KR20110127717A - 환자 특정 수술용 가이드 로케이터 및 마운트 - Google Patents

Abstract

절제 가이드 로케이터가 수술 동안에 절제될 뼈의 표면 형태에 상호 보완적인 표면을 구비한 뼈 결합부를 포함한다. 하우징부가, 소켓 내에 절제 가이드를 배치하고 고정시키도록 하기 위하여 프레스 끼워맞춤에 의해 절제 가이드를 수용하도록 배치되고 크기를 가지는 탄성 환형 벽에 의해 형성된 소켓을 포함한다. 표면이 뼈 상의 위치에 해제가능하게 고정되면서, 절제 가이드는 사전에 정해진 바람직한 위치에 유지된다. 절제 가이드 로케이터를 형성하고 사용하기 위한 방법이 기재된다.

Description

환자 특정 수술용 가이드 로케이터 및 마운트{PATIENT SPECIFIC SURGICAL GUIDE LOCATOR AND MOUNT}

본 출원은 2009년 2월 24일자로 출원하고, 발명의 명칭이 특정 수술용 가이드 마운트인, 미국 가출원 제61/154,845호의 이익을 주장한다.

본 발명은 일반적으로 수술용 가이드, 및 슬관절 전치환술, 고관절 치환술, 또는 발목관절 치환술과 같은 정형외과 수술 동안에 환자 몸에 관련하여 이러한 가이드를 위치시키는데 사용되는 고정 장치, 및 이러한 로케이터 기구를 설계하고 사용하기 위한 방법에 관한 것이다.

관절(무릎, 엉덩이 및 발목) 전치환술 보철물은 공지되어 있다. 많은 경우에, 이러한 보철물을 수용하기 위하여, 특별하게 설계된 지그 또는 고정 장치는 외과의사가 대퇴골, 경골, 또는 둘 모두를 정밀하고 정확하게 절제하는 것을 가능하게 한다. 임의의 전관절 보철물을 사용하는 최종 목적은 보철물이 대체하는 본래 건강한 구조체의 기능에 비슷하게 하는 것이다. 보철물이 대퇴골, 경골, 발목 또는 발에 적합하게 부착되지 않는다면, 어떠한 정렬 불량도 환자의 불편함, 게이트 문제점, 또는 보철물의 저하를 야기할 수 있다.

예를 들면, 무릎 보철물을 부착할 때, 무릎 관절의 피봇 축이 일반적으로 대퇴골의 기계 축에 수직으로 배향된 횡방향 평면 내에 놓이도록 보철물을 배향하는 것이 바람직하다. 기계 축은 대퇴골 헤드와 발목 중심을 상호 교차하는 라인을 따라 놓여져 있다. 선행 기술에서, 기계 축은, 수술 전의 또는 심지어 수술 중간에 절개될 대퇴골의 방사선의 검사로부터 결정되어 왔다. 실제 수술 동안에, 기계 축은 대퇴골 샤프트 축으로부터 외반 각(valgus angle)을 계산하여 결정되었다. 그리고 나서, 최적의 절개를 달성하기 위하여 임의의 절개 가이드 및 절개 가이드의 고정 장치를 대퇴골 샤프트 축에 대하여 수동으로 정렬하는 것이 필요하였다.

보통 이러한 절개 가이드는 관절융기 사이 노치에 그리고 대퇴골 샤프트 축을 따라 대퇴골을 통하여 상측 방향으로 형성된 사전 드릴 경로를 관통하여 삽입되었던 대퇴골 골수내 줄기(intramedullary stem)를 포함하였다. 보통 줄기는 원위부 대퇴골 절개 가이드를 지지하는 브래킷을 포함하였다. 브래킷은 피봇 축으로써 작동하는 절개 가이드를 관통하여 연장되는 제1 핀을 포함하였다. 절개 가이드에서 아치형 슬롯을 통하여 연장하도록 제2 핀이 브래킷에 부착되었다. 절개 가이드는, 절개 가이드의 대칭 중심 축에 수직으로 배향되었던 측면을 따라 형성된 쌍으로 대향하는 슬롯을 포함하였다. 절개 가이드가 피봇될 때, 대퇴골 샤프트 축에 대하여 적합한 각도를 형성하기 위하여 대칭 중심 축이 기계 축을 따라 놓여졌고, 절개 가이드 슬롯은 기계 축에 수직이 되도록 배치되었다. 그리고 나서, 절개 가이드는 대퇴골 샤프트 축에 대하여 사전에 정해진 각도로 고정되었다.

보다 최근에, 관절 치환 보철물 및 관절 치환 방법을 개선하기 위하여 컴퓨터 응용 설계(CAD) 기술이 이미지화 기술의 발전과 결합되어 왔다. 예를 들면, 미국 특허 제5,735,277호에서, 관절 치환에 사용되는 관내 보철물(endoprosthesis)의 제조 공정이 기재되어 있고, 대퇴골과 경골 상의 윤곽 차이를 결정하는 기준 이미지가 손상된 무릎 관절의 보정된 수술 전 이미지와 수술 후 이미지를 비교함으로써 얻어지는 것이 기재되어 있다. 이 후에, 이러한 기술은 관내 보철물의 대응하는 대퇴골 및 경골 구성을 준비하는데 기초로 사용된다.

미국 특허 제6,944,518호에서, 관절 보철물 제조 방법이 제공되고, 여기서 환자의 관절로부터 CAT 스캔으로 일반적으로 알려진 CT 데이터가 보철물을 설계하는데 사용된다. CT 데이터는 적어도 보철물의 부착부, 가능하다면 보철물의 작용부를 설계하기 위하여 CAD 소프트웨어로 다운로드된다. 부착부는 환자 뼈에 부착하기 위하여 사용될 수 있고 또는 환자 뼈에 작용부를 관련짓기 위해 사용될 수 있다.

미국 특허 제5,370,692호에서, 보철 뼈 임플란트 제조 방법이 제공되고, 여기서 이미지화 기술이, 이용가능한 이미지화 기술(CT, MRI 등)의 기록 사용에 의해 트라우마가 발생하기 전("프리-트라우마(pre-trauma)" 파일)에 단단한 조직 특성(크기, 형상, 다공성 등)을 형성하기 위해 사용된다. 단단한 조직의 손실은 부상 후("포스트-트라우마(post-trauma)" 파일)에 손상된 조직의 위치에서의 이미지화에 의해 결정된다. 맞춤 보철 장치의 물리적 특성은 솔리드 모델 "설계" 파일을 제공하기 위하여 프리-트라우마 파일과 포스트 트라우마 파일의 비교에 의해 명시된다. 이러한 설명은 또한 수술용 이식을 돕고 예상되는 치료 과정을 보장하기 위하여 파일의 제2 조작을 포함할 수도 있다. 설계 파일은, 임플란트를 제공하는 생체 적합한 재료로 설계 파일의 정확한 복제를 구성하기 위하여 이 후 제조 시스템을 명령하는데 사용되는 "분할 파일(sliced file)"을 제공하기 위하여 수학적으로 처리된다.

미국 특허 제5,798,924호에서, 관내 보철물 생성 방법이 제공되고, 여기서, 환자의 현재 뼈 구조체의 3차원 실제 모델의 데이터 블록이 CT 스캐닝을 사용하여 얻어진다. 컴퓨터에서, 실제 모델은 현재 또는 CT 스캔 생성 3차원 기준 모델의 데이터 블록으로부터 추출된다. 이 후, 차이로부터, 관내 보철물용 컴퓨터 내부 모델이 형성된다. 실제 모델 및 기준 모델의 데이터 블록은 CAD 자유로운 형식의 표면 기하학 데이터로 변환된다.

이전 어떠한 방법 또는 장치도 외과의에게 환자 특정 보철물, 수술용 기구, 가이드 및 고정 장치를 생성하는 방법을 충분히 제공하지 못하였고, 또한, 슬관절 전치환술, 고관절 치환술, 또는 발목관절 치환술과 같은 정형외과 수술 동안에 환자의 몸에 대하여 절제 가이드를 위치시키는데 사용되는 고정 장치의 개수를 감소 또는 복잡성을 완화시키는데 도움이 되지 못하였다.

본 발명은 배경 기술이 가지고 있는 상기 문제점을 해결하고자 하는 것이다.

본 발명은 수술 동안에 절제될 뼈의 표면 윤곽에 지형적으로 상호 보완적인 표면을 가지는 결합부를 포함하는 절제 가이드 로케이터를 제공한다. 소켓이 결합부에 부착된 하우징에 형성된다. 절제 가이드 로케이터의 탄성 벽이 상기 소켓의 주변 범위를 한정하고, 절제 가이드가 소켓 내로 프레스 끼워맞춤될 때 에너지를 저장하기 위한 형상 및 크기를 가진다. 수술 동안 사용에서, 뼈 결합부의 표면이 뼈에 해제가능하게 고정되면서, 절제 가이드는 절제 가이드를 제 위치에 유지하기 위하여 벽의 일부와 작용가능하게 결합한다.

본 발명의 다른 실시예에서, 절제 가이드 로케이터가, 수술 동안에 절제될 뼈의 각각 별개의 표면 형태에 상호 보완적인 두 개의 표면을 구비한 뼈 결합부를 포함하도록 제공된다. 하우징부가 뼈 결합부에 부착되고, 하우징부는, 소켓 내에 절제 가이드를 배치하고 고정시키도록 하기 위하여, 프레스 끼워맞춤에 의해 절제 가이드를 수용하도록 배치되고 크기를 가지는 탄성 환형 벽에 의해 형성된 소켓을 포함한다. 이러한 방식으로, 두 개의 표면이 뼈 상의 제 위치에서 해제가능하게 고정되면서, 절제 가이드는 사전에 정해진 바람직한 위치에 유지된다.

추가 실시예에서, 절제 가이드 로케이터는 수술 동안에 절제될 뼈의 일부와 결합하도록 하는 크기를 가지는 베이스를 포함하도록 제공된다. 베이스는 뼈의 표면 형태에 지형적으로 상호 보완적인 적어도 하나의 표면을 가진다. 베이스에 부착된 하우징이 절제 가이드가 탄성 주변 벽에 작동가능하게 결합하도록 소켓에 프레스 끼워 맞춰질 때 에너지를 저장하기 위해 배치되는 탄성 주변벽에 의해 형성되는 상기 소켓을 포함한다. 이러한 구성은, 뼈 결합부의 지형적으로 상호 보완적인 표면이 뼈 표면 상에 해제가능하게 고정되면서, 뼈에 대하여 사전에 정해진 위치에 절제 가이드를 유지시킨다.

절제 가이드 형성 및 절제 가이드 배치 방법이 또한 제공되고, 이 방법에서, 뼈의 표면 형태를 포함하는 뼈의 해부학적으로 정밀한 이미지가 생성된다. 해부학적으로 정밀한 이미지는 디지털 모델로 전환되고, 복합 디지털 모델을 형성하기 위하여 절제 가이드 로케이터의 디지털 표시가 디지털 모델에 추가된다. 복합 디지털 모델을 기초로 절제 가이드 로케이터를 제조하기 전에 절제 가이드 로케이터의 뼈 결합부 상에 표면 형태가 상호 보완적으로 맵핑되고, 따라서 제조된 절제 가이드 로케이터가 뼈 결합부 상의 상호 보완적인 표면 형태 및 프레스 끼워맞춤으로 절제 가이드를 수용하도록 하는 크기를 가지는 수용 포켓을 포함하도록 형성된다. 상호 보완적인 표면 형태가 뼈 결합부를 뼈의 대응하는 부분에 해제가능하게 고정시키도록 절제 가이드 로케이터가 뼈에 적용된다.

본 발명의 이러한 그리고 다른 특징 및 장점은, 첨부된 도면과 함께 고려되는, 본 발명의 바람직한 실시예의 이하 상세한 기술에서 더욱 상세하게 기재될 것이고, 이하 상세한 기술에 의해 명백하게 될 것이고, 유사한 도면 부호는 유사한 구성을 지시한다.
도 1은, 본 발명에 따라 형성되어 각각 대퇴골부 및 경골부 상에 위치된 절제 가이드 로케이터 내에 장착된 대퇴골 및 경골 절제 가이드의 사시도이다.
도 2는 사람 무릎 관절의 스캔 이미지의 개략도이다.
도 3은, 본 발명에 따른 컴퓨터 모델로 변환 후에, 도 2에 도시된 사람 무릎 관절의 스캔 이미지의 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따른 도 3의 컴퓨터 모델에서 제안된 절제 라인 및 중첩된 국부 좌표계를 도시하는, 도 3과 유사한 개략도이다.
도 5는 도 4와 유사한 개략도이다.
도 6은, 도 4 및 5와 유사한 개략도이지만, 본 발명에 따른 도 3의 컴퓨터 모델 내에 표시되는 대퇴골 및 경골 절제 가이드 로케이터를 도시한다.
도 7은, 도 4, 5, 및 6과 유사한 개략도로서, 본 발명에 따른 모델 내에서 중첩된 대퇴골 및 경골 보철물(단면으로)의 디지털 표시를 나타낸다.
도 8은 본 발명에 따라 형성된 대퇴골 절제 가이드 로케이터의 사시도이다.
도 9는 도 8에 도시된 대퇴골 절제 가이드 로케이터의 후방 사시도이다.
도 10은 도 9에 도시된 대퇴골 절제 가이드 로케이터의 정면도이다.
도 11은 도 9 및 10에 도시된 대퇴골 절제 가이드 로케이터의 저면도이다.
도 12는 본 발명에 따라 형성된 경골 절제 가이드 로케이터의 사시도이다.
도 13은 도 12에 도시된 경골 절제 가이드 로케이터의 저면 사시도이다.
도 14는 도 13에 도시된 경골 절제 가이드 로케이터의 평면도이다.
도 15는 도 14에 도시된 경골 절제 가이드 로케이터의 배면도이다.
도 16은 전형적인 경골 절제 가이드의 사시도이다.
도 17은 도 16에 도시된 경골 절제 가이드의 정면도이다.
도 18은 도 17에 도시된 경골 절제 가이드의 측면도이다.
도 19는 대퇴골의 관절융기 상에 위치되는 대퇴골 절제 가이드 로케이터 내에 장착된 대퇴골 절개 가이드의 사시도이다.
도 20은 경골의 관절면 상에 위치되는 경골 절제 가이드 로케이터 내에 장착된 경골 절개 가이드의 사시도이다.
도 21은, 본 발명에 따라 형성되어 각각 경골부 및 거골부 상에 위치된 절제 가이드 로케이터 내에 장착된 경골 및 거골 절제 가이드의 사시도이다.
도 22는 본 발명에 따라 형성된 경골 절제 가이드의 사시도이다.
도 23은 본 발명에 따라 형성된 경골 절제 가이드 및 경골 절제 가이드 로케이터의 사시 분해도이다.
도 24는 본 발명에 따라 형성되어 경골의 하부 상에 위치되는 절제 가이드 로케이터 내에 장착된 경골 절제 가이드의 사시도이다.
도 25는 본 발명에 따라 형성되어 경골의 원위부 상에 위치되는 절제 가이드 로케이터 내에 장착된 경골 절제 가이드의 정면도이다.
도 26은 본 발명에 따라 형성되어 경골의 하부 상에 위치되는 경골 절제 가이드 및 경골 절제 가이드 로케이터의 측면 분해도이다.
도 27은 본 발명에 따라 형성된 경골 절제 가이드 및 경골 절제 가이드 로케이터의 적용과 사용으로 인해 절제된 원위부 경골의 개략도이다.
도 28은 본 발명에 따라 형성되어 거골의 일부 상에 위치되는 거골 절제 가이드 로케이터 내에 장착된 거골 절제 가이드의 사시도이다.
도 29는 본 발명에 따라 형성된 거골 절제 가이드 로케이터 내에 장착된 거골 절제 가이드의 사시도이다.
도 30은 본 발명에 따라 형성된 거골 절제 가이드 및 거골 절제 가이드 로케이터의 사시 분해도이다.
도 31은 본 발명에 따라 형성되어 발목 거골 상에 위치된 거골 절제 가이드 로케이터의 사시도이다.
도 32는 본 발명에 따라 형성되어 거골 전방부 상에 위치되는 절제 가이드 로케이터 내에 장착된 거골 절제 가이드의 정면도이다.
도 33은 본 발명에 따라 형성되어 거골 상부 상에 위치되는 거골 절제 가이드 및 거골 절제 가이드 로케이터의 측면 분해도이다.
도 34는 본 발명에 따라 형성된 거골 절제 가이드 및 거골 절제 가이드 로케이터의 적용과 사용으로 인해 절제된 거골의 개략도이다.

바람직한 실시예의 본 기술은, 본 발명의 전체 설명의 일부로 여겨지게 되는 첨부된 도면과 관련하여 기재되게 될 것이다. 도면은 스케일대로 도시될 필요는 없고, 본 발명의 특정 구조체는 규모가 과대하게 도시되거나 또는 명확성 및 간결성을 위하여 다소 개략 형태로 도시될 수 있다. "수평", "수직", "상방향", "하방향", "상부" 및 "저부"뿐만 아니라 그들의 파생어(예를 들면, "수평으로", "하방향으로", "상방향으로" 등)와 같은 상대적인 용어는 설명으로 이하 기술되거나 또는 도면에서 도시되는 배향을 참조하여 이해되어야 한다. 이러한 상대적인 용어는 설명 편의를 위한 것이고, 일반적으로 특정 배향을 필요로 하지 않을 것이다. "내측 방향으로" 대 "외측 방향으로", "길이 방향으로" 대 "측 방향으로" 등을 포함하는 용어들은 서로에 대해 상대적으로 또는 신장 축, 축, 회전 중심에 대해 상대적으로 적절히 이해되는 것이다. "연결된" 및 "상호 연결된"과 같은, 부착, 결합 등과 관련된 용어는, 명확하게 다르게 기재되지 않는다면, 구조체들이 중간 구조체뿐만 아니라, 이동가능하거나 또는 단단한 부착물 또는 관련물을 통하여 직접 또는 간접적으로 서로 고정되거나 또는 부착되는 관계를 언급한다. 단일 기계만 도시될 때, "기계" 용어는 또한, 여기서 설명되는 어떠한 하나 이상의 방법론을 수행하기 위해 한 명령 세트(또는 복수의 세트)를 개별적으로 또는 결합하여 수행하는 어떠한 기계들의 무리를 포함하는 것으로도 여겨질 것이다. 부착, 결합 또는 연결과 같은 "작동가능하게 연결된(operatively connected)" 용어는 관련 구조체가 그러한 관계에 의해 의도대로 작동하도록 한다. 청구항에서, 기능식 청구항이 사용된다면, 기능식 청구항은, 구조적 균등물뿐만 아니라 균등 구조체를 포함하는 기재된 기능을 수행하기 위해 쓰여진 설명 또는 도면에 의해 명백하게 기술되거나, 제안되거나, 또는 이해되는 구조체를 포함하는 것으로 의도된다.

본 발명은, 컴퓨터 단층촬영 스캐너(CT), 자기공명영상장치(MRI) 또는 의료 영상 기술 등에 의해 결정됨으로써, 환자의 해부에 기초되는 맞춤형 수술 기구, 가이드 및 고정 장치(fixture)를 제공한다. 예를 들면, CT 또는 MRI 스캔 이미지(1) 또는 일련의 이미지는 골반(pelvis)으로부터의 사지(limb) 부분 또는 발(도 2 및 3) 부분을 포함하는 환자 무릎(1) 또는 발목(1a)으로부터 얻을 수 있다. 슬관절 전치환술(total knee replacement)의 경우에, CT 또는 MRI 스캔 이미지 데이터는 이후에, 보통 컴퓨터 소프트웨어로 구현되는 전문화된 모델링 방법을 사용하여 임플란트 정렬, 형태 및 크기를 결정하기 위하여, 예를 들면, DICOM 이미지 포맷으로부터 보통 골반, 대퇴골(femur), 슬개골(patella), 경골(tibia) 또는 발을 포함하는 하지(lower limb)의 솔리드 컴퓨터 모델(3)로 변환된다. CT 또는 MRI 스캔 이미지 데이터(1)로부터 기인되는 컴퓨터 생성 솔리드 모델(3)은 보통, 이미지화된 구조체, 예를 들면, 이미지화된 뼈의 표면 형태(surface topography) 또는 이미지화된 근막(fascia)의 윤곽을 둘러싸는 표면 윤곽에 관한 정확하고 정밀한 정보를 포함한다. 표면 형태는 위치, 형상, 크기 및 함몰부 및 돌기부 등의 표면 특성의 분포를 의미하는 것으로 이해될 것이다.

여기서 참조로 포함된, 스와일렌스(Swaelens) 등에 특허 허여된 미국 특허 제5,768,134호에 기재된 방법에서, CT 또는 MRI 스캔 이미지 데이터(1)를 본 발명으로 이용가능한 솔리드 컴퓨터 모델(3)로 적절히 변환하는 것이 알려지게 되었다. 일부 실시예에서, 이미지는 하지, 즉, 환자의 골반, 대퇴골, 슬개골, 경골 및/또는 발의 이미지가 CT 또는 MRI 장치 또는 다른 디지털 이미지 캡쳐 및 처리 장치(도 2 및 3)를 사용하여 만들어진다. 이러한 스캐닝은 대퇴골(5) 및 경골(6)의 인접부를 포함하는, 질병에 걸린 무릎 또는 발목관절의 스캔 이미지를 생성시킨다. 이미지 데이터(1)는 처리 장치에서 먼저 처리되고, 그 후에 처리된 디지털화된 이미지 데이터를 사용하여 모델이 생성된다.

본 발명에 따르면, 구성의 배치 및 정렬(10)을 위한 사전에 정해진 기준 위치(9)와 같은 추가 외부 디지털화된 정보(8)의 조작 및 도입을 포함하는 디지털화된 이미지 데이터의 상호작용 처리 및 준비가 수행되고, 따라서 수술 동안에 절제가 요구될 수술 부위로의 조정은 컴퓨터 모델(3)(도 4 및 5) 상에서 계획되고 맵핑된다. 디지털화된 이미지 데이터의 상호작용 처리 후에, 환자 특정 수술 기구, 보철물(7a, 7b)(도 7) 가이드, 또는 고정 장치의 고 해상도 디지털 표시를 얻기 위하여 원래 CAD 데이터로 되돌아 가는 것이 가능하고, 이 디지털 표시를 환자의 이미지 데이터 모델에 추가하도록 한다.

예를 들면, 본 발명의 시스템이 슬관절 치환술에 사용될 때, 대퇴골 절제 가이드 마운트(mount)(20)의 디지털 표시는 환자 이미지 데이터 모델(도 1 및 6)에 추가될 수 있다. 슬관절 전치환술의 맥락에서, 수술 동안에 대퇴골(5)의 빼 절제를 안내하고 제어하는데 사용되는 대퇴골 절제 가이드(26)의 정확하고 정밀한 배치를 보장하기 위하여, 대퇴골 절제 가이드 마운트(20)는 환자의 대퇴골의 노출된 관절융기(condyle) 상의 설치를 위해 형성될 수 있다. 대퇴골 절제 가이드(26)가 다양한 형태 및 형상을 가질 수 있지만, 본 발명은 출원인 라이트 메디컬 테크놀러지 아이엔씨(Wright Medical Technoligy, Inc.)에 의해 현재 제공되는 원위부 절제 가이드(라이트 메디컬 제품 제K001-2659호)를 참조하여 기술될 것이다. 중요하게도, 다른 외부 고정 장치 필요 없이 또는 관절융기 사이 노치(intercondylar notch)를 통하여 그리고 대퇴골 샤프트 축을 따라 대퇴골(5)을 상측 방향으로 관통하여 삽입되는 골수내 줄기(intramedullary stem)의 사용 없이, 대퇴골 절제 가이드 마운트(20)는 이러한 정확하고 정밀한 배치 기능을 제공한다. 경골 절제 가이드 마운트(22)의 디지털 표시는 또한 환자 이미지 데이터 모델(도 6)에 추가될 수 있다. 수술 동안에 노출된 경골의 상관절면(superior articular surface)의 절제를 안내하고 제어하는데 사용되는 경골 절제 가이드(28)의 정확하고 정밀한 배치를 보장하기 위하여, 경골 절제 가이드 마운트(22)는 환자의 경골(6)의 노출된 상관절면 상에 설치를 위해 유사하게 형성된다.

도 8 내지 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 대퇴골 절제 가이드 마운트(20)가 스테레오 리소그래피(stereo lithography), 선택적 레이저 소결(selective laser sintering) 등 제조 설비에 관련되어 사용하기 적합한 형태의 탄성 중합체 재료로 형성된다. 절제 가이드 마운트(20)는 양분형 관절융기 요크(yolk)(25) 및 가이드 수용부(29)를 구비하는 단일 블록을 포함한다. 양분형 요크(25)는 베이스(33)로부터 외측 방향으로 돌출하는 한 쌍의 이격된 암(30, 31)을 포함한다. 암(30)은 하부 결합면 또는 뼈 결합면(36) 및 관통 보어(38)를 포함하고, 암(31)은 하부 결합면 또는 뼈 결합면(40) 및 관통 보어(42)를 포함한다. 이전에 설명된 이미지 작업을 통하여, 뼈 결합면(36, 40)은 환자의 원래 뼈의 선택된 부위의 해부학적 표면 형상과 상호 보완적으로 매칭되도록 형성된다. 도 8 내지 11의 실시예의 대퇴골 절제 가이드 마운트(20)에서, 선택된 뼈 부위는 환자 대퇴골의 관절융기를 포함한다.

가이드 수용부(29)는 베이스(33)로부터 반대 방향으로 암(30, 31)에 이격되어 외측 방향으로 돌출하는 한 쌍의 날개(44, 46)를 포함한다. 긴 슬롯(52)이 베이스(33)와 가이드 하우징(49) 사이에 형성되도록, 각각의 날개(44, 46)는 가이드 하우징(49)을 지지하기 위하여 상측 방향으로 돌출하는 파일론(pylon)(48)을 포함한다. 슬롯(52)은, 뼈 절제를 위해 일반적으로 사용되는 형태의 전형적인 수술용 톱이 대응되게 위치되고 대응되는 크기를 가지는 절제 가이드(26)에서의 슬롯을 접촉 없이 또는 절제 가이드 로케이터(20)와 단지 부수적인 접촉만으로 관통하여 지나가도록 하는, 크기 및 형상을 가진다. 대퇴골 절제 가이드(26)의 외부 프로파일(profile)에 상호 보완적인 형상을 가지는 환형 벽(55)이 후방 벽(61)에 대하여 실질적으로 수직으로 외측 방향으로 돌출하고, 따라서 리세스(58)를 형성한다. 일부 바람직한 실시예에서, 리세스(58)는 "프레스 끼워맞춤(press fit)"으로 대퇴골 절제 가이드(26)를 수용하도록 하는 크기를 가진다. 프레스 끼워맞춤에 의해, 대퇴골 절제 가이드(26)가 리세스(58) 내로 끼워질 때, 탄성 에너지를 저장하도록 탄성적으로 편향되거나 압축되기 위하여 환형 벽(55)이 충분한 탄성을 가진다는 것이 이해될 것이다. 물론, 대퇴골 절제 가이드(26)가 리세스(58)의 외주부 형상에 상호 보완적인 외주부 형상을 가지지만, 프레스 끼워맞춤 실시예를 위하여 조금 더 큰 크기를 가질 것이라는 것도 또한 이해될 것이다. 또한, 대퇴골 절제 가이드(26)는 환형 벽(55)과 단지 마찰 결합만으로도 리세스(58) 내에 보유될 수 있고, 또는, 바람직하지 않은 실시예에서, 절제 가이드(26)는, 수술 접촉 없이 또는 환형 벽(55)과 단지 부수적인 결합만으로 리세스(58) 내로 간단하게 슬라이드 될 수 있다. 제1 관통 보어(62, 64)가 서로 이격되어 후방 벽(61)에 형성되고, 제2 관통 보어(67, 69)가 각각의 제1 관통 보어(62, 64)와 관련되어 있다. 도 8 내지 11에 도시된 실시예에서, 제1 관통 보어(62, 64)는 커다란 정사각형 또는 직사각형 개구부이고, 제조를 용이하게 하고, 재료 사용을 감소시키고, 박아 넣어지는 핀, 와이어, 나사, 또는 대퇴골 절제 가이드(26) 상에 제공되는 복수의 인접한 보어를 관통하는 다른 적합한 체결구를 위한 충분한 공간을 제공하는 형상을 가진다. 그루브(70)가 베이스(33)의 외부면에 형성되고, 절제 가이드(26)와 매칭하기 위하여 리세스(58)에 대하여 중심에 위치된다.

도 12 내지 18을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 경골 절제 가이드 마운트(22)가 스테레오 리소그래피, 선택적 레이저 소결 등 제조 설비에 관련되어 사용하기 적합한 형태의 탄성 중합체 재료로 형성되고, 예를 들면, 폴리아미드 분말 상환 프로토타입(polyamide powder repaid prototype) 재료가 선택적 레이저 소결에 대하여 사용하기 적합하다. 절제 가이드 마운트(22)는 양분형 요크(75) 및 가이드 수용부(79)를 구비하는 단일 블록을 포함한다. 양분형 요크(75)는 베이스(83)로부터 외측 방향으로 돌출하는 한 쌍의 이격된 암(80, 81)을 포함한다. 암(80)은 하부면(86)을 포함하고, 암(81)은 하부면(90)을 포함한다.

가이드 수용부(79)는 베이스(83)로부터 반대 방향으로 암(80, 81)에 이격되어 외측 방향으로 돌출하는 한 쌍의 날개(84, 86)를 포함한다. 긴 슬롯(94)이 베이스(83)와 가이드 하우징(89) 사이에 형성되도록, 각각의 날개(84, 86)는 가이드 하우징(89)을 지지하기 위하여 상측 방향으로 돌출하는 파일론(88)을 포함한다. 슬롯(94)은, 뼈 절제를 위해 일반적으로 사용되는 형태의 전형적인 수술용 톱이 대응되게 위치되고 대응되는 크기를 가지는 절제 가이드(28)에서의 슬롯을 접촉 없이 또는 절제 가이드 로케이터(22)와 단지 부수적인 접촉만으로 관통하여 지나가도록 하는, 크기 및 형상을 가진다. 경골 절제 가이드(28)의 외부 프로파일에 상호 보완적인 형상을 가지는 환형 벽(95)이 후방 벽(101)에 대하여 실질적으로 수직으로 외측 방향으로 돌출하고, 따라서 리세스(108)를 형성한다. 리세스(108)는 프레스 끼워맞춤으로 경골 절제 가이드(28)를 수용하도록 하는 크기를 가진다. 제1 관통 보어(112, 114)가 서로 이격되어 후방 벽(101)에 형성되고, 제2 관통 보어(117, 119)가 각각의 제1 관통 보어(112, 114)와 관련되어 있다.

이전에 기술된 디지털 이미지 모델(3)로 돌아와서, 환자의 대퇴골 이미지 데이터에 추가된 절제 가이드 마운트(20)의 일반화된 디지털 모델을 고려하면, 환자 대퇴골의 해부학적 표면 형상은, 예를 들면, 관절융기면 표면 형태는, 암(30, 31)의 각각의 하부면(36) 및 하부면(40)에 상호 보완적으로 맵핑될 수 있다. 디지털 이미지의 상호 보완적인 맵핑에 따라, 뼈 표면 예를 들면, 관절융기, 피질(cortical), 또는 관절면 상의 국부 돌기부는 하부면(36) 또는 하부면(40) 상에서 국부 함몰부가 되도록 하고, 뼈 표면 상의 국부 함몰부는 하부면(36) 또는 하부면(40) 상에서 국부 돌기부가 되도록 하는 결과를 초래한다는 것이 또한 이해될 것이다. 이러한 방식으로, 각각의 하부면(36) 및 하부면(40)은 환자 대퇴골의 선택된 부위의 해부학적 표면 형상에 상호 보완적이고 실질적으로 좌우변환 이미지(mirror image)로 재형성된다. 이러한 상호 보완적인 뼈 표면 맵핑의 결과로써, 다른 외부 또는 내부 가이드 고정 장치 필요 없이, 절제 가이드 마운트(20)는, 환자의 원래 대퇴골, 예를 들면, 관절융기면에 대응하는 부분의 상호 보완적인 표면 형태로 해제가능하게 "고정(lock)"된다. 다시 말해서, 대퇴골 절제 가이드 마운트(20)의 등각(conformal) 뼈 결합면에 형성된, 뼈 표면 거칠기(bone surface asperities)에 대응하는 함몰부에서 뼈 표면 거칠기의 결합은, 대퇴골 절제 가이드 마운트(20)와 관절융기면 사이에서의 측방향 미끄러짐과 같은 상대적인 이동이 거의 또는 전혀 발생하지 않는 것을 보장한다. 실질적으로 동일한 맵핑이 환자 특정 경골 절제 가이드 마운트(22)의 설계에 관하여 수행된다.

환자 대퇴골과 절제 가이드 마운트(20) 사이의 가상 정렬 결과의 시각적 표시가 생성되어 제조 전에 결과(도 1, 10, 20)의 승인을 얻기 위하여 외과의사에게 전달된다. 외과의사의 승인 받는 즉시, 절제 가이드 마운트(20), 적합한 경우에는 절제 가이드 마운트(22)가 제조되어 수술에서 사용되기 위하여 외과의사에게로 전달된다.

슬관절 전치환술 동안에, 본 발명은 이하 방법으로 사용된다. 외과의사는 먼저, 절제 가이드 마운트(20)의 하부면(36, 40)이 대퇴골(5)의 노출된 표면(4)의 표면 형태와 해제가능하게 "상호고정(interlock)"하도록 대퇴골과 서로 확실하게 결합할 때까지 절제 가이드 마운트(20)를 대퇴골(5) 상에 배향한다. 절제 가이드 마운트(20)가 환자 대퇴골 상에 고정된 상태에서, 외과의사는 적절하게 형성된 원위부 절제 가이드(Distal Resection Guide)(26)(예를 들면, 라이트 메디컬 테크놀러지 아이엔씨. 제품 제K001-2659호)를 절제 가이드 마운트(20)의 리세스(58)에 프레스 끼워 맞춘다. 도 19 내지 20에 도시된 바와 같이, 이는, 절제 가이드 마운트(20) 및 특히 절제 가이드 마운트(20)의 가이드 수용부(29)가 절제 가이드(26)와 환자의 뼈 사이에 개재되도록 한다. 핀이 절제 가이드(26)의 관통 보어 내로 박아 넣어지지만, 바람직하게는, 핀은 절제 가이드 마운트(20)의 관통 보어(62, 64 또는 67, 69)를 형성하는 부분과 접촉하지 않는다. 이러한 관통 보어는 보통 절제 가이드 마운트(20) 상의 최원위부에 있다. 절제 가이드 마운트(20)가 제 위치에 확실하게 고정된 상태에서, 드릴 비트(bit)가 관통 보어(38, 42), 후방 벽(61)에 형성된 관통 보어(62, 64) 내로 및/또는 제2 관통 보어(67, 69) 내로 진행된다. 드릴이 관통 보어(38, 42) 내의 대퇴골 내로 약 15mm 관통하는 것이 보통 바람직하고, 따라서 드릴 구멍이 원위부 절개 후에 생기게 될 것이다. 커다란 원위부 절개의 경우에 굴곡 구축(flexion contracture)을 보정하기 위하여 늘어난 구멍 깊이가 필요할 수 있다. 추가 안정성을 위하여, 고정 핀(도시되지 않음)이 관통 보어(38, 42)에 남겨질 수 있지만, 절제 전에 제거되어야만 한다. 절제 가이드 마운트(20)가 선택된 뼈 부위에 대하여 이와 같이 정밀하게 위치되고, 절제 가이드(26)-절제 가이드 마운트(20) 구성체가 환자의 뼈에 적합하게 고정된 상태에서, 외과의사는 환자의 뼈를 절제하기 위하여 전형적인 수술용 블레이드 및 절제 가이드(26)의 절제 슬롯을 사용한다.

본 발명의 시스템이 발목관절 치환술(ankle replacement surgery)에 사용될 때, 경골 절제 가이드 마운트(120) 및 거골(talar) 절제 가이드 마운트(122)가 대퇴골 절제 가이드 마운트(20) 및 경골 절제 가이드 마운트(22)에서와 거의 동일한 방식으로 환자의 하부 경골(123) 및 상부 거골(124)에 각각 형성되고 장착된다. 더욱 상세하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 경골 절제 가이드 마운트(120)가 스테레오 리소그래피 등 제조 설비에 관련되어 사용하기 적합한 형태의 탄성 중합체 재료로 형성된다(도 22). 절제 가이드 마운트(120)는 베이스(127)로부터 상측 방향으로 돌출하는 십자형 경골 요크(125) 구비하는 단일 바디를 포함하고, 단일 바디는 가이드 수용 리세스(129)를 더 형성한다. 십자형 요크(125)는 중앙 포스트(post)(133)로부터 외측 방향으로 돌출하는 한 쌍의 이격된 암(130, 131)을 포함한다. 암(130, 131) 및 중앙 포스트(133)는 각각 환자의 하부 경골의 대응부의 윤곽에 상호 보완적인 등각 뼈 결합면(134)을 가진다(도 26). 이전에 설명된 이미지 작업을 통하여, 암(130, 131) 및 중앙 포스트(133)의 등각 뼈 결합면(134)은 환자의 원래 뼈의 선택된 부위의 해부학적 표면 형상과 상호 보완적으로 매칭되도록 형성된다. 경골 절제 가이드 마운트(120)에 관하여, 선택된 뼈 부위는 환자 경골의 하부면을 포함한다.

파일롯 블록(135)이 암(130, 131)의 교차점에 인접한 중앙 포스트(133)로부터 외측 방향으로 돌출한다. 지지 블록(136)이 파일롯 블록(135)에 이격되어 베이스(127) 상에 위치된다. 가이드 수용 리세스(129)는, 베이스(127) 상에서 반대 방향으로 중앙 포스트(133)의 각 측면으로부터 외측 방향으로 연장하는 한 쌍의 날개(144, 146)와 날개 사이에 위치되는 지지 블록(136)에 의해 형성된다. 각각의 날개(144, 146)는 경골 절제 가이드(150)의 측 방향 지지를 제공하도록 베이스(127)로부터 외측 방향으로 돌출하는 파일론(148)을 포함한다(도 21 및 22). 긴 슬롯(152)이 파일롯 블록(135) 아래이나 지지 블록(136)의 상부의 베이스(127)의 중앙부에 횡방향으로 형성된다. 각각의 날개(144, 146)는 또한, 중앙 포스트(133)에 대하여 일정 각으로 배향된 슬롯(153)을 형성한다. 슬롯(152, 153)은, 뼈 절제를 위해 일반적으로 사용되는 형태의 전형적인 수술용 톱(151)(도 26)이 대응되게 위치되고 대응되는 크기를 가지는 절제 가이드(150)에서의 슬롯을 접촉 없이 또는 절제 가이드 로케이터(120)와 단지 부수적인 접촉만으로 관통하여 지나가도록 하는, 크기 및 형상을 가진다.

도 21 및 23을 참조하면, 경골 절제 가이드(150)는, 브리지 빔(157)의 양 단부로부터 경사지게 분기하여 하측 및 외측 방향으로 돌출하는 한 쌍의 암(155)을 포함한다. 이러한 방식으로, 경골 절제 가이드(150)의 형상은, 파일롯 블록(135), 지지 블록(136), 및 파일론(148)의 내측 방향으로 마주보는 면들에 의해 형성되는 가이드 수용 리세스(129)의 형상에 상호 보완적이다. 브리지 빔(157)은 긴 슬롯(156)을 형성하고, 각각의 암(155)은, 절제 가이드 마운트(120)에 조립될 때, 베이스(127)에서 각각 긴 슬롯(152) 및 슬롯(153)과 동일한 공간에서 정렬되는 슬롯(158)을 형성한다. 파일럿 블록(135), 지지 블록(136), 및 파일론(148)의 내측 방향으로 마주보는 면들(149)은, 함께 가이드 수용 리세스(129)를 형성하고, 경골 절제 가이드(150)의 외부 프로파일에 상호 보완적인 형상을 가진다. 일부 바람직한 실시예에서, 가이드 수용 리세스(129)는 프레스 끼워맞춤으로 경골 절제 가이드(150)를 수용하도록 하는 크기를 가진다. 프레스 끼워맞춤에 의해, 경골 절제 가이드(150)가 가이드 수용 리세스(129) 내로 끼워질 때, 탄성 에너지를 저장하도록 탄성적으로 편향되거나 압축되기 위하여 파일럿 블록(135), 지지 블록(136), 및 파일론(148)의 내측 방향으로 마주보는 면들(149)이 충분한 탄성을 가진다는 것이 이해될 것이다. 물론, 경골 절제 가이드(150)가 가이드 수용 리세스(129)의 외주부 형상에 상호 보완적인 외주부 형상을 가지지만, 프레스 끼워맞춤 실시예를 위하여 조금 더 큰 크기를 가질 것이라는 것도 또한 이해될 것이다. 또한, 경골 절제 가이드(150)는 파일럿 블록(135), 지지 블록(136), 및 파일론(148)의 내측 방향으로 마주보는 면들(149)과 단지 마찰 결합만으로도 가이드 수용 리세스(129) 내에 보유될 수 있고, 또는, 바람직하지 않은 실시예에서, 경골 절제 가이드(150)는, 수술 접촉 없이 또는 파일럿 블록(135), 지지 블록(136), 및 파일론(148)의 내측 방향으로 마주보는 면들(149)과 단지 부수적인 결합만으로 가이드 수용 리세스(129) 내로 간단하게 슬라이드 될 수 있다.

도 21 및 28 내지 33을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 거골 절제 가이드 마운트(122)가 스테레오 리소그래피, 선택적 레이저 소결 등 제조 설비에 관련되어 사용하기 적합한 형태의 탄성 중합체 재료로 형성되고, 예를 들면, 폴리아미드 분말 상환 프로토타입 재료가 선택적 레이저 소결에 대하여 사용하기 적합하다. 거골 절제 가이드 마운트(122)는 또한, 환자의 상부 거골(124)의 대응부의 윤곽에 상호 보완적인 등각 뼈 결합면(137)을 포함한다(도 21, 28, 및 31 내지 34). 이전에 설명된 이미지 작업을 통하여, 거골 절제 가이드 마운트(122)의 등각 뼈 결합면(137)은 환자의 원래 뼈의 선택된 부위의 해부학적 표면 형상과 상호 보완적으로 매칭되도록 형성된다. 거골 절제 가이드 마운트(122)에 관하여, 선택된 뼈 부위는 환자 거골의 외부, 상부면을 포함한다.

거골 절제 가이드 마운트(122)는 중앙 가이드 수용 리세스(179) 및 한 쌍의 관통 보어(180)를 형성하는 단일 블록을 포함한다(도 30). 가이드 수용 리세스(179)는 베이스(183)로부터 반대 방향의 외측 방향으로 돌출하는 한 쌍의 날개(184, 186)의 내측으로 마주보는 면들(181)에 의해 형성된다. 긴 슬롯(194)이 베이스(183) 내에 가이드 하우징(189) 아래에 형성되도록, 각각의 날개(184, 186)는 가이드 하우징(189)을 지지하기 위하여 상측 방향으로 돌출하는 파일론(188)을 포함한다(도 31 및 33). 슬롯(194)은, 뼈 절제를 위해 일반적으로 사용되는 형태의 전형적인 수술용 톱(151)이 대응되게 위치되고 대응되는 크기를 가지는 거골 절제 가이드(200)에서의 슬롯(196)을 접촉 없이 또는 거골 절제 가이드 로케이터(122)와 단지 부수적인 접촉만으로 관통하여 지나가도록 하는, 크기 및 형상을 가진다. 거골 절제 가이드(200)의 외부 프로파일에 상호 보완적인 형상을 가지는 환형 벽(195)이 후방 벽에 대하여 실질적으로 수직으로 외측 방향으로 돌출하고, 따라서 가이드 수용 리세스(179)를 추가로 형성한다.

도 28, 29, 및 30을 참조하면, 거골 절제 가이드(200)는 한 쌍의 대향하는 평행한 플레이트(202, 203)를 포함하여, 플레이트 사이에서 긴 슬롯(196)을 형성하고, 거골 절제 가이드(200)는 플레이트의 단부에서 날개(206)에 의해서 서로 결합된다. 이러한 방식으로, 거골 절제 가이드(200)의 형상은, 날개(184, 186), 베이스(183), 및 파일론(188)의 내측 방향으로 마주보는 면들에 의해 형성되는 가이드 수용 리세스(179)의 형상에 상호 보완적이다. 가이드 수용 리세스(179)는 프레스 끼워맞춤으로 거골 절제 가이드(200)를 수용하도록 하는 크기를 가진다. 물론, 거골 절제 가이드(200)가 가이드 수용 리세스(179)의 외주부 형상에 상호 보완적인 외주부 형상을 가지지만, 프레스 끼워맞춤 실시예를 위하여 조금 더 큰 크기를 가질 것이라는 것도 또한 이해될 것이다. 또한, 거골 절제 가이드(200)는 날개(184, 186), 베이스(183), 및 파일론(188)의 내측 방향으로 마주보는 면들(181)과 단지 마찰 결합만으로도 가이드 수용 리세스(179) 내에 보유될 수 있고, 또는, 바람직하지 않은 실시예에서, 거골 절제 가이드(200)는, 수술 접촉 없이 또는 날개(184, 186), 베이스(183), 및 파일론(188)의 내측 방향으로 마주보는 면들(181)과 단지 부수적인 결합만으로 가이드 수용 리세스(179) 내로 간단하게 슬라이드 될 수 있다.

이전에 기술된 디지털 이미지 모델(3)로서, 환자의 하부 경골 이미지 데이터에 추가된 경골 절제 가이드 마운트(120)의 일반화된 디지털 모델을 고려하면, 예를 들면, 표면 형태인, 환자의 하부 경골의 해부학적 표면 형상은, 암(130, 131) 및 중앙 포스트(133)의 각각의 등각 뼈 결합면(134), 즉, 뼈 고유의 표면 형태와 결합하는 표면에 상호 보완적으로 맵핑될 수 있다. 디지털 이미지의 상호 보완적인 맵핑에 따라, 뼈 표면 상의 국부 돌기부는 암(130, 131) 및 중앙 포스트(133)의 등각 뼈 결합면(134) 상에서 국부 함몰부가 되도록 하고, 뼈 표면 상의 국부 함몰부는 암(130, 131) 및 중앙 포스트(133)의 등각 뼈 결합면(134) 상에서 국부 돌기부가 되도록 하는 결과를 초래한다는 것이 또한 이해될 것이다. 이러한 방식으로, 암(130, 131) 및 중앙 포스트(133)의 각각의 등각 뼈 결합면(134)은 환자의 하부 경골의 선택된 부위의 해부학적 표면 형상에 상호 보완적이고 실질적으로 좌우변환 이미지로 재형성된다. 이러한 상호 보완적인 뼈 표면 맵핑의 결과로써, 다른 외부 또는 내부 가이드 고정 장치 필요 없이, 경골 절제 가이드 마운트(120)는, 환자의 원래 경골의 대응하는 부분의 상호 보완적인 표면 형태로 해제가능하게 "고정(lock)"된다. 다시 말해서, 경골 절제 가이드 마운트(120)의 등각 뼈 결합면(134)에 형성된, 뼈 표면 거칠기에 대응하는 함몰부에서 뼈 표면 거칠기의 결합은, 경골 절제 가이드 마운트(120)와 경골면 사이에서의 측방향 미끄러짐과 같은 상대적인 이동이 거의 또는 전혀 발생하지 않는 것을 보장한다. 실질적으로 동일한 맵핑이 환자 특정 거골 절제 가이드 마운트(122)의 설계에 관련된다.

환자의 하부 경골과 절제 가이드 마운트(120) 사이뿐만 아니라 환자 상부 거골과 절제 가이드 마운트(122) 사이의 가상 정렬 결과의 시각적 표시가 생성되어 제조 전에 결과의 승인을 얻기 위하여 외과의사에게 전달된다. 외과의사의 승인 받는 즉시, 절제 가이드 마운트(120) 및 절제 가이드 마운트(122)가 제조되어 수술에서 사용되기 위하여 외과의사에게로 전달된다.

발목관절 전치환술 동안에, 본 발명은 이하 방법으로 사용된다. 외과의사는 먼저, 절제 가이드 마운트(120)의 암(130, 131) 및 중앙 포스트(133)의 등각 뼈 결합면(134)이 하부 경골(123)의 노출된 표면의 표면 형태와 해제가능하게 "상호고정"하도록 경골과 서로 확실하게 결합할 때까지 절제 가이드 마운트(120)를 하부 경골(123) 상에 배향한다. 절제 가이드 마운트(120)가 환자의 하부 경골 상에 고정된 상태에서, 외과의사는 적절하게 형성된 원위부 절제 가이드(150)를 절제 가이드 마운트(120)의 가이드 수용 리세스(129)에 프레스 끼워 맞춘다. 이는, 절제 가이드 마운트(120)가 절제 가이드(150)와 환자의 뼈 사이에 개재되도록 한다(도 21, 24 및 25). 절제 가이드 마운트(120)가 선택된 뼈 부위에 대하여 정밀하게 위치되고, 절제 가이드(150)-절제 가이드 마운트(120) 구성체가, 등각 뼈 결합면(134)에 형성된, 뼈 표면 거칠기에 대응하는 함몰부에서 뼈 표면 거칠기의 결합에 의해 환자의 뼈에 적합하게 고정된 상태에서, 외과의사는 환자의 뼈를 절제하기 위하여 전형적인 수술용 블레이드(151) 및 절제 가이드(150)의 절제 슬롯(152, 153)을 사용한다(도 27).

유사한 방식으로, 거골 절제 가이드 마운트(122)가 환자의 거골 이미지 데이터에 추가될 때, 환자의 상부 거골의 해부학적 표면 형상, 예를 들면, 표면 형태는, 등각 뼈 결합면(137)에 상호 보완적으로 맵핑될 수 있다. 디지털 이미지의 상호 보완적인 맵핑에 따라, 뼈 표면 상의 국부 돌기부는 등각 뼈 결합면(137) 상에서 국부 함몰부가 되도록 하고, 뼈 표면 상의 국부 함몰부는 등각 뼈 결합면(137) 상에서 국부 돌기부가 되도록 하는 결과를 초래한다는 것이 또한 이해될 것이다. 이러한 방식으로, 등각 뼈 결합면(137)은 환자의 하부 경골의 선택된 부위의 해부학적 표면 형상에 상호 보완적이고 실질적으로 좌우변환 이미지로 재형성된다. 이러한 상호 보완적인 뼈 표면 맵핑의 결과로써, 다른 외부 또는 내부 가이드 고정 장치 필요 없이, 거골 절제 가이드 마운트(122)는, 환자의 원래 거골의 대응하는 부분의 상호 보완적인 표면 형태로 해제가능하게 "고정(lock)"된다.

발목관절 전치환술을 지속하기 위하여, 외과의사는 먼저 절제 가이드 마운트(122)의 등각 뼈 결합면(137)이 상부 거골(124)의 노출된 표면의 표면 형태와 "고정"할 때까지 절제 가이드 마운트(122)를 상부 거골(124) 상에 배향한다. 절제 가이드 마운트(122)가 환자의 상부 거골 상에 고정된 상태에서, 외과의사는 적절하게 형성된 원위부 절제 가이드(200)를 절제 가이드 마운트(122)의 가이드 수용 리세스(179)에 프레스 끼워 맞춘다. 이는, 절제 가이드 마운트(122)가 절제 가이드(200)와 환자의 뼈 사이에 개재되도록 한다(도 21, 28, 32, 및 33). 절제 가이드 마운트(122)가 선택된 뼈 부위에 대하여 정밀하게 위치되고, 절제 가이드(200)-절제 가이드 마운트(122) 구성체가, 등각 뼈 결합면(137)에 형성된, 뼈 표면 거칠기에 대응하는 함몰부에서 뼈 표면 거칠기의 결합에 의해 환자의 뼈에 적합하게 고정된 상태에서, 외과의사는 환자의 뼈를 절제하기 위하여 전형적인 수술용 블레이드(151) 및 절제 가이드(200)의 절제 슬롯(196)을 사용한다(도 34).

본 발명은 여기에 기술되고 도면에 도시된 특정 구성에만 결코 제한되지 않고, 청구범위의 범위 내에서의 어떠한 변경 및 균등물도 또한 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

20 절제 가이드 로케이터
26 절제 가이드
36, 40 뼈 결합면
49 가이드 하우징
55 환형 벽

Claims (30)

1. 표면 형태(surface topography)를 가지는 뼈를 절제하는데 사용되는 절제 가이드 로케이터(locator)로서,
   절제될 상기 뼈의 상기 표면 형태에 상호 보완적인 표면을 가지는 뼈 결합부; 및
   상기 뼈 결합부의 상기 표면이 상기 뼈에 대하여 접촉하여 배치되면서, 절제 가이드를 제 위치에 유지하도록 상기 절제 가이드를 수용하기 위한 크기를 가지는 소켓
   을 포함하는 절제 가이드 로케이터.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 뼈 결합부의 상기 표면은 표면 형태를 포함하고,
   하나 이상의 국부 돌기부가, 상기 뼈의 상기 표면 형태의 일부를 형성하는 하나 이상의 대응 국부 함몰부의 위치, 형상, 및 크기에 상호 보완적인, 위치, 형상, 및 크기를 가지는, 절제 가이드 로케이터.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 뼈 결합부의 상기 표면은 표면 형태를 포함하고,
   하나 이상의 국부 함몰부가, 상기 뼈의 상기 표면 형태의 일부를 형성하는 하나 이상의 대응 국부 돌기부의 위치, 형상, 및 크기에 상호 보완적인, 위치, 형상, 및 크기를 가지는, 절제 가이드 로케이터.
4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
   상기 뼈의 상기 표면은 관절융기면(condylar surface)을 포함하는, 절제 가이드 로케이터.
5. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
   상기 뼈의 상기 표면은 관절면(articular surface)을 포함하는, 절제 가이드 로케이터.
6. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
   상기 뼈의 상기 표면은 피질면(cortical surface)을 포함하는, 절제 가이드 로케이터.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 뼈 결합부의 상기 표면은, 상기 뼈의 선택된 부위의 해부학적 표면 형상에 상호 보완적이고 실질적으로 좌우변환된 이미지(mirror image)를 포함하는, 절제 가이드 로케이터.
8. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
   상기 하나 이상의 국부 돌출부 및 상기 하나 이상의 대응 국부 함몰부는, 상기 절제 가이드의 상기 뼈 결합부의 상기 표면과 상기 뼈의 상기 표면이 해제가능하게 상호고정하도록 서로 단단히 결합하는, 절제 가이드 로케이터.
9. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
   적어도 하나의 상기 뼈 표면 돌출부와 상기 절제 가이드 로케이터의 뼈 결합면에 형성된 대응하는 상호 보완적인 함몰부와의 결합이, 상기 돌출부와 상기 함몰부 사이의 상대적인 이동을 방지하는, 절제 가이드 로케이터.
10. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    적어도 하나의 상기 뼈 표면 함몰부와 상기 절제 가이드 로케이터의 뼈 결합면에 형성된 대응하는 상호 보완적인 돌출부와의 결합이, 상기 함몰부와 상기 돌출부 사이의 상대적인 이동을 방지하는, 절제 가이드 로케이터.
11. 표면 형태를 가지는 뼈를 절제하는데 사용되는 절제 가이드 로케이터로서,
    절제될 상기 뼈의 상기 표면 형태에 상호 보완적인 표면을 가지는 뼈 결합부; 및
    상기 뼈 결합부의 상기 표면이 상기 뼈에 대하여 접촉하여 배치되면서, 절제 가이드를 제 위치에 유지하도록, 상기 절제 가이드가 소켓에 프레스 끼워 맞춰져서, 탄성 벽의 일부와 작동가능하게 결합할 때, 에너지를 저장하기 위하여 배치되는 상기 탄성 벽에 의해 형성되는 상기 소켓
    을 포함하는 절제 가이드 로케이터.
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 뼈 결합부의 상기 표면은 표면 형태를 포함하고,
    하나 이상의 국부 돌기부가, 상기 뼈의 상기 표면 형태의 일부를 형성하는 하나 이상의 대응 국부 함몰부의 위치, 형상, 및 크기에 상호 보완적인, 위치, 형상, 및 크기를 가지고,
    상기 뼈 결합부의 상기 표면은 표면 형태를 더 포함하고,
    하나 이상의 국부 함몰부가, 상기 뼈의 상기 표면 형태의 일부를 형성하는 하나 이상의 대응 국부 돌기부의 위치, 형상, 및 크기에 상호 보완적인, 위치, 형상, 및 크기를 가지는, 절제 가이드 로케이터.
13. 청구항 11에 있어서,
    상기 뼈의 상기 표면은 관절융기면, 관절면, 피질면 중 적어도 하나를 포함하는, 절제 가이드 로케이터.
14. 청구항 11에 있어서,
    상기 뼈 결합부의 상기 표면은, 상기 뼈의 선택된 부위의 해부학적 표면 형상에 상호 보완적이고 실질적으로 좌우변환된 이미지를 포함하는, 절제 가이드 로케이터.
15. 청구항 12에 있어서,
    상기 하나 이상의 국부 돌출부 및 상기 하나 이상의 대응 국부 함몰부는, 상기 절제 가이드의 상기 뼈 결합부의 상기 표면과 상기 뼈의 상기 표면이 해제가능하게 상호고정하도록 서로 단단히 결합하는, 절제 가이드 로케이터.
16. 청구항 12에 있어서,
    적어도 하나의 상기 뼈 표면 돌출부와 상기 절제 가이드 로케이터의 뼈 결합면에 형성된 대응하는 상호 보완적인 함몰부와의 결합이, 상기 돌출부와 상기 함몰부 사이의 상대적인 이동을 방지하는, 절제 가이드 로케이터.
17. 청구항 12에 있어서,
    적어도 하나의 상기 뼈 표면 함몰부와 상기 절제 가이드 로케이터의 뼈 결합면에 형성된 대응하는 상호 보완적인 돌출부와의 결합이, 상기 함몰부와 상기 돌출부 사이의 상대적인 이동을 방지하는, 절제 가이드 로케이터.
18. 표면 형태를 가지는 뼈를 절제하는데 사용되는 절제 가이드 로케이터로서,
    절제될 상기 뼈의 상기 표면 형태에 상호 보완적인 표면을 가지는 뼈 결합부; 및
    상기 뼈 결합부의 상기 표면이 상기 뼈 표면에 대하여 상호고정되어 배치되면서, 절제 슬롯을 상기 뼈 결합부에 대해 실질적으로 고정된 배향으로 유지하기 위하여, 상기 절제 슬롯을 구비한 절제 가이드를 프레스 끼워맞춤에 의해 수용하도록 하는 크기를 가지는 소켓
    을 포함하는 절제 가이드 로케이터.
19. 청구항 18에 있어서,
    상기 뼈 결합부의 상기 표면은 표면 형태를 포함하고,
    하나 이상의 국부 돌기부가, 상기 뼈의 상기 표면 형태의 일부를 형성하는 하나 이상의 대응 국부 함몰부의 위치, 형상, 및 크기에 상호 보완적인, 위치, 형상, 및 크기를 가지고,
    상기 뼈 결합부의 상기 표면은 표면 형태를 더 포함하고,
    하나 이상의 국부 함몰부가, 상기 뼈의 상기 표면 형태의 일부를 형성하는 하나 이상의 대응 국부 돌기부의 위치, 형상, 및 크기에 상호 보완적인, 위치, 형상, 및 크기를 가지는, 절제 가이드 로케이터.
20. 청구항 18에 있어서,
    상기 뼈의 상기 표면은 관절융기면, 관절면, 피질면 중 적어도 하나를 포함하는, 절제 가이드 로케이터.
21. 청구항 18에 있어서,
    상기 뼈 결합부의 상기 표면은, 상기 뼈의 선택된 부위의 해부학적 표면 형상에 상호 보완적이고 실질적으로 좌우변환된 이미지를 포함하는, 절제 가이드 로케이터.
22. 청구항 19에 있어서,
    상기 하나 이상의 국부 돌출부 및 상기 하나 이상의 대응 국부 함몰부는, 상기 절제 가이드의 상기 뼈 결합부의 상기 표면과 상기 뼈의 상기 표면이 해제가능하게 상호고정하도록 서로 단단히 결합하는, 절제 가이드 로케이터.
23. 청구항 19에 있어서,
    적어도 하나의 상기 뼈 표면 돌출부와 상기 절제 가이드 로케이터의 뼈 결합면에 형성된 대응하는 상호 보완적인 함몰부와의 결합이, 상기 돌출부와 상기 함몰부 사이의 상대적인 이동을 방지하는, 절제 가이드 로케이터.
24. 청구항 19에 있어서,
    적어도 하나의 상기 뼈 표면 함몰부와 상기 절제 가이드 로케이터의 뼈 결합면에 형성된 대응하는 상호 보완적인 돌출부와의 결합이, 상기 함몰부와 상기 돌출부 사이의 상대적인 이동을 방지하는, 절제 가이드 로케이터.
25. 절제 가이드 마운트(mount)로서,
    절제될 뼈의 각각 별개의 표면 형태에 상호 보완적인 두 개의 표면을 가지는 뼈 결합부; 및
    상기 뼈 결합부에 부착되는 하우징부로서, 상기 하우징은, 프레스 끼워맞춤에 의해 절제 가이드를 수용하도록 배치되고 크기를 가지는 탄성 환형 벽에 의해 형성되는 소켓을 포함하고, 따라서, 상기 뼈 결합부의 상기 두 개의 표면이 절제될 뼈의 상기 두 개의 표면과 상호고정되어 배치되면서, 상기 소켓 내의 상기 절제 가이드를 배치하고 고정시키도록 하고, 사전에 정해진 위치에 상기 절제 가이드를 유지시키도록 하는 상기 하우징부
    를 포함하는 절제 가이드 마운트.
26. 절제 가이드 로케이터로서,
    절제될 뼈의 일부와 결합하도록 하는 크기를 가지는 베이스로서, 상기 뼈의 표면 형태에 지형적으로 상호 보완적인 표면을 가지는 상기 베이스; 및
    상기 베이스에 부착되는 하우징으로서, 상기 하우징은, 절제 가이드가 탄성 주변 벽(resilient peripheral wall)에 작동가능하게 결합하도록 소켓에 프레스 끼워 맞춰질 때 에너지를 저장하기 위해 배치되는 상기 탄성 주변벽에 의해 형성되는 상기 소켓을 포함하고, 따라서, 상기 뼈 결합부의 상기 지형적으로 상호 보완적인 표면이 상기 뼈 표면과 상호고정되어 배치되면서, 상기 뼈에 대하여 사전에 정해진 위치에 상기 절제 가이드를 유지하는, 상기 하우징
    을 포함하는 절제 가이드 로케이터.
27. 절제 가이드 로케이터 형성 방법으로서,
    표면 형태를 포함하는 뼈의 해부학적으로 정밀한 이미지를 생성하는 단계;
    상기 해부학적으로 정밀한 이미지를 디지털 모델로 전환하는 단계;
    복합 디지털 모델을 형성하기 위하여 절제 가이드 로케이터의 디지털 표시를 상기 디지털 모델에 추가하는 단계;
    상기 절제 가이드 로케이터의 뼈 결합부 상에 상기 표면 형태 중 하나를 상호 보완적으로 맵핑하는 단계; 및
    상기 복합 디지털 모델을 기초로 상기 절제 가이드 로케이터를 제조하여, 제조된 절제 가이드 로케이터가, 뼈 결합부 상의 상호 보완적인 상기 표면 형태 및 프레스 끼워맞춤으로 절제 가이드를 수용하도록 하는 크기를 가지는 수용 포켓을 포함하도록 형성되는 단계
    를 포함하는 절제 가이드 로케이터 형성 방법.
28. 절제 가이드 로케이터 형성 및 뼈 절제를 위한 절제 가이드 배치 방법으로서,
    표면 형태를 포함하는 뼈의 해부학적으로 정밀한 이미지를 생성하는 단계;
    상기 해부학적으로 정밀한 이미지를 디지털 모델로 전환하는 단계;
    복합 디지털 모델을 형성하기 위하여 절제 가이드 로케이터의 디지털 표시를 상기 디지털 모델에 추가하는 단계;
    상기 절제 가이드 로케이터의 뼈 결합부 상에 상기 표면 형태 중 하나를 상호 보완적으로 맵핑하는 단계;
    상기 복합 디지털 모델을 기초로 상기 절제 가이드 로케이터를 제조하여, 제조된 절제 가이드 로케이터가, 뼈 결합부 상의 상호 보완적인 상기 표면 형태 및 프레스 끼워맞춤으로 절제 가이드를 수용하도록 하는 크기를 가지는 수용 포켓을 포함하도록 형성되는 단계; 및
    상호 보완적인 상기 표면 형태가 상기 뼈 결합부를 상기 뼈의 대응하는 부분에 고정시키도록 상기 절제 가이드 로케이터를 상기 뼈에 적용하는 단계
    를 포함하는 절제 가이드 로케이터 형성 및 뼈 절제를 위한 절제 가이드 배치 방법.
29. 청구항 28에 있어서,
    상기 절제 가이드 로케이터의 상기 수용 포켓에 절제 가이드를 삽입시키는 단계를 더 포함하는, 절제 가이드 로케이터 형성 및 뼈 절제를 위한 절제 가이드 배치 방법.
30. 청구항 29에 있어서,
    상기 절제 가이드 로케이터가 상기 절제 가이드와 상기 뼈 사이에 개제되도록, 상기 절제 가이드를 상기 뼈에 핀 고정시키는 단계를 더 포함하는, 절제 가이드 로케이터 형성 및 뼈 절제를 위한 절제 가이드 배치 방법.

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