KR20100033955A - 일치-불일치성 복합 인공 관절을 구비한 고정형 베어링 관절 내부 인공 삽입물 - Google Patents

일치-불일치성 복합 인공 관절을 구비한 고정형 베어링 관절 내부 인공 삽입물 Download PDF

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Abstract

정형외과용 치환 관절은 서로 내하중성 접합이 될 수 있는 제 1 제 및 2 관절부를 구비한다. 상기 제 1 관절부는 제 1 및 제 2 반경을 정의하는 제 1 및 제 2의 볼록한 구형 과상부를 구비한다. 상기 제 1 관절부는 제 1의 볼록한 구형 과상부의 반경과 동일한 제 1의 오목한 구형 과상부를 구비한다. 상기 제 2 관절부도 제 2의 오목한 비구형 과상부를 구비한다. 상기 제 1 관절부의 제 1의 볼록한 구형 과상부는 제 2 관절부의 제 1의 오목한 구형 과상부와 일치성 접촉을 한다. 제 1 관절부의 제 2의 오목한 구형 과상부는 제 2의 관절부의 오목한 비구형 과상부와 선접촉한다.
인공관절, 고정형, 베어링관절, 내부인공삽입물, JOINT, ENDOPROSHTHESIS

Description

일치-불일치성 복합 인공 관절을 구비한 고정형 베어링 관절 내부 인공 삽입물{FIXED BEARING JOINT ENDOPROSTHESIS WITH COMBINED CONGRUENT-INCONGRUENT PROSTHETIC ARTICULATIONS}
본 발명은 무릎 관절 인공 삽입물과 같은 관절 인공 삽입물에 관한 것이다.
통상의 무릎 인공 삽입물은 경골의 절제된 근위단(proximal end)에 장착하는 경골부, 대퇴골의 절제된 원위단(distal end)에 장착하는 대퇴골부, 경골부와 대퇴골부 사이의 베어링 및 슬개골의 후면에 장착하는 슬개골부를 포함한다. 경골부 및 대퇴골부는 통상 금속으로 만들어지고, 베어링은 통상 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPe)과 같은 플라스틱으로 만들어진다. 베어링의 근위면(proximal surface) 또는 상면은 내측 및 외측의 오목한 부분(region)을 정의하도록 형성된다. 대퇴골부의 원위면 또는 하면은 베어링 맞물림에 있어서 베어링의 오목한 부분과 접합되는 내측 및 외측의 볼록한 관절구(condyle)를 정의하도록 형성된다. 경골부에 대하여 제한된 회전 및 병진 운동을 가능하도록 하는 가동형 베어링(mobile bearing)을 포함하는 무릎 인공 삽입물이 있고, 경골부에 대하여 고정된 무릎 인공 삽입물도 있다.
무릎 운동은 매우 복잡한 것으로 굴신(flexion-extension), 축회전, 전후방(anterior-posterior) 병진 이동 및 내전-외전(adduction-abduction)을 포함한다. 대퇴골부와 베어링의 불일치성은 이러한 복잡한 운동이 무릎 인공 삽입물을 삽입한 환자에게서 개선된 운동성을 갖고 수행될 수 있게 한다. 따라서, 무릎 인공 삽입물은 대퇴골부와 베어링 사이의 높은 불일치성 접촉을 제공하는 경우가 많다. 불일치성 접촉은 좁은 면적에 특정 하중이 가해지도록 하므로 일치성 접촉이 더 많은 무릎 관절에서보다 접촉 응력(단위 면적당 하중)을 더 높게 한다. 관절 치환에 일반적으로 사용되는 금속 및 플라스틱 소재는 가동형 베어링 무릎 인공 삽입물에 장시간에 걸쳐 정상적인 생리학적 부하를 수용할 수 있는 접촉 응력으로 정상적인 무릎 운동을 가능하게 한다. 예를 들면, 미국 특허 4,309,778호 및 4,340,978호에 장시간의 지속 능력이 증명된 경대퇴 관절면(tibiofemoral articulation surface)을 구비한 가동형 베어링 무릎 인공 삽입물이 개시되어 있다.
무릎 운동과 관련하여 굴신, 축회전, 전후방 병진 이동 및 내전-외전의 복잡한 조합을 고려할 때 불일치성 접촉은 특히 고정형 베어링 설계에 있어서 중요하다. 그러나, 고정형 베어링 무릎 인공 삽입물은 경골 관절면에 일반적으로 사용되는 UHMWPe의 강도와 관련하여 허용 한도를 크게 초과하는 접촉 응력을 생성할 수 있다. 고정형 베어링 무릎 설계자들의 딜레마는, 인공 접합 관절에 현재 사용 중인 플라스틱의 급속한 감퇴를 방지하기 위해서 관절 운동의 운동성(접촉면의 불일치성을 증가시킴으로써 달성되므로 접촉 응력이 발생한다) 및 낮은 접촉 응력(높은 일치성이 필요하므로 관절 운동성이 낮아진다)이라는 상반되는 요건을 절충하는 것이 다. 불행하게도 고정형 베어링 무릎 부재가 정상적인 생리학적 부하 하에서 장기간 사용해도 안전하다고 볼 수 있는 만족스런 절충안은 아직 찾지 못했다. 발목 경거 관절(tibiotalar ankle joint)과 같은 기타 하중을 받는(내하중성) 과상 관절들(other load-bearing condylar joints)에 대해서도 상황은 비슷하다.
미국 식품의약품 안정청(USFDA)은 대부분의 가동형 베어링 치환 관절 승인에 앞서서 광범위하고 엄격한 임상 시험을 요구하여 그 기구들의 사용을 억제하고 있다. 미국 FDA는 고정형 베어링 기구들에 대해서는 유사한 시험을 요구하지 않는다. 따라서, 미국 내에서 일반적으로 이용할 수 있는 대부분의 무릎 기구들과 모든 발목 기구들은 기능성이 더 낮은 고정형 베어링 기구들이다.
상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 일치-불일치성 복합 인공 관절을 구비한 고정형 베어링 관절 내부 인공 삽입물을 제공하는데 그 목적이 있다.
고정형 베어링 관절면은 기구의 불일치성의 정도를 제한함으로써 개선시킬 수 있다. 이는 무릎 또는 발목의 내측 관절구(medial condyle)에 대한 일치성 구면과 고정형 베어링 설계에 사용되는 두 면에 대한 전형적인 점접촉보다 더 가벼운 하중이 부가되는 외측 관절구(lateral condyle)에 대한 중간 정도의 불일치성 선접촉을 이용하여 달성될 수 있다. 이 설계는 무릎 관절의 대퇴골과 슬개골 모두의 내측과 및 발목 관절의 내측 관절구가 이들의 외측 관절구보다 더 큰 하중을 받는다는 사실을 인식하고 있다. 더 큰 하중을 받는 내측 관절구에서 일치성 접촉은 일치성으로 얻어진 더 넓은 접촉 표면적으로 인하여 응력(즉, 단위 면적당 힘)이 더 낮아진다. 반면에, 덜 높은 하중을 받는 외측 관절구에서 선접촉은 외측 관절구에 대한 더 낮은 하중으로 인해 표면적이 더 좁아졌음에도 불구하고 낮은 응력이 허용 가능하여 진다. 그러나, 외측 관절구에서 선접촉은 가동형 베어링 관절 설계를 사용하지 않아도 관절 이동성을 더 크게 할 수 있다.
그러한 표면은 필요한 관절 운동성을 여전히 제공하면서 상기 치환 관절에 사용되는 소재들의 허용 가능한 응력 한계 내에서 평균적인 보행 하중을 감수하도록 설계될 수 있다. 그러나, 외측 관절구에 대한 예상 응력은 두 면에 대한 일치성 을 갖는 유사한 가동형 베어링의 응력보다 실질적으로 더 클 것이다. 일치-불일치성 복합 관절면은, 비록 덜 바람직하지만, 고정형 베어링에 익숙해져 온 다수의 외과의들 및 미국 FDA의 규제 요구에 부합한 설계 절충안이 될 수 있다.
무릎 및 발목 임플란트 시술을 받는 많은 환자들은 상당히 늙고 활동성이 낮으므로 실질적으로 평균보다 낮은 부하가 생성된다. 사용 시간과 빈도의 감소(이는 가해지는 접촉 응력으로 축적되는 손상이 감소된다)로 이렇게 더 낮아진 부하 수준(주어진 관절의 기하학적 형상에 대하여 더 낮은 접촉 응력 생성)은 불일치성 정도가 더 큰 관절면을 허용할 수 있으므로 고정형 베어링 사용이 가능하여 진다. 고정형 베어링이 지지용 인공 삽입 플랫폼(supporting prosthetic platform)을 필요로 하지 않게 된 후, 고정형 베어링을 뼈에 직접적으로 고정할 수 있어 플랫폼 비용이 절약된다. 미국의 의료 체계는 상당한 비용 절감 압력하에 있어서 저비용 기구 사용을 선호하는 병원들이 많다. 저비용의 고정형 베어링 기구는 늙고 활동성이 낮은 환자의 무릎 전체의 경골부 또는 슬개골부로서 사용할 수 있다. 그러므로 더 낮은 비용의 부재들이 적절한 것이라면 여러 부분의 경골 또는 슬개골 치환에 드는 추가 비용은 경제적으로 부적합하다.
부분적으로 불일치성 접촉면을 갖는 관절면은 현재의 불일치성 고정형 베어링 기구보다 실질적으로 더 낮은 응력을 생성할 수 있다. 불일치성 고정형 베어링 기구의 접촉 응력을 낮추는 것은 인공 삽입 관절면의 마모 및 피로 손상을 감소시킴으로써 내용 연한을 증가시키고 상기 부재들이 안전하게 사용될 수 있는 인구 집단을 증가시킨다. 본 발명의 관절면은 본 발명에 원용하고 있는 미국 특허 5,871,539호 및 6,074,425호의 명세서에 개시된 관절면과 유사성을 가질 수 있다.
그러나, 본 발명의 관절면은 이들 선행 특허들에서 관절면을 형성하는데 사용하는 방법과 다른 방법으로 형성한다. 또, 본 발명의 관절면은, 선행 특허들의 양 관절구들과 비교하여 본 발명은 관절구들 중 하나만 선접촉을 하도록 형성된다. 따라서 본 발명은 고정형 베어링 관절면을 개선시킨다.
본 발명의 구성에 의하여, 관절면을 선행 특허들과 다른 방법으로 형성하고, 본 발명에 의한 관절면은 관절구들 중 하나만 선접촉을 하도록 형성되어, 고정형 베어링 관절면을 개선시킨 효과 등이 있다.
또한, 본 발명에 의한 외측 관절구에서 선접촉은 가동형 베어링 관절 설계를 사용하지 않아도 관절 이동성을 더 크게 할 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하며 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
도 1 및 도 2는 십자인대 절제형 전치환 무릎 인공 삽입물(100)을 도시한 것이다. 상기 무릎 인공 삽입물은 원위 대퇴골(11)에 고정되는 금속(Co-Cr 또는 티탄 합금) 대퇴골부(10), 근위 경골(21)에 고정되는 플라스틱(UHMWPe) 경골부(20) 및 후방 슬개골(31)에 고정되는 플라스틱 슬개골부(30)를 포함한다. 또는 두 개의 부재는 금속, 세라믹이 코팅된 금속 또는 세라믹일 수 있다.
대퇴골부(10)의 대퇴골 관절면(12)의 기하학적 형상은 도 3 및 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 반경(14), 반경(15) 및 이들을 연결하는 접선(16)으로 이루어 지는 형성 곡선(13)을 회전시켜서 형성된 회전 복합면이다. 이 기하학적 형상은 미국 특허 4,309,778호 및 미국 특허 5,507,820호를 포함한 상기 참조하고 있는 특허에 상세한 설명이 기술되어 있다.
경골부(20)는 연결하는 접선이 다른 것을 제외하고는 동일한 형성 곡선(13)을 이용하여 형성되는 경골 관절면(22)을 구비한다. 그러나, 상기 경골 관절면(22)의 내측 관절(28)만 회전면이고, 외측면(29)은 회전면이 아니다. 더 정확히 말하자면, 외측 경골 관절면(29)은 다른 축에 대하여 회전면을 동시에 회전시켜 형성된다. 이러한 형성 방법은 유일한 것이며 유용하다. 경골 관절면(22)의 내측 관절(28)에 대한 회전면은 바람직하게는 대퇴골 관절면(12)의 회전 복합면에 대하여 형성되어 최소 약 40-50도로 굽힐 때의 일치성을 달성한다. 더 많이 굽힐 때 대퇴골부(10)와 경골부(20) 사이에 선접촉이 있을 수 있다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 경골 관절면(22)은 도 4에 도시된 형성 곡선(13)에 의해 형성된 회전면의 형태로 만들어진 절삭 공구(24)에 의해서 경골부의 미가공부(23)에 형성될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같은 절삭 공구(24)는 처음에 축 X-X에 대하여 회전하여 절삭 공구로 고정된다. 축 X-X는 절삭 공구(24)의 축 X-X가 Z축과 교차하는 위치에서 경골부의 미가공부(23)의 면(25)에 평행하다. 이 초기 위치에서 절삭 공구(24)의 절삭면(26)은 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 경골부의 미가공부(23)의 상면(27) 위에 있다. 다음으로 절삭 공구(24)는 절삭 공구(24)가 도 8에 도시된 바와 같은 원하는 깊이 D 만큼 미가공부(23)를 절삭할 때까지 Z축을 따라 미가공부(23)로 이동한다. 도 9에 도시된 바와 같이 이 위치로부 터 절삭 공구(24)를 동시에 Y와 Z 축에 대하여 회전시켜 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 R이 반경 G보다 큰 외측의 접촉선에서 주반경(principal radii) R 및 G를 갖는 외측 관절구면(lateral condylar surface)(29)을 형성한다. 이 제조 방법은 대퇴골(11)에 대하여 경골이 축회전할 때 관절(100)의 압축 하중 하에서 내측 관절구(medial condyle)에 대하여 대퇴골면(12)과 일치하는 관절면(22)과 외측 관절구(lateral condyle)에 대한 선접촉을 형성한다. 반경 G와 비교하여 반경 R의 원하는 크기는 정상적인 관절 운동에 필요한 축회전의 정도에 좌우된다. 반경 R의 증가는 축(Z축) 회전시 Y축에 대한 외전-내전(valgus-varus) 경골 회전을 감소시키고, 외측 관절면에 대하여 선접촉이 상실되기 전에 축회전의 양을 증가시킨다. 불행하게도 증가하는 반경 R 역시 불일치성의 정도를 증가시킨다.
이 결과에 의한 면은, 대퇴골에 관한 경골(21)의 내측 관절에 대한 운동이 X, Y 및 Z축의 원점에 대하여 발생할 것이므로, 여기서는 "내측-회전축(medial-pivot)" 면이라 할 것이며, 구형의 내측 관절면 중앙에 X, Y, Z 좌표계 원점을 갖는 경골에 고정될 것이다.
슬개골부(30)를 대퇴골부 관절면(12) 쪽으로 누르는 하중은 완전히 폈을 때 낮다. 그러나 약 35-45도 굽혔을 때 대퇴 사두근(quadriceps)에 의한 기본적인 하중이 홈(sulcus) 안으로 슬개골부(30)를 내측으로 잡아당긴다. 따라서, 내측 슬개골 관절면(32)이 대부분의 하중을 감당한다. 외측 슬개골 관절면(33)은 도 12에 도시된 바와 같이 대퇴골부 관절면(12)으로 부터 들리는 경우가 있다. 이것이 발생하는 경우 내측-회전축 면을 내측 관절(32)에 대하여 일치성 접촉을 할 것이며, 상기 접촉면은 구형이므로 일치성 접촉 하에 세 개의 독립적인 축에 대하여 회전이 가능하다.
도 11에 도시된 바와 같이 중심 부분의 슬개대퇴골 압축 하중이 외측 슬개골 관절면(33)이 들리지 않을 만큼 충분한 경우, 내측 슬개골 관절면(32)에서 여전히 관절은 일치성일 것이나, 외측 슬개골 관절면(33)의 관절은 불일치성일 것이다. 슬개골(31)의 평균 축회전은 경대퇴골 관절과 관련해서 보다 적어진다. 따라서, 다소 더 작은 반경 R은 불일치성의 정도를 감소시키는데 사용될 수 있고, 그럼으로써 외측면 접촉 응력을 감소시킨다.
도 14 ~ 도 25는 본 발명에 따른 발목 인공 삽입물(300)을 보여준다. 상기 발목 인공 삽입물(300)은 경골부(310), 베어링(320) 및 거골부(330)를 구비한다. 상기 베어링(320)은 평판(321)을 구비하며, 상기 평판은 압축 하중 하에서 거골부에 대한 베어링의 움직임을 방지하기 위하여 거골부(310)의 강(cavity)(311)에 끼워 맞춘다. 이러한 배치는 상기 베어링(320)을 "고정형" 베어링으로 생각하게 한다. 상기 베어링(320)도 거골부(330)의 거골 관절면(331)과 접합하는 베어링의 베어링 관절면(322)을 구비한다. 거골부(330)의 거골 관절면(331)은 축소된 것을 제외하고는 형성 곡선(13)에 유사한 모양의 형성 곡선을 회전시켜 형성되는 회전면이다. 베어링(320)의 베어링 관절면(322)은 무릎 경골 관절면(22)과 정확히 동일한 방식으로 형성된다. 그러나 발목의 축회전은 무릎에 비해서 작다. 그러므로 반경 R'는, 반경 R이 반경 G에 대해 크기 면에서 근접하는 것보다 비례하여 반경 G'에 더욱 근접할 수 있다. 따라서 불일치성의 도입으로 인한 접촉 응력의 증가는 실질 적으로 무릎에서보다 발목에서 적다. 그러한 감소는 필요한 것으로서, 이는 무릎과 발목에서의 하중이 유사하긴 하지만 발목이 무릎보다 더 작다는 사실로 인해 일치성 접촉일지라도 발목에서의 접촉 응력은 무릎에서 보다 실질적으로 더 크기 때문이다.
제 3 실시형태에 의한 인공 치환 무릎은 도 26 ~ 도 31에서 참조 번호가 400이다. 인공 치환 무릎은 제 1 실시형태의 인공 치환 무릎(100)과 동일하게 대퇴골부(410)와 경골 관절면(422)을 구비한다. 그러나, 상기 인공 치환 무릎(400)은, 인공 치환 무릎(400)의 경골부(420)는 두 부분, 즉 UHMWPe와 같은 플라스틱으로 만들어진 베어링(430)과 Co-Cr 또는 티탄 합금으로 만들어진 금속 트레이(440)를 포함하는 점에서 인공 치환 무릎(100)과 다르다.
도 30에서, 상기 트레이(440)는 두 개의 수직벽(442)이 있는 플랫폼(441)을 구비한다. 버튼(443)은 도 28에 도시된 바와 같이 플랫폼(441)에서 위로 돌출되어 있다. 상기 버튼(443)은 돌출부(444)와 언더컷(445)으로 형성된다. 고정면(446)은 도 26에 도시된 바와 같이 트레이(440)의 하부이다. 도 31에서, 베어링(430)은 평평한 하면(431)과 상기 하면(431)으로부터 위로 확장된 측면(432)을 구비한다. 구멍(433)은 도 28에 도시된 바와 같이 하면(431)으로 이어지고 돌기부(435)로 형성된다. 도 28에 도시된 바와 같이 상기 베어링(430)은, 버튼(443) 위에 구멍(433)을 얹고 트레이(440) 쪽으로 베어링을 밂으로써 트레이(440) 상에 조립되며, 그와 동시에 상기 구멍(433)의 돌출부(435)가 버튼(443)의 돌출부(444)를 덮고 베어링이(430)이 끼워질 때까지 트레이 측벽(442)과 베어링 측면(432)을 맞춘다. 베어 링(430)의 측면(432)과 트레이(440)의 측벽(442)의 치수는 베어링(430)과 트레이(440) 사이의 모든 움직임을 최소화하도록 밀접하게 활면(close slip)을 형성하여 압입되도록 선택한다.
내측-회전축 면은 상기 절삭 공구(24)와 같은 절삭 공구를 사용하여 형성될 필요가 없으며, 이는 설명을 위해 주로 이용된다. 내측-회전축 면은 폼 커터, 포인트 커터 및 볼밀(ball mill)을 포함하는 다양한 커터에 의해 2차원 및 3차원 컴퓨터 구동 기기를 사용하여 가공될 수 있다.
내측-회전축 면은 정형외과 수술 기구 분야 내, 외에서 유일한 것이다. 사람에 있어서 관절 치환술은 무릎, 발목, 엄지 발가락, 손가락의 근위지절관절 및 엄지 손가락과 같은 과상(관절구상) 관절과 팔꿈치에 주로 활용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따라 전체 무릎 치환 인공 삽입물이 이식된 무릎의 측면도이다.
도 2는 도 1의 무릎과 인공 삽입물의 정면도이다.
도 3은 도 1 및 도 2의 무릎에서 분리된 인공 삽입물의 조립체이다.
도 4는 도 3의 인공 삽입물의 정면도이다.
도 5는 도 3 및 도 4의 무릎 인공 삽입물의 경골 관절면 평면도이다.
도 6은 인공 삽입물의 경골부 형성을 위한 미가공부와 미가공부의 관절면 형성을 위한 절삭 공구의 정면도이다.
도 7은 도 6의 인공 삽입물의 경골부 형성을 위한 미가공부와 절삭 공구의 분해 측면도이다.
도 8은 경골부와 절삭 작업이 거의 종료한 절삭 공구의 정면도이다.
도 9는 도 8에 도시된 상대적 위치의 경골부와 절삭 공구 측면도이다.
도 10은 외측 관절구 표면을 지나 전후방 선을 따라 나타낸 절삭 공구에 의하여 형성된 무릎 인공 삽입물의 경골부 횡단면도이다.
도 11은 서로 조립되어 접합되는 경골부와 대퇴골부의 측면도이다.
도 12는 인공 삽입물의 대퇴골부와 슬개골부 정면도이다.
도 13은 완전히 폈을 때의 조립된 무릎 인공 삽입물이 도시되고 부분적으로 단면도인 평면도이다.
도 14는 본 발명에 따른 발목 인공 삽입물의 부분적으로 단면도인 정면도이 다.
도 15는 도 14의 발목 인공 삽입물 측면도이다.
도 16은 도 14 및 도 15의 발목 인공 삽입물의 경골부 횡단면도이다.
도 17은 도 14 및 도 15의 발목 인공 삽입물 저면도이다.
도 18은 도 14 및 도 15의 발목 인공 삽입물의 베어링 정면도이다.
도 19는 도 18에 도시된 베어링의 측면도이다.
도 20은 도 17의 A-A선을 따라 나타낸 횡단면도이다.
도 21은 도 17의 B-B선을 따라 나타낸 횡단면도이다.
도 22는 베어링의 저면도이다.
도 23은 도 22의 C-C선을 따라 나타낸 횡단면도이다.
도 24는 도 14 및 도 15의 발목 인공 삽입물의 거골(距骨)부 정면도이다.
도 25는 도 24의 거골부 측면도이다.
도 26은 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 무릎 인공 삽입물의 측면도이다.
도 27은 도 26의 무릎 인공 삽입물 측면도이다.
도 28은 도 27과 유사한 정면도이나, 내-외측선을 따른 단면상의 베어링과 경골부이다.
도 29는 베어링과 경골부의 상면도이다.
도 30은 경골부의 상면도이다.
도 31은 베어링의 저면도이다.

Claims (22)

  1. 제 1 및 제 2 반경을 각각 정의하는 제 1 및 제 2의 구형 과상부로 각각 이루어진 제 1 및 제 2의 오목한 관절구를 구비한 제 1 관절부와, 상기 제 1 관절부의 제 1의 오목한 구형 과상부의 제 1 반경과 실질적으로 동일한 제 1 반경을 정의하는 제 1의 볼록한 구형 과상부를 구비한 제 2 관절부를 포함하는 이중 과상의 내하중성 접합 관절(a dual condylar load-bearing articulating joint)로서,
    상기 제 2 관절부는 제 2의 볼록한 비구형 과상부를 더 포함하며,
    상기 제 1 관절부의 제 1의 오목한 구형 과상부는 특정 범위 이상의 접합을 할 때 상기 제 2 관절부의 제 1의 볼록한 구형 과상부와 일치성 접촉을 하도록 형성되고,
    상기 제 1 관절부의 제 2의 오목한 구형 관절부는 하중이 제 1 및 제 2 관절 모두를 누를 때 상기 제 2 관절부의 제 2의 볼록한 비구형 과상부와 선접촉을 하도록 형성된 것을 특징으로 하는 이중 과상의 내하중성 접합 관절.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 관절은 정형외과용 인공 삽입물(orthopedic prosthesis)인 것을 특징으로 하는 이중 과상의 내하중성 접합 관절.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 정형외과용 인공 삽입물은 경대퇴골 치환 무릎인 것을 특징으로 하는 이중 과상의 내하중성 접합 관절.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 정형외과용 인공 삽입물은 슬개대퇴골 치환 무릎인 것을 특징으로 하는 이중 과상의 내하중성 접합 관절.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 정형외과용 인공 삽입물은 경거골 치환 발목인 것을 특징으로 하는 이중 과상의 내하중성 접합 관절.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 관절은 발의 관절을 위한 인공 삽입 치환 관절인 것을 특징으로 하는 이중 과상의 내하중성 접합 관절.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 관절은 손의 관절을 위한 인공 삽입 치환 관절인 것을 특징으로 하는 이중 과상의 내하중성 접합 관절.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 관절은 팔꿈치의 관절을 위한 인공 삽입 치환 관절인 것을 특징으로 하는 이중 과상의 내하중성 접합 관절.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 관절부는 금속으로 만들어진 것이며,
    상기 제 2 관절부의 적어도 한 부분 이상은 플라스틱으로 만들어진 것을 특징으로 하는 이중 과상의 내하중성 접합 관절.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 관절부는 뼈와 플라스틱 베어링에 고정되도록 형성된 금속부를 포함하며,
    상기 제 1의 볼록한 구형 과상부 및 상기 제 2의 볼록한 비구형 과상부가 상기 제 2 관절부의 플라스틱 베어링에 형성된 것을 특징으로 하는 이중 과상의 내하중성 접합 관절.
  11. 제 1 및 제 2 반경을 각각 정의하는 구형 과상부로 형성된 오목한 내측 관절구 및 외측 관절구를 구비한 제 1 관절부와, 볼록한 구형의 내측 관절구의 반경과 동일한 반경을 갖는 오목한 구형의 내측 관절구를 구비한 제 2 관절부를 포함하는 정형외과용 치환 관절 인공 삽입물로서,
    상기 제 2 관절부는 오목한 비구형의 외측 관절구를 더 구비하며,
    하중이 상기 관절부 모두를 누를 때,
    상기 제 1 관절부의 볼록한 구형의 내측 관절부는 상기 제 2 관절부의 오목한 구형의 내측 관절구와 일치성 접촉을 하고,
    상기 제 1 관절부의 볼록한 구형 외측 관절구는 상기 제 2 관절부의 오목한 비구형 외측 관절구와 선접촉을 하는 것을 특징으로 하는 정형외과용 치환 관절 인공 삽입물.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 관절부는 금속으로 만들어지고,
    상기 제 2 관절부의 적어도 오목한 내측 관절구 및 외측 관절구는 비금속 소재로 만들어진 것을 특징으로 하는 정형외과용 치환 관절 인공 삽입물.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 2 관절부는 금속부와 맞물리는 뼈와 비금속 베어링에 고정 장착하기 위한 고정면을 구비하는 금속부를 포함하고,
    상기 오목한 내측 관절구 및 외측 관절구는 베어링에 형성된 것을 특징으로 하는 정형외과용 치환 관절 인공 삽입물.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2 관절부의 베어링은 상기 제 2 관절부의 금속부에 대하여 고정된 것을 특징으로 하는 정형외과용 치환 관절 인공 삽입물.
  15. 제 1 및 제 2 관절부를 포함하는 정형외과용 치환 관절 인공 삽입물로서,
    상기 제 1 관절부는 볼록한 내측 관절구 및 외측 관절구를 구비하고,
    상기 제 2 관절은 오목한 내측 관절구 및 외측 관절구를 구비하며,
    상기 관절 인공 삽입물을 접합할 때,
    상기 오목한 내측 관절구 및 볼록한 내측 관절구는 서로 일치성 관절 베어링으로 맞물리도록 배열되고,
    상기 오목한 외측 관절구 및 볼록한 외측 관절구는 서로의 불일치성 선접촉이 되도록 배열되는 것을 특징으로 정형외과용 치환 관절 인공 삽입물.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 볼록한 내측 관절구 및 오목한 내측 관절구는 구형으로 형성되며 실질적으로 동일한 반경을 갖는 것을 특징으로 하는 정형외과용 치환 관절 인공 삽입물.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 외측 관절구 중의 하나만 구형으로 형성된 것을 특징으로 하는 정형외과용 치환 관절 인공 삽입물.
  18. 제 15 항에 있어서,
    오목한 내측 관절구 및 외측 관절구를 구비하는 제 3 관절부를 더 포함하고,
    상기 관절 인공 삽입물을 접합할 때,
    상기 제 3 관절부의 오목한 내측 관절구는 상기 제 1 관절부의 볼록한 내측 관절구와 일치성 관절 베어링으로 맞물리도록 배열되고,
    상기 제 3 관절부의 오목한 외측 관절구는 상기 제 1 관절부의 볼록한 외측 관절구와 불일치성 선접촉이 되도록 배열되는 것을 특징으로 하는 정형외과용 치환 관절 인공 삽입물.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 관절부는 대퇴골에 고정하기 위하여 형성된 상면을 구비한 대퇴골부이고,
    상기 제 2 관절부는 경골에 고정하기 위하여 형성된 하면을 구비한 경골부에 고정되는 베어링이며,
    상기 제 3 관절부는 슬개골에 고정하기 위하여 형성된 전면(anterior surface)을 구비한 슬개골부인 것을 특징으로 하는 정형외과용 치환 관절 인공 삽입물.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 관절부의 오목한 관절구는 금속으로 만들어지고,
    상기 제 2 및 제 3 관절부의 오목한 관절구는 플라스틱으로 만들어진 것을 특징으로 하는 정형외과용 치환 관절 인공 삽입물.
  21. 제 1 축을 갖는 절삭 공구 및 상기 제 1 축 주위에 동심적으로(concentrically)으로 정의된 절삭면을 제공하며;
    상기 절삭면은 상기 제 1 및 제 2의 오목한 과상부 형성을 위한 제 1 및 제 2의 볼록한 절단 부분을 구비하고;
    상기 절삭 공구를 상기 제 1 축 주위로 회전시키며;
    상기 절삭 공구를 상기 제 1 축 주위로 계속 회전시키는 동안에 상기 절삭 공구를 상기 제 1 축과 실질적으로 직각을 이루는 제 2 축을 따라 미가공 부분을 향하여 전진시키고;
    상기 절삭 공구를 상기 제 1 축 주위로 계속 회전시키는 동안에 상기 절삭 공구를 상기 제 1 및 제 2 축과 실질적으로 직각을 이루는 제 3 축 주위로 선회시키는 것을 포함하는 방법에 의해 형성할 수 있는 점들의 궤적(locus of points)을 정의하는 제 1 및 제 2의 오목한 과상부를 구비한 것을 특징으로 하는 이중 과상 내하중성부(a dual condylar load bearing component).
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 점들의 궤적은 상기 절삭 공구를 상기 제 3 축 주위로 선회시키는 단계와 동시에 상기 절삭 공구를 상기 제 2 축 주위로 선회시킴으로써 더 형성할 수 있 는 것을 특징으로 하는 이중 과상 내하중성부.
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