KR19980032679A - 후측 안정성을 향상시킨 인공 무릎 관절 보조기 - Google Patents

Abstract

인공 무릎 관절 보조기는 내·외반족 운동을 저지하기 위한 것으로서, 상측 골격 결착면과 하측 베어링면을 구비하는 대퇴골부를 포함한다. 후측 노치는 대퇴골부의 후단 안쪽으로 연장 형성되어 있다. 상기 인공 무릎 관절은 또한 하측 골격 결착면과 상측 베어링면을 구비하는 경골부를 부가적으로 포함한다. 플라스틱 베어링은 상기 대퇴골부와 경골부 사이에 위치하며, 플라스틱 베어링의 하측면은 경골부와 베어링 결착되고 상측면은 대퇴골부의 베어링면과 접합 베어링 결착된다. 상기 베어링은 상측면으로부터 중앙으로 돌출되는 포스트를 구비하며 상기 포스트는 대퇴골부의 후측 노치 안으로 미끄러지듯이 삽입되어 관절에 가해지는 내·외반족 모멘트를 저지할 수 있다.

Description

후측 안정성을 향상시킨 인공 무릎 관절 보조기

본 발명의 목적은 내·외반족 안정성을 향상시킨 인공 무릎 관절 보조기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 관절 연결부를 사용하지 않고 인공 무릎 관절 보조기 내의 내·외반족 안정성을 항샹시키기 위한 것이다.

본 발명은 내·외반족 안정성을 위한 인공 무릎 관절 보조기에 관한 것이다.

종래의 인공 무릎 관절 보조기는 절단 대퇴부의 말단에 단단히 부착되는 대퇴골부와, 절단 경골의 기부에 설치되는 경골부와, 대퇴골부와 경골부 사이에 위치하는 베어링으로 구성된다. 대퇴골부의 하측 경사면에는 한쌍의 관절구가 형성되어 있으며, 이 관절구는 볼록한 아치형의 형상으로 이루어져 있다. 베어링의 상측면에는 아치형으로 형성된 한쌍의 요면부가 있어서 대퇴골부의 관절구와 접합 베어링 결착된다. 경골부의 상측 경사면은 실질적으로 평평하고 베어링의 하측 경사면과 베어링 결착된다.

종래의 기술에 있어서, 인공 무릎 관절 보조기의 베어링 하측면이 경골부의 상측면에 단단히 부착된다. 다른 인공 무릎 관절 보조기의 경우에는 베어링과 경골부간에 회전 운동이나 전후 미끄럼 운동 중 어느 하나만 가능하도록 되어 있다. 또다른 종래의 인공 무릎 관절 보조기에서 베어링과 경골부 사이에 회전 운동과 전후 미끄럼 운동이 모두 가능하도록 되어 있다. 경골부에 대한 베어링의 미끄럼 운동은 종래의 기술에서 언급되는 많은 기능적인 잇점과 관련된다. 이와 같은 종래 기술의 잇점으로는 고정된 관절 연결부에 의지하지 않고 정상적인 보행 운동을 할 때 발생하기 쉬운 탈구의 위험을 방지할 수 있다는 데에 있다. 본 명세서에 언급한 구조적인 특징을 구현한 매우 효과적인 종래의 인공 무릎 관절 보조기는 미국 특허 제 4,470,158 번과 미국 특허 제 4,309,778 번에 소개되어 있다.

외반족(valgus)이란 앙가발이나 안짱다리 정도로 번역되는 라틴어이고, 내반족(varus)은 '구부러진'이란 뜻의 라틴어로서 일반적으로 다리나 발의 골격이 앙가발이를 형성하는 위치인 것을 정의한다. 무릎 관절의 내·외반족 안정성은 관절이 일측 무릎이 타측 무릎으로 향하거나 타측 무릎으로부터 떨어지게 하는 측력 또는 회전력을 저지하는 능력을 일컫는다. 인공 무릎 관절 보조기에 있어서, 이와 같은 측력 또는 회전력은 특히 인공 보조기의 일측 또는 타측에 탈구를 발생시키는 요인이 된다.

무릎 관절의 정상적인 접합에서 경골의 길이축을 중심으로 경골이 대퇴골에 대하여 회전하도록 되어 있다. 따라서, 경골은 그 자신의 길이축에 대하여 회전하는 동시에 중앙-측상축에 대하여 접합된다.

내·외반족 불안정성은 도면 14에 도시된 종래의 인공 보조기에서 볼 수 있는 바와 같이대퇴골부의 두 관절구 중의 하나가 베어링으로부터 들어 올려진다. 이로 인하여 무릎 내에서 인공 관절의 관절 운동은 스핀아웃 반탈구라는 현상을 초래하게 된다. 스핀아웃 반탈구 현상은 고정 베어링 인공 무릎 보조기에 특징적으로 나타나는 문제이다. 고정 베어링 보조기에 설치된 베어링의 상측면은 다른 보조기의 베어링의 상측면보다 덜 오목하여 상대적으로 평평하기 때문에, 대퇴골에 대하여 경골과 베어링이 회전할 수 있도록 해주어야 한다. 일정 범위의 접합에 있어서 자기 축을 중심으로 이루어지는 경골의 회전 운동과 결합된 내·외반족 불안정성에 의해 관절구가 베어링으로부터 들어올려져 탈락되기 때문에, 대퇴부의 관절구가 탈락되고 베어링의 두 오목한 관절구 사이의 볼록한 부분을 지나게 된다.

이와 같은 스핀아웃 반탈구 현상을 방지하기 위하여, 종래의 고정 베어링 보조기에는 두 개의 관절구 사이의 위치에 대퇴골부를 관통하는 하나의 개구부가 형성되어 있다. 이 개구부는 개폐가 가능하고 중앙단과 측단 및 전후단 표면을 조절하여 묶을 수 있다. 이와 같은 종래의 고정 베어링은 또한 상측면으로부터 위쪽으로 연장 형성되고 대퇴골부를 통과하는 상기 개구부 안에 자유로이 결착되는 포스트를 부가적으로 구비한다. 상기 개구부를 정의하는 주위면은 대퇴골부의 개구부 내에서 수행되는 포스트의 중앙 및 측면 운동을 제한할뿐만 아니라 전후 운동도 제한한다. 따라서, 이와 같은 종래의 보조기는 내·외반족 안정성을 제공할 수 있다. 그러나 정상 접합시 상기 포스트가 대퇴부에 대하여 경골의 자연스런 운동을 제한하게 된다. 특히, 포스트가 대퇴골부의 개구부 내에 맞물리기 때문에 정상 접합시 대퇴부의 자기축에 대한 회전 운동량을 크게 제한한다. 물론, 고정 베어링 보조기는 건강한 사람의 무릎과 비교할 때, 그리고 베어링이 대퇴골부에 고정되지 않은 인공 무릎 보조기와 비교할 때 본래가 제한적인 운동을 할 수밖에 없다. 베어링의 상측면으로부터 위쪽으로 연장되어 대퇴골부를 관통하는 개구부 내로 삽입되는 포스트를 이용함으로써 고정 베어링 보조기의 이동도를 제한하는 대신 내·외반족 안정성을 향상시킬 수 있다.

압축 하중을 받는 인공 무릎 관절 보조기를 이용하여 정상적인 활동을 하는 경우에는 내·외반족 모멘트가 주로 접합면에 의해 제한 받는다. 그러나, 보조부의 움직임이 최대 범위에 이를 때 그리고/또는 최대한의 힘을 받을 때에는 부가적인 내·외반족 안정성이 필요한 경우가 발생할 것이다.

본 발명은 대퇴골부와 경골부를 구비하는 인공 무릎 관절 보조기에 관한 것이다. 대퇴골부와 경골부 사이에는 베어링이 위치한다. 베어링은 경골부와 회전 및/또는 미끄럼 베어링 결착디고 대퇴골부와는 접합 베어링 결착된다. 상기 베어링과 경골부는 그 사이의 회전 및/또는 미끄럼 운동을 제한하는 수단을 구비할 수 있다. 예를 들면, 하나의 포스트가 경골부 상측면의 전방부으로부터 위쪽으로 연장되어 베어링의 하측면에 형성된 홈과 결착된다. 이 홈의 크기는 회전 운동량을 조절할 수 있도록 되어 있다. 인공 관절 보조기의 각 부 후방부에는 십자형 인대를 수용하기 위한 노치가 중앙으로 형성된다. 대퇴골부의 후측 노치는 대퇴골의 두 관절구 사이에 위치한다. 내·외반족 모멘트를 제한하기 위하여, 본 발명에 따른 인공 관절의 베어링은 베어링의 상측면 후방부로부터 중앙으로, 그리고 적어도 대퇴골부의 관절구 사이의 노치 내측으로 연장 형성된 하나의 포스트를 구비한다. 상기 포스트로 인하여 대퇴골부와 베어링 사이에 접합 베어링 운동이 가능하게 된다. 그러나 포스트는 측력 및/또는 내·외반족 모멘트을 저지하기 때문에 이와 같은 힘이나 모멘트에 대하여 대퇴골부와 베어링 사이의 탈구를 방지할 수 있다. 상기 포스트는 대퇴골부의 노치와 미끄럼 결착될 수 있으나 약간 좁게 형성되어 있으므로 베어링과 대퇴골부 사이에서 중앙-측면 운동이 가능하다.

또한 본 발명에 따른 인공 보조기는, 관절의 정상적인 접합시 마땅한 저지 운동을 하지 않고도 종래의 고정 베어링 보조기에서 문제가 되었던 스핀아웃 반탈구 현상을 피할 수 있다. 특히, 경골은 관절의 접합시 보조기의 경골부 접촉면과 베어링의 하측면에서 자기 축을 중심으로 회전할 수 있다. 따라서, 베어링으로부터 연장되어 대퇴골부의 개구부를 관통하는 포스트를 구비하는 종래의 고정 베어링 보조기와는 달리, 본 발명의 인공 보조기는 내·외반족 모멘트를 저지하면서도 원하는 이동성을 제공한다.

대퇴골부의 후측 경사면 안으로 연장된 노치는 종래의 고정 베어링 보조기에서 볼 수 있었던 대퇴골부를 관통하는 개구부에 해당하는 후측 제한면을 포함하지 않는다. 그러나, 본 발명에 따른 인공 보조기는 후방의 탈구를 적절하게 방지할 수 있다. 특히, 대퇴골부를 관통하는 개구부를 구비하는 종래의 고정 베어링 보조기는 경골축과 대퇴부에 대하여 베어링이 회전할 수 있도록 베어링 위에 비교적 평평한 상측면을 구비해야만 했다. 그러나, 본 발명은 경골부 상에서 베어링이 회전 결착된다는 점에서 볼 때, 경골축에 대하여 베어링과 대퇴부 사이에 회전 운동이 이루어질 필요가 없다. 따라서, 베어링의 상측면은 보다 오목하게 형성되어 대퇴골 관절구의 베어링 경사면과 더 밀착되게 협력이 가능하다. 이와 같이 베어링의 상측면이 보다 오목해지고 대퇴골 관절구와 베어링의 상측면이 보다 밀접하게 결합되기 때문에, 대퇴골부를 관통하는 완전한 개구부나, 베어링과 결착되어 베어링의 후진 운동을 저지하기 위한 후측벽을 따로 구비할 필요가 없다.

도 1은 본 발명의 보조기를 나타내는 후면도로서 내·외반족 모멘트의 작용을 설명하고 있다.

도 2는 도 1의 선 2-2를 따라 절취한 단면도로서 벽을 제거하여 베어링 포스트를 보여준다.

도 3은 도 2와 유사한 측면도로서 150°각도에서 바라본 보조기를 나타낸다.

도 4는 도 3의 보조기를 나타내는 상측 평면도이다.

도 5는 본 발명의 대퇴골부를 나타낸 정면도이다.

도 6은 본 발명의 대퇴골부를 나타낸 측면도이다.

도 7은 본 발명의 대퇴골부를 나타낸 상측 평면도이다.

도 8은 본 발명의 베어링을 나타낸 정면도이다.

도 9는 본 발명의 베어링을 나타낸 측면도이다.

도 10은 본 발명의 베어링을 나타낸 상측 평면도이다.

도 11은 본 발명의 경골부를 나타낸 정면도이다.

도 12는 도 11의 선 12-12를 따라 절취한 경골부의 단면도이다.

도 13은 본 발명의 경골부를 나타낸 상측 평면도이다.

도 14는 종래의 기술에 따른 내·외반족 모멘트의 작용을 나타내는 보조기의 정면도이다.

본 발명에 따른 인공 관절은 도 1-4에서 참조 번호 10으로 나타나 있다. 인공 관절(10)은 대퇴골부(12)와 베어링(14)과 경골부(16)를 구비한다.

도 5-7에 나타낸 바와 같이, 대퇴골부(12)는 대퇴부의 절단된 말단에 설치하기 위한 상측 설치 경사면(18)을 갖는다. 상기 설치면(18)에는 대퇴부의 절단된 말단에 축상으로 천공된 하나의 공동에 단단히 결착되는 설치 포스트(20)가 형성되어 있다. 대퇴골부(12)는 또한 참조 번호 22로 식별되는 하측 베어링 경사면을 부가적으로 포함한다. 도 5에 잘 나타나 있는 바와 같이, 상기 대퇴골부(12)의 베어링 경사면(22)은 한쌍의 관절구(24)(26)를 포함한다. 대퇴골부(12)는 또한 대퇴골부(12)의 전측단으로부터 설치 포스트(20)로 연장되는 전측 노치(28)로 특징된다. 상기 노치(28)는 나란히 배열된 중간벽 및 측벽에 의해 부분적으로 정의된다.

도 8-10에 나타낸 바와 같이, 베어링(14)은 대퇴골부(12)의 하측 베어링 경사면(30)과 베어링 결착되는 상측 베어링면(30)을 포함한다. 상기 상측 베어링면(30)은 한쌍의 오목한 베어링면에 의해 정의된다. 도 2에서 분명히 보여진 바와 같이, 상측 베어링면(30)의 두 오목한 부분에 의해 정의되는 형상들은 대퇴골부(12)의 베어링 경사면(22)을 정의하는 관절구(24)(26)에 의해 정의된 볼록한 형상들과 협력한다. 이로써, 후측의 안정성을 제공하고 후측의 탈구를 방지할 수 있다. 상기 베어링(14)은 경골부(16)에 대하여 회전 베어링 결착되는 평평한 하측 베어링면(32)을 부가적으로 포함한다. 원추형상의 베어링 돌기(34)는 경골부(16) 안에 형성된 동공 내에서 회전 베어링 결착되는 하측 베어링면(32)으로부터 연장 형성되어 있다.

베어링(14)은 또한 오목한 상측 베어링면의 후측 영역으로부터 중앙으로 돌출된 포스트(36)를 구비한다. 상기 포스트(36)는 나란히 배열된 평평한 중앙 및 측면 경사면을 가지고, 대퇴골부(12)의 후측 노치(28) 내에서 미끄럼 결착되는 크기로 형성되어 있다.

도 11-13을 참고하면, 경골부(16)는 상측의 평평한 베어링 경사면(42)과 이와 반대편에 하측의 설치 경사면(44)을 구비하는 베어링대(40)를 포함한다. 설치 포스트(46)는 하측 경사면(44)으로부터 돌출되어 절단된 경골의 중앙단 안으로 천공된 공동과 맞물려진다. 경골대(40)의 상측 베어링 경사면(42)에는 상기 설치 포스트(46) 내측으로 연장되는 공동(48)을 포함한다. 상기 공동(48)은 베어링(14)의 원추형 베어링 돌기(34)를 회전하여 수용할 수 있는 크기로 되어 있다.

보조부(10)는 도 1-4와 같은 방법으로 조립된다. 조립 상태에서, 베어링(14)의 원추형 베어링 돌기(34)는 경골부(16)의 원추형 공동(48) 안으로 회전 결착된다. 따라서, 베어링(14)의 하측 베어링 경사면(32)은 경골부(16)의 상측 경사면(42)과 회전 결착된다. 대퇴골부(12)의 하측 베어링 경사면(22)은 베어링(14)의 오목한 상측 베어링 경사면(30)과 베어링 결착된다. 또한 도 2 및 도 3에서 보인 바와 같이, 대퇴골부(12)의 하측 베어링 경사면(22)을 정의하는 관절구(24)(26)가 베어링(14)의 오목한 상측 베어링 경사면(30)과 협력한다. 상기 포스트(36)는 대퇴골부(12)의 후측 노치(28) 안으로 미끄러지듯이 삽입된다. 도 1에서 도시한 바와 같이, 상기 포스트(36)는 보조부에 가해지는 내·외반족 모멘트를 저지한다. 도 2와 도 3에서 보인 바와 같이, 상기 노치(28) 내에 포스트(36)를 결착시킴으로써 보조부의 운동에 대한 내·외반족 모멘트를 효과적으로 저지할 수 있다. 베어링(14)의 상측 베어링 경사면(32)이 대퇴골부(12) 하측 베어링 경사면(22)의 관절구(24)(26)와 협력하기 때문에 대퇴골부(12) 내 노치(28)의 후단이 완전히 개방되어 있음에도 불구하고 후측의 안정성을 확보할 수 있다. 따라서, 이동도에 나쁜 영향을 주지 않고도 내·외반족 안정성을 제공하고, 특히 경골부 상에서 베어링의 회전 운동이 가능하게 된다.

상기 명세서상에 포함되어 있음.

Claims (10)

1. 대퇴부와 단단히 결착되는 상측 골격 결착 경사면과 하측 접합 베어링면을 구비하고, 후측 노치가 후측 경사면 안쪽으로 전방 돌출되는 대퇴골부와;

   경골과 결착되는 하측 골격 결착 경사면과 실질적으로 평평한 상측 베어링 경사면을 구비하는 경골부와; 그리고

   상기 대퇴골부와 경골부 사이에 위치하고, 경골부의 상측 경사면과 회전 베어링 결착되는 하측 경사면을 구비하고, 대퇴골부의 하측 베어링면과 접합 베어링 결착되는 상측 베어링 경사면을 부가적으로 구비하며, 상기 상측 경사면으로부터 중앙으로 돌출되어 대퇴골부의 후측 노치 내로 미끄럼 결착됨으로써 관절에 가해지는 내·외반족 모멘트를 저지할 수 있는 포스트를 부가적으로 포함하는 베어링을 구비하는 것을 특징으로 하는 인공 무릎 관절 보조기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 대퇴골부의 후측 노치는 서로 마주보도록 실질적으로 나란히 위치한 중앙벽 및 측벽을 포함하고, 상기 베어링의 포스트는 대퇴골부 내 후측 노치의 중앙벽 및 측벽과 각각 배향되도록 실질적으로 나란히 위치한 중앙벽 및 측벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 인공 무릎 관절 보조기.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 베어링의 포스트의 크기는 중앙벽 및 측벽이 대퇴골부 내 후측 노치의 중앙벽 및 측벽와 각각 실질적으로 미끄럼 운동을 할 수 있는 위치에 놓일 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 인공 무릎 관절 보조기.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 대퇴골부의 하측 접합 베어링면이 오목하게 형성되고, 상기 베어링의 상측 베어링 경사면은 대퇴골부의 하측 접합 베어링면과 실질적으로 협력하는 오목한 형상을 정의하는 것을 특징으로 하는 인공 무릎 관절 보조기.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 대퇴골부의 하측 접합 베어링면은 한쌍의 오목한 관절구로 이루어지고, 상기 베어링의 상측 베어링 경사면은 대퇴골부의 관절구들과 실질적으로 협력하는 한쌍의 오목한 리세스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인공 무릎 관절 보조기.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 경골부는 상측 베어링 경사면 안쪽으로 연장된 원추형상의 리세스를 포함하고, 상기 베어링의 하측 경사면은 대퇴골부의 리세스 내에 회전되어 삽입되는 원추형상의 돌기를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공 무릎 관절 보조기.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 포스트는 베어링의 상측 경사면 위의 후측 위치로부터 돌출되는 것을 특징으로 하는 인공 무릎 관절 보조기.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 대퇴골부의 하측 접합 베어링면은 한쌍의 오목한 관절구로 이루어지고, 상기 관절구 사이에 후측 노치가 위치하며, 상기 대퇴골부의 상측 골격 결착 경사면은 후측 노치의 양측 각각에 위치한 중앙벽과 측정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인공 무릎 관절 보조기.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 베어링의 상측 베어링면은 대퇴골부의 관절구와 협력하는 한쌍의 오목면으로 이루어지고, 상기 베어링의 오목면 사이에 상기 포스트가 위치하는 것을 특징으로 하는 인공 무릎 관절 보조기.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 대퇴골부와 경골부는 금속 재질로 형성되고, 상기 베어링은 비금속 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인공 무릎 관절 보조기.