JP3526583B2 - 人間の腰関節の人工関節ヘッド - Google Patents
人間の腰関節の人工関節ヘッドInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、曲率半径R1及び曲率中心点M1の横断面が凹
状の断面輪郭を備える球状に形成された関節シェルを有
する人間の股関節内で使用するための人工関節頭に関す
る。この関節頭は、少なくとも関節頭の関節シェル内で
関節をなす領域において、股シェル内に組み込まれた状
態にあって、股シェルの中心点M1を経て延在する縦断面
内では、中心点M1と一致する中心点MK1での半径RK1＝R1
（R1は股シェルの半径である）が形成されており、そし
て縦断面に対して垂直な中心点MK1を経る横断面内で
は、中心点MK2での半径RK2＜RK1が存在し、そしてこの
横断面内では、中心点MK1及びMK2の関節軸軌道が半径Ｒ
＝RK1−RK2を備えており、その際Ｒが正の値であるよう
に構成された、安定な２部分から成る関節頭が形成され
ているように、球状に形成された関節面を備えている。
状の断面輪郭を備える球状に形成された関節シェルを有
する人間の股関節内で使用するための人工関節頭に関す
る。この関節頭は、少なくとも関節頭の関節シェル内で
関節をなす領域において、股シェル内に組み込まれた状
態にあって、股シェルの中心点M1を経て延在する縦断面
内では、中心点M1と一致する中心点MK1での半径RK1＝R1
（R1は股シェルの半径である）が形成されており、そし
て縦断面に対して垂直な中心点MK1を経る横断面内で
は、中心点MK2での半径RK2＜RK1が存在し、そしてこの
横断面内では、中心点MK1及びMK2の関節軸軌道が半径Ｒ
＝RK1−RK2を備えており、その際Ｒが正の値であるよう
に構成された、安定な２部分から成る関節頭が形成され
ているように、球状に形成された関節面を備えている。
独国特許明細書第39 08 958号からは、人間の股関
節の代用をするための人工関節が公知であり、この人工
関節は、相対して運動する球状の機能面を有する少なく
とも２つの人工関節部分から成り、その際、円形の断面
輪郭を備えるこれらの機能面の曲面関係は、これらの機
能面の回転中心M1及びM2が、凸状の機能面を有する関節
部分の内部に位置し、かつ両方の機能面の間に圧力配分
体が第３の人工関節部分として配設されているように、
互いに凸状／凹状に形成されている。この人工関節の形
態は、安定な構成が提供され、その際、加圧力が、両方
の曲率中心点の接続線に沿って姿勢状態を安定させる。
圧力配分体は、横に外れることができないように、両方
の関節部分の間で位置調整される。この関節は、２つの
関節軸を有する関節鎖のように構成されている。即ち、
いわゆる２部分から成る関節鎖であり、その際、この特
別な形態に基づいて、加圧に対して安定な２部分から成
る関節鎖が与えられている。この公知の人工股関節は、
５つの自由度の運動を、この股関節に連結された本体又
は付属肢のために許容する。これは、関節頭の中心点と
関節窩の中心点とが一致せず、これらが、その一定の間
隔を経て、一体的に力を伝達する２部分から成る関節鎖
を構成することによって得られる。付加的な圧力配分体
を使用することにより、この関節の製造コストは、２つ
の関節部分だけから成る人工股関節に比べて高い。更
に、３つの部分から成るこの股関節を人体に使用するこ
とは、２つの部分から成る股関節の場合よりも費用がか
かる。
節の代用をするための人工関節が公知であり、この人工
関節は、相対して運動する球状の機能面を有する少なく
とも２つの人工関節部分から成り、その際、円形の断面
輪郭を備えるこれらの機能面の曲面関係は、これらの機
能面の回転中心M1及びM2が、凸状の機能面を有する関節
部分の内部に位置し、かつ両方の機能面の間に圧力配分
体が第３の人工関節部分として配設されているように、
互いに凸状／凹状に形成されている。この人工関節の形
態は、安定な構成が提供され、その際、加圧力が、両方
の曲率中心点の接続線に沿って姿勢状態を安定させる。
圧力配分体は、横に外れることができないように、両方
の関節部分の間で位置調整される。この関節は、２つの
関節軸を有する関節鎖のように構成されている。即ち、
いわゆる２部分から成る関節鎖であり、その際、この特
別な形態に基づいて、加圧に対して安定な２部分から成
る関節鎖が与えられている。この公知の人工股関節は、
５つの自由度の運動を、この股関節に連結された本体又
は付属肢のために許容する。これは、関節頭の中心点と
関節窩の中心点とが一致せず、これらが、その一定の間
隔を経て、一体的に力を伝達する２部分から成る関節鎖
を構成することによって得られる。付加的な圧力配分体
を使用することにより、この関節の製造コストは、２つ
の関節部分だけから成る人工股関節に比べて高い。更
に、３つの部分から成るこの股関節を人体に使用するこ
とは、２つの部分から成る股関節の場合よりも費用がか
かる。
欧州特許公開公報第０ 590 241号からは、請求項１
の上位概念の特徴を備える関節頭を有する人工肩関節が
公知である。
の上位概念の特徴を備える関節頭を有する人工肩関節が
公知である。
本発明の基本にある課題は、付加的な圧力配分体を省
略することはできるが、主機能面を旋回させた際に常に
同じ大きさである、加圧に対して安定な重なり合った２
部分から成る関節鎖を、主機能面内で実現することがで
きる、人間の股関節の股頭のための人工関節を提供する
ことにある。
略することはできるが、主機能面を旋回させた際に常に
同じ大きさである、加圧に対して安定な重なり合った２
部分から成る関節鎖を、主機能面内で実現することがで
きる、人間の股関節の股頭のための人工関節を提供する
ことにある。
本発明によれば、この課題は、この種の関節頭におい
て、関節頭の機能面の半径RK1が、全周囲にわたって一
定であるように構成されていることにより達成される。
て、関節頭の機能面の半径RK1が、全周囲にわたって一
定であるように構成されていることにより達成される。
本発明によれば、この関節頭は、この関節頭の横断面
が関節の主機能面と一致するように、人工股関節又は部
分的に人工の股関節を構成する下に関節シェル内へと組
み込まれている。この場合、本発明による関節頭の縦断
面は、主機能面に対して垂直に位置する。その際、横断
面が円形で凹状の機能面を有する球状の関節窩の半径と
小さな半径RK2との間の半径の相違は、主機能面内で、
重なり合って安定な２部分から成る関節鎖を予め与え、
その際、半径の相違は、本発明によれば有利なことに0.
5〜10mmとすることができる。関節頭の本発明による形
態に基づいて、関節シェル内の関節頭の全ての機能位置
で、線状の接触を、関節頭と関節シェルの間で得ること
ができる。本発明による構造は、本発明による関節頭を
装備した関節と結合されている付属肢にあっては、主機
能面は旋回させることができ、その際、この主機能面内
で、常に同じ大きさの２部分から成る関節鎖が存在する
ことが保証されているということを可能にする。主機能
面に対して垂直に、本発明の形態に基づいて、基本姿勢
にあっては、２部分から成る関節鎖が何ら存在しない
か、又は、最小の２部分から成る関節鎖（主機能面内に
存在する２部分から成る関節鎖の最大1/10までの）しか
存在しない。
が関節の主機能面と一致するように、人工股関節又は部
分的に人工の股関節を構成する下に関節シェル内へと組
み込まれている。この場合、本発明による関節頭の縦断
面は、主機能面に対して垂直に位置する。その際、横断
面が円形で凹状の機能面を有する球状の関節窩の半径と
小さな半径RK2との間の半径の相違は、主機能面内で、
重なり合って安定な２部分から成る関節鎖を予め与え、
その際、半径の相違は、本発明によれば有利なことに0.
5〜10mmとすることができる。関節頭の本発明による形
態に基づいて、関節シェル内の関節頭の全ての機能位置
で、線状の接触を、関節頭と関節シェルの間で得ること
ができる。本発明による構造は、本発明による関節頭を
装備した関節と結合されている付属肢にあっては、主機
能面は旋回させることができ、その際、この主機能面内
で、常に同じ大きさの２部分から成る関節鎖が存在する
ことが保証されているということを可能にする。主機能
面に対して垂直に、本発明の形態に基づいて、基本姿勢
にあっては、２部分から成る関節鎖が何ら存在しない
か、又は、最小の２部分から成る関節鎖（主機能面内に
存在する２部分から成る関節鎖の最大1/10までの）しか
存在しない。
本発明は、人工関節頭に関するばかりでなく、本発明
による前記関節頭と、半径R1及び中心点M1の円形の断面
輪郭を有する人工関節シェルとから成る人工関節にも関
する。
による前記関節頭と、半径R1及び中心点M1の円形の断面
輪郭を有する人工関節シェルとから成る人工関節にも関
する。
別の有利な構成は従属請求項に含まれている。
添付の図面に図示された実施例に基づき、本発明を詳
細に説明する。
細に説明する。
ここで、
図１は、本質的に水平な断面図に、組み込まれた関節頭
を有する本発明による関節の関節シェルを上から見た図
を、 図２は、図１における切断線II−IIに沿った断面図を、 図３は、図１における切断線III−IIIに沿った断面図
を、 図４及び５は、本発明による関節頭の図３とは異なる位
置での図１における切断線III−IIIに沿った断面図を、 図６は、部分的に断面にした本発明による関節の側面図
を、 図７は、図６におけるＸによる詳細図を、 図８は、図７におけるＸ−Ｚ面内の断面図を、そして、 図９は、図７におけるＹ−Ｚ面に沿った断面図を、 示す。
を有する本発明による関節の関節シェルを上から見た図
を、 図２は、図１における切断線II−IIに沿った断面図を、 図３は、図１における切断線III−IIIに沿った断面図
を、 図４及び５は、本発明による関節頭の図３とは異なる位
置での図１における切断線III−IIIに沿った断面図を、 図６は、部分的に断面にした本発明による関節の側面図
を、 図７は、図６におけるＸによる詳細図を、 図８は、図７におけるＸ−Ｚ面内の断面図を、そして、 図９は、図７におけるＹ−Ｚ面に沿った断面図を、 示す。
図１〜９において、同じ部分には同じ参照符号が付け
られている。
られている。
図１から認めることができるように、本発明による関
節は、関節シェル１及び関節頭２から成る。この両方の
人工関節部分は、公知の人工関節の材料から製造するこ
とができる。関節シェル１は、半径R1及び中心点M1の円
形で凹状の断面輪郭を有する球状の機能面を有する。こ
の関節シェル１内には、関節頭２が運動可能に組み込ま
れている。関節頭２は、球状で凸状の機能面を、少なく
とも関節頭が関節シェル１の内部で関節をなす領域内に
備えている。この球状の機能面は、関節シェル１内に組
み込まれた状態にあって、関節頭２が、中心点M1を経て
延在する縦断面Ｘ−Ｘ内で、関節シェル１の半径R1と等
しいか、少なくともほぼ等しい半径RK1を備えており、
その際半径RK1には、関節シェルの中心点M1と一致する
中心点MK1が付属しているように構成されている。縦断
面Ｘ−Ｘに垂直な中心点MK1を経て延在する横断面Ｙ−
Ｙ内では、関節頭２の凸状で球状の機能面が、半径RK1
より小さい半径RK2を備えている。これにより、横断面
内では、安定な２部分から成る重なり合った関節鎖が構
成され、この関節鎖は、図３に示すように関節軌道半径
Ｒを備え、その際、Ｒ＝RK1−RK2である。本発明による
関節頭２の球状の機能面は、縦断面もしくは横断面内の
半径RK1とRK2の間に構成されている。
節は、関節シェル１及び関節頭２から成る。この両方の
人工関節部分は、公知の人工関節の材料から製造するこ
とができる。関節シェル１は、半径R1及び中心点M1の円
形で凹状の断面輪郭を有する球状の機能面を有する。こ
の関節シェル１内には、関節頭２が運動可能に組み込ま
れている。関節頭２は、球状で凸状の機能面を、少なく
とも関節頭が関節シェル１の内部で関節をなす領域内に
備えている。この球状の機能面は、関節シェル１内に組
み込まれた状態にあって、関節頭２が、中心点M1を経て
延在する縦断面Ｘ−Ｘ内で、関節シェル１の半径R1と等
しいか、少なくともほぼ等しい半径RK1を備えており、
その際半径RK1には、関節シェルの中心点M1と一致する
中心点MK1が付属しているように構成されている。縦断
面Ｘ−Ｘに垂直な中心点MK1を経て延在する横断面Ｙ−
Ｙ内では、関節頭２の凸状で球状の機能面が、半径RK1
より小さい半径RK2を備えている。これにより、横断面
内では、安定な２部分から成る重なり合った関節鎖が構
成され、この関節鎖は、図３に示すように関節軌道半径
Ｒを備え、その際、Ｒ＝RK1−RK2である。本発明による
関節頭２の球状の機能面は、縦断面もしくは横断面内の
半径RK1とRK2の間に構成されている。
本発明による関節頭の半径RK1とRK2の間の値の差は、
特に１〜10mmである。本発明による関節頭２は、それぞ
れ、その横断面Ｙ−Ｙが、組み込まれる人工関節もしく
は本発明による関節頭２で構成すべき股関節の主機能面
と一致するように、関節シェル１内へと組み込まれてい
る。図４及び５から分かるように、関節シェル１内での
関節頭２のそれぞれの運動位置では、これら両者の間
に、接点Ｋを経る接触面に沿った線状の接触部が存在す
る。その際、図４には、中心点M1を中心とした関節頭２
と関節シェル１の間の滑動運動が図示されており、図５
には、中心点M2を中心とした関節シェル１内での関節頭
２の滑動運動が図示されている。図４及び５による両方
の運動は、本発明による関節と接続されている付属肢を
運動させる際に重なる。図２に図示されているような縦
断面内では、中心点M1を中心とした関節シェル１内での
関節頭２の回転運動が行なわれる。
特に１〜10mmである。本発明による関節頭２は、それぞ
れ、その横断面Ｙ−Ｙが、組み込まれる人工関節もしく
は本発明による関節頭２で構成すべき股関節の主機能面
と一致するように、関節シェル１内へと組み込まれてい
る。図４及び５から分かるように、関節シェル１内での
関節頭２のそれぞれの運動位置では、これら両者の間
に、接点Ｋを経る接触面に沿った線状の接触部が存在す
る。その際、図４には、中心点M1を中心とした関節頭２
と関節シェル１の間の滑動運動が図示されており、図５
には、中心点M2を中心とした関節シェル１内での関節頭
２の滑動運動が図示されている。図４及び５による両方
の運動は、本発明による関節と接続されている付属肢を
運動させる際に重なる。図２に図示されているような縦
断面内では、中心点M1を中心とした関節シェル１内での
関節頭２の回転運動が行なわれる。
図６には、本発明による関節が図示されており、その
際、人工関節頭２は、人工関節シェル１内へと組み込ま
れている。人工関節シェル１は、生来の腰骨３の内部に
固定されている。関節頭２と関節シェル１の間には、こ
れらの関節をなす面５及び６において、接触ライン７に
沿った線状の接触部が構成される。この線状の接触部
は、それぞれの運動位置で維持されている。図７〜９か
らは、関節頭２の球状の機能面（関節をなす面５）の形
状を定めることができる幾何学的なデータもしくはパラ
メータが得られる。
際、人工関節頭２は、人工関節シェル１内へと組み込ま
れている。人工関節シェル１は、生来の腰骨３の内部に
固定されている。関節頭２と関節シェル１の間には、こ
れらの関節をなす面５及び６において、接触ライン７に
沿った線状の接触部が構成される。この線状の接触部
は、それぞれの運動位置で維持されている。図７〜９か
らは、関節頭２の球状の機能面（関節をなす面５）の形
状を定めることができる幾何学的なデータもしくはパラ
メータが得られる。
図７では、接触ライン７によって基準座標系のＺ−Ｘ
面が限定される。この座標系のＹ−Ｚ面は、本発明によ
る関節の主機能面である。この面は、ほぼ樽状の本体を
構成する関節頭２の２面対称の対称面である。
面が限定される。この座標系のＹ−Ｚ面は、本発明によ
る関節の主機能面である。この面は、ほぼ樽状の本体を
構成する関節頭２の２面対称の対称面である。
ここで、
Ｘ＝R1・cosα
Ｙ＝［R1・sinα−（R1−R2）］・cosβ
Ｚ＝［R1・sinα−（R1−R2）］・sinβ
である。
この場合、以下の数値制限が行なわれている。
０≦β≦π/2
arcsin［（R1−R2）/R1］≦α≦π/2
角度α及びβの定義は、図８及び９から得られる。
純粋なボール関節として形成されている公知の股関節
の人工関節と比べて、本発明による関節は、主機能面内
に存在する加圧に対して安定な配設によって際立ち、そ
の際、関節体の間の点状の接触が回避され、むしろ線状
の接触が保証されているので、個々の関節体の負荷が著
しく低減される。
の人工関節と比べて、本発明による関節は、主機能面内
に存在する加圧に対して安定な配設によって際立ち、そ
の際、関節体の間の点状の接触が回避され、むしろ線状
の接触が保証されているので、個々の関節体の負荷が著
しく低減される。
フロントページの続き
(73)特許権者 999999999
ネーゲル・ハンス
ドイツ連邦共和国、Ｄ―37130 グライ
ヒェン、ランゲ・ヘッケ、41
(72)発明者 クバイン−メーゼンブルク・ディートマ
ル
ドイツ連邦共和国、Ｄ―37547 クライ
エンゼン、ブルクヴェーク、１アー
(72)発明者 ネーゲル・ハンス
ドイツ連邦共和国、Ｄ―37130 グライ
ヒェン、ランゲ・ヘッケ、41
(56)参考文献 特表 平７−501729（ＪＰ，Ａ)
国際公開96／004867（ＷＯ，Ａ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
A61F 2/34
A61F 2/36
ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)
Claims (4)
- 【請求項１】曲率半径R1及び曲率中心点M1の横断面が円
形で凹状の断面輪郭を備える球状に形成された関節シェ
ル（１）を有する人間の股関節内で使用するための人工
関節頭（２）であって、その際、関節頭（２）が、少な
くとも関節頭の関節シェル（１）内で関節をなす領域に
おいて、シェル（１）内に組み込まれた状態にあって、
中心点M1を経て延在する縦断面Ｘ−Ｘ内では、M1と一致
する中心点MK1での半径RK1＝R1を備え、そして縦断軸Ｘ
−Ｘに対して垂直な中心点MK1を経る横断面Ｙ−Ｙ内で
は、中心点MK2での半径RK2＜RK1を備える球状で凸状に
形成された機能面を備え、従って、横断面Ｙ−Ｙ内で
は、中心点MK1及びMK2の関節軸軌道が関節軌道半径Ｒ＝
RK1−RK2を備えるように構成された、安定な２部分から
成る関節鎖が構成されている関節頭において、関節頭の
機能面の半径RK1が、全周囲にわたって一定であるよう
に構成されていることを特徴とする関節頭。 - 【請求項２】RK1とRK2の間の値の差が、0.5〜10mmであ
るように構成されていることを特徴とする請求項１に記
載の関節頭。 - 【請求項３】人間の股関節の代用をするための人工関節
であって、半径R1及び中心点M1の円形で凹状の断面輪郭
を有する球状の人工関節シェルと、並びに、このシェル
内で運動可能に配設された凸状の機能面を有する球状の
関節頭とから成る人工関節において、関節頭が、請求項
１又は２に従って形成されていることを特徴とする人工
関節。 - 【請求項４】横断面Ｙ−Ｙが、関節の主機能面（Ｙ−
Ｚ）と一致するように構成されていることを特徴とする
請求項３に記載の人工関節。
Applications Claiming Priority (3)
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|---|---|---|---|
| DE19710934A DE19710934A1 (de) | 1997-03-15 | 1997-03-15 | Künstlicher Gelenkkopf für das menschliche Hüftgelenk |
| DE19710934.9 | 1997-03-15 | ||
| PCT/EP1998/001503 WO1998041172A1 (de) | 1997-03-15 | 1998-03-16 | Künstlicher gelenkkopf für das menschliche hüftgelenk |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000509642A JP2000509642A (ja) | 2000-08-02 |
| JP3526583B2 true JP3526583B2 (ja) | 2004-05-17 |
| JP3526583B6 JP3526583B6 (ja) | 2004-08-11 |
Family
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO1998041172A1 (de) | 1998-09-24 |
| DE19710934A1 (de) | 1998-09-17 |
| DE59806722D1 (de) | 2003-01-30 |
| JP2000509642A (ja) | 2000-08-02 |
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| US6312471B1 (en) | 2001-11-06 |
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