KR101200899B1 - 나선형 플루트를 갖는 골수강내 로드 - Google Patents

Abstract

본 발명의 IM 로드는 바람직하게는,주입하는 동안 그리고 긴 뼈(long bone)에서 로드의 마지막 포지션에서, 로드에게 그것이 주입되는 긴 뼈(long bone)의 비틀림 또는 밴드를 따르도록 디자인된 다양한 평면(plane)에서 다중 곡선 부분(multiple curved section)을 제공한다. 게다가, 다양한 평면에서의 다중 곡선 부분은 뼈로 그것이 주입될 때에 IM 로드의 적절한 회전을 가이드함에 의해 주입 과정에서 돕는 IM 로드의 일부의 코-플레너 곡률(curvature)을 야기시키면서 오버랩될 수 있다. 로드의 말단부를 연장하는(extending )나선형 플루트(flute)는, 비틀어진 로드의 적절한 단편이 적절한 위치에서 뼈의 적절한 부분과 순응하도록 하기 위하여, 역시 주입하는 동안 그것의 세로축 주위에서 로드를 적절히 가이딩하고 오리엔팅(orienting)하는 것을 돕는다.

Description

나선형 플루트를 갖는 골수강내 로드{INTRAMEDULLARY ROD WITH SPIRALING FLUTES}

본 발명은 일반적으로 뼈 골절의 내부 고정을 위한 시스템과 관련되며, 특별히 예를 들어, 긴 뼈(long bone) 골절의 치료에서 사용되는 것들과 같은 골수강내 골절 치료 장치에 관한 것이다.

대퇴부와 같은 긴 뼈(long bone)의 골절은 종종 손상된 뼈의 골수강(medullary canal)으로 삽입되는 IM 로드(intramedullary rod("IM rod"))를 사용하여 치료된다. 관련 기술 분야에서 잘 알려진 바와 같이, IM 로드는 일반적으로 나선형 칼을 갖는 못 장치를 포함하는 나사 또는 못과 같은 연합 크로스-부재(cross-member)와 함께 긴 로드를 포함한다. IM 로드는 부서진 뼈 조각을 안정시키고 모으기 위하여 IM 로드를 통해 그리고 뼈 조직으로 연합 크로스-부재들의 배치를 허용하는 다양한 교차 구멍(hole)을 포함한다. 예를 들어, 대퇴골의 경부 및/또는 골두 영역의 골절의 치료에서, 크로스-부재는 IM 로드의 근위부를 통해, 골절을 가로질러, 대퇴골두로 삽입될 수 있다. 원위 골간골절의 경우, 록킹 나사(locking screw)는 IM 로드를 관통하여 적절한 위치에서 뼈 조직 속으로 배치되어 뼈 조각들의 고정을 제공할 수 있다.

골수강 로드를 이식하는 기술은 골수강의 센터-라인의 측면에 있는 즉, 이상근 구멍(piriformis fossa)으로부터 옵셋된 지점을 통과하여 로드를 삽입하는 것을 포함한다. 이 기술의 용도의 많은 예들 중의 하나는 지켈(Zickel)의 미국 특허 3,433,220호에 설명되어 있다. 골절술에서, 전자(trochanter)의 끝단에서 입구 지점(entry site)이 생성되고, 구부러지기 쉬운 리머는 그것의 기본적인 골격에 상응하게 골수강을 뚫는 것을 수행하기 위해 활용된다. 왜냐하면, 입구 지점의 위치가 골수강의 축으로부터 측면으로 오프셋되기 때문에, 기울어지거나 구부러진 개구(opening)가 입구 지점과 골수강 사이에 만들어진다.

일단, 개구가 만들어지면, IM 로드는 입구 지점을 통해 골수강으로 삽입될 수 있다. 그러나, 측면으로 오프셋된 배치에 있는 IM 로드의 삽입 지점은 가능한 의원성(iatrogenic) 골절의 부위이다. 이것은 뼈에 대항한 교차 포인트 하중(transverse point loads)의 우연한 적용에 기인한 골절의 가능성을 야기시킨다. 골절은 입구 지점에서 시작하여 IM 로드 삽입을 따르는 대퇴골 전자간(intertrochanteric) 부위를 통해 연장하면서 관찰된다.

더하여, 대퇴골의 골수강의 모양은 IM 로드의 삽입을 복잡하게 할 수 있다. 골수강은 그것을 길이에 걸쳐서 부드럽고 균일한(uniform) 전방의(anterior) 보우잉(bowing)을 갖는다. 만일 IM 로드가 전방의 굴곡(bend) 또는 곡률(curvature)을 소유하지 못한다면, 교차 포인트 하중(transverse point loads)은 대퇴골의 피질의 벽에 대항하여 작용하여 골절을 유발할지도 모른다. 골수강을 오버-리밍(Over-reaming)하는 것은 삽입 동안에 대퇴골 골절을 막을 수 있지만, 로드와 뼈 사이에 표면 접촉의 손상을 야기시켜, 뼈 조각의 덜 효과적인 치료를 유도한다. 또 다른 오버-리밍의 해로운 효과는 굴곡에서의 질병과 뼈의 비틀림 강도이다. 결과적으로, 많은 IM 로드는 대퇴골의 통상의 수질 골격에 맞는 전방-후방의 평면(anterior-posterior plane)에 있는 정면의 밴드 또는 커브를 갖는다. 이는 지켈(Zickel)의 미국특허번호 제3,433,220호와 헤리스의 미국특허번호 제4,135,507호과 같은 특허에 의해 예시되었다.

그러나, 전방-후방(anterior-posterior) 평면에 있는 로드의 곡률 만으로는 측면으로 오프셋된 입구 지점을 통과하는 IM 로드의 삽입으로부터 일어나는 어려움을 필수적으로 극복하지는 못한다. 로드의 전방의 곡률(curvature)은 입구 지점과 골수강 사이의 개구의 곡률(curvature)에 직교하는 평면에 있기 때문에, 로드가 그것의 최종 위치에 있는 경우, 추가적인 측면 포인트 하중이 IM 로드의 근위부에 의해 뼈에 부과될 수 있다. 이것 역시 대퇴골의 연속적인 골절을 야기시킬 수 있다. 결과적으로, 몇몇의 IM 로드들(지켈과 헤리스의 특허에서 개시된 바와 같은)은 입구 지점으로부터의 개구에 부합하려고 시도하는 측면-중간의 평면에 있는 굴곡과 곡선을 골수강에 통합시켰다. 그럼에도 불구하고, 이러한 측면으로 굴곡된 로드들은 삽입 또는 제거 시술 동안에 우연한 골절을 제거하는데 완전하게 성공하지는 못했다.

IM 로드가 전방의 커브와 함께 제공될 때에, 로드의 곡률(curvature)이 입구 지점과 골수강 사이의 개구의 곡률(curvature)을 더 가깝게 할 수 있기 때문에, 삽입 전에 그것의 세로축을 기준으로 로드를 대략 90°각도로 회전시키게 되면 그것을 골수강에 용이하게 삽입할 수 있다. 따라서, 로드는 이러한 회전된 방향으로 초기에 삽입되어 그 최종 위치로 골수강 속으로 당겨질 때 꼬이게 된다. 그러나, 각각의 포인트에서 요구되는 비틀림의 상응하는 양을 적용하면서 골수강으로 로드의 전진(progress)의 정확한 양을 계속적으로 관찰하는 것은 어려운 한편, 적절한 시간에 비틀림 힘(twisting force)의 적절한 양을 적용하는 것은 해결하기 어렵다. 또한, IM 로드는 삽입하는 동안 이 비틀림 동작을 방해할 수도 있는 로드의 대퇴골(shaft)의 표면 아래로 직선으로 확장하는 외측 플루트(external flute)가 마련될 수 있다. 이러한 외측 플루트는 수질의 혈관재생(evascularization)을 향상시키고, 강도는 더 크지만 경도가 더 감소되고, 로드와 뼈 계면에서의 비틀림 고정(torsional fixation)을 향상시키는 것과 같은 이익을 제공하기 때문에 바람직한 반면, 골수강 내부의 뼈와 플로트의 결합(engagement)은 실제로 로드를 삽입하기 위하여 필요한 비틀림을 방해할 수 있다.

본 발명의 IM 로드는 바람직하게는, 삽입하는 동안과 로드가 긴 뼈(long bone)의 최종 위치에 있는 동안 모두에서, 삽입될 긴 뼈의 곡률 또는 굴곡에 상응하도록 다른 평면에 설계된 다수의 굴곡부들을 가진 로드를 제공한다. 또한, 다양한 평면에 있는 다수의 굴곡부들은 중첩될 수 있으며, 이것은 뼈에 삽입될 때에 IM 로드의 적절한 회전을 안내함에 의해 삽입 과정을 돕는 IM 로드의 부분들의 동일-평면 곡률(curvature)의 결과가 된다. 로드의 원위부 아래로 연장하는 나선형 플루트들(flutes)은, 삽입하는 동안 그 세로축을 기준으로 로드를 적절하게 안내하고 방향을 유도하는 것을 도와서 굴곡된 로드의 적절한 부분이 적절한 위치에서 뼈의 적절한 부분과 순응하도록 할 수 있다.

IM 로드는, 크로스-부재(cross-member)를 수용하기 위해 그 길이 방향을 따라 다양한 위치에 마련된, 근위의 헤드, 원위의 스템(stem) 및 교차 구멍들을 갖는 긴 로드를 포함함으로써, 여러 가지 다른 형태의 골절의 효과적인 치료를 허용한다. 또한, 로드는 측면-중간 평면에 있는 적어도 두 개의 비접촉 굴곡부들을 포함하고, 바람직하게, 적어도 전방-후방의 평면(anterior-posterior plane)에 있는 제3 굴곡부를 포함할 수 있다. 스템(stem)은 로드의 표면으로 연장되고 바람직하게는 로드의 세로축을 기준으로 거의 90°정도로 비틀리는 플루트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 나사, 볼트, 못 및 택(tack) 같은 다양한 크로스-부재들이 제공되어 교차 구멍들을 통해 뼈 조직 속으로 삽입될 수 있다.

대퇴골에 삽입되기 전에, 로드는 그 세로축을 기준으로 회전되어, 로드의 전방의 곡률은 입구 지점과 골수강 사이의 개구의 측면 곡률에 거의 순응할 것이다.외과의사가 개구 속으로 로드를 밀어 넣을 때, 예를 들어, 로드가 입구 지점으로 적절한 간격으로 삽입될 때, 적절한 시간에서 세로축을 기준으로 로드의 점진적인 회전은, 나선형 플루트들과 IM 로드의 굴곡부들 모두에 의해서 안내되는 것이 바람직하다. 이러한 회전은, 삽입 과정에 기인하는 로드로부터의 최소 교차 포인트 하중으로 로드의 전방 굴곡부가 긴 뼈의 곡률에 순응하도록 한다. 만일, 로드의 굴곡부가 로드의 부정확한 회전 때문에 부적절하게 위치되면, 굴곡부들은 뼈의 사이드에 대항하여 하중(load)을 가해서 잠재적인 뼈의 2차 골절을 유발한다. 최종적으로, 삽입이 끝나갈 무렵에, 로드의 근위단에 가깝게 위치된 로드의 굴곡부들은 뼈 내부에서 적절한 위치로 회전되어 궁극적으로 뼈 개구 내부에서 그들과 정렬된다. 바람직한 IM 로드의 특징의 결과로서, 예를 들어 대퇴골과 같은 긴 뼈의 병원성 골절의 가능성이 감소한다. 왜냐하면, 그것은 의사가 긴 뼈로 적절한 모양을 갖는 로드를 종래의 IM 로드가 달성하기 어려운 정도의 정확성을 갖고 삽입하는 데에 도움을 받기 때문이다. 이 특징들은 단독으로 또는 조합하여 긴 뼈(예를 들어, 상박골(humerus), 요골/척골(radius/ulna), 대퇴골(femur), 경골/비골(tibia/fibula))의 어떤 것으로도 변형될 수 있고, 게다가 그들의 사용을 용이하게 하는 다른 종류의 내부 골절 고정 장치에도 변형될 수 있다.

개시된 도면은 설명을 위한 것이고, 선택될 수 있는 그리고 조합하여 또는 단독으로 사용될 수 있는 IM 로드의 선호되는 특징들을 설명한다. 이 도면들은 단지 설명을 위한 것이지, 어떤 방식에서도 발명의 범위를 한정하지는 않는다. 본 발명은 단지 청구항에 의해서만 제한된다.

도 1은 나선형 플루트를 갖는 골수강내 로드의 바람직한 실시예에 대한 측면도이다.

도 2는 도 1의 2-2 라인에 따른 골수강내 로드의 단면도이다.

도 3은, 로드의 헤드에서 제공되는 다양한 틈을 보여주는, 도 1의 3-3 라인에 따른 골수강내 로드의 일부의 단면도이다.

도 4는 로드를 통해 그리고 대퇴부의 헤드로 연장되는 두 개의 크로스-부재를 가지고, 대퇴부로 삽입되는 본 발명의 골수강내 로드를 설명한다.

도 5는 더 큰 트로챤터로부터 더 작은 트로챤터로 연장되는 두 개의 크로스-부재를 가지고, 대퇴부로 주입되는 본 발명의 골수강내 로드를 설명한다.

도 6은 장치의 측면의-중간의 평면에서 위치하는 비틀림을 보여주면서, 본 발명의 나선형 플루트를 가지는 골수강내 로드의 측면도이다.

도 7은 장치의 정면의-후방의 평면에 위치하는 비틀림을 보여주면서, 본 발명의 나선형 플루트를 가지는 골수강내 로드의 측면도이다.

도 8은 앤드 캡(end cap)의 단면도이다.

도 9는 앤드 캡의 말단 도면(end view)이다.

도 10은 대안의(alternative) 앤드 캡의 단면도이다.

도 1 및 도 2는 대퇴부의 치료를 위해 그리고 대퇴부로의 삽입을 위해 고안된 본 발명의 IM 로드의 바람직한 실시예를 보여 준다. 도면에서 IM 로드는 대퇴부에 사용되는 것으로 설명되었지만, 이러한 특징은 상박골(humerus), 요골/척골(radius/ulna), 대퇴부(femur), 경골/비골(tibia/fibula)을 포함하는 긴 뼈 또는 다른 뼈를 위해 IM 로드가 적용되는 것으로 이해해야 한다. 본 발명의 IM 로드는 다양한 골절의 치료를 위해 설계되고, 바람직하게는 헤드 부분(105)에서 외측으로 형성된 개구(103)와 스템(108)에서 외측으로 형성된 개구(101)를 가지며 골수강내 로드(100)의 길이를 연장하여 도관을 생성하는 로드(rod)를 만들 수 있는 가운데 보어(102)를 포함한다. 캐뉼레이션(cannulation)은 안내와 정렬을 위해 뼈에 삽입된 가이드 와이어(guide wire)에 로드가 걸쳐서 위치되는 것을 허용한다. 게다가, 직경이 작거나 길이가 짧은 IM 로드와 같이, 바람직하거나 적절하다면, 로드의 캐뉼레이션은 생략될 수 있다. 외과의사가 치료되는 환자의 신체적 및 외과적 특징에 로드의 최종 직경을 적절하게 조화시키기 위하여, 로드는 다양한 길이와 직경으로 마련될 수 있다. 로드는 티타늄 또는 티타늄 합금과 같은 금속 합금과 같은 생물학적으로 비반응성의 금속, 스테인레스 스틸 또는 비금속 물질과 같은 다른 금속으로 구성되는 것이 바람직하지만, 다른 물질들 역시 사용될 수 있다.

바람직하게는, 로드(100)는 도 3에서 보여지는 바와 같이 IM 로드의 측면의-중앙의 평면에 위치하는 교차 개구들(tranverse openings)을 포함한다. 헤드 부분(105)은 선택적으로 교차 구멍들(120)(121)과, 교차 구멍(130) 및/또는 가늘고 긴 교차 구멍(140)을 포함할 수 있다. 이러한 개구들의 각각은 외과의사에 의해 필요한 골절 고정 특징을 생성하는 각도에서 IM 로드를 관통하여 연장하는 축을 가질 수 있다. 예를 들어, 교차 구멍들(120)(121)은 로드의 세로축으로부터 35° 내지 75°의 각도를 향하고, 가장 바람직하게는 66°의 각도를 향한다. 교차 구멍들(120)(121)은 평행한 축들을 가질 수 있고, 동일한 직경 보어를 가질 수 있다. 교차 구멍(130)은 바람직하게는 로드의 세로축으로부터 25° 내지 75°의 각도를 향하고, 가장 바람직하게는 45°의 각도를 향한다. 가늘고 긴 교차 구멍(140)은 로드의 세로축으로부터 바람직하게는 5° 내지 35°의 각도를 향하고, 가장 바람직하게는 16°의 각도를 향한다. 이러한 교차 구멍들은 손상된 뼈들의 뼈 조직과 결합하는 예를 들어, 나사 또는 못과 같은 크로스-부재들을 수용하는 크기를 가진다. 예를 들어, 만일 대퇴골 경부 골절이 치료되는 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 또는 그 이상의 대퇴부 경부 나사들(200)은 교차 구멍들(120)(121)을 통해 삽입된 후 대퇴골두에 삽입될 수 있다. 바람직하게는, 사용되는 대퇴부 경부 나사는 6.5mm 직경의 티타늄 래그 나사(lag screw)이다. 다른 크기의 크로스-부재들을 수용하기 위해 다른 크기의 교차 구멍들(120)(121)이 제공될 수 있다. 제1 경부 나사는 제2 경부 나사와 크기가 다를 수 있다. 대퇴부 경부 나사들의 나사 끝단들(210)은 대퇴골두에 결합 및 고정될 수 있는 반면, 이러한 두 개의 나사들의 선택적인 사용은 대퇴골에 대한 대퇴골두의 회전을 방지한다. 못, 헬리칼 블레이드, 택(tact), 볼트, 핀 등과 같이 업계에 알려진 다른 적절한 고정 크로스-부재들 역시, 본 명세서에서 설명된 다른 그 어떤 고정 상황들을 위해 사용될 수 있는 바와 같이, 대퇴골두를 고정하는데 사용될 수 있다고 여겨진다.
대퇴골 골간부(shaft) 골절의 치료에서, 록킹 나사(locking screw)는 교차 구멍(130) 및/또는 가늘고 긴 교차 구멍(140)을 뚫고, 이어서 소전자(lesser trochanter) 속으로 삽입될 수 있으므로, 길이 방향과 비틀림 방향 모두에 안정한 고정을 제공한다. 가늘고 긴 교차 구멍(140)을 통한 단일의 록킹 나사의 선택적 사용은, 로드의 원위단과 관련하여 대퇴골의 근위부의 이동을 허용함으로써, 비틀림 고정만을 제공한다. 못(헬리칼 블레이드를 갖는 것들을 포함함), 택, 볼트, 핀 등과 같은 다른 고정 부재 또는 앵커 부재들은 구멍들(130)(140)을 통해 삽입될 수 있다.

로드의 스템(108)은 바람직하게, 원위 교차 구멍들(110)(111)(112)을 포함한다. 원위 구멍들(110)(112)은 IM 로드의 측면-중앙의 평면(lateral- medial plane)에 위치할 수 있다. 원위 구멍(111)은 바람직하게, 원위 구멍들(110)(112)로부터 로드의 세로축 주위에서 25°오프셋되어 있다. 로드의 원위부를 대퇴골에 고정시키기 위해, 록킹 나사들은 뼈를 관통하여 원위 구멍(111) 속으로 삽입될 수 있고, 원위 구멍들(110)(112)의 어느 하나 또는 두 개 모두 속으로 삽입될 수 있다. 다른 평면들에 록킹 나사들을 삽입함에 의해, 로드는 더 안정되게 뼈에 고정될 수 있다. 못(헬리칼 블레이드를 갖는 것들을 포함함), 택, 볼트, 핀 등과 같은 다른 고정(anchoring) 수단은 구멍(110)(111)(112)을 통하여 삽입될 수 있다.

로드의 스템(108)은 스템(108)의 표면(106)을 따르는 채널들(104) 사이에 형성된 "플루트들(flutes)"(109)을 갖는 채널 형상(channel-like) 형성물(formation)(104)을 포함한다. 플루트들은 헤드 부분의 베이스 아래로부터 스템(108)의 원위단까지 하방으로 연장하는 것이 바람직하다. 가장 바람직하게, 플루트들(109)은 로드의 근위단으로부터 약 75mm 내지 95mm에서 시작된다. 업계에 알려진 플루트들과 유사하게, 플루트들(109)은 골수 혈관 재생을 향상시키고, 더 큰 강도를 갖지만 강성이 약화되고, 로드-뼈 계면에서 비틀림 고정의 향상과 같은 효과를 제공한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 바람직한 실시예에서, 6개의 플루트들(109)이 도시되었지만, 더 적거나 많게 구현될 수 있다. 플루트들(109)은 로드의 세로축(10)에 평행한 직선 경로에서 로드의 스템 하부로 연장하지 않는 것이 바람직하고, 그것보다는 도 1에서 보여지는 바와 같이, 스템(108)의 길이 아래로 나선형 방식에서 연장된다. 플루트들은 바람직하게는 그들의 시작점에서 그들의 종결점으로 이동할 때에 IM 로드의 세로축(10)을 기준으로 대략 90°로 회전하거나 꺽인다. 그러나, 회전의 양은 필요에 따라 변화될 수 있다. IM 로드는 바람직하게는 환자의 배후(rear)로 회전하기 때문에, 회전의 방향은 일반적으로 IM 로드가 신체의 좌측으로 삽입되는지 또는 우측으로 삽입되는지에 따라 다르다. 로드의 근위단으로부터 원위단으로 로드를 볼 때에, 플루트들은 좌측 로드에서 반시계 방향으로, 우측 로드에서 시계 방향으로 회전할 것이다. 회전의 방향은 IM 로드의 용도와 구조에 따라 변화될 수 있음을 이해할 수 있다.

플루트들(109)은 바람직하게 스템의 표면을 밀링하여 형성되고 로드(100)의 나선형 플루트를 형성한다. 그러나, 플루트들(109)은 당업자에게 알려진 다른 수단에 의해서도 형성될 수 있다. 또한, 다른 형태의 표면 변형 또는 돌기들 역시 플루트들(109)의 역할을 수행할 수 있다.

로드(100)가 바람직하게 대전자(greater tochanter)에 위치되고 대퇴골의 이상근 구멍(piriformis fossa)으로부터 옵셋된, 입구 장소를 통해 대퇴관 속으로 삽입될 때, 플루트들(109)은 뼈 조직과 결합하는 경향이 있고 따라서 로드의 비틀림 운동을 안내한다. 삽입 시 로드의 회전을 방해할 수 있는 직선 플루트들을 가진 IM 로드와 달리, 로드(100)의 나선형 플루트들(109)은 실제로 로드의 꼬임을 돕는다. 세로축을 기준으로 한 나선의 회전율이 미리 결정되어 있기 때문에, 회전의 적절한 양은 삽입 정도의 함수로서 로드(100)에 적용된다. 이것은 적절한 삽입과 구부러진 로드의 최종적인 정렬을 용이하게 하고, 로드(100)의 정상보다 이른 꼬임 또는 지연된 꼬임 중 어느 하나에 기인하는 우연한 뼈 골절의 가능성을 감소시킨다. 또한, 뼈 조직은 직선 플루트들을 가진 IM 로드를 꼬는 것으로부터 유발될 수 있는 절단을 모면할 수 있다.

대퇴골로부터 로드의 제거 역시 나선형 플루트들(109)의 존재에 의해 용이하게 된다. 치료 과정 동안, 뼈 내생장(ingrowth)은 IM 로드(100)가 골수강에 단단하게 박히도록 한다. 나선형 플루트들(109)은, 그것이 골수강으로부터 당겨질 때, 로드(100)의 회전을 안내하고, 로드에 적절한 양의 꼬임을 인가하여 로드(100)가 제거될 때 곡선 부분들이 뼈에 감소된 횡단 압력을 가함으로써, 제거를 용이하게 한다.

로드(100)는 그것의 길이를 따라 3개의 굴곡부들(301)(302)(303)을 가지며, 바람직하게, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 굴곡부들의 2개는 동일 평면에 위치되고, 나머지 하나의 굴곡부는 직교 평면에 위치된다. 로드의 다양한 굴곡은 이러한 복잡한 곡률을 로드(100)에 구현할 수 있는, 상업적으로 입수 가능하고, 컴퓨터 제어되며는 벤딩 머신을 사용하여 형성된다. 이러한 굴곡부를 생성하는 다른 방법들이 알려져 있고, 장치의 제조에 사용될 수 있다.

제1 굴곡부(301)는 바람직하게 근위 헤드 부분(105)에서 시작하여 직선 부분(304)에서 끝난다. 가장 바람직하게, 제1 굴곡부(301)는 IM 로드의 근위단으로부터 약 26mm에서 시작되고, 대략 6.5°의 아크 각도로 구부러진다. 제1 굴곡부(301)는 바람직하게 약 100mm 내지 약 500mm의 곡률 반경(R1), 더 바람직하게, 약 300mm(약 11.8 인치)의 곡률 반경을 가진다. 제1 굴곡부는 다른 위치에서 시작하여 다른 각도로 구부러질 수 있고, 다른 곡률 반경을 가질 수 있다. 또한, 제1 굴곡부(301)의 곡률 반경(R1)은 제1 굴곡부의 길이에 따라 변할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 굴곡부는 대략 10mm 내지 60mm의 길이를 가지며, 더 바람직하게, 대퇴골에 삽입되도록 의도된 IM 로드의 경우 약 34mm이다. 제1 굴곡부(301)의 길이는 디자인 필요(needs)에 따라 위에 언급된 값보다 더 크거나 작아질 수 있다. 로드(100)가 대퇴골 내부의 최종 위치에 배치될 때, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 굴곡부(301)는 대퇴골의 측면-중앙의 평면(lateral- medial plane)에 위치되고, 전자(trochanter)의 끝에서 입구 지점을 향해, 신체로부터 떨어져서 횡단으로 향하게 된다.

제2 굴곡부(302)는 제1 굴곡부(301)와 같은 평면에 놓인다. 그러나, 제1 굴곡부의 끝을 넘어선 지점, 바람직하게 로드(100)의 헤드 부분(105) 아래에서 시작한다. 가장 바람직하게, 제2 굴곡부(302)는 IM 로드의 근위단으로부터 약 75mm에서 시작되고, 약 8.5°의 아크 각도로 구부러진다. IM 로드의 직선 부분(304)은 바람직하게 제1 굴곡부(301)와 제2 굴곡부(302)를 서로 분리시킨다. 제2 굴곡부(302)는 바람직하게 약 100mm 내지 1500mm 사이의 곡률 반경(R2)을 갖고, 더 바람직하게 약 800mm(약 31.5인치)의 곡률 반경을 갖는다. 제2 굴곡부(302)는 다른 위치에서 시작될 수 있고, 다른 곡률 반경을 가질 수 있다. 또한, 제2 굴곡부(302)의 곡률 반경(R2)은 제2 굴곡부(302)의 길이에 따라 변할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제2 굴곡부(302)는 약 10mm 내지 220mm의 길이를 가지며, 더 바람직하게 대퇴골에 삽입되도록 의도된 IM 로드의 경우 120mm의 길이를 가질 수 있다. 제2 굴곡부(302)의 길이는 디자인 필요(needs)에 따라 위에서 언급된 값보다 크거나 작을 수 있다.

제1 및 제2 굴곡부들(301)(302)의 본질은, 로드가 단순히 직선인 경우보다 삽입점으로부터 골수강 속으로 연장하고 뼈에서 형성되는 공동(cavity)의 변화에 IM 로드가 바람직하게 더 적절하게 순응하기 위한 것이다. 따라서, 골수강내 로드로부터 뼈에 가해지는 불필요한 횡단 하중을 감소시키고, 이것은 삽입 또는 제거 과정에서 일어나는 우연한 제2 골절의 위험을 감소시키는 것을 돕는다.

도 7에서 보여지는 바와 같이, 제3 굴곡부(303)는 제1 및 제2 굴곡부들(301)(302)과 70° 내지 120°의 각도를 이루고, 더 바람직하게, 직교한다. 그리고, 제3 굴곡부(303)는 바람직하게는 골수강의 정면의 곡률과 꼭 맞도록 정면-후방 평면에 위치된다. 바람직하게, 제3 굴곡부(303)는 로드(100)의 스템(108)을 따르는 점에서 시작된다. 가장 바람직하게, 제3 굴곡부(303)는 IM 로드의 근위단으로부터 약 180mm에서 시작하고, 로드의 끝단까지 계속된다. 제3 굴곡부는 바람직하게 약 500mm 내지 2500mm의 곡률 반경, 더욱 바람직하게 1000mm(약 39.4인치)의 곡률 반경(R3)을 가진다. 제3 굴곡부는 위에서 언급되는 것과 다른 위치에서 시작되거나 다른 위치에서 종료될 수 있고, 위에서 언급되는 값과 다른 곡률 반경(R3)을 가질 수도 있다. 또한, 제3 굴곡부의 곡률 반경(R3)은 제3 굴곡부(303)의 길이를 따라 변할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제3 굴곡부(303)는 10mm 내지 IM 로드의 나머지 길이 정도의 길이를 가질 수 있다. 제3 굴곡부(303)의 길이는 디자인 필요에 따라 위에서 언급된 값보다 더 크거나 더 작을 수 있다.

제3 굴곡부(303)는 바람직하게 뼈의 자연적인 곡률에 순응하는 방식으로 형성됨으로써, 우연한 제2 골절의 위험을 감소시키는 것을 돕는다. 제3 굴곡부(303)는 제2 굴곡부(302)와 부분적으로 중첩됨으로써, 이러한 단면을 통해 "꼬임(twist)"을 갖는 로드(100)가 되도록 하는 동일-평면 곡선(co-planar curve)을 형성한다. 다시 말해서, 이러한 중첩 영역(305)의 IM 로드는 2개의 평면들에서 굴곡된다. 가장 바람직하게, 제2 굴곡부(302) 및 제3 굴곡부(303)는 거의 20mm 정도 서로와 중첩되고, 중첩의 양은 거의 0mm 내지 IM 로드의 길이까지 변화될 수 있다. 나선형 플루트들(109)과 같이, 이러한 꼬임(twist)은 그것이 골수강으로 삽입될 때 그것의 세로축을 기준으로 로드의 회전의 안내를 돕는다. 꼬임 구성은 나선형 플루트들이 IM 로드를 회전시키는 것과 같은 회전 방향으로 로드를 회전시킨다.

사용에 있어서, 외과의사는 환자의 신체적 특징과 의학적 상태에 따라 적절한 사이즈의 IM 로드(100)를 선택한다. IM 로드(100) 그 자체 및 다양한 크로스-부재들 모두의 로드의 근위 교차 구멍들(120)(121)(130)(140) 속으로 삽입을 돕기 위하여, 삽입 핸들 형태의 가이드 도구(미도시)가 구멍(160)에 장착되고, 바람직하게 나사 결합되고, 로드의 헤드 부분(105)의 꼭대기에 위치된다. 슬롯(slot)(170)은 로드(100)의 세로축을 기준으로 IM 로드(100)에 삽입 핸들을 정렬하기 위하여 사용된다. 따라서, IM 로드(100)가 뼈의 골수강 안에 있을 때, 로드(100)의 방위는 핸들의 위치에 의해 확인될 수 있다.

대전자(greater trochanter)의 끝의 골절술(osteotomy)은 입구 지점을 생성하기 위해 만들어지고, 유연한 리머(reamer)는 골수강 안에서 공동(cavity)을 생성하기 위해 사용된다. 그러면, 외과의사는 IM 로드(100)의 방위를 맞춰서, 그것의 최종 위치로부터 그것의 세로축을 기준으로 90°도 회전시킴으로써, 입구 지점으로부터 골수강까지 굴곡된 개구에 로드의 정면-후방의 곡률의 방향을 맞춘다. 외과의사가 IM 로드(100)의 스템을 골수강 속으로 밀 때, 나선형 플루트들(109)과 로드의 동일-평면상의 곡률은 IM 로드(100)의 대략 90° 회전의 안내를 도와서, 다양한 곡선들이 뼈를 관통하는 개구에 조화를 이루게 한다.

일단 로드(100)가 뼈 내부의 위치에 완전히 삽입되면, 삽입 핸들의 조준 아암(aiming arm)은 로드(100)를 관통하는 교차 구멍들을 위치시키는데 사용된다. 크로스-부재들은 로드(100)를 통해 그들 각각의 구멍들에 정렬되고, 치료되는 골절 형태에 의해 요구되는 바와 같이 뼈를 고정하기 위하여 로드를 통해 뼈 속으로 삽입된다.

로드와 크로스-부재들의 삽입 후에, 구멍 내부에서 골질의 내부생장(ingrowth)을 막기 위하여 엔드 캡(end cap)(400)(도 8 참조)이 구멍(160)에 설치된다. 엔드 캡(400)은 일단 설치되면 로드(100)의 헤드 부분(105) 내부에서 함몰되도록 설계된다. 한편, 대안적인 엔드 캡(500)(도 10 참조)은 요구되는 것과 같이 로드의 전체 길이를 연장하기 위하여 로드(100)의 헤드 부분(105)을 넘어 연장된다. 2개의 엔드 캡 모두 적절한 설치 도구의 삽입을 위해 소켓(410)(도 9 참조)이 마련된다.

IM 로드의 그 어떤 바람직한 실시예들과 특징이 설명되었다. 그러나, 다양한 변경과 다른 실시예들이 당업자에 의해 고안될 수 있다. 예를 들어, IM 로드는 대퇴골에서 사용과 관련하여 설명되었지만, IM 로드는 본 명세서에서 설명된 몇몇 또는 모든 특징들을 사용하고 사이즈와 모양에서 선택적으로 변화될 수 있는 다른 긴 뼈의 치료에도 사용될 수 있다. 본 명세서에서 묘사된 특징들은 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있다. 그러므로, 첨부되는 청구항은 본 발명의 사상 및 범위 안에 있는 모든 그런 수정과 실시예들을 포함하는 것으로 의도되어진 것이며, 본 발명은 청구항에 의해 그들의 가장 넓은 범위로 해석되어 정의될 것이다.

Claims (39)

1. 세로축, 헤드 및 스템을 포함하는 긴 로드(rod);

   상기 로드를 통해 연장하는 적어도 하나의 교차 구멍으로서, 상기 교차 구멍은 상기 세로축에 대해 영(0)이 아닌 각도를 형성하는 제1 교차축을 구획하고, 상기 제1 교차축과 상기 세로축은 제1 평면을 구획하며; 및

   상기 스템의 적어도 일 부분을 따라 위치된 외부의 다수의 나선 플루트들(flutes)을 구비하고,

   상기 긴 로드는 상기 제1 평면에 있는 적어도 두 개의 세로 굴곡부들과 제2 평면에 있는 적어도 하나의 세로 굴곡부를 포함하고, 상기 제2 평면은 상기 제1 평면에 직교하고 상기 세로축을 포함하고, 상기 세로 굴곡부들과 상기 다수의 나선 플루트들은 상기 로드가 골수강(medullary canal) 속으로 삽입될 때 세로축을 기준으로 동일한 방향으로 상기 로드를 회전시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 대퇴부 골절 치료용 골수강내 로드.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1 평면에 있는 적어도 두 개의 세로 굴곡부들의 각각은 곡률 중심을 가지고, 곡률 중심 모두는 상기 제1 평면에 있는 상기 세로축의 동일한 측면에 위치되는 것을 특징으로 하는 골수강내 로드.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제1 평면에 있는 적어도 두 개의 세로 굴곡부들은 제1 세로 굴곡부와 제2 세로 굴곡부를 포함하고, 상기 제1 세로 굴곡부는 직선부에 의해 상기 제2 세로 굴곡부로부터 분리된 것을 특징으로 하는 골수강내 로드.
4. 제3항에 있어서,

   상기 제1 평면에 있는 상기 제1 세로 굴곡부는 10mm 내지 60mm 연장하는 것을 특징으로 하는 골수강내 로드.
5. 제4항에 있어서,

   상기 제1 평면에 있는 상기 제2 세로 굴곡부는 10mm 내지 220mm 연장하는 것을 특징으로 하는 골수강내 로드.
6. 제1항에 있어서,

   상기 플루트들의 방위는 상기 로드의 세로축에 대해 90° 각도 회전에 의해 변화하는 것을 특징으로 하는 골수강내 로드.
7. 제1항에 있어서,

   상기 제1 평면에 있는 상기 적어도 두 개의 세로 굴곡부들은 제1 곡률 반경과 제2 곡률 반경을 구비하고, 상기 제1 곡률 반경은 상기 제2 곡률 반경과 다르게 되어 있는 것을 특징으로 하는 골수강내 로드.
8. 제7항에 있어서,

   상기 제2 평면에 있는 상기 적어도 하나의 세로 굴곡부는 제3 곡률 반경을 구비하고, 상기 제3 곡률 반경은 상기 제1 곡률 반경과 다르게 되어 있는 것을 특징으로 하는 골수강내 로드.
9. 제8항에 있어서,

   상기 제1 곡률 반경은 100mm 내지 500mm이고;

   상기 제2 곡률 반경은 100mm 내지 1500mm이고;

   상기 제3 곡률 반경은 500 내지 2500mm인 것을 특징으로 하는 골수강내 로드.
10. 제8항에 있어서,

    상기 제3 곡률 반경은 상기 제1 곡률 반경과 상기 제2 곡률 반경보다 큰 것을 특징으로 하는 골수강내 로드.
11. 제7항에 있어서,

    상기 제1 곡률 반경은 상기 제1 곡률 반경보다 큰 것을 특징으로 하는 골수강내 로드.
12. 제1항에 있어서,

    상기 적어도 하나의 교차 구멍은:

    상기 로드의 세로축에 대해 제1 각도로 향하는 평행한 축들을 갖고, 상기 헤드에 위치된 한 쌍의 구멍들; 및

    상기 로드의 세로축에 대해 제2 각도로 향하는 축을 갖고, 상기 헤드에 위치된 보어(bore)를 포함하는 것을 특징으로 하는 골수강내 로드.
13. 제12항에 있어서,

    상기 로드의 세로축에 대해 각지게 향하는 축을 갖고, 상기 스템에 위치된 긴(elongated) 구멍을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 골수강내 로드.
14. 제13항에 있어서,

    상기 긴 구멍의 각도는 상기 보어(bore)의 각도와 같은 것을 특징으로 하는 골수강내 로드.
15. 제13항에 있어서,

    상기 긴 구멍의 각도는 보어의 각도와 다른 것을 특징으로 하는 골수강내 로드.
16. 제12항에 있어서,

    상기 로드의 상기 세로축으로부터 85° 내지 95°의 방향에 있고 상기 세로 축에 대하여 서로 각도상으로 옵셋(offset)된 축을 가지는 상기 스템의 적어도 일부분에 위치하는 적어도 두 개의 원위 구멍들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 골수강내 로드.
17. 제16항에 있어서,

    상기 원위 구멍들은 헤드 구멍 축으로부터 상기 세로축을 기준으로 각도상으로 옵셋되어 있는 제1 원위 구멍과, 상기 헤드 구멍 축으로부터 상기 세로축을 기준으로 더 큰 각도의 오프셋에 의해서 상기 제1 원위 구멍과 같은 방향에서 각도상으로 옵셋되어 있는 제2 원위 구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는 골수강내 로드.
18. 제1항에 있어서,

    상기 로드는 세로축을 따라 연장되는 보어를 갖는 것을 특징으로 하는 골수강내 로드.
19. 제1항에 있어서,

    상기 제1 평면에 있는 세로 굴곡부들의 적어도 하나는 상기 제2 평면에 있는 상기 적어도 하나의 굴곡부와 중첩되는 것을 특징으로 하는 골수강내 로드.
20. 제1항에 있어서,

    상기 플루트들은 다수의 나선 돌기들에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 골수강내 로드.
21. 제1항에 있어서,

    상기 스템의 적어도 일 부분을 따라 형성된 다수의 나선형 채널들을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 골수강내 로드.
22. 세로축, 헤드 및 스템을 구비하고, 상기 헤드와 스템은 각각 최대 외경을 가지며, 상기 헤드의 최대 외경이 상기 스템의 최대 외경보다 큰 긴 로드;

    상기 로드의 상기 헤드를 통해 연장하는 적어도 하나의 교차 구멍으로서, 상기 교차 구멍은 상기 세로축에 대해 영(0)이 아닌 각도를 형성하는 제1 교차축을 구획하고, 상기 제1 교차축과 상기 세로축은 제1 평면을 구획하며; 및

    상기 스템의 적어도 일 부분을 따라 위치된 외부의 다수의 나선형 플루트들을 구비하고,

    상기 긴 로드는 상기 제1 평면에 있는 적어도 두 개의 세로 굴곡부들과 제2 평면에 있는 적어도 하나의 세로 굴곡부를 포함하고, 상기 제2 평면은 상기 제1 평면에 직교하고 상기 세로축을 포함하며, 상기 세로 굴곡부들과 상기 다수의 나선형 플루트들은 상기 로드가 골수강 속으로 삽입할 때 세로축을 기준으로 동일한 방향으로 상기 로드를 회전시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 긴 뼈 골절 치료용 골수강내 로드.
23. 제22항에 있어서,

    상기 플루트들 각각은 상기 로드의 상기 스템에서 시작점과 종결점을 가지며, 각각의 플루트는 시작점으로부터 종결점까지 이동할 때 상기 로드의 세로축을 기준으로 90°회전하는 것을 특징으로 하는 골수강내 로드.
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