WO2018139801A1 - 인공 관절용 스템 및 이를 포함하는 인공 관절 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to an artificial joint stem and an artificial joint comprising the same.
  • the hip joint is a joint that connects the femur of the human body and the tibia of the pelvis, and is a joint that plays an important role in sitting or standing.
  • the hip joint may be damaged by pathological causes such as tuberculosis and trauma.
  • an artificial hip joint may be inserted through surgery.
  • the hip joint is a surgical implant that replaces an injured hip joint with an artificial joint. It consists of an acetabular cup and a stem.
  • the acetabular cup and stem are made of a material that is harmless to the human body.
  • the acetabular cup is located in the acetabular pelvis, and the stem is inserted into the femur and fixed.
  • a spherical head formed of a ceramic or metal material is fixed to the end of the stem, and the head is accommodated in the acetabular cup to rotate.
  • the present invention provides an artificial joint stem and an artificial joint including the same that can enhance the bonding force with the bone.
  • one end is fixed to the first bone of the human body, the other end of the artificial joint stem (stem) having a coupling portion formed on the other end, the stem extends from the coupling portion to one end of the stem core member And a plurality of wire members spaced apart from each other at predetermined intervals about the core member so as to surround the core member.
  • the stem for an artificial joint according to the present invention may be provided with elasticity through a plurality of wire members disposed to surround the core member with respect to the core member, and may include a connection member connecting the core member to improve durability.
  • the stem for artificial articulation according to the present invention can be a stable structure by arranging the connecting members with the spacing between the connecting members and the ratio of the cross-sectional area of the stem as Fibonacci ratio.
  • 1 is a view schematically showing a conventional artificial joint.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram schematically showing an artificial joint according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic illustration of another embodiment of the stem of FIG. 2.
  • FIG. 3 is a schematic illustration of another embodiment of the stem of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a view schematically showing an artificial joint according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a front view schematically showing an artificial joint according to another embodiment of the present invention.
  • one end is fixed to the first bone of the human body, the other end of the artificial joint stem (stem) having a coupling portion formed on the other end, the stem extends from the coupling portion to one end of the stem core member And a plurality of wire members spaced apart from each other at predetermined intervals about the core member so as to surround the core member.
  • the plurality of wire members may be arranged such that one end thereof is connected to the coupling portion and is spaced apart from each other at predetermined intervals about the core member to extend to one end of the stem. .
  • each of the plurality of wire members may be spaced apart from the core member.
  • the core member may have a smaller cross-sectional area from the coupling portion toward one end of the stem.
  • the stem may further include a connection member for connecting the plurality of wire members.
  • the connecting member may have a ring shape surrounding the plurality of wire members.
  • the stem is provided with a plurality of connecting members, the plurality of connecting members may be spaced apart along the longitudinal direction of the core member.
  • the spacing between the plurality of connecting members may be narrower closer to the coupling portion.
  • the plurality of connecting members may be arranged such that the ratio between the spacing between the plurality of connecting members and the cross-sectional area of the stem is Fibonacci ratio.
  • the connecting member may have a spiral structure surrounding the plurality of wire members with a predetermined vertical gap along a longitudinal direction of the core member.
  • the upper and lower intervals of the connecting member may be narrower closer to the coupling portion.
  • the plurality of wire members are arranged to surround the core member, to form a shell member having a mesh structure, there is a separation space between the shell member and the core member Can be.
  • the outer shell member may be made of a mesh structure that is closer to the coupling portion becomes denser.
  • the artificial joint stem a head including an insertion portion into which the coupling portion is inserted, and a receiving portion is formed so that the head is inserted and rotated, and corresponds to the first bone.
  • An artificial joint is provided, comprising an acetabular cup secured to a second bone.
  • one end is fixed to the first bone of the human body
  • the first fixing member is disposed on the other end of the first stem, one end to the second bone of the human body different from the first bone
  • a second fixing member disposed at the other end of the second stem and the second stem being fixed, and connected to the first fixing member by a connecting means, wherein the first stem is connected to the first stem from the other end of the first stem.
  • An artificial joint comprising a first core member extending to one end of one stem and a plurality of first wire members spaced apart from each other at predetermined intervals about the first core member so as to surround the first core member To provide.
  • the second stem includes a second core member extending from the other end of the second stem to one end of the second stem, and the second core member so as to surround the second core member. It may include a plurality of second wire members which are spaced apart from each other at the intervals of the microbial center.
  • the first stem may be detachably coupled to the first fixing member, and the second stem may be detachably coupled to the second fixing member.
  • a part such as a film, a region, a component, or the like is on or on another part, not only is it directly above the other part, but also another film, a region, a component, etc. is interposed therebetween. It also includes cases where there is.
  • a film, a region, a component, or the like when a film, a region, a component, or the like is connected, not only the film, the region, and the components are directly connected, but also other films, regions, and components are interposed between the film, the region, and the components. And indirectly connected.
  • the film, the region, the component, and the like when the film, the region, the component, and the like are electrically connected, not only the film, the region, the component, and the like are directly electrically connected, but other films, the region, the component, and the like are interposed therebetween. This includes indirect electrical connections.
  • a conventional artificial joint includes a stem 1, a head 2 and an acetabular cup 3.
  • the stem 1 includes a tip portion 13 inserted into the femur, a seating portion 12 extending from the tip portion 13, and a coupling portion 11 which can be coupled to a head which extends from the seating portion 12 and described later. can do.
  • the distal end portion 13 and the seating portion 12 are inserted into the femur and fixed to the femur by the bone marrow secreted from the femur.
  • the front end portion 13 may have a circular cross-section in the longitudinal direction and have a long rod shape, and may have a smaller diameter than the seating portion 12.
  • the seating part 12 may be formed in an elliptical shape with respect to the longitudinal direction, and may be formed such that the area of the cross section is increased toward the coupling part 11.
  • Coupling portion 11 may form a predetermined angle with the seating portion, it may be made of an obtuse angle corresponding to the body characteristics of the user.
  • the seating portion 12 and the tip portion 13 extending from the coupling portion 11 are integrally formed, and are formed of the same material.
  • the seating portion 12 and the tip portion 13 are integrally formed by including titanium (Ti), which is a high-strength material. This can happen.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram schematically showing an artificial joint 10 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 schematically illustrates another embodiment of the stem 100 of FIG. 2.
  • the artificial joint 10 may include a stem 100, a head 200, and an acetabular cup 300.
  • the stem 100 is inserted into and fixed to the first bone of the human body, and a coupling part 110 may be formed at the other end.
  • the first bone may be the femur.
  • the stem 100 may include a core member 120 and a plurality of wire members 130 disposed from the coupling part 110 to the seating part and the tip part.
  • the core member 120 may extend from the coupling part 110 to one end of the stem 100. One end of the core member 120 may be connected to one side of the coupling unit 110.
  • the core member 120 is disposed along the center of the stem 100 and may have a smaller cross-sectional area from the coupling part 110 toward one end of the stem 100.
  • the cross-sectional area of the core member 120 adjacent to the coupling part 110 may be smaller than the cross-sectional area of one side of the coupling part 110. In other words, the maximum cross-sectional area of the core member 120 may be smaller than the cross-sectional area of one side of the coupling unit 110.
  • the core member 120 may be made of a material such as titanium (Ti) or stainless steel.
  • the wire members 130 may be spaced apart from each other at predetermined intervals around the core member 120 to surround the core member 120.
  • Each of the wire members 130 may be connected to the coupling unit 110. Specifically, one end of the core member 120 may be connected to the center of the coupling portion 110, and each of the plurality of wire members 130 may be connected along the outer portion of the coupling portion 110.
  • Each of the wire members 130 may be spaced apart from the core member 120.
  • the plurality of wire members 130 may be an envelope member disposed to surround the core member 120. In this case, a space may exist between the outer cover member and the core member 120 including the plurality of wire members 130.
  • the stem 100 may be given elasticity through such a space.
  • the stem 100 may further include a connection member 140 connecting the plurality of wire members 130.
  • connection member 140 may have a ring shape surrounding the plurality of wire members 130.
  • the stem 100 may include a plurality of ring-shaped connecting members 140.
  • the plurality of connection members 140 may be disposed to be spaced apart along the longitudinal direction of the core member 120 to fix the plurality of wire members 130.
  • the connection member 140 may connect the interior of the plurality of wire members 130. In this case, the connection member 140 may be disposed to be connected between the plurality of wire members 130 and the core member 120 to firmly fix the plurality of wire members 130.
  • the plurality of connection members 140 may be spaced apart from each other at predetermined intervals along the length direction of the core member 120. The distance between the plurality of connection members 140 may be gradually narrowed toward the coupling portion 110 from the portion inserted into the first bone. In other words, the plurality of connection members 140 may be arranged closer to the coupling unit 110. For example, the plurality of connection members 140 may be arranged such that the ratio of the interval between the plurality of connection members 140 and the cross-sectional area of the stem 100 becomes the Fibonacci ratio.
  • the cross-sectional area of the stem 100 may be a cross-sectional area of the cylinder consisting of a plurality of wire members 130.
  • connection members 140 may be spaced apart at such a Fibonacci ratio, thereby improving elasticity and durability of the stem 100 including the plurality of wire members 130 and the core member 120.
  • the connection members 140 disposed on the portion corresponding to the conventional distal end may have a wide interval therebetween to impart elasticity to the stem 100, and the connection members 140 disposed on the portion corresponding to the seating portion may be The gap between them is tight, which can improve durability.
  • the wire members 130 and the connection member 140 may include the same material as the core member 120. That is, the plurality of wire members 130 and the connection member 140 may be made of a material such as titanium alloy or stainless steel.
  • the second connection member 145 has a spiral structure surrounding the plurality of wire members 130 with a predetermined vertical gap along a length direction of the core member 120. Can be. Unlike the connection member 140 according to an embodiment, the second connection member 145 according to another exemplary embodiment may be connected to connect the plurality of wire members 130 arranged along the length direction of the core member 120. have. In FIG. 3, although the second connection member 145 connects the plurality of wire members 130 from the outside, the present invention is not limited thereto. In another embodiment, the second connection member 145 is disposed between the plurality of wire members 130 and the core member 120 to form wire members along an inner circumferential surface of the cylinder including the plurality of wire members 130. 130 and the core member 120 may be connected.
  • the vertical gap of the second connecting member 145 made of a spiral may be narrower closer to the coupling portion (110).
  • the vertical gap of the second connecting member 145 at the portion corresponding to the tip of the conventional stem 1 is wide, and the second connecting member (at the portion corresponding to the seating portion of the conventional stem 1)
  • the vertical gap of 145 may be narrow.
  • the vertical gap of the second connection member 145 may be closer to the coupling part 110.
  • the second connecting member 145 may be disposed such that the ratio of the vertical gap and the cross-sectional area of the stem 100 becomes the Fibonacci ratio.
  • the cross-sectional area of the stem 100 may be a cross-sectional area of a cylinder composed of a plurality of wire members 130.
  • the acetabular cup 300 has a receiving portion 310 (see Fig. 2) is formed so that the head 200 is inserted and can be rotated, it may be fixed to the second bone corresponding to the first bone.
  • the second bone may be the pubic bone of the user connected to the femur, which is the first bone.
  • the receiving part 310 may be formed in the shape of a hemispherical cup to accommodate the head 200 having a ball shape.
  • Acetabular cup 300 may be coupled to the pubis through a protruding outer surface.
  • the outer surface of the acetabular cup 300 may be made of a metal having biocompatibility, for example, titanium alloy.
  • the accommodating part 310 of the acetabular cup 300 may be made of a material different from that of the outer surface, for example, made of a ceramic material.
  • the outer surface may be formed to be porous to promote bone fusion with the pubic bone.
  • the acetabular cup 300 may be coupled to the pubis using a coupling means such as a screw.
  • the head 200 may be mounted to the stem 100 including an insertion portion into which the coupling portion 110 of the stem 100 may be inserted.
  • FIGS. 2 and 3 schematically illustrate the plurality of wire members 130 and the connection member 140 or the second connection member 145, and may be more closely disposed to form a mesh structure.
  • An outer shell member including a plurality of wire members 130 and a connecting member 140 may be disposed to surround the core member 120 having a mesh structure. Such a mesh structure may become denser toward the coupling part 110.
  • FIG. 4 is a view schematically showing an artificial joint 20 according to another embodiment of the present invention.
  • the artificial joint 20 may include a stem 100, a head 200, and an acetabular cup 300.
  • Artificial joint 20 according to another embodiment is the same as the embodiment, except for the structure of the stem 100, overlapping description will be omitted.
  • the stem 100 may include a core member 120 and a plurality of second wire members 135.
  • the core member 120 may extend from the coupling part 110 to one end of the stem 100. One end of the core member 120 may be connected to one side of the coupling unit 110.
  • the core member 120 is disposed along the center of the stem 100 and may have a smaller cross-sectional area from the coupling part 110 toward one end of the stem 100.
  • the cross-sectional area of the core member 120 adjacent to the coupling part 110 may be smaller than the cross-sectional area of one side of the coupling part 110. In other words, the maximum cross-sectional area of the core member 120 may be smaller than the cross-sectional area of one side of the coupling unit 110.
  • the core member 120 may be made of a material such as titanium (Ti) or stainless steel.
  • the plurality of second wire members 135 may be disposed around the core member 120, and each of the second wire members 135 may be disposed to surround the core member 120 in a spiral shape.
  • three second wire members 135 are illustrated in a spiral shape surrounding the core member 120, but the present disclosure is not limited thereto, and may include more second wire members 135.
  • the second wire members 135 may be spaced apart at regular intervals, and one end of the second wire members 135 may be connected to the coupling part 110.
  • the core member 120 may be disposed to be connected to the center of one side of the coupling unit 110, and the plurality of second wire members 135 may be disposed at an outer side of the coupling unit 110.
  • the plurality of second wire members 135 may be spaced apart from each other at predetermined intervals.
  • the stem 100 may be spaced apart from one side of the coupling part 110 at intervals of 120 degrees.
  • Upper and lower intervals of the plurality of second wire members 135 may be narrower as they are adjacent to the coupling part 110.
  • the artificial joint has been described as an artificial joint disposed between the femur and the pubis, the present invention is not limited thereto and may be applied to artificial joints at other positions.
  • FIG. 5 is a front view schematically showing the artificial joint 1000 according to another embodiment of the present invention.
  • the artificial joint 1000 may be a knee artificial joint.
  • the artificial joint 1000 may include the femoral fixation member 1100, the femur stem 1110, the tibia fixation member 1200, and the tibia stem 1210.
  • the artificial joint 1000 may connect the femur fixing member 1100 and the tibia fixing member 1200 through a connecting means such as a fastening bolt.
  • the femur stem 1110 and the tibia stem 1210 may have a thickness and length suitable for the user, and may be detachably coupled to the femur fixing member 1100 and the tibia fixing member 1200 by using a screw type. have.
  • each of the femoral stem 1110 and the tibia stem 1210 may be detachably coupled to the femur fixing member 1100 and the tibia fixing member 1200 using various methods.
  • the femoral stem 1110 and the tibia stem 1210 may include a core member (not shown) and a plurality of wire members 1113 and 1213 surrounding the core member (not shown) as described above.
  • elasticity can be imparted by including a core member (not shown) and a plurality of wire members 1113 and 1213 in the stem of the knee artificial joint.
  • the femur stem 1110 and the tibia stem 1210 may further include a connecting member.
  • the stem for artificial articulation according to the present invention may be provided with elasticity through a plurality of wire members arranged to surround the core member with respect to the core member, and include a connecting member connecting the same to improve durability. You can.
  • the stem for artificial articulation according to the present invention can be a stable structure by arranging the connecting members with the spacing between the connecting members and the ratio of the cross-sectional area of the stem as the Fibonacci ratio.
  • an artificial joint is provided.
  • embodiments of the present invention can be applied to artificial joint surgery used in the industry.

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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 일단이 인체의 제1 뼈에 고정되며, 타단에 결합부가 형성된 인공 관절용 스템(stem)에 있어서, 상기 스템은 상기 결합부로부터 상기 스템의 일단까지 연장되는 코어부재 및 상기 코어부재를 둘러싸도록 상기 코어부재를 중심으로 소정의 간격으로 서로 이격되어 배치되는 복수의 와이어부재들을 포함하는, 인공 관절용 스템을 제공한다.

Description

인공 관절용 스템 및 이를 포함하는 인공 관절
본 발명은 인공 관절용 스템 및 이를 포함하는 인공 관절에 관한 것이다.
고관절은 인체의 대퇴골과 골반의 관골 사이를 연결하는 관절로서, 사람이 앉거나 서는데 있어서 중요한 작용을 하는 관절이다. 고관절은 결핵과 같은 병적 원인 및, 외상 등에 의해서 손상될 수 있는데, 이를 치유하기 위해서 외과 수술을 통해서 인공 고관절을 삽입할 수 있다.
인공고관절은 손상된 고관절(엉덩이관절)을 인공관절로 대체하는 수술용 임플란트 제품으로 비구컵(acetabular cup)과 스템(stem)으로 이루어진다. 비구컵과 스템은 인체에 무해한 합금 등의 재질로 제작된다. 비구컵은 골반의 비구에 위치하고, 스템은 대퇴골 내에 삽입되어 고정된다. 그리고, 스템의 단부에는 세라믹 또는 금속 재료로 형성된 구체 형상의 헤드가 고정되며, 비구컵 내면에는 헤드가 수용되어 회동할 수 있다.
종래의 스템은 티타늄(titanium)과 같이 고강도의 물질로 이루어져 대퇴골에 삽입된 후 와인드 쉴딩(wind shielding) 현상에 의해 이격이 발생되는 문제점이 있다.
본 발명은 뼈와의 결합력을 높일 수 있는 인공 관절용 스템 및 이를 포함하는 인공 관절을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는, 일단이 인체의 제1 뼈에 고정되며, 타단에 결합부가 형성된 인공 관절용 스템(stem)에 있어서, 상기 스템은 상기 결합부로부터 상기 스템의 일단까지 연장되는 코어부재 및 상기 코어부재를 둘러싸도록 상기 코어부재를 중심으로 소정의 간격으로 서로 이격되어 배치되는 복수의 와이어부재들을 포함하는, 인공 관절용 스템을 제공한다.
본 발명에 따른 인공 관절용 스템은 코어부재를 중심으로 코어부재를 둘러싸도록 배치되는 복수의 와이어부재들을 통해 탄성이 부여될 수 있으며, 이를 연결하는 연결부재를 포함하여 내구성을 향상시킬 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 인공 관절용 스템은 연결부재들의 사이 간격과 스템의 단면적 비율을 피보나치 비율로 하여 연결부재들이 배치됨으로써, 안정적인 구조가 될 수 있다.
도 1은 종래의 인공 관절을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 관절을 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 3은 도 2의 스템의 다른 실시형태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인공 관절을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인공 관절을 개략적으로 도시한 정면도이다.
본 발명의 일 실시예는, 일단이 인체의 제1 뼈에 고정되며, 타단에 결합부가 형성된 인공 관절용 스템(stem)에 있어서, 상기 스템은 상기 결합부로부터 상기 스템의 일단까지 연장되는 코어부재 및 상기 코어부재를 둘러싸도록 상기 코어부재를 중심으로 소정의 간격으로 서로 이격되어 배치되는 복수의 와이어부재들을 포함하는, 인공 관절용 스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 복수의 와이어부재들은 각각의 일단이 상기 결합부에 연결되며, 상기 코어부재를 중심으로 소정의 간격으로 서로 이격되어 상기 스템의 일단까지 연장되도록 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 복수의 와이어부재들 각각은 상기 코어부재로부터 이격되어 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 코어부재는 상기 결합부로부터 상기 스템의 일단으로 갈수록 단면적이 작아질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 스템은, 상기 복수의 와이어부재들을 연결하는 연결부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 연결부재는 상기 복수의 와이어부재들을 둘러싸는 링(ring) 형태일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 스템은 상기 연결부재를 복수 개 구비하며, 상기 복수의 연결부재들은 상기 코어부재의 길이 방향을 따라 이격되게 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 복수의 연결부재들의 사이 간격은 상기 결합부에 인접할수록 좁아질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 복수의 연결부재들은 상기 복수의 연결부재들의 사이 간격과 상기 스템의 단면적의 비율이 피보나치 비율이 되도록 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 연결부재는 상기 코어부재의 길이 방향을 따라 미리 정해진 상하간격을 가지고 상기 복수의 와이어부재들을 둘러싸는 나선형 구조로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 연결부재의 상하간격은 상기 결합부에 인접할수록 좁아질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 복수의 와이어부재들은 상기 코어부재를 둘러싸도록 배치되며, 메쉬(mesh) 구조를 갖는 외피부재를 형성하고, 상기 외피부재와 상기 코어부재 사이에는 이격 공간이 존재할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 외피부재는 상기 결합부로 인접할수록 더 촘촘해지는 메쉬 구조로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예는, 전술한 인공 관절용 스템, 상기 결합부가 삽입되는 삽입부를 포함하는 헤드(head) 및 상기 헤드가 삽입되어 회동할 수 있도록 수용부가 형성되며, 상기 제1 뼈에 대응되는 제2 뼈에 고정되는 비구컵을 포함하는, 인공 관절을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는, 일단이 인체의 제1 뼈에 고정되는 제1 스템, 상기 제1 스템의 타단에 배치되는 제1 고정부재, 일단이 상기 제1 뼈와 다른 인체의 제2 뼈에 고정되는 제2 스템 및 상기 제2 스템의 타단에 배치되며, 연결수단에 의해 상기 제1 고정부재와 연결되는 제2 고정부재를 포함하며, 상기 제1 스템은 상기 제1 스템의 타단으로부터 상기 제1 스템의 일단까지 연장되는 제1 코어부재와, 상기 제1 코어부재를 둘러싸도록 상기 제1 코어부재를 중심으로 소정의 간격으로 서로 이격되어 배치되는 복수의 제1 와이어부재들을 포함하는, 인공 관절을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 스템은 상기 제2 스템의 타단으로부터 상기 제2 스템의 일단까지 연장되는 제2 코어부재와, 상기 제2 코어부재를 둘러싸도록 상기 제2 코어부재를 중심으로 소증의 간격으로 서로 이격되어 배치되는 복수의 제2 와이어부재들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 스템은 상기 제1 고정부재에 착탈식으로 결합가능하며, 상기 제2 스템은 상기 제2 고정부재에 착탈식으로 결합가능할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등이 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소들이 직접적으로 연결된 경우뿐만 아니라 막, 영역, 구성요소들 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소들이 개재되어 간접적으로 연결된 경우도 포함한다. 예컨대, 본 명세서에서 막, 영역, 구성 요소 등이 전기적으로 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소 등이 직접 전기적으로 연결된 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 간접적으로 전기적 연결된 경우도 포함한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 관절(10)에 대하여 설명한다.
도 1은 종래의 인공 관절을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 종래의 인공 관절은 스템(1), 헤드(2) 및 비구컵(3)을 포함한다.
스템(1)은 대퇴골에 삽입되는 선단부(13)와, 선단부(13)에서 연장된 안착부(12)와, 안착부(12)로부터 연장되며 후술하는 헤드가 결합가능한 결합부(11)를 포함할 수 있다. 선단부(13)와 안착부(12)는 대퇴골에 삽입되어 대퇴골에서 분비된 골수에 의해 대퇴골에 응결 고착되는 부분이다. 선단부(13)는 길이 방향에 대한 단면의 형상이 원형이며 길이가 긴 막대 형상으로 형성되고 직경이 안착부(12)에 비해서 작게 형성될 수 있다. 안착부(12)는 길이 방향에 대한 형상이 타원형으로 형성되며, 결합부(11)로 갈수록 단면의 면적이 커지도록 형성될 수 있다. 결합부(11)는 안착부와 소정의 각도를 이룰 수 있으며, 사용자의 신체 특성에 대응되는 둔각으로 이루어질 수 있다. 종래의 스템(1)은 결합부(11)로부터 연장되는 안착부(12) 및 선단부(13)가 일체로 형성되며, 동일한 물질로 형성된다. 예를 들면, 안착부(12)와 선단부(13)는 고강도 물질인 티타늄(Ti)을 포함하여 일체로 형성되는데, 이러한 스템(1)이 대퇴골에 삽입되면 뼈와 스템 사이의 강도 차이로 인하여 이격이 발생할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 관절(10)을 개략적으로 도시한 개념도이고, 도 3은 도 2의 스템(100)의 다른 실시형태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 관절(10)은 스템(100), 헤드(200) 및 비구컵(300)을 포함할 수 있다.
스템(100)은 일단이 인체의 제1 뼈에 삽입되어 고정되며, 타단에 결합부(110)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 도시하지 않았지만, 제1 뼈는 대퇴골일 수 있다. 스템(100)은 상기 결합부(110)로부터 안착부, 선단부까지 배치되는 코어부재(120) 및 복수의 와이어 부재들(130)을 포함할 수 있다.
코어부재(120)는 결합부(110)로부터 스템(100)의 일단까지 연장될 수 있다. 코어부재(120)의 일단은 결합부(110)의 일측에 연결될 수 있다. 코어부재(120)는 스템(100)의 중심을 따라 배치되며, 결합부(110)로부터 스템(100)의 일단으로 갈수록 단면적이 작아질 수 있다. 상기 결합부(110)에 인접한 코어부재(120)의 단면적은 상기 결합부(110)의 일측의 단면적보다 작을 수 있다. 다시 말해, 코어부재(120)의 최대 단면적은 결합부(110)의 일측의 단면적보다 작을 수 있다. 코어부재(120)는 티타늄(Ti), 스테인레스(Stainless)와 같은 재질로 이루어질 수 있다.
복수의 와이어부재들(130)은 코어부재(120)를 둘러싸도록 코어부재(120)를 중심으로 소정의 간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 복수의 와이어부재들(130) 각각은 결합부(110)에 연결될 수 있다. 구체적으로, 코어부재(120)의 일단은 결합부(110)의 중심과 연결되고, 복수의 와이어부재들(130) 각각은 결합부(110)의 외곽을 따라 연결될 수 있다. 복수의 와이어부재들(130) 각각은 코어부재(120)로부터 이격되어 배치될 수 있다. 복수의 와이어부재들(130)은 상기 코어부재(120)를 둘러싸도록 배치되는 외피부재일 수 있다. 이때, 복수의 와이어부재들(130)로 이루어진 외피부재와 코어부재(120) 사이에는 이격 공간이 존재할 수 있다. 스템(100)은 이러한 이격 공간을 통해 탄력이 부여될 수 있다.
한편, 스템(100)은 복수의 와이어부재들(130)을 연결하는 연결부재(140)를 더 포함할 수 있다.
일 실시예로서, 연결부재(140)는 복수의 와이어부재들(130)을 둘러싸는 링(ring) 형태일 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 스템(100)은 링 형태의 연결부재(140)를 복수 개 구비할 수 있다. 복수의 연결부재(140)들은 코어부재(120)의 길이 방향을 따라 이격되게 배치되어, 복수의 와이어부재(130)들을 고정시킬 수 있다. 도면에서는 복수의 연결부재(140)들이 복수의 와이어부재(130)들 외부를 연결하는 것으로 도시하였으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 다른 실시예로서, 연결부재(140)는 복수의 와이어부재(130)들의 내부를 연결할 수 있다. 이때, 연결부재(140)는 복수의 와이어부재(130)들과 코어부재(120) 사이에 연결되도록 배치되어 복수의 와이어부재(130)들을 견고하게 고정시킬 수 있다.
복수의 연결부재(140)들은 코어부재(120)의 길이 방향을 따라 미리 설정된 간격으로 이격되게 배치될 수 있다. 복수의 연결부재(140)들 사이 간격은 제1 뼈에 삽입되는 부분으로부터 결합부(110)로 갈수록 점점 좁아질 수 있다. 다시 말해, 복수의 연결부재(140)들은 결합부(110)로 갈수록 촘촘하게 배치될 수 있다. 예를 들면, 복수의 연결부재(140)들은 복수의 연결부재들(140)의 사이 간격과 스템(100)의 단면적의 비율이 피보나치 비율이 되도록 배치될 수 있다. 여기서 스템(100)의 단면적은 복수의 와이어부재들(130)로 이루어지는 원통의 단면적일 수 있다. 이러한 피보나치 비율은 서양의 카드놀이에 사용되는 카드의 가로와 세로의 비에 적용되어 사용될 뿐만 아니라 유엔 빌딩, 불상, 달걀, 귀, 달팽이 등에도 적용되는 것을 보면 우연히 발견된 자연의 황금 비율이라고 할 수 있다. 복수의 연결부재들(140)은 이러한 피보나치 비율로 이격되게 배치됨으로써, 복수의 와이어부재들(130) 및 코어부재(120)로 이루어지는 스템(100)의 탄성 및 내구성을 향상시킬 수 있다. 특히, 종래 선단부에 대응되는 부분에 배치되는 연결부재들(140)은 사이 간격이 넓어 스템(100)에 탄성을 부여할 수 있고, 안착부에 대응되는 부분에 배치되는 연결부재들(140)은 사이 간격이 촘촘해 내구성을 향상시킬 수 있다.
한편, 복수의 와이어부재들(130) 및 연결부재(140)는 코어부재(120)와 동일한 물질을 포함할 수 있다. 즉, 복수의 와이어부재들(130) 및 연결부재(140)는 티타늄합금 또는 스테인레스와 같은 물질로 이루어질 수 있다.
도 3을 참조하면, 다른 실시예에 따른 제2 연결부재(145)는 코어부재(120)의 길이 방향을 따라 미리 정해진 상하간격을 가지고 복수의 와이어부재들(130)을 둘러싸는 나선형 구조로 이루어질 수 있다. 다른 실시예에 따른 제2 연결부재(145)는 일 실시예에 따른 연결부재(140)와 달리 하나로 이루어져 코어부재(120)의 길이 방향을 따라 배치된 복수의 와이어부재들(130)들을 연결할 수 있다. 도 3에서는 제2 연결부재(145)가 복수의 와이어부재들(130)을 외부에서 연결하는 것으로 도시하였으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 다른 실시형태로서, 제2 연결부재(145)는 복수의 와이어부재들(130)과 코어부재(120) 사이에 배치되어 복수의 와이어부재들(130)로 이루어지는 원통의 내주면을 따라 와이어부재들(130)과 코어부재(120)를 연결할 수도 있다.
한편, 나선형으로 이루어진 제2 연결부재(145)의 상하 간격은 결합부(110)에 인접할수록 좁아질 수 있다. 다시 말해, 종래의 스템(1)의 선단부에 대응되는 부분에서의 제2 연결부재(145)의 상하 간격은 넓고, 종래의 스템(1)의 안착부에 대응되는 부분에서의 제2 연결부재(145)의 상하 간격은 좁을 수 있다. 다시 말해, 제2 연결부재(145)의 상하간격은 결합부(110)로 갈수록 촘촘하게 배치될 수 있다. 예를 들면, 제2 연결부재(145)는 상하 간격과 스템(100)의 단면적의 비율이 피보나치 비율이 되도록 배치될 수 있다. 여기서, 스템(100)의 단면적은 복수의 와이어부재들(130)로 이루어지는 원통의 단면적일 수 있다.
한편, 비구컵(300)은 헤드(200)가 삽입되어 회동할 수 있도록 수용부(310, 도 2 참조)가 형성되며, 제1 뼈에 대응되는 제2 뼈에 고정될 수 있다. 제2 뼈는 제1 뼈인 대퇴골과 연결되는 사용자의 치골일 수 있다. 수용부(310)는 볼 형태의 헤드(200)를 수용할 수 있도록 반구형의 컵(cup) 형태로 형성될 수 있다. 비구컵(300)은 돌출된 외면을 통해 치골에 결합되어 고정될 수 있다. 비구컵(300)외 외표면은 생체적합성을 갖는 금속, 예를 들면, 티타늄합금으로 이루어질 수 있다. 비구컵(300)의 수용부(310)는 외표면과 다른 재질로 이루어질 수 있으며, 예를 들면, 세라믹 재질로 이루어질 수 있다. 한편, 비구컵(300)은 도시하지 않았으나, 외표면이 다공성으로 처리되어 치골과의 골융합성을 촉진시킬 수 있게 형성될 수 있다. 다른 실시예로서, 비구컵(300)은 스크류와 같은 결합 수단을 이용하여 치골에 결합될 수도 있다.
한편, 헤드(200)는 스템(100)의 결합부(110)가 삽입될 수 있는 삽입부를 포함하여 스템(100)에 장착될 수 있다.
한편, 도 2 및 도 3에서는 복수의 와이어부재들(130) 및 연결부재(140) 또는 제2 연결부재(145)를 개략적으로 도시한 것이며, 이보다 더 촘촘하게 배치되어 메쉬 구조를 이룰 수 있다. 복수의 와이어부재들(130) 및 연결부재(140)로 이루어지는 외피부재는 메쉬 구조로 이루어져 코어부재(120)를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 이러한 메쉬구조는 결합부(110)로 갈수록 촘촘해질 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인공 관절(20)을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 인공 관절(20)은 스템(100), 헤드(200) 및 비구컵(300)을 포함할 수 있다. 다른 실시예에 따른 인공 관절(20)은 스템(100)의 구조를 제외하고, 일 실시예와 동일하므로, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
스템(100)은 코어부재(120) 및 복수의 제2 와이어부재들(135)을 포함할 수 있다.
코어부재(120)는 결합부(110)로부터 스템(100)의 일단까지 연장될 수 있다. 코어부재(120)의 일단은 결합부(110)의 일측에 연결될 수 있다. 코어부재(120)는 스템(100)의 중심을 따라 배치되며, 결합부(110)로부터 스템(100)의 일단으로 갈수록 단면적이 작아질 수 있다. 상기 결합부(110)에 인접한 코어부재(120)의 단면적은 상기 결합부(110)의 일측의 단면적보다 작을 수 있다. 다시 말해, 코어부재(120)의 최대 단면적은 결합부(110)의 일측의 단면적보다 작을 수 있다. 코어부재(120)는 티타늄(Ti), 스테인레스(Stainless)와 같은 재질로 이루어질 수 있다.
복수의 제2 와이어부재들(135)은 코어부재(120)를 중심으로 배치되되, 각각이 나선형태로 코어부재(120)를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 도면에서는 3개의 제2 와이어부재들(135)이 나선형태로 코어부재(120)를 둘러싸는 형태로 도시하였으나, 이에 제한되지 않으며, 이보다 더 많은 제2 와이어부재들(135)을 포함할 수 있다. 제2 와이어부재들(135)은 일정한 간격으로 이격되게 배치될 수 있고, 제2 와이어부재들(135)의 일단은 결합부(110)와 연결될 수 있다. 다시 말해, 코어부재(120)는 결합부(110)의 일측의 중심과 연결되도록 배치되고, 복수의 제2 와이어부재들(135)은 결합부(110)의 일측의 외곽에 배치될 수 있다. 복수의 제2 와이어부재들(135)은 소정의 간격으로 이격되게 배치될 수 있다. 예를 들어, 스템(100)이 3개의 제2 와이어부재들(135)을 포함하는 경우, 결합부(110)의 일측 외곽에 120도 간격으로 이격되게 배치될 수 있다. 복수의 제2 와이어부재들(135)의 상하간격은 결합부(110)에 인접할수록 좁아질 수 있다.
본 명세서에서는 인공 관절이 대퇴골과 치골 사이에 배치되는 인공 관절로 설명하였으나, 이에 제한되지 않으며, 다른 위치의 인공 관절에도 적용될 수 있음은 물론이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인공 관절(1000)을 개략적으로 도시한 정면도이다.
도 5를 참조하면, 다른 실시예에 따른 인공 관절(1000)은 무릎 인공관절일 수 있다. 다른 실시예에 따른 인공 관절(1000)은 대퇴골 고정부재(1100), 대퇴골 스템(1110), 경골 고정부재(1200) 및 경골 스템(1210)을 포함할 수 있다. 인공 관절(1000)은 대퇴골 고정부재(1100) 및 경골 고정부재(1200)를 체결볼트와 같은 연결수단을 통해 연결할 수 있다. 또한, 대퇴골 스템(1110) 및 경골 스템(1210)은 사용자에 적합한 굵기 및 길이를 가질 수 있으며, 각각 대퇴골 고정부재(1100) 및 경골 고정부재(1200)에 나사형식을 이용하여 착탈식으로 결합될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 다양한 방식을 이용하여 대퇴골 스템(1110) 및 경골 스템(1210) 각각이 대퇴골 고정부재(1100) 및 경골 고정부재(1200)에 착탈식으로 결합될 수도 있다. 이때, 대퇴골 스템(1110) 및 경골 스템(1210)은 전술한 바와 같이, 코어부재(미도시) 및 코어부재(미도시)를 둘러싸는 복수의 와이어부재들(1113, 1213)을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 무릎 인공 관절의 스템에도 코어부재(미도시) 및 복수의 와이어부재들(1113, 1213)을 포함하도록 함으로써, 탄성을 부여할 수 있다. 한편, 도시하지 않았지만, 대퇴골 스템(1110) 및 경골 스템(1210)은 연결부재를 더 포함할 수도 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 인공 관절용 스템은 코어부재를 중심으로 코어부재를 둘러싸도록 배치되는 복수의 와이어부재들을 통해 탄성이 부여될 수 있으며, 이를 연결하는 연결부재를 포함하여 내구성을 향상시킬 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 인공 관절용 스템은 연결부재들의 사이 간격과 스템의 단면적 비율을 피보나치 비율로 하여 연결부재들이 배치됨으로써, 안정적인 구조가 될 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
본 발명에 의하면, 인공 관절을 제공한다. 또한, 산업상 이용하는 인공 관절 수술 등에 본 발명의 실시예들을 적용할 수 있다.

Claims (17)

  1. 일단이 인체의 제1 뼈에 고정되며, 타단에 결합부가 형성된 인공 관절용 스템(stem)에 있어서,
    상기 스템은
    상기 결합부로부터 상기 스템의 일단까지 연장되는 코어부재; 및
    상기 코어부재를 둘러싸도록 상기 코어부재를 중심으로 소정의 간격으로 서로 이격되어 배치되는 복수의 와이어부재들;을 포함하는, 인공 관절용 스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 와이어부재들은 각각의 일단이 상기 결합부에 연결되며, 상기 코어부재를 중심으로 소정의 간격으로 서로 이격되어 상기 스템의 일단까지 연장되도록 배치되는, 인공 관절용 스템.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 와이어부재들 각각은 상기 코어부재로부터 이격되어 배치되는, 인공 관절용 스템.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 코어부재는 상기 결합부로부터 상기 스템의 일단으로 갈수록 단면적이 작아지는, 인공 관절용 스템.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 스템은,
    상기 복수의 와이어부재들을 연결하는 연결부재;를 더 포함하는, 인공 관절용 스템.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 연결부재는 상기 복수의 와이어부재들을 둘러싸는 링(ring) 형태인, 인공 관절용 스템.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 스템은 상기 연결부재를 복수 개 구비하며,
    상기 복수의 연결부재들은 상기 코어부재의 길이 방향을 따라 이격되게 배치되는, 인공 관절용 스템.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 복수의 연결부재들의 사이 간격은 상기 결합부에 인접할수록 좁아지는, 인공 관절용 스템.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 복수의 연결부재들은 상기 복수의 연결부재들의 사이 간격과 상기 스템의 단면적의 비율이 피보나치 비율이 되도록 배치되는, 인공 관절용 스템.
  10. 제5 항에 있어서,
    상기 연결부재는 상기 코어부재의 길이 방향을 따라 미리 정해진 상하간격을 가지고 상기 복수의 와이어부재들을 둘러싸는 나선형 구조로 이루어진, 인공 관절용 스템.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 연결부재의 상하간격은 상기 결합부에 인접할수록 좁아지는, 인공 관절용 스템.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 와이어부재들은 상기 코어부재를 둘러싸도록 배치되며, 메쉬(mesh) 구조를 갖는 외피부재를 형성하는,
    상기 외피부재와 상기 코어부재 사이에는 이격 공간이 존재하는, 인공 관절용 스템.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 외피부재는 상기 결합부로 인접할수록 더 촘촘해지는 메쉬 구조로 이루어진, 인공 관절용 스템.
  14. 제1 항의 인공 관절용 스템;
    상기 결합부가 삽입되는 삽입부를 포함하는 헤드(head); 및
    상기 헤드가 삽입되어 회동할 수 있도록 수용부가 형성되며, 상기 제1 뼈에 대응되는 제2 뼈에 고정되는 비구컵;을 포함하는, 인공 관절.
  15. 일단이 인체의 제1 뼈에 고정되는 제1 스템;
    상기 제1 스템의 타단에 배치되는 제1 고정부재;
    일단이 상기 제1 뼈와 다른 인체의 제2 뼈에 고정되는 제2 스템; 및
    상기 제2 스템의 타단에 배치되며, 연결수단에 의해 상기 제1 고정부재와 연결되는 제2 고정부재;를 포함하며,
    상기 제1 스템은 상기 제1 스템의 타단으로부터 상기 제1 스템의 일단까지 연장되는 제1 코어부재와, 상기 제1 코어부재를 둘러싸도록 상기 제1 코어부재를 중심으로 소정의 간격으로 서로 이격되어 배치되는 복수의 제1 와이어부재들을 포함하는, 인공 관절.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 제2 스템은 상기 제2 스템의 타단으로부터 상기 제2 스템의 일단까지 연장되는 제2 코어부재와, 상기 제2 코어부재를 둘러싸도록 상기 제2 코어부재를 중심으로 소증의 간격으로 서로 이격되어 배치되는 복수의 제2 와이어부재들을 포함하는, 인공 관절.
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 제1 스템은 상기 제1 고정부재에 착탈식으로 결합가능하며,
    상기 제2 스템은 상기 제2 고정부재에 착탈식으로 결합가능한, 인공 관절.
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