KR100407894B1 - 고관절 전치환술용 게이지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고관절 전치환술을 위한 수술로봇의 가공 이전에 그 가공의 기준이 되는 위치를 선정하여 수술로봇이 정위치에서 정확한 가공을 수행할 수 있도록 하기 위한 고관절 전치환술용 게이지장치에 관한 것으로, 다수개의 액츄에이터와, 상기 액츄에이터에 의해 제어되어 각축방향으로 이동하는 밀링툴 및 상기 밀링툴에 연결되어 구동력을 제공하는 구동모터로 이루어지는 수술로봇이 상부에 안착되는 사각의 프레임과, 상기 프레임이 승강될 수 있도록 링크연결되는 승강암과, 상기 승강암 하부에 연결되며, 상기 대퇴부를 고정하는 클램프 및 상기 대퇴부에 대한 가공기준을 상기 수술로봇의 가공이전에 표시할 수 있도록 대퇴부에 삽입되는 게이지로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

고관절 전치환술용 게이지장치{A Gauge Device For Surgical Replacing Operation Of A Coxa}

본 발명은 외과에서 시술되는 고관절 전치환 수술시 환자의 체형에 기초하여 대퇴골을 가공하기 위해 가공될 위치의 측정에 사용되는 게이지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존의 대퇴골 가공용 로봇의 시술이전에 로봇이 가공할 위치를 정확히 파악할 수 있도록 미리 대퇴골에 삽입하여 그 위치를 측정하고, 그 측정된 위치를 로봇에 입력하기 위한 대퇴골 가공용 로봇을 위한 수술위치 측정용 게이지에 관한 것이다.

일반적으로 고관절 전치환술은 대퇴골의 고관절에 생길 수 있는 각종 기형이나, 질병 등에 의해 통증이 발생하거나 보행 등 생활에 지장이 초래되었을 경우, 이상이 있는 고관절 부위를 제거하고 대퇴골에 길이방향으로 구멍을 파서 접착재로 채운 뒤, 인공관절을 삽입하는 외과수술의 하나이다.

이러한 상기 고관절은 상기 대퇴골에서도 구 형상을 취하고 있는 대퇴골의 골두와 이 부분을 감싸고 있는 소켓 모양의 골반골인 비구로 구성되는 부분을 지칭하는데, 상기 골두와 비구는 부드러운 연골로 덮여 있으며, 이 연골은 일종의 쿠션과 같아 관절에 주어지는 압력 또는 힘을 완충시키는데 기여한다.

이와 같은 상기 고관절은 또한 관절막으로 둘러 싸여 있고, 이 관절막의 내면은 관절액을 분비하는 활액막으로 덮여 있으며, 근육과 힘줄에 의해 둘러싸여 매우 안정적으로 자리매김되어 있다.

그러나, 상기 고관절에 퇴행성 관절염, 류마티스 관절염, 외상에 의한 관절염, 대퇴골두 무혈성괴사 및 기타 세균감염 등이 발생하게 되면, 그 연골이 파손되면서 직접적으로 딱딱한 뼈끼리 마찰하게 되고, 이로 인해 심한 통증과 보행의 제한이 야기된다.

특히, 노인들이나 전업주부 등이 이러한 고관절 이상을 겪게 되는 것이 다반사이며, 이 때 고관절의 일부를 제거한 뒤, 인공적인 관절 또는 생체이식용 관절을 삽입하고, 가공함으로써, 그 고통 및 이상증세를 극복하게 된다.

이 때 종래 전치환술은 리이머(Reamer)가 상기 대퇴부에 삽입되어 대체될 생체이식용 관절 즉, 인공관절의 자리를 마련하게 되면, 상기 인공관절의 형상에 기초하여 브로우치(Broach)가 가공을 하게 된다.

그러면, 상기 인공관절이 상기 대퇴부 내에 삽입되어 제자리에 고정되며, 영구적인 고정을 위해 시멘트와 같은 접착제를 미리 대퇴부의 내면에 도포하기도 한다.

이와 같은 상기 전치환술에서는 순전히 의사의 경험에 미루어 상기 대퇴부에 대한 가공이 이루어지기 때문에, 인공관절의 형상에 맞는 대퇴부 내의 공간형성이 부정확하게 이루어지는 문제점이 있다.

아울러, 전치환술에 대한 경험이 부족한 초보의사가 시술하게 되면 더더욱 부정확한 가공이 이루어져 불가피하게 재수술이 이루어지게 되는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점들을 감안하여 도출된 것으로써, 본 발명의 제 1목적은 고관절 전치환술을 위한 수술로봇이 정확한 가공위치에서 대퇴부의 고관절을 가공하도록 가공기준을 표시할 수 있는 고관절 전치환술용 게이지장치를 제공하는 것이다.

그리고, 본 발명의 제 2목적은 게이지의 삽입에 따른 기준표시팁의 위치를 프레임이 점유하여 그 위치에 수술로봇이 안착될 수 있는 고관절 전치환술용 게이지장치를 제공하는 것이다.

이러한 본 발명의 목적들은, 다수개의 액츄에이터(210)와, 상기 액츄에이터(210)에 의해 제어되어 각축방향으로 이동하는 밀링툴(220) 및 상기 밀링툴(220)에 연결되어 구동력을 제공하는 구동모터(230)로 이루어져 대퇴부(300)를 가공할 수 있는 수술로봇(200)의 고정지지대(240)가 상부에 안착되는 사각의 프레임(20);

상기 프레임(20)이 승강될 수 있도록 링크연결되는 승강암(30);

상기 승강암(30) 하부에 연결되며, 상기 대퇴부(300)를 고정하는 클램프(40); 및

상기 대퇴부(300)에 대한 가공기준을 상기 수술로봇(200)의 가공이전에 표시할 수 있도록 대퇴부(300)에 삽입되는 게이지(10);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고관절 전치환술용 게이지장치에 의하여 달성된다.

여기서, 상기 게이지(10)는 상기 대퇴부(300)에 삽입되는 리이머(11)와, 상기 리이머(11)를 잡아돌리기 위한 손잡이(13)와, 상기 리이머(11)와 손잡이(13) 사이에 위치하며, 상기 리이머(11)의 삽입에 따라 가공기준을 표시할 수 있는 기준표시팁(12)으로 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 기준표시팁(12)은 기준위치에 상기 프레임(20)이 고정될 수 있도록 상기 프레임(20) 상부의 홈부(21)에 접촉되기 위한 한쌍의 표시봉(12a)과, 상기 표시봉(12a)을 서로 평행하게 고정하기 위한 고정틀(12b)로 이루어지는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 프레임(20)은 상기 수술로봇(200)이 고정될 수 있도록 상기 고정지지대(240)의 고리(241)에 걸고 잡아당겨 조여줄 수 있는 인장조임지그(22)가 측부에 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 클램프(40)는 상기 승강암(30)에 고정되는 고정바(43)와 상기 고정바(43)에 대해 전진 또는 후진할 수 있도록 후방에 조정나사(40)가 결합되는 이동바(42)로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 고관절 전치환술용 게이지장치의 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 게이지의 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 게이지장치의 사용상태도,

도 4는 상기 게이지의 기준위치 설정에 따른 수술로봇의 사용상태도이다.

< 도면의 주요부분에 관한 부호의 설명 >

10: 게이지 11: 리이머

12: 기준표시팁 12a: 표시봉

12b: 고정틀 13: 손잡이

20: 프레임 21: 홈부

22: 인장조임지그 30: 승강암

40: 클램프 41: 조정나사

42: 이동바 43: 고정바

100: 게이지장치 200: 수술로봇

210: 엑츄에이터 220: 밀링툴

230: 구동모터 240: 고정지지대

241: 고리 300: 대퇴부

310: 내강

본 발명에 관한 설명에 앞서, 본 발명에 따른 고관절 전치환술용 게이지장치는 이미 특허출원된 고관절 전치환 수술을 위한 장착형 수술로봇(대한민국 특허출원 제 2001-21237 호)에 연관되어져 사용되는 것이며, 상기 수술로봇의 가공 이전에 사용되어 수술로봇의 정확한 가공을 위해 가공기준점을 미리 표시하기 위한 것이다.

다음으로는 본 발명에 따른 대퇴골 가공용 로봇을 위한 수술위치 측정용 게이지에 관하여 첨부되어진 도면과 더불어 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 고관절 전치환술용 게이지장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 게이지의 사시도이며, 도 3은 상기 게이지장치의 사용상태도이고, 도 4는 상기 게이지의 기준위치 설정에 따른 수술로봇의 사용상태도이다.

도 1, 도 2, 도 3, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 수술로봇(200)에 의한 고관절전치환술은 이상증세가 있는 대퇴부(300)의 고관절을 잘라낸 후 대체될 인공관절의 형상에 기초하여 대퇴부(300)의 내부 즉, 내강(310)을 가공하고, 그 부위에 인공관절을 삽입 고정한 뒤 골반골에 결합하기 위한 외과적 수술이며, 이 때 상기 게이지 장치(100)는 가공 이전에 미리 로봇(200)이 가공해야 할 부분에 대한 기준위치를 표시하기 위한 것이다.

이러한 상기 게이지장치(100)는 크게 안정적인 수술을 위해 상기 대퇴부 (300)를 고정하기 위한 부분과, 고정된 상기 대퇴부(300)에서 가공될 부위에 대한 기준위치를 제시하기 위한 부분 및 상기 기준위치에 수술로봇(200)이 안착되도록 하기 위한 부분으로 나뉜다.

이를 위해 상기 게이지장치(100)는 대퇴부(300)의 고정을 위한 클램프(40)와, 가공부위의 기준위치 제시를 위한 게이지(10)와, 상기 기준위치에 로봇(200)이 안착되기 위한 프레임(20) 및 일단은 상기 프레임(20)에, 타단은 상기 클램프(40)에 링크연결되는 승강암(30) 등으로 이루어진다.

우선, 상기 클램프(40)는 상기 승강암(30)에 고정되는 고정바(43)와 상기 고정바(43)에 대해 전진 또는 후진할 수 있도록 후방에 조정나사(40)가 결합되는 이동바(42)로 이루어지며, 상기 게이지(10)의 기준위치 측정시와 및 수술로봇(200)의 가공시에 보다 안정된 동작수행을 위해 대퇴부(300)의 하부를 붙잡아 고정한다.

아울러, 상기 프레임(20)은 상기 게이지(10)에 의한 기준위치에 도달할 수 있도록 상기 승강암(30)의 상부에 링크연결되어 있다.

또한, 상기 게이지(10)는 대퇴부(300)의 상부에서부터 삽입되며, 대퇴부 (300)의 내강(310)의 형상에 기초하여 기준위치를 제시한다.

이러한, 상기 게이지(10)는 대퇴부(300)의 상부에 구멍을 내는 리이머(11)와, 상기 리이머(11)를 잡아돌리기 위한 손잡이(13)와, 상기 리이머(11)와 손잡이 (13) 사이에 고정되어 수술로봇(200)의 가공을 위한 기준을 표시하는 기준표시팁 (12)으로 이루어진다.

이 때, 상기 리이머(11)는 표면에 길이방향을 따라 다수개의 날이 형성되어 상기 손잡이(13)를 잡아돌림에 따라 회전하면서 클램프(40)로 고정된 상기 대퇴부 (300)의 내강(310)을 따라 삽입된다.

아울러, 상기 기준표시팁(12)은 평행한 한쌍의 표시봉(12a) 및 상기 표시봉 (12a)이 평행하도록 고정하는 고정틀(12b)로 이루어지며, 상기 리이머(11)의 삽입에 따라 천천히 하강하다가 상기 리이머(11) 하부가 내강(310)에서 소정위치에 도달하게 되면 삽입을 중지하게 된다.

이 때 결정되는 상기 리이머(11)의 삽입깊이는 상기 기준표시팁(12)으로 하여금 수술로봇(200)의 가공에 대한 기준위치를 제시하도록 할 수 있다.

이와 같은 상기 리이머(11)의 삽입깊이는 미리 찍어둔 대퇴부(300)의 엑스레이 사진과 해부학적 구조에 대한 의사의 소견에 따라 결정되며, 그 범위는 내강 (310)의 일단에서부터 타단 사이이다.

이러한 상기 내강(310)은 상기 대퇴부(300) 안에 존재하는 공간으로 대퇴부 (300) 상부에서부터 하부의 일정위치까지 아래로 길게 형성되어 있다.

한편, 상기 프레임(20)은 상기 기준표시팁(12)의 고정된 위치에 고정되며, 이러한 상기 프레임(20) 상에 상기 수술로봇(200)이 안착되는데, 프레임(20) 상부에는 상기 표시봉(12a)의 형상에 맞게 한쌍의 홈부(21)가 형성되며, 상기 홈부(21)에 표시봉(12a)이 안착될 때까지 상기 승강암(30)의 조정을 통해 상승된다.

그리고, 상기 게이지(10)의 기준표시에 따라 상기 프레임(20)이 승강하여 그 기준표시 위치에 고정되면, 상기 수술로봇(200)이 상기 프레임(20) 상에 안착되고, 인공관절의 형상에 기초하여 대퇴부(300)를 가공하게 된다.

이 때, 상기 수술로봇(200)은 다수개의 액츄에이터(210)와, 상기 액츄에이터 (210)에 의해 각축방향으로 이동할 수 있는 밀링툴(220)과, 상기 밀링툴(220)에 구동력을 제공하는 구동모터(230) 등으로 이루어지는데, 그 하부에는 고정지지대 (240)가 구비되어 있다.

또한, 상기 고정지지대(240)는 상기 프레임(20)의 상부에 형상적으로 맞도록 형성되어 있으며, 양측에는 각 한쌍씩의 고리(241)가 결합되어 있다.

아울러, 상기 프레임(20)의 양측에는 각 한쌍씩의 인장조임지그(22)가 부착되어 있어서 상기 고리(241)에 상기 인장조임지그(22)를 걸어 잡아당겨 조이게 되면, 상기 고정지지대(240)와 상기 프레임(20)의 결합이 보다 공고해질 수 있다.

이상에서와 같은 본 발명에 따른 고관절 전치환술용 게이지장치(100)에서 상기 수술로봇(200)의 고정지지대(240)에 프레임(20)을 고정시키는 수단은 인장조임지그(22) 및 고리(241) 외에, 상기 고정지지대(240)에 암나사가 형성되고, 상기 암나사에 체결될 수 있는 수나사가 상기 프레임(20)에 구비되는 것을 사용할 수 있다.

아울러, 상기 게이지(10)에는 삽입깊이를 수치적으로 즉시 알 수 있도록 소정 단위에 따른 눈금이 형성될 수 있다.

그리고, 상기 리이머(11)의 삽입깊이를 실시간으로 측정할 수 있도록 상기 게이지(10)의 리이머(11) 하단 안측으로 위치센서를 부착하고, 이에 전기적으로 컴퓨터를 연결하여 사용할 수 있다.

또한, 상기 게이지(10)의 위치결정시 그 결정된 위치를 외부로 전사할 수 있도록 별도의 보조게이지를 포함하여 사용할 수 있다.

이상에서와 같은 본 발명에 따른 고관절 전치환술용 게이지장치에 따르면, 상기 게이지가 수술로봇의 가공 이전에 가공의 기준이 되는 위치를 시각적으로 표시한 뒤, 그 기준위치에서 상기 수술로봇의 가공이 이루어질 수 있기 때문에, 보다 정확하고 신속한 대퇴부 전치환술이 이루어질 수 있는 특징이 있다.

아울러, 게이지의 사용이 쉽고 편리하기 때문에, 초보적인 의료인이라도 용이하게 그 기준위치를 정하여 사용할 수 있는 효과가 있다.

비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 첨부된 청구의 범위는 본 발명의 진정한 범위내에 속하는 그러한 수정 및 변형을 포함할 것이라고 여겨진다.

Claims (5)

1. 다수개의 액츄에이터(210)와, 상기 액츄에이터(210)에 의해 제어되어 각축방향으로 이동하는 밀링툴(220) 및 상기 밀링툴(220)에 연결되어 구동력을 제공하는 구동모터(230)로 이루어져 대퇴부(300)를 가공할 수 있는 수술로봇(200)의 고정지지대(240)가 상부에 안착되는 사각의 프레임(20);

   상기 프레임(20)이 승강될 수 있도록 링크연결되는 승강암(30);

   상기 승강암(30) 하부에 연결되며, 상기 대퇴부(300)를 고정하는 클램프 (40); 및

   상기 대퇴부(300)에 대한 가공기준을 상기 수술로봇(200)의 가공이전에 표시할 수 있도록 대퇴부(300)에 삽입되는 게이지(10);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고관절 전치환술용 게이지장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 게이지(10)는 상기 대퇴부(300)에 삽입되는 리이머(11)와, 상기 리이머 (11)를 잡아돌리기 위한 손잡이(13)와, 상기 리이머(11)와 손잡이(13) 사이에 위치하며, 상기 리이머(11)의 삽입에 따라 가공기준을 표시할 수 있는 기준표시팁(12)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고관절 전치환술용 게이지장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 기준표시팁(12)은 기준위치에 상기 프레임(20)이 고정될 수 있도록 상기 프레임(20) 상부의 홈부(21)에 접촉되기 위한 한쌍의 표시봉(12a)과, 상기 표시봉(12a)을 서로 평행하게 고정하기 위한 고정틀(12b)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고관절 전치환술용 게이지장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 프레임(20)은 상기 수술로봇(200)이 고정될 수 있도록 상기 고정지지대 (240)의 고리(241)에 걸고 잡아당겨 조여줄 수 있는 인장조임지그(22)가 측부에 구비되는 것을 특징으로 하는 고관절 전치환술용 게이지장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 클램프(40)는 상기 승강암(30)에 고정되는 고정바(43)와 상기 고정바 (43)에 대해 전진 또는 후진할 수 있도록 후방에 조정나사(40)가 결합되는 이동바 (42)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고관절 전치환술용 게이지장치.