JP3249062B2 - 人工膝関節 - Google Patents

人工膝関節

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JP3249062B2
JP3249062B2 JP03821797A JP3821797A JP3249062B2 JP 3249062 B2 JP3249062 B2 JP 3249062B2 JP 03821797 A JP03821797 A JP 03821797A JP 3821797 A JP3821797 A JP 3821797A JP 3249062 B2 JP3249062 B2 JP 3249062B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、大腿骨シャフト
の下端部に、第１の摺動面により凸状に湾曲した顆殻(c
ondylar shell)を有しかつ顆間の空間を形成する背側に
分かれた２つの側壁を背側に有する大腿部と、頚骨シャ
フトの上端に、前記顆殻の第１の摺動面に対応する第２
の摺動面が形成された頚骨プラトー(tibia plateau)を
有しかつ前記頚骨シャフト内に軸方向に延びる穴を有す
る頚骨部と、前記穴内に回転可能に収容された連結ピン
の上端に、前記顆間の空間内に突出し、大腿骨軸に対し
て横方向に延びる回動軸回りに回動するように据え付け
られる継手ヘッドを有する連結部とを有する人工膝関節
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ヒンジ継手により大腿骨と頚骨との間の
曲げ／伸ばし動作を可能とする人工膝関節は、一般的
に、「プロテーゼヒンジ(prosthetic hinges)」と呼ば
れ、それらの回動軸も「ヒンジ軸」と呼ばれている。そ
のようなプロテーゼヒンジは、例えば、独国特許公報第
３５２９８９４号または欧州特許公報第１７４５３１号
により公知である。プロテーゼの組立中には、それら
は、もはやヒンジ軸には連結されていないが、頚骨に締
結され、上方に突出し、ヒンジ継手に締結されたリング
と関節接続するか、または、ヒンジ継手に固定され、頚
骨部の凹所内に挿入されるかのいずれかである連結ピン
に連結されている。したがって、連結部の連結ピンは、
実質的に、３つの仕事を履行する。すなわち、第１に、
ヒンジ軸の曲げ／伸ばし動作に加えて、頚骨軸回りの回
転を可能とする。第２に、前後スラスト力を大腿骨から
頚骨に伝達する。最後に、連結ピンは、張力が印加され
た状態で膝関節の伸延を可能とし、その結果、張力をプ
ロテーゼの固定部に伝達しない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この発明の根底にある
問題点は、連結ピンにより実行されるべき第３の仕事、
すなわち、張力が印加された状態で膝関節の伸延を可能
にすることと関係がある。ここで、問題は、採り得る伸
延経路、すなわち、連結ピンの必要長さが、靭帯に大き
な張力が印加された状態、すなわち、極度に伸延される
場合においてさえも人工関節の構成グループの脱臼を回
避するために十分に大きいものでなければならないとい
うことである。しかしながら、連結ピンが長ければ長い
ほど、プロテーゼ部品の、損傷を与えない外科手術的連
結は困難になり、多くの場合、たとえ、膝関節の残りの
靭帯構造が強制的に引っ張られ、歪められ、または切断
により開放されたとしても、もはや不可能である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この発明は、それ自体が
この問題に関し、その目的は、長い連結ピンの場合でさ
えも、プロテーゼ部品の損傷を与えない外科手術的連結
を簡易な方法で可能とするように、上述した形式の人工
膝関節をさらに開発することである。
【０００５】この目的は、この発明に係る上述した形式
の人工膝関節であって、頚骨部における凹所の断面が、
該凹所の深部から頚骨プラトーのスロットまで頚骨プラ
トーに向かって一側に広がる人工膝関節により達成され
る。
【０００６】したがって、連結ピンを収容するための凹
所の開口幅が、広げられると同時に変位され、その結
果、スロットが基部の方向に広がっている。この発明に
係る解決策の利点は、特に、プロテーゼ部品の連結中
に、膝関節が連結ピンの長さによって引っ張れられる必
要がないが、連結ピンは、凹所の広がった形状によって
利用可能な追加の自由空間を利用して、回転させるだけ
で頚骨部内に導入され得るという事実にある。したがっ
て、プロテーゼ部品の組立中に、必要とされる靭帯の引
き延ばしは、かなり少ないものである。
【０００７】有利なさらなる展開は、下位請求項に示さ
れている。したがって、細長いスロットの長手軸は、実
質的に後方から前方に向かって延びる一方、凹所の実質
的な部分(actual portion)は、実質的に頚骨軸と平行に
または面一に延びているように設けられていることが好
ましい。したがって、大腿部が、最初は斜めの姿勢で、
後方から実質的に簡易な方法で挿入され得るように、凹
所の開口断面は、前方に増大されている。
【０００８】追加の自由空間を提供する凹所の拡大部分
をより正確に位置調整するために、プロテーゼが組み立
てられるときに、凹所の深部から頚骨プラトーの方向に
向かって斜めに延びる広がった凹所の前方内側縁が、継
手ヘッドの回動軸回りの円弧に接している。したがっ
て、凹所の縦断面における底部から上方に延びる内側縁
の形状は、スロットの頂部により定められ、接線と頚骨
軸との間の角度αは、各内側縁の傾きに対して計測され
る。この内側縁は、随意に、直線状、凹状または凸状、
若しくは、これらの形状の少なくとも２つを組み合わせ
た形態であってもよい。加えて、大腿部の挿入の際に
は、広がった凹所の側壁が、随意に、同様に、頚骨プラ
トーに向かって、または前方に、または前方および頚骨
プラトーに向かって、広がっていれば都合がよい。した
がって、前方への広がりは、前方に向かって開く台形状
の断面形状につながり、凹所の内部形状は、随意に、左
右対称または左右非対称とすることができる。
【０００９】凹所の軸部分は拡大部分よりもより大きく
軸方向に延びていることが好ましい。このようにして、
プロテーゼの部分の連結は、大腿部を頚骨部内に、一方
向に下降させることにより終了することによって達成さ
れる。
【００１０】ここに述べられる形式の人工膝関節におい
て、頚骨プラトーの支持表面と顆殻の第１の摺動面との
間にプロテーゼの磨耗を低減するインレーを配置するこ
とは一般的である。そのようなインレーは、ベース面
と、上側に配される２つの摺動面と、前記連結ピンを挿
通させるための穴とを有している。この発明のさらなる
展開において、筒部材がインレーのベース面に設置さ
れ、該筒部材の穴が、インレーの穴と面一に配され、そ
の外部形状が、頚骨部の凹所の内部形状と実質的に相補
的であることが好ましい。インレーの構成要素としての
そのような筒部材の実質的な利点は、特に、プロテーゼ
の取り扱いおよびその構成要素の簡易化された外科手術
的連結、すなわち、連結の際に、インレーがまず最初に
筒部材とともに連結ピンに押し込まれ、その後、インレ
ーを伴う連結ピンが頚骨部の広がった凹所内に導入され
ることにある。凹所の軸方向の穴は、拡大部分より多少
深いので、連結はインレーを頚骨部内に軸方向に下げる
ことにより終了し、インレーと頚骨プラトーの支持表面
の側縁、および、筒部材と頚骨部の凹所との完全な積極
的連結が達成される。ネジ、留め金装置その他これに類
するもののような適当な締結手段により、頚骨部からの
中間部材の脱臼が防止される。
【００１１】この発明に係る人工膝関節において実施さ
れ得るプロテーゼの部品のための連結手順、すなわち、
第１に、インレーを大腿部またはそれに固定された連結
部と連結し、その後、頚骨部の２つの部品を連結するこ
とは、公知の人工膝関節における連結手順、すなわち、
第１に大腿部が頚骨部に連結され、その後、インレーが
挿入されることと対照して、非常に有利なものである。
【００１２】筒部材は、インレーのベース面と一体的で
あってもよく、別部材として設計されていてもよい。別
部品としてのその実施形態においては、３つの変形例が
提供されている。最初の２つの変形例は、筒部材がイン
レーから分離される方法において他の１つの変形例と相
違している。
【００１３】第１の変形例では、筒部材の挿入のための
穴がインレーに設けられているべきであり、これは、例
えば、インレーを通した４つの垂直な切り込みにより達
成される。この場合、連結の際には、インレーは、まず
最初に、頚骨部と結合され、その後、連結ピンが、最初
に頚骨部の広がった凹所内に導入された筒部材と結合さ
れる。また、ここで、適当な締結手段が、筒部材とイン
レーとのその後の脱臼を防止する。この実施形態では、
インレーは、作業場において予め作られることとしても
よく、この場合には、脱臼の危険性をさらに減ずること
ができる。
【００１４】別部品としての第１の変形例の他の有利な
展開においては、インレーの穴内に挿入された後に、筒
部材の上端縁がインレーの上側面と面一に配される。
【００１５】別部品としての筒部材の第２の変形例にお
いては、前側の穴に代えて、後側の穴がスロットの形態
で設けられている。この目的のために、筒部材は、例え
ば、単一の水平切り込みによってインレーの下側から分
離されている。連結の際には、まず、連結ピンが、押し
込まれた筒部材とともに、頚骨部の広がった凹所内に導
入され、その後、インレーが頚骨プラトーの筒部材の上
方に押圧される。この場合、筒部材の上端縁は、挿入後
に、頚骨部の穴内において頚骨部の支持表面と面一に配
されることが好ましい。この実施形態の利点は、適当な
厚さのインレーを簡易に選択することにある。加えて、
インレーは、脱臼に対して、付加的に、筒部材を固定す
る。インレーの後部穴は、予め頚骨プラトー上に据え付
けられたフィルタ部材により橋絡されていてもよく、ま
た、開放されていてもよい。このことは、この後部中央
領域には何の重要な機能もないために可能である。
【００１６】第３の変形例は、第１および第２の変形例
に対する変形例である。ここでは、筒部材が頚骨軸に沿
って再分割され、その結果、後部および前部半殻となっ
ている。前記後方部分は、前記フィルタ部材と一体的な
要素を形成し、かつ、頚骨部に予め据え付けられてい
る。前方部分は、上述した例におけるような分離した部
材として同様に形成されるか、または、前記インレーの
下側に付加されることもできる。したがって、連結は、
上述した実施形態に従って、達成される。
【００１７】
【発明の実施の形態】例として提供される、この発明の
好ましい実施形態を、図面を参照して以下にさらに詳細
に説明する。図１は、人工膝関節の分解斜視図である。
図２は、頚骨部分、頚骨部および挿入中の大腿部および
インレーを通る腹側−背側縦断面図である。図３は、大
腿部およびインレーが挿入された、図２に対応する縦断
面図である。図４は、頚骨プラトーの支持表面を示す概
略の平面図である。
【００１８】図１は、実質的に４つの構成グループから
なる人工膝関節の分解斜視図であり、大腿部１は、大腿
骨シャフト３とその下端部に配置された凸状に湾曲した
顆殻５，７とを有し、該顆殻５，７は、本来の顆を延長
するように適合され、それらの下側に第１の摺動面９，
１１を有し、箱３９を形成するようにウェブによって連
結されかつ該箱３９内に顆間空間を形成する、背側に間
隔を開けた２つの側壁１３，１５を有している。これら
の２つの顆殻５，７は、相互に腹側において併合され、
その点において、膝蓋骨との関節接続のための膝蓋骨板
３７を形成している。
【００１９】大腿部１の相手は、頚骨シャフト４とその
上端の頚骨プラトー６とを有する頚骨部２である。該頚
骨部２は、頚骨シャフト４に軸方向に延びる凹所１２を
有する支持表面と、第３の構成グループ３１を受け入れ
るための側縁部（側部リム）３３とを有している。
【００２０】この第３の構成グループ３１は、インレー
（inlay）よりなっている。該インレーは、頚骨部２の
支持表面３６上に据え付けるためのベース面３４と、該
ベース面３４に配置され、かつ、インレー３１を前記頚
骨部２に固定するために該頚骨部２内の凹所１２内に押
し込まれる筒部材３５と、さらに、腹側−背側方向に凹
状に湾曲しかつその上に大腿部１の顆殻５，７が支持さ
れる、インレー３１の上側５２に配される第２の摺動面
８，１０とを有している。第４の構成グループ、すなわ
ち、連結部１４を頚骨部２に締結するために、インレー
３１は、該インレーの上側５２を通しかつ筒部材３５を
通して延びる穴３２を有している。
【００２１】連結部１４は、その中央部材として、連結
ピン１６と、その上端において大腿部１の顆間空間内に
突出する継手ヘッド１８とを有している。人工膝関節が
組み立てられた状態では、連結ピン１６は前記インレー
の穴３２内に、そして、それによって、頚骨部２の凹所
１２内に回転可能に収容される。継手ヘッド１８は、頚
骨軸２０に対して横方向に、または、大腿骨軸２１に対
して横方向に延びる穴２２を有し、前記顆殻５，７の側
壁１３，１５の実質的に水平な関節軸２９回りに回動す
るように取り付けられている。前記継手ヘッド１８内の
前記穴２２は、人工膝関節が組み立てられた状態で、前
記連結ボルト２４と前記継手ヘッド１８との間に配置さ
れる、すなわち、その穴３８に連結ボルト２４を圧入さ
れる、摺動ブッシュ２６のためのベアリング座を形成す
るように形成された摺動面３０を有している。図１に示
された実施形態では、摺動ブッシュは、対応する形状の
摺動面３０と協動する球面形状の外周面２８を有してお
り、円柱状の連結ボルト２４および球面形状の摺動ブッ
シュ２６上の連結面の区画分けを可能としている。柱状
の連結ボルト２４は、連結ボルトと摺動ブッシュとの間
の曲げ／伸ばし動作を排他的に受け持つ一方、球面形状
の摺動ブッシュ２６は、内反／外反動作および摺動ブッ
シュと継手ヘッドとの間の回転移動の両方を受け持つ。
外周面２８は本来的には他の任意の形状であってもよ
い。一方では継手ヘッドの側面２３，２５とそれらに接
触して回転する顆殻５，７の側壁１３，１５との間の磨
耗を減少し、他方では顆殻５，７の磨耗を減少するため
に、同じく連結ボルト２４に圧入される円盤１７，１９
が設けられている。
【００２２】図２は、上部頚骨部分５０と、該上部頚骨
部分５０に挿入された頚骨部４と、インレー３１を伴っ
て挿入（連結）されつつある大腿部とを通した、腹側−
背側の垂直断面を示している。連結ピン１６と継手ヘッ
ド１８とを有する連結部は、図１を参照して説明される
連結ボルトによって顆間空間に懸架され、回動軸２９回
りに回転するように据え付けられる。連結ピン１６に既
に押し込められているのは、筒部材３５を有するインレ
ー３１である。
【００２３】頚骨部を通るこの縦断面を参照すると、頚
骨シャフト４の軸方向に第１の部分をのばした凹所１２
が底部から上方に、そして、前方に（図で左側に）拡散
するように広がっているのがわかる。したがって、凹所
１２の前方内側縁４３は、凹所の深部から頚骨プラトー
６の方向に斜めに延びている。実質的に後方から前方に
延びている凹所１２のこの拡大形状により提供される追
加の自由空間４６は、連結ピン１６が長い場合において
さえも、膝の靭帯構造を過度に伸ばしまたはそれらを分
離させる必要もなく、大腿部３およびインレー３１の外
科手術的挿入を可能としている。
【００２４】頚骨部２の凹所１２の軸方向部分は、拡大
部分４６より若干深く掘られているので、大腿部３およ
びインレー３１の挿入は、インレーの頚骨プラトー６へ
の軸方向に位置調整した下降によって終了し、それによ
り、インレー３１と、頚骨プラトー６の支持表面３６の
側縁部３３との完全な積極的な接続が達成される。イン
レー３１の筒部材３５は、頚骨部２の拡大穴１２の内側
形状と実質的に相補的に形成されているので、挿入によ
って、筒部材３５と凹所１２との完全な積極的な接続も
終了する。
【００２５】図３は、挿入後の最終段階を示している。
この図から、凹所１２の斜めの前方内側縁部４３が、継
手ヘッド１８の回転軸２９回りの円弧４５の接線４４に
一致しており、その傾きは頚骨軸２０に対して角度αで
あることがわかる。
【００２６】図４は、頚骨プラトー６の平面図であり、
凹所１２の形状を表している。前記凹所は、軸方向部分
４０と拡大部分とを具備し、該拡大部分４６は、軸方向
部分４０から前方に（図において上方に）延びている。
図示された実施形態では、凹所１２は、頚骨シャフト４
におけるその延長部の深さ位置に、頚骨プラトー６の方
向に細長いスロット４１の断面形状まで広がる、実質的
に円形対称の断面形状を有している。本来的には、凹所
１２の下部の他の断面形状、例えば、正方形、多角形、
楕円形または方形を想定することもできる。必要であれ
ば、凹所１２の側壁４７，４８を、図４に破線で示すよ
うに、底部から上方に同様に広がり、かつ、前方および
頚骨プラトー６の方向の両方に広がるように形成するこ
とも有利であり、その結果、凹所１２の断面形状は台形
状となる。
【００２７】上述した人工膝関節によって達成可能なプ
ロテーゼの部分の非損傷連結により、第１に、インレー
３１を連結ピン１６に押し込めることによって大腿部３
と連結し、その後、２つの構成要素を、図２に示された
斜めの突起によって頚骨部２内に挿入することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の人工膝関節を示す分解斜視図であ
る。
【図２】 図２は、頚骨部分、頚骨部および挿入中の大
腿部およびインレーを示す腹側−背側縦断面図である。
【図３】 大腿部およびインレーが挿入された状態を示
す、図２に対応する縦断面図である。
【図４】 頚骨プラトーの支持表面を示す概略の平面図
である。
【符号の説明】
１ 大腿部 ２ 頚骨部 ３ 大腿骨シャフト ４ 頚骨シャフト ５，７ 顆殻 ６ 頚骨プラトー ８，１０ 第２の摺動面 ９，１１ 第１の摺動面 １２ 凹所 １３，１５ 側壁 １４ 連結部 １６ 連結ピン １７，１９ 円盤 １８ 継手ヘッド ２０ 頚骨軸 ２１ 大腿骨軸 ２２ 穴 ２３，２５ 側面 ２４ 連結ボルト ２６ 摺動ブッシュ ２８ 外周面 ２９ 回動軸 ３０ 摺動面 ３１ インレー ３２ 穴 ３３ 側部リム ３４ ベース面 ３５ 筒部材 ３６ 支持表面 ４１ スロット ４２ 長手軸 ４３ 前方内側縁部 ４４ 接線 ４５ 円弧 ４７，４８ 側壁 ５１ 上縁 ５２ 上側側面

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１の摺動面（９，１１）を有し、顆間
    空間を形成する背側において離間した２つの側壁（１
    ３，１５）を有する凸状に湾曲した顆殻（５，７）を大
    腿骨シャフト（３）の下端部に有する大腿部（１）と、 頸 骨シャフト（４）の上端に配され、前記顆殻（５，
    ７）の第１の摺動面（９，１１）に対応する第２の摺動
    面（８，１０）がその上に形成された頸骨プラトー
    （６）と、前記頸骨シャフト（４）内に軸方向に延びる
    凹所（１２）とを有する頸骨部（２）と、 前記凹所（１２）内に回転するように収容された連結ピ
    ン（１６）の上端に、前記顆間空間内に突出する継手ヘ
    ッド（１８）を有する連結部（１４）とを有し、 前記継手ヘッド（１８）が、大腿骨軸（２１）に対して
    横に伸びる回転軸（２９）回りに回動するように据え付
    けられた人工膝関節において、 前記頸骨部（２）の凹所（１２）の断面が、該凹所の深
    部から頸骨プラトー（６）の細長いスロット（４１）ま
    で、頸骨プラトー（６）に向かって一側に広がっている
    ことを特徴とする人工膝関節。
  2. 【請求項２】 前記細長いスロット（４１）の長手軸
    （４２）が、実質的に、後方から前方に延びていること
    を特徴とする請求項１記載の人工膝関節。
  3. 【請求項３】 前記広がった凹所（１２）の深部から頚
    骨プラトー（６）の方向に斜めに延びる、該凹所の前方
    内側縁部（４３）が、組立時に、前記継手ヘッド（１
    ８）の回動軸（２９）回りの円弧（４５）の接面（４
    ４）であることを特徴とする請求項１または請求項２記
    載の人工膝関節。
  4. 【請求項４】 前記広がった凹所（１２）の斜めの内縁
    部（４３）が、正方形、凹面状または凸面状もしくはこ
    れらの形状の少なくとも２つを結合した形状であること
    を特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の
    人工膝関節。
  5. 【請求項５】 前記広がった凹所（１２）の側壁（４
    ７、４８）が前方に向かって、かつ／または頚骨プラト
    ー（６）に向かって広がっていることを特徴とする請求
    項１から請求項４のいずれかに記載の人工膝関節。
  6. 【請求項６】 前記凹所（１２）の軸方向部分が、広が
    った部分よりも大きな軸方向の延長部を有していること
    を特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の
    人工膝関節。
  7. 【請求項７】 前記追加の軸方向延長部が、少なくと
    も、頚骨プラトー（６）の支持表面（３６）を画定して
    いる側部リム（３３）の高さとなっていることを特徴と
    する請求項６記載の人工膝関節。
  8. 【請求項８】 前記支持表面（３６）と前記顆殻（５，
    ７）の第１の摺動面（９，１１）との間に、ベース面
    （３４）を有するインレー（３１）と、上側に配置され
    た第２の摺動面（８，１０）と、前記連結ピン（１６）
    を導入するための穴（３２）とが配置され、 前記ベース面（３４）に、前記穴（３２）と面一に配さ
    れる穴を有する筒部材（３５）が配置されていることを
    特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の人
    工膝関節。
  9. 【請求項９】 前記筒部材（３５）が、前記頚骨部
    （２）の凹所（１２）の内面形状と、実質的に相補的な
    形状を有していることを特徴とする請求項８記載の人工
    膝関節。
  10. 【請求項１０】 前記筒部材（３５）が、分離した構成
    部品であり、該筒部材（３５）の挿入のための穴が前記
    インレー（３１）に設けられていることを特徴とする請
    求項８または請求項９記載の人工膝関節。
  11. 【請求項１１】 前記筒部材（３５）の上縁（５１）
    が、前記インレー（３１）の穴への挿入の後に、該イン
    レー（３１）の上側面（５２）と面一に配されることを
    特徴とする請求項１０記載の人工膝関節。
  12. 【請求項１２】 前記筒部材（３５）が、分離した構成
    部品であり、該筒部材（３５）の上縁（５１）が、前記
    頚骨部（２）の前記凹所（１２）への挿入後に、前記頚
    骨プラトー（６）の支持表面（３６）と面一に配される
    ことを特徴とする請求項８または請求項９記載の人工膝
    関節。
  13. 【請求項１３】 前記筒部材（３５）が、後側半殻およ
    び前側半殻となるように、頚骨軸（２０）に沿って分割
    されていることを特徴とする請求項８から請求項１２の
    いずれかに記載の人工膝関節。
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