KR20010101887A

KR20010101887A - 외과용 리머 및 그 사용 방법

Info

Publication number: KR20010101887A
Application number: KR1020017009629A
Authority: KR
Inventors: 제임스 엠. 그린; 알렉산더 엔. 퍼리어; 스탠리 제이. 주니어. 믹
Original assignee: 엠. 제이크스-바우만; 신테스 아게 츄어
Priority date: 1999-02-03
Filing date: 2000-02-01
Publication date: 2001-11-15
Also published as: EP1148825B1; AU2089900A; AU747156B2; CA2360867A1; TW427896B; EP1148825A1; WO2000045714A1; ES2235828T3; ATE290825T1; NZ512331A; CN1338912A; JP2002536045A; KR100773964B1; DE60018712D1; CA2360867C; CN1261080C; HK1037500A1; DE60018712T2; JP4632546B2; US6332886B1

Abstract

골수관(medullary canal)의 신속한 리밍(reaming)을 위한 장치 및 이를 사용하는 방법이 개시되었다. 본 장치는 회전 가능한 구동 샤프트(102)의 말단부에 연결된 리머 헤드(20;20')를 포함한다. 리머 헤드(20;20')는 복수개의 블레이드와 그 사이에 홈이 구비된 절삭 헤드(40)를 갖는다. 각각의 블레이드(41)는 전방 절삭부를 갖는다. 적어도 몇 개의 블레이드는 적어도 2개 그리고 바람직하게는 3개의 평면(51, 52, 53)을 포함하는 전방 절삭부를 갖는다. 블레이드는 또한 측부 절삭부(44)를 포함한다. 뼈의 골수관으로부터 재료를 제거하는 개시된 방법은 재료를 제거하기 위해 골수관의 한 구역을 리밍(reaming)하는 단계와, 열 발생을 감소시키고 제거된 재료를 리밍 구역에서 이동시키기 위해 리밍 중에 제거시킬 재료를 세척하는 단계와, 재료의 제거를 돕기 위해 수내 부압이 생성되도록 리밍 중에 제거된 재료를 흡출(aspirating)하는 단계를 포함한다.

Description

외과용 리머 및 그 사용 방법{SURGICAL REAMER AND METHOD OF USING SAME}

골조직을 절삭 및 제거하는 다양한 장치가 당해 분야에 공지되었다. 이와 같은 예는 보누티(BONUTTI)의 미국특허 제5,269,785호, 슈트(SHUTT)의 미국특허 제4,830,000호 및 데이비스(DAVIS)의 미국특허 제5,190,548호를 포함한다. 일반적으로, 이들 및 유사한 장치는 구동 샤프트의 말단부에서 제거되는 드릴과 유사한 회전 절삭 팁을 이용한다. 통상적으로 골수관을 리밍하는 데 사용되는 뼈 절삭 장치는 뼈의 골수관이 곧은 일이 드물고 일반적으로 곡률을 갖기 때문에 유연성 구동 샤프트를 사용한다. 대부분의 리머들은 또한 리머와 구동 샤프트 양쪽 모두를 통하는 중심 보어를 갖는다. 중심 보어는 전진하는 리머의 트랙 역할을 하도록 초기에 골수관 내로 삽입되는 길고 작은 직경의 안내 핀 또는 와이어를 수용하기 위한 것이다.

리머는 다양한 수술 절차에 맞게 뼈의 골수관을 준비하기 위해 정형외과에서 사용된다. 이와 같은 절차는 엉덩이 및 무릎 전체의 교체와, 긴 뼈 골절을 안정시키기 위한 네일(nail) 삽입과, 수내 절골술(intramedullary osteotomy)과, 이식을 목적으로 하는 뼈 채취(harvesting)를 포함한다.

기계적 및 생물학적 견지에서, 골수 리밍은 임플란트(implant)의 성능을 향상시키는 데 있어서 특히 유리하다. 구체적으로, 리밍은 큰 직경의 임플란트가 삽입될 수 있도록 골수관을 확장한다. 이들 큰 직경의 임플란트는 실패할 가능성이 적다. 실제로, 어떤 골절은 보다 큰 임플란트가 사용될 수 있도록 오버리밍(over reaming)을 요구하기도 한다. 리밍 없이는 의사가 임플란트의 직경을 선택할 때 "최선의 추측(best guess)"을 하여야만 한다. 의학논문들은 부정확한 판단이 초래하는 나쁜 결과를 보고하는 수많은 사례 연구를 싣고 있다.

리밍은 골수관의 직경을 직접적으로 측정하고, 이로써 골수관을 정확하게 채우는 임플란트를 선택할 수 있게 한다. 결과적으로, 골수강(endosteal) 접촉을 달성함으로써 골절 부위의 안정이 증진된다. 임플란트가 골수관을 채우지 못하는 경우, 임플란트와 뼈 사이에 분배되는 하중이 감소된다. 이는 임플란트에 전달되는 하중을 증가시키고, 뼈의 이식 실패 및 변형 보호를 촉진한다.

이와 같은 이점에도 불구하고, 골수 리밍과 관련된 나쁜 결과도 있다. 특히, 골수 공동을 리밍하기 위한 현재 절차는 온도 및 압력 모두를 증가시킬 수 있다. 재료를 제거하는 모든 과정에서와 같이, 리밍은 열 발생을 일으킨다. 더욱이, 혈압을 훨씬 초과하는 유압이 리밍 중에 공동 내에 축적된다. 리머는 뼈 공동 내에서 유압 피스톤과 같은 역할을 하며, 골수 지방, 혈액, 핏덩이 및 뼈 파편의 혼합물을 포함하는 골수관의 내용물이 혈류 중에 유입되면, 색전증을 일으킬 수 있다. 과도한 열은 외피의 무균 괴사의 발생을 증가시키는 것과 관련되며, 압력의 증가는 색전의 위험을 증가시키는 것과 관련된다. 이들 합병증은 쇼크, 폐 타박상의 존재, 복수 외상 또는 폐 손상과 같은 참작할 만한 요소가 존재하는 경우에 환자들에게 더욱 발생하기 쉽다. 이러한 상황에서는, 선호되는 리밍 방법은 일반적으로 수반되는 위험이 높아지므로 수행되지 않는다.

리밍 중에 수내 압력 축적(intramedullary pressure build-up)을 감소시키기 위한 다양한 장치 및 방법이 존재한다. 예를 들어, 보철물 조인트 교체에 있어서, 말단 환기 구멍, 대형 삽입 구멍 및 시멘트 삽입을 위한 변형된 기술이 모두 압력, 아마도 지방 색전증을 감소시키는 데 있어서 일부 성공한 것으로 판명되었다. 뼈 내의 환기 구멍은 그 직경이 통상적으로 너무 작고 리머의 통과 중에 국소 최고치를 추정하여야 하기 때문에 효과가 거의 없다. 마찬가지로, 골수 공동을 적게 리밍하는 것은 압력 증가를 막지 못한다. 실제로, 직경이 작은 리머의 경우에도 압력은 높을 수 있다.

온도와 압력을 감소시키기 위한 시도로 사용되었던 또다른 기술은 각각의 단계마다 리머의 크기를 증가시키면서 다단계로 리밍을 수행하는 것이다. 그 결과, 리밍 절차는 점직전으로 압력이 인가되고 복수개의 통로를 요구함으로써 천천히 진행된다. 일반적으로 리밍은 뼈의 외피에 도달할 때까지 1 ㎜씩 직경을 증가시키면서 수행되고, 그 후에 0.5 ㎜씩 증가시킨다. 이러한 견지에서, 리밍은 적은 수축력으로 수행되고 수내 압력은 이러한 느린 과정을 이용함으로써 대부분의 리밍 장치에 의해서도 용이하게 감소될 수 있다. 보다 적은 수의 통로를 이용하는 보다신속한 리밍 과정이 수술 시간 및 의료비를 감소시키기 위해 요구된다.

현재의 장치 및 방법과 관련된 또다른 단점은 리머의 재사용이다. 현재의 방법은 골수관 내에 하나의 큰 개구부를 생성하기 위해 다양한 크기의 복수개의 리머를 사용하기 때문에, 리머는 일반적으로 차후의 뼈 리밍 절차에 재사용된다. 그 결과, 리머는 시간이 경과하면서 무뎌질 수 있으며 이들의 지속적인 사용은 보다 큰 수내 압력 및 외피 온도의 증가를 생성할 수 있다. 결과적으로, 리머를 조심스럽게 다루고 필요한 경우에 교체하기 위한 의사나 수술 스태프의 세심한 관심은 수고로울 뿐만 아니라 비용이 든다. 시간이 경과하면서 발생하는 리머의 무뎌짐과 관련된 문제점을 피하기 위해 일회용 장치가 요구된다.

현재의 장치의 또다른 단점은 얕은 홈과 큰 샤프트를 갖는 리머의 디자인의 사용에 기인한다. 작은 샤프트와 깊은 홈을 갖는 리머가 수내 압력 및 온도를 감소시키는 데 있어 보다 유리한 것으로 알려져 있다.

따라서, 골조직의 절삭 및 제거 시에 지방 색전 및 열 괴사의 위험을 증가시키지 않으면서 높은 속도로 골수관을 리밍하는 장치 및 방법이 요구된다.

본 발명은 골조직 제거, 특히 청구항 1의 전제부에 기재된 바와 같은 골수관(medullary canal)의 신속한 리밍(reaming) 및 골조직 제거 방법, 특히 청구항 16의 전제부에 기재된 바와 같은 골수관의 신속한 리밍 방법에 관한 것이다.

도 1A는 본 발명에 따른 리머 장치의 일 실시예의 좌측으로부터의 사시도이다.

도 1B는 도 1A의 장치의 우측으로부터의 사시도이다.

도 2는 도 1A와 도 1B의 리머 장치의 평면도이다.

도 3은 도 2의 선 A-A를 따라 취한 장치의 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 구동 샤프트 조립체의 일 실시예의 사시도이다.

도 5는 본 발명에 따른 리머 헤드의 일 실시예의 측면도이다.

도 6은 도 5의 리머 헤드의 정면도이다.

도 7은 도 5의 리머 헤드의 배면도이다.

도 8은 도 5의 리머 헤드의 전방 사시도이다.

도 9는 도 5의 리머 헤드의 후방 사시도이다.

도 10은 도 5의 측면도의 확대도이다.

도 11은 도 1A와 도 1B에 도시된 리머의 부분 확대 사시도 및 단면도이다.

도 12는 도 1의 리머와, 도 5의 리머 헤드와, 도 4의 구동 샤프트 조립체를 사용한 시스템의 압력-시간 곡선을 나타내는 그래프의 예시적 샘플을 도시한다.

도 13은 안내선이 구동 샤프트의 캐뉼러 내에 삽입된 상태의 도 4의 구동 샤프트 조립체의 일부의 사시도이다.

도 14는 도 13의 선 A-A를 따라 취한 구동 샤프트 조립체의 단면도이다.

도 15는 본 발명에 따른 리머 장치의 또다른 실시예의 평면도이다.

도 16은 본 발명에 따른 리머 헤드의 또다른 실시예의 전방 사시도이다.

도 17은 도 16의 리머 헤드의 측면도의 확대도이다.

본 발명은 골조직 제거 장치, 특히 청구항 1의 특징에 따른 골수관의 신속한 리밍 장치와, 골조직의 제거 방법, 특히 청구항 16의 특징에 따른 골수관의 신속한 리밍 방법에 의해 이러한 문제점을 해결한다.

본 발명은 뼈의 골수관을 리밍하는 장치에 관한 것이다. 본 장치는 인접 단부에서 회전 구동 요소에 연결되는 회전 가능한 구동 샤프트와, 구동 샤프트의 말단부에서 회전 가능하게 결합된 리머를 포함한다. 리머 헤드는 구동 샤프트의 말단부에 결합하는 관형 섕크와, 섕크와 일체이며 복수개의 블레이드를 갖는 절삭 헤드를 갖는다. 홈들이 인접한 블레이드들 사이에 위치한다. 적어도 몇 개의, 바람직하게는 모든 블레이드는 적어도 2개의 평면을 포함하는 전방 절삭부를 갖는다. 나선형 측부 절삭부는 임의의 또는 모든 블레이드에 부가될 수 있다. 바람직하게는, 적어도 5개의 블레이드가 있으며 각각의 블레이드는 적어도 3개의 블레이드면을 갖는다.

일 실시예에 있어서, 각각의 블레이드는 내측 블레이드 벽과 평면 중 하나 사이의 교차부에 의해 규정되는 전방 절삭날을 갖는다. 이 전방 절삭날은 관형 섕크의 종축에 대하여 대략 30°내지 45°의 각도로 배향될 수 있다. 또다른 실시예에 있어서, 나선형 측부 절삭부는 내측 블레이드 벽과 외측 블레이드 벽 사이의 교차부에 의해 규정되는 측면 절삭날을 더 포함한다.

구동 샤프트와 리머 헤드 각각은 캐뉼러(cannulation)를 가질 수도 있다. 이들 2개의 캐뉼러는 관형 섕크가 구동 샤프트와 결합되면 중심 채널을 형성하도록 정렬된다. 이 채널은 장치를 골수관 내로 안내하는 데 사용될 수 있는 안내선(guide wire)을 수용하기 위한 것이다.

본 장치는 또한 리머 헤드에 의해 생성되는 절단된 재료를 제거하기 위한 흡출 튜브를 포함할 수도 있다. 흡출 튜브는 인접 단부에 매니폴드 조립체와, 말단부에 리머 헤드 리테이너 및 구동 샤프트를 수용하는 형태와 치수를 갖는 관강을 갖는다. 바람직하게는, 중심 채널은 절삭 헤드에 세척(irrigate)하기 위해 세척원과 유체 연통한다. 매니폴드 조립체는 세척원과 연결되는 세척 포트 및 세척 포트와 유체 연통하는 세척실을 포함할 수 있다. 세척 유체는 세척실로부터 구동 샤프트의 개구를 통해 중심 채널로 이동한다. 리머 헤드가 흡출 튜브보다 큰 일 실시예에 있어서, 리머 헤드 리테이너는 대체로 구형 윤곽을 갖는다.

흡출 튜브의 관강의 말단부는 리머 헤드의 홈들과 유체 연통하며 관강의 인접 단부는 흡입원과 유체 연통한다. 바람직하게는, 매니폴드 조립체는 절삭 재료의 제거를 돕기 위해 흡입원에 연결되는 흡출 포트를 포함한다.

본 발명은 또한 뼈의 골수관으로부터 조직을 제거하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 재료를 제거하기 위해 골수관의 한 구역을 리밍하는 단계와, 열 발생을 감소시키고 제거된 재료를 리밍 구역으로부터 이동시키기 위해 리밍 중에 제거된 재료에 세척하는 단계와, 재료의 제거를 돕기 위해 수내 부압(negative intramedullary canal pressure)을 생성하도록 리밍 중에 제거된 재료를 흡출하는 단계를 포함한다.

본 방법은 또한 재료의 제거 후에 골수관 내에 임플란트를 삽입하는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 리밍은 단일한 리밍 장치에 의해 수행되며, 장치는 장치의 캐뉼러를 통해 통과하는 안내선을 사용하여 골수관 내의 적절한 위치로 안내될 수 있다. 또다른 실시예에 있어서, 본 방법은 이식체(graft)로서 사용하기 위해 제거된 조직을 채취하는 단계를 포함한다.

본 발명의 바람직한 특징들이 첨부 도면에 개시되었으며, 도면에서 동일한 참조 부호는 여러 개의 도면에 걸쳐 동일한 요소를 가리킨다.

편의상, 도면에 도시된 본 발명의 다양한 실시예들에 있어서 동일한 또는 균등한 요소는 동일한 참조 번호로 표기되었다. 또한, 후속 설명에 있어서, 방위 또는 방향에 관한 모든 참조는 기본적으로 설명의 편의를 위한 것이며 본 발명의 범위를 그에 한정하기 위한 것은 아니다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 리머(10)의 제1 실시예는 리머(10)의 말단부에 위치된 골수관 리밍용 리머 헤드(20)와, 흡입 및 리머 헤드(20)에 의해 생성된 유화된(emulsified) 뼈와 다른 재료를 제거하기 위한 유연성 흡출 튜브(13)와, 리머 헤드(20)가 흡출 튜브(13)에 대하여 회전할 수 있게 하면서 리머 헤드(20)를 흡출 튜브(13) 상에 보유하기 위한 리머 헤드 리테이너(14)를 포함한다. 따라서, 본 출원에 사용된 바와 같이, 용어 '말단'은 리머 헤드(20)에 근접하며 리머(10)의 전방을 향한 단부 또는 방향을 가리키며, 용어 '인접'은 매니폴드 조립체(12)에 근접하며 리머(10)의 후방을 향한 단부 또는 방향을 가리킨다. 용어 '종방향'은 흡출 튜브(13)의 중심 축을 가리킨다.

흡출 튜브(13)는 뼈의 곡률에 따라 구부러질 수 있도록 유연하며, 바람직하게는 흡출되는 재료가 관찰될 수 있도록 반투명 재료로 제조된다. 매니폴드 조립체(12)는 세척원과 흡입 수단을 각각 연결하기 위한 세척 포트(15)와 세척 포트(16)를 갖는다. 구동 샤프트 커플링(17)은 매니폴드 조립체(12)의 인접 단부에 위치된다. 구동 샤프트 커플링(17)은 구동 샤프트 또는 리머 헤드(20)를 회전시키는 다른 수단에 용이하게 부착 또는 분리될 수 있다.

도 4는 골수관을 리밍하기 위해 충분한 속도로 리머 헤드(20)를 회전시키도록 리머(10)에 사용될 수 있는 구동 샤프트 조립체(100)를 도시한다. 리머(10)(혹은 구동 수단이 리머와는 독립적인 유닛으로 수용되는 임의의 모듈형 시스템)와 함께 구동 샤프트 조립체(100)를 사용하는 것은 구동 샤프트 조립체(100)가 다른 많은 리머와 재사용되는 것을 허용한다,. 다양한 환자 및 임상 상태는 다양한 크기의 리머 헤드를 요구하기 때문에 이와 같은 모듈성은 유리하다. 더욱이, 리머 헤드는 절삭 뼈에 의한 마모 및 마멸을 경험하지만, 구동 수단은 그렇지 않다. 따라서, 리머(10)는 일회 사용될 수 있는 일회용 물품이며, 구동 샤프트 조립체(100)는 오랜 기간 동안 사용될 수 있다.

구동 샤프트 조립체(100)는 유연성 구동 샤프트(102)가 회전할 때 리머 헤드(20)가 회전하도록 리머 헤드(20)를 해제 가능하게 결합하기 위해 말단부 상에 리머 헤드 커넥터(104)를 갖는 유연성 구동 샤프트(102)와, 구동 샤프트(102)의 회전을 개시하기 위해 동력원에 연결되는 동력원 커넥터(106)와, 구동 샤프트 커플링(17)을 연결하기 위해 리머 헤드와 동력원 커넥터(106) 사이에 위치하는 매니폴드 커플링(108)을 포함한다. 구동 샤프트(102)는 흡출 튜브(13)의 관강 내에 맞도록 치수가 정해진다. 그러나, 이후에 보다 상세하게 설명될 바와 같이, 흡출된 재료를 리머 헤드(20)로부터 흡출 튜브(13)를 통해 흡출 포트(16)로 이송하도록 구동 샤프트(102)의 외벽과 흡출 튜브(13)의 내벽 사이에 충분한 공간이 있다. 흡출 튜브(13)의 경우에서와 같이, 구동 샤프트(102)는 리밍하는 뼈의 임의의 곡률을 따르도록 유연하다. 구동 샤프트(102)는 안내선(120)을 수용하기 위한 캐뉼러(110)를 갖는다.

도 11, 도 13 및 도 14에 잘 도시된 바와 같이, 세척 유체를 세척 포트(15)로부터 캐뉼러(110)를 통해 리머 헤드(20)로 이송할 수 있도록 안내선(120)의 외벽과 캐뉼러(110)의 내벽 사이에는 충분한 공간이 있다. 구동 샤프트(102)는 구동 샤프트(102)의 외부면으로부터 캐뉼러(110)로 연장되는 개구부(126)를 갖는다. 개구부(126)는 구동 샤프트 조립체(100)가 리머 장치(10)에 결합된 때 개구부(126)가 세척 포트(15)와 유체 연통하여 캐뉼러(110)를 통해 유동하도록 세척을 허용하도록 구동 샤프트(102) 상에 위치된다. 개구부(126)는 곡선 벽(128;130)을 가진다. 곡선 벽(128)은 볼록한 윤곽을 갖도록 외측으로 휘어져 있으며 만곡 벽(130)은 오목한 윤곽을 갖도록 내측으로 구부러져 있다. 곡선 벽(128;130)의 곡률은 구동 샤프트(102)가 회전(도14에 대하여 반시계 방향으로)하면서 캐뉼러(110) 내로 물을 흡입하는 것을 돕는다.

매니폴드 커플링(108)과 구동 샤프트 커플링(17)을 해제 가능하게 연결하는 임의의 적절한 수단이 사용될 수 있다. 바람직하게는, 신속 연결 기구가 신속한 결합 및 분리를 위해 사용된다. 예를 들어, 매니폴드 커플링(108)은 구동 샤프트 커플링(17) 내의 슬롯과 결합하는 볼 베어링과 같은 스프링 장전식 래치 기구를 가질 수 있다.

유사하게는, 임의의 적절한 동력원과 구동 샤프트 조립체(100)를 동력원에고정시키기 위한 수단이 사용될 수 있다. 유압 공구가 정형외과적 수술에서 널리 사용되므로, 동력원은 바람직하게는 미국 펜실바니아주 파올리 소재의 신세스(Synthes)(U.S.A.)로부터 입수 가능한 컴팩트 에어 드라이브(Compact Air Drive)와 같은 공기 구동체이다.

다시 도 3을 참조하면, 매니폴드 조립체(12) 내에 밀봉 요소(34)와 슬리브 베어링(31)이 수납된다. 밀봉 요소(34)와 슬리브 베어링(31)은 세척실(35)을 형성하고 세척 유체가 작동 중에 세척실(35)로부터 흡출 포트(16) 또는 리머 장치(10)의 인접 단부 밖으로 누출되는 것을 방지하도록 기밀 밀봉(hermetic seal)을 제공한다. 부가적으로, 슬리브 베어링(31)은 흡출된 유화 물질이 세척실(35)로 유입되는 것을 방지한다.

리머 헤드(20)는 흡출 튜브(13)의 말단부에서 리머 헤드 리테이너(14) 내부에 동축상으로 위치된다. 도 15는 일반적으로 구형 외곽 형상을 갖는 리머 리테이너(14')를 갖는 리머(210)를 도시한다. 헤드 리테이너(14')가 리머 헤드(20)의 뒤에 위치하므로, 헤드 리테이너(14')의 형상은 흡출 튜브(13)가 구동 샤프트(102)에 대하여 구부러지면 헤드 리테이너(14')가 골수관 벽에 스치도록 한다. 이에, 헤드 리테이너(14')는 골수관을 통해 전진하고 리밍 후에 후퇴하고 골절 부위를 처리하는 동안에 원활하게 이동할 수 있게 된다.

리머 헤드(20)는 바람직하게는 스테인레스 강으로 제작되지만, 뼈를 절삭하는 데 적절한 임의의 금속, 중합체, 세라믹 또는 합성 재료가 사용될 수 있다. 리머 캐뉼러(22)는 리머 헤드(20)의 말단 팁으로부터 인접 단부로 연장된다(도 7 및도 8). 리머 캐뉼러(22)는 안내선이 구동 샤프트(102)의 인접 단부로부터 리머 헤드(20)의 말단부를 통해 연장될 수 있도록 구동 샤프트(102)의 캐뉼러(110)와 정렬된다.

다양한 리머 헤드가 리머(10;210)에 사용될 수 있지만, 일 실시예가 도 5 내지 도 10에 도시되었다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 리머 헤드(20)는 관형 섕크(25)와 일체인 절삭 헤드(40)로 구성된다. 관형 섕크(25)의 외주는 원통형이며 리머 헤드 리테이너(14)의 내부로부터 연장부를 수용하도록 외주 둘레에서 만입된 보유 홈(26)을 가지며, 리머 헤드(20)가 흡출 튜브(13)의 말단부에서 종방향으로 고정된 위치를 유지하는 동안에 회전하는 것을 허용한다. 관형 섕크(25)는 구동 샤프트(102)가 회전할 때 리머 헤드(20)도 반드시 회전하도록 구동 샤프트(102)의 리머 헤드 커넥터(104)를 수용하는 형태를 갖는 구동 샤프트 수용기(23)를 인접 단부에 갖는다. 구동 샤프트 수용기(22)가 리머 헤드 커넥터(104)의 외부 윤곽에 따르는 임의의 형상일 수 있으나, 바람직하게는 암형 육각 형태를 갖는다.

리머 헤드(20)의 절삭 헤드(40)는 대체로 나선형 패턴을 형성하도록 리머 캐뉼러(22)로부터 방사상 외측으로 연장되는, 복수개의 블레이드(41), 바람직하게는 적어도 5개의 블레이드를 갖는다. 블레이드의 개수를 특정 블레이드 외형 및 회전 속도와 관련시키는 것은 효율적인 절삭을 제공하면서 제거할 뼈 재료의 적정량을 허용하기 위해서 유리하다. 너무 많은 수의 블레이드가 소정 블레이드 형상으로 사용되면, 홈은 너무 얕아지게 되어 그 결과 너무 적은 뼈 재료가 제거되게 된다. 블레이드 개수가 불충분하면, 리머 헤드는 골조직을 절삭하는 데 있어서 비효율적이다. 실제로, 리머 헤드가 뼈 재료를 절삭하는 동안에 꼼짝하지 않거나 움직이지 않을 수 있다.

각각의 블레이드(41)는 나선형 측면 절삭날(44)에 연결된 직선형 전방 절삭날(42)을 갖춘 다면 산형 말단부(multiple surfaced angular distal end)를 갖는다. 전방 절삭날(42)은 내부 블레이드 벽(45)과 평면 제1 립 표면(51) 사이의 교차부에 의해 한정된다. 내부 블레이드 벽(45)과 제1 립 표면(51) 사이의 각도는 예각이다. 평면의 제2 립 표면(52)은 제1 립 엣지(56)를 형성하도록 제1 립 표면(51)과 둔각으로 교차한다. 평면의 제3 립 표면(53)은 후행 립 엣지(58)를 형성하도록 제2 립 표면(52)과 둔각으로 교차한다. 측면 절삭날(44)은 내부 블레이드 벽(45)과 외부 블레이드 표면(46) 사이의 교차부에 의해 한정되고, 종축으로부터 일정 반경 거리에 있으며 나선식으로 종방향으로 연장한다. 외부 블레이드 표면(46)은 측면 절삭날(44)로부터 호를 따라 인접 블레이드의 내부 블레이드를 향해 반경 방향 내측으로 감긴다. 이와 같은 인접한 블레이드들 사이의 공간은 작동 중에 진공 하에 흡출 튜브(13)를 통해 절삭된 골수관 재료를 뼈 공동으로부터 제거하기 위해 리머 헤드(20)의 인접 단부를 향해 모으는 기능을 하는 홈(43)을 형성한다. 내부 블레이드 벽(45)과 외부 블레이드 표면(46)은 절삭 헤드(40) 상에서 종방향으로 연장되어 견부면(48)의 인접 단부에서 종결된다. 견부면(48)은 관형 섕크(25)와 맞닿는다.

도 16과 도 17은 본 발명에 따른 리머 헤드(20')의 또다른 실시예를 도시한다. 리머 헤드(20')는 측면 절삭날을 갖지 않음으로써, 뼈의 외피를 통해 횡방향으로 리밍하는 위험을 대체로 최소화한다. 각각의 블레이드(41)는 직선의 전방 절삭날(42)을 갖춘 다면 산형 말단부를 갖는다. 전방 절삭날(42)은 내부 블레이드 벽(45)과 평면 제1 립 표면(51) 사이의 교차부에 의해 형성된다. 내부 블레이드 벽(45)과 제1 립 표면(51) 사이의 각도는 예각이다. 평면 제2 립 표면(52)은 제1 립 엣지(56)를 형성하도록 제1 립 표면(51)과 둔각으로 교차한다. 외부 블레이드 표면(46)은 인접 블레이드의 내부 블레이드 벽을 향해 호를 따라 반경 방향 내측으로 감긴다. 이와 같은 인접한 블레이드들 사이의 공간은 작동 중에 진공 하에 흡출 튜브(13)를 통해 절삭된 골수관 재료를 뼈 공동으로부터 제거하기 위해 리머 헤드(20')의 인접 단부 쪽으로 모으는 기능을 하는 홈(43)을 형성한다.

개방 수술(open surgical), 경피 또는 임의의 다른 최소 침습성(invasive) 절차 동안에 가능한 리머(10)의 사용을 도 11을 주로 참조로 하여 이하 설명하기로 한다. 리머(210)의 사용은 리머(10)의 사용과 유사하며, 리머(10)와 리머(210)의 주된 차이점은 도 2에 도시된 헤드 리테이너(14)와 도 15에 도시된 헤드 리테이너(14')의 상이한 외형임에 유의해야 한다. 리밍하고자 하는 뼈에 접근한 후에, 안내선(120)이 뼈(124)의 골수관(122) 내로 삽입된다. 안내선(120)의 삽입은 안내선(120)의 적당한 배치를 보장하기 위해 통상 형광투시법(fluoroscopy)을 사용하여 수행된다. 구동 샤프트(100)와 부착 및 결합된 적절한 커터(리머 헤드(20 또는 20')와 같은)를 갖춘 리머(10)는 그런 다음 안내선(120)이 흡출 튜브(13)를 완전히 통과하여 리머(10)가 골수관(122)을 리밍할 때 리머(10)가 추적하는 트랙을 제공하도록 안내선(120) 상에 위치된다. 바람직하게는, 구동샤프트(100)에 결합되어진 리머(10)는 골수관(122)에 삽입되기 전에 구동 수단에 연결된다. 따라서, 안내선(120)은 실제로 구동 샤프트(102)의 캐뉼러(110)와 리머 헤드(20)의 캐뉼러(22)를 통과한다.

골수관(122)을 리밍하는 동안, 세척 및 흡출이 동시에 적용된다. 세척은 실질적으로 리머 헤드(20), 골수관(122) 및 뼈(124)를 냉각시킨다. 충분한 속도와 압력으로 세척 유체를 전달하는 바람직한 세척원은 세척 포트(15)의 1 미터 상부에 현수된 일반적인 생리식염수 백(saline bag)이다. 생리식염수 백에 덧붙여 임의의 생물학적 적합 용액 및 전달 시스템이 세척원으로서 사용될 수 있음에 유의해야 한다. 세척 유체는 세척원으로부터 세척 포트(15)를 통과하여 세척실(35)에 유입한다. 화살표(Ⅰ)로 표시된 경로를 따라 이동하는 세척 유체는 캐뉼러(110)를 통해 캐뉼러의 내벽과 안내선(120) 사이의 공간으로 유동하여 리머 헤드(20)의 외부로 유동한다.

흡출은 수내 압력을 경감시키고 리머 헤드(20)로부터 유화된 재료를 제거하는 것을 돕는다. 재료를 제거하는 것은 리밍을 증진시킬 뿐만 아니라, 이식을 목적으로 유화된 재료를 채취할 가능성을 제공한다. 흡출원에 의해 생성된 흡입은 화살표(A)로 표시된 경로를 따라 이동한다. 구체적으로, 세척 유체는 유화된 재료를 리머 헤드(20)로부터 헤드 리테이너(14), 흡출 튜브(13) 및 흡출 포트(16)를 통해서 적절한 용기로 이송하기 위해 리머 헤드(20)에 의해 유화된 재료를 홈(43)을 통해서 구동 샤프트(102)의 외벽과 흡출 튜브(13)의 내벽 사이의 공간으로 안내하는 것을 돕는다.

리머(10;210), 리머 헤드(20) 및 구동 샤프트 조립체(100)를 포함하는 시스템의 중요한 이점은 한번의 통과로, 즉 원하는 크기로 리밍될 때까지 점진적으로 증가하는 직경의 리밍 헤드를 복수개 사용할 필요가 없이, 원하는 직경으로 골수관을 리밍할 수 있는 능력이다. 이러한 견지에서, 동시에 흡출을 제공하면서 리머 헤드(20)에 세척을 공급하고, 효율적인 전방 절삭 외형(그리고 선택적으로 측면 절삭 외형)을 갖춘 리머 헤드를 사용하는 것은 종래 기술의 리밍 장치에 비해 적은 압력 및 열을 생성한다.

도 12는 동물 모델에서 본 발명에 따른 시스템의 압력-시간 곡선을 나타내는 그래프의 예시적인 샘플을 도시한다. 구역 Ⅰ은 골수관에 접근 개구부가 제작되었을 때는 압력의 증가가 유도되지 않음을 보여준다. 구역 Ⅱ에서의 압력 증가는 골수관으로의 접근을 달성하기 위한 표준 기술로부터 기인한다. 구역 Ⅲ은 안내선이 삽입되었을 때 압력 증가가 유도되지 않음을 보여준다. 표준 리밍 과정과는 반대로, 본 발명은 수내 압력을 감소 또는 제거한다. 구체적으로, 조합된 리밍, 세척 및 흡출은 수내 압력을 0.1333 bar(100 ㎜ Hg) 미만으로 감소시키는 기능을 한다. 실제로, 구역 Ⅳ에 도시된 바와 같이, 수내 부압은 본 발명에 따른 시스템에 의해 달성된다. 지방 색전 및 폐 색전을 위한 골수관의 생물학적 임계는 0.2666 bar(200 ㎜ Hg)이거나 그 이상인 것으로 공지되어 있기 때문에, 지방 및 폐 색전의 발생은 감소되었다. 부가적으로, 외피의 열 괴사 또한 과정 중에 유체의 유동에 의한 냉각에 의해 없어졌다.

도 12는 본 발명에 따른 시스템의 또다른 중요한 이점을 도시한다. 구체적으로, 골수관 리밍(구역 Ⅳ)은 대략 50 초를 요구한다. 반대로, 종래의 리밍은 동일한 동물 모델에 있어서 대략 500 초를 요구한다. 이렇게 리밍 시간이 10 배 감소한 것은 임상 상황에서 리밍이 30 분에서 3분으로 단축될 수 있음을 의미한다. 따라서, 작업 시간(및 비용)은 위험이 증가하지 않고도 현저하게 감소될 수 있다.

본 발명의 다양한 설명이 이상 기재되었으나, 다양한 특징은 단일하게 혹은 임의의 조합으로 사용될 수 있음을 이해해야 한다.

그러므로, 본 발명은 본 명세서에 기재된 구체적인 바람직한 실시예들에만 제한되지 않는다.

또한, 본 발명의 범위 내에서의 변형 및 수정이 본 발명이 속하는 분야의 숙련자에 의해 이루어질 수 있음을 이해하여야 한다. 따라서, 본 명세서의 기재로부터 당해 분야의 숙련자에 의해 용이하게 달성될 수 있으며 본 발명의 범위 내에 있는 모든 적절한 수정은 본 발명의 또다른 실시예로서 포함된다. 본 발명의 범위는 따라서 첨부된 청구의 범위에 기재된 바와 같이 한정된다.

Claims

A) 인접 단부 및 말단부를 가지고 구동 샤프트(102)를 회전시키기 위해 인접 단부에서 회전 구동 요소에 연결된 구동 샤프트(102)와 B) 구동 샤프트(102)의 말단부에 회전 가능하게 결합된 리머 헤드(20;20')를 포함하고, 상기 리머 헤드(20;20')는 C) 종축을 가지고 구동 샤프트(102)의 말단부와 결합하는 관형 섕크(25)와, D) 섕크(25)와 일체이고 뼈의 절삭 및 리밍을 위한 복수개의 블레이드(41)와 그 사이의 홈들을 갖는 절삭 헤드(40)를 포함하는 뼈의 골수관 리밍 장치에 있어서,

E) 적어도 일부 블레이드(41)는 적어도 2개의 평면(51;52;53)을 갖춘 전방 절삭부를 갖는 것을 특징으로 하는 뼈의 골수관 리밍 장치.
제1항에 있어서, 적어도 일부 블레이드(41)는 전방 절삭부와 나선형 측부 절삭부를 가지며, 전방 절삭부는 적어도 2개의 평면을 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈의 골수관 리밍 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 각각의 블레이드(41)는 내부 및 외부 블레이드 벽(45;46)과, 전방 절삭부와, 나선형 측부 절삭부를 가지며, 전방 절삭부는 내부 블레이드 벽(45)과 평면(51;52;53)들 중 하나 사이의 교차부에 의해 한정되는 전방 절삭날(42)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈의 골수관 리밍 장치.
제3항에 있어서, 전방 절삭날(42)은 관형 섕크(25)의 종축에 대하여 약 30° 내지 45°의 각도로 배향되는 것을 특징으로 하는 뼈의 골수관 리밍장치.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 나선형 측부 절삭부는 내부 블레이드 벽(45)과 외부 블레이드 벽(46) 사이의 교차부에 의해 한정되는 측면 절삭날(44)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈의 골수관 리밍 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 전방 절삭부는 적어도 3개의 평면(51;52;53)을 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈의 골수관 리밍 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 절삭 헤드(40)는 적어도 5개의 블레이드(41)를 갖는 것을 특징으로 하는 뼈의 골수관 리밍 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 구동 샤프트(102)와 리머 헤드(20)의 각각은 캐뉼러(22;110)를 가지며, 장치를 통과하는 중심 채널을 형성하도록 구동 샤프트 캐뉼러(110)는 관형 섕크(25)가 구동 샤프트(102)와 결합되었을 때 리머 헤드 캐뉼러(22)와 정렬되는 것을 특징으로 하는 뼈의 골수관 리밍 장치.
제8항에 있어서, 리머 헤드(20)에 의해 생성된 절삭된 재료를 제거하기 위한흡출 튜브(13)를 더 포함하고, 흡출 튜브(13)는 인접 단부에 매니폴드 조립체(12)와, 말단부에 리머 헤드 리테이너(14;14')와, 구동 샤프트(102)를 수용하는 형태와 크기를 갖는 관강을 갖는 것을 특징으로 하는 뼈의 골수관 리밍 장치.
제9항에 있어서, 중심 채널은 절삭된 재료의 제거를 보조하기 위해 절삭 헤드(40)를 세척하도록 세척원과 유체 연통하는 것을 특징으로 하는 뼈의 골수관 리밍 장치.
제10항에 있어서,

A) 매니폴드 조립체(12)는 세척원과 연결 가능한 세척 포트(15)와 세척 포트(15)와 유체 연통하는 세척실(35)을 포함하고,

B) 구동 샤프트(102)는 구동 샤프트(102)의 외부면으로부터 구동 샤프트 캐뉼러(110)로 연장되며 세척실(35) 내에 위치하는 개구부(126)를 갖는 것을 특징으로 하는 뼈의 골수관 리밍 장치.
제11항에 있어서, 구동 샤프트 개구부(126)는 구동 샤프트(102)가 회전하면서 세척 유체를 세척실(35)로부터 중심 채널로 안내하도록 곡선 벽(128)을 갖는 것을 특징으로 하는 뼈의 골수관 리밍 장치.
제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 흡출 튜브(13)의 관강은 말단부에서 복수개의 홈과 유체 연통하며 인접 단부에서 흡입원과 유체 연통하는 것을 특징으로 하는 뼈의 골수관 리밍 장치.
제13항에 있어서, 매니폴드 조립체(12)는 흡입원과 연결 가능한 흡출 포트(16)를 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈의 골수관 리밍 장치.
제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 리머 헤드 리테이너(14')는 대체로 구형 외관을 갖는 것을 특징으로 하는 뼈의 골수관 리밍 장치.
뼈의 골수관으로부터 재료를 제거하는 방법에 있어서,

A) 재료를 제거하기 위해 골수관의 한 구역을 리밍하는 단계와,

B) 열 발생을 줄이고 리밍 구역으로부터 제거된 재료를 이동시키기 위해 리밍하는 동안에 제거할 재료를 세척하는 단계와,

C) 재료의 제거를 돕기 위해 수내 부압이 생성되도록 리밍하는 동안에 제거된 재료를 흡출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제16항에 있어서, 재료의 제거 후에 골수관 내에 임플란트를 삽입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제16항 또는 제17항에 있어서, 리밍은 리밍 시간을 단축하기 위해 단일 리밍장치에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 리밍 장치의 캐뉼러를 통과하는 안내선을 이용하여 리밍 장치를 골수관 내로 안내하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제16항 내지 제19항 중의 어느 한 항에 있어서, 장래의 사용을 위해 제거된 재료를 채취하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.