KR102413390B1

KR102413390B1 - 맞춤형 거골 임플란트

Info

Publication number: KR102413390B1
Application number: KR1020200129005A
Authority: KR
Inventors: 김정성; 강여경; 김성진
Original assignee: 주식회사 코렌텍
Priority date: 2020-10-06
Filing date: 2020-10-06
Publication date: 2022-06-30
Also published as: KR20220046713A; WO2022075595A1

Abstract

본 발명은 맞춤형 거골 임플란트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 정상 상태의 거골 형상이 구현된 거골 임플란트를 제공하여, 발목 관절의 손상으로 발생하는 통증을 완화하고, 발목 관절의 기능성과 안정성을 복원하며, 기존의 해부학적 다리 길이를 복구하고, 문제가 있는 거골 부위만 전치환함으로써 원위부 경골을 유지할 수 있도록 하여 수술을 받는 환자의 부담을 최소화는, 맞춤형 거골 임플란트에 관한 것이다.

Description

맞춤형 거골 임플란트 {Customized Talus Implant}

족부 및 족관절은 몸을 지지하는 정적 기능과 추진력을 나타내는 동적 기능을 함께 가지고 있는 총 28개의 뼈와 각 뼈를 이어 주는 인대로 구성된다.

기능적으로 족부는 족근부, 중족부, 족지부로 나누어지며 전방, 후방으로 위치를 나누기보다는 족저부, 족배부로 위치를 표현한다.

족부를 기능적 단위로 할 때 후족부는 종골과 거골로, 중족부는 주상골, 입방골 및 설상골로, 전족부는 중족골과 족지골로 구성되어 있으며, 전족부와 중족부는 중족 족근관절로 구분하고, 중족부와 후족부는 횡족근 관절로 구분한다.

이 중 거골(Talus)은 발목을 이루는 뼈 중 가장 위쪽에 있는 뼈로, 종아리뼈인 경골(Tibia)과 비골(Fibular)의 바로 아래에 위치해 두 뼈를 지지하며, 체중을 발로 전달하는 역할을 한다. 또한 종아리뼈와 다른 발목뼈와 함께 관절을 형성해 회전 운동 등 발의 운동을 담당한다.

거골은 크게 세 부위로 나눌 수 있는데 거골의 머리 부분을 거골두(Talar Head), 목 부분을 거골경(Talar Neck), 몸체를 거골체(Talar Body)라고 한다.

거골두는 앞쪽이 둥글며 발등 부분을 향해 있고, 거골체는 거골두의 뒤쪽부터 종아리뼈인 경골과 비골 아래에 있는데 거골체의 위쪽은 활차(Trochlea)라는 볼록한 면이 있어 종아리뼈와 함께 발목관절을 구성한다. 거골경은 거골두와 거골체 사이의 잘록한 부분을 가리킨다.

거골에 붙어 있는 근육은 없으며 거골은 대부분 연골로 싸여 있고, 거골이 이루는 관절을 안정적으로 유지하기 위해 인대로 결합되어 있다.

도 1은 종래의 인공 발목 관절(90)을 도시한 도면으로, 이는 한국공개특허공보 제10-2006-0080183호(2006.07.07.)에 개시되어 있다.

도 1을 참조하여 설명하면, 인공 발목 관절 치환술은 발목 관절염 등에 의해 발목의 손상 정도가 심할 경우, 환자의 손상된 발목을 인공 발목 관절로 대체하는 수술로, 인공 발목 관절 치환술에 사용되는 임플란트(90)는, 크게 경골(Ti)에 결합되는 경골 요소(Tibial Component, 91)와, 거골(Ta)에 결합되는 거골 요소(Talar Component, 93)와, 상기 경골 요소(91)와 거골 요소(93) 사이에 삽입되는 베어링 요소(Bearing Component, 95)로 구분되었다.

하지만, 이러한 종래의 인공 발목 관절(90)은 특발성의 무혈관성 골 괴사와 같이 거골에만 국부적으로 골 손상이 발생하는 경우에도, 거골만이 아니라 경골 원위부를 포함한 발목 관절 전체를 제거해야 하는 문제가 있었다.

또한, 거골의 거골체(Talar Body)만 제거, 대체하는 거골체 시스템(Talar Body System)은 원위부 경골을 보존할 수 있으나, 이식 후 거골두체(Talar Head)에서 골 괴사가 발생하는 문제가 있었다.

이에 관련 업계에서는 환자의 해부학적 정보를 기반으로 환자의 거골 전체를 대체할 수 있어, 불필요한 경골 원위부의 절제를 방지하고, 거골의 일부 치환에 따른 골 괴사 등의 문제를 방지할 수 있는 환자 맞춤형 거골 임플란트의 개발을 요구하고 있는 실정이다.

한국공개특허공보 제10-2006-0080183호(2006.07.07.)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로,

본 발명의 목적은, 환자의 해부학적 정보를 기반으로 손상된 거골이 정상 상태일 때의 형상을 복원해 거골을, 부분 치환이 아닌, 전치환할 수 있도록 하는 맞춤형 거골 임플란트를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 정상 상태의 환자 거골의 정보를 기반으로 제작된 맞춤형 임플란트를 제공하여 손상되어 제 기능을 수행하지 못하는 거골을 효과적으로 대체할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 정상 상태의 골 형상이 구현된 거골 임플란트를 제공하여, 발목 관절의 손상으로 발생하는 통증을 완화하고, 발목 관절의 기능성과 안정성을 복원하며, 기존의 해부학적 다리 길이를 복구하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 문제가 있는 거골 부위만 전치환함으로써, 원위부 경골을 유지할 수 있도록 하여, 환자의 부담을 최소화하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 내측에 빈 공간을 형성한 쉘 구조의 바디부를 구성하여, 임플란트의 전체 무게를 경량화시키는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 온전한 반대편 골의 형상을 미러링하여 시술 대상 골의 본래 정상 형상에 상보적인 형상을 가지는 바디부가 구성되도록 함에 따라, 시술 대상 골의 정상 상태 형상에 대한 직접적인 해부학적 정보가 부족하더라도, 개개의 환자에게 최적화된 맞춤형 임플란트를 용이하게 제공할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 바디부의 외주면과 내주면 사이의 거리를 일정하게 해 바디부가 전체적으로 일정한 두께를 가지도록 함에 따라, 불필요한 재료의 사용을 줄여 임플란트를 경량화시키는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 솔리드한 면으로 바디부의 외주면을 구성하여 매끄러운 표면이 생기도록 함에 따라, 표면 거칠기가 매우 낮은 바디부의 외주면 상에서 다양한 방향의 발목 관절 움직임이 제공될 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 쉘 구조의 바디부 내주면에 결합되는 내부지지부를 구성하여, 상기 내부지지부에 의해 임플란트의 강도를 보강하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 바디부를 속이 빈 쉘 구조로 형성하더라도, 강도 보강이 필요한 부분에는 위상 최적 설계를 통한 내부지지부가 형성되도록 함으로써, 임플란트의 필요 강도를 충족시키고, 효율적인 강도 보강이 가능하게 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 바디부의 외주면에서 내주면을 관통하는 관통홀을 구성해, 3D 프린팅에 의해 제조된 임플란트의 내부 빈 공간에 잔류하는 3D 프린팅 금속 파우더를 용이하게 배출할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 3D 프린팅 금속 파우더를 제거하지 않을 경우, 속을 비우지 않은 임플란트와 동일한 무게를 갖게 되어 임플란트를 경량화할 수 없는바, 관통홀을 통해 잔류 파우더를 제거해 임플란트의 경량화를 실현하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 관통홀을 복수 개로 구성하되, 2 개의 관통홀이 쌍을 이루어 서로 대향되도록 구성함으로써, 보다 효율적으로 3D 프린팅 금속 파우더를 제거할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 관통홀을 통해 혈액, 체액 등이 침투하지 않도록 관통홀을 메우는 캡부를 형성하여, 관통홀을 통해 액체나 공기를 이용한 고압 세척으로 바디부 내측에 잔류 파우더의 제거가 완료되면 캡부로 관통홀을 밀봉함으로써, 맞춤형 거골 임플란트를 환자의 몸에 이식했을 때 관통홀을 통해 혈액, 체액 등이 임플란트 내측의 빈 공간으로 유입되지 않도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 임플란트의 바디부 내측에 내부가이드부를 구성하여, 관통홀을 통해 유입된 세척수단의 흐름이 상기 내부가이드부의 안내에 따라 바디부 내부 빈 공간 전 영역에 미치도록 함으로써, 세척수단의 흐름을 용이하게 조절할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 맞춤형 거골 임플란트가 3D 프린팅 방식에 의해 일체로 형성되도록 하여, 환자 맞춤형 임플란트의 제작을 용이하게 하는 것이다.

본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위해서 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해서 구현된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 환자의 해부학적 정보를 기반으로, 손상된 거골의 본래 정상 상태의 전체 형상을 구현한 바디부를 포함하여, 손상된 거골을 전치환하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 바디부는, 거골의 머리 부분을 형성하는 거골두와, 거골의 목 부분을 형성하는 거골경과, 거골의 몸체를 형성하는 거골체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 바디부는, 내측에 빈 공간을 형성한 쉘 구조로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 바디부는, 반대편 발목 관절의 거골 형상을 미러링(Mirroring)한 형상에 상보적인 형상을 가지는 외주면을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 바디부는, 내측에 빈 공간을 형성하되, 상기 빈 공간이 주변과 격리되도록 감싸 폐곡면을 형성하는 내주면을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 바디부는, 바디부가 일정한 두께를 가지도록 상기 외주면과 상기 내주면 사이의 거리가 일정한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 외주면은, 솔리드한 면으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 맞춤형 거골 임플란트는, 쉘 구조의 바디부 내주면에 결합되어 상기 바디부의 강도를 보강하는 내부지지부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 바디부는, 바디부의 외주면에서 바디부의 내주면을 관통하도록 형성되는 관통홀을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 관통홀은, 상기 바디부 중 골과 접촉하지 않는 부분에 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 관통홀은, 복수 개로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 관통홀은, 2 개의 관통홀이 쌍을 이루어 서로 대향하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 맞춤형 거골 임플란트는, 상기 관통홀에 삽입되어 상기 관통홀을 메우는 형상으로 형성되는 캡부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 캡부는, 상기 관통홀의 형상과 상보적인 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 맞춤형 거골 임플란트는, 쉘 구조의 바디부 내주면에 결합되어 상기 관통홀을 통해 유입된 세척수단의 흐름을 가이드하는 내부가이드부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 맞춤형 거골 임플란트는, 3D 프린팅 방식에 의해 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 3D 프린팅 방식은, PBF(Power Bed Fusion) 방식인 것을 특징으로 한다.

본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은, 환자의 해부학적 정보를 기반으로 손상된 거골이 정상 상태일 때의 형상을 복원해 거골을, 부분 치환이 아닌, 전치환할 수 있도록 하는 맞춤형 거골 임플란트를 제공하는 효과를 가진다.

본 발명은, 정상 상태의 환자 거골의 정보를 기반으로 제작된 맞춤형 임플란트를 제공하여 손상되어 제 기능을 수행하지 못하는 거골을 효과적으로 대체할 수 있도록 하는 효과를 도출한다.

본 발명은, 정상 상태의 골 형상이 구현된 거골 임플란트를 제공하여, 발목 관절의 손상으로 발생하는 통증을 완화하고, 발목 관절의 기능성과 안정성을 복원하며, 기존의 해부학적 다리 길이를 복구하는 효과가 있다.

본 발명은, 문제가 있는 거골 부위만 전치환함으로써, 원위부 경골을 유지할 수 있도록 하여, 환자의 부담을 최소화하는 효과를 가진다.

본 발명은, 내측에 빈 공간을 형성한 쉘 구조의 바디부를 구성하여, 임플란트의 전체 무게를 경량화시키는 효과를 도출한다.

본 발명은, 온전한 반대편 골의 형상을 미러링하여 시술 대상 골의 본래 정상 형상에 상보적인 형상을 가지는 바디부가 구성되도록 함에 따라, 시술 대상 골의 정상 상태 형상에 대한 직접적인 해부학적 정보가 부족하더라도, 개개의 환자에게 최적화된 맞춤형 임플란트를 용이하게 제공할 수 있도록 하는 효과가 있다.

본 발명은, 바디부의 외주면과 내주면 사이의 거리를 일정하게 해 바디부가 전체적으로 일정한 두께를 가지도록 함에 따라, 불필요한 재료의 사용을 줄여 임플란트를 경량화시키는 효과를 가진다.

본 발명은, 솔리드한 면으로 바디부의 외주면을 구성하여 매끄러운 표면이 생기도록 함에 따라, 표면 거칠기가 매우 낮은 바디부의 외주면 상에서 다양한 방향의 발목 관절 움직임이 제공될 수 있도록 하는 효과를 도출한다.

본 발명은, 쉘 구조의 바디부 내주면에 결합되는 내부지지부를 구성하여, 상기 내부지지부에 의해 임플란트의 강도를 보강하는 효과가 있다.

본 발명은, 바디부를 속이 빈 쉘 구조로 형성하더라도, 강도 보강이 필요한 부분에는 위상 최적 설계를 통한 내부지지부가 형성되도록 함으로써, 임플란트의 필요 강도를 충족시키고, 효율적인 강도 보강이 가능하게 하는 효과를 가진다.

본 발명은, 바디부의 외주면에서 내주면을 관통하는 관통홀을 구성해, 3D 프린팅에 의해 제조된 임플란트의 내부 빈 공간에 잔류하는 3D 프린팅 금속 파우더를 용이하게 배출할 수 있도록 하는 효과를 도출한다.

본 발명은, 3D 프린팅 금속 파우더를 제거하지 않을 경우, 속을 비우지 않은 임플란트와 동일한 무게를 갖게 되어 임플란트를 경량화할 수 없는바, 관통홀을 통해 잔류 파우더를 제거해 임플란트의 경량화를 실현하는 효과가 있다.

본 발명은, 관통홀을 복수 개로 구성하되, 2 개의 관통홀이 쌍을 이루어 서로 대향되도록 구성함으로써, 보다 효율적으로 3D 프린팅 금속 파우더를 제거할 수 있도록 하는 효과를 가진다.

본 발명은, 관통홀을 통해 혈액, 체액 등이 침투하지 않도록 관통홀을 메우는 캡부를 형성하여, 관통홀을 통해 액체나 공기를 이용한 고압 세척으로 바디부 내측에 잔류 파우더의 제거가 완료되면 캡부로 관통홀을 밀봉함으로써, 맞춤형 거골 임플란트를 환자의 몸에 이식했을 때 관통홀을 통해 혈액, 체액 등이 임플란트 내측의 빈 공간으로 유입되지 않도록 하는 효과를 도출한다.

본 발명은, 임플란트의 바디부 내측에 내부가이드부를 구성하여, 관통홀을 통해 유입된 세척수단의 흐름이 상기 내부가이드부의 안내에 따라 바디부 내부 빈 공간 전 영역에 미치도록 함으로써, 세척수단의 흐름을 용이하게 조절할 수 있도록 하는 효과가 있다.

본 발명은, 맞춤형 거골 임플란트가 3D 프린팅 방식에 의해 일체로 형성되도록 하여, 환자 맞춤형 임플란트의 제작을 용이하게 하는 효과를 가진다.

도 1은 종래의 인공 발목 관절을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 맞춤형 거골 임플란트의 사시도.
도 3은 도 2의 맞춤형 거골 임플란트의 전측을 도시한 도면.
도 4는 도 2의 맞춤형 거골 임플란트의 후측을 도시한 도면.
도 5는 도 2의 A-A' 단면도를 분해하여 도시한 도면.
도 6은 도 2의 맞춤형 거골 임플란트에서 대향되는 관통홀과 캡부를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 내부가이드부를 포함하는 맞춤형 거골 임플란트를 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 사용상태도.

이하에서는 본 발명에 따른 맞춤형 거골 임플란트의 바람직한 실시 예들을 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 공지의 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하도록 한다. 특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고 만약 본 명세서에서 사용된 용어의 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에서 사용된 정의에 따른다.

본 발명인 맞춤형 거골 임플란트(1)는, 환자의 해부학적 정보를 기반으로 손상된 거골이 정상 상태일 때의 형상을 복원해 거골을, 부분 치환이 아닌, 전치환할 수 있도록 하는 것으로, 정상 상태의 환자 거골의 정보를 기반으로 제작된 맞춤형 임플란트를 제공하여 손상되어 제 기능을 수행하지 못하는 거골을 효과적으로 대체할 수 있도록 한다. 또한, 정상 상태의 골 형상이 구현된 거골 임플란트를 제공하여, 발목 관절의 손상으로 발생하는 통증을 완화하고, 발목 관절의 기능성과 안정성을 복원하며, 기존의 해부학적 다리 길이를 복구하고, 무엇보다도, 문제가 있는 거골 부위만 전치환함으로써, 원위부 경골을 유지할 수 있도록 하여, 환자의 부담을 최소화하는 특징이 있다.

이러한 상기 맞춤형 거골 임플란트(1)는, 바디부(10), 내부지지부(30), 캡부(50)를 포함한다.

상기 바디부(10)는, 환자의 해부학적 정보를 기반으로, 손상된 거골의 본래 정상 상태의 전체 형상을 구현한 구성으로, 환자의 손상된 거골을 전치환하는 것을 특징으로 한다. 도 2 내지 도 4를 참고하면, 상기 바디부(10)는, 해부학적인 원래의 거골 형상을 가지도록, 거골의 머리 부분을 형성하는 거골두(101)와, 거골의 목 부분을 형성하는 거골경(103)과, 거골의 몸체를 형성하는 거골체(105)를 포함한다. 상기 거골체(105) 상에는 활차(Trochlea)라는 볼록한 면이 구현되어 경골과 함께 발목관절을 구성할 수 있다.

바람직하게는, 상기 바디부(10)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 내측에 빈 공간을 형성한 쉘(Shell) 구조로 형성될 수 있다. 상기 바디부(10)를 쉘 구조로 형성함으로써, 임플란트의 전체 무게를 경량화할 수 있고, 따라서, 임플란트가 환자의 몸에 이식되더라도 환자가 느끼는 불편감이 최소화될 수 있다.

상기 바디부(10)는, 온전한 반대편 골의 형상을 미러링(Mirroring)하여 시술 대상 골의 본래 정상 형상에 상보적인 형상을 가지도록 구성할 수 있다. 이에 따라, 시술 대상 골의 정상 상태 형상에 대한 직접적인 해부학적 정보가 부족하더라도, 개개의 환자에게 최적화된 맞춤형 임플란트를 용이하게 설계할 수 있게 된다.

이러한 상기 바디부(10)는, 외주면(11), 내주면(13), 관통홀(15)을 포함한다.

상기 외주면(11)은, 반대편 발목 관절의 거골 형상을 미러링(Mirroring)한 형상에 상보적인 형상을 가지는 구성으로, 상기 외주면(11)은 매끈한 솔리드한 면으로 형성될 수 있다. 상기 바디부(10)는 경골 등과 접촉하여 관절운동을 하게 되는 부분인바, 상기 외주면(11)의 표면 거칠기를 매우 낮게 구성해 상기 바디부(10)의 외주면(11) 상에서 다양한 방향의 발목 관절 움직임이 제공될 수 있도록 한다.

상기 내주면(13)은, 내측에 빈 공간을 형성하되, 상기 빈 공간이 주변과 격리되도록 감싸 폐곡면을 형성하는 구성을 말한다. 상기 바디부(10)가 일정한 두께를 가지도록 상기 외주면(11)과 상기 내주면(13) 사이의 거리는 도 5에 도시된 바와 같이, 대략 일정하게 구성될 수 있다. 상기 바디부(10)의 외주면(11)과 내주면(13) 사이의 거리를 일정하게 해 바디부(10)가 전체적으로 일정한 두께를 가지도록 함에 따라, 불필요한 재료의 사용을 줄여 임플란트를 경량화시킬 수 있게 된다.

상기 관통홀(15)은, 상기 바디부(10)의 외주면(11)에서 바디부(10)의 내주면(13)을 관통하도록 형성되는 구성을 말한다. 상기 관통홀(15)을 통해, 3D 프린팅에 의해 제조된 임플란트의 내부 빈 공간에 잔류하는 3D 프린팅 금속 파우더를 용이하게 배출할 수 있게 된다.

후술하겠지만, 본원 발명인 맞춤형 거골 임플란트(1)는 PBF(Power Bed Fusion) 방식으로 일체 성형될 수 있는데, 이 때 파우더의 소재가 바람직하게는 코발트 크롬 합금(CoCr alloy)이므로, 3D 프린팅 과정에서 바디부(10)의 내부 공간에 잔류하는 파우더를 제거하지 않으면, 속을 비우지 않은 임플란트와 대략 동일한 무게를 갖게 되는바, 임플란트(1)의 경량화가 불가능하다.

따라서, 상기 관통홀(15)을 구성하여, 상기 관통홀(15)을 통해 상기 바디부(10)의 내부 공간에 고압으로 액체 또는 기체 등의 세척수단을 분사해 내부 공간에 잔류하는 파우더를 용이하게 제거할 수 있다.

만일 상기 관통홀(15)을 바디부(10) 중 골과 접촉하는 부위에 형성할 경우, 상기 관통홀(15)에 후술할 캡부(50)를 삽입해 관통홀(15)을 막더라도, 관통홀(15)이 형성되지 않은 부분에 비해 안정적이지 못할 수 있으며, 상기 관통홀(15)은 바디부(10) 내측 공간의 금속 파우더를 제거하기 위한 기능을 하는 것이기 때문에, 상기 관통홀(15)은 상기 바디부(10) 중 골과 접촉하지 않는 부분에 형성됨이 바람직하다.

이러한 상기 관통홀(15)은 복수 개로 구성될 수 있으며, 보다 바람직하게는, 2 개의 관통홀(15)이 쌍을 이루어 도 6에 도시된 바와 같이 서로로 대향하도록 구성될 수 있다. 이를 통해 상기 바디부(10)의 내측 공간에 잔류하는 3D 프린팅 금속 파우더는 보다 효율적으로 제거될 수 있다.

상기 내부지지부(30)는, 쉘 구조의 바디부(10) 내주면(13)에 결합되어 상기 바디부(10)의 강도를 보강하는 구성을 말한다. 상기 바디부(10)를 속이 빈 쉘 구조로 형성할 경우, 상기 바디부(10)를 속이 꽉 찬 구조로 형성하는 것에 비해 강도가 약할 수 있다. 특히나 거골은 신체의 하중을 크게 받는 곳인바, 일정 수준 이상의 강도 발현이 필수적이다. 하지만, 강도 보강에 너무 치중할 경우, 임플란트(1)의 무게가 무거워져 임플란트(1)를 이식받은 환자가 불편함을 크게 느낄 수 있으므로, 이러한 강도 보강은 임플란트(1)를 최대한 경량화할 수 있는 수준에서 고려되어야 한다.

따라서, 위상 최적 설계(Topology Optimization)를 통해 강도 보강이 필요한 부분에만 상기 내부지지부(30)가 형성되도록 함으로써, 임플란트(1)에 요구되는 필요 강도를 충족시키고, 강도 보강에 필요한 최소한의 내부지지부(30)만 형성함으로써, 신체 하중은 견디되, 임플란트를 경량화한, 효율적인 강도 보강이 가능할 수 있다.

이러한 상기 내부지지부(30)를 어느 특정 형상으로 한정하는 것은 아니지만, 도 5에 도시된 바와 같이 수직한 기둥의 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 내부지지부(30)는 신체로부터 전달되는 수직 하중에 보다 유리할 수 있도록, 도 5에 도시된 바와 같이, 거골로 전해지는 신체 하중 방향을 따라 대략 나란하게 수직 배치될 수도 있다.

상기 캡부(50)는, 상기 관통홀(15)에 삽입되어 상기 관통홀(15)을 메우는 형상으로 형성되는 구성을 말한다. 이러한 상기 캡부(50)는, 상기 관통홀(15)의 형상과 상보적인 형상으로 형성될 수 있다. 상기 관통홀(15)을 통해 혈액, 체액 등이 침투하지 않도록 관통홀(15)을 메우는 상기 캡부(50)를 형성하여, 관통홀(15)을 통해 액체나 공기를 이용한 고압 세척으로 바디부(10) 내측에 잔류 파우더의 제거가 완료되면 상기 캡부(50)로 상기 관통홀(15)을 밀봉함으로써, 맞춤형 거골 임플란트(1)를 환자의 몸에 이식했을 때 상기 관통홀(15)을 통해 혈액, 체액 등이 임플란트(1) 내측의 빈 공간으로 유입되지 않도록 할 수 있다.

상기 캡부(50)가 상기 관통홀(15)에 결합되는 방식을 어느 특정 방식으로 한정 하는 것은 아니지만, 바람직하게는 프레스 핏(Press-Fit) 방식이 사용될 수 있으며, 상기 관통홀(15)과의 마찰에 의해 결합되어 분리되지 않을 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 내부가이드부(70)를 포함하는 맞춤형 거골 임플란트(1)를 도시한 도면으로, 이하에서는 새롭게 추가된 상기 내부가이드부(70)에 대해서만 설명하도록 하겠다.

상기 내부가이드(70)는, 쉘 구조의 바디부(10) 내주면(13)에 결합되어 상기 관통홀(15)을 통해 유입된 세척수단의 흐름을 가이드하는 구성을 말한다. 상기 관통홀(15) 만으로는 바디부(10) 내측 공간 곳곳에 쌓인 잔류 파우더의 제거가 용이하지 못할 수 있으므로, 세척수단을 가이드하는 상기 내부가이드(70)를 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 바디부(10)의 내측 공간에 형성함으로써, 고압으로 분사된 세척수단이 상기 내부가이드(70)의 안내를 받아, 관통홀(15)을 통한 직접 분사만으로는 닿기 어려운 구석까지 도달하도록 하여, 완전한 파우더가 제거가 가능하도록 할 수 있다.

상기 내부가이드(70)의 형상을 어느 특정 형상으로 한정하는 것은 아니며, 도 7에 도시된 바와 같이, 기다란 막대 형상으로도 구성될 수 있고, 판상형의 형상으로도 구성될 수도 있는 등, 세척수단을 가이드하기에 유리한 다양한 형상을 가질 수 있다.

도 8은 본 발명의 사용상태도로, 도 8을 참조하여 설명하면, 본 발명인 맞춤형 거골 임플란트(1)는, 3D 프린팅 방식에 의해 일체로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 PBF(Power Bed Fusion) 방식으로 형성될 수 있다. PBF(Power Bed Fusion) 방식으로 출력될 때, 사용되는 파우더를 특정 파우더만으로 제한하는 것은 아니지만, 바람직하게는 코발트 크롬 합금(CoCr alloy)이 될 수 있다.

CT, MRI 등을 통해, 환자의 환부를 촬영하고, 정상인 환자의 반대쪽 다리도 촬영해 데이터를 얻으면, 정상 상태의 거골 형상을 미러링(Mirroring) 하여 손상된 거골의 본래 형상을 추정하게 되고, 이를 모델링하여 환자 맞춤형 임플란트를 설계할 수 있다. 환자 맞춤형 임플란트의 설계가 마무리되면, 이를 3D 프린팅 방식에 의해 출력하게 되는바, 개개의 환자에게 최적화된 맞춤형 임플란트를 용이하게 제작할 수 있게 된다.

제작된 임플란트(1)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 시술 대상 거골을 완전히 전치환하게 되는바, 임플란트(1)의 상측에는 경골(Tibia, T)의 원위부가 접촉해 관절 운동을 하게 되고, 임플란트(1)의 전측에는 주상골(Navicular, N)이 위치하게 되며, 임플란트(1)의 하측에는 종골(Calcaneus, C)이 위치하게 된다.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한, 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

1: 맞춤형 거골 임플란트
10: 바디부
101: 거골두
103: 거골경
105: 거골체
11: 외주면
13: 내주면
15: 관통홀
30: 내부지지부
50: 캡부
70: 내부가이드부

Claims

환자의 해부학적 정보를 기반으로, 손상된 거골의 본래 정상 상태의 형상을 구현한 바디부를 포함하고,
상기 바디부는, 내측에 빈 공간을 형성한 쉘 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는, 맞춤형 거골 임플란트.
제1항에 있어서,
상기 바디부는, 거골의 머리 부분을 형성하는 거골두와, 거골의 목 부분을 형성하는 거골경과, 거골의 몸체를 형성하는 거골체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 맞춤형 거골 임플란트.
삭제
제1항에 있어서,
상기 바디부는, 반대편 발목 관절의 거골 형상을 미러링(Mirroring)한 형상에 상보적인 형상을 가지는 외주면을 포함하는 것을 특징으로 하는, 맞춤형 거골 임플란트.
제4항에 있어서,
상기 바디부는, 내측에 빈 공간을 형성하되, 상기 빈 공간이 주변과 격리되도록 감싸 폐곡면을 형성하는 내주면을 포함하는 것을 특징으로 하는, 맞춤형 거골 임플란트.
제5항에 있어서,
상기 바디부는, 바디부가 일정한 두께를 가지도록 상기 외주면과 상기 내주면 사이의 거리가 일정한 것을 특징으로 하는, 맞춤형 거골 임플란트.
제4항에 있어서,
상기 외주면은, 솔리드한 면으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 맞춤형 거골 임플란트.
제1항에 있어서,
상기 맞춤형 거골 임플란트는, 쉘 구조의 바디부 내주면에 결합되어 상기 바디부의 강도를 보강하는 내부지지부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 맞춤형 거골 임플란트.
제1항에 있어서,
상기 바디부는, 바디부의 외주면에서 바디부의 내주면을 관통하도록 형성되는 관통홀을 포함하는 것을 특징으로 하는, 맞춤형 거골 임플란트.
제9항에 있어서,
상기 관통홀은, 상기 바디부 중 골과 접촉하지 않는 부분에 형성되는 것을 특징으로 하는, 맞춤형 거골 임플란트.
제9항에 있어서,
상기 관통홀은, 복수 개로 구성되는 것을 특징으로 하는, 맞춤형 거골 임플란트.
제11항에 있어서,
상기 관통홀은, 2 개의 관통홀이 쌍을 이루어 서로 대향하는 것을 특징으로 하는, 맞춤형 거골 임플란트.
제9항에 있어서,
상기 맞춤형 거골 임플란트는, 상기 관통홀에 삽입되어 상기 관통홀을 메우는 형상으로 형성되는 캡부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 맞춤형 거골 임플란트.
제13항에 있어서,
상기 캡부는, 상기 관통홀의 형상과 상보적인 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 맞춤형 거골 임플란트.
제9항에 있어서,
상기 맞춤형 거골 임플란트는, 쉘 구조의 바디부 내주면에 결합되어 상기 관통홀을 통해 유입된 세척수단의 흐름을 가이드하는 내부가이드부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 맞춤형 거골 임플란트.
제1항, 제2항 및 제4항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 맞춤형 거골 임플란트는, 3D 프린팅 방식에 의해 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는, 맞춤형 거골 임플란트.
제16항에 있어서,
상기 3D 프린팅 방식은, PBF(Power Bed Fusion) 방식인 것을 특징으로 하는, 맞춤형 거골 임플란트.