KR101045407B1 - 대퇴골 내로 삽입되는 샤프트를 갖는 고관절 보철물 - Google Patents

대퇴골 내로 삽입되는 샤프트를 갖는 고관절 보철물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 뼈의 전자 부위(4) 내로 돌출하는 부분(13)을 포함하는 대퇴골 내로 삽입되는 샤프트(12)를 갖는 고관절 보철물에 관한 것이다. 이는 뼈와의 더욱 밀접한 연결을 목적으로 골유도성 물질을 함유하는 코팅(16)을 구비한다.
대퇴골, 고관절 보철물, 전자 부위, 골유도성 물질, 코팅

Description

대퇴골 내로 삽입되는 샤프트를 갖는 고관절 보철물 {HIP JOINT PROSTHESIS COMPRISING A SHAFT TO BE INSERTED INTO THE FEMUR}
본 발명은 고관절 보철물에 관한 것이고, 특히 전자 부위 내에 놓이도록 결정된 전자 표면 부분을 포함하는 대퇴골 내로 삽입되는 샤프트를 갖는 고관절 보철물에 관한 것이다.
대퇴골의 골간단 내의 해면골 조직은 대퇴골경, 대전자, 소전자 및 골간에서 압축 하중 및 인장 하중을 받는 뼈의 일부를 압축 및 인장을 전달하는 방식으로 연결시키는 골소주의 복잡한 구조를 갖는다. 전반적으로, 이는 연속적인 인장 및 압축 궤적을 형성한다 (컬러 의학 도해서(Farbatlanten der Medizin), 제7권, 운동 장치 Ⅰ, 티메 페어락(Thieme Verlag), 슈투트가르트, 1992). 고관절 보철물의 샤프트가 삽입될 때, 특히 대퇴골경을 뼈의 대향 전자간 표면 부위와 연결시키는 1차 인장 궤적이 대부분 차단된다. 이는 힘 전달에 더 이상 관여하지 않으면, 후퇴한다. 이는 특히 보철물 샤프트가 골간 내에 클램핑되고 대퇴골의 근위 골간단 부위가 특히 그의 측방향 부분 내에서의 힘 전달에만 관여하는 보철물을 사용할 때 적용된다. 보철물 샤프트를 대전자의 부위에 연결시켜서 이러한 방식으로 이를 힘의 흐름에 관여하게 하기 위해, 인장 고정구로서 불리는 보철물 샤프트를 사용하는 시 도가 이루어졌다. 여기서, 보철물 샤프트와 연결된 로드는 대전자를 통해 안내되어, 골반 보철물의 부하 시에 인장이 대전자 상에 가해지도록 외부에서 로킹 너트를 구비한다 (US-A-3,995,323, EP-B-93230, DE-B-1943598). 그러나, 이러한 종류의 기계적 인장 고정구는 지속적인 교대 하중의 결과 빠르게 헐거워지고, 그러므로 단시간 동안만 유효하다는 것이 발견되었다. 또한, 샤프트 또는 그로부터 측방향으로 대전자의 부위 내로 돌출하는 날개를 이러한 날개의 세공 또는 개구 내로 성장하는 골질과의 밀접한 연결이 생성되도록 설계하는 것이 알려져 있다 (GB-A-1030145, FR-A-2356465, EP-A-128036, EP-A-222236, EP-A-95440, EP-B-601223, EP-A-1044665). 뼈의 보철물 표면과의 연결을 강화하기 위해, 보철물 표면을 골전도성으로 만드는 것도 알려져 있다. 이러한 용어는 인접골 성장을 허용하는 표면을 표시한다. 티타늄 합금 및 인산칼슘 또는 수산화인회석을 함유하는 코팅으로 구성된 표면이 이에 속한다.
본 발명의 목적은 고관절 보철물의 사용 시에 대퇴골의 골간단의 전자 부위를 힘의 흐름에 더욱 강력하게 관여하도록 보장하는 보철물을 제공하는 것이다. 본 발명에 따른 해결은 청구범위의 특징부에 있다.
따라서, 보철물의 전자 표면의 적어도 일부가 골유도성 물질을 포함한다. 골유도성 물질은 골전도성 물질과 대조적으로, 미분화된 다능성 줄기 세포를 골세포로 변환하도록 자극하는 물질로서 이해된다 (알브레히트손, 요한손: 골유도, 골전도 및 골유착; 군쯔버그(Gunzburg) 출판사: 척추 수술에서의 골질의 사용; 슈프링어. - 데니센, 에이치. 등: 비스포스포네이트의 방출을 위한 세라믹 수산화인회석 임플란트; 뼈와 무기질(Bone and Mineral) 1994년 p. 123-124. - 요시나리, 엠. 등: 인산칼슘 코팅 및 비스포스포네이트 고정식 티타늄 임플란트의 골반응; 생체 재료(Biomaterials) 2002년 p. 2879-2885. - 요시나리, 엠. 등: 표면 변형 티타늄 상에서의 비스포스포네이트 고정; 생체 재료 2002년, p. 709-715). 이러한 물질은 비스포스포네이트 및 뼈 모르포겐 단백질(BMP)을 포함한다. 둔부 보철물(미국 특허출원 제2002/0049497 및 미국 특허출원 제2002/0127261)을 포함하는 뼈 보철물의 표면을 마감하는데 사용할 수도 있다. 이는 뼈와 보철물 표면을 매우 친밀하게 연결시켜, 후속 수술 시에 뼈로부터 보철물을 제거하기 어렵기 때문에 바람직하지 않을 수 있다.
본 발명의 목적은 후속 수술을 수행하는 능력을 포함하지 않고 뼈 내의 대퇴부 보철물의 고정을 향상시키는 것이다. 본 발명에 따른 해결책은 특허청구범위의 구성에 있다.
따라서, 대퇴골 내에 삽입될 샤프트를 갖는 고관절 보철물에서, 골형성 물질은 전자 영역 내에, 또는 이러한 표면 상에 놓이기 위한 보철물의 표면 상에만 제공된다.
보철물의 전자 표면이 샤프트로부터 전자 영역으로 연장하는 돌출부를 갖는다면, 골형성 물질은 이러한 돌출부 또는 이러한 부분 상에만 적절하게 제공된다.
물질이 외부가 다공성인 코팅 내로 유착되는 것이 특히 적절하다. 코팅은 임의의 원하는 유형일 수 있다. 예를 들어, 이는 다공성 금속 층일 수 있다. 특히 유리하게는 그러한 코팅은 그러한 원래 골전도성이며 예를 들어 인산칼슘 또는 수산화인회석으로 구성된 것이다.
본 발명의 효과는 수술 후에 매우 빨리 골세포가 보철물 표면에 바로 근접하여 그와 연결되어 생기는 것이다. 이에 의해, 골표면과 뼈 사이의 상대 운동이 후에 이후의 밀접한 연결을 훼손하거나 불가능하게 만드는 갭 또는 연결 조직 중간 층이 초기에 형성되지 않는다. 본 발명은 보철물 표면과 골질 사이의 최적의 압입 밀착 연결이 이미 달성된 경우에도, 실제로 미세하게 얇지만 분리하는 중간 층이 존재한다는 인식에 기초한다. 본 발명에 의하면, 보철물의 전자 표면 상에서의 뼈의 더욱 신속한 축적, 및 상기 전자 표면의 세공 및 리세스 내로의 뼈의 더욱 신속한 유착이 있어서, 뼈의 전자 부위가 보철물과 빨리 영구적으로 연결되고, 이 결과 힘 전달에 관여한다.
본 발명에 따른 특징은 보통 보철물의 전자 부위에 대해서만 제공된다. 본 발명의 범주가 다른 보철물 부위에서도 사용되는 골유도성이 변형된 표면의 가능성을 배제하지는 않지만, 이는 결과적인 밀접한 연결 때문에 후속 수술의 경우에 뼈로부터 보철물을 제거하기 어렵게 만들 수 있으므로, 통상 바람직하지 않다.
전자 보철물 부분의 표면의 골유도성 물질을 함유하는 부분은 적절하게는 측방향과 관련하여 세공 또는 언더컷을 포함하여, 골유도의 결과 형성된 골질이 표면에 부착될 뿐만 아니라 끼워 맞춤식으로 그 위에 고정될 수 있다.
보철물의 전자 표면은 정상적인 이식 후에, 대퇴골의 전자 부위 내에 놓이도록 결정된 표면으로서 간주된다. 뼈의 전자 부분은 도1의 해칭 부분이다. 대퇴골경의 중심선과 골간의 근위 단부의 중심선 사이의 교차 지점으로부터 시작하여, 전자 부위는 이러한 교차 지점으로부터 둔부의 헤드의 상부 모서리까지 그려진 접선으로부터 측방향으로, 그리고 이러한 접선에 연속적인 대퇴골경의 중심선의 그러한 부분으로부터 측방향으로 놓인다. 보철물의 전자 표면은 뼈의 전자 부분 내에 놓이도록 결정된 그의 표면의 그러한 부분이다. 이러한 표면 부분은 어떻게 이식되어야 하는 지 그리고 뼈 안에서 보통 어떠한 위치를 취할 것인 지를 알기 때문에, 이식되지 않은 보철물 상에서 쉽게 결정될 수 있다.
뼈의 전자 부분의 중심에서, 해면질은 때때로 피질에 가까운 곳에서보다 덜 조밀하다. 따라서, 등배 방향으로 향하는 보철물의 전자 골유도성 표면 부분은 양호하게는 뼈의 중심면으로부터 일정 거리에 위치된다. 그러므로, 이러한 표면 부분을 형성하는 보철물의 부분은 AP 방향으로 너무 얇으면 안 된다. 그의 두께, 즉 상기 표면 부분들의 거리는 적절하게는 6 mm 이상, 더욱 양호하게는 9 mm 이상에서 약 15 mm까지이다.
보철물 표면 상으로의 새로운 골세포의 성장은 해당 표면 부분의 억지 끼워 맞춤에 의해 촉진될 수 있다. 그러므로, 해당 표면 및 그의 결합 표면이 보철물이 뼈 속으로 삽입되는 방향에서 쐐기형으로 만들어지고, 보철물 샤프트에 대한 수납 영역을 형성하도록 사용되는 보철물에 속하는 줄(rasp)이 보철물 샤프트가 줄에 의해 형성된 공간 내로 삽입될 때 해당 표면 부분이 골질을 대체하는 것이 적절하다.
본 발명은 도면을 참조하여 아래에서 더욱 상세하게 설명된다.
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도1은 손잡이의 종축을 포함하는 평면 내의 대퇴골의 근위부를 통한 종단면도이다.
도2는 도1의 선 Ⅱ-Ⅱ을 따른 단면도이다.
도3은 도1의 선 Ⅲ-Ⅲ을 따른 단면도이다.
뼈의 외형은 도1에서 실선에 의해 도시되어 있다. 조밀한 골피질(1)의 내측 경계선도 그의 두께가 상당한 한 실선으로 표시되어 있다. 이는 골간(2)의 부위 내의 경우이다. 골간단(3) 내에서, 피질은 주로 선에 의해서만 표시될 정도로 얇다.
골간단(3)과 부분적으로 골간의 상부는 해면골질(도시되지 않음)로 채워진다. 본 경우에, 이는 이와 관련하여 해칭에 의해 도시되어 있는 대전자, 소위 전 자 부위(4)에 배치된다. 본 발명을 목적으로, 이는 경계선(H, T)에 의해 한정된다. 이들 중 첫 번째 선은 대퇴골경(5) 및 둔부의 헤드(6)의 중심선이다. 두 번째 선은 선(H)과 근위 골간의 중심축(M)이 도면의 평면 내에서 교차하는 지점(S)으로부터 둔부의 헤드(6)에 대한 접선이다. 해칭면(4)의 영역 내에서 도면의 평면 전방 및 후방에 존재하는 골부위가 뼈의 전자 부위에 속한다.
뼈 속으로 삽입되는 보철물은 도1에서 점선에 의해 그리고 도2 및 도3에서 실선에 의해 표시되어 있다. 이는 헤드(10), 목부(11), 및 돌출부(13)가 뼈의 전자 부위(4) 내로 돌출하는 샤프트(12)로 구성된다. 돌출부(13)는 수직 방향으로 향하는 면 영역을 형성하는 보어(14)를 구비한다. 이는 측방향(19)에 대해 언더컷된다. 이러한 보어 내로 성장하는 골질은 언더컷면 후방을 파지하고, 이에 의해 인장력을 보철물로부터 전자 골부위로 전달하는데 기여한다. 돌출부 및 언더컷면은 다른 공지된 방식으로 형성될 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 돌출부는 블레이드형 또는 활형일 수 있다. 보어 대신에, 이는 언더컷면을 형성하기 위해 더 큰 구멍 또는 리브를 포함할 수 있다. 보통의 경우에 계획된 이식 후에 전자 부위(4) 내에 놓이도록 결정된 보철물의 그러한 부분은 보철물의 전자 부분 또는 전자 표면으로서 표시된다. 특히 돌출부(13)가 이에 속한다.
샤프트(12)가 뼈의 골간(2) 내에 견고하게 고정되도록 설계되어 이식되는 보철물 유형이 설명된다. 이러한 유형의 고정은 전자 골부위의 상당한 하중 제거로 이어진다. 따라서, 본 발명의 사용은 특히 이러한 보철물 유형에 대해 유리하다. 그러나, 이는 골간단 내에서 대부분이 고정되고 그리고/또는 칼라(도시되지 않음) 에 의해 뼈의 절단면(15) 상에 지지되는 다른 보철물 유형에서도 사용될 수 있다.
샤프트(12)의 표면 또는 그의 부분은 공지된 방식으로 뼈와의 연결을 촉진시키도록 설계되거나 준비될 수 있다. 예를 들어, 다공성이고 그리고/또는 인산칼슘 또는 수산화인회석으로 구성된 코팅이 제공될 수 있다. 그러한 층은 또한 보철물의 전자 부위 내에서 전체적으로 또는 부분적으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 도1의 크로스 해칭 및 도2 및 도3의 점선에 의해 코팅을 구비한 영역(16)이 표시된다. 본 발명에 따른 이러한 코팅은 골유도성 물질을 함유한다.
대응 영역(16) 내의 골유도성 코팅은 보철물 표면 및 임의의 언더컷 영역과 직접 접촉하여 집중적인 골 성장으로 이어진다. 그러므로, 보철물 상에 가해지는 힘은 그의 표면으로부터 뼈의 전자 부위(4)로 효과적으로 전달될 수 있다. 이에 의해, 이는 힘의 흐름에 관여하고, 골절이 방지된다.
도2는 돌출부(13)가 전후 방향으로 실질적인 두께를 갖는 것을 도시한다. 그러므로, 그의 전방 및 후방 표면 부분(16, 즉 배쪽 면 및 등쪽 면)은 해면골질이 많은 경우 고갈되는 중간 부위에서 제거되고, 골피질에 더 가까운 조밀한 부위 내에 존재한다. 이에 의해, 골표면과 골질 사이의 양호한 연결의 가능성이 더욱 증가된다.
도3은 삽입 방향에 대체로 대응하는 방향(Ⅲ-Ⅲ)에서의 돌출부(13)의 단면 형상을 도시한다. 보철물을 수납하기 위해 줄에 의해 준비된 공동 형상이 보철물 형상보다 약간 작으면, 이러한 쐐기 형상의 뼈 속으로의 삽입은 골질의 변위와 골질에 의해 보철물 표면 상에 가해지는 압력의 증가와 관련된다. 이는 또한 보철물 표면의 뼈와의 빠르고 밀접한 접촉을 촉진시킨다.
도시된 예에서, 돌출부(13)의 코팅(16)만이 골유도성 물질을 구비한다. 보철물 표면과 뼈 사이에서 이렇게 얻어진 밀접한 연결은 교정의 경우에 문제될 수 있으며, 이는 해당 보철물 부분이 뼈를 손상시키기 않고서 뼈로부터 제거되기 어렵기 때문이다. 따라서, 본 발명의 특별한 특징에 따르면, 돌출부(13)는 샤프트(12)로부터 해제 가능하게 형성된다. 예를 들어, 도1 및 도2에서 점선에 의해 표시된 연결 조인트(17)를 따라, 이는 나사(18) 또는 다른 연결 수단에 의해 샤프트(12)와 연결될 수 있고, 이는 샤프트가 뼈에서 제거되기 전에 샤프트로부터 해제될 수 있다. 돌출부는 그 다음 그를 둘러싸서 그와 함께 성장한 뼈로부터 더욱 쉽게 해제될 수 있다.

Claims (9)

  1. 대퇴골의 골간 내에 고정되고 상기 대퇴골의 골질과 직접 접촉하는 샤프트(12) 및 상기 대퇴골의 전자 부위(4) 내에 놓이고 뼈의 성장을 촉진시키는 코팅을 갖는 전자 표면 부분을 포함하는 고관절 보철물에 있어서,
    상기 전자 표면 부분 또는 그 일부만이 골유도성 물질을 포함하고,
    상기 샤프트(12)의 표면은 골유도성 물질이 배제된 것을 특징으로 하는 고관절 보철물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 골유도성 물질은 전자 부위(4) 내의 샤프트(12)로부터 돌출하는 전자 돌출부(13) 상에만 제공되는 것을 특징으로 하는 고관절 보철물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 골유도성 물질은 코팅에 의해 형성되거나 코팅의 일부인 것을 특징으로 하는 고관절 보철물.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 골유도성 물질은 비스포스포네이트 또는 BMP을 포함하는 것을 특징으로 하는 고관절 보철물.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 골유도성 물질을 함유하는 전자 보철물 표면의 전체 또는 그 일부는 다공성인 것을 특징으로 하는 고관절 보철물.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 골유도성 물질은 측방향(17)에 대해 언더컷된 전자 보철물 표면의 면 부분 상에 인가되는 것을 특징으로 하는 고관절 보철물.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 전자 보철물 표면은 골유도성 코팅(16)을 구비하고 전후 방향으로 서로 6 mm 이상의 거리만큼 떨어진 배쪽 면 및 등쪽 면을 포함하는 것을 특징으로 하는 고관절 보철물.
  8. 제2항에 있어서, 돌출부(13)는 이식 방향에서 쐐기형이고, 보철물에 속하는 줄은 상기 돌출부의 영역 내에서 더 작은 체적을 포함하는 것을 특징으로 하는 고관절 보철물.
  9. 제2항 또는 제8항에 있어서, 돌출부(13)는 샤프트로부터 해제 가능한 것을 특징으로 하는 고관절 보철물.
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