KR101021401B1 - 고정체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 뼈 조직으로 견고하게 스크류되는 고정체에 관한 것이다. 고정체는 수나사 나사산(3)이 구비된 전체적으로 원통형인 앵커링부(1)를 포함한다. 앵커링부(1)는 앵커링부(1)의 삽입 말단부(4)로부터 연장된 공동(5)을 포함한다. 공동(5)을 앵커링부의 바깥쪽과 연결시키는 다수의 슬롯(9)이 앵커링부의 삽입 말단부(4)로부터 연장된다. 각각의 슬롯은 리딩 슬롯 벽(13)과 트레일링 슬롯 벽(12)에 의해 한정되며, 앵커링부로 스크류되는 경우, 상기 리딩 슬롯 벽과 트레일링 슬롯 벽은 나사산으로 규정된 방향으로 회전한다. 본 발명에 따르면, 적어도 트레일링 스롯 벽(12)의 방사상의 가장 바깥쪽 부분이 방사 방향으로 각을 이루며, 회전 방향으로 내부로부터 바깥쪽으로 비스듬하게 전방향으로 기울어져 있다. 본 발명은 또한 보철기를 견고하기 고정하기 위한 본 발명의 고정체의 용도에 관한 것이다.

Description

고정체 {A FIXTURE}

본 발명은 뼈 조직에 견고하게 스크류되고, 전체적으로 원통형인 앵커링부(anchoring portion)를 포함하는 소위 고정체로서, 상기 앵커링부는 수나사 나사산(external screw thread)을 구비하며, 앵커링부의 삽입 말단부에서 개방된 공동 및 다수의 관통 슬롯(throught-penetrating slot)을 가지며, 상기 슬롯은 삽입 말단부로부터 연장되며, 각각의 슬롯은 공동과 앵커링부의 바깥쪽을 연결시키고, 여기서 각각의 슬롯은 리딩 슬롯 벽(leading slot wall)과 트레일링 슬롯 벽(trailing slot wall)에 의해 한정되며, 리딩 슬롯 벽과 트레일링 슬롯 벽은 고정체에서 스크류될 경우 나사산에 의해 규정된 회전 방향과 부합되는 고정체에 관한 것이다.

이러한 종류의 고정체는 보철 수술 분야에서 사용되며, 여기서 보철, 보철의 일부 또는 보철 홀더는 하나 이상의 이러한 고정체에 의해 사람의 뼈 조직으로 앵커링된다.

그러나, 본 발명에 따른 고정체는 주로 속이 빈(hollow) 또는 관형의 뼈에 앵커링되며, 예를 들어, 관절 예컨대, 손가락 관절 또는 고관절의 재구성에 사용될 수 있다. 고정체는 또한 인공 다리 또는 기타 다른 유형의 보철을 조이는데 사용될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이러한 적용으로만 제한되는 것은 아니다. 고정체는 앵커링부와 적용부를 갖는다. 앵커링부는 뼈 조직의 미리 뚫려진 구멍안으로 스크류된다. 구멍은 앵커링부의 나사산의 외부 직경보다 작은 직경을 갖는다. 앵커링부는 자가-탭핑(self-tapping)되어, 구멍내로 스크류될 경우 미리 뚫려진 구멍의 벽 안으로 나사산을 유도하면서, 뼈 단편을 제거한다. 이러한 구멍으로의 앵커링부 스크류 형성은, 앵커링부의 바깥 둘레와 슬롯 사이에 형성된 에지에 의해 뼈 단편을 구멍으로부터 유리시켜 당기므로써 슬롯에 의해 용이하게 된다. 이들 뼈 단편은 슬롯을 통해 공동으로 운반된다.

이러한 고정체의 예로는 EP 0 595 782에 기술되어 있으며, 여기서 고정체의 앵커링 말단은 4개의 나선형으로 연장된 슬롯을 구비한다. 이러한 공지된 고정체는 많은 관점에서 매우 만족스럽고, 이러한 고정체로 조여진 보철의 앵커리지는 믿을만 하며 확실하다.

그러나, 공지된 고정체는 특정 단점을 갖는다. 예를 들어, 고정체가 회전되기 때문에, 앵커링부의 바깥 둘레와 각각의 슬롯의 트레일링 벽 사이에 형성된 이들 에지에 의해 뼈 조직이 움직이게 된다. 방사상으로 유도된 슬롯 벽과 상기 바깥 둘레의 표면 사이의 에지는 일반적으로 직각을 형성한다. 이러한 에지는 앵커링부에서 스크류될 경우, 먼저 미리 뚫어진 구멍의 벽으로부터 뼈 단편에 대해 마찰되고 찢게되므로써 뼈 조직에 작용하게 된다. 그 결과 뼈 조직에 좋지 않은 심각한 작용이 가해지는 것이다. 게다가, 분리된 뼈 단편은 일반적으로 크며, 불규칙한 형태를 띠게 된다. 이는 고정체의 공동으로 수집되는 이러한 뼈 물질을 회수하고 치료하는 것을 어렵게 한다.

공지된 고정체의 또 다른 단점은, 앵커링부가 사전에 뚫어진 구멍으로 스크류될 때 생성된 방사상으로 작용하는 압축력이 앵커링 부에 가해지는 경우, 방사상 슬롯으로 인해 앵커링부의 형태는 바람직하지 못하게 된다는 점이다. 앵커링부의 회전과 방사상으로 안쪽으로 작용하는 힘의 조합된 영향은, 슬롯 사이에 위치한 부분을 상기 압축 결과 왜곡시키며, 조여진 부분을 둥글지 않은 모양으로 변형시킨다. 이는 앵커리지의 강도를 저하시킨다. 이러한 변형은 조여진 부분의 벽 두께를 증가시키므로써 피할 수 있다 하더라도, 벽 두께의 증가는 앵커링부의 움직임을 둔화시키며, 원하는 방사상 탄성을 갖기 어려워 강한 앵커리지를 달성하기 어렵게 한다.

본 발명의 목적은 상기 단점들이 제거되거나 적어도 감소된 개선된 유형의 고정체를 제공하는 것이다. 본 발명의 주요 목적은 뼈 단편이 고정체로 스크류될 경우 유리하게 분리될 소위 고정체를 제공하는 것이다.

본 발명의 요약

본 발명의 목적은 방사상 방향으로 각을 이루고, 고정체가 스크류되어 회전되는 방향으로 내부로부터 비스듬하게 전방향으로 바깥쪽으로 기울어진 앵커링부의 트레일링 슬롯 벽에 의해 달성되며, 상기 각은 적어도 앵커링부의 방사상 바깥쪽 부분에서 이루어진다.

트레일링 슬롯 벽이 기울어져 있기 때문에, 트레일링 슬롯 벽과 앵커링부의 바깥 둘레 사이의 예각을 형성한다. 이러한 예각에 의해, 미리 뚫어진 구멍의 벽에서 뼈에 대한 작업이 더욱 효과적이고 더욱 온건하게 달성되어, 뼈 단편이 상응하는 종류의 종래에 공지된 고정체에서와 같이 찢어져 분리되기 보다는 절단되어 분리될 것이다. 이와 같은 예각은 뼈 단편을 분리하는 외과용 메스 방식으로 작용하는 날카로운 에지를 제공한다.

본 발명의 고정체의 한 바람직한 구체예에 따르면, 상기 슬롯의 방사상으로 가장 바깥쪽 부분이 상기 예각을 형성할 뿐만 아니라, 트레일링 슬롯 벽 모두가 이와 동일한 각을 형성한다. 실질적인 처리 과정에 있어서는, 바깥쪽 부분이 단독으로 기울어져 있는 것 자체만으로도 충분할 것이다. 슬롯 벽 모두가 기울어져 있기 때문에, 앵커링부가 스크류될 때 고정체의 앵커링부의 방사상 압축에 대해 유리한 형태가 달성된다. 슬롯 사이에 위치한 앵커링부의 이러한 부분이 방사상 안쪽으로 가압되는 경우, 비스듬하게 연장된 트레일링 슬롯 벽이 리딩 슬롯 벽을 지지할 것이며, 이는 앵커링부가 방사상으로 압축된다 하더라도 이의 원형을 그대로 유지할 것이라는 것을 의미한다. 슬롯 사이에 위치한 부분은 비교적 얇을 수 있어서, 이러한 부분의 탄성이 앵커링부의 방사상 압축을 용이하게 할 것이다. 원형을 유지하면서 앵커링부를 방사상으로 압축시킬 수 있다는 가능성은 강하고 안정적인 조임을 획득할 수 있게 한다.

또 다른 바람직한 구체예에 따르면, 리딩 슬롯 벽은 앵커링부가 스크류될 때 회전하는 방향으로 내부로부터 바깥쪽으로 비스듬하게 전방향으로 기울어져 있다. 두 슬롯 벽이 기울어져 있기 때문에, 형태학적 조건이 추가로 개선될 것이며, 이는 앵커링부로 스크류될 경우 발생하는 방사상 압축 동안 앵커링부의 원형을 유지할 수 있게 해준다.

본 발명의 또 다른 바람직한 구체예에 따르면, 트레일링 슬롯 벽과 방사상 방향 사이에 이루어진 각은 20°- 40°이다. 이러한 각 범위에서, 각은 우수한 절단 작용을 제공하기에 충분히 크며, 컷팅 에지에서 부러지는 등과 같은 위험 요소를 피할 수 있을 만큼 충분히 작다. 대다수의 적용에 있어서, 27°- 33°의 각이 가장 적합하며, 약 30°의 각이 가장 적합한 것으로 여겨진다.

또 다른 바람직한 구체예에 따르면, 슬롯의 수는 3 내지 10개, 바람직하게는 5 내지 7개, 적합하게는 6개이다. 슬롯의 최적의 수는 주로 고정체의 크기 즉, 사용되는 적용 보철기에 따라 다양할 수 있다. 슬롯의 최적의 수는 기타 요소에 의존적일 수 있다. 많은 경우, 약 6개의 슬롯을 포함하는 고정체가, 앵커링부의 스크류에 유리한 조건을 달성하기 위해 관찰되어야 하는 양태와 안전하고 견고한 조임을 달성하기 위해 관찰되어야 하는 양태 사이에서 최상의 균형을 이룬다.

또 다른 바람직한 구체예에 따르면, 공동은 원형의 횡단면을 가지며, 삽입 말단부 방향으로 원뿔형으로 넓어진다. 원뿔형으로 인해, 슬롯 사이에 위치한 이들 부분은 텅(tongue) 형태를 가지며, 이의 두께는 삽입 말단부쪽으로 점점 감소된다. 이와 같이, 텅의 가요성은 삽입 말단부쪽으로 점점 더 증가하며, 텅의 목적하는 방사상 탄성 또는 탄력성을 달성할 수 있다.

또 다른 바람직한 구체예에 따르면, 슬롯의 방사상 바깥쪽 말단부에서 슬롯의 폭이 고정체의 바깥쪽의 두 슬롯 사이의 바깥 둘레 간격의 15-35%에 상응한다. 슬롯 폭과 슬롯 간격 사이의 이러한 관계는 고정체의 작용-기법적 양태와 강도-기법적 양태 간의 최적의 균형을 달성할 수 있게 한다.

본 발명의 추가의 바람직한 구체예에 따르면, 고정체는 티타늄으로 제조된다. 비록 고정체가 기타 적합한 재료 예를 들어, 중합성 물질, 혼합 물질 또는 기타 금속으로 제조될 수 있지만, 티탄을 사용하는 것이 바람직하다. 티탄은, 외래 물질이 체 조직에 이식될 경우 종종 발생하는 부작용 없이 소위 골유착(osseointegration)에 의해 뼈 물질에 부착할 수 있는 특정 능력을 대체로 갖는 것으로 밝혀졌다. 분자적 수준에서, 티탄은 뼈 조직과 상호작용하고, 유착될 수 있으며 예컨대, 뼈와 유합될 수 있다. 이는 티탄 고정체가 매우 안전하게 앵커링될 것이라는 것을 의미한다.

본 발명의 고정체의 이러한 바람직한 구체예는 첨부된 청구범위 독립항으로부터 자명해질 것이다.

본 발명은 뼈 조직으로 보철을 고정시키는 본 발명의 고정체의 용도에 관한 것이다.

본 발명의 용도는 본 발명의 고정체 및 이의 바람직한 구체예에 있어서 상기 기술된 이점에 상응하는 이점을 제공한다.

본 발명은 본 발명의 고정체의 유리한 구체예 및 첨부된 도면을 참조로 하여 하기에서 더욱 상세히 설명될 것이다.

도면의 간단한 설명

도 1은 본 발명의 고정체의 장방향 단면이다.

도 2는 삽입 말단부에서 본 도 1에 따른 고정체의 말단면이다.

도 3은 도 1에 따른 고정체의 적용 말단부의 말단면이다.

(도면은 5:1 비율로 도시됨)

도 1은 본 발명의 고정체의 장방향 단면도이다. 도시된 고정체는 핑거 조인트용이며, 이들 말단부로 크기가 규정된다. 고정체는 앵커링부(1) 및 적용부(application portion)(2)를 포함한다. 앵커링부의 길이는 약 20mm이며, 적용부의 길이는 약 10mm이다.

앵커링부는 수나사 나사산(3)을 포함하며, 이는 어플리케이터가 뼈 조직의 사전에 뚫려진 구멍으로 스크류되도록 적합된다. 나사산은 상기 예의 경우 M6 나사산이다. 사전에 뚫려진 구멍은 바람직하게는 나사산의 내부 직경보다 약간 작은 직경 약 4.5mm를 갖는다. 나사산(3)은 앵커링부(2)의 전체 길이를 따라 연장된다.

앵커링부는 공동(5)을 포함하며, 이는 앵커링부에서 삽입 말단부(4)로부터 축방향으로 중앙에 연장된다. 공동은 깊이가 약 12mm이며, 가장 멀리 위치한 짧은 실린더형부(6) 및 원뿔형부(7)을 포함하며, 이러한 원뿔형부는 실린더형부와 삽입 말단부 사이에 위치한다. 원뿔형 부의 길이는 약 10mm이며, 가장 작은 직경은 약 3mm이고, 가장 큰 직경은 약 4.4mm이며, 이는 4°의 원뿔형 각에 상응한다.

앵커링부(1)는 삽입 말단부(4)에 베벨링(bevelling)(8)을 가지며, 이는 앵커링부(1)의 사전에 뚫려진 구멍으로의 스크류 형성을 용이하게 한다. 베벨링은 고정체의 약 2mm 따라 확장되며, 약 15°의 각을 갖는다.

상기 언급된 바와 같이, 도 2는 삽입 말단부에서 본 고정체의 단면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 6개의 슬롯(9)이 고정체의 앵커링부(1) 둘레에 배치되어 있다. 각각의 슬롯은 공동(5)을 앵커링부(1)의 외부 표면과 연결시키며, 삽입 말단부로부터 공동(5)의 주요 부분을 따라 축방향으로 상향 연장된다. 이는 슬롯 사이에 텅(tongue)(10)을 형성시키고, 여기서 각각의 텅(10)은 삽입 말단부(4) 쪽으로 두께가 감소된다.

각각의 슬롯은 2개의 상호 평행한 슬롯 벽, 즉 도시된 바와 같이 앵커링부내에서 스크류될 때 회전 방향 A로 리딩 슬롯 벽(13) 및 트레일링 슬롯 벽(12)에 의해 규정된다. 각각의 슬롯은 회전 방향으로 바깥쪽으로 전방향으로 기울어져 있다. 따라서, 슬롯 벽(12,13)은 방사 방향으로 각 α를 이루며, 상기 각 α는 각각의 슬롯벽과 앵커링부의 외부 표면과의 교차점에 대해 측정된다. 상기 예시된 경우에는, 각 α는 약 30°이다.

따라서, 뾰족한 에지(13)가 트레일링 슬롯 벽(12)과 앵커링부의 바깥 부분 사이에 형성되며, 이러한 에지는 앵커링부 내에서 스크류될 경우 컷팅 에지를 구성한다. 컷팅 에지는 약 60°의 상부 각을 갖는다. 각각의 슬롯은 약 0.5mm의 폭을 가지며, 즉 슬롯 벽 사이의 간격은 약 0.5mm이다.

도 3은 적용 말단부에서 본 고정체의 단면이다. 적용 말단부는 상이한 방식으로 고안될 수 있다. 도시된 구체예의 경우, 적용 말단부는 2.5mm의 직경을 갖는 중앙 보어(central bore)(15)를 포함한다. 적용 말단부의 상부는 육변형(16)을 가지며, 앵커링부내에서 스크류될 경우 도구가 여기에 적용된다.

도시된 고정체는 하기 설명된 방식으로 고정된다.

먼저, 뼈 조직에 구멍을 뚫고, 여기에 고정체를 고정시킨다. 뚫려진 구멍의 직경은 앵커링부(1)의 나사산의 내부 직경보다 작을 것이다.

그 후, 고정체를 사전에 뚫려진 구멍에 유입시키는데, 이는 앵커링부의 내부 말단(4)에서 베벨링(8)에 의해 용이하게 되며, 고정체를 육변형(16)에 적용된 회전 도구로 화살표 방향 A로 회전시킨다. 그 후, 고정체를 구멍 안의 나사산을 탭핑시키면서 구멍으로 스크류시킨다. 이는 슬롯(9), 더욱 상세하게는 각각의 트레일링 슬롯 벽(12)의 컷팅 에지(14)에 의해 달성된다.

날카로운 컷팅 에지(14)가 사전에 뚫려진 구멍의 벽에서 뼈 물질로부터 무른 조각을 잘라내며, 이러한 조각은 슬롯(9)을 통해 이동되어, 고정체의 앵커링부내의 공동(5)에 모아진다. 동시에, 슬롯(9) 사이에 형성된 텅(10)은 사전에 뚫려진 구멍의 규정된 벽으로부터 가해진 압력에 의해 방사상으로 안쪽으로 가압된다. 그 후, 각각의 슬롯 벽은 더욱 가까이 압착되어 슬롯의 폭이 감소된다. 슬롯의 경사는 이들 사이에서 지지 작용을 한다. 슬롯의 경사 및 상기 지지 작용은 앵커링부 또는 제구부(fastening portion)가 방사상으로 압축될 경우 이의 환형 형태를 유지하게 한다.

뼈 조직에 뚫린 구멍의 벽으로부터 절단된 조각들은 공동에 모아지며, 그 후, 재형성된 뼈 조직내에 앵커리지를 강화시키는데 기여한다.

Claims (10)

1. 수나사 나사산(external screw thread)(3)을 구비한 전체적으로 원통형인 앵커링부(1)을 포함하는, 뼈 조직에 견고하게 스크류되는 고정체(fixture)로서, 상기 앵커링부는 앵커링부의 삽입 말단부(4)에서 개방된 공동(5) 및 상기 삽입 말단부로부터 연장된 다수의 관통 슬롯(through-penetrating slots)(9)을 지니며, 상기 다수의 관통 슬롯(9) 각각은 상기 공동(5)과 상기 앵커링부(1)의 바깥쪽을 연결시키고 리딩 슬롯 벽(leading slot wall)(13)과 트레일링 슬롯 벽(trailing slot wall)(12)에 의해 한정되며, 상기 리딩 슬롯 벽과 트레일링 슬롯 벽이 상기 고정체에서 스크류될 경우 상기 수나사 나사산(3)에 의해 규정된 회전 방향(A)과 부합되고,

   적어도 상기 트레일링 슬롯 벽(12)의 방사상 가장 바깥쪽 부분이 방사 방향과 각(α)을 이루고, 상기 회전 방향(A)으로 내부로부터 바깥쪽으로 비스듬하게 전방향으로 기울어짐을 특징으로 하는 고정체.
2. 제 1항에 있어서, 상기 트레일링 슬롯 벽(12) 모두가 동일한 각(α)을 이룸을 특징으로 하는 고정체.
3. 제 2항에 있어서, 상기 리딩 슬롯 벽(13)이 상기 회전 방향(A)으로 내부로부터 바깥쪽으로 비스듬하게 전방향으로 기울어짐을 특징으로 하는 고정체.
4. 제 3항에 있어서, 상기 슬롯 벽(12,13)이 서로 평행함을 특징으로 하는 고정체.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 각(α)이 트레일링 슬롯 벽(12)의 방사상 바깥쪽 말단부에서 20°내지 40°임을 특징으로 하는 고정체.
6. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬롯(9)이 3 내지 10개임을 특징으로 하는 고정체.
7. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공동(5)의 횡단면이 원형이며, 공동이 삽입 말단부(4) 방향으로 원뿔형으로 넓어짐을 특징으로 하는 고정체.
8. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬롯(9)의 방사상 바깥쪽 말단부에서의 슬롯의 폭이 상기 고정체의 외부의 두 슬롯 사이의 바깥 둘레 간격의 15 내지 35%에 상응함을 특징으로 하는 고정체.
9. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정체가 티탄으로 제조됨을 특징으로 하는 고정체.
10. 삭제

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