KR101338572B1 - 발목 관절용 관내인공보철물 요소 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다편 발목 관절 인공보철물을 위한 거골 요소에 관한 것으로, 거골 요소는 이식후 골성 거골(osseous talus)과 마주하는 바닥면을 가지며, 상기 골성 거골과 마주하는 상기 바닥면은 오목한 구형 세그먼트로 구성되는 것을 특징으로 한다.

다편 발목 관절 인공보철물, 거골 요소, 골성 거골, 경골 요소

Description

발목 관절용 관내인공보철물 요소{Endoprosthetic elements for an ankle joint}

본 발명은 발목 관절 인공보철물 요소(ankle joint prosthesis elements)에 관한 것으로, 특히 인공보철물 요소로 구성된 발목 관절 인공보철물 뿐만 아니라 다편(multipart) 발목 관절 인공보철물용 거골 요소(talus component) 및 경골 요소-인레이 조합물(tibia component-inlay combination)에 관한 것이다.

고통스럽게 부서진 상부 발목 관절을 위한 유연한 해결방법에 대해 논쟁하는 많은 이유에 비추어, 외과절제 관절 성형술(resection arthroplasty) 관점에서 가능성 있는 다른 방법은 체중이 관절에 직접 부가되어 이용할 수 없기 때문에, 다른 관절들에 대해서도 적절한 해결방법을 찾는 것이 둔부 및 무릎 관절 관내인공보철물에서 첫번째 성공후 필연적이었다.

최초의 발목 관절 인공보철물은 접합된 금속-폴리에틸렌 관절들(cemented metal-polyetylene joints)이었다. 이 세대의 가장 잘 알려진 인공보철물인 세인트 조지 관내인공보철물(St. Georg endoprosthesis)은 예컨대 오목한 방식, 하향으로 일치하는 성형된 경골 요소에 의해 관절이 이루어지는 슬라이드-유사 거골 요소이었다.

무접착제 형식(cement-free fashion)으로도 이식가능하였던 관내인공보철물의 제 2 세대는 "메니스컬(meniscal)" 옥스포드 무릎 관내인공보철물(Oxford knee endoprostheses)의 개념에 기초하였다. 상기 금속 경골 요소의 슬라이드-유사 형상은 경골 요소의 평면 바닥면과 함께 자유롭게 움직일 수 있는 방식으로 상향으로 관절운동하고 일치하는 형상의 폴리에틸렌 슬라이드 코어에 대한 표면상의 가이드(superficial guide)에 의해 유지되었다. 이러한 방법으로, 슬라이드 코어(인레이)는 거골 활차(talus trochlea)를 향해 일치하여 성형되는 바닥면으로 인해 탈골에 대해 안전하였지만, 모든 방향의 움직임을 허용하며, 그 중에서 회전감각 및 전등쪽(anterodorsally)으로 허용한다.

기본적으로, 최소량의 뼈 외과절제로 이식되고 남아있는 인대 및 건이 없는 방식으로 안내되는(guided) 해부학적 및 생체역학으로 호환가능한 디자인을 갖는 발목 관절 인공보철물만이 기계적 요구를 충족시킬 수 있고 따라서 매우 긴 기간의 생존율에 부합할 수 있다는 것이 명백하게 되었다. 이들 요건들을 고려하여, 다양한 유형의 발목 관절 인공보철물이 개발되어 치료를 위해 사용되고 있다.

오늘날 사용되는 인공보철물은 기본적으로 단일 및 다축 2-요소 관내인공보철물 및 3-요소 관내인공보철물로 나누어질 수 있다. 3-요소 관내인공보철물은 일반적으로 경골 요소 및 거골 요소 및 중간 슬라이드 코어(intermediate slide core)로 구성된다.

예를들면, 해부학상의 경골 및 거골 요소 및 초고밀도의 자유롭게 운동가능한 폴리에틸렌(PE) 슬라이드 코어(인레이)를 포함하는 3-요소 인공보철물(HINTEGRA ^®; Newdeal SA, Vienne, France)이 공지되어 있다. 경골 요소는 경골측상에 작은 고정 피라미드들(anchoring pyramids)을 갖는 금속 플레이트 및 2개의 타원형 구멍들을 통해 나사 고정을 허용하고 흉터 조직(scar tissue)의 내부성장을 방지하여 제한된 운동을 막는 배 실드(ventral shield)를 포함한다. 거골 요소는 좁은 의학적 횡방향 반경을 갖는 원뿔(cone)과 유사한 형상을 가진다. 의학적 및 횡방향 림(rim)은 PE 슬라이드 코어를 안내한다. 상기 이동 및 안내 슬라이드 코어는 경골 요소를 향한 편평면 및 거골 요소를 향한 오목면을 갖는다.

다른 알려진 발목 관절 인공보철물("A.E.S-Prothese", Biomet Merck Deutschland GmbH)에 있어서, 경골 요소는 수술중 부착가능한 킬(intraoperatively attachable keel)을 포함하는 금속 플레이트로 구성되는 한편 거골 요소는 원통형 표면 부분으로 구성되는 데, 이 원통형 표면은 원주 방향에서 중심 홈 형상 절개((central groove-shaped incision)을 가지며 거골측상에 대응하여 형성되는 인레이는 미끄러진다. 인레이의 상측은 경골 요소에 대응하는 평면 디자인을 갖는다.

다른 공지된 인공보철물(LINK S.T.A.R.^®; Waldemar Link GmbH & Co. KG)의 경골 요소는 경골 뼈에 고정시키기 위해 후측면 위에 배치된 2개의 원통형 고정 바(fixation bars)를 갖는 경면 가공된 편평한 관절면을 갖는 금속 플레이트로 구성된다. 바닥면에 둥근 둔각으로 수렴하는 볼록한 금속 캡(convex metal cap)은 거골 요소로서 작용한다. 홈에 의해 오목면을 갖는 PE 인레이를 안내하는 리브(rib)는 A/P(Anteroposterior : 전후) 방향으로 움직이는 거골 요소의 볼록면의 중심에 위치된다.

본 발명의 목적은 작은 뼈의 외과절제에도 불구하고 탈러(talar) 인공보철물 부분의 최적 맞춤을 나타내는 발목 관절 인공보철물 요소 및 발목 관절 인공보철물을 각각 제공하는 것이다. 또한, 슬라이드 코어의 측면 돌출 및 그 결과, 충돌의 진행을 피한다.

거골 요소가 이식후 골성 거골(osseous talus)과 마주하는 바닥면을 가진 다편 발목 관절 인공보철물용 거골골 요소에 있어서, 상기 목적은 상기 골성 거골과 마주하는 상기 바닥면이 오목한 구형 세그먼트(segment)로 구성되는 본 발명에 따라 달성된다.

거골 요소의 바닥면의 오목한 디자인은 특히 뼈의 부드러운 제조를 허용하는 것으로 판명되었다.

최선의 실시예에 있어서, 뼈에 고정하기 위한 수단은, 오목한 구형 세그먼트인 바닥면 상에 제공된다.

바람직하게는, 상기 수단은 중심에 배치된 관형 샤프트 및 거기에 배면으로 배치된 핀을 포함한다.

본 발명의 다른 목적은 거골 요소, 인레이(inlay) 및 경골 요소를 포함하는 3-요소 발목 관절 인공보철물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 양상은 경골 요소가 플레이트 및 뼈에 고정하기 위한 수단을 포함하고 인레이가 평면 경골 표면을 갖는, 다편 발목 관절 인공보철물용 경골 요소-인레이 조합물에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 실질상 중앙의 돌출부가 상기 인레이와 마주보는 상기 플레이트의 측면에 제공되고 상기 돌출부에 대한 오목부(recess)가 상기 인레이의 상기 경골 표면에 제공되고, 상기 오목부는 상기 인레이가 상기 경골 요소에 대해 AP-방향으로 회전 및 미끄러지게 하고 상기 인레이의 측면 운동이 방지되도록 설계되어 있다.

이러한 방식으로, 슬라이 코어의 측면 돌출 및 그 결과 충돌의 진행을 피한다.

최선의 실시예에 따르면, 상기 돌출부는 구형 세그먼트 형상으로 설계되고 상기 오목부는 구형 세그먼트 형상 단부들을 갖는 실린더의 세그먼트로 구성되고, 상기 실린더의 축은 A/P 방향(Anteroposterior 방향)(이하, 'A/P 방향'이라 한다) 방향으로 배향된다.

상기 실시예에 있어서, 오목부가 인레이에 제공되고 상기 오목부를 결합시키는 돌출부가 경골 요소의 플레이트에 제공된다. 다른 최선의 실시예에 따르면, 그것은 정반대이다. 즉 상기 실시에는 다편 발목 관절 인공 보철물용 경골 요소 인레이 조합물로서, 상기 경골 요소는 플레이트 및 뼈에 고정하기 위한 수단을 포함하고 상기 인레이는 평면 경골 표면을 가지며, 실질상 중앙의 오목부는 상기 인레이와 마주보는 상기 플레이트에 제공되고 상기 오목부에 대한 돌출부는 상기 인레이의 상기 경골 표면에 제공된다. 상기 오목부는 상기 경골 요소에 대해 A/P 방향으로 회전 및 미끄러지고 상기 인레이의 측면 운동이 방지되도록 설계된다.

바람직하게는, 상기 돌출부는 구형 세그먼트 형상으로 설계되고 상기 오목부는 구형 세그먼트 형상 단부들을 가진 실린더의 세그먼트로 구성되고, 상기 실린더의 축은 A/P 방향으로 배향된다.

뼈에 고정하기 위한 수단은 배면으로 굽은 킬(keel)을 포함한다.

본 발명의 다른 목적은 본 발명에 따른 경골 요소-인레이 조합물 또는 본 발명에 따른 거골 요소 및 경골 요소 인레이 조합물 모두를 포함하는 3-요소 발목 관절 인공보철물에 관한 것이다.

이하, 본 발명이 도면에 기초하여 더 상세히 설명된다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 거골 요소의 실시예를 각각 나타낸 단면도 및 도면.

도 3, 도 4, 도 5는 본 발명에 따른 경골 요소-인레이 조합물의 경골 요소의 실시예를 나타낸 도면.

도 6, 도 7, 도 8은 본 발명에 따른 경골 요소-인레이 조합물의 인레이 실시예를 각각 나타낸 도면 및 단면도들.

도 9 및 도 10은 경골 요소 및 인레이의 다른 실시예를 각각 나타낸 도면.

도 1은 본 발명에 따른 거골 요소(1) 실시예의 단면도를 나타낸다. 상기 요소는 생체에 적합한 금속(biocompatible metal)으로, 예를 들면 ISO 5832/4에 따른 CoCrMo로 보통 제조된다. 참조 번호 2는 인레이와 마주하는 원통형의 볼록면을 나타낸다. 오목한 구형의 세그먼트로서 거골과 마주하며 트리칼슘 포스페이트로 코팅될 수 있는 요소의 바닥면은 3으로 표시된다.

도 2는 거골 요소(1)의 바닥면(3)을 나타낸 도면이다. 바닥면(3)의 중앙부에 는, 뼈에 고정수단(anchorage)으로서 작용하는 관형 샤프트(4)가 배치되고, 도시된 것과 같이 암나사산이 제공될 수 있다. 상기 샤프트는 구형 표면의 중심 반경 방향으로 배향된다. 관절부분의 삽입을 용이하게 하기 위해, 관형 샤프트(4)는 긴 부분이 전면에 위치되도록 모서리가 깎인다(chamfered).

금속 핀(5)이 관형 샤프트(4)에 배면으로 장착된다. 상기 핀은 예를 들면 약 3mm의 직경을 가지며 도시된 것과 같이, 중심 샤프트(4)의 방향에 대해 평행하게 배열된다. 핀(5)은 삽입된 탈러 인공보철물 요소(inserted talar prosthesis element)의 회전에 대해 1차 안전장치(primary safeguard)로서 작용한다.

도 3에는, 본 발명에 따른 경골 요소-인레이 조합물의 경골 요소(6)의 실시예의 측면도가 도시된다. 경골 인공보철물 요소는 폴리인레이(polyinlay)의 필요 제한 안내(necessary restricted guidance)를 위한 부분을 형성하는 구형 세그먼트 형상 돌출부(8)를 인레이에 나타내는 예컨데 3mm의 두께를 가진 금속 플레이트(7)로 구성된다. 상기 돌출부(8)는 도 4 및 도 5에 도시된 것과 같이 금속 플레이트(7)의 바닥면(9) 위의 중앙 위치에 제공된다.

뼈 통합(osseous integration) 영역을 확대하고 경골 요소(6)의 회전으로부터 보호하기 위해, 상기 요소에는 두개(cranial)측에 킬(10)이 제공된다. 상기 킬(10)은 경골 요소(6)의 삽입을 용이하게 하기 위해 그 하측 경계면(11)에 편평하다. 상기 두개 킬 부분은 연속하여 끝이 가늘어지고 따라서 해면질 뼈(spongy bone)의 끼워넣기(impaction)에 기여할 것으로 생각된다.

바람직하게는, 다양한 길이의 킬들이 필요에 따라 각 금속 플레이트(7)에 개 별적으로 부착될 수 있다. 그럼으로써, 가장 긴 교정 킬은 바람직하게는 고정 핀들의 수용을 위해 2개의 구멍을 갖는다. 모듈로 된 경골 킬을 위한 조임 기구가 금속 플레이트(7)에 뿐만 아니라 구형 세그먼트 형상 돌출부(8)에 통합될 수 있다.

도 6은 예를 들면 칠루렌(Chirulen) ISO 5834로 제조될 수 있는 PE 인레이(12)의 경골 표면(13)의 도면을 나타낸다. 인레이(12)의 구성은 그 형상의 면에서, 경골 요소(6)의 금속 플레이트(7)와 일치한다. 원칙적으로, 인레이(12)에 사용될 크기는 거골 요소에 대해 조정된다.

경골 표면(13)은 평면으로 구성되고, 그 중심에서 세로방향으로 예컨대 A/P(Anteroposterior) 방향으로 홈(groove)처럼 형성된 오목부(14)가 제공되며, 오목부는 구형 세그먼트 형상 단부들을 가진 원통형 세그먼트로 설계된다. 상기 오목부(14)의 상기 형상은 도 7 및 도 8에 도시되고 도 6의 선 B-B 및 선 A-A 각각에 따라 절취한 단면도들로부터 알 수 있다. 오목부(14)는 밀폐 방식으로 경골 요소(6)의 돌출부(8)를 수용한다. 따라서, 상호작용시, A/P 방향에서 필요한 미끄러짐 및 경골 요소(6)에 대한 인레이(12)의 회전이 보장된다. 그러나, 경골 요소(6)에 대한 측면 운동이 제한된다. 경골 요소(6)의 금속 플레이트(7)에 있어서, 이는 측면 돌출(lateral protrusion)을 방지하고 그 결과 인레이(12)에 의한 충동의 진행을 막는다.

도 7에 도시된 것과 같이, 거골 요소(1)와 마주하는 인레이(12)의 표면(15)은 인레이에 따라 오목한 실린더 표면으로 구성된다.

도 9 및 도 10에는, 오목부가 인레이에 제공되지 않지만 경골 요소에 제공되는 역(reverse) 실시예가 도시되어 있다. 도 9에 있어서, 참조 번호(8a)의 오목부 가 경골 요소의 플레이트(7)에 위치되도록 도시되어 있다. 이때 오목부와 결합하는 대응부분, 예컨대 돌출부가 도 10에 참조 번호(14a)로 나타낸 것과 같이 인레이(12)에 제공된다.

플레이트(7)의 오목부(8a)는 인레이(12)(도 6)의 홈-형상 오목부(14)와 유사한 홈 형상으로 설계되며, 세로 방향으로 예컨대 A/P 방향으로 설계될 수 있다. 이 경우, 오목부(8a)는 구형 세그먼트 형상 단부들을 가진 원통형 세그먼트로 구성된다.

Claims (11)

1. 거골 요소(talus component; 1)가 이식후 골성 거골(osseous talus)과 마주하는 바닥면(3)을 가지는 다편 발목 관절 인공보철물용 거골 요소로서,

   상기 골성 거골과 마주하는 상기 바닥면(3)은 오목한 구형 세그먼트로 구성되는 것을 특징으로 하는 거골 요소.
2. 제 1 항에 있어서, 뼈에 고정하기 위한 수단은, 상기 바닥면(3)에 제공되는 것을 특징으로 하는 거골 요소.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 수단은 중심에 배치된 관형 샤프트(4) 및 상기 관형 샤프트(4)에 배면으로 배치된 핀(5)을 포함하는 것을 특징으로 하는 거골 요소.
4. 거골 요소, 인레이(inlay) 및 경골 요소를 포함하는 3-요소 발목 관절 인공보철물로서, 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나에 따른 거골 요소가 제공되는 것을 특징으로 하는 3-요소 발목 관절 인공보철물.
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