KR20070058387A

KR20070058387A - 관절 보철기 및 이의 용도와 응용방법

Info

Publication number: KR20070058387A
Application number: KR1020067027883A
Authority: KR
Inventors: 퍼-잉바 브래네마크
Original assignee: 피오스 바이오텍 에이비
Priority date: 2004-06-01
Filing date: 2005-05-30
Publication date: 2007-06-08
Also published as: WO2005117764A8; CN1964680A; SE528323C2; JP2008500870A; EP1755498A1; SE0401400D0; HK1100202A1; CN1964680B; WO2005117764A1; BRPI0511692A; US20070185583A1; JP4500350B2; SE0401400L

Abstract

본 발명은 제1 고정 엘리먼트(1a)와 제2 고정 엘리먼트(2b)및 탄성 물질의 관절체(9)를 포함하는 관절 보철기에 관한 것이다. 상기 관절체(9)는 상기 두개의 고정 엘리먼트(1a,1b)에 부착된다. 상기 각각의 고정 엘리먼트(1a,1b)는 고정축(A,B)을 갖는 각각의 뼈에 고정된다. 본 발명에 따르면, 상기 고정축(1a, 1b)들은 상기 관절 보철기에 하중이 걸리지 않는 경우 상호 충돌하지 않도록 구성되어 있다. 본 발명은 또한 관절 보철기의 용도와 관절 보철기의 응용방법에 관한 것이다.

관절, 보철, 관절 보철기, 고정 엘리먼트, 고정물

Description

관절 보철기 및 이의 용도와 응용방법 {A JOINT PROSTHESIS, USE OF SUCH AND A METHOD FOR THE APPLICATION OF A JOINT PROSTHESIS}

본 발명의 목적달성을 위한 제1 양태는, 제1 고정 엘리먼트와 제2 고정 엘리먼트 및 탄성 물질인 관절체를 포함하는 관절 보철기와 관한 것으로, 상기 관절체가 고정된 상기 관절 보철기는 최소한 제1 굴곡면에서 휘어질 수 있고, 상기 관절체는 상기 제1 및 제2 고정 엘리먼트에 고정되고, 상기 고정 엘리먼트 각각은 각각의 뼈의 수평축에서 움직이는 각각의 고정축을 가진 각각의 뼈에 부착되어 고정되고, 상기 고정축은 조인트 보철기가 하중을 받지 않는 상태에서 서로 충돌하지 않는다.

본 발명의 목적달성을 위한 제2 양태는, 상기 관절 보철기의 용도에 관한 것이다.

본 발명의 목적달성을 위한 제3 양태는, 상기 제1 및 제2 고정 엘리먼트에 고정된 탄성 관절체를 포함하고, 상기 고정 엘리먼트는 각각의 뼈의 수평축에서 움직이는 각각의 고정축을 가진 각각의 뼈에 고정되는 관절 보철기의 응용방법에 관한 것이다.

상기 언급된 관절 보철기는, 예를 들면, 미국특허 5 011 497에 개시되어 있다. 상기 특허에 따른 종래의 관절 보철기는 탄성중합체(elastomeric material)의 망상조직을 가지고 한 쌍의 핀 사이에 부착되는 관절체를 포함하고, 상기 핀은 각각 관모양의 나사에 끼워져 관절 보철기가 부설되는 뼈에 고정되고, 상기 핀은 탄성중합체에 삽입된 플랜지에 의하여 망상조직에 고정된다. 상기 핀과 나사는 생체적합물질로 만들어 진다.

상기 종래의 관절 보철기는 여러 면에서 유용하고, 간단한 구조로써 양질의 성능을 제공하고 있다. 그러나, 때때로 단점을 수반하면서 일정한 한계를 수반할 수 있다.

상기 미국 특허 5 011 497에 따른 관절 보철기는 각각의 뼈에 고정된 핀이 보철기가 하중을 받지 않는 상태에서 서로 일직선 상에 위치하게 된다. 이것은 관절체의 탄성력이 관절의 곧은 상태를 유지하고자 하는 목적을 가지고 있다.

그러나 어떤 환자에게 있어서는 하중을 받지 않는 상태에서 관절이 약간 각을 가질 필요가 있다. 그러한 경우는, 예를 들어, 류머티즘 관절염 환자의 손가락 관절과 같은 관절은 각을 가지는 고유의 경향이 있다. 일례로 상기 미국특허 5 011 497과 같은 종래의 관절 보철기에 있어서는, 관절은 매순간 굴곡에 반작용하는 힘에 영향을 받는다.

유럽특허 EP 1 300 122와 미국특허 6,319,284에서는 고정축이 상호 각을 이루는 관절 보철기가 개시되어 있다.

상기 종래의 관절 보철기는 하나의 굴곡면에서만 굴곡이 가능하다. 대부분의 경우 관절의 주 운동방향에 수직인 측면으로도 굴곡 조절이 요구된다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 요구를 만족시키기 위해 제공된다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 제1 양태는 청구항1의 전문에서 정의된 바와 같이 제1 굴곡면에 수직인 제2 굴곡면에서도 휘어질 수 있고, 상기 제1 굴곡면에서 굴곡에 대한 관절체의 저항 모멘트가 제2 굴곡면에서의 저항 모멘트 보다 작은 관절체가 부착된 관절 보철기를 제공한다.

이러한 이유로 축들은 상호 충돌하지 않고, 즉 평행하여 위치하거나 기울어져 있으며, 관절체의 탄성은, 관절 보철기가 환자에 장착되면, 관절에 각이 있는 상태를 제공하게 되고, 환자가 편안함을 느낄 수 있는 각을 제공한다. 미리 굽혀진 관절은 펴진 관절만큼 굽혀질 필요가 없다는 점에서 굴절인장응력을 축소할 수 있다는 효과가 있다. 이것은 매일 간단한 조작으로 가능하며, 이때 MCP관절의 각은 ROM관절의 각보다 상당히 작다. 관절체가 부착된 관절 보철기는 제1 굴곡면에 수직인 다른 굴곡면에서도 휘어질 수 있어, 종래의 관절 보철기에서 허용되지 않는 범위에서도 관절이 제어될 수 있다. 따라서, 어느 정도 실제 관절의 운동 방향에 측면으로 제어된 굴곡력 확보를 충족시킨다. 제1 굴곡면에서 굴곡에 대한 관절체의 저항 모멘트는 제2 굴곡면에서의 저항 모멘트보다 작기 때문에, 상기 관절 보철기는 통상 큰 굴절각을 필요로 하는 관절의 정상 굴곡방향에서 크게 휘어질 수 있는 반면 측방향의 굴곡 능력이 더욱 제한됨은 물론 측방향 굴곡력도 제한되게 된다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 고정축들은 제1 굴곡면의 돌출부에서 상호 각을 이룬다. 대부분의 경우, 이렇게 고정축들이 상호 각을 이루면 본 발명의 관절 보철기가 장착됐을 경우, 각을 이룬 위치를 구성한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 각은 5-30°이고 바람직하게는 10-20°의 범위이다. 이는 관절에 대한 가장 적당한 각도이며, 따라서 이러한 간격 이내에서 양 축이 각을 이루는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 고정축은 제2 굴곡면에서도 각을 이루고, 제1 각은 제2 각보다 크며, 이러한 방법으로 굴곡능력은 제2 면에서 쉽게 얻어질 수 있고, 양 축의 각을 상기 언급된 방법으로 조절하여 제2 굴곡면에서의 경사각이 상기 방향에서 굴곡 요구에 더 제한되고 조절된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 두개의 고정축은 서로 평행하다. 이는 관절 보철기가 장착되었을 때, 관절에 각을 부여하는 사전 압축응력에 대한 대안으로 제공될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 관절체는 제1 굴곡면 고정축의 돌출부 각각의 한쪽면에 위치한 제1 경계면과 제2 경계면을 포함하고, 상기 제1 굴곡면의 횡단면은 상호 다른 윤곽을 가지고 각각의 윤곽은 굴곡축의 상기 돌출부에 대해 최소한 1개의 오목부를 가진다.

관절체의 경계면은 비대칭 형상이어서 휨과 굴곡력 크기 간에 일정수준의 기능을 달성할 수 있으며, 따라서 중립 위치로부터 하나의 또는 다른 방향에서의 굴곡은 다르게 된다. 상기 실시예에 따른 관절 보철기는 다른 방향보다 한쪽 방향에서 관절의 굴곡성을 용이하게 한다는 통상의 필요를 만족시킬 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 두개의 경계면과 경계면의 오목부 각각은 곡률반경이 다르다. 이것은 하나의 또는 다른 방향으로의 굴곡에 대한 다양한 굴곡특성요건을 제공하기 위한 간단하면서도 유익한 방법이다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 제1 고정 엘리먼트의 고정축 으로부터의 두개의 경계면의 각각의 오목부 까지의 거리는 다르다. 이것은 비대칭 요구조건을 달성하기 위한 대안으로 간단한 방법이다. 또한 오목부에 다양한 곡률반경을 갖도록 구성하는 것도 가능하다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 오목부는 제2 고정 엘리먼트 보다 제1 고정 엘리먼트에 더 가까이 위치한다. 따라서, 관절의 수직방향에서 비대칭이 나타나게 되며 따라서 관절 보철기의 비대칭 굴곡특성은 원하는 정도에 더 영향을 받게 된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 최소한 고정 엘리먼트의 하나는 관절체에 고정된 말단 플랜지를 포함하고, 상기 플랜지는 관절체의 중앙부를 향하는 볼록곡면을 포함하는 휘어진 모양을 가진다. 바람직하게는, 양측의 고정 엘리먼트 모두 이러한 모양을 가진다. 관절체에 삽입된 상기 고정 엘리먼트의 말단 플랜지는 상기 미국특허5 011 497 의 관절체에도 설명되어 있으며 평편한 모양을 가진다. 상기 볼록 곡면은 말단 플랜지와 상기 관절체 사이에서 훨씬 유리한 효과를 제공하며, 특히 상기 관절 보철기는 환자가 휴식시 일정한 각을 유지하게 된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 관절 보철기는 손가락 관절 보철기이다. 손가락 관절 보철기가 본 발명의 근간을 이루며, 본 발명의 효과다.

상기 언급된 관절 보철기 실시예들은 청구항1의 종속항에서 정의된다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 제2 양태에서, 본 발명의 관절 보철기는 사람의 손상된 관절을 대체할 수 있다.

본 발명의 제3 양태에서, 관절 보철기는 상기 제1 면에 수직인 제2 굴곡면 에서 굴곡이 가능하며, 제1 굴곡면에서의 굴곡에 대한 관절체의 저항 모멘트는 제2 굴곡면에서의 저항 모멘트보다 더 작은 것을 정의한 청구항13으로 본 발명의 목적인 관절 보철기의 응용방법을 제시하고 있다.

본 발명의 실시예에 따른 방법은 청구항13의 종속항에서 정의된다.

본 발명의 실시예에 따른 효과들은 상기 관절 보철기와 적용방법에 제공되고 있다.

본 발명에 따른 관절 보철기는 실시예와 상세한 설명에 의해 보다 더 구체적으로 설명되고, 첨부된 도면으로 지지된다.

도 1은 종래의 관절 보철기의 종단면도

도 2는 본 발명에 따른 관절 보철기의 일실예에 따른 종단면도

도 3은 본 발명에 따른 관절 보철기의 다른 일실예에 따른 종단면도

도 4는 본 발명에 따른 관절 보철기의 일례로서, 도 1-3에 나타난 바에 수직 인 종단면도

도 5-9는 본 발명에 따른 관절 보철기의 다른 일실예에 따른 종단면도

도 10은 치수가 표시된 본 발명에 따른 관절 보철기의 일실예에 따른 측면도

도 11은 도 10의 관절 보철기의 배면도

도 12는 본 발명에 따른 관절 보철기의 측면도 및

도 13은 도 12의 배면도의 상세도이다.

도면1은 손가락 관절 보철기로서 종래 관절 보철기의 종단면이다. 관절 보철기는 규소고무 또는 폴리우레탄으로 구성되는 탄성중합체의 관절체(110)를 포함한다. 이 관절체는 생체적합물질, 바람직하게는 티타늄으로 이루어진 핀(111) 형태인 한 쌍의 고정 엘리먼트에 연결되고, 상기 고정 엘리먼트는 핀의 말단 플랜지(112) 둘레에 사출성형된 관절체에 고정되고, 상기 말단 플랜지는 상기 탄성중합체에 완전히 삽입된다.

각각의 핀(111)은 관모양의 나사(117)에 삽입되며, 생체적합물질로 이루어지고, 바람직하게는 핀과 같은 동일한 특성을 가진다. 즉, 티타늄으로 구성되어야 한다. 나사는 말단 플랜지(118)를 포함하고 채널에 고정되어 다시 뼈에 고정되며, 이때 뼈는 불균형 하중에 따른 부식을 방지하고 보철기가 큰 하중에 오래 견딜 수 있는 보철기로 운동량이 많은 어린 환자는 종래 실시예의 보철기를 착용했을 때 보다 오랜 기간 활동할 수 있다. 나사의 홈은 핀홈에 완전히 끼워졌을 때 나사의 바닥 에 닿지 않도록 충분히 길다. 상기 관절 보철기는 나사가 뼈에 고정되어 있을 때, 상기 핀(111)이 상기 나사(117)에 삽입됨으로 인해 조립이 용이해진다. 조립 후 나사의 핀들은 핀들 사이에 위치한 탄성물질인 관절체(110)에 의해 압력을 받게 된다. 아마도 핀들은 조립된 이후에 나사를 통하여 조여진다. 보철기 사용시 핀들과 나사들 사이에 움직임이 없기 때문에 보철기 마멸은 최소화되고, 이로 인해 생활이 편리해지고, 인체조직에 들어간 보철기 조각에 의해 야기되는 감염 및 염증의 위험은 완전 제거되어 진다. 본 발명의 다른 효과는 관절 보철기가 어떠한 이유로 제대로 작동을 하지 않을 때, 부속핀이 장착된 관절체를 뼈에 고정된 나사의 간단한 조작으로 쉽게 교환될 수 있다는 점이다. 핀은 원통형이어서, 나사 안에서 회전이 가능하고, 그로인해 보철기는 조절하기가 훨씬 쉬워지나, 회전성 또한 보철기의 사용 중에 적절한 위치각이 변한다는 위험을 수반한다. 비록 회전 가능한 실시가 회전방지수단이 갖춰진 실시보다 덜 비싸더라도, 핀은 회전될 수 없는 방법으로 구멍에서 안내되어지는 것이 더 바람직 하다. 핀 위 또는 돌출부는 홈에 각각 수용되거나 또는 상기 핀과 홈은 원통형이 아닐 수 있다. 예를 들어, 핀과 홈은 6각형일 수 있으며, 나사는 핀 스패너에 의해 조여질 수 있다. 나사에는 스크류 드라이버 구멍 또는 육각형의 플랜지가 형성될 수 있다. 탄성 관절체(10)로 인해 관절 보철기는 잠겨지지 않는다.

도면 2는 본 발명의 실시예에 따른 손가락 보철기를 나타낸다. 도면2에서 관절 보철기는 도면1에 따른 종래 관절 보철기와 근본적으로 비슷하다. 따라서 상기 관절 보철기는 관모양의 나사(7a,7b)에 끼워질 수 있는 고정 엘리먼트(1a,1b)를 갖 추고 있다. 도면2에 의한 발명과 도면1의 종래의 관절 보철기의 차이점은 본 발명의 관절 보철기에서 고정 엘리먼트( 1a,1b)의 고정축 A,B는 관절 보철기가 하중을 받지 않을 때 상호 각α를 형성하지 않는다는 것이다. 도시된 예에 의하면, 각 α=15°이다. 관절체(9)의 탄성으로 관절 보철기는 중립위치를 유지한다.

도면3은 본 발명에 따른 손가락 관절 보철기의 또 다른 실시예를 나타낸다. 여기서 두개의 고정축 A,B는 평행하지만 하중을 받지 않은 상태에서 상호 거리d를 유지한다. 상기 예에 따른 보철기는 고정 엘리먼트가 부착되었을 때, 즉 두개의 뼈에 있는 각각의 채널에 있는 핀(1a,1b)은 서로 반대방향에 위치하고 축A,B사이의 변위d는 관절에 각을 강제할 수 있다.

도면4에서 손가락 관절 보철기는 제2 굴곡면의 하중을 받지 않는 상태에서 상호 각β를 형성하는 고정축 A,B를 가지면서, 도면1-3의 단면에 수직인 종단면을 형성한다. 상기 면의 경사는 측방향에서 경사가 강제로 구성되도록 한다. 상기 예에서는 β=7°이다 .

도면5-9는 관절 보철기의 일부 실시예의 종단면도를 나타낸다. 상기 관절체는 관절 보철기의 각이 형성된 중립 위치를 지지하고 다양한 방향에서 운동각과 근력 사이의 관계와 관련, 중립위치의 최적특징 달성 측면도를 나타낸다.

도면 5의 실시예 에서는 일측 중앙에 위치하고, 돌출부(12)에 의해 분리된 두개의 오목부(11)와 그 반대방향에 위치하는 1개의 오목부(10)로 구성된 관절체(9)로 구성된다.

도면6의 실시예 에서는, 일측면은 곡률반경이 상대적으로 큰 오목부(13)를 가지며, 그 반대면 에는 작은 곡률반경을 가지고 관절의 수직측면에 위치한 오목부(14)를 가지는 관절체(9)로 구성된다.

도면7은 횡단면에 각을 형성하는 고정축을 가지면서 도면6과 유사한 관절체(9)를 도시하고 있다.

도면8과9는 상호 다른 곡률반경과 다른 위치를 가지는 오목부(13,14)의 또 다른 실시예이다.

도면10은 손가락 관절 보철기의 다른 실시예로 단위는 mm이다.

도면11은 도면10의 관절 보철기의 배면도이다.

상기 예에서 고정 엘리먼트(1)의 말단 플랜지(2)는 곡선형태이다. 도면12는 손가락 관절 보철기의 측면 상세도이고, 도면13은 도면12에서 고정 엘리먼트(1)의 배면도이다.

관절체(9)의 재료는 Chronoflex™80shoreA 또는 Pellethane™85shoreA 로 알려진 탄성체가 적당하다.

Claims

제1 고정 엘리먼트(1a), 제2 고정 엘리먼트(1b), 관절체(9)로 구성되어 있고, 상기 관절체(9)는 탄성물질로 이루어져 있어 최소한 제1 굴곡면에서 휘어질 수 있으며, 상기 관절체(9)는 상기 제1(1a)과 제2(1b) 고정 엘리먼트에 부착되고, 각각의 고정 엘리먼트는 각각의 고정축(A,B)을 가진 각각의 뼈에 고정되고 각각의 뼈의 수직축을 따라 움직이며, 상기 고정축(A,B)은 하중을 받지 않는 상태에 있을 때 상호 충돌하지 않으며, 관절체가 부착된 관절 보철기는 상기 제1 굴곡면에 수직한 제2 굴곡면에서도 휘어질 수 있으며, 제1 굴곡면 에서 굴곡에 대한 관절체(9)의 저항 모멘트는 제2 굴곡면에서의 저항 모멘트보다 작은 것을 특징으로 하는 관절 보철기.
청구항1에 있어서, 상기 고정축(A,B)은 상기 제1 굴곡면의 돌출부에서 상호 제1 각(α)을 형성하는 것을 특징으로 하는 관절 보철기.
청구항2에 있어서, 상기 제1 각(α)은 5-30°이고, 바람직하게는 10-20°의 범위인 것을 특징으로 하는 관절 보철기.
청구항1-3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정축(A,B)는 상기 제2 굴곡면의 돌출부에서 상호 제2 각(β)을 형성하고, 상기 제1 각(α)은 상기 제 2각(β)보다 큰 것을 특징으로 하는 관절 보청기.
청구항1에 있어서, 상기 제1 및 제2 고정축(A,B)은 상호 평행인 것을 특징으로 하는 관절 보청기.
청구항1-5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 관절체(9)는 상기 제1 굴곡면의 고정축 돌출부 각각의 어느 한 면에 위치한 제1 경계면과 제2 경계면을 포함하고, 상기 제1 굴곡면의 횡단면에서 상기 경계면은 다른 윤곽을 가지고, 각각의 윤곽은 굴곡축의 상기 돌출부에 최소한 하나의 부분(10,11,13,14)에 오목부를 가진 것을 특징으로 하는 관절 보철기.
청구항 6에 있어서, 제1 경계면의 오목부(10,13)는 제2 경계면의 오목부(12,14)에 비해 다른 곡률반경을 가지는 것을 특징으로 하는 관절 보철기.
청구항 6-7 중 어느 한 항에 있어서, 제1 고정 엘리먼트의 고정축 으로부터 각각의 경계면의 오목부(10,11,13,14)까지의 거리가 상호 다른 것을 특징으로 하는 관절 보철기.
청구항 6-8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 오목부들(14) 중 최소한 하나는 제2 고정 엘리먼트(1b)보다 제1고정 엘리먼트(1a)로부터 더 멀리 위치한 것을 특징으로 하는 관절 보철기.
청구항 1-9 중 어느 한 항에 있어서, 고정 엘리먼트 중 최소한 하나의 엘리먼트는 상기 관절체(9)에 고정된 말단 플랜지(2)를 포함하고, 상기 플랜지는 관절체의 중앙 부분에 볼록면을 포함하는 만곡 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 관절 보철기.
청구항 1-10 중 어느 한 항에 있어서, 상기 관절 보철기는 손가락 관절 보철기인 것을 특징으로 하는 관절 보철기.
청구항 1-11 중 어느 한 항에 있어서, 상기 관절 보철기는 사람의 손상된 관절을 대체하기 위한 관절 보철기의 용도.
제1 및 제2 고정 엘리먼트에 부착된 탄성 관절체가 포함된 관절 보철기의 응용과 관련된 방법에서, 상기 고정 엘리먼트는 각각의 뼈에 고정되며 각각의 뼈의 수직축에서 움직이는 각각의 고정축을 가지고, 상기 고정축은 관절 보철기가 하중을 받지 않는 상태에서 상호 충돌하지 않으며, 관절체가 부착된 관절 보철기는 최소한 제1 굴곡면에서 굴곡될 수 있으며, 관절체가 부착됨으로써 관절 보철기는 상기 제1 면에 수직인 제2 굴곡면에서 굴곡될 수 있으며, 제1 굴곡면에 대한 관절체의 저항 모멘트는 제2 굴곡면에서의 저항 모멘트보다 작은 것을 특징으로 하는 관절 보철기 응용방법.
청구항13에 있어서, 청구항1-11 중 어느 한 항에 따른, 상기 관절 보철기의 용도에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 관절 보철기 방법.