KR20020076112A

KR20020076112A - 무릎 보철물

Info

Publication number: KR20020076112A
Application number: KR1020010085865A
Authority: KR
Inventors: 레클렉크빈센트
Original assignee: 술저 오소패딕스 리미티드
Priority date: 2001-03-26
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2002-10-09
Also published as: ES2278716T3; CN1236738C; EP1245204A3; EP1245204A2; KR100628446B1; DE50112004D1; ATE353200T1; JP2002291779A; EP1245204B1; CN1376450A; US20020138150A1; JP3738221B2

Abstract

본 발명에 따른 무릎 보철물의 대퇴부는 접촉면(4a, 5a, 6a, 6b, 7b, 8a, 9a, 10a, 11a, 11b, 12a, 12b, 13b)을 구비한 중앙부(2) 및 관절부(3)를 가지며, 중앙부(2)는 종지뼈(19)용 안내면(20) 및 서로에 대하여 α≤90°의 예각을 이루는 외측 접촉면(4a, 5a)을 갖고, 관절부(3)는 관절 운동을 위한 작동면(27, 28) 및 서로에 대하여 β≤90°의 예각을 이루는 외측 접촉면(6b, 7b)을 갖는다. 중앙부(2) 및 관절부(3)는 서로에 대하여 피벗되는 누름 방향으로 서로로부터 대퇴골 기부 상에 각각 눌려져서 커다란 굴곡을 얻을 수 있으며, 각도 β의 중심선은 각도 α의 중심선에 대하여 15°≤γ≤60°의 각도로 피벗된다.

Description

무릎 보철물 {A KNEE PROSTHESIS}

본 발명은 종지뼈를 위한 안내면을 갖는 대퇴부와, α≤90°의 예각을 이루는 외측 접촉면을 갖고 이 접촉면은 α의 각도 범위 내에서 직선을 따라 대퇴골의 기부에서 절제면 상에 눌려질 수 있는 적어도 하나의 관절을 갖는 무릎 보철물에 관한 것이다.

종래의 무릎 보철물은 U자 형태로 미리 가공된 대퇴부 상에 관절을 눌러 고정하는 것으로 사용되었다. 이를 위해 대퇴골 기부는 인체의 관절 영역에서 인공 관절부의 접촉면 형상으로 되어 이들을 고정하게 되어 있다. 실제 고정은 접촉면에서 꼭지(spigot)를 돌출시키거나, 외측의 마주보는 접촉면에 쐐기를 끼우거나 또는 뼈 접합제를 사용하여 접촉면을 고정함으로써 이루어진다. 관절은 연골부 또는 플랫폼과 접촉하고 무릎 관절이 구부러지는 동안 δ의 굴곡 각도로 플랫폼 또는 경골(tibia)에 대하여 각각 연골부 또는 플랫폼의 지지면 상에서 피벗될 수 있다.

인공 무릎 관절은 유럽특허 EP-A-0 519 873에 공지되어 있으며, 구부러지는 동안에 인대의 상태에 따라 관절이 다소 효과적으로 횡방향으로 안내될 수 있다.

보철물의 상반부는 전방에 배열된 종지뼈를 위한 안내면을 가지며, 종지뼈는 플랫폼에 대하여 대략 90°로 오프셋 되어 구부러질 때 보철물의 상반부에 있는 자신의 안내면 상에서 슬라이드 한다. 보철물의 상반부 접촉면은 U자 형상이며, 종지뼈는 전방 림(front limb)과 접촉하고 플랫폼은 U자 형상의 바닥과 연장하여 접촉하며, 구부러질 때 이 바닥은 종지뼈 아래에서 회전하고 후방 림은 플랫폼에 대하여 회전한다. 구부러질 때 대퇴골 기부에는 종지뼈의 전방 및 후방으로부터의 힘이 발생하고 서로 대략 직각을 이루는 양쪽 절제면에 의해 흡수된다. 보철물의 최상부에서, 연관된 외측 접촉면은 서로에 대하여 작은 각도를 이루어 눌렀을 때쐐기 작용에 의해 보철물 기부에 대하여 밀접하게 끼워지도록 한다. 이러한 보철물은 대부분의 동양인에게는 충분한 굴곡 각도를 제공할 수 없으며, 그 이유는 이들이 선천적으로 커다란 굴곡 각도로 생활하며 이 무릎 보철물로는 적절한 굴곡 각도를 얻을 수 없기 때문이다.

본 발명은 오픈 조인트(open joint)를 구비하여 커다란 굴곡 각도를 얻을 수 있는 디자인 형태를 제공하는 것이다. 이 목적은 대퇴부가 종지뼈를 위한 안내면을 가진 중앙부 및 별도로 눌려질 수 있는 관절부를 가짐으로써 달성되며, β≤90°의 예각을 이루는 외측 접촉면을 갖고 각도 β의 피벗 범위의 직선을 따라 대퇴골의 기부에 있는 절제면 상에 눌려질 수 있으며, 관절부의 각도 β의 중심선은 보다 많이 구부러질 수 있도록 중앙부의 각도 α의 중심선에 대하여 15°≤γ≤60°의 각도로 피벗된다.

도 1은 본 발명에 의해 미리 절제된 면을 갖는 대퇴골 기부의 개략도.

도 2는 본 발명에 의해 중심선을 따라 눌려질 수 있는 중앙부의 개략도.

도 3은 각도 γ로 피벗된 중심선을 따라 눌려질 수 있는 관절부의 개략도.

도 4는 다른 실시예의 중앙부에 대한 개략도.

도 5는 이음쇠를 가지고 도 4와 결합하는 관절부의 개략도.

도 6은 도 4의 측면도.

도 7은 도 5의 측면도.

도 8은 도 4 및 도 5의 눌려지기 전 저면도.

도 9는 도 8의 눌려진 후의 전방부 및 관절부의 개략도.

도 10은 눌려지기 전의 서로 분리된 2개의 관절을 갖는 중앙부의 개략도.

도 11은 도 10의 눌려진 후 다른 각도에서 본 개략도.

도 12는 1차 고정을 위해 톱니모양으로 설계된 외측 접촉면의 확대단면도.

본 발명의 장점은 많이 구부러지더라도 보철물의 상부에 의해 보철물 기부에 전달되는 힘이 압축력인 것이다. 접촉면과 절제면은 서로 마주 누르는 방향으로 되어 이들 사이에 전단 응력이 발생하지 않는다. 보철물의 상부 부분이 중앙부와 관절부로 분리되며, 분리 관절은 종지뼈용 안내면이 중앙부에 배열되도록 연장하고, 지지면은 관절부 상의 플랫폼에 대하여 배열되기 때문에, 이들 지지면은 서로 독립적으로 될 수 있고 대퇴골 기부 상에 서로 독립적으로 눌려져서 서로 독립적으로 피벗된다. 중앙부 및 관절부의 접촉면은 누름 방향이 상이함에도 불구하고 하나의 절제면과 굴곡되게 접촉할 수 있다. 누름 방향은 예를 들어 15°내지 60°의 각도 γ로 피벗되어 커다란 각도 δ로 굴곡될 수 있다. 120°이상, 예를 들어 160°의 굴곡 각도 δ도 가능하다. 관절은 이음쇠로 연결되거나 단독으로 형성될 수 있다. 이들 관절이 눌려지면 절제면에 의해, 즉 대퇴골 기부를 거쳐 중앙부에 대하여 정렬된다. 또한 중앙부 및 관절부는 서로에 대하여 구결면(sagittal plane)으로 움직일 수 있도록 안내되어 인체의 무릎 관절에서처럼 대퇴골 기부에서 종지뼈와 플랫폼이 유사한 힘 작용점을 얻을 수 있다. 그러나 눌려진 상태의 커플링 부재에 의해 중앙부와 관절을 연결할 수도 있다.

각각의 접촉면은 포켓을 가져서 뼈 접합제와 결합하기 위한 최소량의 뼈 접합제를 투입하도록 할 수 있다. 각 접촉 영역, 특히 외측 접촉 영역은 1차 고정을 위해 톱니모양의 고정용 구조체를 가질 수 있다. 마찬가지로, 누름 방향으로 연장하고 이 누름 방향으로 자신을 위한 구멍이 제공되는 각각의 꼭지는 1차 고정을 향상시킬 수 있다. 뼈 접합제가 발라지지 않은 접촉면은 뼈의 성장을 촉진하는 층으로 코팅될 수 있다.

뼈 접합제가 발라진 접촉면은 접착 촉진제로 코팅될 수 있다. 이러한 층은 예를 들어 티탄 알콜레이트(titanal alcoholate) 및 알콕시 실란(alkoxy silane)으로 이루어질 수 있다.

구부러지는 동안, 관절의 결합 곡률 반경은 연속적 또는 단계적으로 감소하여 구부러짐이 커짐에 따라 관절이 측방향으로 편향될 수 있도록 한다.

이하에서 본 발명을 첨부도면을 참조한 실시예에 의해 설명한다.

도면에 도시한 무릎 보철물의 대퇴부는 중앙부(2) 및 절제된 대퇴골 기부(1)에 대하여 접촉면(4a, 5a, 6a, 6b, 7b, 8a, 9a, 10a, 11a, 11b, 12a, 12b, 13b)을 구비하는 관절부(3)를 가지며, 중앙부(2)는 종지뼈(19)용 안내면(20) 및 서로 예각인 α≤90°의 각도를 이루는 외측 접촉면(4a, 5a)을 가지며, 관절부(3)는 관절 운동을 위한 작동면(27, 28) 및 서로 β≤90°의 예각을 이루는 외측 접촉면(6b, 7b)을 갖는다. 중앙부(2) 및 관절부(3)는 서로에 대하여 피벗되는 누름 방향으로 서로로부터 각각 대퇴골 기부 상에 눌려져서 크게 굴곡될 수 있도록 하며, 각도 β의 중심선은 각도 α의 중심선에 대하여 15°≤γ≤60°의 각도로 피벗된다.

이하에서는 동일한 기능에 대하여는 동일한 참조 부호가 사용된다.

도 1, 2, 3의 예시에서, 절제 영역(4, 6, 11, 12, 13, 7)은 관절 영역에 제공되고, 절제 영역(4, 8, 9, 10, 5)은 관절 사이의 영역에 제공된다. 절제 영역(4, 5) 및 이들과 접촉하는 중앙부(2)의 외측 접촉면(4a, 5a)은 서로 예각으로 거의 평행이다. 중앙부의 접촉면(8a, 9a, 10a)은 관절 사이에서 지지되고 또 다른 접촉면(6a, 11a, 12a)은 앞쪽 영역의 절제 영역 상에서 지지되며, 이들 절제 영역을 갖는 인체의 관절 또한 관절부(3)의 접촉면(6b, 11b, 12b)에 의해 점유되어 관절 사이의 홈 내에서 중심을 유지하도록 하고 완전히 구부려졌을 때 종지뼈(19)용 안내면(20)에 지지되도록 한다.

중앙부는 각도 α의 중심선(15)을 따라 아래로부터 눌림 방향으로 눌려질 수 있으며, 각도 β의 중심선(16)은 45°의 각도 γ로 피벗되어 커다란 굴곡 각도 δ, 예를 들어 δ＞ 120°에서도 접촉력이 영역(7b)을 기부 또는 영역(7b)에 거의 직각이 되도록 누르는 외측 접촉면(7b)을 형성하도록 한다. 도 3에 도시한 바와 같이, 관절부(3)의 작동면(27) 및 연골부(18)의 작동면(18)은 동일한 곡률 반경 R₁을 갖는다.

도 4, 5, 6, 7, 8, 9에 또 다른 예시를 도시한다. 종지뼈(19)용 안내면(20) 및 작동면(27, 28) 역시 확장된 굴곡 각도로 인해 굴곡 방향에서 확장되어야 한다. 중앙부(2)는 접촉면(4a, 6a, 8a, 11a, 5a) 및 측방 중심맞춤면(lateral centering surface)(31)을 갖는다. 관절부(2)는 인체의 관절과 연결해주는 이음쇠(14)를 갖는다. 중앙부(2)와 관절부(3) 사이에는 분리 관절(25)이 놓여서(도 8 및 도 9 참조) 종지뼈(19)용 안내면(20)과 관절의 작동면(27, 28)이 서로 방해되지 않도록 한다. 십자형 인대(cruciate ligament)를 위해 리세스(24)가 제공된다. 접촉면(4a, 6a, 8a, 11a)의 일부분은 눌려지는 동안 뼈 접합제가 충전될 수 있는 포켓(17)을 가져서 특정 영역에서 뼈 접합제의 층 두께가 최소가 될 수 있도록 한다. 포켓(17) 및 접촉면은 또한 점착제 및 박층의 뼈 접합제로 미리 코팅될 수 있다.

도 6의 예각 α에 따르면, 중앙부(2)를 누르는 것은 대략 중심선(15)의 방향으로 이루어져야 하며, 관절부는 더욱 작은 예각 β를 갖기 때문에 각도 β의 중심선으로부터 누름 방향의 편차가 더 커져도 된다. 각도 β내에 있어야 하는 누름 방향은 꼭지(23)의 방향에 의해 결정된다. 도 5 및 도 7에는 관절 작동면(27, 28)의 윤곽에 대한 모선(generatrix)이 나타나 있다. 굴곡이 커짐에 따라, 작동면(27, 28)의 곡률 반경 R₁은 보다 작은 곡률 반경 R₂로 변화한다.

중앙부(2) 및 관절부(3)는 구멍(22)을 가져서 대퇴골 기부 상에 눌려진 후에 핀(32) 형태의 결합편으로 연결될 수 있다. 대퇴골 기부는 180°이상의 포위 각도로 접촉면에 의해 둘러싸이기 때문에 상기 핀 연결에 의해 동시에 속박된다.

도 12의 접촉면(4a) 섹션은 예를 들어 도 6의 표면 (4a) 및 (5a)와 같이 외측 접촉면이 서로 매우 예각인 경우에는, 이 표면에 관절부가 눌려질 때까지 1차 고정 및 중앙부(2)의 고정을 양호하게 할 수 있도록 톱니모양을 형성하는 것을 생각할 수 있다.

도 10 및 도 11에 도시한 예시의 배열에서는 작동면(27, 28)을 구비한 2개의 별도 관절부(3)가 중앙부(2)에 눌려지고 구멍(22)을 통해 예를 들어 핀 또는 스크루와 같은 결합편에 의해 연결될 수 있다. 무릎에 있는 십자형 인대가 허용하는 경우, 이들 2개의 관절부(3)는 이들이 이음쇠에 고정되게 연결되지 않아서 꼭지(23)의 길이에 따라 꼭지의 누름 방향으로 고정할 수 있기 때문에 측부로부터 삽입될 수 있다. 관절부(3)가 중앙부(2)에 연결되면, 대퇴골 기부는 180°이상의 포위 각도로 둘러싸이고 굴곡 각도는 무리없이 120°이상으로 가능해진다.

본 발명에 의해 굴곡 각도가 큰 무릎 보철물이 제공된다.

Claims

종지뼈(19)용 안내면(20) 및 적어도 하나의 관절(18)을 갖고, α≤90°인 예각을 갖는 외측 접촉면(4a, 5a)을 가지며 상기 접촉면은 각도 α의 피벗 범위에서 직선을 따라 대퇴골(1)의 기부에 있는 절제 영역(4, 5, 6, 8, 9, 10, 11, 12) 상에 눌려질 수 있는 대퇴부를 갖는 무릎 보철물에 있어서,

상기 대퇴부는 상기 종지뼈(19)용 안내면(20)을 가진 중앙부(2) 및 별도로 눌려질 수 있고, β≤90°의 예각을 이루는 외측 접촉면(6b, 7b)을 가지며, 각도 β의 피벗 범위에서 직선을 따라 대퇴골의 기부에 있는 절제 영역(6, 7, 11, 12, 13) 상에 눌려질 수 있는 관절부(3)를 갖고, 관절부(3)에 있는 각도 β의 중심선(16)은 중앙부(2)에 있는 각도 α의 중심선(15)에 대하여 15°≤γ≤60°의 각도로 피벗되어 더 크게 구부려질 수 있는 무릎 보철물.
제1항에 있어서,

상기 관절부(3)는 120°이상의 굴곡 각도 δ를 갖는 무릎 보철물.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 관절부(3)는 상기 중앙부(2)에 대하여 각각 외측으로 놓이고 이음쇠(14)를 통해 연결된 2개의 관절(3)을 갖는 무릎 보철물.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 중앙부(2) 및 상기 관절부(3)는 커플링 부재(21)에 의해 서로 눌려진 상태로 결합될 수 있는 무릎 보철물.
제4항에 있어서,

상기 커플링 부재(21)는 분리면에 횡방향으로 삽입되는 핀 또는 횡방향으로 관통하는 나사 결합으로 이루어지는 무릎 보철물.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 각도 γ는 40°내지 50°인 무릎 보철물.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 각각의 접촉면(4a, 5a, 6a, 6b, 7b, 8a, 9a, 10a, 11a, 11b, 12a, 12b, 13b)은 포켓(17)을 가져서 뼈 접합제와 결합하기 위한 최소량의 뼈 접합제를 투입할 수 있는 무릎 보철물.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 각각의 접촉면(4a, 5a, 6a, 6b, 7b, 8a, 9a, 10a, 11a, 11b, 12a, 12b, 13b)은 1차 고정을 위한 톱니모양의 고정용 구조체(30)를 갖는 무릎 보철물.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 각각의 접촉면(4a, 5a, 6a, 6b, 7b, 8a, 9a, 10a, 11a, 11b, 12a, 12b, 13b)은 뼈의 성장을 촉진하거나 뼈 접합제의 점착을 향상시키기 위한 층으로 덮여 있는 무릎 보철물.
제9항에 있어서,

상기 층은 수산화 인회석(hydroxyl apatite)과 같은 물질을 함유하거나 티탄 알콜레이트(titanal alcoholate) 및 알콕시 실란(alkoxy silane)으로 이루어지는 무릎 보철물.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 관절부(3)의 곡률 반경 R₁은 완전하게 굴곡되는 천이부로부터 접촉 지역에서 적어도 한 번 감소하는 무릎 보철물.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 각도 α또는 β는 10°이하인 무릎 보철물.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 각도 α또는 β는 5°이하인 무릎 보철물.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 누름 방향의 접촉면(12b) 상에는 꼭지(23)가 부착되어 중심잡기 및 1차 고정이 용이한 무릎 보철물.