KR101896513B1 - 초음파를 이용한 골절 치료용 본 플레이트 및 이를 이용한 초음파 치료 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 골절 치료용 본 플레이트는 상면 및 하면을 포함하는 몸체부, 한 쌍의 홀 및 상기 한 쌍의 홀 사이에 형성된 노치부로 구성되고, 결합 나사가 삽입되며 일직선상에 정렬되는 복수의 홀 그룹(hole group)을 포함한다. 본 발명에 따른 골절 치료용 본 플레이트는 공진 주파수에서 가장 큰 변위를 가질 수 있는 형상으로 설계되어, 골절, 탈구 및 골병변 등의 자연 치유를 촉진할 수 있는 초음파 골절 치료용 시스템에 이용되어 최대의 효과를 도모할 수 있다.

Description

초음파를 이용한 골절 치료용 본 플레이트 및 이를 이용한 초음파 치료 시스템{BONE PLATE FOR FRACTURE TREATMENT USING ULTRASOUND WAVE AND ULTRASOUND TREATMENT SYSTEM USING THE SAME}

본 발명은 초음파를 이용한 골절 치료용 본 플레이트 및 이를 이용한 초음파 치료 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공진 현상을 이용함에 있어 본 플레이트에 최적의 에너지가 전달될 수 있는 구조와 형상을 가진 골절 치료용 본 플레이트 및 이를 이용한 초음파 치료 시스템에 관한 것이다.

골절을 치료하는 방법은 비수술적 치료와 수술적 치료로 구분된다. 비수술적 치료로는 수술 없이 골절된 뼈를 맞추는 도수정복술(reduction, reposition), 부목 또는 석고붕대를 이용하여 골절된 뼈를 보호하는 고정술(immobilization)이 있고, 수술적 치료로는 골절부에 핀을 삽입한 후 외부에서 석고 붕대나 금속기기를 이용해 골절된 뼈를 고정하는 외고정술(External Fixation)과 골절 부위를 정복(整復)하고 다양한 내고정 기구를 이용해 골절된 뼈를 고정하는 내고정술(Internal Fixation)이 있다.

수술적 치료에 이용되는 본 플레이트(bone plate)는 파손된 뼈의 지지, 고정 및 유합을 위해 골절합용 나사와 함께 사용되는 의료기기로, 골의 형태와 파손된 부분의 길이에 맞추기 위해 다양한 형태를 지닌다. 컴프레션 플레이트(Compression Plate), 티-플레이트(T-Plate), 리컨스트럭션 플레이트(Reconstruction Plate), 와이-플레이트(Y-Plate), 크래니얼 플레이트(Cranial Plate) 등 다양한 형상을 지닌 본 플레이트가 이용되고 있다.

한편, 골절을 치료하는 또 다른 방법으로 골절 초음파 치료법이 있다. 서구 유럽에서 이미 보편화되어 있는 전자기 출력 초음파 치료(PEMFT: Pulsed electromagnetic field therapy)는 최근 북미 지역에서 동물 임상실험 단계를 거쳐 상용화되기 시작했고, 수의학 분야에서도 경주마의 부러진 다리를 치료하는 목적으로 초음파 치료를 사용하기 시작했는데, 이를 스포츠 전문의들이 전문 운동선수의 부상 치료 및 재활에 응용하기 시작하면서 미국 전역에 상용화되는 계기를 제공하였다.

1979년부터 미국 FDA가 전자기 출력 초음파 치료 기기의 사용을 허가한 바 있고, 현재는 생활 건강 용품으로 보편화되었다. 이들은 코일이 내장된 바디 매트나 베게로 구현되어 전자기장을 몸속에 투과시키도록 제어된다. 이때, 본 플레이트에 에너지 전달이 제대로 이루어지는 것이 중요하다. 하지만, 초음파 골절 치료 시스템에 이용되는 본 플레이트는 종래의 수술 치료용 본 플레이트를 그대로 이용했기 때문에 초음파 골절 치료 효과가 나타나지 않는 경우가 많았다.

이는, 종래의 본 플레이트가 초음파에 의한 에너지 전달이 효과적으로 이루어지지 않았기 때문이다. 따라서, 초음파를 이용한 골절 치료 효과를 극대화하기 위해서는 초음파 골절 치료용 시스템에 이용되는 본 플레이트에 대한 연구개발이 선행되어야 한다.

특허문헌1: 한국공개특허공보 제10-2007-0019996호 (2007.02.16.) 특허문헌2: 미국 특허출원공개공보 US2008/0208262호 (2008.08.28.)

본 발명은 상술한 기술적 과제를 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 초음파를 이용하여 골절 부상 또는 골격의 문제를 외과적 수술에 덧붙여 치료학적으로 처치하는 시스템에 이용되는 본 플레이트에 관한 것으로, 골절 부상에 인접한 적정 위치에서 적정 주기 동안 주파수, 펄스의 반복 및 진폭 등의 적정 패러미터를 갖는 초음파 펄스를 충돌시킴으로써 골절, 탈구 및 골병변 등의 자연 치유를 촉진할 수 있는 초음파를 이용한 골절 치료용 본 플레이트 및 이를 이용한 초음파 치료 시스템을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 골절 치료용 본 플레이트는 상면 및 하면을 포함하는 몸체부; 및 한 쌍의 홀 및 상기 한 쌍의 홀 사이에 연결된 노치부로 구성되고, 결합 나사가 삽입되며 일직선상에 정렬되는 복수의 홀 그룹를hole group);을 포함한다.

그리고, 상기 복수의 홀 그룹은 일직선상에 정렬되고, 인접하는 홀 그룹 사이에는 노치부가 형성되지 않을 수 있다.

또한, 상기 노치부의 깊이와 폭의 비는 1:10이고, 상기 홀은 상기 상면에서 하면으로 갈수록 테이퍼진 경사면을 가지며, 마주보는 경사면 사이의 각도는 140°이고, 상기 한 쌍의 홀의 중심점 사이의 거리는 5mm이고, 상기 결합 나사의 나사산의 직경은 2.0mm일 수 있다.

그리고, 상기 노치부의 깊이와 폭의 비는 1.36:1이고, 상기 한 쌍의 홀의 중심점 사이의 거리는 11.66mm이고, 상기 결합 나사의 나사산의 직경은 3.5mm이고, 상기 상면과 하면 사이의 거리는 본 플레이트의 폭방향 중심으로부터 가장자리로 갈수록 짧아질 수 있다.

또한, 상기 노치부의 깊이와 폭의 비는 1.26:1이고, 상기 한 쌍의 홀의 중심점 사이의 거리는 18mm이고, 상기 결합 나사의 나사산의 직경은 4.5mm이며, 상기 상면과 하면 사이의 거리는 본 플레이트의 폭 방향 중심으로부터 가장자리로 갈수록 짧아질 수 있다.

그리고, 상기 노치부는 상기 한 쌍의 홀 사이에서 직선 형상, 곡선 형상, 사인파(sine wave) 형상 및 펄스파(pulse wave) 형상 중 어느 하나의 형상으로 연장될 수 있다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 초음파 치료 시스템은, 골절 치료용 본 플레이트 및 초음파 발생기를 포함하는 초음파 치료 시스템에 있어서, 상기 골절 치료용 본 플레이트는 상술한 골절 치료용 본 플레이트이고, 상기 초음파 발생기는, 사용자 명령을 수신하는 사용자 입력부; 상기 사용자 명령에 기초하여 상기 골절 치료용 본 플레이트에 대응하는 공진 주파수를 가진 초음파 펄스를 발생시키는 초음파 생성부; 및 상기 초음파 발생기에 전원을 공급하는 전원 공급부;를 포함한다.

본 발명에 따른 골절 치료용 본 플레이트 및 이를 이용한 초음파 치료 시스템은 공진 주파수에서 가장 큰 변위를 가질 수 있는 형상을 취함으로써 골절, 탈구 및 골병변 등의 자연 치유를 촉진할 수 있는 초음파 골절 치료용 시스템에 이용되어 최대의 효과를 도모할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 골절 치료용 본 플레이트의 사시도(a), 상면도(b) 및 저면도(c)이다.
도 2 및 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 골절 치료용 본 플레이트의 구조 및 치수를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 골절 치료용 본 플레이트의 사시도(a) 및 상면도(b)이다.
도 5 및 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 골절 치료용 본 플레이트의 구조 및 치수를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 골절 치료용 본 플레이트의 사시도(a) 및 저면도(b)이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 골절 치료용 본 플레이트의 구조 및 치수를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 골절 치료용 본 플레이트의 효과를 검증하기 위한 실험에 사용된 본 플레이트의 형상을 도시한다.
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 골절 치료용 본 플레이트와 관련하여, 공진 주파수에 따른 변위에 대한 실험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 골절 치료용 본 플레이트와 관련하여, 공진 주파수에 따른 변위에 대한 실험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 골절 치료용 본 플레이트와 관련하여, 공진 주파수에 따른 변위에 대한 실험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 13은 본 발명에 따른 골절 치료용 본 플레이트의 공진 주파수에 따른 변위에 대한 실험 결과를 도시한 표이다.
도 14는 본 발명에 따른 골절 치료용 본 플레이트의 공진 주파수에 따른 변위에 대한 실험 결과를 도시한 표이다.
도 15는 본 발명에 따른 초음파 치료 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 골절 치료용 본 플레이트(100)의 사시도(a), 상면도(b) 및 저면도(c)이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 골절 치료용 본 플레이트(100)는 길이 방향의 부재로서, 상면(10) 및 하면(20)을 포함하는 몸체부와 복수의 홀(H)을 포함한다. 홀(H)은 본 플레이트(100)의 길이 방향으로 동일한 간격을 두고 배치되며, 홀(H)에 결합 나사가 삽입됨으로써 본 플레이트(100)가 환자의 뼈에 결합된다.

복수의 홀(H)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 노치부(30)가 연결되거나 연결되지 않은 구조를 갖는다. 여기서는, 한 쌍의 홀과 한 쌍의 홀 사이에 형성된 노치부를 포함하여 홀 그룹(hole group)으로 정의하도록 한다. 홀 그룹은 골절 치료용 본 플레이트(100)의 길이 방향을 따르는 일직선상에 정렬된다. 노치부(30)는 한 쌍의 홀 사이에서 연장되며 하면(20)에 대하여 오목하게 들어간 영역을 의미한다. 이때, 상면(10)에는 노치부(30)가 형성되지 않는다. 도 1에서는 노치부(30)가 직선 형상을 갖지만, 다른 실시예에서는 노치부(30)가 곡선 형상, 사인파(sine wave) 형상, 펄스파(pulse wave) 형상으로 형성될 수 있다. 노치부(30)가 홀 그룹 내의 한 쌍의 홀 사이를 곡선형, 사인파 형상, 펄스파 형상으로 연결하는 경우에도 골절 치료용 본 플레이트(100)의 하면에 오목 영역을 형성한다. 특히, 곡선 형상, 사인파 형상, 펄스파 형상으로 구현되는 경우에는 본 플레이트의 중량, 체적 및 형상이 달라지며, 곡선 형상, 사인파 형상, 펄스파 형상의 노치부의 깊이와 폭을 조절하면 직선 형상의 노치부와 동일한 효과를 가질 수 있다. 다만, 곡선 형상, 사인파 형상, 펄스파 형상의 노치부는 홀 그룹에 구비된 한 쌍의 홀 사이에서 연장되어야 하며, 각 홀 그룹 사이에는 노치부가 형성되지 않는 것이 바람직하다. 이와 관련해서는, 도 9 내지 14를 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.

도 2 및 3을 참조하면서 본 발명의 제1 실시예에 따른 골절 치료용 본 플레이트(100)에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 도 2 및 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 골절 치료용 본 플레이트(100)의 구조 및 치수를 나타내는 도면이다.

도 2의 (a)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 골절 치료용 본 플레이트(100)의 상면도로 총 8개의 홀(H1 내지 H8)을 포함한다. 8개의 홀(H1 내지 H8)은 4개의 홀 그룹(P1 내지 P4)를 형성한다. 제1 홀 그룹(P1)은 한 쌍의 홀(H1,H2)과 그 사이에 연장되는 노치부(30)로 구성된다. 제2 홀 그룹(P2)은 한 쌍의 홀(H3,H4)과 그 사이에 연장되는 노치부(30)로 구성된다. 제3 홀 그룹(P3)은 한 쌍의 홀(H5,H6)과 그 사이에 연장되는 노치부(30)로 구성된다. 제4 홀 그룹(P4)은 한 쌍의 홀(H7,H8)과 그 사이에 연장되는 노치부(30)로 구성된다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 골절 치료용 본 플레이트(100)의 길이(n)는 40mm이고, 두께(상면(10)과 하면(20) 사이의 거리 또는 몸체부의 두께)는 1mm이며, 홀 사이의 거리는 5mm일 수 있다. 복수의 홀 그룹(P1 내지 P4)은 직선축(Ax) 상에 정렬된다.

도 2의 (b)는 도 2의 B영역을 확대한 도면으로, 하나의 홀 그룹(P2)은 한 쌍의 홀(H3,H4)과 그 사이에 연장된 노치부(30)로 구성되며, 노치부(30)는 하면(20)에 대하여 오목한 형상을 갖는다. 이때, 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이, 노치부(30)의 깊이(r)와 폭(q)은 특정 비율을 갖는 것이 바람직하며, 본 발명의 제1 실시예에 따른 골절 치료용 본 플레이트(100)에 있어서 노치부(30)의 깊이(r)와 폭(q)의 비율은 1:10인 것이 바람직하다. 구체적으로, 노치부(30)의 깊이(r)는 0.1mm 내지 0.3mm 사이이고, 폭(q)은 1mm 내지 3mm일 수 있고, 가장 바람직하게 노치부(30)의 깊이(r)는 0.2mm 이고, 폭(q)은 2mm이다.

도 3의 (a)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 골절 치료용 본 플레이트(100)의 측면도로, 홀(H1 내지 H8)의 형상을 구체적으로 도시한다. 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 각 홀(H1 내지 H8)은 균등한 거리를 갖고 이격되며, 상면(10)에서의 직경보다 하면(20)에서의 직경이 더 좁다.

도 3의 (a)의 A영역을 확대한 도 3의 (b)를 참조하면, 홀(H1 내지 H8)은 상면(10)에서 하면(20)으로 갈수록 직경이 좁아지도록 테이퍼진 경사면(15)을 가지며, 마주보는 경사면 사이의 각도는 140°이다. 제1 실시예에 따른 골절 치료용 본 플레이트(100)를 결합시키기 위해 홀(H1 내지 H8)에 삽입되는 결합 나사(미도시)의 나사산의 직경은 2.0mm이다. 한편, 홀(H1 내지 H8)이 위치하는 영역에서의 본 플레이트(100)의 폭(y)과 두께(z)는 각각 5mm, 1mm일 수 있다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 골절 치료용 본 플레이트(200)의 사시도(a) 및 상면도(b)이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 골절 치료용 본 플레이트(200)는 길이 방향의 부재로서, 상면(40) 및 하면(50)을 포함하는 몸체부와 복수의 홀(H')을 포함한다. 홀(H')은 본 플레이트(200)의 길이 방향으로 동일한 간격을 두고 배치되며, 홀(H')에 결합 나사가 삽입됨으로써 본 플레이트(200)가 환자의 뼈에 결합된다.

복수의 홀(H')은, 도 4에 도시된 바와 같이, 노치부(60)가 연결되거나 연결되지 않은 구조를 갖는다. 한 쌍의 홀과 한 쌍의 홀 사이에 형성된 노치부를 포함하여 홀 그룹(hole group)으로 정의하면, 홀 그룹은 골절 치료용 본 플레이트(200)의 길이 방향을 따르는 일직선상에 정렬된다. 노치부(60)는 한 쌍의 홀 사이에서 연장되며 하면(50)에 대하여 오목하게 들어간 영역을 의미한다. 도 4에서는 노치부(60)가 직선 형상을 갖지만, 다른 실시예에서는 노치부(60)가 곡선 형상, 사인파(sine wave) 형상, 펄스파(pulse wave) 형상으로 형성될 수 있다. 그 경우에도, 후술하는 것과 동일한 기술적 효과를 얻을 수 있다.

도 5 및 6을 참조하면서 본 발명의 제2 실시예에 따른 골절 치료용 본 플레이트(200)에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 도 5 및 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 골절 치료용 본 플레이트(200)의 구조 및 치수를 나타내는 도면이다.

도 5의 (a)는 본 발명의 제2 실시예에 따른 골절 치료용 본 플레이트(200)의 상면도로 복수의 홀(H1' 내지 H10')을 포함한다. 도 5에서는 10개의 홀을 구비하는 것으로 도시되었으나, 다른 실시예에서는 이보다 많거나 적은 수의 홀을 구비할 수도 있다.

복수의 홀(H1' 내지 H10')은 복수의 홀 그룹(P1' 내지 P5')를 형성한다. 제1 홀 그룹(P1')은 한 쌍의 홀(H1',H2')과 그 사이에 연장되는 노치부(60)로 구성된다. 제2 홀 그룹(P2')은 한 쌍의 홀(H3',H4')과 그 사이에 연장되는 노치부(60)로 구성된다. 제3 홀 그룹(P3')은 한 쌍의 홀(H5',H6')과 그 사이에 연장되는 노치부(60)로 구성된다. 제4 홀 그룹(P4')은 한 쌍의 홀(H7',H8')과 그 사이에 연장되는 노치부(60)로 구성된다. 제5 홀 그룹(P5')은 한 쌍의 홀(H9',H10')과 그 사이에 연장되는 노치부(60)로 구성된다. 만약, 본 발명의 제2 실시예에 따른 골절 치료용 본 플레이트(200)가 16개의 홀을 구비하는 경우에는 3개의 홀 그룹을 더 포함한다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 골절 치료용 본 플레이트(200)의 길이(h)는 116.6mm이고, 홀 사이의 거리는 11.66mm일 수 있고, 최외곽 홀과 본 플레이트(200)의 길이 방향의 끝단 사이의 거리(e)는 5.83mm이다. 복수의 홀 그룹(P1' 내지 P5')은 일직선상에 정렬된다.

도 5의 (b)는 (a)의 B영역의 측면도로, 상면(40)과 하면(50) 사이의 거리(몸체부의 두께)는 본 플레이트의 폭방향 중심으로부터 가장자리로 갈수록 짧아지며, 상면(40)의 곡률 반지름이 하면(50)의 곡률 반지름보다 짧도록 형성될 수 있다.

도 6의 (a) 및 (b)는 도 5의 (a)의 C영역을 확대한 저면도와 측면도로, 하나의 홀 그룹에 구비된 한 쌍의 홀(H3',H4')과 그 사이에 연장되는 노치부(60)를 도시한다. 노치부(60)는 하면(50)에 대하여 오목하게 들어간 영역으로, 노치부(60)의 깊이(t)와 폭(u)은 특정 비율을 갖는 것이 바람직하며, 본 발명의 제2 실시예에 따른 골절 치료용 본 플레이트(200)에 있어서 노치부(30)의 깊이(t)와 폭(u)의 비율은 1.36:1인 것이 바람직하다. 구체적으로, 노치부(60)의 깊이(t)는 1.36mm이고, 폭(q)은 1mm인 것이 바람직하다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 골절 치료용 본 플레이트(200)의 홀(H1' 내지 H10')은 균등한 거리를 갖고 이격되며, 상면(40)에서의 직경보다 하면(50)에서의 직경이 더 좁을 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 제2 실시예에 따른 골절 치료용 본 플레이트(200)를 결합시키기 위해 홀(H1' 내지 H10')에 삽입되는 결합 나사(미도시)의 나사산의 직경은 3.5mm이다.

도 7 및 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 골절 치료용 본 플레이트(300)를 설명하기 위한 도면으로, 도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 골절 치료용 본 플레이트(300)의 사시도(a) 및 저면도(b)이고, 도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 골절 치료용 본 플레이트(300)의 구조 및 치수를 나타내는 도면이다. 도 7 및 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 골절 치료용 본 플레이트(300)는 길이 방향의 부재로서, 상면(70) 및 하면(80)을 포함하는 몸체부와 복수의 홀(H")을 포함한다. 홀(H")은 본 플레이트(300)의 길이 방향으로 동일한 간격을 두고 배치되며, 홀(H")에 결합 나사가 삽입됨으로써 본 플레이트(300)가 환자의 뼈에 결합된다.

복수의 홀(H")은, 도 7에 도시된 바와 같이, 노치부(90)가 연결되거나 연결되지 않은 구조를 갖는다. 구체적으로, 한 쌍의 홀과 한 쌍의 홀 사이에 형성된 노치부를 포함하여 홀 그룹(hole group)으로 정의하면, 홀 그룹은 골절 치료용 본 플레이트(300)의 길이 방향을 따르는 일직선상에 정렬된다. 노치부(90)는 한 쌍의 홀(H") 사이에서 연장되며 하면(80)에 대하여 오목하게 들어간 영역을 의미한다. 도 7에서는 노치부(90)가 직선 형상을 갖지만, 다른 실시예에서는 노치부(90)가 곡선 형상, 사인파(sine wave) 형상, 펄스파(pulse wave) 형상으로 형성될 수 있다. 그 경우에도, 후술하는 것과 동일한 기술적 효과를 얻을 수 있다.

도 8을 참조하면서 본 발명의 제3 실시예에 따른 골절 치료용 본 플레이트(300)에 대하여 더욱 상세히 설명한다.

도 8의 (a)는 본 발명의 제3 실시예에 따른 골절 치료용 본 플레이트(300)의 상면도로 복수의 홀(H1" 내지 H10")을 포함한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 골절 치료용 본 플레이트(300)는 10개의 홀을 구비하는 것으로 도시되었으나, 다른 실시예에서는 이보다 많거나 적은 수의 홀을 구비할 수도 있다.

복수의 홀(H1" 내지 H10")은 복수의 홀 그룹(P1" 내지 P5")를 형성한다. 제1 홀 그룹(P1")은 한 쌍의 홀(H1",H2")과 그 사이에 연장되는 노치부(90)로 구성된다. 제2 홀 그룹(P2")은 한 쌍의 홀(H3",H4")과 그 사이에 연장되는 노치부(90)로 구성된다. 제3 홀 그룹(P3")은 한 쌍의 홀(H5",H6")과 그 사이에 연장되는 노치부(90)로 구성된다. 제4 홀 그룹(P4")은 한 쌍의 홀(H7",H8")과 그 사이에 연장되는 노치부(90)로 구성된다. 제5 홀 그룹(P5")은 한 쌍의 홀(H9",H10")과 그 사이에 연장되는 노치부(90)로 구성된다. 만약, 본 발명의 제3 실시예에 따른 골절 치료용 본 플레이트(300)가 14개의 홀을 구비하는 경우에는 2개의 홀 그룹을 더 포함한다.

본 발명의 제3 실시예에 따른 골절 치료용 본 플레이트(300)의 길이는 183.9mm이고, 홀 사이의 거리는 18mm일 수 있고, 복수의 홀 그룹(P1" 내지 P5")은 일직선상에 정렬(배열)된다.

도 8의 (b)는 (a)의 A영역을 확대한 저면도이고, (c)는 측면도이다. 도 8의 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이, 상면(70)과 하면(80) 사이의 거리(몸체부의 두께)는 본 플레이트의 폭방향 중심으로부터 가장자리로 갈수록 짧아질 수 있다. 한편, 노치부(90)는 하면(80)에 대하여 오목하게 들어간 영역으로, 노치부(90)의 깊이(r)와 폭(s)은 특정 비율을 갖는 것이 바람직하며, 본 발명의 제3 실시예에 따른 골절 치료용 본 플레이트(300)에 있어서 노치부(90)의 깊이(r)와 폭(s)은 1.26:1인 것이 바람직하다. 구체적으로, 노치부(90)의 깊이(r)는 1.26mm이고, 폭(s)은 1mm인 것이 바람직하다.

본 발명의 제3 실시예에 따른 골절 치료용 본 플레이트(300)의 홀(H1" 내지 H10")은 균등한 거리를 갖고 이격되며, 상면(70)에서의 직경보다 하면(80)에서의 직경이 더 좁을 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 제3 실시예에 따른 골절 치료용 본 플레이트(300)를 결합시키기 위해 홀(H1" 내지 H10")에 삽입되는 결합 나사(미도시)의 나사산의 직경은 4.5mm이다.

도 9는 본 발명에 따른 골절 치료용 본 플레이트(100,200,300)의 효과를 검증하기 위한 실험에 사용된 본 플레이트의 형상을 도시한다. 초음파를 이용한 골절 치료에 있어서, 에너지 전달 효과를 극대화하기 위해서는 공진 주파수에 대하여 진동 등에 의한 변위가 커야 한다. 본 실험은 위에서 설명한 제1 내지 제3 실시예에 따른 골절 치료용 본 플레이트(100,200,300)가 기타 다른 형상의 본 플레이트에 비하여 공진 주파수에 대한 변위가 얼마나 큰지를 검증한다.

도 9에 도시된 바와 같이, 노치부가 형성되지 않은 A타입, 노치부가 본 플레이트의 길이 방향에 대하여 수직으로 형성된 B타입 및 모든 홀을 직선으로 연결하는 형상의 노치부를 갖는 D타입을 비교대상으로 하였고, C타입은 본 발명에 따른 골절 치료용 본 플레이트(100,200,300)의 구조를 도시한다. 4개 타입의 플레이트의 표본을 각각 10개씩 마련하고, 해당 플레이트의 공진 주파수를 해석한다. 이후, 해당 플레이트에 대응하는 공진 주파수를 발생시켜 얼마만큼의 변위를 갖는지를 측정한다.

도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 골절 치료용 본 플레이트(100)와 관련하여, 공진 주파수에 따른 변위에 대한 실험 결과를 나타내는 그래프이다. 특히, 도 10은 나사산 사이의 거리가 2mm인 결합 나사가 삽입되는 2.0 락킹 리컨스트럭션 플레이트(Locking Reconstruction Plate)로서 6개의 홀을 갖는 경우(a)와 8개의 홀을 갖는 경우(b)를 측정한 결과로서, 각 그래프의 가로축은 공진 주파수를 의미하고, 세로축은 변위의 크기를 의미한다. 또한, 각 그래프에서 ◇는 A타입의 본 플레이트, □는 B타입의 본 플레이트, △는 C타입의 본 플레이트(본 발명), ×는 D타입의 본 플레이트를 의미한다.

도 10의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 6개의 홀 및 8개의 홀을 갖는 2.0mm 플레이트에 있어서는 C타입의 본 플레이트(본 발명)의 경우, 특히, 6개의 홀을 갖는 경우 가장 큰 변위를 도모할 수 있음을 알 수 있다.

도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 골절 치료용 본 플레이트(200)와 관련하여, 공진 주파수에 따른 변위에 대한 실험 결과를 나타내는 그래프이다. 도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 골절 치료용 본 플레이트(200)와 관련하여, 공진 주파수에 따른 변위에 대한 실험 결과를 나타내는 그래프이다. 특히, 도 11은 나사산 사이의 거리가 3.5mm인 결합 나사가 삽입되는 3.5 락킹 리컨스트럭션 플레이트(Locking Reconstruction Plate)로서 10개의 홀을 갖는 경우(a)와 16개의 홀을 갖는 경우(b)를 측정한 결과로서, 각 그래프의 가로축은 공진 주파수를 의미하고, 세로축은 변위의 크기를 의미한다.

도 11의 (a) 및 (b)의 그래프와 같이, 10개의 홀 및 16개의 홀을 갖는 3.5mm 플레이트에 있어서는 C타입의 본 플레이트(본 발명)의 경우가 가장 큰 변위를 도모할 수 있음을 알 수 있다.

도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 골절 치료용 본 플레이트(300)와 관련하여, 공진 주파수에 따른 변위에 대한 실험 결과를 나타내는 그래프이다. 도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 골절 치료용 본 플레이트(300)와 관련하여, 공진 주파수에 따른 변위에 대한 실험 결과를 나타내는 그래프이다. 특히, 도 12는 나사산 사이의 거리가 4.5mm인 결합 나사가 삽입되는 4.5 락킹 DCP(Locking Dynamic Compression Plate)로서 10개의 홀을 갖는 경우(a)와 14개의 홀을 갖는 경우(b)를 측정한 결과로서, 각 그래프의 가로축은 공진 주파수를 의미하고, 세로축은 변위의 크기를 의미한다.

도 12의 (a) 및 (b)의 그래프와 같이, 10개의 홀 및 14개의 홀을 갖는 4.5mm DCP에 있어서는 C타입의 본 플레이트(본 발명)의 경우가 가장 큰 변위를 도모할 수 있음을 알 수 있다.

상기 실험과 관련한 구체적인 결과값이 도 13 및 14에 도시되어 있다. 도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 골절 치료용 본 플레이트(200)의 공진 주파수에 따른 변위에 대한 실험 결과(A타입과 C타입)를 도시한 표이다. 도 14를 보면, 노치부가 형성되지 않은 플레이트(A타입)에 비하여 노치부가 형성된 플레이트(C타입)의 경우가 전 주파수에서 더 큰 변위를 가짐을 확인할 수 있다. 도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 골절 치료용 본 플레이트(300)의 공진 주파수에 따른 변위에 대한 실험 결과(A타입과 C타입)를 도시한 표이다. 도 13을 보면, 노치부가 형성되지 않은 플레이트(A타입)에 비하여 노치부가 형성된 플레이트(C타입)의 경우가 전 주파수 범위에서 월등히 큰 변위를 가짐을 확인할 수 있다.

도 15는 본 발명에 따른 초음파 치료 시스템(1000)의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 15에 도시된 바와 같이, 초음파 치료 시스템(1000)은 골절 치료용 본 플레이트(100,200,300) 및 초음파 발생기(400)를 포함한다.

골절 치료용 본 플레이트(100,200,300)는 상술한 제1 내지 제3 실시예에 다른 골절 치료용 본 플레이트로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

초음파 발생기(400)는 컨트롤러(410), 사용자 입력부(420), 초음파 생성부(430), 표시부(440), 저장부(450) 및 전원부(460)를 포함한다.

컨트롤러(410)는 초음파 발생기(400)의 전반적인 동작을 제어하며, 특히, 본 플레이트(100,200,300)에 대응하는 공진 주파수를 가진 초음파 펄스를 발생시키도록 초음파 생성부(430)를 제어한다. 이때, 초음파 발생기(400)를 동작시키기 위한 전원은 전원부(460)에서 공급받는다.

사용자 입력부(420)는 사용자 명령을 수신하는 기능을 갖는다. 사용자 명령은 본 플레이트(100,200,300)에 대응하는 공진 주파수를 입력받거나, 초음파 생성부(430)의 온/오프 제어 신호를 사용자로부터 입력받는다.

컨트롤러(410)는 사용자 명령에 기초하여, 입력된 공진 주파수에 해당하는 초음파 펄스를 생성하도록 초음파 생성부(430)를 제어한다. 이때, 초음파 생성부(430)의 동작 상황, 사용자로부터 입력된 공진 주파수 등이 표시부(440)에 표시될 수 있다. 표시부(440)는 LED 등의 광원, 7-세그먼트, 디스플레이 패널, 터치 스크린 등으로 구현될 수 있다. 이때, 사용자 입력부(420)와 표시부(440)가 터치 스크린으로 구현될 수도 있다.

저장부(450)는 각각의 본 플레이트(100,200,300)에 대응하는 공진 주파수를 미리 저장할 수 있다. 또한, 초음파 발생기(400)의 동작 상황, 동작 시간, 환자에게 미리 장착된 본 플레이트에 대응하는 공진 주파수를 기저장할 수 있다.

위에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따른 골절 치료용 본 플레이트(100,200,300)는 각각의 고유한 공진 주파수를 가진 초음파 펄스가 인가되는 경우 최대의 변위를 갖게 되므로, 골절, 탈구 및 골병변 등의 자연 치유를 촉진할 수 있게 된다.

이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100,200,300‥‥‥‥‥‥골절 치료용 본 플레이트
10,40,70 ‥‥‥‥‥‥‥상면
20,50,80 ‥‥‥‥‥‥‥하면
30,60,90 ‥‥‥‥‥‥‥노치부
400‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥초음파 발생기
1000 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥초음파 치료 시스템

Claims (3)

1. 상면 및 하면을 포함하는 몸체부; 및
   한 쌍의 홀 및 상기 한 쌍의 홀 사이에 연결된 노치부로 구성되고, 결합 나사가 삽입되는 복수의 홀 그룹(hole group);을 포함하고,
   상기 노치부의 깊이와 폭의 비는 1:10이고, 상기 홀은 상기 상면에서 하면으로 갈수록 테이퍼진 경사면을 가지며, 마주보는 경사면 사이의 각도는 140°인 골절 치료용 본 플레이트.
2. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 홀 그룹은 일직선상에 정렬되고, 인접하는 홀 그룹 사이에는 노치부가 형성되지 않는 골절 치료용 본 플레이트.
3. 제1항에 있어서,
   상기 한 쌍의 홀의 중심점 사이의 거리는 5mm이고, 상기 결합 나사의 나사산의 직경은 2.0mm인 골절 치료용 본 플레이트.

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