KR20140099253A - 보철 - Google Patents

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Abstract

보철(2)은, 섬유 보강된 폴리머 물질로 형성되고 베어링 면을 구비하는 제 1 부품(4); 및 상기 제 1 부품(4)의 베어링 면과 관절 연결하도록 구성된 제 2 부품(6)을 포함하며, 상기 제 2 부품(6)의 베어링 면의 적어도 일부가 표면 처리되어 내마모면이 형성된다.

Description

보철{A PROSTHESIS}
본 발명은 보철에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비배타적으로 고관절 표면 치환 보철(hip resurfacing prosthesis)에 관한 것이다.
손상되거나 병든 자연 골 관절(bone joint)의 일부나 전부를 보철 부품으로 교체하는 것이 알려져 있다. 예를 들어, 퇴화된 자연 고관절(hip joint)은 환자의 비구 안으로 임플란트되는 보철 비구컵(acetabular cup) 부품, 및 환자의 대퇴골 안으로 임플란트되고 비구컵과 관절 연결되는 보철 대퇴골두 부품을 포함하는 인공 관절로 대체될 수 있다. 이런 유형의 보철 관절은 고관절 전치환술(total hip replacement)로 알려져 있다. 대안적으로, 기존의 대퇴골두 위에 캡(cap)이 배치되는 고관절 표면 치환 과정이 사용될 수 있다. 이 캡은 고관절 전치환술에서와 거의 동일한 방식으로 비구컵과 관절 연결된다. 그러나, 기존의 대퇴골두는 표면 치환 과정에서 보존되므로, 고관절 전치환술에 비해 골이 거의 제거되지 않는다.
비구컵을 고정하는 종래의 수단은 필요한 경우 골 시멘트(bone cement)를 추가적으로 사용하여 컵을 준비된 비구에 밀착시키는 것이다. 이것은 많은 경우에 허용가능하지만 비구골 조직이 많이 퇴화된 환자에게는 대안이 되지 않는다. 추가적인 고정은 컵을 통과하여 환자의 골 조직으로 깊이 맞물려 이 컵을 제 위치에 유지하는 골 나사에 의해 제공될 수 있다. 일반적으로, 라이너(liner)가 나사 헤드에 걸쳐 이 컵에 끼워져서 대퇴골두의 관절 연결면을 제공한다. GB0815884.2는 나사 등을 (탄소 섬유 보강된 폴리에테르 에테르 케톤(CFR-PEEK)으로 형성된 것) 통과시켜 컵을 비구에 부착할 수 있게 하는 개구를 포함하는 탄소 섬유 보강된 폴리에테르 에테르 케톤(CFR-PEEK)으로부터 형성된 모노블록 컵(monoblock cup)을 개시한다. CFR-PEEK는 경계 윤활 하에서 동작하여 개구가 존재하여도 베어링 면의 마모 성능에 영향을 미치지 않는다.
그러나, CFR-PEEK 물질에 있는 탄소 섬유가 대퇴골두 부품의 표면을 스크래치(scratch)할 수 있다는 것을 제시하는 연구들이 있었다. 이것은 비구컵의 마찰 마모를 가속시킬 수 있다. 그리하여 탄소 섬유에 의한 스크래치에 저항하는 세라믹 물질로 대퇴골두 부품을 형성하는 것이 바람직하다. 그럼에도 불구하고, 세라믹으로 대퇴골두 부품을 만드는 것은 금속 부품보다 기술적으로 더 힘들다. 나아가, 표면 치환 과정에서, 세라믹 표면 치환 부품은 대응하는 금속 부품보다 더 두꺼울 필요가 있을 수 있다. 그 결과, 세라믹 부품은 금속 표면 치환 부품에서 필요한 것보다 잠재적으로 더 많은 골을 제거할 것을 요구할 수 있다.
본 발명은 전술된 문제의 일부나 전부를 해소하는 것을 추구한다.
본 발명의 일 측면에 따라 섬유 보강된 폴리머 물질로 형성되고 베어링 면(bearing surface)을 구비하는 제 1 부품; 및 상기 제 1 부품의 베어링 면과 관절 연결하도록 구성된 제 2 부품을 포함하며, 상기 제 2 부품의 베어링 면의 적어도 일부가 표면 처리되어 스크래치 또는 내마모면이 형성된, 보철이 제공된다.
내마모성 코팅은 제 2 부품의 베어링 면이 섬유 보강된 폴리머 물질에 있는 섬유에 의해 스크래치되는 것을 방지할 수 있다. 이 내마모성 코팅이 없으면 제 1 부품의 마찰 마모를 가속시킬 수 있다. 따라서, 이 내마모성 코팅은 보철의 내구성을 개선시킬 수 있다.
제 1 부품은 탄소 섬유 보강된 폴리에테르 에테르 케톤(CFR-PEEK)으로 형성될 수 있다.
표면 처리는 확산 경화 처리와 같은 경화 처리를 포함할 수 있다.
표면 처리는 베어링 면에 적용되는 내마모성 코팅을 포함할 수 있다.
코팅은 초격자 코팅(superlattice coating)일 수 있다.
코팅은 세라믹 물질을 포함할 수 있다.
제 2 부품은 금속 물질로 형성될 수 있다.
제 2 부품은 코발트 크롬 합금으로 형성될 수 있다.
내마모성 코팅은 관절 계면으로부터 제 2 부품의 금속을 밀봉(seal)하여 금속 이온 방출을 방지할 수 있다.
보철은 고관절 보철일 수 있고, 제 1 부품은 비구컵을 포함할 수 있고 제 2 부품은 대퇴골두 부품을 포함할 수 있다.
비구컵은 모노블록(즉, 하나의 부재의) 컵일 수 있다.
대퇴골두 부품은 표면 치환 부품일 수 있다.
내마모성 코팅은 제 2 부품의 두께를 상당히 추가하지 않아서, 제 2 부품의 두께를 최소값으로 유지할 수 있게 한다. 그 결과, 제거되어야 하는 골의 양이 감소될 수 있다. 그리하여 본 발명은 표면 치환 과정에 특히 적절할 수 있다.
제 1 부품의 베어링 면은 제 1 부품을 제 위치에 고정하는 하나 이상의 부착 수단을 수용하는 하나 이상의 보어(bore)를 포함할 수 있다.
섬유 보강된 폴리머는 경계 윤활 하에서 동작할 수 있어서 보어가 존재하여도 베어링 면의 마모 성능에 영향을 미치지 않을 수 있다.
나아가, 보어를 통해 의사(surgeon)는 제 1 부품이 정확히 위치되었는지 여부를 결정할 수 있다.
본 발명을 더 잘 이해하고 실시될 수 있는 방식을 보다 명확히 설명하기 위해, 이제, 예로서, 첨부 도면을 참조한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 보철의 분해 측면도.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 보철(2)는 비구컵(4) 및 대퇴골 표면 치환 부품(6)을 포함한다.
비구컵(4)은 탄소 섬유 보강된 폴리에테르 에테르 케톤(CFR-PEEK)과 같은 섬유 보강된 폴리머로 형성된 모노블록 부품이다. 비구컵(4)은 일반적으로 반구형이고 내부면(미도시) 및 외부면(8)을 한정한다.
사용시, 내부면은 베어링 면을 형성하고 외부면(8)은 아래에 보다 상세히 설명되는 바와 같이 환자의 적절히 넓혀진 비구와 접촉한다. 비구컵(4)의 외부면(8)에는 폐 기공의 다공성 코팅(closed pore porous coating) 및/또는 수산화 인회석(hydroxyapatite)(HA) 코팅이 제공되어 골 유착을 통한 고정을 지원할 수 있다. 대안적으로, 외부면(8)은 상호연결된 다공을 구비하는 다공성 티타늄 골 내부 성장 면을 포함할 수 있다. 비구컵(4)의 외부면(8)은 44 내지 66mm의 직경을 구비할 수 있다. 이 직경은 환자의 비구와 정확히 해부학적인 끼워맞춤을 제공하도록 선택될 수 있다.
비구컵(4)은 복수의 보어(미도시)를 포함한다. 이 보어는 외부면(8)으로부터 내부면으로 비구컵(2)을 통해 연장할 수 있다. 대안적으로, 이 보어는 외부면(8)으로부터 비구컵(2)으로 부분적으로만 연장하는 블라인드 보어일 수 있다. 이 보어는 나사, 핀, 미늘, 스파이크 또는 임의의 다른 적절한 고정 디바이스와 같은 고정 수단(10)을 수용한다. 고정 수단(10)은 환자의 비구에 비구컵(2)을 고정시키는 것을 개선시키는데 사용될 수 있다.
전술된 바와 같이, CFR-PEEK는 경계 윤활 하에서 동작하여 그 결과 보어가 존재하여도 베어링 면의 마모 성능에 영향을 미치지 않는다.
대퇴골 표면 치환 부품(6)은 코발트 크롬 합금과 같은 금속 물질로 형성되고, 구형 캡 부분(12) 및 이 구형 캡 부분(12)의 내부면으로부터 연장하는 중앙 포스트(14)를 포함한다.
구형 캡 부분(12) 및 포스트(14)의 내부면은 그릿 블라스팅(grit blasted)되어 환자의 골과 대퇴골 표면 치환 부품(6)이 통합되는 것을 지원하는 러프한 면(rough surface)을 제공할 수 있다.
구형 캡 부분(12)은 38 내지 60 mm의 직경일 수 있고 비구컵(4)의 내부 베어링 면과 상보적인 형상(complement)을 구비하도록 선택된다. 구형 캡 부분(12)의 두께는 대퇴골두로부터 제거된 골의 양을 감소키기 위해 최소화된다.
포스트(14)는 원통형이어서 그 길이를 따라 균일한 단면을 구비할 수 있다. 이것은 대퇴골두에 걸쳐 균일한 응력을 전달할 수 있다. 나아가, 포스트(14)에는 홈이 형성되어 회전 안정성을 제공할 수 있다.
구형 캡 부분(12)의 외부면(16)은 베어링 면을 형성하고 이 외부면(16)에는 내마모성 코팅이 제공된다. 내마모성 코팅은 초격자 코팅, 특히 세라믹 물질을 포함하는 초격자 코팅일 수 있다. 그러나, 다른 유형의 내마모성 코팅이 사용될 수 있다.
환자의 비구와 대퇴골두는 보철을 임플란트 하기 전에 넓혀진다. 비구컵(4)은 준비된 비구 안에 밀착되고 대퇴골 표면 치환 부품(6)은 준비된 대퇴골두에 시멘트된다. 관절은 감소되어 이후 대퇴골 표면 치환 부품(6)의 구형 캡 부분(12)이 비구컵(4)의 내부면에 수용된다.
구형 캡 부분(12)의 외부면(16)에 있는 내마모성 코팅을 통해 구형 캡 부분(12)은 비구컵(4) 및 대퇴골 표면 치환 부품(6)의 관절 운동 동안 CFR-PEEK 물질의 탄소 섬유에 의해 스크래치되는 것이 방지된다. 그렇지 않은 경우 스크래치는 비구컵(4)의 마찰 마모를 가속시킬 수 있다. 따라서, 내마모성 코팅은 보철(2)의 내구성을 개선시킨다.
나아가, 내마모성 코팅은 구형 캡 부분(12)의 두께를 상당히 추가하지 않아서, 구형 캡 부분(12)의 두께를 최소값으로 유지할 수 있다. 그 결과, 본 발명의 대퇴골 표면 치환 부품(6)은 세라믹 부품에 비해 대퇴골두로부터 제거되어야 하는 골의 양을 감소시킨다.
더욱이, 내마모성 코팅은 관절 계면으로부터 구형 캡 부분(12)의 금속을 밀봉하여 금속 이온 방출(즉, 코발트 및 크롬 이온)을 방지한다. 이러한 금속 이온 방출은 감응 반응, 의사종양, 및 유전독성과 같은 효과를 야기할 수 있어서 바람직하지 않다.
본 발명은 그리하여 CFR-PEEK이 비구컵(4)을 형성하는데 사용될 수 있게 한다. 이것은, 전술된 바와 같이, CFR-PEEK이 추가적인 고정 수단이 사용될 수 있게 하여서 바람직하다. 이것은 금속 모노블록 컵에서는 가능하지 않다. 나아가, 비구컵(4)을 통과하는 보어를 통해 의사는 비구컵(4)이 밀착 이후 완전히 안착되었는지 여부를 결정할 수 있다. CFR-PEEK 컵은 이 컵이 수직으로 배치된 상황에서 하드온하드 베어링(hard-on-hard bearing)보다 더 관대한 것으로 고려된다.
본 발명은 고관절 표면 치환 보철에 대하여 설명되었으나, 본 발명은 다른 유형의 보철에 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 고관절 전치환술 보철에 적용되거나, 무릎 또는 어깨와 같은 다른 해부학적 관절용 보철에 적용될 수 있다.
다른 유형의 표면 처리가 구형 캡 부분(12)의 외부면(16)에 수행되어 스크래치 또는 내마모면을 형성할 수 있다. 예를 들어, 외부면(16)은 확산 경화와 같은 경화 처리를 거칠 수 있다. 경화 처리는 전술된 내마모성 코팅 대신에 사용되거나, 또는 듀플랙스 처리를 형성하도록 내마모성 코팅에 추가하여 사용될 수 있다.

Claims (14)

  1. 보철로서,
    섬유 보강된 폴리머 물질로 형성되고 베어링 면을 구비하는 제 1 부품; 및
    상기 제 1 부품의 베어링 면과 관절 연결되도록 구성된 제 2 부품을 포함하며, 상기 제 2 부품의 베어링 면의 적어도 일부가 표면 처리되어 내마모면이 형성된 것을 특징으로 하는 보철.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제 1 부품은 탄소 섬유 보강된 폴리에테르 에테르 케톤(CFR-PEEK)으로 형성된 것을 특징으로 하는 보철.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 표면 처리는 경화 처리를 포함하는 것을 특징으로 하는 보철.
  4. 제3항에 있어서, 상기 경화 처리는 확산 경화 처리인 것을 특징으로 하는 보철.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 표면 처리는 상기 베어링 면에 적용된 내마모성 코팅을 포함하는 것을 특징으로 하는 보철.
  6. 제5항에 있어서, 상기 코팅은 초격자 코팅인 것을 특징으로 하는 보철.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코팅은 세라믹 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 보철.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 부품은 금속 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 보철.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제 2 부품은 코발트 크롬 합금으로 형성된 것을 특징으로 하는 보철.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보철은 고관절 보철이고, 상기 제 1 부품은 비구컵을 포함하고 상기 제 2 부품은 대퇴골두 부품을 포함하는 것을 특징으로 하는 보철.
  11. 제10항에 있어서, 상기 비구컵은 모노블록 컵인 것을 특징으로 하는 보철.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 대퇴골두 부품은 표면 치환 부품인 것을 특징으로 하는 보철.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 부품의 베어링 면은 상기 제 1 부품을 제 위치에 고정하는 하나 이상의 부착 수단을 수용하는 하나 이상의 보어를 포함하는 것을 특징으로 하는 보철.
  14. 첨부 도면에 도시되고 본 명세서에 실질적으로 설명된 바와 같은 보철.
KR1020147014731A 2011-11-17 2012-11-13 보철 KR102032231B1 (ko)

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