KR101061532B1 - 삽입형 관골구 리이머의 커플링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적도면을 형성하는 실질적으로 반구형의 돔과, 상기 돔의 내측에 고정적으로 부착되어 돔의 내부에 실질적으로 삽입되는 리이머 스핀들의 접속구조를 포함하는 외과용 관골구 리이머에 관한 것이다. 이와 같은 접속구조의 삽입을 통해 저침습성 외과 수술 시에 리이머와 리이머 스핀들 조립체의 크기를 최소화할 수 있다.

외과용 리이머, 반구형 돔, 리이머 스핀들의 접속구조, 적도면

Description

삽입형 관골구 리이머의 커플링{INSET ACETABULAR REAMER COUPLING}

본 출원은 미국을 지정국으로 한 미국을 위한 PCT 출원으로서, 미국 특허법 120조에 따라, 그 내용이 본원에 참조로써 인용되고 있는 2002년 4월 30일자로 출원된 "저침습 관절수술을 위한 리이머 스핀들"이란 명칭의 미국 특허 출원 제60/376479호 및 2002년 5월 5일자로 출원된 "세척이 용이한 저침습 외과용 리이머"란 명칭의 미국 특허 출원 제60/384186호를 우선권 주장하여 이루어진 일부 계속 출원이다.

본 발명은 저침습의 관절수술을 행할 때에 리이머와 리이머의 커플링으로 이루어지는 조립체의 크기를 최소화하기 위해 리이머의 커플링을 관골구 리이머의 쉘(shell)의 내부에 장착 및 삽입하는 방법에 관한 것이다.

정형 외과의들에게는 관절재건 수술 시에 관골구 리이머를 사용하는 것이 관례로 되어 있다. 특히, 외과의들이 사용하는 대부분의 기기들은 구체의 직경이 36mm 내지 80mm의 범위인 모듈식 관골구 리이머 쉘을 포함하고 있고, 이 치수는 고관절 수술시에 관골구의 재형성에 유용하다. 리이머는 보통 접속부로서 작용하는 소정 유형의 커플링에 의해 리이머 스핀들 상에 장착되도록 설계된다. 대표적인 커플링의 예로서 본 명세서에 그 내용이 참조로써 인용되고 있는 레초트(Lechot)의 미국 특허 제5,658,290호와, 웨이간드(Weigand)의 미국 특허 제4,023,572호, 그리고 피쉬베인(Fishbein)의 제WO 99/47051호에 개시되어 있다. 이 설계에서는 다양한 십자형 커넥터, 베이오넷(bayonet) 커넥터, 그리고 센터링 보스 또는 센터링 홀을 구비한 단일의 봉상 부품이 개시되어 있다. 이들 전체의 커플링은 리이머의 구형 부분의 중심에 매우 근접한 위치에서 리이머와 핸들의 접속부가 접속되도록 모듈식의 리이머의 핸들을 단순한 방법으로 리이머에 접속할 수 있다. 이와 같은 구조의 대부분은 최신의 기술이 되었고, 외과시설에서 통상적으로 사용되고 있다. 이와 같은 설계의 기구가 현재의 수술기기 시장에서 성공을 거두고 있긴 하지만, 저침습 수술에 대한 시장의 요구가 증가하고 있는 추세이다. 이와 같은 경향은 외과의들로 하여금 고관절 재건수술 시에 대퇴부 및 관골구의 공동에 접근하기 위한 절개부를 더욱 작게 형성할 것을 요구하고 있으며, 이것에 의해 특수기구에 대한 요구를 증대시키고 있다. 일반적으로, 절개부의 크기가 작아지면 혈액 손실량이 상당히 줄어들고 환자의 회복기간도 단축할 수 있으므로, 환자나 이런 종류의 외과적 처치의 결과로서 발생하는 경비를 지불하게 되는 보험회사의 모두의 입장에서도 외과적 성과를 크게 향상시킬 수 있다. 저침습성 외과수술에 대한 수요가 증대함으로써 환자의 체내에 삽입되는 기기의 크기를 축소시키는 것에 대한 요구도 증대되었고, 그 결과 외과 수술 기기의 구조를 크게 변화시키기 되었다. 이와 같은 수술시 침습성을 최소화하기 위한 일 방안으로서, "외과용 리이머(SURGICAL REAMER)"란 명칭의 레초트의 미국 특허 제6,106,536호에서 제안되고 있는 바와 같은 외과용 리이머의 크기를 축소시키는 방안이 있다. 이 레초트의 특허에는 구체의 일부가 샤프트 상의 십자형 커넥터로부터 현가되는 구조가 개시되어 있다. 레초트의 상기 미국 특허 제6,106,536호에 개시된 구조 및 기타 소형의 단면을 가지는 리이머에 의해 전술한 문제의 일면을 해소하기는 하지만, 이와 같은 신기술을 이용할 때에 외과의는 또 다른 문제에 직면하게 된다. 수술 시, 환자의 대퇴부 경부는 절단되고, 대퇴골은 관골구 혈부(穴部; socket)로부터 분리되어야 한다. 절개부를 보다 작게 함으로써 수술을 위한 여유 공간이 제한됨에 따라, 관골구 혈부를 리밍(reaming)하는 데에 필요한 공간을 확보하도록 대퇴골을 배치하는 것이 더 곤란해진다. 그 결과, 리이머의 스핀들 또는 샤프트가 대퇴골 또는 절개부의 가장자리와 충돌하여, 관골구 공동을 적절하게 형성하는 것을 곤란하게 한다. 이와 같은 충돌 문제를 해결하기 위한 기타 다른 방안으로서, 종래 기술의 실질적으로 반구형의 쉘을 고정적으로 굴곡된 리이머 구동부에 장착하는 것이 제안되었으나, 이것은 절삭을 행할 때에 구동부의 기구가 여전히 뼈에 충돌한다.

따라서, 저침습성 정형 고관절 수술 시에 대퇴골에 가해지는 충격 및 절개부의 크기를 축소시키는 외과용 리이머 조립체가 요구된다. 또한, 기존 기기에 적용할 수 있고 저침습성의 외과적 접근법 및 전통적인 외과적 접근법의 양쪽에 보편적으로 사용될 수 있는 커넥터를 갖춘 외과용 리이머가 요구된다.

이하의 첨부 도면은 본 발명의 다양한 실시예의 예시를 도시한 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 삽입형 리이머의 십자형 커플링의 측면도.

도 2는 본 발명의 바람직한 삽입형 리이머의 십자형 커플링의 저면도.

도 3은 중앙 포스트에 장착된 삽입형 리이머의 십자형 커플링을 도시한 측면도.

도 4는 도 3에 도시된 삽입형 리이머의 커플링의 저면도.

도 5는 삽입 베이오넷 리이머의 커플링의 측면도.

도 6은 도 5에 도시된 삽입형 리이머의 커플링의 저면도.

도 7은 보스가 형성된 삽입 바를 갖춘 리이머의 커플링을 도시한 등각도.

도 8은 센터링 구멍이 형성된 삽입 바를 갖춘 리이머의 커플링을 도시한 등각도.

도 9는 저침습성 리이머 핸들 상에 장착된 종래 기술의 리이머의 커플링의 측면도.

도 10은 저침습성 리이머 핸들 상에 장착된 본 발명의 리이머의 커플링의 측면도.

도 1 및 도 2에는 외과적 용도의 중공형의 관골구 리이머(10)가 도시되어 있다. 이 리이머(10)는 회전 축선(40)과 적도면(50)(즉, 적도선을 내포하며 구체(41)의 중심점(47)에서 회전 축선(40)과 교차하는 평면) 및 정점을 형성하는 실질적으로 반구형의 중공형 돔 또는 쉘로 이루어진다. 이 관골구 리이머(10)는 절삭 공정시에 리밍에 의해 발생한 조직 및 파편이 중앙의 공동(30) 내로 송입되도록 그 쉘에 다수의 관통 구멍(20)이 형성되어 있다. 리이머(40)는 회전 축선(40)을 구비하고, 제1의 절제부(42)와 제2의 절제부(45)를 갖춘 구체(41)의 일부로서 형성되어 있다. 레초트의 미국 특허 제6,106,536호에서 본 발명자들 중의 일인에 의해 기술된 바와 같이, 상기 제1의 절제부(42)에 의해 리이머(10)의 정적 삽입 단면형태가 그 동적 단면형태에 비해 작아지게 되어, 절개부를 통해 리이머를 정지상태에서 삽입할 때, 구체의 일부가 제거되지 않은 경우에 비해 상당한 조직을 손상시키지 않고 리이머를 절개부를 통과시키는 것이 가능해진다.

리이머 스핀들의 접속구조 또는 커넥터(70)는 돔의 내부에 이 접속구조를 실질적으로 삽입하도록 배치된 접합부에서 돔의 내측면에 고정적으로 부착된다. 이와 같은 접속구조(70)의 삽입에 의해 저침습성 관절 수술 시에 리이머(10)와 리이머 스핀들(500, 600)(도 9 및 도 10에 도시)로 이루어지는 조립체의 크기가 축소되는데 도움이 된다.

축선(40)을 중심으로 한 회전시에, 리이머 쉘(10)은 동적 단면형태(즉, 절삭 단면형태)을 형성하고, 체적을 반구형으로 절삭한다. 일반적으로 제2의 절제부(45)는 적도면(50)과 일치하도록 형성되지만, 선택적으로는 도 1에 도시된 바와 같이 각도를 두고 오프셋된 상태로 하거나 평행하게 제조할 수 있다. 십자형의 접속구조 또는 커넥터(70)는 중앙 공동(30)의 내부에 장착된다. 이 십자형 커넥터(70)는 방사상 스포크(spokes; 75)로 구성되어 있으며, 구체(41)와 핸들(도시생략) 사이의 접속부로서 작용하는 구조체이다. 십자형 커넥터(70)는 반구면, 즉, 적도면(50)으로부터 리이머 쉘(10)의 중앙 공동(30) 내로 설정 거리(80) 만큼 삽입되어 있다. 상기 방사상 스포크(75)가 배치되는 위도면(82)은 반구체의 적도면(50)에 대해 적어도 15°의 각도로 형성된다.

도 3 및 도 4에는 제2 실시예의 중공형 관골구 리이머 쉘(110)이 도시되어 있다. 이 리이머 쉘(110)은 사용 중에 절삭된 조직 및 파편을 중앙 공동(130)의 내부로 송입시킬 수 있는 다수의 개구(120)를 구비한다. 쉘(110)은 회전 축선(140)을 구비하며, 두 개의 절제부(142)와 테두리부(145)를 구비한 구체(141)의 일부로서 형성되어 있다. 축선(140)을 중심으로 한 회전 시에, 리이머 쉘(110)의 반구의 평면(150)은 구체(141)의 중심점(147)에서 상기 회전 축선과 교차한다. 도시된 바와 같이, 테두리부(145)는 반구의 평면(150) 상에 위치하는 것이 일반적이다. 십자형의 커넥터(170)가 축선(140)과 일치하는 샤프트(172) 상에 장착되어 정점(173) 부근의 중앙 공동(130)에 부착되어 있다. 이러한 십자형 커넥터(170)는 방사상 스포크(175)로 형성되며 구체(141)와 핸들(도시생략) 사이의 접속부로서 작용한다. 십자형 커넥터(170)는 반구의 평면(150)으로부터 일정한 거리(180)만큼 리이머 쉘(110)의 중앙 공동(130) 내에 실질적으로 삽입되어 있다. 상기 두개의 절제부(142)는 전술한 실시예의 절제부(42)와 마찬가지로 이러한 장치를 사용하는 수술에서 침습성을 보다 더 경감시키는 데에 기여한다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 절삭 중에 절삭된 조직이나 파편을 중앙 공동(230) 내로 이송시킬 수 있는 개구(220)를 구비하는 제3 실시예의 중공형 관골구 리이머 쉘(210)이 도시되어 있다. 쉘(210)은 회전 축선(240)을 구비하며, 곡선형 절제부(242)(침습성 감소용)와 테두리부(245)를 구비한 구체(241)의 일부로서 형성되어 있다. 축선(240)을 중심으로 한 회전 시, 리이머 쉘(210)의 반구면(250)은 구체(241)의 중심점(247)에서 상기 회전 축선과 교차한다. 도시된 바와 같이, 테두리부(245)는 반구면(250) 상에 위치하는 것이 일반적이다. 베이오넷 형태의 커넥터(270)가 축선(240)과 일치하는 샤프트(272) 상에 장착되어 정점(273) 부근의 중앙 공동(230)에 부착되어 있다. 이 베이오넷 커넥터(270)는 두개의 방사상 스포크(275)로 형성되며 구체(241)와 핸들(도시생략) 사이의 접속부로서 작용하고, 반구면(250)으로부터 리이머 쉘(210)의 중앙 공동(230) 내로 일정한 거리(280)만큼 실질적으로 삽입되어 있다.

도 7을 참조하면, 절삭 중에 절삭된 조직이나 파편을 중앙 공동(330) 내로 이송시킬 수 있는 개구(320)를 구비하는 제4 실시예의 중공형 관골구 리이머 쉘(310)이 도시되어 있다. 쉘은 테두리부(345)를 구비한 반구체(341)로서 형성되어 있다. 중앙의 엠보싱부(375)를 구비한 단일 바(370) 형태의 커넥터가 중앙 공동(330)의 내측에 장착되어 있다. 이 단일 바(370)는 구체(341)와 핸들(도시생략) 사이의 접속부로서 작용하고, 반구형 테두리부(345)로부터 도시된 바와 같은 치수(380)만큼 실질적으로 삽입되어 있다.

도 8을 참조하면, 절삭 중에 절삭된 조직이나 파편을 중앙 공동(430) 내로 이송시킬 수 있는 개구(420)를 구비하는 제5 실시예의 중공형 관골구 리이머 쉘(410)이 도시되어 있다. 쉘은 테두리부(445)를 구비한 반구체(441)로서 형성되어 있으며, 단일 바(470) 형태의 커넥터는 중앙 정렬 홀(475)을 구비한다. 이 커넥터는 중앙 공동(430)의 내측에 장착되어 있으며, 구체(441)와 핸들(도시생략) 사이의 접속부로서 작용한다. 단일 바(470)는 반구형 테두리부(445)로부터 도시된 바와 같은 치수(480)만큼 실질적으로 삽입되어 있다.

도 9에는 굴곡된 리이머 스핀들(510)을 구비한 기기 조립체(500)가 개괄적으로 도시되어 있다. 상기 리이머 스핀들은 관골구 공동의 절삭 중에 연골 및 뼈에 충격이 가해지는 것을 방지할 목적으로 피동 단부(520)를 회전 축선(525)에서 어긋나게 재배치하기 위한 적어도 하나의 오프셋각(angular offset; 515)을 구비하고 있다. 스핀들(510)의 구동 축선(527)은 회전 축선(525)에 평행하고 일정한 거리(528)만큼 오프셋되어 있다. 기기 조립체(500)에는 사용 시에 회전 축선(525)을 따라 리이머를 안내하기 위한 그립(529)이 설치되어 있다. 리이머 스핀들(510)은 구형 리이머(530)에 대해 고정된 상대 위치에 결합되어 조립체(500)를 형성하고 있다. 이러한 유형의 조립체(500)는 수술에 사용되어 왔으며, 연골 조직에 가해지는 충격 감소의 면에서 직선형 스핀들 조립체에 비해 상당한 개선을 달성하였다.

피동 단부(520)가 회전력을 받아 회전되는 경우, 리이머(530) 또한 회전되어, 외과의로 하여금 절삭 뼈에 토오크를 인가할 수 있도록 한다. 도시된 바와 같이 이러한 구형 리이머(530)에는 대체적으로 리이머(530)의 중심을 통과하는 반구면에 걸쳐 십자형 커플링(535)이 장착되어 있다. 이러한 유형의 십자형 커플링은 스핀들(510)에 리이머를 결합하기에 유용하다. 리이머(530)는 전술한 실시예에서 기술된 바와 같은 로우 단면형태(low profile) 리이머(530)가 형성되도록 측부(537)의 절삭을 통해 구체의 일부가 제거되어 형성된 것이다. 따라서, 각진 리이머 스핀들(510)과 사용되는 경우, 외과의는 여러 가지 장점을 취할 수 있으며, 이러한 개선은 상당히 성공적인 것으로 증명되어 있다. 이러한 조립체(500)는 그러나, 경우에 따라 서로 다른 수술 절차로 인해, 여전히 뼈에 충격이 가해지는 문제를 보이고 있다. 특히, 구부려진 지점(540)이 여전히 뼈에 충격을 가한다. 이러한 충격 인가 문제를 방지하기 위한 노력의 일환으로, 리이머 스핀들(510)의 길이를 단축시키는 것이 제안되어 있긴 하지만, 몇가지 기계적인 구속 요인으로 인해 이와 같은 조립체의 길이 단축은 허용되지 못하고 있다. 특히, 디자인에 따라 전방부의 단축 길이는 30mm 내지 45mm 범위 이내의 값으로만 허용되고 있을 뿐이다.

따라서, 도 10을 참조하면, 이와 같은 기계적 제약이 리이머 쉘에 커플링을 도시된 바와 같은 치수(650) 만큼 실질적으로 삽입하는 것에 의해 경감되는 것이 도시되어 있다. 도 10에는 굴곡된 리이머 스핀들(610)을 구비한 기기 조립체(600)가 개괄적으로 도시되어 있다. 상기 스핀들은 저침습성 관절수술의 수행 중에 관골구 공동을 절삭하는 중에 연골에 충격이 가해지는 것을 방지할 목적으로 피동 단부(620)를 회전 축선(625)과 어긋나게 재배치하기 위해 적어도 하나의 오프셋각(615)을 구비하고 있다. 스핀들(610)은 회전 축선(625)에 평행하게 일정한 거리(628) 만큼 오프셋된 구동 축선(627)을 구비한다. 스핀들에는 또한 사용 시에 회전 축선(625)을 따라 리이머를 안내하기 위한 그립(629)이 설치되어 있다. 이러한 리이머 스핀들(610)은 구형 리이머(630)에 대해 고정된 상대위치에 결합되어 조립체(600)를 형성하고 있다. 피동 단부(620)가 회전동력에 의해 회전되는 경우, 리이머(630)가 회전되어, 외과의는 뼈를 효과적으로 절삭하기 위한 토오크를 인가할 수 있다. 구형 리이머(630)에는 특히 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 거리(80)만큼 리이머 내에 실질적으로 삽입된 십자형 커플링(635)이 장착되어 있으며, 또한 이러한 리이머는 도 3 내지 도 8에 도시된 바와 같은 거리(180, 230, 380, 480)만큼 삽입된 본 발명의 서로 다른 실시예의 커플링을 구비하는 기타 다른 특정 리이머와 대체할 수 있다. 이와 같은 유형의 조립체(600)는 모든 수술 과정에서 외과의가 직면하는 충격의 문제를 해소할 수 있다. 또한, 협소한 단면의 리이머(630)와 함께 사용되는 경우, 외과의는 여러가지 장점을 얻을 수 있고, 이러한 개선은 상당히 성공적인 것으로 증명되었다. 또한, 도 9에 도시된 조립체(500)에 비해 굴곡부(640)는 더 짧은 치수(650)를 구비하여, 쉘에 더 근접하여 위치한다. 상기 치수(650)는 종래 기술의 치수(550)보다 다소 짧은 5mm 내지 35mm의 범위의 치수인 것이 효과적이다. 이들 실시예에 도시된 스핀들(510, 610)에 있어서 그 스핀들의 굴곡부의 형태는 임의의 다른 굴곡 형태로 대체할 수 있다. 특히, " 저침습 관절수술을 위한 리이머 스핀들"이란 명칭의 미국 특허출원 제60/376479호 및 "세척이 용이한 저침습 외과용 리이머"란 명칭의 미국 특허출원 제60/384186호에 기술된 모든 스핀들은 상기 리이머 스핀들(510, 610)의 바람직한 대체물이다. 이러한 스핀들(510, 610)은 상기 출원 제60/384186호에 개시된 평행한 오프셋 스핀들의 실시예를 더욱 설명하기 위해 개시되었으나, 여기서는 도시가 생략되었다.

고정적으로 상대적인 위치에서 스핀들에 체결되는 커플링을 내부에 삽입하는 것의 이점은 리이머의 단면형태가 작든지 크든지 간에 모든 유형의 중공 쉘을 구비한 관골구 리이머에 적용할 수 있다. 실제로, 전술한 본 발명의 실시예의 다양한 변형 및 수정이 가능하며, 본 명세서에 본 발명의 여러 예시적인 실시예가 기술되어 있긴 하지만, 광범위한 범위의 수정예, 변경예 및 대체물 또한 본 발명의 전술한 범위 내에서 고려할 수 있다. 경우에 따라, 본 발명의 어떤 특징은 그것의 대응하는 다른 특징을 이용하지 않고 채용될 수도 있다. 따라서, 전술한 기술 내용은 단지 예시를 위해 기재된 것으로서 보다 폭넓은 의미로 해석되어야 하며, 본 발명의 정신 및 범위는 첨부한 청구의 범위에 의해서만 제한됨을 이해해야 한다.

Claims (22)

1. 외과용 관골구 리이머로서, 이 리이머는

   a) 정점으로부터 적도면까지 연장하는 반구형의 중공형 돔;

   b) 상기 돔의 내부에 삽입되도록 고정적으로 부착되는 리이머 스핀들의 접속구조;

   c) 상기 돔은 저침습성 외과수술을 촉진하기 위하여 리이머의 정적 삽입 단면형태가 동적 단면형태에 비해 작아지도록 제거된 적어도 하나의 절제부를 포함하는 외과용 관골구 리이머.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 접속구조는 적도면의 상방에서 상기 돔의 내부에 삽입된 적어도 하나의 내측 연결부를 개재하여 부착되는 것을 특징으로 하는 외과용 관골구 리이머.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서, 상기 접속구조는 상기 돔의 정점에 위치한 접합부를 개재하여 돔의 내측에 고정적으로 부착되는 것을 특징으로 하는 외과용 관골구 리이머.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 접속구조는 그 위도 평면을 따른 영역에서 돔의 내측에 고정적으로 부착되는 것을 특징으로 하는 외과용 관골구 리이머.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 절제부는 상기 돔에 비대칭성을 부여하는 것을 특징으로 하는 외과용 관골구 리이머.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 접속구조는 적어도 하나의 십자형 바의 일부인 것을 특징으로 하는 외과용 관골구 리이머.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 접속구조는 적어도 두개의 등간격으로 이격 배치된 십자형 바를 포함하는 것을 특징으로 하는 외과용 관골구 리이머.
11. 제 1 항에 있어서, 상기 접속구조는 센터링 보스(375)를 갖춘 단일 십자형 바(370)에 의해 상기 돔의 내측에 고정적으로 부착되는 것을 특징으로 하는 외과용 관골구 리이머.
12. 제 1 항에 있어서, 상기 접속구조는 중심 정렬 홀(475)을 갖춘 단일 십자형 바(470)에 의해 상기 돔의 내측에 고정되는 것을 특징으로 하는 외과용 관골구 리이머.
13. 외과용 리이머 조립체로서,

    a) 정점으로부터 적도면까지 연장하는 반구형의 중공형 돔;

    b) 상기 돔의 내부에 삽입되도록 고정적으로 부착되는 리이머 스핀들의 접속구조;

    c) 상기 돔은 저침습성 외과수술을 촉진하기 위하여 리이머의 정적 삽입 단면형태가 동적 단면형태에 비해 작아지도록 제거된 적어도 하나의 절제부를 포함하는 외과용 관골구 리이머;

    d) 커플링을 구비하는 굴곡된 리이머 스핀들을 포함하고, 상기 리이머 스핀들의 접속구조 및 상기 스핀들은 삽입된 상기 접속구조 및 상기 커플링을 개재하여 상호 부착되고, 상기 리이머 조립체는 외과수술의 저침습성을 제공하는, 외과용 리이머 조립체.
14. 제 1 항에 있어서, 적어도 하나의 절제부는 복수의 절제부인 것을 특징으로 하는 외과용 관골구 리이머.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 복수의 절제부는 상기 돔의 적도면의 주위를 등간격으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 외과용 관골구 리이머.
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