KR20070067688A - 골수강내 금속정의 고정을 위한 공면 ｘ-선 유도 조준 아암 - Google Patents

골수강내 금속정의 고정을 위한 공면 ｘ-선 유도 조준 아암 Download PDF

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Abstract

본 발명은 골수강내 뼈 금속정(intramedullary bone nail)에 원위부(distal) 고정 스크류를 삽입하기 위한 공면(coplanar) X-선 유도 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 장치는 보호 슬리브들의 삽입을 허용하는 공면 구멍들을 가진다. 드릴과 뼈 스크류들은 보호 슬리브들을 통해 삽입될 수 있다. 조준 아암(aiming arm)에 있는 방사선 불투과성 표적 표지들은 X-선 빔이 조준 아암 교차 구멍들(transverse holes)과 공면이 되도록 X-선 광원의 용이한 위치 결정을 가능하게 한다. X-선 광원이 정확히 방향성을 잡은 후에, 단일의 X-선 스냅샷은 이식된 골수강내 금속정의 정확한 변형을 평가하기에 충분하다. X-선 빔은 골수강내 금속정 구멍들과 동축적일 필요는 없다. 조준 아암은 가동 영역(mobile portion)과 금속정에 고정된 고정 영역을 가지며, 조준 아암은 조절될 수 있으며, 이식된 후 골수강내 금속정의 변형을 보상하기 위하여 고정 영역 위로 가동 영역을 옮겨 놓을 수 있다. 조준 아암이 정확히 위치되기만 하면, 조준 아암 교차 구멍들과 골수강내 금속정 구멍들은 정확히 정렬되고, 보호 슬리브들은 조준 아암 구멍들을 통해 삽입되고, 뼈 드릴들은 골수강내 금속정 구멍들 및 주변의 뼈 재료를 통하여 드릴링되고, 뼈 스크류들은 삽입되어 골수강내 금속정을 뼈에 고정한다.
골수강내 금속정(intramedullary nail), X-선 유도법, 원위부 고정, 스크류, 드릴, 조준 아암(aiming arm)

Description

골수강내 금속정의 고정을 위한 공면 Ｘ-선 유도 조준 아암{Coplanar X-ray guided aiming arm for locking of intramedullary nails}
본 발명은 골수강내 금속정(intramedullary nail)의 고정을 위한 조준 아암(aiming arm)에 관한 것으로서, 특히, 골수강내 금속정의 고정을 위한 X-선 유도 조준 아암에 관한 것이다.
관상골(tubular bones) 골절(bone fracture) 치료를 위해 골수강내 금속정이 사용되는 것은 잘 알려져 있다. 뼈 금속정(bone nail)에 골편(bone fragment)을 유지시키고 골편이 이동되는 것을 방지하기 위하여, 금속정(mail)은 골절 부위를 가로질러 뼈의 골수 공간(medullary canal)에 이식된다. 금속정은 교차 구멍들(transverse holes)을 가지며, 금속정에 있는 구멍들을 관통하여 주위의 뼈 물질 속으로 들어가야만 하는 수많은 고정 스크류 또는 고정 볼트에 의해 뼈에 고정된다. 금속정이 골수 공간 속으로 삽입된 후에는, 금속정의 원위단(distal end)은 육안으로 관찰할 수 없다. 고정 스크류를 골절된 뼈와 이식된 골수강내 금속정 모두를 가로질러 성공적으로 배치하기 위한 수많은 방법 및 장치들이 개발되었다.
일반적으로 금속정은, 진입점(entry point)에 가깝고 진입점으로부터 멀리 쩔어진 양단에서 고정된다. 금속정이 이식되는 뼈 영역은 근위부(proximal)로 명명 되고 골수강내 금속정의 반대편 끝단은 원위부(distal)로 명명된다. 금속정의 고정은 현재 기계적인 조준 아암(aiming arm) 또는 X-선 유도(guidance) 중 어느 하나를 이용하여 이루어진다.
이식된 뼈 금속정의 원위부에 고정적으로 부착되는 기계적 조준 기구는, 미국 특허 번호 제5,334,192호, 제5,766,179호 및 제6,514,253호에 개시된 것과 같은 신뢰할 수 있는 드릴링 작업을 가능하게 하도록 근위부 스크류 구멍과 동심적 정렬(concentric alignment)을 제공할 수 있다.
이러한 기계적 조준 아암의 장점은 환자와 외과 의사 모두 X-선 광원(source)에 노출되지 않는다는 점이다. 그러나, 원위부 스크류 구멍들은 뼈 속으로 박혀질 때 골수강내 금속정의 변형(distortion) 및/또는 조준 아암에 가해지는 기계적 스트레스 때문에 만족스럽게 수행되지 않을 수 있다. 뼈 속으로 삽입될 때 금속정의 변형은 금속정의 짧은 길이를 감안하여 무시할 수 있으므로, 근위부 고정을 위해서는 조준-아암-유도-고정(aiming-arm-guided-locking)이 대체로 성공적이다. 그러나, 매우 짧은 금속정을 제외하고는 뼈 속으로 삽입될 때 금속정의 변형을 무시할 수 없기 때문에 원위부 고정을 위해서는 성공적이지 않다.
이식된 골수강내 금속정에서의 변형은 3차원 공간에서 발생하고, 다음과 같은 주요성분으로 분석될 수 있다.
- 골수강내 금속정의 축에서의 길이 변화
- 골수강내 금속정의 축에서의 회전 변형(distortion)
- 골수강내 금속정 원위부 구멍의 평면에서의 굴곡(flexion) 변형
- 골수강내 금속정의 원위부 구멍의 평면에 직교하는 굴곡 변형
공면(coplanar) 원위부 구멍들이 제공된 슬롯이 없는 골수강내 금속정을 사용할 때, 전술한 3가지 변형: (1)금속정의 축에서의 길이 변화, (2)금속정의 축에서의 회전 변형, 및 (3)금속정 원위부 스크류 구멍의 평면에서의 굴곡 변형이 원위부 고정 작업을 위해 무시될 할 수 있다. 그러나, 금속정의 원위부 스크류 구멍의 평면에 직교하는 평면에서의 굴곡 변형은 매우 중요하고, 원위부 고정이 목적일 때 중대한 변형이다.
X-선 유도법은 매우 짧은 금속정들을 제외하고 원위부 고정을 위해 최근 가장 많이 사용된다. 금속정 구멍들의 축에 X-선 빔(beam)을 정확히 위치시킴으로써 시술은 시작되고 그러한 사실들은 X-선 기술자에게 항상 간단한 문제는 아니다. 골수강내 금속정은 X-선 모니터에 어둡고, 가늘고 긴 영상을 투사시키는 반면, 금속정 구멍들은 밝은 원 또는 타원형으로 나타날 것이다. 특히, X-선 빔이 금속정 구멍과 평행하도록 X-선 광원이 위치될 때, 금속정 구멍은 원형으로 나타날 것이고, 그러한 것은 합성 3차원 과정(complex 3D procedure)이다.
금속정 구멍이 위치된 후, 고정 스크류의 삽입을 위해 뼈에 구멍을 뚫기 위해 드릴이 사용된다. 이러한 과정은 조준 아암 가이드(guide)를 사용하거나 사용하지 않고 수행될 수 있으며, 상기 조준 아암 가이드는 뼈 금속정에 고정될 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다.
당업계에 이미 알려진 다양한 조준 가이드들은 미국 특허 번호 제4,803,976호, 제4,850,344호, 제6,656,189호, 제4,667,664호 및 제4,881,535호에 개시된 것 들과 같이, 고정 뼈 스크류들을 골절된 뼈 및 이식된 골수강내 금속정 모두를 가로질러 정확히 배치시키기 위하여 X-선 광원과 함께 사용된다.
모든 이러한 X-선 가이드 시술들은 X-선 빔이 금속정 구멍의 축에 평행하도록 X-선 광원이 위치될 것을 요구한다. 이것은 항상 간단한 것은 아니고, 때로는 불가능한 경우도 있다. 그것은 외과 의사, 환자 및 수술실 스태프에게 달갑지 않은 X-선 노출을 증가시킬 수도 있고, 외과 수술을 길어지게 할 수도 있다.
X-선 유도 고정과 관련된 문제점들을 극복하기 위해, 과거에는 원위부 고정을 위한 성공적인 방법을 얻기 위한 많은 시도들이 이루어졌다. 그러나, 대부분의 이러한 시스템들은 귀찮고, 뼈 속으로 이식된 후 변형된 골수강내 금속정에 있는 구멍의 위치를 정확하게 평가하기 위하여 추가적인 뼈 스크류 구멍들을 요구한다.
본 발명은 외과 의사로 하여금 뼈 스크류를 골수강내 금속정 속으로 정확, 신속 및 신뢰할 수 있는 방식으로 표적을 정하고 설치할 수 있도록 하는 신규의 원위부 고정 장치 및 방법에 관한 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 뼈 속으로 삽입된 후 골수강내 변형을 보상할 수 있도록 조절될 수 있고, X-선 영상 증강 장치(intensifier)의 몇몇 스냅 샷(snap shot)에 의해 주어지는 정보를 이용할 수 있는 조준 아암을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 X-선 빔이 조준 아암 축과 공면이 될 때와 같이 X-선 광원의 위치의 시점을 결정하는데 이용될 수 있는 방사선 불투과성(radiopaque) 표적 표지(marker)를 가진 골수강내 금속정의 원위부 고정을 위한 방사선 투과성(radiolucent) 조준 아암을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 외과 의사, 환자 및 수술실 스태프에 대한 바람직하지 않은 X-선 누출을 감소시키는 것이다.
본 발명은 X-선 기술자 및 외과 의사를 위해 용이하고 간단한 시술을 제공하고 골수강내 금속정의 원위부 뼈 고정을 간단하고 신속하게 함으로써, 실제 수술에서 가장 중요한 문제 중의 하나인 시간 절약 문제에 역점을 두고 있다.
본 발명의 조준 아암은 X-선 빔이 금속정 구멍과 동축이 될 필요가 없이 원위부 고정을 위해 용이하게 이룩할 수 있는 X-선 유도를 제공함에 의해 종래의 조준 아암의 단점들을 극복함으로써, 외과 의사, 환자 및 수술실 스태프에 대한 바람직하지 않은 X-선 누출을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 신규한 특징은 뼈에 삽입된 후 금속정 변형을 보상하도록 조절될 수 있고 X-선 영상 증강 장치의 소량의 스냅 샷에 의해 주어진 정보를 이용할 수 있는 조준 아암을 제공하는 것이다.
상술한 목적들을 이행함으로써, 본 발명은 의료 간호 분야에 엄청난 도움이 될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예는 뼈 금속정에 고정된 조정 가능한 조준 아암을 제공한다. 조준 아암은 방사성 투과성 물질로 구성되고 공면의 교차(transverse) 구멍(hole) 또는 개구(aperture)을 가진다. 조준 아암은 X-선 기술자가 X-선 광원의 위치가 언제 X-선 빔이 조준 아암의 교차 구멍과 공면이 되는지를 평가할 수 있도록 하는 상당 수의 방사선 불투과성 표적 표지(marker)를 가진다. 이 위치에서 단일의 X-선 스냅샷에 의해 보여지는 영상은 외과 의사에게 금속정이 뼈 속으로 삽입된 후 금속정의 변형 량에 대한 정밀한 정보를 주게 됨으로써, 외과 의사로 하여금 골수강내 금속정의 변형을 보상하는데 필요한 조준 아암의 조정을 결정하도록 한다. 조준 아암이 금속정 구멍 위에 정확하게 위치되기만 하면, 조준 아암 교차 구멍들은 금속정 구멍들과 동축적이 되고, 주변의 뼈 물질은 드릴링 작업이 가능하다. 뼈가 드릴링 된 후, 고정 뼈 스크류들은 조준 아암 교차 구멍에 미리 삽입된 보호 슬리브(sleeve)를 관통하여 체결된다.
본 발명의 다른 목적들, 장점들 및 신규한 특징들은 아래의 도면들과 함께 고려될 때 본 발명의 상세한 설명으로부터 명백해 질 것이다.
본 발명의 바람직한 특징들은 부수된 도면들에 개시되어 있고, 여러 도면들을 통하여 유사한 참조부호들은 유사한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 보호 슬리브와 골수강내 금속정이 도시된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 조준 아암의 평면도.
도 2는 조준 아암 교차 구멍들이 골수강내 금속정 구멍들과 정확하게 정렬된 상태를 도시하는 측면도.
도 3은 조준 아암에 고정된 보호 슬리브 및 골수강내 금속정이 도시된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정렬된 조준 아암의 사시도.
도 4는 뼈에 삽입된 후 변형된 고정된 골수강내 금속정과, 조준 아암과 골수강내 금속정 교차 구멍이 정렬되지 않은 상태를 도시한 본 발명의 바람직한 실시예 에 따른 조준 아암의 측면도.
도 5는 금속정 변형을 위한 보상이 이루어진 후, 조준 아암 구멍과 골수강내 금속정 교차 구멍들이 정렬된 상태를 도시한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 조준 아암의 측면도.
도 6은 X-선 빔이 골수강내 금속정 구멍들의 축과 정렬되지 않은 사실에도 불구하고 골수강내 금속정 교차 구멍과 조준 아암 구멍들의 정렬 방법을 설명하는 조준 아암 구멍들의 평면에서의 사시도.
도 7은 도 5의 사시도.
도 8은 뼈 속으로 이식된 고정된 짧은 골수강내 금속정이 도시된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 조준 아암의 사시도.
도 9는 짧은 골수강내 금속정과 정확하게 정렬된 조준 아암을 설명하는 측면도.
도 10은 보호 슬라브, 조준 아암에 고정된 짧은 골수강내 금속정, 전,후방 방사성 불투과성 표지(marker)들이 도시된 도 9의 사시도.
도 11은 뼈에 삽입된 후 고정된 골수강내 금속정이 변형되고, 조준 아암 구멍들과 골수강내 금속정 교차 구멍들이 정렬되지 않은 상태를 도시한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 조준 아암의 측면도.
도 12는 조준 아암 구멍들의 평면에서의 사시도로서, 단일의 X-선 스냅샷이 어떻게 이 평면에서 뼈에 삽입된 후 골수강내 금속정의 정확한 변형을 평가하는지 설명하는 도면.
도 13은 변형된 골수강내 금속정, 및 골수강내 금속정의 변형을 보상하하기 위한 옵셋 구멍을 가진 삽입물(insert)이 도시된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 조준 아암의 사시도.
도 14는 도 13의 측면도.
도 15는 조준 아암이 골수강내 금속정에 연결된 상태를 도시하는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 조준 아암의 측면도.
도 16은 도 15에 도시된 조준 아암의 평면도.
도 17은 도 15의 조준 아암의 하부 영역의 평면 및 측면을 포함하는 도면.
도 18은 방사선 불투과성 표지를 도시하는 도 15의 조준 아암의 원위부의 부분 평면도.
도 19는 도 15의 조준 아암의 바닥면, 도 18에 도시된 반대면의 부분도.
도 20은 도 15에 도시된 조준 아암의 적절히 정렬된 방사선 불투과성 표지의 부분도.
이하에서는, 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 뼈 고정(bone fixation) 방법이 설명될 것이다.
도 1을 참조하면, 이동 가능한 조준 아암 영역(6)이 장착된 조준(aiming) 장치(4)가 도시되어 있다. 2개의 공면 교차(coplanar transverse) 구멍들(3)을 가진 골수강내 금속정(2)은 조준 아암(4)에 고정된다. 보호 슬리브(protective sleeve)(7)는 조준 아암(6)의 이동 가능한 영역에 위치된 구멍(5)을 통해 슬라이딩 하고, 골수강내 금속정(2)의 원위부 고정을 위해 가이드 드릴과 뼈 스크류는 금속정 교차 구멍들(3)을 통해 슬라이딩 된다. 이동 가능한 조준 아암 영역(6)은 조준 아암(4)과 관련된 축(9)에 대해 회전한다.
조준 아암(4)은 골수강내 금속정(2)에 고정되며, 금속정(2)이 뼈(1)에 삽입되기 전에, 조준 아암 구멍들(5) 및 골수강내 금속정 구멍들(3)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 정확히 정렬된다.
뼈 속으로 이식된 후, 골수강내 금속정의 변형(distortion)은 골수강내 금속정 구멍들(3)의 이동을 야기시켜 도 4에 도시된 바와 같이 조준 아암 구멍들(5)과 정렬이 무너지게 한다.
바람직한 실시예에 있어서, 조준 아암(4)은 적어도 부분적으로 상대적인 방사선 투과성 물질로 제조되고, 방사선 불투과성 표적 표지(target marker)(10)(11)가 제공되며, 이것은 X-선 광원의 위치의 시점을 평가하고 X-선 빔이 조준 아암 구멍들의 평면과 공면이 되도록 보장하는 것을 가능하게 함으로써, X-선 빔이 골수강내 금속정 구멍들(3)과 동축적이 되어야 할 필요성을 없애 준다. 결과적으로, X-선 빔이 조준 아암 구멍들(5)과 공면이 되도록 위치된 X-선 광원으로부터 나온 단일의 스냅샷(snapshot)은 도 6에 도시된 바와 같이, 골수강내 금속정(2)의 정확한 변형을 결정하기에 충분하다.
조절 노브(adjusting knob)(8)를 필요한 양만큼 회전시키게 되면, 조준 아암(6)의 이동 가능한 영역은 골수강내 금속정(2)의 변형을 보상하도록 위치될 수 있으므로, 조준 아암 구멍들(5)과 금속정 구멍들(3)은 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이 재-정렬된다.
조준 아암 구멍들(5)과 골수강내 금속정 구멍들(3)이 정렬되기만 하면, 조준 아암 구멍들(5)을 통해 보호 슬리브(7)를 슬라이딩시키는 것은 용이하다. 보호 슬리브(7)가 위치된 후, 드릴 비트(bit)는 금속정 구멍(3)과 정렬되어 금속정 구멍(3) 및 주변의 뼈 재료를 관통하여 천공하게 된다. 제2 드릴 비트가 제2 금속정 구멍(3) 및 주변의 뼈 물질을 관통하여 정확하게 천공된 후, 제2 드릴 비트는 제거되고, 고정 스크류가 보호 슬리브를 통해 삽입되고 금속정을 뼈에 고정하기 위하여 뼈(1)와 제1 금속정 구멍(3)을 관통하여 나사결합된다. 최종적으로, 제1 드릴 비트가 제거되고, 제2 고정 스크류가 슬리브(7)를 통하여 삽입되어 골수강내 금속정(2)을 뼈(1)에 고정하기 위하여 뼈(1)와 제1 금속정 구멍(3)을 통하여 나사결합된다.
다음, 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 조준 아암 장치가 도 8 내지 도 14를 참조하여 설명될 것이다.
도 8을 참조하면, 짧은 골수강내 금속정(12)에 고정된 조준 장치(14)가 도시되어 있다. 골수강내 금속정(12)은 2개의 공면 교차 구멍들(13)이 제공된다. 골수강내 금속정(12)의 원위부의 고정을 위하여, 보호 슬리브들(17)은 드릴들과 뼈 스크류들을 금속정 교차 구멍들(13)을 통하여 가이드 하기 위하여 조준 아암(14)에 위치된 삽입물(insert)(16)에 존재하는 구멍들(15)을 통해 슬라이딩할 수 있다. 삽입물 구멍들(15) 및 금속정 구멍들(13)은 동일한 축(19)을 가진다.
예를 들어, 버블(bubble)(20) 및 라인(21)과 같은 방사선 불투과성 표적 표지를 가진 조준 아암(14)은 뼈 금속정(12)에 고정된다. 골수강내 금속정(12)이 뼈(1)에 삽입되기 전에, 조준 아암 구멍들(15)과 금속정 구멍들(13)은 도 9 및 도 10에서 볼 수 있는 바와 같이 완전히 정렬된다.
뼈에 삽입된 후, 골수강내 금속정(12)은 통상적으로 변형되어 조준 아암 구멍들(15)과 금속정 구멍들(13)은 도 11에 도시된 바와 같이 더 이상 정렬되지 않는다.
X-선 광선의 단일의 스냅샷은 도 12에 도시된 바와 같이 금속정 변형의 양을 결정하기에 충분하도록 X-선 빔이 조준 아암 구멍들(15)과 공면이 되도록 위치된 다. 옵셋(offset) 구멍들이 제공된 삽입물(16)을 이용함으로써, 조준 아암 구멍들(15)과 골수강내 금속정 구멍들(13)은 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이 다시 정렬될 수 있다.
조준 아암 구멍들(15)과 골수강내 금속정 구멍들(13)이 정렬되면, 보호 슬리브(17)를 조준 아암 구멍들(15)을 통해 슬라이딩시키고 뼈(1)에 구멍을 내기 위하여 보호 슬리브(17)를 통하여 드릴을 슬라이딩시키는 것이 용이하다. 그 후, 골수강내 금속정(12)을 고정하기 위하여 보호 슬리브(17)를 통하고 정렬된 금속정 구멍들(13)을 통해 뼈 스크류들을 슬라이딩시킬 수 있다.
도 15 및 도 16에 도시된 또 다른 바람직한 실시예에 있어서, 본 발명은 환자의 뼈 내부에 금속정(32)을 원위적으로(distally) 위치시키기 위하여 골수강내 금속정(32)에서 교차 구멍들을 표적로 하기 위한 방사선 투과성 조준 장치(30)에 관한 것이다. 조준 장치(30)는 상부 핸들(36)에 제거 및 조절가능하게 연결된 조준 아암(34)을 구비하고, 드릴 및 고정 부재(fixation elements)를 수납 및 가이드 하 기 위한 적어도 하나의 교차 구멍(33)을 구비한다. 조준 아암(34)은 핸들(36)에 대하여 축(50)을 중심으로 회전되고, 축(53)을 따라 핸들(36)에 대하여 참조부호 52의 방향)으로 이동되도록 구성된다. 조준 아암(34)은 왼손 골수강내 금속정 또는 오른손 골수강내 금속정 중 어느 하나와 함께 사용하기 위하여 핸들(36)로부터 제거되거나 재-연결될 수도 있다. 핸들(36)은, 볼트, 스크류 또는 손잡이 달린 너트(knurled nut)(39)를 가진 다른 연결 부재(connecting elements)를 통해 조준 아암 핸들(36)에 분리 가능하게 장착된, 금속정 삽입 핸들(38)을 경유하여 골수강내 금속정(32)에 부착된다.
조준 아암(34)은 방사선 투과성 하부 영역(35) 및 상부 영역(37)을 포함하고, 여기서, 하부 영역(35)은 핀(40)을 통해 상부 영역(37)에 회동 가능하게 부착되고, 상부 아암 영역(37)과 핸들(36)에 대하여 하부 아암 영역(35)의 각도를 조절하기 위하여 축(50)을 기준으로 아암 영역(34)을 회전시키기 위한 스크류 메커니즘을 작동시키는 조절 노브(42)를 포함한다. 바람직한 실시예에 있어서, 축(50)은 골수강내 금속정에 있는 교차 구멍들의 축과 평행하다. 또한, 핸들(36)은 복수의 가늘고 긴 슬롯(44)을 포함하고, 그 슬롯을 따라 조준 아암(34)의 상부 영역이 조절 가능하게 장착될 수 있다. 금속정의 방향(왼쪽, 오른쪽) 및 금속정의 사이즈/길이에 근거한 특수 레일(rail)이 선정된다. 조준 아암(34)은, 하나 또는 그 이상의 핀(46)에 의해 슬롯(44)을 따라 장착되면, 손잡이가 달린 너트(48)에 의한 참조부호 52의 방향을 따른 더 이상의 이동에 대항하여 탈착가능하게 고정될 수 있다.
도 18 및 도 19에 가장 잘 도시된 바와 같이, 조준 아암(34)의 하부 영 역(35)은 상면(56) 및 하면(58)의 위에 있는 한 세트의 방사선 불투과성 표지를 각각 구비한다. 상면(56)은 상면(56)의 2개의 세로축 가장 자리를 따라 정렬된 복수의 주변 원(peripheral circle)(60)과, 상면(56)의 중심선(center line)을 따라 형성된 일련의 도트(dot)(62)를 포함한다. 또한, 아래에서 더 완전히 설명되는 바와 같이, 일련의 스케일 표지(scale marker)(64)(대시(dash) 형태)는 조준 아암(34)이 X-선 광선과 정확히 정렬되지 않을 때 필요한 각도 조절을 결정하는데 도움이 된다. 또한, 상면(56)은 문자 "L" 및 "R"와 같이 장치의 정확한 설치 방향을 지시하는 방사선 불투과성 표지(66)을 포함한다. 바람직한 실시예에 있어서, 원(60)은 대략 5.0mm의 직경을 가질 수 있으며 스케일 표지(64)는 대략 5.0mm의 길이를 가질 수 있다.
도 19에 도시된 바와 같이, 하면은, 모든 선들이 서로에 대해 서로 평행한, 2개의 주변 라인(peripheral line)(68)과 하나의 중간 라인(median line)(70) 형태의 한 세트의 방사선 불투과성 표지들을 포함한다. 주변 라인들(68)은 하면(58)의 양측 세로 가장 자리를 따라 연장하고, 중간 라인(70)은 하면(58)의 중앙선을 따라 뻗어 있다. 라인들(68)(70)은 대략 1.0 내지 2.0mm의 두께를 가질 수 있다. 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 방사선 투과성으로 된 것에 부가하여, 조준 아암(34)의 하부 영역(35)은 상면(56)과 하면(58) 사이에 하나 또는 그 이상의 움푹 파인 영역(recessed section)(72)을 포함할 수 있고, 각각의 세트로 이루어진 방사선 불투과성 표지들은 방사선 불투과성 표지들 사이에 보다 덜 딱딱한 물질이 위치한다. 이것은 영상 증강(intensification) 하에서 방사선 불투과성 표지의 투 시(visualization) 및 정렬에 도움이 될 것이다.
본 발명의 특징들과 장점들을 더 설명하기 위한 노력의 일환으로, 개시된 조준 장치를 사용하는 방법에 대한 언급이 이루어질 것이다. 첫째, 골수강내 금속정의 삽입 이전에, 금속정은 본 발명의 조준 장치와 정확히 정렬이 되어야 한다. 따라서, 금속정 삽입 핸들(38)은 조준 아암 핸들(36)에 부착된다. 이어서, 금속정의 길이/사이즈 및 이식이 요구되는 환자의 부위 즉, 좌측 또는 우측에 기초하여 선택된 적절한 슬롯(44)에 조준 아암(34)이 연결된다. 손잡이가 달린 너트(48)는 핸들(36)에 느슨하게 연결되고 조준 아암 구멍들(33)을 골수강내 금속정에 있는 교차 구멍에 정렬하고 조준 아암(34)의 적절한 길이를 결정하기 위해 교정 투관침(calibration trocar)(41)이 사용된다. 조준 아암 구멍들(33)이 금속정 구멍들과 적절히 정렬되면, 손잡이가 달린 너트(48)는 단단하게 고정되고 교정 투관침이 장치(30)로부터 제거된다. 이러한 초기 교정(calibration)에 이어서, 조준 장치(30)가 삽입 핸들(38)로부터 제거되고, 금속정이 환자의 골수 공간(medullary canal)으로 삽입된다. 삽입 후, 금속정은 공지된 방법을 사용하여 전형적으로 원위부에 고정된다.
금속정(32)을 환자에 삽입시켜 원위적으로 고정시키면, 조준 장치(30)는 금속정 삽입 핸들(38)에 재-부착되고, 손잡이가 달린 너트(48)가 조절되지 않도록 주의를 하면 조준 아암(34)을 슬롯(44)을 따른 이동 운동하지 않도록 고정한다. 다음, 영상 증강 장치(C-ARM)가 환자 쪽으로 이동시켜 뼈의 세로방향 축에 대하여 대략 30-40°각도로 맞춘다(이것은 외과 의사를 방사선 빔으로부터 보호하고 대측성 사지증(contralateral limb)을 방지하는데 도움을 준다). 이어서, C-ARM을 이용하여, 외과 의사는 조준 아암(34)의 방사선 불투과성 표지의 영상이 적절한 측면(좌측 또는 우측)에 구성되어 있는지 확인한다. 만약 그렇다면, 도 17의 참조부호 66과 같이 "L" 또는 "R" 표시가 나타난다. 필요한 경우, 영상의 위치는 바뀔 수도 있다. C-ARM을 계속 사용하는 동안, 외과 의사는 다양한 방사선 불투과성 표지들 예를 들어, 주변 원(60), 도트(62), 스케일 표지(64), 및 라인들(68)(70)을 확인한다. 그 후, C-ARM 빔은 중간 라인(70)과 겹치고/또는 주변 원(60)과 주변 라인(68) 사이의 관계가 대칭(도 5 및 도 20 참조)이 되도록 도트(62)를 정렬하기 위해 조절된다. 따라서, 도트(62)와 원(60)이 라인(68)(70) 위에 있으면, C-ARM은 아래로 회전되어야 하고, 도트(62)와 원(60)이 라인(68)(70) 아래에 있으면, C-ARM은 위로 회전되어야 한다. 바람직한 실시예에 있어서, 스케일 표지(64)는 스케일의 각각의 눈금이 2°의 회전을 나타내도록 구성된다. 따라서, 외과 의사는 빔을 조준 아암 구멍들(33)의 평면에 정확히 정렬하기 위해 C-ARM이 회전되어야 할 양을 결정하기 위해 스케일 표지(64)를 사용할 수 있다. 도 20에 도시된 바와 같이, 중앙의 도트(62)가 중간 라인(70)과 겹치고, 주변 원(60)이 주변 라인(68)에 대하여 대칭적으로 위치할 때, 조준 아암(34)은 C-ARM과 정확히 정렬하게 된다. 만약, 원(60)이 주변 라인(68)에 대하여 대칭적으로 위치되지 않으면, C-ARM은 다시 조절될 필요가 있다.
조준 아암(34)이 C-ARM과 적절히 정렬되면, 외과 의사는 금속정을 볼 수 있고, 전방-후방 평면 즉, 금속정 구멍들의 축에 수직인 방향에서의 변형이 일어났는 지를 결정할 수 있다. 만약, 그렇다면, 조준 아암(34)의 하부 영역(35)은 조준 아암 구멍들(33)을 금속정 구멍들과 재-정렬하기 위해 조절될 수 있다. 상술한 바와 같이, 노브(42)의 회전은 이러한 정렬을 수행하고 전방-후방 금속정 변형을 보상하기 위하여 핸들(36)에 대하여 조준 아암(34)의 하부 영역(35)을 회전시킨다. 조준 아암(34)의 각도를 조절한 후, 방사선 불투과성 표지들이 적절히 정렬되어 있는지를 다시 확인하는 최후 점검이 이루어져야 한다. 만약 그렇지 않은 경우, 전술한 정렬 단계들이 반복되어야 한다. 일단 정렬되면, 슬리브/투관침 조립체가 조준 아암 구멍들(33)을 통하여 삽입되고, 드릴링 작업과 고정 부재들의 삽입 이전에 정렬을 확인하기 위해 방사선 불투과성 표지들은 한번 더 점검된다.
비록 본 발명의 바람직한 실시예들이 설명되고 묘사되었지만, 당업자들은 이어지는 청구범위에 의해서만 한정되는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변형예들을 고안할 수 있다는 것을 이해해야 한다.
본 발명은 골수강내 금속정(intramedullary nail)의 고정을 위한 조준 아암(aiming arm)에 관한 것으로서, 특히, 골수강내 금속정의 고정을 위한 X-선 유도 조준 아암 분야에 이용될 수 있다.

Claims (33)

  1. 이식된 골수강내 금속정(intramedullary nail)에 있는 교차(transverse hole)의 위치를 결정하기 위한 방사선 투과성(radiolucent) 조준 아암(aiming arm)에 있어서:
    방사선 투과성(radiolucent) 물질로 실질적으로 제조되고, 전방(front), 후방(back) 및 중앙축(central axis)을 가진 적어도 하나의 교차 구멍을 포함하고, 상기 골수강내 금속정에 부착 가능한 가늘고 긴(elongated) 본체; 및
    상기 적어도 하나의 조준 아암 교차 구멍의 중앙축과 공면(coplanar)을 형성하는 X-선 빔(beam)을 획득하는 X-선 광원(source)의 정렬을 나타내기 위하여, 상기 가늘고 긴 본체의 전방에 위치된 적어도 하나의 방사선 불투과성(radiopaque) 표적 표지(target marker)와 상기 가늘고 긴 본체의 후방에 위치된 적어도 하나의 방사선 불투과성 표적 표지;를 구비하는 것을 특징으로 하는 방사선 투과성 조준 아암.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 골수강내 금속정은 세로축(longitudinal axis)을 가지며, 상기 방사선 불투과성 표적 표지의 정렬은, 상기 금속정이 뼈에 삽입되기 전에, X-선 빔이 상기 조준 아암 교차 구멍의 축과 상기 골수강내 금속정의 상기 세로축에 의해 한정되는 평면(plane)과 공면을 형성하는 것을 지시하는 것을 특징으로 하는 방사선 투과성 조준 아암.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가늘고 긴 본체는 상기 골수강내 금속정의 근위단(proximal end)에 고정된 고정부(fixed part)와 상기 방사선 불투과성 표적 표지 및 상기 교차 구멍을 포함하는 가동부(mobile part)를 구비하고;
    상기 가동부는 상기 고정부에 대하여 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 방사선 투과성 조준 아암.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가늘고 긴 본체의 상기 가동부는 상기 고정부에 대하여 회동 가능한 것을 특징으로 하는 방사선 투과성 조준 아암.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가동부의 회동 운동(pivoting motion)을 제어하기 위한 조절 노브(adjusting knob)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 방사선 투과성 조준 아암.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 가늘고 긴 본체의 상기 가동부는 상기 고정부에 대하여 슬라이딩 이동 가능한 것을 특징으로 하는 방사선 투과성 조준 아암.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 가늘고 긴 본체는 개구(opening)와, 상기 개구 내부에 위치될 수 있는 삽입물(insert)과, 상기 삽입물에 위치된 방사선 불투과성 표지들을 구비하는 것을 특징으로 하는 방사선 투과성 조준 아암.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 삽입물들은 슬리브들(sleeves)을 수용하기 위한 옵셋(offset) 구멍들이 마련된 것을 특징으로 하는 방사선 투과성 조준 아암.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 삽입물이 상기 조준 아암의 상기 개구에 삽입될 때 상기 옵셋 구멍들은 상기 이식된 골수강내 금속정 구멍과 공면을 형성하는 것을 특징으로 하는 방사선 투과성 조준 아암.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 조준 아암에는 상기 가늘고 긴 본체의 상기 개구에 각각 분리되게 위치될 수 있는 복수의 삽입물들이 마련되고, 상기 각각의 삽입물은 다른 삽입물들의 교차 구멍과 다르게 위치된 교차 구멍을 구비하는 것을 특징으로 하는 방사선 투과성 조준 아암.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 삽입물들은 상기 가늘고 긴 본체의 개구에 각각 분리되고 개별적으로 위치될 수 있는 것을 특징으로 하는 방사선 투과성 조준 아암.
  12. 제10항에 있어서,
    서로 다른 길이의 골수강내 금속정들에 조절 가능한(adjustable) 것을 특징으로 하는 방사선 투과성 조준 아암.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 가늘고 긴 본체의 상기 전방에 위치된 상기 적어도 하나의 표적 표지는 원(circle) 및 라인(line)으로 구성된 그룹 중 적어도 어느 하나이고, 상기 가늘고 긴 본체의 상기 후방에 위치된 상기 적어도 하나의 표적 표지는 원 및 라인으로 구성된 다른 그룹 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방사선 투과성 조준 아암.
  14. 이식된 골수강내 금속정의 원위부 고정(distal fixation)을 위한 구멍 위치 방법에 있어서:
    근위단(proximal end), 원위단(distal end), 및 뼈 속으로 들어가는 적어도 하나의 원위부 고정 구멍(distal fixation hole)을 가진 골수강내 금속정을 이식하 는 단계;
    적어도 하나의 방사선 불투과성 표적 부재를 가진 전방 표면 및 적어도 하나의 방사선 불투과성 표적 부재를 가지며 상기 전방 표면에 반대되는 후방 표면을 구비하는 조준 아암에, 축을 가진 교차 구멍을 제공하는 단계;
    상기 조준 아암을 상기 골수강내 금속정의 상기 근위단에 연결하는 단계; 및
    상기 전방 표면에 위치된 상기 적어도 하나의 방사선 불투과성 표적 부재를 상기 후방 표면에 있는 상기 적어도 하나의 방사선 불투과성 표적 부재에 정렬시킴으로써, X-선 빔이 상기 조준 아암의 중앙축을 포함하는 평면과 공면을 형성하도록 X-선 광원(source)을 위치시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 원위부 고정을 위한 구멍 위치 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 조준 아암 교차 구멍에 대한 상기 이식된 골수강내 금속정의 원위부 고정 구멍의 상대 위치를 결정하기 위하여 X-선 스냅샷(snapshot)을 찍는 단계;
    상기 조준 아암 교차 구멍을 상기 골수강내 금속정의 원위부 고정 구멍과 정렬시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원위부 고정을 위한 구멍 위치 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 조준 아암은 제1,2 부분을 구비하고,
    상기 정렬 단계는 상기 전방 표면에 있는 상기 방사선 불투과성 표지를 상기 후방 표면에 있는 상기 방사선 불투과성 표지에 정렬시키기 위하여 상기 제1 부분에 대하여 상기 교차 구멍을 포함하는 상기 제2 부분을 회동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원위부 고정을 위한 구멍 위치 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 조준 아암은 환자에 이식되기 전에 상기 골수강내 금속정에 연결되고 상기 조준 아암에 있는 상기 교차 구멍은 상기 골수강내 금속정의 원위부 고정 구멍과 정렬된 것을 특징으로 하는 원위부 고정을 위한 구멍 위치 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 X-선 빔이 상기 조준 아암 교차 구멍의 축에 대해 공면이 되도록 상기 조준 아암은 상기 골수강내 금속정에 대하여 조절되는 것을 특징으로 하는 원위부 고정을 위한 구멍 위치 방법.
  19. 이식된 골수강내 금속정의 교차 구멍의 위치 및 방향성을 결정하기 위한 조준 아암에 있어서:
    골수강내 금속정의 근위단에 부착될 수 있는 핸들 영역; 및
    상기 핸들 영역에 연결된 가동 조준 아암 영역을 구비하고, 상기 가동 조준 아암 영역은 제1,2 표면을 교차하는 적어도 하나의 교차 구멍을 가지며, 상기 교차 구멍은 상기 제1 표면에 있는 제1 개구와 상기 제2 표면에 있는 제2 개구를 가지며, 상기 가동 영역은 상기 핸들 영역에 대하여 회전 가능하게 되어 있고,
    상기 교차 구멍의 상기 제1 개구를 구비하는 제1 표면은 적어도 하나의 방사선 불투과성 표적 표지를 가지며, 상기 제2 표면은 적어도 하나의 방사선 불투과성 표적 표지를 가진 상기 교차 구멍의 상기 제2 개구를 구비하는 것을 특징으로 하는 조준 아암.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1 표면에 있는 상기 방사선 불투과성 표적 표지는 상기 제2 표면에 있는 상기 방사성 불투과성 표적 표지와 다른 것을 특징으로 하는 조준 아암.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 제1 표면에 있는 상기 방사선 불투과성 표적 표지는 적어도 3개의 원(circle)을 구비하고 상기 후방 표면에 있는 상기 방사성 불투과성 표지들은 적어도 하나의 라인(line)을 구비하는 것을 특징으로 하는 조준 아암.
  22. 이식된 골수강내 금속정의 교차 구멍의 위치 및 방향성을 결정하기 위한 조준 장치에 있어서:
    골수강내 금속정의 근위단에 부착될 수 있는 핸들 영역; 및
    상기 핸들 영역에 제거 가능하게 부착될 수 있도록 구성되고 치수화되고 방 사선 투과성 재료로 형성되며, 각각 적어도 하나의 방사선 불투과성 표지를 가진 서로 이어진 제1,2 표면 사이의 적어도 하나의 교차 구멍을 가진 조준 아암을 구비하며,
    상기 조준 아암은 상기 핸들 영역에 대하여 조절 가능하게 회전될 수 있고 상기 조준 아암은 상기 핸들 영역에 대하여 조절 가능하게 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 조준 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 조준 아암에 있는 상기 교차 구멍은 제1 축을 한정하고, 상기 조준 아암은 상기 교차 구멍의 상기 제1 축에 평행한 제2 축에 대하여 조절 가능하게 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 조준 장치.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 핸들 영역은 상기 핸들 영역에 대하여 상기 조준 아암의 이동을 허용하도록 구성 및 치수화된 적어도 하나의 세로방향 슬롯을 구비하는 것을 특징으로 하는 조준 장치.
  25. 제22항에 있어서,
    상기 제1 표면 위의 상기 방사선 불투과성 표지는 원인 것을 특징으로 하는 조준 장치.
  26. 제22항에 있어서,
    상기 제1 표면 위의 상기 방사선 불투과성 표지는 사용자에게 조절값(adjustment value)을 표시하도록 치수화된 것을 특징으로 하는 조준 장치.
  27. 제22항에 있어서,
    상기 방사선 불투과성 표지들 사이의 물질의 양을 최소화하기 위하여 상기 제1,2 표면 사이에 형성된 적어도 하나의 움푹 들어간 부분(volume)을 구비하는 것을 특징으로 하는 조준 장치.
  28. 제22항에 있어서,
    상기 제1,2 표면 위의 상기 방사선 불투과성 표지들은 상기 조준 아암의 적어도 하나의 교차 구멍의 중앙축과 공면인 X-선 빔을 얻기 위해 X-선 광원의 정렬을 표시하는 것을 특징으로 하는 조준 장치.
  29. 제22항에 있어서,
    상기 골수강내 금속정은 세로축을 가지며, 상기 방사선 불투과성 표적 표지의 정렬은, 금속정이 뼈 속으로 삽입되기 전에, X-선 빔이 상기 교차 구멍의 중앙축 및 상기 골수강내 금속정의 세로축에 의해 한정되는 평면과 공면이 되는 것을 나타내는 것을 특징으로 하는 조준 장치.
  30. 제22항에 있어서,
    상기 제1 표면에 있는 상기 방사선 불투과성 표지는 상기 제2 표면에 있는 방사선 불투과성 표적 표지와 다른 것을 특징으로 하는 조준 장치.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 제1 표면 위의 상기 방사선 불투과성 표지는 적어도 3개의 원들을 구비하고, 상기 후방 표면 위의 상기 방사선 불투과성 표지는 적어도 하나의 라인을 구비하는 것을 특징으로 하는 조준 장치.
  32. 이식된 골수강내 금속정의 원위부 고정을 위한 구멍들을 위치시키는 방법에 있어서:
    근위단, 원위단, 및 뼈 속으로 삽입되는 적어도 하나의 원위부 고정 구멍을 가진 골수강내 금속정을 이식하는 단계;
    상기 골수강내 금속정의 상기 근위단에 부착될 수 있는 핸들 영역과, 방사선 투과성 재질로 형성되고 상기 핸들 영역에 제거 가능하게 부착될 수 있도록 구성 및 치수화 되며, 적어도 하나의 방사선 불투과성 표지를 각각 가진 제1 표면으로부터 제2 표면으로 이어지는 적어도 하나의 교차 구멍을 가진 조준 아암을 구비하는 조준 장치를 제공하는 단계;
    상기 조준 장치의 상기 핸들 영역을 상기 골수강내 금속정의 상기 근위단에 연결하는 단계;
    상기 제1 표면 위에 위치된 적어도 하나의 방사선 불투과성 표지를 상기 제2 표면 위의 상기 적어도 하나의 방사선 불투과성 표지에 정렬시킴에 의해 상기 조준 아암 구멍의 중앙축을 포함하는 평면에 X-선 빔이 공면이 되도록 X-선 관원을 위치시키는 단계;
    상기 조준 아암 교차 구멍에 대하여 상기 이식된 골수강내 금속정의 원위부 고정 구멍의 상대 위치를 결정하기 위해 X-선 스냅샷을 촬영하는 단계; 및
    상기 조준 아암 교차 구멍을 상기 골수강내 금속정의 원위부 고정 구멍에 정렬시키기 위해 상기 핸들 영역에 대하여 상기 조준 아암을 회전시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 구멍들을 위치시키는 방법.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 금속정이 환자에 이식되기 전에, 상기 조준 장치를 상기 골수강내 금속정에 연결하는 단계; 및
    상기 조준 아암의 상기 교차 구멍을 상기 골수강내 금속정의 원위부 교차 구멍에 정렬시키기 위하여 상기 장치의 핸들 영역에 형성된 적어도 하나의 가늘고 긴 슬롯을 이용함으로써 상기 골수강내 금속정에 대하여 상기 조준 아암의 위치를 조절하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 구멍들을 위치시키는 방법.
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