JP3862358B2 - 肘関節−人工頭骨 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、上腕骨部分、尺骨部分およびとう骨部分とを備えており、この場合尺骨部分が上腕骨部分の領域内で旋回支承部内を案内されており、とう骨部分のとう骨頭部が滑動体内に旋回可能に支承されており、かつ滑動体が尺骨部分の領域において関節臼内にとう骨方向に対して横方向方向に旋回可能および摺動可能に保持されている様式の肘関節−人工頭骨 (Ellbogengelenk-Endoprothese) に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人のドイツ連邦共和国特許公開第３９ ４０ ７２８号公報から既にこの様式の肘関節−人工頭骨が知られている。この肘関節−人工頭骨にあっては、とう骨部分のとう骨頭部は滑動体内に旋回可能に支承されており、この滑動体に側方で遊びをもって旋回可能に支承されており、この関節臼は尺骨部分に形成されている片持ち部或いは横ウエッブの下側に形成されている。この構成により、一方ではとう骨部分が下腕が湾曲されかつ伸長された際、尺骨部分と共に旋回支承部の旋回軸線を中心にして旋回し、他方ではとう骨部分の尺骨部分に対する相対運動が可能であり、例えば下腕のその縦軸線を中心とした回転の間、この際とう骨部分がその幹軸の弛緩を招く捻じれ応力或いは曲げ応力の作用を受けるのを阻止する。
【０００３】
この構造は根本的には有利であることは認められる。何故なら、この構造が肘関節内の自然な状態に十分に即応し得る運動経過の実現を可能にするからである。しかし、他方では実験の際、とう骨部分の尺骨部分に対する運動を、特にとう骨頭部の関節臼内における安定した保持および関節臼内における横方向運動可能性阻害することなくとう骨頭部の旋回運動の良好な開始の点で、更に最適に最適化する余地があることが分かった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の根底をなす課題は、冒頭に記載した様式の肘関節−人工頭骨にあって、とう骨部分と尺骨部分の間の関節形成を改善することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この課題は本発明により、関節臼の底部と滑動体のこの底部に面している上側とが平坦であり、関節臼がこの関節臼を取り囲んでいる内壁部を滑動体の側方当接部として有していることによって解決される。
関節臼内で自由に運動可能に支承されていてかつ関節臼自体内で旋回可能でありまた摺動可能でもある公知のとう骨頭部に比較して、二つの別個の関節形成面の本発明による構成により、即ち一方においてとう骨頭部と滑動体間の旋回運動のための半球形の滑動面の構成と、他方では滑動体と関節臼との間の横方向運動のための本質的な平坦な滑動面の構成とにより、とう骨頭部と尺骨部分との間の旋回運動の良好な開始が行なわれ、しかもこの場合関節臼内でのとう骨頭部の横方向運動性が阻害されるようなことがない。更に、滑動体を筋肉器官および靱帯器官により、関節臼内の当接部を形成しているこの関節臼の壁部内に良好に、関節臼内で固持することができ、従って極端な応力が加わった際のとう骨頭部の支承領域における脱臼発生の蓋然性が減少する。このことに加えた、本発明の構成による関節形成面の拡大により、互いに上下の間で滑動する表面間の面圧力の低減され、これに伴い比較的軟らかな合成物質から成る人工頭骨要素の磨耗も低減される。
【０００６】
本発明による優れた構成により、滑動体は関節臼の中心軸線に対して垂直方向で二つの自由度をもって運動可能であり、従って滑動体は関節臼内において尺骨部分の尺骨幹軸の方向でも、またこの方向に対して横方向でも摺動可能である。 これは特に、その平坦な上側面で関節臼の相応して平坦に形成された底部に対して当接する滑動体が、関節臼の内寸法よりも小さい側方寸法を備えており、従って関節臼の底部を区画している周囲を走る内壁部と滑動体の側方の周面との間に、滑動体が下腕が回転されていないその静止状態において関節臼の中心に係合した際に少なくとも１ｍｍの或いは特にそれより幾分大きな遊びが四方において存在していることによって達せられる。
【０００７】
滑動体と関節臼の内壁部は特にそれらのそれぞれの中心軸線に対して回転対称的であり、その際これらは滑動体が関節臼内の中央に設けられている場合、互いに同一線上に存在しているのが有利である。しかし、特に関節臼の内壁部に関して非対称的な形態を選択することも可能である。即ち、内壁部が楕円形の形状で形成されているのが有利である。相応して内壁部の形成た際、この滑動体が関節臼内において締めつけが行なわれないように滑動体はその区画部でもって関節臼の内壁部に沿って案内されることが可能となる。この目的のため、関節臼の内壁部は連続して互いに移行し合う部分で形成されており、これらの各々の部分が滑動体の面状の当接のために設けられている。
【０００８】
滑動体の関節臼に対する配設適合は、人工頭骨が埋設される患者のその都度の解剖学的な性状およびとう骨部分のその都度の傾倒位置に依存している。このような要素には、滑動体がその下腕が回転されていない静止状態にある場合、滑動体が関節臼に対してどのような位置に存在しているかが関係してくる。この静止状態にあっても滑動体は関節臼の中心から外れた位置に存在している。
【０００９】
本発明による他の構成により、滑動体とう骨頭部の球形の形状に適合した部分的に球形の切欠き部を備えており、この切欠き部内にとう骨頭部が本質的に遊びなく係合しており、従ってとう骨部分の外表面と切欠き部の内表面が互いに当接し、互いに上下位置において滑動し合い、その際これらの面はとう骨頭部の尺骨部分に対する旋回運動のための関節形成面を形成している。
【００１０】
本発明による他の優れた構成により、切欠き部の部分的に球形の内表面は半球形の表面よりも幾分大きい。これにより、とう骨頭部は滑動体内に固持され、滑動体ととう骨頭部間の軸方向の運動を阻止する。滑動体が生体に対して適合性の合成物質、特に高密度のポリエチレン（ＨＤＰＥ）から成るのが有利である。この材料は十分な弾性を有している。この弾性により、切欠き部の壁部がとう骨部分のとう骨頭部に境を接している細身の頸部のための出口開口の周囲でとう骨部分に対して軸方向の圧力が加わることにより、とう骨頭部が切欠き部内に入込むまで弾性的に拡開されることにより、とう骨頭部の切欠き部内への係入が可能となる。変形された壁領域は引続いて弾性的な復帰力により再び元の状態に復帰する。
【００１１】
関節臼は特に片持ち部の下側に形成されており、この片持ち部が尺骨部分の尺骨幹軸と旋回支承部の旋回面とに対して本質的に垂直方向に指向しており、一体的に尺骨部分と結合されている。従って、片持ち部と関節臼は尺骨部分と共に上腕骨部分に対して旋回可能である。尺骨部分と片持ち部は、上腕骨部分ととう骨頭部を備えているとう骨部分と同様に、生体に対して適合性の金属製の移植材料、特にＣｏＣｒＭｏ−合金から成り、従ってＨＤＰＥから成る滑動体との組合せにおいて、滑動体と関節臼の底部との間の平坦な関節形成面の領域で、とう骨頭部と滑動体との間の部分的に球形の関節形成面と同様に摩耗の少ない材料対ＣｏＣｒＭｏ／ＨＤＰＥを形成する。
【００１２】
以下に添付した図面に示した実施の形態につき本発明を詳細に説明する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図面に図示した肘関節−人工頭骨は本質的に上腕骨部分１、この上腕骨部分１の旋回支承部４内に旋回可能に支承されている尺骨部分２並びにとう骨部分３とから成る。このとう骨部分の球形のとう骨頭部７は滑動体５の部分的に球形の切欠き部９内に挿入されており、この滑動体は関節臼６内に側方で尺骨部分２から突出している片持ち部８の下側で横方向に摺動可能に支承されている。
【００１４】
図３から、明らかなように高密度のポリエチレン（ＨＤＰＥ）から成る滑動体５は本質的に平坦な上側面１０を備えている。この上側面は関節臼６の下方に指向している平坦な底部１１、この上側面１０に対して垂直方向の円筒形の周面１２並びにとう骨部分３に面している下側１３−その方向でとう骨頭部７を収容するための切欠き部９が開いている−に当接している。周面１２と上側１０面間で周囲を走る縁部１４は円味を附されており、この場合その曲率半径は関節臼６の底部１１とこの底部１１に側面方向で境を接している関節臼６の内壁部１６間の円味を附された移行部１５の曲率半径に相当する。
【００１５】
切欠き部９の直径はとう骨頭部７の直径に相当し、従って切欠き部９の部分的に球形な内表面がとう骨頭部７の球形の表面に対して当接し、この上を滑動する。このとう骨頭部７はそれに境を接している円筒形の細身の頸部１７、この頸部１７の下方に設けられている円板状の環形の断面を有するカラー１８およびこのカラー１８に境を接しており頸部１７の直径に相当する直径を有しているとう骨幹軸１９と共に、一体的にＣｏＣｒＭｏから形成しており、従って旋回運動のための関節形成表面、即ち切欠き部９の部分的に球形の内面と、互いに当接し合いかつ上下で滑動し合うとう骨頭部７の球形表面が耐摩耗性の材料対ＨＤＰＥ／ＣｏＣｒＭｏにより形成される。
【００１６】
切欠き部９の部分的に球形の内面は半球形よりも幾分大きい。即ち、とう骨部分３の中心軸線２０を通る断面内の切欠き部９のセンタ角度αは１８０°よりも大きく、従ってこの切欠き部９内に挿入されているとう骨頭部７は上記の断面内でその周面の大部分が滑動体５によって囲繞され、この切欠き部９内に固持される。とう骨頭部７をこの切欠き部９内に挿入するために、切欠き部９を囲繞している滑動体５の壁部２１はとう骨部分３の頸部１７のための出口開口２２の領域内で、とう骨頭部７が切欠き部９内に係入可能である程度に、即ちその最大の直径でもって出口開口２２を通って入込む程度に弾性的に拡開される。とう骨頭部７の切欠き部９内への導入を容易にするために、出口開口２２は内に向かって円錐形に先細り形成されている。従って、とう骨部分３のとう骨頭部７がその上側でもって外方からこの出口開口２２に導入され、次いでとう骨部分３が軸方向の押圧力を加えられた際、壁部２１はこの領域内でくさび力の発生の下で拡開する。とう骨頭部７が係止した後、滑動体５の変形された壁部２１は弾性的な復帰力の下でその元の状態に復帰し、とう骨頭部７を切欠き部９内に固持する。
【００１７】
関節臼６のその中心軸線２３に対して回転対称的な円筒形の内壁部１６は、滑動体５の円筒形の周面１２の外径よりも幾分大きい直径を有している。従って、とう骨頭部７が関節臼６内で中央に設けられていて、中心軸線２０、２３が同位置にあった場合、下腕が旋回されていない場合の静止位置に相応して、関節臼６の内壁部１６と滑動体５の周面１２との間に四方に対する大きな遊びが生じる。例えば、関節臼６の内径が１３ｍｍである場合、周面１２の外径は１０ｍｍとなり、従って遊び、即ち滑動体５と関節臼６間の静止状態における周囲間隙の幅は全位置において１，５ｍｍである。この遊びにより、下腕がその縦軸線を中心にして旋回された際、滑動体５は関節臼６の底部１１に対して平行に二つの自由度をもって摺動可能である。この場合、滑動体５は関節臼６内で所与の解剖学的な状態ととう骨部分の傾倒に相応して整体される。肘関節の適当な移植にあって、滑動体５は下腕が旋回されていない場合の静止位置で、関節臼６の中心に対して整向される。関節臼６は回転対称と異なった形態有している。例えば、関節臼は楕円形の縁部を有していてもよい。しかし、滑動体５が内壁部１６に依存可能であり、しかも関節臼６内で締つけが生じないことが重要である。
【００１８】
下方向に開いている関節臼６の深さと滑動体５の高さの比率は約１：２から２：３であり、従って滑動体５は部分的に関節臼６の平坦な下縁部を超えて下方へと突出している。滑動体５の高さが約９ｍｍである場合、関節臼６の深さは約５〜７ｍｍであり、従って滑動体５が頸部１７の傍らを案内される筋肉器官と靱帯器官の支援の下に滑動体５を関節臼６内に保持するのに十分である。
【００１９】
関節臼６を備えた片持ち部８は本質的に尺骨部分２の尺骨幹軸２５と旋回支承部４の旋回軸線とに対して垂直方向で、尺骨部分２の上端部に形成されており、その際片持ち部は肘関節の外側面の方向で側方で尺骨部分２から突出している。片持ち部８は円味を付された縁部を備えた平坦な上側面２７を備えており、三つの側面でこれに連なっている側方の境界面を有しており、この境界面は本質的に上側面２７に対して垂直である。
【００２０】
尺骨２とこれと結合されている片持ち部８はＣｏＣｒＭｏから成り、従って関節臼６或いは滑動体５の互いに上下の面において滑動し合う表面によって、即ち関節臼６の平坦な底部１１と滑動体５の上側面１０とによって形成される横方向の摺動のための関節形成面にも同様に耐磨耗性の材料対ＣｏＣｒＭｏ／ＨＤＰＥが存在している。
【００２１】
肘関節−人工頭骨の他の部分、即ち旋回支承部と上腕骨部分はドイツ連邦共和国特許公開第３９ ４０ ７２８号公報に記載れているような構成を有しており、この公報に開示されている技術は人工頭骨の残りの構成部分に関して、特にこれらの構成要素の寸法および位置関係に関しても、本発明の一要素として採用される。
【００２２】
肘関節−人工頭骨の移植の後、とう骨部分３のカラー１８は、その下側面で、上方から円味を付されたとう骨３０の上端部の断面上に載り、一方とう骨幹軸１９はとう骨３０の骨路３１内に定着される（図４参照）。その際、とう骨３０の断面は、これと関節臼６の底部１１間の間隔がカラー１８の下側面ととう骨頭部７上に係止された滑動体５の上側面１０との間の間隔と等しいように設けられている。
【００２３】
上腕骨部分１は上腕骨３２内に挿入されており、その海面状の骨３３から成る下端部は予めフライスにより切削されており、これにより旋回支承部４が収容され、他方尺骨幹軸２５は尺骨３６の骨路３５内に定着されている。
【００２４】
【発明の効果】
本発明により、とう骨部分と尺骨部分の間の極めて円滑な滑動を許容する関節形成が改善される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による肘関節−人工頭骨の部分的に互いに離間して示した正面図である。
【図２】 図１による肘関節−人工頭骨の上腕部分と尺骨部分の側面図である。
【図３】 尺骨部分の関節臼内に挿入された滑動体とこの滑動体５内に係止されているとう骨頭部の縦断面図である。
【図４】 骨内に移植された肘関節−人工頭骨の切断して部分的に簡略化して示した正面図である。
【符号の説明】
１ 上腕骨部分
２ 尺骨部分
３ とう骨部分
４ 旋回支承部
５ 滑動体
６ 関節臼
７ とう骨頭部
８ 片持ち部
９ 切欠き部
１０ 上側面
１１ 関節臼の底部
１２ 周面
１３ 下側面
１４ 縁部
１５ 移行部
１６ 内壁部
１７ 頸部
１８ カラー
１９ とう骨幹軸
２０ 中心軸線
２１ 壁部
２２ 出口開口
２３ 中心軸線
２４ 縁部
２５ 尺骨幹軸
２７ 上側面
３０ とう骨
３１ 骨管
３２ 上腕骨
３５ 尺骨幹軸
３６ 尺骨

Claims (15)

1. 上腕骨部分、尺骨部分およびとう骨部分とを備えており、この場合尺骨部分が上腕骨部分の領域内で旋回支承部内を案内されており、とう骨部分（３）のとう骨頭部（７）が滑動体（５）内に旋回可能に支承されており、この滑動体（５）が尺骨部分の領域において関節臼内にとう骨方向に対して横方向に旋回可能および摺動可能に保持されている様式の肘関節−人工頭骨において、関節臼（６）の底部（１１）と滑動体（５）のこの底部（１１）に面している上側（１０）とが平坦であり、関節臼（６）がこの関節臼を取り囲んでいる内壁部（１６）を滑動体（５）の側方当接部として有していることを特徴とする肘関節−人工頭骨。
2. 滑動体（５）が関節臼（６）の中心軸線（２３）に対して垂直方向で二つの自由度をもって運動可能であることを特徴とする請求項１に肘関節−人工頭骨。
3. 滑動体（５）がその中心軸線（２０）に対して回転対称的であることを特徴とする請求項１或いは２に記載の肘関節−人工頭骨。
4. 滑動体（５）の高さが関節臼（６）の深さより大きいか、或いはこの深さと同じであることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載の肘関節−人工頭骨。
5. 切欠き部（９）の内側に相対していてかつ側方で滑動体（５）を取り囲んでいる内壁部（１６）が互いに移行し合っている関節臼（６）の底部（１１）と円味を付された移行部（１５）とから成る部分を有しており、この場合内壁部（１６）、移行部（１５）および底部（１１）がと一緒になって滑動体（５）のための面状の当接を形成していることを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載の肘関節−人工頭骨。
6. 内壁部（１６）が楕円形の形状に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の肘関節−人工頭骨。
7. 内壁部（１６）が関節臼（６）の中心軸線（２３）に対して回転対称的であることを特徴とする請求項６に記載の肘関節−人工頭骨。
8. 関節臼（６）の底部（１１）とこの壁部（１６）との間に円味を付されている移行部（１５）並びに滑動体（５）の上側（１０）とこの滑動体の関節臼（６）の内壁部（１６）に面した側方の周面（１２）との間に円味を付されている移行部（１４）が設けられていることを特徴とする請求項５から７までのいずれか一つに記載の肘関節−人工頭骨。
9. とう骨頭部（７）と滑動体（５）のとう骨頭部（７）の形状に適合されている切欠き部（９）とが互いに適合し合う部分球形の表面を有していることを特徴とする請求項１或いは８に記載の肘関節−人工頭骨。
10. 切欠き部（９）の部分球形の表面が半球形の表面よりも大きいことを特徴とする請求項９に記載の肘関節−人工頭骨。
11. 関節臼（６）が片持ち部（８）の下側に設けられており、この片持ち部が尺骨部分（２）の尺骨幹軸と旋回支承部（４）の旋回面とに対して垂直方向に側方で尺骨部分（２）から突出していることを特徴とする請求項１から１０までのいずれか一つに記載の肘関節−人工頭骨。
12. 片持ち部（８）が一体的に尺骨部分（２）に形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の肘関節−人工頭骨。
13. とう骨部分（３）がとう骨頭部（７）に境を接している円筒形の頸部（１７）を備えていることを特徴とする請求項１から１２までのいずれか一つに記載の肘関節−人工頭骨。
14. とう骨部分（３）が頸部（１７）ととう骨幹軸（１９）との間に設けられているカラー（１８）を備えていることを特徴とする請求項１３に記載の肘関節−人工頭骨。
15. とう骨部分（３）がとう骨幹軸（１９）の中心軸線に対して回転対称的であることを特徴とする請求項１４に記載の肘関節−人工頭骨。

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