JP2004008708A - 人工膝関節置換術の支援用治具及び支援用治具セット - Google Patents

Abstract

【課題】人工膝関節置換術の術中に、脛骨の理想的な骨切り位置を手術者が容易に決定できるように支援する支援用治具を提供する。
【解決手段】麻酔を施した患者の下腿部にピンを打ち込み（Ｓ２）、ピンにベースとなる直方体状の基台を取り付け（Ｓ３）、その状態で、レントゲン写真を撮影する（Ｓ４）。レントゲン写真を考慮して、基台の上面と理想の骨切り面との隙間を計測し（Ｓ５）、その隙間を埋めるために、夫々が短辺方向に異なる角度でテーパ状をなす複数の矩形状の第１種金属板と、夫々が長辺方向に異なる角度でテーパ状をなす複数の矩形状の第２種金属板と、夫々に厚さが異なる複数の矩形状の第３種金属板との中から、使用する複数の金属板を選択し（Ｓ６）、切開した後（Ｓ７）、選択した複数の金属板を基台上に積層して固定する（Ｓ８）。その積層体の最上面で脛骨の骨切りを行い（Ｓ９）、インプラントを装着する（Ｓ１０）。
【選択図】　　　　図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変形性膝関節症の外科手術である人工膝関節置換術に用いる医療用治具及び医療用治具セットに関し、特に、人工膝関節置換術において脛骨の理想的な骨切り位置を手術者に提示することを支援する人工膝関節置換術の支援用治具及び支援用治具セットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
膝関節は、絶えず曲げたり伸ばしたりされ、歩行時には体重の数倍の荷重が加わるが、この際、大腿骨と脛骨とが接触する面に存する関節軟骨により、膝関節は自由な動きを行える。この関節軟骨は、若年時には新陳代謝が繰り返されて常にみずみずしい状態に保たれているが、加齢とともにこの新陳代謝の機能が低下していくと、表面の平滑性が無くなり、その厚さも徐々に薄くなっていく。このような状態を放置しておくと、関節軟骨も消失して、関節裂隙が狭くなり、大腿骨と脛骨とが直接触れ合うことになる。このような膝関節の疾患は変形性膝関節症（ＯＡ：Ｏｓｔｅｏ　Ａｒｔｈｒｉｔｉｓ）と呼ばれる。
【０００３】
変形性膝関節症は、老化現象に伴う退行性変形の疾患とも言え、加齢に伴って徐々に悪くなっていくという特徴を持っており、今後、高齢化社会が進むにつれて、その患者数は増加すると考えられる。なお、変形性膝関節症は膝の内側に体重の大部分がかかるＯ脚変形が多く、膝の内側（内顆）が変形性膝関節症に陥り易い。
【０００４】
変形性膝関節症の治療法には、軽度の場合に行う保存療法と、重度の場合に行う手術療法とがある。保存療法としては、杖，足底板などの器具を患者に使ってもらう療法に加えて、薬物療法（非ステロイド系消炎剤の内服，ステロイド剤の関節内注入など）、理学療法（湿布の貼付，熱／レーザ照射による温熱治療など）がある。
【０００５】
一方、手術療法の代表的なものとしては、脛骨骨切り術と人工膝関節置換術とがある。脛骨骨切り術は、膝関節の破壊が比較的軽度であって、関節軟骨の再生を期待できる壮年（６０歳以下）の患者に適用されることが多い。これに対して、人工膝関節置換術は、膝関節の破壊が重度であるか、人工膝関節の耐用年数（１５年程度）後に再置換の可能性が少ない老年の患者に適用されることが多い。この人工膝関節置換術では、患者の膝部分を切開し、脛骨を骨切りし、関節の代替となる合成樹脂（例えばポリエチレンポリマ）部材を有する人工関節（インプラント）を脛骨の骨切り面に装着することが行われる。この際、脛骨の骨切りは、脛骨の解剖軸に対して出来る限り垂直な面で行うことが要求される。
【０００６】
人工膝関節置換術には、関節を全部取り換える全人工膝関節置換術（ＴＫＲ：Ｔｏｔａｌ　Ｋｎｅｅ　Ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ）と、傷んでいる内側または外側にだけ人工関節を装着し、傷んでいない側の膝関節はそのまま残存させておく片側人工膝関節置換術（ＵＫＲ：Ｕｎｉｌａｔｅｒａｌ　Ｋｎｅｅ　Ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ）とがある。片側人工膝関節置換術は、全人工膝関節置換術と比べて、切開面積が狭くて済むので患者の術後の疼痛は少なくて回復も早い、また、正常な部分は残すので術後に膝の大きい屈曲角度が得られる（ＵＫＲでの０〜１５０度に対してＴＫＲでは０〜１００度）という利点がある。特に、正座を行う日本では、欧米に比べて膝の屈曲度に対する要望は高いので、この屈曲角度の違いは重要である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、片側人工膝関節置換術は、優れた利点を有しているにも拘わらず、従来、それを採用する病院，外科医は稀であり、全人工膝関節置換術が主流となっている。これは、片側人工膝関節置換術における手術の難しさに起因するところが大きい。前述したように、人工膝関節置換術では、その解剖軸に垂直な面で脛骨を骨切りする必要があり、脛骨に対して、髄外ロッドを当てて骨切りを行っているが、全人工膝関節置換術では、膝関節全体を大きく切開するので脛骨全てが手術者に露出されるため、脛骨の骨切りは容易であり、また、全体を置換するため、少しの誤差は許容範囲であって手術に大きな影響は及ぼさない。
【０００８】
これに対して、片側人工膝関節置換術の場合には、置換しない正常な組織を外側または内側に残すので、骨切り面の脛骨の解剖軸に対する垂直度の精密さが要求される。更に、切開面積が狭くて脛骨の露出も少ないので、その精密な垂直度を維持して脛骨の骨切りを行うことは困難である。骨切り面の決定に髄内ロッドを使用する方法も考えられるが、片側人工膝関節置換術では、残存組織への侵襲が大きく特に前十字靱帯の付着部を破壊してしまうため、実際には使用できない。
【０００９】
このような事情から、全人工膝関節置換術に比して片側人工膝関節置換術の手術は難しくて、片側人工膝関節置換術では執刀外科医間における成績差が大きく、長年の経験を積んだ一部の外科医しか行っていないのが実状である。また、経験豊富な外科医でも複数の手術間で術後成績にバラツキがある。片側人工膝関節置換術は、患者にとっては優れた利点を有してはいるものの、十分に普及していないという問題がある。この手術の困難さ、特に骨切り面決定の難しさを克服できれば、患者の利点が大きい片側人工膝関節置換術が進んで行われていくと考えられ、そのための手段（支援用治具，手術支援システムなど）の開発が望まれている。
【００１０】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、脛骨の理想的な骨切り面を手術者に容易に提示でき、経験が浅い外科医であっても正確な位置で安定的に脛骨の骨切りを行え、経験豊富な外科医にも安定した術後成績を与え得る人工膝関節置換術の支援用治具及び支援用治具セットを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る人工膝関節置換術の支援用治具は、人工膝関節置換術を支援する治具であって、短辺方向にテーパ状をなす矩形状の第１種金属板と、長辺方向にテーパ状をなす矩形状の第２種金属板と、矩形状の第３種金属板とを有することを特徴とする。
【００１２】
請求項２に係る人工膝関節置換術の支援用治具は、請求項１において、前記第１種金属板は、夫々のテーパ角度が異なる複数の金属板を含み、前記第２種金属板は、夫々のテーパ角度が異なる複数の金属板を含み、前記第３種金属板は、夫々の厚さが異なる複数の金属板を含むことを特徴とする。
【００１３】
請求項３に係る人工膝関節置換術の支援用治具は、請求項２において、人工膝関節置換術における脛骨の骨切りの位置決め及び骨切りを支援する際に使用され、前記第１種金属板の複数の金属板，前記第２種金属板の複数の金属板及び前記第３種金属板の複数の金属板から選択された複数の金属板が下腿部に打ち込まれた部材に積層されて、前記部材と脛骨の骨切り位置との隙間を埋めるように構成したことを特徴とする。
【００１４】
請求項４に係る人工膝関節置換術の支援用治具は、人工膝関節置換術における脛骨の骨切りの位置決めを支援する治具であって、下腿部の所定位置と脛骨の骨切り位置との隙間を埋めるように構成したことを特徴とする。
【００１５】
請求項５に係る人工膝関節置換術の支援用治具は、請求項４において、夫々が短辺方向に異なる角度でテーパ状をなす複数の矩形状の第１種金属板と、夫々が長辺方向に異なる角度でテーパ状をなす複数の矩形状の第２種金属板と、夫々に厚さが異なる複数の矩形状の第３種金属板とを有することを特徴とする。
【００１６】
請求項６に係る人工膝関節置換術の支援用治具セットは、人工膝関節置換術を支援する治具セットであって、下腿部に打ち込まれるピンと、該ピンに差し込まれる基台と、該基台に積層される請求項１に記載された１または複数枚の第１種金属板，第２種金属板及び第３種金属板とを備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明の支援用治具及び支援用治具セットの使用例について説明する。麻酔を施した患者の下腿部に、ピンを打ち込む。打ち込んだピンにベースとなる直方体状の基台を差し込み、その状態で、患者の前後方向及び内外方向の２方向から基台と脛骨とのレントゲン写真を撮影する。
【００１８】
手術者は、撮影されたレントゲン写真に基づき、設置された基台の位置と脛骨の解剖軸に垂直である理想的な骨切り面との隙間を計測する。その計測結果に従って、夫々が短辺方向に異なる角度でテーパ状をなす複数の矩形状の第１種金属板と、夫々が長辺方向に異なる角度でテーパ状をなす複数の矩形状の第２種金属板と、夫々に厚さが異なる複数の矩形状の第３種金属板との中から、隙間を埋めるために使用する複数の金属板を選択し、選択した複数の金属板を基台上に積層して固定する。手術者は、その積層体の最上面を基準にして脛骨の骨切りを行う。
【００１９】
ここで、短辺方向にテーパ状をなす第１種金属板は、脛骨の前後方向の傾き（Ｐｏｓｔｅｒｉｏｒ　Ｓｌｏｐｅ）を補償するために使用し、長辺方向にテーパ状をなす第２種金属板は、脛骨の左右方向の傾き（Ｖａｒｕｓ−Ｖａｌｇｕｓ　Ａｎｇｌｅ）を補償するために使用し、テーパ状をなさない第３種金属板は基台から骨切り位置までの高さを補償するために使用する。脛骨の傾きを第１種及び第２種金属板にて補償し、骨切り位置までの高さを第３種金属板にて補償するため、ピンの打ち込み角度及び打ち込み位置を特別なものとする必要はない。このように、本発明の支援用治具及び支援用治具セットを用いて術中に骨切り位置が手術者に提示されるため、手術者は正しい位置で容易に脛骨の骨切りを行える。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面を参照して具体的に説明する。
まず、本発明の人工膝関節置換術の支援用治具及び支援用治具セットについて説明する。本発明の支援用治具は、図１に示すような短辺方向に所定角度でテーパ状をなす矩形状の第１種金属板１と、図２に示すような長辺方向に所定角度でテーパ状をなす矩形状の第２種金属板２と、図３に示すようなテーパ状をなさない矩形状の第３種金属板３とを含む。
【００２１】
図１に示す第１種金属板１は、短辺２．５ｃｍ，長辺５ｃｍ，厚さ数ｍｍの矩形状をなし、その短辺方向（積層した際には脛骨の前後方向）に数度のテーパを有している。第１種金属板１には、その表裏面を貫通する２つの円錐台状の孔１ａ，１ａが長辺方向に適長離隔して形成されている。この第１種金属板１は、テーパ角度を異ならせた複数枚のものが存在する。例えば、短辺方向テーパ角度が１度ずつ異なる８種類（最小１度，最大８度）の第１種金属板１が予め準備されている。この第１種金属板１は、患者の脛骨の前後方向の傾きを補償するために使用される。
【００２２】
図２に示す第２種金属板２は、短辺２．５ｃｍ，長辺５ｃｍ，厚さ数ｍｍの矩形状をなし、その長辺方向（積層した際には脛骨の左右方向）に数度のテーパを有している。第２種金属板２には、その表裏面を貫通する２つの円錐台状の孔２ａ，２ａが長辺方向に適長離隔して形成されている。この第２種金属板２は、テーパ角度を異ならせた複数枚のものが存在する。例えば、長辺方向テーパ角度が１度ずつ異なる８種類（最小１度，最大８度）の第２種金属板２が予め準備されている。この第２種金属板２は、患者の脛骨の左右方向の傾きを補償するために使用される。
【００２３】
図３に示す第３種金属板３は、短辺２．５ｃｍ，長辺５ｃｍ，厚さ数ｍｍの矩形状をなし、第１種金属板１，第２種金属板２とは異なり、テーパ状をなしていない。第３種金属板３には、その表裏面を貫通する２つの孔３ａ，３ａが長辺方向に適長離隔して形成されている。この第３種金属板３は、厚さを異ならせた複数枚のものが存在する。例えば、厚さが１ｍｍずつ異なる８種類（最小１ｍｍ，最大８ｍｍ）の第３種金属板３が予め準備されている。この第３種金属板３は、脛骨の長軸方向の高さを補償するために使用される。
【００２４】
本発明の支援用治具セットは、これらの支援用治具（第１種金属板１，第２種金属板２，第３種金属板３）に加えて、図４に示すピン４と図５に示す基台５とを含む。ピン４は、先端がドリル形状をなす長尺円柱状の金属製であって、患者の下腿部（脛骨）に打ち込まれる。基台５は、短辺２．５ｃｍ，長辺５ｃｍ，厚さ１ｃｍの矩形状の金属製である。基台５には、その表裏面を貫通する２つの孔５ａ，５ａが長辺方向に適長離隔して形成されている。また、基台５の対向側面には、短辺方向に貫通する２つの孔５ｂ，５ｂが孔５ａ，５ａの形成位置の間に設けられている。これらの孔５ｂ，５ｂの径はピン４の径より僅かに大きく、孔５ｂ，５ｂにピン４が挿通されるようになっている。
【００２５】
次に、このような部材を用いて行う人工膝関節置換術の実施について説明する。以下の例では、患者の内側部分のみを人工関節で置換することとする。図６は、この片側人工膝関節置換術の動作手順を示す図である。
【００２６】
まず、手術者は、患者に麻酔を施し、患側の下肢全体の消毒を行う（Ｓ１）。次に、患者の下腿部の皮膚に小切開を加えて１本のピン４を脛骨に打ち込む（Ｓ２）。なお、ピン４の打ち込み角度及び打ち込みの高さ位置は特に制約されない。打ち込んだピン４を基台５の一方の孔５ｂに嵌めて基台５をピン４に取り付け、他方の孔５ｂを介してもう１本のピン４を先のピン４と左右方向に並設するように脛骨に打ち込んで、基台５をピン４，４に取り付ける（Ｓ３）。基台５をピン４，４に取り付けた状態で、患者の前後方向及び内外方向から撮影して、基台５と脛骨との２枚のレントゲン写真を取得する（Ｓ４）。
【００２７】
手術者は、取得した２方向のレントゲン写真から、まず脛骨の解剖軸を求め、求めた解剖軸より理想的な骨切り面を筆記具で作図する。基台５の上面と作図した理想的な骨切り面との前後方向の補正角度，左右方向の補正角度及び補正距離を、角度計，定規を用いて計測する（Ｓ５）。この計測結果に基づいて、予め準備されている８種類の第１種金属板１，８種類の第２種金属板２及び８種類の第３種金属板３の２４枚の金属板から、使用する複数の金属板を選択する（Ｓ６）。ここで、手術者は、脛骨の前後方向の傾きを補償できる所望のテーパ角度を短辺方向に有する第１種金属板１を８種類のものから選択し、脛骨の左右方向の傾きを補償できる所望のテーパ角度を長辺方向に有する第２種金属板２を８種類のものから選択し、また、選択した第１種金属板１及び第２種金属板２を重ねた際に理想的な骨切り面までの高さを補償できる所望の厚さを有する第３種金属板を８種類のものから選択する。
【００２８】
次に、手術者は、患者の内側膝部を切開し（Ｓ７）、選択した複数の金属板を基台５上に積層して固定する（Ｓ８）。具体的には、図７に示すように、選択した１枚の第１種金属板１，１枚の第２種金属板２及び２枚の第３種金属板３を基台５上に積層させ、各金属板の孔１ａ，２ａ，３ａ及び基台５の孔５ａにビス６を挿通させて、ナット７にて固定する。このような金属板の積層体が外側に偏りすぎて脛骨の内顆の骨切り面の提示が難しい場合には、図８に示すように、内顆まで到達するような金属板８をその積層体の最上部に設けるるようにしても良い。なお、図８に示す金属板８の形状，サイズは一例であり、金属板８は、患者の脛骨に合った形状，サイズのもを適宜選択して使用すれば良い。
【００２９】
手術者は、積層させた最上層の金属板の表面位置を基準として最終的な骨切り位置を決定し、その位置で脛骨の内顆部分を骨切りする（Ｓ９）。この際、切開面積が狭くても、理想的な骨切り位置を手術者は容易に決定することができる。そして、脛骨の骨切り面上に人工関節（インプラント）を装着する（Ｓ１０）。
【００３０】
なお、上述した例では、テーパ角度，厚さが異なる８種類ずつの第１種金属板１，第２種金属板２，第３種金属板３を準備しておく場合について説明したが、これは一例であり、どのようなテーパ角度またはどのような厚さを有する金属板を準備しておくかは任意に設定して良い。
【００３１】
また、片側人工膝関節置換術を行う例について説明したが、全人工膝関節置換術においても本発明の支援用治具及び支援用治具セットを同様に使用できることは言うまでもない。
【００３２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の支援用治具及び支援用治具セットを用いることにより、人工膝関節置換術の術中に、脛骨の正確な骨切り位置を手術者は容易に決定することができる。この結果、片側人工膝関節置換術の手術の困難さを解消でき、経験が浅い外科医でもその手術を行えるようになり、経験豊富な外科医でも骨切り位置のバラツキが減って安定した高い術後成績を得ることができる。このようにして、本発明は、入院期間が短くて済む、術後に大きい屈曲角度が得られるなど、患者にとって利点が多い片側人工膝関節置換術の普及に大きな貢献を果たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における第１種金属板の斜視図である。
【図２】本発明における第２種金属板の斜視図である。
【図３】本発明における第３種金属板の斜視図である。
【図４】本発明におけるピンの斜視図である。
【図５】本発明における基台の斜視図である。
【図６】本発明における片側人工膝関節置換術の動作手順を示す図である。
【図７】本発明における金属板の積層／固定の一例を示す図である。
【図８】本発明における金属板の積層／固定の他の例を示す図である。
【符号の説明】
１　第１種金属板
２　第２種金属板
３　第３種金属板
４　ピン
５　基台

Claims (6)

1. 人工膝関節置換術を支援する治具であって、短辺方向にテーパ状をなす矩形状の第１種金属板と、長辺方向にテーパ状をなす矩形状の第２種金属板と、矩形状の第３種金属板とを有することを特徴とする人工膝関節置換術の支援用治具。
2. 前記第１種金属板は、夫々のテーパ角度が異なる複数の金属板を含み、前記第２種金属板は、夫々のテーパ角度が異なる複数の金属板を含み、前記第３種金属板は、夫々の厚さが異なる複数の金属板を含むことを特徴とする請求項１記載の人工膝関節置換術の支援用治具。
3. 人工膝関節置換術における脛骨の骨切りの位置決め及び骨切りを支援する際に使用され、前記第１種金属板の複数の金属板，前記第２種金属板の複数の金属板及び前記第３種金属板の複数の金属板から選択された複数の金属板が下腿部に打ち込まれた部材に積層されて、前記部材と脛骨の骨切り位置との隙間を埋めるように構成したことを特徴とする請求項２記載の人工膝関節置換術の支援用治具。
4. 人工膝関節置換術における脛骨の骨切りの位置決めを支援する治具であって、下腿部の所定位置と脛骨の骨切り位置との隙間を埋めるように構成したことを特徴とする人工膝関節置換術の支援用治具。
5. 夫々が短辺方向に異なる角度でテーパ状をなす複数の矩形状の第１種金属板と、夫々が長辺方向に異なる角度でテーパ状をなす複数の矩形状の第２種金属板と、夫々に厚さが異なる複数の矩形状の第３種金属板とを有することを特徴とする請求項４記載の人工膝関節置換術の支援用治具。
6. 人工膝関節置換術を支援する治具セットであって、下腿部に打ち込まれるピンと、該ピンに差し込まれる基台と、該基台に積層される請求項１に記載された１または複数枚の第１種金属板，第２種金属板及び第３種金属板とを備えることを特徴とする人工膝関節置換術の支援用治具セット。

Images