KR20090083381A

KR20090083381A - 견갑 인공보철물

Info

Publication number: KR20090083381A
Application number: KR1020097010128A
Authority: KR
Inventors: 오퍼 레비; 스테펜 코퍼랜드; 폴 스밀스와이트
Original assignee: 바이오멧 유케이 리미티드
Priority date: 2006-10-23
Filing date: 2007-10-17
Publication date: 2009-08-03
Also published as: EP2083759A1; KR101440961B1; GB0621061D0; GB2443163B; WO2008050091A1; GB2443163A; EP2083759B1; GB2443163C

Abstract

본 발명은 연속적이고 실질적으로 원형인 림(10)에서 종결되는 오목한 베어링 면(4)을 포함하고, 상기 림(10)은 상기 베어링 면에(4) 대하여 상기 베어링 요소(2)의 반대편에 있고 환형의 어깨부(18)에서 종결되는 볼록한 접속면(6)인 제1 면(12)을 정의하며, 상기 어깨부(18)는 제2 면(14)을 정의하고, 서로 평행하지 않은 상기 제1 면(12)과 제2 면(14) 사이에서 연장된 연결영역(8)을 포함하는 상박골 인공보철물에 사용되는 베어링 요소(2)에 관한 것이다.

견갑 인공보철물, 베어링 요소, 베어링 면, 접속면, 견갑골 충돌

Description

견갑 인공보철물{SHOULDER PROSTHESIS}

본 발명은 견갑 인공보철물, 특히 그러나 비배타적으로 견갑골의 인공보철물과 함께 사용되기 위한 베어링 요소에 관련된 것이다.

관절 재건 외과수술 분야에 있어서, 결함있는 견갑 관절을 전(全) 견갑 인공보철물로 교체하는 것이 알려져 있다. 회선건판(rotator cuff)에 심각한 손상이 있는 증례에 있어서 "역"방식 견갑 인공보철물을 채용하는 것이 공지되어 있는데, 이는 건강한 견갑골의 해부학적 구조와는 반대로, 구형의 볼 요소가 견갑골의 관절와(關節窩)에 이식되고 상완골의 인접단에 컵 요소가 이식되는 것이다. 역 견갑 인공보철물의 설계는 삼각근에 의하여 제공되는 윗방향의 힘이 회전을 위하여 작용하는 것을 가능하게 하며, 따라서 적어도 일부분에 있어서는 결함있는 회선건판을 보상하고, 환자의 팔이 어느 정도 외전(外轉)하도록 복구한다. 외전을 위하여 가능한 많은 삼각근의 근섬유가 참여할 수 있도록, 그리고 관절와 요소가 고정된 지점에서의 토크를 경감시키도록, 인공관절의 회전중심은 일반적이고 건강한 관절에 비하여 보다 중간의 위치에 있도록 설계되어야 한다.

이러한 회전중심의 중간화(medialisation)는 큰 직경을 가지고 일부분이 구형이며 목(neck)을 가지지 않는 관절와 요소의 설계를 통하여 달성된다. 회전중심의 중간화와 그 결과로서의 상완골의 중간화는 삼각근의 이완(detensioning)을 불러온다. 이를 처리하고 삼각근의 힘을 향상시키기 위하여 상박골의 컵은 약 155°의 비해부학적 경사로 기울어져 있고, 이리하여 상완골은 낮아지고 삼각근은 과긴장된다.

관절의 회전중심을 중간화(medialisation)하고 상완골을 낮추는 것은 역 견갑 인공보철물의 핵심적인 생체역학적 특징이다. 그러나 이러한 특징의 피할 수 없는 결과는, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 팔이 내전(內轉)된 상태에서 상박골 컵의 중간면과 견갑골의 아래쪽 목이 충돌한다는 것이다. 이러한 충돌은 상박골 컵을 손상시키고, 골용해(osteolysis)를 시작시키는 인자가 될 수 있는 견갑골 절흔(scapular notching)을 야기시킨다. 더 나아가 골흡수(bone degradation)는 상박골 컵으로부터 나온 마모입자에 의하여 촉발될 수도 있다. 이러한 영역에서의 골용해는 관절와 요소를 이완시키는 결과로 나타날 수 있다. 추가하여 상박골 컵과 견갑골의 아래쪽 목의 충돌은, 상박골 컵의 위쪽 부분과 관절와 요소와의 접촉이 느슨해지는 곳에서 상위(비대칭적) 분리(decoaptation)를 가져올 수 있다. 이러한 분리는 보철 안정성(prosthetic stability)을 떨어뜨린다.

본 발명에 따르면 견갑골의 인공보철물에 사용되기 위한 베어링 요소가 제공된다. 상기 베어링 요소는 연속적이고 실질적으로 원형인 림에서 종결되는 오목한 베어링 면을 포함한다. 상기 림은 상기 베어링 면에 대하여 상기 베어링 요소의 반대편에 있고 환형의 어깨부에서 종결되는 볼록한 접속면(convex engaging surface) 인 제1 면을 정의한다. 상기 어깨부는 제2 면을 정의하고, 연결영역은 서로 평행하지 않은 상기 제1 면과 제2 면 사이에서 연장된다. 본 발명의 실시예에 있어서, 상기 베어링 요소의 림은 베어링 요소의 베이스에 대하여 기울어져 있고, 이는 베어링 요소가 그 원주를 따라 두께가 변하는 것을 야기한다. 이러한 두께의 변화는 베어링 요소가 환자에게 이식되었을 때 이점을 가지도록 적용될 수 있다. 예를 들어, 베어링 요소는 하위의 중간 위치에서 최소 두께의 영역으로서 이식될 수 있다. 이러한 방향에서는 하위 견갑골의 목을 향하는 베어링 요소의 돌출은 감소되고, 이에 따라 견갑골의 충돌과 절흔의 발생이 줄어든다.

상기 오목한 베어링 면은 반구형으로 이루어질 수 있다. 본 발명의 베어링 요소에 채택된 베어링 면의 감소된 면적이 인공보철 관절의 보다 넓은 범위의 동작을 제공하고, 이에 따라 견갑골의 충돌과 절흔의 발생이 감소되도록 도와준다는 것이 본 발명의 장점이다. 베어링 요소 및 이와 관절을 이루는 인공보철물 요소 사이의 접촉면적의 감소가 관절 안정성의 감소를 가져오지 않는다는 것이 발견되었다.

상기 베어링 요소의 제1 면과 제2 면 사이의 각도는 5°내지 20°사이에 있을 수 있으나, 바람직하게는 약 10°이다. 상기 각도는 베어링 요소의 원주를 따른 최적의 두께 변화를 제공하도록 선택될 수 있다.

상기 연결영역은 실질적으로 잘려진 원기둥(truncated cylinder)의 형상일 수 있는 연결벽으로 이루어질 수 있다.

상기 볼록한 접속면의 환형의 어깨부는 환형의 베어링 면을 정의할 수 있다. 상기 환형의 어깨부는 적어도 하나 이상의 리세스(recess)를 포함할 수 있다.

상기 베어링 요소는 고분자 재료로 형성될 수 있다. 상기 고분자 재료는 초고분자량 폴리에틸렌(ultra high molecular weight polyethylene)일 수 있다. 대안적으로 상기 고분자 재료는 생물학적으로 적합성이 있는 적절한 다른 어떤 고분자 재료일 수 있다.

상기 베어링 요소는 라이닝 요소를 더 포함할 수 있다. 상기 라이닝 요소는 베어링 요소의 오목한 베어링 면을 피복하는 금속제 피막(metallic shell)을 포함할 수 있다. 이러한 방식에 있어서, 본 발명의 상기 베어링 요소는 금속 대 금속 관절(metal-on-metal articulation)로서 채택될 수 있다.

본 발명의 다른 일면에 의하면, 위와 같이 개시된 베어링 요소와 스템(stem)을 포함하는 상박골의 인공보철물을 제공한다.

상기 베어링 요소의 접속면은 베어링 요소의 환형 베어링 면이 이에 대응하는 상기 스템의 환형의 베어링 면에 결속되도록 상기 스템에 수용될 수 있다.

상기 스템의 환형의 베어링 면은, 상기 베어링 요소의 환형의 어깨부 위에 있는 리세스 안에 수용되도록 만들어진 적어도 하나 이상의 돌출된 돌기(lug)를 포함할 수 있다.

상기 베어링 요소의 환형의 어깨부는 베어링 요소의 원주를 따라 배치된 다수의 리세스를 포함할 수 있다. 이와 유사하게, 상기 스템의 환형의 베어링 면은 상기 베어링 요소의 환형의 어깨부 위에 있는 다수의 리세스들 안에 수용되도록 만들어진 다수의 돌출된 돌기들을 포함할 수 있다.

그러므로, 서로 상응하는 상기 리세스들과 돌기들은 인덱스 시스템을 형성한다. 상기 베어링 요소가 원하는 어떠한 회전방향으로도 확실하게 삽입된다는 것이 본 발명에 따른 상박골 인공보철물이 가지는 이점이다. 더욱이 두 개 요소의 상대적인 회전방향이 간단하고도 쉽게 변경될 수 있다. 예를 들어, 인공보철물을 환자에게 이식할 때, 외과의는 환자의 해부학적 구조가 견갑골 충돌이 가장 발생할 것으로 지시하는 지점에 베어링 요소의 가장 얇은 두께 부분이 위치하도록 방향을 잡을 수 있다. 복위 시도(trial reduction)에서 베어링 요소가 최적의 위치로 삽입되지 않은 것으로 나타나면, 이는 상기 베어링 요소를 단순히 재위치시킴으로써 교정될 수 있다.

본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 청구항 10 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 청구된 상박골 인공보철물과 관절와 인공보철물을 포함하는 견갑 인공보철물을 제공한다. 상기 관절와 인공보철물은 관절와 스크류(metaglene)와 관절와 두부(glenosphere)를 포함한다.

본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 청구항 10 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 청구된 상박골 인공보철물을 이식하는 방법을 제공한다. 상기 이식 방법은 (a) 인공보철물의 스템을 상완골에 인접단 안으로 이식하고, (b) 상기 스템 안에 베어링 요소의 두께가 감소된 부분이 하위의 중간부에 위치하는 방향으로 상기 베어링 요소를 삽입하는 것으로 이루어진다.

본 발명의 보다 나은 이해를 위하여, 그리고 어떻게 실시되는지를 보다 명확히 보여주고자 이하에서는 첨부된 도면과 함께 예로서 설명될 것이다.

도 1은 역 견갑 인공보철물에 있어서 견갑골 충돌을 보여주는 측면도이다.

도 2는 상박골 베어링 요소의 측면도이다.

도 3은 상박골 스템과 베어링 요소의 사시도이다.

도 4는 결합된 역 견갑 인공보철물의 측면도이다.

도 5는 이식된 역 견갑 인공보철물의 예시도이다.

도 2와 도 3을 참고하면, 상박골 베어링 요소(2)는 실질적으로 컵 형상을 가진 몸체(1)를 포함한다. 상기 몸체(1)는 오목한 베어링 면(4)과, 볼록한 접속면(6) 및 연결영역(8)을 구비한다. 상기 베어링 면(4)는 실질적으로 구형이고, 제1 면(12)를 정의하는 실질적으로 원형인 림(10)에서 종결된다. 상기 접속면(6)은 원통부(13)와 구형부(16)를 포함하고, 1½의 표준 테이퍼 연결을 형성하도록 설계된다. 상기 접속면(6)은 제2 면(14)에서 종결된다. 상기 연결영역(8)은 상기 제1 면(12)로부터 제2 면(14)으로 연장되고, 환형의 베어링 면(20)을 형성하는 환형의 어깨부(18) 위의 제2 면(14)에서 종결된다. 상기 연결영역(8)의 깊이(d)가 베어링 요소(2)의 원주를 따라 변화함으로써 상기 제1 면(12)과 제2 면(14)은 각도 α로 서로 교차한다. 상기 각도 α는 5°내지 20°사이에 있을 수 있으나, 바람직하게는 약 10°이다.

상기 연결영역(8)은 실질적으로 원기둥인 벽(22)의 형태를 가진다. 상기 벽(22)은 환형의 베어링 면(20)으로부터 벽(22)의 안쪽으로 연장된 다수의 리세 스(24)들을 포함한다. 최소두께를 가진 벽(22)의 일부분에 위치한 이 리세스(24)들은 상기 벽(22)의 전체 두께를 거쳐 확장될 수 있다.

또한 도 4를 참조하면, 상기 상박골 베어링 요소(2)는 상박골 스템(30)과 함께 사용하기에 적합하다. 상기 스템(30)은 지느러미(32) 형상의 플랜지와 소켓부(34)를 포함한다. 상기 소켓부(34)는 상기 스템(30)에 회전 안정성을 부여하는 웹(33)에 의하여 상기 지느러미(32)에 연결된다. 상기 소켓부(34)는 베어링 요소(2)의 접속면(6)을 수용하는 형상을 가지며, 환형의 베어링 면(36)을 포함한다. 상기 베어링 요소(2)가 스템(30) 안에 수용되면, 상기 베어링 요소(2)의 환형의 베어링 면(20)은 상기 스템(30)의 환형의 베어링 면(36)과 접촉된다. 상기 스템(30)의 소켓부(34)는 상기 스템(30) 위의 환형의 베어링 면(36)으로부터 돌출된 다수의 돌기(38)들을 포함한다. 상기 돌기(38)들은 베어링 요소(2)의 리세스(24)들 안으로 수용되도록 형성된다. 상기 돌기(38)들과 리세스(24)들은, 베어링 요소(2)와 스템(30)이 조립되었을 때 그들 사이의 상대적인 회전운동은 방지하지만 다수의 회전방향에서 베어링 요소(2)가 스템(30) 안으로 수용되는 것은 허용하는 인덱스 시스템을 형성한다.

상기 베어링 요소(2)는 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE) 또는 생물학적으로 적합성이 있는 적절한 다른 어떤 고분자 재료와 같은 고분자 재료로부터 형성될 수 있다. 또한 상기 베어링 요소(2)는 금속제 라이너(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 라이너는 필요하다면 금속제 베어링 면을 제공할 수 있도록, 실질적으로 전체 베어링 면(4)을 감쌀 수 있다. 상기 스템(30)은 티타늄, 코발트 크롬 또는 스테인레스 스틸과 탄탈럼(tantalum)을 포함하는 물학적으로 적합성이 있는 적절한 다른 어떤 금속재료로 만들어진다. 바람직하게는 상기 스템(30)은 코발트 크롬으로 만들어진다. 상기 스템(30)은 다공성 금속이나 하이드록시아파타이트(Hydroxyapatite) 또는 골성장을 보조하기에 적합한 다른 어떤 재료로 코팅될 수 있다.

도 4를 참조하면, 상기 상박골 베어링(2)과 스템(30)은 함께 역 견갑 인공보철물(50)의 상박골 부분을 형성한다. 상기 역 견갑 인공보철물(50)의 관절와 부분(40)은 금속판, 또는 골 접속면(46)으로부터 연장되고 나사산이 형성된 돌출부(44)를 구비한 관절와 스크류(metaglene)(42) 및 관절와 두부(glenosphere)(48)를 포함한다. 상기 관절와 두부(48)는 구체의 적어도 일부분을 포함하고 관절와 스크류(42) 위에 고정된다. 결합되었을 때, 관절와 두부(48)의 적어도 일부분이 상기 베어링 요소(2) 안으로 수용됨으로써 상기 인공보철물(50)의 관절와와 상박골 부분은 관절을 이루게 된다.

실제에 있어서, 상기 인공보철물(50)은 환자의 견갑 안으로 이식되고, 상기 인공보철물에 의하여 제공되는 운동의 범위를 평가하기 위하여 복위 시도(trial reduction)가 수행된다. 위에서 설명된 바와 같이, 복위에 있어서 한계 특성은 하 위의 견갑골 목에 상박골 베어링 요소(2)의 하위 중간면이 충돌하는 것이다. 베어링 요소의 가장 얇은 부분이 하위의 중간 위치에 있도록 상기 베어링 요소(2)의 방향을 잡음으로써, 충돌이 발생하기 이전까지 얻어지는 동작범위가 증가된다. 어떤 환자에서는 통상적인 경우보다 약간 먼저 또는 약간 나중에 충돌이 일어날 수 있다. 이러한 경우에 상기 상박골 인공보철물의 인덱스 시스템은 충돌이 일어나는 지점에 상기 베어링 요소(2)의 가장 얇은 부분이 확실히 위치하도록 베어링 요소가 회전되는 것을 가능하게 한다. 이에 따라 상기 베어링 요소의 설계로부터의 동작범위가 최대한 증가될 수 있다.

본 발명은 견갑 인공보철물, 특히 견갑골의 인공보철물과 함께 사용되기 위한 베어링 요소로서 이용될 수 있다.

Claims

연속적이고 실질적으로 원형인 림에서 종결되는 오목한 베어링 면을 포함하고, 상기 림은 상기 베어링 면에 대하여 상기 베어링 요소의 반대편에 있고 환형의 어깨부에서 종결되는 볼록한 접속면인 제1 면을 정의하며, 상기 어깨부는 제2 면을 정의하고, 서로 평행하지 않은 상기 제1 면과 제2 면 사이에서 연장된 연결영역을 포함하는 상박골 인공보철물에 사용되는 베어링 요소.
청구항 1에 있어서,

상기 오목한 베어링 면은 반구형으로 이루어진 베어링 요소.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 제1 면과 제2 면 사이의 각도는 5°내지 20°사이에 있는 베어링 요소.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,

상기 연결영역은 실질적으로 잘려진 원기둥의 형상인 연결벽을 포함하는 베어링 요소.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,

상기 환형의 어깨부가 환형의 베어링 면을 정의하는 베어링 요소.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,

상기 환형의 어깨부는 적어도 하나 이상의 리세스를 포함하는 베어링 요소.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,

상기 베어링 요소는 고분자 재료로부터 형성된 베어링 요소.
청구항 7에 있어서,

상기 고분자 재료는 초고분자량 폴리에틸렌인 베어링 요소.
청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,

라이닝 요소를 더 포함하는 베어링 요소.
청구항 9에 있어서,

상기 라이닝 요소는 상기 베어링 요소의 오목한 베어링 면을 피복하는 금속제 피막을 포함하는 베어링 요소.
청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 따른 베어링 요소 및 스템을 포함하는 상박골의 인공보철물.
청구항 11에 있어서,

상기 베어링 요소의 접속면은 상기 베어링 요소의 환형 베어링 면이 이에 대응하는 상기 스템의 환형의 베어링 면에 결속되도록 상기 스템에 수용되는 상박골의 인공보철물.
청구항 11 또는 청구항 12에 있어서,

상기 스템의 환형의 베어링 면은, 상기 베어링 요소의 환형의 어깨부 위에 있는 리세스 안에 수용되도록 만들어진 적어도 하나 이상의 돌출된 돌기를 포함하 는 상박골의 인공보철물.
청구항 11 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,

상기 베어링 요소의 환형의 어깨부는 상기 베어링 요소의 원주를 따라 배치된 다수의 리세스들을 포함하는 상박골의 인공보철물.
청구항 14에 있어서,

상기 스템의 환형의 베어링 면은 상기 베어링 요소의 환형의 어깨부 위에 있는 상기 다수의 리세스들 안에 수용되도록 만들어진 다수의 돌출된 돌기들을 포함하는 상박골의 인공보철물.
청구항 11 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 따른 상박골 인공보철물 및 관절와 인공보철물을 포함하는 견갑 인공보철물.
청구항 16에 있어서,

상기 관절와 인공보철물은 관절와 스크류와 관절와 두부를 포함하는 견갑 인 공보철물.
첨부된 도면의 도 2 내지 도 5에 도시되고 참조되어 실질적으로 설명된 상박골 인공보철물에 사용되는 베어링 요소.
첨부된 도면의 도 3 내지 도 5에 도시되고 참조되어 실질적으로 설명된 상박골 인공보철물.
청구항 11 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 따른 상박골 인공보철물을 이식하는 방법에 있어서,

(a) 상기 인공보철물의 스템을 상완골에 인접단 안으로 이식하는 단계; 및

(b) 상기 스템 안에 상기 베어링 요소의 두께가 감소된 부분이 하위의 중간부에 위치하는 방향으로 상기 베어링 요소를 삽입하는 단계;

를 포함하는 상박골 인공보철물의 이식 방법.
첨부된 도면의 도 2 내지 도 5에 도시되고 참조되어 실질적으로 설명된 상박 골 인공보철물의 이식 방법.