KR20020083166A - 가변 기하학적 림 표면 관골구 쉘 라이너 - Google Patents

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KR20020083166A
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맥키논브라이언더블유.
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스미스 앤드 네퓨, 인크.
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Abstract

라이너 내의 대퇴부 구성요소의 운동 범위를 향상시키는 가변 림 표면 기하학적 형상을 포함하여 탈구 및 불완전 탈구의 발생을 감소시키는 관골구 쉘 라이너 및 이러한 관골구 쉘 라이너를 제작하고 사용하는 방법에 관한 것이다. 인공 삽입물 기구, 특히 가변 림 표면 기하학적 형상을 갖는 관골구 쉘 라이너를 포함한 대퇴관절 인공 삽입물이 제공된다.

Description

가변 기하학적 림 표면 관골구 쉘 라이너{Variable Geometry Rim Surface Acetabular Shell Liner}
대퇴관절, 견관절 및 무릎관절을 포함하는 인공 삽입물은 정형외과에서 널리 사용된다. 대퇴관절 인공 삽입물이 일반적이다. 인간의 대퇴관절은 볼-소켓 조인트로서 기계식으로 작용하고, 대퇴부의 볼형 헤드는 골반의 소켓형 관골구 내에 위치된다. 대퇴관절 전체를 대체하는 데 있어서, 대퇴부의 헤드 및 관골구의 표면 모두가 인공 삽입물 기구로 대체된다.
제1 세대 둔부 인공 삽입물 기구는 인공 삽입물 대퇴부 구성요소의 헤드가 관골구 구성요소에 대해 관절식으로 결합되도록 되어있는 된 관골구 구성요소를 포함하였다. 초기 디자인은 큰 대퇴부 구성요소 헤드와 결합되는 얇은 베어링 표면 또는 라이너를 갖는 관골구 구성요소를 포함하였다. 이러한 디자인은 양호한 운동 범위와 대퇴부 구성요소 헤드의 탈구 및 불완전 탈구 발생률 저하를 가능하게 하였지만, 얇은 라이너는 쉽게 마모되어 교체가 요구된다는 것이 증명되었다.
관골구 구성요소는 일반적으로 쉘과 라이너의 조립체를 포함하지만, 라이너만을 포함할 수도 있다. 일반적으로, 금속 쉘과 중합체 라이너가 사용된다. 그러나, 라이너는 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌 및 세라믹 재료를 포함하지만, 이들로 제한되지 않는 다양한 재료로 제조될 수 있다. 쉘은 일반적으로 반구형이고, 볼록한 외표면과 중합체 쉘 라이너를 수용하도록 된 오목한 내표면으로 형성된다. 쉘 라이너는 쉘 내부에 끼워지고, 볼록 및 오목 표면을 갖는다. 쉘 라이너는 관골구 구성요소 조립체 내에서 베어링 요소이다. 라이너의 볼록 표면은 쉘 또는 관골구의 내부 오목 표면에 상응하고, 라이너 오목 표면은 대퇴부 구성요소의 헤드를 수용한다.
라이너 오목 표면 또는 내부 오목 표면은 오목 표면의 중심을 통과하는 축에 대한 구조에 특징이 있다. 이러한 축은 쉘의 중심축과 정렬될 수도 있고 정렬되지 않을 수도 있다. 통상적인 라이너에서, 오목 표면은 반구형의 기하학적 형상을 가지며 내경부로도 불린다. 그러한 라이너에서, 기하학적 형상은 내경부의 중심을 통해 진행하는 축과 동심인 구조에 특징이 있다.
관골구 구성요소는 골반의 관골구 내에 수용되어 고정되도록 구성된다. 통상적으로, 관골구 구성요소는 쉘과 라이너의 조립체를 포함한다. 라이너만이 사용된 경우에는 뼈 시멘트에 의해 관골구 내에 고정된다.
대퇴부 구성요소는 일반적으로 헤드와 스템을 연결시키는 목를 갖는 길다란 스템에 부착된 구형 또는 대체로 구형인 헤드를 포함한다. 사용중에, 길다란 스템은 대퇴부의 척수골관 내에 위치되고 구형 또는 대체로 구형인 헤드는 라이너 내경부 내에 관절식으로 결합된다.
현재, 대퇴관절은 더 두꺼운 라이너를 갖는 관골구 부재 및 초기 디자인보다 더 작은 크기의 헤드를 갖는 대퇴부 구성요소를 포함할 수 있다. 더 두꺼운 라이너를 포함하는 관골구 디자인은 더 큰 베어링 지지와 더 작은 마모 표면 영역을 제공하지만, 더 작은 헤드 크기에 기인하여 운동 범위가 감소하고 탈구 및 불완전 탈구에 의한 문제점을 보인다. 따라서, 전체 대퇴관절 교체 구성요소를 디자인하는 데 있어서 중요한 고려 사항들 중 하나는 관절 운동 중에 라이너의 림과 대퇴부 구성요소의 네크의 접촉을 최소화하도록 구성요소를 디자인하여, 소정의 최대 운동 범위를 허용하지만 림 접촉으로 유도되는 불완전 탈구, 탈구 및 마모를 감소시키는 것이다. 한정된 운동 범위, 림 접촉 마모 및 탈구나 불완전 탈구의 문제점을 해결하는 둔부 교체 방법에서 사용될 수 있는 다양한 관골구 라이너가 있다.
예컨대, 평평 라이너 또는 무각도 라이너로 불리는 전경(前傾)되지 않은 표준 라이너는 넓은 림 또는 충돌 표면을 갖는다. 통상적으로, 표준 라이너 상에서 대퇴부 헤드의 회전 중심은 관골구 쉘과 동심이다. 이러한 형태의 표준 라이너는 넓은 운동 범위를 제공하도록 사용된다. 이러한 라이너의 사용은 환자에게 요구되는 운동 범위를 제공하기 위하여 관골구 내에서 관골구 구성요소의 최적 위치 설정을 요구한다. 표준 라이너는 넓은 운동 범위를 허용하지만, 위치 설정이 잘못되면, 탈구의 가능성이 증가된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 높은 벽 라이너가 사용될 수 있다.
표준 라이너와는 다르게, 쇼울더 라이너(shouldered liner) 또는 립 라이너(lipped liner)라고도 알려진 높은 벽 라이너는 대퇴부 헤드의 덮임범위를증가시키기 위해 라이너 내경부의 주연 부분 위로 상승하여 연장된 부분을 채용하여, 탈구의 가능성을 감소시키고 불완전 탈구를 발생시키는 헤드의 불완전 탈구 발생의 감소를 돕는다. 높은 벽 라이너의 사용은 탈구를 피하기 위해 안정성이 빈약한 경우에 유익할 수 있다. 예컨대, 1996년 1월에 발행된 뼈와 관절 수술 제1호(통권 제78-A) 제80쪽 내지 제86쪽에 기재된 티. 코브 등의 "전체 둔부 관절 성형술에서 상승된 림 관골구 라이너: 수술 후 탈구와 관련하여"라는 저널을 참조한다. 그러나, 높은 벽 라이너의 모든 디자인은 대향 방향으로 상응하는 운동의 증가 없이 상승된 림 세그먼트의 방향으로 접촉하는 활꼴 운동이 감소한다. 따라서, 표준 라이너와 비교하여 전체적인 운동 범위의 실질적인 손실이 있다. 이러한 운동 범위의 감소는 관절식 대퇴부 구성요소의 목과 림의 접촉 및 이러한 접촉의 결과로 림에서 폴리에틸렌 마모의 가속 가능성을 감소시키는 데 특히 중요한 회전 위치 설정 또는 관골구 내의 이러한 디자인을 달성한다.
일반적으로, 전경된 라이너는 라이너 내경부의 중심축을 쉘의 중심축에 대해 방향 전환시킨다. 전경된 라이너는 대퇴관절 안정성을 개선하고 탈구의 위험을 감소시키기 위해 대퇴부 구성요소의 헤드 상의 포획 영역을 변화시킨다. 그러나, 전경된 라이너의 사용은 허용되는 운동 범위를 감소시킬 수 있다.
몇몇 라이너들은 관골구 라이너의 내경부 주연 주위에서 릴리프된(relieved) 일정한 기하학적 림 표면을 갖는다. 릴리프된 림 표면은 운동 범위를 증가시키지만, 일정한 기하학적 형상은 대퇴부 구성요소 목과 라이너가 접촉된 상태에서 대퇴부 구성요소의 단면에 대해 상관 관계가 없을 수 있기 때문에 가능한 운동 범위를최적화하지 않을 수 있다. 이러한 관점에서, 대퇴부 구성요소는 라이너와의 충돌 상태에 있다고 한다.
인공 삽입물 운동 범위는 전체 내용이 참조되어 본 명세서에 합체된 1998년 루이지애나주 뉴올리언스에서 개최된 1998 AAOS 회의의 과학 전람회에서 손베리 등이 전체 둔부 교체에 있어서 충돌 운동에 대한 관골구 디자인 및 목의 기하학적인 형상의 영향이라는 제목으로 설명한 바와 같이, 과거에 인공 삽입물에 대하여 접촉 운동 또는 충돌 각도의 한계를 한정하는 원추를 생성함으로써 평가되어 왔다. 원추의 크기는 구성요소의 디자인에 의존한다. 구성요소의 방향을 변화시킴으로써, 외과 의사가 원추의 방향을 변위시킬 수 있다. 성공적인 구성요소의 배치에서, 원추는 환자에게 적절한 운동 범위를 제공하도록 위치된다. 원추의 기부는 굴곡, 연장, 내전 및 외전에 대한 정보를 제공한다. 굴곡-연장 방향은 물론 외전-내전 방향도 원추의 기부 상에 선으로 도시될 수 있다. 선들이 원추와 교차하는 지점은 각 방향으로의 인공 삽입물의 최대 운동이다. 적절한 운동 범위를 제공하는 디자인은 일반적으로 우수한 임상 결과와 상호 관계된다. 1996년에 발행된 관절 성형 저널 제5호(통권 Ⅱ)에 기재된 비. 맥그로리 등의 전체 둔부 관절 성형 후의 둔부 운동의 측정 범위의 상호 관계 및 질문서에 대한 응답을 참조한다.
따라서, 운동의 최대 범위를 최적화하고 대퇴부 구성요소 목과의 간섭을 최소화하는 관골구 쉘 라이너를 형성하는 방법이 요구된다. 또한, 그러한 방법에 의해 형성된 라이너가 요구된다.
본 발명은 일반적으로 관골구 보철 장치, 특히 가변 기하학적 림 표면을 갖는 개선된 관골구 쉘 라이너에 관한 것이다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 좌측 둔부용 둔부 인공 삽입물의 대퇴부 구성요소 및 관골구 쉘 라이너의 사시도이다.
도2a는 본 발명의 실시예에 따른 가변 기하학적 림 표면 관골구 쉘 라이너의 사시도이다.
도2b는 도2a의 라이너의 단면도이다.
도2c는 도2a의 라이너의 림 각도 변화를 도시하는 도면이다.
도3 및 도4는 본 발명의 실시예에 따른 좌측 둔부용 둔부 인공 삽입물의 대퇴부 구성요소 및 관골구 쉘 라이너의 사시도이다.
도5는 도4의 대퇴부 구성요소 및 관골구 쉘 라이너의 부분도이다.
도6은 본 발명의 실시예에 따른 좌측 둔부용 둔부 인공 삽입물의 대퇴부 구성요소 및 관골구 쉘 라이너의 사시도이다.
도7은 도6의 대퇴부 구성요소 및 관골구 쉘 라이너의 부분도이다.
도8 및 도9는 본 발명의 실시예에 따른 관골구 쉘 라이너의 사시도이다.
도10은 본 발명에 따른 가변 기하학적 림 표면 관골구 쉘 라이너에 대한 운동 범위 형상과 비가변 기하학적 림 표면 라이너의 운동 범위 형상을 도시하는 그래프이다.
도11a는 오목한 림 표면을 갖는 관골구 라이너의 단면도이다.
도11b는 볼록한 림 표면을 갖는 관골구 라이너의 단면도이다.
도11c는 리세스된 내경부를 갖는 관골구 라이너의 단면도이다.
도11d는 "절결" 또는 리세스된 림 부분을 갖는 관골구 라이너의 단면도이다.
도12는 가변 기하학적 림 표면 라이너를 제작하기 위한 단계의 개요를 도시하는 흐름도이다.
도13은 도12의 방법을 수행할 수 있는 시스템의 기능적 블록선도이다.
도14a는 관골구 쉘, 쉘 라이너 및 인간 골반 내에서 대퇴부 구성요소의 배열을 도시하는 다이어그램이다.
도14b는 신체의 관상면, 구결면 및 횡단면을 도시하는 다이어그램이다.
본 발명에 따른 방법 및 구조는 운동 범위를 최적화하고 대퇴부 구성요소의 목과의 간섭을 최소화하기 위해 림 표면의 기하학적 형상이 고정되기 보다는 변화되는 관골구 라이너를 생성하는 방법을 포함한다. 이러한 가변 기하학적 림 표면은 라이너의 내부 오목 표면의 모서리 주위, 즉 일반적으로 반구형 관골구 라이너 내경부의 주연 주위에 채용되어, 대퇴부 구성요소의 목 또는 스템부와의 간섭 또는 충돌을 지연시켜 운동 범위를 지연시킨다. 따라서, 이러한 가변 기하학적 림 표면은 관절 운동 중에 대퇴부 구성요소의 목이 라이너의 림 표면과 접촉하는 시기를 지연시켜서, 대퇴부 구성요소의 운동 범위를 증가시키고 라이너를 최적화한다.
운동 범위를 증가시키는 것은 많은 이점과 장점이 있다. 예컨대, 운동 범위의 증가는 환자가 더 많은 범위의 운동을 할 수 있게 한다. 둘째로, 운동 범위의 증가는 외과 의사가 수술 중에 구성요소를 위치시켜 형성할 때 실수에 대해 더 많은 여유를 갖게 한다. 특정 환자에게 관골구 구성요소를 삽입하는 데 요구되는 정밀한 각도를 정확히 측정하는 것이 현재는 불가능하기 때문에, 삽입물을 정확한 각도로 정밀하게 위치시키기가 어렵다. 외과 의사는 일반적으로 그러한 판단을 하는 데 있어서 개인적인 경험에 의존한다. 라이너와 쉘 사이의 스플라인 결합과 같은 로킹 기구가 라이너의 다중 방향 전환을 가능케 하기 때문에 유익하지만, 운동 범위 및 안정성을 수술 중에 판단하면서 관골구 구성요소의 위치 설정을 정밀하게 조정하는 것이 어렵고 상당히 부정확하다. 외과 의사는 증가된 운동 범위에 의해 제공되는 관골구 구성요소 방향에 대한 더 넓은 범위 또는 더 큰 대상 영역이라는 이점을 갖는다.
셋째로, 더 넓은 운동 범위는 대퇴부 구성요소가 라이너의 림과 접촉하여 관골구 구성요소의 내부 오목 표면으로부터 벗어날 가능성이 더 작아지기 때문에, 탈구 또는 불완전 탈구의 가능성을 감소시킨다. 결국, 더 넓은 운동 범위는 라이너 또는 쉘의 마모를 방지하는 것을 돕는다. 대퇴부 구성요소가 라이너의 림 표면과 정상적으로 접촉한다면, 라이너는 마모되어 폴리에틸렌 찌꺼기를 배출할 것이다. 이러한 찌꺼기는 부근의 뼈와 조직 내로 들어갈 때 골 용해를 일으키고, 이는 삽입물의 무균성이 약해질 수 있다. 또한, 라이너가 마모되어 얇아지면, 대퇴부 구성요소의 목은 금속 쉘과 접촉할 수 있어서, 목 또는 쉘을 파손시키거나 금속 찌꺼기를 부근의 뼈와 조직 내로 들어가게 하는 금속 피로의 결과를 낳는다.
본 발명의 이러한 장점 및 다른 장점들은 이하에 개시된 실시예의 자세한 설명을 살펴본 후에 더욱 확실해질 것이다.
본 발명에 따른 방법 및 구조는 대퇴부 구성요소가 내부에서 관절 운동하는관골구 쉘 라이너 림의 림 표면 기하학적 형상을 변화시킴으로써 둔부 인공 삽입물의 대퇴부 구성요소의 운동 범위를 향상시키는 것이다. 내부 오목 표면 개구에 대한 림 표면의 기하학적 형상 또는 라이너 상의 여러 영역에서 라이너의 축을 변화시키는 것은 림 표면 기하학적 형상을 최적화시킬 수 있고, 따라서 증가된 운동 범위를 제공한다. 본 발명에 따른 가변 기하학적 림 표면 라이너는 일반적으로 적어도 종래의 일정한 기하학적 림 표면 라이너와 비교할 만한 전체적인 운동 범위를 갖는다.
관골구 쉘 라이너 림 표면의 기하학적 형상의 최적화는 다른 고려 사항 이외에도, 대퇴부 구성요소의 운동 범위, 기계적 일체성, 라이너와 쉘 사이에 결합 강도, 재료 두께 제한 조건을 포함하지만 이에 한정되지 않는 라이너의 디자인의 많은 요소를 고려하는 것이 필요하다. 가변 기하학적 림 표면을 포함하여, 그러한 인자 모두는 최적화된 관골구 라이너를 디자인 할 때 균형을 이루어야 한다. 따라서, 가능한 한 양호한 운동 범위를 얻기 위해 라이너의 기하학적 형상을 변화시키는 것은 다른 디자인 제약 조건에 의해 크게 영향을 받는다.
림 또는 충돌 표면은 대퇴부 구성요소의 회전을 제한하는 라이너의 표면이다. 가능한 림 표면 기하학적 형상의 일예는 모따기부이다. 모따기부, 만곡부 또는 다른 림 표면이 사용되는 이유는 불완전 탈구가 발생하면 경우에 림 표면이 둔부 감소 또는 적절한 재배치를 돕는 안내부의 역할을 하기 때문이다.
본 발명에 따른 라이너는 대퇴부 구성요소의 헤드를 수용하는 내부 오목 표면, 내부 오목 표면으로부터 라이너의 대향 측면 상에 위치된 외부 표면, 및 일반적으로 라이너의 림의 적어도 일부를 한정하며 라이너의 림 주위에서 변화하는 성형된 표면을 갖는다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "내부 오목 표면"이라는 용어는 대퇴부 구성요소 헤드를 수용하는 라이너 내부에 오목한 표면을 의미한다. 내부 오목 표면은 반구형, 계란형, 타원형, 직사각형 또는 일반적으로 임의의 다른 오목한 기하학적 형상일 수 있다. "내경부"라는 용어는 부분적으로 구형이거나 반구형 또는 반구형보다 작을 수 있는 라이너의 내부 오목 표면을 의미한다. "외경부"는 관골구 쉘 내에 수용되거나 환자의 관골구 내에 직접 수용되도록 되어 내부 오목 표면에 대향하는 외부 표면을 의미한다. "관절식 베어링 표면"이라는 용어는 대퇴부 구성요소의 헤드가 관골구에 대한 대퇴부의 운동에 상응하는 방식으로 내부에서 관절 운동하는 내부 오목 표면의 표면을 의미한다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "림" 또는 "림 표면"이라는 용어는 일반적으로 라이너의 내부 오목 표면과 외부 표면 사이에 위치되어 적어도 일부가 라이너의 내부 오목 표면 내에서 대퇴부 구성요소의 회전을 제한하는 라이너의 표면을 의미한다. "성형된 표면"은 라이너의 림의 적어도 일부를 형성하고 라이너의 림과의 충돌 상태에서의 대퇴부 구성요소의 배치와 다른 구조 및 기계적 변화에 따라 라이너의 림 주위에서 변화하는 표면을 의미한다.
이러한 발명에 따른 방법은 최대 운동 범위를 최적화하기 위해 충돌 상태에서 라이너 림 기하학적 형상에 대한 대퇴부 구성요소의 배치를 결정하는 것이다. 일예로써, 본 발명에 따라 수동으로 수행되거나 컴퓨터에 의해 수행될 수 있는 방법이 이하에 설명된다.
1. 관골구 쉘 라이너와 헤드, 목, 스템을 포함하는 대퇴부 구성요소를 제공한다. 바람직하게는, 관골구 쉘, 라이너 및 대퇴부 구성요소를 제공한다. 또한, 라이너 및 대퇴부 구성요소의 3차원 모형에 상응하는 데이터를 처리 기능, 저장 기능 및 실행 기능을 포함한 컴퓨터에 입력한다. 더욱 바람직하게는, 관골구 쉘, 라이너 및 대퇴부 구성요소에 상응하는 정보를 입력한다.
2. 해부학적인 중립 위치로부터, 대퇴부 구성요소가 라이너의 림과 접촉, 즉 충돌하는 라이너의 림 상의 방사상 위치를 한정하도록 라이너의 내부 오목 표면 내에서 대퇴부 구성요소를 회전시킨다. 컴퓨터를 사용할 경우, 컴퓨터는 쉘, 라이너 및 대퇴부 구성요소의 구성을 모델링 및/또는 시뮬레이팅하고, 대퇴부 구성요소가 정의된 방사상 위치에서 라이너의 림과 충돌할 때까지 대퇴부 구성요소의 회전을 시뮬레이팅한다.
3. 대퇴부 구성요소가 이러한 위치에 있을 때, 방사상 위치를 기록하고, 그러한 위치에서 대퇴부 구성요소의 충돌 각도를 림 상의 방사상 위치에서 한정한다.
4. 이러한 방사상 위치에서 구조 및 각도의 배치를 기록한다. 이러한 방사상 위치에서 림과 충돌하는 대퇴부 구성요소의 단면 형상 상의 적어도 일부를 기초로 하여, 이러한 충돌 각도 및 방사상 위치에서 단면 림 세그먼트의 위치 및 양호한 형상을 한정하고, 이러한 양호한 형상을 기록한다.
5. 대퇴부 구성요소가 림과 충돌하는 라이너의 림 상에서의 각각의 방사상 위치를 한정하도록 라이너 내에서 대퇴부 구성요소를 회전시킨다. 컴퓨터를 사용하는 예시에서, 컴퓨터는 대퇴부 구성요소의 운동을 시뮬레이팅하고 방사상 위치를 기록할 수 있다.
6. 림 주위의 방사상 위치의 양호한 개수만큼 단계3 내지 단계5를 반복한다. 컴퓨터 시뮬레이션에서, 컴퓨터는 림 주위의 복수의 방사상 위치들 각각에서 라이너와의 충돌 상태에 있는 대퇴부 구성요소의 충돌 각도 및 단면 형상에 상응하는 데이터를 추적할 수 있다.
일예시에서, 라이너 내에서 신체의 관련된 해부학적인 축에 대해 대퇴부 구성요소를 회전시키거나 그의 회전을 시뮬레이팅한다. 바람직하게는, 라이너의 내부 오목 표면 내에서 관절 운동하는 대퇴부 구성요소의 회전 중심을 통과하여 지나고 대체로 신체의 횡단면, 관상면 또는 구결면에 평행한 평면내에 배치된 해부학적으로 관련된 축에 대해 대퇴부 구성요소를 회전시킨다. 이러한 면들은 도14b에 도시되어 있다. 더욱 바람직하게는, 그러한 면들 내에서 15°이격된 축에 대해 대퇴부 구성요소를 회전시키거나 그의 회전을 시뮬레이팅한다.
7. 필요하다면, 사용된 복수의 대퇴부 구성요소에 상응하는 충돌 각도 및 단면 형상의 그룹에 의해 결정되는 충돌 각도의 범위 및 단면 형상의 곡선을 얻기 위해 스템과 헤드의 조립체 내에서 가능한 대퇴부 구성요소 헤드의 여러가지 오프셋으로 단계1 내지 단계6을 반복한다. 바람직하게는, 스템, 쉘 및 라이너 제품 또는 라이너들의 세트의 변경된 다른 구조로 단계1 내지 단계6을 반복한다.
8. 단계1 내지 단계6, 필요하다면 단계7을 통해 얻은 데이터를 사용하여 가변 기하학적 림 표면을 구비한 라이너를 형성하고, 라이너 림의 형상이 복수의 방사상 위치에서 라이너와 충돌하는 상태에서의 대퇴부 구성요소의 단면 형상에 상응하는 방식으로 변화하는 라이너를 형성한다.
림 표면의 기하학적 형상은 단계3 내지 단계6에서 결정된 구체적인 충돌 각도 및 단면 형상 곡선에 관한 이러한 데이터의 일부 또는 전체를 사용함으로서 부분적으로 한정될 수 있다. 또한, 추가적인 몇몇 경우에서, 단계3 내지 단계6에서의 충돌 각도 및 위치 데이터에 기초하여, 요구되거나 양호한 외삽법, 내삽법 또는 추정을 수행하여 형성되는 라이너의 림 표면 기하학적 형상을 특정함으로써 한정될 수 있다. 컴퓨터 시뮬레이션의 예시에서, 컴퓨터는 위에서 언급된 단계들 또는 그로부터의 외삽법, 내삽법 또는 추정에 의해 얻어진 충돌 각도, 단면 형상 곡선 및 위치 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 림의 기하학적 형상을 한정할 수 있다. 컴퓨터는 가변 기하학적 림 표면을 갖는 라이너를 형성하기 위해 위에서 설명된 단계에서 얻어진 데이터를 기초로한 사양 세트를 만들 수 있다.
이러한 단계들 모두는 라이너에 대한 대퇴부 구성요소의 운동 범위에 대해 최적화된 림 표면을 생성하는 디자인을 목적으로 한다. 더욱 바람직하게는, 이러한 단계들 모두는 다른 해부학적 성능, 내구적, 및 구조적 기준을 고려한다.
도12는 본 발명의 가변 기하학적 림 표면 라이너를 만들기 위해 위에서 설명한 공정을 보여주는 기능적 블록 선도를 도시한다. 수동식 방법은 흐름도의 좌측 상에 도시되어 있고, 우측은 컴퓨터 시뮬레이션 예시를 도시한다. 도13은 본 발명의 시뮬레이션 방법이 수행될 수 있는 하드웨어 환경 또는 시스템을 보여주는 기능적 블록 선도를 도시한다. 도시된 시스템은 프로세서 용량, 대형 메모리 용량 및입/출력 용량을 포함한다. 이러한 선도에서 보여지는 임의의 또는 모든 기능적 특성은 하나 이상의 "컴퓨터", 프로세서, 플랫폼, 네트워크 또는 다른 시스템 상에 존재하거나 수행될 수 있다.
특정 예시에서, 도1 내지 도9에 도시된 라이너는 펜티엄Ⅱ프로세서를 장착한 개인용 컴퓨터의 윈도우NT운영 체제에서 실행되는 유니그래픽스소프트웨어를 사용하여 만들어진다. 위에서 설명된 단계1 내지 단계6은 가변 모따기 림 기하학적 형상을 갖는 3차원 입체 모형 라이너의 화상을 생성하기 위한 데이터를 사용하는 유니그래픽스캐드 패키지에서 수행된다. 네트워크 기반의 여부와는 상관없이 임의의 운영 체제를 사용하는 임의의 필요한 플랫폼 상에서 실행되는 임의의 장치 디자인 소프트웨어 또는 물체를 디자인하는데 사용될 수 있는 소프트웨어가 본 발명에 따라 사용될 수 있다. 또한, 라이너를 형성하기 위해 5-축 CNC 밀링기계와 같은 기계 공구를 프로그래밍하는데 사용되는 이러한 라이너의 사양에 상응하는 코드가 생성되었다. 본 발명의 라이너는 세라믹, 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다양한 제료로 형성될 수 있고, 더욱 바람직하게는 초고분자량 폴리에틸렌으로 형성된다.
본 발명의 라이너는 통상 금속 쉘과 조합하여 사용된다. 그러나, 라이너는 환자의 관골구 내에 직접 삽입될 수 있다. 관골구 내에 직접 삽입될 때, 라이너는 일반적으로 뼈 시멘트에 의해 관골구 내에 고정된다. 라이너는 라이너의 외부 표면 상에서 뼈 나사 또는 나사 스레드에 의해 관골구 내에 기계적으로 고정될 수 있다. 관골구 내에 라이너를 고정시키는 다른 방법은 라이너의 외부 표면과 일체인 뼈 내부 성장 표면에 제공하는 것이다. 이러한 표면은 라이너의 외부 표면 내에 성형되거나 외부 표면과 일체이다. 이러한 일체로 된 뼈 내부 성장 표면은 라이너의 외부 표면 상에 거친 영역을 생성함으로서 만들어질 수 있다. 이러한 일체로 된 뼈 내부 성장 표면은 라이너의 외부 표면의 재료 내로 합체되는 조직 매트릭스를 포함할 수 있고, 그러한 매트릭스는 금속 다공성 비드, 섬유 매쉬 또는 환자의 뼈가 성장하는 기반을 제공하는 다른 표면을 포함할 수 있고, 따라서 관골구 내에 라이너를 물리적으로 고정시킨다.
본 발명의 방법에 따라 특정된 림 표면의 기하학적 형상은 바람직하게는 라이너의 내부 오목 표면의 적어도 일부와 라이너의 외부 표면을 연결하는 모따기된 표면이다. 본 발명에 의한 구조는 각각의 크기가 다른 림 표면 기하학적 형상을 갖는 상이한 크기를 갖는 가변 림 표면 관골구 라이너의 일족을 포함한다.
본 발명의 일예로서, 일반적으로 대퇴부 삽입물의 통상의 헤드 크기에 끼워지도록 내경이 28㎜인 반구형 라이너를 고려한다. 이러한 라이너는 림 표면으로서 모따기부를 포함한다. 라이너의 각각의 외경은 관골구의 크기에 상응하여, 각각 크기가 증가하면서 점진적으로 증가한다. 크기가 증가함에 따라, 림 표면 각도 또는 모따기 각도는 통상 넓어지거나 더욱 둔각이 된다. 이러한 특정 예시에서, 라이너의 외경부의 중심축은 쉘의 중심축 또는 라이너가 수용되는 다른 표면에 대해 20°로 배치되거나 전경된다. 다시 말하면, 라이너의 개구는 쉘의 개구에 대해 20°의 각도를 갖는다. 라이너 내경부의 중심축은 쉘의 중심축에 대해 임의의 방향으로 변위될 수 있고, 전경된 라이너에서는 신체의 전방을 향한다.
도1 내지 도9는 이러한 형태의 라이너의 예시를 도시한다. 도1 및 도3 내지 도7에 도시된 바와 같이, 관골구 쉘 라이너(20)는 대퇴부 구성요소(24)의 헤드(22)를 수용한다. 라이너(20)는 다른 구조의 변화에 대해 대퇴부 구성요소(24)의 운동 범위를 최적화시키기 위해 변화되는 모따기 각도(27(Φ))를 갖는 가변 각도 모따기부(26)를 갖는다. 이러한 도면에서, 모따기 각도(27)는 모따기부의 표면이 라이너의 내경부의 개구의 중심축에 대해 위치되는 라이너 내경부의 주연 상에서 또는 그 부근에서 임의의 지점에서의 각도로 정의되고, 중심축에 대해 스템이 관절 운동한다. 그러나, 각도는 내경부의 중심축 또는 회전축, 외경부의 중심축 또는 회전축, 또는 다른 기준 물체와 같은 라이너의 구조에 의해 형성되는 임의의 기준 라인 또는 평면에 대해 정의될 수 있다. 도2a는 가변 모따기 각도(27)를 갖는 라이너의 사시도를 도시한다. 가변 각도(27)는 도2b에서 단면도로 도시되고, 각도 변화의 사상(寫像)이 도2c에 도시되어 있다.
도1 및 도3 내지 도7에 도시된 바와 같이, 헤드(22) 및 라이너(20)는 볼-소켓 조인트로 작용한다. 관절 운동 시의 대퇴부 구성요소의 목(28)과 라이너(20)의 접촉은 목(28)이 라이너(20)와 접촉하기 이전에 더 넓은 범위로 운동하도록 모따기부(26)의 충돌 각도(27)를 변화시킴으로써 최소화된다. 이러한 예시에서, 스템(30)의 목(28)은 (대체로 사각형이며 라운딩된) 원형사디리꼴 단면을 갖는다. 대퇴부 구성요소(24)가 회전되면, 목(28)이 모따기부(26)와 접촉하여 대퇴부 구성요소의 회전이 중단되기 때문에 목(28)의 주연은 라이너(20)에 대한 스템(30)의 회전을 제한한다.
위에서 설명된 방법에 따라, 목(28)이 모따기부(26)의 외부 모서리와 접촉할 가능성이 더 큰 지점에서, 각도(27)는 대퇴부 목이 모따기부의 내부 모서리 및 외부 모서리와 동시에 접촉하는 상태를 만들기 위해 더욱 둔각으로 만들어져서, 더 넓은 범위의 운동을 가능케 한다. 목(28)이 내부 모서리에만 접촉할 가능성이 있는 지점에서는, 각도(27)는 대퇴부 목이 모따기부의 내부 및 외부 모서리와 동시에 접촉하는 상태를 만들기 위해 더욱 예각으로 된다. 위에서 설명한 방법에 따르면, 목이 가장 넓은 모따기 각도를 요구하는 접촉 상태가 제거되고, 모따기 각도는 대퇴부 구성요소의 목의 기하학적 형상에 대해 맞춰지게 된다.
다른 실시예에서, 라이너(20)의 가변 각도(27)는 임의 형상의 스템 목에 상응하게 만들어져서, 가변 각도(27)가 원통형과 같은 특정 기하학적 형상으로 목에 대해 최적화된다. 여러 라이너 림 표면 기하학적 형상들이 목의 특정한 기하학적 형상에 따라서 사용될 수 있다.
도1 및 도3 내지 도7에 도시된 바와 같이, 이러한 예시에서는 라이너(20) 내의 내경부의 회전 중심은 편측화되거나, 또는 4㎜ 측방으로 변위된다. 다른 실시예에서, 가변 기하학적 림 표면은 비편측화 라이너, 8㎜까지 편측화된 라이너, 또는 상이하게 편측화된 라이너와 함께 사용된다. 본 명세서에서 사용되고 당해 분야의 숙련자들이 이해하는 바와 같이, "편측화"는 내부 오목 표면 또는 내경부의 중심이 환자 내에서 라이너가 배치된 방향에 대해 측방으로 변위되거나, 측방으로 그리고 어느 정도 아래로 변위되어 있는 라이너와 관계된다. 다른 실시예에서, 가변 기하학적 림 표면은 내부 오목 표면 또는 내경의 중심이 보통 4㎜까지 변위되어 있는 라이너와 함께 사용된다.
도10은 본 발명에 따른 도1 내지 도9에 도시된 가변 각도 모따기 관골구 쉘 라이너의 운동 범위와 147°의 일정한 모따기 각도를 갖는 종래 기술의 라이너의 운동 범위의 비교를 그래프로 도시한다. 양 라이너 모두는 28㎜의 내경을 갖고, 양 라이너 내에서 내경부의 중심은 4㎜만큼 편측화되며 내경부의 개구는 20° 전경되어있다. 양 라이너와 함께 사용되는 대퇴부 구성요소는 길이가 160㎜ 이고 28㎜의 직경 헤드를 갖는 14 사이즈의 스미스 앤드 네퓨 시너지스템이었다.
도10에 도시된 실선 곡선은 림 표면의 기하학적 형상을 변화시키기 위한 위에서 설명된 방법을 사용하여 유도된 운동 범위 형상의 예시를 도시한다. 이러한 운동 범위는 굴곡-연장 및 외전-내전의 성분을 특징으로 한다. 점선은 비가변, 즉 일정한 기하학적 림 표면 라이너에 의해 제공된 운동 범위 곡선의 예시이다. 이러한 그래프 상에서 영점 또는 해부학적 중립점은 45°로 외전되고, 20°로 전경되어 배치된 라이너와 7°로 내전되고, 20°로 전경되어 배치된 대퇴부 구성요소를 나타낸다. 이러한 지점으로부터, 대퇴부 구성요소는 환자에게 삽입된 후에, 해부학적으로 관련된 다양한 축, 이 경우에는 신체의 횡단면에서 15°이격되어 위치된 축에 대해 회전되어 각각의 축에 대한 운동 범위 또는 충돌 각도를 한정한다.
도10을 위로 향하게 하여 굴곡축이 전방, 즉 앞을 향하도록 바닥에 놓고 그 위에서 왼발을 그래프의 상부에 위치시켜 굴곡/연장 축과 정렬되게 서서 이를 시연할 수 있다. 굴곡 방향으로 왼발을 전방으로 회전시키면, 라이너 림 충돌에 대한운동 한계는 가변 각도 모따기 라이너에 대해서는 대략 118°이지만, 종래 기술의 일정 각도 모따기 라이너에 대해서는 약 113°이다. 발을 동일한 축에 대해 후방으로 회전시키면, 라이너 림 접촉에 대한 운동 한계는 가변 모따기 각도 라이너에 대해 약 38°이고, 종래 기술의 일정 각도 모따기 라이너에 대해서는 약 36°이다. 이러한 과정은 대퇴부 구성요소를 15°이격되어 위치된 축에 대해 회전시켜 반복되었고, 이에 의해 실선과 점선 곡선으로 각각 도시된 가변 각도 모따기 라이너와 종래 기술의 일정 각도 모따기 라이너에 대한 운동 범위 곡선을 생성하였다. 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 라이너에 의해 제공되는 운동 범위가 우수하다.
도1 및 도3 내지 도9에 도시된 예시에서, 라이너(20)는 관골구 쉘과 연결되도록 톱니 모양의 모서리(36)를 갖는다. 톱니 각각의 스플라인 각도는 15°이고, 따라서 라이너는 모든 주위에서 15°로 배향되어 관골구 쉘의 제 위치에 고정될 수 있다. 다른 형태의 관골구 쉘과의 연결구가 채용될 수도 있다.
위의 예시에서 설명한 바와 같이, 림 표면은 모따기부이다. 다른 예시는 도11a에 도시된 바와 같이 라이너 상의 오목 림 표면이다. 이러한 실시예에서, 라이너는 볼록한 목을 갖는 스템과 끼워 맞춰진다. 본 발명에 따른 가변 기하학적 림 표면은 이러한 라이너 상에 채용될 수 있다. 이러한 예시에서, 다른 구조의 변화에 대해 운동 범위를 최적화시키기 위해 모따기부에서 처럼 림 표면의 각도를 변화시키기 보다는 표면의 곡률 반경 또는 곡률 중심이 라이너의 내경부에 대해 변화한다. 다른 연결 표면은 도11b에 도시된 볼록한 림 표면 라이너와 같이 원하는 최대 이동 범위를 얻도록 최적화될 수 있다.
본 발명에 따른 가변 기하학적 림 표면은 많은 형태의 관골구 쉘 라이너에 채용될 수 있다. 예컨대, 일실시예에서, 가변 기하학적 림 표면은 0°라이너와 함께 사용된다. 가변 기하학적 림 표면은 도면들에 도시된 바와 같이 전경된 라이너에 적용되거나 전경되지 않은 라이너와 함께 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 가변 기하학적 림 표면은 180°보다 작은 포획 각도를 갖는 관골구 쉘 라이너, 즉 라이너의 내부 오목 표면 내에 수용되도록 된 대퇴부 헤드의 덮임 범위가 180°보다 작은 라이너에 적용된다. 본 발명은 도11d에 도시된 바와 같이 180°보다 작은 덮임 범위를 갖는 리세스된 방사상 세그먼트 또는 립과 함께 사용될 수도 있다. 가변 기하학적 림 표면은 립 또는 쇼울더라고도 불리는 상승된 방사상 세그먼트를 갖는 높은 벽 라이너에 적용될 수 있고, 이는 180°보다 큰 덮임 범위로 연장된다.
본 발명의 다른 실시예는 구속식 라이너 내에 가변 기하학적 림 표면을 사용하는 것을 포함한다. 구속식 라이너는 헤드 주위에서 더 큰 반구형 덮임 범위를 가져서 헤드가 내경부 내에 구속되고, 따라서 불완전 탈구 및 탈구가 방지된다. 구속식 라이너의 사용이 운동 범위를 감소시키기 때문에 일반적으로 바람직하지 않지만, 반복성 탈구 증상이 있는 몇몇 환자에게는 필요하다.
가변 기하학적 림 표면은 함몰 또는 리세스된 내부 오목 표면을 갖는 라이너에 채용될 수 있다. 리세스된 내부 오목 표면 라이너는 탈구의 위험을 감소시키도록 대퇴부 구성요소 헤드에 더 넓은 덮임 범위를 제공한다는 점에서 구속식 라이너와 유사하다. 리세스된 라이너에서, 내부 오목 표면의 중심은 내부 오목 표면의 관절식 베어링 표면이 라이너 내로 더 깊게 가라앉도록 리세스되어, 내부 오목 표면의 관절식 베어링 표면과 라이너의 림 사이에 표면을 생성하고, 이는 탈구를 감소시키는 역할을 한다. 반구형 내부 오목 표면을 갖는 리세스된 라이너에서, 내경부의 반구형 부분은 라이너 내로 함몰되어, 내경부의 개구 부근에서 리세스된 원통형 영역을 생성하고, 여기서 내경부의 측면은 대퇴부 구성요소 헤드 주위에서 곡선으로 연장되기 보다는 개구의 방향으로 대체로 직선으로 연장된다. 그러한 라이너는 도11c에 도시되어 있다. 본 발명의 다른 실시예는 라이너의 림 표면이 가변 각도 림 표면과 유사해지도록 여러 개의 고정각 섹션으로 분리되어 있는 단일한 분리식 림 표면이다. 다른 실시예에서, 림 표면의 기하학적 형상은 라이너의 림 주위에서 변화하고, 평면에 대해 대칭이다. 즉, 평면에 대한 반사가 거울상이다.
본 발명의 양호한 실시예에 대한 이상의 설명은 단지 예시와 설명이 목적이며, 개시된 정확한 형태만 따르거나 본 발명을 그러한 형태로 제한하려는 것은 아니다. 이상의 내용에 비추어 많은 변경 및 수정이 가능하다. 실시예들은 본 발명의 원리 및 구체적인 적용을 설명하기 위해 선택되어 설명되었고, 이에 따라 당해 분야의 숙련자들이 본 발명과 다양한 실시예 및 특정한 용례에 적절하도록 고려된 다양한 수정을 사용할 수 있다.

Claims (49)

  1. 둔부 교체물용 관골구 라이너이며,
    대퇴부 구성요소의 헤드를 수용하도록 된 내부 오목 표면과,
    내부 오목 표면으로부터 라이너의 대향 측면 상에 위치된 외부 표면과,
    일반적으로 라이너의 림의 적어도 일부를 한정하고, 라이너의 내부 오목 표면과 외부 표면 사이에 위치되며, 환자 내에서의 라이너의 소정의 요구되는 각도 위치에 의해 적어도 부분적으로 한정되는 성형된 표면과,
    림 주위의 복수의 방사상 위치들 각각에서, 라이너의 내부 오목 표면 내에 수용되는 헤드를 갖는 적어도 하나의 대퇴부 구성요소의 충돌 각도를 포함하고,
    대퇴부 구성요소는 상기 림 상의 대응하는 방사상 위치에서 운동 범위의 필요한 한계를 허용하도록 배치되고,
    상기 충돌 각도는 라이너의 구조에 의해 한정된 기준선에 대해 측정되고, 성형된 표면의 형상은 라이너와의 충돌 상태에 있는 성형된 표면의 형상은 라이너와의 충돌 상태에 있는 적어도 하나의 대퇴부 구성요소의 부분의 단면 형상에 상응하는 방식으로 라이너의 림 주위에서 변화하는 것을 특징으로 하는 라이너.
  2. 제1항에 있어서, 기준선은 라이너의 축인 것을 특징으로 하는 라이너.
  3. 제2항에 있어서, 라이너의 축은 라이너의 내부 오목 표면의 중심축인 것을특징으로 하는 라이너.
  4. 제2항에 있어서, 라이너의 축은 라이너의 내부 오목 표면의 중심축과 대체로 수직한 축인 것을 특징으로 하는 라이너.
  5. 제2항에 있어서, 라이너의 축은 라이너의 외부 표면에 의해 한정된 축인 것을 특징으로 하는 라이너.
  6. 제1항에 있어서, 하나의 대퇴부 구성요소가 상기 성형된 표면을 한정하도록 채용되는 것을 특징으로 하는 라이너.
  7. 제1항에 있어서, 복수의 대퇴부 구성요소가 상기 성형된 표면을 한정하도록 채용되는 것을 특징으로 하는 라이너.
  8. 제7항에 있어서, 성형된 표면은 림 주위의 복수의 위치들 각각에서 라이너의 내부 오목 표면 내에 수용되는 헤드를 가지며 라이너와 충돌 상태에 있는 복수의 대퇴부 구성요소에 대응하는 충돌 각도의 그룹을 사용하여 결정된 각도에 의해 적어도 부분적으로 한정되는 것을 특징으로 하는 라이너.
  9. 제7항에 있어서, 성형된 표면은 림 주위의 복수의 위치들 각각에서 라이너의내부 오목 표면 내에 수용되는 헤드를 가지며 라이너와 충돌 상태에 있는 복수의 대퇴부 구성요소에 대응하는 단면 형상의 그룹을 사용하여 결정된 단면에 의해 적어도 부분적으로 한정되는 것을 특징으로 하는 라이너.
  10. 제1항에 있어서, 성형된 표면의 적어도 일부는 단면이 모따기부인 것을 특징으로 하는 라이너.
  11. 제1항에 있어서, 성형된 표면의 적어도 일부는 단면이 곡선인 것을 특징으로 하는 라이너.
  12. 제11항에 있어서, 곡선의 곡률 반경 및 곡률 중심은 라이너의 내부 오목 표면 내에 수용되는 헤드를 갖는 대퇴부 구성요소의 운동 범위를 최적화하도록 라이너의 구조에 대해 변화하는 것을 특징으로 하는 라이너.
  13. 제11항에 있어서, 곡선은 볼록한 것을 특징으로 하는 라이너.
  14. 제11항에 있어서, 곡선은 오목한 것을 특징으로 하는 라이너.
  15. 제1항에 있어서, 성형된 표면은 라이너의 림 주위에서 변화하고 평면에 대해 대칭인 것을 특징으로 하는 라이너.
  16. 제1항에 있어서, 라이너의 외부 표면은 환자의 관골부 내에 직접 수용되는 것을 특징으로 하는 라이너.
  17. 제16항에 있어서, 라이너의 외부 표면은 뼈 시멘트에 의해 환자의 관골구 내에 고정되는 것을 특징으로 하는 라이너.
  18. 제1항에 있어서, 라이너의 외부 표면은 관골구 쉘 내에 수용되고 관골구 쉘은 환자의 관골구 내에 수용되는 것을 특징으로 하는 라이너.
  19. 제1항에 있어서, 내부 오목 표면의 개구를 가로지르는 거리는 약 22㎜ 내지 36㎜인 것을 특징으로 하는 라이너.
  20. 제1항에 있어서, 라이너의 외부 표면은 약 40㎜ 내지 80㎜의 외경을 갖는 관골구 쉘 내에 수용되는 것을 특징으로 하는 라이너.
  21. 제1항에 있어서, 관골구 쉘 내에 라이너를 고정시키는 로킹 표면을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라이너.
  22. 제21항에 있어서, 로킹 표면은 톱니 형상의 모서리를 포함하는 것을 특징으로 하는 라이너.
  23. 제1항에 있어서, 상기 라이너 상에 쇼울더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라이너.
  24. 제1항에 있어서, 내부 오목 표면의 중심은 라이너가 수용되는 표면의 중심으로부터 오프셋된 것을 특징으로 하는 라이너.
  25. 제24항에 있어서, 내부 오목 표면의 중심은 측방으로 약 10㎜ 까지 변위되는 것을 특징으로 하는 라이너.
  26. 제24항에 있어서, 내부 오목 표면의 중심은 측방으로 약 4㎜ 변위되는 것을 특징으로 하는 라이너.
  27. 제24항에 있어서, 내부 오목 표면의 중심은 중앙으로 약 8㎜ 까지 변위되는 것을 특징으로 하는 라이너.
  28. 제1항에 있어서, 내부 오목 표면의 개구는 전경되는 것을 특징으로 하는 라이너.
  29. 제28항에 있어서, 라이너의 내부 오목 표면의 중심축은 라이너가 수용되는 표면의 중심축에 대해 약 45도 까지 전경되는 것을 특징으로 하는 라이너.
  30. 제28항에 있어서, 라이너의 내부 오목 표면의 중심축은 라이너가 수용되는 표면의 중심축에 대해 약 20도 전경되는 것을 특징으로 하는 라이너.
  31. 제1항에 있어서, 라이너의 내부 오목 표면의 중심축은 라이너가 수용되는 표면의 중심축에 대해 약 45도 까지로 배치되는 것을 특징으로 하는 라이너.
  32. 제1항에 있어서, 라이너의 내부 오목 표면의 중심축은 라이너가 수용되는 표면의 중심축에 대해 약 20도로 배치되는 것을 특징으로 하는 라이너.
  33. 제1항에 있어서, 라이너는 구속식 라이너이고, 라이너의 내부 오목 표면은 라이너의 내부 오목 표면 내에 수용되는 대퇴부 구성요소의 헤드의 180°보다 더 큰 덮임 범위를 제공하는 것을 특징으로 하는 라이너.
  34. 제1항에 있어서, 라이너는 라이너의 내부 오목 표면 내에 수용되는 대퇴부 구성요소의 헤드의 180°보다 작은 덮임 범위를 갖는 리세스된 방사상 세그먼트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라이너.
  35. 제34항에 있어서, 리세스된 방사상 세그먼트의 림의 성형된 표면은,
    a) 라이너와 충돌 상태에 있는 적어도 하나의 대퇴부 구성요소의 단면 형상에 상응하는 방식으로 그리고 b) 방사상 세그먼트를 따른 복수의 방사상 위치들 각각에서 라이너의 내부 오목 표면 내에 수용되는 헤드를 가지며 상기 방사상 세그먼트의 상기 림 상의 방사상 위치에서 양호한 운동 범위의 한계를 허용하도록 배치된 적어도 하나의 대퇴부 구성요소의 충돌 각도에 적어도 부분적으로 기초하여 변화하고, 상기 충돌 각도는 라이너의 구조에 의해 한정된 기준선에 대하여 측정된 것을 특징으로 하는 라이너.
  36. 제1항에 있어서, 라이너의 내부 오목 표면은 라이너의 내부 오목 표면 내에 수용되는 대퇴부 구성요소의 헤드의 180°보다 작은 덮임 범위를 제공하는 것을 특징으로 하는 라이너.
  37. 제1항에 있어서, 내부에서 대퇴부 구성요소의 헤드가 관절 운동하는 내경부의 표면과 림 표면 사이에 위치된 표면을 더 포함하여 탈구를 감소시키는 것을 특징으로 하는 라이너.
  38. 제1항에 있어서, 라이너의 림 주위의 복수의 방사상 위치들 각각에서 라이너와 충돌 상태에 있는 대퇴부 구성요소의 부분의 충돌 각도 및 단면 형상은 라이너와 대퇴부 구성요소의 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 특정되고, 컴퓨터는 대퇴부 구성요소가 림 상에서 충돌하는 라이너 림 상의 방사상 위치를 한정하도록 라이너 내에서의 대퇴부 구성요소의 회전을 시뮬레이팅하여 상기 방사상 위치에서 림 상에서의 대퇴부 구성요소의 충돌 각도 및 단면 형상을 결정하는 것을 특징으로 하는 라이너.
  39. 제1항에 있어서, 라이너의 림 주위에 복수의 방사상 위치들 각각에서 라이너와 충돌 상태에 있는 대퇴부 구성요소의 부분의 충돌 각도 및 단면 형상은 대퇴부 구성요소가 림 상에서 충돌하는 라이너 림 상의 방사상 위치를 한정하도록 라이너 내에서 대퇴부 구성요소를 수동으로 회전시켜 상기 방사상 위치에서 림 상에서의 대퇴부 구성요소의 충돌 각도 및 단면 형상을 결정함으로써 특정되는 것을 특징으로 하는 라이너.
  40. 제1항에 있어서, 내부 오목 표면은 내경부인 것을 특징으로 하는 라이너.
  41. 제1항에 있어서, 내부 오목 표면은 일반적으로 반구형인 것을 특징으로 하는 라이너.
  42. 제1항에 있어서, 내부 오목 표면은 일반적으로 달걀형인 것을 특징으로 하는 라이너.
  43. 제1항에 있어서, 내부 오목 표면은 일반적으로 타원형인 것을 특징으로 하는 라이너.
  44. 제1항에 있어서, 내부 오목 표면은 일반적으로 장원형인 것을 특징으로 하는 라이너.
  45. 제1항에 있어서,
    내부 오목 표면은 내경부이고,
    내경은 약 22㎜ 내지 약 32㎜이고,
    내경부의 개구는 전경되고,
    라이너의 외부 표면은 관골구 쉘의 내경부 내에 수용되고,
    성형된 표면은 모따기부를 포함하며, 모따기부의 각도는 환자 내에서의 라이너의 주어진 필요한 각도 위치에 의해 적어도 부분적으로 한정되고,
    림 주위의 복수의 방사상 위치들 각각에서 라이너의 내경부에 수용되는 헤드를 가지며 상기 림 상의 대응하는 방사상 위치에서 양호한 운동 범위의 한계를 허용하도록 배치된 적어도 하나의 대퇴부 구성요소의 충돌 각도와,
    상기 충돌 각도는 라이너의 구조에 의해 한정된 기준선에 대해 측정되고,
    모따기부는 라이너와 충돌 상태에 있는 적어도 하나의 대퇴부 구성요소 부분의 단면 형상에 상응하는 방식으로 라이너의 림 주위에서 변화하는 것을 특징으로 하는 라이너.
  46. 인공 삽입물 장치는 관골구 내에 수용되는 외부 표면 및 라이너를 수용하는 내부 오목 표면을 포함하는 관골구 쉘을 포함하며,
    관골구 라이너는,
    대퇴부 구성요소의 헤드를 수용하는 내부 오목 표면과,
    내부 오목 표면으로부터 라이너의 대향 측면 상에 위치되고 관골구 쉘의 내부 오목 표면 내에 수용되는 외부 표면과,
    라이너의 림의 적어도 일부를 한정하며 라이너의 내부 오목 표면과 외부 표면 사이에 위치되고 환자 내에서의 라이너의 주어진 소정의 요구되는 각도 위치에 의해 한정되는 성형된 표면과,
    림 주위의 복수의 방사상 위치들 각각에서, 라이너의 내부 오목 표면에 수용되는 헤드를 가지며 상기 림 상의 대응하는 방사상 위치에서 양호한 운동 범위의 한계를 허용하도록 배치된 적어도 하나의 대퇴부 구성요소의 충돌 각도를 갖고,
    상기 충돌 각도는 라이너의 구조에 의해 한정된 기준선에 대해 측정되고,
    성형된 표면의 형상은 라이너와의 충돌 상태에 있는 적어도 하나의 대퇴부 구성요소의 부분의 단면 형상에 상응하는 방식으로 라이너의 림 주위에서 변화하는 것을 특징으로 하는 라이너.
  47. 제1항에 있어서, 헤드, 목 및 스템을 포함하는 대퇴부 구성요소를 더 포함하고, 상기 헤드는 라이너의 내부 오목 표면 내에서 관절 운동하는 것을 특징으로 하는 라이너.
  48. 가변 림 표면 기하학적 형상을 갖는 관골구 라이너를 제작하는 방법이며,
    (a) 대퇴부 구성요소의 헤드를 수용하는 내부 오목 표면과, 내부 오목 표면으로부터 라이너의 대향 측면 상에 위치된 외부 표면과, 일반적으로 라이너의 림의 적어도 일부를 한정하고 라이너의 내부 오목 표면과 외부 표면 사이에 위치되는 표면을 포함하는 관골구 라이너를 제공하는 단계와,
    (b) 대퇴부 구성요소가 림 상에서 충돌하는 라이너의 림 상의 방사상 위치를 한정하기 위해 관골구 라이너 내에서 대퇴부 구성요소를 회전시켜 그러한 방사상 위치를 기록하는 단계와,
    (c) 그러한 방사상 위치에서 림 상의 대퇴부 구성요소의 충돌 각도를 한정하여 그러한 충돌 각도를 기록하는 단계와,
    (d) 라이너와의 충돌 상태에 있는 대퇴부 구성요소의 부분의 단면 형상에 적어도 부분적으로 기초하여 충돌 각도 및 방사상 위치에서 림 세그먼트의 양호한 단면 형상 및 위치를 한정하고 그러한 림 세그먼트의 양호한 단면 형상 및 위치를 기록하는 단계와,
    (e) 대퇴부 구성요소가 림 상에서 충돌하는 림 상의 개별 방사상 위치를 한정하기 위해 관골구 라이너 내에서 대퇴부 구성요소를 회전시켜 그러한 방사상 위치를 기록하는 단계와,
    (f) 필요하다면 단계(c) 내지 단계(e)를 반복하는 단계와,
    (g) 단계(b) 내지 단계(e)에서 얻어진 데이터를 사용하여 가변 기하학적 림 표면을 갖는 라이너를 형성하는 단계를 포함하고,
    라이너 림의 형상은 라이너와 충돌 상태에 있는 대퇴부 구성요소의 부분의 단면 형상에 상응하는 방식으로 복수의 방사상 위치에서 변화하는 것을 특징으로 하는 방법.
  49. 가변 기하학적 림 표면을 갖는 관골구 라이너를 제작하는 방법이며,
    (a) 적어도 처리 기능, 실행 기능 및 저장 기능을 포함한 컴퓨터에서, 대퇴부 구성요소의 헤드를 수용하는 내부 오목 표면을 갖는 라이너를 포함하는 관골구 구성요소와, 내부 오목 표면으로부터 라이너의 대향 측면 상에 위치된 외부 표면과, 일반적으로 라이너의 림의 적어도 일부를 한정하고 라이너의 내부 오목 표면과 외부 표면 사이에 위치된 표면을 포함하는 관골구 구성요소와, 대퇴부 구성요소를 시뮬레이팅하는 단계와,
    (b) 컴퓨터에서, 대퇴부 구성요소가 림 상에서 충돌하는 라이너의 림 상의 방사상 위치를 한정하기 위해 관골구 라이너 내에서 대퇴부 구성요소를 회전시켜 그러한 방사상 위치를 기록하는 단계와,
    (c) 그러한 방사상 위치에서 림 상의 대퇴부 구성요소의 충돌 각도를 한정하여 그러한 충돌 각도를 기록하는 단계와,
    (d) 라이너와의 충돌 상태에 있는 대퇴부 구성요소의 부분의 단면 형상에 적어도 부분적으로 기초하여 충돌 각도 및 방사상 위치에서 림 부분의 양호한 단면형상 및 위치를 한정하고 그러한 림 부분의 양호한 단면 형상 및 위치를 기록하는 단계와,
    (e) 컴퓨터에서, 대퇴부 구성요소가 림 상에 충돌하는 림 상의 개별 방사상 위치를 한정하기 위해 관골구 라이너 내에서 대퇴부 구성요소를 회전시켜 그러한 방사상 위치를 기록하는 단계와,
    (f) 필요하다면 단계(c) 내지 단계(e)를 반복하는 단계와,
    (g) 단계(b) 내지 단계(e)에서 얻어진 데이터를 사용하여 가변 기하학적 림 표면을 갖는 라이너를 형성하는 단계를 포함하고,
    라이너 림의 형상은 라이너와 충돌 상태에 있는 대퇴부 구성요소의 부분의 단면 형상에 상응하는 방식으로 복수의 방사상 위치에서 변화하는 것을 특징으로 하는 방법.
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