KR100751568B1 - Bone fixation device and buffer sleeve employed thereto - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 고관절부 고절을 치료하기 위해 사용된 종래의 압박고나사의 사용상태도,1 is a state of use of a conventional compression screw used to treat hip fractures,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 뼈고정 시스템을 개략적으로 도시하는 도면,2 is a view schematically showing a bone fixation system according to an embodiment of the present invention,
도 3은 도 2에 도시된 뼈고정 시스템의 임플랜트부를 도시하는 도면,3 is a view showing an implant portion of the bone fixation system shown in FIG.
도 4는 도 2에 도시된 뼈고정 시스템의 완충슬리브를 도시하는 도면,4 is a view showing a buffer sleeve of the bone fixation system shown in FIG.
도 5는 도 4의 원 A 부분은 확대하여 도시한 도면,5 is an enlarged view of a portion A of FIG. 4;
도 6은 도 2에 도시된 뼈고정 시스템이 시술된 상태를 도시하는 도면,6 is a view showing a state in which the bone fixation system shown in FIG.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 뼈고정 시스템을 개략적으로 도시하는 도면,7 is a view schematically showing a bone fixation system according to another embodiment of the present invention,
도 8은 도 7에 도시된 뼈고정 시스템의 완충슬리브를 도시하는 도면,8 is a view showing a buffer sleeve of the bone fixation system shown in FIG.
도 9는 도 7에 도시된 뼈고정 시스템이 시술된 상태를 도시하는 도면,9 is a view showing a state in which the bone fixation system shown in FIG.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 뼈고정 시스템에서 이용되는 완충슬리브의 단면도,10 is a cross-sectional view of the buffer sleeve used in the bone fixation system according to a third embodiment of the present invention,
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 뼈고정 시스템에서 이용되는 임플랜트 를 도시하는 도면, 및11 shows an implant used in a bone fixation system according to a third embodiment of the invention, and
도 12는 도 10에 도시된 완충슬리브의 일부를 확대하여 도시한 도면.FIG. 12 is an enlarged view of a portion of the buffer sleeve shown in FIG. 10. FIG.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
50: 골조직 100, 200: 뼈고정 시스템50:
110, 320: 임플랜트 120, 220, 310: 완충슬리브110, 320:
112: 나사부 122: 중공부112: screw portion 122: hollow portion
126, 316: 완충슬리브의 외면 130: 골 친화제 입자126, 316: outer surface of the buffer sleeve 130: bone affinity particles
본 발명은 뼈고정 시스템 및 이에 이용되는 완충슬리브에 관한 것으로서, 더 구체적으로는, 고관절부 골절 등과 같은 뼈의 골절을 치료하기 위하여 뼈에 마련된 구멍에 삽입되는 임플랜트의 표면과 골조직 사이의 미세 운동을 방지하여 골융합을 촉진시킬 수 있는 뼈고정 시스템과 이에 이용되는 완충슬리브에 관한 것이다.The present invention relates to a bone fixation system and a buffer sleeve used therein, and more particularly, to fine movement between the surface of the implant and bone tissue inserted into a hole provided in the bone for treating a fracture of the bone, such as hip fracture. It relates to a bone fixation system that can prevent and promote bone fusion and the buffer sleeve used therein.
일반적으로, 압박고나사와 같은 뼈고정 시스템은 나사 시스템을 이용하여 뼈 내부에 삽입 고정되는 임플랜트를 구비한다. 이러한 뻐고정 시스템의 시술은, 우선 시술 대상인 뼈에 적절한 직경의 구멍을 마련한 다음, 임플랜트의 단부에 마련된 나사부를 이용하여 뼈에 임플랜트를 삽입함으로써 이루어진다.In general, bone fixation systems, such as compression screws, have implants that are inserted and secured into the bone using a screw system. The procedure of the fixation system is performed by first providing a hole having an appropriate diameter in the bone to be treated, and then inserting the implant into the bone by using a screw provided at the end of the implant.
이러한 종래의 나사 방식의 뼈고정 시스템을 사용하는 경우, 임플랜트가 시 술된 주위의 골조직의 양이 줄어들면서 퇴화하는 현상이 나타난다. 이는 임플랜트에 인접한 골조직에 작용하는 응력이 불균등하게 분포하는 것에 기인하는 것으로 알려져 있다. 응력의 불균등한 분포는 크게 임플랜트 전체 길이에 걸쳐 나타나는 것과 국부적으로 나사산과 나사골 사이의 응력 집중의 차이로 나타나는 것이 있다. 전자는 임플랜트에 측력이 가해지는 경우 임플랜트 내부의 어느 한 지점(회전 중심)을 중심으로 토크가 걸리기 때문에 회전 중심에서 먼 부분의 골조직에는 상대적으로 더 큰 응력이 인가되고 가까운 부분의 골조직에는 상대적으로 작은 응력이 인가되는 경우 등에 발생된다. 후자는 임플랜트 외주면에 마련된 나사산 주위의 골조직에 응력이 집중되고 나사골 주위의 골조직에 응력이 작아지는 현상에 기인한다.In the case of using such a conventional screw fixation system, the amount of bone tissue around the implant is reduced and degeneration occurs. This is known to be due to an uneven distribution of stresses acting on bone tissue adjacent to the implant. The uneven distribution of stress is largely represented over the entire length of the implant and locally as the difference in stress concentration between the thread and the screw bone. Since the former is torqued around a point within the implant (center of rotation) when the side force is applied to the implant, relatively higher stress is applied to the bone tissue away from the center of rotation and relatively less to bone tissue near the implant. It occurs when a stress is applied. The latter is due to the phenomenon that the stress is concentrated in the bone tissue around the screw thread provided on the outer peripheral surface of the implant and the stress is reduced in the bone tissue around the screw bone.
월프에 의하여 제안된 법칙(Wolff's law)에 따르면, (1) 골조직에 인가되는 응력이 감소되면, 새로운 평형 상태에 도달하여 응력 분포가 균일해질 때까지 골흡수(bone resorption)가 발생하며, (2) 골조직에 인가되는 응력이 균일하면 골조직에 변화가 없고, (3) 골조직에 인가되는 응력이 생리적 한계 내에서 증가되면, 새로운 평형 상태에 도달하여 응력 분포가 균일해질 때까지 골이 형성되며, (4) 골조직에 인가되는 응력이 극단적으로 증가되면, 골흡수가 일어난다. 이러한 월프의 법칙은 대체로 실제 현상과 일치하는 것으로 알려져 있다. 따라서, 뼈고정 시스템이 골조직에 안정적으로 고정되기 위해서는, 임플랜트 주위의 골조직에 적절한 범위 내의 응력이 인가되어야 하며, 응력이 극단적으로 증가하거나 감소하는 것은 피해야 함을 알 수 있다.According to Wolf's law, (1) when the stress applied to the bone tissue is reduced, bone resorption occurs until a new equilibrium is reached and the stress distribution is uniform (2). If the stress applied to the bone tissue is uniform, there is no change in the bone tissue. (3) If the stress applied to the bone tissue is increased within the physiological limit, the bone is formed until a new equilibrium state is reached and the stress distribution is uniform. 4) When the stress applied to the bone tissue is extremely increased, bone absorption occurs. These laws are known to coincide with real phenomena. Therefore, in order for the bone fixation system to be stably fixed to the bone tissue, a stress within an appropriate range should be applied to the bone tissue around the implant, and it should be understood that an extreme increase or decrease of the stress should be avoided.
대한민국 공개특허공보 10-2004-0011624호 및 10-2004-0092935호에는 뼈고정 시스템의 하나인 압박고나사가 개시되어 있다. 도 1에는 이들 문헌에 개시된 압박고나사의 사용 상태가 도시되어 있다. 압박고나사(10)는 대퇴골체(2)에 다수개의 고정나사로 고정된다. 래그스크류(11)는 압박고나사에 마련된 관통구를 통하여 대퇴골두(3)에 마련된 구멍에 삽입되어 결합된다. 이에 따라, 대퇴골두(3)는 대퇴골체(2)에 결합된 상태를 유지하게 된다. 그러나, 이 문헌에 개시된 압박고나사는 래그스크류의 나사부가 골조직과 직접 접촉하기 때문에, 전술한 바와 같이 나사산과 나사골에 인접한 골조직에 응력이 불균일하게 분포하게 된다. 따라서, 오랜 기간동안 시술된 상태를 유지하게 되면, 래그스크류 주위의 골조직의 양이 줄어들면서 퇴화하게 된다.Korean Patent Laid-Open Publication Nos. 10-2004-0011624 and 10-2004-0092935 disclose compression screws that are one of bone fixation systems. 1 shows the state of use of the compression screw disclosed in these documents. The
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 임플랜트의 나사부 주위의 골조직에 응력이 균일하게 분포되도록 함으로써, 골융합을 유도하여 뼈고정 시스템이 지속적으로 기능을 유지할 수 있도록 하는 뼈고정 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems, to provide a bone fixation system that allows the bone fixation system to continuously maintain the function by inducing bone fusion by uniformly distributed stress in the bone tissue around the screw portion of the implant The purpose.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 뼈고정 시스템으로서, 원통 형상을 가지며, 적어도 한쪽 단부가 개방된 중공부를 구비하고, 그 외면이 뼈에 마련된 구멍의 내면과 접촉하도록 삽입 배치되는 완충슬리브; 및 한쪽 단부가 상기 완충슬리 브의 중공부에 삽입되며, 상기 한쪽 단부의 표면에는 나사부가 마련되는 임플랜트를 포함하고, 상기 임플랜트의 나사부의 적어도 일부는 선단부로부터 길이 방향을 따라 일정 거리 내에서 직경이 점차로 커지는 테이퍼 형상을 가지며, 상기 완충슬리브의 중공부의 길이는 상기 임플랜트의 나사부의 길이보다 긴 뼈고정 시스템이 제공된다. 상기 임플랜트, 완충슬리브 및 뼈의 골조직 사이에는 다음과 같은 관계가 성립한다.In order to solve the above technical problem, a bone fixing system comprising: a cushioning sleeve having a cylindrical shape, at least one end having a hollow portion open, the buffer sleeve is inserted into the outer surface in contact with the inner surface of the hole provided in the bone; And one end inserted into the hollow portion of the buffer sleeve, and an implant having a threaded portion provided on a surface of the one end, wherein at least a portion of the threaded portion of the implant has a diameter within a predetermined distance along the longitudinal direction from the distal end thereof. It has a tapered shape that is gradually larger, and a bone fixation system is provided in which the length of the hollow portion of the buffer sleeve is longer than the length of the threaded portion of the implant. The following relationship is established between the implant, the buffer sleeve and the bone tissue of the bone.
μIB ㆍ FIB < μOB ㆍ FOB μ IB ㆍ F IB <μ OB ㆍ F OB
여기서, FIB는 상기 임플랜트가 상기 완충슬리브의 중공부의 내면에 가하는 압축력, μIB는 상기 임플랜트와 상기 완충슬리브 사이의 마찰계수, FOB는 상기 완충슬리브가 골조직에 가하는 압축력, 및 μOB는 상기 완충슬리브와 골조직 사이의 마찰계수이다.Here, F IB is the compressive force that the implant exerts on the inner surface of the hollow portion of the buffer sleeve, μ IB is the friction coefficient between the implant and the buffer sleeve, F OB is the compressive force applied to the bone tissue, and μ OB is the The coefficient of friction between the cushion sleeve and bone tissue.
상기 완충슬리브는 폴리에틸렌 또는 폴리에테르에테르케톤(PEEK)으로 이루어질 수 있다.The buffer sleeve may be made of polyethylene or polyether ether ketone (PEEK).
상기 완충슬리브의 외면은 다수의 미세한 구멍을 구비하는 것이 좋다.The outer surface of the buffer sleeve may be provided with a plurality of fine holes.
바람직하게는, 상기 완충슬리브는 골 친화성을 갖는 다수의 미립자를 구비하고, 상기 골 친화성 미립자는 완충슬리브의 외면 및 내부에 분포된다. 또한, 골 친화성 미립자는 상기 완충슬리브의 외면 및 외면에 인접하는 영역에 분포되며 상기 완충슬리브의 내면에 인접하는 영역에는 분포되지 않는 것이 바람직하다.Preferably, the buffer sleeve includes a plurality of fine particles having bone affinity, and the bone affinity fine particles are distributed on the outer surface and the inside of the buffer sleeve. In addition, the bone-affinity fine particles are preferably distributed in the region adjacent to the outer surface and the outer surface of the buffer sleeve and not in the region adjacent to the inner surface of the buffer sleeve.
본 발명의 다른 형태에 따르면, 뼈고정 시스템으로서, 원통 형상을 가지며, 적어도 한쪽 단부가 개방된 중공부를 구비하고, 그 외면이 뼈에 마련된 구멍의 내면과 접촉하도록 삽입 배치되는 완충슬리브; 및 한쪽 단부가 상기 완충슬리브의 중공부에 삽입되며, 상기 한쪽 단부의 표면에는 나사부가 마련되는 임플랜트를 포함하고, 상기 임플랜트의 나사부의 적어도 일부는 직경이 선단부로부터 길이 방향을 따라 점차로 커지는 테이퍼 형상을 가지며, 상기 완충슬리브의 내면은 상기 임플랜트의 나사부에 대응하는 형태를 갖고, 상기 완충슬리브의 중공부의 길이는 상기 임플랜트의 나사부의 길이보다 긴 뼈고정 시스템이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a bone fixation system, comprising: a cushioning sleeve having a cylindrical shape and having a hollow portion having at least one end opened, and having an outer surface inserted into and contacting an inner surface of a hole provided in a bone; And one end is inserted into the hollow portion of the buffer sleeve, the surface of the one end includes an implant provided with a thread, at least a portion of the threaded portion of the implant has a tapered shape whose diameter gradually increases along the longitudinal direction from the tip portion The inner surface of the shock absorbing sleeve has a shape corresponding to the thread of the implant, and the bone fixing system having a length of the hollow portion of the shock absorbing sleeve is longer than the length of the thread of the implant.
상기 완충슬리브의 외면은 다수의 미세한 구멍을 구비하는 것이 좋다.The outer surface of the buffer sleeve may be provided with a plurality of fine holes.
바람직하게는, 상기 완충슬리브는 타이태늄으로 이루어지며, 상기 완충슬리브의 내면은 플라스틱으로 코팅되는 것이 좋다. Preferably, the buffer sleeve is made of titanium, the inner surface of the buffer sleeve is preferably coated with plastic.
상기 완충슬리브에 상기 임플랜트가 삽입되는 경우 임플랜트의 나사부의 나사산에 의하여 완충슬리브의 상기 나사산에 대응하는 부분과 완충슬리브의 외면 사이가 절단될 수 있도록, 상기 완충슬리브의 내면에서 상기 임플랜트의 나사산에 대응하는 부분과 상기 완충슬리브의 외면 사이의 거리(t)가 작은 것이 좋다.When the implant is inserted into the shock absorbing sleeve, the thread of the implant portion corresponds to the thread of the implant on the inner surface of the shock absorbing sleeve so that between the portion corresponding to the thread of the shock absorbing sleeve and the outer surface of the shock absorbing sleeve can be cut. The distance t between the portion to be made and the outer surface of the buffer sleeve may be small.
본 발명의 또다른 형태에 따르면, 뼈고정 시스템에서 이용되며, 나사부를 구비하는 임플랜트와 골조직 사이에 배치되는 원통 형상의 완충슬리브로서, 시술시 그 외면이 뼈에 마련된 구멍의 내면과 접촉하도록 삽입 배치되며, 임플랜트의 나사부가 삽입되는 중공부를 구비하는 뼈고정 시스템에서 이용되는 완충슬리브가 제공된다.According to still another aspect of the present invention, a cylindrical buffer sleeve used in a bone fixation system and disposed between an implant having a screw portion and bone tissue, and is inserted and placed so that its outer surface comes into contact with an inner surface of a hole provided in a bone during a procedure. And a cushioning sleeve for use in a bone fixation system having a hollow portion into which the threaded portion of the implant is inserted.
상기 완충슬리브의 내면은 상기 임플랜트의 나사부에 대응하는 형태를 가지 며, 상기 완충슬리브의 내면에서 상기 임플랜트의 나사산에 대응하는 부분과 상기 완충슬리브의 외면 사이의 거리(t)가 작아서, 상기 완충슬리브에 상기 임플랜트가 삽입되는 경우 임플랜트의 나사부의 나사산에 의하여 완충슬리브의 상기 나사산에 대응하는 부분과 완충슬리브의 외면 사이가 절단되는 것이 바람직하다.The inner surface of the buffer sleeve has a shape corresponding to the threaded portion of the implant, the distance (t) between the portion of the inner sleeve of the buffer sleeve corresponding to the thread of the implant and the outer surface of the buffer sleeve is small, the buffer sleeve In the case where the implant is inserted into the implant, it is preferable to cut between the portion corresponding to the thread of the shock absorbing sleeve and the outer surface of the shock absorbing sleeve by the thread of the thread of the implant.
상기 완충슬리브는 타이태늄으로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는, 상기 완충슬리브의 내면은 플라스틱 소재로 코팅된다.The buffer sleeve may be made of titanium, and preferably, the inner surface of the buffer sleeve is coated with a plastic material.
상기 완충슬리브의 중공부의 길이는 상기 임플랜트의 나사부의 길이보다 긴 것이 좋다.The length of the hollow portion of the cushioning sleeve may be longer than the length of the screw portion of the implant.
이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 뼈고정 시스템을 개략적으로 도시하는 도면이며, 도 3은 도 2에 도시된 뼈고정 시스템의 임플랜트부를 도시하는 도면이고, 도 4는 도 2에 도시된 뼈고정 시스템의 완충슬리브를 도시하는 도면이다.2 is a view schematically showing a bone fixation system according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a view showing an implant portion of the bone fixation system shown in Figure 2, Figure 4 is a bone shown in Figure 2 It is a figure which shows the buffer sleeve of a fixed system.
도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 나사 방식으로 고정되는 임플랜트(110)는 그 단부에 나사부(112)를 구비한다. 임플랜트(110)의 나사부(112)의 단면은 원형인 것이 바람직하다. 임플랜트(110)의 나사부(112)의 단면이 원형인 경우, 완충슬리브(120)의 중공부(122)의 내면에 대하여 모든 방향에서 균일한 압축력을 가할 수 있기 때문이다. 또한, 임플랜트(110)의 나사부(112)는 선단부로 갈수록 단면적이 작아지는 테이퍼 형상을 갖는 것이 좋은데, 이는 시술시 임플랜트(110)의 나사부 (112)가 완충슬리브(120)의 중공부(122)에 용이하게 삽입되도록 하기 위한 것이다. 또한, 테이퍼부의 영역이 길면, 나사부(112)의 삽입정도에 따라 중공부 내면에 대한 확장 압력이 조절될 수 있다. 예를 들어, 나사부(112) 전체가 테이퍼져 있을 수 있다. 임플랜트(110)는 주로 티타늄이나 세라믹과 같은 재질로 형성될 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 임플랜트의 작용을 보장하는 범위 내에서 필요한 강도를 가지며 인체에 무해한 재료는 모두 사용될 수 있다.As shown in Figures 2 and 3, the
완충슬리브(120)는 대체로 원통 형상을 가지며, 임플랜트(110)가 삽입되기 위한 중공부(122)를 구비한다. 중공부(122)의 깊이는 임플랜트(110)의 나사부(112)의 길이보다 길어서, 시술 후에도 임플랜트(110)의 하단부와 중공부(122)의 저면 사이에는 소정의 빈 공간이 존재하는 것이 좋다. 특히, 임플랜트(110)의 나사부(112)가 테이퍼진 경우에는, 나사부(112)가 완충슬리브(120) 내부로 삽입된 정도에 따라 나사부(112)가 완충슬리브(120)의 내면(126)에 가하는 압력이 달라진다. 중공부(122) 저면에 마련된 빈 공간은 임플랜트(110)가 더 삽입될 수 있는 여유 공간을 제공한다. 도 2 및 4에 도시된 바와 같이, 완충슬리브(120)의 하부는 골조직에 마련된 구멍에 용이하게 삽입될 수 있도록 직경이 다른 부위에 비하여 약간 작게 형성될 수 있다.The
임플랜트(110)가 완충슬리브(120)의 중공부(122)에 삽입될 때, 임플랜트(110)의 외면이 중공부(122)의 내면(126)에 가하는 압력에 의하여 완충슬리브(120)가 팽창할 수 있는 것이 바람직하다. 완충슬리브(120)가 팽창하면 완충슬리브(120)의 외면과 골조직 사이의 마찰력이 증가할 뿐 아니라, 완충슬리브(120)의 외면에 의하여 골조직에 가해지는 응력이 증가하여 골조직의 성장을 촉진시킬 수 있기 때문이다. 따라서, 완충슬리브(120)는 임플랜트(110)를 형성하는 소재보다 기계적 강성이 작은 소재로 이루어지는 것이 좋다. 또한, 완충슬리브(120) 주위의 골조직에 적절한 응력을 가하기 위해서는 팽창이 어느 수준 이상으로 일어나야 한다. 예를 들어, 강성이 금속이나 세라믹보다 작은 엔지니어링 플라스틱이 사용될 수 있다. 다만, 임플랜트는 골조직에 직접 매식되기 때문에 소재가 인체에 무해하여야 하며, 단단히 고정되기 위해서는 표면이 골조직과 쉽게 융화될 수 있어야 한다. 예를 들어, 폴리에틸렌이나 폴리에테르에테르케톤(PEEK)과 같은 소재를 고려할 수 있다. 또한, 완충슬리브(120)의 소재로서는 타이태늄이 사용될 수도 있다. 이 경우, 완충슬리브(120)의 벽두께는 플라스틱으로 이루어진 경우와 비교하여 상대적으로 얇게 형성되는 것이 좋다. When the
임플랜트가 적절히 작용하기 위해서는, 임플랜트(110)의 표면과 완충슬리브(120)의 내면(126) 사이의 마찰력과 완충슬리브(120)의 외면과 골조직 사이의 마찰력은 아래와 같은 관계가 성립하여야 한다.In order for the implant to function properly, the frictional force between the surface of the
μIB ㆍ FIB < μOB ㆍ FOB μ IB ㆍ F IB <μ OB ㆍ F OB
여기서, FIB는 임플랜트(110)가 완충슬리브(120)의 중공부(122)의 내면(126)에 가하는 압축력, μIB는 임플랜트(110)와 완충슬리브(120) 사이의 마찰계수, FOB는 완충슬리브(120)가 골조직에 가하는 압축력, 및 μOB는 완충슬리브(120)와 골조직 사이의 마찰계수이다. 즉, 임플랜트(110)의 나사부(112)와 중공부(122)의 내면 (126) 사이의 마찰력보다 완충슬리브(120)의 외면과 골조직 사이의 마찰력이 상대적으로 커야 한다.Here, F IB is the compressive force applied by the
임플랜트(110)의 나사부(112)와 중공부(122)의 내면(126)은 상대적으로 마찰력이 작아야 하므로, 중공부의 내면(126)은 대체로 매끈한 것이 좋다. 완충슬리브(120)의 외면은 상대적으로 마찰력이 커야 하므로 비교적 거칠게 형성되는 것이 바람직하다.Since the
위 관계를 만족시키기 위한 다른 방안으로는, 완충슬리브(120)의 외면과 골조직의 결합 강도를 증가시키는 것이다. 이를 위하여 완충슬리브(120)는 그 외면 주위에 골 친화제를 구비할 수 있다. 도 5는 도 4에서 원 A로 표시된 부분을 확대하여 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 완충슬리브(120)의 외면 및 외면과 인접한 내부 영역에는 입자 형태의 골 친화제(130)가 분포되어 있다. 골 친화제(130)로는 수산화인회석, 인산칼슘, 동물의 뼈 가루, 기타 뼈의 성장을 촉진하는 특성을 갖는 모든 종류의 인산칼슘이 사용될 수 있다. 또한, 세라믹 입자, 금속 입자 등과 같이 뼈의 성장을 적극적으로 촉진하는 것은 아니지만 뼈의 내성장(in-growth)이 증명되었고 완충슬리브(120)의 마찰과 표면적을 넓혀서 완충슬리브(120)가 뼈에 신속하고 단단하게 고정되도록 보조하는 입자들도 사용될 수 있다.Another way to satisfy the above relationship is to increase the bond strength between the outer surface of the
골 친화제 입자(130)는 완충슬리브(120)의 외면과 내부 영역에 분포하는 것이 좋다. 시간이 경과하면 골 친화제 입자(130)는 용해되어 뼈에 흡수되는데, 이 때 골 친화제 입자(130)가 있던 공간으로 뼈가 성장해 들어가기 때문에 완충슬리브(120)가 단단하게 뼈에 고정될 수 있다. 또한, 골 친화제 입자가 완충슬리브(120) 의 외면에만 분포되는 것이 아니라 그에 인접한 내부 영역에도 분포되기 때문에, 외면에 분포된 골 친화제 입자(130)가 뼈에 흡수된 후에도 지속적으로 뼈의 내성장을 촉진시킬 수 있다.The
바람직하게는, 골 친화제 입자(130)는 외면에 가까운 영역에 많이 분포되고, 내면(126)에 가까운 영역에는 상대적으로 적게 분포된다. 이런 방식으로 입자를 배열하는 경우 완충슬리브(120)의 강도를 적절하게 유지할 수 있다. 예를 들어, 골 친화제 입자(130)가 혼합되지 않은 플라스틱 재료로 완충슬리브(120)의 내층을 먼저 형성한 후에 골 친화제 입자가 혼합된 플라스틱 재료로 완충슬리브(120)의 외층을 형성하면 도 5에 도시된 바와 같이 골 친화제가 분포된 완충슬리브(120)를 제조할 수 있다.Preferably, the
도 6은 도 2에 도시된 뼈고정 시스템이 시술된 상태가 도시되어 있다.FIG. 6 illustrates a state in which the bone fixation system shown in FIG. 2 is operated.
먼저 뼈의 골조직(50)에 임플랜트를 삽입 고정시키기 위한 구멍이 마련된다. 완충슬리브(120)는 골조직(50)에 마련된 구멍에 매식되고, 임플랜트(110)는 완충슬리브(120)의 중공부(122)에 나사부(112)가 삽입되도록 설치된다. 나사부(112)의 선단부가 테이퍼져 있기 때문에 용이하게 삽입될 수 있다. 임플랜트(110)가 완충슬리브(120)에 삽입될 때 임플랜트(110)의 외주면이 완충슬리브(120)에 마련된 중공부(122)의 내면에 압력을 가하며, 이 압력은 플라스틱과 같은 소재로 이루어진 완충슬리브(120)를 팽창시키고, 완충슬리브(120)의 외면이 주위의 골조직(50)에 소정의 응력을 인가하게 된다. 또한, 뼈고정 시스템의 시술시 골조직에 완충슬리브(120)를 삽입하기 위하여 뚫는 구멍의 직경을 완충슬리브(120)의 외경보다 약간 작게 함으 로써 완충슬리브(120)가 골조직(50)에 인가하는 응력의 크기를 조절할 수도 있다. 전술한 바와 같이, 월프의 법칙에 따르면, 골조직이 성장하기 위해서는 적절한 응력이 가해져야 한다. 그러나, 지나치게 과도한 응력이 가해지는 경우 다시 골흡수가 일어난다. 따라서, 양자의 직경의 차이는 임플랜트(110)를 완충슬리브(120)에 삽입한 후에 완충슬리브(120)의 외면이 골조직(50)에 가하게 되는 응력이 골성장을 촉진할 수 있는 범위 내에 있도록 선택되는 것이 좋다.First, a hole for inserting and fixing the implant into the
시간이 경과하면 완충슬리브(120)의 외면에 마련된 골 친화제 입자(130)는 용해되어 골조직(50)에 흡수될 수도 있는데, 이 때 골 친화제 입자(130)가 있던 공간으로 뼈가 성장해 들어가기 때문에 완충슬리브(120)가 단단하게 골조직(50)에 고정될 수 있다. 또한, 골 친화제 입자(130)가 완충슬리브(120)의 외면에만 분포되는 것이 아니라 그에 인접한 내부 영역에도 분포되기 때문에, 외면에 분포된 골 친화제 입자(130)가 골조직(50)에 흡수된 후에도 지속적으로 골조직(50)의 내성장을 촉진시킬 수 있다.As time passes, the
도 7에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 뼈고정 시스템이 개략적으로 도시되어 있다. 도 8은 도 7에 도시된 뼈고정 시스템의 완충슬리브를 도시하는 도면이다.Figure 7 schematically shows a bone fixation system according to another embodiment of the present invention. FIG. 8 is a view showing a cushioning sleeve of the bone fixation system shown in FIG. 7.
본 실시예에 따른 뼈고정 시스템(200)은, 완충슬리브(220)가 원통형 스프링 형상을 갖는 점을 제외하고는 전술한 실시예와 동일한 기술적 구성을 갖는다. 따라서, 이하의 설명에서는 전술한 실시예와 동일한 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용한다.The
완충슬리브(220)는 인장 스프링과 같은 구조를 갖는다(도 8 참조). 완충슬리 브(220)가 이러한 구조로 이루어지면, 골조직(50)에 마련된 구멍에 완충슬리브(220)를 용이하게 삽입할 수 있다. 즉, 골조직(50)에 마련된 구멍에 삽입하기 전에 완충슬리브(220)를 꼬아서 직경을 작게 만듦으로써 완충슬리브(220)가 원통형인 경우에 비해서 더 용이하게 골조직(50)의 구멍에 삽입될 수 있다. The
완충슬리브(220)는 전술한 실시예에서와 같이 플라스틱으로 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 본 실시예의 완충슬리브(220)는 타이태늄으로 이루어진다. 완충슬리브(220)가 타이태늄으로 이루어지는 경우, 골조직(50)의 성장을 촉진하고 완충슬리브(220)와 골조직 사이의 결합력을 증가시키기 위하여, 완충슬리브(220)의 외면은 다수의 미세한 구멍을 구비하는 것이 좋다. 또한, 완충슬리브(220)의 내면은 플라스틱으로 코팅되어 임플랜트와의 마찰을 감소시킬 수 있다.The
완충슬리브(220)는 삽입된 후에 탄성에 의하여 팽창하여 그 외면이 골조직(50)에 마련된 구멍의 내면과 접촉할 수 있다. 다른 한편으로, 완충슬리브(220)에 하중이 가해지지 않은 상태에서의 직경이 골조직(50)에 마련된 구멍의 직경보다 작을 수도 있다. 골조직(50)에 마련된 구멍의 직경과 완충슬리브(220)의 무하중 상태의 직경과의 관계는 골조직에 적절한 응력이 가해질 수 있는 범위에서 선택되는 것이 좋다.The
도 9는 도 7에 도시된 뼈고정 시스템이 시술된 상태를 도시하는 도면이다.9 is a view showing a state in which the bone fixation system shown in FIG.
도 9에 도시된 실시예에서는 완충슬리브(220)의 무하중 상태에서의 직경이 골조직(50)에 마련된 구멍의 내경보다 작다. 따라서, 완충슬리브(220)는 골조직(50)에 마련된 구멍에 매우 용이하게 삽입될 수 있다. 임플랜트(110)가 삽입되면, 임플랜트(110)의 나사부(112)에 의하여 완충슬리브(220)가 팽창하고, 완충슬리브(220)의 외면이 골조직에 압축력을 가하게 된다. 대체로, 임플랜트(110)의 나사부(112)의 나사산 사이의 공간에 완충슬리브(220)가 배치됨으로써, 뼈고정 시스템 전체의 직경이 작아질 수 있다.In the embodiment shown in Figure 9 the diameter of the
도 10에는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 완충슬리브가 도시되어 있으며, 도 11에는 도 10에 도시된 완충슬리브와 함께 사용되는 임플랜트가 도시되어 있다.Figure 10 shows a buffer sleeve according to another embodiment of the present invention, Figure 11 shows an implant used with the buffer sleeve shown in FIG.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 완충슬리브(310)는 내면(312)이 임플랜트(320)의 나사부(322, 324)에 대응하는 형태를 갖는다. 따라서, 완충슬리브(310)의 내면(312)과 외면(316) 사이의 두께는 일정하지 않다. 완충슬리브(310)의 내면(312)에서 임플랜트(320)의 나사산(322)에 대응하는 부분(314)과 완충슬리브(310)의 외면(316) 사이의 두께(t)는 임플랜트의 특성에 따라 적절하게 선택된다. 예를 들어, 이 두께(t)가 매우 얇은 경우, 임플랜트(320)의 나사부(322, 324)가 완충슬리브(310)로 삽입될 때 완충슬리브(310)의 내면(312)과 외면(316) 사이가 절단될 수 있다. 그러면, 시술 후의 뼈고정 시스템은 전술한 실시예(도 9 참조)와 동일한 형태를 가질 수 있다.As shown in FIG. 10, the
본 실시예에서, 완충슬리브(310)는 타이태늄으로 이루어질 수 있으며, 전술한 실시예에서와 같이, 완충슬리브(310)의 내면(312)은 임플랜트(320)와의 마찰력을 줄이기 위하여 플라스틱으로 코팅될 수 있다.In this embodiment, the
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 기초로 상세히 설명되었지만, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 점은 명백 하다. 본 명세서에 기재된 어떤 사항도 본 발명의 범위를 첨부된 특허청구의 범위보다 좁히려는 것은 아니다. 전술한 실시예들은 예시를 위한 것이며 이와 다른 실시 형태를 갖는 것을 배제하고자 하는 것은 아니다.Although the invention has been described in detail based on the embodiments shown in the accompanying drawings, it is apparent that various modifications are possible without departing from the scope of the invention. Nothing described herein is intended to narrow the scope of the invention to the scope of the appended claims. The foregoing examples are for illustrative purposes only and are not intended to exclude those having other embodiments.
본 발명에 따른 뼈고정 시스템을 이용하면, 임플랜트의 나사부와 골조직 사이에 완충슬리브가 배치되어 임플랜트의 나사부 주위의 골조직에 응력이 균일하게 분포되기 때문에, 골융합이 유도되고 뼈고정 시스템이 지속적으로 기능을 유지할 수 있다.Using the bone fixation system according to the present invention, because the buffer sleeve is disposed between the screw portion and the bone tissue of the implant and the stress is uniformly distributed in the bone tissue around the screw portion of the implant, bone fusion is induced and the bone fixation system continues to function I can keep it.
Claims (16)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020060020709A KR100751568B1 (en) | 2006-03-04 | 2006-03-04 | Bone fixation device and buffer sleeve employed thereto |
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-
2006
- 2006-03-04 KR KR1020060020709A patent/KR100751568B1/en not_active IP Right Cessation
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