KR100459673B1

KR100459673B1 - 서로에 대하여 이동가능한 적어도 두 부분을 갖춘 이식용인공보철과 이동가능한 부분의 용도

Info

Publication number: KR100459673B1
Application number: KR10-2001-7003083A
Authority: KR
Inventors: 크롭프필립
Original assignee: 아르고메디컬 악티엔게젤샤프트
Priority date: 1998-09-11
Filing date: 1999-09-10
Publication date: 2004-12-04
Anticipated expiration: 2019-09-10
Also published as: EP1112049B1; JP2003517337A; EP1112049A1; US6719799B1; ES2211167T3; ATE254893T1; DE59907882D1; JP3570505B2; KR20010082199A

Abstract

서로에 대하여 이동가능한 적어도 두 부분(12, 34, 40)을 갖춘 이식용 인공보철(10)로서, 특히 인간의 상박(上膊)의 상부쪽 단부를 위한 인공보철은 상박의 상박골 통로로 삽입되는 샤프트(12)와 상박에 인접한 관절강에 결합되는 둥근지붕 형상의 관절헤드(40)를 포함하고, 그 관절헤드는 원형의 외주(34_a)를 구비한 중간 디스크에 의해 샤프트의 중심축(M)에 대하여 편심위치에서 샤프트(12)의 단부면 (14)에 연결되며, 그 중간디스크는 관절헤드와 샤프트(12)의 각각의 구멍 (14, 16)에 삽입되는 중간디스크위에 형성된 삽입핀(32, 32_a)이나 못 형상같은 것을 구비한다. 상호 이동가능한 부분(12, 34, 40)은 적어도 하나의 이동평면(E, E₁)에서 축선 (M, M₁, Q, Q₁)에 관하여 서로에 대해 단계적이지 않고 이동가능하게 된다. 게다가,적어도 하나의 삽입핀(32, 32_a)이 중간디스크(34)의 축선(Q)에 대하여 방사상의 간격(q)을 두고 편심적으로 배치되고, 중간디스크(34)는 중간디스크의 구성에 대응하는 개구(44, 46)에 중앙삽입핀(32_a)으로 삽입되며, 상기 개구는 관절헤드(40)의 연결평면(42)에서 편심적으로 형성된다.

Description

서로에 대하여 이동가능한 적어도 두 부분을 갖춘 이식용 인공보철과 이동가능한 부분의 용도{IMPLANTABLE PROSTHESIS HAVING AT LEAST TWO SECTIONS WHICH CAN BE DISPLACED IN RELATION TO ONE ANOTHER, AND THE USE OF DISPLACEABLE SECTIONS}

이런 종류의 관절 인공보철은 유럽 특허 공개 제0 549 480 A1호에 개시되어 있다. 중앙의 삽입핀은 중간 디스크의 각각의 두 측면에서 중간 디스크로부터 돌출되어 있다. 그 삽입핀을 위하여 관절 헤드의 헤드측에 편심 구멍이 제공되고, 축에 평행하고 그 구멍과 중간 디스크로 연결되는 고정핀을 수용하기 위하여 더 작은 구멍의 링이 주위에 제공된다. 관절 또는 상박골 헤드의 이동은 단계식으로 이루어지고 따라서 모든 상황에 포함된 요인에 대응하지 못한다. 또한, 이 어깨 관절 인공보철의 구조에서 단면축 또는 절제축을 이동시키는 것이 가능하지 않다.

유럽 특허 공개 제0 712 617 A1호는 또한 관절 인공보철을 기술하고 있으며, 관절 인공보철의 샤프트에서 관절 헤드는 볼 조인트에 의해 지지된다. 이는 또한 관절 헤드의 미세 조정을 허용하지 않는다.

본 발명은 서로에 대하여 이동가능한 적어도 두 부분을 갖춘 이식용 인공보철에 관한 것이며, 특히 인체의 상박(upper arm)의 상부쪽 단부를 위한 인공보철은 상박의 상박골 통로로 삽입될 수 있는 샤프트(shaft)와 상박에 인접한 관절강(joint socket)에 결합되는 둥근지붕(dome) 형상의 관절 헤드(joint head)를 포함하고, 그 관절 헤드는 원형의 외주를 구비한 중간 디스크에 의해 샤프트의 중심축에 대하여 편심 위치에서 샤프트의 단부면에 연결될 수 있으며, 그 중간 디스크는 관절 헤드와 샤프트에 관하여 구멍에 삽입될 수 있는 중간 디스크에 형성된 각각의 삽입핀이나 못(peg) 형상 부분을 포함한다. 본 발명은 또한 이동면에서의 이동가능한 부분과 중간 디스크의 사용에 관한 것이다.

본 발명의 장점, 특징과 상세한 사항은 선호되는 실시예와 도면을 참조하여 다음의 상세한 설명으로부터 명확하게 파악될 것이다.

도 1은 서로 분리된 상태에 있는, 중간 디스크가 그 중간 디스크에 조립될 수 있는 샤프트 및 관절 헤드와 결합되는 모듈형 어깨 관절 인공보철의 측면도이다.

도 2는 단부에 단부면을 가진 도 1의 샤프트를 나타낸다.

도 3은 샤프트의 단부면의 평면도이다.

도 4는 도 2의 선 Ⅳ-Ⅳ을 따라서 절단된 단면도이다.

도 5는 샤프트의 부분 정단면도이다.

도 6은 중간 디스크의 측면도이다.

도 7과 도 8은 중간 디스크의 평면도이다.

도 9는 도 6의 화살표 Ⅸ을 따라 도시된 부분의 확대도이다.

도 10은 관절 헤드의 평면도이다.

도 11은 관절 헤드의 측단면도이다.

도 12는 도 10에 대하여 다른 관절 헤드의 확대도이다.

도 13은 제 1 설정 위치에서 어깨 관절 인공보철의 정면도이다.

도 14 내지 도 17은 관절 헤드의 다른 설정 위치에서 도 13의 어깨 관절 인공보철을 나타낸다.

그 시점에서의 기술 수준을 고려하여, 본 발명자는 인공보철과 연결되는 인체 뼈의 각 해부학적 측면에 대한 그 인공보철의 적용에 관련하여 미세 조정이 어떤 문제없이 가능하도록 본 명세서의 서두에 언급된 형태의 인공보철을 설계하고자 하는 것이다.

이 목적은 독립항의 요지에 의하여 이루어지고, 종속항은 바람직한 실시예를 개시하고 있다. 또한, 본 발명의 범위는 본 명세서, 도면, 특허청구범위에 개시된 적어도 2가지 특징의 모든 조합을 포함한다.

본 발명에 따라서, 상호 이동가능한 부분은 적어도 하나의 이동면에서 서로에 대하여 축 주위에서 무단으로 변위가능하게 배치되며, 여기에서 삽입핀 중 하나는 중간 디스크의 축에 대하여 반경방향 간격을 두고 배치된다.

이 방법에 의하여 샤프트와 관절 헤드 또는 다른 이식용 인공보철의 상응하게 이동되는 두 부분은 그 단부면에서 또는 그 단부면에 평행하게 서로에 대하여 무단으로 변위될 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따라서, 인접한 부분 중 하나와 동일한 형상의 개구로 삽입될 수 있는 중간 디스크는 관절 헤드의 연결면에 편심되어 형성된 상응하는 개구로 중앙 삽입핀에 의해 조립되며, 편심되어 배치된 다른 하나의 삽입핀은 샤프트의 단부면에 결합된다. 또한, 연결면은 인공보철의 두 이동면 중 하나를 결정하고, 다른 하나는 샤프트의 단부면에 위치하게 된다.

중간 디스크의 직경이 관절 헤드 직경의 대략 절반이고 중간 디스크의 높이가 중간 디스크의 삽입핀의 각 높이에 대략 일치하는 것이 바람직한 것으로 판명되었다. 이를 위해, 중간 디스크의 높이는 중간 디스크 직경의 대략 1/3이고, 중간 디스크의 직경에 대한 바람직한 핀의 직경은 1:2.5 내지 1:3.0 사이의 비율이다. 또한, 편심되어 배치된 삽입핀의 중간 디스크 축으로부터의 반경방향 간격은 핀 직경의 대략 절반이다.

본 발명에 따라서, 양측에 삽입핀을 구비한 중간 디스크의 삽입을 위하여, 관절 헤드의 연결면에는 연결면의 축에서 떨어져 배치된 얕은 블라인드(blind) 개구가 제공된다. 중간 디스크의 두 삽입핀은 서로에 대해 반경방향으로 떨어져 배치되어 관절 헤드가 인공보철 샤프트에 대하여 무단으로 변위될 수 있도록 한다.

바람직하게 삽입핀은 블라인드 구멍으로 압입되어 조립된다. 예를 들어, 핀높이의 1/10의 높이가 충분하나 더 커질 수도 있는 환형 압입 영역(annular press-fit region)이 각각 삽입핀에 제공될 수 있다.

다른 실시예에서, 삽입핀은 약간 테이퍼진 형상이며, 삽입핀을 원추형으로 하면 그 삽입핀이 실린더형 블라인드 구멍에 안착되는 것도 보장된다.

본 발명의 다른 특징에 따라서, 중간 디스크의 위치는 각각 관절 헤드나 샤프트에 중간 디스크를 조립함으로써 고정된다.

본 발명의 특정 실시예에서, 삽입핀의 직경은 1㎜ 내지 9㎜ 사이이며, 바람직하게는 7㎜까지이다. 이를 위해, 중간 또는 편심 디스크는 직경이 10㎜ 내지 35㎜ 사이이고 바람직하게는 12㎜ 내지 30㎜ 사이이며, 두께가 2㎜ 내지 8㎜ 사이이고 바람직하게는 3㎜ 내지 7㎜ 사이이다.

이러한 크기에서, 이식용 인공보철의 둥근지붕 형상의 관절 헤드에서 중간 디스크를 위한 얕은 개구가 관절 헤드의 중심축에서 10㎜까지, 바람직하게는 8㎜까지 떨어져 배치된다면 유리한 것으로 판명되었다.

본 발명에 따라 이동면에서 두 이동가능한 부분과 중간 디스크의 결합은 다른 종류의 이식용 인공보철에 또한 사용될 수도 있다.

인체의 어깨 관절(비도시)을 위한 인공보철(10)은 단부면(14)을 가진 샤프트(12)를 포함하고, 그 단부면의 중심축(M)은 샤프트(12)의 종축(A)에 대하여 45°의 각도(w)로 경사져 있다. 샤프트(12)의 최대 길이(a)는 125㎜이고, 단부면(14)의 폭(b)은 약 14㎜이며, 단부면의 길이(e)는 약 23㎜이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 직각으로 종축(A)을 교차하는 평면으로의 단부면(14)의 투영 길이(e₁)는 27.3㎜이다.

단부면(14)의 중심축(M)은 원추형 단부(17)를 갖춘 직경(d)이 약 7㎜인 블라인드 구멍(16)의 위치를 결정한다. 적합한 기초면(18)에서 끝을 이루는 폭(f)이 11㎜인 자유 샤프트 단부의 맞은편에서 샤프트(12)의 헤드 영역(22)은 길이(e 또는 e₁)로 확대된다. 축에 평행하게 길이(a₁)가 약 25㎜로 샤프트의 측면(24)에 제공된 경사 영역(24_a)에 의하여 단부면(14)의 약간 둥글고 좁은 가장자리(15)는 샤프트 측면(24)과의 일직선 상태에 대하여 변위된다. 이러한 변위는 치수(h)가 약 4.5㎜이다. 샤프트의 다른 측면(26)은 단부면(14)의 좁은 제 2 가장자리(15_a)를 향하여 반경(r) 70㎜로 외측으로 굽혀진다. 이 경우에 폭(f₁)이 4.6㎜이고 길이(i)가 65㎜인 얕은 중앙홈(28)은 샤프트의 두 측면에서 단면에 관하여 대략 동일하게 존재하는 샤프트의 영역에서 연장된다.

약 5.5㎜의 간격(k)을 둔 횡단 구멍(30)은 반경(r)으로 굽혀지는 샤프트의 측면(26) 근처에서 샤프트(12)의 헤드 영역(22)을 관통한다. 단부면(14)의 상부 좁은 가장자리(15) 부근에서 블라인드 구멍(16)에 대하여 또한 간격을 둔 다른 횡단 보어가 도 2에 참조번호(30_a)로 도시되어 있다. 참조번호(31)는 핀피팅(pin fitting) 고정용 나사를 위한 블라인드 구멍(16)에 대한 접선 구멍을 나타낸다.

단부면(14)의 블라인드 구멍(16)은 직경(d)이 20㎜이고 높이(n)가 5㎜인 중간 또는 편심 디스크(34)에 직경(c₁)이 7㎜인 적합하게 둥근 단면을 가진 삽입핀 또는 못(32)을 수용하는 역할을 하고, 동일 높이(n)의 이러한 삽입핀(32, 32_a)이 편심 디스크의 양측에 구비된다. 샤프트를 향하여 있는 삽입핀(32)은 그 삽입핀의 축이 편심 디스크(34)의 중심축(Q)에 대하여 3㎜의 간격(q)을 두고 반경방향으로 떨어져 배치되는 반면에, 제 2삽입핀(32_a)은 디스크면(35)으로부터 축방향으로 돌출된다. 설계 구성에 따라 간격(q)은 1㎜ 내지 10㎜ 사이이며, 바람직하게는 8㎜까지이다.

도 8은 디스크면(35_a)에 표시선을 가진 눈금자(sacale)(36)를 도시하고 있고, 눈금자(36)는 디스크 중심(Z)에 대하여 방향이 설정된다. 한편, 도 9는 폭(s)이 0.5㎜인 환형 압입 영역(38)을 갖춘 편심 삽입핀(32)을 도시하고 있고, 환형 압입 영역은 언더컷 또는 안전홈(relief groove)(39) 위에서 삽입핀(32)에 인접하는 편심 디스크(34)의 다른 디스크면(35_a)으로부터 1.5㎜의 간격(n₁)을 두고 있다. 편심 디스크(34)는 2가지 변형예로 사용되고, 한편으로는 단부를 향하여 약간 원추형으로 테이퍼지는(비도시) 두 삽입핀(32, 32_a)을 위한 상술된 압입부를 가지거나, 또는 다른 한편으로는 전체적으로 압입부를 가지지 않는다. 위에 언급된 횡단 구멍(30)은 샤프트의 압착력을 증가시키기 위한 고정 나사(비도시)를 수용한다.

편심 삽입핀(32_a)은 둥근지붕 형상의 상박골 또는 관절 헤드(40)에 연결되도록 형성되고, 그 관절 헤드는 연결면(42)에서 편심 디스크(34)를 위한 개구(44)를 구비하며, 그 개구(44)는 편심 디스크의 형상에 상응하고 직경이 d₁이며 편심 삽입핀(32_a)을 위한 편심 블라인드 구멍(46)을 가진다. 여기에서, 구멍의 축(Q₁)은 관절 헤드(40)의 중심축(M₁)에 대하여 3㎜의 간격을 두고 있고, 편심 디스크(34)의 중심축(M₁)은 개구(44)의 편심 구멍(46)의 실린더형 벽으로 통하게 된다. 이 경우에도, 포함된 각각의 설계 구성에 따라, 간격(t)은 적합하게 1㎜ 내지 10㎜ 사이의 범위이고, 바람직하게는 8㎜까지이다.

관절 헤드(40)의 둥근지붕 부분은 연마된 표면(41)을 구비하고, 그 둥근지붕 부분의 높이(n₁)는 바람직하게 구형의 일부 형태로 표면의 직경 길이에 비례하고, 예를 들어 치수는 17㎜보다 다소 크며, 한편으로 관절 헤드(40)의 직경(d₂)은 44㎜보다 다소 크다.

도 12에 도시된 바와 같이, 연결면(42)은 또한 그 연결면의 중심축(Z)으로 향하여 있는 눈금자(36_a)를 가지고, 또한 개구(44)의 가장자리에서 삼각형 표시(37)를 가진다.

도 13 내지 도 17은 편심 디스크(34)로 이루어지는 편심에 의해 샤프트에서 관절 헤드(40)의 다른 설정 위치를 나타내며, 참조부호(E, E₁)는 샤프트(12)의 단부면(14)과 관절 헤드(40)의 연결면(42)에 의해 한정되는 이동면을 나타내고, 그 이동면은 설치 위치에서 서로 떨어져 있으며, 참조부호(F, F₁)는 각각 관절 헤드(40)의 윤곽(40_a)과 편심 디스크(34)의 윤곽(34_a)에 대한 경로원(contour circle)을 나타낸다.

도 13은 이 경우 간격(t)이 6mm인 최대 외측 편심을 나타낸다. 도 14에 도시된 바와 같이 45°의 이동각(y)과 도 15에 도시된 바와 같이 135°의 이동각(y)을 통한 동시 회전 운동의 경우에, 위치는 단순 편심으로 원(F)에 형성된다. 최대 내측 편심은 도 16에 도시된 바와 같이 180°의 이동각을 지나 이루어진다.

관절 헤드(40)와 관계없이 편심 디스크(34)가 무단으로 회전할 수 있다는 것은, 제한없는 복수의 위치로 이동하는 것이 가능함을 의미한다. 도 17에서 두 원(F, F₁)의 임의의 위치로 설정할 수 있으므로, 그 도면은 완전한 제로 위치(zero position)를 나타내며, 다시 말하면 관절 헤드(40)가 원(E, E₁)에 동심으로 배치된다. 도 13과 도 16에서 샤프트(12)의 종축(A)은 직선 대칭 라인을 형성한다.

Claims

뼈의 통로로 삽입될 수 있는 샤프트(12)와, 인접한 관절 헤드와 결합되는 둥근지붕 형상의 관절 헤드(40)를 포함하고, 상기 관절 헤드는 원형의 외주(34_a)를 가진 중간 디스크(34)에 의해 샤프트의 중심축(M)에 대한 편심 위치로 샤프트의 단부면(14)에 연결될 수 있으며, 상기 중간 디스크는 관절 헤드와 샤프트에 관하여 구멍(16, 46)에 삽입될 수 있는 중간 디스크에 형성된 각각의 삽입핀(32)이나 못 형상 부분을 포함하는, 특히 인체의 상박의 상부쪽 단부를 위한 인공보철인, 서로에 대하여 이동가능한 적어도 두 부분을 갖춘 이식용 인공보철에 있어서,

상호 이동가능한 부분(12, 34, 40)은 적어도 하나의 이동면(E, E₁)에서 서로에 대하여 무단으로 변위가능하게 배치되고, 상기 이동면은 중간 디스크(34)의 삽입핀(32, 32_a)에 의해 결정되는 축(M, M₁, Q, Q₁)에 대한 부분의 표면(14 또는 42)에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 인공보철.
제1항에 있어서,

적어도 하나의 삽입핀(32)이 중간 디스크(34)의 축(Q)에 대하여 반경방향 간격(q)을 두고 배치되는 것을 특징으로 하는 인공보철.
제1항 또는 제2항에 있어서,

인공보철의 중간 디스크는 인접한 부분(14, 42) 중 한 부분에서 상기 중간 디스크에 대략 상응하는 개구(44)로 삽입될 수 있고, 중간 디스크(34)는 상기 중간 디스크의 구성에 상응하는 개구(44, 46)로 중앙 삽입핀(32a)에 의해 조립되며, 상기 개구는 관절 헤드(40)의 연결면(42)에 편심되어 형성되고, 편심되어 장착된 다른 삽입핀(32)은 샤프트(12)의 단부면(14)에 결합되는 것을 특징으로 하는 인공보철.
제3항에 있어서,

연결면(42)은 인공보철(10)의 이동면(E₁)을 결정하는 것을 특징으로 하는 인공보철.
제3항에 있어서,

중간 디스크(34)의 직경(d)은 관절 헤드(40)의 직경(d₂)의 대략 절반이고, 상기 중간 디스크의 높이(n)는 상기 중간 디스크의 삽입핀(32, 32_a)의 각각의 높이에 대략 일치하는 것을 특징으로 하는 인공보철.
제5항에 있어서,

중간 디스크(34)의 높이(n)는 상기 중간 디스크의 직경(d)의 대략 1/3인 것을 특징으로 하는 인공보철.
제6항에 있어서,

중간 디스크(34)의 직경(d)에 대한 핀의 직경(c₁)은 대략 1:2.5 내지 1:3.0 사이의 비율인 것을 특징으로 하는 인공보철.
제7항에 있어서,

편심되어 배치된 삽입핀(32)의 중간 디스크(34) 축(Q)으로부터의 반경방향 간격(q)은 핀 직경(c₁)의 대략 절반인 것을 특징으로 하는 인공보철.
제1항 또는 제2항에 있어서,

삽입핀(32, 32_a)은 환형 압입 영역(38)을 가지는 것을 특징으로 하는 인공보철.
제9항에 있어서,

압입 영역(38)의 높이(s)는 핀 높이(n)의 대략 1/10 내지 3/10 사이의 범위인 것을 특징으로 하는 인공보철.
제3항에 있어서,

실린더형 블라인드 구멍(16, 46)에 대한 삽입핀(32, 32_a)은 중간 디스크로부터 떨어져 원추형으로 테이퍼지는 것을 특징으로 하는 인공보철.
제11항에 있어서,

삽입핀(32, 32_a)의 직경이 1㎜ 내지 9㎜ 사이의 범위인 것을 특징으로 하는 인공보철.
제11항에 있어서,

블라인드 구멍(16, 46)에서 접선 나사를 위한 접선 구멍(31)을 가지는 것을 특징으로 하는 인공보철.
제5항에 있어서,

중간 디스크(34)는 직경(d)이 10㎜ 내지 35㎜ 사이의 범위인 것을 특징으로 하는 인공보철.
제3항에 있어서,

관절 헤드(40)에서 중간 디스크(34)를 위한 얕은 개구(44)가 상기 관절 헤드의 중심축(M₁)에서 10㎜까지 떨어져서 배치되는 것을 특징으로 하는 인공보철.
제3항에 있어서,

중간 디스크(34)의 디스크면(35) 및/또는 관절 헤드(40)의 연결면(42)에 회전 방향과 관련된 눈금자(36, 36_a)가 구비되는 것을 특징으로 하는 인공보철.
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제12항에 있어서,

삽입핀(32, 32_a)의 직경이 3㎜ 내지 7㎜ 사이의 범위인 것을 특징으로 하는 인공보철.
제14항에 있어서,

중간 디스크(34)는 직경(d)이 12㎜ 내지 30㎜ 사이의 범위인 것을 특징으로 하는 인공보철.
제15항에 있어서,

관절 헤드(40)에서 중간 디스크(34)를 위한 얕은 개구(44)가 상기 관절 헤드의 중심축(M₁)에서 8㎜까지 떨어져서 배치되는 것을 특징으로 하는 인공보철.
제5항에 있어서,

중간 디스크(34)는 두께가 2㎜ 내지 8㎜ 사이의 범위인 것을 특징으로 하는 인공보철.