JP3748686B2 - 人工膝関節形成手術用脛骨切除ガイドを位置決めする装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、全体的な膝関節形成手術(knee arthroplasty surgery) 中の人工膝のために正しい位置決めおよび方向づけを確立する為の装置および方法に関し、より詳細には、大腿骨および脛骨を人工膝に適合すべく切除し得ると共に人工膝を解剖学的に正しい向きに移植し得る如く、患者の大腿骨の物理的軸心に関する切除ガイドの正しい位置および向きを決定する方法に関する。本発明は特に、大腿骨の物理的軸心(mechanical axis) に対し、従って、人工膝のレシピエント(recipient) 即ち受領者の脚の物理的軸心に関し、脛骨切除ガイド(tibial resection quide)を適切に位置決めする方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的には膝関節置換術と称される、膝を形成する関節形成手術(knee resurfacing arthroplasty) の間に、大腿骨の末端表面は切除されると共に、大腿骨の関節面を擬態する金属部材により置き換えられる。又、脛骨の基部表面も同様に変更されて、金属により裏打ちされたプラスチックの関節面を提供する。新たな人工膝の関節部における金属製の大腿骨用部材は、関節が患者の体重を支え得ると共に膝関節が殆ど自然に近い状態で動く様に、患者の体重を脛骨用部材に伝える。
【０００３】
幾つかの研究により分かったことは、人工膝の関節の長期間に亙る機能は、膝関節用部材が患者の脚部の体重支持軸心に関して如何に正確に植設されているかに依存しているということである。正しく機能する膝における体重支持軸心は、大腿骨の頂部(head)の中心、膝の中心、および、足関節(ankle joint) の中心を通っている。この体重支持軸心の位置は通常、患者が直立した状態で撮られた患者の脚部のＸ線画像を分析することにより求められる。
【０００４】
Ｘ線画像は、大腿骨の頂部の中心を定めると共に、大腿部上で選択された目印に対する頂部の位置を求める為に用いられる。次に、選択された目印は手術中に患者の大腿骨上に見出され、大腿骨の頂部の実際の位置を見積もる為に使用されていた。これらの２種類の情報は、大腿骨に対して体重支持軸心を正しく位置決めする為に用いられるが、この軸心は一般的には大腿骨の物理的軸心と称されている。人工膝の大腿骨要素の正しい位置を完全に定める為には、大腿骨頂部および膝関節の中心と、物理的軸心回りの膝関節の回転との間の関係が正しく確立されねばならない。この情報は、大腿骨の末端上の目印から決定される。また、人工膝の脛骨要素の正しい位置決めは通常、足関節の中心を見つけると共にその位置を脛骨上の目印と関連付けることにより決定される。このポイント、および、脛骨の基端の盆(plateau) の中心は、脛骨の体重支持軸心すなわち物理的軸心を決定する為に使用される。更に、足の関節および膝関節と、物理的軸心回りの膝関節の回転との間の正しい関係は、大腿骨の末端部と脛骨盆上の目印とを基準とすることにより決定される。
【０００５】
大腿骨の末端部と脛骨の基部とに関する切除を行う手術を補助するためには種々の機械的な位置決め器具が使用されていて、人工膝の植設における大腿骨用部材および脛骨用部材を大腿骨および脛骨に夫々取付けることが可能である。これらの機械的な位置決め器具により、外科医が、骨上で選択された目印に関して所定位置に切除ガイドを固定することが可能となり、従って、Ｘ線画像から決定された物理的軸心に関して切り口(cut) が正しく配向される。
【０００６】
一般的に使用される位置決め器具には略々２種類のタイプがあり、これらは、骨髄内(intramedullary)および骨髄外(extramedullary)の位置決めシステムである。骨髄内位置決めシステムは、位置決めを確立する為に選択される目印のひとつとして、大腿骨もしくは脛骨の内側、すなわち骨髄の導管(medullary canal) を使用する。また、骨髄外位置決めシステムは、位置決めを確立するために人体の外部表面のみを使用する。
【０００７】
典型的な骨髄外位置決めシステムで必要なことは、外科医が膝の中心と大腿骨の頂部の中心とに関して細長いロッドを視認により位置決めして大腿骨用部材を位置決めし、次に、同様のロッドを踝(ankle) の中心と脛骨盆の中心とに関して位置決めして脛骨用部材の位置決めを行うことである。大腿部の頂部の中心および踝の中心は、触診により見出されるか、さもなくば内部作用的な(intraoperative)Ｘ線により確立される。もし正しい位置に置かれれば、上記の各ロッドは物理的軸心に対して平行になると共に該軸心からオフセットされる。一旦位置決めされれば、これらのロッドは、切除を行い得る様に大腿骨および脛骨に関して切除ガイドの位置を固定するための案内部材として使用される。
【０００８】
典型的な骨髄内位置決めシステムで必要なことは、外科医が大腿骨および脛骨の骨髄導管内にロッドを挿入することである。もし適切に配置されれば、これらのロッドは骨の夫々の軸心上に位置している筈である。脛骨の場合、物理的軸心は骨の軸心に非常に近接している。大腿骨の場合、股関節へのオフセット結合の特性の故に骨の軸心が物理的軸心から相当に離間していることから、この差異を予めＸ線で測定し、大腿骨の切除ガイドの位置決めを修正すべく使用せねばならない。
【０００９】
骨髄内および骨髄外で位置決めする試みのいずれにおいても、本来的な欠点および誤差要因が数多く存在している。骨髄外位置決めは、骨髄外ロッドの位置決めの正確な視認評価に依存している。大腿骨の頂部を触診で発見することは困難であると共に誤りを生じ易く、これは、肥満患者の場合に顕著である。内部作用的なＸ線を使用すれば結果は幾分かは改善されるが、時間が掛かると共に患者および操作室の担当者を放射線に晒すことになる。Ｘ線ではさらに画像が歪むので正確に分析するには視認により解釈および評価を行う必要がある、と言うのも、Ｘ線は二次元内のひとつの平面のみを示すからである。
【００１０】
また、骨髄内位置決めの試みを行っても結果は僅かに改善されるだけである、と言うのも、膝関節の位置決めを行う上では依然として人体骨の軸心と物理的軸心との間の差異を、歪みを含み得るＸ線画像を評価することにより決定しているからである。これに加え、骨髄内ロッドは相当の注意を払って導入されねばならないが、これは、それらを骨髄の導管に対して確実に正しく位置決めさせる為だけでなく、ロッドの挿入が何らの塞栓症(embolism)をも生じないようにする必要があるからであり、塞栓症は患者を相当に害し、或は死に至らしめることさえある。
【００１１】
理想的な位置決めシステムは、患者の脚部の物理的軸心を直接的に見出すものであって、これに、手術前の(preoperative)もしくは内部作用的なＸ線を使用し、評価し、計算し、隠れたもしくは目立たない目印を発見することを必要とせず、且つ、膝関節表面へのアクセスに必要な以外に外科手術を施すことを必要としないものである。また、理想的な位置決めシステムであると認めるに足る定義とは、物理的軸心を発見する上で該軸心が、大腿骨の頂部の中心、膝関節の中心および踝(ankle) の中心を通過する、という定義だけである。
【００１２】
１９９４年２月２２日付で出願された米国特許出願第０８／１９９，０６９号、すなわち現在の米国特許第５，６０１，５６６号においては、大腿骨の頂部の回動中心を直接的に求めることにより患者の大腿骨の物理的軸心を求める方法及び装置が開示されているが、ここに引用したことによりその開示内容を本明細書の一部とする。位置決め用外部ロッドが大腿骨に固定されて大腿骨の物理的軸心と平行な方向に伸びている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は装置および方法を提供するが、それらによれば、上述の米国特許出願に記述されると共にそれに記述された様に配置された装置の位置決め用外部ロッドを使用し、患者の脚の体重支持軸心すなわち物理的軸心に関して人工膝(knee prosthesis) の要素の配置における精度を高めるべく、大腿骨の物理的軸心の方向に対して脛骨切除ガイドを適切に位置決めすることが出来る。従って、本発明は幾つかの課題および利点を達成するが、その内の幾つかは以下の様に要約することが出来る：手術間に大腿骨の物理的軸心を正確に求めることができ、このことを、髄の導管を侵すこと無く、かつ、置換されつつある膝へアクセスに既に必要とされる以上の外科的干渉を必要とすること無く行い、以て、全体的な膝交換手術の間において脛骨の要素並びに人工膝の大腿骨要素を正確に配置する役割を果たすことができ；切除に対して脛骨を準備する直前において迅速に行われ得る比較的に簡単な方法を提供し；最小限の処理段階および装置により高度の精度を達成し；視覚による評価または解釈への依存を少なくし乍らも、大腿骨の物理的軸心の方向および脛骨切除ガイドの相対位置を直接的に決定し得；長期間に亙り信頼性の有る機能を達成し得る簡素な装置を提供する。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、人工膝をレシピエント、すなわち、手術を受ける者の、大腿骨１０と脛骨３０との間に取付ける際に人工関節を所定位置に正確に配置すべく、
図８の「脛骨切除ガイド９０」を踝の中心、膝の中心、および、大腿骨１０の物理的軸心１４に関し位置決めすることを目的としている。
本明細書中では大腿骨および脛骨ともに、人体の胴体に近い方を“基部”と称し、その逆側を“末端部”と称する。
最終目的状態である図８においては、ガイド９０は脛骨３０の基部３２にドリルピン１６０で固定されており、又、ガイド９０は図３の様に横手方向に広がりを有すると共に該ガイド９０を（患者の）前後方向に貫通する鋸刃案内スロット９２を有しており、斯くして、図８の様に（患者の前方からの）鋸刃１６２により、脛骨３２の基部が所望の切除レベルＲＬにて切除される。
以上の様に脛骨基部の切除を行うためにはガイド９０は上記の様に位置決めされねばならない。
概略的には、この位置決めは、
第一にガイド９０の上下方向の位置を決め、
第二にガイド９０の左右方向の位置を決める、
という二段階の操作のみによって達成される。
この点、先ず、図２の位置決め用外部ロッド２０は大腿骨１０の物理的軸心１４に関し既に位置決めされており、
同様に、図２（患者が脛骨３０を９０°だけ下に曲げた状態）で「下部クランプ６０」は、外部の脛骨位置決め用シャフト４２（すなわち、上部シャフト部４４及び摺動受容の為の筒状部材４６）の末端を踝上に既に位置決めしており、斯かる位置決めは明細書中で言及された米国特許出願第０８／５５２，５９４号中に詳述されている。
以上の様な米国特許出願による位置決め状態を前提として、先ず、図３の様に位置決めシャフト４２の上端にガイド９０を（上下移動可能に）取付け、更に、該ガイド９０の上に指針アセンブリ１２０を取付け、図４の様に指針アセンブリ１２０を活用して、ガイド９０の（鋸刃案内スロット９２の）上下方向位置を所望切除レベルＲＬに関し位置決めする。
次に、例えば図１、図２、図５ないし図７に示された「基部位置決め部材１４０」を利用し、ガイド９０の“左右方向の位置”を、「大腿骨１０の物理的軸心１４に関し既に位置決め（且つ固定）されている位置決め用外部ロッド２０」に関し位置決めする。
斯かる左右の位置決めを行うために、
図２の様に基部位置決め部材１４０を位置決めシャフト４２に固定し、
この状態から患者の脛骨３０を、大腿骨１０と一直線になる様に徐々に伸ばし、
一直線になる途中で、基部位置決め部材１４０を（患者の）左右方向に必要に応じて移動させ（従ってガイド９０も左右に移動され）て位置決め用外部ロッド２０に嵌装し、
このことによりガイド９０を大腿骨１０の物理的軸心１４に関し位置決めし、
最終的に図６及び図７の状態とし、この状態でドリルピン１６０でガイド９０を脛骨基部３２に固定する、
というものである。
【００１５】
上述した目的および利点ならびに更なる目的および利点は本発明により達成されるが、本発明は、全体人工膝のレシピエントの脚の物理的軸心の方向に関して脛骨切除ガイドを位置決めする装置であって、
脛骨末端を有する脛骨の基部を切除すべく該脛骨の脛骨基部にてレシピエントの脛骨に固定されるべき前記脛骨切除ガイドと
大腿骨に固定されて前記物理的軸心の方向に延びているべき位置決め用外部ロッドとを備え、更に、
上端と下端との間の位置決め軸心に沿って長手方向に延びていると共に、前記脛骨基部の近傍に配置する為の、上端近傍の基部と、前記脛骨末端の近傍に配置する為の、下端近傍の末端部と、を有する外側の脛骨位置決めシャフトと、
前記脛骨切除ガイドを前記脛骨位置決めシャフトの前記基部に対して選択的に結合する為の、前記脛骨位置決めシャフトの上端近傍に配置された基部結合手段と、
前記脛骨位置決めシャフトの前記末端部を前記脛骨末端に選択的に連結すべく脛骨の前方に配置される末端結合手段と、
前記脛骨位置決めシャフトの前記基部に配置される基部位置決め部材と、を備えて成り、
該基部位置決め部材が、該基部位置決め部材に沿って長手方向に前記脛骨位置決めシャフトの位置決め軸心に平行に延在する位置決め案内路を有し、
該位置決め案内路が、前記位置決め用外部ロッドを該位置決め案内路内に受容する為の開口を有し、
該位置決め案内路が前記位置決め用外部ロッドと相補的であることによって、前記位置決め用外部ロッドが該位置決め案内路内に受容されると同時に、前記基部位置決め部材が前記位置決め用外部ロッドに関し位置決めされて、前記脛骨位置決めシャフトの前記基部を前記位置決め用外部ロッドの方向に位置決めし、すなわち、前記脚の前記物理的軸心の方向に関して前記脛骨切除ガイドを位置決めすることを特徴とする、
脛骨切除ガイドの位置決め装置としての改良を提供するものであると簡潔に記述できる。
【００１６】
以下に、添付図面中に示された本発明の好適実施形態を詳述するが、これにより、本発明が更に十分に理解されると共に更なる目的および利点も明らかになろう。
【００１７】
【発明の実施の形態】
添付図面の内の特に図１を参照すると、あお向けの患者の大腿骨の一部が幾分か概略的に１０で示されており、該大腿骨は患者の膝Ｋにおける大腿骨末端１２を含む如く示されている。上記した米国特許出願第０８／１９９，０６９号で更に詳述されている様に、大腿骨１０は、該大腿骨１０の大腿骨頂部（不図示）回りの回動から制限されると共に、大腿骨１０の物理的軸心１４は患者の大腿骨頂部の回動中心と膝Ｋの中心１８とを通っている。物理的軸心１４の方向は上記の米国特許出願に記載された手法により決定されていると共に、長寸の位置決め用外部ロッド２０が大腿骨１０に固定されて該大腿骨１０の物理的軸心１４と平行な方向に延びている。物理的軸心１４に平行な位置決め用ロッド２０は、上記米国特許出願中に記載された如く、植設されるべき大腿の人工膝を受入れる為に大腿骨末端１２を準備するに必要な切除を行うための切除ガイドを配置すべく使用され得るものである。本発明によれば、後述の如く、脛骨切除ガイドを位置決めする為にも位置決め用ロッド２０が使用され得る。
【００１８】
レシピエントの脛骨３０は、脛骨基部３２、脛骨隆起３４および前部皮質３６を含むと共に、脛骨基部３２の切除により（不図示の）人工膝インプラントの脛骨要素を受入れる準備が為されるべきものである。脛骨３０は、長軸心Ｌおよび脛骨末端３８を含んでいる。脛骨基部３２の準備を行うべく構成された本発明の装置は参照番号４０で示されており、該装置は、上部シャフト部４４の形状の基部すなわち上部と、筒状部材４６の形状の末端部すなわち下部とを有する、外部の脛骨位置決め用シャフト４２を有する。脛骨位置決めシャフト４２は上端４８と下端５０との間で長手方向に延在し、且つ、上部シャフト部４４は嵌合式に下端５０の近傍の筒状部材４６内に受容され、共通の位置決め軸心Ａに沿って筒状部材４６に対して選択的に移動させられる。摘みネジ５２の形態を有する固定手段は、筒状部材４６の上端５６にて該筒状部材４６と一体になっているカラー５４を通して螺着されているが、該固定手段は該上部シャフト部４４を締めつけ、上部シャフト部４４が筒状部材４６内に嵌入されたときに筒状部材４６に関し位置決め軸心Ａに沿って上部シャフト部４４を任意の適所に固定する。
【００１９】
下部クランプ６０の形態の末端連結手段は１９９５年１１月３日に出願された米国特許出願第０８／５５２，５９４号に記載された如く構成されると共に、筒状部材４６の下端に、すなわち脛骨位置決めシャフト４２の下端５０に取付けられるが、本明細書に引用したことにより上記米国特許出願の開示内容は本明細書の内容の一部とされる。図２に見られる様に、脛骨末端３８に固着されるべき下部クランプ６０は踝(malleoli)の直上において脛骨末端３８の回りに配置され、筒状部材４６の下端を、従って、脛骨位置決めシャフト４２の下端５０を、レシピエントの踝(ankle) ６２の近傍における脛骨末端３８の前方において脛骨末端３８に対し位置決めする。
【００２０】
位置決め手段は位置決めアセンブリ７０の形態で示されるが、これは、脛骨位置決めシャフト４２の下端５０と一体であると共に第１案内路７４に沿って摺動自在に取付けられた第１キャリッジ７２を備え、一方、該キャリッジ７２は、クランプ６０と一体の第２案内路７８に沿って摺動自在に取付けられた第２キャリッジ７６により担持されている。第１案内路７４は矩形の断面形状を有すると共に、第１キャリッジ７２が該第１案内路７４に沿って選択的に前後方向に移動させられ得る様に前後方向に延在している。第２案内路７８はＴ形の断面形状を有すると共に中央から側方に延在し、第２キャリッジ７６が第２案内路７８に沿って中央から側方に選択的に移動させられ得るようにしている。第１キャリッジ７２および第２キャリッジ７６は、脛骨位置決めシャフト４２の軸心Ａを踝６２の中心に位置決めさせるべく移動させられる。記述された如く軸心Ａが一旦位置決めされれば、第１キャリッジ７２の第１摘みネジ８０が締め付けられて該第１キャリッジ７２が第１案内路７４の所定位置に固定され、且つ、第２キャリッジ７６の第２摘みネジ８２も締め付けられて該第２キャリッジ７６が第２案内路７８の所定位置に固定される。
【００２１】
図３および図４、並びに図１および図２に戻って説明すると、脛骨切除ガイド９０が、脛骨位置決めシャフト４２と共に組立てられ、且つ、脛骨基部３２に沿った所望の基部切除のために、適切な切除位置に配置される。この目的の為に、脛骨切除ガイド９０は切除ガイド面を有するが、該切除ガイド面は、脛骨切除ガイド９０の各側の間で中央・側方向の幅を有し且つ該脛骨切除ガイド９０を前後方向に貫通する鋸刃案内スロット９２の形態で示されている。又、脛骨切除ガイド９０には前後方向に複数個の孔９４が貫通しているが、それらの更なる詳細は上記米国特許出願第０８／５５２，５９４号に記述されている。
【００２２】
脛骨切除ガイド９０を脛骨位置決めガイド４２に組み付ける為に、脛骨位置決めシャフト４２の上端４８におけるオフセットヘッド１００と、脛骨切除ガイド９０の延長部１０４とを含む基部連結手段が配備され、オフセットヘッド１００は、脛骨切除ガイド９０を貫通する相補的チャネル１０２による該オフセットヘッド１００への係合により脛骨位置決めシャフト４２にガイド９０を受容し、かつ選択的に固定し、一方、延長部１０４は、脛骨位置決めシャフト４２の位置決め軸心Ａに平行な方向に延びていると共に、脛骨位置決めシャフト４２の上端４８における脛骨位置決めシャフト４２のオフセットヘッド１００の外側面１０８の断面形状と略々相補的な断面形状を備えた内側面１０６を有している。脛骨切除ガイド９０は停止ピン１１０上に着座し、次に、脛骨切除ガイド９０に螺着された摘みネジ１１２が締め付けられ、脛骨切除ガイド９０は所定位置に固定される。
【００２３】
脛骨切除ガイド９０を用いての切除位置は指針アセンブリ１２０により決定されるが、該アセンブリ１２０は、脛骨位置決めシャフト４２上への脛骨切除ガイド９０の取付けに先立って脛骨切除ガイド９０に取付けるのが最も好都合である。指針アセンブリ１２０は、指針ハウジング１２４上に取付けられると共に尖端１２６を有する脛骨指針(tibial stylus) １２２を有し、且つ、迅速連結機構(a quick-connect mechanism) １３０の形態で示された取付手段により脛骨切除ガイド９０に選択的に着脱されるが、該機構１３０の更なる詳細は上記米国特許出願第０８／５５２，５９４号に記述されている。
【００２４】
この様に、図２および図４に示される如く、脛骨位置決めシャフト４２の上部シャフト部４４は、自身４４に脛骨切除ガイド９０を連結した状態で、筒状部材４６内に挿入されて該部材４６内を下方に摺動し、このことを、指針アセンブリ１２０の脛骨指針１２２が脛骨基部３２に着座して脛骨隆起３４と接触し、脛骨指針１２２の尖端１２６が脛骨盆１３２に沿って脛骨基部３２と係合するまで行い、このことにより、所望の切除レベルＲＬでの基部切除を行うべく脛骨切除ガイド９０を正しいレベルに配置する。迅速連結機構１３０は、コンパクトで操作容易な構造により、脛骨切除ガイド９０に対する指針アセンブリ１２０の、高安定性での取付けを達成する。脛骨切除ガイド９０が所望の切除レベルに一旦配置されたなら摘みネジ５２を締め付けることにより、脛骨切除ガイド９０を所望の切除レベルＲＬに固定し、次に、迅速連結機構１３０を単に操作するだけで指針アセンブリ１２０が脛骨切除ガイド９０から取り外される。
【００２５】
図２に示される様に、大腿骨１０の物理的軸心１４の方向に間する脛骨切除ガイド９０の適切な位置決めを達成する為に、脛骨位置決めシャフト４２の上部シャフト部４４には基部位置決め部材１４０が嵌合配置される。この基部位置決め部材１４０自身は、図５に最も良く示されると共に、ブロック１４２と該ブロック１４２を貫通するチャネル１４４とを含むものとして示され、チャネル１４４は、脛骨位置決めシャフト４２の上部シャフト部４４の断面形状と相補的な断面形状を有することにより上部シャフト部４４を自身内に受入れる。ブロック１４２内には摘みネジ１４６が螺入されてチャネル１４４と通じており、このことにより、図２に示される様に脛骨位置決めシャフト４２の上部シャフト部４４にブロック１４２を選択的に固定し得る様にしている。又、基部位置決め部材１４０のブロック１４２に沿いスロット１５０の形態の位置決め案内路が長手方向に延びており、且つ、該スロット１５０の丈に沿って該スロット１５０と連通する開口１５２が横手方向に延びていると共に傾斜した入口１５４を含んでいる。脛骨位置決めシャフト４２の上部シャフト部４４と、基部位置決め部材１４０のチャネル１４４とが、相補的な断面形状を有しているので、チャネル１４４内に上部シャフト部４４が嵌合した際にはスロット１５０は脛骨位置決めシャフト４２の軸心Ａに正しく位置決めされる。
【００２６】
脛骨位置決めシャフト４２の上部シャフト部４４に基部位置決め部材１４０を所定位置に固定し、図６および図７に示される如く膝Ｋは伸ばした状態に置かれる。膝Ｋが伸ばされたときに脛骨位置決めシャフト４２は操作され、従って、位置決め用ロッド２０は基部位置決め部材１４０のスロット１５０内に係合して該基部位置決め部材１４０を位置決め用ロッド２０に関して位置決めし、従って脛骨位置決めシャフト４２を位置決め用ロッド２０の方向に位置決めし、このことにより、脛骨切除ガイド９０を大腿骨１０の物理的軸心１４の方向に関し従ってレシピエントの脚の物理的軸心に関して位置決めする。この目的の為に、膝Ｋを伸ばす間に必要に応じて脛骨位置決めシャフト４２を移動させ、傾斜入口１５４を通じて位置決め用ロッド２０を基部位置決め部材１４０の開口１５２およびスロット１５０内に受容する。
【００２７】
図８を参照すると、物理的軸心１４の方向に関して脛骨切除ガイド９０が一旦位置決めされれば、該脛骨切除ガイド９０は前部皮質３６の近傍で脛骨基部３２に固定手段により固定されるが、該固定手段は、脛骨切除ガイド９０内の選択孔９４を介して脛骨基部３２内に挿入されるドリルピン(drill-pins)１６０の形態で示されている。次に、位置決め用ロッド２０が大腿骨１０から除去され、脛骨位置決めシャフト４２が脛骨切除ガイド９０から取り外され、膝Ｋは９０°だけ曲げられて図８に示された位置に脛骨３０をもたらし、且つ、脛骨切除ガイド９０は、脛骨基部３２の切除を行う為に自由にアクセスし得るべく完全に露出される。鋸１６４の鋸刃１６２が次に鋸刃案内スロット９２に挿入され、切除レベルＲＬにおける基部切除１６６を達成する。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は、上記に要約した目的および利点を達成するが、それは即ち：手術間に大腿骨の物理的軸心を正確に求めることができ、このことを、骨髄の導管を侵すこと無く、かつ、置換されつつある膝へのアクセスに既に必要とされる以上の外科的干渉を必要とすること無く行い、以て、全体的な膝交換手術の間において脛骨の要素並びに人工膝の大腿骨要素を正確に配置する役割を果たすことができ；切除に対して脛骨を準備する直前において迅速に行われ得る比較的に簡単な方法を提供し；最小限の処理段階および装置により高度の精度を達成し；視覚による評価または解釈への依存を少なくし乍らも、大腿骨の物理的軸心の方向および脛骨切除ガイドの相対位置を直接的に決定し得；長期間に亙り信頼性の有る機能を達成し得る簡素な装置を提供する、ということである。
【００２９】
本発明の好適な実施形態を詳細に説明して来たが、例示の為だけであることは理解されよう。従って、前記特許請求の範囲に示された本発明の真の精神及び範囲から逸脱することなしに、設計、構造および方法の種々の細部を変更することが可能である。
【００３０】
排他的な所有権或は特許権が求められた本発明の実施形態は、前記特許請求の範囲中に示される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成されるとともに全体的人工膝の植設を行うべく実用に供された装置の要素部材を示す分解正面図である。
【図２】膝が曲げられた状態において、全体的人工膝のレシピエントの脚部にて組立られた要素部材を示す正面図である。
【図３】要素部材の幾つかを示す拡大分解斜視図である。
【図４】所定位置に組立てられた図３の要素部材を示す部分的正面図である。
【図５】本発明に従って構成された一要素部材の拡大斜視図である。
【図６】図２と類似し乍らもレシピエントの膝が伸ばされた状態の正面図である。
【図７】図６に示された部分の平面図である。
【図８】本発明に係る、脛骨の切除を示す部分的正面図である。
【符号の説明】
１０ 大腿骨
１２ 大腿骨末端
１４ 物理的軸心
１８ 膝の中心
２０ 位置決め用外部ロッド
３０ 脛骨
３２ 脛骨基部
３４ 脛骨隆起
３６ 前部皮質
３８ 脛骨末端
４０ 装置
４２ 脛骨位置決めシャフト
４４ 上部シャフト部
４６ 筒状部材
４８ 上端
５０ 下端
５２ 摘みネジ
５４ カラー
５６ 上端
６０ 下部クランプ
６２ 踝
７０ 位置決めアセンブリ
７２ 第１キャリッジ
７４ 第１案内路
７６ 第２キャリッジ
７８ 第２案内路
８０ 第１摘みネジ
８２ 第２摘みネジ
９０ 脛骨切除ガイド
９２ 鋸刃案内スロット
９４ 孔
１００ オフセットヘッド
１０２ 相補的チャネル
１０４ 延長部
１０６ 内側面
１０８ 外側面
１１０ 停止ピン
１１２ 摘みネジ
１２０ 指針アセンブリ
１２２ 脛骨指針
１２４ 指針ハウジング
１２６ 尖端
１３０ 迅速連結機構
１３２ 脛骨盆
１４０ 基部位置決め部材
１４２ ブロック
１４４ チャネル
１４６ 摘みネジ
１５０ スロット
１５２ 開口
１５４ 傾斜入口
１６０ ドリルピン
１６２ 鋸刃
１６４ 鋸
１６６ 基部切除
【発明の属する技術分野】
本発明は、全体的な膝関節形成手術(knee arthroplasty surgery) 中の人工膝のために正しい位置決めおよび方向づけを確立する為の装置および方法に関し、より詳細には、大腿骨および脛骨を人工膝に適合すべく切除し得ると共に人工膝を解剖学的に正しい向きに移植し得る如く、患者の大腿骨の物理的軸心に関する切除ガイドの正しい位置および向きを決定する方法に関する。本発明は特に、大腿骨の物理的軸心(mechanical axis) に対し、従って、人工膝のレシピエント(recipient) 即ち受領者の脚の物理的軸心に関し、脛骨切除ガイド(tibial resection quide)を適切に位置決めする方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的には膝関節置換術と称される、膝を形成する関節形成手術(knee resurfacing arthroplasty) の間に、大腿骨の末端表面は切除されると共に、大腿骨の関節面を擬態する金属部材により置き換えられる。又、脛骨の基部表面も同様に変更されて、金属により裏打ちされたプラスチックの関節面を提供する。新たな人工膝の関節部における金属製の大腿骨用部材は、関節が患者の体重を支え得ると共に膝関節が殆ど自然に近い状態で動く様に、患者の体重を脛骨用部材に伝える。
【０００３】
幾つかの研究により分かったことは、人工膝の関節の長期間に亙る機能は、膝関節用部材が患者の脚部の体重支持軸心に関して如何に正確に植設されているかに依存しているということである。正しく機能する膝における体重支持軸心は、大腿骨の頂部(head)の中心、膝の中心、および、足関節(ankle joint) の中心を通っている。この体重支持軸心の位置は通常、患者が直立した状態で撮られた患者の脚部のＸ線画像を分析することにより求められる。
【０００４】
Ｘ線画像は、大腿骨の頂部の中心を定めると共に、大腿部上で選択された目印に対する頂部の位置を求める為に用いられる。次に、選択された目印は手術中に患者の大腿骨上に見出され、大腿骨の頂部の実際の位置を見積もる為に使用されていた。これらの２種類の情報は、大腿骨に対して体重支持軸心を正しく位置決めする為に用いられるが、この軸心は一般的には大腿骨の物理的軸心と称されている。人工膝の大腿骨要素の正しい位置を完全に定める為には、大腿骨頂部および膝関節の中心と、物理的軸心回りの膝関節の回転との間の関係が正しく確立されねばならない。この情報は、大腿骨の末端上の目印から決定される。また、人工膝の脛骨要素の正しい位置決めは通常、足関節の中心を見つけると共にその位置を脛骨上の目印と関連付けることにより決定される。このポイント、および、脛骨の基端の盆(plateau) の中心は、脛骨の体重支持軸心すなわち物理的軸心を決定する為に使用される。更に、足の関節および膝関節と、物理的軸心回りの膝関節の回転との間の正しい関係は、大腿骨の末端部と脛骨盆上の目印とを基準とすることにより決定される。
【０００５】
大腿骨の末端部と脛骨の基部とに関する切除を行う手術を補助するためには種々の機械的な位置決め器具が使用されていて、人工膝の植設における大腿骨用部材および脛骨用部材を大腿骨および脛骨に夫々取付けることが可能である。これらの機械的な位置決め器具により、外科医が、骨上で選択された目印に関して所定位置に切除ガイドを固定することが可能となり、従って、Ｘ線画像から決定された物理的軸心に関して切り口(cut) が正しく配向される。
【０００６】
一般的に使用される位置決め器具には略々２種類のタイプがあり、これらは、骨髄内(intramedullary)および骨髄外(extramedullary)の位置決めシステムである。骨髄内位置決めシステムは、位置決めを確立する為に選択される目印のひとつとして、大腿骨もしくは脛骨の内側、すなわち骨髄の導管(medullary canal) を使用する。また、骨髄外位置決めシステムは、位置決めを確立するために人体の外部表面のみを使用する。
【０００７】
典型的な骨髄外位置決めシステムで必要なことは、外科医が膝の中心と大腿骨の頂部の中心とに関して細長いロッドを視認により位置決めして大腿骨用部材を位置決めし、次に、同様のロッドを踝(ankle) の中心と脛骨盆の中心とに関して位置決めして脛骨用部材の位置決めを行うことである。大腿部の頂部の中心および踝の中心は、触診により見出されるか、さもなくば内部作用的な(intraoperative)Ｘ線により確立される。もし正しい位置に置かれれば、上記の各ロッドは物理的軸心に対して平行になると共に該軸心からオフセットされる。一旦位置決めされれば、これらのロッドは、切除を行い得る様に大腿骨および脛骨に関して切除ガイドの位置を固定するための案内部材として使用される。
【０００８】
典型的な骨髄内位置決めシステムで必要なことは、外科医が大腿骨および脛骨の骨髄導管内にロッドを挿入することである。もし適切に配置されれば、これらのロッドは骨の夫々の軸心上に位置している筈である。脛骨の場合、物理的軸心は骨の軸心に非常に近接している。大腿骨の場合、股関節へのオフセット結合の特性の故に骨の軸心が物理的軸心から相当に離間していることから、この差異を予めＸ線で測定し、大腿骨の切除ガイドの位置決めを修正すべく使用せねばならない。
【０００９】
骨髄内および骨髄外で位置決めする試みのいずれにおいても、本来的な欠点および誤差要因が数多く存在している。骨髄外位置決めは、骨髄外ロッドの位置決めの正確な視認評価に依存している。大腿骨の頂部を触診で発見することは困難であると共に誤りを生じ易く、これは、肥満患者の場合に顕著である。内部作用的なＸ線を使用すれば結果は幾分かは改善されるが、時間が掛かると共に患者および操作室の担当者を放射線に晒すことになる。Ｘ線ではさらに画像が歪むので正確に分析するには視認により解釈および評価を行う必要がある、と言うのも、Ｘ線は二次元内のひとつの平面のみを示すからである。
【００１０】
また、骨髄内位置決めの試みを行っても結果は僅かに改善されるだけである、と言うのも、膝関節の位置決めを行う上では依然として人体骨の軸心と物理的軸心との間の差異を、歪みを含み得るＸ線画像を評価することにより決定しているからである。これに加え、骨髄内ロッドは相当の注意を払って導入されねばならないが、これは、それらを骨髄の導管に対して確実に正しく位置決めさせる為だけでなく、ロッドの挿入が何らの塞栓症(embolism)をも生じないようにする必要があるからであり、塞栓症は患者を相当に害し、或は死に至らしめることさえある。
【００１１】
理想的な位置決めシステムは、患者の脚部の物理的軸心を直接的に見出すものであって、これに、手術前の(preoperative)もしくは内部作用的なＸ線を使用し、評価し、計算し、隠れたもしくは目立たない目印を発見することを必要とせず、且つ、膝関節表面へのアクセスに必要な以外に外科手術を施すことを必要としないものである。また、理想的な位置決めシステムであると認めるに足る定義とは、物理的軸心を発見する上で該軸心が、大腿骨の頂部の中心、膝関節の中心および踝(ankle) の中心を通過する、という定義だけである。
【００１２】
１９９４年２月２２日付で出願された米国特許出願第０８／１９９，０６９号、すなわち現在の米国特許第５，６０１，５６６号においては、大腿骨の頂部の回動中心を直接的に求めることにより患者の大腿骨の物理的軸心を求める方法及び装置が開示されているが、ここに引用したことによりその開示内容を本明細書の一部とする。位置決め用外部ロッドが大腿骨に固定されて大腿骨の物理的軸心と平行な方向に伸びている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は装置および方法を提供するが、それらによれば、上述の米国特許出願に記述されると共にそれに記述された様に配置された装置の位置決め用外部ロッドを使用し、患者の脚の体重支持軸心すなわち物理的軸心に関して人工膝(knee prosthesis) の要素の配置における精度を高めるべく、大腿骨の物理的軸心の方向に対して脛骨切除ガイドを適切に位置決めすることが出来る。従って、本発明は幾つかの課題および利点を達成するが、その内の幾つかは以下の様に要約することが出来る：手術間に大腿骨の物理的軸心を正確に求めることができ、このことを、髄の導管を侵すこと無く、かつ、置換されつつある膝へアクセスに既に必要とされる以上の外科的干渉を必要とすること無く行い、以て、全体的な膝交換手術の間において脛骨の要素並びに人工膝の大腿骨要素を正確に配置する役割を果たすことができ；切除に対して脛骨を準備する直前において迅速に行われ得る比較的に簡単な方法を提供し；最小限の処理段階および装置により高度の精度を達成し；視覚による評価または解釈への依存を少なくし乍らも、大腿骨の物理的軸心の方向および脛骨切除ガイドの相対位置を直接的に決定し得；長期間に亙り信頼性の有る機能を達成し得る簡素な装置を提供する。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、人工膝をレシピエント、すなわち、手術を受ける者の、大腿骨１０と脛骨３０との間に取付ける際に人工関節を所定位置に正確に配置すべく、
図８の「脛骨切除ガイド９０」を踝の中心、膝の中心、および、大腿骨１０の物理的軸心１４に関し位置決めすることを目的としている。
本明細書中では大腿骨および脛骨ともに、人体の胴体に近い方を“基部”と称し、その逆側を“末端部”と称する。
最終目的状態である図８においては、ガイド９０は脛骨３０の基部３２にドリルピン１６０で固定されており、又、ガイド９０は図３の様に横手方向に広がりを有すると共に該ガイド９０を（患者の）前後方向に貫通する鋸刃案内スロット９２を有しており、斯くして、図８の様に（患者の前方からの）鋸刃１６２により、脛骨３２の基部が所望の切除レベルＲＬにて切除される。
以上の様に脛骨基部の切除を行うためにはガイド９０は上記の様に位置決めされねばならない。
概略的には、この位置決めは、
第一にガイド９０の上下方向の位置を決め、
第二にガイド９０の左右方向の位置を決める、
という二段階の操作のみによって達成される。
この点、先ず、図２の位置決め用外部ロッド２０は大腿骨１０の物理的軸心１４に関し既に位置決めされており、
同様に、図２（患者が脛骨３０を９０°だけ下に曲げた状態）で「下部クランプ６０」は、外部の脛骨位置決め用シャフト４２（すなわち、上部シャフト部４４及び摺動受容の為の筒状部材４６）の末端を踝上に既に位置決めしており、斯かる位置決めは明細書中で言及された米国特許出願第０８／５５２，５９４号中に詳述されている。
以上の様な米国特許出願による位置決め状態を前提として、先ず、図３の様に位置決めシャフト４２の上端にガイド９０を（上下移動可能に）取付け、更に、該ガイド９０の上に指針アセンブリ１２０を取付け、図４の様に指針アセンブリ１２０を活用して、ガイド９０の（鋸刃案内スロット９２の）上下方向位置を所望切除レベルＲＬに関し位置決めする。
次に、例えば図１、図２、図５ないし図７に示された「基部位置決め部材１４０」を利用し、ガイド９０の“左右方向の位置”を、「大腿骨１０の物理的軸心１４に関し既に位置決め（且つ固定）されている位置決め用外部ロッド２０」に関し位置決めする。
斯かる左右の位置決めを行うために、
図２の様に基部位置決め部材１４０を位置決めシャフト４２に固定し、
この状態から患者の脛骨３０を、大腿骨１０と一直線になる様に徐々に伸ばし、
一直線になる途中で、基部位置決め部材１４０を（患者の）左右方向に必要に応じて移動させ（従ってガイド９０も左右に移動され）て位置決め用外部ロッド２０に嵌装し、
このことによりガイド９０を大腿骨１０の物理的軸心１４に関し位置決めし、
最終的に図６及び図７の状態とし、この状態でドリルピン１６０でガイド９０を脛骨基部３２に固定する、
というものである。
【００１５】
上述した目的および利点ならびに更なる目的および利点は本発明により達成されるが、本発明は、全体人工膝のレシピエントの脚の物理的軸心の方向に関して脛骨切除ガイドを位置決めする装置であって、
脛骨末端を有する脛骨の基部を切除すべく該脛骨の脛骨基部にてレシピエントの脛骨に固定されるべき前記脛骨切除ガイドと
大腿骨に固定されて前記物理的軸心の方向に延びているべき位置決め用外部ロッドとを備え、更に、
上端と下端との間の位置決め軸心に沿って長手方向に延びていると共に、前記脛骨基部の近傍に配置する為の、上端近傍の基部と、前記脛骨末端の近傍に配置する為の、下端近傍の末端部と、を有する外側の脛骨位置決めシャフトと、
前記脛骨切除ガイドを前記脛骨位置決めシャフトの前記基部に対して選択的に結合する為の、前記脛骨位置決めシャフトの上端近傍に配置された基部結合手段と、
前記脛骨位置決めシャフトの前記末端部を前記脛骨末端に選択的に連結すべく脛骨の前方に配置される末端結合手段と、
前記脛骨位置決めシャフトの前記基部に配置される基部位置決め部材と、を備えて成り、
該基部位置決め部材が、該基部位置決め部材に沿って長手方向に前記脛骨位置決めシャフトの位置決め軸心に平行に延在する位置決め案内路を有し、
該位置決め案内路が、前記位置決め用外部ロッドを該位置決め案内路内に受容する為の開口を有し、
該位置決め案内路が前記位置決め用外部ロッドと相補的であることによって、前記位置決め用外部ロッドが該位置決め案内路内に受容されると同時に、前記基部位置決め部材が前記位置決め用外部ロッドに関し位置決めされて、前記脛骨位置決めシャフトの前記基部を前記位置決め用外部ロッドの方向に位置決めし、すなわち、前記脚の前記物理的軸心の方向に関して前記脛骨切除ガイドを位置決めすることを特徴とする、
脛骨切除ガイドの位置決め装置としての改良を提供するものであると簡潔に記述できる。
【００１６】
以下に、添付図面中に示された本発明の好適実施形態を詳述するが、これにより、本発明が更に十分に理解されると共に更なる目的および利点も明らかになろう。
【００１７】
【発明の実施の形態】
添付図面の内の特に図１を参照すると、あお向けの患者の大腿骨の一部が幾分か概略的に１０で示されており、該大腿骨は患者の膝Ｋにおける大腿骨末端１２を含む如く示されている。上記した米国特許出願第０８／１９９，０６９号で更に詳述されている様に、大腿骨１０は、該大腿骨１０の大腿骨頂部（不図示）回りの回動から制限されると共に、大腿骨１０の物理的軸心１４は患者の大腿骨頂部の回動中心と膝Ｋの中心１８とを通っている。物理的軸心１４の方向は上記の米国特許出願に記載された手法により決定されていると共に、長寸の位置決め用外部ロッド２０が大腿骨１０に固定されて該大腿骨１０の物理的軸心１４と平行な方向に延びている。物理的軸心１４に平行な位置決め用ロッド２０は、上記米国特許出願中に記載された如く、植設されるべき大腿の人工膝を受入れる為に大腿骨末端１２を準備するに必要な切除を行うための切除ガイドを配置すべく使用され得るものである。本発明によれば、後述の如く、脛骨切除ガイドを位置決めする為にも位置決め用ロッド２０が使用され得る。
【００１８】
レシピエントの脛骨３０は、脛骨基部３２、脛骨隆起３４および前部皮質３６を含むと共に、脛骨基部３２の切除により（不図示の）人工膝インプラントの脛骨要素を受入れる準備が為されるべきものである。脛骨３０は、長軸心Ｌおよび脛骨末端３８を含んでいる。脛骨基部３２の準備を行うべく構成された本発明の装置は参照番号４０で示されており、該装置は、上部シャフト部４４の形状の基部すなわち上部と、筒状部材４６の形状の末端部すなわち下部とを有する、外部の脛骨位置決め用シャフト４２を有する。脛骨位置決めシャフト４２は上端４８と下端５０との間で長手方向に延在し、且つ、上部シャフト部４４は嵌合式に下端５０の近傍の筒状部材４６内に受容され、共通の位置決め軸心Ａに沿って筒状部材４６に対して選択的に移動させられる。摘みネジ５２の形態を有する固定手段は、筒状部材４６の上端５６にて該筒状部材４６と一体になっているカラー５４を通して螺着されているが、該固定手段は該上部シャフト部４４を締めつけ、上部シャフト部４４が筒状部材４６内に嵌入されたときに筒状部材４６に関し位置決め軸心Ａに沿って上部シャフト部４４を任意の適所に固定する。
【００１９】
下部クランプ６０の形態の末端連結手段は１９９５年１１月３日に出願された米国特許出願第０８／５５２，５９４号に記載された如く構成されると共に、筒状部材４６の下端に、すなわち脛骨位置決めシャフト４２の下端５０に取付けられるが、本明細書に引用したことにより上記米国特許出願の開示内容は本明細書の内容の一部とされる。図２に見られる様に、脛骨末端３８に固着されるべき下部クランプ６０は踝(malleoli)の直上において脛骨末端３８の回りに配置され、筒状部材４６の下端を、従って、脛骨位置決めシャフト４２の下端５０を、レシピエントの踝(ankle) ６２の近傍における脛骨末端３８の前方において脛骨末端３８に対し位置決めする。
【００２０】
位置決め手段は位置決めアセンブリ７０の形態で示されるが、これは、脛骨位置決めシャフト４２の下端５０と一体であると共に第１案内路７４に沿って摺動自在に取付けられた第１キャリッジ７２を備え、一方、該キャリッジ７２は、クランプ６０と一体の第２案内路７８に沿って摺動自在に取付けられた第２キャリッジ７６により担持されている。第１案内路７４は矩形の断面形状を有すると共に、第１キャリッジ７２が該第１案内路７４に沿って選択的に前後方向に移動させられ得る様に前後方向に延在している。第２案内路７８はＴ形の断面形状を有すると共に中央から側方に延在し、第２キャリッジ７６が第２案内路７８に沿って中央から側方に選択的に移動させられ得るようにしている。第１キャリッジ７２および第２キャリッジ７６は、脛骨位置決めシャフト４２の軸心Ａを踝６２の中心に位置決めさせるべく移動させられる。記述された如く軸心Ａが一旦位置決めされれば、第１キャリッジ７２の第１摘みネジ８０が締め付けられて該第１キャリッジ７２が第１案内路７４の所定位置に固定され、且つ、第２キャリッジ７６の第２摘みネジ８２も締め付けられて該第２キャリッジ７６が第２案内路７８の所定位置に固定される。
【００２１】
図３および図４、並びに図１および図２に戻って説明すると、脛骨切除ガイド９０が、脛骨位置決めシャフト４２と共に組立てられ、且つ、脛骨基部３２に沿った所望の基部切除のために、適切な切除位置に配置される。この目的の為に、脛骨切除ガイド９０は切除ガイド面を有するが、該切除ガイド面は、脛骨切除ガイド９０の各側の間で中央・側方向の幅を有し且つ該脛骨切除ガイド９０を前後方向に貫通する鋸刃案内スロット９２の形態で示されている。又、脛骨切除ガイド９０には前後方向に複数個の孔９４が貫通しているが、それらの更なる詳細は上記米国特許出願第０８／５５２，５９４号に記述されている。
【００２２】
脛骨切除ガイド９０を脛骨位置決めガイド４２に組み付ける為に、脛骨位置決めシャフト４２の上端４８におけるオフセットヘッド１００と、脛骨切除ガイド９０の延長部１０４とを含む基部連結手段が配備され、オフセットヘッド１００は、脛骨切除ガイド９０を貫通する相補的チャネル１０２による該オフセットヘッド１００への係合により脛骨位置決めシャフト４２にガイド９０を受容し、かつ選択的に固定し、一方、延長部１０４は、脛骨位置決めシャフト４２の位置決め軸心Ａに平行な方向に延びていると共に、脛骨位置決めシャフト４２の上端４８における脛骨位置決めシャフト４２のオフセットヘッド１００の外側面１０８の断面形状と略々相補的な断面形状を備えた内側面１０６を有している。脛骨切除ガイド９０は停止ピン１１０上に着座し、次に、脛骨切除ガイド９０に螺着された摘みネジ１１２が締め付けられ、脛骨切除ガイド９０は所定位置に固定される。
【００２３】
脛骨切除ガイド９０を用いての切除位置は指針アセンブリ１２０により決定されるが、該アセンブリ１２０は、脛骨位置決めシャフト４２上への脛骨切除ガイド９０の取付けに先立って脛骨切除ガイド９０に取付けるのが最も好都合である。指針アセンブリ１２０は、指針ハウジング１２４上に取付けられると共に尖端１２６を有する脛骨指針(tibial stylus) １２２を有し、且つ、迅速連結機構(a quick-connect mechanism) １３０の形態で示された取付手段により脛骨切除ガイド９０に選択的に着脱されるが、該機構１３０の更なる詳細は上記米国特許出願第０８／５５２，５９４号に記述されている。
【００２４】
この様に、図２および図４に示される如く、脛骨位置決めシャフト４２の上部シャフト部４４は、自身４４に脛骨切除ガイド９０を連結した状態で、筒状部材４６内に挿入されて該部材４６内を下方に摺動し、このことを、指針アセンブリ１２０の脛骨指針１２２が脛骨基部３２に着座して脛骨隆起３４と接触し、脛骨指針１２２の尖端１２６が脛骨盆１３２に沿って脛骨基部３２と係合するまで行い、このことにより、所望の切除レベルＲＬでの基部切除を行うべく脛骨切除ガイド９０を正しいレベルに配置する。迅速連結機構１３０は、コンパクトで操作容易な構造により、脛骨切除ガイド９０に対する指針アセンブリ１２０の、高安定性での取付けを達成する。脛骨切除ガイド９０が所望の切除レベルに一旦配置されたなら摘みネジ５２を締め付けることにより、脛骨切除ガイド９０を所望の切除レベルＲＬに固定し、次に、迅速連結機構１３０を単に操作するだけで指針アセンブリ１２０が脛骨切除ガイド９０から取り外される。
【００２５】
図２に示される様に、大腿骨１０の物理的軸心１４の方向に間する脛骨切除ガイド９０の適切な位置決めを達成する為に、脛骨位置決めシャフト４２の上部シャフト部４４には基部位置決め部材１４０が嵌合配置される。この基部位置決め部材１４０自身は、図５に最も良く示されると共に、ブロック１４２と該ブロック１４２を貫通するチャネル１４４とを含むものとして示され、チャネル１４４は、脛骨位置決めシャフト４２の上部シャフト部４４の断面形状と相補的な断面形状を有することにより上部シャフト部４４を自身内に受入れる。ブロック１４２内には摘みネジ１４６が螺入されてチャネル１４４と通じており、このことにより、図２に示される様に脛骨位置決めシャフト４２の上部シャフト部４４にブロック１４２を選択的に固定し得る様にしている。又、基部位置決め部材１４０のブロック１４２に沿いスロット１５０の形態の位置決め案内路が長手方向に延びており、且つ、該スロット１５０の丈に沿って該スロット１５０と連通する開口１５２が横手方向に延びていると共に傾斜した入口１５４を含んでいる。脛骨位置決めシャフト４２の上部シャフト部４４と、基部位置決め部材１４０のチャネル１４４とが、相補的な断面形状を有しているので、チャネル１４４内に上部シャフト部４４が嵌合した際にはスロット１５０は脛骨位置決めシャフト４２の軸心Ａに正しく位置決めされる。
【００２６】
脛骨位置決めシャフト４２の上部シャフト部４４に基部位置決め部材１４０を所定位置に固定し、図６および図７に示される如く膝Ｋは伸ばした状態に置かれる。膝Ｋが伸ばされたときに脛骨位置決めシャフト４２は操作され、従って、位置決め用ロッド２０は基部位置決め部材１４０のスロット１５０内に係合して該基部位置決め部材１４０を位置決め用ロッド２０に関して位置決めし、従って脛骨位置決めシャフト４２を位置決め用ロッド２０の方向に位置決めし、このことにより、脛骨切除ガイド９０を大腿骨１０の物理的軸心１４の方向に関し従ってレシピエントの脚の物理的軸心に関して位置決めする。この目的の為に、膝Ｋを伸ばす間に必要に応じて脛骨位置決めシャフト４２を移動させ、傾斜入口１５４を通じて位置決め用ロッド２０を基部位置決め部材１４０の開口１５２およびスロット１５０内に受容する。
【００２７】
図８を参照すると、物理的軸心１４の方向に関して脛骨切除ガイド９０が一旦位置決めされれば、該脛骨切除ガイド９０は前部皮質３６の近傍で脛骨基部３２に固定手段により固定されるが、該固定手段は、脛骨切除ガイド９０内の選択孔９４を介して脛骨基部３２内に挿入されるドリルピン(drill-pins)１６０の形態で示されている。次に、位置決め用ロッド２０が大腿骨１０から除去され、脛骨位置決めシャフト４２が脛骨切除ガイド９０から取り外され、膝Ｋは９０°だけ曲げられて図８に示された位置に脛骨３０をもたらし、且つ、脛骨切除ガイド９０は、脛骨基部３２の切除を行う為に自由にアクセスし得るべく完全に露出される。鋸１６４の鋸刃１６２が次に鋸刃案内スロット９２に挿入され、切除レベルＲＬにおける基部切除１６６を達成する。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は、上記に要約した目的および利点を達成するが、それは即ち：手術間に大腿骨の物理的軸心を正確に求めることができ、このことを、骨髄の導管を侵すこと無く、かつ、置換されつつある膝へのアクセスに既に必要とされる以上の外科的干渉を必要とすること無く行い、以て、全体的な膝交換手術の間において脛骨の要素並びに人工膝の大腿骨要素を正確に配置する役割を果たすことができ；切除に対して脛骨を準備する直前において迅速に行われ得る比較的に簡単な方法を提供し；最小限の処理段階および装置により高度の精度を達成し；視覚による評価または解釈への依存を少なくし乍らも、大腿骨の物理的軸心の方向および脛骨切除ガイドの相対位置を直接的に決定し得；長期間に亙り信頼性の有る機能を達成し得る簡素な装置を提供する、ということである。
【００２９】
本発明の好適な実施形態を詳細に説明して来たが、例示の為だけであることは理解されよう。従って、前記特許請求の範囲に示された本発明の真の精神及び範囲から逸脱することなしに、設計、構造および方法の種々の細部を変更することが可能である。
【００３０】
排他的な所有権或は特許権が求められた本発明の実施形態は、前記特許請求の範囲中に示される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成されるとともに全体的人工膝の植設を行うべく実用に供された装置の要素部材を示す分解正面図である。
【図２】膝が曲げられた状態において、全体的人工膝のレシピエントの脚部にて組立られた要素部材を示す正面図である。
【図３】要素部材の幾つかを示す拡大分解斜視図である。
【図４】所定位置に組立てられた図３の要素部材を示す部分的正面図である。
【図５】本発明に従って構成された一要素部材の拡大斜視図である。
【図６】図２と類似し乍らもレシピエントの膝が伸ばされた状態の正面図である。
【図７】図６に示された部分の平面図である。
【図８】本発明に係る、脛骨の切除を示す部分的正面図である。
【符号の説明】
１０ 大腿骨
１２ 大腿骨末端
１４ 物理的軸心
１８ 膝の中心
２０ 位置決め用外部ロッド
３０ 脛骨
３２ 脛骨基部
３４ 脛骨隆起
３６ 前部皮質
３８ 脛骨末端
４０ 装置
４２ 脛骨位置決めシャフト
４４ 上部シャフト部
４６ 筒状部材
４８ 上端
５０ 下端
５２ 摘みネジ
５４ カラー
５６ 上端
６０ 下部クランプ
６２ 踝
７０ 位置決めアセンブリ
７２ 第１キャリッジ
７４ 第１案内路
７６ 第２キャリッジ
７８ 第２案内路
８０ 第１摘みネジ
８２ 第２摘みネジ
９０ 脛骨切除ガイド
９２ 鋸刃案内スロット
９４ 孔
１００ オフセットヘッド
１０２ 相補的チャネル
１０４ 延長部
１０６ 内側面
１０８ 外側面
１１０ 停止ピン
１１２ 摘みネジ
１２０ 指針アセンブリ
１２２ 脛骨指針
１２４ 指針ハウジング
１２６ 尖端
１３０ 迅速連結機構
１３２ 脛骨盆
１４０ 基部位置決め部材
１４２ ブロック
１４４ チャネル
１４６ 摘みネジ
１５０ スロット
１５２ 開口
１５４ 傾斜入口
１６０ ドリルピン
１６２ 鋸刃
１６４ 鋸
１６６ 基部切除
Claims (10)
- 全体人工膝のレシピエントの脚の物理的軸心の方向に関して脛骨切除ガイドを位置決めする装置であって、
前記脛骨切除ガイドは、脛骨末端を有する脛骨の基部を切除すべく該脛骨の脛骨基部にてレシピエントの脛骨に固定されるべきものであり、
位置決め用外部ロッドが、大腿骨に固定されて前記物理的軸心の方向に延びるものであり、
前記装置が、
上端と下端との間の位置決め軸心に沿って長手方向に延びていると共に、前記脛骨基部の近傍に配置する為の、上端近傍の基部と、前記脛骨末端の近傍に配置する為の、下端近傍の末端部と、を有する外側の脛骨位置決めシャフトと、
前記脛骨切除ガイドを前記脛骨位置決めシャフトの前記基部に対して選択的に結合する為の、前記脛骨位置決めシャフトの上端近傍の基部結合手段と、
脛骨の前方で、前記脛骨位置決めシャフトの前記末端部を前記脛骨末端に選択的に連結する末端結合手段と、
前記脛骨位置決めシャフトの前記基部における基部位置決め部材と、を備えて成り、
該基部位置決め部材が、該基部位置決め部材に沿って長手方向に前記脛骨位置決めシャフトの位置決め軸心に平行に延在する位置決め案内路を有し、
該位置決め案内路が、前記位置決め用外部ロッドを該位置決め案内路内に受容する為の開口を有し、
該位置決め案内路が前記位置決め用外部ロッドと相補的であることによって、前記位置決め用外部ロッドが該位置決め案内路内に受容されると同時に、前記基部位置決め部材が前記位置決め用外部ロッドに関し位置決めされて、前記脛骨位置決めシャフトの前記基部を前記位置決め用外部ロッドの方向に位置決めし、すなわち、前記脚の前記物理的軸心の方向に関して前記脛骨切除ガイドを位置決めすることを特徴とする装置。 - 前記位置決め案内路が、前記基部位置決め部材に沿って長手方向に延在するスロットを含み、且つ、
前記開口が、前記脛骨位置決めシャフトの前記基部が該スロット内に横方向に受容されるように横方向に延在する、請求項１に記載の発明。 - 前記基部位置決め部材が、該基部位置決め部材と前記脛骨位置決めシャフトの前記基部とを選択的に結合および分離する選択的結合手段を有する、請求項１に記載の発明。
- 前記位置決め案内路が、前記基部位置決め部材に沿って長手方向に延在するスロットを含み、且つ、
前記開口が、前記脛骨位置決めシャフトの前記基部が前記スロット内に横方向に受容されるように横方向に延在する、請求項３に記載の発明。 - 前記選択的連結手段が、前記基部位置決め部材内および前記脛骨位置決めシャフトの前記基部上に相補的断面形状を有し、該相補的断面形状が、前記脛骨位置決めシャフトの前記基部上に前記基部位置決め部材を位置させると同時に前記スロットを前記脛骨位置決めシャフトの位置決め軸心に関して位置決めする、請求項４に記載の発明。
- 全体人工膝のレシピエントの脚の物理的軸心の方向に関して脛骨切除ガイドを位置決めする装置に使用されるための、脛骨位置決めシャフトの基部に配置される基部位置決め部材であって、
前記脛骨切除ガイドは、脛骨末端を有する脛骨の基部を切除すべく該脛骨の脛骨基部にてレシピエントの脛骨に固定されるべきものであり、
位置決め用外部ロッドが、大腿骨に固定されて前記物理的軸心の方向に延びるものであり、
前記装置が、
上端と下端との間の位置決め軸心に沿って長手方向に延びていると共に、前記脛骨基部の近傍に配置する為の、上端近傍の基部と、前記脛骨末端の近傍に配置する為の、下端近傍の末端部と、を有する外側の脛骨位置決めシャフトと、
前記脛骨切除ガイドを前記脛骨位置決めシャフトの前記基部に対して選択的に結合する為の、前記脛骨位置決めシャフトの上端近傍に配置された基部結合手段と、
前記脛骨位置決めシャフトの前記末端部を前記脛骨末端に選択的に連結すべく脛骨の前方に配置される末端結合手段と、を備えて成り、
前記基部位置決め部材が、該基部位置決め部材に沿って長手方向に前記脛骨位置決めシャフトの位置決め軸心に平行に延在する位置決め案内路を有し、
該位置決め案内路が、前記位置決め用外部ロッドを該位置決め案内路内に受容する為の開口を有し、
該位置決め案内路が前記位置決め用外部ロッドと相補的であることによって、前記位置決め用外部ロッドが該位置決め案内路内に受容されると同時に、前記基部位置決め部材が前記位置決め用外部ロッドに関し位置決めされて、前記脛骨位置決めシャフトの前記基部を前記位置決め用外部ロッドの方向に位置決めし、すなわち、前記脚の前記物理的軸心の方向に関して前記脛骨切除ガイドを位置決めすることを特徴とする部材。 - 前記位置決め案内路が、前記基部位置決め部材に沿って長手方向に延在するスロットを含み、且つ、
前記開口が、前記脛骨位置決めシャフトの前記基部が前記スロット内に横方向に受容されるように横方向に延在する、請求項６に記載の発明。 - 前記基部位置決め部材が、該基部位置決め部材と前記脛骨位置決めシャフトの前記基部とを選択的に結合および分離する選択的結合手段を有する、請求項６に記載の発明。
- 前記位置決め案内路が、前記基部位置決め部材に沿って長手方向に延在するスロットを含み、且つ、
前記開口が、前記脛骨位置決めシャフトの前記基部が前記スロット内に横方向に受容されるように横方向に延在する、請求項８に記載の発明。 - 前記選択的連結手段が、前記基部位置決め部材内および前記脛骨位置決めシャフトの前記基部上に相補的断面形状を有し、該相補的断面形状が、前記脛骨位置決めシャフトの前記基部上に前記基部位置決め部材を位置させると同時に前記スロットを前記脛骨位置決めシャフトの位置決め軸心に関して位置決めする、請求項９に記載の発明。
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