KR100450549B1 - 관골구 보철물 - Google Patents

Abstract

관골구 보철물은 고정 장치(3)에 의해 함께 유지되는 외부 쉘(1) 및 베어링 삽입부(2)를 포함한다. 고정 장치는 탄성 립(6) 및 이와 상호 작용하는 언더컷 표면(4)을 구비한다. 치수는 일단 장착되면, 립의 팁(9)이 립(6)의 절곡 변형으로 언더컷 표면(4) 상에 안착될 수 있도록 선택된다. 이를 수행하기 위해서, 언더컷 표면(4)은 보철물의 중심 축에 대하여 립의 팁(9)이 형성하는 각보다 작은 각을 형성한다.

Description

관골구 보철물{COTYLOID CAVITY PROSTHESIS}

주지의 이런 종류의 관골구 보철물에서 폴리에틸렌으로 제작된 베어링 삽입부는 외부 쉘의 돌기의 후방에 스냅결합되는 탄성 보유 립을 갖고 있다(미국 특허 제5,133,764호). 베어링 삽입부가 외부 쉘 내에 견고하게 안착되는 것을 보장하기 위해서 립과 언더컷 표면 사이에 어떤 유극도 피해야 한다. 그러나, 제작 공차를 고려해야 함으로 이 목적은 실제로 달성될 수 없다.

본 발명은 외부 쉘에 언더컷 표면 및 이의 후방에서 결합되고 베어링 삽입부로부터 보철물의 개방 측을 향해서 외향으로 경사져 돌출되는 탄성 립을 구비하는 고정 장치에 의해서 베어링 삽입부가 외부 쉘 내에 유지되도록 된 관골구 보철물에 관한 것이다.

도1은 두 가지 다른 피팅 단계에서의 관골구를 통해서 본 종단면도이다.

도2는 피팅 시에 발생하는 립의 변형 상태를 도시하는 확대 부분 단면도이다.

도3은 완전히 장착된 상태에서 도1과 유사한 종단면도이다.

도4는 장착된 상태에서 고정 장치의 확대 부분 단면도이다.

도5는 립의 접촉 지점에서 기하학적 조건을 나타내는 도면이다.

본 발명의 목적은 본 명세서의 도입부 및 청구항 제1항의 전제부에서 제시된 형태로서, 삽입부가 공차 보정값은 갖지만 유극은 없는 방식으로 쉘 내에 장착되는 것을 허용하는 관골구 보철물을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 해결책은 청구항 제1항의 특징부에 제시되어 있다. 일단 장착되면, 접촉 지점에서, 언더컷 표면은 장착 장치에 대해 언더컷 표면과의 접촉점에서 립의 팁의 변형선 상의 접선이 형성하는 각보다 작은 각을 형성하고, 베어링 삽입부의 립은 절곡 변형되어 팁이 언더컷 표면 상에 자동 체결식으로 안착된다.

변형선은 립의 팁이 립의 절곡 변형 시에 언더컷 표면에 의해서 팁에 가해지는 힘에 의해 그 위를 이동하게 되는 곡선이다. 접촉 지점에서, 이 곡선은 언더컷 표면에 의해 견고하게 유지되는 립의 팁이 만일 언더컷 표면이 없다면 더 외향으로 이동하게 되는 방향을 갖는다. 전술된 언더컷 표면 및 립의 팁의 변형선의 방향의 기준 방향은 삽입부의 장착 방향이었다. 기준 방향은 상기 두 방향의 비교를 위해 선택된 것이므로 중요하지 않다. 간명성을 위해서, 보철물의 중심 축이 이들 목적을 위해서 청구항에 기재되나, 이 중심축의 방향이 복잡한 보철물의 형상에서 어떻게 결정되는가는 이것이 고정되어 있는 한 이의 정확한 방향은 논점이 아니기 때문에 중요한 것이 아니다.

립의 절곡 변형력으로, 립의 팁은 반경 방향으로 특히, 축 방향으로 언더컷 표면에 탄성력을 가하고, 이의 반력은 베어링 삽입부를 예컨대, 관골구의 바닥에 의해서 형성된 제한 정지 부재 상의 유극이 없는 단부 위치로 도달할 때까지 외부 쉘 내로 더욱 가압한다. 이렇게 함으로써, 립은 언더컷 표면과 적절하게 자동 체결식으로 상호작용한다. 이는 립과 언더컷 표면의 기하학적 관계는 삽입부를 외부 쉘에서 해제시키고자 하는 힘의 작용 하에서 립은 언더컷 표면을 따라서 활주할 수 없고, 스냅 아웃될 수 없고 대신 마찰에 의해서 견고하게 유지되도록 선택되는 것으로 이해되어야 한다.

모든 경우에 있어 이 조립체의 상기 상태가 성취되는 것을 보장하기 위해서, 언더컷 표면 및 립의 치수는 립이 공차 내에서 가장 큰 편차를 가지는 경우라도 언더컷 표면에 도달할 수 있도록 언더컷 및 립의 치수가 선택된다. 이 조건은 언더컷 표면이 이 방향에서 일어날 수 있는 모든 치수 공차보다 큰 축방향 연장부를 갖도록 구성될 수 있기에 용이하게 성취될 수 있다. 또한, 립의 팁과 접촉하도록 된 언더컷 표면의 모든 영역은 립의 팁이 힘을 받지 않은 상태의 직경보다 작은 직경을 갖도록 구성된다.

주지된 유사한 종류의 보철물에서 립은 보철물의 개방 측부에서 내향으로 멀리 연장되어 외부 쉘에 대해 반경 방향으로 가압한다(미국 특허 제5,507,828호). 립은 자동 체결식으로 접촉 표면과 상호작용하지 않고 보철물의 개방 측부를 향해서 축방향으로 작용하는 힘의 영향으로 외향으로 활주해서, 위치에서 이탈될 수 있다.베어링 삽입부의 립과 상호 작용하는 언더컷 표면은 돌기 예컨대 비드의 일부 또는 리세스 예컨대 홈 특히 환형의 홈의 일부분이 될 수 있다. 리세스 또는 돌기는 주연부 전체를 따라서 또는 이의 일부분에만 제공될 수 있고, 따라서 립은 환형의 립 또는 예컨대 손가락과 같이 상호 작용하는 수 개의 세그먼트로 구성될 수 있고, 돌기는 걸쇠처럼 구성될 수 있다.

전술된 바에서 립은 베어링 삽입부에 배치되고 언더컷은 관골구에 배치되는 것이 보통이지만, 재료의 물성이 허용된다면 역으로 립이 관골구에 제공되고 언더컷이 베어링 삽입부에 제공되는 것도 가능하다.

본 발명은 양호한 예시적인 실시예를 도시하는 도면을 참조해서 이하에 보다 상세하게 설명되어 있다.

관골구 보철물은 외부 쉘(1) 및 베어링 삽입부(2)를 포함한다. 예컨대 금속으로 제작된 외부 쉘은 좌골(hip bone)에 이식하기 위해서 필요한 형태로 외부적으로 구성된다.

삽입부(2)는 폴리에틸렌 또는 베어링에 적합한 다른 재료로 제작된다. 이 경우에 삽입부(2)는 립을 형성하여야 함으로 탄성적으로 변형 가능해야 한다. 외부 쉘(1)의 내부 구조는 삽입부가 외부 쉘에 의해서 충분히 지지되는 식으로 삽입부(2)의 외부 구조에 대응한다. 도시된 예에서 이들은 구형이고 완전한 표면 접촉으로 서로 포개져 있다. 이 접촉은 가능한 한 유극이 없게 유지되어야 한다.

삽입부(2)는 도3에서 참조 부호 3으로 전체적으로 지시된 고정 장치에 의해서 외부 쉘(1) 내에 유지되고, 도4에 보다 상세하게 도시되어 있다. 상기 고정 장치는 외부 쉘의 내부 표면의 홈(5)에 의해서 형성된 언더컷 표면(4) 및 삽입부로부터 사방으로 돌출되고 언더컷 표면(4)과 상호 작용하는 립(6)을 포함한다. 립(6)은 적절한 항복을 일으킬 수 있는 충분한 길이를 갖는 것을 보장하기 위해서 두 개의 홈(7, 8)에 의해 둘러싸여 있다. 이는 언더컷 표면(4)과 상호 작용하도록 된 팁(9)을 갖는다. 고정 장치(3)는 외부 쉘의 자유 에지(10) 근처에 배열된다. 삽입부(2)는 반경방향 외향으로 돌출되는 에지 플랜지(11)를 갖는데, 이는 구조를 보강하는 역할을 하고, 또한 외과의사가 삽입부를 외부 쉘(1) 내에 끼우는 수술을 도와준다. 이의 후방 표면(12)은 최소의 유극으로 외부 쉘 에지(10)의 전방면과 상호 작용해서 삽입의 마지막 단계에서는 필요한 단부 위치에 도달한 삽입부의 위치에 힘을 가해서 립(6)이 홈(5)에 결합하는 것을 보장한다.

처음 제작된 것과 같은 힘을 받지 않은 상태(도1의 왼쪽)에서 립(6)은 단면이 장방형이다. 이는 전체적으로 정점부가 보철물의 바닥을 향해 있는 원추형을 형성한다. 따라서, 립은 보철물의 개방 측을 향해서 경사져서 외향으로 연장된다. 도2에서는 힘을 받지 않은 장방형 상태의 외부 립 플랭크를 참조 부호 A로 나타내고 있다.

피팅 순서의 개시 시에, 립(6)은 립의 팁(9)보다 상당히 작은 직경을 갖는 영역(13)을 통과한다. 따라서, 립은 실제로 도1의 오른쪽에서 도시된 것과 같이 변형된다. 이 상당히 변형된 위치를 도2에서 참조 부호 B로서 나타낸다.

립이 홈(5)에 도달하는 순간에 도4에 도시된 것과 같이 립은 언더컷 표면(4) 상에 안착될 때까지 반경방향으로 튀어 올라 홈 속으로 스냅결합된다. 이 립의 절곡의 상태는 도2에서 참조 부호 C로 나타낸다.

또한, 도2는 립의 팁(9)이 다양한 변형 상태에서 머무는 선(15)을 도시한다. 청구항에서, 이 선은 립의 팁의 변형선으로 참조된다. 언더컷 표면(4)은 베어링 삽입부 및 외부 쉘이 가능 최대 치수 공차를 갖는 경우에도 항상 변형선(15)이 언더컷 표면과 부딪치도록 배치된다. 더욱이 이의 반경은 립의 팁에 의해서 부딪치는 언더컷 표면(4)의 부분은 어쨌든 립의 팁보다 작은 직경을 갖도록 립의 팁의 반경에 관련하여 선택된다. 또한, 일단 장착되면, 립의 팁은 항상 립의 절곡 변형으로 언더컷 표면(4)에 안착되는 것이 보장된다.

이 위치에서, 립의 탄성 변형력은 베어링 삽입부를 외부 쉘로 가압하는 반력을 유발한다. 이러한 식으로, 여전히 존재할 수 있는 유극의 어떠한 영역도 밀봉된다. 이는 늦어도 베어링 삽입부의 기계적인 로딩 시에 발생한다.

언더컷 표면(4)과 립의 팁(9)의 상호작용은 만일 도4에 참조 부호 α로 도시되고 보철물의 중심 축(16)에 평행하게 연장되는 기준선(17)에 대하여 언더컷 표면(4)이 형성하는 각이 기준선과 접촉 지점(19)에서 립의 팁의 변형선(15) 상에서의 접선에 대응하는 방향(18) 사이의 각β보다 작다면 보장된다. 이는 언더컷 표면(4)에 머무는 립의 팁(9)이 더 이동할 수 있는 방향이다.

립의 팁이 언더컷 표면(4) 상에 안착되는 것을 보장하기 위해서, 홈(5)의 내부 경계면(20)은 항상 립(6)에서 충분한 거리에 머물러야 한다.

만일 립(6)과 언더컷 표면(4)이 교차하는 지점에서 각이 자동 체결이 일어나도록 선택되거나 또는 적어도 립(6)이 장착 방향으로 언더컷 표면(4) 상에서 역활주 할 때 힘이 보철물을 삽입할 때 예상된 해제력보다 크다면, 삽입부(2)가 항상 유극 없이 외부 쉘(1) 내에 유지되는 것이 보장된다. 이러한 이유로, 립(6)이 장착 직후부터 계속 작용하는 탄성력을 오랜 기간 동안 유지할 필요가 없다. 대신, 폴리에틸렌 같은 재료를 사용하면, 이 힘은 점차적으로 감소된다는 것을 예상할 수 있다. 그러나, 이는 실질적으로 유지 작용을 손상시키지는 않는다.

각(α)은 적절하게는 15°와 40°사이이고, 좀 더 양호하게는 20°와 30°사이이다. 각(α)과 각(β)사이의 차는 적절하게는 30°이하이고, 바람직하게는 20°정도이다.

Claims (4)

1. 외부 쉘(1)에 언더컷 표면(4) 및 이의 후방에 결합되고 베어링 삽입부(2)로부터 보철물의 개방 측을 향해서 외향으로 경사져 돌출되는 탄성 립(6)을 구비한 고정 장치(3)에 의해서 베어링 삽입부(2)가 외부 쉘(1) 내에 유지되도록 된 관골구 보철물에 있어서,

   상기 언더컷 표면(4)은 보철물의 중심 축(16)에 대하여 언더컷 표면과의 접촉 지점(19)에서 립의 팁의 변형선(15, 18) 상의 접선보다 작은 각(α)을 형성하고,

   상기 립의 팁(9)은 립(6)의 절곡 변형력의 작용 하에서 자동 체결식으로 언더컷 표면(4)에 안착되는 것을 특징으로 하는 관골구 보철물.
2. 제1항에 있어서, 상기 언더컷 표면(4)은 홈(5)에 의해서 형성되는 것을 특징으로 하는 관골구 보철물.
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