KR20160067858A - 수술용 지그 - Google Patents

Abstract

대상자의 뼈 상에 또는 내에 보철 부품을 포지셔닝하는데 사용되는 방법 및 수술용 정렬 시스템이 제공된다. 시스템은 골수내 부재 및 지그 부재를 포함하며, 이들은 골수내 부재에 대해서 시상 배향으로 지그 부재를 포니셔닝하도록 서로 연결가능하다. 지그 부재(5)는 세장형 암을 포함하며 지그 부재는 세장형 암을 뼈 표식자와 정렬시키도록 축방향 면에서 움직임 가능하며 관상면에서 골수내 부재에 대해서 적어도 회전가능하다.

Description

수술용 지그{A SURGICAL JIG}

관련 출원들에 대한 교차 참조

본원은 2013년 9월 12일에 출원된 호주 가출원 번호 2013903514에 대한 우선권을 주장하며, 이 가출원 문헌의 내용은 본 명세서에서 참조로서 인용된다.

본 발명은 정형외과 분야에서 보철 부품들의 최적 정렬을 가능하게 하는 장치들 및 방법들에 관한 것이다.

다양한 관절들의 교체는 사람들의 기대수명들이 늘어남에 따라서 관절들의 손상, 마모, 찢어짐 확률이 커짐에 따라서 점점 흔해지고 있다. 특히, 엉덩이 및 무릎부 교체 수술들은 65세 이상의 인구대에서 크게 증가하고 있다.

모든 경우들에서, 정확한 크기의 보철물로 뼈 부분을 교체하는 것이 매우 중요할 뿐만 아니라, 환자의 편안함을 위해서 그리고 후속 합병증을 막기 위해서 보철 부품의 정확한 배향을 달성하는 것도 중요하다. 성공적인 무릎 관절성형술은 보철 부품들의 적합한 정렬에 크게 의존할 것이다. 예를 들어서, 비정상적인 내반 또는 외반 정렬은 이식부를 느슨하게 하는 원인으로서 보고되었다. 또한, 부정확한 대퇴골 회전방향 정렬은 슬개골-대퇴골 합병증, 경골-대퇴간 불안정성 및 조기 고장의 주요한 원인일 수 있다.

대퇴골 보철 부품과 같은 보철물의 최적 정렬을 달성하기 위해서, 외과의들은 뼈 상의 특정 표식자들(landmarks)을 참조한다. 대퇴골 부품의 정확한 회전방향 정렬을 달성하기 위해서, 대퇴골의 전방 절취부는 정확해야 하며, 이는 때로 후방 과상 축, 전방-후방 축(또한, 축을 생성하기 위한 연골륜(trochlea) 홈 내의 일 전방 지점 및 일 후방 지점의 식별에 관여하는 Whiteside의 라인으로도 알려짐), 또는 홈(Sulcus) 라인(이는 연골륜(trochlea) 홈을 따르는 다수의 지점들의 식별에 관여하며 이로써 연골륜(trochlea) 홈의 관상축을 따르는 배향을 가능하게 하는 전방-후방 축의 버전임), 및 미디얼(medial) 및 상과 홈(Sulcus) 및 외측 상과로부터 연장되는 라인인 대퇴 과상간 축(trans-epicondylar axis) 중 하나 이상을 참조함으로써 이루어질 수 있다.

대퇴골 부품을 대퇴 과상간 축과 정렬시키는 것은 슬개골-대퇴골 트랙킹(tracking)을 최적화시키며 무릎부의 굴곡-신장 축(flexion-extension axis)을 근사화시킨다고 보였다. 그러나, 실제로, 대퇴 과상간 축을 정확하게 식별하는 것은 때로 어려우며, 일 방식은 대퇴 과상간 축에 대해 수직하게 취해진 홈(Sulcus) 라인을 식별 및 마킹하는 것이다.

그러나, 홈(Sulcus) 라인을 정확하게 마킹할 시에 몇 가지 문제점들이 당면되었으며, 이 라인이 관찰되는 각도 및 선택된 표식자들에 따라서 편차가 상당하다. 절취 블록들의 정렬을 위해서 대퇴골 관절구들에 걸쳐서 취해진 수평 라인으로 수직 홈(Sulcus) 라인을 변환시키는 현 기법들에 의해서는 추가적인 오차가 발생한다. 이러한 기하학적 오차는 대퇴골 과상 표면이 홈(Sulcus) 라인의 관상축에 대해서 수직하지 않을 때에 두드러진다.

따라서, 이러한 종래 기술의 단점들을 해결하고 최적의 회전방향 정렬을 위해서 외과의가 보철 무릎부 부품을 정확하게 포지셔닝할 수 있도록 홈(Sulcus) 라인을 정확하게 사용하기 위한 수단을 제공할 필요가 있다.

제 1 양태에서, 대상자의 뼈 상에 또는 내에 보철 부품을 포지셔닝(positioning)할 시에 사용되기 위한 수술용 정렬 시스템이 제공되며, 이 시스템은: 골수내 부재(intramedullary member); 및 지그 부재(jig member)를 포함하며, 시상 배향에서 상기 지그 부재를 상기 골수내 부재에 대해서 실질적으로 포지셔닝하도록 상기 지그 부재와 상기 골수내 부재는 서로 연결가능하며, 상기 지그 부재는: 상기 뼈의 뼈 표식자(bony landmark)와 정렬되도록 구성된 세장형 암(elongate arm)을 포함하며, 상기 지그 부재는 상기 세장형 암을 상기 뼈 표식자와 실질적으로 정렬시키도록 축방향 면에서 움직일 수 있으며 관상면에서 상기 골수내 부재에 대해서 적어도 회전가능하다.

다른 양태에서, 대상자의 뼈 상에 또는 내에 보철 부품을 포지셔닝하기 위한 방법이 제공되며, 이 방법은: 골수내 부재를 상기 뼈 내로 삽입하는 단계; 지그 부재를 상기 골수내 부재에 연결시켜서 상기 지그 부재를 상기 골수내 부재에 대해서 시상 배향에서 실질적으로 포지셔닝하는 단계로서, 상기 지그 부재는 상기 뼈의 뼈 표식자와 정렬되게 구성된 세장형 암을 포함하는, 상기 포지셔닝하는 단계; 및 상기 세장형 암을 상기 뼈 표식자와 정렬시키는 단계를 포함하며, 상기 세장형 암이 상기 뼈 표식자와 정렬되는 때에, 상기 지그 부재는 상기 세장형 암을 상기 뼈 표식자와 실질적으로 정렬시키도록 축방향 면에서 움직일 수 있으며 관상면에서 상기 골수내 부재에 대해서 적어도 회전가능하다.

다른 양태에서, 대상자의 뼈 상에 또는 내에 보철 부품을 포지셔닝(positioning)할 시에 사용되기 위한 수술용 정렬 시스템이 제공되며, 상기 수술용 정렬 시스템은 컴퓨터 지원형 네비게이션 정렬 시스템과 함께 사용되며, 상기 수술용 정렬 시스템은, 뼈 마커 부재(bone marker member); 및 지그 부재를 포함하며, 시상 배향에서 상기 지그 부재를 상기 뼈 마커 부재에 대해서 실질적으로 포지셔닝하도록 상기 지그 부재와 상기 뼈 마커 부재는 서로 연결가능하며, 상기 지그 부재는: 상기 뼈의 뼈 표식자(bony landmark)와 정렬되도록 구성된 세장형 암을 포함하며, 상기 지그 부재는 상기 세장형 암을 상기 뼈 표식자와 실질적으로 정렬시키도록 축방향 면에서 움직임 가능하며 관상면에서 상기 뼈 마커 부재에 대해서 적어도 회전가능하다.

본 양태에서, 상기 마커 부재가 상기 골수내 부재를 대체할 수 있다. 상기 뼈 마커 부재는 뼈 내에 위치될 수 있다. 이와 관련하여서, 상기 뼈 마커 부재는 특정 시상 정렬로 뼈 내로 삽입되는 핀을 포함할 수 있다. 상기 뼈 마커 부재는 상기 지그 부재에 연결되는 연결 부재를 더 포함할 수 있다.

상기 뼈 마커 부재는 뼈의 계획된 절취를 위해서 시상 정렬을 제공하도록 컴퓨터 지원형 네비게이션에 의해서 포지셔닝될 수 있다. 이와 달리, 상기 뼈 마커 부재는 다른 정렬 지그를 사용하여서 포지셔닝될 수 있다.

다른 실시예에서, 상기 지그 부재는 뼈를 마주보는 표면 및 상기 표면의 반대편 표면을 갖는 메인 바디를 포함한다. 상기 메인 바디는 상기 메인 바디 내의 적어도 2 개의 홀들(holes)을 포함하며, 상기 홀들은 핀 또는 나사 또는 다른 유사한 부재를 수용하도록 구성된다. 통상적으로, 상기 핀들은 상기 홀들을 통해서 삽입되어서 상기 뼈 내로 들어가서 상기 뼈 내에 마커 홀들을 제공한다.

일 실시예에서, 상기 뼈 표식자는 상기 대상자의 대퇴골 상의 홈(Sulcus) 라인을 포함한다. 상기 홈(Sulcus) 라인은 연골륜 홈의 최고로 깊은 부분으로부터 대퇴골의 후방에 있는 과두간 노치의 중앙까지 연장되는 연골륜 홈(trochlear sulcus)의 깊이에서의 다수의 지점들을 따라서 그려진 라인을 포함하도록 간주된다.

본 발명의 세장형 암은 상기 홈(Sulcus) 라인과 대체적으로 정렬되게 구성된다. 이와 관련하여서, 상기 세장형 암은 상기 지그 부재의 상기 메인 바디에 연결된 제 1 단부를 포함할 수 있다.

상기 세장형 암은 상기 지그 부재로부터 원위 단부로 상향으로 그리고 외측으로 연장된 활형상의 바디를 형성할 수 있다. 상기 윈위 단부는 실질적으로 둥글수 있다.

또한, 상기 세장형 암은 상기 제 1 단부로부터 상기 원위 단부까지의 길이를 따라서 그 폭이 테이퍼 형상으로 이루어질 수 있다.

상기 세장형 암은 통상적으로 상기 지그 부재에 분리가능하게 연결가능하다.

일 실시예에서, 상기 지그 부재의 상기 메인 바디는 종축(longitudinal axis) 및 횡축(transverse axis)을 갖는다. 상기 지그 부재는 상기 뼈를 바라보는 표면으로부터 이의 반대편 표면까지 연장된 하나 이상의 개구들 및/또는 슬롯들을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 지그 부재의 상기 메인 바디는 상기 세장형 암의 상기 제 1 단부에 인접한 상기 세장형 암의 근위 단부를 수용하도록 구성된 세장형 슬롯을 포함한다. 이 세장형 슬롯은 상기 메인 바디의 상기 반대편 표면 내에서 형성될 수 있으며 종축으로 연장될 수 있다. 이 슬롯의 크기는 사용 시에 이 슬롯 내에서 상기 암을 고정시키도록 상기 세장형 암의 근위 단부에 대하여 실질적으로 마찰성 피팅(friction fitting)을 제공하는 크기를 가질 수 있다. 상기 세장형 암을 상기 지그 부재에 부착시키는 다른 수단은 스냅 피팅 연결부를 포함한다. 상기 메인 바디는 상기 세장형 함의 제 1 단부를 수용하여 이 단부가 슬롯 외부로 빠져나가는 것을 방지하는 스톱 부재를 더 포함할 수 있다.

상기 세장형 암은 통상적으로, 실질적으로 경량의 재료로 구성된다. 이의 실례들은 경량의 금속 또는 합금 또는 폴리우레탄 재료를 포함한다. 통상적으로, 세장형 암은 스테인레스 스틸로 이루어진다. 메인 바디는 금속 또는 금속 합금으로 이루어질 수 있다.

골수내 부재, 지그 부재 또는 세장형 암 중 임의의 하나 또는 전부는 생체에 적합한 재료들의 범위로부터 제조될 수 있다. 이러한 재료는 다양한 살균 기법들을 사용하여 살균될 수 있다. 이와 달리, 골수내 부재, 지그 부재 또는 세장형 암은 1 회 사용 후에 처분될 수 있다. 일 실시예에서, 이러한 재료는 의료용 급의 스테인레스 스틸, 의료용 급의 알루미늄 또는 티타늄 합금, 의료용 급의 플라스틱들, 예를 들어서, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 아크릴 또는 폴리카보네이트로부터 선택될 수 있다.

상기 지그 부재의 메인 바디는 횡축 방향으로 연장된 슬롯을 더 포함할 수 있다. 이 횡축 방향으로 연장된 슬롯은 그 내에 골수내 부재의 적어도 일부를 수용할 수 있다. 골수내 부재가 뼈 마커 부재로 대체되는 실시예에서, 이 횡축 방향으로 연장된 슬롯은 그 내부에 뼈 마커 부재의 적어도 일부를 수용할 수 있다.

상기 골수내 부재는 근위 단부로부터 윈위 단부까지 연장된 세장형 부재를 포함할 수 있으며, 상기 윈위 단부는 뼈 내로 도입되게 구성되며 상기 근위 단부는 상기 뼈로부터 외측으로 연장되게 구성된다.

상기 골수내 부재의 근위 단부는 실질적으로 편평한 단부를 형성할 수 있으며, 상기 지그 부재의 상기 메인 바디의 횡축 방향으로 연장된 슬롯 내에서 적어도 부분적으로 피팅되는 크기를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 근위 단부 부분은 상기 지그 부재의 횡축 방향으로 연장된 슬롯 내로 슬라이딩되는 크기를 갖는 패들 부재를 포함한다. 상기 패들 부재는 상기 메인 바디에 대해서 상기 횡축을 따라서 상기 횡축 방향으로 연장된 슬롯 내에서 움직일 수 있는 크기를 가질 수 있다.

상기 패들 부재를 포함하는 골수내 부재는 자신이 위치될 수 있는 뼈에 대해서 관상면에서 실질적으로 회전가능할 수 있다. 이로써, 지그 부재의 메인 바디 및 골수내 부재가 서로 연결된 때에, 상기 지그 부재의 메인 바디는 상기 관상면에서 적어도 부분적으로 회전가능하게 운동할 수 있다.

이러한 패들의 관상면에서의 회전 운동 및 종축 면에서의 움직임은 뼈 표식자에 대해서 부착된 세장형 암의 배향을 실현하도록 수행될 수 있다.

시상면에서 상기 골수내 부재 또는 뼈 마커 부재에 대해서 상기 메인 바디를 언제나 포지셔닝시키는 절차에서, 사용자는 이러한 면에서 상기 지그 부재의 메인 바디의 움직임을 발생시키는 잠재적 오차를 실질적으로 발생시키지 않는다. 이러한 잠재적 오차들은 홈(Sulcus) 라인의 시야각으로부터 발생할 수 있으며 이로써 홈(Sulcus) 라인 및 원위 대퇴골 과상 표면 또는 제안된 원위 대퇴골 절취부의 관상 정렬 간의 차가 존재하는 상황에서 원위 대퇴골 과상 표면 상으로 또는 계획된 원위 대퇴골 뼈 절취부 상으로 홈(Sulcus) 라인을 형성하는데 기하학적 오차들로 이어진다.

상기 지그 부재는 외과의가 먼저 대퇴골의 전방 절취를 수행하는 방법에서 사용될 수 있다. 이와 달리, 상기 지그 부재는 원위 대퇴골 절취가 먼저 수행되는 방법에서 사용될 수 있다.

전방 절취가 먼저 수행되는 방법에서, 상기 지그 부재는 상기 대퇴골 뼈에 고정될 수 있다. 이어서, 별도의 절취 블록이 지그 부재에 직접 연결되어서 상기 전방 절취부를 상기 지그 부재와 정렬시킬 수 있다. 이와 달리, 외과의는 대퇴골 뼈 내로 핀 홀들을 마킹하고 이어서 지그 부재를 제거할 수 있다. 이어서, 상기 핀 홀들은 상기 별도의 전방 절취 블록을 배향시키는데 사용될 수 있다.

원위 대퇴골 절취를 수행하기 위해서, 지그 부재는 대퇴골 뼈에 고정될 수 있으며, 상기 핀들이 대퇴골 뼈 내로 삽입될 수 있다. 이어서, 상기 지그 부재는 완전하게 제거되고 원위 절취부가 형성될 수 있다. 이어서, 상기 지그 부재를 통해서 천공된 핀 홀들이 원위 대퇴골 절취부 표면 상에서 식별될 수 있으며 전방 및/또는 대퇴골 절취 블록들을 배향시키는데 사용될 수 있다.

상기 지그 부재를 홈(Sulcus) 라인의 관상 축을 따라서 배향시킴으로써 그리고 계획된 원위 대퇴골 절취부로부터 시상 편차(sagittal variation)를 제거함으로써, 연골륜(trochlea) 홈의 회전방향 정렬은 상기 지그 부재를 사용하여서 형성된 핀 홀들에 의해서 원위 대퇴골 관절구들 또는 계획된 원위 대퇴골 절취부(들) 중 어느 하나 상으로 기하학적으로 유효한 방식으로 전달될 수 있으며, 상기 핀 홀들은 상기 지그 부재의 메인 바디에 대해서 수직인 각도로 삽입된다.

뼈 내의 핀 홀들은 통상적으로 동일한 시상 정렬으로 임의의 표면 상으로 투영될 수 있는 연골륜(trochlea) 홈의 회전방향 정렬의 표현이다. 따라서, 이러한 홀들은 원위 대퇴골 관절구들 또는 계획된 원위 대퇴골 절취부 상의 기준 점으로서 사용될 수 있다. 일단 원위 대퇴골 절취부가 형성되면, 이러한 핀 홀들이 식별될 수 있으며, 연골륜(trochlea) 홈의 회전방향 정렬을 나타낼 수 있다. 이로써, 먼저 원위 절취되는 방법에서 사용되기 위한 홈(Sulcus) 라인이 정확하게 표현될 수 있으며 또한 다른 표식자들, 예를 들어서, 해부학적 상과 축, 수술상의 상과 축, 후방 과상 축, 및 경골-제 1 갭 밸런싱 기법(tibia-first gap balancing technique)과 같은 다른 기법들과 직접적으로 비교하는 것이 가능할 수 있다.

전체 무릎 교체 수술에서, 개시된 장치, 방법들 및 시스템들은 전술한 바오 같이, 관상면에서 회전가능하고 횡축 면에서 움직일 수 있는 지그 부재의 메인 바디를 제공하며, 외과의를 위한 시야각은 제안된 원위 대퇴골 절취부의 시상면에 대해수 수직이다. 실질적으로 이러한 시야를 고정시킴으로써, 지그 부재 및 시스템은 시상면에서 상기 지그 부재의 상기 메인 바디의 부정확한 포지셔닝으로 인해서 기하학적 오차들이 도입되는 것을 방지한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 지그 부재는 또한 컴퓨터 네비게이션 시스템과 함께 사용될 수도 있다. 이러한 실시예에서, 뼈 마커 부재가 절취 블록의 시상 정렬을 설정하는 방식으로 컴퓨터 지원형 네비게이션에 의해서 설정된다. 상기 뼈 마커 부재는 전술한 바와 같이, 핀 및 패들 부재를 포함하며, 상기 패들 부재는 상기 지그 부재의 메인 바디의 횡축 방향으로 연장된 슬롯 내에 수용가능하다. 이로써, 상기 세장형 암이 뼈 표식자에 대해서 포지셔닝되는 때에, 상기 지그 부재의 메인 바디는 횡축 면에서 상기 뼈 마커 부재에 대해서 병진 운동할 수 있다. 뼈 마커 부재는 골수내 부재와도 같이 관상면에서 그리고 그의 메인 바디로의 연결에 의해서 회전가능할 수 있으며, 상기 메인 바디는 관상면에서 유사하게 회전가능할 수 있다. 모든 실시예들에서, 절취 블록의 최종 정렬은 상기 골수내 부재의 뼈 마커 부재에 의해서 시상면에서 설정된다.

상기 뼈 마커 부재는 컴퓨터 지원형 네비게이션된 원위 절취 블록을 참조하여서 또는 직접적 컴퓨터 지원형 네비게이션을 사용하여서, 계획된 시상 절취부에 대해서 수직하게 대퇴골의 중앙 지점으로 삽입될 수 있다.

본 발명의 내용 중에 포함되어 있다.

도 1은 몸의 면들을 도시하는 도면이다;
도 2는 표식자들 및 축들을 나타내는 대퇴골의 윈위 단부의 도면이다;
도 3은 대퇴골에 대하여 배치된 본 발명의 지그 부재의 도면이다;
도 4는 대퇴골 내의 골수강내 로드 및 본 발명의 지그 부재의 포지셔닝을 도시하는 다른 도면이다;
도 5는 도 4의 골수강내 로드 부재의 단부의 확대도이다;
도 6은 세장형 암이 부착되지 않은 지그 부재의 다른 도면이다;
도 7은 세장형 암이 부착된 본 발명의 지그 부재의 도면이다;
도 8은 인 시츄 방식으로(in situ)의 지그 부재의 운동 축들을 도시한다;
도 9는 무릎부 교체 절차에서 예비 단계의 개략적 도면이다;
도 10은 무릎부 교체 절차에서 후속 단계의 개략적 도면이다;
도 11은 무릎부 교체 절차 동안에 전방 대퇴골 절취 블록 및 대퇴골 내의 전방 절취부들을 만드는 것을 도시한다;
도 12는 환자의 원위 대퇴골 절취 블록 및 환자의 대퇴골 상의 원위 절취부를 만드는 것을 도시한다;
도 13은 컴퓨터 네비게이션에 의해서 삽입된 핀을 갖는 대퇴골의 윈위 단부의 개략적 도면이다;
도 14는 도 13의 핀이 삽입된 패들 부재를 도시한다;
도 15는 도 13 및 도 14의 핀 및 패들 부재에 부착된 본 발명의 지그 부재를 도시한다.

전체 무릎부 교체 수술은 대퇴골 부품, 경골 부품 및 슬개골 부품 간의 최적의 정렬을 달성하는 것을 목적으로 한다. 세밀한 정렬은 베어링 표면들 상에 부여되는 기계적 응력 및 뼈/보철물 또는 뼈/시멘트/보철물 계면들 상의 인장 응력을 모두 줄일 것이다. 양호한 정렬은 또한 연부 조직 외피에 전달되는 힘들의 균형을 유지하는 것을 도우며, 이는 관절의 적합한 운동을 위해서 필수적이다.

본 명세서 및 특히 첨부된 도면들을 참조할 때에, 몸 면들과 관련된 용어가 사용된다. 도 1은 몸의 다양한 면들을 도시한다. 시상면(1)은 몸을 좌측 부분과 우측 부분으로 분할한다. 관상면(2)은 시상면(1)에 대해서 수직으로 연장되는 면이며 몸을 전방 부분 및 후방들로 분할한다. 횡단면(3)은 수평면이며, 몸을 상부 부분과 하부 부분으로 분할한다.

대퇴골(4)의 윈위 단부는 2 개의 관절구들(5)을 포함하며, 이 관절구들은 깊은 노치, 과두간 노치(9)에 의해서 서로 분리된다. 관절구들(5)은 서로 정확하게 평행하지는 않으며, 각각은 외측 경계에서 상과들(epicondyles)(6)을 포함한다. 2 개의 상과들(6) 간에 그려진 선은 대퇴 과상간 축(trans-epicondylar axis)(7)을 나타낸다. 예를 들어서, 도 6에서, 홈(Sulcus) 라인(1)의 일부가 또한 도시된다.

본 발명의 지그(10)는 환자의 뼈에서 외과적 절취부들을 형성하는데 사용되는 절취 블록들을 정렬 및 포지셔닝하는데 사용된다. 지그는 메인 바디(11) 및 이 메인 바디(11)의 제 1 측벽(13)과 제 2 측벽(14) 간에 연장된 횡축 방향 슬롯(12)을 포함한다. 메인 바디의 상단 부분(16)으로부터 메인 바디(11)의 하단 부분(17)까지 연장된 다른 수평형 슬롯(15)이 제공된다.

적어도 2 개의 천공들(18)이 후면(19)으로부터 메인 바디(11)를 통해서 메인 바디(11)의 뼈 체결 면(20)으로 연장된다.

지그(10)는 메인 바디(11)에 분리가능하게 부착된 세장형 암(21)을 더 포함한다. 세장형 암(21)은 실질적으로 활 모양으로 근위 단부(22)로부터 윈위 단부(23)까지 연장되며, 윈위 단부(23)를 향해서 근소하게 테이퍼된다. 세장형 암의 형상은 대퇴골(4)의 홈(Sulcus) 라인(1)과 정렬되게 구성된다.

구체적으로, 지그(10)는 원위 대퇴골(4)에 인접하게 절취 블록들을 정렬시키는데 사용된다. 일 특정 실시예에서, 지그(10)는 외과의가 원위 대퇴골(4) 상의 하나 이상의 전방 절취부들(101)을 형성하기 위한 절취 블록(100)을 정렬시키는데 사용된다.

전방 절취부들(101)의 깊이 및 각도는 무릎부 보철 시스템의 대퇴골 부품의 회전 정렬에 의존한다.

무릎부 교체 수술 단계:

무릎부 교체 수술에서, 통상적으로 외과의는 슬개골(90)로 접근하여서 무릎부 외측으로 슬개골(90)을 회전시키기 위해서 무릎부의 전방부에 걸쳐서 절제(102)를 수행한다. 이로써 와과의는 대퇴골(4)을 볼 수 있으며 다양한 무릎부 보철물 부품들을 삽입하기 위해서 필요한 절취부들의 크기를 정할 수 있다.

어느 절취부가 먼저 형성될지에 대한 옵션들이 존재하지만, 많은 외과의들은 먼저 원위 대퇴골 절취부(103)를 형성하고자 선호한다. 그러나, 임의의 절취부를 형성하기 이전에, 전방 대퇴골 절취부(101)를 포함하여서 다른 절취부들의 크기를 결정하는 것이 중요하다. 이는 특히 외과의가 기준 표식자로서 홈(Sulcus) 라인을 사용할 때에 특히 그러한데, 그 이유는 이러한 라인 대부분은 원위 대퇴골 절취부(103)가 일단 형성되었으면 제거될 것이기 때문이다.

원위 절취부 옵션을 수행하기 위해서, 브로칭 드릴(broaching drill)(150)이 대퇴골(4)의 수강(medullary cavity) 내로 드릴링하여서 과두간 노치(notch)의 정점(104) 내로 진입하여서 위로 대퇴골(4)을 관통한다. 직경이 통상적으로 약 8mm인 골수강내 로드(rod)(160)에 비해서 직경이 약 10mm를 갖는 통상적으로 근소하게 크기가 큰 천공이 형성된다. 이렇게 크기를 크게 하면, 골수강내 로드(160)의 삽입 동안에 골수내 지방에 압력이 가해져서 지방색전증이 발생하는 위험이 억제된다.

이어서, 손으로 골수강내 로드(160)가 천공 내로 삽입되고 대퇴골 연수 내에서 작동된다. 골수강내 로드(160)의 근위 단부(161)는 대퇴골 표면으로부터 외측으로 연장되며, 로드(160)의 길이의 나머지 부분은 대퇴골(4)의 기계적 축과 정렬되게 대퇴골을 통해서 연장된다.

근위 단부(161)는 상부 면(163) 및 반대편 하부 면(미도시)을 갖는 편평한 패들(paddle)(162)을 포함한다. 패들 부재(162)의 높이(165)는 패들 부재가 메인 바디(11)의 횡축 방향 슬롯(12) 내에서 수용되도록 하는 크기를 갖는다. 횡축 방향 슬롯(12) 및 패들 부재(162)의 크기는, 지그(10)의 메인 바디(11)가 패들 부재(162)를 지나서 상대적으로 용이하게 삽입될 수 있도록 하는 크기를 갖는다. 즉, 패들 부재(162)의 높이(165)는 메인 바디(11)의 횡축 방향 슬롯(12)의 높이보다 약간 작다.

골수강내 로드(160)는 대퇴골(4)의 원위 절취부의 시상 및 관상 정렬을 설정하는데 사용된다. 또한, 골수강내 로드는 8mm 내지 12mm 만큼의 크기일 수 있지만 통상적으로 약 10mm 깊이의 절취부의 깊이를 설정한다.

임의의 뼈를 절취하기 이전에, 회전 정렬을 설정하는 것은 중요하다. 본 명세서에서, 지그(10)는 적합한 마커로서 홈(Sulcus) 라인(1)의 사용을 가능하게 한다. 지그의 메인 바디가 골수강내 로드(160) 상에 위치하면, 필수적으로 이 라인의 뷰는 시상면에서 실질적으로 고정된다. 이로써, 외과의가 갖는 홈(Sulcus) 라인의 시야각으로부터 유발될 수 있는, 홈(Sulcus) 라인(1)을 수평 라인으로 변환하는데 있어서의 에러들이 피해질 수 있다.

세장형 암(21)은 이를 메인 바디(11)의 수평형 슬롯(15) 내로 슬라이딩시킴으로써 메인 바디(11)에 연결된다. 일단 메인 바디에 대해 고정되면, 외과의는 홈(Sulcus) 라인(1)의 뷰(view)에 대해서 세장형 암(21)을 라인업(line-up)할 수 있다. 패들(162)이 횡축 방향 슬롯(12) 내에서 횡축 방향으로(transversely) 움직이기 때문에, 메인 바디는 세장형 암(21)의 포지셔닝에 따라서 화살표(x)에 의해서 도시된 횡축 방향으로 이동할 수 있다. 또한, 골수강내 로드(160)는 관상면에서 실질적으로 회전가능하며, 이로써, 일단 패들(162) 상에 위치하게 되면, 메인 바디(11)는 화살표(y)에 의해서 도시된 바와 같이 유사하게 회전가능하다.

그러나, 중요하게는, 지그의 메인 바디(11)는 화살표(z)에 의해서 표현된 바와 같이, 시상면에서 굴곡되거나(flexed) 확장되지 않는다. 이러한 시상면에서의 움직임 방지는 이 면에서의 홈(Sulcus) 라인(1)의 외과의의 시야를 고정시킨다.

세장형 암(21)이 일단 정렬되면, 메인 바디를 대퇴골(4)에 고정시킴으로써 메인 바디(11)의 위치는 대퇴골(4)에 대해 고정된다. 다음으로, 2 개의 핀들(미도시)이 천공들(18)을 통해서 삽입되어서 뼈 내로 들어가서 핀 트랙들(18a 및 18b)을 형성한다. 이러한 드릴링은 뼈 내로의 원위점까지의 트랙을 형성한다. 이어서, 핀들은 뼈로부터 제거될 수 있다.

지그(10)가 골수강내 로드(160)로부터 제거되고 원위 대퇴골 절취 블록(200)이 대퇴골(4)의 전방 표면 상으로 위치된다. 이어서, 골수강내 로드(160)가 제거되고 원위 절취부가 원위 대퇴골 절취 블록(200)을 통해서 형성된다. 이러한 절취부를 형성함으로써, 홈(Sulcus) 라인(1)의 큰 부분이 제거되지만, 핀 홀들(18)을 통해서 핀들을 트랙킹하여서, 핀 트랙들(pin tracks)(18a 및 18b)은 여전히 외과의에게 가시적이다. 이 핀 트랙들(18a 및 18b) 간에 그려진 라인(19)은 대퇴 과상간 축(7)을 나타내며 전방 대퇴골 절취 블록을 정확하게 정렬시키는데 사용될 수 있다.

이어서, 원위 대퇴골 절취 블록(200)이 제거된다.

홈(Sulcus) 라인(1)을 참조하는 것과 더불어서, 외과의는 후방 과두 축(28)을 사용하여서 대퇴골 부품 회전량을 설정할 수 있다(통상적으로 3도의 외부 회전량이 후방 과두 축에 통상적으로 부가된다).

이러한 바의 장점은 외과의가 이어서 후방 과두 축(28)을 사용하여서, 지그(10)를 사용하여서 형성된 핀 트래들(18a 및 18b) 간의 라인과 직접적으로 비교할 수 있다는 것이다. 이어서, 핀 트랙들(18a 및 18b) 간의 라인과 후방 과두 축(28)을 참조함으로써 평균이 취해질 수 있으며 이로써 대퇴골 부품의 회전 정렬을 설정할 수 있다.

이어서, 정확한 크기의 전방 절취 블록(100)이 뼈 상에, 핀 트랙들(18a 및 18b), 및 사용된 임의의 다른 마커(marker)에 대해 정확한 각도로 그 위치가 고정되고, 전방 절취부들(101)이 형성된다.

다른 실시예에서, 본 발명의 지그 부재(10)는 컴퓨터 네비게이션 시스템과 함께 사용될 수 있다. 이러한 방법의 일부가 도 13 내지 도 15에 도시된다. 중앙 핀(32)이 컴퓨터 네비게이션 시스템을 사용하여서 골수강내 로드(160)대신에 무릎부의 중앙에 삽입된다. 그 내부에 홀(hole)을 갖는 패들 부재(33)가 중앙 핀(32) 상으로 슬라이딩된다. 이어서, 지그(10)가 골수강내 로드를 사용하여서 상술한 바와 같은 방식으로 패들 부재(33)에 걸쳐서 배치된다.

다양한 변형들 및/또는 수정들이 상술한 실시예들에 대해서, 본 발명의 넓은전반적인 범위를 벗어나지 않고서 이루어질 수 있다는 것은 본 기술 분야의 당업자에게 인정될 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 모든 측면들에서 비한정적이면서 예시적으로 간주되어야 한다.

Claims (20)

1. 대상자의 뼈 상에 또는 내에 보철 부품을 포지셔닝(positioning)할 시에 사용되기 위한 수술용 정렬 시스템으로서:
   골수내 부재(intramedullary member); 및
   지그 부재(jig member)를 포함하며, 시상 배향에서 상기 지그 부재를 상기 골수내 부재에 대해서 실질적으로 포지셔닝하도록 상기 지그 부재와 상기 골수내 부재는 서로 연결가능하며, 상기 지그 부재는;
   상기 뼈의 뼈 표식자(bony landmark)와 정렬되도록 구성된 세장형 암(elongate arm)을 포함하며; 상기 지그 부재는 상기 세장형 암을 상기 뼈 표식자와 실질적으로 정렬시키도록 축방향 면에서 움직일 수 있으며 관상면에서 상기 골수내 부재에 대해서 적어도 회전가능한 수술용 정렬 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 지그 부재는 뼈를 마주보는 표면 및 상기 표면의 반대편 표면을 갖는 메인 바디를 포함하며, 상기 메인 바디는 상기 메인 바디 내의 적어도 2 개의 홀들(holes)을 포함하는 수술용 정렬 시스템.
3. 제2항에 있어서, 상기 홀들은 핀 또는 나사를 수용하도록 구성되며, 상기 핀 또는 나사는 상기 대상자의 뼈 내에 홀들을 마킹하는(mark) 수술용 정렬 시스템.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 뼈 표식자는 상기 대상자의 대퇴골의 홈(Sulcus) 라인을 포함하는 수술용 정렬 시스템.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세장형 암은 상기 지그 부재의 상기 메인 바디에 연결된 제 1 단부를 포함하는 수술용 정렬 시스템.
6. 제5항에 있어서, 상기 세장형 암은 상기 지그 부재의 상기 메인 바디에 연결된 상기 제 1 단부로부터 윈위 단부로 연장된 활 형상의 바디(arcuate body)를 포함하는 수술용 정렬 시스템.
7. 제6항에 있어서, 상기 세장형 암은 상기 제 1 단부로부터 상기 원위 단부까지의 길이를 따라서 그 폭이 테이퍼된 수술용 정렬 시스템.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세장형 암은 상기 지그 부재의 상기 메인 바디에 분리가능하게 연결된 수술용 정렬 시스템.
9. 제2항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지그 부재의 상기 메인 바디는 상기 세장형 암의 상기 제 1 단부에 인접한 상기 세장형 암의 근위 단부를 수용하도록 구성된 제 1 세장형 슬롯을 포함하는 수술용 정렬 시스템.
10. 제9항에 있어서, 상기 지그 부재의 상기 메인 바디는 종축(longitudinal axis) 및 횡축(transverse axis)을 가지며, 상기 제 1 세장형 슬롯은 상기 메인 바디의 상기 종축에 대해서 평행하게 연장된 수술용 정렬 시스템.
11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 지그 부재의 상기 메인 바디는 상기 횡축 방향으로 연장된 제 2 슬롯을 더 포함하는 수술용 정렬 시스템.
12. 제11항에 있어서, 상기 제 2 슬롯은 상기 제 2 슬롯 내에 상기 골수내 부재의 적어도 일부를 수용하도록 구성된 수술용 정렬 시스템.
13. 제12항에 있어서, 상기 골수내 부재는 근위 단부로부터 윈위 단부까지 연장된 세장형 부재를 포함하며, 상기 윈위 단부는 뼈 내로 도입되게 구성되며 상기 근위 단부는 상기 뼈로부터 외측으로 연장되게 구성된 수술용 정렬 시스템.
14. 제13항에 있어서, 상기 골수내 부재의 상기 근위 단부는 상기 지그 부재의 상기 메인 바디의 상기 횡축 방향으로 연장된 슬롯 내에 적어도 부분적으로 피팅되도록 구성된 실질적으로 편평한 단부를 포함하는 수술용 정렬 시스템.
15. 제14항에 있어서, 상기 근위 단부에 인접하는 영역은 상기 지그 부재의 상기 횡축 방향으로 연장된, 제 2 슬롯 내에 수용되게 구성된 패들 부재(paddle member)를 포함하는 수술용 정렬 시스템.
16. 제15항에 있어서, 상기 패들 부재는 상기 지그 부재의 상기 메인 바디에 대해서 상기 횡축을 따라서 상기 횡축 방향으로 연장된, 제 2 슬롯 내에서 움직일 수 있게 구성된 수술용 정렬 시스템.
17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지그 부재가 상기 골수내 부재에 연결될 때, 상기 지그 부재는 상기 골수내 부재에 대해서 시상면에서 실질적으로 고정된 수술용 정렬 시스템.
18. 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 골수내 부재는 적어도 상기 골수내 부재의 원위 단부가 삽입되는 뼈에 대해서 관상면에서 실질적으로 회전가능하며, 이로써 상기 패들 부재가 상기 지그 부재의 상기 메인 바디의 상기 횡축 방향으로 연장된 제 2 슬롯 내에 수용된 때에, 상기 골수내 부재의 상기 회전 운동이 상기 메인 바디가 상기 관상면에서 회전되게 하는 수술용 정렬 시스템.
19. 대상자의 뼈 상에 또는 내에 보철 부품을 포지셔닝하기 위한 방법으로서:
    골수내 부재를 상기 뼈 내로 삽입하는 단계;
    지그 부재를 상기 골수내 부재에 연결시켜서 상기 지그 부재를 상기 골수내 부재에 대해서 시상 배향에서 실질적으로 포지셔닝하는 단계로서, 상기 지그 부재는 상기 뼈의 뼈 표식자와 정렬되게 구성된 세장형 암을 포함하는, 상기 포지셔닝하는 단계; 및
    상기 세장형 암을 상기 뼈 표식자와 정렬시키는 단계를 포함하며 상기 세장형 암이 상기 뼈 표식자와 정렬되는 때에 상기 지그 부재는 상기 세장형 암을 상기 뼈 표식자와 실질적으로 정렬시키도록 축방향 면에서 움직일 수 있으며 관상면에서 상기 골수내 부재에 대해서 적어도 회전가능한 보철 부품 포지셔닝 방법.
20. 대상자의 뼈 상에 또는 내에 보철 부품을 포지셔닝(positioning)할 시에 사용되기 위한 수술용 정렬 시스템으로서, 상기 수술용 정렬 시스템은 컴퓨터 지원형 네비게이션 정렬 시스템과 함께 사용되며, 상기 수술용 정렬 시스템은:
    뼈 마커 부재(bone marker member); 및
    지그 부재를 포함하며, 시상 배향에서 상기 지그 부재를 상기 뼈 마커 부재에 대해서 실질적으로 포지셔닝하도록 상기 지그 부재와 상기 뼈 마커 부재는 서로 연결가능하며, 상기 지그 부재는;
    상기 뼈의 뼈 표식자(bony landmark)와 정렬되도록 구성된 세장형 암을 포함하며,
    상기 지그 부재는 상기 세장형 암을 상기 뼈 표식자와 실질적으로 정렬시키도록 축방향 면에서 움직일 수 있으며 관상면에서 상기 뼈 마커 부재에 대해서 적어도 회전가능한 수술용 정렬 시스템.

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