JP2530018B2 - 関節人工器官のための関節ソケット部材 - Google Patents

関節人工器官のための関節ソケット部材

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JP2530018B2
JP2530018B2 JP1031284A JP3128489A JP2530018B2 JP 2530018 B2 JP2530018 B2 JP 2530018B2 JP 1031284 A JP1031284 A JP 1031284A JP 3128489 A JP3128489 A JP 3128489A JP 2530018 B2 JP2530018 B2 JP 2530018B2
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ハウメディカ ゲーエムベーハー
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    • A61F2220/00—Fixations or connections for prostheses classified in groups A61F2/00 - A61F2/26 or A61F2/82 or A61F9/00 or A61F11/00 or subgroups thereof
    • A61F2220/0025—Connections or couplings between prosthetic parts, e.g. between modular parts; Connecting elements
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    • A61F2220/0033—Connections or couplings between prosthetic parts, e.g. between modular parts; Connecting elements made by longitudinally pushing a protrusion into a complementary-shaped recess, e.g. held by friction fit

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、関節人工器官のための関節ソケット部材
に関し、特に、股関節の人工器官のための股関節ソケッ
ト部材で、カップ状または貝殻状のカップ部材が骨に固
定され、その関節側は、たとえば半球状のカップ様の凹
面を備え、滑動式のソケットや関節頭部を受け入れるイ
ンレーと融和するように構成された関節ソケット部材に
関する。
関節ソケット部材の固定・挿入は、主としてソケット
本体を骨物質にねじ込むことによって行う。この固定・
挿入はたとえば複数のねじ山の登り（flight:フライ
ト）部分が、ソケット本体部から側面へ放射状に突出し
ているセルフタッピングネジにより行われる。
この発明の目的は、人工器官の骨への固定を強化し、
また外科手術中に人工器官の取り付けを容易にし、治癒
がより早く確実に進むようにすることを目的とする。
従って、この明細書の最初の部分で示した関節人工器
官においては、この発明は請求項（１）に示す特徴が特
に顕著である。
これとともに、本発明による人工器官の、骨に取り付
けたり、骨の中に止着される部分は、一方では遊離した
骨材を外科手術中に内部に導入でき、その後の取り扱い
段階でずれないような構造であり、他方ではこれによっ
て人工器官の内部で、骨組織が枝状に成長し、または網
目状となった系による橋状の構造により隣接する部分に
対する増強した固定力により固定される。
好ましくは、この発明によれば、２つのカップを支持
する支持部材は相互に関連し、かつ、２個のカップの間
に放射状または横断的に連結され、この構成は請求項
（２）に説明されている。骨に面したカップの支持部材
はその結果、骨に成長する要素をカップ間の空隙内に導
入する。
開口部はいかなる所望の横断面形状とすることもでき
るが、製造上の観点からみると最も有利な形状は円形ま
たは長円形であると考えられる。
その関係で、請求項（５）に記載の開口部の配列は特
に有利である。その形状について考慮すると、開口部は
特別な方向性を以て配列され、たとえば強度という点で
もこのような配列が最適となっている。
この発明によって達成される人工器官の骨との間の強
化された成長架橋により、セルフタッピングネジの表面
部分またはフライト部分の大きさおよび数もまた減らす
ことができ、外科手術中に行われる作業を向上させるこ
とができる。
望ましい構造は、請求項（６）に記載の特徴の組み合
わせによって説明される。
請求項（７）および（８）に従うと、カップは異なっ
た外形であってもよく、２個のカップの配列は請求項
（９）に示したものに記載されたものが好ましい。
組織親和性があるとして知られている材料、特にチタ
ン、ビタリウム等の高度の合金とした金属を、カップ部
材の材料として用いることができる。カップ部材に配置
されたインレーまたは滑動式のカップは、滑動式のカッ
プが多くの場合金属製であるものの、壁の厚さが約5mm
の高密度ポリエチレンで製作してもよい。
導入される骨物質は、患者本人の骨組織や細挫骨材料
であっても、（器官バンクで保存されている）体外より
導入された異質な骨組織や細挫骨材料であってもよいこ
とがわかっている。
この発明では、この種の内部人工器官は実質的にから
だに対して開いた状態で供給することにより、急速な成
長架橋に加え、この発明は成長した骨部に対してもその
後の自然な供給を行うことが示されている。
特に好ましい形状の関節ソケット部材は、請求項（1
0）に示す単純化した構造とすることもできる。ただ
し、請求項（11）から（14）に示すように、材料を節約
した小型な構造物による具体例のほうが有利である。こ
の場合、中間空隙の放射方向の厚み、又は網目状構造部
分の厚みは、約５ないし10mmである。
特にこの構造では、より大きな直径の滑動式のソケッ
トを用いることが可能である。関節球の直径もこの構造
では大きくすることができるが、そうすると大腿骨部材
にかかる力が減少し、特にてこの作用による力も減少す
るので、請求項（15）に示す組み合わせにより相乗的な
有利さが得られる。
この発明にとっても好ましい材料である金属（チタン
等）で滑動式のソケットを作ると、取り付けに必要な空
間をさらに減少でき、また同時に滑動式のソケットの疲
労現象を完全に除去できる。
内部空間のある股関節の内部人工器官の大腿骨部材は
知られており、外部から内部空間に貫通する穴（ドイツ
公開特許（DE−OS）No.2851598.2）を持つものも知られ
ているが、脚部の外部輪郭を最適なものとする点では、
まだ困難がある。この輪郭は、円滑に動作するように、
しっかりと装着されることで有利となり、脚部の横断面
の構造は最適な安定性と強度を保証し、その中にある穴
は、脚部の構造や全体の形状が経済的に製造され得るよ
うに、その性質、大きさおよび分布あるいは配列が考慮
されるべきである。
一定の厚みを有する比較的薄い金属板で全体を構成し
てなる既知の脚部の場合には、その達成しようとする目
的は明らかであり、長軸方向または曲げ強度についてみ
ると、中空の脚と穴の性質および分布が相互に適合し、
また周囲の骨部に適合するように設けられており、弱点
は全くないということができる（ヨーロッパ特許、No.0
065481）。
薄く柔軟な金属板に穴をあけることは、この材料が疲
労現象によって、例えば上部の湾曲した脚部などで破損
する危険性をはらんでいる。特にこの種の薄型の脚部分
では、それ自体が湾曲した形状をしており、比較的重
く、その上製造がむずかしく、さらに関節球の装着部へ
の連結は脚の頭部でしか行えず、この連結は費用のかか
る操作で不確かな方法で行われることになる。さらに、
穴と内部空間についてはその横断面の形状が過度に大き
く、外科手術の間に、その配列が取り扱いに耐え得るよ
うな方法で、導入された骨組織を保持するに適していな
い。
薄い金属板の脚の壁の構造の１つとして、横断面を長
方形にする方法があるが、これは大腿骨中での固定作用
を危ういものとし、またこの作用を全く示さないもので
ある。
この発明は、とくに上記の関節ソケット部材と結合し
て使用することのできる股関節の内部人工器官のための
大腿骨部材をも包括する。この大腿骨部材の脚には内部
空間があり、その壁には内部空間に連通する開口部があ
り、請求項（15）に詳述する発明に従って作られたもの
である。脚が鋳物による形成されることは、この発明に
従えば、脚が実質的により強く、一方で強度に関しての
問題が解消され、他方では導入された遊離した骨物質の
保持が向上し、同時に骨髄管のすべての側面に完全に適
応した外側の輪郭により、骨髄管内での保持に関する問
題も解消される。特にこのような大腿骨部材は、実質的
にはより安価に製造できるという点も注目される。
この発明については、一例として実施例を示すこと
で、以下により詳述に説明する。図を用いて説明すると
次のとおりである。
第１図によると、人工股関節の大腿骨部材３の脚４
は、大腿骨の臀側端１において骨髄管２の中に挿入され
る。しだいに細くなる首の部分５で、大腿骨部材３の脚
４には関節球６が取り付けられており、脚４の長軸の方
向と首の部分５との間の角度は、７で示してあるが約13
5゜である。
脚４には外側面８と内側面９があり、前面と背面には
開口部があるが、その形状、大きさ、数および分布は異
なっていてもよい。この開口部は脚４の内部に作られた
内部空間12あるいは膣に貫通している。この開口部（た
とえば円形開口部14や長円形開口部15）の設け方は、骨
物質やこれに相当する組織16で、患者の体によって自然
なものや異質なものを、内部の空洞部12に導入するだけ
でなく、この人工器官を装着する外科手術の間、力を入
れて動かしたりたたいたり衝撃を与えたりするが、その
間導入した物質がもとの位置にとどまることも保証でき
るよう設けられなくてはならない。
この目的のために、脚４は鋳物により形成される。材
料はタンタルなどで、比較的硬い鋳物壁17が作られ、こ
の形状の移行部材、たとえば脚の遠位端にある開口部13
と周囲などでも、さらに硬化した厚みをつけることがで
きる。
臀部骨20の中に固定されるものは、内部人工器官ソケ
ット21で、そのカップ状ないし貝状のカップ部材32の形
は例として第１図および第２図に示したように異なって
いてもよい。第１図に示すように、半球型のカップや先
端を切り詰めた半球型のカップの形とすることができる
が、第２図では載頭円錐形ソケット29として示されてい
る。
第１図、第２図および第５図に示すように、カップ部
材32の骨側にはカップ（内側カップ）22があり、ソケッ
ト側にもカップ（外側カップ）24がある。カップ22上に
は、セルフタッピングネジ23のフラントがあり、これに
力を加えると、ソケットは骨盤骨軟部にねじを切って入
っていく。
支持および間隔作出用釘28あるいは結合部材は、中間
空隙27内に存在する。装着前に、骨物質は開口部26また
はこれに相当する孔から中間空隙27への導入される。す
るとこの導入された骨物質は臀部骨20とともに成長し、
内部人工器官ソケット21をこの臀部骨20に強固に固定す
る。これは骨架橋構造あるいは骨成長部分による作用で
ある。
第３図に示すように、開口部26は骨側（内側）のカッ
プ22の表面全部に分布しており、このカップ22の表面か
らは、ねじ山のフライト23も外方に向かって突出してい
る。
関節滑動式ソケット25は、ソケット側（外側）のカッ
プ24の窪み内に挿入されている。より特殊な構造として
は、内部で関節球６が回転可能なカツプ22をカップ24の
窪み内に止着する。
特に第６図中、符号Ａで示す実施例では、カップ部材
32のソケット側カップ24は、関節滑動式ソケット25の外
側によって形成することもでき、この場合には骨物質16
はさらに単純な方法で中間空隙27の中に導入することが
でき、完全に治癒すると、からだにとって自然な骨物質
は、関節滑動式ソケット25を支持する。第６図に示す構
造では、支持および間隔作出用釘28は、カップ22の硬化
された縁の部分34とその底部との間に支柱として架設し
てもよい。治癒後、これもまた同じようにねじの力に対
する耐久性を向上させる。
第６図中、符号Ｂで示す特殊な実施例では、骨側のカ
ップ22はカップ22の面によって担持される網目状構造33
に変更されているが、網目状構造から中間空隙27の中へ
拡大し、その中を満たすこともできる。
この網目状の部分は、強化な金属の針金、帯または細
片から作られ、その周囲で骨物質が成長するので、中間
空隙27の厚み全体にわたり、ソケットの埋め込みを浅く
することができる。
第７図において（第３図の内側のカップ22に倣った）
骨側のカップ40は（第８図のものと比べ）殆ど半球状を
呈し、空間42とは反対側の（第８図）の、骨に向かって
開口する円状の開口41を備え、関節ソケット部材（又は
カップ部材32）のインレー部分を受けとめるように構成
されている。
カップ40を貫通する長円形の孔44または円状の孔43が
穿孔され、この孔43,44は交互に連続状に配置されてい
る。
ネジのねじ山（図示せず）は、第３図におけるねじ山
23に倣って各孔の間に配置されている。
ネジのねじ山45は第８図に示すカップ部材40（第９図
の40′に相当）上に形成されている。内側カップ50は円
筒部52と結合した放射状フランジ53を備える円錐部51を
有している。カップ40及び50を別々に形成するときには
フランジ53は、第８図に示す円周上の凹部内に配置され
るが、内側及び外側のカップを鋳物又は他の成形手段で
一体に製造する場合には、フランジ53はカップ40と共に
一体成形される。
内部空間54は、カップ40,50間に形成される。開口41
の形状又は通路55の内部形状は符号56,59に示すように
形成される。
第９図において、開口44′及びネジのねじ山45′は所
定の間隔47を間にはさんでグループ毎に配置されてい
る。
第８図ａ、第12図及び第13図において、凹部49は工具
72の凸部70を受けるよう外側カップ40の底部に設けら
れ、前記凸部70は、第13図に示すように板状の工具72か
ら突出している。
第10図及び第11図は、適当なプラスチック材料により
形成され、関節球６を受け止めるための半球状の溝61が
設けられているインレー60を示す。そして、インレーの
外形は第８図に示す空間42の内側表面に適合するよう形
成されている。すなわち、インレー60は、空間42内にイ
ンレーを適宜の圧力で挿入するための肩部68、円錐部66
及びいくつかの弾性部材69を備えたソケット67を備えて
いる。
内側面について説明すると、インレー60は、関節球６
を受け入れるための開口62の円周に沿って形成されたフ
ランジ63により位置決めされる。
尚、上述の骨側のカップ（内側）22,40及びソケット
側のカップ（外側）24,50は、それぞれ鋳造、その他の
成型により一体もしくは二分割して製造できる。関節ま
たは滑動式ソケット（インレー）25,60は、好ましくは
金属製であるが、合成樹脂（又は人造樹脂）などを同様
に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図および第２図は、股関節の人工器官の断面図で正
面から見たものである。 第３図は、骨側から見た、この発明によるカップ部分の
一部を拡大し精密に示した図である。 第４図は、第１図のIV−IV線断面図である。 第５図は、この発明によるカップ部材を通る横断面図で
ある。 第６図は、この発明によるカップ部材の中心平面Ｅの横
断面を、２方向から描いたもので、より具体的に示して
ある。 第７図は、第３図の方向から関節ソケット部材の他の実
施例を示す（骨の側から見た平面図）。 第８図は、第７図VIII−VIII線断面図。 第８図ａは、工具に対応するカップ40のソケットの凹部
の拡大図である。 第９図は第７図及び第８図に示す関節ソケット部材上部
左側の一部切欠側面図。 第９図ａは、セルフタッピングネジのねじ山の形状を若
干変更したものを示す関節ソケットの上部の概略図。 第10図は、関節頭部を受けるインレーからの断面図。 第11図は第10図によるインレーの上部を示す。 第12図及び第13図はそれぞれ例えば第８図及び第８図ａ
に示す関節ソケット部材を骨内にねじ込むための工具の
底面図および部分断面図。 １……大腿骨の臀側端,2……大腿骨の骨髄管， ３……人工関節の脚人工器官の大腿骨部材,4……３の
脚， ５……３のしだいに細くなる首の部分， ６……関節球または人工器官の頭部（首の部分で支えら
れている。）， ７……脚の長軸と首の部分との角度,8……４の外側面,9
……４の内側面， 10……４の前面,11……４の背面（図１の裏側）,12……
４の内部空間， 13……４の遠位開口部（選択）， 14……円形開口部（縁は丸めてある）， 15……長円形開口部（縁は丸めてある）， 16……海綿状または導入した骨物質,17……鋳型壁,20…
…臀部骨， 21……内部人工器官ソケット,22,40……骨側のカップ
（内側カップ）， 23……セルフタッピングネジ（同じもののフライト）， 24,50……ソケット側のカップ（外側カップ）， 25,60……好ましくは金属製の関節または滑動式ソケッ
ト（インレー）， 26……22の穴、開口部,27……中間空隙， 28……支持または間隔作出用釘,29……載頭円錐形ソケ
ット， 30……骨盤骨軟部,31……平底部分,32……カップ部材， 33……網目状構造,34……縁の硬化部,42……空間， 43……円形の孔,44……長円形の孔,45′……ネジのねじ
山， 47……間隔,49……凹部,51……円錐部,52……円筒部， 53……放射状フランジ,54……内部空間,55……通路,60
……インレー， 61……半球状の溝,62……開口,63……フランジ,66……
円錐部， 67……ソケット,68……肩部,69……弾性部材,70……凸
部， 72……工具，

Claims (15)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】関節人工器官のための関節ソケット部材、
    特に股関節の人工器官のための股関節ソケット部材で、
    骨に固定されるカップ部材でその関節側にカップ状の、
    たとえば半球型の形状の凹部を備えて構成され、この凹
    部が滑動式ソケットや関節のためのインレーに沿って形
    成され、カップ部材（32）は、２個のカップ（22,24）
    から成りこれらの配置が少なくとも２個のカップ（22,2
    4）の表面が放射状に配置され、相互に対して全く自由
    な中間空隙（27）が形成されるように間隔がとられてお
    り、その中で開口部（26）が少なくとも骨（20）に面し
    又は隣接しているカップ（22）に存在し、この開口部
    （26）の数，分布，形および大きさが、外科手術の際に
    前記中間空隙（27）に海綿状又は遊離した骨物質（16）
    を導入してしっかり保持することができ、またその後、
    新しい強固な骨組織の中で成長することを保証すること
    を特徴とする関節人工器官のための関節ソケット部材。
  2. 【請求項２】２個のカップ（22,24）間に放射状に伸び
    る支持または間隔作出用釘（28）があることを特徴とす
    る請求項（１）記載の関節ソケット部材。
  3. 【請求項３】骨（20）に面しているカップ（22）の開口
    部（26）が円形であることを特徴とする請求項（１）又
    は（２）記載の関節ソケット部材。
  4. 【請求項４】骨（20）に面しているカップ（22）の開口
    部（26）が長円形であることを特徴とする請求項
    （１），（２）又は（３）記載の関節ソケット部材。
  5. 【請求項５】骨内に埋め込まれたカップ（22）の、骨
    （20）に面した表面に、該表面全体に分布する長円形又
    は円形の開口部（26）を配置したことを特徴とする請求
    項（１）〜（４）いずれか１項に記載の関節ソケット部
    材。
  6. 【請求項６】装備された、骨（20）に面しているカップ
    （22）の外側にあるセルフタッピングネジのねじ山（2
    3）部分が、支持または間隔作出用釘（28）の取付け部
    材に位置していることを特徴とする請求項（１）〜
    （５）いづれか１項に記載の関節ソケット部材。
  7. 【請求項７】カップ部材（32）が半球状のカップ（22,2
    4）からなり、前記カップの一方が他方の中に配置さ
    れ、球状あるいは半分切り詰めた球形の形状になってい
    ることを特徴とする請求項（１）〜（６）いづれか１項
    に記載の関節ソケット部材。
  8. 【請求項８】カップ部材（32）が載頭円錐形に形成され
    たカップ（22,24）からなり、その一方が他方の中に配
    置されていることを特徴とする請求項（１）〜（７）い
    づれか１項に記載の関節ソケット部材。
  9. 【請求項９】カップの表面またはカップ（22,24）の一
    方が他方の中に配置されており、これらが互いに平行な
    位置にあることを特徴とする請求項（１）〜（８）いず
    れか１項に記載の関節ソケット部材。
  10. 【請求項１０】カップ部材は、開口部（26）を備え、か
    つ骨に面しているカップ（22）を有し、ソケット側のカ
    ップ（24）は関節及び滑動式ソケット（25）の内側に位
    置する表面に設けられ、上記の２つのカップの間に中間
    空隙（27）が存在することを特徴とする請求項（１）記
    載の関節ソケット部材。
  11. 【請求項１１】支持又は間隔作出用釘（28）が骨に面し
    たカップ（22）の縁の硬化部（34）と内側底部との間に
    架設されていることを特徴とする請求項（10）記載の関
    節ソケット部材。
  12. 【請求項１２】骨に面しているカップ（22）が網目状構
    造（33）を成し、その少なくとも一部が中間空隙（27）
    に充填され、該網目状構造（33）の部分を介して骨組織
    が成長可能に設けられ、個々の網や網状部分が互いに好
    ましくは交点において強固に支持されて絡み合うように
    構成されていることを特徴とする請求項（10）記載の関
    節ソケット部材。
  13. 【請求項１３】支持又は間隔作出用釘（28）が縁の硬化
    部（34）および網目状構造（33）の底部との間に架設さ
    れた支柱として備えられていることを特徴とする請求項
    （12）記載の関節ソケット部材。
  14. 【請求項１４】装備されるセルフタッピングネジのねじ
    山（23）部分が、連結支柱である支持又は間隔作出用釘
    （28）の取り付け部、及び／又は網目状構造の連結位置
    に止め付けられていることを特徴とする請求項（10）〜
    （13）記載の関節ソケット部材。
  15. 【請求項１５】請求項（１）〜（14）いづれか１項記載
    の関節ソケット部材と、この関節ソケット部材に連結さ
    れる脚（４）を備えた、関節人工器官のための関節ソケ
    ット部材において、 前記脚（４）の内部に内部空間を形成し、前記脚（４）
    の外側から前記内部空間（12）に貫通する開口（14,1
    5）を前記脚（４）の前面（10）及び／又は背面（11）
    にのみ設け、 前記脚（４）を強固かつ比較的厚い壁を持つ鋳物により
    構成すると共に、前記脚（４）の外部輪郭を、骨髄管
    （２）の内部輪郭に適合するように構成したことを特徴
    とする関節ソケット部材。
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