JP2002524138A - モジュール式膝インプラントシステム - Google Patents
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Abstract
Description
特に、滑車インプラントを含むシステムに関する。
病気、外傷又は不整列に起因する時期尚早な摩耗の何れかにより、膝関節が損傷
を受ける場合があり、損傷を受けた関節面を全て又は部分的に人工インプラント
で置き換えなければならない場合がある。最も一般的な人工膝プラントは、「人
工膝関節全置換術」システムと呼ばれている。というのは、すべての膝関節面を
交換するからである。代表的には、人工膝関節全置換術システムは、膝蓋骨イン
プラント、大腿骨インプラント及び脛骨インプラントを含む。
丘(大腿骨の丸い端部)は、別個のコンパートメントである。「ユニコンパート
メンタル」置換システムと呼ばれる他の人工インプラントは、大腿骨−脛骨表面
のメディアル(体の中線に向かう方向の)コンパートメント又はラテラル(体の
中線から遠ざかる方向の)コンパートメントを交換する必要がある場合にのみ用
いることができる。ユニコンパートメンタル置換システムは、大腿骨及び脛骨イ
ンプラントを有するが、膝蓋骨インプラントを含まない。現在入手できるユニコ
ンパートメンタルインプラントシステムは、モジュール設計のものであり、同一
の器具及び同一の骨輪郭を用いる場合には同一の製造業者からのこれら全膝相当
部品と共に使用されるよう設計されている。これらユニコンパートメンタルイン
プラントシステムを全膝システムで交換する必要のある場合、大腿骨インプラン
トと脛骨インプラントの両方を取り除く必要がある。
車)の交換が必要になる場合はそれほどない。膝関節のこの部分に取って代わり
、「全膝蓋骨−大腿骨」人工装具又はインプラントと呼ばれる幾つかの人工イン
プラントが入手できる。代表的には、全膝蓋骨−大腿骨人工装具は、膝蓋骨に取
り付けられる膝蓋骨インプラント及び膝蓋骨に接触する大腿骨の少なくとも一部
に取って代わる別のインプラントを有している。
骨インプラントシステムは存在しない。したがって、もし全膝蓋骨−大腿骨人工
装具を移植すると、膝がさらに悪化するので、膝蓋骨−大腿骨インプラントを場
合によっては数年後に再手術中に交換しなければならず、この場合、インプラン
トの膝蓋骨構成部品全体を、たとえこれが良好に機能していても除去する必要が
ある。人工装具構成部品を取り出して別のものに交換する度に、骨の損傷又は骨
の損失が避けられず、それにより、第2回目の移植がいっそう困難になり、成功
の度合が低くなる。
トの交換を必要としない人工装具システムが要望されている。特に、大腿骨の滑
車溝の表面に取り付けられ、選択された全膝インプラントの構成部品と協働する
滑車インプラントが要望されている。
に膝蓋骨インプラントの置換を必要としない人工装具システムを提供することに
ある。
と協働する滑車インプラントを提供することにある。
工関節のための滑車インプラントを提供することにある。
式関節置換システムを提供することにある。
する形式の人工膝を提供する。大腿骨インプラント及び膝蓋骨インプラントは、
大腿骨インプラントと膝蓋骨インプラントが相対的に動くと、大腿骨インプラン
トを膝蓋骨インプラントに摺動自在に係合させる支持面を有している。滑車イン
プラントが、膝蓋骨インプラントの支持面の一部を摺動自在に受け入れるような
形状になった関節面を有する。関節面は、大腿骨インプラントの支持面の一部と
形状が実質的に同一であって、膝蓋骨インプラントが大腿骨インプラント及び滑
車インプラントと共に使用できるようになっている。
大腿骨の膝側端部に取り付けられ、膝蓋骨の後側部分に取り付けられた膝蓋骨イ
ンプラントと協働する。膝蓋骨インプラントは、大腿骨の膝の端部にとって代わ
る大腿骨インプラントを含む人工装具のコンポーネントである。滑車インプラン
トは、膝蓋骨インプラントの一部を摺動自在に受け入れるような形状になった関
節面を有する。関節面は、大腿骨インプラントの表面の一部と形状が実質的に同
一であって、膝蓋骨インプラントが大腿骨インプラント及び滑車インプラントと
共に使用できるようになっている。
ラント及び膝蓋骨インプラントを準備する。膝蓋骨インプラントは、滑車インプ
ラント及び大腿骨インプラントと協働する。滑車インプラントは、膝蓋骨インプ
ラントの一部を摺動自在に受け入れるような形状になった関節面を有する。関節
面は、大腿骨インプラントの荷重支持面の一部と形状が実質的に同一である。膝
蓋骨インプラントを膝の膝蓋骨内に取り付ける。滑車インプラントを大腿骨の膝
側端部の滑車溝内に納める。
理解されよう。
の膝102内に取り付けられている。膝102は、大腿骨104、膝蓋骨106
及び脛骨108を有している。人工膝100は、大腿骨インプラント110、膝
蓋骨インプラント112及び任意的に用いられる脛骨インプラント114を有し
ている。脛骨インプラント114は、脛骨プラットホームコンポーネント116
及び脛骨支持コンポーネント118を有している。
形状になっている。脛骨インプラント114、特に、脛骨支持コンポーネント1
18は、大腿骨インプラント110と嵌合するような形状になっている。大腿骨
インプラント110は、膝蓋骨インプラント112及び脛骨インプラント114
を摺動自在に受け入れるような形状になっている。
を取り付ける腱120をさらに示している。大腿骨インプラント110及び膝蓋
骨インプラント112は、それぞれ支持面122,124を有している。大腿骨
インプラントと膝蓋骨インプラントが互いに対して動くと、支持面122,12
4により、大腿骨インプラント110と膝蓋骨インプラント112は摺動自在に
係合する。脛骨インプラント114もまた、支持面126を有し、この支持面1
26は、大腿骨104と脛骨108が互いに対して動くと、大腿骨の支持面12
2の別の部分に摺動自在に係合する。
膝蓋骨インプラント112及び滑車インプラント130を有している。滑車イン
プラント130は、膝蓋骨インプラント112の支持面124の一部を摺動自在
に受け入れるような形状になった関節面132を有している。膝蓋骨インプラン
ト112は、大腿骨インプラント110と滑車インプラント130の両方の滑車
溝を形成する長手方向軸線136と整列する頂点134を有している。
プラント110の大腿骨支持面122の一部と形状が実質的に同一であることに
ある。したがって、膝蓋骨インプラント112は、大腿骨インプラント110と
滑車インプラント130の両方に使用することができる。患者の残りの関節面が
外科医が滑車インプラント130を大体骨インプラント110で置き換えること
が必要である程度まで悪化すると、患者の膝蓋骨は、それ以上の骨の損失及び外
傷を受けない。というのは、既存の膝蓋骨インプラント112は、新しい大腿骨
インプラント110と共に使用できるからである。
の基本的なタイプの関節面、即ち理論的に線又は点接触(不一致接触と呼ばれる
)の表面と面接触(一致接触と呼ばれる)の表面がある。一致接触の表面は、人
体と非常に良く似ている。
ンプラント112に実質的に一致して係合する形状を有している。変形実施形態
では、滑車インプラント130の関節面132は、膝蓋骨インプラント112と
実質的に点接触するような形状になっている。別の変形実施形態では、滑車イン
プラント130の関節面132は、膝蓋骨インプラント112と実質的に線接触
するような形状になっている。他の実施形態では、滑車インプラント130の関
節面132は、膝蓋骨インプラント112と一致且つ線接触の組合せを生じるよ
うな形状になっている。
り付けることができるよう長手方向軸線136の周りに非対称である。図3では
、滑車インプラント130は、右側の膝に取付け可能である。変形実施形態では
、滑車インプラント130は、長手方向軸線の周りに対称であり、右の膝でも左
の膝でも何れにも取り付けることができる。
ント112の支持面及び滑車インプラント130の関節面は、共通の生成曲線1
38に整列していて、これによって生成される(図3)。変形例として、滑車イ
ンプラント130の関節面は、実質的に球形でドーム状の膝蓋骨インプラント1
30を受け入れてこれと嵌まり合うような形状になっている。
く、関節面132を研磨する。変形例として、滑車インプラント130は、コバ
ルト−クロム、ステンレス鋼又は他の適当な金属合金で作られる。別の変形実施
形態では、滑車インプラント130は、セラミック製である。さらに別の実施形
態では、滑車インプラント130は、チタン製である。別の変形実施形態では、
表面処理を行うことにより滑車インプラント130の関節面を硬化させると共に
(或いは)滑らかにする。特に、チタン製の滑車インプラント130を処理して
関節面を硬化させると共に滑らかにする。
丘142相互間の滑車溝内に取り付けられる(図4)。この実施形態では、滑車
インプラント130は、脛骨108又は脛骨インプラントに接触しない。変形実
施形態では、滑車インプラント130は、脛骨108又は脛骨インプラントに接
触する場合がある。
54を構成している。図7においては、後面154は、後面154の一部及び周
縁部152の一部に沿って延びるセメント保持リム156を有している。3つの
固定ピン158が、後面154から突出している。一実施形態では、後面154
には模様が付けられている。変形例として、後面114は、多孔質被膜を有する
。変形実施形態では、セメント保持リム156は設けられない。別の変形実施形
態では、固定ピンは設けられない。さらに別の変形実施形態では、任意個数、例
えば1、2又は4以上の固定ピン158が、後面154から突出する。変形例と
して、滑車インプラント130は、ねじを用いて大腿骨に固定される。
112と共に人の膝の中に位置した状態で示されている。滑車インプラント13
0は、或る範囲の膝運動が行えるよう膝蓋骨インプラント112に接触する。膝
蓋骨インプラント112上の一次及び二次荷重支持領域162,164が、滑車
インプラント130の関節領域132の一次及び二次荷重支持領域166,16
8に係合して実質的に解剖学的膝蓋骨−大腿骨関節部を生じさせる。図9に示す
ように、脚及び膝の十分な伸長状態では、膝蓋骨インプラント112の一次荷重
支持領域162は、滑車インプラント130の一次荷重支持領域166を持ち上
げ、膝蓋骨インプラント112の二次荷重支持領域164は、滑車インプラント
130の二次荷重支持領域168に摺動自在に係合する。これとは対照的に、適
度の且つ十分な曲げ状態では、膝蓋骨インプラント112の一次荷重支持領域1
62は、滑車インプラント130の一次荷重支持領域166に摺動自在に係合す
る。
又は膝が極端に曲がっている場合、膝蓋骨インプラント112は、滑車インプラ
ント130に接触しない。好ましくは、膝蓋骨インプラント112は、膝がほぼ
真直ぐな場合の約20°の角度から膝が曲がっている場合の約110°の角度ま
で滑車インプラント130に摺動自在に係合する。
プラント、膝蓋骨インプラント及び脛骨インプラントの関節及び荷重支持面の形
状を作るのに用いられる共通の生成曲線138を示している。大腿骨、膝蓋骨及
び脛骨インプラントの荷重支持面の形成については、タパス氏等に付与された米
国特許第4,470,158号に詳細に説明されており、かかる米国特許の内容
を本明細書の一部を形成するものとしてここに引用する。
、これらの形状は、共通の生成曲線F138によって構成され又は生成される。
荷重支持面又は関節面の形状は、共通の生成曲線F138を同一の長いほうの生
成半径D1,D2で生成軸線172の回りに所定の角度回転させることによって
生成され、ここでD1,D2は、互いに等しく且つ所定の半径に等しい。共通の
生成曲線F138のピーク174は、膝蓋骨インプラントの頂点134(図3)
及び大腿骨インプラントと滑車インプラントの長手方向軸線136(図3)を形
成する。
び関節面の荷重支持領域のセグメントS1,S2を示している。セグメントS1
は、二次荷重支持領域164,168(図9)を形成している。セグメントS2
は、膝蓋骨インプラント及び滑車インプラントのそれぞれの一次荷重支持領域1
62,166(図9)を形成している。
∞のところでの生成軸線C1から半径方向距離のところでθ1(0°に等しい)
の角度回転させる。換言すると、共通生成曲線138は、S1、即ち0.314
インチ(約7.98mm)の距離を置いて線L1と実質的に平行である。線L1に
接した共通生成曲線138を生成軸線C2の回りにR2の距離のところでθ2の
角度回転させる。一実施形態では、θ2とR2はそれぞれ約90°、1.388
インチ(約約3.53cm)に等しい。滑車インプラントの形状は、線L2のとこ
ろで終わっている。
成される。大腿骨インプラントの場合、セグメントS1は、0.612インチ(
約15.5mm)の距離をおいてL1と実質的に平行に形成され、セグメントS2
は、1.388インチ(約3.53cm)に等しい半径R2で107.75°の角
度θ2にわたって形成される。したがって、セグメントS1,S2で形成された
滑車インプラントの荷重支持領域148,146(図9)は実質的に、大腿骨イ
ンプラントの荷重支持領域S1,S2に実質的にマッチしている。
ラント130をテーパさせるために、共通生成曲線138の一部を用い、滑車イ
ンプラント130の周囲側縁部176,178を長手方向軸線136に対して所
定の角度θ3,θ4のところに形成する。一実施形態では、所定の角度θ3,θ
4は、それぞれ実質的に約20°及び30°に等しい。変形実施形態では、θ3
とθ4は同一である。
人工膝システム、例えばジョンソン・アンド・ジョンソン社の“PRIMARY CRUCIA
TE-SUBSTITUTING (P.F.C.)”モジュール式全膝システムを示している。膝蓋骨
インプラント184が、大腿骨インプラント186又は滑車インプラント182
の何れにも使用することができる。
人工膝システム、例えば、インターメディックス社の“NATURAL-KNEE”を示して
いる。膝蓋骨インプラント190が、大腿骨インプラント192又は滑車インプ
ラント188の何れにも使用することができる。
人工膝システム、例えば、ツィンマー社の“Insall/Burstein(I/B)II”を示して
いる。膝蓋骨インプラント196が、大腿骨インプラント198又は滑車インプ
ラント194の何れにも使用することができる。
一実施形態のフローチャートが示されている。ステップ202では、本発明の滑
車インプラントを準備し、ステップ204では、本発明に用いるのに適した膝蓋
骨インプラントも又準備する。ステップ206では、膝蓋骨インプラントを膝の
中の膝蓋骨内に取り付ける。ステップ208では、滑車インプラントを大腿骨の
膝側端部の滑車溝内に取り付ける。
と、ステップ210において、滑車インプラントに使用するのに適した大腿骨イ
ンプラントを準備する。滑車インプラントの関節面の形状と大腿骨インプラント
の荷重支持面の形状は実質的に同一である。ステップ212において、滑車イン
プラントを取り外し、ステップ214において既存の膝蓋骨インプラントを膝蓋
骨中の定位置に残しておく。変形実施形態では、膝蓋骨インプラントは、着脱自
在な荷重支持面を有しているが、かかる膝蓋骨インプラントであっても、膝蓋骨
に取り付けられた膝蓋骨インプラントの部分は、定位置のままである。
取り付ける。もし膝の脛骨部分の交換の必要がある場合、脛骨インプラントもま
た、ステップ218において準備し、ステップ220において取り付ける。
トの両方に用いることができるようにする人工膝システムが提供されている。し
たがって、患者の残りの関節面が外科医により滑車インプラントの交換が必要で
あると判断するほどまでに悪化しても、既存の膝蓋骨インプラントが新品の大腿
骨インプラントと共に使用可能なので患者の膝蓋骨はそれ以上の骨の損失及び外
傷を生じない。
の精神及び範囲から逸脱することなく種々の形状の滑車プラントを想到できるこ
とは明らかであろう。
ある。
態の斜視図である。
である。
形状及び膝蓋骨インプラントの荷重支持面の形状を定める回転面のセグメントを
生成するための図10の共通生成曲線の回転の仕方を示す略図である。
面図である。
解図である。
ムの分解図である。
ムの分解図である。
である。
Claims (21)
- 【請求項1】 大腿骨インプラント及び膝蓋骨インプラント含む形式の人工
膝において、前記大腿骨インプラント及び前記膝蓋骨インプラントは、前記大腿
骨インプラントと前記膝蓋骨インプラントが相対的に動くと、前記大腿骨インプ
ラントを前記膝蓋骨インプラントに摺動自在に係合させる支持面を有し、前記人
工膝は、前記膝蓋骨インプラントの支持面の一部を摺動自在に受け入れるような
形状になった関節面を有する滑車インプラントを有し、前記関節面は、前記膝蓋
骨インプラントが前記大腿骨インプラント及び前記滑車インプラントと共に使用
できるように前記大腿骨インプラントの支持面の一部と形状が実質的に同一であ
ることを特徴とする人工膝。 - 【請求項2】 前記関節面は、大腿骨インプラントの支持面の少なくとも一
部と実質的に同一の形状を有していることを特徴とする請求項1記載の人工膝。 - 【請求項3】 前記滑車インプラントの前記関節面は、共通生成曲線を所定
の生成軸線の回りに所定角度回転させることにより形成されることを特徴とする
請求項1記載の人工膝。 - 【請求項4】 前記滑車インプラントの前記関節面は、前記共通生成曲線を
第1の所定の距離動かすことによって生成された第1の横方向表面を備えた複合
面であり、前記第1の横方向表面は、前記共通生成曲線を第2の半径で所定角度
回転させることによって生成された第2の横方向表面に横方向に接合されている
ことを特徴とする請求項1記載の人工膝。 - 【請求項5】 大腿骨の膝側端部に取り付け可能であり、膝蓋骨の後側部分
に取り付けられた膝蓋骨インプラントと協働できる滑車インプラントであって、
膝蓋骨インプラントは、大腿骨の膝の端部に取って代わる大腿骨インプラントを
含む人工装具のコンポーネントであり、前記滑車インプラントは、膝蓋骨インプ
ラントの一部を摺動自在に受け入れるような形状になった関節面を有し、前記関
節面は、大腿骨インプラントの表面の一部と形状が実質的に同一であって、膝蓋
骨インプラントが大腿骨インプラント及び前記滑車インプラントと共に使用でき
るようになっていることを特徴とする滑車インプラント。 - 【請求項6】 前記関節面は、膝蓋骨インプラントに係合する溝を有してい
ることを特徴とする請求項5記載の滑車インプラント。 - 【請求項7】 前記関節面は、膝蓋骨インプラントと実質的に合致した状態
で係合すること特徴とする請求項5記載の滑車インプラント。 - 【請求項8】 前記関節面は、膝蓋骨インプラントと実質的に点接触するこ
とを特徴とする請求項5記載の滑車インプラント。 - 【請求項9】 前記関節面は、膝蓋骨インプラントと実質的に線接触するこ
とを特徴とする請求項5記載の滑車インプラント。 - 【請求項10】 前記滑車インプラントは、右の膝と左の膝の何れにも取り
付けることができるよう長手方向軸線の回りに対称であることを特徴とする請求
項5記載の滑車インプラント。 - 【請求項11】 前記滑車インプラントは、右の膝と左の膝のうち何れか一
方にしか取り付けることができないよう長手方向軸線の回りに非対称であること
を特徴とする請求項5記載の滑車インプラント。 - 【請求項12】 前記滑車インプラントは、コバルト−クロム−モリブデン
で作られていることを特徴とする請求項5記載の滑車インプラント。 - 【請求項13】 後面及び前記関節面と後面を形成する周縁部を更に有し、
前記後面は、後面の少なくとも一部及び前記周縁部の少なくとも一部に沿って延
びるセメント保持リムを有していることを特徴とする請求項5記載の滑車インプ
ラント。 - 【請求項14】 後面及び側部と、前記後面から突出した少なくとも1本の
固定ピンとを更に有することを特徴とする請求項5記載の滑車インプラント。 - 【請求項15】 前記滑車インプラントの前記関節面は、第2の表面に横方
向に連結された第1の表面を有する複合面であり、前記複合面は、共通生成曲線
により生成され、前記第1の表面は、共通生成曲線を第1の所定の距離動かすこ
とにより生成され、前記第2の表面は、前記共通生成曲線を所定の半径で所定の
角度回転させることにより生成されていることを特徴とする請求項5記載の人工
膝。 - 【請求項16】 大腿骨インプラントに一致する形状の膝蓋骨インプラント
及び前記膝蓋骨インプラントを受け入れるような形状になった滑車インプラント
を有し、前記滑車インプラントは、前記膝蓋骨インプラントの一部を摺動自在に
受け入れるような形状になった関節面を有し、前記関節面は、大腿骨インプラン
トの表面の一部と形状が実質的に同一であって、前記膝蓋骨インプラントが大腿
骨インプラント及び前記滑車インプラントと共に使用できるようになっているこ
とを特徴とする人工膝システム。 - 【請求項17】 前記大腿骨インプラントを摺動自在に受け入れるような形
状になった脛骨関節面を備えた脛骨インプラントを更に有し、前記脛骨関節面は
、前記大腿骨インプラントの前記大腿骨関節面の一部と摺動自在に係合すること
を特徴とする請求項16記載の人工膝システム。 - 【請求項18】 前記膝蓋骨インプラントは、前記滑車インプラントに、膝
がほぼ真っ直ぐな約20°の角度から膝を曲げた約110°の角度まで接触する
ことを特徴とする請求項16記載の滑車インプラント。 - 【請求項19】 膝置換術であって、滑車インプラントを準備する段階と、
大腿骨インプラント及び前記滑車インプラントと協働できる膝蓋骨インプラント
を準備する段階とを有し、前記滑車インプラントは、前記膝蓋骨インプラントの
一部を摺動自在に受け入れるような形状になった関節面を有し、前記関節面は、
大腿骨インプラントの表面の一部と形状が実質的に同一であり、前記方法は、前
記膝蓋骨インプラントを膝の膝蓋骨内に取り付ける段階と、前記滑車インプラン
トを大腿骨の膝側端部内に取り付ける段階とを更に有することを特徴とする膝置
換術。 - 【請求項20】 前記大腿骨インプラントを準備する段階と、前記滑車イン
プラントを取り除く段階と、前記膝蓋骨インプラントを膝蓋骨内に残す段階と、
前記大腿骨インプラントを大腿骨の膝側端部内に取り付ける段階とを更に有する
ことを特徴とする請求項19記載の膝置換術。 - 【請求項21】 脛骨の膝側端部内で大腿骨インプラントと嵌合するような
形状になった脛骨インプラントを準備する段階を更に有し、前記大腿骨インプラ
ントは、前記膝蓋骨インプラント及び前記脛骨インプラントを受け入れるような
形状になっており、前記方法は、前記脛骨インプラントを取り付ける段階を更に
有することを特徴とする請求項20記載の膝置換術。
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