JP3346530B2 - 人工大腿骨臀部ステム - Google Patents

人工大腿骨臀部ステム

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マイケル・ジェイ・シュルツキ
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、人工大腿骨に関
し、さらに詳細には、大腿部の骨髄管内にさらによく適
合する形状を有する大腿骨臀部ステム部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】臀部のアスロプラスティ（ａｒｔｈｒｏ
ｐｌａｓｔｙ；関節形成）は、臀部の骨髄管内部に人工
骨ステムの移植を含む。ステムの近位端のボールは、大
腿と脚窩との間の関節接合を行うために脚窩のソケット
と協働する。ステム（ｓｔｅｍｓ）の移植の後の臀部接
合部の痛みのない関節接合を維持するために、骨髄内部
にステムをしっかりと固定することが重要である。この
ような固定は、ステム及び骨髄管の壁に接着する骨のセ
メントによって達成される。さらに種々のステムは、骨
セメントとの接着に適応し、骨髄管の多孔性表面と壁と
の間のプレスばめを向上させるために米国特許第４，５
５０，４４８号（ｋｅｎｎａ）及び３，６０５，１２３
号（Ｈａｈｎ）に示したような多孔性表面を備えてい
る。もし骨髄管に圧力ばめが望ましい場合には、ステム
の輪郭は、多孔性表面が骨に緊密に接触し、多孔性表面
に骨が成長することができるように骨髄管に輪郭に密接
に合致しなければならない。
【０００３】種々の特許が、圧力ばめの近位メタフィシ
ス及び骨髄管の壁に生物学的な固定、大腿部部品に関連
している。米国特許第４，５８９，８８３号（ｋｅｎｎ
ａ）及び米国特許第４，７３８，６８１号（Ｋｏｅｎｅ
ｍａｎ等）は、骨髄管の内部での適合及び安定性を改良
するために近位領域でねじれを有する臀部ステムを示し
ている。これは大腿骨の自然の形状に密接するが、実際
には、ねじれによって誘導されるステムの回転運動は、
移植場所の拡大と移植部分と骨の接合部分において空隙
を形成する。この領域のねじれは、大腿骨のネック内に
ステムが座することを防止する。その代わり、ステム
は、回転位置において骨に配置され、よってさらに異な
る移植場所の準備を行う。なぜならば、外科医は、しば
しば大腿部ヘッドの正規の位置を復元するために移植の
回転位置を変えようとするからである。
【０００４】この技術に存在する第２の制限は、特にス
テムの近位領域のステムの断面形状である。ここにおい
て、その形状は、ステムが正しく移植され管への密接な
適合を達成する前に大腿部内の強い骨の除去を必要とす
る（例えば、大腿部のけづめ状突起及び大きな大転子の
中間境界）。実際には、これは、現在の外科手術器具に
よって達成することが困難であり、このような多数の形
成体は、寸法を小さくするかまたは誤った整合を行うこ
となしに移植することが困難であることである。米国特
許第５，３５８，５３４号（Ｄｕｄａｓｅｋ等）、並び
に上述したｋｅｎｎａの特許は、ステムを示しており、
これによるとステムの近位領域でとられた横断面は、ほ
ぼ矩形の形状を有する（すなわち、それは前縁及び後縁
を有する）。このような形状は、大腿部の骨髄内の管の
内部の形状によく適合せず、移植中に大転子から骨を除
去する必要がある。さらに、Ｄｕｄａｓｅｋのステム
は、骨髄内の管の後方の皮層を通る後方の凹部の存在を
示しているが、それは、大腿部のけずめ状突起を除去す
る必要なく骨髄の空洞をステムで充填することができる
凹部の形状または寸法を示唆しない。
【０００５】米国特許第４，８１３，９６３号（Ｈｏｒ
ｉ等）において、この明細書によれば、骨髄の管の解剖
学的な輪郭を正確に反映する形状を有するステムに関す
る。特に、この特許は、横断面における近位部分が側方
の側と鋭角を形成する前方側と、中間方向に前方側に接
近する後方側とを有する。さらに、中央側は形状が弧状
であり、他の側は直線的な縁部を有する。しかしなが
ら、このステムは、前方側縁の広い角度及び後方側縁コ
ーナーの大きさによって大転子から骨を除去する必要が
ある。さらに、前述した捕綴装置の構成は、これらの移
植の製造を容易にするための平坦な側を有する簡単な断
面形状を使用するが、大腿部の内側の輪郭は、弧状であ
り、直線はほとんどまれである。
【０００６】その結果、Ｈｏｒｉ等によって示されたよ
うなステムは、分離した点で通常比較的に鋭い縁部に沿
って大腿骨の空洞にしか接触しない。これによって、ス
テムに局所的に力が集中し、移植中に骨が砕ける発生率
が増加する。さらに、局所化された接触点の間に比較的
に柔らかい骨の領域が残される。これらの領域は、時間
が経つにつれてもろくなる傾向があり、骨の成長を介し
て形成体の生物学的な取付部分が小さくなる。これらの
領域は、骨の構造内の開放した溝として作用し、大腿部
に人工の結合部の摩耗によって濾過されない粒子が発生
することが考えられる。これらの粒子に対する生物学的
な反応は、しばしば形成体の周りの骨が腐食する。
【０００７】従来技術に関する第３の問題はセメントの
ない全体の大腿部のアスロプラスティの後に経験される
ももの痛みである。この痛みは、骨とプロステシスとの
間のこわさが合致しないことに関連している。遠位スロ
ットの配置は、曲げこわさを低減し、それによって次の
ももの痛みを低減する。遠位の曲げこわさを低減する他
の有利な効果は、容易なステムの挿入と、ステムの挿入
中に遠位縁の破損の発生率を低くし、Ｔｈｏｎｇｐｒｅ
ｄａ等（ＥＰＯ０５４３０９９号）の特許及びＮｏｉｌ
ｅｓ（米国特許第３，９９６，６２５号）は円錐平面に
向いているスロットを有し、従って、曲げの１つの平面
において前述した利点を提供する。もっとも大きな活動
において、遠位ステムに作用する力は、前方または後方
には向かないが、十分に大きな中間側方成分を有する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】セメントのない臀部アス
ロプラスティの構成の従来技術の大腿骨の臀部ステムに
関する前述した問題に照らして、本発明の目的は、大腿
骨の皮の層と移植の表面との間の適合を最適化すること
によって大腿骨のヘッドに適用される力に抵抗する際に
インプラント／骨の安定性を提供することである。詳細
に説明すると、本発明の目的は、（ａ）大腿骨のネック
の切骨術の水準で前方及び後方に、（ｂ）小転子の水準
で前方及び後方に、及び（ｃ）大腿部の中間のステム内
で前方、後方及び側方に大腿骨の皮層の壁に合致するよ
うな輪郭の表面を有するインプラントを提供することで
ある。
【０００９】本発明の他の目的は、移植中の骨、特に大
転子及び大腿部のけずめ状の突起からの骨の最小限の除
去を行うことができるような輪郭である大腿骨の移植を
行うことである。
【００１０】本発明の他の目的は、寸法を小さくし、整
合ミスを生じることなく大腿骨にインプラントの挿入を
容易にすることである。本発明の他の目的は、ステムの
挿入中にインプラントエンベロープの拡張を最小限にす
ることである。本発明の他の目的は、矢状方向及び冠状
平面の双方にステムの曲げこわさを最小限にし、それに
よってももの痛みの発生率を低減し、ステムの挿入を容
易にし、例えばステムの挿入中に遠位骨折が破損する発
生率を低減する。
【００１１】本発明のこれら及び他の目的は、最小限の
骨を除去することによって大腿骨の骨髄内の管の解剖学
的な輪郭に緊密に適合するように構成された臀部のアー
スロプラスティ手術において使用する大腿部の成分を提
供することによって達成される。さらに詳細に説明する
と、本発明のある観点は、（ａ）遠位部分、中央部分、
及び前記中央部分と交差し前方、後方、中間面及び側面
を画定する長手方向の軸線を有する遠位領域と、（ｂ）
近位領域と、（ｃ）前記遠位領域と近位領域との間に配
置される中間ステム領域と、を有し、 前記近位領域を
通る前記長手方向の軸線に直角な少なくとも１つの断面
は、（ｄ）変化する曲率半径を有するほぼ弧状の前方側
と、（ｅ）空洞を有する後方側と、（ｆ）ほぼ弧状の中
間側と、（ｇ）鋭角の傾斜を画定するために前方に傾斜
するほぼ弧状の側方側と、を有する人工大腿骨臀部ステ
ムに関する。
【００１２】近位断面は、遠位方向の長手方向の軸線に
対する大腿部の成分の表面からの距離は最小限の距離を
常に越え、最小限の距離において、前記距離が骨髄管を
機械加工するために使用される剛性ドリルまたはリーミ
ング器具の駆動軸の直径より大きくまたは等しくなるよ
うに配置されたほぼ弧状の後方／側方コーナーを有す
る。
【００１３】本発明のある側面は、隣接する２つの幾何
学的な本体と、大腿部のネックセグメントと、骨髄セグ
メントとを有し、近位領域の縦断面図に最もよく示され
ており、互いに関して鋭角を向いている。
【００１４】また、本発明はステムの近位縁に配置され
た後方の空洞を有する大腿部のステムを向いており、こ
こにおいて空洞は小転子の領域に存在する大腿部のけず
め状突起を保護するように構成されている。本発明のス
テムの他の特徴は、中間方向のステムの近位領域の側面
に斜面または傾斜面を有し、これは近位領域の縦方向の
断面と組み合わせて、大転子から最小限の骨を除去する
ことができる。
【００１５】本発明の他の観点は、最も好ましくは一定
のねじれ角度がステムの近位領域に存在するように、中
間ステムに制限される長手方向の軸線の周りにステムね
じれの存在を有する。近位領域とは反対方向のこの領域
にステムねじれを離すことによって、このようなねじれ
によって生じるインプランテーションエンベロープの拡
張を最小限にすると同時にインプランテーション時にイ
ンプラント適合と安定性の改良を行う。
【００１６】また本発明は、矢状方向及び冠状平面の双
方にステムの曲げこわさを減少するために、好ましくは
３０°回転される内側遠位スロットを有する大腿部ステ
ムに関する。本発明の目的及び本発明の特徴、並びに他
の目的及び特徴は、本発明の次の詳細な説明を図面と関
連して読むときさらに完全に明らかになるであろう。
【００１７】本発明は大腿骨の近位縁に移植する改良さ
れた非対称的な大腿骨ステムに関する。さらに詳細に
は、本発明のある観点において、次の要因の最適なバラ
ンスを提供するいくつかのキーの特徴を有する：（ａ）
大腿部のヘッドに適用される抵抗力の移植／骨の安定性
（ｂ）移植中の骨の最小限の除去（ｃ）寸法を小さくす
ることなく、または整合ミスを生じることなく大腿骨へ
のプロステシスの挿入を非常に容易し、（ｄ）ステムの
挿入中に“移植エンベープ”の拡張を最小限にする。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面を
参照して詳細に説明する。図面を参照すると、左の大腿
骨ステム部分１０が図示され、近位領域２０と、遠位領
域４０と、それらの間に配置された中間ステムの領域３
０とを有し、各領域は、ステムの全長の約１／３の長さ
を有することが最も好ましい。ステム１０の全長Ｈ１
は、約１１．４ｃｍ（４．５インチ）乃至約１６．５ｃ
ｍ（６．５インチ）が最も好ましい（図１Ａ）。ステム
はさらに、遠位領域４０の遠位中心５に対応する長手方
向または遠位軸Ｚを有する。いくつかの従来のステムと
は異なり、図１Ａに示すような近位領域の後方面Ｐは、
近位−遠位方向に伸びるように、図１Ａに示すように前
面から測定された比較的大きな半径Ｒでわずかに曲がっ
ており、それによって移植中の大腿骨の空洞の拡張の可
能性を最小限にする。さらに、以下に詳細に説明するイ
ンプラントの全体構成によって、従来の臀部置換手順よ
りも約５ｍｍ大きい、大きな大腿骨のネック切骨が可能
となる。
【００１９】本発明のステムは、従来の材料、最も好ま
しいのはコバルトークロミウムーモリブデン合金（Ｈｏ
ｗｍｅｄｉａ社によるＶＩＴＡＬＬＩＵＭ）が好まし
い。好ましい実施例において、インプラントの最終仕上
げは、傾斜トラニオン２２を除いて図１に示すように
（すなわち、遠位領域と中間のステム領域の部分から成
る）点３及び点４の間で梨地仕上げであり、その双方の
領域はブライト研磨仕上げである。
【００２０】説明を容易にするために、残りの説明を３
つの部分に分解する。セクションIは、本発明のステム
の近位領域に関し、セクションIIは、中間のステム領域
に関し、セクションIIIは、ステムの遠位領域に関す
る。さらに、本発明の説明及び関連図面は、左の大腿骨
の部分に関するが、本発明は右の大腿骨成分にも適用可
能であり、右の大腿骨部分は単にここに説明した左側の
部分と鏡像関係にある。
【００２１】図１及び図１Ａを参照すると、近位縁２０
は、ステムの上方の１／３であり、（以下に詳細に説明
する）多孔性コーティングでカバーされることが好まし
い。近位領域の好ましい長さは、（約１１．２ｃｍの全
長を有するステムの場合）約３．８ｃｍ（約１．５イン
チ）乃至（約１６．５ｃｍの全長を有するステムの場
合）約６．２５ｃｍ（２．５インチ）の範囲である。さ
らにこの近位領域は、上端部分２１及びネック２２ａを
有する近位部分２３と、中央部分２４と、遠位部分２５
とに分割される。
【００２２】本発明のステムは、図３，図３Ａ及び図４
に示されたような中実モデル１０１から形成され、これ
は、大腿骨の空洞に最適な適合を行う物体の三次元形状
を表すように開発された。
【００２３】中実モデル１０１は、形成体の上面２１ａ
のような長手方向の軸線に沿って同じ水準で配置されて
いる平坦な上面２１ａを有する。本ステム１０の形状
は、大腿骨のネックの切骨術の水準の下の中実モデルの
形状に合致する。ステムの形状は、大腿骨のネックの切
骨術に対応した傾斜した上面２１ｂ上のすべての材料を
除去することによって中実モデルから引き出される。形
成体ネック２２ａ（図１）は、傾斜面２１ａに付加さ
れ、その表面の輪郭は、分割した中実モデルの輪郭に混
合される。追加的な表面の特徴は、遠位ステムの曲げこ
わさを変形し、以下に説明するように多孔性コーティン
グの存在に対応するように中実モデルに付加される。
【００２４】中実モデル１０１及びステム１０の横方向
の断面形状は、図６から図１５に示すように近位縁から
遠位縁に連続的に変化し、これは、本発明のインプラン
トをの典型的な断面を示す。この形状は、特に骨の除去
を最小限にする大転子の領域において、インプラントと
大腿骨の皮層との間の接触を最小限にするために三次元
空隙に配置されたいくつかのキー領域に接触するように
形成される。
【００２５】特に、中実のモデルの形状は、インプラン
トの表面の前方、後方、側方及び横断突出部によって画
定された一連の輪郭によって三次元空隙に画定される。
図２Ｂに示すように中実モデルの横断方向の形状は、例
えば、カダベリック（ｃａｄａｖｅｒｉｃ）大腿骨に移
植され、縦方向に分割されるプロトタイプを使用して反
復の試行から形成される。特に、図４は、寸法Ｘがその
部分の側方／中間幅を表し、寸法Ｙがその部分の前方／
後方の幅を表す。近位断面部分は、傾斜角度α１を形成
するように前方向に傾斜するほぼ弧状の側部Ｌ１を有す
る。側部の“傾斜”形状は、適合を改良するために骨の
内部にステムを挿入することを容易にするために大転子
の中間壁を再び分割する必要なく最大限の中間／側方の
幅Ｘのステムを大腿骨に移植することができる。最も好
ましいのは、側方の側Ｌ１の傾斜は、最も側方の点Ｂで
側方に正接するように接触するラインａによって画定さ
れ、ラインａは、やじり方向の平面に平行に配置され
る。側部側Ｌ１は、第２の点Ｃで第２のラインｂに正接
するように前方に傾斜し、ラインａはラインｂと交差し
てその間に鋭角の傾斜角度α１を形成する。好ましく
は、この角度は、側方の中間方向で約１０°乃至約３５
°であり、好ましくは約２０°である。
【００２６】図４の断面において、側方に変位するにつ
れて曲率半径が変化するほぼ弧状の前方側Ａ１を有す
る。好ましくは、前方側は、ラインｃが冠状平面に平行
であり、ラインａに直角になるように点Ｄでラインｃに
正接するように形成されている。前方側は中間方向に傾
斜して点Ｅでラインｄに正接し、ラインｂに直角にな
り、ラインｄは、ラインｃに関して鋭角α２の方向を有
する。好ましくは、角度α２は、約１０°乃至約３０°
であり、最も好ましいのは約２０°である。通常、点Ｅ
は、断面Iの最も中間点の側方の距離Ｘ１に配置されて
おり、ここでＸ１は、０．３０Ｘに等しい（すなわち、
中間／側方の幅の３０％）。
【００２７】図４の断面は、好ましくは点Ｇ及びＦの間
に画定されると共に半径Ｒ）並びに最も中間点Ｉを有す
るほぼ弧状の中間側Ｍ１を有する。また、ほぼ非凹形状
の、好ましくは平坦な後方側Ｐ１と、点Ａと点Ｂとの間
に画定されたほぼ弧状の前方／後方コーナー２７があ
る。別の例としては、後方側は、凹形状をしていてもよ
い。さらに好ましい実施例において、前方／側方のコー
ナ２７を画定する円の中心は、中実モデル２１ａの上面
と遠位の長手方向の軸線との間の交差点に配置される。
コーナーＲ１の半径は、リーマ及び管の長手方向の軸線
が後方／側方のコーナーの近傍に空隙を形成することな
く一致するように剛性のリーマを脊髄管に配置すること
ができるのに十分な大きさである。これは、半径Ｒ１が
剛性リーマの駆動軸の直径より大きいか、または等しい
ことが必要である。
【００２８】大腿骨内にステムを適合し及び安定させる
キーとなる水準は、小転子のベースの大腿骨のネック切
骨の水準から伸びている。骨のこの領域のステムの横断
面形状は、図２に示すような一連のライン及び弧によっ
て形成される。長手方向の軸線に沿ったこの水準の断面
は、図４に示す中実モデルの近位断面に形状が同じであ
り、ほぼ弧状の前方側Ａ２と、点Ｇと点Ｆとの間に画定
されたほぼ弧状の中間側Ｍ１と、図４に上述するような
傾斜角α１を画定するように前方に傾斜している側方側
Ｌ１とを有する。後方／側方コーナー２７は、点Ａ及び
Ｂによって画定され、（図４に示すように）さらに近位
水準に存在するよりさらにいくぶん大きい半径Ｒ１を有
し、中間側Ｍ２の半径より大きいことが望ましい。
【００２９】この領域のステムの特に有効な側面は、点
Ｈの後方側Ｐ２から点Ｇでの中間の半径まで伸びている
後方の中間の小さい遷移領域２８を含むことである。図
示するように、この遷移領域２８は、中間の側Ｍ２によ
って画定された半径より大きな半径を有する。遷移領域
は、点Ｈ及びＧと相互に交差すると共に中間／側方の方
向（すなわち、ラインｆに対して）に約５°乃至約１５
°の範囲の角度、好ましくは約８°で傾斜するラインｅ
によって近似される。この後者の特徴は特に好ましい。
なぜならば、それは、ステムが大腿骨のネック内及び中
間の弧内の双方で大腿骨の輪郭に適合するようにするこ
とができるからである。逆に点Ｈ及びＦを接続するため
に１つの弧を使用することは、後方の中間のコーナー内
で１つの点で大腿骨の皮相壁に接触するステムの輪郭を
形成する。これは、局所化された応力が１つの領域に集
中し、大腿骨が破損する危険性を増大する。
【００３０】図２及び図４の双方に示した前述した形
状、特に、側方、中間及び前方側及び後方／側方及び後
方中間コーナの形状は、例えば、ステムが大転子領域で
骨が強くなることを避け、それによって安定性が改良さ
れ、この領域の骨髄管の骨の除去を最小限にすることが
できる。さらに、後方側Ｐ２は、例えば、図２に示すよ
うな凹部２９を有する。この凹部は、断面線Ａ−Ａの下
で始まり、（対応する図面に示すように）断面Ｅ−Ｅま
でを含み、小転子の水準でけずめ状突起の強い骨を保持
することができ、それによってインプラントの挿入の容
易性が増大し、大腿骨の回転変形に対する抵抗が増大す
る。さらに、これは、骨髄の凹部が適応する最も大きな
可能な形成体の移植を容易にし、インプラントの失敗の
最も共通の原因である形成体の寸法が小さくなることを
防止する。凹部の好ましい深さＤ１は、最も近位部分か
ら近位領域の中央部分に増大し、再び低減する。この深
さＤ１は、（近位２３及び遠位部分２５）で約０．１ｍ
ｍから（中央部分２４で）約３．０ｍｍまでの範囲であ
る。
【００３１】また前述した横断方向の形状は、本発明の
ステムの他の好ましい側面を示し、特に２つの相互に交
差するセグメントは隣接する２つの幾何学的な本体、す
なわち、大腿骨のネックセグメントＳ及び骨髄セグメン
トＴに対応する（図１６及び図１６Ａ）。図１７に示す
ように、横断方向平面において、骨髄セグメントＴはさ
らに以下に詳細に示すように大腿骨のネックセグメント
に対して所定の角度θで配置されている。このような位
置決めは、インプラントを次の領域に同時に接触させ、
すなわち、大腿骨ネック切骨の水準で前方及び後方に、
小転子の水準で後方及び中間で、及び大腿骨の中間ステ
ム内で前方及び後方及び側方に接触させることができ
る。
【００３２】特に、大腿骨ネックセグメントは、近位領
域の三角形領域２１を有し、上端部分からステムの中間
面Ｍに沿ってそれを含む近位領域の遠位部分に伸びてい
る。これは図１６及び図１６Ａに最もよく示されてお
り、この交差する斜線で示した領域は、大腿骨ネック部
分を示し、ステムの残りの部分は、骨髄部分Ｔを有す
る。大腿骨ネック部分Ｓは、遠位または長手方向の軸線
Ｚに直角な横断面部分が、好ましくは細長く、最も好ま
しくはほぼ楕円形の大腿骨ネックセグメントＳに対応す
る部分（交差する斜線で示した領域）を有し、その部分
を通過し、前方Ａ及び後方Ｐ側に交差する短軸Ｓ１を有
するように形成されている。さらにこの部分は、中間Ｍ
及び側方Ｌ側を通過する短軸に直角な主軸Ｘを有する。
【００３３】骨髄セグメントＴは、大腿骨ネックセグメ
ントＳに隣接するように配置された近位領域の残りの部
分であり、図１６及び図１６Ａ（線のない部分）に示す
ようなステムの遠位４０及び中間ステム３０から伸びそ
れらを含む。骨髄セグメントは、遠位または長手方向の
軸線Ｚに直角な横断面が大腿骨のネック部分と同じ部分
を有し、この部分は、骨髄セグメントを通過し、前方Ａ
側と相互に交差する短軸Ｔ１と、短軸に直角で側部Ｌと
相互に交差する長軸Ｙを有するように構成されている。
この２つのセグメントは、２つの主軸がその間に鋭角θ
を有するように互いに関して所定の向きを有する。好ま
しくは、角度θは、約１５°から約５０°であり、最も
好ましいのは約３２°である。上述したように、本ステ
ムは、後方の凹部２９を有し、この凹部は、この実施例
において、図１６に示すように、これら２つのセグメン
トの間の接続部分に配置されている。
【００３４】近位領域は最も好ましいのは、中間方向に
急に傾斜しており、例えば、図５及び図６乃至図９に説
明するようにステムの前方／側方のコーナ２７がステム
の長手方向軸線Ｚにさらに接近することができ、それに
よって、この領域の大きさを最小限にする。その結果、
このような側方及び後方／側方の形状によって移植中に
大転子から最小限の骨を除去し、ステムの挿入中に移植
のエンベロープの拡張を最小限にすることができる。好
ましくは、側面は角度θ２で傾斜し、θ２は、約５°か
ら約１４°の範囲であり、例えば、最も好ましくは、図
１６に示すように約８°である。
【００３５】図１８及び図２０は、大腿骨の骨髄管内に
配置された本発明の左の大腿骨の管を示す。さらに図１
９は、大腿骨のけずめ状突起Ｂ１の周りに適合しその除
去を最小限にする後方凹部の能力を示す。
【００３６】図１，図２１，及び図８を参照すると、ス
テムの上方部分２１は、モジューラ型大腿骨のヘッド部
品（図示せず）を受けるネック２２ａを有する。このネ
ック２２ａは、やじり平面で前傾するようにほぼ２°の
角度で傾斜する（すなわち、前方／後方の方向）。冠状
平面において、ネックは、約４５°乃至約５５°の範
囲、好ましくは図１に示すように約４８°で長手方向の
軸線Ｚに関して所定の角度θ１で配置される。
【００３７】図２０及び図２１に示すように、近位領域
の形状は、（中間面から側面への）冠状平面の寸法Ｖが
（前面から後面）に矢印平面に寸法Ｕより大きくなるよ
うな形状である。このような相対的な寸法は、各側でほ
ぼ１０°全体で前方及び後方に２０°大腿骨のヘッドの
動きの範囲を増加させる。［寸法Ｖは、約２．５４ｃｍ
（約１インチ）乃至約５．０８ｃｍ（約２インチ）の範
囲が好ましい。寸法Ｕは、約１．２７ｃｍ（約０．５イ
ンチ）乃至約２．５４ｃｍ（１．０インチ）の範囲が好
ましい。］本発明と共に使用する好ましい大腿骨ヘッド
は、Ｈｏｗｍｅｄｉｃａ社によって製造されるＶ−４０
ヘッドであり、これは、複数ヘッドの直径においてー４
ｍｍのオフセット乃至＋１６ｍｍのオフセットの範囲の
５°４０分の傾斜を有する。前述した前方／後方及び中
間／側方の寸法Ｕ，Ｖは、スカートを必要とすることな
くＶ−４０のヘッド並びに同様に設計したヘッドの使用
を可能にする。
【００３８】好ましくは、近位領域は、図１、図５、図
１８、図２０及び図２２の交差する斜線で示した部分に
よって示される円周方向の多孔性コーティングを有す
る。大腿骨ステムに対するこの部分と適用方法は、ここ
に参考例として組み込まれる米国特許第４，５５０，４
４８号（Ｋｅｎｎｎａ）に示されている。多孔性コーテ
ィングは、骨の内方成長を促進し、これは、粒子のくず
の侵入を防止するようにバイオシールを形成する。
【００３９】ステムにねじれを提供することによって、
移植中に大腿骨の空洞の形状にステムがさらに容易に適
合するようにすることができることは当業者がよく理解
できるであろう。ある従来の大腿骨のステムは近位領域
にまたはステムの長さ全体を通ってねじれを有する。形
成体の近位領域にねじれを有するという欠点は、移植中
に、ねじれによって生じるステムの軸線方向の回転が大
腿骨の空洞の前方及び後方壁が拡張することと、ステム
と骨との間に空隙を形成することである。本発明におい
て、この問題は、緊密な皮層適合が存在しないステムの
中間領域にねじれを制限することによってこの問題が緩
和される。これは、移植過程の最後の段階で最小限の回
転で大腿骨の管にステムを配置することができる。
【００４０】図１及び図５に示すように、例えば、臀部
ステムの中間領域３０は横断面線Ｆ−Ｆ乃至Ｊ−Ｊの間
の領域にある。好ましくは、中間ステムの長さの範囲
は、５．１ｃｍ（約２インチ）乃至６．４ｃｍ（約２．
５インチ）の範囲である。本発明において、ステムは、
中間ステム領域を通って伸びるねじれ部分を有し、ねじ
れ部分は、近位方向に伸びる中間のステム（すなわち、
断面線Ｊ−Ｊにおいて）の遠位境界６で始まり、中間ス
テム領域（すなわち、線Ｆ−Ｆで）の近位境界７で終了
し、遠位境界に関して近位境界で一定のねじれ角度ｔを
提供し、この角度は、ステムの近位領域にわたって一貫
している。ステムのねじれは、図５及び図６から図１５
に最もよく示されている。図面に示すように、断面Ａ−
Ａ乃至Ｊ−Ｊは、ステムの長手方向の軸線Ｚに直角にと
られている。ライン１は、各断面の最も中間点に遠位セ
ンタ５から引かれる。断面Ｊ−Ｊ乃至近位領域で始まる
遠位端から前進する際に、ステムは、最も中間点が前方
にシフトするようにステムの長手方向の軸線Ｚの周りで
ねじれる。破線２は遠位中心部５から遠位領域４０の最
も中央の点への元の線を表す。よって、断面Ｊ−Ｊの遠
位断面において、ライン１とライン２は一致する。ステ
ムのねじれは近位方向に連続し、残りの断面Ｊ−Ｊ乃至
Ｆ−Ｆに示され、ここで元の線２及びライン１の間の角
度は、その断面におけるねじれ角度を表す。好ましく
は、中間ステム領域にわたるねじれ角度ｔは、約０．５
０°乃至約８°であり、最も好ましくは３°乃至５°で
ある。例えば、１つの好ましい実施例において、断面Ｊ
−Ｊにおける角度ｔは、約１°，断面Ｉ−Ｉにおいて，
約１．７５°，断面Ｈ−Ｈにおいて約２．７５°断面Ｇ
−Ｇにおいて約３．５°断面Ｆ−Ｆにおいて約４°であ
る。実際のねじれは、断面Ａ−Ａ乃至Ｅ−Ｅの角度ｔ
は、４°で例えば遠位境界に関して一定である。
【００４１】ステムの最遠位領域４０は、約１．２乃至
約２インチ（３．０ｃｍ乃至５ｃｍ）の範囲の長さを有
する。図２１乃至図２３を参照すると、本発明のステム
１０は、まげこわさを低減するために遠位端部を通って
長手方向に伸び、遠位（すなわち、長手方向）軸線Ｚに
沿った内側スロット４１を有する。曲げが冠状平面での
み小さくなるいくつかの従来の“直線スロット”とは異
なり、本発明は、やじり平面及び冠状平面の双方におい
て曲げこわさを低減することができ、歩行、階段を上る
場合のような遠位先端負荷の方向にさらに可撓性を付与
する。特に、本発明のステムは、遠位内側スロット４１
を有し、このスロット４１は、例えば、図２２乃至図２
４に示すように、後方／中間タイン（ｔｉｎｅ）４４ａ
及び前方／側方タイン４４ｂの２つのタインに遠位端を
切断するために鋭角ｂで回転される。この角度ｂは、冠
状平面内にある軸線４２とスロット４１内の中央に配置
された軸４３との間の交差によって画定される。好まし
くは、回転角度ｂは、約１５°から約６０°の範囲であ
り、最も好ましいのは約３０°である。スロットの長さ
Ｌ４は、０．５０インチ乃至２インチ（１．３ｃｍ乃至
５．１ｃｍ）、最も好ましいのは、約１インチ（２．５
ｃｍ）である。
【００４２】遠位領域４０は、さらに図２２及び図２５
に示すように好ましくは長楕円形状に傾斜する遠位端４
０ａを有する。この遠位端の構成は、大きな領域にわた
って大腿骨に転移される応力を配分するように作用し、
さらに、特定の場所で応力の大きさを低減する。楕円形
の構成は、半分の小さい直径の長さの３倍が好ましい半
大きい直径ｄ１を有する。
【００４３】前述したスロット４１は、１１ｍｍ（すな
わち、約０．４３インチ）より大きい遠位直径を有する
ステムに使用されることが好ましい。好ましくは、スロ
ットの幅は、約０．０９インチ（２．３ｍｍ）乃至約
０．１７０インチ（４．３ｍｍ）、最も好ましくは約
０．１２５インチ（０．３ｍｍ）である。
【００４４】さらに遠位領域は、インプラントのこわさ
を低減する際に補助となるように１つまたはそれ以上の
タイン、最も好ましくは双方のタインの外面に溝４５を
有する。図２４に示すように、溝４５は、０．１乃至
０．１３インチ（０．３ｍｍ乃至３．３ｍｍ）の範囲の
半径Ｒ４を有する。各タイン４４ａ，４４ｂの残りの部
分の２つの半径Ｒ５は、約０．１０インチ乃至約０．１
４インチ（２．５ｍｍ乃至３．６ｍｍ）の寸法の範囲で
ある。
【００４５】本発明の前述した内容及び説明は図示し説
明したものであり、本発明の精神から逸脱することなく
寸法、形状及び材料並びに図示した構造の詳細の種々の
変更が行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１及び図１Ａは、それぞれ左側の大腿部ステ
ムの前方図及び中間図である。
【図２】図１の線１Ｂ−１Ｂに沿ったステムの横断方向
の図面である。
【図３】図３、ず３Ａは、それぞれ大腿部ステムの三次
元形状を引き出す中実モデルの前方及び中間図面であ
る。
【図４】図３の線２Ｂ−２Ｂの沿って切った中実モデル
の横断面図である。
【図５】Ａ−ＡからＪ−Ｊのいくつかの断面を示す左側
の大腿部のステムの前面図である。
【図６】図３のＡ−Ａで切った拡大断面図である。
【図７】図３のＢ−Ｂで切った拡大断面図である。
【図８】図３のＣ−Ｃで切った拡大断面図である。
【図９】図３のＤ−Ｄで切った拡大断面図である。
【図１０】図３のＥ−Ｅで切った拡大断面図である。
【図１１】図３のＦ−Ｆで切った拡大断面図である。
【図１２】図３のＧ−Ｇで切った拡大断面図である。
【図１３】図３のＨ−Ｈで切った拡大断面図である。
【図１４】図３のＩ−Ｉで切った拡大断面図である。
【図１５】図３のＪ−Ｊで切った拡大断面図である。
【図１６】図１６、図１６Ａは、それぞれステムの中間
及び大腿部のネックセグメントを示す左の大腿部ステム
の前方及び中間部の図面である。
【図１７】図１６の線４Ｂ−４Ｂに沿って切った横断面
図である。
【図１８】大腿骨内に配置された左の大腿部のステムの
後面図である。
【図１９】図１８の線５Ａ−５Ａに沿ったステム／大腿
骨の横断面図である。
【図２０】大腿骨内に配置された左の大腿部にステムの
中間の図面である。
【図２１】大腿部のステムの平面図である。
【図２２】左の大腿部のステムの別の前面図である。
【図２３】大腿部のステムの底面図である。
【図２４】図２３の線１０−１０に沿ったステムの遠位
領域の横断面図である。
【図２５】遠位端の楕円形の形状を示すステムの概略側
面図である。
【符号の説明】
１：ライン、２：破線、５：遠位コーナー、１０：左の
大腿骨のステム部品、２０：近位領域、２１：上端部
分、２２：傾斜トラニオン、２２ａ：ネック、２３：近
位部分、２４：中央部分、２５：遠位部分、２７：後方
側方コーナー、２８：遷移領域、２９：後方凹部、３
０：中間ステム領域、４０：遠位領域、４１：スロッ
ト、４２、４３：軸線、４４ａ、４４ｂ：タイン、４
５：溝、Ｒ４、Ｒ５：半径。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アンソニー・ケイ・ヘドリー アメリカ合衆国アリゾナ州85253，パラ ダイス・ヴァレイ，ノース・マミー・マ ウンテン・ロード 700 (72)発明者 マイケル・ジェイ・シュルツキ アメリカ合衆国ニュージャージー州 07005，ブーントン，ウッドサイド・ド ライブ ３ (72)発明者 ウィリアム・ジェイ・ケリー，ジュニア ー アメリカ合衆国ニュージャージー州 07012，クリフトン，メイ・ドライブ ５ (56)参考文献 特開 平７−124187（ＪＰ，Ａ) 特表 平８−502191（ＪＰ，Ａ) 国際公開96／4868（ＷＯ，Ａ１) 米国特許5507829（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A61F 2/36 ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)

Claims (37)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 （ａ）遠位部分、中央部分、及び前記中
    央部分と交差し前方、後方、中間面及び側面を画定する
    長手方向の軸線を有する遠位領域と、 （ｂ）近位領域と、 （ｃ）前記遠位領域と近位領域との間に配置される中間
    ステム領域と、を有し、 前記近位領域を通る前記長手方向の軸線に直角な少なく
    とも１つの断面は、 （ｄ）変化する曲率半径を有するほぼ弧状の前方側と、 （ｅ）凹部を有する後方側と、 （ｆ）ほぼ弧状の中間側と、 （ｇ）鋭角の傾斜を画定するために前方に傾斜するほぼ
    弧状の側方側と、を有し、前記断面が後方側と中間側とを接続する遷移領域を有
    し、前記遷移領域は前記中間側より大きい曲率半径を有
    する後方、前方、中間及び側面を有する 人工大腿骨臀部
    ステム。
  2. 【請求項２】 前記傾斜角度が１０°乃至３０°の範囲
    である請求項１に記載のステム。
  3. 【請求項３】 前記後方の凹部が、０．１ｍｍ乃至３．
    ０ｍｍの深さを有する請求項１に記載のステム。
  4. 【請求項４】 前記断面が、前記中間側より大きな曲率
    半径を有するほぼ弧状の後方側方コーナーを有する請求
    項１に記載のステム。
  5. 【請求項５】 前記ステムが、前記遠位軸の周りにねじ
    れを有する請求項１に記載のステム。
  6. 【請求項６】 前記ねじれが、前記中間ステム領域の遠
    位境界で始まり、前記中間領域の近位境界で終わる請求
    項５に記載のステム。
  7. 【請求項７】 前記中間ステムの前記ねじれが、０．５
    ０°乃至８．０°である請求項６に記載のステム。
  8. 【請求項８】 前記遠位領域が、前記遠位端を通って長
    手方向に前記遠位軸に沿って伸びる内側スロットを有す
    る請求項１に記載のステム。
  9. 【請求項９】 前記遠位軸に直角な前記遠位領域の断面
    が、中間／側方方向の前記断面を通過する第１の軸線
    と、前記スロットの中央に配置されると共に前記遠位軸
    線に直角な第２の軸線と、を有し、前記第１及び第２の
    軸線は、前記遠位領域を２つの分離したタインに切断す
    るように前記遠位中心に鋭角を画定する請求項８に記載
    のステム。
  10. 【請求項１０】 （ａ）前記中間面を有する前記ステム
    の近位領域の一部を有する大腿骨ネックセグメントと、 （ｂ）前記近位領域の前記大腿骨ネックセグメントに隣
    接した骨髄セグメントであって、前記近位領域の上端部
    分及び前記ステムの側面から伸びそれらを含み、前記近
    位領域に隣接する中間ステム領域及び前記中間ステム領
    域に隣接する遠位領域を有する骨髄セグメントと、を有
    し、前記ステムの近位領域は、前記遠位軸に直角な断面
    が、 （ｃ）前記大腿骨部分及び前記前面を通過する短軸と前
    記短軸に直角で前記中間面を通過する長軸とを有する前
    記大腿骨ネックセグメントに対応する部分と、 （ｄ）前記骨髄部分を通過する短軸と前記短軸に直角で
    側面を貫通する長軸とを有する前記骨髄セグメントに対
    応する部分と、を有し、前記骨髄の長軸及び前記大腿骨
    の長軸は、その間に鋭角を形成するように互いに関して
    所定の向きを有するように構成されている後方、前方、
    中間及び側面を画定する遠位軸線を有する人工大腿骨臀
    部ステム。
  11. 【請求項１１】 前記角度が、前方後方に測定して２０
    °乃至３５°である請求項９に記載のステム。
  12. 【請求項１２】 前記ステムが、骨髄セグメントと大腿
    骨ネックセグメントとの間の接合部に沿って前記後方面
    に配置された凹部を有する請求項１０に記載のステム。
  13. 【請求項１３】 前記ステムが、前記ステムの遠位軸の
    周りに伸びているねじれを有する請求項１０に記載のス
    テム。
  14. 【請求項１４】 前記ねじれが、中間ステム領域の遠位
    境界で始まり、中間ステムの領域の近位境界で終わる請
    求項１３に記載のステム。
  15. 【請求項１５】 前記中間ステムの領域の前記ねじれ
    が、０．５０°乃至８°である請求項１４に記載のステ
    ム。
  16. 【請求項１６】 前記断面が、 （ｅ）変化する曲率半径を有するほぼ弧状の前方側と、 （ｆ）後方の凹部と、 （ｇ）ほぼ弧状の中間側と、 （ｈ）急角度の傾斜を画定するために前方に傾斜するほ
    ぼ弧状の側部と、を有する請求項１０に記載のステム。
  17. 【請求項１７】 前記傾斜角度が、１０°乃至３０°で
    ある請求項１６に記載のステム。
  18. 【請求項１８】 前記ねじれが、中間ステム領域の遠位
    境界で始まり、中間領域の近位境界で終わる請求項１６
    に記載のステム。
  19. 【請求項１９】 前記中間ステム領域のねじれが、０．
    ５０°乃至８°の範囲である請求項１８に記載のステ
    ム。
  20. 【請求項２０】 前記ステムが、大腿骨ネックセグメン
    トと、 前記大腿骨ネックセグメントの遠位端で近位領域と前記
    近位領域に隣接する中間ステム領域と前記中間ステム領
    域に隣接する遠位領域とを有する骨髄セグメントと、を
    有し、前記ステムの前記近位領域は、前記軸線に直角な
    断面が、 前記側面の部分を形成し、前記側面と交差するセグメン
    トを備えた長軸を有する第１のほぼ楕円形部分と、 前記中間面の部分を形成し、前記中間面と交差するセグ
    メントを備えた長軸を有する第２のほぼ楕円形部分と、
    を有し、前記長軸のセグメントは、前記ステムの後面に
    関して１８０°未満の角度で交差する中間及び側方から
    内側に伸びている長手方向の軸線及び後方、前方、中間
    及び側面を有する人工大腿骨臀部ステム。
  21. 【請求項２１】 前記骨髄及び大腿骨ネックセグメント
    の間の接合部に沿って前記後面に配置された凹部を有す
    る請求項２０に記載のステム。
  22. 【請求項２２】 前記ステムが、前記ステムの長手方向
    軸線の周りに伸びているねじれを有する請求項２０に記
    載のステム。
  23. 【請求項２３】 前記ねじれが、中間ステムの遠位境界
    で始まり、中間領域の近位境界で終わる請求項２２に記
    載のステム。
  24. 【請求項２４】 前記中間領域の前記ねじれが、０．５
    ０°から８°で形成される請求項２３に記載のステム。
  25. 【請求項２５】 （ａ）遠位部分、中央部分、及び前記
    中央部分と交差し前方、後方、中間面及び側面を画定す
    る長手方向の軸線を有する遠位領域と、 （ｂ）近位領域と、 （ｃ）前記遠位領域と近位領域との間に配置される中間
    ステム領域と、を有するステムであり、 前記ステムが、前記ステムの遠位軸の周りに伸びるねじ
    れを有し、前記ねじれが、前記中間ステム領域の遠位境
    界の周りに伸び、前記ねじれは前記中間ステム領域の遠
    位境界で始まり、前記中間ステム領域の近位境界で終わ
    り、前記ねじれは、中間ステム領域の遠位境界から近位
    境界へ前進するに従って、最も中間点が前方にシフトす
    るように、ステムの長手方向の軸線の周りで生じている
    ことを特徴とする、後方、前方、中間及び側面を有する
    人工大腿骨臀部ステム。
  26. 【請求項２６】 前記中間ステムの前記ねじれが、
    ０．５０°乃至８°である請求項２５に記載のステム。
  27. 【請求項２７】 前記遠位領域が、前記遠位端を通って
    長手方向に前記遠位軸に沿って伸びる内側スロットを有
    する請求項２５に記載のステム。
  28. 【請求項２８】 前記遠位軸に直角な前記遠位領域の断
    面が、中間／側方方向の前記断面を通過する第１の軸線
    と、前記スロットの中央に配置されると共に前記遠位軸
    線に直角な第２の軸線と、を有し、前記第１及び第２の
    軸線は、前記遠位領域を２つの分離したタインに切断す
    るように前記遠位中心に鋭角を画定する請求項２７に記
    載のステム。
  29. 【請求項２９】 前記スロット角度が１５°乃至６０°
    である請求項２８に記載のステム。
  30. 【請求項３０】 近位領域及び遠位領域を有し、前記遠
    位領域は、 （ａ）中央部と、 （ｂ）前記遠位中心と交差し、前記前方、後方、中間及
    び側面を画定する長手方向の軸線と、 （ｃ）遠位端と、 （ｄ）前記遠位軸前記遠位端を通って長手方向に伸びる
    内側スロットと、を有し、前記遠位軸に直角な前記遠位
    領域の断面は、中間／側方の前記部分を通る第１の軸と
    前記スロットの中央に配置され前記遠位軸に直角な第２
    の軸線とを有し、前記第１及び前記第２の軸線は、前記
    遠位領域を２つの別のタインに切断するように前記遠位
    中心に鋭角を画定する後方、前方、中間及び側面を有す
    る人工大腿骨臀部ステム。
  31. 【請求項３１】 前記角度が、１５°乃至６０°であ
    り、それによって前記遠位領域を後方／側方タイン及び
    前方／側方タインに切断する請求項３０に記載のステ
    ム。
  32. 【請求項３２】 前記角度が、３０°である請求項３１
    に記載のステム。
  33. 【請求項３３】 前記遠位領域が、前記タインの少なく
    とも１つの外面に配置された少なくとも１つの溝を有す
    る請求項３１に記載のステム。
  34. 【請求項３４】 前記遠位端が、楕円形に傾斜した構成
    を有する請求項３０に記載のステム。
  35. 【請求項３５】 近位領域及び遠位領域を有し、前記遠
    位領域は、前記ステムを二分割する中間側方及び前方及
    び後方平面の双方に沿って配置された中央の長手方向の
    軸線であって、前記平面の交差は４つの四分円を形成す
    る中央の長手方向の軸線と、 前記ステムの遠位先端から近位方向に伸びる前記ステム
    の前記遠位領域に形成されると共に前記軸線に沿って配
    置された平面に向いているスロットであって、前記スロ
    ットの前記平面は、前記４つの四分円の前方中間四分円
    と後方側方四分円に二分割するスロットと、を有する近
    位及び遠位領域を有する人工大腿骨臀部ステム。
  36. 【請求項３６】 前記平面が、前記軸線に沿った所定の
    角度を有し、前記角度が１５°から６０°である請求項
    ３５に記載のステム。
  37. 【請求項３７】 前記角度が、３０°である請求項３６
    に記載のステム。
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