KR102086690B1 - 의료용스크류 수술장치, 이를 구비한 수술로봇 및 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 이용한 수술방법 - Google Patents

의료용스크류 수술장치, 이를 구비한 수술로봇 및 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 이용한 수술방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 의료용스크류 수술장치, 이를 구비한 수술로봇, 및 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 이용한 수술방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 수술과정이 단순하여 수술시간이 단축되고, 수술도구가 간결하여 편리하게 수술을 수행할 수 있고 의료비를 절감할 수 있으며, 척추경 나사못 삽입수술을 로봇을 이용하여 신속하고 편리하게 수행할 수 있을 뿐만 아니라 수술의 정확도를 향상시킬 수 있는 의료용스크류 수술장치, 이를 구비한 수술로봇, 및 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 이용한 수술방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 의료용스크류 수술장치는 의료용스크류 수술장치에 있어서, 봉상몸체의 내부에 삽입통로가 형성된 수술장치본체; 상기 수술장치본체의 하부에 설치되고 내부에 안내공이 형성된 확장부재; 상기 확장부재의 안내공에 이동 가능하게 설치되는 가이드부재; 및 상기 수술장치본체의 삽입통로에 설치되어 상기 가이드부재의 상하이동을 제어하는 공이부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇은 로봇팔을 구비한 수술로봇에 있어서, 상기 로봇팔에 설치되는 지지아암; 상기 지지아암에 설치되는 수술장치고정부재; 상기 수술장치고정부재에 설치되는 전술한 의료용스크류 수술장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

의료용스크류 수술장치, 이를 구비한 수술로봇 및 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 이용한 수술방법{SURGICAL OPERATION APPARATUS FOR MEDICAL SCREW, SURGICAL ROBOT USING THEREROF AND SURGICAL METHOD FOR USING TREREOF}
본 발명은 의료용스크류 수술장치, 이를 구비한 수술로봇, 및 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 이용한 수술방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 수술과정이 단순화되어 수술시간이 단축되고, 특히, 척추경 나사못 삽입수술을 신속하고 편리하게 수행할 수 있고, 수술의 정확도를 향상시킬 수 있는 의료용스크류 수술장치, 이를 구비한 수술로봇, 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 이용한 수술방법에 관한 것이다.
일반적으로, 인체를 지지하는 척추는 24개의 뼈로 구성되며 뼈와 인접한 뼈의 사이에는 디스크가 구비되고, 뼈의 중앙으로는 신경이 지나가도록 되어 있다.
그리고 척추는 인위적으로 손상되거나 퇴행성 또는 잘못된 자세로 인해 손상되거나 틀어질 경우 척추를 지나가는 신경을 압박함으로써 심한 통증을 유발하게 되는데, 통증이 경미한 경우에는 물리치료를 통한 치료방법을 사용하고 있지만 통증이 심한 경우에는 척추경을 고정하는 고정장치를 삽입하여 척추의 위치를 바로잡거나 신경을 압박하는 부분을 압박하지 않도록 수술을 해야 한다.
척추경 나사못 삽입수술은 복수의 척추경에 척추경 나사못(Pedicle screw)을 삽입하고, 척추경 나사못과 인접한 척추경 나사못을 로드로 결합하여 척추의 유합을 수행한다.
척추경 나사못 삽입수술은 신경을 압박하는 척추경과 인접한 척추경의 사이를 로드에 의해 벌어지도록 척추를 교정함으로써, 척추경이 신경을 압박하는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 척추경 나사못 삽입수술에 사용되는 척추경 나사못은 컵형상으로 형성되고 로드가 안착될 수 있도록 상부가 개방된 안착홈이 형성된 스크류헤드와, 스크류헤드의 하부로 회동 가능하게 결합되며 척추경에 나사체결될 수 있도록 나사산이 형성된 스크류몸체로 구성된다.
한편, 전술한 바와 같이 척추경 나사못 삽입수술은 척추경 나사못을 드라이버라고 호칭되는 체결공구를 이용하여 복수의 척추경에 삽입한 후 척추경 나사못 스크류헤드 간에 로드를 결합하는 방식으로 시행하게 되지만 척추경 나사못을 척추경에 삽입하기까지의 절차가 매우 복잡하고 많은 종류의 수술도구가 필요한 한계점을 가지고 있다.
예컨대, 종래 척추경 나사못 삽입수술의 과정과 수술도구에 대해 간략하게 살펴보면, 척추경 나사못 삽입단계는 도1a 및 도1b에 도시된 바와 같이 복수의 수술도구를 이용하여 도1c에 도시된 바와 같이 척추경(P)에 척추경 나사못(s)을 삽입하는 것으로서 도1d 및 도1e의 많은 절차와 단계를 순차적으로 시행함으로써 완료할 수 있다.
종래 척추경 나사못 삽입수술에서의 척추경 나사못 삽입 과정은 방사선 촬영장비를 이용하여 촬영하면서 도1d 및 도1e에 도시된 바와 같이 손잡이붙이 가이드핀(i1,통상 'VP Needle'이라 함)을 망치(T3)로 타격하여 척추경(P)에 삽입하는 제1 단계(s1), 제1 단계(s1)를 통해 삽입된 가이드핀(i1)의 바늘부위에 형성된 중공을 통해 척추경 나사못(s)의 정확한 삽입을 안내하는 기준선(i2,K-Wire)을 삽입하는 제2 단계(s2), 기준선(i2)으로부터 가이드핀(i1)을 제거하는 제3단계(s3), 기준선의 외주면을 통해 제1 슬리브(i3,Sleeve)를 삽입하는 제4단계(s4), 제1 슬리브(i3)의 외주면에 제2 슬리브(i4)를 삽입하는 제5 단계(s5)를 수행한다.
이후, 제2 슬리브(i4)의 내부에 위치한 제1 슬리브(i3)를 제거하는 제6 단계(s6), 제2 슬리브(i4)의 내부에 확공툴(T1, 조작공구)을 삽입하여 확공 및 탭핑하는 제7 단계(s7), 제7 단계의 수행을 완료된 확공툴(T1)을 분리, 제거하는 제8 단계(s8), 제2 슬리브(i4)의 외부에 제3 슬리브(i5)를 삽입하는 제9 단계(s9), 제3 슬리브(i5)의 설치가 완료되면 제2 슬리브(i4)를 제거하는 제10 단계(s10), 척추경 나사못(c)을 장착한 드라이버(T2)를 제3 슬리브(i5)의 내부에 삽입하고 척추경(P)에 형성된 스크류체결공(P2)에 척추경 나사못을 탑재(s11)하고 체결동작(s12)을 수행하는 제11 단계(s11, s12), 드라이버(T2) 및 제3 슬리브(i5)를 제거하는 등 마무리 하는 제12 단계(s13)를 수행한다.
전술한 바와 같은 종래 척추경 나사못 삽입수술에서의 척추경 나사못의 삽입단계는 12단계 정도로 매우 복잡하고 수술절차가 지나치게 많아서 수술시간이 오래 걸리고, 반복적인 작업을 수행함에 따르는 의료진의 피로도가 높아지는 문제점이 있고, 도1a 및 도1b에 도시된 바와 같이 수술시 가이드핀(i1), 기준선(i2), 제1 슬리브(i3), 제2 슬리브(i4), 제3 슬리브(i5), 확공툴(T1), 스크류드라이버(T2), 햄머(T3) 등 많은 종류의 수술도구가 요구될 뿐만 아니라 이를 관리 및 유지하여야 하는 등 수술비용의 상승을 초래하므로 환자의 의료비 부담을 가중시키는 단점이 있었다.
특히, 종래 척추경 나사못 삽입수술에서의 척추경 나사못 삽입은 기준선(i2), 각종 슬리브(i3, i4, i5) 등 수술도구의 삽입경로 설정, 위치 및 자세의 교정 및 유지 등을 수작업에 의존하여 시행하므로 의료진의 수준에 따라 수술의 정확도, 수술 품질, 환자의 회복 정도가 다를 뿐만 아니라 종래 척추경 나사못 삽입수술은 제1 내지 제3 슬리브 등을 이용한 확공과정이나 탭핑과정에서 의도하지 않게 케이와이어(K-Wire)가 다른 수술도구들과 함께 더 깊게 삽입되는 문제, 심할 경우 치명적인 의료사고가 발생될 염려가 높은 한계점이 있었다.
또한, 종래 척추경 나사못 삽입수술은 케이와이어(i2) 등을 삽입하기 위한 과정에서 반복적인 방사선 촬영을 수반하게 되므로 환자나 의료진이 방사선에 피폭되는 문제점이 있었다.
한국등록특허 등록번호 제10-1083889호 "경피적 척추후굴풍선복원술, 경피적 척추성형술, 척추골몸통 생검 또는 나사 배치에서 척추골 몸통으로의 개량된 접근을 위한 시스템 및 방법" 한국등록특허 등록번호 제10-1001539호 "척추교정용 로드 삽입기구 및 이를 구비한 척추교정 시술장치" 한국등록특허 등록번호 제10-1631908호 "척추경에 스크류를 고정하기 위한 수술방법 및 상기 방법에 사용되는 스크류의 삽입 도구"
본 발명은 상기 내용에 착안하여 제안된 것으로, 수술과정이 단순하여 수술시간이 단축되고, 수술도구가 간결하여 편리하게 수술을 수행할 수 있을 뿐만 아니라 의료비를 절감할 수 있도록 한 의료용스크류 수술장치, 이를 구비한 수술로봇 및 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 이용한 수술방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 척추경 나사못 삽입수술을 로봇을 이용하여 신속하고 편리하게 수행할 수 있을 뿐만 아니라 수술의 정확도를 향상시킬 수 있도록 한 의료용스크류 수술장치, 이를 구비한 수술로봇 및 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 이용한 수술방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 의료용스크류 수술장치는 의료용스크류 수술장치에 있어서, 봉상몸체의 내부에 삽입통로가 형성된 수술장치본체; 상기 수술장치본체의 하부에 설치되고 내부에 안내공이 형성된 확장부재; 상기 확장부재의 안내공에 이동 가능하게 설치되는 가이드부재; 및 상기 수술장치본체의 삽입통로에 설치되어 상기 가이드부재의 상하이동을 제어하는 공이부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명에 따른 의료용스크류 수술장치는 상기 수술장치본체에 조임력 및 해제력을 인가하는 조작공구가 접속되도록 상기 수술장치본체의 상부에 설치되는 공구연결부재가 더 구성될 수 있다.
상기 공구연결부재는 상기 수술장치본체의 상부에 삽입되고 고정볼트삽입공이 형성된 본체연결부 및 상기 조작공구가 접속되는 공구연결부로 이루어진 연결몸체와, 상기 연결몸체의 고정볼트삽입공에 삽입되는 고정볼트를 포함하여 구성될 수 있고, 상기 수술장치본체는 상기 고정볼트가 체결되도록 상부에 고정볼트체결공이 형성될 수 있다.
바람직하게, 상기 가이드부재는 핀 형상의 가이드몸체 외주면에 나사산이 형성되어 있고, 상기 확장부재는 핀 형상의 확장부재몸체 외주면에 상기 가이드부재의 나사산과 반대 방향의 나사산이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 가이드부재는 상기 가이드몸체의 상단에 스토퍼돌부가 형성되고, 상기 확장부재는 상기 스토퍼돌부의 횡단면 형상과 대응하는 횡단면을 갖도록 상기 안내공과 연통되게 돌부이동공이 형성될 수 있다.
상기 확장부재는 상기 확장부재몸체의 외면에 단턱을 갖는 절개부가 형성되고, 상기 수술장치본체의 삽입통로에는 상기 절개부가 삽입, 안착되는 절개부삽입홀이 형성될 수 있다.
상기 공이부재는 봉상으로 형성된 공이부재몸체, 상기 공이부재몸체의 하부에 돌출되어 상기 가이드부재의 상단에 접촉되는 지지봉, 및 상기 공이부재몸체의 상단에 형성되는 이동편을 포함하여 구성될 수 있고, 수술장치본체에는 상기 이동편이 상하로 이동되는 이동홈부와, 상기 이동편이 걸림되어 정위치하도록 상기 이동홈부에 연통되는 걸림홈부가 삽입통로와 연통되게 형성될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇은 로봇팔을 구비한 수술로봇에 있어서, 상기 로봇팔에 설치되는 지지아암; 상기 지지아암에 설치되는 수술장치고정부재; 상기 수술장치고정부재에 설치되는 전술한 의료용스크류 수술장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 지지아암은 굴곡부를 갖는 지지아암몸체의 단부에 결속홀이 형성된 구조로 이루어지고, 상기 수술장치고정부재는 상기 결속홀에 삽입, 걸림되고 슬리브삽입홀이 형성된 슬리브고정구와, 상기 슬리브고정구에 삽입되고 수술장치삽입홀이 형성된 슬리브를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 이용한 수술방법은 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 이용한 수술방법에 있어서, 상기 지지아암에 상기 수술장치고정부재를 설치하고 조작공구를 결속한 상기 의료용스크류 수술장치를 장착하는 수술장치 장착단계; 상기 공이부재를 정방향으로 조작하여 가이드부재를 하강, 고정시키고 상기 조작공구를 조작하여 상기 가이드부재를 수술부위에 삽입하는 가이드부재 삽입단계; 상기 공이부재를 역방향으로 조작하여 상기 가이드부재의 상승동작이 가능하도록 상기 가이드부재에 인가된 구속력을 해제하는 가이드부재 해제단계; 상기 가이드부재 해제단계를 시행한 후에 상기 조작공구에 조임력을 인가하여 상기 확장부재가 수술부위에 확공 및 탭핑하여 스크류삽입공을 형성하는 확장부재 삽입단계; 및 상기 의료용스크류 수술장치를 포함하는 상기 조작공구를 제거하고 의료용스크류를 탑재한 스크류체결공구를 상기 수술장치고정부재에 설치하여 체결작업을 시행하고, 상기 스크류체결공구를 제거하는 의료용스크류 삽입단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 가이드부재 삽입단계는 상기 가이드부재로서 핀 형상의 가이드몸체 외주면에 나사부가 형성된 것을 이용하여 일 방향으로 회동시키는 동작에 의해 시행할 수 있다.
상기 확장부재 삽입단계는 상기 확장부재로서 핀 형상의 확장부재몸체 외주면에 가이드부재와 반대 방향의 나사산이 형성된 것을 이용하여 가이드부재의 삽입을 위한 회동 방향과 반대 방향으로 회동시키는 동작에 의해 시행할 수 있다.
본 발명에 따른 의료용스크류 수술장치, 이를 구비한 수술로봇 및 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 이용한 수술방법에 의하면, 수술절차가 간결하고 수술시간을 단축할 수 있으며, 수술도구가 간결, 단순하여 종래 수술시 요구되던 가이드핀, 기준선, 제1 슬리브, 제2 슬리브, 제3 슬리브, 확공툴, 햄머 등 지나치게 많은 종류의 수술도구가 필요 없게 되어 수술효율성 향상과 관리 및 유지비용을 절감할 수 있으므로 의료품질의 향상과 환자의 의료비 부담을 저감할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에 따른 의료용스크류 수술장치, 이를 구비한 수술로봇 및 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 이용한 수술방법에 의하면, 특별히 고안된 의료용스크류 수술장치를 수술로봇의 로봇팔에 장착하여 의료용스크류를 삽입하는 것이므로 망치 등을 이용하고 수작업에 의존하는 과정을 생략하거나 간결, 단순화할 수 있다. 또한, 수술도구가 의도하지 않게 깊게 삽입되는 등의 종래 문제점을 해소할 수 있고, 수술로봇의 가이드작용를 통해 의료용스크류가 삽입되므로 수술불량을 미연에 방지할 수 있고 정확도를 확보할 수 있을 뿐만 아니라 방사선 촬영을 최소화할 수 있어서 방사선 피폭을 저감할 수 있는 장점이 있다.
도1a 및 도1b는 종래 척추경 나사못 삽입수술에 사용되는 수술도구를 설명하기 위한 도면,
도1c는 종래 척추경 나사못 삽입수술을 설명하기 위한 수술부위의 횡단면 구조를 간략화하여 나타낸 도면,
도1d 및 도1e는 종래 척추경 나사못 삽입수술의 수술절차를 설명하기 위한 개략적인 순서도,
도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 의료용스크류 수술장치를 나타낸 사시도,
도3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 의료용스크류 수술장치를 나타낸 분리사시도,
도4a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 의료용스크류 수술장치의 수술장치본체를 나타낸 사시도,
도4b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 의료용스크류 수술장치의 확장부재를 나타낸 사시도,
도4c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 의료용스크류 수술장치의 가이드부재를 나타낸 사시도,
도5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 설명하기 위한 도면,
도6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 설명하기 위한 분리사시도,
도7a 및 도7b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 이용한 수술방법을 설명하기 위한 도면으로서, 도7a는 의료용스크류 수술장치의 공이부재가 하강되어 가이드부재가 고정된 상태를 나타낸 사시도(a) 및 단면도(b)이고, 도7b는 의료용스크류 수술장치의 공이부재가 상승된 상태를 나타낸 단면도로서, (a)부분은 공이부재가 상승(h 높이만큼 상승)되어 가이드부재가 무부하 상태인 경우를 나타낸 것이고, (b)부분은 가이드부재가 상승된 상태를 나타낸 것이다.
도8a 내지 도8c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 이용한 수술방법을 설명하기 위한 도면으로서, 수술과정을 순서적으로 간략하여 나타낸 사시도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도2 내지 도8c에 의거하여 상세히 설명하고, 도2 내지 도8c에 있어서 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조번호를 부여한다. 한편 각 도면에서 일반적인 기술로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 도시하였다.
도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 의료용스크류 수술장치를 나타낸 사시도, 도3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 의료용스크류 수술장치를 나타낸 분리사시도, 도4a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 의료용스크류 수술장치의 수술장치본체를 나타낸 사시도이고 도4b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 의료용스크류 수술장치의 확장부재를 나타낸 사시도로서 확대부는 지시된 부분의 부분절개 사시도이다. 도4c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 의료용스크류 수술장치의 가이드부재를 나타낸 사시도이다.
도2 내지 도4c를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 의료용스크류 수술장치(1)는 인체에 의료용스크류(s)를 체결하는 수술에 사용하는 장치에 관한 것으로, 수술장치본체(11), 확장부재(12), 가이드부재(13) 및 공이부재(14,firing member)가 구비되어 있고, 수술과정이 단순하여 수술시간이 단축될 뿐만 아니라 수술도구가 간결하여 편리하게 수술을 수행할 수 있도록 한 점에 특징이 있다.
그리고, 본 발명의 제1 실시예에 따른 의료용스크류 수술장치는 인체의 다양한 정형외과 수술에 적용할 수 있지만 통상 페디클 스크류(Pedicle screw) 또는 척추경 나사못 등으로 호칭되는 의료용스크류(s)를 척추경(P)에 삽입하는 척추경 나사못 삽입수술에 적용한 예를 기준으로 설명한다.
수술장치본체(11)는 도4a에 도시된 바와 같이 골격의 기능을 수행하는 구성요소로서 봉상몸체(111)의 내부에 삽입통로(112)가 형성된 것으로, 상부에 후술되는 고정볼트(152)가 체결되도록 고정볼트체결공(115)이 형성되어 있다.
그리고, 수술장치본체(11)에는 조임력 및 해제력을 인가하는 조작공구(T1, 배경기술에 나타난 확공툴을 적용할 수 있음)가 접속되도록 상부에 공구연결부재(15)가 구성되어 있다.
공구연결부재(15)는 수술장치본체(11)에 일체로 형성될 수도 있지만, 본 실시예에서는 도3에 도시된 바와 같이 착탈 가능하게 연결몸체(151)와 고정볼트(152)로 구성되어 있다.
여기서, 연결몸체(151)는 수술장치본체(11)의 상부에 삽입되는 본체연결부(1511), 조작공구(T1) 등이 접속되는 공구연결부(1512)로 이루어진 것으로, 본체연결부(1511)에는 핀 형상의 몸체를 가로질러 고정볼트삽입공(1513)이 천공되고 공구연결부(1512)와의 경계를 이루도록 링 형상으로 돌출된 멈춤링부(1514)가 형성되어 있다.
공구연결부(1512)는 접속되는 조작공구(T1)의 접속부 구조에 맞게 다양하게 형성될 수 있지만, 본 실시예에서는 조작공구로서 종래 척추경 나사못 삽입수술에 이용되는 공지의 확장툴(Dilation tool, T1)이나 페디클 스크류 드라이버(Pedicle screw driver, T2)에 접속되는 조작핸들(도8b (c) 참조)에 도시된 바와 같이 접속홀(미도시)이 형성된 접속뭉치(T11)와 이 접속뭉치에 결합되는 손잡이(T12)로 구성됨)의 접속홀에 삽입, 접속하여 사용할 수 있도록 단부에 멈춤돌기(1515) 및 걸림홈(1516)이 형성된 환봉 형상으로 형성되어 있다.
고정볼트(152)는 연결몸체(151)의 고정볼트삽입공(1513)에 삽입, 체결되는 체결부와 조임력을 인가하는 머리부로 구성된 통상의 볼트 형상으로 형성되어 있다.
한편, 확장부재(12)는 도1c에 도시된 바와 같이 척추경(P)과 같은 수술부위에 의료용스크류(s)를 삽입하기 위한 스크류삽입공(P2)을 형성하기 위해 확공 및 탭핑과정을 수행하는 구성요소로서, 수술장치본체(11)의 하부에 설치되고 환봉 형상을 갖는 확장부재몸체(121)의 내부에 안내공(123)이 형성되어 있다.
그리고, 확장부재(12)는 후술되는 가이드부재(13)의 스토퍼돌부(133)의 횡단면 형상과 대응하는 횡단면을 갖도록 안내공(123)과 연통되게 돌부이동공(124)이 형성되어 있다.
여기서, 돌부이동공(124)은 확장부재몸체(121)의 상부에 가이드부재(13)의 돌출길이(확장부재(12)의 하단을 통해 외부로 돌출되는 가이드부재의 돌출길이를 의미함) 범위로 형성되는 것으로서, 가이드부재(13)의 스토퍼돌부(133)가 사각의 횡단면을 가지므로 이 스토퍼돌부(133)가 이동 가능하게 형합되도록 사각의 횡단면을 갖는 홀로 형성되어 있다.
특히, 상기 확장부재(12)는 확장부재몸체(121)의 하측 부위에 확공 및 탭핑을 위해 나사부가 형성되는데, 이 나사부는 핀 형상의 확장부재몸체(121) 외주면에 오른나사가 형성되어 있으며, 가이드부재의 나사방향과 반대 방향의 나사산(122)으로 형성되는 것이 중요하다.
이와 같이 확장부재(12)의 나사부로서 가이드부재의 나사방향과 반대 방향의 나사산(122)이 형성되는 이유는 도7a 내지 도8c에 도시된 바와 같이 확장부재(12)가 가이드부재(13)와 연동되어 회전되더라도 확장부재와 가이드부재가 같은 방향으로 삽입, 이동되는 것을 차단함으로써 가이드부재(13)가 의도하지 않게 더 깊게 삽입되는 것을 방지하기 위해 고도의 기술적 고려사항이 내재된 것이다. 보다 구체적으로 설명하면 후술되는 바와 같이 가이드부재(13)의 나사부가 왼나사부(132)로 형성되어 있으므로 확장부재(12)가 오른나사부로 형성되지 않고 동일한 방향인 왼나사부로 형성된다면 확공 및 탭핑시 확장부재(12)와 함께 가이드부재(13) 또한 연동되어 회전되므로 의도하지 않게 깊게 삽입되면서 수술불량이나 실패를 초래하기 때문이다.
또한, 상기 확장부재(12)는 수술장치본체(11)의 내부로 일부분이 삽입되어 고정되도록 확장부재몸체(121)의 외면에 단턱(126)을 갖는 절개부(127)가 형성되어 있다. 이때 절개부(127)는 확장부재몸체(121)의 양쪽에 대칭구조로 형성되는 것으로, 이와 같이 절개부(127)가 양쪽에 형성됨에 따라 이 절개부가 형성되는 부위의 확장부재(12) 외관 형상은 대략 타원 형상을 갖게 된다.
아울러, 상기한 수술장치본체(11)는 삽입통로(112)에 절개부(127)가 삽입되어 위치하는 절개부삽입홀(113)이 연통되게 형성된 것으로, 이 절개부삽입홀(113)은 수술장치본체(11)의 하단부로부터 절개부의 형상과 일치하도록 대략 타원 형상의 단면구조를 갖는 홀로 형성되어 있다.
한편, 가이드부재(13)는 수술 초기에 수술부위에 삽입되어 스크류삽입공(P2)의 형성위치를 설정하는 가이드 핀의 기능 및 확장부재를 이용한 확공 및 탭핑 작업을 용이하게 하기 위한 기초 홀 생성 기능을 수행하는 구성요소로서, 확장부재(12)의 안내공(123) 및 돌부이동공(124)에 이동 가능하게 설치된다.
그리고, 가이드부재(13)는 핀 형상의 가이드몸체(131)의 하측 부분에 수술부위에 삽입되는 나사부가 형성되고, 가이드몸체(131)의 상단에 스토퍼돌부(133)가 형성되어 있다.
이때, 가이드부재(13)에 형성되는 나사부는 왼나사로 형성되어 있으며 확장부재(12)의 나사산과 반대 방향의 나사산(132)으로 형성된 점에 특징이 있는 것으로, 이와 같이 확장부재(12)의 나사산과 반대 방향의 나사산(132)이 형성된 이유는 위 확장부재(12)에 오른나사부(122)가 형성된 이유에서 알 수 있는 바와 같이 가이드부재(13)와 확장부재(12)가 연동되어 회전 하더라도 가이드부재와 확장부재가 같은 방향으로 삽입, 이동되는 것을 차단하기 위해서이다.
스토퍼돌부(133)는 확장부재(12)의 돌부이동공(124)을 따라 상하로 이동될 수 있도록 사각 형상의 횡단면 구조를 갖도록 형성되어 있다.
한편, 공이부재(14)는 수술장치본체(11)의 삽입통로(112)에 설치되어 가이드부재(13)의 상하이동을 제어하도록 가이드부재(13)에 구속력을 인가 또는 해제하기 위해 마련된 구성요소로서, 봉상으로 형성된 공이부재몸체(141), 공이부재몸체(141)의 하부에 돌출되어 가이드부재(13)의 상단에 접촉되고 공이부재몸체(141)에 비해 외경이 작은 봉상 구조로 형성된 지지봉(142), 및 공이부재몸체(141)의 상단에 접속되는 이동편(143)으로 구성되어 있다.
이동편(143)은 공이부재(14)를 상하로 이동시키는 외력을 인가하기 위해 마련된 것으로서 사용자가 잡고 용이하게 이동시킬 수 있는 구조라면 형태에 특별한 제한이 없으나 본 실시예에서는 머리부와 나사부로 형성된 손잡이용 나사 형태로 형성되어 있고, 공이부재몸체(141)의 상단에는 손잡이용 나사가 체결되는 체결공(1411)이 형성되어 있다.
한편, 수술장치본체(11)에는 전술한 이동편(143)이 상하로 이동되면서 공이부재(14)의 지지봉(142)이 가이드부재(13)의 상단을 가압하여 구속하거나 구속력을 해제할 수 있도록 이동홈부(117)와 걸림홈부(118)가 수술장치본체(11)의 삽입통로(112)와 연통되게 형성되어 있다.
이동홈부(117)는 이동편(143)의 상하 이동이 가능하도록 수술장치본체(11)의 삽입통로(112)와 연통되게 상하로 절개, 형성되어 있다.
걸림홈부(118)는 이동홈부(117)와 연통되게 복수 개로 구성될 수 있는 것으로서, 공이부재(14)의 지지봉(142)이 가이드부재(13)의 상단을 가압한 상태를 유지하기 위해 이동홈부(117)의 하단에 직교되는 방향으로 형성된 제1 걸림홈부(118a)와, 공이부재의 지지봉(142)이 가이드부재(13)의 상단으로부터 이격되도록 이동홈부(117)의 상단에 직교되는 방향으로 형성된 제2 걸림홈부(118b)로 구성되어 있다.
도5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 설명하기 위한 도면으로, 의료용스크류 수술장치가 장착되는 부분만을 나타낸 사시도로서 척추경(P)은 개략적으로 모식화하여 도시하였다. 도6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 설명하기 위한 분리사시도이다.
도5 및 도6을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇은 전술한 의료용스크류 수술장치(1)를 탑재하여 수술을 수행하는 수술로봇에 관한 것으로서, 로봇팔(미도시)에 설치되는 지지아암(2), 지지아암(2)에 설치되고 의료용스크류 수술장치(1)가 탑재되는 수술장치고정부재(3)가 구비되어 있다.
상기 지지아암(2)은 수술부위에 맞게 다양한 형상으로 형성될 수 있는 것으로서, 본 실시예에서는 척추경 나사못 삽입수술에 적합하도록 굴곡부를 갖는 지지아암몸체(21)의 단부에 결속홀(22)이 형성된 구조로 이루어져 있다.
상기 수술장치고정부재(3)는 지지아암(2)의 결속홀(22)에 삽입, 걸림되고 슬리브삽입홀(312)이 형성된 슬리브고정구(31)와, 이 슬리브고정구(31)에 삽입, 고정되고 시술장치삽입홀이 형성된 파이프 형상의 슬리브(32)로 구성되어 있다.
슬리브고정구(31)는 결속홀(22)의 내부에 삽입되는 원통 형상의 고정구(311)와, 이 고정구(311)의 상단에 링 형상으로 돌출되어 지지아암(2)의 결속홀(22)의 주연부에 안착되는 안착턱(313)으로 구성되어 있다.
한편, 수술로봇(미도시)은 구동부(미도시)에 의해 로봇팔을 x축, y축 및 z축 방향으로 이동 및 선회 등 수술동작을 수행할 수 있도록 구성된 공지의 외과 수술용 로봇을 제한 없이 선택, 적용할 수 있으므로 이에 대한 구체적인 설명을 생략한다.
도7a 및 도7b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 이용한 수술방법을 설명하기 위한 도면으로서, 도7a는 의료용스크류 수술장치의 공이부재가 하강되어 가이드부재가 고정된 상태를 나타낸 사시도(a) 및 단면도(b)이고, 도7b는 의료용스크류 수술장치의 공이부재가 상승된 상태를 나타낸 단면도로서, (a)부분은 공이부재가 상승(h 높이만큼 상승)되어 가이드부재가 무부하 상태인 경우를 나타낸 것이고, (b)부분은 가이드부재가 상승된 상태를 나타낸 것이다.
도8a 내지 도8c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 이용한 수술방법을 설명하기 위한 도면으로서, 수술과정을 순서적으로 간략하여 나타낸 사시도이다.
도7a 내지 도8c를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 이용한 수술방법은 수술장치 장착단계, 가이드부재 삽입단계, 가이드부재 해제단계, 확장부재 삽입단계, 및 의료용스크류 삽입단계를 순차적으로 시행하여 의료용스크류(s)를 수술부위인 척수경(P)에 설치한다.
수술장치 장착단계는 수술로봇의 로봇팔에 지지아암(2)를 장착하고, 로봇팔을 작동시켜 수술부위로 정위치한 다음 슬리브고정구(31)를 이용하여 지지아암(2)에 슬리브(32)를 조립하고 도2에 도시된 바와 같이 조립된 의료용스크류 수술장치(1)에 도8a의 (a) 부분에 도시된 바와 같이 조작공구(T1)를 결속한 다음 도8a의 (b) 부분에 도시된 바와 같이 슬리브(32)에 삽입, 고정하는 단계이다.
가이드부재 삽입단계는 도7a 및 도8b에 도시된 바와 같이 공이부재(14)의 이동편(143)을 정방향인 하방으로 조작하여 가이드부재(13)를 하강, 정위치시키고 조작공구에 조작력을 인가하여 가이드부재(13)를 수술부위에 삽입하는 단계이다.
보다 구체적으로 설명하면, 도7a의 (b) 부분에 도시된 바와 같이 이동편(143)이 이동홈부(117)를 경유하여 하방으로 이동되도록 한 후 제1 걸림홈부(118a)로 인입, 고정하게 되면, 공이부재(14)의 지지봉(142)이 가이드부재(13)의 스토퍼돌부(133) 상단을 가압하여 가이드부재의 상방이동을 차단한 상태를 유지하게 된다. 이때 조작공구(T1)를 반시계방향으로 회전시키게 되면 가이드부재(13)의 왼나사부(132)가 척추경 내부로 정해진 깊이만큼 파고들어 삽입된다.
가이드부재 해제단계는 공이부재(14)를 역방향인 상방으로 조작하여 가이드부재(13)의 상승동작이 가능하도록 가이드부재에 인가된 구속력을 해제하는 단계이다. 즉, 도7b의 (a) 부분에 도시된 바와 같이 이동편(143)을 이동홈부(117)를 통해 상방으로 이동되도록 한 후 제2 걸림홈부(118b)로 인입, 고정하게 되면, 공이부재(14)의 지지봉(142)이 가이드부재(13)의 스토퍼돌부(133) 상단으로부터 이탈되면서 구속력이 해제되므로 가이드부재(13)는 상방이동이 가능한 무부하 상태가 된다.
확장부재 삽입단계는 조작공구(T1)에 조임력을 인가하여 확장부재(12)가 수술부위를 확공 및 탭핑하여 스크류삽입공(P2)을 형성하는 단계로서, 도8c의 (e) 부분에 도시된 바와 같이 조작공구(T1)를 시계방향으로 회전시키게 되면 확장부재(12)의 오른나사부(122)가 척추경 내부로 정해진 깊이만큼 파고들어 삽입되므로 스크류삽입공을 확공 및 탭핑하게 된다. 이때, 가이드부재(13)는 가이드부재 해제단계에 의해 무부하 상태에 있을 뿐만 아니라 왼나사부(132)가 형성되어 있으므로 조작공구(T1)에 시계방향으로 회전시키는 과정에서 의도하지 않게 더 이상 척추경 내부로 삽입되지 않고 도7b의 (b)부분에 나타난 바와 같은 상태에 있게 된다.
의료용스크류 삽입단계는 전술한 의료용스크류 수술장치(1)를 포함하는 조작공구(T1)를 제거하고 의료용스크류(s)를 탑재한 스크류체결공구(T2, 통상 스크류드라이버로 호칭됨)를 수술장치고정부재(3)의 슬리브(32)를 통해 삽입하여 체결작업을 시행하고, 의료용스크류(s)의 삽입이 완료되면 스크류체결공구(T2)를 제거하는 단계이다.
전술한 바와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 이용한 수술방법에 의해 척추경 나사못 삽입수술에서의 척추경 나사못 삽입을 수행하게 되면, 수술장치 장착단계, 가이드부재 삽입단계, 가이드부재 해제단계, 확장부재 삽입단계, 및 의료용스크류 삽입단계로 이루어진 간결, 단순한 단계를 통해 수술을 수행할 수 있다.
이로 인해 수술절차와 수술시간을 현저히 단축할 수 있고, 수술도구는 의료용스크류 수술장치(1)와 확공툴로 사용되는 일반적인 조작공구(T1)와 스크류드라이버로 호칭되고 있는 스크류체결공구(T2) 정도만 필요하므로 종래 수술시 요구되던 가이드핀, 기준선, 제1 슬리브, 제2 슬리브, 제3 슬리브, 확공툴, 햄머 등 많은 종류의 수술도구가 필요 없게 되어 관리 및 유지비용을 절감할 수 있어서 환자의 의료비 부담을 저감할 수 있다.
그리고, 척추경 나사못 삽입수술시, 수술로봇의 로봇팔에 장착한 지지아암(2)에 의료용스크류 수술장치(1)를 조립하고 전술한 바와 같이 조작공구를 조립, 회전시킨 다음 스크류삽입공을 형성하는 것이므로 종래와 같이 망치를 이용하여 가이드핀을 타격하는 등의 수작업을 생략할 수 있고, 가이드부재(13)가 정해진 깊이만큼만 삽입되므로 의도하지 않게 깊게 삽입됨에 따라 발생되는 종래의 문제점을 해소할 수 있으며, 수술로봇의 안내작용을 통해 의료용스크류가 삽입되므로 수술불량을 미연에 방지할 수 있고 정확도를 확보할 수 있을 뿐만 아니라 방사선 촬영을 최소화할 수 있어서 방사선 피폭을 저감할 수 있는 장점이 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 의료용스크류 수술장치, 이를 구비한 수술로봇 및 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 이용한 수술방법를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어나지 않은 범위 내에서 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.
상기한 실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
1: 의료용스크류 수술장치
11: 수술장치본체
12: 확장부재
13: 가이드부재
14: 공이부재
15: 공구연결부재
2: 지지아암
3: 수술장치고정부재
31: 슬리브고정구
32: 슬리브
s: 의료용스크류

Claims (11)

  1. 의료용스크류 수술장치에 있어서,
    봉상몸체의 내부에 삽입통로가 형성된 수술장치본체;
    상기 수술장치본체의 하부에 설치되고 내부에 안내공이 형성된 확장부재;
    상기 확장부재의 안내공에 이동 가능하게 설치되는 가이드부재; 및
    상기 수술장치본체의 삽입통로에 설치되어 상기 가이드부재의 상하이동을 제어하는 공이부재를 포함하고,
    상기 가이드부재는 핀 형상의 가이드몸체 외주면에 형성되는 나사부를 포함하고,
    상기 확장부재는 핀 형상의 확장부재몸체 외주면에 상기 가이드부재와 반대 방향으로 형성된 나사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료용스크류 수술장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수술장치본체에 조임력 및 해제력을 인가하는 조작공구가 접속되도록 상기 수술장치본체의 상부에 설치되는 공구연결부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료용스크류 수술장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 공구연결부재는 상기 수술장치본체의 상부에 삽입되고 고정볼트삽입공이 형성된 본체연결부 및 상기 조작공구가 접속되는 공구연결부로 이루어진 연결몸체와, 상기 연결몸체의 고정볼트삽입공에 삽입되는 고정볼트를 포함하고,
    상기 수술장치본체는 상기 고정볼트가 체결되도록 상부에 고정볼트체결공이 형성된 것을 특징으로 하는 의료용스크류 수술장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가이드부재는 상기 가이드몸체의 상단에 스토퍼돌부가 형성되고,
    상기 확장부재는 상기 스토퍼돌부의 횡단면 형상과 대응하는 횡단면을 갖도록 상기 안내공과 연통되게 돌부이동공이 형성된 것을 특징으로 하는 의료용스크류 수술장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 확장부재는 상기 확장부재몸체의 외면에 단턱을 갖는 절개부가 형성되고,
    상기 수술장치본체의 삽입통로에는 상기 절개부가 삽입, 안착되는 절개부삽입홀이 형성된 것을 특징으로 하는 의료용스크류 수술장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 공이부재는 봉상으로 형성된 공이부재몸체, 상기 공이부재몸체의 하부에 돌출되어 상기 가이드부재의 상단에 접촉되는 지지봉, 및 상기 공이부재몸체의 상단에 형성되는 이동편을 포함하고,
    상기 이동편이 상하로 이동되는 이동홈부와, 상기 이동편이 걸림되어 정위치하도록 상기 이동홈부에 연통되는 걸림홈부가 상기 수술장치본체의 삽입통로와 연통되게 형성된 것을 특징으로 하는 의료용스크류 수술장치.
  8. 로봇팔을 구비한 수술로봇에 있어서,
    상기 로봇팔에 설치되는 지지아암;
    상기 지지아암에 설치되는 수술장치고정부재;
    상기 수술장치고정부재에 설치되는 제1항 내지 제3항, 및 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항의 의료용스크류 수술장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 지지아암은 굴곡부를 갖는 지지아암몸체의 단부에 결속홀이 형성된 구조로 이루어지고,
    상기 수술장치고정부재는 상기 결속홀에 삽입, 걸림되고 슬리브삽입홀이 형성된 슬리브고정구와, 상기 슬리브고정구에 삽입되고 수술장치삽입홀이 형성된 슬리브를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇.
  10. 삭제
  11. 삭제
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