KR102163998B1

KR102163998B1 - 삽입 및 제거가 용이한 뼈 고정용 나사

Info

Publication number: KR102163998B1
Application number: KR1020200080487A
Authority: KR
Inventors: 김기철
Original assignee: (주)이노메디텍
Priority date: 2020-06-30
Filing date: 2020-06-30
Publication date: 2020-10-12

Abstract

본 발명은 골절된 뼈에 삽입되어 유합이 이루어진 뼈와 견고하게 결합된 상태에서도 용이하게 제거할 수 있는 뼈 고정용 나사에 관한 것으로, 나사머리로부터 일 방향으로 연장되는 나사몸체의 전방구간에 삽입 나사산이 형성되고, 나사머리와 인접한 나사몸체의 후방구간에 이탈 나사산이 형성되며, 나사의 잠김 시 뼈 내부로 진입하여 삽입홀을 형성하는 삽입 절삭날이 삽입 나사산이 형성된 나사의 끝단에 형성되고, 삽입된 나사의 풀림 시 유합된 상기 뼈 내부에 이탈홀을 형성하는 이탈 절삭날이 나사머리와 인접한 이탈 나사산에 형성된다.

Description

삽입 및 제거가 용이한 뼈 고정용 나사 {Bone fixation screw with easy insertion and removal}

본 발명은 골절된 뼈에 삽입 체결되어 뼈가 유합되게 부동으로 고정한 후 제거되는 정형외과용 뼈 고정나사에 관한 것으로, 보다 상세하게는 골절된 뼈에 용이하게 삽입할 수 있고, 특히 유합이 이루어진 뼈와 견고하게 결합된 상태에서도 후방으로 용이하게 제거할 수 있는 뼈 고정용 나사에 관한 것이다.

골절 시에는 절단 부위를 정 위치에 정렬한 뒤에 압박시켜 부러진 뼈가 유합이 될 때까지 부동으로 고정시켜야 한다. 이를 위한 방안으로 다양한 임플란트가 사용되는데, 대표적으로 금속판과 금속나사 및 핀이나 와이어 따위의 강선을 이용하는 것이 대표적이다. 이러한 임플란트들은 해당하는 뼈에 따라 단독 또는 복합적으로 사용되는데, 그 중에서도 뼈와 직접적으로 체결되는 금속나사가 필수적으로 사용될 만큼 중요하다.

금속나사는 뼈와 체결되는 쓰레드에 따라 일반형과 가변형으로 구분되고, 샤프트에 형성된 쓰레드에 따라 전산형과 부분형으로 구분된다. 그리고 헤드에 따라 잠금형과 비-잠금형으로 구분되며, 비-잠금형은 다시 정적과 동적압박용으로 구분된다. 이러한 금속나사는 속이 차여진 중실형과 속이 빈 중공형(관형, Cannulated)으로 재 구분된다. 즉, 금속나사의 종류는 여타의 임플란트와 단독 또는 복합적으로 사용될 여부에 따라 복합적으로 형성된다.

예컨대, 고관절이나 슬관절과 같은 하지 관절 부 골절 발생 시 속이 빈 관형(Cannulated)의 금속나사만을 사용한다. 이러한 관형 금속나사는 한국 등록특허공보 제10-0596560호"수술용 가이드핀 및 그 제조방법"과 미국 등록특허공보 제07207994호"Cannulated bone screw"가 개시되어 있다. 관형 금속나사는 중심으로 관통된 통로(Guide hole)에 가이드 핀(Guide pin)을 이용하여 정렬시킨 다음, 가이드 핀(Guide pin)이 지나는 구간에 따라 원하는 지점에 삽입하여 사용된다.

이와 같이 골절된 뼈에 삽입된 고정나사는 골 유합이 이루어진 후에는 후방으로 제거된다. 하지만, 골 유합이 이루어지는 수 개월 동안 뼈 내부에 삽입된 고정나사는 뼈에 견고하게 일체로 고정됨에 따라 후방으로 제거하기 어렵다.

한국 등록특허공보 제10-0596560호(발명의 명칭: 수술용 가이드핀 및 그 제조방법) 미국 등록특허공보 제07207994호 (발명의 명칭: Cannulated bone screw)

이에 따라 본 발명은 골절된 뼈에 삽입 체결되어 유합이 이루어진 뼈와 견고하게 고정된 상태에서도 후방으로 용이하게 제거할 수 있는 뼈 고정용 나사를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 나사머리로부터 일 방향으로 연장되는 나사몸체의 전방구간에 삽입 나사산이 형성되고, 나사머리와 인접한 나사몸체의 후방구간에 이탈 나사산이 형성되며, 나사의 잠김 시 뼈 내부로 진입하여 삽입홀을 형성하는 삽입 절삭날이 삽입 나사산이 형성된 나사의 끝단에 형성되고, 삽입된 나사의 풀림 시 유합된 상기 뼈 내부에 이탈홀을 형성하는 이탈 절삭날이 나사머리와 인접한 이탈 나사산에 형성되는 뼈 고정용 나사를 제공한다.

이때, 삽입 및 이탈 절삭날은 내측으로 요입되는 노치홈을 개재하는 양측에 제1 절삭날과 제2 절삭날을 구비하며, 나사 중심을 관통하는 수직축과 원주방향을 따라 이루는 경사각이 서로 다르게 형성된다.

그리고, 삽입 절삭날의 노치홈은 수직축으로부터 나사의 잠김 방향을 향하여 편심되게 형성되고, 이탈 절삭날의 노치홈은 수직축으로부터 나사의 풀림 방향을 향하여 편심되게 형성된다.

이때, 제1 절삭날의 경사각은 20°미만이고, 제2 절삭날의 경사각은 40~80°로 형성된다.

그리고, 이탈 절삭날은 인접하게 형성되는 이탈 나사산에 연속적으로 형성되며, 나사머리에 가장 가까운 상기 삽입 나사산에 상기 이탈 절삭날이 더 형성된다.

또한, 삽입 절삭날은 나사 외주에 등 간격으로 다수 개 형성된다.

또한, 이탈 나사산이 형성된 구간은 삽입 나사산이 형성된 구간보다 길이가 짧게 형성된다.

또한, 나사머리는 내부에 렌치홈이 형성되고 외면은 육각 공구 체결면으로 형성된다.

본 발명에 따른 뼈 고정나사는 골절된 뼈 내부에 용이하게 삽입되며, 삽입 이후 골절된 뼈가 유합되어 삽입된 나사와 일체화되더라도 작은 외력으로 나사를 풀림 방향으로 회전시켜 후방으로 쉽게 이탈 제거할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 뼈 고정나사의 사시도이다.
도 2는 도 1의 측면도이다.
도 3의 도 2의 A-A′ 및 B-B′ 선에 따른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 나사머리를 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 뼈 고정나사가 뼈에 삽입된 상태를 도시한 도면이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것으로서, 실시예를 설명하는데 있어서 원칙적으로 관련된 공지의 기능이나 공지의 구성과 같이 이미 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 기술적 특징을 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 뼈 고정나사의 사시도이고, 도 2는 이의 측면도이며, 도 3의 도 2의 A-A′ 및 B-B′ 선에 따른 단면도이고, 도 4는 나사머리(100)를 도시한 평면도이다. 본 발명에 따른 뼈 고정나사는 나사머리(100)와 이로부터 일 방향으로 연장되는 나사몸체(200)로 이루어진다.

나사머리(100)는 도 4에 도시된 바와 같이, 내부에 나사의 회전을 위해 체결되는 렌치홈(101)이 형성되며, 이와 같은 렌치홈(101)이 형성된 나사머리(100)의 외면은 육각 형태로 형성되어 스패너와 같은 체결기구에 결합되는 공구 체결면(102)이 형성된다. 따라서, 본 발명의 나사머리(100)는 렌치홈(101)이나 공구 체결면(102)에 렌치나 스패너와 같은 체결공구를 선택적으로 결합시켜 나사를 회전시킬 수 있어, 렌치홈(101)이나 공구 체결면(102) 중 어느 하나가 마모되더라도 사용할 수 있다. 그리고, 나사머리(100)의 중앙에는 나사몸체(200)로 연장 관통되는 중공(100a)이 형성되어 전술한 가이드 핀이 삽입될 수 있다.

도 1,2를 참조하면, 나사몸체(200)에는 몸체 중앙에 나사산이 형성되지 않은 비나사산 구간(D_N)을 개재하여 이격되는 소정 구간에 삽입 나사산(210)과 이탈 나사산(220)이 각각 형성된다. 여기서, 삽입 나사산(210)은 골절된 뼈 내부에 삽입 시, 골절된 뼈를 서로 결합시키도록 뼈 내부에 탭핑홀을 형성하는 나사산이고, 이탈 나사산(220)은 뼈에 결합된 나사를 후방으로 이탈 제거 시, 나사 주위에 결속된 뼈 내부에 탭핑홀을 형성하는 나사산이다.

삽입 나사산(210)은 소정의 높이와 피치로 나사 끝단으로부터 나사몸체(200) 길이방향을 따라 나선방향을 따라 연속적으로 돌출되게 형성된다. 그리고, 이탈 나사산(220)은 나사의 삽입 및 제거 시 길이방향을 따라 동일한 토크가 작용하도록 삽입 나사산(210)과 동일한 높이, 피치 및 동일한 방향으로 형성되며, 나사 제거 시 후방으로 탭핑홀을 형성하도록 나사머리(100)와 인접한 나사몸체(200)의 소정구간에 형성된다. 여기서, 이탈 나사산(220)이 형성되는 구간(D₂)은 삽입 시 삽입방향을 따라 골절된 뼈가 과도하게 당겨지지 않도록 삽입 나사산(210)이 형성되는 구간(D₁) 보다 길이가 짧게 형성되는 것이 바람직하다.

이때, 삽입 나사산(210)이 형성되는 나사 끝단에는 잠금 방향으로 나사의 회전 시 삽입되는 뼈 내부로 삽입홀을 형성하는 삽입 절삭날(211)이 형성되고, 나사머리(100)에 인접하게 형성되는 이탈 나사산(220)에는 풀림 방향으로 나사의 회전 시 삽입된 뼈 주위로 이탈홀을 형성되는 이탈 절삭날(221)이 형성된다.

여기서, 삽입 절삭날(211)은 절삭력을 향상하도록 나사 외주에 등 간격으로 다수 개 형성되는데, 도 3(a)에는 나사의 외주를 따라 120°간격으로 배치되는 3개의 삽입 절삭날(211)이 도시되어 있다. 따라서, 뼈 표면과 다수 점에서 삽입 절삭날(211)이 접촉함에 따라 나사 잠김방향으로 회전에 따라 내부로 삽입홀이 용이하게 형성된다.

그리고, 이탈 절삭날(221)도 절삭력을 향상하도록 다수 개가 형성되는데, 나사 끝단에 다수 개로 형성되는 삽입 절삭날(211)과 달리, 이탈 절삭날(221)은 도 1 및 3(b)에 도시되는 바와 같이 인접하게 형성되는 이탈 나사산(220)에 연속적으로 형성된다. 또한, 이탈 절삭날(221)은 도 1에서와 같이 나사머리(100)에 가장 가까운 삽입 나사산(210)에도 형성된다.

따라서, 골절된 뼈에 삽입되어 유합된 뼈 조직과 일체로 결합된 상태에서 풀림방향으로 나사를 회전시키면, 이탈 나사산(221) 및 삽입 나사산(201)에 각각에 형성된 이탈 절삭날(221)에 의하여 후방으로 이탈홀이 용이하게 형성된다.

이와 같은 삽입 절삭날(211)의 단면이 도 3(a)에, 이탈 절삭날(221)의 단면이 도 3(b)에 각각 도시되어 있다. 도 3(a),(b)를 참조하면, 삽입 및 이탈 절삭날(211,221)은 내측에 "∨" 자 형태로 요입되는 노치홈(200a)을 개재하여 양측에 제1 절삭날(삽입 절삭날-211a, 이탈 절삭날-221a)과 제2 절삭날(삽입 절삭날-211b, 이탈 절삭날-221b)을 구비한다.

이때, 제1 절삭날(211a,221a)과 제2 절삭날은 도 3(a)(b)에 도시되는 바와 같이 나사 중심을 관통하는 수직축(L)과 원주방향을 따라 이루는 경사각이 서로 다르게 형성된다. 즉, 제1 절삭날(211a,221a)이 소정 각도(θ₁)로 수직축(L)과 경사지게 형성되며, 제2 절삭날(211b,221b)은 제1 절삭날(211a,221a)의 경사각(θ₁)도 큰 경사각(θ₂)으로 수직축(L)과 경사지게 형성된다. 이때, 제1 절삭날(211a,221a)의 경사각(θ₁)은 20°미만이고, 제2 절삭날(211b,221b)의 경사각(θ₂)은 40~80°가 바람직하다.

여기서, 제1 절삭날(211a)과 제2 절삭날(211b)이 형성하는 삽입 절삭날(210)의 노치홈(200a)은 도 3(a)에 도시되는 바와 같이, 수직축(L)으로부터 나사의 잠김 방향(도 3(a)의 파란색 화살표 방향)을 향하여 편심되게 형성되는데, 이에 따라 잠김 방향으로 나사가 회전하여 전진하면 나사의 잠김 방향으로 형성되는 삽입 절삭날(210)에 의하여 골절된 뼈 내부로 삽입홀을 형성하며 나사가 삽입된다.

이와 대응되게, 제1 절삭날(221a)과 제2 절삭날(221b)이 형성하는 이탈 절삭날(221)의 노치홈(200a)은 도 3(b)에 도시되는 바와 같이, 수직축(L)으로부터 나사의 풀림 방향(도 3(b)의 파란색 화살표 방향)을 향하여 편심되게 형성된다. 따라서, 풀림 방향으로 나사를 회전하여 후퇴시키면 유합된 뼈 후방으로 이탈홀이 형성되면서 나사가 제거된다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 뼈 고정나사가 뼈에 삽입된 상태가 도 5에 도시되어 있다. 나사를 잠금 방향으로 회전시키면, 도 5의 E-E′ 단면도에 형성된 삽입 절삭날(211)에 의하여 골절된 뼈 내부에 나사가 삽입되어 골절된 뼈를 고정하여 유합시킨다.

그런 다음, 뼈에 고정된 나사를 풀림 방향으로 회전시키면, 나사가 후방으로 후퇴하면서 나사머리(100)에 가장 가까운 이탈 나사산(220) 및 이에 인접한 이탈 나사산(220)에 형성된 이탈 절삭날(221)과(도 5의 C-C′ 단면도), 나사머리(100)에 가장 가까운 삽입 나사산(210)에 형성된 이탈 절삭날(221)(도 5의 D-D′ 단면도)에 의하여 유합된 뼈 후방으로 이탈홀이 형성되면서 나사가 제거된다.

이상 설명한 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

100 : 나사머리 100a : 중공
101 : 렌치홈 102 : 공구 체결면
200 : 나사몸체 210 : 삽입 나사산
211 : 삽입 절삭날 211a, 221a : 제1 절삭날
211b, 221b : 제2 절삭날 211c, 221c : 노치홈
220 : 이탈 나사산 221 : 이탈 절삭날
D₁ : 삽입 나사산 구간 D₂ : 이탈 나사산 구간
D_N : 비나사산 구간 L : 나사 중심 수직축
θ₁ : 제1 절삭날과 수직축(L)과의 경사각
θ₂ : 제2 절삭날과 수직축(L)과의 경사각

Claims

골절된 뼈에 삽입되어 뼈 유합 이후에 후방으로 이탈 제거되는 뼈 고정나사에 있어서,
나사머리로부터 일 방향으로 연장되는 나사몸체의 전방구간에 삽입 나사산이 형성되고, 상기 나사머리와 인접한 나사몸체의 후방구간에 이탈 나사산이 형성되며,
상기 나사의 잠김 시 뼈 내부로 진입하여 삽입홀을 형성하는 삽입 절삭날이 상기 삽입 나사산이 형성된 나사의 끝단에 형성되고, 삽입된 상기 나사의 풀림 시 유합된 상기 뼈 내부에 이탈홀을 형성하는 이탈 절삭날이 나사머리와 인접한 상기 이탈 나사산에 형성되는 것을 특징으로 하는 뼈 고정용 나사.
제1항에 있어서,
상기 삽입 및 이탈 절삭날은,
내측으로 요입되는 노치홈을 개재하는 양측에 제1 절삭날과 제2 절삭날을 구비하는 것을 특징으로 하는 뼈 고정용 나사.
제2항에 있어서,
상기 제1 절삭날과 제2 절삭날은,
나사 중심을 관통하는 수직축과 원주방향을 따라 이루는 경사각이 서로 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 뼈 고정용 나사.
제3항에 있어서,
상기 삽입 절삭날의 노치홈은 상기 수직축으로부터 나사의 잠김 방향을 향하여 편심되게 형성되고, 상기 이탈 절삭날의 노치홈은 상기 수직축으로부터 나사의 풀림 방향을 향하여 편심되게 형성되는 것을 특징으로 하는 뼈 고정용 나사.
제3항에 있어서,
상기 제1 절삭날의 경사각은 20°미만이고, 제2 절삭날의 경사각은 40~80°인 것을 특징으로 하는 뼈 고정용 나사.
제1항에 있어서,
상기 이탈 절삭날은 인접하게 형성되는 상기 이탈 나사산에 연속적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 뼈 고정용 나사.
제6항에 있어서,
나사머리에 가장 가까운 상기 삽입 나사산에 상기 이탈 절삭날이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 뼈 고정용 나사.
제7항에 있어서,
상기 삽입 절삭날은 나사 외주에 등 간격으로 다수 개 형성되는 것을 특징으로 하는 뼈 고정용 나사.
제6항에 있어서,
상기 이탈 나사산이 형성된 구간은 상기 삽입 나사산이 형성된 구간보다 길이가 짧은 것을 특징으로 하는 뼈 고정용 나사.
제6항에 있어서,
상기 나사머리는,
내부에 렌치홈이 형성되고 외면은 공구 체결면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 뼈 고정용 나사.