KR101724695B1 - 인공슬관절 임플란트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인공슬관절 임플란트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 관상면, 시상면상에서의 각도 및 높이 조절이 가능한 전방십자인대 보존형 임플란트 유닛과 가이드장치 및 이를 이용한 시술방법에 대한 발명이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 인공슬관절 치환술에 이용되는 임플란트 유닛으로서, 인체 경골(tibia) 상단의 일측에 접하게 되는 제1기저판과 상기 경골 상단의 타측에 접하게 되는 제2기저판을 포함하고, 인공슬관절 치환술 시술 시에 상기 제1기저판과 제2기저판은 상호 이격되어 배치되되, 상기 제1기저판과 제2기저판은 2축 회전 가능한 가이드장치를 이용하여 상호 구속되지 않고 관상면(coronal plane)과 시상면(sagittal plane)상에서 자유롭게 각도조절되는 인공슬관절 임플란트 유닛을 제공한다.

Description

인공슬관절 임플란트{Implant for Artificial Knee Joint}

본 발명은 인공슬관절 임플란트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 관상면, 시상면상에서의 각도 및 높이 조절이 가능한 전방십자인대 보존형 임플란트 유닛과 가이드장치 및 이를 이용한 시술방법에 대한 발명이다.

통상적으로 퇴행성 관절염등 뼈조직의 손상과 노화현상, 무릎관절의 마모등으로 인한 증상이 발병할 경우, 휴식을 취하면 일시적으로 무릎의 통증이 사라지기도 하지만 점차적으로 무릎 관절에 극심한 통증이 퍼지게 되는데 이때 금속(주로 티타늄)이나 세라믹으로 만들어진 인공슬관절을 무릎에 삽입하여 닳아진 무릎뼈를 대체하게 된다.

보통의 인공슬관절은 대퇴골측 임플란트 유닛과 경골측 임플란트 유닛 및 대퇴골측 임플란트와 경골측 임플란트 사이에 게재되는 연골구조로서 구성된다. 이하 도 1을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1에는 종래기술에 따른 인공슬관절 임플란트가 도시되어 있다. 여기서 인공슬관절은 경골의 상단에 인접하는 경골측 임플란트(10)와 대퇴골의 하단에 인접하는 대퇴골측 임플란트(20) 및 대퇴골측 임플란트(20) 하단과 끼워맞춰지며, 경골측 임플란트(10)에 의해 지지되는 연골구조(30)로서 구성된다. 아울러, 도 1에는 경골측 임플란트(10)의 하부에서 길이방향으로 주름진 골이 형성된 삽입리브(11)가 형성되어 있다.

종래의 인공슬관절은 경골의 상단을 경골의 내측부(인체를 정면에서보아 무릎 안쪽)에서 경골의 외측부까지 평평하게 절삭하고 절삭된 면 위에 경골측 임플란트(10)를 결합시키고 그 위에 연골구조(30)와 대퇴골측 임플란트(20)를 안착시켜 기존의 무릎을 대체하게 된다.

그런데 이러한 인공슬관절 치환술에 의하면 시술하는 환자마다 무릎 마모의 정도가 다름에도 불구하고 이를 고려하지 못한 체 획일적인 방법으로 시술되며, 시술되며, 이후에도 환자의 무릎의 사용습관에 따라 무릎의 손상의 재발율이 높아지는 문제점이 있다.

또한, 경골(1)의 내측부와 외측부에 걸리는 하중의 차이에 따라 마모의 정도가 달라짐에도 이를 반영하지 못하는 단점이 있으며, 경골(1) 상단에서 정밀한 절삭이 이루어지지 않는 경우 무릎의 내측부와 외측부의 각도와 높이에 차이가 발생하는 문제점이 있다.

실제 환자의 상태를 관찰한 MicheleVasso 등의 논문에 따르면 환자의 상태에 따라 실제 대퇴골과 경골의 중심축이 이루는 각도가 일직선인 형태보다 내반슬(varus) 또는 외반슬(valgus) 오정렬(Malalignment)인 경우가 무릎의 마모 및 손상에 효과적인 것으로 나타났다. 예컨대, 인체를 정면에서 바라보아 대퇴골과 경골의 중심축이 이루는 각도가 180°가 아닌 176.3°, 172.9°와 같을 때 내마모성, 내구성 등에서 좋은 경과가 보일 수 있다.

그러나 종래기술로는 이러한 미세한 오정렬을 고려한 인공슬관절 치환술을 수행할 수 없는 실정이다.

MicheleVasso, ChiaraDelRegno, AntonioD'Amelio, DavideViggiano, KatiaCorona, AlfredoSchiavonePanni. Minor varus alignment provides better results than neutral alignment in medial UKA. The Knee 22 (2015).

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 관상면, 시상면상에서의 각도 및 높이 조절이 가능한 임플란트 유닛 및 이를 실현 가능하도록 하는 가이드장치를 제공하여 환자 맞춤형 인공슬관절 치환술을 수행할 수 있게 한다.

본 발명의 다른 목적은, 단부가 뾰족하고 외주연에 환형의 원주홈이 형성된 돌출부를 제공하여 넓은 접촉면을 통해 치밀한 골유착을 유도하여 시간이 지나더라도 경골과 돌출부 간의 결합력이 떨어져 분리되는 현상을 방지할 수 있게 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 한 쌍의 기저판이 상호 이격되도록 형성되어 전방 십자인대를 보존할 수 있는 임플란트 기저판을 제공한다.

본 발명의 또 다른 목적은 단순히 높은 자유도를 가진 임플란트를 제공하는 것이 아니라 가이드장치에 눈금자를 형성하여 임플란트 유닛을 보다 정밀하게 정렬할 수 있도록 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 인공슬관절 치환술에 이용되는 임플란트 유닛으로서, 인체 경골(tibia) 상단의 일측에 접하게 되는 제1기저판과 상기 경골 상단의 타측에 접하게 되는 제2기저판을 포함하고, 인공슬관절 치환술 시술 시에 상기 제1기저판과 제2기저판은 상호 이격되어 배치되되, 상기 제1기저판과 제2기저판은 2축 회전 가능한 가이드장치를 이용하여 상호 구속되지 않고 관상면(coronal plane)과 시상면(sagittal)상에서 자유롭게 각도조절되는 인공슬관절 임플란트 유닛을 제공한다.

일 실시예에 따르면 상기 제1기저판과 제2기저판은 높이(level) 조절 가능한 가이드장치를 이용하여 상호 구속되지 않고 높이조절되는 인공슬관절 임플란트 유닛을 제공한다.

일 실시예에 따르면 상기 제1기저판과 제2기저판의 아랫면은 평면형상으로서, 상기 경골과 면접할 수 있다.

일 실시예에 따르면 상기 제1기저판과 제2기저판의 상호 대향하는 내측면은 평면 형상이고, 상호 대향하는 외측면은 곡면 형상일 수 있다.

일 실시예에 따르면 상기 제1기저판과 제2기저판이 상기 경골에 고정되도록 상기 제1기저판과 제2기저판의 아랫면에 적어도 하나 이상의 돌출부가 형성될 수 있다.

일 실시예에 따르면 상기 돌출부는 상기 경골에 박힐 수 있도록 단부가 뾰족하고 돌출부의 외주연에 환형의 원주홈이 형성될 수 있다.

일 실시예에 따르면 상기 원주홈의 단면모양이 사다리꼴 또는 삼각형 또는 원형일 수 있다.

일 실시예에 따르면 상기 제1기저판과 제2기저판의 일 측에 상기 가이드장치가 연결되도록 요입홈이 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 인공슬관절 치환술에 이용되는 임플란트 가이드장치로서, 인체 경골(tibia) 상단의 일측에 접하게 되는 제1기저판과 상기 경골 상단의 타측에 접하게 되는 제2기저판에 일단부가 연결되는 제1회전부; 상기 제1회전부의 타단부와 연결되고 상기 제1회전부의 축방향과 직교하는 방향을 축으로 회전하는 제2회전부 및 상기 제2회전부를 내부에 수용하는 하우징을 포함하되, 상기 제1회전부는 관상면(coronal plane)상에서 상기 제1기저판과 제2기저판의 각도를 조절하고, 상기 제2회전부는 시상면(sagittal plane)상에서 상기 제1기저판과 제2기저판의 각도를 조절하는 인공슬관절 임플란트 가이드장치를 제공한다.

일 실시예에 따르면 상기 제1회전부는 상기 제1기저판에 일단부가 연결되는 제1회전축과 상기 제2기저판에 일단부가 연결되는 제2회전축을 구비하여, 상기 제1회전축과 제2회전축은 상호 구속되지 않고 자유롭게 회전 가능한 인공슬관절 임플란트 가이드장치를 제공한다.

일 실시예에 따르면 상기 제1기저판과 제2기저판의 회전각도를 확인할 수 있도록 상기 제1회전부와 제2회전부의 외주연에 눈금자가 마련될 수 있다.

일 실시예에 따르면 상기 제2회전부를 지지하면서 상기 하우징의 내측면을 따라 슬라이딩되어 상기 제2회전부의 높이를 조절하는 승강가이드부를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면 상기 제1기저판과 제2기저판의 높이를 확인할 수 있도록 상기 하우징 또는 승강가이드부의 일 측에 눈금자가 마련될 수 있다.

일 실시예에 따르면 상기 하우징의 측면에 실링부재를 구비하여 혈액이 유입되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 인공슬관절 임플란트 유닛 및 가이드장치를 이용한 시술방법에 있어서, 인체 경골(tibia) 상단의 일측에 접하게 되는 제1기저판과 상기 경골 상단의 타측에 접하게 되는 제2기저판을 마련하는 단계; 상기 제1기저판과 제2기저판을 관상면상에서 각도조절되도록 회전시키는 제1회전부와 상기 제1회전부에 연결되며 상기 제1기저판과 제2기저판을 시상면상에서 각도조절되도록 회전시키는 제2회전부 및 상기 제2회전부를 내부에 수용하는 하우징이 체결된 가이드장치를 마련하는 단계; 상기 제1회전부를 상기 제1기저판과 제2기저판에 연결하는 단계; 상기 가이드장치를 이용하여 상기 제1기저판과 제2기저판 각각의 각도를 정렬하는 단계; 및 상기 제1기저판(110)과 제2기저판(120)을 상기 경골에 고정하는 단계(S1105);를 포함하는 인공슬관절 임플란트 가이드장치를 이용한 시술방법을 제공한다.

일 실시예에 따르면 상기 가이드장치를 상기 제1기저판과 제2기저판으로부터 제거하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면 상기 가이드장치는 상기 제2회전부를 지지하면서 상기 하우징의 내측면을 따라 슬라이딩되어 상기 제2회전부의 높이를 조절하는 승강가이드부를 포함하고, 상기 가이드장치를 이용하여 상기 제1기저판과 제2기저판 각각의 높이를 정렬하는 단계를 포함할 수 있다.

전술한 바와 같이 일 실시예에 따르면 관상면, 시상면상에서의 각도 및 높이 조절이 가능한 임플란트 유닛 및 이를 실현 가능하도록 하는 가이드장치를 제공하여 환자 맞춤형 인공슬관절 치환술을 수행할 수 있게 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 단부가 뾰족하고 외주연에 환형의 원주홈이 형성된 돌출부를 제공하여 넓은 접촉면을 통해 치밀한 골유착을 유도하여 시간이 지나더라도 경골과 돌출부간의 결합력이 떨어져 분리되는 현상 방지의 효과를 도모할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 한 쌍의 기저판이 상호 이격되도록 형성되어 전방 십자인대를 보존할 수 있는 임플란트 기저판을 제공한다.

또한, 단순히 높은 자유도를 가진 임플란트를 제공하는 것이 아니라 가이드장치에 눈금자를 형성하여 임플란트 유닛을 보다 정밀하게 정렬하여 마모를 감소시킬 수 있도록 한다.

도 1은 종래기술에 따른 인공슬관절 임플란트를 도시한 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트 유닛을 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기저판의 아랫면에 설치되는 돌출부를 도시한 정면도이다.
도 4는 도 3의 돌출부가 경골에 삽입된 모습을 도시한 개념도이다.
도 5는 도 3의 돌출부가 기저판에 설치된 다른 실시예를 도시한 사시도이다.
도 6과 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트 유닛과 가이드장치를 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드장치가 기저판을 관상면상에서 움직이도록 하는 메커니즘을 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드장치가 기저판을 시상면상에서 움직이도록 하는 메커니즘을 도시한 측면도이다.
도 10과 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드장치의 내부구성을 도시한 분리사시도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드장치가 기저판의 높이를 조절하도록 하는 메커니즘을 도시한 측면도이다.
도 13은 가이드장치의 움직임에 따른 기저판의 각도 변화와 높이변화를 도시한 개념도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트 유닛을 이용한 임플란트 치환술의 모식도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드장치를 이용한 시술방법에 대한 블록선도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하며, 또한 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 소지가 있는 구성에 대해서도 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트 유닛을 도시한 사시도이다.

먼저, 본 발명의 임플란트 유닛에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 기저판(100)은 경골에 결합되는 구성으로서 제1기저판(110)과 제2기저판(120)을 포함한다. 여기서의 "결합"과 이하 후술하는 "연결"은 경골에의 부착, 접합, 체결 등 일부재와 타부재의 모든 물리적인 상호 연결을 의미할 수 있다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트 유닛은 인체 경골(tibia) 상단의 일측(예컨대 내측부)에 접하게 되는 제1기저판(110)과 상기 경골 상단의 타측(예컨대 외측부)에 접하게 되는 제2기저판(120)을 포함하고, 인공슬관절 치환술 시술 시에 상기 제1기저판(110)과 제2기저판(120)은 상호 이격되어 배치되되, 상기 제1기저판과 제2기저판은 2축 회전 가능한 가이드장치(300)를 이용하여 상호 구속되지 않고 관상면(coronal plane 또는 frontal plane)과 시상면(sagittal plane)상에서 자유롭게 각도조절이 가능하다.

또한, 제1기저판(110)과 제2기저판(120)은 높이(level) 조절 가능한 가이드장치를 이용하여 상호 구속되지 않고도 높이조절이 가능할 수 있다.

본 발명의 임플란트 유닛은 인공슬관절 전치환술 및/또는 부분치환술에 사용될 수 있는 임플란트에 관한 것으로서, 특히 인공슬관절 구성중 대퇴골측 임플란트 유닛과 연골구조를 제외한 경골측 임플란트 유닛을 말한다. 인공슬관절 전치환술이란 무릎뼈의 전체를 모두 인공슬관절로 대체하는 방법이고, 부분치환술은 무릎뼈의 내측부 또는 외측부 중 어느 하나만을 인공슬관절로 대체하는 방법이다. 다만, 본 발명의 임플란트 유닛 및 후술하는 가이드 장치는 최초의 인공슬관절 전치환술/ 부분치환술 뿐만아니라, 재수술(revision)에도 사용될 수 있으며, 수술 이후에 기 삽입된 임플란트 유닛의 각도나 위치를 변경하는 경우도 포함할 수 있고, 한쪽 기저판을 교체하는 경우도 포함할 수 있다.

특히 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트 유닛은 전방십자인대 보존형 임플란트 유닛으로서, 종래의 임플란트 유닛의 경골측 임플란트가 경골 상단부의 내측부와 외측부에 일체형으로서 형성되는 것과 달리 상호 독립적으로 움직일 수 있는 한 쌍의 기저판(100), 즉 제1기저판(110)과 제2기저판(120)으로 분리된 형태를 가질 수 있다.

구체적으로, 종래기술의 도 1을 참조하면 경골측 임플란트(10)가 넓은 평면형의 일체형 기저판을 갖도록 형성되어 있고 이에 따라 전방십자인대를 보존할 수 없는 구성이다. 그러나 본 발명의 도 2를 참조하면 제1기저판(110)은 인체 경골 상단의 내측부에 접하고 제2기저판(120)은 제1기저판(110)과 이격된 위치에서 경골 상단의 외측부에 접하게 되어 제1기저판(110)과 제2기저판(120) 사이에는 전방십자인대(미도시)가 배치될 수 있게 된다.

제1기저판(110)과 제2기저판(120)이 경골에 안착되는 경우, 2축 회전 가능한 가이드장치(또는 포지셔닝 가이드장치, 300)를 제외하고 두 기저판을 잇는 구성은 별도로 구비되지 않으므로 서로를 구속하지 않게되어 관상면과 시상면상에서 자유롭게 각도조절이 가능하다.

여기서 관상면이란 얼굴을 정면에서 바라본 상태에서 인체를 수직방향으로 자른 해부학적 면(anatomical plane)을 말하며, 시상면이란 몸의 가운데 선을 기준으로 앞에서 뒤를 향해 수직으로 자른 해부학적 면을 의미한다. 도 2를 다시 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서 기저판이 관상면상에서(또는 관상면방향으로) 각도조절된다는 것은 기저판(100)이 xy평면과 평행할 때 y축과 평행한 축(y')을 중심으로(축으로 삼아) 좌/우 기울임을 갖는 것을 의미할 수 있고, 기저판이 시상면상에서(또는 시상면방향으로) 각도조절된다는 것은 기저판이 xy평면과 평행할 때 x축과 평행한 x'축을 중심으로(축으로 삼아) 앞/뒤 기울임을 갖는 것을 의미할 수 있다.

한편, 본 발명의 제1기저판(110)과 제2기저판(120)은 높이(level)조절이 가능한 가이드장치(300)를 이용하여 상호 구속되지 않고 높이조절될 수 있다. 즉, 제1기저판(110)과 제2기저판(120)의 높이는 일정한 기준점에서 y축방향으로 상/하방향 승강할 수 있다. 본 발명의 가이드장치(300)에 대해서는 상세히 후술한다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 인공슬관절 임플란트 유닛을 구성하는 제1기저판(110)과 제2기저판(120)을 이용하면, 관상면방향과 시상면방향 움직임이 가능하여 최소 2자유도(Degree of Freedom)를 가지게 되므로 종래기술에 따른 임플란트 유닛의 움직임에 비해 자유롭게된다. 아울러, 높이방향의 움직임까지 가능하면 3자유도를 갖게되므로 경골용 임플란트의 미세 정렬이 가능하게 되므로 환자에게 맞춤형 임플란트를 제공할 수 있게 된다.

다음으로, 본 발명의 제1기저판(110), 제2기저판(120) 및 돌출부(200)에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기저판의 아랫면에 설치되는 돌출부를 도시한 정면도이다. 도 4는 도 3의 돌출부가 경골에 삽입된 모습을 도시한 개념도이다. 도 5는 도 3의 돌출부가 기저판에 설치된 다른 실시예를 도시한 사시도이다.

도 2를 다시 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1기저판(110)과 제2기저판(120)의 아랫면(하부면)은 대략 평면형상으로서, 경골(1)과 면접할 수 있다. 통상적인 임플란트 치환술에서는 경골 상단부를 절삭하여 대략 평평한 면을 갖게 되므로 제1기저판(110)과 제2기저판(120) 또한 이에 대향하여 대략 평평한 면으로 형성될 수 있다. 다만 경우에 따라서는 제1기저판(110)과 제2기저판(120)의 아랫면이 경골 상단부에 밀착될 수 있도록 일정부분의 두께를 달리하여 성형되거나 소정의 각도를 갖도록 형성될 수 있다.

한편, 제1기저판(110)과 제2기저판(120)의 상호 대향하는 내측면(112, 122)은 평면 형상이고, 상호 대향하는 외측면(113, 123)은 곡면 형상일 수 있다. 제1기저판(110)과 제2기저판(120)이 서로 마주보는 내측면(112, 122)은 기저판의 성형이 용이하고 기저판(100) 사이에 전방 십자인대가 위치할 수 있는 구성으로서, 대략 평평한 평면 형상인 것이 바람직하다. 그리고 지1기저판(110)과 제2기저판(120)의 외측면(113, 123)은 경골 상단부의 단면구조와 대략 일치하도록 곡면 형상으로 형성되는 것이 인체친화적인 측면에서 바람직하다. 다만, 본 발명의 제1기저판(110)과 제2기저판(120)의 상기 형상들은 동일한 기능을 발휘할 수 있는 것이면 도 2의 형상에 한정되지 않음을 유의해야 한다.

제1기저판(110)과 제2기저판(120)의 상부면에는 연골구조 또는 대퇴부측 임플란트가 결합되기 용이하도록 단턱(114, 124)가 형성될 수 있다. 마찬가지로 본 발명의 일 실시예에 따른 단턱(114, 124) 또한 도 2에 기재된 형상에 한정되는 것은 아니며 상부 구조물을 안정적으로 고정할 수 있는 형상이면 어느 것이든 해당될 수 있다.

도 2와 도 3을 함께 참조하면, 제1기저판(110)과 제2기저판(120)의 아랫면(하부면)에는 경골에 고정되는 수단으로서 돌출부(200)가 형성될 수 있다. 돌출부(200)는 제1기저판(110)과 제2기저판(120) 각각의 아랫면에 적어도 하나 이상 구비될 수 있다. 돌출부(200)의 크기는 경골과 넓은 접촉면을 확보할 수 있는 것이면 그 크기는 환자의 신체 치수에 맞추어 다양하게 형성될 수 있다. 돌출부(200)에 의해 기저판(100)의 슬립(slip)이 방지되고 안정적인 임플란트 지지구조가 제공된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 돌출부(200)는 제1기저판(110)과 제2기저판(120)이 경골측에 면접할 때 슬립이 일어나지 않고, 위치가 고정되도록 하는 구성으로서 도 2 및 도 3에서 도시된 바와 같이 -z축 방향과 평행한 방향이거나 도시된 바와 달리 -z축과 평행한 방향과 일정한 각도로 경사지게 돌출되는 구조일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 돌출부(200)의 구조는 돌출부(200)가 경골에 삽입되어 박힐 수 있도록 단부(210)가 뾰족할 수 있으며, 돌출부(200)의 외주연에는 돌출부(200)가 삽입된 후 골유착(Osseointergration)이 용이하도록 복수 개의 원주홈(230)과 산(220)이 형성될 수 있다.

보다 구체적으로 원주홈(230)은 돌출부(200)의 단부(210)와 돌출부(200)의 외주연에 일정한 높이로 형성된 산(220) 사이에 형성된 환형의 공간으로서, 인공슬관절 전치환술 시술 후 돌출부(200)와 주위에 재생된 뼈와 접촉 및 결합이 이루어져 단단히 고정되도록 넓은 접촉면을 제공한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위해 원주홈(230)이 형성하는 공간의 대략적인 단면 형상은 도 3에 도시된 바와 같이 대략 사다리꼴 또는 삼각형일 수 있으며, 경우에 따라 원주홈(230)과 산(220)이 이루는 단면 형상이 원형일 수도 있다.

도 1에 도시된 종래 기술의 돌출구조와 본 발명의 일 실시예에 따른 돌출부(200)의 차이점은 종래기술의 돌출구조의 경우 돌출구조의 길이방향과 평행한 방향으로 골이 형성되어 있으나, 본 발명의 경우 돌출부(200)의 길이방향과 수직한 방향(또는 기저판의 아랫면과 평행한 방향)에서 돌출부(200)의 둘레를 따라 원주홈(230)이 형성되어 경골(1)과 돌출부(200)의 분리현상을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.

도 4를 참조하면, 돌출부(200)가 경골(1)에 삽입된 모습이 도시되어 있다. 돌출부(200)가 삽입 과정에 대한 일 실시예를 간략히 설명하면, 경골(1) 상단을 드릴링(drilling)하고 리머(reamer)를 이용해 구멍의 내면을 가공하는 작업을 미리 수행한 후 돌출부(200)를 끼워 넣는다. 도 4에 도시된 바와 같이 경골(1)에 형성된 구멍의 내경은 돌출부(200)의 최대 직경과 대략 동일하게 형성될 수 있으며, 이와 달리 돌출부(200)의 최대 직경이 경골(1)에 형성된 구멍의 내경보다 커서 돌출부(200)가 경골(1)에 끼워맞춰 지도록 형성될 수도 있다. 돌출부(200)가 경골(1)에 형성된 구멍에 삽입되면 원주홈(230)에 골조직이 재생되어 돌출부(200)와 경골(1)은 안정되게 결합되어 고정될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 돌출부(200)는 본 발명의 기저판(100)과 일체로 성형될 수도 있다. 다른 실시예로서는 돌출부(200)와 기저판(100)이 별개의 구성으로서 도 5에 도시된 바와 같이 기저판(100)의 상단으로부터 볼팅(bolting) 체결되거나, 망치 및/또는 정(鋌)을 사용하여 돌출부(200)를 가압함으로써 경골에 박히는 것일 수도 있다.

이상을 정리하면, 본 발명의 기저판(100)은 서로 이격되어 독립적인 움직임이 가능한 2개의 기저판(110, 120)으로 구성될 수 있으며, 아랫면에 돌출부(200)를 구비하여 기저판(100)이 경골에 단단하게 안착될 수 있다.

다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 포지셔닝 가이드장치(300)에 대해 설명한다. (이하 '가이드장치(300)'로 축약한다.)

도 6과 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트 유닛과 가이드장치를 도시한 사시도이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드장치가 기저판을 관상면상에서 움직이도록 하는 메커니즘을 도시한 사시도이다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드장치가 기저판을 시상면상에서 움직이도록 하는 메커니즘을 도시한 측면도이다.

도 6을 참조하면 본 발명의 가이드장치(300)는 인공슬관절 치환술에 이용되는 임플란트 가이드장치로서, 인체 경골 상단의 일측(예컨대 내측부)에 접하게 되는 제1기저판(110)과 경골 상단의 타측(예컨대 외측부)에 접하게 되는 제2기저판(120)에 일단부가 연결되는 제1회전부(310); 제1회전부(310)의 타단부와 연결되고 제1회전부(310)의 축방향과 직교하는 방향을 축으로 회전하는 제2회전부(320); 및 제2회전부(320)를 내부에 수용하는 하우징(341, 342)을 포함하되, 제1회전부(310)는 관상면(coronal plane)상에서 제1기저판(110)과 제2기저판(120)의 각도를 조절하고, 제2회전부(320)는 시상면(sagittal plane)상에서 제1기저판(110)과 제2기저판(120)의 각도를 조절할 수 있다.

여기서 본 발명의 일 실시예에 따른 제1회전부(310)는 제1기저판(110)에 일단부가 연결되는 제1회전축(311)과 제2기저판(120)에 일단부가 연결되는 제2회전축(312)을 구비하여, 제1회전축(311)과 제2회전축(312)은 상호 구속되지 않고 기저판(100)의 관상면상 각도가 조절되도록 자유롭게 회전할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 제2회전부(320)는 하우징(341, 342) 내부를 연통하는 하나의 파이프 형상일 수 있다. 제2회전부(320)에 의해 기저판(100)의 시상면상 각도가 조절된다.

이와 달리 본 발명의 다른 실시예에 따른 제2회전부(320)는 제1회전부(310)에서와 같이 2개의 회전축으로 구분될 수 있다. 구체적으로 제2회전부(320)는 제1회전축(311)의 타단부에 연결되는 제3회전축(321)과 제2회전축(312)의 타단부에 연결되는 제4회전축(322)을 구비하여, 제3회전축(321)과 제4회전축(322)은 상호 구속되지 않고 기저판(100)의 시상면상 각도가 조절되도록 자유롭게 회전할 수 있다. 이와 같이 제2회전부(320)가 제3회전축(321)과 제4회전축(322)으로 구분되면 제1기저판(110)과 제2기저판(120)의 자유도는 더욱 향상될 수 있게 된다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드장치가 기저판을 관상면상에서 움직이도록 하는 메커니즘을 도시한 사시도이다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드장치가 기저판을 시상면상에서 움직이도록 하는 메커니즘을 도시한 측면도이다.

도 8을 참조하면, 제2회전축(312)의 타단부가 제4회전축(322)에 연결되어 있다. 구체적으로, 제2회전축(312)은 샤프트(312a)와 외부베어링(312b)으로 구성될 수 있으며, 샤프트(312a)는 제4회전축(322)의 내부에 삽입된 상태에서 회전할 수 있도록 형성될 수 있다. 이 경우 제4회전축(322)의 내부에 샤프트(312a)의 회전운동을 지지하면서 동시에 샤프트(312a)가 빠지지 않도록 내부베어링(미도시)이 형성될 수 있다. 외부베어링(312b)은 샤프트(312a)의 외주연의 일부를 감싸게 되고, 전술한 제2기저판(120)에 삽탈(insert or remove)될 수 있도록 형성될 수 있다.

가이드장치(300)가 삽탈될 수 있도록 제2기저판(120)의 일 측에는 요입홈(121)이 형성될 수 있다. 요입홈(121)의 형상은 단면이 장방형일 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 도 8에 도시된 바와 같이 제2회전축(312)의 외주연과 제4회전축(322)의 외주연에는 눈금자(314, 324)가 각각 형성될 수 있다. 눈금자(314, 324)로 인해 제2기저판(120)의 회전각도를 확인할 수 있어 기저판의 미세한 정렬이 가능하다. 도 5에서와 같이 일 실시예에 따른 눈금자(314, 324)는 회전축의 외주연에 요철이 형성되는 것일 수 있으며, 다른 실시예는 회전축의 외주연에 눈금이 각인되는 것일 수도 있다. 다만, 기저판(100)의 각도를 확인할 수 있는 것이면 위 실시예에 한정되지 않는다.

위와 같은 원리는 맞은편에 대향하는 제1회전축(311)과 제3회전축(321)에서도 동일하게 적용된다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드장치(300)는 제2회전부(320)를 지지하고 하우징(341, 342)의 내측면을 따라 슬라이딩되어 제2회전부(320)의 높이를 조절하는 승강가이드부(331, 332)를 포함할 수 있다.

도 10과 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드장치의 내부구성을 도시한 분리사시도이다. 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드장치가 기저판의 높이를 조절하도록 하는 메커니즘을 도시한 측면도이다. 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드장치가 기저판의 높이를 조절하도록 하는 메커니즘을 도시한 측면도이다.

도 10 내지 도 12를 함께 참조하면, 승강가이드부(331, 332)는 제2회전부(320) 측면의 대부분을 둘러싸아 지지하는 구조일 수 있고 제2회전부(320)는 일측 단부의 직경이 타측 단부의 직경보다 더 크게 형성되어 승강가이드부(331, 332)에 걸려 고정되는 구조일 수 있다. 승강가이드부(331, 332)는 제2회전부(320)의 축을 일정하게 고정시키고 제2회전부(320)의 자중과 제2회전부(320)에 연결되는 제1회전부(310) 및 기저판(100)의 하중을 지지하면서 축의 회전을 가능케 하는 베어링역할도 할 수 있다. 도 10 내지 도 12를 참조하면 회전부(320)의 축과 수직으로 하중이 걸리는 레이디얼(radial)베어링의 역할을 수행할 수 있다.

본 발명의 승강가이드부(331, 332)의 일 측에는 포스트(333, 334)가 형성될 수 있고, 하우징은 하우징본체(341)와 하우징덮개(342)로 구성될 수 있는데, 하우징 내부에는 하우징본체(341)와 하우징덮개(342)의 내측면 상에 포스트(333, 334)가 수용되는 가이드홈(343, 344)이 형성될 수 있다.

이러한 구성으로 인해 승강가이드부(331, 332)는 제2회전부(320)를 지지하면서 하우징의 내측면을 따라 상/하 구동할 수 있다. 따라서, 승강가이드부(331, 332)는 제2회전부(320)를 지지하고, 제2회전부(320)는 제1회전부(310)와 연결되며, 제1회전부(310)는 제1기저판(110)과 제2기저판(120)에 연결되므로 결과적으로 승강가이드부(331, 332)의 상/하 움직임에 따라 제1기저판(110) 또는 제2기저판(120)의 높이가 조절된다.

한편, 본 발명의 하우징(341, 342)이나 승강가이드부(331, 332)에도 그 일 측에 눈금자(미도시)가 마련되어 제1기저판(110)과 제2기저판(120)의 높이를 확인할 수 있게 된다.

나아가, 본 발명의 가이드장치(300)는 하우징(341, 342)의 측면에 실링부재(미도시)를 구비하여 혈액이 유입되는 것을 방지할 수도 있다. 도 10과 도 11을 다시 참조하면 가이드장치(300) 내부에 틈새가 형성되어 인공슬관절 치환술 시술 시에 혈액이 유입될 수 있는데, 이 틈새를 폐쇄하도록 실리콘, 우레탄 등 탄성이 있는 유연한 소재로 형성한다. 또는 경우에 따라 내마모성이 좋은 금속등 경질의 소재로 이루어진 실링부재를 형성할 수도 있다. 나아가 실링부재는 가이드장치(300)의 각도 및 높이조절 움직임을 방해하지 않는 것이면 어떠한 형상과 배치를 갖더라도 무방하다. 예컨대, 하우징(341, 342) 전체를 얇게 감싸도록 실리콘을 도포되거나, 도 10과 도 11에 도시된 것처럼 제2회전부(320)와 승강가이드부(331, 332) 사이, 승강가이드부(331, 332)와 하우징(341, 342) 사이에 고무링을 삽입하여 실링 할 수도 있다.

이상의 내용을 정리하면 본 발명의 가이드장치(300)는 상호 독립적으로 회전하며 서로 다른방향으로 회전하는 2개의 회전부(310, 320)와 상하 방향 슬라이딩이동하는 승강가이드부(331, 332)를 포함함으로써 자유도가 월등한 인공슬관절 치환술을 수행할 수 있다.

참고로, 상기 임플란트 유닛과 가이드장치(300)의 소재는 인체와 융화될 수 있는 것으로서 예컨대, 세라믹 또는 금속이 해당될 수 있으며, 금속 중에서는 내구성을 고려하여 티타늄 합금인 것이 바람직하다.

도 13은 가이드장치의 움직임에 따른 기저판의 각도 변화와 높이변화를 도시한 개념도이다.

도 13에는 X,Y,Z축으로 표현되는 직교좌표계가 도시되어 있으며, 각각 X'축은 X축에 평행한 축을, Y'축은 Y축에 평행한 축을, Z'축은 Z축에 평행한 축을 의미할 수 있다. W축은 XY평면과 평행한 가상의 평면(시상면) 상에서 X'축을 기준축으로 일정 각도 회전되었을 때, 기존의 Y'축에 놓여져 기저판(100)이 새로이 형성하는 축을 의미할 수 있다.

가이드장치(300)는 제1기저판(110)과 제2기저판(120)의 일 측에 연결되어 시상면상 회전(X'축을 기준축으로한 회전)과 관상면 상의 회전(Y'축을 기준축으로한 회전)을 포함한 2축 회전과 높이 방향(Z'축의 축방향)의 승강을 조절한다. 여기서 가이드장치(300)는 제1기저판(110)과 제2기저판(120)에 직결될 수도 있다.

따라서, 인체를 정면에서 바라보아 대퇴골과 경골의 중심축이 이루는 각도를 176.3°, 172.9°와 같이 미세단위까지 조절할 수 있으며, 제1기저판(110)과 제2기저판(120)의 미세한 단차까지도 조절가능하게 된다.

마지막으로, 도 14와 도 15를 참조하여, 인공슬관절 임플란트 유닛 및 가이드장치를 이용한 시술방법에 대해 설명한다.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트 유닛을 이용한 임플란트 치환술의 모식도이다. 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드장치를 이용한 시술방법에 대한 블록선도이다.

도 15를 참조하면, 본 발명의 시술방법은 인체 경골 상단의 일측(예컨대 내측부)에 접하게 되는 제1기저판(110)과 상기 경골 상단의 타측(예컨대 외측부)에 접하게 되는 제2기저판(120)을 마련하는 단계(S1101); 제1기저판(110)과 제2기저판(120)을 관상면상에서 각도조절되도록 회전시키는 제1회전부(310)와 상기 제1회전부(310)에 연결되며 제1기저판(110)과 제2기저판(120)을 시상면상에서 각도조절되도록 회전시키는 제2회전부(320) 및 상기 제2회전부(320)를 내부에 수용하는 하우징(341, 342)이 체결된 가이드장치를 마련하는 단계; 제1회전부(310)를 제1기저판(110)과 제2기저판(120)에 연결하는 단계(S1103); 가이드장치(300)를 이용하여 제1기저판(110)과 제2기저판(120) 각각의 각도를 정렬하는 단계(S1104); 및 제1기저판(110)과 제2기저판(120)을 경골에 고정하는 단계(S1105)를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드장치의 시술방법은 가이드장치(300)를 제거하는 단계(S1106)를 포함할 수 있다. 구체적으로 가이드장치(300)는 기저판(100)의 요입홈(111, 121)을 통해 삽탈될 수 있도록 형성되어 인공슬관절 전치환술 시술 후에는 가이드장치(300)를 제거할 수 있다. 제거된 포지셔닝 가이드장치(300)는 다른 인공슬관절 치환술에도 재사용 가능하다.

아울러 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드장치의 시술방법은 제1기저판(110)과 제2기저판(120) 각각의 높이를 정렬하는 단계(미도시)를 포함할 수 있다. 이때 가이드장치(300)는 제2회전부(320)를 지지하면서 하우징(341, 342)의 내측면을 따라 슬라이딩되어 상기 제2회전부(320)의 높이를 조절하는 승강가이드부(331, 332)를 포함할 수 있다.

상술한 각 단계는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 일 실시예이므로 각 단계의 순서에 한정되지 않으며, 동일한 목적을 달성하기 위한 것이면 각 단계의 순서는 바뀔 수 있음을 유의해야 한다. 특히, 높이를 정렬하는 단계는 각도를 정렬하는 단계(S1104)와 동시에 또는 이시에 수행될 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명은 2축 회전 및 높이방향 움직임이 자유로워 환자 맞춤형의 인공슬관절 치환술이 가능한 임플란트 유닛과 가이드장치를 제공한다.

이에 따른 효과로서 종래에 기성(旣成)형 임플란트를 이용한 인공슬관절 치환술에서 경골부위를 획일적인 단면형상으로 절삭한 것과 달리, 본 발명은 환자 개개인의 신체조건과 상태 등을 고려하여 맞춤형 임플란트 유닛을 제공하므로 불필요한 경골부위의 절삭을 줄일 수 있고, 인공슬관절 임플란트의 결합에 따른 무릎부위 뼈의 마모현상을 감소할 수 있게 된다.

아울러, 본 발명의 일 실시예에 따르면 환형의 원주홈이 구비된 돌출부를 제공하여 경골과의 접촉면적 및 결합력을 증대시켜 이탈을 방지한다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 경골 210: 단부
2: 대퇴골 220: 산
10: 경골측 임플란트 230: 원주홈
11: 돌출구조 300: (포지셔닝)가이드 장치
20: 대퇴골측 임플란트 310: 제1회전부
30: 연골구조 311, 312: 제1, 제2회전축
100: 기저판 320: 제2회전부
110,120: 제1, 제2기저판 321,322: 제3, 제4회전축
111,121: 요입홈 331,332: 승강가이드부
112,122: 내측면 333,334: 포스트
113,123: 외측면 341,342: 하우징
114:124: 단턱 343,344: 가이드홈
200: 돌출부

Claims (18)

1. 인공슬관절 치환술에 이용되는 임플란트 유닛으로서,
   인체 경골(tibia) 상단의 일측에 접하게 되는 제1기저판과
   상기 경골 상단의 타측에 접하게 되는 제2기저판을 포함하고,
   인공슬관절 치환술 시술 시에 상기 제1기저판과 제2기저판은 상호 이격되어 배치되되,
   상기 제1기저판과 제2기저판은 2축 회전 가능한 가이드장치를 이용하여 상호 구속되지 않고 관상면(coronal plane)과 시상면(sagittal plane)상에서 자유롭게 각도조절되는 인공슬관절 임플란트 유닛.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1기저판과 제2기저판은 높이(level) 조절 가능한 가이드장치를 이용하여 상호 구속되지 않고 높이조절되는 인공슬관절 임플란트 유닛.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1기저판과 제2기저판의 아랫면은 평면형상으로서, 상기 경골과 면접하게 되는 인공슬관절 임플란트 유닛.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1기저판과 제2기저판의 상호 대향하는 내측면은 평면 형상이고, 상호 대향하는 외측면은 곡면 형상인 인공슬관절 임플란트 유닛.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1기저판과 제2기저판이 상기 경골에 고정되도록 상기 제1기저판과 제2기저판의 아랫면에 적어도 하나 이상의 돌출부가 형성되는 인공슬관절 임플란트 유닛.
6. 제5항에 있어서,
   상기 돌출부는 상기 경골에 박힐 수 있도록 단부가 뾰족하고 돌출부의 외주연에 환형의 원주홈이 형성되는 인공슬관절 임플란트 유닛.
7. 제6항에 있어서,
   상기 원주홈의 단면모양이 사다리꼴 또는 삼각형 또는 원형인 인공슬관절 임플란트 유닛.
8. 제1항에 있어서,
   상기 제1기저판과 제2기저판의 일 측에 상기 가이드장치가 연결되도록 요입홈이 형성되는 인공슬관절 임플란트 유닛.
9. 인공슬관절 치환술에 이용되는 임플란트 가이드장치로서,
   인체 경골(tibia) 상단의 일측에 접하게 되는 제1기저판과 상기 경골 상단의 타측에 접하게 되는 제2기저판에 일단부가 연결되는 제1회전부;
   상기 제1회전부의 타단부와 연결되고 상기 제1회전부의 축방향과 직교하는 방향을 축으로 회전하는 제2회전부; 및
   상기 제2회전부를 내부에 수용하는 하우징;을 포함하되,
   상기 제1회전부는 관상면(coronal plane)상에서 상기 제1기저판과 제2기저판의 각도를 조절하고, 상기 제2회전부는 시상면(sagittal plane)상에서 상기 제1기저판과 제2기저판의 각도를 조절하는 인공슬관절 임플란트 가이드장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 제1회전부는 상기 제1기저판에 일단부가 연결되는 제1회전축과 상기 제2기저판에 일단부가 연결되는 제2회전축을 구비하여,
    상기 제1회전축과 제2회전축은 상호 구속되지 않고 자유롭게 회전 가능한 인공슬관절 임플란트 가이드장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 제2회전부는 상기 제1회전축의 타단부에 연결되는 제3회전축과 상기 제2회전축의 타단부에 연결되는 제4회전축을 구비하여,
    상기 제3회전축과 제4회전축은 상호 구속되지 않고 자유롭게 회전 가능한 인공슬관절 임플란트 가이드장치.
12. 제9항에 있어서,
    상기 제1기저판과 제2기저판의 회전각도를 확인할 수 있도록 상기 제1회전부와 제2회전부의 외주연에 눈금자가 마련된 인공슬관절 임플란트 가이드장치.
13. 제9항에 있어서,
    상기 제2회전부를 지지하면서 상기 하우징의 내측면을 따라 슬라이딩되어 상기 제2회전부의 높이를 조절하는 승강가이드부를 포함하는 인공슬관절 임플란트 가이드장치.
14. 제13항에 있어서,
    상기 제1기저판과 제2기저판의 높이를 확인할 수 있도록 상기 하우징 또는 승강가이드부의 일 측에 눈금자가 마련된 인공슬관절 임플란트 가이드장치.
15. 제9항에 있어서,
    상기 하우징의 측면에 실링부재를 구비하여 혈액이 유입되는 것을 방지하는 인공슬관절 임플란트 가이드장치.
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