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KR102125716B1 - 삽입 각도 재현 가능한 k-강선 가이드 기구 - Google Patents

삽입 각도 재현 가능한 k-강선 가이드 기구 Download PDF

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KR102125716B1
KR102125716B1 KR1020190140690A KR20190140690A KR102125716B1 KR 102125716 B1 KR102125716 B1 KR 102125716B1 KR 1020190140690 A KR1020190140690 A KR 1020190140690A KR 20190140690 A KR20190140690 A KR 20190140690A KR 102125716 B1 KR102125716 B1 KR 102125716B1
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KR
South Korea
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ball joint
bone
support plate
patient
bone fragment
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김준엽
류한별
Original Assignee
의료법인 명지의료재단
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Abstract

본 발명의 K-강선 골절부 삽입 가이드 기구는 전산화 단층촬영(computed tomograph) 기술과 3D-프린팅 기술에 기반한 시뮬레이션 K-강선 수술방법을 실제 수술현장에서 완벽하게 재현할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 K-강선 골절부 삽입 가이드 기구는 각도조절구가 지지판에 대하여 회전이 가능하고 볼조인트 고정기구에 의해 일정한 각도로 고정되므로 시뮬레이션을 통해 정한 K-강선의 삽입 각도를 실제 수술현장에서 오차 없이 적용 할 수 있는 특징이 있다.

Description

삽입 각도 재현 가능한 K-강선 가이드 기구{K-wire Guiding Instrument For Reproducible Insertional Angle}
본 발명은 K-강선 삽입 가이드 기구에 관한 것이다. 상세하게는 시뮬레이션 수술과정에서 산정된 K-강선 삽입조건을 실제 수술현장에서 어려움이 재현하도록 하는 K-강선 삽입 가이드 기구에 관한 것이다.
전산화 단층촬영(computed tomograpy) 기술과 3D-프린팅 기술의 발전으로 CT 이미지에 기반하여 수술예정인 환자의 뼈를 3D 모델로 출력하고, 이를 이용한 시뮬레이션 수술을 수행하여, 보다 안전하고 효과적인 수술을 진행할 수 있게 되었다.
K-강선은 골편에 삽입되어 이를 고정하거나 수술용 나사못의 삽입 가이드로 이용되고 있다. 종래에 환자 뼈의 3D 모델을 이용한 시뮬레이션 수술을 통해 수술에 가장 이상적인 K-강선 삽입경로를 결정한다 하더라도 실제 수술현장에서 구현되는데 어려움이 있었다. 특히 실제 수술현장에서 숙련되고 경험 많은 의사에 의해 시행되지 않거나, Free hand technique을 이용하여 수술이 진행되는 경우 환자 뼈의 3D 모델을 통한 시뮬레이션 수술 조건을 동일하게 적용함에도 불구하고 이를 정확하게 재현하는데 문제가 있었다. 이는 시뮬레이션을 통해 산정된 K-강선의 삽입각도를 정확하게 구현할 만한 삽입 각도 조절 장치 및 K-강선 가이드 장치가 전무하였기 때문으로 사료된다.
본 명세서에서 언급된 특허문헌 및 참고문헌은 각각의 문헌이 참조에 의해 개별적이고 명확하게 특정된 것과 동일한 정도로 본 명세서에 참조로 삽입된다.
한국공개특허 10-2002-0004962 한국공개특허 10-2019-0067202
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전산화 단층촬영(computed tomograpy) 기술과 3D-프린팅 기술에 기반한 시뮬레이션 수술에서 최적화된 K-강선의 삽입조건을 실제 수술에서도 정확히 구현하여 K-강선 및 K-강선을 가이드로 이용한 나사못의 삽입효과를 최대화하므로 골절 등의 치료효과를 향상시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 기술적 특징은 이하의 발명의 상세한 설명, 청구의 범위 및 도면에 의해 보다 구체적으로 제시된다.
본 발명은 환자 골편 또는 환자 골편의 3D 모델에 안착 지지되는 골편지지판 및 내부에 K-강선이 삽입되는 가이드 구멍이 길이 방향 전체로 뚫려 있고 상기 골편지지판에 각도가 조절되어 고정되도록 결합되는 각도조절구를 포함하여, 골절된 환자 뼈의 3D 모델을 통해 상기 각도조절구의 K-강선 삽입각도를 조절하고 이를 고정한 후에 실제 환자 뼈의 K-강선 수술에 직접 적용하므로 시뮬레이션 수술의 조건을 완벽하게 재현하는 것을 특징으로 하는 K-강선 골절부 삽입 가이드 기구를 제공한다.
상기 K-강선 골절부 삽입 가이드 기구는 상기 각도절구가 상기 지지판에 대하여 회전이 가능하고 볼조인트 고정기구에 의해 일정한 각도로 고정되므로 K-강선을 일정한 각도로 골절부에 삽입할 수 있다.
또한 상기 지지다리를 통해 환자 골편 표면에 안착하거나 환자의 골편으로부터 3D-모델링된 골편을 이용하여 그 표면에 정확히 일치하도록 골편지지체를 제조한 후 상기 골편지지체를 매개로 환자의 골편과 결합되므로 수술실 밖의 시뮬레이션을 통해 최적화된 K-강선 삽입각도를 실제 수술에서 완벽히 재현 할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 K-강선 골절부 삽입 가이드 기구는 전산화 단층촬영(computed tomograph) 기술과 3D-프린팅 기술에 기반한 시뮬레이션 K-강선 수술방법을 실제 수술현장에서 완벽하게 재현할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 K-강선 골절부 삽입 가이드 기구의 결합도를 보여준다.
도 2는 본 발명의 K-강선 골절부 삽입 가이드 기구의 분해도를 보여준다.
도 3은 본 발명의 K-강선 골절부 삽입 가이드 기구의 각도 조절 가능한 동작 상태를 보여준다.
도 4는 본 발명의 K-강선 골절부 삽입 가이드 기구에 K-강선이 가이드봉을 통과하여 삽입된 것을 보여준다.
도 5는 본 발명의 K-강선 골절부 삽입 가이드 기구를 이용하여 골절이 발생한 골편에 K-강선을 삽입하는 것을 보여준다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예로 골편지지체가 더 구비된 K-강선 골절부 삽입 가이드 기구를 이용하여 골절이 발생한 골편에 K-강선을 삽입하는 것을 보여준다.
이하 도면을 참조하면서 본 발명을 더 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 K-강선 골절부 삽입 가이드 기구의 결합도 및 분해도를 보여준다. 도 3은 본 발명의 K-강선 골절부 삽입 가이드 기구의 각도 조절 가능한 동작 상태를 보여준다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 K-강선 골절부 삽입 가이드 기구는 환자 뼈 및 환자 뼈의 3D 모델에 안착 지지되는 골편지지판(200) 및 상기 골편지지판(200)에 각도 조절 가능하게 결합되고, 내부에 K-강선이 삽입되는 가이드구멍(130)이 길이 방향 전체로 뚫려 있는 각도조절구(100)를 포함하여, 골절된 환자 뼈의 3D 모델을 통해 상기 각도조절구의 K-강선 삽입각도를 고정한 후에 실제 환자의 뼈에 K-강선을 시술하는 것을 특징으로 하는 K-강선 골절부 삽입 가이드 기구를 제공한다.
본 발명의 각도조절구(100)는 볼조인트(110)와 가이드봉(120)이 일체형으로 형성되며 볼조인트(110)가 가이드봉(120)보다 더 큰 직경을 가져 주둥이가 긴 호리병 모양을 하고 있다. 상기 볼조인트(110)와 가이드봉(120)의 내부에는 이를 관통하는 가이드구멍(130)이 형성되어 K-강선(300)이 통과하게 된다.
도 4는 K-강선(300)이 가이드봉(120)을 통과한 것을 보여준다. 상기 K-강선(300)은 의료용 드릴(400)에 물려 회전하는 식으로 골편에 삽입된다. 따라서 상기 가이드봉(120)의 K-강선 가이드 구멍(130)은 그 직경이 K-강선(300)의 직경보다 더 크게 형성되는 것이 바랍직하며, 상기 K-강선(300)이 내부에서 회전 가능하도록 K-강선 직경의 1.5 내지 2배 정도면 충분하다. 상기 가이드 구멍(130)의 직경이 K-강선 직경의 1.5배 미만이면 드릴의 회전으로 인한 진동이 전달되어 삽입각도가 변화될 우려가 있고 2배를 초과하면 유격이 너무 커 K-강선이 정확하게 가이드 되지 않는다. 또한 상기 가이드봉(120)은 K-강선(300)이 지지판(210)에 대하여 일정한 각도로 삽입되도록 하므로 일정한 힘에도 휘어지지 않는 강도를 가지는 것이 바람직하다.
상기 각도조절구(100)의 볼조인트(110)는 그 외측으로 회전 가능하도록 지지판(210)의 결합홈(220)에 삽입되어 결합되고 상기 결합홈(220)의 윗부분에는 볼조인트 커버(231)가 구비되어 상기 볼조인트(110)가 삽입방향으로 탈출하지 않도록 한다.
상기 지지판(210)에 형성된 결합홈(220)은 상기 지지판(210)의 중앙을 관통하여 원형상으로 형성되되, 상기 결합홈(220) 원의 윗부분와 아랫부분이 지지판(210)의 윗면과 아랫면에 의해 잘린 형상을 하게 된다. 따라서 상기 결합홈(220)의 윗부분과 아랫부분은 개구되어 상기 지지판(210)이 상기 결합홈(220)에 의해 관통된 형상을 하게 된다.상기 결합홈(220)에 삽입된 볼조인트(110)는 가이드봉(120)이 형성된 부분과 그 반대부분이 모두 지지판(210)의 외부로 노출된 형태이다.
상기 지지판(210)의 개구부는 윗면 개구부의 직경이 아랫면 개구부의 직경보다 크게 형성된다. 상기 지지판(210) 윗면의 개구부는 상기 볼조인트(110)의 직경보다 약간 작은 직경을 가진다. 따라서 상기 볼조인트(110)에 힘을 주면 밀어 넣으면 상기 볼조인트(110)가 결합홈(220)에 용이하게 삽입된다. 이에 반하여 상기 지지판(210)의 아랫면 개구부는 윗면 개구부의 직경보다 작은 직경을 가져 상기 볼조인트가 아랫면 개구부를 통해 탈출할 수 없도록 한다.
상기 지지판(210) 윗면의 개구부에는 볼조인트 고정기구(230)가 더 구비되어 볼조인트(110)의 탈출을 방지하고 회전을 제어할 수 있다. 상기 볼조인트 고정기구(230)는 결합구 커버(231), 상기 결합구 커버(231)을 관통하여 형성된 고정홀(232), 상기 고정홀에 결합되는 나사부재(233)를 포함하며 상기 결합구 커버(231)의 내부로 형성되는 너트가 상기 지지판(210) 윗면의 개구부에 형성되는 볼트와 결합하여 지지판에 고정된다. 상기 결합구 커버(231)는 링 형상이며 그 내부로 가이드봉(120)이 통과하게 된다. 결합구 커버(231)의 내부 직경은 볼조인트(110)의 직경보다 작아 결합구 커버(231)가 상기 지지판(210)의 지지판(210)에 결합되면 상기 볼조인트(110)가 결합홈(220) 내부에 회전은 가능하되 외부로 탈출되지 않도록 한다. 결합구 커버(231)와 지지판(210)의 결합방법은 특별히 제한이 없으나, 상기 결합구 커버(231) 내부에 너트 구조가 형성되고 상기 지지판의 결합홈(220)의 윗면 개구부로 볼트 구조가 형성되어 결합되는 것이 바람직하다. 상기 볼조인트 고정기구(230)는 상기 고정홀(232)에 결합된 나사부재(233)를 조임으로서 볼조인트(110)의 회전을 제어할 수 있다.
상기 지지판(210)은 아랫면에 형성된 지지다리(240)를 포함한다. 상기 지지다리(240)는 3개 이상인 것이 바람직하다. 도 5는 본 발명의 K-강선 골절부 삽입 가이드를 이용하여 골편(500)에 K-강선(300)을 삽입하는 것을 보여준다. 상기 지지판(210)의 아랫면에 구비된 지지다리(240)는 3D-모델링을 통해 형성된 뼈 모델을 통해 미리 그 길이가 조절되어 실제 환자의 골편(500) 표면에 안정적으로 안착되게 된다. 모든 사람은 뼈의 모양이 다르다. 따라서 전산화 단층촬영(computed tomography) 기술과 3D-프린팅 기술을 통해 재현한 환자의 뼈의 3D-모델(500)에 안정적으로 안착되는 길이로 지지다리(240)를 조절한 후 상기 각도조절구(100)를 회전시켜 K-강선 삽입각도를 정하게 된다. 상기 지지다리(240)의 고정은 골편의 표면에 홈을 형성한 후 상기 홈에 지지다리(240)를 삽입하는 방법으로 고정 할 수 도 있고 상기 지지다리(240)의 일단에 나사선을 형성하고 다른 일단을 지지판(210)에 회전 가능하도록 결합시킨 후 상기 지지다리(240)를 회전시켜 골편에 내부에 단단히 고정시키는 방법도 적용 가능하다. 다만, 상기 나사선 형상을 가진 지지다리(240)를 사용하는 경우 환자 뼈의 3D 모델을 통해 지지다리(240)의 고정 깊이를 정확히 구현하여 K-강선의 삽입각도가 변하지 않도록 하여야 한다.
상기 시뮬레이션 수술의 재현성을 더 향상시키기 위해서 상기 지지판(210)은 지지다리(240)를 이용하여 골편지지체(250)와 결합될 수 있다. 도 6은 본 발명의 골편지지체(250)가 적용된 K-강선 삽입 가이드를 이용하여 골편(500)에 K-강선(300)을 삽입하는 것을 보여준다. 상기 골편지지체(250)는 관통구멍(252)이 중앙에 형성되어 있어 K-강선(300)이 자유로운 각도로 삽입될 수 있다. 또한 상기 골편지지체(250)의 상부는 상기 지지다리(240)와 결합하는 지지다리 결합홈(251)을 구비하고 있으며 그 하부는 골편(500)의 표면과 굴곡이 완전히 일치하여 안정적으로 안착될 수 있다. 상기 골편 지지체(250)의 상부는 편평한 구조를 가져 어떠한 K-강선 삽입가이드가 적용되어도 안정적으로 결합되며 특히, 상기 골편지지체(250)의 하부는 상기 환자의 뼈의 3D-모델(500)의 K-강선 삽입 부위에 본을 떠 제조하므로 환자 뼈와 완벽하게 일치되게 된다. 따라서 상기 골편지지체(250)를 사용하게 되면 시뮬레이션 수술을 통해 다양 각도의 K-강선 삽입조건을 가진 다수의 K-강선 골절부 삽입가이드를 손쉽게 교체하여 사용할 수 있는 장점이 있다. 상기 골편지지체(250)는 인체에 무해한 재질이면서 틀을 이용해 경화시키면 다양한 뼈의 표면을 구현할 수 있고 K-강선이 삽입되는 동안 가해지는 압력에 의해 변형되지 않는 강도를 가진 것이면 제한 없이 사용할 수 있다.
본 명세서에서 설명된 구체적인 실시예는 본 발명의 바람직한 구현예 또는 예시를 대표하는 의미이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되지는 않는다. 본 발명의 변형과 다른 용도가 본 명세서 특허청구범위에 기재된 발명의 범위로부터 벗어나지 않는다는 것은 당업자에게 명백하다.
100: 각도조절구 110: 볼조인트
120: 가이드봉 130: 가이드구멍
200: 골편지지판 210: 지지판
220: 결합홈 230: 볼조인트 고정기구
231: 볼조인트 커버 232: 고정홀
233:나사부재 240: 지지다리
250: 골편 지지체 251: 끼움홈
252 관통구멍 300: K-강선
400:드릴헤드 500: 골편 또는 환자 골편의 3D 모델

Claims (10)

  1. 환자 골편 또는 환자 골편의 3D 모델(500)에 안착 지지되는 골편지지판(200); 및
    상기 골편지지판(200)에 각도 조절 가능하게 결합되고, 내부에 K-강선이 삽입되는 가이드구멍(130)이 길이 방향 전체로 뚫려 있는 각도조절구(100);를 포함하여, 골절된 환자 뼈의 3D 모델을 통해 상기 각도조절구의 K-강선 삽입각도를 고정한 후에 실제 환자의 뼈에 K-강선을 시술하는 것을 특징으로 하는 K-강선 삽입 가이드 기구로서,
    상기 골편지지판(200)의 하면에는 환자 골편 또는 환자 골편의 3D 모델(500)에 안착되는 지지다리(240)를 더 포함하되 상기 지지다리(240)는 환자 골편 또는 환자 골편의 3D 모델(500) 표면의 굴곡을 고려하여 서로 다른 길이를 선택적으로 사용할 수 있도록 상기 골편지지판(200)에 분리 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 K-강선 삽입 가이드 기구.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 각도조절구(100)는 상기 골편지지판(200)에 볼조인트 결합되어 각도 조절가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 K-강선 삽입 가이드 기구.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 각도조절구(100)는 볼(ball) 형상의 볼조인트(110)와, 상기 볼조인트(110)의 한쪽으로 길게 연장 형성되는 봉 형상의 가이드봉(120)으로 이루지고, 상기 가이드구멍(130)은 상기 가이드봉(120)과 상기 볼조인트(110)의 전체에 걸쳐 형성되며, 상기 골편지지판(200)의 상면에는 상기 볼조인트(110)가 자유 회전 가능하게 결합되는 결합홈(220)이 형성된 것을 특징으로 하는 K-강선 삽입 가이드 기구.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 결합홈(220)의 윗부분에 구비되어 상기 볼조인트(110)가 이탈되지 않도록 하는 볼조인트 커버(231)와, 상기 볼조인트 커버(231)에 형성된 고정홀(232)과, 상기 고정홀(232)에 관통하여 나사 결합을 통해 상기 볼조인트(110)를 가압 고정하는 나사부재(233)를 포함하는 볼조인트 고정기구(230)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 K-강선 삽입 가이드 기구.
  5. 청구항 3에 있어서, 상기 결합홈(220)은 상기 골편지지판(200)의 중앙에 원형 형상으로 관통 형성되며 상기 골편지지판(200)의 윗면으로 상기 볼조인트(110)가 삽입될 수 있도록 개구되고 상기 골편지지판(200)의 아랫면으로 상기 볼조인트(110)가 이탈되지 않도록 개구된 것을 특징으로 하는 K-강선 삽입 가이드 기구.
  6. 청구항 4에 있어서, 상기 볼조인트 커버(231)는 링 형상으로 형성되며 내부 직경이 상기 가이드봉(120)의 직경보다 크고 상기 볼조인트(110)의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 K-강선 삽입 가이드 기구.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 환자 골편 또는 환자 골편의 3D 모델(500)과 동일한 굴곡을 가지며, 중앙에 상기 K-강선이 통과하는 관통구멍(252)이 형성되어 있으며, 상기 관통구멍(252)의 주위로는 상기 골편지지판(200)의 하면에 형성된 지지다리(240)가 끼워지는 끼움홈(251)이 형성된 골편지지체(250)를 더 포함하여, 상기 골편지지판(200)은 상기 골편지지체(250)를 매개로 상기 환자 뼈에 안착되는 것을 특징으로 하는 K-강선 삽입 가이드 기구.
  10. 삭제
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