JP2818127B2 - Bone reinforcement for artificial joint replacement - Google Patents
Bone reinforcement for artificial joint replacementInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、関節リウマチや骨粗鬆
症の患者に人工関節置換術を施す際に使用する骨補強材
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bone reinforcement for use in performing artificial joint replacement for a patient suffering from rheumatoid arthritis or osteoporosis.
【０００２】[0002]
【従来技術及びその問題点】膝関節、股関節などを事故
や病気により損傷した場合に、人工関節で置換すること
は、従来から行なわれているが、経過の長い関節リウマ
チや高齢者にみられる骨粗鬆症の強い症例に人工関節を
挿入することが近年多くなってきた。しかし、これらの
症例においては、人工関節置換術後に、しばしば人工関
節の沈下が起こり、再手術を必要としたり、歩行困難を
引き起こしたりしていた。しかしながら、現在まで、こ
れに対する対策はなされていない。2. Description of the Related Art When a knee joint, a hip joint, or the like is damaged by an accident or illness, replacement with an artificial joint has been conventionally performed, but is seen in rheumatoid arthritis and the elderly who have a long progress. In recent years, artificial joints have been frequently inserted into cases with strong osteoporosis. However, in these cases, the artificial joints often subsided after the artificial joint replacement, requiring reoperation or causing difficulty walking. However, no measures have been taken to date.
【０００３】[0003]
【発明の目的】本発明は、人工関節置換術における人工
関節の沈下を防止することができ、生体親和性に優れた
骨補強材を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a bone reinforcing material which can prevent sinking of an artificial joint in artificial joint replacement and has excellent biocompatibility.
【０００４】[0004]
【発明の概要】本発明は、密度の減少している骨に補強
材を打ち込むことによって骨の密度を増加しうるとの知
見に基づいて、完成したものである。すなわち、本発明
による骨補強材は、中心部が金属材料又は緻密質セラミ
ックスから成り、少なくとも表面が緻密質又は多孔質の
生体親和性材料から成る柱状部と、その挿入側端部に挿
入方向に向かって細くなっている先細部とを有すること
を特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been completed based on the finding that bone density can be increased by driving a reinforcing material into a bone with a reduced density. That is, the bone reinforcing material according to the present invention has a central portion made of a metal material or dense ceramics, and at least a surface made of a dense or porous biocompatible material, and a columnar portion, which is inserted into the insertion side end portion in the insertion direction. And a taper that tapers inward.
【０００５】本発明による骨補強材において、前記のよ
うに、中心部は主として強度の点から金属材料又は緻密
質セラミックスから構成されていることが必要である
が、骨組織と接触する外表面部は、緻密質又は多孔質の
生体親和性材料、例えばガラスセラミックス、リン酸カ
ルシウム系化合物などから成るのが好ましい。ここで、
金属材料としては、チタン、チタン合金、ステンレス
鋼、タンタル、コバルト−クロム合金などが挙げられ
る。また、セラミックスとしては、Ｃａ／Ｐ比１．０〜
２．０のリン酸カルシウム系化合物、アルミナ、チタニ
ア、ジルコニアなどが挙げられ、これらのうちリン酸カ
ルシウム系化合物が好適である。[0005] In the bone reinforcing material according to the present invention, as described above, the central portion is required to be mainly composed of a metallic material or dense ceramics from the point of strength, but the outer surface portion in contact with the bone tissue is required. Is preferably made of a dense or porous biocompatible material, for example, glass ceramics, a calcium phosphate compound, or the like. here,
Examples of the metal material include titanium, a titanium alloy, stainless steel, tantalum, and a cobalt-chromium alloy. As ceramics, a Ca / P ratio of 1.0 to
2.0 calcium phosphate compounds, alumina, titania, zirconia, etc., among which calcium phosphate compounds are preferred.
【０００６】本発明に使用しうるＣａ／Ｐ比１．０〜
２．０のリン酸カルシウム系化合物としては、ハイドロ
キシアパタイト、フッ素アパタイト等の各種のアパタイ
ト、第一リン酸カルシウム、第二リン酸カルシウム、リ
ン酸三カルシウム、リン酸四カルシウムなどが挙げら
れ、これらは単独で又は混合物として使用することがで
きる。原料化合物のスラリーを乾燥した後、５００〜８
００℃で仮焼した後、８００〜１４００℃で焼成し、得
られたブロック状体を所望の形状及び寸法に加工する
か、又は上記リン酸カルシウム系化合物の粉体から所望
の形状及び寸法を有する圧粉体を作製し、これを上記と
同様に焼成することによって製造することができる。[0006] The Ca / P ratio usable in the present invention is 1.0 to 1.0.
Examples of the calcium phosphate compound of 2.0 include hydroxyapatite, various apatites such as fluorapatite, monobasic calcium phosphate, dibasic calcium phosphate, tricalcium phosphate, tetracalcium phosphate and the like, and these may be used alone or as a mixture. Can be used. After drying the raw material compound slurry, 500-8
After calcination at 00 ° C., calcination is performed at 800 to 1400 ° C., and the obtained block-shaped body is processed into a desired shape and size, or a pressure having a desired shape and size from the powder of the calcium phosphate compound. A powder can be produced by preparing a powder and firing it in the same manner as described above.
【０００７】金属材料又は緻密質セラミックスから成る
中心部の表面に緻密質又は多孔質の生体親和性材料の層
を設ける方法には、特に制限はなく、任意の公知方法を
採用することができ、例えば、溶射法、スパッタリング
法、含浸法、スプレーコーティング法などが挙げられ
る。There is no particular limitation on the method of providing a layer of a dense or porous biocompatible material on the surface of the central portion made of a metallic material or dense ceramics, and any known method can be adopted. For example, a thermal spraying method, a sputtering method, an impregnation method, a spray coating method and the like can be mentioned.
【０００８】また、本発明の骨補強材は、前記のように
柱状部と、その挿入側端部に挿入方向に向かって細くな
っている先細部とを有することが必要である。柱状部
は、円柱状、対応する二つの側面が凸に湾曲しているか
又は横断面が正方形の角柱状などの形態であってよく、
先細部は直線的に細くなってもよいし、曲面状で細くな
ってもよい。Further, the bone reinforcing material of the present invention needs to have the columnar portion and the tapered portion tapered toward the insertion direction at the insertion side end as described above. The columnar portion may be in the form of a columnar column, the corresponding two side surfaces may be convexly curved or have a square cross section with a square cross section,
The tapered portion may be linearly tapered or may be tapered.
【０００９】さらに、本発明の骨補強材において、外表
面部を多孔質材料から構成することによって、その気孔
内に周囲の組織が入り込み、強固な結合が得られるよう
にすることも好ましい。また、全体を緻密質材料から構
成するか又は表面部を多孔質材料から構成し、その柱状
部の外表面に１本以上の溝を設けることによって強固な
結合を得るのも好適である。このような溝の形状には、
特に制限はなく、様々な形状であってよいが、例えば、
螺旋状溝、環状溝、縦溝などが挙げられる。Further, in the bone reinforcing material of the present invention, it is also preferable that the outer surface portion is made of a porous material so that the surrounding tissue enters the pores and a strong bond is obtained. It is also preferable that the entire structure is made of a dense material or the surface portion is made of a porous material, and one or more grooves are provided on the outer surface of the columnar portion to obtain a strong connection. In the shape of such a groove,
There is no particular limitation, and various shapes may be used.
A spiral groove, an annular groove, a vertical groove and the like can be mentioned.
【００１０】[0010]
【発明の実施例】次に、図面を参照して実施例に基づい
て本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限
定されるものではない。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the present invention will be described in more detail based on embodiments with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.
【００１１】図１は、本発明の一実施例を示す骨補強材
の縦断面図である。この骨補強材１は、全体が緻密質リ
ン酸カルシウム系化合物、例えば、ハイドロキシアパタ
イトから成り、円柱状部２と、挿入方向に直径が細くな
っている先細部３とを有する。このような先細部３を設
けることによって、骨内に骨補強材１を挿入し易くな
る。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a bone reinforcing material showing one embodiment of the present invention. The bone reinforcing material 1 is entirely made of a dense calcium phosphate compound, for example, hydroxyapatite, and has a columnar portion 2 and a tapered portion 3 whose diameter is reduced in the insertion direction. By providing such a tapered portion 3, it becomes easy to insert the bone reinforcing material 1 into the bone.
【００１２】図２は、本発明の別の実施例を示す骨補強
材の縦断面図である。図２に示した骨補強材１１は、金
属材料又は緻密質セラミックスからなる中心部４と、緻
密質又は多孔質の生体親和性材料から成る表面層５を有
し、円柱状部に続いて直径が直線的に細くなる先細部１
２を有する。FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a bone reinforcing material showing another embodiment of the present invention. The bone reinforcing material 11 shown in FIG. 2 has a central portion 4 made of a metal material or dense ceramics, and a surface layer 5 made of a dense or porous biocompatible material. Tapered part 1 that becomes thinner in a straight line
2
【００１３】図３は、本発明の別の実施例を示す骨補強
材の側面図である。図３に示した骨補強材２１は、直径
が挿入方向に向かって細くなる先細部２２を有し、さら
に、円柱状部の外周面に螺旋状の溝６が設けられてい
る。このような溝６を有する骨補強材２１を骨内に挿入
すると、周囲の組織が溝６内に入り込み、骨補強材２１
が好適に固定されることとなる。螺旋状の溝の代わり
に、環状の溝を設けることもできる。FIG. 3 is a side view of a bone reinforcing material showing another embodiment of the present invention. The bone reinforcement 21 shown in FIG. 3 has a tapered portion 22 whose diameter becomes thinner in the insertion direction, and further has a spiral groove 6 on the outer peripheral surface of the columnar portion. When the bone reinforcing material 21 having such a groove 6 is inserted into the bone, the surrounding tissue enters the groove 6 and the bone reinforcing material 21
Is suitably fixed. Instead of a spiral groove, an annular groove may be provided.
【００１４】溝は、円柱状部の外周面の全面に設けなく
ても、その一部分に設けてもよい。図４は、外周面に部
分的に環状溝を設けた骨補強材の側面図である。図４に
示した骨補強材２３は、直径が挿入方向に向かって細く
なる先細部２４を有し、さらに、円柱状部の外周面には
部分的に環状溝２５が設けられており、骨内に挿入した
ときに周囲の組織が環状溝２５内に入り込み、骨補強材
２３が強固に固定されるよう構成されている。この態様
は、寸法が比較的長い骨補強材の場合に好適である。The groove may not be provided on the entire outer peripheral surface of the columnar portion, but may be provided on a part thereof. FIG. 4 is a side view of a bone reinforcing material in which an annular groove is partially provided on the outer peripheral surface. The bone reinforcing material 23 shown in FIG. 4 has a tapered portion 24 whose diameter decreases in the insertion direction, and further has an annular groove 25 partially provided on the outer peripheral surface of the columnar portion. When inserted into the inside, the surrounding tissue enters into the annular groove 25, and the bone reinforcing material 23 is firmly fixed. This embodiment is suitable for a bone reinforcement having relatively long dimensions.
【００１５】図５〜図８は、本発明の骨補強材の外形上
の変形例を示すものである。図５は、本発明のさらに別
の実施例を示す骨補強材の斜視図、図６は、図５に示し
た骨補強材の側面図である。この骨補強材３１は、対応
する二つの側面が凸に湾曲している角柱状部７と、その
挿入側端部に挿入方向に向かって細くなる先細部３２を
有する。FIGS. 5 to 8 show modified examples of the external appearance of the bone reinforcing material of the present invention. FIG. 5 is a perspective view of a bone reinforcing material showing still another embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a side view of the bone reinforcing material shown in FIG. The bone reinforcing material 31 has a prismatic portion 7 whose corresponding two side surfaces are convexly curved, and a tapered portion 32 which becomes narrower in the insertion direction at the insertion side end.
【００１６】図７は、本発明のさらに別の実施例を示す
骨補強材の斜視図、図８は、図７に示した骨補強材の側
面図である。この骨補強材４１は、横断面が正方形の角
柱状部８と、その挿入側端部に挿入方向に向かって細く
なる先細部４２を有する。FIG. 7 is a perspective view of a bone reinforcing material showing another embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a side view of the bone reinforcing material shown in FIG. The bone reinforcing material 41 has a prismatic portion 8 having a square cross section, and a tapered portion 42 at an insertion side end thereof which becomes thinner in the insertion direction.
【００１７】図９は、本発明の骨補強材を用いて人工膝
関節置換術を行う方法を示す説明図である。脛骨９が骨
粗鬆症などにより密度が低く、そのまま人工膝関節を挿
入すれば沈下が起こると予測される場合に、図９に示し
たように、本発明の骨補強材１を脛骨９中に挿入する
と、その体積分だけ海面骨が押圧されて密度が増加する
から、所望の数の骨補強材１を挿入する。こうして脛骨
の必要な強度を確保してから、骨セメント１３を塗布
し、脛骨側の人工膝関節１０を挿入する。なお、骨補強
材は真っ直ぐにではなく、斜めに挿入してもよい。FIG. 9 is an explanatory view showing a method for performing a knee replacement surgery using the bone reinforcing material of the present invention. When the tibia 9 has a low density due to osteoporosis or the like, and it is predicted that subsidence will occur if the artificial knee joint is inserted as it is, as shown in FIG. 9, when the bone reinforcing material 1 of the present invention is inserted into the tibia 9 The desired number of bone reinforcements 1 is inserted because the sea surface bone is pressed by the volume and the density increases. After securing the necessary strength of the tibia, the bone cement 13 is applied, and the artificial knee joint 10 on the tibia side is inserted. The bone reinforcing material may be inserted not obliquely but obliquely.
【００１８】図１０は、本発明の骨補強材を用いて人工
股関節置換術を行った状態を示す説明図である。人工股
関節置換術を行う際にも、骨粗鬆症などにより骨密度が
低下している場合には、そのまま人工股関節を挿入すれ
ば、その変位が起こってしまい、再手術が必要になって
しまう。このような場合に、臼蓋部１４に本発明の骨補
強材１を挿入すると、その体積分だけ海面骨が押圧され
て密度が増加するから、所望の数の骨補強材１を挿入し
て寛骨の臼蓋部１４を補強し、ポリメチルメタクリレー
ト系等の接着剤１５を塗布して臼蓋ソケット１６と接着
し、大腿骨骨頭１７を臼蓋ソケット１６内に挿入する。
なお、人工股関節置換術を行う場合には、膝関節の場合
より長い骨補強材を用いて広範囲の寛骨を補強するのが
好ましい。FIG. 10 is an explanatory view showing a state in which a total hip arthroplasty is performed using the bone reinforcing material of the present invention. Even when performing artificial hip joint replacement, if the bone density is reduced due to osteoporosis or the like, if the artificial hip joint is inserted as it is, its displacement occurs, and a reoperation is required. In such a case, when the bone reinforcing material 1 of the present invention is inserted into the acetabular portion 14, the sea surface bone is pressed by the volume and the density increases, so that a desired number of bone reinforcing materials 1 are inserted. The acetabular acetabular part 14 is reinforced, and an adhesive 15 such as polymethyl methacrylate is applied and adhered to the acetabular socket 16, and the femoral head 17 is inserted into the acetabular socket 16.
When performing hip replacement, it is preferable to reinforce a wide range of hip bones using a bone reinforcing material longer than that of a knee joint.
【００１９】なお、図９及び図１０には、骨補強材１を
用いたものとして図示したが、もちろん、上記実施例に
示した各骨補強材あるいは図示しなかった態様の本発明
の骨補強材を用いることもできる。Although FIGS. 9 and 10 show the case where the bone reinforcing material 1 is used, it is needless to say that each of the bone reinforcing materials shown in the above-described embodiment or the bone reinforcing material of the present invention in an unillustrated embodiment is used. A material can also be used.
【００２０】[0020]
【発明の効果】本発明の骨補強材を用いると、関節リウ
マチ、骨粗鬆症などで密度の低下した骨に対しても、人
工関節置換術により人工関節を容易に取り付けることが
でき、しかも長期間にわたって人工関節の沈下が起こら
ない。また、本発明の骨補強材は、少なくとも表面部は
生体親和性材料から成るため、生体親和性に優れるばか
りでなく、新生骨を形成し、周囲の骨組織と一体化して
骨を補強することができるという利点を有する。The use of the bone reinforcing material of the present invention makes it possible to easily attach an artificial joint to a bone whose density has decreased due to rheumatoid arthritis, osteoporosis, etc. by artificial joint replacement, and for a long period of time. No subsidence of the artificial joint occurs. Further, the bone reinforcing material of the present invention is not only excellent in biocompatibility since at least the surface portion is made of a biocompatible material, but also forms new bone and integrates with surrounding bone tissue to reinforce bone. It has the advantage that it can be done.
【図１】本発明の一実施例を示す骨補強材の縦断面図で
ある。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a bone reinforcing material showing one embodiment of the present invention.
【図２】本発明の別の実施例を示す骨補強材の縦断面図
である。FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a bone reinforcing material showing another embodiment of the present invention.
【図３】本発明のさらに別の実施例を示す骨補強材の側
面図である。FIG. 3 is a side view of a bone reinforcing material showing still another embodiment of the present invention.
【図４】本発明のさらに別の実施例を示す骨補強材の側
面図である。FIG. 4 is a side view of a bone reinforcing material showing still another embodiment of the present invention.
【図５】本発明のさらに別の実施例を示す骨補強材の斜
視図である。FIG. 5 is a perspective view of a bone reinforcing material showing still another embodiment of the present invention.
【図６】図５に示した骨補強材の側面図である。FIG. 6 is a side view of the bone reinforcing material shown in FIG.
【図７】本発明のさらに別の実施例を示す骨補強材の斜
視図である。FIG. 7 is a perspective view of a bone reinforcing material showing still another embodiment of the present invention.
【図８】図７に示した骨補強材の側面図である。FIG. 8 is a side view of the bone reinforcing material shown in FIG. 7;
【図９】本発明の骨補強材を用いて人工膝関節置換術を
行う方法を示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory view showing a method for performing a knee replacement surgery using the bone reinforcing material of the present invention.
【図１０】本発明の骨補強材を用いて人工股関節置換術
を行った状態を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory view showing a state in which a hip replacement surgery has been performed using the bone reinforcing material of the present invention.
１ 骨補強材 ２ 円柱状部 ３ 先細部 ４ 中心部 ５ 表面層 ６ 溝 ７ 角柱状部 ８ 角柱状部 ９ 脛骨 １０ 人工膝関節 １１ 骨補強材 １２ 先細部 １３ 骨セメント １４ 臼蓋部 １５ 接着剤 １６ 臼蓋ソケット １７ 大腿骨骨頭 ２１ 骨補強材 ２２ 先細部 ２３ 骨補強材 ２４ 先端部 ２５ 環状溝 ３１ 骨補強材 ３２ 先細部 ４１ 骨補強材 ４２ 先細部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Bone reinforcement 2 Columnar part 3 Tapered part 4 Center part 5 Surface layer 6 Groove 7 Prismatic part 8 Prismatic part 9 Tibia 10 Artificial knee joint 11 Bone reinforcing material 12 Tapered part 13 Bone cement 14 Abutment part 15 Adhesive Reference Signs List 16 acetabular socket 17 femoral head 21 bone reinforcement 22 taper 23 bone reinforcement 24 tip 25 annular groove 31 bone reinforcement 32 taper 41 bone reinforcement 42 taper
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−170471（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−241461（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−126113（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) A61L 27/00 A61F 2/30 A61B 17/58──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-61-170471 (JP, A) JP-A-2-241461 (JP, A) JP-A-3-126113 (JP, U) (58) Survey Field (Int.Cl. 6 , DB name) A61L 27/00 A61F 2/30 A61B 17/58
Claims (7)
スから成り、少なくとも表面が緻密質又は多孔質の生体
親和性材料から成る柱状部と、その挿入側端部に挿入方
向に向かって細くなっている先細部とを有し、前記柱状
部の表面層に１本以上の溝が設けられていることを特徴
とする人工関節置換術用の骨補強材。1. A columnar portion having a central portion made of a metal material or a dense ceramic and having at least a surface made of a dense or porous biocompatible material, and a columnar portion at an insertion side end portion which becomes thinner in an insertion direction. The columnar shape
A bone reinforcing material for artificial joint replacement , wherein one or more grooves are provided in a surface layer of a part .
レス鋼、タンタル及びコバルト−クロム合金から成る群
から選択されたものである請求項１記載の骨補強材。2. The bone reinforcement according to claim 1, wherein the metal material is selected from the group consisting of titanium, titanium alloy, stainless steel, tantalum and cobalt-chromium alloy.
ン酸カルシウム系化合物、アルミナ、チタニア及びジル
コニアから選択されたセラミックスから成る請求項１記
載の骨補強材。3. The bone reinforcing material according to claim 1, wherein the central portion is made of a ceramic selected from a calcium phosphate compound having a Ca / P ratio of 1.0 to 2.0, alumina, titania and zirconia.
はリン酸カルシウム系化合物である請求項１記載の骨補
強材。4. The bone reinforcing material according to claim 1, wherein the biocompatible material is a glass ceramic or a calcium phosphate compound.
酸カルシウム系化合物から成る請求項１記載の骨補強
材。5. The bone reinforcing material according to claim 1, wherein the whole is made of a calcium phosphate compound having a Ca / P ratio of 1.0 to 2.0.
ら成る請求項１記載の骨補強材。6. The bone reinforcement according to claim 1, wherein the bone reinforcement is entirely composed of dense hydroxyapatite.
求項１記載の骨補強材。7. The bone reinforcing material according to claim 1, wherein the groove is a spiral groove, an annular groove or a vertical groove.
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| JP7044406A JP2818127B2 (en) | 1994-03-08 | 1995-03-03 | Bone reinforcement for artificial joint replacement |
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1995
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