JP2006015005A - 多片モジュール式膝蓋骨用プロテーゼ・システム - Google Patents

Abstract

【課題】相互に交換可能な種々のベースプレートおよび間接結合構成要素を有する移植可能なモジュール式膝蓋骨プロテーゼ・システムを提供する。
【解決手段】生来の膝関節の一部を置換すべく使用されるモジュール式膝蓋骨プロテーゼ・システム、より詳細には、相互に交換可能な種々のベースプレート14および関節結合構成要素12を有する多片モジュール式膝蓋骨用プロテーゼ・システム10。各ベースプレート14は膝蓋骨組織に係合し得る固定用表面を有し、且つ、各関節結合構成要素12は円滑な関節結合表面16を有する。上記関節結合構成要素12およびベースプレート14は、取付機構13と接続されて移植可能な膝関節プロテーゼを形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、生来の膝関節(knee)を置換すべく用いられるモジュール式膝関節プロテーゼ（補綴）・システム(modular knee prosthetic system)に関し、より詳細には、相互に交換可能な種々のベースプレートおよび関節結合構成要素を有する多片モジュール式膝蓋骨用プロテーゼ・システム(multi-piece modular patellar prosthetic system)に関する。

アメリカ合衆国のみにおいて、毎年200,000件を超える膝関節置換が実施されている。変形性関節炎、すなわち膝関節の漸進的悪化は、これらの置換に対する最も一般的な理由である。この状態すなわち関節炎において、膝関節を囲繞する軟骨組織および滑膜は摩耗することから、下側に位置する骨組織は相互上で直接的に擦(こす)れ合う。

膝関節形成術において、生来の膝関節の一部はプロテーゼ構成要素により置換される。これらの構成要素としては、脛骨(けいこつ)構成要素、大腿骨(だいたいこつ)構成要素および膝蓋骨(しつがいこつ)構成要素が挙げられる。大腿骨構成要素は、概して、脛骨構成要素と関節結合すべく離間された一対の関節丘を含む。これらの関節丘は、膝蓋骨構成要素の関節結合表面が移動する滑動溝(trochlear groove)を形成する。各構成要素は、相互に対して関節結合するときに小さな摩擦係数を呈する材料で作成される。

大腿骨および脛骨の両方の関節結合端部が置換されるとき、その処置は膝関節全置換(total knee replacement)もしくはTKRと称される。プロテーゼ構成要素の寿命にわたり通常の無痛覚機能（pain-free function）を回復するTKRを実施すべく、多くの努力が為されてきた。

残念ながら、膝関節全置換手術の後で患者は人工膝関節による問題に遭遇することがある。問題が生じたならば患者は、プロテーゼ構成要素の一定部分もしくは全てが置換されるという修正手術を必要とすることもある。従来、膝蓋骨プロテーゼに伴う問題は、全ての膝関節インプラント修正の50％にも上っていた。より詳細には、膝蓋大腿関節による合併症すなわち膝蓋大腿機能障害はTKRにおける不良の主たる原因である。

TKRもしくは修正手術におけるひとつの選択肢は、人工膝蓋骨構成要素を移植することである。膝蓋骨構成要素は、膝蓋骨組織に対して永続的に固定される金属製の背部すなわちベースプレートを有する。金属ベースプレートは、生来の膝蓋骨上に更に均一な応力分布を提供すべく且つセメントでもしくはセメントなしでの固定に対する選択肢を提供すべく導入された。ベースプレートに対しては関節結合構成要素もしくは軸受構成要素が永続的に接続されることで、人工膝蓋骨構成要素が形成される。関節結合構成要素は、金属、または、超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)などのポリマで形成される。

現在における人工膝関節のデザインの進歩にも関わらず、膝蓋骨構成要素は依然として十分でなく、修正手術において置換されねばならない。膝蓋骨構成要素の不良は、複数の理由により生ずる。一定の場合、関節結合構成要素は反復使用により緩くなりまたは摩耗する。その場合には明らかに、この構成要素は置換されねばならない。

現在の膝蓋骨構成要素による一つの不都合として、修正手術の間における関節結合構成要素もしくは軸受構成要素の置換は、生来の膝蓋骨に対して非実用的、困難もしくは非健康的である。最初のTKR手術の後、ベースプレートは受入れ側の膝蓋骨組織に対して堅固に固定される。現在の膝蓋骨プロテーゼのデザインにおいては、関節結合構成要素はベースプレートに対して永続的に取付けられる。故に、関節結合構成要素のみの取り外しは選択肢とならない。代わりに、ベースプレートおよび関節結合構成要素の両者が取り外されてから置換されねばならない。生来の膝蓋骨組織からのベースプレートの取り外しは望ましくない、と言うのも、健康な骨幹(bone stock)が損傷されもしくは骨幹が膝蓋骨から除去され得るからである。更に、修正手術の間においてベースプレートからの取り外しに伴う応力は、生来の膝蓋骨を破砕し得る。膝蓋骨幹は既に薄寸もしくは脆弱であり得ることから、ベースプレートに力を加えると即ち骨組織から引き抜くと膝蓋骨が損傷され得る。

膝蓋骨からベースプレートを取り外すと深刻で不都合な結果となり得ることから、外科医は殆ど選択肢が無い。製造業者は、修正手術の間においてベースプレートから取り外されるべくデザインされたモジュール式関節結合構成要素を提供しない。これまで、修正手術の間においてベースプレートから関節結合構成要素を強制的に取り外したり引き抜くという一定の試みは為されてきた。但し製造業者等は、各構成要素がこの用法に対してデザインされていなければ、斯かる処置を推奨することはない。

故に、相互に交換可能な種々のベースプレートおよび関節結合構成要素を有する移植可能なモジュール式膝蓋骨プロテーゼ・システムを提供すれば有利である。

本発明は、生来の膝関節の一部を置換すべく使用されるモジュール式膝蓋骨プロテーゼ・システム、より詳細には、相互に交換可能な種々のベースプレートおよび関節結合構成要素を有する多片モジュール式膝蓋骨用プロテーゼ・システムに関する。

各ベースプレートは、固定用表面および担持表面を有する。固定用表面は膝蓋骨組織に係合し得ると共に、固定用表面は、この表面から外方に延在して骨組織に延びる複数の突起を有する。

各関節結合構成要素は、関節結合表面および担持表面を有する。関節結合表面は、膝蓋大腿関節において大腿骨もしくは大腿骨プロテーゼに関節結合し得る円滑な輪郭を有する。この表面は、双曲放物面もしくはドーム状の形態などの当業者に知られている種々の形状を有し得る。関節結合構成要素の担持表面は、ベースプレートの担持表面に対して直接的もしくは間接的に係合し得る。一定の実施形態においてこれらの表面は、相互に対して摺動可能に接触もしくは関節結合すべく構成される。他の実施形態において、関節結合構成要素およびベースプレートは相互に対して非回転的に繋止される。

関節結合構成要素に対しては取付機構がベースプレートを連結することから、各担持表面は相互に隣り合う。取付機構は関節結合構成要素およびベースプレートとは別体の構成要素であり、且つ、取付機構は、関節結合構成要素をベースプレートに対して係合かつ係合解除し得る種々の形態を有し得る。一実施形態において取付機構は繋止機構を備えたディスク形状を有し、他の実施形態において取付機構はリング形状を有する。取付機構は重要な機能を担う、と言うのも、取付機構によれば関節結合構成要素はベースプレートに対して取付け且つ取り外しされ得ると共に関節結合構成要素と種々のベースプレートとの間にモジュール式インタフェースが提供されるからである。

本発明の一つの重要な利点として、関節結合構成要素はベースプレートに対して取外し可能に接続される。換言すると、ベースプレートが膝蓋骨組織に対して永続的に接続された後でさえも、ベースプレートに対しては関節結合構成要素が容易に取付けもしくは取り外しされ得る。故に修正手術の間においては、生来の膝蓋骨の健康な骨幹は損傷もしくは除去されない、と言うのも、ベースプレートは膝蓋骨に取付けられたままとされ得るからである。

別の利点として、ベースプレートに対しては関節結合構成要素が比較的容易に取り外しまたは取り付けされ得る。故に、公称応力は生来の膝蓋骨上に位置される、と言うのも、以前の関節結合構成要素が取り外されて新たなものが取付けられるからである。故に生来の膝蓋骨は、関節結合構成要素の置換の間において破砕したり損傷されることはない。

本発明の更に別の利点として、移植されたベースプレートに対して複数の関節結合構成要素が容易に取付けられ得る。故に修正手術の間において、移植された関節結合構成要素はベースプレートから取り外されて新たな無菌のものと置換され得る。更に、ベースプレートに対しては、種々のサイズおよび形状を有する複数の関節結合構成要素が取付けられ得る。故に外科医は、種々の関節結合構成要素から選択することで患者の特定の要件を満足し得る。

更に別の利点として、複数のベースプレートに対して複数の関節結合構成要素が接続され得る。関節結合構成要素およびベースプレートは、異なるサイズおよび形状を有し得ると共に、相互に交換かつ接続され得る。種々の構成要素間における互換性によれば、外科医は種々の関節結合構成要素およびベースプレートを選択する上で広範囲な選択肢が与えられることで、患者の要件を満足し得る。

更に別の利点として、取付機構は関節結合構成要素およびベースプレートとは別体の構成要素である。この機構によれば、関節結合構成要素はベースプレートに対して容易に且つ反復的に取付け且つ取り外しされ得る。

本発明の他の目的および利点は、図面に関する以下の好適実施形態の記述から明らかとなろう。

図１乃至図３は、個別的で移植可能な複数の膝蓋骨プロテーゼを有するモジュール式膝関節プロテーゼ・システムもしくはキット10を示している。異なるサイズのプロテーゼ（補綴）が示され、各プロテーゼは、関節結合構成要素すなわち軸受構成要素12A乃至12C、取付機構13A乃至13C、および、基礎構成要素すなわちベースプレート14Aおよび14Bを有する。

各関節結合構成要素および各ベースプレートは、相互に直交する基準軸X、YおよびZ(図３)に対して示される。プロテーゼが移植されたときに基準軸X、YおよびZは概して、公知で受け入れられた解剖学的方向用語に対応する。X軸は概して内側から側方に向かう方向(medial-lateral direction)に延在し、Y軸は概して上下方向(inferior-superior direction)に延在し、且つ、Z軸は概して前後方向(posterior-anterior direction)に延在する。プロテーゼが人的患者の左膝蓋骨上に移植されるなら、矢頭によりマークされたX、YおよびZ軸の各々の端部は夫々ほぼ、内側方向、上方向および後方向を指す。

本発明は、当業者により知られている種々の膝関節手術において利用され得る。一例として、TKR手術の間において膝蓋骨は、前後方向に対してほぼ直交する平面で切除されて膝蓋骨組織の後部が除去されることで、切除済平坦骨表面15(図３)が残置される。プロテーゼが移植されたとき、Z軸は膝蓋骨17の切除済平坦骨表面15に直交して位置し、且つ、X軸およびY軸は切除済平坦骨表面に対して平行に位置する。

本発明の関節結合構成要素は、生体適合性の金属および超高分子量ポリエチレン(UHMWP)などの、望ましい摩耗特性および軸受摩擦特性を有する生体適合性材料で構築される。適切な材料の例は、テキサス州、オースティン(Austin)のセンターパルス・オルソペディクス社(Centerpulse Orthopedics Inc.)により製造されたMetasul(登録商標)およびDurasul(登録商標)関節結合構成要素である。

関節結合構成要素12は２つの主要面を含む：関節結合表面16、および、関節結合表面の逆側に配設された平坦担持表面18である。担持表面18は、ほぼZ軸に対して直交し且つ関節結合表面16から離間されることで所定厚みを画成する。関節結合構成要素の外周縁部のまわりには壁部20が延在し、この壁部は略楕円形状もしくは丸形状を有する。

示された好適実施形態において関節結合表面16は、“サドル(saddle)”形状としても知られた双曲放物面であり、表面16と壁部20との交点は波状縁部22を画成する。点24および26は“サドル”の両端部であり、且つ、波状縁部22が平坦担持表面18から最大間隔である箇所を表す。点24および26は、壁部20の短軸上に在り、且つ、Y軸に沿う略上下方向において相互に対して配設される。点28および30は“サドル”の両側であり、且つ、波状縁部22が平坦担持表面18から最小間隔である箇所を表す。点28および30は壁部20の長軸上に在り、且つ、X軸に沿い略内側から側方に向かう方向において相互に対して配設される。その様に形成された表面16は、膝蓋大腿関節において、関節結合構成要素12と(不図示の)大腿骨プロテーゼ構成要素の膝蓋骨用関節結合表面との間において相当の範囲にわたり一致した摺動接触を理想的に提供する。“サドル”の高位端部における点24および26にて波状縁部22は、膝関節の屈伸の間において大腿骨構成要素の関節丘間溝を追尾し得る隆起部を機能的に画成する。

本発明のベースプレートは、当業者に知られている望ましい摩耗特性、軸受摩擦特性および骨係合特性を有する生体適合性材料で構築される。このような材料の例は、UHMWPE、チタン、チタン合金、ジルコニア・セラミックス、酸化アルミニウム・セラミックスおよびコバルト・クロム合金である。

ベースプレート14は、膝蓋骨組織17に係合する固定用表面32と、ほぼZ軸に直交し且つ固定用表面32から離間された平坦担持表面34と、周縁部の回りに延在し且つZ軸に対して略平行である外壁36とを有する。ベースプレートは概して、関節結合構成要素12のサイズおよび形状に整合する楕円形状もしくは丸形状を有する。

固定用表面32は、略平坦表面部分38に対して略平行である切除済平坦骨表面15に係合し得る略平坦表面部分38を有する。表面部分38は、骨用セメントにより、またはそれ無しで膝蓋骨組織に対し直接的に係合かつ一体化され得る。平坦表面部分38は、例えば、ベースプレート14の骨一体化(osseointegration)を促進する(グリットブラスト、または、他の粗いテクスチャ表面などの)表面テクスチャード加工（surface texturing）を含み得る。ヒドロキシアパタイト、セラミックまたは孔性金属による被覆は、当業者に知られている表面テクスチャード加工の例である。斯かる被覆は、プラズマ噴射または焼結技術により適用され得る。焼結に対して適切な金属としては、チタンおよびその合金ならびにコバルト・クロム合金が挙げられる。骨一体化を促進する表面を提供する他の材料および方法もまた、業界でよく知られている。

固定用表面32は、この表面から下方に延在する複数のピンまたは突起40も含む。これらの突起は均一に且つ対称的に離間され、且つ、固定用表面32に対して一体的に接続される。各突起40は、膝蓋骨17において対応形状とされたボア42内に受容されるべく寸法設定かつ形状化される(図３)。詳細には各突起は、テーパ状のまたは円錐状の末端を備えた円筒状本体部分を有する。当業者であれば、各突起はマクロ・テクスチャード加工表面を備えた直線状、リブ付き又はテーパ形状などの種々の構成およびテクスチャを有することで、骨用セメントによる固定もしくは骨一体化を増進し得ることを理解し得よう。

本発明の一つの重要な利点は、関節結合構成要素12がベースプレート14に対して取外し可能に接続可能なことである。ベースプレートが膝蓋骨組織に永続的に接続された後でさえも、関節結合構成要素はベースプレートに対して容易にもしくは簡単に取付けされ且つ取り外しされ得る。ベースプレートと関節結合構成要素との間における取外し可能もしくは着脱可能な接続によれば、モジュール式膝関節プロテーゼが提供される。図１乃至図３に示された如く、複数の関節結合構成要素12A乃至12Cは複数のベースプレート14A乃至14Bに対して接続され得る。３つの関節結合構成要素の各々は、異なるサイズで同様の形状を有する。大寸、中寸および小寸サイズの如き３つの異なるサイズが示される。同様に、ベースプレートの各々は異なるサイズで同様の形状を有する。大寸および小寸の如き２つの異なるサイズが示される。協働することで、複数のベースプレートおよび複数の関節結合構成要素はモジュール式膝関節プロテーゼ・システムを形成する。

図３は、各関節結合構成要素がベースプレートに対して如何に嵌合するかも示している。３つの異なる関節結合構成要素12A乃至12Cの任意の一つがベースプレート14A乃至14Bの任意の一つに対して係合可能であり且つそれから取外し可能であることを銘記することが重要である。当業者であれば、サイズの数は増減されることで更に多様なモジュール式人工膝関節システムが提供され得ることを理解し得よう。更に、関節結合構成要素およびベースプレートの両者に対する種々の異なる形状が提供されることで、多様なモジュール式膝関節プロテーゼ・システムが提供され得る。

TKRもしくは他の膝関節手術の間において外科医は、種々のサイズおよび形状とされた関節結合構成要素の任意の一つを選択し、種々のサイズおよび形状とされたベースプレートの任意の一つに対してそれを接続し得る。例えば修正手術の間において、移植された関節結合構成要素は損傷もしくは摩耗し、その他の場合には置換が必要とされ得る。関節結合構成要素は、ベースプレートから容易に取り外されて新たな無菌のものと置換され得る。しかし同時に、ベースプレートは原状のままとされて膝蓋骨組織に取付けられ得る。故に、新たな異なる関節結合構成要素は、患者に対して既に移植された既存のベースプレートに対して術中に係合かつ接続され得る。

連結機構すなわち取付機構13によれば、関節結合構成要素12およびベースプレート14は相互に対して接続可能かつ相互から取外し可能とされ得る。詳細には好適実施形態において取付機構13は、関節結合構成要素12の担持表面18に係合し得る第1繋止表面もしくは側面46と、ベースプレート14の担持表面34に係合し得る第2繋止表面もしくは側面48とを備えた平坦で薄寸のディスク形状を有する。取付機構13は、関節結合構成要素12およびベースプレート14の両者とは完全に別体の構成要素として提供され、且つ、この取付機構が関節結合構成要素に対しては永続的に接続されると共にベースプレートに対しては取外し可能に接続されるのを可能とする繋止機構49を有する。

繋止機構49は、ディスクの中心に配置されたハブもしくはピン50と、ディスクの周縁部に配置された２つの翼部もしくはショルダ52とを有する。第1繋止表面46上にて、ハブ50は外方に突出し、且つ、このハブは平坦頂面53を備えた円筒状もしくはテーパ状の円錐形状を有する。ハブ50は中空であり、且つ、第2繋止表面48から内方に突出するキー溝もしくは繋止用凹所54を有する。このキー溝は概して、長寸の矩形状を有すると共に、ハブの内側の拡大中空区画に対するアクセスを提供する。

各翼部52は、第1繋止表面46から上方に延在し、且つ、内壁55および外壁56により画成された長寸かつ薄寸の矩形状を有する。各翼部は第1繋止表面46の外周縁の回りに延在することから、湾曲形状を有する。

関節結合構成要素12の担持表面18は、中心に配置されたボアもしくは凹所58を有する。この凹所は、繋止機構49上のハブ50を受容すべく寸法設定かつ形状化される。関節結合構成要素12はまた、外周縁もしくは壁部20に沿う一対の切欠もしくは凹所60も含む。これらの切欠は、繋止機構49の各翼部52を受容すべく寸法設定かつ形状化される。

ベースプレート14の担持表面34は、中心に配置されて外方に延在するピン62を有する。このピンは、繋止機構49の第2繋止表面48のキー溝54内へと貫通すべく寸法設定かつ形状化された長寸矩形ヘッド部分63を有する。

作動時に、関節結合構成要素12およびベースプレート14は、取外し可能な繋止関係もしくは弾性係止保持関係にて相互に係合すべく構成される。詳細には、繋止機構49は関節結合構成要素12に接続されるべく形状化かつ寸法設定される。繋止機構49の第1繋止表面46が関節結合構成要素12の担持表面18に対して押圧もしくは当接されたとき、ハブ50は凹所58内に突出して、この凹所と係合する。同時に、各翼部52は夫々の凹所60内に突出してそれらと係合する。各翼部52は、弾性的であり外方に僅かに変形して各凹所60に係合すべく構成され得る。

関節結合構成要素12と取付機構13との間の接続は、永続的(すなわち取外し可能でない)または取外し可能のいずれかにデザインされ得る。２つの構成要素が接続されたなら、各翼部52は凹所60内に繋止されると共に、取付機構および関節結合構成要素が相互に対して回転するのを防止する。

本発明の重要な利点は、関節結合構成要素12がベースプレート14に対して反復的に取付け且つ取り外しされ得ることである。この操作において取付機構13の第2繋止表面48は、ベースプレート14の担持表面34に対して取外し可能に接続されて、この担持表面に繋止されるべく形状化かつ寸法設定される。これらの２つの表面が相互に対して押圧もしくは当接されたときに、ピン62のヘッド部分63はキー溝54を貫通してハブ50の中空部分内へと延在する。次に関節結合構成要素12および付随する取付機構13は、時計方向もしくは反時計方向のいずれかに90°回転されることで、ベースプレート14を関節結合構成要素12に対して固着かつ繋止し得る。

関節結合構成要素12をベースプレート14から取り外すには、関節結合構成要素12および付随取付機構13は、時計方向もしくは反時計方向のいずれかに90°回転されることで各構成要素を繋止解除し得る。

図１乃至図３は、関節結合構成要素およびベースプレートの両者に対して係合し得る繋止機構を備えたディスクとして形成された取付機構13を示している。当業者であれば、取付機構は本発明の有効範囲から逸脱せずに変更され得ることを理解し得よう。一例として、繋止機構の各構成要素は入れ替え、移動および変更され得る。他の実施形態も本発明の有効範囲内であり、且つ、これらの実施形態の幾つかは以下の図において示される。

本発明の別の利点は、関節結合構成要素、ベースプレートおよび取付機構が夫々、相互に接続可能な単一の単体片(unitary piece)として形成されることである。取付機構によれば、関節結合構成要素はベースプレートに対して取外し可能に接続される。

図４および図５は、本発明の種々の実施形態と共に使用され得る代替的なモジュール式膝関節プロテーゼ70を示す。このプロテーゼは、関節結合構成要素72、ベースプレート74および取付機構76を有する。関節結合構成要素およびベースプレートは概して、図１乃至図３に示されて記述された関節結合構成要素12およびベースプレート14と同様の構成を有する。これらの実施形態間の主な相違は、取付機構76、および、それが関節結合構成要素をベースプレートに対して如何に接続するかが中心となる。

関節結合構成要素72は、内壁の回りに延在する凹所84を含む円形チャネルもしくは溝82を備えた担持表面80を有する。ベースプレート74は、担持表面88から外方に延在する円形もしくは環状突出部86を有する。突出部86は矩形の断面を有すると共に、環状体から外方に延在する４つの矩形脚部90を有する。各脚部は、唇部、ショルダもしくはタング(tang)91を有する。突出部86は、関節結合構成要素72のチャネル82内に受容されるべく形状化かつ適合される。

取付機構76は、４つの矩形切欠96および凹所98として形成された繋止機構を備えた環状もしくはリング形状本体94を有する。この凹所は、本体の外周縁もしくは表面の回りに延在すると共に、繋止リング100を受容すべく寸法設定かつ形状化される。

作動時に関節結合構成要素72およびベースプレート74は、これら２つの構成要素が相互に対して接続され且つ相互から取り外され得る如く、繋止関係で相互に係合すべく構成される。取付機構76は、関節結合構成要素72の円形凹所84内に嵌合されるべく寸法設定かつ形状化される。繋止リング100は凹所98および凹所84の両者内に嵌合することで、取付機構76を関節結合構成要素72に対して接続かつ繋止する。

関節結合構成要素の担持表面80がベースプレート74の担持表面88に対して押圧もしくは当接されたとき、突出部86はチャネル82内に延在することから、各脚部90は切欠96内へと突出する。同時に、繋止リング100は突出部86の各唇部91上に弾性係止する、すなわちスナップ式係合することで、ベースプレートを関節結合構成要素に対して固着かつ繋止する。関節結合構成要素72およびベースプレート74が相互に係合して繋止されたとき、両構成要素の平坦担持表面は相互に対して直接的平行係合状態に在る。これらの表面は自由に摺動係合することから、関節結合構成要素はベースプレートに対して回動し得る。当業者であれば、これらの構成要素の許容差もまた改変されることで、このアセンブリを回転不能なアセンブリとし得ることを理解し得よう。例えば、特にタング91は、凹所84の内壁に係合して各構成要素間の相対運動を防止すべく構成され得る。

図６乃至図９は、本発明の種々の実施形態と共に用いられ得る別の代替的なモジュール式膝関節プロテーゼ110を示している。このプロテーゼは、関節結合構成要素112、ベースプレート114および取付機構116を含む。関節結合構成要素およびベースプレートは概して、図１乃至図３に関して示され且つ記述された関節結合構成要素12およびベースプレート14と同様の構成を有する。これらの実施形態間の主な相違は、取付機構116、および、それが関節結合構成要素をベースプレートに対して如何に接続するかが中心となる。

関節結合構成要素112は、円滑で平坦な担持表面120を有する。関節結合構成要素の外周縁もしくは壁部124に沿い、対向して配設された２つの切欠122が形成される。これらの切欠は、隆起部もしくはショルダ126を含む。

ベースプレート114は、円滑で平坦な担持表面130を有する。外周縁もしくは壁部135に沿い、等しく離間された４つの切欠もしくは凹所134が形成される。各切欠134は、切欠の丈に沿い部分的に延在する棚部136を有する。切欠の端壁と棚部136の端部との間には、間隙もしくは開口138が形成される。

取付機構116によれば、関節結合構成要素112およびベースプレート114は相互に対して接続され且つ相互から取り外され得る。特に取付機構116は、関節結合構成要素112の担持表面120に係合し得る第1繋止表面もしくは側面140と、ベースプレート114の担持表面130に係合し得る第2繋止表面もしくは側面142とを備えた平坦で薄寸のディスク形状を有する。取付機構116は、関節結合構成要素112およびベースプレート114の両者とは完全に別体の構成要素として提供され、且つ、取付機構が関節結合構成要素に対しては永続的に接続されると共にベースプレートに対しては取外し可能に接続されるのを可能とする繋止機構149を有する。

繋止機構149は、ディスクの周縁部上に配置された２つの翼部もしくはショルダ152を有する。各翼部152は第1繋止表面140から上方に延在すると共に、内壁155と外壁156とにより画成された長寸かつ薄寸の矩形状を有する。内壁155に沿い、唇部もしくは隆起部157が延在する。各翼部は第1繋止表面の外周縁のまわりに延在することから、湾曲形状を有する。繋止機構149は、第2繋止表面142から外方に延在する４つのアーム160も有する。これらのアームは、唇部もしくはタブ162を備えた“Ｌ”形状を有すると共に、取付機構116の外周縁の回りで等しく離間される。

作動時に、関節結合構成要素12およびベースプレート114は、取外し可能な繋止関係もしくは弾性係止（スナップ式係止）保持関係にて相互に係合すべく構成される。詳細には、繋止機構149は関節結合構成要素112に接続されるべく形状化かつ寸法設定される。繋止機構149の第1繋止表面140が関節結合構成要素112の担持表面120に対して押圧もしくは当接されたとき、各翼部152は切欠122内に突出して切欠に係合する。各翼部が切欠内へと押圧されたとき、翼部152の隆起部157はショルダ126上に弾性係止する、すなわちスナップ式係止することで取付機構116を関節結合構成要素112に対して繋止する。各翼部152は弾性的であり外方に僅かに変形すべく構成され得ることから、隆起部157はショルダ126に嵌装される。

関節結合構成要素112と取付機構116との間の接続は、永続的(すなわち取外し可能でない)または取外し可能のいずれかにデザインされ得る。２つの構成要素が接続されたなら、各翼部152は切欠122内に繋止されると共に、取付機構および関節結合構成要素が相互に対して回転するのを防止する。

関節結合構成要素112の担持表面120および取付機構116の第2繋止表面142がベースプレート114の担持表面130に対して押圧もしくは当接されたとき、取付機構116の第2繋止表面142上の各アーム160は夫々の切欠134の開口138を貫通延在する。取付機構116および関節結合構成要素112は次に回転されることから、各タブ162は棚部136の下方に位置される。図６および図７は、関節結合構成要素をベースプレートに接続するために必要な(矢印および“繋止”で示された)繋止回転を示している。この位置において関節結合構成要素は、ベースプレートに対して係合して繋止される。更に、両構成要素の平坦な担持表面は、直接的平行係合状態に在る。各構成要素が繋止かつ繋止解除される一方でこれらの表面は摺動係合するが、さもなければ関節結合構成要素はベースプレートに対して回動しない。

図６乃至図９は、関節結合構成要素およびベースプレートの両者に対して係合し得る繋止機構を備えたディスクとして形成された取付機構116を示している。当業者であれば、この取付機構は本発明の有効範囲から逸脱せずに変更され得ることを理解し得よう。一例として、繋止機構の各構成要素は入れ替え、移動および変更され得る。図１０および図１１は、斯かる一実施形態を示している。

図１０および図１１において関節結合構成要素170、ベースプレート172および取付機構174は概して、図６乃至図９に関して示されて記述された対応構成要素と同様の構成を有する。これらの実施形態間の主な相違は、取付機構174、および、それが関節結合構成要素をベースプレートに対して如何に接続するかが中心となる。特に、(先に図６乃至図９において取付機構116上の160にて示された)４つのアーム176は今や、ベースプレート172の担持表面180から外方に延在する。更に、(先に図６乃至図９においてベースプレート114の134および138にて夫々示された)切欠182および対応開口184は今や、取付機構174の外周縁186に沿い位置される。

関節結合構成要素170は、図６乃至図９において記述された関節結合構成要素112およびベースプレート114と同様の様式でベースプレート172に対し係合、繋止、繋止解除および係合解除を行う。図１０および図１１は、本発明の有効範囲から逸脱せずに取付機構が他の実施形態から如何に変更され得るかの一例を示している。

図１乃至図３に関して先に示されて論じられた如く、本発明のモジュール式膝関節プロテーゼ・システムは異なるサイズの複数の関節結合構成要素と異なるサイズの複数のベースプレートとを有し得る。これらの図において種々の関節結合構成要素はサドル形状を有する一方、各ベースプレートは、取付機構および付随する関節結合構成要素に係合して接続されるべく中央ピンを使用する。当業者であれば、関節結合構成要素、取付機構およびベースプレートは本発明の有効範囲から逸脱せずに改変され得ることを理解し得よう。図１２および図１３は、斯かる一例を示している。

図１２および図１３は、個別的で移植可能な複数の膝蓋骨プロテーゼを有するモジュール式膝関節プロテーゼ・システムもしくはキット210を示している。異なるサイズのプロテーゼが示されるが、各プロテーゼは、関節結合構成要素もしくは軸受構成要素212A乃至212C、取付機構213およびベースプレート214を有する。

関節結合構成要素212は２つの主要面を含む：関節結合表面216、および、この関節結合表面の逆側に配設された平坦担持表面218である。担持表面218は、図４および図５に関して示されて記述された関節結合構成要素72の担持表面80と同様の構成を有する。但し図１２および図１３においては、担持表面218の円形チャネルもしくは溝220内には、(先に図４および図５において76にて示された)リング形状の取付機構213が一体的に形成される。

関節結合構成要素212の関節結合表面216は、丸形状もしくはドーム形状を有する。詳細には、側周部もしくは壁部224から内方へとテーパもしくは円錐区画222が延在する。このテーパ区画は、略平坦な頂部区画226にて終端する。

ベースプレート214は、膝蓋骨組織に係合するための固定用表面232と、平坦担持表面234とを有する。ベースプレート214は、図４および図５に関して示されて記述されたベースプレート74と同一の構成を有する。

図１２および図１３に示された如く、取付機構213は円形繋止用ワイヤもしくはリング238を有する。このリングは、関節結合構成要素がベースプレート214に接続されるときにベースプレート214に係合してベースプレートを繋止すべく関節結合構成要素のチャネル220に出入りすべく位置され得る。関節結合構成要素212は、図４および図５の関節結合構成要素72およびベースプレート74と同様の様式で、ベースプレート214に対して取付け且つ取り外しされる。このリングはまた、(たとえば外傷により)軸受構成要素がベースプレート構成要素から移動されるべきであるという不測の場合において軸受構成要素の発見を助けるX線マーカの役割も果たし得る。他の構成要素がUHMWPeなどの材料で作製されるなら、金属製リングが有用であろう。

図１４は、本発明のモジュール式膝関節プロテーゼ・システム250の多様性を更に示している。異なるサイズおよび形状のプロテーゼ組み合わせが利用可能かつ実現可能であり、その場合に各プロテーゼは、関節結合構成要素252A乃至252E、(不図示の)取付機構、および、ベースプレート256を有する。これらの構成要素は、図４、図５、図１２および図１３に関して示されて記述された各構成要素と同様の様式で相互に取付け且つ取り外しされる。

図１４のプロテーゼ・システム250は異なるサイズおよび形状を有する複数の関節結合構成要素を含むことを銘記することが重要である。構成要素252Aおよび252Eはサドル形状の関節結合表面を有するが、構成要素252B乃至252Dはドーム形状の関節結合表面を有する。当業者であれば、関節結合構成要素およびベースプレートの両方の数およびサイズおよび形状は増減されることで更に多様なモジュール式人工膝関節システムが提供され得ることを理解し得よう。

本発明の関節結合構成要素は、ベースプレートに対する種々の移動自由度を享受し得る。“自由度”という語句はその通常の技術的意味で使用されることで、基準構成要素に対して配向が固定された３軸直交座標系の一つの軸に対して平行な線の回りに回転しまたはそれに沿い平行移動する構成要素の自由度を意味する。このような線のまわりを回転する自由度は回転自由度１であり、且つ、このような線に沿い平行移動する自由度は平行移動自由度１である。一つの構成要素は最大で６の自由度を享受し得るが、その場合に構成要素はいずれの軸心の回りでも回転し得ると共にいずれの軸心に沿っても平行移動し得る。本質的に、６の自由度を有する構成要素は他の任意の構成要素により拘束されない。

“回転および平行移動の自由度を有する膝蓋骨プロテーゼ(Patella Prosthesis Having Rotational and Translational Freedom)”と称された米国特許第5,702,465号明細書は、言及したことにより本明細書中に参照として組み込まれ、且つ、２つの自由度を有する関節結合構成要素およびベースプレートを教示している。本発明は、上記米国特許中に教示された実施形態と共に採用され得る。

更に、本発明は、移動式軸受および固定式膝関節の両方のデザインを含む種々の人工膝関節デザインと共に利用され得る。

そして更に、当業者であれば、関節結合構成要素をベースプレートに接続すべく使用される取付機構は本発明の有効範囲から逸脱せずに改変され得ることを理解し得よう。例えば、関節結合構成要素上の雄構成要素および雌構成要素は、ベースプレート上の対応構成要素と入れ替えられ得る。

そして更に、本発明は、モジュール式人工膝関節システムを製造するために全てが別体的にもしくは共に製造されてパッケージ化され得る一群のベースプレート、一群の関節結合構成要素および一群の取付機構を含むことを反復することが重要である。関節結合構成要素およびベースプレートは、患者の要件を満足すべく試行／整合様式で術中に組立てられ得る。更に本発明は、取り外され、または、当該群からの同様のもしくは異なる構成要素により置換され得るという一群の関節結合構成要素およびベースプレートにおける複数の構成要素も意図している。構成要素の群を大量とすれば、多様な患者の要件が満足され得ると共に、外科医に対しては術中の組立ての間においてさえも各構成要素間のモジュール性が与えられ得る。

例示的実施形態が示されて記述されたが、上に述べた開示においては広範囲な改変、変更および置換が企図され、且つ、一定の場合において各実施形態の一定の特徴は他の特徴を対応して使用せずに採用され得る。故に添付の各請求項は、広範囲に、且つ、本明細書中に開示された各実施形態の有効範囲に一致した様式で解釈されることが適切である。

３つの異なる関節結合構成要素に対して取外し可能に接続可能な複数のベースプレートを有する本発明に係るモジュール式膝関節プロテーゼ・システムの上方斜視図である。 図１のモジュール式膝関節プロテーゼ・システムの下方斜視図である。 異なるサイズの関節結合構成要素を例示すべくベースプレート上に図１の３つの関節結合構成要素を備えて膝蓋骨組織に埋設された１つのベースプレートの側面図である。 本発明のモジュール式膝関節プロテーゼ・システムと共に使用可能であるモジュール式膝関節プロテーゼの代替の実施形態の分解上方斜視図である。 図４のモジュール式膝関節プロテーゼの分解下方斜視図である。 本発明のモジュール式膝関節プロテーゼ・システムと共に使用可能であるモジュール式膝関節プロテーゼの別の代替実施形態の分解上方斜視図である。 図６のモジュール式膝関節プロテーゼの分解下方斜視図である。 組立てられた図６および図７のモジュール式膝関節プロテーゼの側方斜視図である。 組立てられた図８のモジュール式膝関節プロテーゼの別の側方斜視図である。 本発明のモジュール式膝関節プロテーゼ・システムと共に使用可能であるモジュール式膝関節プロテーゼの別の代替実施例の分解上方斜視図である。 図１０のモジュール式膝関節プロテーゼの分解下方斜視図である。 ３つの異なる関節結合構成要素に対して取外し可能に接続可能なベースプレートを有する別のモジュール式膝関節プロテーゼ・システムの上方斜視図である。 図１２のモジュール式膝関節プロテーゼ・システムの下方斜視図である。 ５つの異なる関節結合構成要素に対して取外し可能に接続可能なベースプレートを備えた図１２および図１３のモジュール式膝関節プロテーゼ・システムの上方斜視図である。

符号の説明

１０ モジュール式膝関節プロテーゼ・システム
１２Ａ 関節結合要素
１２Ｂ 関節結合要素
１２Ｃ 関節結合要素
１３Ａ 取付機構
１３Ｂ 取付機構
１３Ｃ 取付機構
１４Ａ ベースプレート
１４Ｂ ベースプレート

Claims (20)

1. 生来の膝蓋骨に係合し得る固定用表面と、前記固定用表面の逆側に配設された担持表面とを各々が有する複数のベースプレートであって、少なくとも２つのベースプレートは異なるサイズを有するという複数のベースプレートと、
   膝蓋大腿関節において大腿骨構成要素と関節結合し得る関節結合表面と、前記ベースプレートの前記担持表面と係合し得る担持表面とを各々が有する複数の関節結合構成要素であって、少なくとも２つの関節結合構成要素は異なるサイズを有するという複数の関節結合構成要素と、
   前記関節結合構成要素が前記ベースプレートに対して取付け且つ取り外しされ得る如く、当該取付機構の各々が関節結合構成要素をベースプレートに対して取外し可能に接続し得るという複数の取付機構とを有する、
   生来の膝蓋骨の一部を置換し得るモジュール式膝蓋骨プロテーゼ・システム。
2. 前記各関節結合構成要素の関節結合表面は少なくとも２つの異なる形状を含む、請求項１に記載のモジュール式膝蓋骨プロテーゼ・システム。
3. 少なくとも一つの関節結合表面はサドル形状を有し且つ少なくとも別の関節結合表面はドーム形状を有する、請求項２に記載のモジュール式膝蓋骨プロテーゼ・システム。
4. 各前記サドル形状関節結合構成要素および各前記ドーム形状関節結合構成要素は各前記ベースプレートに対して取付け且つ取り外しされ得る、請求項３に記載のモジュール式膝蓋骨プロテーゼ・システム。
5. 前記関節結合構成要素、前記ベースプレートおよび前記取付機構は、各々が別個の単体部材として形成される、請求項１に記載のモジュール式膝蓋骨プロテーゼ・システム。
6. 前記各関節結合構成要素の内の一つの関節結合構成要素、前記各ベースプレートの内の一つのベースプレート、および、前記取付機構の内の一つの取付機構は相互に接続されることで、３つの別体で異なる断片から形成された単一の人工膝蓋骨インプラントを形成する、請求項１に記載のモジュール式膝蓋骨プロテーゼ・システム。
7. 前記関節結合構成要素は、前記ベースプレートに接続され且つ前記ベースプレートは膝蓋骨に対して永続的に固着される一方で、前記関節結合構成要素は前記ベースプレートに対して摺動可能に回転する、請求項６に記載のモジュール式膝蓋骨プロテーゼ・システム。
8. 生来の膝蓋骨組織に係合し得る固定用表面と、前記固定用表面の逆側に配設された担持表面とを有する少なくとも一つのベースプレートと、
   膝蓋大腿関節において大腿骨構成要素と関節結合し得る円滑な関節結合表面を各々が有する複数の関節結合構成要素と、
   前記ベースプレートおよび前記関節結合構成要素とは別体の少なくとも一つの取付機構とを有し、
   前記取付機構は、各前記関節結合構成要素の内の一つの関節結合構成要素を各前記ベースプレートの内の一つのベースプレートに対して接続することで、前記関節結合構成要素が前記ベースプレートに対して取付け且つ再取付けされ得る如くモジュール式膝関節プロテーゼを形成する、
   モジュール式膝蓋骨プロテーゼ・システム。
9. 前記取付機構は、前記関節結合構成要素に接続される第1表面と前記ベースプレートに対して接続される第2表面とを有する、請求項８に記載のモジュール式膝蓋骨プロテーゼ・システム。
10. 前記第1表面は前記関節結合構成要素に対して永続的に接続され、且つ、前記第2表面は前記ベースプレートに対して取外し可能に接続される、請求項９に記載のモジュール式膝蓋骨プロテーゼ・システム。
11. 前記取付機構はディスク形状体を有する、請求項１０に記載のモジュール式膝蓋骨プロテーゼ・システム。
12. 前記第1表面は、前記関節結合構成要素に係合し得る少なくとも一つの翼部を有し、且つ、前記第2表面は、前記ベースプレートに係合して繋止し得る凹所を有する、請求項１１に記載のモジュール式膝蓋骨プロテーゼ・システム。
13. 前記ベースプレートは生来の膝蓋骨組織に対して永続的に固着される一方で、前記関節結合構成要素は前記ベースプレートに対して接続かつ取り外しされ得る、請求項８に記載のモジュール式膝蓋骨プロテーゼ・システム。
14. 前記取付機構は、前記関節結合構成要素に接続される第1表面と、前記ベースプレートの前記担持表面に接続される第2表面とを有する、請求項１３に記載のモジュール式膝蓋骨プロテーゼ・システム。
15. 前記取付機構およびベースプレートは、スナップ式嵌合すると共に相互に繋止され且つ取外し可能な接続を形成する、請求項１４に記載のモジュール式膝蓋骨プロテーゼ・システム。
16. 生来の膝蓋骨に固着され得る固定用表面と、前記固定用表面の逆側に配設された担持表面とを各々が有する複数のベースプレートであって、少なくとも２つのベースプレートは異なるサイズを備えるという複数のベースプレートと、
    膝蓋大腿関節において大腿骨構成要素と関節結合し得る関節結合表面と、前記ベースプレートの前記担持表面と係合し得る担持表面とを各々が有する複数の関節結合構成要素であって、少なくとも２つの関節結合構成要素は異なるサイズを備えるという複数の関節結合構成要素と、
    前記関節結合構成要素が前記ベースプレートに対して取付け且つ取り外しされ得る如く、各前記ベースプレートの内の一つのベースプレートと各前記関節結合構成要素の内の一つの関節結合構成要素との両方に対して接続され得る少なくとも一つの取付機構とを有する、
    生来の膝蓋骨の一部を置換し得るモジュール式膝蓋骨プロテーゼ・システム。
17. 前記ベースプレートは膝蓋骨に対して永続的に固着される一方で、前記関節結合構成要素は前記ベースプレートに対して取付け可能および取外し可能である、請求項１６に記載のモジュール式膝蓋骨プロテーゼ・システム。
18. 前記関節結合構成要素は、前記ベースプレートに対して取外し可能にスナップ式嵌合する、請求項１７記載のモジュール式膝蓋骨プロテーゼ・システム。
19. 複数の前記関節結合構成要素は、サドル形状を有する２つの関節結合構成要素とドーム形状を有する２つの関節結合構成要素とを有する、請求項１６に記載のモジュール式膝蓋骨プロテーゼ・システム。
20. 各前記関節結合構成要素は、異なるサイズを有し且つ各前記ベースプレートは異なるサイズを有する、請求項１９に記載のモジュール式膝蓋骨プロテーゼ・システム。

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