JP2010012256A - 後方安定型整形外科プロテーゼ - Google Patents

Abstract

【課題】脛骨ベアリング、および、脛骨ベアリングと関節接合するように構成された大腿骨構成要素を含む、後方安定型膝関節用整形外科プロテーゼを提供する。
【解決手段】脛骨ベアリングは、凹状カム面および凸状カム面を有する、突起を含む。大腿骨構成要素は、凹状カム面および凸状カム面を有する、後方カムを含む。屈曲中、後方カムの凹状カム面は、突起の凸状カム面に接触し、後方カムの凸状カム面は、突起の凹状カム面に接触する。
【選択図】図１

Description

開示の内容

〔関連する米国特許出願への相互参照〕
２００８年６月ＸＸ日出願の、John L. Williamsらによる、「Orthopaedic Femoral Component Having Controlled Condylar Curvature」と題された米国特許出願第ＸＸ／ＸＸＸ，ＸＸＸ号；２００８年６月ＸＸ日出願の、Christel M. Wagnerによる、「Posterior Cruciate-Retaining Orthopaedic Knee Prosthesis Having Controlled Condylar Curvature」と題された米国特許出願第ＸＸ／ＸＸＸ，ＸＸＸ号；および、２００８年６月ＸＸ日出願の、Joseph G. Wyssによる、「Posterior Stabilized Orthopaedic Knee Prosthesis Having Controlled Condylar Curvature」と題された米国特許出願第ＸＸ／ＸＸＸ，ＸＸＸ号に対して、相互参照を行い、これら特許出願の全体が、参照により本明細書に組み込まれる。

〔技術分野〕
本開示は、概して、整形外科プロテーゼに関し、特に、膝関節置換手術で用いられる、後方安定型整形外科プロテーゼ（posterior stabilized orthopaedic prostheses）に関する。

〔背景〕
関節形成術は、周知の外科処置であり、この処置により、罹患および／または損傷した自然の関節が、プロテーゼ関節と置換される。典型的な膝関節用プロテーゼは、脛骨トレー、大腿骨構成要素、および脛骨トレーと大腿骨構成要素との間に位置付けられたポリマーインサートまたはベアリングを含む。膝関節用プロテーゼは、一般的に、患者の関節の自然な動きを再現するように設計される。しかしながら、患者の関節への損傷のひどさに応じて、様々な可動性の整形外科プロテーゼを用いることができる。例えば、ある患者では、整形外科処置中に、後十字靭帯が、損傷されるか、欠損されるか、または除去される場合がある。このような場合、典型的には大腿骨に対する脛骨の後方運動を禁止または制限する、後方安定型膝関節用整形外科プロテーゼを用いることができる。

〔概要〕
一態様によると、後方安定型膝関節用整形外科プロテーゼは、脛骨ベアリング、および大腿骨構成要素を含む。脛骨ベアリングは、脛骨トレーに連結されるように構成されることができ、また、プラットホーム、およびプラットホームから上向きに延びる突起（spine）を含むことができる。突起は、上方カム面および下方カム面を含む後方側面を有することができる。上方カム面は、凸状カム面として具体化されてよく、下方カム面は、凹状カム面として具体化されてよい。脛骨ベアリングの突起の凹状カム面の曲率半径は、突起の凸状カム面の曲率半径に実質的に等しいか、またはそれとは異なっていてよい。

いくつかの実施形態では、脛骨ベアリングの突起の上方カム面は、矢状面において凸状に湾曲していてよい。加えて、突起の下方カム面は、矢状面において凹状に湾曲していてよい。さらに、いくつかの実施形態では、突起の上方カム面および下方カム面は、横断面（transverse plane）において凸状に湾曲していてよい。そのような実施形態では、突起の下方凹状カム面の横断面における曲率半径は、突起の上方凸状カム面の横断面における曲率半径に実質的に等しいか、またはそれとは異なっていてよい。

整形外科プロテーゼの大腿骨構成要素は、脛骨ベアリングと関節接合するように構成されうる。大腿骨構成要素は、一対の離間した顆であって、それら顆の間に顆間ノッチ（intracondylar notch）を画定している、一対の離間した顆と、顆間ノッチに位置付けられた後方カムと、を含むことができる。後方カムは、凹状カム面、および凸状カム面を含みうる。脛骨ベアリングおよび大腿骨構成要素は、後方カムの凹状カム面が、第１の屈曲範囲の間中（during a first range of flexion）、突起の凸状カム面に接触することができ、また、後方カムの凸状カム面が、第２の屈曲範囲の間中突起の凹状カム面に接触することができるように、構成されている。第１の屈曲範囲は、いくつかの実施形態では、第２の屈曲範囲より小さくてよい。例えば、特定の一実施形態では、第１の屈曲範囲は、屈曲約５０度（about 50 degrees of flexion）〜屈曲約８０度であり、第２の屈曲範囲は、屈曲約８０度〜およそ屈曲約１５０度である。

いくつかの実施形態では、脛骨ベアリングの突起、および大腿骨構成要素の後方カムは、それぞれ、実質的に「Ｓ」字型の断面外形を有しうる。加えて、いくつかの実施形態では、突起の凸状カム面の曲率半径は、突起の凹状カム面の曲率半径よりも大きくてよい。さらに、そのような実施形態では、大腿骨構成要素の後方カムの凹状カム面の曲率半径は、後方カムの凸状カム面の曲率半径よりも実質的に大きくてよい。

別の態様によると、後方安定型膝関節用整形外科プロテーゼは、脛骨トレーに連結されるように構成された脛骨ベアリングと、大腿骨の遠位端部の、外科的に準備された表面に連結されるように構成された、大腿骨構成要素と、を含むことができる。脛骨ベアリングは、プラットホーム、およびプラットホームから上向きに延びる突起を含みうる。突起は、後方上方カム面、および後方下方カム面を含むことができる。後方上方カム面は凹状であってよく、後方下方カム面は凸状であってよい。

いくつかの実施形態では、脛骨ベアリングの突起の上方カム面の曲率半径は、突起の下方カム面の曲率半径に実質的に等しくてよい。上方カム面は、矢状面において凹状に湾曲していてよい。同様に、下方カム面は、矢状面において凸状に湾曲していてよい。加えて、いくつかの実施形態では、脛骨ベアリングの突起の上方カム面は、矢状面において凸状に湾曲していてよく、突起の下方カム面は、矢状面において凹状に湾曲していてよい。突起の後方下方カム面および後方上方カム面はまた、横断面において凸状に湾曲していてよい。そのような実施形態では、突起の下方カム面の横断面における曲率半径は、突起の凸状カム面の横断面における曲率半径に実質的に等しいか、またはそれとは異なっていてよい。

大腿骨構成要素は、脛骨ベアリングの突起と関節接合するように構成された後方カムを含みうる。後方カムは、凹状カム面、および凸状カム面を含むことができる。いくつかの実施形態では、脛骨ベアリングの突起、および大腿骨構成要素の後方カムは、それぞれ、実質的に「Ｓ」字型の断面外形を有しうる。加えて、いくつかの実施形態では、突起の後方凸状カム面の曲率半径は、突起の後方凹状カム面の曲率半径よりも実質的に大きくてよく、大腿骨構成要素の後方カムの凸状カム面の曲率半径は、後方カムの凹状カム面の曲率半径よりも実質的に大きい。脛骨ベアリング、および大腿骨構成要素は、後方カムの凹状カム面が、第１の屈曲範囲の間中、突起の後方凸状カム面上で関節接合し、また、後方カムの凸状カム面が、第１の屈曲範囲よりも大きい第２の屈曲範囲の間中、突起の後方凹状カム面上で関節接合するように、構成される。

さらなる態様によると、後方安定型膝関節用整形外科プロテーゼは、脛骨トレーに連結されるように構成された脛骨ベアリングと、大腿骨の遠位端部の、外科的に準備された表面に連結されるように構成された大腿骨構成要素と、を含みうる。脛骨ベアリングは、内側ベアリング表面および外側ベアリング表面を含むプラットホームを含むことができる。脛骨ベアリングは、内側ベアリング表面と外側ベアリング表面との間でプラットホームから上向きに延びる突起も含むことができる。突起は、凹状カム面、および凸状カム面を含むことができる。

大腿骨構成要素は、脛骨ベアリングの外側ベアリング表面と関節接合するように構成された外側顆、内側ベアリング表面と関節接合するように構成された内側顆、および、外側顆と内側顆との間で画定された顆間ノッチに位置付けられた後方カムを含むことができる。後方カムは、凹状カム面、および凸状カム面を含むことができる。後方カムの凹状カム面は、最初は、第１の屈曲度で、突起の凸状カム面に接触することができ、後方カムの凸状カム面は、最初は、第１の屈曲度よりも大きな第２の屈曲度で、突起の凹状カム面に接触することができる。

詳細な説明は、特に図面を参照している。

〔図面の詳細な説明〕
本開示の概念は、様々な改変および代替形態が可能であるが、本開示の具体的な例示的実施形態が、図面に例として示されており、本明細書中で詳細に説明されるであろう。しかしながら、本開示の概念を、開示された特定の形態に制限することは意図しておらず、それどころか、添付の特許請求の範囲により定められるような、本発明の趣旨および範囲に属するすべての改変、等価物、および代替案を含むことが意図されていることが、理解されるべきである。

前方、後方、内側、外側、上方、下方などといった、解剖学的基準（anatomical references）を表す用語は、本明細書で説明される整形外科用インプラント、および患者の自然な解剖学的構造の双方に関して本開示全体で使用されることができる。そのような用語は、解剖学研究および整形外科分野の双方における、十分に理解された意味を有する。明細書および特許請求の範囲におけるこのような解剖学的参照用語の使用は、特に注記がなければ、それら用語の十分理解された意味と一致することが意図されている。

まず図１を参照すると、一実施形態では、後方安定型膝関節用整形外科プロテーゼ１０が、脛骨インサートまたはベアリング１２と、大腿骨構成要素１４と、脛骨トレー１５と、を含む。大腿骨構成要素１４は、使用中、脛骨ベアリング１２と関節接合するように構成されている。脛骨ベアリング１２は、例証的には、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）などのポリマー材料から形成されるが、他の実施形態では、セラミック材料、金属材料、生物工学によって作られた材料、または同種のものなど、他の材料から形成されてもよい。大腿骨構成要素１２および脛骨トレー１５は、例証的には、コバルトクロムまたはチタンなどの金属材料から形成されるが、他の実施形態では、セラミック材料、ポリマー材料、生物工学によって作られた材料、または同種のものなど、他の材料から形成されてもよい。

以下でさらに詳細に論じるように、大腿骨構成要素１４は、脛骨ベアリング１２と関節接合するように構成され、脛骨ベアリング１２は、脛骨トレー１５と連結されるように構成されている。例証的な脛骨ベアリング１２は、回転する脛骨ベアリングまたは可動性脛骨ベアリングとして具体化されており、使用中、脛骨トレー１５に対して回転するように構成されている。しかしながら、他の実施形態では、脛骨ベアリング１２は、脛骨トレー１５に対して回転するのを制限または禁止されうる、固定された脛骨ベアリングとして具体化されることができる。

脛骨トレー１５は、患者の脛骨の、外科的に準備された近位端部（不図示）に固定されるように構成されている。脛骨トレー１５は、骨接着剤または他の取付手段を使用して、患者の脛骨に固定されうる。脛骨トレー１５は、上部表面８２および下部表面８４を有するプラットホーム８０を含む。例証的には、上部表面８２は、概して平坦であり、いくつかの実施形態では、非常に光沢のあるものであってよい。脛骨トレー１５は、プラットホーム８０の下部表面８４から下方に延びるステム８６も含む。空洞部またはボア８８が、プラットホーム８０の上部表面８２に画定されて、ステム８６内へと下方に延びている。ボア８８は、以下でより詳細に論じるように、脛骨インサート１２の相補的なステムを受容するように形成されている。

前述のとおり、脛骨ベアリング１２は、脛骨トレー１５と連結されるように構成されている。脛骨ベアリング１２は、上側ベアリング表面１８および下部表面２０を有するプラットホーム１６を含む。脛骨ベアリング１２が、回転する脛骨ベアリングまたは可動性脛骨ベアリングとして具体化される、例証的な実施形態では、ベアリング１２は、プラットホーム１６の下部表面２０から下方に延びるステム２２を含む。脛骨ベアリング１２が脛骨トレー１５に連結されると、ステム２２は、脛骨トレー１５のボア８８に受容される。使用の際、脛骨ベアリング１２は、ステム２２により定められた軸の周りで、脛骨トレー１５に対して回転するように構成されている。脛骨ベアリング１５が、固定された脛骨ベアリングとして具体化される実施形態では、ベアリング１２は、ステム２２を含んでも含まなくてもよく、かつ／または、回転しない構成で脛骨ベアリング１２を脛骨トレー１５に固定するための、他の装置もしくは特徴部を含みうる。

脛骨ベアリング１２の上側ベアリング表面１８は、内側ベアリング表面２４、外側ベアリング表面２６、およびプラットホーム１６から上向きに延びる突起３０を含む。内側ベアリング表面２４および外側ベアリング表面２６は、以下でより詳細に論じるように、大腿骨構成要素１４の、対応する内側顆４４および外側顆４６を受容するか、または別様にこれらの顆に接触するように、構成されている。したがって、ベアリング表面２４、２６は、いくつかの実施形態では、凹状の輪郭を有しうる。突起３０は、ベアリング表面２４、２６間に位置付けられ、前方側面３２および後方側面３４を含む。

大腿骨構成要素１４は、患者の大腿骨の遠位端部の、外科的に準備された表面（不図示）に連結されるように構成されている。大腿骨構成要素１４は、骨接着剤または他の取付手段を用いて、患者の大腿骨に固定されることができる。大腿骨構成要素１４は、一対の離間した内側顆４４および外側顆４６を有する、関節接合表面４０を含む。使用の際、顆４４、４６は、患者の大腿骨の自然の顆に取って代わり、脛骨ベアリング１２のプラットホーム１６の、対応するベアリング表面２４、２６上で関節接合するように構成されている。

顆４４、４６は、顆４４、４６間に顆間ノッチまたは凹部４２を画定するように離間している。後方カム５０および前方カム５２（図２を参照）が、顆間ノッチ４２に位置付けられている。後方カム５０は、大腿骨構成要素１４の後ろ側の方を向いて位置しており、図４〜図１３に例示され、また図４〜図１３に関して以下でより詳細に説明されるように、屈曲の間、脛骨ベアリング１２の突起３０に係合するか、または別様に接触するように構成されている。

次に図２〜図５を参照すると、大腿骨構成要素１４の後方カム５０、および脛骨ベアリング１２の突起３０のそれぞれは、矢状面において、実質的に「Ｓ」字型の断面外形を有する。詳細には、図２に示されるように、大腿骨構成要素１４の後方カム５０は、使用中に、突起３０のカム面６０に接触するように構成されたカム面５４を含む。カム面６０に接触するために、後方カム５０のカム面５４は、凹状カム面５６、および凸状カム面５８を含む。例証的な実施形態では、凸状カム面５８は、凹状カム面５６に対して後方に位置付けられている。カム面５６、５８は、類似の、または異なる曲率半径を有することができる。例えば、いくつかの実施形態では、凸状カム面５８は、凹状カム面５６の曲率半径よりも実質的に大きい曲率半径を有しうる。しかしながら、他の実施形態では、凸状カム面５８は、凹状カム面５６の曲率半径に実質的に等しいか、もしくはそれより小さい曲率半径を有することができる。

いくつかの実施形態では、カム面５６、５８の曲率は、単一の曲率半径により定められうる。カム面５６、５８の特定の曲率半径（すなわち、カム面の「サイズ」）は、インプラントのサイズ、脛骨インプラント１２の突起３０の関節接合表面の形状もしくは幾何学的外形、および／または同種のものなどの、いくつかの基準によって決まることができる。しかしながら、他の実施形態では、大腿骨構成要素１４の凹状カム面５６および凸状カム面５８は、複数の曲率半径から形成されることができる。例えば、図４に例示される実施形態では、凹状カム面５６は、曲率半径２００および曲率半径２０２により定められ、曲率半径２００、２０２のそれぞれは、もう一方に接している（tangent）。特定の一実施形態では、曲率半径２００は、約１０．４２ｍｍであり、曲率半径２０２は、約８．１３ｍｍである。加えて、凸状カム面５８は、複数の曲率半径２０４、２０６、２０８、および２１０により定められる。曲率半径２０４、２０６、２０８、２１０のそれぞれは、隣接する各曲率半径と接している。特定の一実施形態では、曲率半径２０４は約７．１４ｍｍであり、曲率半径２０６は約７．０１ｍｍであり、曲率半径２０８は約７．３０ｍｍであり、曲率半径２１０は約２．３０ｍｍである。他の実施形態では、より多いか、またはより少ない数の曲率半径が、カム面５６、５８を定めるのに用いられてよい。加えて、曲率半径２００、２０２、２０４、２０６、２０８、２１０は、他の実施形態では、他の値を有しうる。

次に図３を参照すると、脛骨ベアリング１２のカム面６０は、突起３０の後方側面３４に定められている。大腿骨構成要素１４の後方カム５０のカム面５４と同様に、突起３０のカム面６０は、凸状カム面６２、および凹状カム面６４を含む。例証的な実施形態では、凸状カム面６２は、凹状カム面６４に対して上方に位置付けられている。後方カム５０のカム面５６、５８と同様に、突起３０のカム面６２、６４は、類似の、または異なる曲率半径を有しうる。例えば、いくつかの実施形態では、凹状カム面６４は、凸状カム面６２の曲率半径よりも実質的に大きい曲率半径を有する。しかしながら、他の実施形態では、凹状カム面６４は、凸状カム面６２の曲率半径に実質的に等しいか、またはそれより小さい曲率半径を有しうる。

いくつかの実施形態では、カム面６２、６４の曲率は、単一の曲率半径により定められうる。カム面６２、６４の特定の曲率半径（すなわち、カム面の「サイズ」）は、インプラントのサイズ、大腿骨構成要素１４の後方カム５０の関節接合表面の形状もしくは幾何学的外形、および／または同種のものなどの、いくつかの基準によって決まることができる。しかしながら、他の実施形態では、脛骨ベアリング１２の凸状カム面６２および凹状カム面６４は、複数の曲率半径から形成されうる。例えば、図５に例示される実施形態では、凹状カム面６４は、曲率半径２２０および曲率半径２２２により定められており、曲率半径２２０、２２２のそれぞれは、もう一方に接している。特定の一実施形態では、曲率半径２２０は約９．００ｍｍであり、曲率半径２２２は約１３．００ｍｍである。凸状カム面６２は、曲率半径２２４により定められる。特定の一実施形態では、曲率半径２２４は約８．００ｍｍである。当然、他の実施形態では、より多いか、またはより少ない数の曲率半径が、カム面６２、６４を定めるのに使用されうる。加えて、曲率半径２２０、２２２、２２４は、他の実施形態では、他の値を有しうる。

次に図６〜図１５を参照すると、大腿骨構成要素１４および脛骨ベアリング１２は、大腿骨構成要素１４の後方カム５０が、屈曲中に脛骨ベアリング１２の突起３０に接触するように、構成されている。詳細には、初期屈曲（early flexion）中は、後方カム５０の凹状カム面５６は、突起３０の凸状カム面６２に接触する。整形外科プロテーゼ１０の屈曲が増大すると、後方カム５０と突起３０との間の接触は、後期屈曲（late flexion）中には、後方カム５０の凹状カム面５６と突起３０の凸状カム面６２との間の接触から、後方カム５０の凸状カム面５８と突起３０の凹状表面６４との間の接触に推移する。

図６に示されるように、整形外科プロテーゼ１０が伸展しているか、または別様に屈曲していない（例えば、約０°の屈曲）場合、後方カム５０は、突起３０と接触していない。しかしながら、図７および図８に例示されるような初期屈曲中、大腿骨構成要素１４の後方カム５０は、脛骨ベアリング１２の突起３０に接触する。例えば、図７に例示されるような一実施形態では、整形外科プロテーゼ１０が屈曲した状態で動くと、後方カム５０の凹状カム面５６は、最初に、予め決められた屈曲度で、突起の凸状カム面６２に接触する。例証的な実施形態では、大腿骨構成要素１４および脛骨ベアリング１２は、カム面５６、６２が屈曲約６０度で最初に互いに接触するように、構成されている。しかしながら、他の実施形態では、後方カム５０と突起３０との間の最初の屈曲が確立される屈曲度は、整形外科プロテーゼ１０のサイズ、大腿骨構成要素１４および／もしくは脛骨ベアリング１２の関節接合表面の形状もしくは幾何学的外形、ならびに／または同種のものなどの特定の基準に基づいて決定されることができる。

整形外科プロテーゼ１０の初期屈曲中、凹状カム面５６と凸状カム面６２との間の接触は、維持される。例えば、図８に示されるような一実施形態では、突起３０の凸状カム面６２は、屈曲約６０度で、後方カム５０の凹状カム面５６において完全に「播種（seeded）」されうる。初期屈曲の後、後方カム５０と突起３０との間の接触は、カム面５６、６２からカム面５８、６４へと推移する。例えば、図９に例示されるような一実施形態では、後方カム５０と突起３０との間の接触は、約８０°でカム面５８、６４へ推移し始める。この屈曲度において、後方カム５０の凸状カム面５８と突起３０の凹状カム面６４との間の最初の接触が確立されうる。

整形外科プロテーゼ１０の後期屈曲中、凸状カム面５８は、凹状カム面６４との接触を維持する。例えば、図１０〜図１５は、様々な後期屈曲度（various degrees of late flexion）における一実施形態を例示している。詳細には、整形外科プロテーゼ１０は、図１０では屈曲約１００度、図１１では屈曲約１１０度、図１２では屈曲約１２０度、図１３では屈曲約１３０度、図１４では屈曲約１４０度、そして図１５では屈曲約１５０度で、例示されている。

後方カム５０と突起３０との間の接触は、初期および後期屈曲の範囲全体にわたり維持されることが認識されるべきである。整形外科プロテーゼ１０の初期屈曲の特定の範囲（すなわち、後方カム５０の凹状カム面５６が突起３０の凸状カム面６２に接触する範囲）および後期屈曲の特定の範囲（すなわち、後方カム５０の凸状カム面５８が突起３０の凹状カム面６４に接触する範囲）は、整形外科プロテーゼ１０のサイズ、脛骨ベアリング１２および大腿骨構成要素１４の関節接合するカム面の形状もしくは幾何学的外形、または同種のものなど、１つ以上の基準によって決まることができる。例証的な実施形態では、整形外科プロテーゼ１０は、約５０°〜約８０°の初期屈曲範囲、および約８０°〜約１５０°の後期屈曲範囲を有するように構成されるが、他の実施形態では、他の屈曲範囲が用いられてよい。整形外科プロテーゼ１０の初期および後期屈曲範囲は、一つには、カム面５６、５８、６２、６４の曲率半径に基づいて決定される。したがって、整形外科プロテーゼ１０の初期および後期屈曲範囲は、カム面５６、５８、６２、６４の曲率半径を調節することにより構成されうる。

後方カム５０のカム面５４が凹状カム面５６および凸状カム面５８を含み、突起３０のカム面３４が凸状カム面６２および凹状カム面６４を含むので、後方カム５０と突起３０との間の接触表面積は、後方カムおよび／あるいは突起が平坦なカム面、または凹状もしくは凸状表面のみを有するカム面を含む整形外科プロテーゼに比べて、屈曲範囲全体で増大することも、認識されるべきである。例えば、後方カム５０と突起３０との間の接触面積は、後方カム５０の凹状カム面５６と突起３０の凸状カム面６２との間の界面のため、初期屈曲において増大される。加えて、後期屈曲では、後方カム５０と突起３０との間の接触面積は、後方カム５０の凸状カム面５８と突起３０の凹状カム面６４との間の界面のため、後期屈曲度（later degrees of flexion）において増大される。後方カム５０と突起３０との間の接触がより大きな接触面積にわたって広がるので、突起３０の前方磨耗（anterior wear）も減少されうる。

次に図１６および図１７を参照すると、いくつかの実施形態では、突起３０の後方側面３４は、横断面において湾曲していてもよい。すなわち、上方凸状カム面６２および下方凹状カム面６４のそれぞれは、横断面方向において凸状であってよい。例えば、図１６に例示されるように、突起３０の凸状カム面６２は、横断面において凸状に湾曲していてよい。加えて、図１７に例示されるように、突起３０の凹状カム面６４は、横断面において凸状に湾曲していてよい。凸状カム面６２および凹状カム面６４の横断面における曲率半径は、実質的に等しいか、または異なってよい。例えば、いくつかの実施形態では、凹状カム面６４の横断面における曲率半径は、凸状カム面６２の横断面における曲率半径より大きくてよい。代わりに、他の実施形態では、凸状カム面６２の横断面における曲率半径は、凸状カム面６４の横断面における曲率半径より大きくてよい。

突起３０のカム面６２、６４が横断面において湾曲している実施形態では、大腿骨構成要素１２の後方カム５０は、横断面においてカム面６２、６４上で関節接合し、大腿骨構成要素１４が、突起３０の周りで、ある量だけ回転する。例えば、図１８および図１９に例示されるように、後方カム５０の凹状カム面５６が初期屈曲中に突起３０の凸状カム面６２と接触している場合、大腿骨構成要素１４は、矢印７０で示されるように、横断面において概ね内側‐外側方向に突起３０の周りで回転することができる。そのような実施形態では、後方カム５０の凹状カム面５６は、いくつかの実施形態では、内側‐外側方向において実質的に平坦であってよい。代わりに、突起３０の凸状カム面６２と同様に、大腿骨構成要素１２の後方カム５０の凹状カム面５６も、内側‐外側方向に湾曲していてもよい。例えば、図１９に例示されるように、凹状カム面５６は、内側‐外側方向において凹状に湾曲していてよい。いくつかの実施形態では、凹状カム面５６の内側‐外側方向における曲率半径は、突起３０の凸状カム面６２の横断面における曲率半径に実質的に等しくてよい。代わりに、凹状カム面５６の内側‐外側方向における曲率半径は、凸状カム面６２の横断面における曲率半径より大きいか、または小さくてよい。初期屈曲中の大腿骨構成要素１４と脛骨ベアリング１２との間の回転の量は、カム面５６、６２の横断面における曲率半径に基づいて調節されうる。例えば、整形外科プロテーゼの初期屈曲中の回転量の増加は、凸状カム面６２の横断面における曲率半径を減少させることにより得ることができる。

次に図２０および図２１を参照すると、後方カム５０の凸状カム面５８が、後期屈曲中に突起３０の凹状カム面６４と接触している場合、大腿骨構成要素１４は、いくつかの実施形態では、矢印７２で示されるように、横断面において概ね内側−外側の方向に突起３０の周りで回転することができる。そのような実施形態では、後方カム５０の凸状カム面５８は、内側‐外側方向において実質的に平坦であってよい。代わりに、突起３０の凹状カム面６４と同様に、大腿骨構成要素１２の後方カム５０の凸状カム面５８は、内側‐外側方向において湾曲していてよい。例えば、図２１に例示されるように、凸状カム面５８は、内側‐外側方向において凹状に湾曲していてよい。いくつかの実施形態では、凸状カム面５８の内側‐外側方向における曲率半径は、突起３０の凹状カム面６４の内側‐外側方向における曲率半径に実質的に等しくてよい。代わりに、凸状カム面５８の内側‐外側方向における曲率半径は、凹状カム面６４の内側‐外側方向における曲率半径より大きいか、またはわずかに小さくてよい。初期屈曲について前述したように、後期屈曲中の大腿骨構成要素１４と脛骨ベアリング１２との間の回転の量は、カム面５８、６４の内側‐外側方向における曲率半径に基づいて調節されうる。

前記のとおり、例証的な整形外科プロテーゼ１０の後期屈曲の範囲は、初期屈曲の範囲より大きい。しかしながら、他の実施形態では、整形外科プロテーゼ１０は、後期屈曲の範囲よりも大きい、初期屈曲の範囲を有しうる。すなわち、整形外科プロテーゼの初期および後期屈曲の範囲は、一つには、カム面５６、５８、６２、６４の曲率半径に基づいて決定されるので、初期および後期屈曲の範囲は、カム面５６、５８、６２、６４の曲率半径（すなわち、カム面の「サイズ」）を変えることにより調節されうる。例えば、図２２〜図２８に例示されるように、別の実施形態では、整形外科プロテーゼ１０は、後期屈曲（すなわち、後方カム５０の凸状カム面が突起３０の凹状カム面に接触する範囲）より大きい、初期屈曲範囲（すなわち、後方カム５０の凹状カム面が突起３０の凸状カム面に接触する範囲）を含むことができる。

そのような実施形態では、図２２〜図２４に例示されるように、大腿骨構成要素１４の後方カム５０は、使用中、突起３０のカム面１０２に接触するように構成されたカム面１００を含む。カム面１０２に接触するために、後方カム５０のカム面１００は、凹状カム面１０４、および凸状カム面１０６を含む。例証的な実施形態では、凸状カム面１０６は、凹状カム面１０４に対して後方に位置付けられている。凹状カム面１０４は、凸状カム面１０６の曲率半径より実質的に大きな曲率半径を有する。カム面５６、５８について前述したとおり、カム面１０４、１０６の特定の曲率半径（すなわち、カム面の「サイズ」）は、インプラントのサイズ、大腿骨構成要素１４および／もしくは脛骨ベアリング１２の関節接合表面の形状もしくは幾何学的外形、ならびに／または同種のものなどのいくつかの基準によって決まることができる。特定の一実施形態では、凹状カム面１０４は約１２．７ｍｍの曲率半径を有し、凸状カム面１０６は約６．４ｍｍの曲率半径を有する。

大腿骨構成要素１４の後方カム５０のカム面１００と同様に、突起３０のカム面１０２は、凸状カム面１０８、および凹状カム面１１０を含む。例証的な実施形態では、凸状カム面１０８は、凹状カム面１１０に対して上方に位置付けられている。凸状カム面１０８は、凹状カム面１１０の曲率半径より実質的に大きな曲率半径を有する。ここでも、カム面１０８、１１０の特定の曲率半径（すなわち、カム面の「サイズ」）は、インプラントのサイズ、患者の解剖学的構造、および／または同種のものなどのいくつかの基準によって決まることができる。特定の一実施形態では、凸状カム面１０８は、約１０．３ｍｍの曲率半径を有し、凹状カム面１１０は、約１．００ｍｍの曲率半径を有する。

カム面１０４、１０８の曲率半径がカム面１０６、１１０の曲率半径より大きいので、図２２〜図２８に例示される整形外科プロテーゼ１０の実施形態の初期屈曲の範囲は、後期屈曲の範囲より大きい。例えば、図２５に示されるように、整形外科プロテーゼ１０が伸展しているか、または別様に、屈曲していない（例えば、約０°の屈曲）場合、後方カム５０は、突起３０と接触していない。しかしながら、図２６に例示されるような初期屈曲の間、大腿骨構成要素１４の後方カム５０は、脛骨ベアリング１２の突起３０に接触する。すなわち、初期屈曲中、後方カム５０の凹状カム面１０４は、突起３０の凸状カム面１０８に接触する。カム面１０４、１０８の曲率半径は増大しているので、カム面１０４、１０８は、より大きな屈曲範囲にわたって、互いと接触した状態を維持する。したがって、整形外科プロテーゼの初期屈曲の範囲は、カム面１０４、１０８の曲率半径が減少されている実施形態と比べて増大している。初期屈曲の後、後方カム５０と突起３０との間の接触は、カム面１０４、１０８からカム面１０６、１１０へと推移する。例えば、図２７に例示されるような一実施形態では、後方カム５０と突起３０との間の接触は、カム面１０６、１１０へ推移し始める。この屈曲度において、後方カム５０の凸状カム面１０６と突起３０の凹状カム面１１０との間の最初の接触が確立されうる。その後、整形外科プロテーゼ１０の後期屈曲中、凸状カム面１０６は、図２８に例示されるように、凹状カム面１１０との接触を維持する。

ここでも、後方カム５０と突起３０との間の接触は、初期および後期屈曲の範囲全体にわたって維持されることが認識されるべきである。整形外科プロテーゼ１０の初期屈曲の特定の範囲（すなわち、後方カム５０の凹状カム面１０４が突起３０の凸状カム面１０８に接触する範囲）、および後期屈曲の特定の範囲（すなわち、後方カム５０の凸状カム面１０６が突起３０の凹状カム面１１０に接触する範囲）は、整形外科プロテーゼ１０のサイズ、患者の解剖学的構造、または同種のものなど、１つ以上の基準によって決まることができる。図２２〜図２８の例証的な実施形態では、整形外科プロテーゼは、約５０°〜約１００°の初期屈曲範囲、および約１００°〜約１５０°の後期屈曲範囲を有するように構成されるが、他の実施形態では、他の屈曲範囲が用いられうる。

後方カム５０のカム面１００が、凹状カム面１０４および凸状カム面１０６を含み、突起３０のカム面１０２が、凸状カム面１０８および凹状カム面１１０を含むので、後方カム５０と突起３０との間の接触表面積は、後方カムおよび／あるいは突起が平坦なカム面、または凹状もしくは凸状表面のみを有するカム面を含む整形外科プロテーゼに比べて増大することも、認識されるべきである。特に、後方カム５０の凹状カム面１０４、および突起３０の凸状カム面１０８は、それぞれ、大きな曲率半径を有するので、後方カム５０と突起３０との間の接触面積は、初期屈曲中、増大する。加えて、前記のとおり、後方カム５０と突起３０との間の接触は、より大きな接触面積にわたって広がっているので、突起３０の前方磨耗も減少されうる。

本開示は、図面および前記の説明において詳細に例示され説明されてきたが、このような例証および説明は、例示的なものとみなされるべきであり、性質が限定的なものとみなされるべきではなく、例証的な実施形態のみが図示され説明されたこと、および本開示の趣旨の範囲内にあるすべての変更および改変は保護されることが望まれること、が理解される。

本明細書で説明された装置および組立体の様々な特徴部から現れる、本開示の複数の利点がある。本開示の装置および組立体の代替的実施形態は、説明された特徴部のすべてを含まなくてもよいが、依然として、そのような特徴部の利点のうち少なくともいくつかから利益を得ることに注意されたい。当業者は、本発明の特徴部のうち１つ以上を組み込み、かつ添付の特許請求の範囲により定められるような本開示の趣旨および範囲に属する、装置および組立体の独自の実行を容易に考案することができるであろう。

図１は、整形外科プロテーゼの一実施形態の分解組立斜視図である。 図２は、図１の整形外科プロテーゼの大腿骨構成要素の一実施形態の断面図である。 図３は、図１の整形外科プロテーゼの脛骨ベアリングの一実施形態の断面図である。 図４は、図２の大腿骨構成要素の別の断面図である。 図５は、図３の脛骨ベアリングの別の断面図である。 図６は、ある屈曲度における図１の整形外科プロテーゼの側面図である。 図７は、別の屈曲度における図１の整形外科プロテーゼの側面図である。 図８は、別の屈曲度における図１の整形外科プロテーゼの側面図である。 図９は、別の屈曲度における図１の整形外科プロテーゼの側面図である。 図１０は、別の屈曲度における図１の整形外科プロテーゼの側面図である。 図１１は、別の屈曲度における図１の整形外科プロテーゼの側面図である。 図１２は、別の屈曲度における図１の整形外科プロテーゼの側面図である。 図１３は、別の屈曲度における図１の整形外科プロテーゼの側面図である。 図１４は、別の屈曲度における図１の整形外科プロテーゼの側面図である。 図１５は、別の屈曲度における図１の整形外科プロテーゼの側面図である。 図１６は、図１の整形外科プロテーゼの脛骨ベアリングの別の実施形態の上面図である。 図１７は、突起の一部が除去された、図１７の脛骨ベアリングの断面図である。 図１８は、初期屈曲度に位置付けられた図１８の脛骨ベアリングを含む、整形外科プロテーゼの一実施形態の側面図である。 図１９は、切断線１９‐１９に概ね沿った、図１８の整形外科プロテーゼの断面図である。 図２０は、後期屈曲度に位置付けられた、図１８の整形外科プロテーゼの側面図である。 図２１は、切断線２１‐２１に概ね沿った、図２１の整形外科プロテーゼの断面図である。 図２２は、整形外科プロテーゼの別の実施形態の分解組立斜視図である。 図２３は、図２２の整形外科プロテーゼの大腿骨構成要素の一実施形態の断面図である。 図２４は、図２２の整形外科プロテーゼの脛骨ベアリングの一実施形態の断面図である。 図２５は、ある屈曲度における、図２２の整形外科プロテーゼの側面図である。 図２６は、別の屈曲度における、図２２の整形外科プロテーゼの側面図である。 図２７は、別の屈曲度における、図２２の整形外科プロテーゼの側面図である。 図２８は、別の屈曲度における、図２２の整形外科プロテーゼの側面図である。

Claims (20)

1. 整形外科プロテーゼにおいて、
   脛骨トレーに連結されるように構成された脛骨ベアリングであって、前記脛骨ベアリングは、プラットホーム、および前記プラットホームから上向きに延びる突起を有し、前記突起は、凹状カム面および凸状カムを含む後方側面を有する、脛骨ベアリングと、
   前記脛骨ベアリングと関節接合するように構成された大腿骨構成要素であって、前記大腿骨構成要素は、
   （ｉ）一対の離間した顆であって、前記顆の間に顆間ノッチを画定している、一対の離間した顆、ならびに、
   （ｉｉ）前記顆間ノッチに位置付けられた後方カムであって、前記後方カムは、凹状カム面および凸状カム面を含む、後方カム、を含む、
   大腿骨構成要素と、
   を含み、
   前記後方カムの前記凹状カム面は、第１の屈曲範囲の間中、前記突起の前記凸状カム面に接触し、前記後方カムの前記凸状カム面は、第２の屈曲範囲の間中、前記突起の前記凹状カム面に接触する、整形外科プロテーゼ。
2. 請求項１に記載の整形外科プロテーゼにおいて、
   前記脛骨ベアリングの前記突起の前記凸状カム面は、矢状面において凸状に湾曲しており、前記突起の前記凹状カム面は、前記矢状面において凹状に湾曲している、整形外科プロテーゼ。
3. 請求項２に記載の整形外科プロテーゼにおいて、
   前記突起の前記凹状カム面および前記凸状カム面は、横断面において凸状に湾曲している、整形外科プロテーゼ。
4. 請求項３に記載の整形外科プロテーゼにおいて、
   前記突起の前記凹状カム面の前記横断面における曲率半径は、前記突起の前記凸状カム面の前記横断面における曲率半径に実質的に等しい、整形外科プロテーゼ。
5. 請求項１に記載の整形外科プロテーゼにおいて、
   前記大腿骨構成要素の前記後方カムの前記凹状カム面は、矢状面において凹状に湾曲しており、前記大腿骨構成要素の前記後方カムの前記凸状カム面は、前記矢状面において凸状に湾曲している、整形外科プロテーゼ。
6. 請求項５に記載の整形外科プロテーゼにおいて、
   前記大腿骨構成要素の前記後方カムの前記凹状カム面および前記凸状カム面は、内側‐外側方向において凹状に湾曲している、整形外科プロテーゼ。
7. 請求項１に記載の整形外科プロテーゼにおいて、
   前記脛骨ベアリングの前記突起、および前記大腿骨構成要素の前記後方カムは、それぞれ、実質的に「Ｓ」字型の断面外形を有する、整形外科プロテーゼ。
8. 請求項１に記載の整形外科プロテーゼにおいて、
   前記脛骨ベアリングの前記突起の前記凸状カム面は、前記突起の前記凹状カム面に対して上方に位置している、整形外科プロテーゼ。
9. 請求項１に記載の整形外科プロテーゼにおいて、
   前記第１の屈曲範囲の屈曲度は、前記第２の屈曲範囲の屈曲度より小さい、整形外科プロテーゼ。
10. 請求項１に記載の整形外科プロテーゼにおいて、
    前記第１の屈曲範囲は、屈曲約５０度〜屈曲約８０度であり、
    前記第２の屈曲範囲は、屈曲約８０度〜屈曲約１５０度である、整形外科プロテーゼ。
11. 請求項１に記載の整形外科プロテーゼにおいて、
    前記脛骨ベアリングの前記突起の前記凹状カム面は、第１の曲率半径により定められ、前記突起の前記凸状カム面は、第２の曲率半径により定められ、前記第１の曲率半径は、前記第２の曲率半径とは異なる、整形外科プロテーゼ。
12. 請求項１１に記載の整形外科プロテーゼにおいて、
    前記大腿骨構成要素の前記後方カムの前記凹状カム面は、第１の曲率半径により定められ、前記大腿骨構成要素の前記後方カムの前記凸状カム面は、第２の半径により定められ、前記第１の曲率半径は、前記第２の曲率半径とは異なる、整形外科プロテーゼ。
13. 整形外科プロテーゼにおいて、
    脛骨トレーに連結されるように構成された脛骨ベアリングであって、前記脛骨ベアリングは、プラットホーム、および前記プラットホームから上向きに延びる突起を有し、前記突起は、矢状面において実質的に「Ｓ」字型断面を有する後方カム面を含む、脛骨ベアリングと、
    大腿骨の遠位端部の、外科的に準備された表面に連結されるように構成された大腿骨構成要素であって、前記大腿骨構成要素は、後方カムを含み、前記後方カムは、矢状面において実質的に「Ｓ」字型断面を有するカム面を含む、大腿骨構成要素と、
    を含み、
    前記後方カムの前記カム面は、ある屈曲範囲の間中、前記突起の前記後方カム面上で関節接合する、整形外科プロテーゼ。
14. 請求項１３に記載の整形外科プロテーゼにおいて、
    前記脛骨ベアリングの前記後方カム面は、前記矢状面において凹状カム面および凸状カム面を含み、前記凹状カム面は、前記矢状面において凹状に湾曲しており、前記凸状カム面は、前記矢状面において凸状に湾曲している、整形外科プロテーゼ。
15. 請求項１４に記載の整形外科プロテーゼにおいて、
    前記脛骨ベアリングの前記後方カム面の前記凹状カム面および前記凸状カム面は、横断面において湾曲している、整形外科プロテーゼ。
16. 請求項１５に記載の整形外科プロテーゼにおいて、
    前記大腿骨構成要素の前記後方カムの前記カム面は、凹状カム面、および凸状カム面を含み、前記凹状カム面は、前記矢状面において凹状に湾曲しており、前記凸状カム面は、前記矢状面において凸状に湾曲している、整形外科プロテーゼ。
17. 請求項１６に記載の整形外科プロテーゼにおいて、
    前記大腿骨構成要素の前記後方カムの前記凹状カム面および前記凸状カム面は、内側‐外側方向において湾曲している、整形外科プロテーゼ。
18. 請求項１７に記載の整形外科プロテーゼにおいて、
    前記後方カムの前記凹状カム面は、第１の屈曲範囲の間中、前記突起の前記凸状カム面に接触し、前記後方カムの前記凸状カム面は、第２の屈曲範囲の間中、前記突起の前記凹状カム面に接触する、整形外科プロテーゼ。
19. 請求項１７に記載の整形外科プロテーゼにおいて、
    前記大腿骨構成要素の前記後方カムは、横断面において前記脛骨ベアリングの前記突起の周りを回転するように構成されている、整形外科プロテーゼ。
20. 後方安定型膝関節用整形外科プロテーゼにおいて、
    脛骨トレーに連結されるように構成された脛骨ベアリングであって、前記脛骨ベアリングは、
    （ｉ）内側ベアリング表面および外側ベアリング表面を含む、プラットホーム、ならびに、
    （ｉｉ）前記内側ベアリング表面と前記外側ベアリング表面との間で前記プラットホームから上向きに延びる突起であって、前記突起は、上方カム面および下方カム面を有する後方側面を含み、
    （ｉ）前記上方カム面は、矢状面において凸状に湾曲しており、
    (ｉｉ）前記下方カム面は、前記矢状面において凹状に湾曲しており、
    （ｉｉｉ）前記上方カム面および前記下方カム面は、横断面において凸状に湾曲している、
    突起、を有する、
    脛骨ベアリングと、
    大腿骨の遠位端部の、外科的に準備された表面に連結されるように構成された大腿骨構成要素であって、前記大腿骨構成要素は、
    （ｉ）前記脛骨ベアリングの前記外側ベアリング表面と関節接合するように構成された外側顆、
    （ｉｉ）前記内側ベアリング表面と関節接合するように構成された内側顆、ならびに、
    （ｉｉｉ）前記外側顆と前記内側顆との間に画定された顆間ノッチに位置付けられた後方カムであって、前記後方カムは、前方カム面および後方カム面を含み、
    （ｉ）前記前方カム面は、矢状面において凹状に湾曲しており、
    （ｉｉ）前記後方カム面は、前記矢状面において凸状に湾曲しており、
    （ｉｉｉ）前記前方カム面および前記後方カム面は、内側‐外側方向において凹状に湾曲している、
    後方カム、を含む、
    大腿骨構成要素と、
    を含み、
    前記後方カムの前記前方カム面は、最初に、第１の屈曲度で、前記突起の前記上方カム面に接触し、前記後方カムの前記後方カム面は、最初に、前記第１の屈曲度より大きい第２の屈曲度で、前記突起の前記下方カム面に接触する、後方安定型膝関節用整形外科プロテーゼ。

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