(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記刺激伸張手段は、前記第1植立バーの一端部と、前記第2植立バーの一端部との間と、前記第1植立バーの他端部と、前記第2植立バーの他端部との間と、にそれぞれ配置される1対で具備されることを特徴とする請求項1に記載の骨成長促進用インプラント装置。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本発明の最善の実施例については、添付された図面を参照し、以下でさらに詳細に説明する。
【0016】
以下、添付された図面を参照し、本発明の望ましい実施例による骨成長促進用インプラント装置について詳細に説明する。
【0017】
図1は、本発明の第1実施例による骨成長促進用インプラント装置を示した正面図であり、
図2は、本発明の第1実施例による骨成長促進用インプラント装置を示した側面図であり、
図3は、本発明の第1実施例による骨成長促進用インプラント装置の刺激伸張手段を示した例示図である。
【0018】
図1ないし
図3から分かるように、前記骨成長促進用インプラント装置100は、第1植立バー10、第2植立バー20及び刺激伸張手段30を含む。
【0019】
ここで、前記骨成長促進用インプラント装置100は、成長板5が上下方向に引っ張られるように、成長板5の周辺部に引っ張り力を加え、骨の長さ成長を促進させる装置を意味する。
【0020】
一方、前記第1植立バー10は、施術対象長骨1の成長板5内側に対応する骨幹端3を貫通するように植立され、前記第2植立バー20は、前記第1植立バー10と平行に配置されるが、前記成長板5外側の骨端4を貫通するように植立される。
【0021】
このとき、前記施術対象長骨1は、大腿骨(femur)、頸骨(tibia)、上腕骨(humerus)のような長さが長い骨のうち、成長促進のための施術が計画された部分を意味し、施術者の判断、あるいは被施術者の要請によって設定される。
【0022】
ここで、前記長骨1は、骨幹2、骨幹端3、成長板5、骨端4、関節軟骨7などによって具備され、前記第1植立バー10及び前記第2植立バー20は、成長板5の両側に位置した、骨幹端3と骨端4とにそれぞれ植立されることが望ましい。
【0023】
一方、前記第1植立バー10及び前記第2植立バー20の配置方向は、前記長骨1の目標成長方向に対応して設定される。また、前記第1植立バー10及び前記第2植立バー20は、前記長骨1の目標成長方向と垂直方向に相互平行に植立される。これにより、前記第1植立バー10及び前記第2植立バー20の離隔時、成長板5各部分に均一な引っ張り力が加えられる。
【0024】
そして、前記第1植立バー10及び前記第2植立バー20は、人体の拒絶反応がないチタン(titanum)系の合金や、テフロン(登録商標)系の合成樹脂によって具備されることが望ましい。
【0025】
詳細には、前記施術対象長骨1が設定されれば、前記長骨1に対応する皮膚組織6が切開され、前記骨幹端3及び骨端4が露出され、ドリル装置を利用し、前記骨幹端3及び骨端4に施術孔を形成する。
【0026】
このとき、前記第1植立バー10及び前記第2植立バー20は、前記形成された施術孔を介して、前記骨幹端3あるいは骨端4の内部に植立される。ここで、前記第1植立バー10及び前記第2植立バー20は、植立された部分のサイド方向厚より長い長さに具備され、両端部が、前記長骨1の両側部に露出される。
【0027】
ここで、前記第1植立バー10及び異なるなっている長さに具備されることも可能であるということは言うまでもない。
【0028】
ここで、前記露出された各植立バー10,20の両端部に、前記刺激伸張手段30が結合され、前記各植立バー10,20は、前記刺激伸張手段30の伸張により、相互離隔されるように加圧され、前記植立バー10,20の間が離隔される。これにより、前記成長板5には、長骨1の長さ成長を促進することができる引っ張り力が加えられる。
【0029】
このとき、前記第1植立バー10及び前記第2植立バー20は、六角柱状あるいは円柱状に具備され、前記刺激伸張手段30を介した加圧時、反りが防止される。また、各植立バー10,20に加えられた圧力が施術孔の内部で分散され、施術孔及び骨端/骨幹端の損傷が防止される。
【0030】
一方、前記刺激伸張手段30は、前記施術対象長骨1の外面に隣接するように配置され、前記施術対象長骨を覆い包む皮膚組織6内部に設置される。また、前記刺激伸張手段30は、前記植立バー10,20との間隔増大を介して、前記成長板5が引っ張られるように、前記各植立バー10,20の端部間で伸張する。
【0031】
このとき、前記刺激伸張手段30は、前記各植立バー10,20の一端部間及び他端部間にそれぞれ配置されるように、1対で具備されることがさらに望ましい。また、前記各刺激伸張手段30は、同一長に伸張するように具備されることも可能であり、相互異なる長さに伸張するように具備されることも可能である。
【0032】
詳細には、前記刺激伸張手段30は、前記長骨1の一側部に露出された第1植立バー10の一端部、及び前記第2植立バー20の一端部の間に配置される第1伸張ロッド部30aを含むことが望ましい。また、前記刺激伸張手段30は、前記長骨1の他側部に露出された第1植立バー10の他端部、及び前記第2植立バー20の他端部の間に配置される第2伸張ロッド部30bを含むことが望ましい。
【0033】
このとき、前記刺激伸張手段30は、前記長骨1の表面に沿って、前記各植立バー10,20間が連結されるように、前記各植立バー10,20に結合される。また、前記刺激伸張手段30が、前記各植立バー10,20に結合された後、前記長骨1が露出されるように切開された皮膚組織6が縫合され、前記長骨1及び前記皮膚組織6の間には、骨成長促進用インプラント装置100が設置される。
【0034】
このように、成長板5は、前記刺激伸張手段30の伸張により、前記長骨1が成長板5両側を貫通するように植立された前記各植立バー10,20によって刺激される。このとき、前記各植立バー10,20及び前記刺激伸張手段30などの各構成部品は、コンパクトな構造で皮膚組織内部に装着される。
【0035】
これにより、前記施術対象長骨1に装置が設置された後、皮膚組織6が癒えさえすれば、着用者は、装置を着用した状態で日常的な生活が可能であり、製品の使用便宜性が向上する。
【0036】
ここで、前記刺激伸張手段30は、前記各植立バー10,20との間隔増大を介して、前記成長板5が引っ張られるように伸張する。
【0037】
詳細には、前記成長板5は、軟骨細胞の集団で構成される。このとき、前記成長板5は、軟骨細胞(chondrocyte)の増殖、肥大(hypertrophy)、細胞外間質(extracellular matrix)分泌、血管と骨前駆細胞との侵入、骨化(ossification)などの過程を介して、新たな骨が持続的に形成されうる。
【0038】
このとき、前記成長板5が引っ張られるというのは、骨幹端3と骨端4との間の空間が広くなる方向に引っ張られるという意味で理解することが望ましい。さらに、骨幹端3と骨端4との間隔増大により、成長板5を介した長骨1の長さ成長過程が促進される。
【0039】
ここで、前記軟骨細胞は、硬い床を走り回る衝撃にも損傷される可能性が存在するために、前記刺激伸張手段30を介して、前記各植立バー10,20に加えられる引っ張り力は、軟骨細胞が破損される圧力以下に設定されることが望ましい。
【0040】
このとき、前記刺激伸張手段30が1対の伸張ロッド部30a,30bによって具備され、前記各植立バー10,20の両端部が同時に加圧されるので、成長板5の各部分に均一な刺激が加えられる。それを介して、不均一な刺激による長骨1の異常成長が予防され、前記長骨1が、計画された成長方向に対応して正確に成長する。
【0041】
このように、前記刺激伸張手段30は、成長板5の両側に設置された前記各植立バー10,20との間隔が増大するように伸張され、成長板5には、外側に引っ張られる引っ張り力が加えられ、長骨1の長さ成長が促進される。
【0042】
また、従来のように、皮膚組織6と長骨1とを同時に引っ張るのではなく、前記各植立バー10,20及び前記刺激伸張手段30などの構成部品が、皮膚組織6内の長骨に直接設置される。これにより、皮膚組織6の損傷なしに、成長板5に円滑な刺激付与が可能であり、製品の成長促進性能が向上する。
【0043】
一方、前記刺激伸張手段30の両端部、前記各伸張ロッド部30a,30bの両端部は、前記第1植立バー10及び前記第2植立バー20の端部に結合されることが望ましい。
【0044】
すなわち、前記第1伸張ロッド部30aの上端部は、前記第1植立バー10の一端部に結合されるが、前記第1伸張ロッド部30aの下端部は、前記第2植立バー20の一端部に結合されることが望ましい。また、前記第2伸張ロッド部30bの上端部は、前記第1植立バー10の他端部に結合されるが、前記第2伸張ロッド部30bの下端部は、前記第2植立バー20の他端部に結合されることが望ましい。
【0045】
このとき、前記各伸張ロッド部30a,30bは、既設定の第1温度以上で曲率が低下するように変態される弾性的な形状記憶合金材質のラウンドされたバー形状に具備されることが望ましい。
【0046】
すなわち、前記各伸張ロッド部30a,30bは、円弧型のラウンドされたバー状に具備され、既設定の第1温度未満で大きい曲率を有するが、既設定の第1温度以上で曲率が低下する形状記憶合金によっても具備される。
【0047】
このとき、曲率が高いというのは、反った程度が大きいという意味であり、曲率が低下するというのは、反った程度が低減し、直線形状に近くなるという意味に理解することが望ましい。
【0048】
詳細には、前記形状記憶合金は、事前に指定された一定温度において、決められた形状に復帰する特性を有した合金を意味する。ここで、前記形状記憶合金は、ニッケル(Ni)/チタン(Ti)合金、銅/亜鉛合金、金/銅/亜鉛合金など多様な種類によって具備され、人体の拒絶反応が最小化されたニチノール合金(nitinol:Ni−Ti alloy)によって具備されることが望ましい。
【0049】
このとき、前記各伸張ロッド部30a,30bは、任意の形状を記憶している合金を冷却し、マルテンサイト状態にした後、形状を変化させ、加熱時、記憶された形状に復元される1方向形状記憶合金によっても具備される。さらに、前記各伸張ロッド部30a,30bは、オステナイト状態の形状と、マルテンサイト状態の形状とをいずれも記憶し、加熱、冷却によって形状が変換される2方向形状記憶合金によって具備されることも可能である。
【0050】
例えば、前記各伸張ロッド部30a,30bが、1方向形状記憶合金によって具備された場合、第1温度で変形される形状が、曲率が低い直線に近いバー形状に設定され、前記第1温度は、一般的な体温である36.5℃前後に設定される。
【0051】
このとき、前記各伸張ロッド部30a,30bは、第1温度未満で曲率が高い円形に近いバー形状に変形された後で体内に設置され、体温によって第1温度以上に加熱され、記憶された形状に対応し、漸進的に変態されて曲率が低下する。
【0052】
ここで、前記各伸張ロッド部30a,30bは、2方向形状記憶合金によって具備されることも可能であり、第1温度未満で曲率が高い円形に近いバー形状を保存し、第1温度以上で曲率が低い直線に近いバー形状を保存することも可能であるということは言うまでもない。
【0053】
このとき、前記各伸張ロッド部30a,30bが冷却された状態で体内に設置された後、体温によって加熱されて曲率が低下することにより、前記第1植立バー10及び前記第2植立バー20の間隔が増大する。
【0054】
ここで、前記各伸張ロッド部30a,30bは、前記各植立バー10の端部間を連結するが、前記長骨1の表面に密着されるように、前方あるいは後方に勾配を有するように形成される。また、前記各伸張ロッド部30a,30bは、前記第1植立バー10及び前記第2植立バー10の端部に傾いた方向に結合される。
【0055】
このとき、前記各伸張ロッド部30a,30bの曲率が低下すれば、前記各植立バー10,20の端部は、前記各伸張ロッド部30a,30bの円弧方向に沿って傾くように加圧される。
【0056】
すなわち、前記伸張ロッド部30a,30bの形状変形による圧力が、前記各植立バー10,20が相互離隔された方向に直接加えられるのではなく、円弧方向に沿って傾くように分散される。
【0057】
また、円弧型の伸張ロッド部30a,30bは、ラウンドされた形状を介して、弾性的に変形されるので、各植立バー10,20に加えられた圧縮力を吸収し、植立バー10,20を安定して刺激することができる。
【0058】
このように、前記刺激伸張手段30がラウンドされて具備され、弾性的に変形されるが、各植立バー10,20には、形状変形時、発生した圧力が円弧方向に傾くように分散されて加えられる。これにより、過度な圧力負荷によって発生しうる成長板5あるいは長骨1の損傷なしに、安定した刺激付与が可能であり、製品の安全性が向上する。
【0059】
さらに、前記伸張ロッド部30a,30bは、前記植立バー10,20の間隔が増大するように、形状記憶合金から形成され、体温によって曲率が低下する円弧型単一部材によって具備される。これにより、簡素化された構造を介して、装置の小型化が容易になるので、皮膚組織6内部における異物感が最小化される。
【0060】
一方、前記各伸張ロッド部30a,30bは、1対で具備され、相互対称となる円弧形状に配置され、両端部に、前記植立バー10,20の端部に形成された挟貫部11aを取り囲んでヒンジ結合されるリング結束部31bが具備されることが望ましい。
【0061】
すなわち、前記第1伸張ロッド部30aは、後方に勾配を有するように形成された一つ31と、前方に勾配を有するように形成された他の一つ32と、によって具備され、前記第2伸張ロッド部30bも、前方及び後方に勾配を有するように形成された1対33,34によって具備される。
【0062】
このとき、後方に勾配を有する第1伸張ロッド部31、及び前方に勾配を有する第1伸張ロッド部32で発生した力は、反対となる傾斜方向に生じる。ここで、2つの力の相互作用により、前方及び後方に相反する方向の力が相互相殺されて除去され、前記植立バー10,20の配置方向に対応する上下方向の力だけ残る。
【0063】
これにより、第1伸張ロッド部31,32及び第2伸張ロッド部33,34から発生した力の方向が均一化され、前記植立バー10,20の両端部に加えられる力の前後方向差による捻れ変形が防止される。さらに、前記植立バー10,20の両端部には、均一方向の力が加えられ、成長板5が安定して刺激される。
【0064】
一方、前記各伸張ロッド部30a,30bは、両端部に形成されたリング結束部31bを介して、前記各植立バー10,20の端部にヒンジ結合されることが望ましい。
【0065】
詳細には、前記各植立バー10,20は、両端部に挟貫化された挟貫部11aが具備されたベースバー11と、前記挟貫部11aの端部に結合される締結部12と、を含むことが望ましい。
【0066】
このとき、前記リング結束部31bの内部には、結束孔31cが形成される。ここで、前記結束孔31cを介して、前記挟貫部11aが、前記リング結束部31bを貫通した状態で、前記締結部12が前記挟貫部11aの端部に結合されることにより、前記伸張ロッド部30a,30bは、前記植立バー10,20にヒンジ結合される。
【0067】
これにより、前記伸張ロッド部30a,30bの曲率変化による前記植立バー10,20及び前記伸張ロッド部30a,30bの連結角度の変化が安定して受容される。
【0068】
一方、前記第1伸張ロッド部30a及び前記第2伸張ロッド部30bは、前記第1温度以上で低減するそれぞれの曲率変化量が、前記長骨の反り方向に対応して相互異なるように設定されることが望ましい。
【0069】
すなわち、前記第1伸張ロッド部30a及び前記第2伸張ロッド部30bが、前記第1温度以上で低減される曲率が、それぞれ第1変化量及び第2変化量である場合、前記第1変化量及び前記第2変化量は、他の一つより大きくも設定される。ここで、変化量が大きく設定されるというのは、第1温度以上で端部間の隔変化が大きいと理解することが望ましい。
【0070】
このとき、前記各伸張ロッド部30aの変化量は、前記長骨の反り方向に対応して設定されることが望ましい。すなわち、長骨が、各植立バー10,20の一端部側に曲がった場合、第1伸張ロッド部30aの第1変化量が、前記第2変化量より大きく設定される。また、長骨が各植立バー10,20の他端部側に曲がった場合、第2伸張ロッド部30bの第2変化量が、前記第1変化量より大きく設定される。
【0071】
これにより、前記長骨の反り方向に対応する成長板に、反り反対方向の成長板より活発な成長促進効果が付与されるので、反った前記長骨が矯正される。
【0072】
このとき、前記各伸張ロッド部30a,30bの端部は、前記各植立バー10,20の端部に、サイド方向に回転されるようにヒンジ結合されることが望ましい。
【0073】
図4は、本発明の第2実施例による骨成長促進用インプラント装置を示した正面図であり、
図5は、本発明の第2実施例による骨成長促進用インプラント装置の刺激伸張手段を示した断面図である。該第2実施例においては、刺激伸張手段230を除いた基本的な構成は、前述の第1実施例と同一であるので、同一構成に係わる具体的な説明は省略する。
【0074】
図4及び
図5から分かるように、前記刺激伸張手段230は、内部ロッド232、外部ロッド231及び弾性部材233を含むことが望ましい。
【0075】
ここで、前記内部ロッド232は、前記第1植立バー210の端部に結合されるが、前記外部ロッド231は、前記第2植立バー220の端部に結合される。このとき、前記外部ロッド231は、中空型に具備され、内部に、前記内部ロッド232が挿入されることができる。
【0076】
そして、前記弾性部材233は、前記外部ロッド231から、前記内部ロッド232が引き出されるように、前記各ロッド間を弾発支持する。
【0077】
これにより、前記弾性部材233の弾性力を介して、前記刺激伸張手段230が伸張し、前記成長板5に、成長促進のための刺激が付与される。
【0078】
そして、前記内部ロッド232の外周には、上部が傾いた鋸歯突起232cが突設され、前記外部ロッド231の内周には、前記鋸歯突起232cと対応するように上部が傾いた鋸歯溝231cが形成される。
【0079】
これにより、前記内部ロッド232は、前記鋸歯突起232cの傾斜方向に沿って、前記外部ロッド231の下部から上部に向けてスライドされて引き出される。
【0080】
このように、前記内部ロッド232が、前記弾性部材233の弾性力により、前記外部ロッド231から引き出されることにより、前記各植立バー210,220との間隔が増大する。このとき、前記内部ロッド232のスライド方向が一方向に制限されることにより、外力による前記各植立バー210,220との間隔低減が防止される。
【0081】
すなわち、前記刺激伸張手段230の伸張によって増大した、前記骨幹端3及び骨端4の間隔が安定して維持され、成長板5に成長を阻害する圧縮力が加えられることを防止することができる。
【0082】
ここで、前記内部ロッド232は、前記第1植立バー210の端部に結合されるように、上端部に、前記第1植立バー210の端部に形成された挟貫部211aにヒンジ結合される上部ヒンジ部232aが形成される。
【0083】
詳細には、前記植立バー210は、両端部に挟貫化された挟貫部211aが具備されたベースバー211と、前記挟貫部211aの端部に結合される締結部212と、を含んで具備される。また、前記上部ヒンジ部232aの結束孔232bを貫通した挟貫部211aの端部に、締結部212が結合されることにより、前記内部ロッド232は、前記第1植立バー210の端部にヒンジ結合される。
【0084】
また、前記外部ロッド231は、前記第2植立バー220の端部に結合されるように、下端部に、前記第2植立バー220の端部に形成された挟貫部にヒンジ結合される下部ヒンジ部231aが形成される。
【0085】
このとき、前記下部ヒンジ部231aは、内部に形成された結束孔231bを介して、前記第2植立バー220の挟貫部に結合される。そして、前記外部ロッド231は、中空型に具備され、前記外部ロッド231の内部に、前記内部ロッド232が挿入される。
【0086】
ここで、前記外部ロッド231は、下部が開放された形態に具備され、開放された下部を介して、前記内部ロッド232が挿入され、上部に引き出される。このとき、前記下部ヒンジ部231aは、前記外部ロッド231に着脱されるように具備され、前記下部ヒンジ部231aの上部には、前記内部ロッド232と同一形状の鋸歯突起が形成され、前記外部ロッド231の下部開口に締結される。
【0087】
そして、前記内部ロッド232の引き出し時、外部ロッド231の中空内部圧力が低下しないように、前記下部ヒンジ部231aには、連通孔が形成されることが望ましい。
【0088】
また、前記外部ロッド231及び前記内部ロッド232は、人体に対する拒絶反応がなく、所定弾性力を有する合金あるいは合成樹脂材質によって具備されることが望ましい。
【0089】
一方、前記鋸歯突起232c及び前記鋸歯溝231cは、前記各ロッドの長手方向に沿って多段に形成される。また、前記弾性部材233は、既設定の第1温度以上で伸張し、既設定の第2温度以下で縮小する形状記憶合金材質のコイルスプリングによって具備され、前記内部ロッド232の外周に装着されることが望ましい。
【0090】
ここで、前記弾性部材233は、オステナイト状態の形状と、マルテンサイト状態の形状と、をいずれも記憶し、加熱、冷却によって形状が変換される2方向形状記憶合金によって具備されることが望ましい。
【0091】
このとき、前記第1温度は、体温と類似した36.5℃前後に設定されることが望ましく、前記第2温度は、体内で自然発生しない第1温度未満の温度に設定されることが望ましい。
【0092】
そして、前記弾性部材233は、伸張時及び縮小時、長手方向間隔が、1あるいは2の鋸歯突起232c高さに対応する微小値に設定されることが望ましい。
【0093】
詳細には、前記弾性部材233は、下端部が、前記外部ロッド231の上端に載置されるが、上端部が、前記内部ロッド232の鋸歯突起232c下部に係止めされるように装着される。
【0094】
このとき、前記弾性部材233は、冷却されて縮小された状態で体内に設置され、体温によって加熱されて伸張する。そして、伸張された弾性部材233の下端部が、前記外部ロッド231の上端に載置された状態で、上端部により、前記鋸歯突起231cの下部に形成された平坦な係止め面が上側に加圧される。従って、前記内部ロッド232は、前記外部ロッド231から引き出される。
【0095】
これにより、前記刺激伸張手段230が伸張され、前記植立バー210,220との間隔が増大することができる。
【0096】
このように、前記成長板5に過度な刺激が加えられないように、前記弾性部材233の伸張時、前記鋸歯突起232c一つの高さに対応する間隔で、前記植立バー210,220の間が離隔されるので、前記成長板5が安全に刺激されることができる。
【0097】
また、前記刺激伸張手段230の伸張が完了すれば、皮膚組織外部から冷湿布などを加え、前記弾性部材233を冷却させる。
【0098】
このとき、前記弾性部材233は、下端部が、前記鋸歯突起232c下部の係止め面に係止めされた状態で、上端部が前記鋸歯突起232c上部の傾斜面に沿ってスライドされて下降しつつ縮小される。
【0099】
そして、縮小された弾性部材233は、冷湿布などの除去時、体温によって再加熱され、前記鋸歯突起232cの下部係止め面と外部ロッド231上端との間で、同一過程によって伸張することができる。
【0100】
このように、前記弾性部材233の冷却及び加熱により、弾性部材233の上端部が鋸歯突起232c上部の傾斜面に沿ってスライド下降し、鋸歯突起232c下部の係止め面が上側に弾発加圧される過程が反復される。
【0101】
これにより、前記成長板5に一定量の刺激が反復して加えられるように、前記刺激伸張手段230が持続的に伸張することができる。さらに、従来には、一回設置された装置で1〜2cmの成長促進が可能であった。それとは異なり、前記骨成長促進用インプラント装置100は、一回設置されれば、内部ロッド232及び外部ロッド231の重畳長さに対応する広い範囲の長骨1成長が完了する長期間にかけて使用され、製品の効率性が向上する。
【0102】
一方、前記刺激伸張手段230は、前記植立バー210,220の一端部間及び他端部間にそれぞれ配置され、前記各刺激伸張手段230の弾性部材は、異なる変化率を有するようにも具備される。
【0103】
それにより、一側刺激伸張手段と他側刺激伸張手段とが伸張する長さが異なるようにも設定される。
【0104】
このとき、前記各弾性部材の変化率は、前記長骨の反り方向に対応して設定され、長骨が反った側に配置された弾性部材の変化率が、他側に比べて高いように設定され、反った長骨が矯正される。
【0105】
そして、前記各刺激伸張手段の端部は、前記各植立バーの端部に、サイド方向に回転されるようにヒンジ結合されることが望ましい。
【0106】
前述のように、本発明は、前述の各実施例に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲を外れることなしに、本発明が属する技術分野で当業者によって変形実施されることは可能であり、かような変形実施は、本発明の範囲に属する。