상세히 설명한다.

비구컵(10)은, 스테인레스강, 합금강 등을 포함한 금속(Metal) 재질뿐만 아니라 생체재료의 티타늄 합금으로 형성될 수 있다. 이러한 비구컵(10)은, 반구보다는 조금 더 큰 체적을 갖는 절두 구 형상으로 형성되며, 시술시 개구(입구) 연부가 대퇴골(9) 측을 향하도록 골반(8) 내에 고정된다.

비구컵(10)에는, 복수개의 나사고정용 홀이 관통되어 있다. 이 중에서, 중심부에 형성된 것을 제1홀(12a)이라 하고, 나머지를 제2홀(12b)이라 하여 설명한다.

제1홀(12a)에는 나사선이 형성되어 동일한 나사선을 가진 도구를 통하여 정확한 위치에서 시술할 수 있도록 하였다. 물론, 이러한 나사고정용 홀로 인해 리비젼(Revision) 시술시에도 고정된 나사를 분리하고 비구컵(10)을 분리시킬 수 있는 이점이 있다.

제1홀(12a)에 비해 복수개(5개)의 제2홀(12b)은 비구컵(10)의 외곽면에 관통되어 있다. 특히, 제2홀(12b)들은 1/4의 원주 안에 모두 배열함으로써 선택적으로 사용하도록 하고 있다. 따라서, 비구컵(10) 고정용 나사(미도시)를 이용하여 골반(8)에 비구컵(10)을 고정할 경우, 고정력의 분산을 막고 든든한 고정을 이룰 수 있는 이점이 있다.

또한, 나사고정용 홀들을 배치함으로써 환자의 상태나 수술 의사들의 폭넓은 고정위치를 부여하는 장점이 있다. 이 때, 보다 많은 수의 나사고정용 홀을 부여할 경우, 비구컵(10)과 제1라이너(20)의 상호운동에 의한 발생된 조각편들이 나사고정용 홀을 통해 배출되어 골반(8)에 영향을 줄 수 있기에 적은 수의 나사고정용 홀을 형성하는 것이 유리하고, 심지어는 나사고정용 홀을 만들지 않는 것이 유리할 수도 있다.

그러나, 실제로 비구컵(10)과 제1라이너(20)와의 접촉은 임의분리 저지수단 영역인 로킹(Locking)이 발생하는 부위에서만 발생하고, 비구컵(10)의 내부 지름보다 작은 지름을 가지고 제1라이너(20)가 제작되어 표면적으로 분리되어 있기에 앞서 설명한 조각편은 형성되지 않는다.

또한, 나사고정용 홀은 비구컵(10)의 기저면에서 일정한 몇개(3개)의 각도를 가지고 부여하여 많은 나사를 이용하여 고정력을 부여하더라도 나사간의 충돌이나 간섭현상이 발생하지 않는다. 그리고, 나사산이 비구컵(10) 내부로 삽입되어 삽입된 제1라이너(20)와의 간섭현상을 방지하기 위하여 비구컵(10)의 나사고정용 홀들에는, 그 외곽에서 내부로 챔퍼(Chamfer, 미도시)가 부여되어 있다. 이에, 사용된 비구컵(10) 고정용 나사의 머리가 노출되지 않고 비구컵(10)에 파묻히게 된다.

비구컵(10)의 외부 표면은, 골반(8)에 삽입되어 뼈가 잘 자라들어갈 수 있도 록 표면을 비드(Bead) 코팅처리하여 코팅된 면에 존재하는 공극부위로 뼈가 잘 자라들어갈 수 있게 하였다. 물론, 비드 코팅 외에도 플라즈마 스프레이(Plasma Spray) 처리할 수도 있다.

실시예로써, 도 3a를 보면, 비구컵(10)의 외표면은, 소정의 가상기준선(l)을 기준으로, 개구 연부로부터 가상기준선(l)에 이르는 인그로스(A, Ingrowth)구간과, 나머지 외표면에 형성된 온그로스(B, Ongrowth)구간으로 나뉠 수 있다.

온그로스(B, Ongrowth)구간 및 인그로스(A, Ingrowth)구간 모두는 소위, 샌드블라스팅법에 의해 형성될 수 있는데, 온그로스(B, Ongrowth)구간은 미세립자의 샌드가 비구컵(10)의 외표면에 접착되어 형성된 상태를 취하고, 인그로스(A, Ingrowth)구간은 미세립자의 샌드가 비구컵(10)의 외표면을 소정 깊이 함몰시켜 형성된 상태를 취한다. 이들 모두는, 골반(8)에 삽입되어 뼈가 잘 자라들어갈 수 있도록 표면을 형성하게 된다.

또한, 비구컵(10)은, 일정부위 높이에서 외곽의 표면의 지름에 변화가 형성되도록 이중지름이 부여되어 있다. 이에, 비구컵(10)이 골반(8)에 삽입될 시, 실제 수술을 위해 제거된 골반(8)보다 조금 확장된 비구컵(10)이 안착되게 되므로 골반(8)에 의하여 비구컵(10)이 안쪽으로 가압된 힘을 받으며, 삽입되어 골반(8)에 부가적인 고정력을 부여할 뿐만 아니라 수술 후 초기의 안정성도 부여할 수 있다.

그리고, 비구컵(10)의 내부를 보면, 제1라이너(20)의 평탄면(20a)과 대응되는 위치에 상대되는 평탄면(10a)이 형성되어 있다. 이러한 평탄면(10a,20a)들이 상호 접함으로써, 비구컵(10) 내에서 제1라이너(20)의 회전이 저지되기도 한다. 비구컵(10)의 개구 연부 외측에는 대략 45°간격으로 작은 홈(10c)이 부여되어 있다.

한편, 제1라이너(20)는, 인체용 폴리에틸렌 도는 생체재료를 포함하여 일반적인 플라스틱과 세라믹, 또는 금속(Metal) 재질로 제작이 가능하고 또한 복합적으로 언급된 두 가지 이상의 재료를 사용하여 제작할 수 있다. 본 실시예에서는 초고분자 폴리에틸렌으로 된 제1라이너(20)를 사용하고 있다.

제1라이너(20)는 앞서도 설명한 것처럼, 개구 연부면(22)이 평평한 플랫(Flat)형으로 채용된다. 플랫(Flat)형인 제1라이너(20)는, 제1라이너(20)에 대응하여 삽입되어 수평적으로 헤드(30)가 삽입되는 면적을 가지고 그 수평면의 높이가 제1라이너(20)의 높이에 맞게 제작된 것이다.

이러한 제1라이너(20)의 외부 표면은, 전술한 비구컵(10)의 내부 표면의 형태에 따라 형성되고, 비구컵(10) 내에 삽입된 상태에서 헤드(30)의 회전운동을 골반(8)에 의지하여 지지할 수 있는 동일한 크기와 형상을 가지는 형태로 형성되어 있다. 제1라이너(20)는 비구컵(10)과 중심이 같되 그 지름은 조금 작은 같은 반구형의 형상으로 외부가 형성되어 있고 내부는 스템(40)과 조립된 헤드(30)와 대응하여 상대적으로 회전이 가능하도록 헤드(30)의 지름에 대한 형상이 부여되어 있다.

제1라이너(20)의 내부는, 삽입되는 헤드(30)의 지름의 크기를 수용할 수 있게 설계되어 있고, 그 외부는 삽입되는 비구컵(10)의 내부 지름에 대하여 설계되어 회전면에 대하여 평탄면(20a)에서 개구 연부면(22)으로 갈수록 그 두께가 점진적으로 증가하도록 되어 있다.

제1라이너(20)의 외부표면은 로킹(Locking)이 발생하는 부위 하단까지는 비구컵(10)의 내부 지름의 형상을 가지고 형성되다가 일정한 크기의 수직면을 형성하여 로킹면(평탄면(20a) 영역)과 이어진다. 이렇게 형성된 면은 원형을 유지하고 형성된 비구컵(10)의 내부 지름으로 형성된 면보다 작게 형성되어 제1라이너(20)가 비구컵(10)으로 삽입될 시의 일종의 가이드 역할을 담당한다.

제1라이너(20)의 개구 연부 내측에는 챔퍼(20b, Chamfer)가 형성되어 있다. 만일, 챔퍼(20b, Chamfer)의 깊이를 조절한다면, 제1라이너(20)의 관절운동 지지부 점의 높이차를 최대로 하여 헤드(30)가 회전하여 이동하는 회전중심점을 최대로 지지할 수 있게 되기 때문에 원하는 운동범위를 확보할 수 있다. 또한, 제1라이너(20)의 구조로 볼 때, 반구 이상의 회전운동을 하는 헤드(30)를 수용하면 헤드(30)의 지름과 유격없이 가동된 제1라이너(20)의 회전면과 헤드(30) 사이의 공간이 없어지며 진공형상이 발생하여 회전성능이 떨어지게 되므로 반구 이하로 헤드(30)를 수용하며 회전운동의 지지부점의 위치를 헤드(30)의 회전중심의 위치에 가깝게 하고 있는 것이다.

이러한 구성을 갖는 인공고관절장치(1)를 이용하여 시술하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 비구컵(10)을 삽입할 골반(8)의 위치 및 상태를 확인한다. 마찬가지로 여러 가지 방법을 이용하여 스템(40)을 대퇴골(9)에 고정한 후, 스템(40)의 단부에 헤드(30)를 결합한다. 그리고는, 시술위치나 그 밖의 시술조건에 따라 제1라이너(20)를 돌려가면서 제1라이너(20)의 파형플랜지부(21)에 형성된 골부(21a) 중 어떠한 것이 회전저지돌기(11)들에 대응되도록 한다.

그런 다음, 제1라이너(20)를 가압하여 링스프링이 함몰그루브(13,23) 양쪽에 전부 걸치도록 함으로써 제1라이너(20)를 비구컵(10)에 고정한 연후에, 스템(40)의 단부에 결합된 헤드(30)가 제1라이너(20) 내부에 삽입되도록 함으로써 쉽고 편리하게 시술을 마칠 수 있다.

본 발명의 인공고관절장치(1)에 따르면, 시술하기가 용이하여 시술시간을 줄이면서도 시술의 신뢰도를 높일 수 있다. 또한, 골격 및 뼈의 크기가 비교적 작은 동양인에게도 용이하게 시술할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 인공고관절장치(1)에 따르면, 시술 후, 비구컵(10), 라이너 및 헤드(30)간에 발생가능한 불필요한 충돌현상을 최소로 억제하고 상대회전을 비교적 많이 부여함으로써 골반(8) 및 대퇴골(9)의 조직을 포함한 신체의 관절이 손상되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 비구컵(10)과 라이너간의 결합 및 분리를 용이하게 하면서도 회전하는 헤드(30)의 상하간의 이동을 최대한 줄여 충격현상을 방지하여 마찰과 마모에 의한 부작용을 줄이며 적절한 이탈에 대한 방지를 할 수 있는 효과가 있다.

한편, 도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 인공고관절장치(1) 중에서 비구컵(10)과 제2라이너(120)간의 분해사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 제2라이너(120)의 평면도 및 측면도를 일체로 도시한 도면이다.

도 4를 참조할 때, 비구컵(10)은 앞서 설명한 도 2 및 도 3a의 비구컵(10)과 동일하다. 다만, 이 비구컵(10)에 수용결합되는 라이너가 앞서 설명한 제1라이너(20)와는 부분적으로 상이하다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 엘리베이티드(Elevated)형인 제2라이너(120)는, 비구컵(10)에 삽입된 이후에도 그 기준면 이상으로 한쪽면 만이 일정부위의 각도를 가지고 상승하고 나머지 부분은 그 최고높이로 상승한 면과 기준면과 이루는 각도로 절단되어 개구 연부면(122)인 경사면을 형성하고 그 형성된 경사면에 회전운동을 담당하는 헤드(30)를 삽입하는 형태이다. 따라서, 제1라이너(20) 및 제2라이너(120)는, 각각 형태에 따라 삽입되는 헤드(30)의 회전중심의 수직 높이가 조금은 다르다.

또한, 제2라이너(120)의 경우, 헤드(30)의 회전중심이 일정각도 회전하여 제2라이너(120)의 내부 표면에 부여되었기에 형태는 제1라이너(20)와 동일하지만, 제2라이너(120)의 두께는 평탄면(120a)을 기준으로 하여 좌우 30°면에서 가장 두껍고 개구 연부면(122)인 경사면 측으로 갈수록 조금씩 얇아진다. 평탄면(120a)을 기준으로 좌우 30°에서 가장 큰 두께를 가진다는 것은 제2라이너(120)가 헤드(30)의 상대 운동을 지지함에 있어 가장 많이 회전을 담당하는 부위라고 볼 수 있다.

제2라이너(120)의 경우, 제1라이너(20)와는 달리, 챔퍼(120b, Chamfer)의 각도가 달리 부여되어 있다. 즉, 제2라이너(120)를 채용할 경우, 전방면과 후방면의 회전에 의한 탈구 및 충돌현상이 다르게 나타나기 때문에 전방면과 후방면의 챔퍼(120b, Chamfer) 각도 및 깊이를 다르게 부여하게 된 것이다. 이에, 전방면과 후방면의 운동 중에도 전방으로의 관절이 회전하여 후방부위의 제2라이너(120)의 기준면을 헤드(30)의 회전중심이 넘게 되므로 그 넘어선 회전 중심을 부가적인 높이를 부여하여 헤드(30)의 회전중심이 기준면보다 높이 올라갔을 경우에도 문제가 없도록 지속적인 지지를 해줄 수 있어 보다 높은 안정성을 부여할 수 있게 되었다.

이상 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하였지만 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다.

전술한 실시예에서 비구컵에는 총 4개의 회전저지돌기가 형성되어 있지만 회전저지돌기의 개수는 충분히 임의로 조절할 수 있는 것이다.

전술한 실시예에서는, 라이너와 비구컵의 로킹(Locking)이 발생하는 부위가 원형으로 형성되어 있다. 그러나, 라이너의 삽입 후, 비구컵 내부에서의 상대회전을 방지하기 위하여 이를 8각 형상이나 6각 형상으로 할 수도 있다. 이 때는, 8각형이나 6각형의 로킹(Locking)의 형상을 비구컵과 라이너에 부여할 때 동일한 형상의 로킹(Locking)을 부여하여 상호 조합하게 해야 할 것이다.

또한, 전술한 것 외에도, 라이너의 로킹(Locking)면에 볼록한 요철을 부여하고 비구컵에서는 그 요철을 수용할 수 있는 홈을 부여하여 로킹(Locking)을 구현할 수 있는데, 이 모두는, 임의분리 저지수단의 한 예가 될 것이다.

전술한 실시예에서는 설명을 생략하였지만, 비구컵과 라이너를 제외한 헤드와 스템은 금속(Metal) 재질, 비금속 재질 등 어떠한 것을 적용하여 제조하여도 좋다.

전술한 실시예에서는 그 설명을 생략하고 있지만, 본 발명에서 비구컵과 라 이너 사이에는 정밀 공차제어에 의한 미소 갭(gap)이 존재한다. 즉, 이 갭을 0.05 m 이하로 조절할 수 있기에 이들 사이에서 발생가능한 연마물질인 백사이드웨어(Back Side Wear)를 최소화 할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 인공고관절장치에 따르면, 시술하기가 용이하여 시술시간을 줄이면서도 시술의 신뢰도를 높일 수 있다. 또한, 골격 및 뼈의 크기가 비교적 작은 동양인에게도 용이하게 시술할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 인공고관절장치에 따르면, 시술 후, 비구컵, 라이너 및 헤드간에 발생가능한 불필요한 충돌현상을 최소로 억제하고 상대회전을 비교적 많이 부여함으로써 골반 및 대퇴골의 조직을 포함한 신체의 관절이 손상되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 비구컵과 라이너간의 결합 및 분리를 용이하게 하면서도 회전하는 헤드의 상하간의 이동을 최대한 줄여 충격현상을 방지하여 마찰과 마모에 의한 부작용을 줄이며 적절한 이탈에 대한 방지를 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (14)

1. 골반에 고정되는 비구컵과;

   상기 비구컵 내로 착탈가능하게 수용결합되는 라이너를 포함하되,

   상기 라이너에는 반경방향 외측으로 연장되고 골부와 정부가 연속적으로 반복되는 파형플랜지부가 형성되어 있고, 상기 비구컵에는 상기 파형플랜지부에 형성된 복수개의 골부 중 적어도 어느 하나의 골부에 끼워져 상기 비구컵 내에 수용결합된 라이너의 임의회전을 저지하는 회전저지돌기가 형성되어 있는 인공고관절장치에 있어서,

   상기 비구컵의 내부표면은 개구 연부에서 상부로 수직하게 연장되는 평탄면과; 상기 비구컵의 평탄면 상단에서 상부로 굴곡지게 연장되어 상기 비구컵의 나머지 내부표면을 이루는 굴곡면을 갖고,

   상기 라이너가 상기 비구컵에 삽착되는 경우 상기 라이너는 상기 비구컵과 하부에서만 접촉하도록, 상기 라이너의 외부표면은 상기 파형플랜지부에서 상부로 수직하게 연장되어 상기 비구컵의 평탄면과 면접촉하는 평탄면과; 상기 라이너의 평탄면 상단에서 상부로 굴곡지게 연장되어 상기 라이너의 외부표면을 이루되 상기 비구컵의 평탄면과 접촉하지 않는 굴곡면을 갖는 것을 특징으로 하는 인공고관절장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 회전저지돌기는 상기 비구컵의 개구 연부에 상기 라이너의 결합방향을 따라 돌출되어 있고, 상호 동일한 이격간격을 가지고 원주방향을 따라 복수개로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는, 인공고관절장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 비구컵에 대해 상기 라이너가 임의로 분리되는 것을 저지하는 임의분리 저지수단을 추가로 포함하는, 인공고관절장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 임의분리 저지수단은, 상기 비구컵과 상기 라이너가 접촉하는 접촉영역 각각에 함몰형성된 함몰그루브와, 상기 함몰그루브에 끼워져 상기 라이너가 분리되는 방향의 반대방향으로 탄성부세하는 링스프링을 포함하는, 인공고관절장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 비구컵에는 적어도 하나의 나사고정용 홀이 관통되어 있는 것을 특징으로 하는, 인공고관절장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 나사고정용 홀에는, 비구컵 고정용 나사의 머리부가 돌출되지 않도록 상기 비구컵의 외곽에서 상기 나사고정용 홀의 내부를 향해 챔퍼(Chamfer)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 인공고관절장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 비구컵의 외부 표면은, 뼈가 잘 자라들어갈 수 있도록 비드(Bead) 코팅 또는 플라즈마 스프레이(Plasma Spray) 처리된 것을 특징을 하는, 인공고관절장치.
8. 제1항에 있어서,

   상기 비구컵의 외표면은, 개구 연부로부터 소정의 가상기준선에 이르는 구간에 형성된 온그로스(Ongrowth)구간과, 나머지 외표면에 형성된 인그로스(Ingrowth)구간을 포함하는, 인공고관절장치.
9. 삭제
10. 제1항에 있어서,

    상기 비구컵의 개구 연부 외측에는 소정 각도로 연마된 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 인공고관절장치.
11. 제1항에 있어서,

    상기 라이너는 개구 연부면이 평평하게 형성된 제1라이너와, 개구 연부면이 일정한 각도로 경사진 제2라이너를 포함하는 것을 특징으로 하는, 인공고관절장치.
12. 제11항에 있어서,

    상기 제1라이너의 외부는 소정의 평탄면에서 개구 연부면으로 갈수록 그 두께가 점진적으로 증가하는 것을 특징으로 하는, 인공고관절장치.
13. 제11항에 있어서,

    상기 제2라이너의 두께는, 소정의 평탄면을 기준으로 하여 좌우 30°면에서 가장 두껍고 개구 연부면인 경사면 측으로 갈수록 점진적으로 얇아지는 것을 특징으로 하는, 인공고관절장치.
14. 제11항에 있어서,

    상기 제1라이너의 개구 연부 내측에는 챔퍼(Chamfer)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 인공고관절장치.

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