JP2005532089A - 自動整合式膝人工装具 - Google Patents

Abstract

膝を治療するための人工装具は、大腿骨コンポーネントと脛骨トレイとの間に挟持されたインサートを備える。コンポーネントは、膝の動作中に大腿骨コンポーネントと脛骨トレイの両方がインサートと摺動界面を形成する。膝の伸張の間と初期屈曲域において大腿骨コンポーネントがインサートと界面接触する領域では、屈曲回転のための大腿骨の曲率半径（Ｒ１）は、内反／外反回転のための曲率半径（Ｒ３）よりも長い。好適な実施の形態では、脛骨トレイの表面は凸状で球状に湾曲しており、インサートは脛骨トレイに対して、前後方向と中間から横方向の両方で自由に移動する。

Description

本発明の分野は、膝などの関節を治療するための人工装置に関連する。

膝を治療するための多様な人工装置が利用可能である。これら人工装置の幾つかは、膝の両方の関節丘が交換される両側関節丘型である。膝の関節丘の一方のみが損傷を受けた状況では、片側関節丘型の人工装置を使用できる。残念なことに初期の片側関節丘設計は、実現が困難である非常に正確な整合によって取り付けられなければ、故障を生じやすい。

オックスフォード片側関節丘膝交換は、この問題の解決を試みた先行技術による一方法である。オックスフォード膝では、インサートがトレイから分離されているため、脛骨トレイと大腿骨コンポーネントの両方に対してインサートが移動可能である。残念なことに、分離状態のインサートは、転位の発生率が高い。

本発明者らは、膝を治療するための改良型人工装置の必要性を認識した。

図１（Ａ）〜（Ｄ）は、片側膝関節丘型の膝人工装具の第一実施の形態の様々な図を示し、これらの図の各々の様々な部品の番号付けは一貫している。膝人工装具は、三つの主要部分、つまり大腿骨コンポーネント１０と脛骨トレイ３０とインサート２０とを含む。

大腿骨コンポーネント１０は、湾曲した滑らかな外面１６を有し、この外面がインサート２０との摺動界面を形成する。大腿骨コンポーネント１０はまた、大腿骨コンポーネント１０を大腿骨（図示せず）に装着するための固定面を有する。図の実施の形態では、大腿骨への装着のためにペグ１２が設けられ、構造部材１４が強度と剛性を付与する。大腿骨と大腿骨コンポーネント１０との間の結びつきをより強くするため、取付け前に大腿骨の一部分が切除または穿孔されるのが一般的である。関節代替物を骨に固定するための適当な方法の例には、装置を骨に装着するためのグラウトとしてセメント（例えば、ポリメチルメタクリレート）を使用すること、または、装置に多孔性金属面を追加して、ここに骨を成長させ、装置を固定することが含まれる。

脛骨トレイ３０は滑らかな上部摺動面３４を有して、これが、インサート２０との摺動界面を形成する。また、脛骨トレイ３０を脛骨（図示せず）に装着するための適当な固定面も含む。図の実施の形態では、脛骨への装着のためキール３６が設けられている。キールは図のように中心から外れているか、代替実施の形態では（例えば、図４（Ａ）に見られるように）、脛骨トレイ３０の中心により近接している。脛骨トレイ３０を脛骨に確実に取り付けるには、脛骨の適切な穿孔または切除も必要である。脛骨トレイ３０は、また、使用中のインサート２０の転位を防止するとともに、隣接する骨によるインサートの磨耗を防止するために装置の関節丘内側に配置された隆起部３２を含む。

大腿骨コンポーネント１０と脛骨トレイ３０はともに、滑らかな摺動面を提供し、充分な剛性及び耐性を備え、患者に副作用を引き起こすことのない材料で製作されることが望ましい。適当な材料の例には、コバルト・クロム・モリブデン合金と、適当なセラミックが含まれる。

人工装具の第三の主要部分は、インサート２０である。大腿骨コンポーネント１０に面するインサート２０の表面は大腿骨面２６と呼ばれ、脛骨コンポーネント２０に面するインサート２０の表面は脛骨面２４と呼ばれる。インサート２０は、大腿骨コンポーネント１０と脛骨トレイ３０の両方との良好な摺動界面を提供することができるとともに、良好な摩擦及び磨耗特性を付与する材料で製作されることが望ましい。適当な材料の例は、超高分子重量ポリエチレンである。

装置が患者の膝に挿入される際には、インサート２０が大腿骨コンポーネント１０と脛骨トレイ３０との間に挟持される。大腿骨コンポーネント１０の摺動面１６は、インサート２０の大腿骨面２６との摺動界面を形成し、頚骨トレイ３０の摺動面３４は、インサート２０の脛骨面２４との摺動界面を形成する。

比較的広い範囲にわたって負荷を分散させるように、インサート２０の大腿骨面２６の形状は、大腿骨コンポーネント１０の摺動面１６と一致して、広い接触範囲を持つ滑らかな摺動界面を形成する。一般的にこれは、両方のコンポーネントにほぼ同一の曲率半径を用いることを含む。大腿骨コンポーネント１０の摺動面１６が伸張の間と屈曲する間に形状が異なる場合には、インサート２０の大腿骨面２６の形状は、大腿骨コンポーネント２０が伸張状態にある時の大腿骨コンポーネント１０の摺動面１６の形状と一致することが望ましい。

同様に、インサート２０の脛骨面２４の形状は、脛骨トレイ３０の摺動面３４と一致して、広い接触範囲を持つ滑らかな摺動界面を形成し、比較的広い範囲にわたって負荷を分散させる。一般的にこれは、やはり両方のコンポーネントのほぼ同一の曲率範囲を用いることを含む。

大腿骨コンポーネント１０の摺動面１６とインサート２０の大腿骨面２６との好適な形状は、図１（Ｂ）と（Ｄ）に最も分かりやすく図示されている。これらの図では、膝が伸張状態にある時のようにコンポーネントが配置されている。しかし、装置の構造の詳細を明らかにするため、図では分解されている。

屈曲（つまり内外軸を中心とする回転）時に膝が曲げられると、大腿骨コンポーネント１０は反時計方向（つまり図１（Ｂ）でＡと記されたカーブ矢印の方向）にインサート２０と脛骨トレイ３０に対して移動する。図の実施の形態において大腿骨コンポーネント１０の摺動面１６は、第１曲率半径Ｒ１を持つ第１領域１６ｘと、第２曲率半径Ｒ２を持つ第２領域１６ｆとを含み、Ｒ２はＲ１より短い。これらの曲率半径Ｒ１とＲ２は屈曲回転のための回転半径であることに注意する。

膝の伸張の間と初期屈曲域において、大腿骨コンポーネント１０とインサート２０との間の接触領域全体が領域１６ｘに残るように、領域１６ｆは大腿骨コンポーネント１０の摺動面１６で充分に長く延在する。インサート２０の大腿骨面２６は、屈曲回転のための半径Ｒ１と一致することが望ましい。

更なる屈曲（つまり初期屈曲域を越える屈曲）時には、大腿骨コンポーネント１０が更に回転し、第１領域１６ｘが離間するにつれて第２領域１６ｆがインサート２０と接触する。最終的に、屈曲度が或る点を超えて増大する場合には、大腿骨コンポーネント１０とインサート２０との間の接触領域全体が領域１６ｆに生じるようになる。第１領域１６ｘとセクション領域１６ｆとの間の移行は、滑らかな移行点を得るため、Ｒ１によって画定される円に接するとともに、Ｒ２によって画定される円にも接する点で行われることが望ましい。大腿骨コンポーネント１０に二つの半径Ｒ１とＲ２を用いることで、本来の膝の形態に更に酷似させるとともに、膝の屈曲域をこえてインサートの移動量を減少させる。

純粋な屈曲回転に加えて、膝は、図１（Ｄ）にＢと付けられたカーブ矢印で示された内反／外反（つまり冠状面に対して垂直な軸を中心とする回転）も受ける。この内反／外反回転の曲率半径はＲ３と記されている。Ｒ１はＲ３より長いことが望ましい。領域１６ｘ全体にわたってＲ１とＲ３が一定である場合には、領域１６ｘの表面はトロイド状となるだろう。

Ｒ２は、Ｒ３より長いかＲ３と等しいことが望ましい。領域１６ｆ全体にわたってＲ２とＲ３が一定である場合には、領域１６ｆの表面もトロイド面である（またはＲ２＝Ｒ３ならば球面）。好適な一実施の形態では、中間サイズの装置については、Ｒ３は約１９ｍｍ、Ｒ１は約３０ｍｍから約３５ｍｍの間、Ｒ２は約２０ｍｍから約２２ｍｍの間である。これらのサイズは、大型または小型の装置については適切に拡大または縮小すればよい。比に関しては、Ｒ１はＲ３よりも約１．５から１．９倍長いことが望ましく、Ｒ２はＲ３よりも約１から１．２倍長いことが望ましい。

図の実施の形態では、大腿骨コンポーネント１０の摺動面１６が曲率半径の異なる二つの領域１６ｘと１６ｆを含むように示されているが、曲率半径Ｒ１が内反／外反回転についての曲率半径Ｒ３より長いとして、大腿骨コンポーネント１０の摺動面１６全体が屈曲回転のための単一の曲率半径Ｒ１のみを有するという代替実施の形態でもよい。別の代替実施の形態では、図示された二つの領域１６ｘと１６ｆの代わりに、曲率半径の異なる三つ以上の領域を使用できる。また別の代替実施の形態では、伸張の間の長い半径から完全屈曲する間の短い半径まで、連続的に徐々に移行するように大腿骨コンポーネント１０の摺動面１６にキー溝が形成してもよい。しかし、これらの実施の形態の各々では、伸張の間と初期屈曲域では少なくとも、Ｒ１はＲ３より長い。この構成によりインサート２０は、脛骨トレイ３０上でスピンせずに、大腿骨コンポーネント１０の回転に従う。対照的に、先行技術によるオックスフォード設計ではインサートが脛骨トレイ上でスピンする可能性があるため、オックスフォードインサートでは転位が比較的発生しやすい。

次に、脛骨トレイ３０とインサート２０との間の界面についてであるが、頚骨トレイ３０の摺動面３４とインサート２０の脛骨面２４の好適な形状は、球面である。この実施の形態では、脛骨トレイ３０の摺動面３４は球状凹面であり、インサート２０の脛骨面２４は、球状凸面であって摺動面３４とほぼ同一の曲率半径を持つ。代替実施の形態（図示せず）では、脛骨トレイ３０の摺動面３４はトロイド状の凹面であり、インサート２０の脛骨面２４は、トロイド状の凸面であって摺動面３４とほぼ同一の曲率半径を持つ。他の代替実施の形態（図示せず）では、脛骨トレイ３０の摺動面３４とインサート２０の脛骨面２４は平坦である。

上述したように膝が屈曲回転と内反／外反回転を受けると、中間から横方向と前後方向を含めた、トレイ面と平行なあらゆる方向に、インサート２０が脛骨トレイ３０上で自由に摺動し、大腿骨コンポーネント１０に従動する。言うまでもなく、この自由動作は或る点（例えば、インサート２０が患者の体または脛骨トレイ３０上の隆起部３２と衝突する時）までしか存在しない。この構成では、大腿骨コンポーネント１０とインサート２０との間と、脛骨と例３０とインサート２０との間の交合面は、通常の膝の動作範囲にわたって整合を維持する。こうしてこれらコンポーネントの各々の間の接触領域は比較的広く保たれることによって、負荷を分散させてエッジでの荷重を減少させるが、これらはともに骨の床部からコンポーネントが外れることを防止することにおいて効果的である。

図２（Ａ）〜（Ｄ）は、片側関節丘型膝人工装具の第二実施の形態の様々な図を示す。第二実施の形態では、脛骨トレイ３０の摺動面３４’が球状凸面であり、インサート２０の脛骨面２４’が対応する球状凹面であることを除いて、第一実施の形態と類似している。残りの特徴は、図１（Ａ）〜（Ｄ）に関連して上述した第一実施の形態の対応する番号の対応コンポーネントと同じである。脛骨トレイ３０の摺動面３４’とインサート２０の脛骨面２４’との曲率半径は、約１００から３００ｍｍであることが望ましく、最も望ましいのは約１２０ｍｍである。代替実施の形態（図示せず）では、脛骨トレイ３０の摺動面３４はトロイド状凸面であり、インサート２０の脛骨面２４は対応するトロイド状凹面である。

第一実施の形態と第二実施の形態の両方において、通常の膝屈曲する間に大腿骨コンポーネント１０が平行移動すると、インサート２０は大腿骨コンポーネント１０に従動し、第二実施の形態の動作は、第一実施の形態のものと類似している。しかし、所与の量の大腿骨平行移動については、インサート２０の対応する平行移動は、（第一実施の形態のように）平坦面または凹面に着座するインサートの場合よりも、（第二実施の形態のように）凸面に着座するインサートの方が少ない。このようなインサートの平行移動の減少は、脛骨トレイ３０の正常面３４’の配向によるものである。凸面に整合されたインサートは常に、平坦面または凹面に整合されたインサートよりも脛骨トレイ３０の中心の近くに位置する。図５のように厚さが’ａ’である仮定上のインサートでは、大腿骨コンポーネントがＳの移動を受ける場合、インサート２０が受けるのは、Ｓ”＝Ｓ×（Ｒ４＋ａ）／（Ｒ１＋ａ＋Ｒ４）の平行移動に過ぎない。これは、Ｓ×（Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ４＋ａ））の平行移動の減少となり、Ｒ４は脛骨トレイ３０の凸状摺動面３４’の曲率半径、Ｒ１はインサートの上面の曲率半径である。

両側凹面インサート設計を用いることの更なる長所は、インサート２０を転位させるのに必要な移動量が増大するため、転位を生じにくいことである。そのうえ、脛骨トレイ３０の凸状摺動面３４’は、大腿骨により印加された負荷を脛骨台部の中心に案内し、更にエッジでの荷重を最少にするとともに、周囲の骨からコンポーネントが外れないように保護する。

図３（Ａ）は、大腿骨コンポーネント１０の側面図であり、第１直径Ｒ１が終了して第２直径Ｒ２が開始する点を示す寸法が描かれている。この点は、（伸張の間の脚部の近位−遠位軸に合わせたα＝０°の基準線を仮定すると）角度αで生じる。αは２５°と８０°の間であることが望ましく、２８°と５５°の間であれば、一層望ましい。

図３（Ｂ）は、大腿骨コンポーネント１０の上面図である。この図には、上述した第一及び第二実施の形態で使用できる付加的な特徴が描かれている。この付加の特徴では、大腿骨コンポーネントの前端が、約５°であることが望ましい角度でテーパ状となっている。前方よりも後方で広くなるように大腿骨コンポーネント１０をテーパ状とすると、より広い接触範囲が得られ、膝の伸張の間にはそれほど広いスペースを占めることなく、膝の屈曲する間にはより大きな内反／外反回転を可能にする。

第一及び第二実施の形態では、構造部材１４の高さは、（図３（Ａ）の構造線１８で示されたように）後方の骨切除部と平行に測定された時のペグ１２の高さにほぼ等しいことが望ましい。この構造によって、挿入時に大腿骨コンポーネント１０の傾斜を防止する。後方切除面と遠位切除面との間の角度は９０°未満（例えば図３（Ａ）に示されたように約８０°）であることが望ましい。これは、骨の組織を残し、屈曲動作範囲を増大させるので好都合である。

第二実施の形態では、取付け中に装置が完全に整合していない時でも、インサートへのエッジ荷重なしで大腿骨コンポーネント１０とインサート２０と脛骨トレイ３０との間に良好な負荷支承接触が得られる。図４（Ａ）は、完全に整合した取付け後に見られる、様々なコンポーネントの位置を示す。図４（Ｂ）は、内外軸上でオフセットした状態で脛骨トレイ３０と大腿骨コンポーネント１０とが取り付けられた場合に、これらコンポーネントがどのように整合するかを示す。この場合、大腿骨コンポーネント１０と脛骨トレイ３０の両方との良好な接触を維持するように、インサート２０が左側へ摺動する。図４（Ｃ）は、内反／外反オフセット状態で脛骨トレイ３０と大腿骨コンポーネント１０とが取り付けられた場合にこれらコンポーネントがどのようにして整合するかを示す。ここでも、大腿骨コンポーネント１０と脛骨トレイ３０の両方との良好な接触を維持するように、インサート２０が左側へ摺動する。

上述した実施の形態のすべては片側関節丘型であるが、関連技術の熟練者であれば、同様の原理を用いて両側関節丘型の膝人工装具も実行可能であることを認識するだろう。そのうえ、上述した原理は、例えばくるぶしや脊椎（例えば椎間板の交換のための）を含めた人間や動物の体の他の関節にも適用される。最後に、本発明は上述した実施の形態に関して説明されたが、関連技術の熟練者には明らかなように、本発明の発明を逸脱せずにこれらの実施の形態に様々な変更を加え、様々な均等物で置き換えられる。

（Ａ）本発明の第一実施の形態の分解等測図であって、底側の二つのコンポーネントの前後断面図を含む（Ｂ）第一実施の形態の分解側面図であって、底側の二つのコンポーネントの前後断面図を含む。（Ｃ）第一実施の形態の分解等測図であって、底側の二つのコンポーネントの左右断面図を含む。（Ｄ）第一実施の形態の分解正面図であって、底側の二つのコンポーネントの左右断面図を含む。 （Ａ）本発明の第二実施の形態の分解等測図であって、底側の二つのコンポーネントの前後断面図を含む。（Ｂ）第二実施の形態の分解側面図であって、底側の二つのコンポーネントの前後断面図を含む。（Ｃ）第二実施の形態の分解等測図であって、底側の二つのコンポーネントの左右断面図を含む。（Ｄ）第二実施の形態の分解正面図であって、底側の二つのコンポーネントの左右断面図を含む。 （Ａ）第一及び第二実施の形態の大腿骨コンポーネントの詳細な側面図である。（Ｂ）図３（Ａ）に図示された大腿骨コンポーネントの詳細な上面図である。（Ｃ）図３（Ａ）に図示された大腿骨コンポーネントの詳細な正面図である。（Ｄ）図３（Ａ）に図示された大腿骨コンポーネントの第一断面図である。（Ｅ）図３（Ａ）に図示された大腿骨コンポーネントの第二断面図である。（Ｆ）図３（Ａ）に図示された大腿骨コンポーネントの等測図である。 （Ａ）第二実施の形態の三つのコンポーネントの間の関係をニュートラル整合状態で示す正面断面図である。（Ｂ）第二実施の形態の三つのコンポーネントの間の関係を平行移動による不整合状態で示す詳細な図である。（Ｃ）第二実施の形態の三つのコンポーネントの間の関係を回転による不整合状態で示す詳細な図である。 インサートの平行移動の減少を示す概略図である。

符号の説明

１０ 大腿骨コンポーネント
１２ ペグ
１４ 構造部材
１６ 外面
１６Ｘ 第１領域
１６Ｆ 第２領域
１８ 構造線
２０ インサート
２４，２４’ 脛骨面
２６ 大腿骨面
３０ 脛骨トレイ
３２ 隆起部
３４，３４’ 上部摺動面
３６ キール

Claims (19)

1. 大腿骨に装着するための構造を持つ固定面と、摺動面とを有する大腿骨コンポーネントと、
   脛骨に装着するための構造を持つ固定面と、摺動面とを有する脛骨トレイと、
   人工装具が対象に取り付けられる時に前記大腿骨コンポーネントと前記脛骨トレイとの間に設けるインサートであって、大腿骨側と脛骨側とを有し、前記大腿骨側が、膝の屈曲する間に前記大腿骨コンポーネントの前記面と摺動界面を形成するとともに、前記脛骨側が、前記脛骨トレイの前記面と摺動界面を形成するインサートとを含み、
   膝の伸張の間と初期屈曲域において前記大腿骨コンポーネントの前記面が前記インサートと界面接触する領域では、屈曲回転のための前記大腿骨コンポーネントの前記面の曲率半径（Ｒ１）が内反／外反回転のための前記大腿骨コンポーネントの前記面の曲率半径（Ｒ３）よりも長く、
   前記脛骨トレイの前記面が球状またはトロイド状に湾曲している膝関節人工装具。
2. 前記脛骨トレイの前記面が凸状であり、前記インサートの前記脛骨側が凹状である請求項１に記載の人工装具。
3. Ｒ１がＲ３の約１．５から１．９倍である請求項１に記載の人工装具。
4. 前記膝の屈曲が前記初期域を越える時に前記大腿骨コンポーネントの前記面が前記インサートと界面接触する領域では、屈曲回転のための前記大腿骨コンポーネントの前記面の曲率半径（Ｒ２）がＲ１より短い請求項１に記載の人工装具。
5. 前記膝の屈曲が前記初期域を越える時に前記大腿骨コンポーネントの前記面が前記インサートと界面接触する領域では、屈曲回転のための前記大腿骨コンポーネントの前記面の曲率半径（Ｒ２）がＲ３より長いかＲ３と等しく、Ｒ２がＲ１より短い請求項１に記載の人工装具。
6. Ｒ１がＲ３の約１．５から１．９倍であり、Ｒ２がＲ３の約１から１．２倍であり、Ｒ１とＲ２との間の移行が近位−遠位軸に対して約２８°から約５５°の範囲で生じる請求項５に記載の人工装具。
7. 前記脛骨トレイの前記面が凸状であり、前記インサートの前記脛骨側が凹状である請求項６に記載の人工装具。
8. 大腿骨に装着するための構造を持つ固定面と、摺動面とを有する大腿骨コンポーネントと、
   脛骨に装着するための構造を持つ固定面と、摺動面とを有する脛骨トレイと、
   人工装具が対象に取り付けられる時に前記大腿骨コンポーネントと前記脛骨トレイとの間に設けるインサートであって、大腿骨側と脛骨側とを有し、前記大腿骨側が、膝の屈曲する間に前記大腿骨コンポーネントの前記面と摺動界面を形成するとともに、前記脛骨側が、前記脛骨トレイの前記面と摺動界面を形成するインサートとを含み、
   膝の伸張の間と初期屈曲域において前記大腿骨コンポーネントの前記面が前記インサートと界面接触する領域では、屈曲回転のための前記大腿骨コンポーネントの前記面の曲率半径（Ｒ１）が内反／外反回転のための前記大腿骨コンポーネントの前記面の曲率半径（Ｒ３）よりも長く、
   前記インサートが、前記脛骨トレイに対して、前後方向と中間から横方向の両方で自由に移動する膝関節人工装具。
9. Ｒ１がＲ３の約１．５から１．９倍である請求項８に記載の人工装具。
10. 膝の屈曲が前記初期域を越える時に前記大腿骨コンポーネントの前記面が前記インサートと界面接触する領域では、屈曲回転のための前記大腿骨コンポーネントの前記面の曲率半径（Ｒ２）がＲ１より短い請求項８に記載の人工装具。
11. 膝の屈曲が前記初期域を越える時に前記大腿骨コンポーネントの前記面が前記インサートと界面接触する領域では、屈曲回転のための前記大腿骨コンポーネントの前記面の曲率半径（Ｒ２）がＲ３より長いかＲ３と等しく、Ｒ２がＲ１より短い請求項８に記載の人工装具。
12. Ｒ１がＲ３の約１．５から１．９倍であり、Ｒ２がＲ３の約１から１．２倍であり、Ｒ１とＲ２の間の移行が、近位−遠位軸に対して約２８°から約５５°の間で生じる請求項１１に記載の人工装具。
13. 大腿骨に装着するための構造を持つ固定面と、摺動面とを有する大腿骨コンポーネントと、
    脛骨に装着するための構造を持つ固定面と、摺動面とを有する脛骨トレイと、
    人工装具が対象に取り付けられる時に前記大腿骨コンポーネントと前記脛骨トレイとの間に設けるインサートであって、大腿骨側と脛骨側とを有し、前記大腿骨側が、膝の屈曲する間に前記大腿骨コンポーネントの前記面と摺動界面を形成するとともに、前記脛骨側が、前記脛骨トレイの前記面と摺動界面を形成するインサートとを含み、
    膝の伸張の間と初期屈曲域において前記大腿骨コンポーネントの前記面が前記インサートと界面接触する領域では、屈曲回転のための前記大腿骨コンポーネントの前記面の曲率半径（Ｒ１）が内反／外反回転のための前記大腿骨コンポーネントの前記面の曲率半径（Ｒ３）よりも長く、
    前記脛骨トレイの前記面が球状に湾曲するか凸状であるとともに、前記インサートの前記脛骨側が凹状であり、
    前記インサートが、前記脛骨トレイに対して前後方向と中間から横方向の両方で自由に移動する膝関節人工装具。
14. Ｒ１がＲ３の約１．５から１．９倍である請求項１３に記載の人工装具。
15. 膝の屈曲が前記初期域を越える時に前記大腿骨コンポーネントの前記面が前記インサートと界面接触する領域では、屈曲回転のための前記大腿骨コンポーネントの前記面の曲率半径（Ｒ２）がＲ１より短い請求項１３に記載の人工装具。
16. 膝の屈曲が前記初期域を越える時に前記大腿骨コンポーネントの前記面が前記インサートと界面接触する領域では、屈曲回転のための前記大腿骨コンポーネントの前記面の曲率半径（Ｒ２）がＲ３より長いかＲ３と等しく、Ｒ２がＲ１より短い請求項１３に記載の人工装具。
17. Ｒ１がＲ３の約１．５から１．９倍であり、Ｒ２がＲ３の約１から１．２倍であり、Ｒ１とＲ２の間の移行が近位−遠位軸に対して約２８°から約５５°の間で生じる請求項１６に記載の人工装具。
18. 第１骨に装着するための構造を持つ固定面と、摺動面とを有する第１コンポーネントと、
    第２骨に装着するための構造を持つ固定面と、摺動面とを有する第２コンポーネントと、
    人工装具が対象に取り付けられる時に前記第１コンポーネントと前記第２コンポーネントとの間に設けるインサートであって、第１側と第２側とを有し、前記第１側が、関節の屈曲する間に前記第１コンポーネントの前記面と摺動界面を形成するとともに、前記第２側が、前記第２コンポーネントの前記面と摺動界面を形成するインサートとを含み、
    関節の伸張の間と初期屈曲域において、前記第１コンポーネントの前記面が前記インサートと界面接触する領域では、屈曲回転のための前記第１コンポーネントの前記面の曲率半径（Ｒ１）が、前記対象の冠状面に対して垂直な軸を中心とする回転のための前記第１コンポーネントの前記面の曲率半径（Ｒ３）より長く、
    前記第２コンポーネントの前記面が球状またはトロイド状に湾曲している関節人工装具。
19. 第１骨に装着するための構造を持つ固定面と、摺動面とを有する第１コンポーネントと、
    第２骨に装着するための構造を持つ固定面と、摺動面とを有する第２コンポーネントと、
    人工装具が対象に取り付けられる時に前記第１コンポーネントと前記第２コンポーネントとの間に設けるインサートであって、第１側と第２側とを有し、前記第１側が、関節の屈曲する間に前記第１コンポーネントの前記面と摺動界面を形成するとともに、前記第２側が、前記第２コンポーネントの前記面と摺動界面を形成するインサートとを含み、
    関節の伸張の間と初期屈曲域において、前記第１コンポーネントの前記面が前記インサートと界面接触する領域では、屈曲回転のための前記第１コンポーネントの前記面の曲率半径（Ｒ１）が、前記対象の冠状面に対して垂直な軸を中心とする回転のための前記第１コンポーネントの前記面の曲率半径（Ｒ３）より長く、
    前記インサートが、前記第２コンポーネントに対して前後方向と中間から横方向の両方で自由に移動する関節人工装具。

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