JP2004057621A - Prosthetic hip joint - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機能不全に陥った人体の股関節部位を置換する人工股関節に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
人工股関節は一般的に、大腿骨髄腔内に挿入固定するステムと、該ステムの一方端部に設けたネックと、該ネックを嵌合する骨頭球と、該骨頭球を回動自在に受容する球状凹部を備えたライナーとからなる。
【0003】
このような人工股関節では、ステムのネックがライナーと当たるところまでが関節可動域となり、これを超えて動こうとする荷重が加わった場合、骨頭球がライナーの半球状凹部から脱臼してしまう恐れがある。
【0004】
関節可動域を大きくする試みとしては、ライナーにおける球状凹部の深さを比較的浅くするとともに、骨頭球を拘束する力を維持するため2つの把持片を有するものが提案されている。この2つの把持片は側面視で矩形状をなし、可動域を大きくする必要のない(例えば、体の横方向)方向の側に位置される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、より広い関節可動域を有する人工股関節が望まれていたにもかかわらず、上記従来技術の人工股関節は、ライナーにおける球状凹部の深さが骨頭球の半径よりも深かった。そのため、関節可動域が十分大きなものではなかった。
【0006】
これは、骨頭球をライナー内に拘束するためには、ライナーにおける球状凹部の深さを骨頭球の半径よりも深くする必要があると考えられていたためであった。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項1の人工股関節は、大腿骨髄腔内に挿入固定するステムと、このステムの一方端部に設けた円柱状または截頭円錐状のネックと、該ネックを嵌合するネック嵌合穴を備えた骨頭球と、該骨頭球を回動自在に受容する半球状凹部を備えたライナーとからなる人工股関節であって、前記ライナーの半球状凹部の深さを前記骨頭球の半径よりも浅くするとともに、前記ライナーに前記骨頭球を把持する複数の把持片を設け、且つ該把持片の根元側に骨頭球当接面を備える拡幅部を設けたことを特徴とする。
かかる構成によれば、半球状凹部の深さを骨頭球の半径よりも深くしたことにより関節可動域を非常に広くできる。
また、前記ライナーに前記骨頭球を把持する複数の把持片を設け、該把持片の根元側に拡幅部を設けたことにより、把持片と骨頭球との当接面積を広くすることができる。これは、骨頭球が回動してネックが把持片の根元部に当接するときに断面形状が円形であるネックとは干渉しない部分を拡幅部となし、この拡幅部を骨頭球との当接部として利用するものである。
これにより、把持片の機械的強度を補強するとともに、ライナーが骨頭球を保持する力を大きくできるので、半球状凹部の深さを骨頭球の半径よりも深くした場合でも、ライナーが骨頭球を安定的に保持することができる。
請求項2の人工股関節は、前記骨頭球が回動した際に前記拡幅部に備える骨頭球当接面の側縁が前記ネックと線接触することを特徴とする。
かかる構成によれば、前記拡幅部に備える骨頭球当接面の側縁が前記ネックと線接触するので応力を分散することができる。これにより、把持片の強度をさらに補強することができる。
加えて、把持片と骨頭球との当接面積をより大きくすることができる。
【0008】
また、請求項3の人工股関節は、前記半球状凹部の深さをs、前記骨頭球の半径をr、前記ネック嵌合穴の開口径をMとしたときに、r−s≧M/2の関係式を満たすことを特徴とする。
【0009】
かかる構成によれば、把持片を設けていない方向において、少なくとも略180°の関節可動域を実現することができる。
【0010】
また、請求項4の人工股関節は前記ライナーにおいて、前記把持片間の前記半球状凹部の開口縁を非面取縁としたことを特徴とする。
【0011】
かかる構成によれば、ライナーと骨頭球との当接面積を大きくして、ライナーが骨頭球を保持する力をより大きくすることができる。
【0012】
次に、請求項5の人工股関節は、腰骨の臼蓋に固定されて前記ライナーを保持するシェルを設け、前記シェルに前記把持片を保持する把持片保持部を設けたことを特徴とする。
【0013】
かかる構成によれば、シェルの外表面積を大きくして骨とシェルとの固定力を大きくすることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図により説明する。
【0015】
図1乃至3に示すように、本人工股関節1は、大腿骨髄腔内に挿入固定するステム2と、このステム2の一方端部に設けた円柱状または截頭円錐状のネック3と、該ネック3を嵌合するネック嵌合穴4aを備えた骨頭球4と、この骨頭球4を回動自在に受容する半球状凹部6aと該骨頭球4を把持する複数の把持片6bとを備えたライナー6とからなる。
【0016】
そして、図1(b)に示すように、前記ライナー6における半球状凹部6aの深さsは、前記骨頭球4の半径rより小さく形成されている。
【0017】
前記ライナー6は、前記半球状凹部6aの深さs方向に対し略反対方向に突出して前記骨頭球4を把持する複数の把持片6bを備える。
【0018】
この把持片6bに前記半球状凹部6aと略同一球面を形成する骨頭球当接面6cを設けてある。さらに、前記把持片6bは、その根元側に骨頭球当接面6c[図2(c)参照]を備える拡幅部6eを設けてある。
この人工股関節1によれば、半球状凹部6aの深さsを骨頭球4の半径rよりも深くしたことにより関節可動域を非常に広くできる。
また、断面形状が円形であるネック3とは干渉しない部分[図2(c)中の部分k]を利用して、前記把持片6bの根元側に拡幅部6eを設けることで把持片6bと骨頭球4との当接面積を大きくしてある。
これにより、把持片6bの機械的強度を補強するとともに、ライナー6が骨頭球4を保持する力を大きくできるので、半球状凹部6aの深さsを骨頭球4の半径rよりも深くした場合でも、ライナー6が骨頭球4を安定的に保持することができる。
なお、前記骨頭球4が回動した際に前記骨頭球当接面kを備える拡幅部6eの側縁jとネック3とが線接触することが好ましい[図2(c)参照]。
この場合、把持片6bへのネック3からの応力を分散することができる。これにより、把持片6bの強度をさらに補強することができる。加えて、把持片6eと骨頭球4との当接面積をより大きくすることができる。
【0019】
また、上記人工股関節1は、前記半球状凹部6aの深さをs、前記骨頭球4の半径をr、前記ネック嵌合穴4aの開口径をMとしたときに[図1(b)参照]、r−s≧M/2の関係式を満たすことが好ましい。
【0020】
例えばr−s=M/2のときに、図1(c)に示すように、把持片6bを設けていない方向において前記半球状凹部6aの開口縁6dとネック3とが当接するところまでネック3を回動させたときに、ネック3の軸と前記開口縁6dを含む平面がほぼ平行となる。したがって、前記の関係式を満たす場合には、少なくとも略180°の関節可動域を実現することができる。
また、図2に示すように、前記ライナー6は、前記半球状凹部6aの開口縁6dが前記骨頭球4と当接するように、前記把持片6b間の開口縁6dを非面取縁(ピン角縁)としている。
従来の人工股関節では、ネックとの摺動磨耗を防止する目的で、半球状凹部の開口縁に斜めの面取り面を形成していたが、面取りした分だけ、ライナーが骨頭球を保持する力が低下する。
しかし、前記人工股関節1によれば、骨頭球4を回動自在に受容する半球状凹部6aの深さsを前記骨頭球4の半径rより浅くしたことにより関節可動域が非常に広い。したがって、ネック3と前記開口縁6dが当接摺動することが少ない。そこで、前記半球状凹部6aの開口縁6dが前記骨頭球4と当接するように、前記把持片6b間の開口縁6dを非面取縁とした。これにより、半球状凹部6aの壁面における骨頭球4との当接面積が大きくなり、ライナー6が骨頭球4を保持する力がより大きくなる。
なお、人工股関節1は、把持片6bの前記拡幅部6eと非面取縁とした開口縁6dのうち、どちらか一方のみを備えたものであってもよい。
【0021】
次に、人工股関節1はシェル5を備えたものであってもよい。図3に示すように、シェル5は、前記ライナー6の把持片6bを保持する把持片保持部5bを備える。
【0022】
従来の人工股関節は、ライナーの開口端部外側にリングを嵌合し、ライナーに備える把持片の外方への変形を抑制していたが、本人工股関節1では、ライナー6の半球状凹部6aの深さsを前記骨頭球4の半径rより浅くした形状であるので、ライナー6における半球状凹部6aの開口側からリングを装着することができない。
【0023】
そこで、シェル5に前記把持片保持部5bを形成し、把持片6bの外方への変形を抑制している。この把持片保持部5bは、シェル5の半球状外表面5cの面積を広くするので、骨とシェル5との固定力を増加させることができる。
前記シェル5は予め整形された臼蓋内に骨セメントやスクリュー等の手段で固定される。このシェル5は生体為害性のない金属材料、例えば、ステンレス、チタン、コバルトクロム合金などからなる。
前記ライナー6は、高分子材料、例えば、高分子ポリエチレンからなる。このライナー6はシェル5内に嵌合する。前記シェル5に係合用の小突起5aが形成され、該小突起5aが前記ライナー6の対向部位にくい込むことで両者は結合する。
また、図2に示すように前記ライナー6の把持片6bには、縦方向の複数の溝7が形成されている。この溝7には、シェル5の把持片保持部5bにおける対応部分に形成された小突起8が嵌合する。これにより、ライナー6の向きを微調整することができる。
【0024】
また、別の実施形態として、前記ライナー6において、前記把持片6bを高分子材料より構成するとともに前記半球状凹部6aの内面をセラミック材料で構成することにより、ライナー6の強度を低下させることなく、耐摩耗性を向上させることができる。
以上、本発明の実施形態を例示したが、本発明は上記実施例に限定されるものでなく、発明の目的を逸脱しない限り任意の形態とすることができることは云うまでもない。
【0025】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、大腿骨髄腔内に挿入固定するステムと、このステムの一方端部に設けた円柱状または截頭円錐状のネックと、該ネックを嵌合するネック嵌合穴を備えた骨頭球と、該骨頭球を回動自在に受容する半球状凹部を備えたライナーとからなる人工股関節であって、前記ライナーの半球状凹部の深さを前記骨頭球の半径よりも浅くするとともに、前記ライナーに前記骨頭球を把持する複数の把持片を設け、且つ該把持片の根元側に骨頭球当接面を備える拡幅部を設けたことにより、関節可動域を非常に広くでき、また、把持片と骨頭球との当接面積を広くすることができる。これは、骨頭球が回動してネックが把持片の根元部に当接するときに、断面形状が円形であるネックとは干渉しない部分を拡幅部となし、骨頭球との当接部として利用するものである。
これにより、把持片の機械的強度を補強するとともに、ライナーが骨頭球を保持する力を大きくできるので、半球状凹部の深さを骨頭球の半径よりも深くした場合でも、ライナーが骨頭球を安定的に保持することができる。
また、前記把持片の拡幅部を、前記骨頭球が回動した際に前記拡幅部に備える骨頭球当接面の側縁が前記ネックと線接触するようにした場合、把持片へのネックからの応力を分散することができる。これにより、把持片の強度をさらに補強することができる。加えて、把持片と骨頭球との当接面積をより大きくすることができる。
【0026】
また、前記半球状凹部の深さをs、前記骨頭球の半径をr、前記ネック嵌合穴の開口径をMとしたときに、r−s≧M/2の関係式を満たすようにした場合、把持片を設けていない方向において、少なくとも略180°の関節可動域を実現することができる。
【0027】
また、前記ライナーにおいて、前記把持片間の前記半球状凹部の開口縁を非面取縁とした場合、ライナーと骨頭球との当接面積を大きくして、ライナーが骨頭球を保持する力をより大きくすることができる。
【0028】
さらに、腰骨の臼蓋に固定されて前記ライナーを保持するシェルを設け、前記シェルに前記把持片を保持する把持片保持部を設けた場合、シェルの外表面積を大きくして骨とシェルとの固定力を大きくすることができる。
【0029】
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)(b)は本発明実施形態の人工股関節の要部破断正面図である。
【図2】図1の人工股関節を構成するライナーを示し、(b)は底面図、(a)は(b)のA−A線断面図、(c)は(b)のC−C線断面図である。
【図3】図1の人工股関節を構成するシェルを示し、(a)は断面図、(b)は側面図である。
【符号の説明】
1 人工股関節
2 ステム
3 ネック
4 骨頭球
4a ネック嵌合穴
5 シェル
5b 把持片保持部
5c 半球状外表面
6 ライナー
6a 半球状凹部
6b 把持片
6c 骨頭球当接面
6d 開口縁
6e 拡幅部
s (半球状凹部6aの)深さ
r (骨頭球4の)半径
M (ネック嵌合穴4aの)開口径
j (骨頭球当接面kの)側縁[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an artificial hip joint for replacing a hip joint site of a dysfunctional human body.
[0002]
[Prior art]
A hip prosthesis generally includes a stem inserted into and fixed in the femoral medullary cavity, a neck provided at one end of the stem, a head ball for fitting the neck, and the head head rotatably received. And a liner having a spherical concave portion.
[0003]
In such a hip prosthesis, the area where the neck of the stem hits the liner becomes the range of motion of the joint, and if a load is applied to move beyond this, the head may be dislocated from the hemispherical recess of the liner. There is.
[0004]
As an attempt to increase the range of motion of the joint, a proposal has been made in which the depth of the spherical concave portion in the liner is relatively shallow, and which has two gripping pieces in order to maintain a force for restraining the headcap. The two gripping pieces have a rectangular shape in a side view, and are located on the side in a direction that does not need to have a large movable range (for example, in the lateral direction of the body).
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, despite the desire for a hip prosthesis having a wider range of motion, the prior art hip prosthesis described above had a spherical recess in the liner that was deeper than the radius of the headcap. Therefore, the range of motion of the joint was not sufficiently large.
[0006]
This was because it was considered that the depth of the spherical recess in the liner had to be greater than the radius of the head ball in order to restrain the head head ball in the liner.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the artificial hip joint according to the first aspect of the present invention has a stem inserted and fixed in a femoral medullary cavity, a columnar or frustoconical neck provided at one end of the stem, and the neck is fitted. And a liner having a hemispherical recess for rotatably receiving the head ball, wherein the depth of the hemispherical recess of the liner is It is characterized in that it is shallower than the radius of the sphere, a plurality of gripping pieces are provided on the liner for gripping the head ball, and a widened portion having a head contact surface is provided on the base side of the holding piece. .
According to such a configuration, the movable range of the joint can be extremely widened by making the depth of the hemispherical concave portion larger than the radius of the headcap sphere.
Also, by providing a plurality of gripping pieces for gripping the head ball on the liner and providing a widened portion on the base side of the gripping piece, it is possible to increase the contact area between the holding piece and the head bone. This is because the part that does not interfere with the neck having a circular cross section when the neck abuts on the base of the gripping piece when the head turns and the neck abuts on the base of the gripping piece is the widened part. It is used as a part.
This reinforces the mechanical strength of the gripping pieces and increases the force with which the liner holds the head sphere, so that even when the depth of the hemispherical recess is made deeper than the radius of the head sphere, the liner holds the head sphere. It can be stably held.
The hip joint according to a second aspect is characterized in that a side edge of a head contacting surface provided in the widening portion makes line contact with the neck when the head turning is rotated.
According to this configuration, since the side edge of the head contacting surface provided in the widening portion is in line contact with the neck, stress can be dispersed. Thereby, the strength of the holding piece can be further reinforced.
In addition, the contact area between the grasping piece and the head cap can be increased.
[0008]
The artificial hip joint according to a third aspect of the present invention provides a hip joint, where s is the depth of the hemispherical recess, r is the radius of the head cap, and M is the opening diameter of the neck fitting hole. Is satisfied.
[0009]
According to such a configuration, a joint movable range of at least approximately 180 ° can be realized in the direction in which the gripping pieces are not provided.
[0010]
In the artificial hip joint according to a fourth aspect, in the liner, an opening edge of the hemispherical concave portion between the grip pieces is a non-chamfered edge.
[0011]
According to this configuration, the contact area between the liner and the head can be increased, and the force with which the liner holds the head can be increased.
[0012]
Next, the artificial hip joint according to
[0013]
According to such a configuration, it is possible to increase the outer surface area of the shell and increase the fixing force between the bone and the shell.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0015]
As shown in FIGS. 1 to 3, the present artificial hip joint 1 includes a
[0016]
Then, as shown in FIG. 1B, the depth s of the hemispherical concave portion 6a in the
[0017]
The
[0018]
The
According to the artificial hip joint 1, since the depth s of the hemispherical concave portion 6 a is made larger than the radius r of the head ball 4, the movable range of the joint can be greatly increased.
Further, by using a portion [part k in FIG. 2 (c)] that does not interfere with the
Thereby, the mechanical strength of the
When the head ball 4 rotates, it is preferable that the side edge j of the widened
In this case, the stress from the
[0019]
In addition, the artificial hip joint 1 has a depth s of the hemispherical concave portion 6a, a radius r of the caput sphere 4, and an opening diameter M of the neck fitting hole 4a [see FIG. ], It is preferable to satisfy the relational expression of r−s ≧ M / 2.
[0020]
For example, when r−s = M / 2, as shown in FIG. 1C, the neck is brought into contact with the opening
As shown in FIG. 2, the
In conventional hip prostheses, a slanted chamfered surface was formed at the opening edge of the hemispherical concave portion in order to prevent sliding wear with the neck. descend.
However, according to the artificial hip joint 1, the movable range of the joint is very wide because the depth s of the hemispherical concave portion 6 a that rotatably receives the head 4 is made smaller than the radius r of the head 4. Therefore, the
The artificial hip joint 1 may include only one of the widened
[0021]
Next, the artificial hip joint 1 may be provided with a
[0022]
In the conventional artificial hip joint, a ring was fitted to the outside of the open end of the liner to suppress the outward deformation of the gripping pieces provided on the liner. Is smaller than the radius r of the caput sphere 4, the ring cannot be mounted from the opening side of the hemispherical recess 6a in the
[0023]
Therefore, the gripping
The
The
As shown in FIG. 2, a plurality of vertical grooves 7 are formed in the
[0024]
Further, as another embodiment, in the
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that the present invention can take any form without departing from the object of the invention.
[0025]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a stem to be inserted and fixed in the femoral medullary cavity, a columnar or frustoconical neck provided at one end of the stem, and a neck fitting to fit the neck An artificial hip joint comprising a head ball having a hole and a liner having a hemispherical recess for rotatably receiving the head ball, wherein the depth of the hemispherical recess of the liner is larger than the radius of the head ball. In addition, the liner is provided with a plurality of gripping pieces for gripping the head ball, and a widening portion having a head contact surface is provided at the base side of the gripping piece, so that the range of motion of the joint is greatly increased. The contact area between the gripping piece and the headcap can be increased. This is because when the head is rotated and the neck comes into contact with the base of the gripping piece, the part that does not interfere with the neck having a circular cross-section is the widened part and used as the contact part with the head. Is what you do.
This reinforces the mechanical strength of the gripping pieces and increases the force with which the liner holds the head sphere, so that even when the depth of the hemispherical recess is made deeper than the radius of the head sphere, the liner holds the head sphere. It can be stably held.
Further, the widened portion of the gripping piece, when the side edge of the head cap abutment surface provided in the widened portion is line-contacted with the neck when the head ball is rotated, from the neck to the gripping piece Can be dispersed. Thereby, the strength of the holding piece can be further reinforced. In addition, the contact area between the grasping piece and the head cap can be increased.
[0026]
Further, when the depth of the hemispherical recess is s, the radius of the head ball is r, and the opening diameter of the neck fitting hole is M, the relational expression of rs ≧ M / 2 is satisfied. In this case, it is possible to realize a joint movable range of at least approximately 180 ° in the direction in which the grip pieces are not provided.
[0027]
Further, in the liner, when the opening edge of the hemispherical concave portion between the gripping pieces is a non-chamfered edge, the contact area between the liner and the headcap is increased, and the force of the liner holding the headcap is increased. Can be larger.
[0028]
Further, when a shell fixed to the acetabulum of the lumbar bone and holding the liner is provided, and a gripping piece holding portion for holding the gripping piece is provided in the shell, the outer surface area of the shell is increased, and The fixing force can be increased.
[0029]
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1 (a) and 1 (b) are fragmentary front views of an artificial hip joint according to an embodiment of the present invention.
2A and 2B show a liner constituting the hip joint prosthesis of FIG. 1, wherein FIG. 2B is a bottom view, FIG. 2A is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. It is sectional drawing.
3A and 3B show a shell constituting the hip joint prosthesis of FIG. 1, wherein FIG. 3A is a sectional view and FIG. 3B is a side view.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 artificial hip joint 2
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