KR20120112816A - 십자인대-보존 무릎 보철물 - Google Patents

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나다니엘 엠. 렌츠
리차드 마이클 스미스
자차리 크리스토퍼 윌킨슨
브라이언 더블유. 매키넌
아브라함 비. 살리
조나단 커크 넬센
마이클 디. 라이즈
제럴드 제이. 제리
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스미스 앤드 네퓨, 인크.
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Abstract

특정 버전은 일반적으로 하나 또는 양 십자인대를 보존시킬 수 있는 용골 부분(비제한적인 예를 들면 14a, 14b, 14c)을 포함하는 개선된 경골 베이스 부재(비제한적인 예를 들면 10)를 제공한다. 다른 버전은 대퇴골 콤포넌트(비제한적인 예를 들면 400)와 경골 융기부 사이의 충돌을 완화 및/또는 방지하는데 도움이 되는 근심 립(비제한적인 예를 들면 118, 128)을 갖는 개선된 외측 및/또는 내측 삽입체(비제한적인 예를 들면 110, 210)를 제공한다. 다른 버전은 골 커버리지를 감소시키지 않으면서 경골 융기부 및 후방 십자인대에 대해 추가 간극을 제공하기 위해 다양한 모따기(비제한적인 예를 들면 404, 410, 470)를 갖는 개선된 대퇴골 콤포넌트(비제한적인 예를 들면 400)를 제공한다.

Description

십자인대-보존 무릎 보철물{CRUCIATE-RETAINING KNEE PROSTHESIS}
(관련 출원에 대한 상호 참조)
본 출원은 2010년 8월 11일자로 출원되고 발명의 명칭이 "십자인대-보존 무릎 보철물(Cruciate-Retaining Knee Prosthesis)"인 미국 가출원 제61/372,556호, 2010년 9월 13일자로 출원되고 발명의 명칭이 "십자인대-보존 보철물(Cruciate-Retaining Prosthesis)"인 미국 가출원 제61/382,287호, 및 2010년 1월 29일자로 출원되고 발명의 명칭이 "쌍-십자인대 보존 경골 임플란트(Bi-Cruciate Retaining Tibial Implant)"인 미국 가출원 제61/299,835호를 우선권 주장하며, 상기 세 개의 출원의 내용은 모두 본 명세서에 원용된다.
본 발명은, 일부 경우에 하나 또는 양 십자 인대의 보존을 용이하게 할 수 있는, 경골 및/또는 대퇴골 임플란트와 같은, 무릎 관절성형술에 사용하기 위한 보철물에 관한 것이다.
인공 무릎관절 전치환술에서, 종래에는 경골 베이스 보철물이 식립될 수 있는 고원 표면을 생성하기 위해 전체 근위 경골을 절제하는 것이다. 이러한 종래의 절제 기술은 통상 전방 십자인대(ACL: anterior cruciate ligament)와 후방 십자인대(PCL: posterior cruciate ligament) 중 어느 하나 또는 양자를 희생시키는 바, 이는 상기 절제가 이들 인대("경골 융기부")를 위한 골 부착 개소를 제거하기 때문이다. 종종, PCL과 ACL 기능은 경골 삽입체 상의 안정화 포스트 및 대퇴골 콤포넌트 상의 대응 리셉터클 또는 증가된 시상 합치성을 사용할 수 있는 보철물에 의해 대체된다. 이들 보철물은 일반적으로 전후 안정성을 회복시키지만, 정상 무릎처럼 "자연스럽게" 느껴질 수 없으며 조직 보존성이 덜하다.
십자 인대 중 하나 또는 양자가 구제 가능하다면, 자연스러운 생체공학, 동작 범위, 및 감각을 보존하기 위해 때로는 (특히 어린 환자 및 활동적인 환자에게 있어서) ACL과 PCL 중 어느 하나 또는 양자를 보존하는 것이 바람직하다.
현재의 PCL-온존 무릎 임플란트에 있어서, 경골 삽입체 및/또는 경골 베이스 부재의 후방 부분은 경골 융기부의 잔여부에 PCL 및 그 부착 개소를 위한 공간을 제공하기 위해 약간의 절취부를 가질 수 있다. 외과의사는 PCL 부착 영역에 인접한 골 부분을 절제하지 않도록 신중해야 한다. 이들 소위 후방 십자인대-보존 보철물을 사용할 때 ACL은 일반적으로 희생된다.
대안적으로, 외과의사는 ACL과 PCL 양자를 보존하고자 할 수도 있으며, 이는 때때로 두 개의 단일과(unicondylar) 임플란트를 설치함으로써 달성된다. 경골 융기부 및 이것에 부착된 십자 인대는 온전하게 남아있다. 내측 및 외측 경골 고원 영역은 절제되고 별도의 단일과 경골 트레이 및 대응 삽입체로 교체된다. 두 개의 개별 단일과 임플란트를 식립하는 것의 한 가지 단점으로는 두 개의 임플란트를 서로에 대해 적절히 정렬시키는데 있어서의 어려움이 포함된다. 두 개의 임플란트가 적절히 정렬되지 않으면, 마모가 가속될 수 있고, 기계적 축 정렬이 손상될 수 있으며, 대퇴골 동작이 환자에게 부자연스럽게 느껴질 수 있다. 하나 대신 두 개의 임플란트를 설치함으로 인한 추가된 복잡성으로 인해 외과적 식립 시간도 증가될 수 있다.
두 개의 개별 단일과 임플란트 대신에, 외과의사는 단일 경골 베어링 부재(삽입체일 수 있음) 및/또는 경골 베이스 부재를 포함하는 단일 쌍십자인대 보존 임플란트를 식립함으로써 ACL 및 PCL 양자를 보존하는 대안적 옵션을 갖는다. 종래의 쌍십자인대 보존 임플란트는 필수적으로 삽입체와 베이스 부재로 형성되며, 그 각각은 둘을 연결하는 얇은 전방 브릿지에 의해 결합되는 두 개의 단일과 부분을 갖는다. 얇은 전방 브릿지는 활동적인 환자가 겪는 높은 비틀림 하중을 지지하는데 실패할 수 있으며, 과거의 임플란트는 시간에 따라 결국 절반으로 구부러지거나 전단되어 조기 교정 수술을 요하는 것으로 알려져 있다. 이러한 종래 장치가 겪는 작은 굽힘 및 전단이라도 성능을 저하시킬 수 있으며 결국에는 내측과 외측의 어느 하나 또는 양측에 있는 뼈로부터 임플란트의 느슨해짐 또는 박리를 초래할 수 있다.
종래의 쌍십자인대 보존 설계가 갖는 다른 문제는 ACL을 경골(즉, 전방 경골 융기부)에 연결하는 영역에 인접한 뼈의 골절을 포함한다. 이러한 골절은 특히 내측 및 외측 측부가 상기 얇은 전방 브릿지에 의해 연결되기에 충분한 공간을 제공하기 위해 ACL 부착 지점 전방의 골 부분이 제거될 때 보편적이다.
종래 설계와 비교할 때, 본 명세서에 기재되는 십자인대-보존 경골 보철물의 버전의 적어도 일부는 보다 큰 강성, 비틀림 및 굽힘 강성, 및 내측 경골 부분과 외측 경골 부분 사이의 비틀림 굴곡, 굽힘 및/또는 전단에 대한 내성을 제공한다.
이들 및 기타 버전은 추가적으로 또는 대안적으로, 경골의 근위 부분을 적어도 부분적으로 교체하기 위한 경골 보철물을 제공하며, 상기 경골 보철물은 상기 경골의 근위 부분 상의 절제면과 접촉하기 위한 하면, 및 근위 경골에 형성된 공동에 침입하기 위한 용골을 포함하고, 상기 용골은 하면으로부터 하부-후방 각도로 연장되며, 상기 경골 보철물은 내측 기초판(baseplate) 부분과 외측 기초판 부분 사이에서 연장되는 중심 노치를 연결 기초판 부분 후방에 구비하고, 상기 중심 노치는 전방 십자인대 부착 개소 및 후방 십자인대 부착 개소를 갖는 경골 융기부의 일부를 수용하기에 충분한 폭과 길이를 가지며, 상기 중심 노치는 내측 에지와 외측 에지를 포함하고, 상기 내측 에지와 전방 용골 부분의 베이스에 의해 형성되는 각도는 예각이며, 상기 외측 에지와 전방 용골 부분의 베이스에 의해 형성되는 각도는 둔각이다.
또한, 전방 용골 부분의 후면이 연결 기초판 부분의 후면으로부터 오프셋되는 경골 보철물이 제공된다.
또한, 경골 보철물의 상면이 경골 삽입체를 고정하기 위한 적어도 하나의 로크 부재를 구비하는 경골 보철물이 제공된다.
또한, 경골 보철물의 상면이 내측 경골 삽입체 및 외측 경골 삽입체를 고정하기 위한 적어도 두 개의 로크 부재를 구비하는 경골 보철물이 제공된다.
또한, 경골의 근위 부분을 적어도 부분적으로 교체하기 위한 경골 보철물이며, 상기 경골 보철물은 상기 경골의 근위 부분 상의 내측 절제면과 접촉하기 위한 내측 하면을 갖는 내측 기초판 부분, 상기 경골의 근위 부분 상의 외측 절제면과 접촉하기 위한 외측 하면을 갖는 외측 기초판 부분, 상기 내측 기초판 부분과 외측 기초판 부분 사이에서 연장되는 연결 기초판 부분을 포함하고, 상기 경골 보철물은 내측 기초판 부분과 외측 기초판 부분 사이에서 전후 방향으로 연장되는 정중선에 대해 비대칭적이며, 상기 내측 기초판 부분은 외측 기초판 부분보다 더 전방으로 연장되는 경골 보철물이 제공된다.
또한, 횡단면에서 내측 기초판 부분에 의해 형성되는 면적이 횡단면에서 외측 기초판 부분에 의해 형성되는 면적보다 큰 경골 보철물이 제공된다.
또한, 경골 보철물이 쌍십자인대-보존 경골 보철물인 경골 보철물이 제공된다.
또한, 경골 보철물이 내측 기초판 부분과 외측 기초판 부분 사이에서 대체로 전후 방향으로 연장되는 노치를 구비하고 연결 기초판 부분 후방에 배치되며, 상기 노치는 전방 십자인대 부착 개소 및 후방 십자인대 부착 개소를 구비하는 경골의 융기부의 적어도 일부를 수용하기에 충분한 길이인 경골 보철물이 제공된다.
또한, 노치가 내측 에지, 외측 에지 및 전방 에지를 포함하고, 상기 내측 에지와 전방 에지에 의해 형성되는 각도가 예각이며, 상기 외측 에지와 전방 에지에 의해 형성되는 각도가 둔각인 경골 보철물이 제공된다.
또한, 경골의 근위 부분을 적어도 부분적으로 교체하기 위한 경골 보철물이며, 상기 경골 보철물은 상기 경골의 근위 부분 상의 내측 절제면과 접촉하기 위한 내측 하면을 갖는 내측 기초판 부분, 상기 경골의 근위 부분 상의 외측 절제면과 접촉하기 위한 외측 하면을 갖는 외측 기초판 부분, 상기 내측 기초판 부분과 외측 기초판 부분 사이에서 연장되고 연결 하면을 갖는 연결 기초판 부분, 및 근위 경골에 형성된 공동에 침입하기 위한 용골을 포함하고, 상기 용골은 내측 하면, 외측 하면, 및 연결 하면 중 적어도 하나로부터 하부-후방 각도로 연장되는 경골 보철물이 제공된다.
또한, 용골이 전방 용골 부분, 내측 하면으로부터 연장되는 내측 용골 부분, 및 외측 하면으로부터 연장되는 외측 용골 부분을 구비하며, 상기 전방 용골 부분은 연결 하면으로부터 하부-후방 각도로 연장되는 경골 보철물이 제공된다.
또한, 상기 전방 용골 부분의 적어도 일부가 연결 기초판 부분 상에서 대체로 내외 방향으로 연장되고, 상기 내측 용골 부분의 적어도 일부가 내측 기초판 부분 상에서 대체로 전후 방향으로 연장되며, 상기 외측 용골 부분의 적어도 일부가 외측 기초판 부분 상에서 대체로 전후 방향으로 연장되는 경골 보철물이 제공된다.
또한, 전방 용골 부분이 두께가 증가된 영역에서 내측 용골 부분과 외측 용골 부분을 결합하는 경골 보철물이 제공된다.
또한, 전방 용골 부분이 폭이 증가된 영역에서 내측 용골 부분과 외측 용골 부분을 결합하는 경골 보철물이 제공된다.
또한, 연결 기초판 부분이 전후 방향으로 두께가 증가하는 경골 보철물이 제공된다.
또한, 내측 및 외측 용골 부분이 전후 방향으로 연장됨에 따라 내측 및 외측 용골 부분의 높이가 감소하는 경골 보철물이 제공된다.
또한, 전방 용골 부분이 전방내측에서 후방외측 방향으로 연결 기초판 부분을 가로질러 연장되는 경골 보철물이 제공된다.
또한, 전방 용골 부분의 후면이 연결 기초판 부분의 후면으로부터 오프셋되는 경골 보철물이 제공된다.
또한, 경골 보철물이 내측 기초판 부분과 외측 기초판 부분 사이에서 연장되는 중심 노치를 연결 기초판 부분 후방에 구비하고 상기 중심 노치는 전방 십자인대 부착 개소 및 후방 십자인대 부착 개소를 갖는 경골 융기부의 일부를 수용하기에 충분한 폭과 길이를 갖는 경골 보철물이 제공된다.
또한, 중심 노치가 내측 에지 및 외측 에지를 포함하고, 상기 내측 에지와 전방 용골 부분의 베이스에 의해 형성되는 각도가 예각이며, 상기 외측 에지와 전방 용골 부분의 베이스에 의해 형성되는 각도가 둔각인 경골 보철물이 제공된다.
또한, 상기 경골 보철물은 내측 기초판 부분과 외측 기초판 부분 사이에서 전후 방향으로 연장되는 정중선에 대해 비대칭적이며 상기 내측 기초판 부분은 외측 기초판 부분보다 더 전방으로 연장되는 경골 보철물이 제공된다.
상기 또는 기타 버전은 추가적으로 또는 대안적으로, 경골의 근위 부분을 적어도 부분적으로 교체하기 위한 경골 보철물이며, 대퇴과 관절면과 함께 관절운동하기 위한 경골 관절면을 포함하고, 상기 경골 관절면에는 관절면의 근심 에지를 따라서 전후 방향으로 연장되는 근심 립이 형성되며, 상기 근심 립은 관절면의 대응 중심부에 대해 높이가 상승되고, 상기 근심 립이 대응 중심부에 대해 상승되는 높이는 전후 방향으로 감소되는 경골 보철물을 제공한다.
또한, 상기 경골 관절면은 내측 경골 관절면이고 상기 내측 경골 관절면의 적어도 일부는 시상 평면에서 오목한 경골 보철물이 제공된다.
또한, 상기 내측 경골 관절면의 전방-근심 부분은 대퇴과 관절면에 적어도 부분적으로 합치되도록 만곡되는 경골 보철물이 제공된다.
또한, 상기 내측 경골 관절면의 후방-외측 부분은 실질적으로 편평하며 대퇴과 관절면에 실질적으로 합치되지 않는 경골 보철물이 제공된다.
또한, 상기 경골 관절면은 외측 경골 관절면이며 상기 외측 경골 관절면은 시상 평면에서 볼록한 경골 보철물이 제공된다.
또한, 상기 외측 경골 관절면의 전방-근심 부분은 대퇴과 관절면에 적어도 부분적으로 합치되도록 만곡되는 경골 보철물이 제공된다.
또한, 상기 외측 경골 관절면의 후방-외측 부분은 실질적으로 편평하며 대퇴과 관절면에 실질적으로 합치되지 않는 경골 보철물이 제공된다.
또한, 상기 경골 보철물은 경골 삽입체이며 상기 경골 삽입체는 경골 기초판에 고정하기 위한 적어도 하나의 로크 부재를 구비하는 하면을 더 포함하는 경골 보철물이 제공된다.
또한, 경골의 근위 부분을 적어도 부분적으로 교체하기 위한 경골 보철물이며, 대퇴과 관절면과 함께 관절운동하기 위한 경골 관절면을 포함하고, 상기 경골 관절면에는 관절면의 근심 에지를 따라서 전후 방향으로 연장되는 근심 립이 형성되며, 상기 근심 립은 관절면의 대응 중심부에 대해 높이가 상승되고, 상기 내측 경골 관절면의 전방-근심 부분은 대퇴과 관절면에 적어도 부분적으로 합치되도록 만곡되며, 상기 내측 경골 관절면의 후방-외측 부분은 실질적으로 편평하며 대퇴과 관절면에 실질적으로 합치되지 않는 경골 보철물이 제공된다.
또한, 경골의 근위 부분을 적어도 부분적으로 교체하기 위한 경골 보철물이며, 대퇴과 관절면과 함께 관절운동하기 위한 경골 관절면을 포함하고, 상기 경골 관절면의 전방-근심 부분은 대퇴과 관절면에 적어도 부분적으로 합치되며, 상기 경골 관절면의 후방-외측 부분은 대퇴과 관절면에 실질적으로 합치되지 않는 경골 보철물이 제공된다.
또한, 전방-근심 부분이 대퇴과 관절면에 적어도 부분적으로 합치되도록 만곡되는 경골 보철물이 제공된다.
또한, 후방-외측 부분이 대퇴과 관절면에 실질적으로 합치되지 않도록 후방-외측 부분이 실질적으로 편평한 경골 보철물이 제공된다.
또한, 상기 경골 관절면은 내측 경골 관절면이며 상기 내측 경골 관절면은 시상 평면에서 오목한 경골 보철물이 제공된다.
또한, 상기 경골 관절면은 외측 경골 관절면이며 상기 외측 경골 관절면은 시상 평면에서 볼록한 경골 보철물이 제공된다.
또한, 적어도 하나의 경골 관절면이 대체로 전후 방향으로 경사지는 경골 보철물이 제공된다.
또한, 적어도 하나의 경골 관절면이 내측 관절면과 외측 관절면을 포함하고, 상기 내측 관절면의 전후 방향 경사가 상기 외측 관절면의 전후 방향 경사와 다른 경골 보철물이 제공된다.
또한, 내측 관절면이 내측 삽입체와 연관되고 외측 관절면이 외측 삽입체와 연관되며 내측 삽입체의 전방 부분에서의 내측 삽입체의 두께가 외측 삽입체의 후방 부분에서의 외측 삽입체의 두께와 다른 경골 보철물이 제공된다.
또한, 상기 내측 삽입체와 상기 외측 삽입체는 전후 방향으로 변하는 경사를 갖는 삽입체 키트의 일부인 경골 보철물이 제공된다.
또한, 적어도 하나의 경골 관절면은 경골 기초판과 연관되는 경골 보철물이 제공된다.
또한, 내측 삽입체의 전방 부분에서의 내측 삽입체의 두께가 내측 삽입체의 후방 부분에서의 내측 삽입체의 두께보다 두꺼운 경골 보철물이 제공된다.
또한, 내측 삽입체의 후방 부분에서의 내측 삽입체의 두께가 외측 삽입체의 후방 부분에서의 외측 삽입체의 두께와 다른 경골 보철물이 제공된다.
또한, 외측 삽입체의 전방 부분에서의 외측 삽입체의 두께가 외측 삽입체의 후방 부분에서의 외측 삽입체의 두께보다 두꺼운 경골 보철물이 제공된다.
또한, 적어도 하나의 경골 관절면이 대체로 내외 방향으로 경사지는 경골 보철물이 제공된다.
또한, 적어도 하나의 경골 관절면이 내측 관절면과 외측 관절면을 포함하고 상기 내측 관절면의 내외 방향 경사가 상기 외측 관절면의 내외 방향 경사와 다른 경골 보철물이 제공된다.
또한, 내측 관절면이 내측 삽입체와 연관되고 외측 관절면이 외측 삽입체와 연관되며, 내측 삽입체의 전방 부분에서의 내측 삽입체의 두께가 외측 삽입체의 전방 부분에서의 외측 삽입체의 두께보다 두꺼우며, 내측 삽입체의 후방 부분에서의 내측 삽입체의 두께가 외측 삽입체의 후방 부분에서의 외측 삽입체의 두께와 다른 경골 보철물이 제공된다.
또한, 환자에게 식립될 때 전방 피질골과 결합하기 위해 전방 용골 부분이 연결 하면 상에서 전방에 배치되는 경골 보철물이 제공된다.
또한, 대퇴골 콤포넌트의 대퇴과 관절면과 함께 관절운동하기 위한 적어도 하나의 경골 관절면을 더 포함하고, 상기 대퇴골 콤포넌트는 내측과 및 외측과를 포함하며, 상기 내측과 및 외측과 중 적어도 하나는 후방외측 모따기를 포함하는 경골 보철물이 제공된다.
다른 버전에 따르면, 경골의 근위 부분을 적어도 부분적으로 교체하기 위한 경골 보철물이 또한 제공되며, 이 경골 보철물은 대퇴과 관절면과 함께 관절운동하기 위한 경골 관절면을 포함하고, 상기 경골 관절면에는 관절면의 근심 에지를 따라서 전후 방향으로 연장되는 근심 립이 형성되며, 상기 근심 립은 관절면의 대응 중심부에 대해 높이가 상승되고, 상기 근심 립이 대응 중심부에 대해 상승되는 높이는 전후 방향으로 감소되며, 상기 경골 관절면의 전방-근심 부분은 대퇴과 관절면에 적어도 부분적으로 합치되고, 상기 경골 관절면의 후방-외측 부분은 대퇴과 관절면에 실질적으로 합치되지 않는다.
또한, 전방-근심 부분이 대퇴과 관절면에 적어도 부분적으로 합치되도록 만곡되는 경골 보철물이 제공된다.
또한, 후방-외측 부분이 대퇴과 관절면에 실질적으로 합치되지 않도록 후방-외측 부분이 실질적으로 편평한 경골 보철물이 제공된다.
또한, 골 커버리지를 감소시키지 않으면서 경골 융기부 및 PCL에 대해 추가 간극을 제공하기 위해 다양한 모따기를 갖는 대퇴골 콤포넌트가 제공된다. 일부 버전에서, 대퇴골 콤포넌트의 내측과 및/또는 외측과는 후방외측 모따기를 포함한다. 일부 버전에서, 대퇴골 콤포넌트의 전방 플랜지는 내측 및/또는 외측 측부 상에 전방외측 모따기를 포함할 수 있다.
추가적인 적용 영역은 이하 제공되는 상세한 설명으로부터 자명해질 것이다. 상세한 설명과 특정 예는 본 발명의 특정 버전을 나타내지만 단지 예시적인 목적으로 의도된 것이며 발명의 범위를 제한하려는 것이 아님을 알아야 한다.
명세서에 포함되어 그 일부를 형성하는 첨부 도면은 본 발명의 특정 버전을 도시하며, 상세한 설명과 함께 이들 버전의 원리, 특징 및 특징부를 설명하는 역할을 한다. 본 명세서에 포함된 도면의 대부분 또는 전부는 일반적으로 환자의 왼쪽 무릎에 사용하도록 구성된 임플란트를 도시하지만, 환자의 오른쪽 무릎에 사용하기 위한 거울상 임플란트 및 좌우 양 무릎에 사용하기 위한 대칭적으로 구성된 임플란트도 고려되는 것을 알아야 한다.
도 1 내지 도 3은 하나 이상의 골 내부성장 또는 시멘트 맨틀 구조물 및 다수의 용골 부분을 채용하는 제1 버전에 따른 경골 베이스 부재의 저부 등각도이다.
도 4 내지 도 7은 시멘트 맨틀을 수용하기 위한 하측 리세스를 구비하는 제2 버전에 따른 경골 베이스 부재의 도시도이다.
도 8 내지 도 11은 제3 버전에 따른 경골 베이스 부재의 도시도이다.
도 12 내지 도 15는 제4 버전에 따른 경골 베이스 부재의 도시도이다.
도 16 내지 도 19는 제5 버전에 따른 경골 베이스 부재의 도시도이다.
도 20 내지 도 23은 제6 버전에 따른 경골 베이스 부재의 도시도이다.
도 24 내지 도 29는 경골의 전방 피질에 인접한 피질골의 외측 부분과 접촉하도록 구성된 전방 벽 부분을 갖는, 제7 버전에 따른 경골 베이스 부재의 도시도이다.
도 30 내지 도 35 및 도 47은 세 개의 용골 부분을 갖는, 제8 버전에 따른 경골 베이스 부재의 도시도이다.
도 36 및 도 37은 용골 부분에 제공되는 계단부, 텍스처(texture) 또는 톱니형 특징부를 구비하는, 제9 버전에 따른 경골 베이스 부재의 도시도이다.
도 38 내지 도 46은 내측 및 외측 관절형 경골 삽입체와 조립된 상태로 도시되는, 도 30 내지 도 35 및 도 47의 경골 베이스 부재의 도시도이다.
도 48은 도 38 내지 도 46에 도시된 쌍십자인대-보존 경골 보철물을 조립하는 단계의 도시도이다.
도 49 내지 도 52는 다양한 버전에 따른 경골 베이스 부재와 경골 융기부 사이의 교합 기하구조를 개략 도시하는 전방 관상 단면도이다.
도 53은 근위 경골에 식립 도시된 쌍십자인대-보존 경골 보철물의 전방 관상 도시도이다.
도 54 및 도 55는 외측 경골 삽입체의 후면도이다.
도 56은 도 54 및 도 55의 외측 삽입체의 외측 시상 도시도이다.
도 57은 전방측으로부터 볼 때 도 54 내지 도 56의 외측 삽입체의 관상 단면도이다.
도 58은 외측으로부터 볼 때 외측 삽입체의 시상 단면도이다.
도 59 및 도 61은 내측 경골 삽입체의 후면도이다.
도 60은 도 59 및 도 61의 내측 삽입체의 내측 시상 도시도이다.
도 62는 전방측으로부터 볼 때 내측 삽입체의 관상 단면도이다.
도 63은 내측으로부터 볼 때 내측 삽입체의 시상 횡단면도이다.
도 64 내지 도 66은 도 38 내지 도 46에 도시된 쌍십자인대-보존 경골 보철물과 함께 사용될 때 대퇴골 임플란트의 일 버전의 운동학을 도시하는 그래프이다.
도 67a 내지 도 67q는 다양한 굴곡 각도에서의 도 64 내지 도 66의 운동학의 도시도이다.
도 68은 쌍십자인대-보존 무릎 보철물(ACL 및 PCL 온존)의 일 버전의 전면도이다.
도 69는 십자인대-보존 무릎 보철물(PCL 온존)의 일 버전의 전면도이다.
도 70 및 도 71은 각각 도 68 및 도 69의 쌍십자인대-보존 및 십자인대-보존 무릎 보철물의 전방내측 도시도이다.
도 72 및 도 73은 각각 도 68 및 도 69의 쌍십자인대-보존 및 십자인대-보존 무릎 보철물의 후방내측 도시도이다.
도 74 및 도 75는 각각, 대퇴골 콤포넌트에 제공되는 선택적 간극 모따기를 도시하는, 도 68 및 도 69의 쌍십자인대-보존 및 십자인대-보존 무릎 보철물의 후면도이다.
도 76은 일부 버전에 따른 선택적 후방외측 모따기를 부분 단면 도시하는 내측 대퇴과의 평면도이다.
도 77 및 도 78은 각각 도 68 및 도 69의 쌍십자인대-보존 및 십자인대-보존 무릎 보철물의 외측 시상 도시도이다.
도 79 및 도 80은 각각 도 68 및 도 69의 쌍십자인대-보존 및 십자인대-보존 무릎 보철물의 후방내측 도시도이다.
도 81은 도 67a 내지 도 80에 도시된 대퇴골 콤포넌트의 평면도이다.
도 82 내지 도 84는 도 54 내지 도 63의 내측 및 외측 삽입체의 다양한 사시도이다.
도 85는 일부 버전에 따른 내측 삽입체를 채용하고 내측 단일과 경골 베이스 부재(도시되지 않음)와 함께 사용될 수 있으며 대안적으로 외측 이방성 무릎 임플란트(도시되지 않음)로서 구성될 수 있는, 다른 버전에 따른 이방성 무릎 임플란트의 도시도이다.
도 86은 일부 버전에 따른 내측 삽입체를 채용하고 내측 단일과 경골 베이스 부재(도시되지 않음)와 함께 사용될 수 있는, 다른 버전에 따른 내측 단일과 무릎 임플란트의 도시도이다.
도 87은 일부 버전에 따른 외측 삽입체를 채용하고 외측 단일과 경골 베이스 부재(도시되지 않음)와 함께 사용될 수 있는, 다른 버전에 따른 외측 단일과 무릎 임플란트의 도시도이다.
도 88은 일 버전에 따른 모놀리식 쌍십자인대-보존 보철물의 도시도이며, 경골 베이스 부재는 일체-형성된 관절면을 포함하는 도시도이다.
도 89는 일 버전에 따른 모놀리식 쌍십자인대-보존 보철물의 도시도이며, 경골 베이스 부재는 일체-형성된 관절면을 포함하는 완전히 또는 부분적으로 다공성인 보강물인 도시도이다.
도 90a 내지 도 90e는 내측으로부터 볼 때 외측 삽입체의 다양한 시상 단면도이다.
도 91a 내지 도 91k는 후방측으로부터 볼 때 외측 삽입체의 다양한 관상 단면도이다.
도 92a 내지 도 92e는 외측으로부터 볼 때 내측 삽입체의 다양한 시상 단면도이다.
도 93a 내지 도 93m은 후방측으로부터 볼 때 내측 삽입체의 다양한 관상 단면도이다.
도 94는 일 버전에 따른 대퇴골 콤포넌트의 내측 시상 도시도이다.
도 95a 내지 도 95k는 도 94의 A-A 내지 K-K선 각각을 따라서 취한 다양한 관상 단면도이다.
도 96은 도 30 내지 도 35 및 도 47의 경골 베이스 부재를 수용하도록 준비된 절제된 경골의 사시도이다.
도 97 및 도 98은 하나 이상의 못을 구비하는 제10 실시예에 따른 경골 베이스 부재의 저부 등각도이다.
도 99는 일 실시예에 따른 외측 삽입체의 시상 단면도이다.
도 100은 일 실시예에 따른 내측 삽입체의 시상 단면도이다.
이하 설명은 특정한 선택된 버전의 속성상 예시적일 뿐이며, 결코 본 발명, 그 적용 또는 사용을 제한하려는 것이 아니다.
1. 경골 베이스 부재
도 1-46 및 도 97-98은 그 특징부의 일부가 후술되는 경골 베이스 부재의 다양한 비제한적 버전을 도시한다.
도 1 내지 도 3은 경골 베이스 부재의 제1 버전의 하측을 도시한다. 일반적으로, 베이스 부재(10)는 내측 부분(12a), 외측 부분(12b), 및 연결 부분(12c)을 구비한다. 이 특정 버전에서, 베이스 부재(10)는 일부 태양에서 비대칭 형상을 갖는다. 예를 들면, 도 3에 도시하듯이, 내측 부분(12a)이 외측 부분(12b)보다 크며, 내측 부분(12a)의 외관은 외측 부분(12b)에 비해서 전방으로 더 연장된다. 다른 버전에서, 베이스 부재는 다른 비대칭을 반영할 수 있거나, 대칭적일 수 있다.
도 1 내지 도 3의 베이스 부재(10)는 보존 경골 융기부 또는 그 일부를 위한 간극을 제공할 수 있는 절취부(8)를 내측 부분(12a)과 외측 부분(12b) 사이에 형성하는 립(15a, 15b)을 구비한다. 도 1 내지 도 3에 도시된 버전에서, 중심 절취부(8)는 경골 내외폭의 대략 1/4 내지 1/3이며, 따라서 경골 융기부의 대부분의 돌출을 허용하도록 구성되지만, 일부 버전에서는 융기부의 적어도 전방 부분을 절제하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 일부 버전에서는, 연결 부분(12c)을 위한 공간을 제공하기 위해 경골 융기부의 전방 부분이 내측 및 외측 경골 절제부와 동일 평면으로 절제될 수도 있다. 연결 부분(12c)을 위한 공간을 제공하기 위해 제거되는 경골의 양은, 일부 버전에서, 골 전처리 이전의 경골 융기부의 총 전후 치수의 1/5 내지 1/8의 범위에 있을 수 있다. 이 특정 버전에서, 연결 부분(12c)은 ACL 부착 지점 주위의 뼈를 보존 및 보호할 뿐 아니라 응력 유발자를 제거하도록 설계된다.
도시하듯이, 중심 절취부(8)는 대체로 경골 베이스 부재(10)의 내외 방향으로 중심에 배치되며, 이는 내측 부분(12a) 및 외측 부분(12b)의 내측/외측 폭[일부 버전에서는 베이스 부재(10)와 함께 사용되는 삽입체의 내측/외측 폭]을 대략 동일하게 유지하는 것을 용이하게 한다. 다른 버전에서는, 내측 부분(12a)과 외측 부분(12b)이 내측/외측 치수에 있어서 동일할 필요가 없다.
도 1 내지 도 3에 도시된 베이스 부재(10)는 그로부터 멀리 연장되는 용골을 구비한다. 일부 버전에서, 용골은 환자의 경골에 베이스 부재를 고정 및 유지시키는 것을 촉진할 수 있다. 일부 버전에서, 경골은 베이스 부재에 강도, 비틀림 강성 및 안정성을 추가할 수 있다. 도시된 특정 버전에서, 용골 부분(14a, 16a)은 베이스 부재의 내측 부분(12a)으로부터 연장되고, 용골 부분(14b, 16b)은 외측 부분(12b)으로부터 연장되며, 용골 부분(14c)은 연결 부분(12c)으로부터 연장된다.
일부 버전에서, 용골 부분은 베이스 부재(10)의 하측에 대해 대략 90도 내지 대략 45도의 각도로 연장될 수 있지만, 그보다 크거나 작은 현저한 각도도 가능하다. 일부 버전에서, 용골 부분은 동일한 일반 각도로 멀리 연장될 수 있거나, 또는 서로에 대해 상이한 각도로 연장될 수 있다. 일부 버전에서, 용골 부분은 서로에 대해 대칭적일 수 있거나, 또는 골해부학에 맞도록 또는 다른 이유로 비대칭적으로 구성될 수 있다. 다른 베이스 부재 버전(후술됨)은 도 1 내지 도 3의 베이스 부재(10)보다 많거나 적은 용골 부분을 가질 수 있거나 및/또는 다른 구성의 용골 부분을 가질 수 있다.
도 1 내지 도 3의 특정 버전에서 및 도 3에 가장 잘 도시되어 있듯이, 전방 핀(14c)은 전방 핀(14c)의 내측 부분이 외측 부분보다 더 전방에 위치하도록 내외 방향으로 경사진다. 전방 핀(14c)은 또한 전방/상위에서 후방/하위 방향으로 경사지며, 그 이유의 일부는 본 명세서에 기재되는 차후 버전과 관련하여 기술된다. 전방 핀(16c)은 또한, 가요성을 최적화하고, 재료를 절감하며, 응력 분포를 향상시키고, 및/또는 추가 회전 안정성을 제공하기 위해 원위 노치(13)(도 2 참조)를 구비한다.
도 1 내지 도 3의 베이스 부재는 베이스 부재(10)의 내측 부분(12a) 및 외측 부분(12b)으로부터 멀리 연장되는 용골 부분(16a, 16b)을 구비하며, 일부 버전에서 이는 적어도 전후 방향으로의 콤포넌트를 갖는 힘과 같은 베이스 부재에 가해질 수 있는 힘에 대항하여 베이스 부재(10)의 안정성 및/또는 강성을 향상시킬 수 있다. 전후 방향으로의 향상된 안정성은 일부(반드시 전부일 필요는 없지만) 버전에서 바람직할 수 있는 바, 왜냐면 특정 대퇴골 콤포넌트[도 67a-d에 도시된 대퇴골 콤포넌트(400)와 같은]는 일부 예와 사용에 있어서 함께 사용되는 경골 콤포넌트에 이러한 힘을 부여할 수 있기 때문이다. 일부 버전에서, 하나 이상의 용골 부분(16a, 16b)의 삽입 각도 및 위치설정은 최상의 고정 및 최상의 경골 끼움 뿐만 아니라 뼈 내에서의 전후 및 회전 안정성을 위해 공간 내에서 최적화될 수 있다. 도면에 명시된 것 이외의 용골 부분(16a, 16b)의 기하구조도 고려된다.
일부 버전에 따른 경골 베이스 부재(10)는 시멘트접착 또는 시멘트비접착(uncemented) 기술에 사용하기 위해 최적화되는 표면 마무리를 가질 수 있다. 일부 버전에서, 베이스 부재는 매끄럽거나 연마된 표면을 가질 수 있거나, 그리트 블라스팅 처리된(grit blasted) 표면 마무리, 또는 릿지, 홈, 계단부, 플루트, 척추, 미늘 및 그 조합과 같은 기타 거친 표면 마무리 및 텍스처를 가질 수 있다. 내측 부분(12a) 및 외측 부분(12b)의 하면 또는 원위면은 또한, 수산화인회석을 갖거나 갖지 않는 다공성 내부성장 표면과 같은 골 내부성장 구조물을 포함할 수 있다. 일부 버전에서, 베이스 부재의 원위 또는 하위 하면에는 시멘트접착 기술용 시멘트 맨틀을 수용하기 위한 하나 이상의 포켓이 제공될 수 있다. 하나 이상의 포켓은 와플 패턴, 홈, 릿지, 만입부, 언더컷, 다공성 부분, 돌출부, 또는 범프(15c)와 같은 임플란트와 시멘트 맨틀 사이의 접촉 면적을 증가시키기 위한 수단을 구비할 수 있으며, 이는 구조물의 다공성 금속 재료 또는 표면 처리된 부분일 수도 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 용골 부분(14a, 14b, 14c, 16a, 16b)은 외층 표면(14a', 14b', 14c', 16a', 16b')을 각각 구비하고 내층 표면(14a", 14b", 14c", 16a", 16b")을 각각 구비한다. 일부 버전에서, 이들 층 표면은 개선된 고정을 위해 다공성 내부성장 표면, 거친 표면 처리, 수산화인회석, 또는 생물을 함유할 수 있다. 일부 버전에서, 내층 표면(14a", 14b", 14c", 16a", 16b") 및 외층 표면(14a', 14b', 14c', 16a', 16b')은 상호 평행할 수 있거나, 또는 서로에 대해 예각으로 연장될 수 있다. 대체로 편평한 것으로 도시되어 있지만, 용골 부분(14a, 14b, 14c, 16a, 16b)의 층 표면(14a", 14b", 14c", 16a", 16b", 14a', 14b', 14c', 16a', 16b')은 각각 더 복잡한 B-스플라인 또는 아치형 표면일 수도 있다.
도 1 내지 도 3의 베이스 부재(10)는 전방 용골 부분(14c)과 내측 용골 부분(14a) 및 외측 용골 부분(14b) 사이에 위치하는 블렌드 또는 보강 부재(18)를 구비하며, 이는 일부 버전에서 임플란트를 수용하기 위해 필요한 골 제거 양을 최소화하는데 도움이 될 수 있다. 예를 들어, 내측에서, 보강 부재(18a)의 전략적 블렌딩은 용골 부분의 하부 에지를 피질 경골로부터 원위에 유지시키는데 도움이 된다. 이런 식으로, 보강 부재(18)는 전방 용골 부분(14c)과 내측 용골 부분(14a) 사이, 및 전방 용골 부분(14c)과 외측 용골 부분(14b) 사이에 이행 영역을 형성한다.
도 4 내지 도 7은 경골 베이스 부재의 다른 버전인 베이스 부재(20)를 도시한다. 도 1 내지 도 3의 버전과 같이, 경골 베이스 부재(20)는 내측 핀(24a)이 연장되어 나오는 내측 부분(22a), 외측 핀(24b)이 연장되어 나오는 외측 부분(22b), 및 전방 핀(24c)이 연장되어 나오는 연결(또는 전방) 부분(22c)을 구비한다. 베이스 부재(20)는 또한 경사 내측 핀(26a) 및 경사 외측 핀(26b)을 포함할 수 있다. 도 1 내지 도 3의 버전과 같이, 전방 핀(24c)은 원위 노치(23)(도 6에 도시됨)를 구비할 수 있다. 베이스 부재(20)의 상면은 내측 및 외측 삽입체를 각각 수용하도록 구성되는 리세스 형태의 내측 로킹 부분(22a') 및 외측 로킹 부분(22b')을 포함할 수 있다. 베이스 부재(20)는 또한 시멘트 맨틀을 위한 것이거나 다공성 내부성장 표면일 수 있는 내측 골 접촉면(22a") 및 외측 골 접촉면(22b")을 구비한다.
보강 부재(28a, 28b)는 골 전처리를 촉진하기 위해 대체로 원통형 형상이다. 예를 들어, 용골 부분(24a, 24c, 24b) 사이의 교차점을 형성하는 두꺼운 영역을 형성하도록 골을 전처리하기 위해 드릴 또는 소직경 리머(reamer)가 사용될 수 있다. 보강 부재(28a, 28b)에 대한 원통형의 매끄러운 아치 형상은 일반적으로, 일부 버전에서 응력이 높은 영역일 수 있는, 내측 부분(24a)과 외측 부분(24b) 사이의 절취부의 코너에서의 강도를 증가시킨다.
도 8 내지 도 11은 전술한 베이스 부재(10, 20)와 유사한 특징부를 갖는 제3 버전의 경골 베이스 부재(30)를 도시한다. 베이스 부재(30)는 도 8 및 도 11에 도시되어 있는 내측 융기부 립(39a), 외측 융기부 립(39b), 및 전방 융기부 립(39c)을 구비하며, 이들은 그 내측 에지를 따라서 베이스 부재(30)의 전체 강도를 증가시키기 위해 융기부 절취 영역 주위에 제공될 수 있다. 이 추가된 강도는 후방에 로딩될 때 베이스 부재(30)에 가해지는 비틀림력 또는 기타 힘에 저항하기 위해 일부 버전에서 특히 중요할 수 있다.
도 12 내지 도 15는 전술한 베이스 부재와 유사하고 일부 변경된 특징부를 갖는 제4 버전의 베이스 부재(40)를 도시한다. 일 예로서, 도 14에 도시하듯이, 노치(43)가 보다 현저하다. 도 15에 도시하듯이 보강 부재(48a, 48b)가 후방으로 연장되고 내측 용골 부분(44a)과 같은 용골 부분보다 원위 방향으로 더 연장되므로 보강 부재(48a, 48b)의 구성도 상이하다.
도 16 내지 도 19는 역시 전술한 베이스 부재와 유사하고 일부 변경된 특징부를 갖는 제5 버전의 베이스 부재(50)를 도시한다. 일 예로서, 도 17에 도시하듯이, 보강 부재(58a, 58b)가 보다 현저하다. 더욱이, 도 17에 도시하듯이, 경사 핀(56a, 56b)은 내측 및 외측 부분(52a, 52b)에 대해 다른 버전에서와 다르게 배치된다.
도 20 내지 도 23은 전술한 베이스 부재와 유사하고 일부 변경된 특징부를 갖는 제6 버전의 베이스 부재(60)를 도시한다. 예를 들어, 베이스 부재(60)는 내측 핀(64a), 전방 핀(64c) 및 외측 핀(64b)을 구비하지만, 경사 핀은 구비하지 않는다. 도 22에 도시하듯이, 전방 핀(64c)은 홈 또는 다른 표면 수정을 구비한다. 베이스 부재(60)는 또한 전방 융기부 립(69c)을 구비하며, 이는 베이스 부재의 상면으로부터 근위로 연장된다(도 22 및 도 23에 도시하듯이).
도 24 내지 도 29는 전술한 베이스 부재와 유사하고 일부 변경된 특징부를 갖는 제7 버전의 베이스 부재(70)를 도시한다. 베이스 부재(70)는 내측 핀(74a), 전방 핀(74c), 외측 핀(74b), 상기 내측 및 외측 핀(74a, 74b)으로부터 각각 경사져 연장되는 경사 핀(76a, 76b)을 구비한다. 전방 핀(74c)은 그 내표면(74c") 상에서 전방 피질골과 결합하고 전방 피질에 인접한 외부 피질 골면 상에 안착하기 위해 다른 버전에서보다 더 전방에 위치한다. 베이스 부재(70)는 도 26 및 도 29에 도시되어 있는 내측 융기부 립(79a), 외측 융기부 립(79b) 및 전방 융기부 립(79c)을 구비하며, 이들은 내측 에지를 따라서 베이스 부재(70)의 전체 강도를 증가시키기 위해 융기부 절취 영역의 내측 및 외측을 따라서 제공될 수 있다.
도 30 내지 도 35 및 도 47은 세 개의 용골 부분, 즉 내측 용골 부분(84a), 전방 용골 부분(84c) 및 외측 용골 부분(84b)을 갖는 제8 버전의 베이스 부재(80)를 도시한다. 도 96은 베이스 부재(80)를 수용하기 위해 전처리된 절제된 경골(220)을 도시한다. 도 96에 도시하듯이, 경골 융기부(222)는 온전하다. 도 35에 도시하듯이, 전방 용골 부분(84c)은 내측 및 외측 용골 부분(84a, 84b)보다 더 멀리 연장되며, 일부 버전에서 이는 고정을 향상시킬 수 있다. 또한 이전 버전의 일부에서와 같이, 전방 용골 부분(84c)은 경골 절제 평면 및/또는 전방 부분(82c)의 하측에 대해 상위-전방 내지 하위-후방 방향(도 35 참조)으로 경사 연장되며, 이는 일부 버전에서 경골의 전방 피질과 불리하게 간섭하지 않으면서 그리고 일부 버전에서는 연결 부분(82c)이 융기부 상의 ACL 부착 지점과 간섭하게 되도록 멀리 후방에 배치될 것을 요구하지 않으면서 강도 및 고정을 위한 용골 부분의 깊이 증가를 촉진할 수 있다. 일부 버전에서, 전방 용골 부분(84c)의 경사는 근위 경골의 전방 피질골의 전처리 또는 삽입 및 충돌 중의 근위 경골의 분할 또는 균열을 방지하는데 도움이 된다. 일부 버전에서, 전방 용골 부분(84c)의 경사는 전방 핀(84c)과 전방 경골 피질골 사이에 보존되는 골의 양을 증가시킨다. 이 특정 버전에서, 전방 용골 부분(82c)의 내표면(84c")과 베이스 부재(80)의 골접촉 하면(82a", 82b") 사이의 각도(α)는 대략 50도 내지 대략 90도 사이에 있고, 보다 바람직하게는 대략 65도 내지 대략 75도 사이에 있으며, 예를 들면 대략 70도이다. 일부 버전에서, 내측 용골 부분(84a) 및 외측 용골 부분(84b)은 또한 일부 태양에서 예를 들어 이들 용골 부분의 상면에서 하위-후방 각도로 연장된다.
도 35에 가장 잘 도시되어 있듯이, 일부 버전에서, 전방 연결 부분(84c)의 후면[립(89c)에 인접]과 전방 용골 부분(84c)의 후면(84c")은, 일부 버전에서 전방 용골 부분 전처리 도중의 경골 융기부의 전방 부분의 취약화 또는 골절 초래를 회피하는데 도움이 되기 위해 근위 경골 절제 평면의 레벨에서 교차할 수 없다. 즉, 이들 두 표면의 교차는, 전방 용골 부분(82c)을 위한 골의 전처리가 보존된 융기부를 손상시키지 않도록 보장하기 위해 소정 거리(r-도 35에 도시됨) 오프셋된다.
또한 도 34 및 도 35에 도시되어 있듯이, 전방 연결 부분(82c)의 립(89c)과 베이스 부재(80)의 골접촉 하면(82a", 82b") 사이의 각도(θ)는 이 특정 버전에서, 대략 60도 내지 대략 90도 사이에 있고, 보다 바람직하게는 대략 82도 내지 대략 88도 사이에 있으며, 예를 들어 대략 85도이다. 이 각도(θ)는 전처리된 전방 융기부의 전방 베이스 부분에 보존되는 골의 양을 증가시키기 위한 언더컷을 효과적으로 생성하며, 따라서 골 응력을 감소시킨다. 즉, 융기부의 전방 커트는 일부 버전에서 융기부의 베이스 영역이 그 근위 영역보다 크도록 테이퍼지며, 이는 융기부(222)의 풀오프(pull-off) 강도를 향상시킨다. 각도(θ)에 의해 형성되는 언더컷은 또한 골 시멘트, 퍼티(putty) 또는 다른 생물 재료가 융기부(222)의 전방 베이스 영역으로 쉽게 유동하여, 전방 융기부 골 절단부가 근위 경골 절제부를 만나는 곳인 전방 융기부의 베이스의 코너에 위치될 수 있는 응력 유발자를 강화 및 충전하게 할 수 있다. 골과 경골 베이스 부재(80) 사이의 언더컷 각도(θ) 내에 및 주위에 배치되거나 패킹되는 재료는 또한, 식립된 골의 부분을 억제하고, 경골 베이스 부재(80)의 미동을 방지하며, 침하를 회피할 수 있다. 전술했듯이, 상기 각도 및 다른 기하학적 특징부는 환자 개개의 해부구조에 최적하게 맞도록 변경될 수 있다.
도 30에 가장 잘 도시되어 있듯이, 이 특정 버전의 내측 부분(82a)의 내부와 전방 핀(84c) 사이의 각도(γ)는 대략 75도 내지 대략 90도 사이에 있고, 보다 바람직하게는 대략 82도 내지 대략 88도 사이에 있으며, 예를 들어 대략 85.5도이다. 도 32에 가장 잘 도시되어 있듯이, 외측 부분(82b)의 내부와 전방 연결 부분(82c) 사이의 각도(β)는 이 특정 버전에서 대략 90도 내지 대략 120도 사이에 있고, 보다 바람직하게는 대략 92도 내지 대략 98도 사이에 있으며, 예를 들어 대략 95도이다. 즉, 내측 부분(82a)과 외측 부분(82b) 사이의 절취부의 전방 에지는 연결 부분(82c)의 내측이 연결 부분(82c)의 외측보다 전방에 놓이도록 만곡된다. 베이스 부재(80)의 절취부의 전방내측에서의 추가 전방 공간은, 이 특정 버전에서, ACL을 위한 보다 양호한 간극을 제공하며, 이는 일반적으로 ACL 부착 영역의 내측에서 보다 전방에 배치된다. 연결 부분(82c)의 보다 전방에 위치하는 외측은 또한 ACL의 후방외측 번들의 부착과의 간섭을 회피하며, 비대칭 설계의 개선된 강도를 위해 외측에 더 많은 재료를 제공한다. 주문형 또는 환자-고유의 경골 베이스 부재에 있어서, 상기 각도 및 기타 기하 특징부는 환자 개개의 해부구조에 최적하게 맞도록 변경될 수도 있다. 이러한 변경은 골 보존과 강도 사이에 적절한 밸런스를 만족시키도록 이루어질 수 있다.
도 30 내지 도 35 및 도 47에 도시된 버전에서, 용골 부분(84a, 84b, 84c)은 다른 용골 부분과의 교차점에 접근할수록 넓어지거나 두꺼워진다. 도 30 내지 도 35의 버전에에서와 같은 일부 버전에서, 베이스 부재(80)의 전방 부분(82c)의 측부에서의 보강 부재(88a, 88b)의 이들 블렌드 및 이행부는, 최소 경골 삽입체 두께를 보존하고 삽입체가 전방측으로부터 로킹 부분(82a', 82b')에 미끄러져 들어가 결합할 수 있게 하기 위해 베이스 부재(80)의 상면 및 내면 부분이 재료 두께가 제한되는 내측 부분(82a) 및 외측 부분(82b)으로부터 전방 부분(82c)으로 이행됨에 따라 응력 유발자를 감소시킨다.
도 35에 가장 잘 도시되어 있듯이, 내측 용골 부분(84a) 및 외측 용골 부분(84b)의 상하 높이는 일부 버전에서 최적화된 응력 분포를 제공하고 응력 차폐를 방지하기에 충분한 가요성을 제공하기 위해 대체로 후방으로 감소될 수 있다. 더욱이, 용골 부분(84a, 84b, 84c)은 경골 베이스 부재(80)의 내측 부분(82a) 및 외측 부분(82b)에 대한 지지를 제공하기 위해 대체로 전후 방향으로 경사진다. 전후 방향 및 내외 방향의 양 방향으로의 용골 부분(84a, 84b, 84c)의 각도 및 위치설정은 적어도 일부 버전에서, (a) 베이스 부재(80)의 후방 로딩 중에 베이스 부재(80)의 각 측 부분(82a, 82b)의 중심부를 지지하는 것과, (b) 베이스 부재(80)의 내측 또는 외측에서의 극단 에지 로딩 중에 베이스 부재(80)의 내측 및 외측 부분(82a, 82b)의 에지 부분을 지지하는 것 사이에 적어도 어느 정도의 밸런스를 제공한다. 더욱이, 용골 부분(84a, 84b, 84c)의 각도 및 위치설정은, 너무 넓게 만들어지면 경골(220)의 전방 피질과 간섭되거나 전방 피질을 통해서 돌출할 수 있는 비교적 넓은 전방 용골 부분(84c)이 필요없이 이러한 하중을 지지하도록 설계될 수 있다. 경사진 측부 용골 부분(84a, 84b)의 하부 에지는 직선 에지인 것으로 도시되어 있지만, 원위 에지의 형상은 다른 버전에서, 내측 및 외측 용골 부분(84a, 84b)의 깊이 변화가 후방 거리에 대해 비선형 함수이도록 곡선형이거나 계단형일 수도 있다. (도 7의 버전에 도시되어 있는 것과 같은) 사이드 용골 부분(84a, 84b)의 곡선형 또는 계단형 하부 에지는 경골 베이스 부재(80) 내의 응력 분포의 보다 양호한 최적화를 허용할 수 있다.
도 30 내지 도 35 및 도 47에 도시된 것과 같은 일부 버전에서, 내측 및 외측 용골 부분(84a, 84b)은 주변 시멘트 레일(87a, 87b)을 용골 부분(84a, 84b)에 연결시키는 하나 이상의 보강 웨브(85a, 85b)를 가질 수 있다(도 34 및 도 35). 보강 웨브(85a, 85b)는, 예를 들어 내측 부분(82a) 및 외측 부분(84a)의 근위 측에 배치되는 절취 리세스 또는 포켓일 수 있고 내측 및 외측 경골 삽입체(110, 120)(후술됨)를 수용하도록 구성되는 로킹 부분(82a', 82b')(도 32 및 도 33)의 코너에서와 같은 임의의 높은 응력 지점 아래를 통과하도록 전략적으로 배치될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 웨브(85a, 85b)는 경골 삽입체(110, 120)의 하측에도 웨브(85a, 85b)용 간극을 제공하기 위한 상보적 리세스가 제공되는 한 로킹 부분(82a', 82b')의 상부 포켓 부분에 제공될 수도 있다.
도 34에 도시되어 있듯이, 경골 베이스 부재(80)의 융기부 립 부분(89a, 89b, 89c) 사이에는, 경골 융기부를 수용하도록 구성된 절취부의 내표면을 형성하기 위해 라운드형 코너, 반경 또는 필레(filet)(81a, 81b)가 제공될 수 있다. 상기 라운드형 코너, 반경 또는 필레(81a, 81b)는 일부 버전에서, 이들 영역에서 응력 유발자를 감소시킴으로써, 종래의 쌍십자인대 보존 설계에서 통상적인 날카로운 코너와 연관된 고장을 극복할 수 있다. 코너의 라운딩 양은 일부 버전에서, 경골(220) 상의 전방 십자인대 부착 지점과 임플란트 사이의 간섭 초래를 회피할 수 있다.
더욱이, 다른 버전에서와 같이, 융기부 절취 영역(예를 들면 도 33 참조)의 내측 및 외측 측부를 따르는 부각된 벽 또는 융기부 립 부분(89a, 89b, 89c)은 내부 에지를 따라서 베이스 부재(80)의 전체 강도를 증가시키기 위해 제공될 수 있다. 이 추가된 강도는 적어도 일부 버전에서, 후방 로딩될 때 베이스 부재(80)에 대한 응력 및 기타 힘에 저항하는 것을 촉진할 수 있다. 더욱이, 융기부 립 부분(89a, 89b, 89c)은 하면(82a", 82b")과 조합되었을 때, 시멘트 맨틀에 대한 더 큰 경계의 생성을 촉진할 수 있고, 시멘트 맨틀이 전처리된 경골 융기부의 베이스를 따라서 성장하게 할 수 있다. 경골 융기부의 베이스 코너와 측부를 따라서 융기부와 베이스 부재(80) 사이에 제공되는 여분의 시멘트는 일반적으로 융기부 골절에 대한 내성을 향상시킬 수 있다. 부각된 벽 또는 융기부 립 부분(89a, 89b, 89c)은 추가로 경골 삽입체를 전처리된 경골 융기부의 수직 벽과 시멘트 맨틀 양자로부터 격리시키는 작용을 할 수 있으며, 또한 내외 방향으로 경골 삽입체의 안정화를 위한 지지대로서 작용할 수 있다.
전방 연결 부분(82c)은 시상 단면(예를 들면 도 35 참조)에서 그리고 위에서 볼 때(예를 들면 도 33 참조) 대체로 사다리꼴 시상 형상을 형성할 수 있다. 이 버전에서, 전방 부분(82c)은 후방을 향해서 더 넓다(내외 치수). 이러한 기하구조는 일부 버전에서, 전방 부분(82c)에서의 응력 집중을 제한하는데 도움이 될 수 있으며, 응력이 응력 유발자가 적은 영역으로 보다 전방으로 흐르도록 촉구함으로써 응력의 보다 균일한 분포를 촉진할 수 있다.
이 특정 버전에서, 경골 베이스 부재(80)의 전방 연결 부분(82c)은 후방을 향해 두꺼워지도록(상하 치수) 경사지며, 일부 버전에서 이는 융기부 절취부의 에지 근처에서 베이스 부재(80)의 강도를 증가시킬 수 있고 베이스 부재(80)가 후방에 로딩될 때 균일한 응력 분포를 위해 베이스 부재(80)의 전방 부분에 더 큰 가요성을 제공할 수 있다. 예를 들어, 내측 부분(82a) 또는 외측 부분(82b) 중 하나의 부분이 다른 부분보다 후방에 로딩되면(예를 들면 깊은 굴곡 시에), 전방 부분(82c)에 비틀림 력이 발생할 수 있다. 이러한 상황에서, 전방 부분(82c)의 얇은 전방 부분으로부터 생성되는 가요성은 비틀림 응력을 보다 균일하게 분포시키며, 전방 부분(82c)의 두꺼운 후방 부분과 융기된 전방 융기부 립(89c)은 여분의 강도 및 강성을 제공한다.
도 41은 그 위에 경골 삽입체(110, 120)가 장착된 경골 베이스 부재(80)를 도시한다. 도 41에 도시하듯이, 전방 부분(82c)의 두꺼운 립 부분(89c)으로부터 보다 오목한 내측 융기부 립(89a) 및 외측 융기부 립(89b)으로의 이행은 베이스 부재(80)의 융기부 절취부의 코너에서 고응력 영역에 추가 재료를 제공한다. 따라서, 내측 립(89a) 및 외측 립(89b)은 경골 베이스 부재(80)의 강도에 악영향을 미치지 않으면서 전방 부분(82c) 및 전방 융기부 립(89c)보다 짧을 수 있다. 더욱이, 내측 립(89a) 및 외측 립(89b)의 높이를 낮추는 것은 특히 얇은 폴리머 삽입체(110, 120)가 사용되는 경우에 립(89a, 89b)의 상부와 대퇴골 콤포넌트(400) 사이의 접촉을 방지할 수 있다.
도 32 및 도 33으로 돌아가서, 경골 베이스 부재(80)의 상측 또는 근위측은 내측 고원 로킹 부분(82a') 및 외측 고원 로킹 부분(82b')을 구비할 수 있으며, 각각의 고원 로킹 부분은 폴리머 경골 삽입체를 고정하도록 작용하는 로크 세부를 갖는다. 이러한 로크 세부는 예를 들어, 하나 이상의 언더컷, 도브테일 조인트, 암수 연결부, 홈, 릿지, 압입 연결부, 미늘, 래치, 못, 자석, 및 기타 당해 기술분야에서 인정된 연결 수단을 포함할 수 있다. 로크 세부는 후술되는 가동 베어링 적용을 위한 삽입체의 적당한 회전 또는 병진 운동을 허용할 수 있다. 도 38 내지 도 46은 내측 관절형 삽입체(110) 및 외측 관절형 삽입체(120)와 조립된 경골 베이스 부재(80)를 도시한다. 일부 버전에서, 경골 베이스 부재(80) 및/또는 경골 삽입체(110, 120)의 둘레는 절제된 근위 경골의 둘레와 면밀하게 정렬된다.
도시되지는 않지만, 경골 베이스 부재(80)의 상면은 가동 베어링과 함께 사용하도록 구성될 수도 있다. 즉, 내측 및 외측 로킹 부분에는 특정 버전에서, 내측 및 외측 삽입체를 삽입체의 일부 유한한 회전 운동을 허용하면서 베이스 부재에 고정하기 위한 수단이 제공될 수 있다. 이러한 수단은 예를 들어, 삽입체를 5자유도로 로크시키는 한편으로 베이스 부재에 대한 삽입체의 제어된 회전을 허용하는 원형 언더컷 또는 구멍내-못(peg-in-hole) 구성과 같은 암수 연결을 포함할 수 있다. 전후 방향 및 내외 방향의 임의의 하나 이상의 방향으로 삽입체의 제어된 병진을 허용하는 트랙 및 종동자와 같은 다른 수단이 제공될 수도 있다.
도 36 및 도 37은 경골 베이스 판의 제9 버전, 경골 베이스 판(90)을 도시한다. 본 명세서에 기재된 이전 버전의 일부에서와 같이, 경골 베이스 판(90)은 후퇴되는 용골 부분을 구비한다. 이 특정 버전에서, 용골 부분(94a, 94b, 94c)은 임플란트 삽입 중에 골 압축을 증가시키고 계단의 코너에 응력 증가된 영역을 생성하기 위해 계단 형성된다. 계단형 용골 부분(94a, 94b, 94c)을 갖는 베이스 부재(90)는 또한 시멘트접착 및 시멘트비접착 적용을 위한 보다 양호한 고정을 촉구할 수도 있다. 경골 베이스 부재를 수용하도록 경골을 전처리하기 위해 사용되는 기구는 일부 버전에서, 다소의 간섭 및 압입 결합을 제공하도록 계단 형성되거나 계단 형성되지 않는 펀치를 구비할 수 있다.
도 97 및 도 98은 경골 베이스 판의 제10 버전인 경골 베이스 판(1700)을 도시한다. 본 명세서에 기재된 이전 버전의 일부에서와 같이, 경골 베이스 판(1700)은 후퇴되는 용골 부분을 구비한다. 이 특정 버전은 또한, 전처리된 경골(220)에 의한 증가된 고정을 제공하기 위한 못(1710) 또는 기타 적합한 구조물을 구비한다.
도 49 내지 도 52는 내측 융기부 립(89a-89a"")과 외측 융기부 립(89b'-89b"")을 각각 갖는 경골 베이스 부재(80a-80d)와 전처리된 경골(220)의 경골 융기부(222) 사이의 교합 기하구조를 도시하는 전방 관상 단면도이다. 도면에 도시하듯이, 전방 십자인대(ACL)(310)와 후방 십자인대(PLC)(320)의 하나 또는 양자가 보존된다. 도 53은 전처리된 경골(220) 및 경골 융기부(222)에 대해 삽입체(110, 120)에 의해 조립된 경골 베이스 부재(80)의 전방 관상 도시도이다.
일부 버전에서, 상대 전방 용골 부분 길이와 각도는 수집된 데이터에 기초하여 최적화될 수 있다. 고정된 전방 용골 부분 길이가 주어지면 전방 용골 부분의 각도를 수직으로부터 증가시키는 것은 일반적으로 전방 용골 부분이 전방 경골 융기부를 언더컷하는 양을 증가시키며 너무 많은 각도는 베이스 부재의 강도를 감소시킬 수 있는 것이 밝혀졌다. 전방 용골 부분이 너무 많이 융기부를 언더컷하면, 융기부가 손상될 수도 있다. 경골 베이스 부재의 버전의 일부는, 베이스 부재 전체에 걸쳐서 응력을 보다 효과적으로 분포시키기 위한 형상 최적화, 골절되는 것으로 알려진 이전 경골 베이스 부재 설계의 분석에 의한 타겟 강도의 개선, 및 컴퓨터 시뮬레이션의 반복 실행의 조합을 통해서 달성되었다. 해부학적 사시도로부터 허용될 수 있는 골 제거 양 및 골 제거 영역을 확인하기 위해 사체 연구 중에 얻어진 입력이 사용되었으며, 이러한 정보는 또한 다양한 버전에서 증가된 강도 및 개선된 초기 고정을 위한 용골 부분의 최적 개수, 기하구조 및 방위를 결정하기 위해 사용되었다. 본 발명자는 재료 강도 및 특성에 관계없이 설계의 견고함을 증가시키기 위해 높고 낮은 피로강도를 갖는 다양한 재료로 동일한 경골 베이스 부재 설계를 제조하는 것을 고려하였다.
일부 버전에서 대략 70도인 전방 용골 부분의 각도와 조합되는 선택된 전체 용골의 특정 형상은 필수적으로 "자기-고정(self-anchoring)" 특징부를 생성한다. 즉, 전방 용골 부분은 해면질 골을 (근위 경골 고원에 대해) 언더컷하기 때문에, 이는 인발력을 상쇄시키기 위한 억제력을 제공한다.
경골 보철물을 식립하는 방법도 개시된다. 이 방법은 절제 깊이를 결정하는 단계, 보철물에 바람직한 공간 방위를 결정하는 단계, 경골 융기부 및 그것에 부착된 ACL/PCL을 손상시키지 않으면서 내측 및 외측 경골 고원 골 부분을 절제하는 단계, 경골 보철물의 하측에 제공된 하나 이상의 고정 특징부의 수용을 위해 필요한 수용부를 브로칭(broaching)하는 단계, 및 시멘트접착 또는 시멘트비접착 기술을 사용하여 경골 보철물을 설치하는 단계를 포함한다.
2. 경골 삽입체.
상기 버전 및 기타 버전은, 베이스 부재(80)와 조립되는, 도 38 내지 도 44에 도시된 내측 삽입체(110) 및 외측 삽입체(120)와 같은 개선된 경골 삽입체를 제공한다. 일부 버전에서, 내측 삽입체(110)는 대퇴골 콤포넌트에 존재하는 내반 이음매(varus joint line)와 매치되도록 외측 삽입체(120)보다 얇다. 일부 버전에서, 예를 들어, 외측 삽입체(120)는 대퇴골 콤포넌트의 3°내반 이음매와 매치되는 3°내반 이음매를 생성하기 위해 내측 삽입체(120)보다 대략 2.5mm 두꺼울 수 있다. 일부 버전의 경골 관절 기하구조는 일반적으로, 내측 삽입체(110) 상의 오목한 내측 부분 및 외측 삽입체(120) 상의 볼록한 외측 부분을 구비한다. 삽입체(110, 120)의 하나 또는 양자의 내측 부분에는 관상 합치성이 존재할 수 있다. 이 관상 합치성은 예를 들어, 나중에 추가 설명되듯이 전후 방향을 따라서 높이가 변경될 수 있는 근심 립(mesial lip)을 포함할 수 있다.
도 54 내지 도 58은 외측 삽입체(120)의 버전의 다양한 도시도이며, 도 59 내지 도 63은 내측 삽입체(110)의 버전의 다양한 도시도이다.
도 54 내지 도 58의 외측 삽입체(120)는 다양한 평면에서 몇 개의 상이한 윤곽을 형성하는 상부 관절면을 형성한다. 도 57 및 도 58은 특정 관상 평면(도 57) 및 시상 평면(도 58)에서의 외측 삽입체(120)의 단면도이다. 도 57은 외측 삽입체(120)의 비교적 전방의 관상 단면도에 의해 형성되는 윤곽(126a)을 도시한다. 도 58은 외측 삽입체(120)의 비교적 중간의 시상 단면도에 의해 형성되는 윤곽(124b)을 도시한다. 도 90a 내지 도 90e는 좌측 외측 삽입체의 버전의 일련의 시상 단면도로서, 그 삽입체의 윤곽을 삽입체의 비교적 근심(예를 들면 도 90a) 부분에서부터 비교적 외측(예를 들면 도 90e) 부분까지 도시하는 도면이다. 도 91a 내지 도 91k는 도 90a 내지 도 90e에 도시된 것과 동일한 버전의 일련의 관상 단면도이며, 도 91a 내지 도 91k의 관상 단면도는 삽입체의 비교적 전방 부분(예를 들면 도 91a)에서부터 비교적 후방 부분(예를 들면 도 91k)으로 진행된다.
도 54 내지 도 58 및 도 90 내지 도 91의 버전에 도시하듯이, 이후에 더 상세히 설명하듯이, 외측 삽입체(120)는 근심 립(128) 및 원주방향 모따기(129)를 구비한다. 일부 버전에서, 외측 삽입체(120)의 전방 부분 및 윤곽의 적어도 일부 부분은 삽입체(120)의 다른 부분보다 대퇴과 표면에 상대적으로 더 적합하다. 도 56에 도시하듯이, 외측 삽입체(120)는 또한 주변 계단(127a, 127b)을 구비할 수 있다. 도 56 및 도 58은 외측 삽입체(120)를 경골 베이스 부재에 고정하기 위해 사용되는 로크 기구(122)를 도시한다.
도 54 내지 도 58 및 도 90 내지 도 91의 버전에 도시하듯이, 근심 립(128)은 삽입체(120)의 다른 부분 및 윤곽에 대해 상승되어 있다. 삽입체(120)의 중간 부분을 통해서 취해지는 삽입체(120)의 시상 단면도인 도 58에 도시하듯이, 상승된 근심 립(128)은 삽입체(120)의 전방 부분으로부터 후방 부분으로 연장된다. 일부 버전에서 근심 립(128)은 외측 대퇴골 병진에 대한 저항을 제공하며, 대퇴골 콤포넌트(400)와 경골 융기부(222) 사이의 충돌을 방지한다. 근심 립의 높이는 소정 레벨의 저항을 제공하도록 선택될 수 있으며, 높이가 높을수록 더 큰 저항을 제공한다. 이들 버전에 도시하듯이, 삽입체(120)의 다른 부분에 대한 근심 립의 높이는 전후 방향으로 연장될수록 점차 감소된다. 도 54 내지 도 58 및 도 90 내지 도 91의 버전에서, 외측 삽입체(120)의 외측 부분[모따기(129) 근처]은 실질적으로 편평하며, 대퇴과 관절면과 관상 합치성을 거의 갖지 않는다. 일부 버전에서, 근심 립(128)의 최대 높이는 실질적으로 편평한 외측 부분에 대해 대략 0.025 인치(0.635mm) 내지 대략 0.125 인치(3.175mm)의 범위에 있다. 일부 버전에서, 근심 립(128)의 최대 높이는 외측 삽입체(120)에 대해 대략 0.035 인치(0.889mm) 내지 대략 0.065 인치(1.651mm)의 범위에 있다.
도 59 내지 도 63은 다양한 평면에서 몇 개의 상이한 윤곽을 형성하는 상부 관절면을 형성하는 내측 삽입체(110)의 일 버전을 도시한다. 예를 들어, 도 62는 관상 윤곽(116a)을 도시하는, 삽입체(110)의 비교적 중간 부분에서 취한, 내측 삽입체(110)의 관상 단면도이다. 도 63은 윤곽(114b)을 도시하는, 삽입체의 비교적 중간 부분에서 취한, 내측 삽입체(110)의 시상 단면도이다. 도 92a 내지 도 92e는 좌측 내측 삽입체의 버전의 일련의 시상 단면도로서, 그 삽입체의 윤곽을 삽입체의 비교적 근심(예를 들면 도 92a) 부분에서부터 비교적 외측(예를 들면 도 92e) 부분까지 도시하는 도면이다. 도 93a 내지 도 93m은 도 92a 내지 도 92e에 도시된 것과 동일한 버전의 일련의 관상 단면도이며, 도 93a 내지 도 93m의 관상 단면도는 삽입체의 비교적 전방 부분(예를 들면 도 93a)에서부터 비교적 후방 부분(예를 들면 도 93m)으로 진행된다.
외측 삽입체와 같이, 내측 삽입체(110)는 또한 근심 립(118) 및 원주방향 모따기(119)(예를 들면 도 60)를 구비한다. 일부 버전에서, 삽입체(110)의 전방 근심 부분은 삽입체의 다른 부분보다 관련 대퇴골 콤포넌트에 더 적합하다. 도 60에 도시하듯이, 내측 삽입체(110)는 또한 주변 계단(117a, 117b)을 구비한다. 도 61 및 도 63은 내측 삽입체(110)를 경골 베이스 부재에 고정하기 위해 사용되는 로크 기구(112)를 도시한다.
도 62-63 및 도 92-93에 도시하듯이, 근심 립(118)은 삽입체(120)의 다른 부분 및 윤곽에 대해 상승되어 있다. 삽입체(110)의 중간 부분을 통해서 취해지는 삽입체(110)의 시상 단면도인 도 63에 도시하듯이, 상승된 근심 립(118)은 삽입체(110)의 전방 부분으로부터 후방 부분으로 연장된다. 일부 버전에서 근심 립(118)은 외측 대퇴골 병진에 대한 저항을 제공하며, 대퇴골 콤포넌트(400)와 경골 융기부(222) 사이의 충돌을 방지한다. 근심 립의 높이는 소정 레벨의 저항을 제공하도록 선택될 수 있으며, 높이가 높을수록 더 큰 저항을 제공한다. 이들 버전에 도시하듯이, 삽입체(110)의 다른 부분에 대한 근심 립의 높이는 전후 방향으로 연장될수록 점차 감소된다. 도 62-63 및 도 92-93의 버전에서, 내측 삽입체(110)의 외측 부분[모따기(119) 근처]은 실질적으로 편평하며, 대퇴과 관절면과 관상 합치성을 거의 갖지 않는다. 일부 버전에서, 근심 립(118)의 최대 높이는 실질적으로 편평한 외측 부분에 대해 대략 0.025 인치(0.635mm) 내지 대략 0.125 인치(3.175mm)의 범위에 있다. 일부 버전에서, 근심 립(118)의 최대 높이는 내측 삽입체(118)에 대해 대략 0.035 인치(0.889mm) 내지 대략 0.065 인치(1.651mm)의 범위에 있다.
도 64 내지 도 67은 특정 관절형성술에서 대퇴골 콤포넌트(400) 및 슬개골 콤포넌트(600)와 같은 다른 콤포넌트와 함께 사용될 때 도 54 내지 도 63의 내측 및 외측 삽입체(110, 120)의 운동학을 그래프적으로 및 회화적으로 도시한다. LifeMOD™ 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여, 본 발명자는, 내측 경골 삽입체(110) 상에 근심 립(118)을 제공하는 것이, 사두근 각도 또는 "Q-각도"로 인해 슬개골에 의해 대퇴골 콤포넌트(400)에 가해지는 횡방향 힘에 반응하여 대퇴골 콤포넌트(400)가 횡방향으로 병진이동하지 못하게 하도록 작용하는 것을 판정하였다. 일부 버전에서, 근심 립(118)이 없으면, 대퇴골 콤포넌트(400)는 슬개골 전단으로 인해 굴곡시에 측방으로 병진이동하여, 내측과(408)가 후방 십자 인대(320)와 주위 골(220, 222)의 부착 지점에 너무 가깝게 이동하는 환경을 생성할 수 있다. 종래 설계에 비해 보철물의 전체 성능을 향상시킬 뿐 아니라, 일부 버전에서, 상승된 근심 립(118)은 또한 다리가 펴질 때 추가적인 경골-대퇴골 접촉을 제공한다. 일부 버전에서는, 내측 삽입체(110)가 근심 립(118)을 포함하고 외측 삽입체(120)가 근심 립(128)을 포함하지 않는 것이 고려되지만, 추가 안정화를 위해 근심 립(118, 128)이 양 삽입체(110, 120)에 추가될 수도 있다.
도 64 내지 도 66은 도 38 내지 도 46의 버전에 도시된 임플란트(100)와 함께 사용될 때 대퇴골 임플란트(400)의 내측 대퇴골 롤백, 외측 대퇴골 롤백, 및 외부 대퇴골 회전을 각각 도시하는 그래프이다. 일부 버전에서 이는, 경골 삽입체의 정중선 및 외부 주변 에지를 향해서 대퇴골 콤포넌트에 인접한 영역에서 과도하게 합치되는 관상 프로파일을 채용한, 적어도 일부 이전 쌍십자인대-보존 설계와 대조적일 수 있다. 일부 종래 기술의 설계에 존재하는 이 과도한-합치성은 대퇴골 콤포넌트의 내외 회전을 부정적으로 억제하며, 내외 병진을 감소 또는 제거한다. 적어도 일부의 공지된 설계는 또한 삽입체의 전방 및 후방 부분에서 고도의 합치성을 입증하였으며, 이는 무릎 굴신 중에 대퇴골 회전을 소극적으로 제한한다. 도 68에 도시된 설계는, 이 특정 버전에서, 일반적으로 경골의 정중선을 향해서 관상 합치성을 제공할 뿐이며, 상기 관상 합치성은 삽입체의 후방 에지를 향해서 점차 감소한다. 이 합치성의 감소로 인해, 이 특정 버전은 대퇴골 콤포넌트(400)의 내외 회전을 더 자유롭게 허용하고, 대퇴골 콤포넌트(400)가 경골 보철물(100)에 대해 외부로 회전되는 굴곡 시에 정상적인 무릎 운동을 보다 유사하게 모사한다. 그러나 다른 버전은 다른 종래 설계의 삽입체와 유사한 비교적 고도로 합치적인 삽입체를 특징으로 할 수 있다.
일부 예에서는, 경골 삽입체(110 및/또는 120)에 다수의 상이한 후방 경사각 옵션이 제공될 수 있다. 일 버전에서, 110 및/또는 120과 같은 삽입체는 관절 표면을 삽입체(110, 120)의 하면에 대해 굴신(flexion-extension) 각도만큼 효과적으로 회전시키고 더 많은 후방 경사를 제공하기 위해 후방으로 상이한 양만큼 얇아진다. 이러한 옵션은 일부 버전에서, 무릎이 굴곡될 때 외과의사가 관절이완증을 선택적으로 조절할 수 있게 한다. 예를 들어, 몇몇 쌍의 내측 삽입체(110) 및 외측 삽입체(120)가 제공될 수 있으며, 각각의 쌍은 약 1 내지 4도, 예를 들면 2도의 특정 도수만큼 다른 쌍과 후방 경사가 상이하다. 다른 옵션은 쌍을 이루는 내측 삽입체(110) 및 외측 삽입체(120)를 포함할 수 있으며, 여기에서 내측 삽입체(110)의 후방 경사는 외측 삽입체(120)의 후방 경사와 상이하다. 이러한 옵션은 일반적으로 경골(220)의 재절단을 반드시 요구하지 않으면서 굴곡 공간이 조절되는 것을 허용할 수 있다. 상기 옵션이 적절한 인대 밸런스를 제공하도록 내측 삽입체(110) 및 외측 삽입체(120)의 각각에는 다수의 두께 옵션도 제공된다. 개별 환자의 특정한 해부학적 요구에 맞추기 위해 삽입체 두께, 내외 경사, 및 전후 경사의 다양한 조합 및 구성이 사용될 수 있다. 다수의 두께, 내외 경사, 및 전후 경사의 옵션은 또한 단일 삽입체를 사용하는 동안 이들 구성을 제공하기 위해 경골 베이스 판에 구성될 수도 있다.
일부 버전에서, 내측 삽입체(110) 및 외측 삽입체(120)의 관절 기하구조는 도 69, 도 71, 도 73, 도 75, 도 78 및 도 80에 도시하듯이 오목한 내측 및 외측 관절면을 포함하는 단일 십자인대-포함 삽입체(500)에 의해 제공될 수 있다. 도 80에 도시하듯이, 삽입체(500)의 외측 부분(510)은 도시된 대퇴골 콤포넌트(400)가 갖는 기능이 가능하도록 내측 부분보다 두꺼울 수 있다(일부 버전에서, 대략 2.5mm 더 두꺼움). 이 특정 버전에서, 두꺼운 외측 부분(510)은 대퇴골 콤포넌트(400)에 존재하는 내반 이음매와 매치되도록 기능한다.
다른 버전에서는, 각각 상이한 후방 경사 각도 또는 두께를 갖는 내측 삽입체(110)와 외측 삽입체(120)가 제공될 수 있으며, 이들 삽입체는 상이한 내측 및 외측 측부 인대 밸런싱 요구를 만족시키기 위해 다양한 조합으로 사용될 수 있다. 일부 예에서는, 복수의 크기를 갖는 삽입체(110, 120) 세트가 외과 이식 키트에 제공될 수 있으며, 특정 삽입체(110, 120)의 하면과 그 대응 관절면 사이의 일반각은 삽입체 사이에서 변경된다. 이 각도는 전후 방향 및 내외 방향의 어느 하나 또는 양 방향으로 독립적으로 또는 총괄적으로 증가 또는 감소할 수 있다. 다수의 후방 경사 옵션을 제공하는 것은 경골(220) 재절단 요구를 유리하게 감소시킬 수 있다.
도 56 및 도 68은 볼록한 외측 삽입체(120)의 일 예를 도시하며, 이는 외측 대퇴골 롤백을 통해서 굴곡 중에 대퇴골 콤포넌트(400)의 외부 회전을 촉진하는 반면에, 내측 대퇴과(408)는 일부 버전에 의해 제공되는 내측 삽입체(110)의 시상 오목한 기하구조에 의해 억제된다.
개별 경골 삽입체(110, 120)를 사용하는 것의 다른 대안으로서, 도 88에 도시된 경골 베이스 부재(1500)는 일체-형성된 모놀리식 관절면을 포함할 수 있다. 도 89에 도시된 것과 같은 다른 버전은 금속 발포체와 같은 다공성 구조물 재료(1602)로 형성된 경골 보철물(1600)을 구비할 수 있으며, 도 89에 도시하듯이 다공성 구조물(1602)의 근위 영역에는 관절면(1604)이 모듈식으로 또는 일체식으로 제공된다. 예를 들어, 관절면(1604)은 다공성 구조물의 근위측에 배치되는 고체 금속, 세라믹, 폴리머, 코팅 또는 유연성 재료로 형성될 수 있다. 이는 선택적 레이저 소결(SLS), 전자 빔 용접(EBM), 3D 프린팅, 또는 스테레오 리소그래피와 같은 종래의 신속 제조 기술을 사용하여 달성될 수 있다. 대안적으로, 다공성 구조물(1602)은 상이한 재질의 다공성 구조물(1602) 및 관절면(1604)을 갖는 모놀리식 베이스 부재(1600)를 형성하기 위해 폴리머로 오버몰딩될 수도 있다.
3. 대퇴골 콤포넌트
개선된 대퇴골 콤포넌트도 제공된다. 예를 들어, 도 67 내지 도 75에 도시된 대퇴골 콤포넌트(400)는 후방외측 모따기(404)(예를 들면 도 68-69, 72-74 참조)를 포함하는 외측 후과(406) 및 내측 과(408)를 구비한다. 도 74 및 도 75에 도시하듯이, 일부 버전에서, 후방외측 모따기(404)는 깊은 무릎 굴곡 시에 슬와건과 같은 후방 외측 조직과 간극을 생성하기 위해 대략 1 내지 대략 5mm, 보다 바람직하게 대략 2 내지 대략 4mm, 예를 들면 대략 2.8mm의 깊이 또는 거리(d)와, 대략 0도 내지 대략 25도, 보다 바람직하게 대략 5도 내지 대략 15도, 예를 들면 대략 10도의 각도(Φ)를 갖는다. 모따기(404)는 원위 대퇴골 절단부와 교합하도록 구성된 근위 골결합면으로부터의 거리(D)에서 비롯될 수 있으며, 상기 거리(D)는 예를 들어 대략 3 내지 대략 20mm, 보다 바람직하게 대략 8 내지 대략 15mm, 예를 들어 대략 11mm이다. 거리 d와 D는 대퇴골 콤포넌트(400)의 크기 증가와 비례적으로 또는 불비례적으로 증가할 수 있다. 일부 버전에서, 예를 들어, 대퇴골 콤포넌트(400)의 큰 크기는 대략 10°의 각도(Φ)와 대략 11mm의 거리(D)를 채용할 수 있는 반면에, 대퇴골 콤포넌트(400)의 작은 크기는 대략 10mm의 작은 거리(D)를 채용할 수 있다.
마찬가지로, 내측 후과(408)는 그 내표면에 도 74, 도 76, 도 79 내지 도 81에 도시된 후방외측 모따기(410)를 포함할 수 있으며, 이는 도 74에 도시하듯이 대략 0도 내지 대략 10도, 보다 바람직하게 대략 3도 내지 대략 7도, 예를 들면 대략 5도의 각도(ψ)를 갖는다. 이러한 모따기는 골 커버리지를 감소시키지 않으면서 경골 융기부(222) 및 후방 십자인대(320)와의 추가 간극을 제공하기 위해 내측 후과(408)의 내부 시상 반경 주위로 일소될 수 있는 다른 모따기(470)와 조합될 수 있다. 일부 버전에서, 후방외측 모따기(470)는 대퇴골 콤포넌트(400)의 슬개골 접촉 영역의 바로 뒤에서 시작되며, 따라서 대퇴골 콤포넌트의 과간 슬개골 접촉 구역(412) 주위를 일소하지 못할 수도 있다. 오히려, 후방외측 모따기(470)는 내측 대퇴과(408)의 후방 부분에서 더 두드러질 수 있다. 경골 융기(222)의 상부 에지는 또한 대퇴골 콤포넌트(400)와의 충돌을 추가로 회피하기 위해 겸자를 사용하여 모따기될 수도 있다.
도 94는 일 태양에 따른 대퇴골 콤포넌트(450)의 내측과(455)의 내측 시상 도시도이다. 내측 후과(455)는 그 내표면 상에 후방외측 모따기(470)를 포함할 수 있다. 도 95a 내지 도 95k는 후방외측 모따기(470)를 도시하는 도 94의 A-A 내지 K-K선 각각을 따라서 취한 다양한 관상 단면도이다. 도 95a 내지 도 95k에 도시하듯이, 대퇴골 콤포넌트는 A-A, J-J, K-K선을 따라서 볼 때 라운드형 에지(460)를 구비하며, B-B, C-C, D-D, E-E, F-F, G-G, H-H, I-I선을 따라서 볼 때 후방외측 모따기(470)를 구비한다. 후방외측 모따기(470)의 각도(ψ)는 일부 버전에서 대략 15도 내지 대략 40도이다.
도 68에 도시하듯이, 대퇴골 콤포넌트(400)의 전방 플랜지는 지대 조직 상의 인장을 감소시키기 위해 외측 및/또는 내측에 전방외측 모따기(402)를 포함할 수 있으며, 이는 일부 종래 대퇴골 설계에서 보편적일 수 있다.
본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서, 대응 도면을 참조하여 전술한 예시적 버전에 대한 다양한 수정이 이루어질 수 있으며, 따라서 상기 설명에 포함되고 첨부 도면에 도시된 모든 내용은 제한적이기보다는 예시적인 것으로 해석되도록 의도된다. 예를 들어, 개시된 경골 삽입체의 신규 특징은 식립되도록 설계된 임플란트뿐 아니라 경골 삽입체 시험과 같은 계측에 쉽게 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 폭과 범위는 상기 예시적 버전 중 임의의 것에 의해 제한되지 않아야 하며, 대신에 첨부될 수 있는 청구범위 및 그 등가물에 의해서만 한정되어야 한다. 더욱이, 당업자라면 상기 버전에 개시된 특징들의 일부 또는 전부를 임의의 호환가능한 조합 또는 치환으로 사용할 수 있다고 생각된다.

Claims (18)

  1. 경골의 근위 부분을 적어도 부분적으로 교체하기 위한 경골 보철물이며,
    (a) 상기 경골의 근위 부분 상의 절제면과 접촉하기 위한 하면; 및
    (b) 근위 경골에 형성된 공동에 침입하기 위한 용골을 포함하고,
    상기 용골은 하면으로부터 하부-후방 각도로 연장되는 경골 보철물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 용골은 전방 용골 부분, 내측 용골 부분 및 외측 용골 부분을 구비하며, 상기 전방 용골 부분은 하면으로부터 하부-후방 각도로 연장되는 경골 보철물.
  3. 제2항에 있어서, 상기 경골 보철물은 내측 기초판 부분, 외측 기초판 부분, 및 상기 내측 기초판 부분과 외측 기초판 부분 사이에서 연장되고 이들을 연결하는 연결 기초판 부분을 더 포함하며, 상기 전방 용골 부분의 적어도 일부는 상기 연결 기초판 부분 상에서 대체로 내외 방향으로 연장되고, 상기 내측 용골 부분의 적어도 일부는 상기 내측 기초판 부분 상에서 대체로 전후 방향으로 연장되며, 상기 외측 용골 부분의 적어도 일부는 상기 외측 기초판 부분 상에서 대체로 전후 방향으로 연장되는 경골 보철물.
  4. 제3항에 있어서, 상기 전방 용골 부분은 두께가 증가된 영역에서 내측 용골 부분과 외측 용골 부분을 결합하는 경골 보철물.
  5. 제3항에 있어서, 상기 전방 용골 부분은 폭이 증가된 영역에서 내측 용골 부분과 외측 용골 부분을 결합하는 경골 보철물.
  6. 제3항에 있어서, 상기 연결 기초판 부분은 전후 방향으로 두께가 증가하는 경골 보철물.
  7. 제3항에 있어서, 상기 내측 및 외측 용골 부분은 전후 방향으로 연장됨에 따라 높이가 감소되는 경골 보철물.
  8. 제2항에 있어서, 상기 전방 용골 부분은 전면과 후면을 구비하며, 상기 전면은 하면으로부터 하부-후방 전면 각도로 연장되고, 상기 후면은 하면으로부터 하부-후방 후면 각도로 연장되는 경골 보철물.
  9. 제2항에 있어서, 상기 전방 용골 부분은 전방-내측에서 후방-외측 방향으로 상기 연결 기초판 부분을 가로질러 연장되는 경골 보철물.
  10. 제9항에 있어서, 상기 경골 보철물은 내측 기초판 부분과 외측 기초판 부분 사이에서 연장되는 중심 노치를 연결 기초판 부분 후방에 구비하고, 상기 중심 노치는 전방 십자인대 부착 개소 및 후방 십자인대 부착 개소를 갖는 경골 융기부의 일부를 수용하기에 충분한 폭과 길이를 갖는 경골 보철물.
  11. 경골의 근위 부분을 적어도 부분적으로 교체하기 위한 경골 보철물이며,
    대퇴과 관절면과 함께 관절운동하기 위한 경골 관절면을 포함하고,
    상기 경골 관절면에는 관절면의 근심 에지를 따라서 전후 방향으로 연장되는 근심 립이 형성되며,
    상기 근심 립은 관절면의 대응 중심부에 대해 높이가 상승되고,
    상기 근심 립이 대응 중심부에 대해 상승되는 높이는 전후 방향으로 감소되는 경골 보철물.
  12. 제11항에 있어서, 상기 경골 관절면은 내측 경골 관절면이고, 상기 내측 경골 관절면의 적어도 일부는 시상 평면에서 오목한 경골 보철물.
  13. 제12항에 있어서, 상기 내측 경골 관절면의 전방-근심 부분은 대퇴과 관절면에 적어도 부분적으로 합치되도록 만곡되는 경골 보철물.
  14. 제13항에 있어서, 상기 내측 경골 관절면의 후방-외측 부분은 실질적으로 편평하며, 대퇴과 관절면에 실질적으로 합치되지 않는 경골 보철물.
  15. 제11항에 있어서, 상기 경골 관절면은 외측 경골 관절면이며, 상기 외측 경골 관절면은 시상 평면에서 볼록한 경골 보철물.
  16. 제15항에 있어서, 상기 외측 경골 관절면의 전방-근심 부분은 대퇴과 관절면에 적어도 부분적으로 합치되도록 만곡되는 경골 보철물.
  17. 제16항에 있어서, 상기 외측 경골 관절면의 후방-외측 부분은 실질적으로 편평하며, 대퇴과 관절면에 실질적으로 합치되지 않는 경골 보철물.
  18. 제11항에 있어서, 상기 경골 보철물은 경골 삽입체이며, 상기 경골 삽입체는 경골 기초판에 고정하기 위한 적어도 하나의 로크 부재를 구비하는 하면을 더 포함하는 경골 보철물.
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