KR20100029536A

KR20100029536A - 무릎관절 외과 수술용 유니버설 커팅 가이드

Info

Publication number: KR20100029536A
Application number: KR1020080088357A
Authority: KR
Inventors: 이창우
Original assignee: 이창우
Priority date: 2008-09-08
Filing date: 2008-09-08
Publication date: 2010-03-17

Abstract

본 발명은 무릎관절 외과 수술용 유니버설 커팅 가이드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 항법시스템을 이용한 무릎관절 전치환 수술에서 커팅 블록에 형성된 슬롯(slot)에 삽입하여 대퇴골(Femur)과 경골(Tibia)을 절단하기 위해 절단 각도 및 사이즈를 설정하기 위한 무릎관절 외과 수술용 유니버설 커팅 가이드에 관한 것이다.

본 발명에 따른 무릎관절 외과 수술용 유니버설 커팅 가이드는, 항법 시스템을 이용한 무릎관절 외과수술 시 대퇴골의 단부를 절단하는데 사용되는 무릎관절 외과수술용 커팅 가이드에 있어서, 커팅 블록에 형성된 슬롯에 삽입되는 평판형의 삽입부와; 상기 삽입부의 표면에 직교하는 방향으로 결합되고, 몸체의 일면에 다수 개의 고정홈이 형성되어 있는 프레임; 및 상기 고정홈에 장착되는 다수 개의 반사구;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

인공무릎관절, 항법시스템, 범용, 커팅 가이드, 커팅 블록

Description

무릎관절 외과 수술용 유니버설 커팅 가이드{An universal distal cutting guide}

인공슬관절 치환술은 1970년대 초부터 본격적으로 시작된 수술로서, 무릎관절이 각종 질환이나 외상 등의 원인으로 인해서 더 이상 정상적인 일상생활을 하지 못하거나, 또는 장애가 심해 약물 요법이나 물리치료 등에 반응하지 않는 경우, 그리고 다른 수술 방법으로 해결할 수 없는 환자들에게는 특수 합금과 고분자 재료로 만들어진 인공관절을 삽입하여 고통을 경감해주고, 이로 인해 무릎관절 운동을 가능하게 하는 동시에 안정성을 얻고 변형을 교정하여 일상적인 생활을 가능하게 해주는 수술이다.

현재, 인공슬관절 전치환술은 무릎관절이 닳아 일상생활이 어려운 환자들에 게 적극적으로 시행되고 있는데, 수술시 무릎관절을 형성하는 무릎 윗부분을 구성하는 대퇴골(Femur)과 무릎 아랫부분을 구성하는 경골(Tibia) 및 무릎 위를 덮고 있는 뼈인 슬개골 부위의 손상된 부분을 제거하고, 인공관절을 삽입하여 고정함으로써 무릎관절을 정상적으로 움직일 수 있도록 하여 보행을 가능하게 하고, 고통 없이 일상생활을 영위할 수 있게 한다. 이때, 인공관절은 대퇴골의 하단부에 맞닿을 수 있도록 내부에 여러 면이 형성되어 있는데, 이는 해부학적으로나 기계적으로 체중을 지탱해줄 수 있도록 고안되어 있다. 따라서, 인공관절을 시술하기 위해서는 체중을 지탱해줄 수 있도록 대퇴골을 여러 면으로 절단하여 성형해야하며, 이를 위하여 다양한 수술도구 및 장치들이 개발되어 있다.

환자의 대퇴골을 성형하는 방법 중에는 최적의 절단면을 측정하기 위하여 환자의 대퇴골의 말단부에 구멍을 뚫은 다음 내부 정렬 로드를 삽입하는 방법이 있는데, 이러한 방법은 대퇴골이 기형이거나 이전에 환자가 사고로 인해 임플란트 수술을 받은 경우 임플란트 물질 때문에 내부 정렬 로드를 대퇴골에 삽입할 수 없고, 골다공증에 걸린 환자의 경우에는 뼈 내부 구조가 엉성하여 내부 정렬 로드를 단단하게 지지할 수 없기 때문에 정확한 절단면을 설정하기 어렵다는 문제점이 있었다. 또한, 무릎관절 수술을 받는 환자는 사고로 수술을 받는 사람보다는 대체로 노환으로 관절이 상해서 수술을 받는 사람들인데, 이러한 사람들은 심장기능이나 혈관 상태가 양호하지 못해 내부 정렬 로드를 대퇴골 내로 삽입하게 되면 지방 성분으로 이루어진 골수가 혈관을 타고 몸 전체로 퍼지게 되고, 골수 내의 지방 덩어리가 혈관을 막아 심각한 상황을 유발시킬 수 있다는 문제점도 있다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 항법시스템에 저장되어 있는 가상 구성 또는 기준의 위치를 추적하는 적외선 센서 등의 위치 또는 방위 추적 센서, 즉 기준 프레임(Reference frame), 프로브(Probe) 및 커팅 가이드 등을 사용하여 대퇴부의 최적 절단면을 설정하는 방법이 개발되어 있다.

이러한 방법은 수술 부위를 최소화시키기 위한 최소침습수술(Minimal Invasive Surgery : MIS)방식에 적용시킬 수 있어 수술 만족도를 높이는 동시에 수술로 인한 부작용을 줄여줄 수 있다는 이점이 있다.

그러나 위치 또는 방위 추적 센서들 중 무릎 상측의 대퇴골이나 무릎 하측의 경골에 장착되는 기준 프레임은 환자의 대퇴부 말단에 장착되는 센서, 즉 커팅 가이드는 대퇴골 말단을 성형하기 위한 커팅 블록 상에 장착되게 되는데, 커팅 가이드와 커팅 블록 간에 결합구조가 제조사마다 다른 구성으로 이루어지기 때문에 커팅 가이드와 커팅 블록이 서로 다른 제조사에 의해 제조된 경우에는 서로 연동하여 사용할 수가 없다. 이는 수술도구의 모델이 변경되거나 또는 다른 제조사의 커팅 블록을 사용하는 경우에는 커팅 블록에 따른 커팅 가이드까지 모두 구비해야 하기 때문에 수술도구를 구비하는데 많은 비용이 소요된다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 컴퓨터를 구비하는 항법시스템을 이용한 수술과정에서 최적의 절단면을 결정하기 위해 사용되는 커팅 가이드를 커팅 블록에 형성된 슬롯에 장착할 수 있도록 평판형으로 구성함으로써 제조사에 관계없이 다양한 커팅 블록에 장착하여 사용할 수 있도록 하는 무릎관절 외과 수술용 유니버설 커팅 가이드를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 무릎관절 외과 수술용 유니버설 커팅 가이드에 의하면, 커팅 블록에 형성되어 있는 슬롯에 장착할 수 있도록 평판형으로 형성되어 다양한 종류의 커팅 블록에 적용할 수 있다는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하지만, 본 발명은 그 요지를 이탈하지 않는 한 이하의 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 무릎관절 외과수술용 커팅 가이드의 구성을 보여주는 분해사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 무릎관절 외과수술용 커팅 가이드를 커팅 블록에 장착한 상태를 보여주는 도면으로서, 서로 연관지어 설명한다.

본 발명에 따른 무릎관절 외과수술용 커팅 가이드(100)는, 커팅 블록(140)에 형성된 슬롯(142)에 삽입되는 평판형의 삽입부(110)와, 삽입부(110)의 표면에 직교하는 방향으로 결합되고, 몸체(121)의 일면에 다수 개의 고정홈(124)이 형성되어 있는 프레임(120) 및 고정홈(124)에 장착되는 다수 개의 반사구(130)를 포함하여 구성된다.

삽입부(110)는 커팅 블록(140)의 슬롯(142)에 삽입될 수 있도록 평판형의 삽입판(112)과, 삽입판(112)의 일측에 프레임(120)에 결합하기 위한 체결부(114)로 구성된다.

삽입부(110)는 알루미늄, 티타늄, 스테인레스 스틸 등의 금속재질이나 플라스틱, 수지재질 등으로 형성할 수 있으며, 커팅 블록(140)의 슬롯(142)에 삽입될 수 있도록 판상으로 형성된다.

대퇴골의 단부를 성형할 때 절단 위치마다 다른 형태의 커팅 블록을 사용하게 되는데, 커팅 블록마다 형성되어 있는 슬롯의 크기가 제각각이다.

따라서, 다양한 형태의 커팅 블록에 삽입되어 고정될 수 있도록 삽입판(112)의 가장자리부분은 다수 개의 돌출부를 갖는 형태로 구성될 수 있는데, 본 발명에 서는 커팅 가이드의 삽입판(112)을 십(十)자 형태로 형성하였다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 커팅 가이드(100)를 커팅 블록(140)의 슬롯(142)에 삽입한 상태를 보여주고 있으며, 커팅 가이드(100)의 삽입판(112)의 가장자리에 형성되어 있는 두 개의 돌출부가 슬롯(142)에 삽입되어 있다. 이러한 구성은 슬롯(142)의 폭에 따라 삽입판(112)의 삽입 방향을 조절하여 커팅 가이드(100)가 슬롯(142)에 삽입·고정할 수 있도록 하는 동시에 어떠한 방향에서도 삽입이 가능하도록 하여 커팅 블록의 종류에 따라 커팅 가이드(100)를 구비하지 않아도 되게 한다.

또한, 삽입부(110)의 삽입판(112)은 커팅 블록(140)에 형성되어 있는 슬롯(142)의 높이와 동일한 두께로 형성하고, 삽입판(112)의 표면에 소정 높이의 요철(116)을 형성함으로써 커팅 가이드(100)가 슬롯(142) 내부에서 유동하는 것을 방지한다.

프레임(120)은 몸체(121) 일측에 삽입판(112)의 일측을 삽입하여 고정시킬 수 있도록 파지부(122)가 형성되어 있고, 몸체(121) 표면에는 반사구(130)를 고정할 수 있도록 소정 깊이의 고정홈(124)이 형성되어 있다.

파지부(122)는 평판형의 체결부(114)가 삽입될 수 있도록 몸체(121)의 일부가 두 갈래로 갈라지는 형상으로 이루어져 있으며, 체결부(114)가 삽입되어 맞물려져 고정될 수 있도록 구성되었다.

프레임(120)의 몸체(121)는 다양한 형태로 구성될 수 있지만, 본 발명에서는 'T'자 형태로 형성하고 각각의 단부에 3개의 고정홈(124)을 형성하였다.

프레임(120)은 삽입부(110)와 같이 알루미늄, 티타늄, 스테인레스 스틸 등의 금속재질이나, 플라스틱, 수지재질 등으로 형성될 수 있으며, 금속재질로 형성하는 경우에는 표면에 적외선 카메라로부터 방사되는 적외선이 반사되지 않도록 반사방지막을 형성할 수도 있다.

반사구(130)는 일측에 고정돌기(132)가 형성되어 있는 구형(求刑)으로 구성되며, 항법시스템을 구성하는 적외선 카메라로부터 방사되는 적외선을 반사시켜 적외선 카메라를 통해 환부의 위치를 인식시킨다.

도 3은 항법시스템을 이용한 무릎관절 외과수술 시 본 발명에 따른 무릎관절 외과수술용 커팅 가이드를 적용한 상태를 보여주는 도면이다.

수술용 항법시스템은 환자의 이미지 데이터를 저장하고 디스플레이해주는 콘솔(200)과, 콘솔(200)에 연결되어 적외선을 방사하고 환자에 고정되어 있는 기준 프레임(400, 410) 및 커팅 가이드(100)로부터 반사되는 적외선을 입사시키는 적외선 카메라(300)를 포함하여 구성된다.

환자의 환부에 고정되어 있는 기준 프레임(400, 410)은 환자의 대퇴골 단부에서 최적의 절단면을 설정하는데 있어서 기준이 되고, 기준 프레임(400, 410) 사이에서 커팅 가이드(100)의 위치 관계를 산출하여 대퇴부 단부에서 최적의 절단면, 즉 기계적 축(mechanical axis)에 대해 수직인 면을 결정하게 된다. 이때, 커팅 가이드(100)는 대퇴골 단부를 절단하기 위해 장착되는 커팅 블록(140)의 슬롯(142)에 삽입되며, 커팅 가이드(100)를 슬롯(142) 내부에서 움직여가면서 콘솔(200)로부터 최적의 절단면을 결정하게 된다.

이렇게 대퇴골 단부에 최적의 절단면이 결정되면 이를 기준으로 대퇴골 단부를 성형하게 되는데, 절단면에 따라 다양한 커팅 블록이 사용되며 이때에도 본 발명에 따른 커팅 가이드(100)를 절단면에 대응하는 커팅 블록의 슬롯에 삽입하여 대퇴골의 절단되는 사이즈나 각도를 측정할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 무릎관절 외과수술용 커팅 가이드의 구성을 보여주는 분해사시도.

도 2는 본 발명에 따른 무릎관절 외과수술용 커팅 가이드를 커팅 블록에 장착한 상태를 보여주는 도면.

도 3은 항법시스템을 이용한 무릎관절 외과수술 시 본 발명에 따른 무릎관절 외과수술용 커팅 가이드를 적용한 상태를 보여주는 도면.

<도면의 주요부에 대한 설명>

100 : 커팅 가이드 110 : 삽입부

112 : 삽입판 114 : 체결부

116 : 요철 120 : 프레임

121 : 몸체 122 : 파지부

124 : 고정홈 130 : 반사구

132 : 고정돌기 140 : 커팅 블록

142 : 슬롯 200 : 콘솔

300 : 적외선 카메라 400, 410 : 기준 프레임

Claims

항법 시스템을 이용한 무릎관절 외과수술 시 대퇴골의 단부를 절단하는데 사용되는 무릎관절 외과수술용 커팅 가이드에 있어서,

커팅 블록에 형성된 슬롯에 삽입되는 평판형의 삽입부와;

상기 삽입부의 표면에 직교하는 방향으로 결합되고, 몸체의 일면에 다수 개의 고정홈이 형성되어 있는 프레임; 및

상기 고정홈에 장착되는 다수 개의 반사구;

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무릎관절 외과수술용 커팅 가이드.
제 1 항에 있어서,

상기 삽입부는,

십(十)자 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 무릎관절 외과수술용 커팅 가이드.
제 1 항에 있어서,

상기 삽입부는,

상기 슬롯의 높이와 동일한 두께로 구성되는 것을 특징으로 하는 무릎관절 외과수술용 커팅 가이드.
제 1 항에 있어서,

상기 삽입부는,

표면에 요철이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 무릎관절 외과수술용 커팅 가이드.
제 1 항에 있어서,

상기 프레임은,

'T'자 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 무릎관절 외과수술용 커팅 가이드.
제 1 항에 있어서,

상기 프레임은,

몸체 일단에 상기 삽입부의 일측을 삽입하여 고정시키는 파지부가 형성된 것을 특징으로 하는 무릎관절 외과수술용 커팅 가이드.
제 1 항에 있어서,

상기 프레임은,

표면에 반사방지막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 무릎관절 외과수술용 커팅 가이드.