JP2000083980A - プロテ―ゼ関節置換手術用器具 - Google Patents

プロテ―ゼ関節置換手術用器具

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 プロテーゼインプラント用に骨端部を調整す
るための手順または目印を簡略化するプロテーゼ関節置
換手術用器具を提供する。 【解決手段】 この器具５０は関節形成する関節組の一
の骨１０の切除端部１１に戴置され、関節組の他の骨２
０を、それら２つの骨の端部に共に靭帯が付いたままの
状態で支持するためのジャッキ４５を備えている。この
ジャッキは他の骨２０をピボット支持し、予定されるプ
ロテーゼの間隔まで上昇させて外科医が軟組織の張力を
平衡化できるようにする。この支持により、骨２０が接
続靭帯の張力下で自然な配向位置に回転でき、一方、ジ
ャッキ組立体４５により支承されるテンプレート８０が
調整された切除端２１に対置され、そのため、その後行
われる切断は適正な回転整合にあり、骨は関節構成要素
が取り付けられたときに自然の配向位置を享受する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プロテーゼ膝のよ
うな適正にサイズ決定され整合されるプロテーゼ構成要
素(component)を受け容れるべく骨を調整するために機
械切断をレイアウトするための器具とジグに関する。
【０００２】
【従来の技術】全膝置換用プロテーゼ膝関節を受け容れ
るために行われる骨端部の外科的調整は一般に複雑な手
順であり、特に靭帯が付いたままの状態である場合、ま
たは関節の変形性関節症によって関節や骨の正常なより
対称的な関節形成ジオメトリーが歪んでいる場合には複
雑である。一般に、使用時の関節の回転から生ずる不適
当な運動を防止すべく、また加速的な摩滅パターンや起
こり得る関節脱臼の発生を防止すべく、適正な間隔と整
合をもってプロテーゼ構成要素を設置するためには、軟
組織のバランシング（平衡化）と骨端部における多数の
特異的に整合した切断を行う必要がある。
【０００３】多数の骨切断がプロテーゼの大腿構成要素
(component)の配置と配向を有効なものとするために、
また伸張状態と屈曲状態における関節ギャップ（間隙）
を決定し形成するために行われる。これら２つのギャッ
プのサイズと形状は、プロテーゼの最終的配向および関
節の張力設定とクリアランス（隙間）に影響を及ぼす。
それらの影響については、屈曲ギャップが大腿骨の内／
外配向に関係し、一方、伸張ギャップが大腿骨の内反／
外反配向に関係する。
【０００４】一般的に、これらの切断は、伸張状態にお
いて関節ギャップが大腿骨の機械的軸に垂直であり、一
方、屈曲状態では関節ギャップが大腿構成要素(compone
nt)をニュートラルまたは外側回転位置に置いて当該大
腿構成要素と共に適当に膝蓋骨がトラッキング（追跡）
するのを確実にするように形成される。さらに、当該大
腿構成要素にフィット（適合）するために、屈曲状態と
伸張状態の両方において骨切除により生ずるギャップが
方形である必要がある。
【０００５】このことは最終的な骨調整のために多数の
測定段階および切断またはフィッティング（適合）段
階、さらに多くの場合には追加的な小さな調節切断を通
常必要とする。しかしながら、大腿骨回転の度数を信頼
できるように設定するジグを案出することは、目印（マ
ーク）が不一致または不明瞭となり得るので困難であ
る。一般に、外科医は種々の切断が行われる際の判断を
訓練しなければならない。また、決定に到る際の段階
は、外科医の好適な手順の問題として、また患者に特異
的な構造または疾患に制約されるので、予備的切除を設
定するために使用される当初の目印に依って異なる。
【０００６】したがって、プロテーゼ関節構成要素を受
け容れるために予備的な骨切断を行うための手順または
骨を調整するための目印（マーク）を簡略化する器具を
提供することが望ましい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明はプロテーゼイ
ンプラント用に骨端部を調整するための手順または目印
を簡略化する器具を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明による器具はプロ
テーゼ関節置換のための切除または整合構造をレイアウ
トするものである。この器具は関節形成する関節組の一
の骨の切除端部に戴置されて、関節組の他の骨を、それ
ら２つの骨の端部に共に靭帯が付いたままの状態でピボ
ット（旋回）支持するためのジャッキを備えている。こ
のジャッキは屈曲状態にある当該他の骨を予定されるプ
ロテーゼの間隔まで上昇させて外科医が軟組織の張力を
バランシング（平衡化）できるようにする。このピボッ
ト支持により、骨が接続靭帯の張力の下で自然な配向位
置に回転でき、このため骨をその配向にした状態で、ド
リル穴、鋸切断等を当初からレイアウトするためにジャ
ッキ組立体により支承されるテンプレートが調整された
端部に対置され、それにより関節構成要素(components)
が取り付けられるときの機械加工される骨の適正な回転
整合を確実にする。好ましくは、器具内のサイズ決定ジ
グが骨と接触してオフセットを決定し、このサイズ決定
ジグに連結された位置決定ブロックが、当該ジグが接触
する骨表面にドリル穴を位置決めする。サイズ決定ジグ
は、必要とされるプロテーゼ関節構成要素のサイズを表
示するためのテンプレート、および他の目印に対して当
該テンプレート上に表示されるサイズを確認または調節
するための１以上の付属物を備えてもよい。ジャッキ
は、当該骨を支持するための骨髄内ロッドの周りにフィ
ットするジンバル式カラー（襟状体）を昇降し、それに
よりマーキングまたはフィッティング構成要素が適当な
内反／外反面へピボットできるようにしてもよい。ドリ
ル穴は、標準的な切断ブロックが大腿端部構成要素にフ
ィットするための位置を設定してもよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明は、外科医が単一の器具を
用いて軟組織の張力付与、大腿骨のサイズ決定および屈
曲ギャップのサイズ決定を行うことを可能にすることに
より、プロテーゼインプラント用に先端側大腿骨端部を
調整する手順を簡略化する器具である。この器具のプロ
トタイプ実施形態５０における種々の構成要素の機械的
構成は、その構造と動作を例示する図面に基づいて行う
以下の説明から明らかになるであろう。
【００１０】図１に示すように、この器具５０は外科手
術時の使用が意図されており、大腿骨２０を支持するた
めに脛骨１０の基端側切除脛骨切断面１１上に載る基部
５１を有する。概略的には、いったん外科医が基端側脛
骨切断を行い、先端側大腿骨切断を行い、側副靭帯を自
由にして、プロテーゼ関節構成要素を受け容れるべき脛
骨端面と大腿骨端面との間の伸張ギャップを設定し、こ
の器具が使用される。一般に、この伸張状態におけるギ
ャップはサイズ決定ブロックを用いてチェックされ、一
つの代表的なシステムでは約１７ミリメーター以上に設
定される。なお、この間隔は関節形成する大腿構成要素
と脛骨トレイと上方関節形成面を有するインサートとの
組合せによる垂直方向厚さを収容するように設定され
る。
【００１１】これらの予備的切断が行われると、露出し
た骨が伸張状態で配置され、一部組立体が先端側切除大
腿骨端部２１に対して摺動する間に器具の基部５１を基
端側切除脛骨端部１１上に設置して大腿骨２０を支持す
るために器具５０を使用する。図２の側面図で最もよく
示されるように、本発明の原理面に従えば、器具５０は
大腿骨２０を骨髄内ロッド４０上に支持し、この骨髄内
ロッド４０は外科医が屈曲状態における軟組織を調節す
る間に一般に４５で示されるジャッキ組立体によって上
昇または下降される。大腿骨２０は内側靭帯と外側靭帯
の張力の影響下でロッド４０と共にピボット（旋回）
し、このため、軟組織の平衡化(balancing)が達成され
ると当該骨は自然の位置に回転する。次に、ジャッキ組
立体４５により支承される器具の他の部分が協働して従
来の切断ブロックを取り付けるためのマークまたは位置
決定構造を設定し、次に、図において破線２２により模
式的に示される後方大腿骨切除を行い、これにより屈曲
ギャップを設定する。この器具の動作は、そのように規
定された屈曲ギャップが大腿構成要素を中立(neutral)
または外側回転に置くことを確実にし、それにより膝蓋
骨のトラッキングが適正に起こるのを確実にするもので
ある。この動作は器具とその構造的構成（そのプロトタ
イプの実施形態は図３に例示する）についての以下のさ
らに詳細な説明から更に十分に理解されよう。
【００１２】図３に示すように、器具５０は基部または
支持プレート５１から上方に延びるジャッキ組立体４５
を備えている。このジャッキ組立体は二つの支持ポスト
４５ａ，４５ｂの間で垂直方向に沿って昇降キャリッジ
６０を動かす一方、サイズ決定ブロック７０は手動によ
りジャッキ組立体の支持ポストを上下に動くように構成
されている。昇降キャリッジ６０は骨髄内ロッド４０を
昇降して大腿骨の高さを設定し、サイズ決定ブロック７
０は同一の軸に沿って摺動してそれが大腿骨とその先端
部で容易に整合するようにする。薄いブリッジプレート
８６（図６参照）により互いに堅固に接続された第１ド
リルガイドブロック８１および第２のドリルガイドブロ
ック８２を備えた位置決定テンプレート８０が、サイズ
決定ブロック７０内で、先端側大腿骨表面に対するユニ
ットとして上下に摺動してドリル位置決定ガイド穴８１
ａ，８２ａをそれぞれ位置決定する。このドリルガイド
またはテンプレート８０は、蝶ねじ８３をロックするこ
とによりサイズ決定ブロック７０内の適所にロックする
ことができる。また、このドリルガイドまたはテンプレ
ート８０は、好ましくは取外し可能な皮質フック留め組
立体９０に接続され、この皮質フック留め組立体９０
は、サイズ決定ブロック７０およびドリルガイド８０内
の一対のまたは整合した支持穴（符号なし）内をその軸
の周りに回転する垂直ポスト９１を備えており、ピン９
３を前方大腿骨皮質に対して位置決定するための垂直方
向に調節可能な位置決定アーム９２を支える。この位置
決定アーム９２はポスト９１のつめ（移動止め）により
上下に摺動して大腿骨表面の垂直高さを（構成要素のサ
イズとして）表示し、触針(stylus)９３が当該アームの
スロット９２ａ内を前後に摺動して触針の先端９３ａを
大腿骨表面の顆の背後で配置し位置決定する。大腿骨の
サイズを示すために対応するサイズのマークがポスト９
１とアーム９２の各々に目盛られている。これに対応し
て、利用可能な大腿骨関節形成構成要素のための目盛が
サイズ決定ブロック７０の領域７２に現れる。したがっ
て、組立体９０の目盛の読みによりサイズ決定ブロック
７０上で設定されたサイズとの不一致を確認または表示
し、これにより、そのサイズは当該組立体が位置決定さ
れる際に調節可能となる。
【００１３】図３の張力設定およびサイズ決定装置は、
外科手術時に以下のように使用する。まず、脛骨プラト
ー部と大腿骨先端部を切除し、予備的な軟組織のバラン
シングを行う。使用すべき特定の脛骨インサートの厚さ
に対応するスペーサーブロックを用いて、伸張状態の脚
で対向する切除された骨端部間のギャップのサイズを評
価する。次に、膝を９０°の屈曲状態にして、器具５０
の支持基部５１を切除された脛骨面上に配置し、骨髄内
ロッド４０をキャリッジ６０の水平内孔を通して大腿骨
の骨髄管内に挿入する。
【００１４】図示されるように、昇降キャリッジ６０は
ブロック６１内に骨髄内ロッド４０を受容するが、この
ブロック６１はピン６２によって垂直軸の周りでピボッ
トするために取り付けられ、全組立体の正面、すなわ
ち、サイズ決定ブロックとドリルガイドの図示された側
とは反対側の垂直配置面が、切除される先端側大腿骨に
対して面一になり、これによりロッドが適当な内反／外
反角度となるようにする。ロッド４０がこのジンバル式
保持ブロック６１により中央に支持されると、上部ノブ
４５ｃを回すことによってジャッキねじ４５ｄが回転し
てキャリッジ６０を持ち上げ、これによってこのジンバ
ル式キャリアが上昇して脛骨を大腿骨から引き離し、側
副靭帯に張力を付与する。これにより屈曲位置において
側副靭帯に張力付与され、次にサイズ決定ブロック７０
を手動により垂直方向に摺動することによりこの屈曲ギ
ャップのサイズを以前に評価した伸張ギャップと一致さ
せる。その位置はジャッキフレームのポスト４５ａ，４
５ｂ上のキャリブレーションマーカー５５によって示さ
れ、このキャリブレーションマーカーは当初の伸張ギャ
ップを設定するために使用したプロテーゼとトレーとイ
ンサートの以前に評価した累積厚さに対応してミリメー
ターで目盛られるのが好ましい。選択した目盛または屈
曲ギャップで適所にサイズ決定ブロック７０を固定する
ために、蝶ねじ７５がポスト４５ｂを支えており、外科
医は軟組織の張力を設定位置に調節することができる。
【００１５】次に、ドリルガイド８０をサイズ決定ブロ
ック７０内で垂直方向に摺動して、特定の大腿構成要素
(component)のサイズに対応するサイズ決定ブロック７
０の正面（前方面）のマーク７２ａ，７２ｂの一つと整
列させることにより、大腿骨のサイズを設定する。これ
は当初のまたは評価したサイズに設定してよい。目盛の
読みが所望のインプラントサイズになったときに、２つ
の蝶ねじ８３を締めることによってドリルガイド８０を
適所にロックする。構成要素９１，９２，９３を有する
調節可能なフック留め組立体９０をサイズ決定ブロック
７０を通してドリルガイド８０に挿入し、このフック留
め組立体９０を使用して選択したインプラントサイズの
フィット（適合）をチェックする。ポスト９１がアーム
９２を支持し、このアームにおいて触針９３が調節可能
に配置されて大腿骨の前方表面に接触する。適正なサイ
ズであるためには、ポスト９１と位置決定アーム９２の
寸法は、触針の先端９３ａが大腿骨の前方表面にちょう
ど触れるときに、この組立体９０の垂直および水平目盛
スケール上でこの同一のサイズが読み取られるようなも
のである。もしこのようなものでなければ、異なるサイ
ズのプロテーゼがより良好なフィットを保証すると考え
られ、従ってドリルガイド８０は再設定される。適切な
フィットが達成されると、ドリル位置決定ガイド穴８１
ａ，８２ａを使用して先端側切除大腿骨に穴をドリルす
る。次にこの装置を取り除き、形成された２つのドリル
穴にピン留めされた標準的なＡ／Ｐ（前方／後方）切除
ブロックを使用して外科的技法を進める。
【００１６】本発明において有利な点は、大腿骨は切除
された脛骨に対して垂直に動く際に、ロッド４０のピボ
ット自在な支持によって中立(neutral)または外側回転
のいずれかの自然の配向を仮定することになり、従っ
て、先端側大腿骨端面のドリル穴の配置によって決まる
この屈曲ギャップによって、プロテーゼが大腿骨上で所
望の回転整合にフィットしていることが確実になること
である。その上、本発明の張力設定器具は、外科医が大
腿骨のサイズ決定をし切断ブロック位置を決定する間に
屈曲状態における軟組織の張力を好適に調節できるよう
にする。ジャッキ組立体がサイズ決定ブロックを大腿骨
の端部に対して面一にし、前方皮質に対する二つ寸法で
プロテーゼのサイズをチェックする。
【００１７】図４は種々の組の目盛をさらに明確に示す
前面図である。これらの目盛は目盛５５で軟組織バラン
シング屈曲ギャップを設定し、ドリルガイド位置決定テ
ンプレート８０および目盛８４，７２ａ，７２ｂで大腿
構成要素(component)のサイズを設定し、そのサイズを
Ａ／Ｐ位置決定皮質フック留め組立体の垂直目盛Ｖと水
平目盛Ｈで確認するために用いられる。
【００１８】図５は器具の他の構成要素に対する骨髄内
ロッドすなわち大腿軸の配向を収容するための調節のピ
ボット範囲をさらに明確に例示する上面図であり、内反
／外反角度を示すものである。
【００１９】図６は（大腿骨端面の平面「Ｐ」に対置さ
れる）ドリルガイド組立体の触針先端９３ａ、骨髄内ロ
ッド４０およびブリッジプレート８６を例示する側面図
であり、先端側大腿骨切除面に対するこれらの異なるサ
イズ決定および位置決定組立体７０，８０の空間的位置
関係を示す図である。
【００２０】以上で、本発明の張力設定およびサイズ決
定用器具の基本的実施形態について、並びに屈曲ギャッ
プの設定、プロテーゼ構成要素のサイズ決定および軟組
織張力の調節におけるその使用態様についての説明を終
えるが、本発明では、これら三つの能力を単一の器具で
付与することによって、異なる目印を参照することが必
要で器具を設定配置し再配置するために長時間を必要と
する多数の別個の調節が置き換えられ、それにより骨を
プロテーゼにフィットするように調整するための全体の
手続を簡略化することが分かるであろう。この装置の構
造の新規な要素のうち、二つの切除された骨端部をパド
ルで分離したり一方を昇降したり配置を回転させたりす
る点よりもむしろ、本発明は昇降キャリッジをジャッキ
・アップして骨髄内ロッドを支持するための台(table)
または基盤(base)を提供する点で有利である。すなわ
ち、これにより大腿骨の柔軟な伸張が可能であり、また
必要な構成要素の張力設定と位置決定の制御または知覚
の向上を伴って幾つもの実際の調節を行うことが可能で
ある。
【００２１】本発明はこのように代表的なプロトタイプ
実施形態で例示的に開示され、さらなる変形と変更が当
業者に思い浮かぶであろうが、そのようなすべての変形
と変更は特許請求の範囲に記載され規定された本発明の
範囲内のものであると考えられる。
【００２２】なお、本発明の好ましい実施態様は、以下
の通りである。 （１）前記ジグは切断ブロックを固定するために骨の端
面のドリル穴を位置決定するドリルガイドを備えた請求
項１に記載の器具。 （２）前記ジグとジャッキは協働して前記構成要素のサ
イズを表示するものである請求項１に記載の器具。 （３）前記ジャッキは骨を骨髄内ロッド上に支持して骨
がその長手軸の周りに回転するようにするものである請
求項１に記載の器具 （４）前記ジグは大腿端部構成要素にフィットするため
の鋸切断面の配向また配置をマークするものである実施
態様（３）に記載の器具。 （５）前記ジャッキはジンバル式組立体の高さを変化さ
せ、このジンバル式組立体が骨髄内ロッドと係合して骨
を支持し、それにより骨が自然の内反／外反配向である
と仮定できるようにするものである実施態様（３）に記
載の器具。
【００２３】
【発明の効果】以上述べたように、本発明のプロテーゼ
関節置換手術用器具によれば、関節形成組の一方の骨
（例えば大腿骨）がジャッキによりピボット自在に支持
されるので、この骨が関節形成組の反対の骨（例えば脛
骨）に対して移動される際に骨を自然の配向にすること
ができ、従って、プロテーゼが所望の回転整合にフィッ
トするのを確実にすることができる。さらに、本発明の
器具によれば、外科医が骨のサイズを決定し切断ブロッ
ク位置を決定する間に屈曲状態における軟組織の張力を
好適に調節できる。
【００２４】本発明の器具は、このように屈曲ギャップ
の設定、プロテーゼ構成要素のサイズ決定および軟組織
張力の調節等の能力を単一の器具に付与するものである
ので、これらのことを実行するために多数の異なる目印
を参照することが必要で器具を設定配置し再配置するた
めに長時間を必要とした従来のものに比べて、プロテー
ゼインプラント用に骨端部を調整するための手順および
目印を大幅に簡略化することできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による器具を大腿骨に取り
付けた状態の脚の脛骨と大腿骨を示す図である。
【図２】図１に示す器具の側面図であり、関連する骨の
構造を示す図である。
【図３】図１及び図２に示すプロトタイプ実施形態器具
の斜視図である。
【図４】図１及び図２に示すプロトタイプ実施形態器具
の正面図である。
【図５】図１及び図２に示すプロトタイプ実施形態器具
の上面図である。
【図６】図１及び図２に示すプロトタイプ実施形態器具
の側面図である。
【符号の説明】
１０ 脛骨（関節形成組のうちの反対の骨） １１ 基端側切除脛骨端部 ２０ 大腿骨（関節形成組のうちの一方の骨） ２１ 先端側切除大腿骨端部 ２２ 後方大腿骨切除 ４０ 骨髄内ロッド ４５ ジャッキ組立体（ジャッキ） ４５ａ，４５ｂ 支持ポスト ４５ｃ 上部ノブ ４５ｄ ジャッキねじ ５０ 器具 ５１ 基部 ５５ キャリブレーションマーカー ６０ 昇降キャリッジ（ジンバル式組立体） ６１ ジンバル式保持ブロック ６２ ピボットピン ７０ サイズ決定ブロック（ジグ） ７２ 目盛領域 ７２ａ，７２ｂ 目盛（マーク） ７５ 蝶ねじ ８０ 位置決定テンプレート（ドリルガイド） ８１，８２ ドリルガイドブロック ８１ａ，８２ａ ドリル位置決定ガイド穴 ８３ 蝶ねじ ８４ 目盛（マーク） ８６ ブリッジプレート ９０ フック留め組立体 ９１ 垂直ポスト ９２ 位置決定アーム ９２ａ スロット ９３ 触針 ９３ａ 触針先端 ｒ ジャッキねじ回転方向 ｊ ジャッキ・アップ方向 Ｖ 垂直目盛（マーク） Ｈ 水平目盛（マーク） Ｐ 大腿骨端面の平面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リサンヌ・エング アメリカ合衆国、02760 マサチューセッ ツ州、ノース・アトルボロ、チェスナッ ト・ストリート 284ビー (72)発明者 デニス・コレラン アメリカ合衆国、02767 マサチューセッ ツ州、プレインビル、フィールド・ドライ ブ 14 (72)発明者 ジョン・スレイミン アメリカ合衆国、02093 マサチューセッ ツ州、レンサム、カンバーランド・ロード 50

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 プロテーゼ端部構成要素がそれぞれの骨
    の端部で固定される骨の関節形成組のうちの一方の骨
    を、靭帯により関節形成組の反対の骨に付けられたまま
    の状態で支持するジャッキであって、外科医が屈曲状態
    における軟組織の張力を調節できるように前記骨を上昇
    させ前記骨が前記靭帯の張力により回転するように前記
    骨をピボット支持するジャッキと、 プロテーゼ端部構成要素を固定すべく前記骨を調整する
    ための整合されるマークを配置するプレートを含むジグ
    とを備え、 前記ジャッキは、前記骨が自然な配向位置に回転した間
    に、前記ジグと協働して前記テンプレートを位置決定
    し、それにより当該プロテーゼ端部構成要素が取り付け
    られたときの骨の適正な回転整合を確実にするプロテー
    ゼ関節置換手術用器具。
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