JP2004065873A - クランクネック型大腿コンポーネントを用いた人工股関節 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、人工股関節システムの大腿コンポーネントの形態に関するもので、大腿回旋による脱臼を減少させるものである。
【解決手段】大腿コンポーネントのステム軸３２、ネック軸２２、３２に平行な直線を３８とすると、２２と３８とのなす角度βを１８０度に近い値とすることで、大腿回旋時におけるネックと臼蓋ライナー辺縁との接近を減少させ、脱臼の発生を抑える。
【選択図】　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人工器官に係り、股臼カップと大腿コンポーネントの形態をなし、関節運動時の脱臼の可能性を減少させた股関節置換システムに関するものである。
【０００２】
【発明の背景】
股関節の種々の病態に対する治療手段としてすでに多くの人工股関節置換術が行われている。典型的な人工股関節システムでは、大腿骨に埋め込まれる大腿コンポーネントと、骨盤に接着する股臼カップを含む。大腿コンポーネントは球状のヘッド、大腿骨骨幹部に埋め込まれるステム、ヘッドとステムを接続するためのネックを含んでいる。股臼カップは半球状の形態で、骨盤に接着する外殻と、その内面の股臼ライナーからなる。股臼ライナーは大腿コンポーネントのヘッドと補完的な形状をとっていて、ヘッドがライナー内の半球状の陥凹に嵌ることで安定となり、ヘッドは各方向への回転運動が一定範囲で可能となる。このヘッドの回転運動は、ネックがライナー辺縁と衝突するまでは円滑である。しかし衝突してなお過大な運動をさせようとする時、ヘッドは股臼ライナーから浮き上がり脱臼にいたる。
【０００３】
現在市場に出ているほとんどの大腿コンポーネントの形態は、ステム軸とネック軸とのなす角度が１３５度前後のものである。こうした従来型の大腿コンポーネントでの問題点は、股関節の回旋運動による脱臼が起こりやすいことである。とくに股関節の屈曲内旋時あるいは伸展外旋時に脱臼が起こりやすい。屈曲内旋により、大腿コンポーネントのネックと股臼ライナーとの衝突がライナー辺縁の前上方で発生し、ヘッドは後方へ脱臼する。また伸展外旋によりネックとライナーの衝突がライナー辺縁の後下方で発生しヘッドは前方へ脱臼する。手術の技術的な視点からは、後方脱臼と前方脱臼とは、相補的とも言うべき関係にある。というのは、股臼カップの設置角度と大腿コンポーネントの前捻角度とを調節することにより、後方脱臼を起こりにくくすると前方脱臼が起こりやすくなり、逆に前方脱臼を起こりにくくすると後方脱臼が起こりやすくなるからである。すなわちこれら２種類の脱臼を共に減少させることが出来ず、従来のシステムでは脱臼予防に限界があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の人工股関節システムでは股関節の回旋運動による脱臼の発生を防止できなかった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
従来型の大腿コンポーネントはネック軸とステム軸とが１３５度前後の角度で連結されていた。そうしたシステムでは股関節の内旋外旋のような大腿骨軸を回転軸とした大腿回旋運動に際して、ネック軸はヘッド中心を頂点とした円錐の側面をなぞるような動きをする。一般にはネックの軌跡もまた、ある円錐領域の内面に接するものとなる。この円錐領域が、股臼カップのライナー領域と重なる程度に大きな動きにいたるときに脱臼が発生すると考えられる。そのため、この円錐領域を小さく、すなわち細身の領域にすることが脱臼防止に有効であることが示唆される。
【０００６】
仮に、ネック軸とステム軸を同一直線上におき、大腿コンポーネント全体を直線的な構造にすると、円錐は最も細身の領域となり、大腿回旋運動に伴うネックとライナーとの接近や衝突は起こらず、脱臼の可能性は最小となる。ただし、ネック軸とステム軸が同一直線上にあることは、大腿骨に対するヘッド中心の位置関係が非生理的なものとなる不都合がある。そこで、ネック軸を大腿骨ステム軸と平行に近いまま内側に移動させた、いわば「クランク形態」にする必要がある。従来型大腿コンポーネントを、ネックとステムとが一箇所の方向転換で連結された「一角形態」と呼べるのに対して、本発明による大腿コンポーネントの「クランクネック」は２箇所で向きを変えて連結されているという意味で「二角形態」と表現出来る。この形態により、先の仮想的な直線的大腿コンポーネントと同様に、大腿回旋によるネックの大きな円錐運動は抑制され、脱臼も起こりにくい。そして大腿骨に対するヘッドの位置も生理的なものに出来る。
【０００７】
【発明の実施の形態】
従来の人工股関節システムの大腿コンポーネントの形態的特徴は、
【図１】のようにステム３０の軸３２とネック２０の軸２２において、３２と２２とのなす角度αが約１３５度である。本発明に係る人工股関節システムの大腿コンポーネ
ントの特徴は、
【図２】のようにステム３０の軸３２、ネック２０の軸２２、３２に平行な直線を３８とすると、２２と３８とのなす角度βがより鈍角で１８０
度に近いことである。
【図２】で、ネック２０の軸２２の遠位端を２４とし、ステム３０の軸３２の近位端を３４とすると、２４と３４との間には水平距離Ｍが
存在する。
【図１】では、この水平距離Ｍが０であり、２４と３４とが一致した
形態である。
【図１】の従来の大腿コンポーネントと
【図２】の本発明の大腿コンポーネントのどちらにおいても、ステム軸近位端３４とヘッド中心１２との間に存在する垂直距離Ｈと水平距離Ｄは、それぞれ同一に設計することが可能である。２つの型の際立った差異は、従来型においてはネック軸２２がヘッド中心１
２からステム軸近位端３４に直接向かうのに対して、本発明に係る
【図２】の型では、ネック軸２２は一旦垂直方向に近い向きで下降して２４に達してから水平方向に向きを変えて距離Ｍを進み、ステム軸近位短３４に達することである。いわば従来型は１２、３４、３６の並びで作られる「一角形態」であるのに対して、本発明による型は、１２、２４、３４、３６の並びによる「クランク形態」あるいは「二角形態」と呼べるものである。
【０００８】
【図３】は従来型のシステムの、屈曲し、さらに内旋していく時の状態推移を示すもので、すべての図は左股関節を身体の左側方から見たものである。ａは股関節伸展時のものである。ｂは膝を身体の前方に持ち上げ、股関節屈曲が４５度になったもの。ｃは屈曲が９０度のもの。ｄは大腿を内側にひねる動きにより、股関節の内旋が３０度になったもの。ｅはさらに内旋が４５度に増加し、ネックが股臼ライナーの辺縁に衝突しているもの。ｆは更に内旋してヘッドの脱臼が発生したものを表す。
【０００９】
次に
【図４】は本発明に係るクランク型の大腿コンポーネントによる、股関節屈曲内旋時の状態推移を示すものである。左股関節を身体の左側方からみている。ａは股関節伸展時のもの。ｂは股関節屈曲４５度のもの。ｃは屈曲９０度のものである。ｄはさらに股関節内旋３０度としたものである。ｅは内旋を強めたもの。ｆのごとく９０度に近く内旋が増加しても脱臼が起こり難いことを示している。
【００１０】
以上のように大腿コンポーネントにおいて、ネックの立ち上がる基点をステム軸よりも内側に移動させ、ネック軸とステム軸とのなす向きが平行に近いクランクネック型とすることで、大腿の回旋運動による脱臼を起こりにくくした人工股関節システムを作ることが可能である。
【００１１】
【発明の効果】
本発明による人工股関節を使用すれば、大腿の回旋運動時の大腿コンポーネントのネックと股臼カップのライナー辺縁との衝突は最小限となる。したがって大腿の回旋による脱臼の可能性も大幅に減少する。屈曲と伸展という単純な前後方向の運動可動域は、従来の人工股関節よりも多少減少することが予想されるので、股臼カップの設置角度を考慮する必要があるとは言え、それよりも、屈曲内旋や伸展外旋といった複合運動による脱臼が減少することは臨床的に大きな利点となる。従来の人工股関節での脱臼が、大部分そうした回旋運動に起因すると考えられていることから、本発明の意義は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の人工股関節システムの大腿コンポーネントである。
【図２】本発明に係る人工股関節システムの大腿コンポーネントである。
【図３】ａからｆまでは、従来の人工股関節システムにおいて屈曲してさらに内旋する時に脱臼が生じることを示すもので、左の股関節を外側から見た図である。
【図４】ａからｆまでは、本発明に係る人工股関節システムにおいて屈曲してさらに内旋しているが脱臼が生じていないことを示す図である。
【符号の説明】
１０　　ヘッド
１２　　ヘッド中心
２０　　ネック
２２　　ネック軸
２４　　ネック基部
３０　　ステム
３２　　ステム軸
３４　　ステム軸近位端
３６　　ステム軸遠位端
３８　　ステム軸と平行でネック基部を通る直線
Ｄ　　　ステム軸近位端とヘッド中心との水平距離
Ｈ　　　ステム軸近位端とヘッド中心との垂直距離
Ｍ　　　ステム軸近位端とネック基部との水平距離
α　　　ステム軸とネック軸とのなす角度
β　　　ステム軸と平行な直線３８とネック軸とのなす角度

Claims (1)

1. 大腿コンポーネントにおいて、ネックの立ち上がる基点をステム軸よりも内側に大きく移動させ、ネック軸とステム軸とのなす角度を増加させたクランクネック型とすることで、大腿の回旋運動による脱臼発生を起こりにくくした人工股関節。

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