JP2000342610A - 人工肘 - Google Patents
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- A61F2002/30433—Connections or couplings between prosthetic parts, e.g. between modular parts; Connecting elements using additional screws, bolts, dowels, rivets or washers e.g. connecting screws
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- A61F2002/30476—Connections or couplings between prosthetic parts, e.g. between modular parts; Connecting elements locked by an additional locking mechanism
- A61F2002/30507—Connections or couplings between prosthetic parts, e.g. between modular parts; Connecting elements locked by an additional locking mechanism using a threaded locking member, e.g. a locking screw or a set screw
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- A61F2002/30535—Special structural features of bone or joint prostheses not otherwise provided for
- A61F2002/30604—Special structural features of bone or joint prostheses not otherwise provided for modular
- A61F2002/30616—Sets comprising a plurality of prosthetic parts of different sizes or orientations
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- A61F2002/30621—Features concerning the anatomical functioning or articulation of the prosthetic joint
- A61F2002/30624—Hinged joint, e.g. with transverse axle restricting the movement
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- A61F2002/30667—Features concerning an interaction with the environment or a particular use of the prosthesis
- A61F2002/30688—Means for allowing passage or sliding of tendons or ligaments
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Abstract
しかつ安定性に優れた人工肘の提供。 【解決手段】人工肘はほぼ円筒状の第1の関節面(S
1)を形成する上腕骨側部材(10)と、前記第1の関
節面の一部のまわりに配置された第2の関節面(S2)
を形成し、前記第1の関節面の長手方向軸(X1)を中
心として回転するための尺骨側部材(20)とを有す
る。尺骨側部材(20)はロック部材(30)を取り付
けるための取付手段(25,36)を有し、ロック部材
(30)は第2の関節面(S2)の延長であって第1の
関節面(S1)のまわりに配置される第3の関節面(S
3)を形成している。第2及び第3の関節面(S2,S
3)は、第1の関節面(S1)の横方向断面において、
そのまわりに180゜以上の範囲で延びている。
Description
上腕骨側部材と少なくとも一つの尺骨側部材とを有する
人工器官すなわち人工肘に関する。
とを互いに連結する態様に応じて、主として以下の2つ
のタイプの人工器官が使い分けられている。
けられた穴に導入される共通のヒンジピンが設けられて
いる。この器官の組み付け態様を考慮すると、関節面を
規定するヒンジピンは直線状の母線を有している必要が
有り、これは滑車の本来の関節面とは大きく異なってい
る。このようなヒンジ機構によって良好な安定性と関節
の矢状面内における回転とが許容されるが、内反−外反
運動のような横方向の運動や尺骨側の軸方向の回転は不
可能である。このような運動を可能とするためにはヒン
ジにかなりの半径方向隙間を設けねばならず、これは関
節面の早期の摩耗につながる。
いて周知であり、そこでは、尺骨側部材がほぼ円筒状の
上腕骨側関節面に当接する。このような器官では横方向
の動きは許容されるが、矢状面に直角及び/もしくは平
行な動きは不安定となり、肘を曲げたときに脱臼や、パ
ラシティック運動(parasitic movement)につながる横
方向の不安定を生じるリスクが大きい。
を克服して、内反−外反運動のような或る程度の横方向
の動きを許容しつつ、周知のスライド式の人工器官より
も安定性が非常に大きい人工肘を提供することを目的と
する。
め、本発明はほぼ円筒状の第1の関節面を形成する上腕
骨側部材と、前記第1の関節面の一部のまわりに配置さ
れた第2の関節面を形成し、前記第1の関節面の長手方
向軸を中心として回転するための尺骨側部材とを有する
人工肘であって、前記尺骨側部材はロック部材を取り付
けるための取付手段を有し、前記ロック部材は前記第2
の関節面の延長であって前記第1の関節面のまわりに配
置される第3の関節面を形成しており、前記第2及び第
3の関節面は、前記第1の関節面の横方向断面におい
て、前記第1の関節面のまわりに180゜以上の範囲で
延びている人工肘である。
材の第2及び第3の関節面によって第1の関節面を取り
囲んで包み込むことができ、これによって、関節の脱臼
のリスクを排除することができる。関節面の形状は自然
の関節面に近似するように選択でき、特に、ヒンジタイ
プの人工器官においてこれまで採用されていた直線状の
母線を有する円筒面に限るものではない。事実、第1の
関節面の円筒状とは母線の一つの軸まわりの回転によっ
てできる形状であり、その母線は直線である必要はな
く、凹状であることができ、これによって滑車の自然形
態に最も良く近づくことができる。
は以下の特徴のうちの1つもしくは複数を採用してい
る。
まわりに190゜〜360゜の間、好ましくは225゜
〜315゜の間、さらに好ましくは270゜程度の角度
にわたって延びている。
面の長手方向軸の位置を調節して、患者の体型に応じて
前記尺骨側部材を固定するための手段を有する。実際
上、骨の寸法とは無関係に、滑車は上腕骨の長手方向軸
に対し、矢状面の面内において多かれ少なかれ前方に位
置しており、このような形態学的偏位ずれは人工肘には
現在まで考慮されていなかった。本発明の人工肘は配置
するときにこのような偏位を考慮することを可能とした
ものである。特に、第1の関節面は細長部材によって形
成されており、ロッドにはタブが固定されており、細長
部材及びタブには細長部材を取り付けるための軸を受け
入れる穴が設けられており、細長部材の穴とタブの穴と
の相対位置が患者の体型に適合されるように構成するこ
とができる。例えば、人工肘は複数の細長部材及び/も
しくは複数のロッドを有しており、これらの細長部材と
ロッドとは互いに組み付けられて、細長部材の長手方向
軸のロッドの軸に対する様々な異なる位置が得られるよ
うに構成することができる。他の実施形態において、ロ
ッドと第1の関節面を形成する細長部材とは互いに対し
て固定されて、一体構造となっており、当該人工肘は所
定のサイズの上腕骨のための様々な形状の複数の細長部
材・ロッド組を有している。これによって、外科医は人
工肘を配置するときに、患者の体型に応じた細長部材・
ロッド組を選択することができる。
しており、これらの自由端間の距離は、ロック部材を尺
骨側部材に取り付けた状態において、第1の関節面の最
小直径よりも小さい。この構成によって、尺骨側部材と
ロック部材とにより形成される組立体は第1の関節面か
ら外れることができなくなる。
ジングに係合するネジを受け入れる少なくとも一つのタ
ップ穴或いは前記ロック部材に設けられた対応するタッ
プ穴に螺合するネジを受け入れるハウジングを有してい
る。
及び第3の関節面は、第1の関節面の軸に平行な断面に
おいて、凸状の母線を有している。このような構成によ
って、内反−外反運動の軸が必ず尺骨側部材内に位置す
ることとなり、これによって、人工肘により良好な横方
向安定性を与えることができる。これは内反−外反運動
の軸が、極限的な状態では、上腕骨側部材を形成するボ
ビン内に位置する周知のアメリカ合衆国特許第4,242,75
8号の構造に対して特に優れている。
ためのほぼ凸状の第4の関節面につながって延びてい
る。この構成によって、完全な人工肘を製造できる。
径の差及び/もしくはこれらの面の母線の曲率半径の差
によって、作用隙間が形成されている。
補強部材とライニングとを有しており、該ライニングは
補強部材の横方向のフィンとこれを覆う戻り部分との形
状協働によって補強部材に取り付けられている。
つこれと平行に、縫合糸の通過のための少なくとも1つ
の穴が設けられている。
の実施形態についての以下の説明を図面を参照して読む
ことにより、より即座に理解されるであろう。なお、こ
れらの実施形態は単なる例示のためのものである。
示した人工器官すなわち人工肘はロッド11を備えた上
腕骨側部材10を有している。ロッド11は上腕骨Hの
内部チャンネル内で動くように意図されたものであり、
2つのタブ12および13に延びている。タブ12およ
び13には軸を形成するネジ14の通過のための穴12
a及び穴13aがそれぞれ穿たれている。穴12aはタ
ップ加工されており、ネジ14の雄ネジと協働できるよ
うになっている。
おり、このタブ15は上腕骨Hの表層に当接して、ロッ
ド11の前方への傾きを防止するように意図されたもの
である。
の寸法はネジ14を受け入れることができるように設定
されている。細長部材16は2つの端面16b及び16
cを有し、これらはネジ14を穴13a、16a及び1
2aに通した状態で、タブ12及び13の対向する面1
2b及び13bにそれぞれ接するようになっている。
3の端面13cは細長部材16の端部肩面16dに当接
している。同様に、タブ12の端面12cは細長部材1
6に面16bを越えて位置して設けられた補完的形状の
面16eに接触している。これによって、細長部材16
は、一方では面13cと面16dとの形状協働により、
また他方では面12cと面16eとの形状協働によりネ
ジ14を中心とする回転が不能となっている。
の部分はほぼ円筒状を成しており、同様に円筒状の関節
面S1を形成している。この関節面S1の母線G1は凹
状に湾曲しており、関節面S1の直径は、細長部材の面
16bと16cとの間の部分の中央において、最小とな
っている。図中X1は関節面S1の対称軸を示し、D1
はこの軸X1に沿って変化する直径を示し、R1は図7
の面内における母線G1の曲率半径を示している。
長部16fを備えている。この延長部16fは細長部材
16をタブ12及び13に取り付けたときにタブ12を
覆うようなかたちとなる。
ている。
に挿入されるように意図された金属ロッド21を有し、
このロッド21は凹状の同様に金属製のタブ22に延び
ている。タブ22内面には金属製の細長部材16と摩擦
接触する材料、例えばポリエチレンで形成されたライニ
ング23が設けられている。このライニング23はタブ
22の側部のフィン22aを覆う戻り部分23aによる
協働形状によってタブ22に取り付けられている。ヘッ
ドレスのネジ24によってタブ22とライニング23と
は互いに固定できるようになっている。
態が図2に示されている。ライニング23はタブ22に
戻り部分23aがフィン22aを覆うかたちで係合して
おり、ライニング23はタブ22のボス26の内側に形
成されたストップ面22bに当接するまで矢印F方向に
スライドされる。ライニング23が面22bに当接した
ら、ネジ24がライニング23及びタブ22に矢印F’
で示したように挿入され、ねじ込まれる。タブ22は従
ってライニング23に対してこれを取り囲む補強部材を
構成する。
ング23と金属製のタブ22とを利用した組み付けプロ
セスには以下のような利点が有る。 ・ライニング23の構成材料は数値制御装置に頼ること
なく旋削だけで加工できるので、ライニング23の加工
が容易である。 ・ライニング23をタブ22に対して非常に有効に保持
させることができる。 ・金属で形成されたタブ22の両側に例えばポリエチレ
ンで形成されたライニング23が多く存在するので、関
節運動の際の、金属の細長部材16とタブ22とのいか
なる接触も防止できる。
が、タブ22とライニング23との相対的な動きの固定
は特にブロッキング(blocking)やクリンピング(crimpin
g)やクリッピング(clipping)のような他の手段によって
も行うことができる。
部材20近傍を通る組織と干渉しないようにするため、
ライニング23の側部にはノッチ23bが設けられてい
る。
する形状の円弧状の関節面S2を形成している。また図
中X2はタブ22とライニング23との中心軸を、D2
は面S2の直径を示しており、この直径は軸X2に沿っ
て変化している。軸X2に平行な面内の断面において関
節面S2は凸状をなし、その母線G2は凸状に湾曲して
おり、また母線G2の曲率中心はタブ22の側すなわち
軸X2と反対側に位置している。R2は母線G2の曲率
半径を示している。
率半径R1とR2はそれぞれほぼ等しい。一方ではD1
とD2の値が僅かに異なること、また他方ではR1とR
2の値が僅かに異なることによって、半径方向の作用隙
間J及び長手方向の作用隙間J’ができ、これらの隙間
は図解を明瞭にするため図7において誇張して示してあ
る。小さな値のこれらの作用隙間J及びJ’によって、
尺骨側部材20の上腕骨側部材10に対する相対的な内
反−外反運動と軸方向の回転とが可能になっている。
3及び図4に示すように尺骨側部材20が関節面S1の
一部の周囲に位置するように設定されている。この状態
では、ライニング23は図4に示すように細長部材16
の外周を角度αで部分的に取り囲んでおり、角度αは図
4に示すように関節面S1と面S2とが重なり合う範囲
であって、約180゜よりも小さい。角度αを180゜
よりも小さくしたのは細長部材16へ尺骨側部材20を
配置できるようにするためである。関節面S1と面S2
との間の作用隙間J及びJ’によって、細長部材16へ
の尺骨部材20の自由な組付けを阻害することなく、角
度αを180゜よりも大きくすることができる。
イド式人工肘と同様に機能する。外科医が関節の腱と靱
帯の状態が良好であり、関節が脱臼する危険が殆どない
ということが分かった場合、人工肘は図3及び図4の形
態で利用できる。
部材20に取り付けられるように意図されたロック部材
30を利用することによってさらに安全性が与えられ
る。ロック部材30は補強部材32とライニング33と
により構成されており、これらはタブ22とライニング
23とにおけると同様なフィンと戻り部分と、図6に示
したヘッドレスのネジ34とによって互いに位置を固定
されている。ライニング33は細長部材16と摩擦接触
する例えばポリエチレンのような材料で形成されてお
り、この材料はライニング23の材料と同一であるのが
有利である。ライニング33は図2を参照して説明した
と同様な組み付け形態で補強部材32に取り付けられて
いる。
設けられている。このノッチ33bは、ロック部材30
が取付位置にあるときにノッチ23bと直径方向に対向
するものであり、ノッチ23bと同様な機能を有してい
る。
を形成しており、その母線は関節面S2に対応してい
る。より正確には、関節面S2の母線と関節面S3の母
線はほぼ一致しており、ロック部材30を尺骨側部材2
0に取り付けたときに関節面S3が関節面S2と面一で
延びるようになっている。この構成により、図5及び図
6に示すように、尺骨側部材20とロック部材30とに
より形成される関節面S2と関節面S3とが関節面S1
を取り囲み、軸X1と軸X2とは、関節面S1と関節面
S2,S3組との間の半径方向及び長手方向の作用隙間
J及びJ’の値により決定される距離と角度で、互いに
横方向及び回転方向に変位できる。これらの関節面S
1,S2及びS3の組合せによって以下の効果が得られ
る。 ・上腕骨側部材10と尺骨側部材20との相対位置がど
のようなものであっても、細長部材16と尺骨側部材2
0との間もしくは細長部材16と尺骨側部材20及びロ
ック部材30との間に十分な接触面が得られる。 ・これらの部材によっていかなる作用が行われようとも
内反−外反運動と軸まわりの回転の可能性が与えられ
る。 ・上腕骨に対する尺骨の中外側の動きが可能となる。 ・上腕骨に対する尺骨の前後の動きが可能となる。
は270゜程度の角度βにわたって関節面S1を取り囲
んでいる。事実、ロック部材30によって与えられるロ
ック機能は角度βが180゜以上であれば有効に行われ
る。角度βが225゜〜315゜の間で満足のいく結果
が得られており、この角度は190゜〜360゜の範囲
に広げることも可能である。
S1と関節面S2及び関節S3との協働によって関節の
脱臼を防止できかつ横方向のスライドによる内反−外反
運動及び/もしくは面S2とS3の面S1に対する回動
が依然として可能となる。
けはタブ22に設けられたボス26にタップ穴25を設
け、一方、補強部材32にタップ穴25に螺合するネジ
36を受け入れるためのハウジング35を設けることに
よって行うことができる。別の解決策として、補強部材
32にタップ穴を設け、一方、ネジヘッドを受容するハ
ウジングをタブ22に設けても良い。またそれ以外の固
定手段を考えることができ、特に切頭スタッドやほぞと
溝穴とによる組付けが考えられる。
20及びロック部材30の自由端20aと自由端30a
との間の距離dは関節面S1の最小直径Dよりも小さく
なっており、ロック部材30によって所望のロックを行
えるようになっている。
d’は図4及び図6の面内における軸X1と軸X3との
間の変位を示している。このd’の値は患者の体型に依
存するパラメータである。
として、図1に16a’及び16a”で示した破線のよ
うに中心穴16aが軸X1に対して多かれ少なかれ偏位
した様々な細長部材16を利用してd’の値を調節する
ことができる。これによって、外科医はロッド11を尺
骨内でテストした後に、中心穴が軸X1に対して様々に
偏位した多数の細長部材16から、滑車の解剖学的位置
に最も対応したものを選択することができる。
3の面12c及び13cは細長部材16の対応する面1
6d及び16eにそれぞれ当接する。
が可能であり、特に部材11〜15を形成する部品とし
て様々な形状のものを利用することで、穴12aと13
aとを軸X3に対して様々に偏位させることができる。
この場合には細長部材16は一つのものが共通利用でき
る。
6は一体で形成され、様々なd’を有する様々な一体ア
ッセンブリで人工肘を構成する。それによって、外科医
はまず一時的な仮想の人工肘を配置してテストした後
に、これらの一体アッセンブリから最も最適なものを選
択できる。
えたとしても、図1の実線で示した中間位置から5mm
前後の幅で大部分の手術の場合をカバーできる。
ように意図されたロッド41と、例えばポリエチレンの
ようなプラスチック材料で形成され金属製の筒42によ
って取り囲まれたヘッド43とを有するとう骨側部材4
0が設けられている。ヘッド43には細長部材16の関
節面S4に当接するための凹状関節面S5が形成されて
いる。この構造によって、本発明の人工肘が完全な人工
肘となる。
人工肘はとう骨側部材を有さないということにおいて部
分的なものである。この場合、とう骨の解剖学的ヘッド
は金属面S4上で直接関節運動を行う。
いて、第1の実施形態のものと同様な部材には同一参照
番号が付してある。シュー23dがライニング23の一
端から延びて尺骨側部材20と接触している。このシュ
ー23dの内面S6は関節面S2の接線方向に延びて、
人工肘の脱臼に対する付加的な保護装置を構成してお
り、尺骨側部材20に対して図中破線で示した位置に取
り付けられるロック部材30が有る場合でも無い場合で
も利用できる。この構成によって、第1実施形態の場合
よりもロック機能をさらに改善することができる。
して、ネジ14に長手方向の軸穴14aを設けて、肘の
曲げ軸上に位置する解剖学的固定点の近傍で靱帯構造を
人工器官或いは骨に接触状態で取り付けるための縫合糸
が通過できるようにしても良い。同様な穴を、特に上記
の一体構造の変形例において、細長部材16に軸X1の
近傍でそれに平行に設けることもできる。
いても適用可能な変形例としては、関節面S1とS2と
の間の隙間或いは関節面S1と関節面S2,S3組との
間の隙間を直径方向のみとし、或いは逆に直径方向の隙
間を全くなくすか非常に僅かな直径方向隙間とする構成
が有り、この場合の作用隙間は長手方向だけとなる。前
者の場合には内反−外反方向の動き及び回転に対する良
好な抵抗が得られて、横方向の動きが妨げられる。後者
の場合には作動は正しく行われるが、関節面S1,S2
及びS3における或る程度の摩耗が予想される。
視図である。
の斜視図である。
けた状態を示す正面図である。
3と同様な正面図である。
断面において拡大して示した概略図である。
図4と同様な部分断面図である。
Claims (13)
- 【請求項1】 ほぼ円筒状の第1の関節面(S1)を形
成する上腕骨側部材(10)と、前記第1の関節面の一
部のまわりに配置された第2の関節面(S2)を形成
し、前記第1の関節面の長手方向軸(X1)を中心とし
て回転するための尺骨側部材(20)とを有する人工肘
であって、前記尺骨側部材(20)はロック部材(3
0)を取り付けるための取付手段(25,36)を有
し、前記ロック部材(30)は前記第2の関節面(S
2)の延長であって前記第1の関節面(S1)のまわり
に配置される第3の関節面(S3)を形成しており、前
記第2及び第3の関節面(S2,S3)は、前記第1の
関節面の横方向断面において、前記第1の関節面のまわ
りに180゜以上の範囲で延びている人工肘。 - 【請求項2】 前記第2及び第3の関節面(S2,S
3)は前記第1の関節面(S1)のまわりに190゜〜
360゜の間、好ましくは225゜〜315゜の間、さ
らに好ましくは270゜程度の角度(β)にわたって延
びている請求項1の人工肘。 - 【請求項3】 ロッド(11)の長手方向軸(X3)に
対する前記第1の関節面(S1)の長手方向軸(X1)
の位置(d’)を調節して、患者の体型に応じて前記尺
骨側部材(20)を固定するための手段を有する請求項
1もしくは2のいずれかの人工肘。 - 【請求項4】 前記第1の関節面(S1)は細長部材
(16)によって形成されており、前記ロッドにはタブ
(12,13)が固定されており、前記細長部材及び前
記タブには前記細長部材を取り付けるための軸(14)
を受け入れる穴(12a,13a,16a)が設けられ
ており、前記細長部材の前記穴と前記タブの前記穴との
相対位置が患者の体型に適合される請求項3の人工肘。 - 【請求項5】 前記第1の関節面(S1)は細長部材
(16)に形成されており、当該人工肘は複数の細長部
材(16)及び/もしくは固定のための複数のロッド
(11)を有しており、前記細長部材と前記ロッドとは
互いに組み付けられて、前記細長部材の長手方向軸(X
1)の前記ロッドの軸(X3)に対する様々な異なる位
置(d’)が得られる請求項3もしくは請求項4の人工
肘。 - 【請求項6】 前記ロッド(11)と前記第1の関節面
(S1)を形成する細長部材(16)とは互いに対して
固定されて、一体構造となっており、当該人工肘は様々
な形状の複数の細長部材・ロッド組を有している請求項
4の人工肘。 - 【請求項7】 前記尺骨側部材(20)と前記ロック部
材(30)とは自由端(20a,30a)を有してお
り、これらの自由端間の距離(d)は、前記ロック部材
を前記尺骨側部材に取り付けた状態において、前記第1
の関節面(S1)の最小直径(D)よりも小さい請求項
1〜6のいずれかの人工肘。 - 【請求項8】 前記取付手段は前記ロック部材(30)
に設けられたハウジング(35)に係合するネジ(3
6)を受け入れる少なくとも一つのタップ穴(25)或
いは前記ロック部材に設けられた対応するタップ穴に螺
合するネジを受け入れるハウジングを有している請求項
1〜7のいずれかの人工肘。 - 【請求項9】 前記第1の関節面(S1)は凹状の母線
(G1)を有し、前記第2及び第3の関節面(S2,S
3)は、前記第1の関節面の軸(X1)に平行な断面に
おいて、凸状の母線(G2)を有している請求項1〜8
のいずれかの人工肘。 - 【請求項10】 前記第1の関節面(S1)はとう骨側
部材(40)に当接するためのほぼ凸状の第4の関節面
(S4)につながって延びている請求項1〜9のいずれ
かの人工肘。 - 【請求項11】 前記関節面(S1,S2,S3)の間
に、これらの関節面の直径(D1,D2)の差及び/も
しくはこれらの面の母線(G1,G2)の曲率半径(R
1,R2)の差によって、作用隙間(J、J’)が形成
されている請求項1〜10のいずれかの人工肘。 - 【請求項12】 前記尺骨側部材(20)及び/もしく
は前記ロック部材(30)は補強部材(22,32)と
ライニング(23,33)とを有しており、該ライニン
グは前記補強部材の横方向のフィン(22a)とこれを
覆う戻り部分(23a)との形状協働によって前記補強
部材に取り付けられている請求項1〜11のいずれかの
人工肘。 - 【請求項13】 前記第1の関節面(S1)の前記長手
方向の軸(X1)の近傍でかつこれと平行に、縫合糸の
通過のための少なくとも1つの穴(14a)が設けられ
ている請求項1〜12のいずれかの人工肘。
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