JP2005073740A

JP2005073740A - 人工指関節

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Publication number: JP2005073740A
Application number: JP2003304524A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Ito; 勝己伊藤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-08-28
Filing date: 2003-08-28
Publication date: 2005-03-24
Anticipated expiration: 2023-08-28
Also published as: JP4266141B2

Abstract

【課題】生体に近い指の動きが再現可能であり、かつ指関節部位への装着が簡便であり、コンポーネントが互いに分離可能でありながら術後の再変形が予防でき、指関節のいずれの部位にも適用可能な人工指関節を提供する。
【解決手段】本発明の人工指関節は、プラスチック製のソケット部材１と、これに回動自在に取り付けられる金属製の骨頭部材２とからなる。ソケット部材１は、ヒンジ部３、第一膨出部４及び第一ステム５から構成される。骨頭部材２は、ヒンジ部３内に着脱自在に遊嵌するピボット９、連結部１０、第二膨出部１１及び第二ステム１２から構成される。指関節部位への装着に関しては、第一ステム５及び膨出部４と第二ステム１２及び膨出部１１との一方が指関節の近位側骨髄腔内に挿入され、他方が遠位側骨髄腔内に挿入され、各膨出部４，１１が挿入される骨の髄腔内に固定される。
【選択図】図７

Description

本発明は、慢性関節リウマチ等の関節障害の治療に使用される人工指関節に関する。より詳細には、本発明は、プラスチック製のソケット部材と金属製の骨頭部材とが着脱自在に組み合わされた人工指関節に関する。

慢性関節リウマチ、変形性関節症、その他指関節の変形等の関節障害は激痛を伴う。このような症状に苦しむ患者には、指関節を切除して人工指関節を施す治療が行われている。従来の人工指関節としては、例えば非特許文献１〜３に開示された医療用具承認番号のものが知られている。
図１に示す非特許文献１の人工指関節は、骨頭とソケットの接合がボールジョイント型のものである。金属製の骨頭コンポーネントａ１は骨頭ｂとセットスクリューｃ及びジョイントアンカーｄとから構成され、ソケットコンポーネントｅ１はプラスチック製の略半球状のソケットｆとセットスクリューｃ及びジョイントアンカーｄとから構成される。この人工指関節を患者に施す手術においては、ジョイントアンカーｄを中手骨髄腔に埋め込み、セットスクリューｃを介して骨頭ｂが設置される。その後、基節骨にもジョイントアンカーｄを埋め込み、セットスクリューｃを介してソケットｆを設置することにより、セメントレスの人工指関節が形成される。
図２に示す非特許文献２の人工指関節は、骨頭とソケットの接合が面接触型のものである。この人工指関節は、溝付きのステムｇを有する金属製の骨頭コンポーネントａ２と、円筒状のステムｈを有するプラスチック製のソケットコンポーネントｅ２とからなり、基節骨と中節骨間の関節または中節骨と未節骨間の指関節に適用される。ソケットコンポーネントｅ２は遠位側の指節骨の髄腔内に位置決めされ、骨頭コンポーネントａ２は近位側の指節骨の髄腔内に位置決めされ、ボーンセメントで固定される。

図３に示す非特許文献３の人工指関節は、図２に示す上記人工指関節と同様に面接触型のものである。図３(Ａ)，(Ｂ)に示す人工指関節は、中手骨用コンポーネントａ３と基節骨用コンポーネントｅ３とからなる。また、図３(Ｃ)に示す人工指関節は、基節骨用コンポーネントａ４と中節骨用コンポーネントｅ４とからなる。
図４に示す非特許文献３の人工指関節は、ヒンジ部を有するシリコーンゴム製の一体型の人工指関節であり、遠位ステムが近位ステムに対して９０°屈曲した状態を図４(Ａ)に示している。同図において、ヒンジ部ｉはその厚み方向の中間部の掌側（内側）が鍵穴状に切り欠かれ、ヒンジ部ｉの外側は９０°にカットされている。また、ヒンジ部ｉの遠位面及び近位面にはそれぞれ長方体の遠位ステムｊと近位ステムｋが一体に設けられ、各ステムｊ，ｋをその弾性に抗して指節骨の髄腔内に押し込むことにより人工指関節が取り付けられる。
医療用具承認番号２１１００ＢＺＺ００２１７０００の人工指関節に関するパンフレット（ME1000-7020BA-２）医療用具承認番号２０９００ＢＺＺ００５８３０００の人工指関節に関するパンフレット（ME2000-2010BA-４）医療用具承認番号２１０００ＢＺＧ０００１５０００及び医療用具承認番号２０８００ＢＺＹ００７４６０００の各人工指関節に関するパンフレット［06/01/AVA003WIN(1.5)］

図１〜４に示す従来の人工指関節は、骨頭とソケットの接合面またはヒンジ部の形状に工夫を凝らして、少なからず自然な指の動作を再現している。
しかしながら、骨頭とソケットの接合が図１に示すボールジョイント型人工指関節は、各コンポーネントの骨頭及びソケットを固定するためにセットスクリューを必要し、部品点数が多い。また、各コンポーネントの設置はセメントレスであるが、指関節部位への装着が非常に煩雑である。
図２，３に示す面接触型人工指関節は、ボールジョイント型のものを含め、骨頭とソケットとが摩擦接触していて両コンポーネント間に隙間がないため、接合面の形状に沿った動作しかできない。しかも、接合の自由度が高すぎるため、接合面がズレたりコンポーネントが脱臼しやすく、術後に再変形を来すという問題がある。また、各コンポーネントを指節骨の髄腔内に位置決めした後、ボーンセメントを髄腔内に注入する必要がある。
図４に示す一体型人工指関節は、遠位ステム部分と近位ステム部分とを分離することができず、手術時の指関節部位への装着が煩雑である。また、鍵穴状の内側切欠部と外側カット部の間の部分を回動軸として、遠位ステムが近位ステムに対して回動するものであり、軸方向に遊びがないため、各ステムと直交する方向の動作を行うことができない。

このように、従来の人工指関節は、指のスムーズな屈曲運動等、指本来の微妙な動きが再現できないだけでなく、手術時の指関節部位への装着も煩雑であるという難点がある。また、骨頭及びソケットコンポーネントが取り外し可能な分離型の人工指関節では、術後に再変形を来すことがある。更に、従来の人工指関節は、１つの製品が指関節の１つの部位にしか適用できず、汎用性に乏しいという難点がある。
そこで、本発明の目的は、上述の従来技術の問題点を解消することにあり、生体に近い指の動きが再現可能であり、かつ指関節部位への装着が簡便であり、コンポーネントが互いに分離可能でありながら術後の再変形が予防でき、指関節のいずれの部位にも適用可能な人工指関節を提供することにある。

上記目的を達成すべく、本発明の人工指関節は、プラスチック製のソケット部材と、該ソケット部材に回動自在に取り付けられる金属または合金製の骨頭部材とからなり、ソケット部材はヒンジ部と第一膨出部と第一ステムとから構成され、骨頭部材はソケット部材のヒンジ部内に着脱自在に遊嵌するピボットと連結部と第二膨出部と第二ステムとから構成され、第一ステム及び第一膨出部と第二ステム及び第二膨出部との一方が指関節の近位側骨髄腔内に挿入され、他方が遠位側骨髄腔内に挿入されると共に、各膨出部が骨の内面に圧接されて髄腔内に固定されることを特徴とする。
本発明の実施態様においては、ヒンジ部は両端面が閉塞した中空筒体からなり、その長手方向に第一膨出部の幅方向に沿って、ピボットが中空筒体内に着脱自在に装着される第一の開口が形成され、ソケット部材に対する骨頭部材の相対的な回動が可能な第二の開口が中空筒体の長手方向中央部の周方向に形成される。

本発明の人工指関節は、ソケット部材のヒンジ部に骨頭部材のピボットが着脱自在かつ回動自在に遊嵌する状態で取り付けられる。従って、ソケット部材及び骨頭部材が互いに指関節の隣接する指節骨の髄腔に固定された状態では、指がピボットを中心にして屈伸することが可能であるばかりでなく、ピボットがヒンジ部に対して遊嵌しているため屈伸動作以外のズレ動作も可能であるので、生体の指の動きに近似した動きが再現可能である。
また、第一ステム及び膨出部と第二ステム及び膨出部とを別々に上記骨髄腔内に単に挿入するだけで、ソケット部材及び骨頭部材が指関節部位に固定される。しかも、ピボットをヒンジ部に遊嵌させた状態で装着される準拘束型の人工指関節であるので、術後に骨頭部材がソケット部材から外れたりズレたりして人工指関節が再変形する恐れがない。
更に、本発明の人工指関節は、患部の指関節に隣接する指節骨の長さに合わせて、第一ステム及び第二ステムを切断しこれらの長さを調節することにより、中手骨と基節骨間の関節、基節骨と中節骨間の関節または中節骨と未節骨間の関節のいずれの部位にも適用することが可能である。

本発明によれば、人工指関節が準拘束型のドラムジョイントであるため、人工指関節のコンポーネントが回動動作及びこれと直交するズレ動作を行うと共に、両動作のベクトル運動もコンポーネントに加わるので、指本来の動きに近似した動きが再現可能である。
また、本発明の人工指関節は、各ステム及び膨出部を別々に骨髄腔内に挿入して各膨出部を骨髄腔内に固定させ、かつ骨頭部材のピボットをソケット部材のヒンジ部に遊嵌させる準拘束型であるので、指関節患部への人工指関節の装着が簡便であり、しかも、術後に骨頭部材がソケット部材から外れたりズレたりして人工指関節が再変形する恐れもない。
更に、本発明の人工指関節は、親指以外の指関節のいずれの部位にも適用することが可能である。

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
図５，６において、符号１は人工指関節のソケット部材であり、２は骨頭部材である。ソケット部材１はプラスチック製の材質で形成され、骨頭部材２は金属または合金製の材質で形成される。これらの材質は人体に無害な生体埋没材料を使用する必要がある。その代表的なプラスチックとしては超高分子量ポリエチレン等が挙げられ、金属または合金としては強度的に優れている金属チタンやコバルトクロム系合金（Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ）等が挙げられる。
ソケット部材１は、一体的に連結されたヒンジ部３、第一膨出部４及び環状の第一ステム５から構成される。ヒンジ部３は両端面が壁体６ａで閉塞された中空円筒体６からなる。中空円筒体６の長手方向には第一膨出部４に隣接してその幅方向に沿って第一の開口７が形成され、円筒体６の長手方向中央部の周方向には第二の開口８が形成されている。第一の開口７は、上記壁体６ａを残して円筒体６の長手方向のほぼ全長にわたって形成されている。第二の開口８は、開口７の長手方向中央部から第一膨出部４の開口７とは反対側の端縁近傍まで延びている。なお、ヒンジ部３の中空円筒体６を例えば断面が四角形以上の多角形筒体に置き換えてもよい。
骨頭部材２は、一体的に連結されたピボット９、環状の連結部１０、第二膨出部１１及び環状の第二ステム１２から構成され、ソケット部材１に回動自在に取り付けられる。連結部１０に関しては、ピボット９の中心軸線から膨出部１１のピボット９側端面までの長さを中空円筒体６の半径よりも多少長くしている。

上記中空円筒体６の両端面を閉塞する壁体６ａ内面の中心部には、ピボット９両端部の径より大きめの凹状のピボット軸受部１３が凹設され、第一の開口７の両端部から各軸受部１３にピボット９の両端面を案内するガイド溝１４が壁体６ａ内面に刻設されている。各軸受部１３及びガイド溝１４は連続した１つの溝として形成されている。また、ピボット９の両端部はその端面が縮径するテーパ形状をなし、第一の開口７の長手方向の長さがピボット９の長さより僅かに短い以外、第一の開口７の開口面はピボット９の軸芯方向の断面とほぼ同じ形状をなしている。そして、ピボット９の一端部を最初に第一の開口７の一端部から中空円筒体６内に挿入し、次いでピボット９の他端部を開口７の他端部から円筒体６内に挿入した後、ピボット９の両端部を円筒体６の軸受部１３に遊嵌状態で係止させることにより、骨頭部材２のピボット９をソケット部材１のヒンジ部３に着脱自在に遊嵌させることができる。
ピボット９を介して骨頭部材２がソケット部材１に取り付けられると、骨頭部材２は中空円筒体６に形成された第二の開口８に沿って回動可能である。前述のように、第二の開口８が円筒体６の周方向に形成されており、円筒体６の中心軸線に対する開口８の角度は９０〜２４０°の範囲にある。しかし、この角度は、９０°以上確保しておけばよく、特に限定されるものではない。

前記第一膨出部４は、第一ステム５側が細い断面長方形の角錐形状をなす。膨出部４の中空円筒体６側の短手寸法は円筒体６の直径より短く、第一ステム５側の短手寸法は第一ステム５の直径と実質的に同長である。膨出部４は中空でも中実でもよく、環状の第一ステム５も中空でも中実であってもよい。また、膨出部４は、第一ステム５側に縮径する円柱状または円筒状であってもよい。
前記連結部１０の直径は第二の開口８の幅より短く、軸受部１３に遊嵌するピボット９に対応して連結部１０に若干の自由度を持たせている。第二膨出部１１は第一膨出部４より多少小さい相似形をなす。この膨出部１１は中空でも中実でもよい。連結部１０側及び第二ステム１２側の各端面を除く膨出部１１の表面は、人体に馴染むように、サンドブラスト処理等の微細な粗面化処理が施されている。勿論、粗面化処理を施す必要は必ずしもない。また、断面環状の第二ステム１２は、第一ステム５より小径であり、中空でも中実であってもよい。
ソケット部材１の第一膨出部４及び第一ステム５と骨頭部材２の連結部１０、第二膨出部１１及び第二ステム１２とは、中空円筒体６の軸芯方向と直交していて、それぞれ実質的に同軸に整列している。

指関節に関して、第一膨出部４及び第一ステム５が近位側の骨髄腔内に挿入され、第二膨出部１１及び第二ステム１２が遠位側の骨髄腔内に挿入される。指関節側の断面積を大きくしている第一膨出部４及び第二膨出部１１は、それぞれソケット部材１及び骨頭部材２を骨髄腔内に押し込むことにより、基節骨等の指節骨の髄腔内に圧接・固定される。この際、骨髄腔内に各膨出部４，１１全体を挿入しても、あるいはその断面積の大きい側の一部が指節骨から露出してもよいが、指節骨から人工指関節が脱着する恐れのない前者の方が好ましい。
ここで、指関節に関して、ソケット部材１を遠位側に配置し、骨頭部材２を近位側に配置することもできる。その場合、第二膨出部１１を第一膨出部４より大きい相似形にすると共に、第二ステム１２を第一ステム５より大径とすることが好ましい。
本発明の人工指関節は、これが適用される患部の指関節に隣接する指節骨の大きさに合わせて、第一ステム５及び第二ステム１２を切断して長さを調節することにより、親指以外の指関節のいずれの部位にも適用することが可能である。

次に、本発明の人工指関節を慢性関節リウマチ、変形性関節症等の関節障害を患っている患者の指関節に挿入する手順の一例を簡単に説明する。
まず患部の指関節を切開し、靱帯を残して関節に隣接する近位側の指節骨を切除する。症状に応じて遠位側の指節骨も切除することもある。次いで、第一の開口７を掌側にしてソケット部材１を押し込んで第一膨出部４及び第一ステム５を近位側の骨髄腔内に挿入し、骨頭部材２を押し込んで第二膨出部１１及び第二ステム１２を遠位側の骨髄腔内に挿入する。第一膨出部４及び第二膨出部１１の全体を骨髄腔内に挿入して各々が固定されると、ピボット９をヒンジ部３の中空円筒体６内に挿入して軸受部１３に遊嵌・係止させる。これにより、骨頭部材２がソケット部材１に拘束され、ソケット部材１から脱着するようなことはない。その後、患部周囲の筋肉を縫合すれば人工指関節の埋込手術は終了する。
以上の通り、本発明の人工指関節は、従来のものと比較して、指関節患部への装着が簡便であるという利点がある。

図５，６に示す人工指関節は、ピボット９の両端部を中空円筒体６の軸受部１３に遊嵌させると共に、骨頭部材２の連結部１０に対して、円筒体６の長手方向中央部の周方向に形成された第二の開口８に若干の遊びを持たせている。即ち、上記人工指関節は準拘束型であるため、骨頭部材２がピボット９を中心として第二の開口８に沿って回動可能であるばかりでなく、図７(Ａ)に示すように、骨頭部材２の中心軸線に対して左右に若干揺動する動作も骨頭部材２に加わる。
揺動動作は第二の開口８の幅に規制される。具体的には、開口８の両側縁に連結部１０が当接することにより揺動動作の範囲が規制される。従って、開口８の幅と連結部１０の径の寸法、必要に応じてピボット９両端部の径と凹状軸受部１３の径を調節することにより、骨頭部材２の揺動範囲を調節することが可能である。この揺動範囲は骨頭部材２の中心軸線に対して左右に５±１°（θ₁＝１０±２°）に調節することが好ましい。また、中空円筒体６の中心軸線に対する第二の開口８の角度θ₂は９０〜２４０°の範囲にあり、関節運動を抑制する靱帯が指の骨の両側に術後にも残されるので、ピボット９を中心とする骨頭部材２の回動範囲は、図７(Ｂ)に示すように、正常な関節運動と同じ９０°程度に抑制される。
なお、以上の説明では、ソケット部材１が固定された状態にあると仮定した場合について述べている。しかし、骨頭部材２が固定された状態にあると想定した場合は、逆にソケット部材１が以上の動作を行うことになり、骨頭部材２とソケット部材１との揺動及び回動動作は相対的な関係にある。
このように、骨頭部材２がソケット部材１に準拘束状態でドラムジョイントされているため、骨頭部材２またはソケット部材１には、ピボット９を中心とする回動動作及び両部材１，２の中心軸線に対する左右の揺動動作の他に、両動作のベクトル運動も加わることになる。従って、指がピボット９を中心にして屈伸することができるだけでなく、揺動動作を行うことも可能であるので、生体の指の動きに近似した動作が可能である。

本発明の人工指関節は、親指以外の障害のある関節の隣接する指節骨の骨髄腔内にソケット部材及び骨頭部材を装着することにより、慢性関節リウマチ、変形性関節症、その他指関節の変形等の指関節障害に苦しむ患者の治療に利用することができる。

(Ａ)は従来の人工指関節の分解斜視図であり、(Ｂ)はその骨頭コンポーネント及びソケットコンポーネントの斜視図である。 (Ａ)は従来の別の人工指関節の斜視図であり、(Ｂ)，(Ｃ)はその骨頭コンポーネント及びソケットコンポーネントの各正面図及び側面図である。 (Ａ)は従来の他の人工指関節におけるコンポーネントの斜視図であり、(Ｂ)はその平面図及び側面図である。また、(Ｃ)は(Ｂ)に示すものとは別の部位の人工指関節の平面図及び側面図である。 (Ａ)は従来の更に別の人工指関節の斜視図であり、(Ｂ)はそのヒンジ部を閉じた状態の側面図及び平面図である。本発明の人工指関節の一実施例を示す分解斜視図である。 (Ａ)は図５に示す骨頭部材とソケット部材を組み合わせた状態の人工指関節の平面図であり、(Ｂ)はその側面図である。 (Ａ)は本発明の人工指関節の動作を説明する平面図であり、(Ｂ)はその側面図である。

符号の説明

１・・・ソケット部材、２・・・骨頭部材、３・・・ヒンジ部、４・・・第一膨出部、５・・・第一ステム、６・・・中空円筒体、６ａ・・・壁体、７・・・第一の開口、８・・・第二の開口、９・・・ピボット、１０・・・連結部、１１・・・第二膨出部、１２・・・第二ステム、１３・・・ピボット軸受部、１４・・・ガイド溝。

Claims

プラスチック製のソケット部材と、該ソケット部材に回動自在に取り付けられる金属または合金製の骨頭部材とからなり、ソケット部材はヒンジ部と第一膨出部と第一ステムとから構成され、骨頭部材はソケット部材のヒンジ部内に着脱自在に遊嵌するピボットと連結部と第二膨出部と第二ステムとから構成され、第一ステム及び第一膨出部と第二ステム及び第二膨出部との一方が指関節の近位側骨髄腔内に挿入され、他方が遠位側骨髄腔内に挿入されると共に、各膨出部が骨の内面に圧接されて髄腔内に固定されることを特徴とする人工指関節。
前記ソケット部材が指関節の近位側に配置され、前記骨頭部材が指関節の遠位側に配置されることを特徴とする請求項１記載の人工指関節。
前記ヒンジ部は両端面が閉塞した中空筒体からなり、その長手方向に第一膨出部の幅方向に沿って、ピボットが中空筒体内に着脱自在に装着される第一の開口が形成され、ソケット部材に対する骨頭部材の相対的な回動が可能な第二の開口が中空筒体の長手方向中央部の周方向に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の人工指関節。
前記中空筒体の両端面を閉塞する壁体の内面に、ピボット両端部の径より大きめの凹状のピボット軸受部が設けられていることを特徴とする請求項３記載の人工指関節。
中空筒体の中心軸線に対する前記第二の開口の角度が、９０〜２４０°の範囲にあることを特徴とする請求項３又は４記載の人工指関節。
前記中空筒体の軸芯方向と直交して、第一膨出部及び第一ステムと連結部、第二膨出部及び第二ステムとがそれぞれ実質的に同軸に整列していることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の人工指関節。