JP2016127949A - 十字靱帯温存型人工膝関節 - Google Patents
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Abstract
【課題】十字靭帯の温存を助長する脛骨プロテーゼを提供すること。【解決手段】十字靭帯を保全することを可能にするキール部分(例えば14a、14b、14c)を備える、改良された脛骨ベース部材(例えば10)を提供する。また、大腿骨構成要素と脛骨隆起との間の衝突を緩和および/または防止するのに有用な近心リップを有する、改良された外側インサートおよび/または内側インサートを提供する。他には、骨対応範囲を縮小させることなく脛骨隆起および後十字靭帯に対する追加的な隙間を与えるために、様々な斜角面を有する、改良された大腿骨構成要素を提供する。【選択図】図３
Description
いくつかの例においては一方または両方の十字靭帯の温存を助長する、脛骨インプラントおよび/または大腿骨インプラントなどの人工膝関節置換術において使用するためのプロテーゼ。
本出願は、2010年8月11日に出願された「Cruciate-Retaining Knee Prosthesis」と題する米国仮特許出願第61/372,556号、2010年9月13日に出願された「Cruciate -Retaining Prosthesis」と題する米国仮特許出願第61/382,287号、および2010年1月29日に出願された「Bi-Cruciate Retaining Tibial Implant」と題する米国仮特許出願第61/299,835号に基づく優先権を主張するものである。これら3つの全ての出願の内容が、参照により本明細書に組み込まれる。
人工膝関節全置換術においては、通常は、脛骨ベースプロテーゼを植え込むことが可能なプラトー表面を形成するために近位脛骨全体を切除する。このような従来的な切除技術は、一般的に、前十字靭帯(ACL)および後十字靭帯(PCL)の一方または両方を犠牲にする。なぜならば、切除により、これらの靭帯のための骨装着部位(脛骨隆起)が除去されるからである。しばしば、PCLおよびACLの機能は、脛骨インサート上の安定化ポストと、大腿骨構成要素または矢状方向整合強化部の上の対応するレセプタクルとを使用し得るプロテーゼによって置換される。これらのプロテーゼは、一般的には、前後方向の安定性を回復させるが、正常な膝関節と同様の「自然さ」が感じられず、組織温存性が低いものとなり得る。
十字靭帯の一方または両方が、救済可能である場合には、(特に若く活発な患者の場合)ACLおよびPCLのいずれかまたは両方を温存して、自然な生体力学、可動域、および感覚を保全することが、時として望ましい。
現行のPCL温存膝関節インプラントにおいては、脛骨インサートおよび/または脛骨ベース部材の後方部分は、PCLのためのスペース、および脛骨隆起の残りの部分の上にPCLのための装着部位を与えるために、若干の切除を施される場合がある。外科医は、PCL装着区域に隣接する骨の部分を切除しないように注意を継続しなければならない。ACLは、これらのいわゆる後十字靭帯温存プロテーゼを使用する場合には、一般的に犠牲となる。
あるいは、外科医は、ACLおよびPCLの両方を保全するように試みることができる。これは、時として、2つの単顆インプラントを設置することによって達成される。脛骨隆起およびそれに装着された十字靭帯は、完全に残される。内側脛骨プラトー区域および外側脛骨プラトー区域は、切除され、個別の単顆脛骨トレイおよびそれに対応するインサートにより置換される。2つの個別の単顆インプラントを植え込むことの1つの欠点は、2つのインプラントを相互に対して適切に位置合わせすることが困難である点である。2つのインプラントが、適切に位置合わせされない場合には、摩耗が加速され、機能軸の整列が損なわれ、大腿骨の動作が患者にとって不自然に感じられる場合がある。また、1つではなく2つのインプラントを設置するという複雑性の追加によって、外科的植え込み時間が増加する場合がある。
2つの別個の単顆インプラントの代わりに、外科医は、単一の脛骨支持部材(インサートであってもよい)および/または脛骨ベース部材を備える単一の両十字靭帯温存型インプラントを植え込むことによりACLおよびPCLの両方を保全する、代替的なオプションを有する。先行技術の両十字靭帯温存型インプラントは、インサートおよびベース部材から基本的に形成され、これらはそれぞれ、薄型前方ブリッジにより接合された2つの単顆部分を有する。この薄型前方ブリッジは、活動的な患者が受ける高いねじり荷重を支持することができない場合があり、過去のインプラントは、最終的には時間の経過により半分に折曲または剪断されるため、早期の修正手術を必要とすることが知られている。このような先行技術のデバイスが被る小さな折曲および剪断でさえもが、性能を低減させ、内側および外側のいずれかまたは両方の骨からのインプラントの緩みまたは剥離を最終的に生じさせる場合がある。
先行の両十字靭帯温存型設計のさらなる問題は、ACLを脛骨に連結している区域に隣接する骨(すなわち前方脛骨隆起)の骨折である。このような骨折は、前記薄型前方ブリッジにより内側部分および外側部分が連結されるのに十分なスペースを与えるためにACL装着点の前方の骨部分が除去される場合に、特に一般的である。
先行技術の設計と比較した場合に、本明細書において説明する十字靭帯温存型脛骨プロテーゼの実施形態の少なくともいくつかは、より優れた剛性、ねじり剛性、曲げ剛性、ならびに内側脛骨部分と外側脛骨部分との間における屈曲、曲げ、および/または剪断に対する抵抗をもたらす。
これらのおよび他の実施形態は、追加的にまたは代替的に、脛骨の近位部分を少なくとも部分的に置換するための脛骨プロテーゼを提供する。この脛骨プロテーゼは、脛骨の近位部分上の切除済み表面に接触するための下方表面と、近位脛骨に形成された空洞部の中に貫通するためのキールとを備える。このキールは、下方表面から離れるように下方後方角度で延在し、脛骨プロテーゼは、連結ベース部分の後方の内側ベースプレート部分と外側ベースプレート部分との間に延在する中央ノッチを画定し、この中央ノッチは、前十字靭帯装着部位および後十字靭帯装着部位を含む脛骨隆起の部分を受けるのに十分な幅および長さを有し、内側縁部および外側縁部を備え、この内側縁部および前方キール部分のベースにより画定される角度は、鋭角であり、外側縁部および前方キール部分のベースにより画定される角度は、鈍角である。
また、前方キール部分の後方面が、連結ベースプレート部分の後方面から偏倚された、脛骨プロテーゼが開示される。
また、脛骨プロテーゼの上方表面が、脛骨インサートを固定するための少なくとも1つのロック部材を備える、脛骨プロテーゼが開示される。
また、脛骨プロテーゼの上方表面が、内側脛骨インサートおよび外側脛骨インサートを固定するための少なくとも2つのロック部材を備える、脛骨プロテーゼが開示される。
また、脛骨の近位部分を少なくとも部分的に置換するための脛骨プロテーゼが開示される。この脛骨プロテーゼは、脛骨の近位部分上の内側切除済み表面に接触するための内側下方表面を有する内側ベースプレート部分と、脛骨の近位部分上の外側切除済み表面に接触するための外側下方表面を有する外側ベースプレート部分と、内側ベースプレート部分と外側ベースプレート部分との間に延在する連結ベースプレート部分とを備える。この脛骨プロテーゼは、内側ベースプレート部分と外側ベースプレート部分との間を前後方向に延在する正中線を中心として非対称であり、内側ベースプレート部分は、外側ベースプレート部分よりもさらに前方に延在する。
また、横断面内において内側ベースプレート部分により画定される区域が、横断面内において外側ベースプレート部分により画定される区域よりも広い、脛骨プロテーゼが開示される。
また、両十字靭帯温存型脛骨プロテーゼである脛骨プロテーゼが開示される。
また、脛骨プロテーゼが、内側ベースプレート部分と外側ベースプレート部分との間において概して前後方向に延在し、連結ベースプレート部分の後方に位置決めされる、ノッチを画定し、このノッチが、前十字靭帯装着部位および後十字靭帯装着部位を含む脛骨の隆起の少なくとも一部分を受けるのに十分な長さのものである、脛骨プロテーゼが開示される。
また、ノッチが、内側縁部、外側縁部、および前方縁部を備え、内側縁部および前方縁部により画定される角度が、鈍角である、脛骨プロテーゼが開示される。
また、脛骨の近位部分を少なくとも部分的に置換するための脛骨プロテーゼが開示される。この脛骨プロテーゼは、脛骨の近位部分上の内側切除済み表面に接触するための内側下方表面を備える内側ベースプレート部分と、脛骨の近位部分上の外側切除済み表面に接触するための外側下方表面を備える外側ベースプレート部分と、内側ベースプレート部分と外側ベースプレート部分との間に延在する連結ベースプレート部分であって、連結下方表面および近位脛骨に形成された空洞部内に貫入するためのキールを備える連結ベースプレート部分とを備える。キールは、内側下方表面、外側下方表面、および連結下方表面の中の少なくとも1つから離れるように下方後方角度にて延在する。
また、キールが、前方キール部分と、内側下方表面から延在する内側キール部分と、外側下方表面から延在する外側キール部分とを備え、前方キール部分が、連結下方表面から離れるように下方後方角度にて延在する、脛骨プロテーゼが開示される。
また、前方キール部分の少なくとも一部が、連結ベースプレート部分上において概して内外方向に延在し、内側キール部分の少なくとも一部が、内側ベースプレート部分上において概して前後方向に延在し、外側キール部分の少なくとも一部が、外側ベースプレート部分上において概して前後方向に延在する、脛骨プロテーゼが開示される。
また、前方キール部分が、厚み増大区域において内側キール部分および外側キール部分を接合する、脛骨プロテーゼが開示される。
また、前方キール部分が、幅増大区域において内側キール部分および外側キール部分を接合する、脛骨プロテーゼが開示される。
また、連結ベースプレート部分の厚さが前後方向において増大する、脛骨プロテーゼが開示される。
また、内側キール部分および外側キール部分の高さが、内側キール部分および外側キール部分が前後方向に延在するにつれて低下する、脛骨プロテーゼが開示される。
また、前方キール部分が、前方内側/後方外側間の方向において、連結ベースプレート部分の端部間にわたって延在する、脛骨プロテーゼが開示される。
また、前方キール部分の後方面が、連結ベースプレート部分の後方面から偏倚された、脛骨プロテーゼが開示される。
また、脛骨プロテーゼが、連結ベースプレート部分の後方の内側ベースプレート部分と外側ベースプレート部分との間に延在する中央ノッチを画成し、この中央ノッチが、前十字靭帯装着部位および後十字靭帯装着部位を含む脛骨隆起の部分を受けるのに十分な幅および長さを有する、脛骨プロテーゼが開示される。
また、中央ノッチが、内側縁部および外側縁部を備え、内側縁部および前方キール部分のベースにより画定される角度が、鋭角であり、外側縁部および前方キール部分のベースにより画定される角度が、鈍角である、脛骨プロテーゼが開示される。
また、脛骨プロテーゼが、内側ベースプレート部分と外側ベースプレート部分との間において前後方向に延在する正中線を中心として非対称であり、内側ベースプレート部分が、外側ベースプレート部分よりもさらに前方に延在する、脛骨プロテーゼが開示される。
これらのまたは他の実施形態は、追加的にまたは代替的に、脛骨の近位部分を少なくとも部分的に置換するための脛骨プロテーゼを提供する。この脛骨プロテーゼは、大腿骨顆関節表面と共に関節運動するための脛骨関節表面を備える。この脛骨関節表面は、関節表面の内側縁部に沿って前後方向に延在する近心リップを画定し、近心リップは、関節表面の対応する中央部分に対してある高さだけ高くなされ、近心リップが対応する中央部分に対して高められた高さは、前後方向に低下する。
また、脛骨関節表面が、内側脛骨関節表面であり、内側脛骨関節表面の少なくとも一部分が、矢状面内において凹型である、脛骨プロテーゼが開示される。
また、内側脛骨関節表面の前方近心部分が、大腿骨顆関節表面に対して少なくとも部分的に整合するように湾曲された、脛骨プロテーゼが開示される。
また、内側脛骨関節表面の後方外側部分が、実質的に平坦であり、大腿骨顆関節表面に対して実質的に整合しない、脛骨プロテーゼが開示される。
また、脛骨関節表面が、外側脛骨関節表面であり、外側脛骨関節表面が、矢状面内において凸型である、脛骨プロテーゼが開示される。
また、外側脛骨関節表面の前方近心部分が、大腿骨顆関節表面に対して少なくとも部分的に整合するように湾曲された、脛骨プロテーゼが開示される。
また、外側脛骨関節表面の後方外側部分が、実質的に平坦であり、大腿骨顆関節表面に対して実質的に整合しない、脛骨プロテーゼが開示される。
また、脛骨プロテーゼが、脛骨インサートであり、脛骨インサートが、脛骨ベースプレートに固定するための少なくとも1つのロック部材を備える下方表面をさらに備える、脛骨プロテーゼが開示される。
また、大腿骨顆関節表面と共に関節運動するための脛骨関節表面を備える、脛骨の近位部分を少なくとも部分的に置換するための脛骨プロテーゼが開示される。この脛骨関節表面は、関節表面の内側縁部に沿って前後方向に延在する近心リップを画定し、この近心リップは、関節表面の対応する中央部分に対してある高さだけ高くなされ、内側脛骨関節表面の前方近心部分が、大腿骨顆関節表面に対して少なくとも部分的に整合するように湾曲され、内側脛骨関節表面の後方外側部分が、実質的に平坦であり、大腿骨顆関節表面に対して実質的に整合しない。
また、大腿骨顆関節表面と共に関節運動するための脛骨関節表面を備える、脛骨の近位部分を少なくとも部分的に置換するための脛骨プロテーゼが開示される。脛骨関節表面の前方近心部分が、大腿骨顆関節表面に対して少なくとも部分的に整合し、脛骨関節表面の後方外側部分が、大腿骨顆関節表面に対して実質的に整合しない。
また、前方近心部分が、大腿骨顆関節表面に対して少なくとも部分的に整合するように湾曲された、脛骨プロテーゼが開示される。
また、後方外側部分が、大腿骨顆関節表面に対して実質的に整合しないように、実質的に平坦である、脛骨プロテーゼが開示される。
また、脛骨関節表面が、内側脛骨関節表面であり、内側脛骨関節表面が、矢状面内において凹型である、脛骨プロテーゼが開示される。
また、脛骨関節表面が、外側脛骨関節表面であり、外側脛骨関節表面が、矢状面内において凸型である、脛骨プロテーゼが開示される。
また、少なくとも1つの脛骨関節表面が、前後方向において概して傾斜する、脛骨プロテーゼが開示される。
また、少なくとも1つの脛骨関節表面が、内側関節表面および外側関節表面を備え、前後方向における内側関節表面の傾斜が、前後方向における外側関節表面の傾斜と異なる、脛骨プロテーゼが開示される。
また、内側関節表面が、内側インサートに関連付けられ、外側関節表面が、外側インサートに関連付けられ、内側インサートの前方部分における内側インサートの厚さが、外側インサートの後方部分における外側インサートの厚さとは異なる、脛骨プロテーゼが開示される。
また、内側インサートおよび外側インサートが、前後方向に可変傾斜を有するインサートのキットの一部である、脛骨プロテーゼが開示される。
また、少なくとも1つの脛骨関節表面が、脛骨ベースプレートに関連付けされる、脛骨プロテーゼが開示される。
また、内側インサートの前方部分における内側インサートの厚さが、内側インサートの後方部分における内側インサートの厚さよりも大きい、脛骨プロテーゼが開示される。
また、内側インサートの後方部分における内側インサートの厚さが、外側インサートの後方部分における外側インサートの厚さとは異なる、脛骨プロテーゼが開示される。
また、外側インサートの前方部分における外側インサートの厚さが、外側インサートの後方部分における外側インサートの厚さよりも大きい、脛骨プロテーゼが開示される。
また、少なくとも1つの脛骨関節表面が、内外方向において概して傾斜する、脛骨プロテーゼが開示される。
また、少なくとも1つの脛骨関節表面が、内側関節表面および外側関節表面を備え、内外方向における内側関節表面の傾斜が、内外方向における外側関節表面の傾斜とは異なる、脛骨プロテーゼが開示される。
また、内側関節表面が、内側インサートに関連付けられ、外側関節表面が、外側インサートに関連付けられ、内側インサートの前方部分における内側インサートの厚さが、外側インサートの前方部分における外側インサートの厚さよりも大きく、内側インサートの後方部分における内側インサートの厚さが、外側インサートの後方部分における外側インサートの厚さとは異なる、脛骨プロテーゼが開示される。
また、前方キール部分が、患者内に植え込まれる際に前方皮質に係合するように、連結下方表面上に前方に位置決めされた、脛骨プロテーゼが開示される。
また、大腿骨構成要素の大腿骨顆関節表面と共に関節運動するための少なくとも1つの脛骨関節表面をさらに備える、脛骨プロテーゼが開示される。大腿骨構成要素は、内側顆および外側顆を備え、内側顆および外側顆の少なくとも一方が、後方外側斜角面を備える。
また、他の実施形態によれば、大腿骨顆関節表面と共に関節運動するための脛骨関節表面を備える、脛骨の近位部分を少なくとも部分的に置換するための脛骨プロテーゼが提供される。脛骨関節表面は、関節表面の内側縁部に沿って前後方向に延在する近心リップを画定し、この近心リップは、関節表面の対応する中央部分に対してある高さだけ高くなされ、近心リップが対応する中央部分に対して高められた高さは、前後方向に低下し、脛骨関節表面の前方外側部分が、大腿骨顆関節表面に対して少なくとも部分的に整合し、脛骨関節表面の後方外方部分が、大腿骨顆関節表面に対して実質的に整合しない。
また、前方近心部分が、大腿骨顆関節表面に対して少なくとも部分的に整合するように湾曲された、脛骨プロテーゼが開示される。
また、後方外方部分が、大腿骨顆関節表面に対して実質的に整合しないように、実質的に平坦である、脛骨プロテーゼが開示される。
また、骨対応範囲を縮小させることなく脛骨隆起およびPCLに対する追加的な隙間を与えるために、様々な斜角面を有する大腿骨構成要素が開示される。いくつかの実施形態においては、大腿骨構成要素の内側顆および/または外側顆は、後方外側斜角面を備える。いくつかの実施形態においては、大腿骨構成要素の前方フランジが、外側および/または内側に前方外側斜角面を備えてもよい。
他の適用分野が、以降に提示する詳細な説明から明らかになろう。詳細な説明および具体的な例は、本発明の特定の実施形態を示唆するが、専ら例示を目的として意図されたに過ぎず、本発明の範囲を限定するようには意図されない点を理解されたい。
本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付の図面は、本発明のいくつかの実施形態を図示し、文字による説明と共に、これらの実施形態の原理、特徴、および特色を説明する役割を果たす。本明細書に含まれる図面の殆どまたは全てが、患者の左膝と共に使用するように構成されたインプラントを概して図示するが、患者の右膝と共に使用するためのミラー対称のインプラントおよび左右両方の膝と共に使用するための対称構成のインプラントもまた予期される点に留意されたい。
以下の説明は、本質的に、いくつかの選択された実施形態の単なる例示に過ぎず、本発明、その用途、またはその使用を限定することを意図しない。
1. 脛骨ベース部材
図1〜図46および図97〜図98は、脛骨ベース部材の様々な非限定的な実施形態を示す。それらの特色のいくつかを以下において論じる。
図1〜図3は、脛骨ベース部材の第1の実施形態の下面を示す。一般的には、ベース部材10は、内側部分12a、外側部分12b、および連結部分12cを備える。この特定の実施形態においては、ベース部材10は、いくつかの側面において非対称的な形状を有する。例えば、図3に示すように、内側部分12aは、外側部分12bよりも大きく、内側部分12aのいくつかの側面が、外側部分12bに比べてより前方に延在する。他の実施形態においては、ベース部材は、他の非対称性を反映してもよく、または対称であってもよい。
図1〜図3のベース部材10は、内側部分12aと外側部分12bとの間に切欠部分8を画成するリップ15aおよび15bを備え、これにより、脛骨隆起またはそのいくつかの部分を保全するための隙間が与えられ得る。図1〜図3に示す実施形態においては、中央切欠部分8は、脛骨内側-外側間の幅の約4分の1〜3分の1であり、したがって、脛骨隆起の大部分をこの切欠部分8に貫通して突出させ得るように構成されるが、いくつかの実施形態においては、この隆起の少なくとも前方部分を切除することが望ましい場合がある。例えば、いくつかの実施形態においては、脛骨隆起の前方部分が、内側脛骨切除部分および外側脛骨切除部分と同一平面で切除されることにより、連結部分12cにスペースを与えてもよい。連結部分12cの余地を与えるために切除される脛骨の量は、いくつかの実施形態においては、骨調製前の脛骨隆起の前後間寸法全体の1/5〜1/8の範囲内であってもよい。この特定の実施形態においては、連結部分12cは、ACL装着点の周囲の骨を保全および保護し、応力集中部を排除するように設計される。
図示するように、中央切欠部分8は、脛骨ベース部材10の内側-外側方向に概して中央に位置決めされ、これにより、内側部分12aおよび外側部分12bの内側幅/外側幅を概して同一に保つことが容易になる(ならびにいくつかの実施形態においては、ベース部材10と組み合わせて使用されるインサートの内側幅/外側幅を概して同一に保つことが容易になる)。他の実施形態においては、内側寸法/外側寸法において内側部分12aおよび外側部分12bを同一にすることは必要ではない。
図1〜図3に示すベース部材10は、そこから遠位方向に延在するキールを備える。いくつかの実施形態においては、キールは、患者の脛骨に対してこのベース部材を固定および保持するのを容易にし得る。いくつかの実施形態においては、キールは、ベース部材に強度、ねじれ剛性、および安定性を与えることができる。図示する特定の実施形態においては、キール部分14aおよび16aは、ベース部材の内側部分12aから延在し、キール部分14bおよび16bは、外側部分12bから延在し、キール部分14cは、連結部分12cから延在する。
いくつかの実施形態においては、これらのキール部分は、ベース部材10の下面に対して約90度〜約45度の角度で延在してもよいが、さらに大きなまたは小さな角度もまた可能である。いくつかの実施形態においては、キール部分は、同一の一般角で遠位方向に延在してもよく、または互いに対して異なる角度で延在してもよい。いくつかの実施形態においては、キール部分は、相互に対称的であってもよく、骨の解剖学的構造に適合するように、もしくは他の理由により、または非対称的に構成されてもよい。他のベース部材の実施形態(以下において論ずる)は、図1〜図3のベース部材10よりも多数のまたは少数のキール部分を有してもよく、および/または異なる構成のキール部分を有してもよい。
図1〜図3の特定の実施形態においては、および図3に最も良く示すように、前方フィン14cは、前方フィン14cの内側部分が外側部分よりもより前方に位置決めされるように、内側-外側方向に角度を成す。また、前方フィン14cは、本明細書において後に説明する実施形態に関連して開示する理由により、前/上-後/下方向に傾斜する。また、前方フィン16cは、可撓性を最適化し、材料を低減させ、応力分布を改善し、および/または追加的な回転安定性を与えるために、遠位方向ノッチ13(図2を参照)を備える。
図1〜図3のベース部材は、ベース部材10の内側部分12aおよび外側部分12bから遠位方向に延在するキール部分16a、16bを備え、これらのキール部分16a、16bは、いくつかの実施形態においては、少なくとも前方向および/または後方向に成分を有する力などの、ベース部材10に対して加えられ得る力に対するベース部材10の安定性および/または剛性を向上させ得る。前後方向における安定性が強化されることは、必ずしも全ての実施形態においてではないが、いくつかの実施形態においては望ましい場合がある。なぜならば、いくつかの大腿骨構成要素(図67A-Dに示す大腿骨構成要素400など)が、いくつかの例および使用において、この要素と共に使用される脛骨構成要素に対して前記のような力を与える場合があるからである。いくつかの実施形態においては、1つまたは複数のキール部分16a、16bの挿入角度および位置決めは、最善の固定および最善の脛骨フィット、ならびに骨内における前後歩行安定性および回転安定性を得るために、空間的に最適化され得る。これらの図面に明示されるもの以外のキール部分16a、16bのジオメトリもまた予期される。
いくつかの実施形態による脛骨ベース部材10は、セメント技術または非セメント技術と共に使用するように最適化された表面仕上げを有してもよい。いくつかの実施形態においては、ベース部材は、平滑表面または研磨表面を有し、グリットブラスト表面仕上げ、または他の粗面仕上げならびにリッジ、溝、ステップ、縦溝、棘、返し、およびそれらの組合せなどのテクスチャを有してもよい。また、内側部分12aおよび外側部分12bの底部表面すなわち遠位表面が、ヒドロキシアパタイトを含むまたは含まない多孔性内部成長表面などの骨内部成長構造体を備えてもよい。いくつかの実施形態においては、1つまたは複数のポケットが、セメント技術用のセメントマントルを収容するために、ベース部材の遠位下面すなわち下方下面の上に設けられてもよい。1つまたは複数のポケットが、ワッフル、パターン、溝、リッジ、凹凸、アンダーカット、多孔性部分、突出部、または、多孔性金属材料もしくは構造体の表面処理部分であってもよいバンプ15cなどの、インプラントとセメントマントルとの間の接触表面積を拡大させるための手段を備えてもよい。
図1〜図3に示すキール部分14a、14b、14c、16a、および16bは、外方向表面14a'、14b'、14c'、16a'、16b'を、および内方向表面14a''、14b''、14c''、16a''、16b''をそれぞれ備える。いくつかの実施形態においては、これらの表面には、多孔性内部成長表面、粗面処理部分、ヒドロキシアパタイト、または固定を向上させるための生物学的製剤が含まれてもよい。いくつかの実施形態においては、内方向表面14a''、14b''、14c''、16a''、16b''および外方向表面14a'、14b'、14c'、16a'、16b'は、相互に平行であってもよく、または相互に鋭角で延在してもよい。キール部分14a、14b、14c、16a、16bのそれぞれの表面14a''、14b''、14c''、16a''、16b''、14a'、14b'、14c'、16a'、16b'は、ほぼ平坦状であるように示されるが、より複雑なB-スプライン表面または鋭角表面であってもよい。
図1〜図3のベース部材10は、前方キール部分14cと内側キール部分14aと外側キール部分14bとの間に位置する中間移行部または補強部材18を備える。これらの補強部材18は、いくつかの実施形態においては、インプラントを受けるために必要な骨除去量を最小限に抑えるのに役立ち得る。例えば、内側においては、補強部材18aの計画的中間移行により、キール部分の下縁部が皮質脛骨から離した状態に維持される。このようにすることで、補強部材18は、前方キール部分14cと内側キール部分14aとの間に、および前方キール部分14cと外側キール部分14bとの間に移行区域を形成する。
図4〜図7は、脛骨ベース部材の別の実施形態、すなわちベース部材20を図示する。図1〜図3の実施形態と同様に、脛骨ベース部材20は、内側フィン24aが延在する内側部分22a、外側フィン24bが延在する外側部分22b、および前方フィン24cが延在する連結(または前方)部分22cを備える。また、ベース部材20は、傾斜内側フィン26aおよび傾斜外側フィン26bを備えてもよい。図1〜図3の実施形態と同様に、前方フィン24cは、遠位ノッチ23(図6を参照)を備えてもよい。ベース部材20の上方表面は、内側インサートおよび外側インサートをそれぞれ受けるように構成された凹部の形態の内側ロック部分22a'および外側ロック部分22b'を備えてもよい。また、ベース部材20は、セメントマントルのための、または多孔性内部成長表面であってもよい、内側骨接触表面22a''および外側骨接触表面22b''を備える。
補強部材28a、28bは、骨調製を容易にするために、概して円筒状の形状を有する。例えば、ドリルまたは小径リーマを使用して、キール部分24aと24cと24bとの間の交差部を形成するより厚い領域を受けるように、骨を調製することができる。補強部材28a、28bが円筒状および平滑鋭角形状を有することにより、いくつかの実施形態においては高応力区域となり得る内側部分24aと外側部分24bとの間の切欠部の隅部の強度が概して上昇する。
図8〜図11は、上述のベース部材10および20と同様の特色を有する第3の実施形態の脛骨ベース部材30を図示する。ベース部材30は、図8および図11に示す内側隆起リップ39a、外側隆起リップ39b、および前方隆起リップ39cを備え、これらの隆起リップは、ベース部材30の内側縁部に沿ってベース部材30の全体強度を高めるために、隆起切欠区域の周囲に設けられ得る。この強度の追加は、いくつかの実施形態においては、ねじり力または他の力が後方に加えられた場合にベース部材30に対してかけられるこのねじり力または他の力に耐えるために、特に重要となり得る。
図12〜図15は、いくつかの実施形態と共に上述したベース部材と同様の特色を有する第4の実施形態のベース部材40を図示する。一例としては、図14に示すように、ノッチ43が、より際立っている。また、補強部材48a、48bが後方に延在し、さらに図15に示すように遠位方向において内側キール部分44aなどのキール部分よりもさらに延在するため、補強部材48a、48bの構成が異なる。
図16〜図19は、いくつかの実施形態と共に上述したベース部材と同様の特色をやはり有する第5の実施形態のベース部材50を図示する。一例としては、図17に示すように、補強部材58aおよび58bが、より際立っている。さらに、図17に示すように、傾斜フィン56aおよび56bが、内側部分52a、外側部分52bに関して、他の実施形態とは異なるように位置決めされる。
図20〜図23は、いくつかの実施形態と共に上述したベース部材と同様の特色を有する第6の実施形態のベース部材60を図示する。例えば、ベース部材60は、内側フィン64a、前方フィン64c、および外側フィン64bを備えるが、傾斜フィンを備えない。図22に示したように、前方フィン64cは、溝または他の表面改修部を備える。また、ベース部材60は、(図22〜図23に示すように)ベース部材の上方表面から近位方向に延在する前方隆起リップ69cを備える。
図24〜図29は、いくつかの実施形態と共に上述したベース部材と同様の特色を有する第7の実施形態のベース部材70を図示する。ベース部材70は、内側フィン74a、前方フィン74c、外側フィン74b、および傾斜フィン76a、76bを備える。傾斜フィン76a、76bは、それぞれ内側フィン74aおよび外側フィン74bからある角度で延在する。前方フィン74cは、他の実施形態よりもさらに前方に位置決めされて、その内方表面74c''上の前方皮質骨に係合し、前方皮質に隣接する外側皮質骨表面の上に位置する。ベース部材70は、図26および図29に示す内側隆起リップ79a、外側隆起リップ79b、および前方隆起リップ79cを備え、これらの隆起リップは、ベース部材70の内側縁部に沿ってベース部材70の全体強度を高めるために、隆起切欠区域の内側および外側に沿って設けられ得る。
図30〜図35および図47は、3つのキール部分、すなわち内側キール部分84a、前方キール部分84c、および外側キール部分84bを有する第8の実施形態のベース部材80を図示する。図96は、ベース部材80を受けるように調製された切除済み脛骨220を図示する。図96に示すように、脛骨隆起222は、完全に残される。図35に示すように、前方キール部分84cは、内側キール部分84aおよび外側キール部分84bよりもさらに遠位方向に延在し、これにより、いくつかの実施形態においては、固定が強化され得る。さらに、および先述の実施形態のいくつかと同様に、前方キール部分84cは、脛骨切除平面および/または前方部分82cの下面に対して上-前/下-後間方向に角度を成し延在する(図35を参照)。これにより、いくつかの実施形態においては脛骨の前方皮質と不利に衝突することなく、およびいくつかの実施形態においては連結部分82cを隆起上のACL装着点と衝突するようにさらに後方に配置する必要を伴うことなく、強度および固定のためにキール部分の深さを大きくすることが容易になる。いくつかの実施形態においては、前方キール部分84cの傾斜は、近位脛骨の前方皮質骨の貫通を防止し、または挿入および嵌入の際の近位脛骨の分裂およびひび割れを防止するのに役立つ。いくつかの実施形態においては、前方キール部分84cのステップにより、前方フィン84cと前方脛骨皮質骨との間において保全される骨量が増加する。この特定の実施形態においては、前方キール部分82cの内部表面84c''とベース部材80の骨接触下面82a''、82b''との間の角度αは、約50度〜約90度であり、より好ましくは約65度〜約75度であり、例えば約70度である。また、いくつかの実施形態においては、内側キール部分84aおよび外側キール部分84bが、例えばそれらのキール部分の上部表面などのいくつかの側面において、下-後角度で延在する。
図35に最も良く示すように、いくつかの実施形態においては、(リップ89cに隣接する)前方連結部分84cの後方面および前方キール部分84cの後方面84c''は、近位脛骨切除平面にて交差しなくてもよく、これにより、いくつかの実施形態においては、前方キール部分の調製の際の脛骨隆起の前方部分の脆弱化または骨折の誘発が回避される。換言すれば、これらの2つの表面の交点は、所定の距離(図35に示すr)だけ偏倚され、それにより、保全される隆起が前方キール部分82cのための骨の調製によって損なわれることがなくなる。
また図34および図35に示すように、前方連結部分82cのリップ89cとベース部材80の骨接触下面82a''、82b''との間の角度θは、この特定の実施形態においては、約60度〜約90度であり、より好ましくは約82度〜約88度であり、例えば約85度である。この角度θは、調製された前方隆起の前方ベース部分にて保全される骨量を増加させるためのアンダーカットを効果的に形成し、それにより骨応力を低下させる。換言すれば、隆起の前方切断部は、いくつかの実施形態においては、隆起のベース区域がその近位区域よりも大きくなるようなテーパ状になされ、これにより、隆起222の引き離し強度が改善される。また、角度θにより形成されるアンダーカットにより、骨セメント、パテ、または他の生物学的材料が、隆起222の前方ベース領域まで容易に流れることが可能となり、これにより、前方隆起骨切断部が近位脛骨切除面と交わる前方隆起のベースの隅部に位置し得る応力集中部を、強化し充填することができる。また、骨と脛骨ベース部材80との間のアンダーカット角度θの中および周囲に配置または詰められる材料は、植え込まれると、骨の部分を押し下げ、脛骨ベース部材80の微細動作を防止し、陥没を回避させ得る。前述のように、上述の角度および他のジオメトリ特色は、患者の個々の解剖学的構造に最適に適合するように変更されてもよい。
図30に最も良く示すように、後方フィン84cとこの特定の実施形態の内側部分82aの内面との間の角度γは、約75度〜約90度であり、より好ましくは約82度〜約88度であり、例えば約85.5度である。図32に最も良く示すように、前方連結部分82cと外側部分82bの内面との間の角度βは、この特定の実施形態においては、約90度〜約120度であり、より好ましくは約92度〜約98度であり、例えば約95度である。換言すれば、内側部分82aと外側部分82bとの間の切欠部分の前縁部は、連結部分82cの内側が連結部分82cの外側よりもさらに前方に位置するように、角度を成す。この特定の実施形態においては、ベース部材80の切欠部分の前方側の追加的な前方スペースにより、ACL装着領域の内側にさらに前方に概して位置する、ACLのためのより良好な隙間が形成される。また、連結部分82cの外側をより後方に位置決めすることにより、ACLの後方外側束の装着部との衝突が回避され、非対称設計の強度を向上させるために外側により多くの材料が配置される。特注のまたは特定患者用の脛骨ベース部材については、上述の角度および他のジオメトリ特色は、患者の個別の解剖学的構造に最適に適合するように変更されてもよい。かかる変更は、骨の温存と強度との適切なバランスを満たすように行うことができる。
図30〜図35および図47に示す実施形態においては、キール部分84a、84b、84cは、他のキール部分との交点に近づくにつれて幅広となりすなわち厚くなる。図30〜図35の実施形態においてなど、いくつかの実施形態においては、ベース部材80の前方部分82cの側部上の補強部材88a、88bのこれらの中間移行部および移行部は、ベース部材80の上部表面部分および内部表面部分が内側82aおよび外側82bから前方部分82cへと移行するにつれ、応力集中部を減らす。この場合に、材料厚さは、最小限の脛骨挿入厚さを保全し、前方側からロック部分82a'、82b'内へのインサートの滑入および係合が可能となるように、制限される。
図35に最も良く示すように、内側キール部分84aおよび外側キール部分84bの上下間高さは、後方へと概して低減してもよく、それにより、いくつかの実施形態においては、応力分布の最適化および応力遮蔽を防止するのに十分な可撓性が得られる。さらに、キール部分84a、84b、84cは、脛骨ベース部材80の内側部分82aおよび外側部分82bに対して支持を与えるために、前後方向に概して角度をつけられる。少なくともいくつかの実施形態においては、キール部分84a、84b、84cの角度および前後方向および内外方向の両方におけるキール部分84a、84b、84cの位置決めにより、(a)ベース部材80に後方荷重がかけられる際のベース部材80の各側部部分82a、82bの中央部分の支持と、(b)ベース部材80の内側または外側のいずれかに過度の縁部荷重がかけられる際のベース部材80の内側部分82aおよび外側部分82bの縁部部分の支持との間において、少なくとも幾分かのバランスが得られる。さらに、キール部分84a、84b、84cの角度および位置決めは、比較的幅広の前方キール部分84cを要することなく、かかる荷重を支持するように設計することが可能である。この前方キール部分84cは、他の場合であれば過度に幅広に作製されて、脛骨220の前方皮質と衝突するかまたは貫通して突出する恐れがある。図面は、有角側部キール部分84a、84bの下方縁部が直線状縁部であることを示すが、遠位縁部の形状は、他の実施形態においては、内側キール部分84aおよび外側キール部分84bの深さの変化が後方への距離に対して非線形関数となるように、湾曲状または段状であってもよい。側部キール部分84a、84bの湾曲状または段状の下方縁部(図7の実施形態に示すものなど)により、脛骨ベース部材80内における応力分布をさらに最適化することが可能となり得る。
図30〜図35および図47に図示するものなどのいくつかの実施形態においては、内側キール部分84aおよび外側キール部分84bが、キール部分84a、84bに外周セメントレール87a、87bを連結する1つまたは複数の補強ウェブ85a、85bを有してもよい(図34〜図35)。補強ウェブ85a、85bは、例えば内側部分82aおよび外側部分84aの近位側に位置し、内側脛骨インサート110および外側脛骨インサート120を受けるように構成された(以下において論じる)、切欠凹部またはポケットなどであり得るロック部分82a'、82b'(図32〜図33)の隅部など、任意の高応力点を通るように計画的に配置されてもよい。また、図示しないが、ウェブ85a、85bは、脛骨インサート110、120の下方側もまたウェブ85a、85b用の隙間を与えるための相補的凹部を備える限りにおいては、ロック部分82a'、82b'の上部ポケット部分内に設けられもよい。
図34に示すように、丸角、アール、または隅肉81a、81bが、脛骨ベース部材80の隆起リップ部分89a、89b、89c間に設けられてもよく、それにより、脛骨隆起を受けるように構成された切欠部分の内部表面が形成される。前記丸角、アール、または隅肉81a、81bは、いくつかの実施形態においては、それらの区域の応力集中部を減らし、それにより先行技術の両十字靭帯温存型設計に典型的な鋭角の角に関係する故障を解消することができる。いくつかの実施形態においては、角の丸め量によって、インプラントと脛骨220上の前十字靭帯装着点との間の衝突の誘発を回避させることができる。
さらに、内側縁部に沿ったベース部材80の全体強度を高めるために、他の実施形態と同様に、隆起切欠区域の内側および外側に沿った壁または隆起リップ部分89a、89b、89c(例えば図33を参照)を高くしてもよい。この強度の追加により、少なくともいくつかの実施形態においては、ベース部材80に対する応力および他の力が後方に加えられた場合のそれらに対する抵抗が助長され得る。さらに、隆起リップ部分89a、89b、89cは、下面82a''、82b''と組み合わされた場合には、セメントマントルの境界をより大きく形成するのを助長し、セメントマントルが調整済みの脛骨隆起のベースに沿って成長するのを可能にすることができる。脛骨隆起のベースの隅部および側部に沿った、および隆起とベース部材80との間のこの追加のセメントにより、隆起骨折に対する抵抗性が概して改善され得る。高い壁または隆起リップ部分89a、89b、89cは、セメントマントルおよび調製済みの脛骨隆起の垂直方向壁部の両方から脛骨インサートを隔離する役割をさらに果たし、また内外方向において脛骨インサートを安定化させるためのバトレスとしての役割を果たし得る。
前方連結部分82cは、矢状断面(例えば図35を参照)および上から見た場合(例えば図33を参照)の両方において、略台形の矢状断面形状を画定してもよい。この実施形態においては、前方部分82cは、後方に向かうにつれて幅広となる(内外次元)。かかるジオメトリは、いくつかの実施形態においては、前方部分82cにおける応力集中を制限するのを補助し、応力が応力集中部のより少ない領域へとより前方に流動するのを助長することによってより均一な応力分布を促進させる。
この特定の実施形態においては、脛骨ベース部材80の前方連結部分82cは、後方に向かってより厚くなるように(上下次元)傾斜をつけられる。これにより、いくつかの実施形態においては、ベース部材80が後方に荷重を受けた場合の応力分布を均一にするためにベース部材80の前方部分における可撓性は依然としてより高い状態にしつつ、隆起切欠部の縁部付近におけるベース部材80の強度を上昇させることができる。例えば、内側部分82aまたは外側部分82bの一方が、他方よりも後方に荷重を受けると(例えば深屈曲において)、ねじり力が、前方部分82cにおいて上昇する場合がある。かかる状況においては、前方部分82cのより薄い前方部より生じる可撓性により、ねじり応力がより均一に分散され、前方部分82cおよび高い前方隆起リップ89cのより厚い後方部分により、追加の強度および剛性が与えられる。
図41は、脛骨インサート110および120が上に取り付けられた脛骨ベース部材80を図示する。図41に示すように、前方部分82cのより厚いリップ部分89cからよりくぼんだ内側隆起リップ89aおよび外側隆起リップ89bにかけての移行部により、ベース部材80の隆起切欠部部分の隅部の高応力区域に追加的な材料が与えられる。したがって、内側リップ89aおよび外側リップ89bは、脛骨ベース部材80の強度に悪影響を与えることなく、前方部分82cおよび前方隆起リップ89cよりも短くすることが可能となる。さらに、内側リップ89aおよび外側リップ89bの高さを縮小することにより、特に薄いポリマーインサート110、120が使用される例においては、リップ89a、89bの上部と大腿骨構成要素400との間の接触を防止することが可能となる。
図32〜図33に戻ると、脛骨ベース部材80の上方側すなわち近位側は、内側プラトーロック部分82a'および外側プラトーロック部分82b'を備えてもよく、これらのロック部分はそれぞれ、ポリマー脛骨インサートを固定する役割を果たすロック細部を有する。かかるロック細部には、例えば、1つまたは複数のアンダーカット、蟻継ぎ、雄雌連結部、溝、リッジ、圧入連結部、返し、ラッチ、ペグ、磁石、および当技術において認知されている他の連結手段などが含まれ得る。ロック細部は、以下において論じるようなモバイルベアリング用途向けのインサートの適度な回転動作または並進動作を可能にするものであってもよい。図38〜図46は、は、内側関節運動インサート110および外側関節運動インサート120を組み付けられた脛骨ベース部材80を図示する。いくつかの実施形態においては、脛骨ベース部材80および/または脛骨インサート110、120の外周部が、切除済みの近位脛骨の外周部と近接して位置合わせされる。
図示しないが、脛骨ベース部材80の上方表面は、モバイルベアリングと共に使用するように構成されてもよい。換言すれば、いくつかの実施形態においては、内側ロック部分および外側ロック部分は、インサートのある有限回転動作を可能にしつつ、ベース部材に内側インサートおよび外側インサートを固定するための手段を備えてもよい。かかる手段は、例えば、5自由度においてインサートをロックしつつ依然としてベース部材に対するインサートの制御下回転を可能にする、ペグインホール構成または円形アンダーカットなどの、雄雌連結部を備えてもよい。前後方向および内外方向のいずれか1つまたは複数の方向におけるインサートの可制御並進動作を可能にする、トラックアンドフォロワなどの他の手段が設けられてもよい。
図36〜図37は、第9の実施形態の脛骨ベースプレート、すなわち脛骨ベースプレート90を図示する。本明細書に記載される先述の実施形態のいくつかと同様に、脛骨ベース部材90は、後退角を成すキール部分を備える。この特定の実施形態においては、キール部分94a、94b、94cは、インプラント挿入の際の骨圧迫を増加させ、ステップの角に高応力ゾーンを形成するために、段状になされる。また、段状キール部分94a、94b、94cを有するベース部材90は、セメント用途および非セメント用途の両方についてより良好な固定を促進させ得る。いくつかの実施形態においては、脛骨ベース部材を受けるように脛骨を調製するために使用される工具には、締り嵌め係合および圧入係合を多少なりとも生じさせるように段状になされたまたはなされないパンチが含まれ得る。
図97〜図98は、第10の実施形態の脛骨ベースプレート、すなわち脛骨ベースプレート1700を図示する。本明細書に記載される先述の実施形態のいくつかと同様に、脛骨ベース部材1700は、後退角を成すキール部分を備える。また、この特定の実施形態は、ペグ1710、または調製済みの脛骨220との固定を向上させるための他の適切な構造体を備える。
図49〜図52は、内側隆起リップ89a'〜89a''''および外側隆起リップ89b'〜89b''''のそれぞれを有するベース部材などの脛骨ベース部材80a〜80dと、調製済みの脛骨220の脛骨隆起222との間の対合ジオメトリを示す、正面冠状断面図である。これらの図に示すように、前十字靭帯(ACL)310および後十字靭帯(PCL)320の一方または両方が保全される。図53は、調製済みの脛骨220および脛骨隆起222に対する、インサート110、120と組み付けられた脛骨ベース部材80の正面冠状断面図である。
いくつかの実施形態においては、相対前方キール部分長さおよび角度は、収集されたデータに基づき最適化され得る。固定前方キール部分長さを所与とした場合に、垂直からの前方キール部分の角度を増大させることにより、前方キール部分によって前方脛骨隆起にアンダーカットが施される量が概して増大すること、および過度に大きな角度によってベース部材の強度が低下し得ることが、判明している。過度に多量の前方キール部分により、隆起にアンダーカットが施される場合には、隆起は、やはり損なわれ得る。脛骨ベース部材の実施形態のいくつかは、ベース部材全体にわたってより効率的に応力が分散されるように形状を最適化することと、破損することが知られていた従来の脛骨ベース部材設計を解析することにより目標強度を精査することと、反復的にコンピュータシミュレーションを実行することとを組み合わせることによって実現された。死体解剖研究中に受領した入力を使用して、解剖学的観点から許容可能な骨除去の量および区域を特定し、また、かかる情報を利用して、様々な実施形態において強度を高め初期固定を向上させるために最適なキール部分の個数、ジオメトリ、および配向を判定した。本発明は、材料強度および材料特性とは無関係に設計の堅牢性を高めるために、高い耐疲労性および低い耐疲労性を有する様々な材料による同一の脛骨ベース部材設計の製造を考慮に入れた。
いくつかの実施形態においては約70度である前方キール部分の角度と組み合わされて選択されるキール全体のこの特定の形状により、「自動固定」特色が得られる。換言すれば、前方キール部分により、海綿骨のアンダーカットが施される(近位脛骨プラトーに対して)ため、引き抜き力に対抗する押し下げ力が生じる。
また、脛骨プロテーゼを植え込む方法が開示される。この方法は、切除深さを決定するステップと、プロテーゼにとって好ましい空間配向を決定するステップと、脛骨隆起およびそれに装着されるACL/PCLを損なうことなく内側脛骨プラトー骨部分および外側脛骨プラトー骨部分を切除するステップと、脛骨プロテーゼの下面に設けられた1つまたは複数の固定特色部に対応するために必要な受け部分をブローチ加工するステップと、セメント技術または非セメント技術を利用して脛骨プロテーゼを設置するステップとを含む。
2. 脛骨インサート
上述のおよび他の実施形態は、ベース部材80と組み付けられた状態で図38〜図44に図示される内側インサート110および外側インサート120などの、改良された脛骨インサートを提供する。いくつかの実施形態においては、内側インサート110は、大腿骨構成要素の上に存在する内反継ぎ目に対合するように外側インサート120よりも薄い。いくつかの実施形態においては、例えば、外側インサート120は、大腿骨構成要素の3°の内反継ぎ目に合致する3°の内反継ぎ目を形成するために、内側インサート110よりも約2.5mm厚くてもよい。いくつかの実施形態の脛骨関節ジオメトリは、内側インサート110の上の凹型内側部分と、外側インサート120の上の凸型外側部分とを概して備える。環状方向整合部が、インサート110、120の一方または両方の内方部分の上に存在してもよい。この環状方向整合部は、例えば、以下においてさらに説明するように前後方向に沿って高さが変動し得る近心リップを備えてもよい。
図54〜図58は、外側インサート120の一実施形態の種々の図を示し、図59〜図63は、内側インサート110の一実施形態の種々の図を示す。
図54〜図58の外側インサート120は、上方関節表面を画定し、様々な平面内に複数の異なる輪郭を画定する。図57および図58は、ある冠状平面(図57)および矢状平面(図58)における外側インサート120の断面図である。図57は、外側インサート120の比較的前方の冠状断面により画定される輪郭126aを図示する。図58は、外側インサート120の比較的中央の矢状断面により画定される輪郭124bを図示する。図90a〜図90eは、インサートの比較的近心の部分(例えば図90a)から比較的外方の部分(例えば図90e)にかけてのインサートの輪郭を示す、左外側インサートの一実施形態の一連の矢状断面である。図91a〜図91kは、図90a〜図90eに図示するものと同一の実施形態の一連の冠状断面であり、図91a〜図91kの冠状断面は、インサートの比較的前方の部分(例えば図91a)から比較的後方の部分(例えば図91k)へと前進する。
図54〜図58および図90〜図91の実施形態に示すように、および以下においてさらに詳細に説明するように、外側インサート120は、近心リップ128および周囲斜角面129を画定する。いくつかの実施形態においては、外側インサート120の前方部分および前方輪郭の少なくともいくつかの部分が、インサート120の他の部分よりも、大腿骨顆表面に対して比較的整合する。また、図56に示すように、外側インサート120は、外周ステップ127a、127bを備えてもよい。図56および図58は、脛骨ベース部材に対して外側インサート120を固定するために使用されるロック機構122を図示する。
図54〜図58および図90〜図91の実施形態に示すように、近心リップ128は、インサート120の他の部分および他の輪郭に比べて高くなされる。インサート120の中央部分を通る断面などのインサート120の矢状断面を図示する図58に示すように、この高い近心リップ128は、インサート120の前方部分から後方部分まで延在する。いくつかの実施形態においては、近心リップ128は、外側大腿骨の並進移動に対する抵抗をもたらし、大腿骨構成要素400と脛骨隆起222との間の衝突を防止する。近心リップの高さは、所望の抵抗レベルを実現するように選択することが可能であり、より高いほどより大きな抵抗が得られる。これらの実施形態において示すように、インサート120の他の部分に対する近心リップの高さは、前後方向に延在するにつれて、徐々に低くなる。図54〜図58および図90〜図91の実施形態においては、外側インサート120の(斜角面129の付近の)外方側部部分は、実質的に平坦であり、大腿骨顆関節表面に対して殆どまたは全く冠状方向整合部を有さない。いくつかの実施形態においては、近心リップ128の最大高さは、実質的に平坦な外方側部部分に対して約0.025インチ(0.635mm)〜約0.125インチ(3.18mm)の範囲である。いくつかの実施形態においては、近心リップ128の最大高さは、外側インサート120については約0.035インチ(0.889mm)〜約0.065インチ(1.65mm)である。
図59〜図63は、内側インサート110の一実施形態を図示する。この内側インサート110は、上方関節表面を画定し、様々な平面内に複数の異なる輪郭を画定する。例えば、図62は、インサート110の比較的中央の部分における内側インサート110の冠状断面図であり、冠状断面輪郭116aを示す。図63は、インサートの比較的中央の部分における内側インサート110の矢状断面を示し、輪郭114bを示す。図92a〜図92eは、左内側インサートの一実施形態の一連の矢状断面図であり、インサートの比較的近心の部分(例えば図92a)から比較的外方の部分(例えば図92e)にかけてのインサートの輪郭を図示する。図93a〜図93mは、図92a〜図92eに示すものと同一の実施形態の一連の冠状断面であり、図93a〜図93mの冠状断面は、インサートの比較的前方の部分(例えば図93a)から比較的後方の部分(例えば図93m)へと前進する。
また、外側インサートと同様に、内側インサート110は、近心リップ118および周囲斜角面119を備える(例えば図60)。いくつかの実施形態においては、インサート110の前方近心部分は、インサートの他の部分よりも、対応する大腿骨構成要素に対してより整合する。また、図60に示すように、内側インサート110は、外周ステップ117a、117bを備える。図61および図63は、脛骨ベース部材に対して内側インサート110を固定するために使用されるロック機構112を図示する。
図62〜図63および図92〜図93に示すように、近心リップ118は、インサート120の他の部分および輪郭に比べて高くなされる。インサート110の中央部分を通る断面などのインサート110の矢状断面を図示する図63に示すように、この高い近心リップ118は、インサート110の前方部分から後方部分まで延在する。いくつかの実施形態においては、近心リップ118は、外側大腿骨の並進移動に対する抵抗をもたらし、大腿骨構成要素400と脛骨隆起222との間の衝突を防止する。近心リップの高さは、所望の抵抗レベルを実現するように選択することが可能であり、より高いほどより大きな抵抗が得られる。これらの実施形態において示すように、インサート110の他の部分に対する近心リップの高さは、前後方向に延在するにつれて、徐々に低くなる。図62〜図63および図92〜図93の実施形態においては、内側インサート110の(斜角面119の付近の)外方側部部分は、実質的に平坦であり、大腿骨顆関節表面に対して殆どまたは全く冠状方向整合部を有さない。いくつかの実施形態においては、近心リップ118の最大高さは、実質的に平坦な外方側部部分に対して約0.025インチ(0.635mm)〜約0.125インチ(3.18mm)の範囲である。いくつかの実施形態においては、近心リップ118の最大高さは、内方インサート118については約0.035インチ(0.889mm)〜約0.065インチ(1.65mm)である。
図64〜図67は、ある関節置換処置において大腿骨構成要素400および膝蓋骨構成要素600などの他の構成要素と共に使用される場合の、図54〜図63の内側インサート110および外側インサート120の運動学をグラフによりおよび図により示す。本発明者は、LifeMOD(商標)コンピュータシミュレーションを使用することにより、内側脛骨インサート110の上に近心リップ118を設けることによって、大腿四頭筋角度すなわち「Q角度」に起因する膝蓋骨により大腿骨構成要素400に対して加えられる外側力に応答した大腿骨構成要素400の外側への並進移動が防がれることを確認した。近心リップ118を伴わないいくつかの実施形態においては、大腿骨構成要素400は、膝蓋骨の剪断により、屈曲状態において外側に並進移動する場合があり、これにより、内側顆408が後十字靭帯320の装着点および周囲の骨220、222に過度に近接するまで移動する環境がもたらされる。いくつかの実施形態においては、プロテーゼの性能全体を先行技術の設計よりも上回るように高めることに加えて、高い近心リップ118は、脚が進展状態にある場合に、追加的な脛骨-大腿骨間接触をさらに生じさせる。いくつかの実施形態においては、内側インサート110が近心リップ118を備え、外側インサート120が近心リップ128を備えないことが予期されるが、近心リップ118、128は、安定性を高めるために両インサート110、120に付加されてもよい。
図64〜図66は、図38〜図46の実施形態において示されるインプラント100と組み合わせて使用された場合の、大腿骨インプラント400の内側への大腿骨の戻り旋回、外側への大腿骨の戻り旋回、および大腿骨の外旋のそれぞれをグラフにより示す。いくつかの実施形態においては、これは、脛骨インサートの正中線および外方周囲縁部にかけての大腿骨構成要素に隣接する領域において過度に整合する冠状プロファイルを使用する、少なくともいくつかの先行の両十字靭帯温存型設計とは対照的なものとなり得る。いくつかの先行技術の設計において見られるこの過度の整合は、大腿骨構成要素の内部-外旋を不利に制約し、内側-外側並進移動を減少させるかまたは解消する。また、少なくともいくつかの公知の設計は、インサートの前方部分および後方部分において高い整合量を示しており、これは、膝の伸展および屈曲の際に大腿骨の回転を不利に制限する。この特定の実施形態においては、図68に示す設計は、脛骨の正中線に対する冠状整合を概して与えるに過ぎず、前記冠状整合は、インサートの後縁部の方向へと徐々に低減する。整合のこの低減により、この特定の設計は、大腿骨構成要素400の内旋および外旋をより自由に可能にし、大腿骨構成要素400が脛骨プロテーゼ100に対して外旋される屈曲時の正常な膝の運動学をより近似的に再現する。しかし、他の実施形態は、他の先行技術の設計のインサートと同様の比較的高い整合性のインサートを備えてもよい。
いくつかの例においては、複数の異なる後方傾斜角度オプションが、脛骨インサート110および/または120に対して与えられてもよい。一実施形態においては、110および/または120などのインサートは、それぞれ異なる量だけ後方へと薄くなされることにより、インサート110、120の下部表面に対する撓曲-伸展角度だけ関節表面を効果的に回転させ、より後方の傾斜を与える。このようなオプションにより、いくつかの実施形態においては、外科医は、膝が屈曲状態にある場合の関節弛緩性を選択的に調節することが可能となる。例えば、複数対の内側インサート110および外側インサート120が、設けられてもよく、各対は、約1〜4度の間の特定の角度だけ、例えば2度だけ、他の対と後方傾斜において異なる。他のオプションは、対の内側インサート110および外側インサート120を備えてもよく、内側インサート110の後方傾斜は、外側インサート120の後方傾斜とは異なる。このようなオプションにより、脛骨220の再切断を必ずしも必要とはせずに、屈曲スペースを調節することが概して可能となる。また、内側インサート110および外側インサート120のそれぞれについての複数の厚さオプションは、上述のオプションが適切な靭帯バランスをもたらすように、与えられる。インサートの厚さ、内外傾斜、および前後傾斜の様々な組合せおよび設定を利用して、個々の患者の特定の解剖学的ニーズに適合させてもよい。また、複数の厚さ、内外傾斜、および前後傾斜のこれらのオプションは、単一のインサートを使用しつつこれらの設定を実現するように、脛骨ベースプレートにおいて設定されてもよい。
いくつかの実施形態においては、内側インサート110および外側インサート120の関節ジオメトリは、図69、図71、図73、図75、図78、および図80に示すように凹型の内側関節表面および外側関節表面を備える単一の十字靭帯含有インサート500によって与えられてもよい。図80に示すように、インサート500の外側部分510は、内側部分よりも厚くてもよく(いくつかの実施形態においては、約2.5mm厚い)、これにより、図示する大腿骨構成要素400に機能性が与えられる。この特定の実施形態においては、このより厚い外側部分510は、大腿骨構成要素400上に存在する内反継ぎ目に合致する役割を果たす。
他の実施形態においては、異なる後方傾斜角度または厚さをそれぞれ有する内側インサート110および外側インサート120が、設けられてもよく、異なる内側側副靭帯および外側側副靭帯のバランスニーズに対応するために様々な組合せにおいて使用されてもよい。いくつかの例においては、複数のサイズを有するインサート110、120のセットが、外科インプラントキット内に用意されてもよく、ある特定のインサート110、120の下部平面とそれに対応する関節運動表面との間の一般角が、インサート同士の間で変動する。この角度は、前後方向および内外方向のいずれかまたは両方において、個別にまたは共に増減してもよい。複数の後方傾斜オプションを与えることにより、脛骨220の再切断の必要性が低下し、有利となる。
図56および図68は、屈曲の際のおよび外側大腿骨の後退による大腿骨構成要素400の外旋を容易にする一方で、内側大腿骨顆408が、いくつかの実施形態により提供されるような内側インサート110の矢状断面凹型ジオメトリによって制約を受ける、凸型外側インサート120の一例を図示する。
別個の脛骨インサート110、120を使用することに対する別の代替例として、図88に示す脛骨ベース部材1500が、一体形成モノリシック関節運動表面を備えてもよい。図89に示すものなどの他の実施形態は、金属フォームなどの多孔性構造体材料1602から形成された脛骨プロテーゼ1600を備えてもよく、関節運動表面1604は、図89に示すように、多孔性構造体1602の近位領域にモジュール式にまたは一体的に設けられる。例えば、関節運動表面1604は、多孔性構造体の近位側に配設された固体金属、セラミック、ポリマー、コーティング、または従順材料として形成されてもよい。これは、選択的レーザ焼結(SLS)、電子ビーム溶接(EBM)、3D印刷、または光造形などの従来の高速製造技術を利用して実現されてもよい。あるいは、多孔性構造体1602は、それぞれ異なる材料の多孔性構造体1602および関節運動表面1604を有するモノリシックベース部材1600を形成するために、ポリマーを用いてオーバーモールドされてもよい。
3. 大腿骨構成要素
また、改良された大腿骨構成要素が用意される。例えば、図67〜図75に示す大腿骨構成要素400は、内側顆408、および後方外側斜角面404を備える外側後方顆406を備える(例えば図68〜図69、図72〜図74を参照)。図74〜図75に示すように、いくつかの実施形態においては、後方外側斜角面404は、約1〜約5mmの、より好ましくは約2〜約4mmの、例えば約2.8mmの深さまたは距離dと、約0〜約25度の、より好ましくは約5〜約15度の、例えば約10度の角度Φとを有し、それにより、深い膝の屈曲における膝窩腱などの後方外側組織との間の隙間を形成する。斜角面404は、遠位大腿骨切断部と対合するように構成された近位骨係合表面から距離Dにて始まってもよく、前記距離Dは、例えば約3〜約20mm、より好ましくは約8〜約15mm、例えば約11mmである。距離dおよびDは、大腿骨構成要素400のサイズの増大により、比例的にまたは非比例的に増加してもよい。いくつかの実施形態においては、例えば、より大きなサイズの大腿骨構成要素400は、約10°の角度Φおよび約11mmの距離Dを使用してもよく、より小さなサイズの大腿骨構成要素400は、約10mmのより小さな距離Dを使用してもよい。
同様に、内側後方顆408は、その内方表面上に、図74に示すように約0〜約10度の、より好ましくは約3〜約7度の、例えば約5度の角度Ψを有する、図74、図76、図79〜図81に示す後方外側斜角面410を備えてもよい。かかる斜角面は、後方内側顆408の内方矢状半径の周囲で後方に傾斜され得る別の斜角面470と組み合わされてもよく、それにより、骨対応範囲を縮小させることなく脛骨隆起222および後十字靭帯320との間に追加的な隙間を与える。いくつかの実施形態においては、後方外側斜角面470は、大腿骨構成要素400の膝蓋骨接触区域の直ぐ後方から始まり、したがって、大腿骨構成要素の顆間膝蓋骨接触領域412の周囲で後方に傾斜されなくてもよい。代わりに、後方外側斜角面470は、内側大腿骨顆408の後方部分においてより明確となり得る。また、脛骨隆起222の上縁部は、大腿骨構成要素400との衝突をさらに回避するために、骨鉗子を使用して傾斜角をつけられてもよい。
図94は、一態様による大腿骨構成要素450の内側顆455の内側矢状断面図である。内側後方顆455は、その内方表面上に、後方外側斜角面470を備えてもよい。図95a〜図95kは、後方外側斜角面470を図示する図94の線A-A〜線K-Kに沿った種々の冠状断面図である。図95a〜図95kに示すように、大腿骨構成要素は、線A-A、線J-J、および線K-Kに沿って見た場合に、丸み縁部460を備え、線B-B、線C-C、線D-D、線E-E、線F-F、線G-G、線H-H、線I-Iに沿って見た場合に、後方外側斜角面470を備える。後方外側斜角面470の角度Ψは、いくつかの実施形態においては約15〜約40度である。
図68に示すように、大腿骨構成要素400の前方フランジは、いくつかの先行技術の大腿骨設計に共通であり得る支帯組織に対する張力を低減させるために、外側および/または内側に前方外側斜角面402を備えてもよい。
対応する図面を参照として上述したような例示的な実施形態に対して、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことが可能であり、したがって、前述の説明に含まれ、添付の図面に図示される全ての事項は、限定的なものではなく例示的なものとして解釈されるべきである。例えば、開示される脛骨インサートの新規の特色が、脛骨インサート試験などの計測、および植え込まれるように設計されたインプラントに対して、容易に適用され得る。したがって、本発明の幅および範囲は、上述の例示的な実施形態のいずれによっても限定されるべきではなく、代わりに本明細書に添付される任意の特許請求の範囲およびそれらの均等物のみにしたがって規定されるべきである。さらに、当業者は、任意の適合し得る組合せまたは置換において、上記の実施形態で開示される特色のいずれかまたは全てを使用し得ることが、予期される。
8 切欠部分
10 ベース部材
12a 内側部分
12b 外側部分
12c 連結部分
13 遠位方向ノッチ
14a キール部分
14a' 外方向表面
14a'' 内方向表面
14b キール部分
14b' 外方向表面
14b'' 内方向表面
14c キール部分
14c' 外方向表面
14c'' 内方向表面
15a リップ
15b リップ
15c バンプ
16a キール部分
16a'' 内方向表面
16b キール部分
16b'' 内方向表面
18 補強部材
20 ベース部材
22a 内側部分
22a' 内側ロック部分
22a'' 内側骨接触表面
22b 外側部分
22b' 外側ロック部分2
22b'' 外側骨接触表面
22c 連結(または前方)部分
23 遠位ノッチ
24a 内側フィン、キール部分
24b 外側フィン、キール部分
24c 前方フィン、キール部分
26a 傾斜内側フィン
26b 傾斜外側フィン
28a 補強部材
28b 補強部材
30 脛骨ベース部材
39a 内側隆起リップ
39b 外側隆起リップ
39c 前方隆起リップ
40 ベース部材
43 ノッチ
44a 内側キール部分
48a 補強部材
48b 補強部材
50 ベース部材
52a 内側部分
52b 外側部分
56a 傾斜フィン
56b 傾斜フィン
58a 補強部材
58b 補強部材
60 ベース部材
64a 内側フィン
64b 外側フィン
64c 前方フィン
69c 前方隆起リップ
70 ベース部材
74a 内側フィン
74b 外側フィン
74c 前方フィン
74c'' 内方表面
76a 傾斜フィン
76b 傾斜フィン
79a 内側隆起リップ
79b 外側隆起リップ
79c 前方隆起リップ
80 ベース部材
80a 脛骨ベース部材
80b 脛骨ベース部材
80c 脛骨ベース部材
80d 脛骨ベース部材
81a 丸角、アール、または隅肉
81b 丸角、アール、または隅肉
82a 内側部分
82a' ロック部分
82a'' 骨接触下面
82b 外側部分
82b' ロック部分
82b'' 骨接触下面
82c 前方部分、連結部分、前方キール部分、前方連結部分
85a 補強ウェブ
85b 補強ウェブ
87a 外周セメントレール
87b 外周セメントレール
88a 補強部材
88b 補強部材
89a 隆起リップ部分、内側隆起リップ
89a' 内側隆起リップ
89a'' 内側隆起リップ
89a''' 内側隆起リップ
89a'''' 内側隆起リップ
89b 隆起リップ部分、外側隆起リップ
89b' 外側隆起リップ
89b'' 外側隆起リップ
89b''' 外側隆起リップ
89b'''' 外側隆起リップ
89c リップ、隆起リップ部分、前方隆起リップ
90 脛骨ベースプレート、脛骨ベース部材
94a キール部分
94b キール部分
94c キール部分
100 インプラント、脛骨プロテーゼ
110 内側脛骨インサート、内側関節運動インサート
112 ロック機構
114b 輪郭
116a 冠状断面輪郭
117a 外周ステップ
117b 外周ステップ
118 近心リップ
119 周囲斜角面
120 外側脛骨インサート
122 ロック機構
124b 輪郭
126a 輪郭
127a 外周ステップ
127b 外周ステップ
128 近心リップ
129 周囲斜角面
220 脛骨
222 脛骨隆起
310 前十字靭帯(ACL)
320 後十字靭帯(PCL)
400 大腿骨構成要素
402 前方外側斜角面
404 後方外側斜角面
406 外側後方顆
408 内側顆
410 後方外側斜角面
412 顆間膝蓋骨接触領域
450 大腿骨構成要素
455 内側後方顆
460 丸み縁部
470 後方外側斜角面
500 十字靭帯含有インサート
510 外側部分
600 膝蓋骨構成要素
700 脛骨ベースプレート、脛骨ベース部材
1500 脛骨ベース部材
1600 脛骨プロテーゼ、モノリシックベース部材
1602 多孔性構造体材料
1604 関節運動表面
1700 脛骨ベースプレート
1710 ペグ
10 ベース部材
12a 内側部分
12b 外側部分
12c 連結部分
13 遠位方向ノッチ
14a キール部分
14a' 外方向表面
14a'' 内方向表面
14b キール部分
14b' 外方向表面
14b'' 内方向表面
14c キール部分
14c' 外方向表面
14c'' 内方向表面
15a リップ
15b リップ
15c バンプ
16a キール部分
16a'' 内方向表面
16b キール部分
16b'' 内方向表面
18 補強部材
20 ベース部材
22a 内側部分
22a' 内側ロック部分
22a'' 内側骨接触表面
22b 外側部分
22b' 外側ロック部分2
22b'' 外側骨接触表面
22c 連結(または前方)部分
23 遠位ノッチ
24a 内側フィン、キール部分
24b 外側フィン、キール部分
24c 前方フィン、キール部分
26a 傾斜内側フィン
26b 傾斜外側フィン
28a 補強部材
28b 補強部材
30 脛骨ベース部材
39a 内側隆起リップ
39b 外側隆起リップ
39c 前方隆起リップ
40 ベース部材
43 ノッチ
44a 内側キール部分
48a 補強部材
48b 補強部材
50 ベース部材
52a 内側部分
52b 外側部分
56a 傾斜フィン
56b 傾斜フィン
58a 補強部材
58b 補強部材
60 ベース部材
64a 内側フィン
64b 外側フィン
64c 前方フィン
69c 前方隆起リップ
70 ベース部材
74a 内側フィン
74b 外側フィン
74c 前方フィン
74c'' 内方表面
76a 傾斜フィン
76b 傾斜フィン
79a 内側隆起リップ
79b 外側隆起リップ
79c 前方隆起リップ
80 ベース部材
80a 脛骨ベース部材
80b 脛骨ベース部材
80c 脛骨ベース部材
80d 脛骨ベース部材
81a 丸角、アール、または隅肉
81b 丸角、アール、または隅肉
82a 内側部分
82a' ロック部分
82a'' 骨接触下面
82b 外側部分
82b' ロック部分
82b'' 骨接触下面
82c 前方部分、連結部分、前方キール部分、前方連結部分
85a 補強ウェブ
85b 補強ウェブ
87a 外周セメントレール
87b 外周セメントレール
88a 補強部材
88b 補強部材
89a 隆起リップ部分、内側隆起リップ
89a' 内側隆起リップ
89a'' 内側隆起リップ
89a''' 内側隆起リップ
89a'''' 内側隆起リップ
89b 隆起リップ部分、外側隆起リップ
89b' 外側隆起リップ
89b'' 外側隆起リップ
89b''' 外側隆起リップ
89b'''' 外側隆起リップ
89c リップ、隆起リップ部分、前方隆起リップ
90 脛骨ベースプレート、脛骨ベース部材
94a キール部分
94b キール部分
94c キール部分
100 インプラント、脛骨プロテーゼ
110 内側脛骨インサート、内側関節運動インサート
112 ロック機構
114b 輪郭
116a 冠状断面輪郭
117a 外周ステップ
117b 外周ステップ
118 近心リップ
119 周囲斜角面
120 外側脛骨インサート
122 ロック機構
124b 輪郭
126a 輪郭
127a 外周ステップ
127b 外周ステップ
128 近心リップ
129 周囲斜角面
220 脛骨
222 脛骨隆起
310 前十字靭帯(ACL)
320 後十字靭帯(PCL)
400 大腿骨構成要素
402 前方外側斜角面
404 後方外側斜角面
406 外側後方顆
408 内側顆
410 後方外側斜角面
412 顆間膝蓋骨接触領域
450 大腿骨構成要素
455 内側後方顆
460 丸み縁部
470 後方外側斜角面
500 十字靭帯含有インサート
510 外側部分
600 膝蓋骨構成要素
700 脛骨ベースプレート、脛骨ベース部材
1500 脛骨ベース部材
1600 脛骨プロテーゼ、モノリシックベース部材
1602 多孔性構造体材料
1604 関節運動表面
1700 脛骨ベースプレート
1710 ペグ
Claims (1)
- 明細書および添付図面に関連付けて実質的に説明された脛骨プロテーゼ。
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