JP4034338B2

JP4034338B2 - Prosthetic acetabular cup

Info

Publication number: JP4034338B2
Application number: JP52309994A
Authority: JP
Inventors: アベリル、ロバート・ジー; コーヘン、ロバート・シー
Original assignee: ジマー・トラベキュラー・メタル・テクノロジー・インコーポレーテッド
Priority date: 1993-04-22
Filing date: 1993-08-25
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2023-01-16
Also published as: DE69333477D1

Description

発明の技術分野
本発明は、股関節全体の置換処置に使用される寛骨臼カップ・プロテーゼに関し、特に、機能を改良した寛骨臼カップおよび関連部材に関する。
従来技術の説明
人間の股関節は、ボールとソケットのジョイントのように機械的な働きをし、大腿骨の球状の頭部が骨盤のソケット型の寛骨臼内に位置されている。股関節全体の置換では、大腿骨の頭部および寛骨臼の表面は、プロテーゼ装置と置換される。股関節全体の置換処置における重大な問題の１つは、移植時およびプロテーゼの全寿命を通しての両方でプロテーゼ装置と患者の骨との間の強力な接着をどの様にして獲得するかである。プロテーゼ装置を患者の骨に固定することの問題は、特に寛骨臼カップ・プロテーゼに関してである。多くの通常の寛骨臼カップは、締まり嵌め、機械的な接合装置および、または骨のセメントのような接着材料のいずれかによって準備された寛骨臼内に固定される半球状のカップである。
寛骨臼内への寛骨臼カップ・プロテーゼの接着に骨のセメントを使用することは、非常に迅速な接着を行えるが、時間が経つと現れる様々な欠点を有する。荷重の応力は、プロテーゼの寿命にわたって寛骨臼カップに繰り返し印加される。骨のセメントが寛骨臼にカップを固定するために使用される場合、骨のセメントは繰り返し荷重によって疲労し破壊する可能性がある。幾つかの例において、骨のセメントの完全性の劣化により、カップはゆるみ、置換を必要とすることになり得る。さらに、患者の寛骨臼内に骨のセメントを適用することにおいて、通常、骨のセメントを固定する点に供給するために固定穴が周りの骨に開けられる。骨のセメントが破壊し、カップが置換されることを要する場合、古い骨のセメントは骨における固定穴から除去されなければならない。このような工程は困難であり、時間がかかり、寛骨臼の周りの健康な骨の組織に危害を加える可能性がある。さらに、通常の骨のセメントは、患者の寛骨臼に入れられてしまった後で硬化される。セメントが寛骨臼内に入れられ硬化される時に化学的発散物が骨のセメントから出る。このような発散物は、何人かの患者に有害な反応を生じさせる可能性があり、股関節置換処置を受ける患者の被る危険を増す。
セメント固定技術の欠点を認識して、即時の安定のために寛骨臼にカップを接合する機械的固定手段、および長期安定な固定のために生物学的に骨と接着される様々な表面処理を使用する従来技術の寛骨臼カップが開発されてきた。寛骨臼カップを機械的に固定する簡単な技術は、捩子即ちネジまたはその他の機械的留め具によって寛骨臼内にカップを付着することである。しかしながら、寛骨臼の周りの骨の性質、および動脈の位置のようなその他の制限因子により、捩子はある限られた領域にのみ適用されることができる。さらに、捩子はカップの補足的な固定および安定化を与えることができるが、カップの形状が準備された寛骨臼の形状に完全に適合していないカップをしっかりと固定するために使用されることができる。
寛骨臼カップを機械的に固定する別の方法は、カップの外側に配置された捩子の使用によるものである。このような実施例においては、カップは、寛骨臼の骨に捩じ込まれ、捩子の歯が骨に食い込み、係合する。寛骨臼カップを患者に移植するこのような方法は、米国特許第4,662,891号明細書、“FIXATION ELEMENTS FOR ARTIFICIAL JOINTS”に例示されている。従来技術の捩子山の付いた外側表面を有する多くのカップは、先の鋭い比較的大きな捩子山を使用している。このような従来技術のカップの欠点は、カップの外側表面と骨との間に生物学的な繋がりがないので、カップに印加される荷重の応力は大部分が捩子に伝達されることである。通常、捩子の外周は鋭くなっているので、大きな応力の集中点が捩子の周辺部における骨に生じる。このような荷重の応力は、骨によって耐えられる応力量を越え、骨の中に有害な反応を生じる可能性があり、幾つかの例においては、カップの移動、ゆるみ、痛み、およびまたは接合の転位による機能不全を生じる。
寛骨臼カップを移植するさらに別の方法は、当初の安定化の手段として締まり嵌めの使用を含む。締まり嵌めを使って移植されるある従来技術の装置は、半球状の外側表面を有するカップを使用する。寛骨臼は所定の大きさまで球状に抉られ、寸法の大きい目の球状のカップが締まり嵌めを提供するために強制的に挿入される。寛骨臼の球状の抉りは、単純さおよび患者から患者へさらに正確に再現される能力のため、他の形状より好まれる。図１ａおよび１ｂを参照すると、従来技術の半球状の寛骨臼カップ110が、準備された寛骨臼112と共に示されている。半球状の寛骨臼カップ110は、既知の曲率半径を有する。寛骨臼112は、カップ110の曲率半径より僅かに小さい曲率半径まで球状に抉られる。したがって、カップ110は、締まり嵌めによって寛骨臼112に移植されることができる。図１ｂにおいて、カップ110が寛骨臼112に押し込まれるとき、寛骨臼112は変形されることが分かる。変形された寛骨臼表面によってカップ110の周辺縁部に印加される力のみが、摩擦によって寛骨臼112内にカップ110を保持するように作用する水平方向の保持分力を有し、締まり嵌めを提供する。図１ｂに見られるように、寛骨臼の変形は、カップの表面領域と寛骨臼の表面領域との間にギャップ113を生ずる。ギャップ113によって取り囲まれているカップ110のこの部分には力は印加されない。しかしながら、カップ110はこの時は最頂端部でギャップの下方の寛骨臼の表面にもう１度係合し、そこではそれによって、カップに伝えられる垂直方向の反作用力は、カップが完全に着座されることを妨げ得る、押し戻す効果を生じようとする。
締まり嵌め移植によって生じるカップと寛骨臼との間の締まりの領域を制御する、従来技術の別の寛骨臼カップが開発されている。図２ａおよび２ｂを参照すると、２つの曲率半径を有する外側表面を有するカップ114が示されている。カップ114の縁部に近接する領域115は、カップ114の頂端部116のものより大きな曲率半径を有する。通常、カップ114は、カップ114の頂端部116にほぼ等しい曲率半径まで抉られている寛骨臼117に挿入される。カップ114が寛骨臼117内に嵌め込まれる時、カップ114の縁部に近接する領域115は寛骨臼117を変位させ、締まり嵌めを生ずる。カップ114による寛骨臼117の変位により、寛骨臼117は最初の球状に抉られた形状から変形される。したがって、抉られた寛骨臼の底部は、カップ114の頂端部116によって接触される時にはもはや球状ではない。図２ｂに見られるように、カップ114の球状に湾曲した頂端部116は寛骨臼117の非球状の底部に完全には適合しない。したがって、カップと骨との間の境界面に沿って隙間118が存在し得る。記載されたような２つの半径を持つ従来技術のカップは、Figgie氏らによる米国特許第4,892,549号明細書、“DUAL-RADIUS ACETABULAR CUP COMPONENT”に例示されている。
図３ａおよび３ｂにおいては、寛骨臼カップ120が球状に湾曲した頂端部121および円筒形の縁部122を有する、別の従来技術の実施例が示されている。縁部122と頂端部121との間の形状における相違は明白であり、段のある外側表面を有するカップ120を提供する。カップ120を受容するため、寛骨臼124は、寛骨臼124がカップ120の段のある外側表面に適切に適応できるように、２つの大きさおよび形状の異なるリーマによって抉られなければならない。必要とされる寛骨臼124の段のある２つの抉り作業は、カップ120を移植するときに要求される複雑さおよび労力を増す。カップ120が抉られた寛骨臼124内に嵌め合わされ時、カップ120の縁部122は、カップ縁部122と寛骨臼124との間に締まり嵌めを生じるように寛骨臼124を転位する。寛骨臼124は、本来、球状になるように抉られる。しかしながら、カップ120の縁部122によって生じる寛骨臼124の転位により、寛骨臼124は最初の球状の形から変形される。したがって、カップ120の球状にされた頂端部121は、寛骨臼124ときっちりとは当らない。隙間125のようなものが、カップ120の頂端部121を横切る様々な位置にカップと骨との境界面に沿って生ずる。上記されたようにカップ形状を持つ従来技術のカップは、Averill氏らによる米国特許第4,704,127号明細書、“DUAL-GEOMETRY ACETABULAR CUP COMPONENT AND METHOD OF IMPLANT”に例示されている。
さらに、ある従来技術の寛骨臼カップが２つの部分の装置として使用者に提供されており、それは内部ベアリング挿入物が医者によって外部シェルに嵌め合わされることも述べられている。２つの部分の装置の使用は、１連の大きさの外部シェルを提供し、続く組立てのために大きさの異なる大腿部の頭部に適応する内部ベアリング挿入物のアレイを提供することを可能にする。さらに、２つの部分の構成は、大腿部の頭部が、シェルの材料に対するものよりも大腿部の頭部への少ない摩擦を提供する材料と接触することを可能にする。このような２つの部分のカップ・プロテーゼは、Goymann氏らによる米国特許第4,795,470号、“TWO-PART COCKET FOR HIP-JOINT PROSTHESIS”によって例示されている。
骨盤置換を受けた患者が手足の運動を実行する時、大腿部のプロテーゼの頭部が変化する方向にカップに力を伝達することと、大腿部のプロテーゼの頸部ネックが移植されたカップの縁部に時折接触し得ることとは分かっている。このような変化する力およびまたは接触の結果として、寛骨臼に相関してカップを移動しようとする力が様々な具合に生じる。上記された２つの部分のカップにおいて、これらと同様の複合力が内部ベアリングに作用し、外部シェルに相関して内部ベアリング挿入物を揺動し、回転し、移動しようとする。十分には固定されていないベアリング挿入物は、ベアリング挿入物と外部シェルとの間で微細運動を生じる。このような微細運動により、ベアリング挿入物の磨滅が生じ、挿入物とシェルとの境界面から完全さがさらに減ずる。シェルからの挿入物の分離を防ぐため、外部シェル内にベアリング挿入物を保持する様々な方法が開発されている。例えば、ある従来技術の装置は、ベアリング挿入物の外側表面に形成される表面をざらざらにされた突出物を有する。表面をざらざらにされた突出物は、外部シェルに相関的なベアリング挿入物の全体的な頂端の整合を確実にするために、外部シェルを通って形成される穴内に嵌め合わされるが、同様の別の商業化された保持方法は、シェルと挿入物との間の微細運動を防がない。このような従来技術のプロテーゼ装置は、Rhenter氏らによる米国特許第4,878,916号明細書、“PROSTHETIC CUP”に例示されている。
シェル部品内にベアリング挿入物を保持する別の一般的な従来技術の方法は、Forte氏による米国特許第5,092,897号明細書、“IMPLANTABLE ACETABULAR PROSTHETIC HIP JOINT WITH UNIVERSAL ADJUSTABILITY”に例示されたように、捩子または他の機械的留め具を使用することによるものである。この構造は寛骨臼内の寛骨臼カップの大きな運動に対する安全性を提供するが、通常、捩子頭とシェルとの境界面、または挿入物とシェルとの境界面に生じる微細運動は防がない。
シェル部品内にベアリング挿入物を保持する別の従来技術の方法は、スナップ嵌め合せ構造を使用することによるものである。このような機構は、シェルから挿入物の分離に対する可能性を様々な程度に対して扱っているが、微細運動および結果的に生ずる摩滅破片の有害な影響は扱ってはいない。
２つの部分の寛骨臼カップは、挿入物の大きさの選択および外部シェル挿入の便宜のための外科手術の時に組立てられることを考えている。外科手術中のこの手による組立は、製造者が部品の長期間の互換性を保証する必要があり、この互換性は全ての組立でなくとも大抵の組立の際に２つの部品間に隙間を生ずる寸法的な公差を導く。これらの設計された隙間は、股関節によって予測可能に経験される複合的なおよび周期的な荷重に晒されるときの挿入物とシェルとの間に存在する免れがたい微細運動の可能性を生ずる。さらに、部品間のこれらの隙間は、体液で満たされ、マイクロ運動から生ずる磨滅破片と混合する空間を構成する。２つの部品にわたって伝達される荷重は周期的であり、方向が様々であるので、ピストンの動きのように空間が開閉して、体液および磨滅破片の混合物が現れる。穴が捩子穴または他の穴の形状でシェルに存在する場合、破片の混じった流体は、シェルと、シェルと骨との間の固定が目論まれている寛骨臼との間の境界面に現れ得る。骨への磨滅破片の射出は、磨滅破片が、カップの緩み、および耐久性のある再構成の可能性が減少する再手術の必要性をもたらし得る骨のリーシスを生ずると考えられるという事実によって好ましくないことは明瞭である。
上述には、締まり嵌めによって移植されることができ、カップの嵌め合いおよび安定性に関する上述された従来の問題の多くを避けることに効果的である改良された寛骨臼カップが記載されている。微細運動とシェル部品とベアリング挿入物との間の隙間の両方をほぼなくす方法で予め組立られている改良されたシェル部品およびベアリング挿入物がさらに記載されている。
発明の概要
本発明は、内部ベアリング挿入物を受容する空洞を含む外部シェル部品から構成される寛骨臼カップ・プロテーゼ、および患者の寛骨臼内に寛骨臼カップを移植する方法である。
寛骨臼カップのシェル部品は、患者の寛骨臼内に移植される外側表面を有する。外部表面は複数の部分から成り、全ての表面の部分は１つ以上の楕円体の湾曲に従っている。患者の寛骨臼内にシェル部品を移植するため、寛骨臼は、シェル部品の外側表面によって取り囲まれる容積より僅かに小さい容積を画定するように球状に抉られる。シェル部品が球状に抉られた寛骨臼に挿入されるとき、寛骨臼はほぼ１つの楕円体と同じ形に変形する。したがって、シェル部品が患者の寛骨臼に挿入されるとき、寛骨臼の形状は、寛骨臼の壁がその形状に沿って全ての外側表面にほぼ接触し同時に締まる力が周囲の縁部部分にのみ生じるように、シェル部品の外形に適応するように変形される。
環状の固定リブおよび固定溝は、縁部に隣接した領域におけるシェル部品の外側表面上に形成される。固定リブは、シェル部品が患者に移植されるときに、寛骨臼を形成し、取り囲む骨と入れ代る。固定リブは、骨と機械的に係合して寛骨臼にシェル部品を接合する。固定溝は、通常上方に収斂している側壁を有し、従ってダブテール型即ちほぞ穴型の断面プロフィルを有する。シェル部品が寛骨臼に移植されると、骨は固定溝中へ成長する。固定溝のダブテール型により、中に成長した骨およびシェル部品が寸法的に互いに嵌まり込むようになる。シェル部品が寛骨臼に接合し、締まり嵌めおよび固定リブの存在によって生じられる機械的な力は、寛骨臼内の設定位置にシェル部品を保持し、プロテーゼのシェル部品を転置するために即時および長期で作用する様々な力に耐える。長期にわたって、固定リブ間に配置される溝は、骨がその間に成長することを可能にすることによって寛骨臼に相関的なシェル部品の転移を阻止する。
ベアリング挿入物は、締まり嵌めによってカップのシェル部品の受容空洞内に保持される。ベアリング挿入物の形状は、シェル部品内に形成される空洞の形状に対応する。締まり嵌めの生成は、当接しているシェル部品とベアリング挿入物の様々な表面を横切る、シェル部品とベアリング挿入物との間の隙間をほぼ除去する。ベアリング挿入物およびシェル部品は、ベアリング挿入物とシェル部品との間にくさび作用の状態を生ずる向い合って傾斜した表面を含む。くさび作用の状態は、シェル部品内にベアリング挿入物を着座させるように作用し、ベアリング挿入物のピストン的動きの可能性およびシェル部品からのベアリング挿入物の移動を防ぐ。
【図面の簡単な説明】
図１ａおよび１ｂは、従来技術の球状に抉られた寛骨臼と共に半球状の寛骨臼カップを示し、
図２ａおよび２ｂは、従来技術の球状に抉られた寛骨臼と共に段のある外面を有する２つの半径の寛骨臼カップを示す。
図３ａおよび３ｂは、従来技術の別の形と大きさのリーマによって抉られる寛骨臼と共に段のある外面を有する寛骨臼カップを示し、
図４は、本発明のシェル部品の好ましい１実施例の部分断面図であり、
図５ａおよび５ｂは、図４の拡大された部分を示し、
図６ａおよび６ｂは、本発明のシェル部品の２つの別の実施例の部分を示し、
図７は、本発明のベアリング挿入部品の好ましい１実施例の部分断面図であり、
図８は、図７のベアリング挿入物が図４のシェル部品に挿入されている本発明の好ましい１実施例の断面図であり、
図９は、本発明の寛骨臼カップ・プロテーゼの挿入前の患者の準備された寛骨臼の選択的な断面図であり、
図１０は、図９の準備された寛骨臼に挿入された本発明の寛骨臼カップ・プロテーゼの選択的な断面図であり、
図１１は、本発明のシェル部品の別の実施例の断面図であり、
図１２は、図１１のシェル部品の底面図であり、
図１３は、準備された寛骨臼に挿入された本発明の寛骨臼カップ・プロテーゼの実施例の選択的な断面図である。
本発明を実行するための最良の実施態様
図４においては、本発明の寛骨臼カップ・プロテーゼのシェル部品の１つの好ましい実施例の部分断面図が示されている。シェル部品10の外側表面は輪郭付けをされており、頂端部12、縁部14および小さなベース部16から構成されている。頂端部12の表面湾曲は、ほぼ楕円曲線Ｅ１に従う断面の表面湾曲を有する楕円体である。楕円曲線Ｅ１の短軸は、紙面上で中央の軸線18に沿って決定され、一方楕円曲線Ｅ１の長軸は中央の軸線18に垂直に決定される。シェル部品10の好ましい実施例において、楕円曲線Ｅ１の長軸は、シェル部品10が移植される寛骨臼の大きさに依存して、楕円曲線Ｅ１の短軸より０．５乃至４．０ミリメートル大きい。
引き続き図４を参照すると、複数の固定リブ20はシェル部品10の縁部14に沿って配置されていることが認められる。固定リブ20は、平行に配列され、シェル部品10の中央軸18を取り巻いて同軸に位置される。さらに、遷移リブ21はシェル部品10の縁部14の上部に配置される。遷移リブ21も、固定リブ20と平行に配列され、シェル部品10の中央軸18を取り巻いて同軸に位置される。
図５ａにさらに明瞭に示されるように、各固定リブ20は、第１および第２の上方に拡がる各側壁表面22および24を含むほぼダブテール型の断面形状を具備し得る。図示された実施例において、各固定リブ20の第１の表面22は、予め定められた傾斜角度Ａだけ水平より上に傾斜される。この様にして各固定リブ20の第１の表面22は、他の全ての固定リブ20の対応する第１の表面に平行である。各固定リブ20の各第１の表面22の傾斜角度Ａは０°乃至９０°の如何なる角度ででもあり得るが、好ましい実施例における傾斜角度Ａは約３０°である。
各固定リブ20の第２の表面24は、予め定められた下方への傾きの角度Ｂだけ水平より下に傾斜する下降表面24を有する。それ故、各第２の表面24は他の全ての固定リブ20の対応する第２の表面に平行である。各第２の表面24の下方への傾きの角度Ｂは０°乃至９０°の如何なる角度ででもあり得るが、好ましい実施例における下方への傾きの角度Ｂは約５°である。
遷移リブ21は各固定リブ20の第２の表面24に平行である下降表面25を有し、同じ下方への傾きの角度Ｂを共有する。遷移リブ21は、遷移点Ｔでシェル部品10の頂端部12の楕円曲面と交わる線形の上部表面27を有する。線形の上部表面27は、傾斜角度Ｃだけ遷移点Ｔを通過する水平面より下に傾斜する。下方への傾きの角度Ｃは如何なる鋭角ででもあり得るが、好ましい実施例における下方への傾きの角度Ｃは約４５°である。
遷移リブ21および固定リブ20は全て平行な平面に配置されるので、溝34は、遷移リブ21と次の隣接する固定リブ20との間、および各固定リブ20間に存在する。図示された実施例において、各溝34は遷移リブ21の下降表面25または固定リブ20の第２の表面24によって第１の側部を規定される。各溝34の反対側の側部は、隣接する固定リブ20の第１の表面22によって規定される。結果として、各溝34は、ダブテール型の断面の輪郭を有する各溝34を提供するように作用する上方に広がる側壁によって規定される。
図５ｂにさらに明瞭に示されるように、固定リブ20は、各リブ20の外側表面23が楕円曲線Ｅ１を越えて同心に配置されるように楕円曲線Ｅ１をまたぐことが好ましい。同様に、各溝34のベース表面37は楕円曲線Ｅ１より内側で同心に配置される。勿論、代りに、リブ外側表面23および溝ベース表面37は、楕円曲線Ｅ１によって規定される軸と異なる長軸および短軸を有する第２の楕円曲線（図示されていない）の上および下に延在するようにそれぞれ輪郭を有することができる。
製造の平易さのため、各溝34のベース37は平らで、ほぼ楕円曲線Ｅ１に近似させられることができることは容易に理解される。後に説明されるように、固定リング20の形状および溝34のダブテール形状は、骨が溝34の中に成長することを可能にし、中に成長した骨がシェル部品10に機械的に係合することを可能にする。
再び図４を参照すると、シェル部品10のベース部16は、面取りされた縁部52まで最下部の固定リブ20の第２の表面24の下に延在する楕円上にほぼ垂直な表面50を含むことが分かる。面取りされた縁部52は、シェル部品10の水平なベース表面54にほぼ垂直な表面50を接合する。
シェル部品10内の空洞の内側表面を見ると、内側表面の頂部の部分38が平坦であることが分かる。平坦な頂部の部分38から下は、球面半径Ｒを有する球状に湾曲した表面40である。球状に湾曲した表面40の底部は、シェル部品10に形成される環状の溝42で終端する。環状の溝42の下には、傾斜した係合壁44が下に下がっている。傾斜した係合壁44の面は、予め定められた角度Ｄだけ垂線から僅かに角度が付けられる。それでシェル中軸18から傾斜した係合壁44までの距離が、傾斜係合壁44が環状の溝42に近付くにつれて増加することは理解されるであろう。予め定められた角度Ｄは如何なる小さな鋭角ででもあり得るが、好ましい実施例における予め定められた角度Ｄは垂線から約１°であるべきである。垂直な壁48は、傾斜した係合壁44の底部から下に下がる。垂直な壁48は、中央軸18に平行であり、傾斜した係合壁44によって構成される垂線からの僅かな傾斜をも示さない。固定突出物62は、シェル部品10のベース表面54の近くの垂直な壁48の底部から内方に延在する。各固定突出物62は、垂直な壁48から水平に内方に延在する平坦な上部表面64を有する。各固定突出物62の表面は、垂直な壁48の底部に存在し、シェル部品10のベース表面54に垂直な壁48を接合する斜角部と整合するように傾斜される。
図４，５ａおよび５ｂに示された実施例において、シェル部品10は４つの固定リブ20および１つの遷移リブ21を有する。しかしながら、どんな複数の固定リブ20もがシェル部品10の大きさと、シェル部品10が挿入される寛骨臼の大きさおよび状態に依存して使用されることができることは、理解されるであろう。図４において、シェル部品10は直径ＢＤのベースを有すると示されている。好ましい実施例において、シェル部品10は遷移リブ21に加えて図示された４つの固定リブ20を有し、さらにベース直径ＢＤが５４乃至６４ミリメートルを有する。図６ａを参照すると、シェル部品11の断面部分は、単一の遷移リブ21に加えて５つの固定リブ20を有すると示されている。５つの各固定リブ20は前に記載されたのと同じ通常の方位のような同じ上方に上がる表面22および下に下がる表面24を有する。第５の固定リブの付加は、大きなシェル部品において好ましい。例えば、６６乃至７０ミリメートルのベース直径ＢＤを有するシェル部品に対しては遷移リブ21に加えて図５の４つの固定リブの設計を越えて図示された第５の固定リブの使用が好ましい。同様に、小さなシェル部品が必要とされる場合、より少ない固定リブが必要とされる。図６ｂを参照すると、シェル部品13の断面部分は、単一の遷移リブ21に加えて３つの固定リブ20を有することが示されている。固定リブ20は、前に記載されたのと同じ通常の形状を有するが、シェル部品13の大きさに依存して比例して小さくすることができる。遷移リブ21に加えて３つの固定リブ30の使用は、４０乃至５２ミリメートルのベース直径ＢＤを有するシェル部品13で使用されることが好ましい。
図７において、プラスチックベアリング挿入物70の１つの好ましい実施例が示されており、これは前述された金属シェル部品内に適合するように形成されている。ベアリング挿入物70の上部表面72は平坦であり、前述されたシェル部品の内部の平坦な頂部に対応する寸法の領域を有する。球状に湾曲した部分74は、平坦な上部72から下に下がり、半径Ｒ２を有する。湾曲した部分74の半径Ｒ２は、シェル部品内の内側表面の半径にほぼ等しい。球状に湾曲した部分74の底部は、下に下がり傾斜した表面76で終端する。傾斜した表面76は、垂線から僅かに傾いている、つまり傾斜角度Ｅだけ垂線からずれて設定される。これでベアリング挿入物の中央軸77から傾斜した表面76までの距離は、傾斜した表面76が球状に湾曲した部分74に近付くに連れて増加することは理解されるであろう。
垂直な表面78は、傾斜した表面76の底部から下方に延在する。垂直な表面78は、ベアリング挿入物の中央軸77に平行であり、傾斜した表面76によって具現される垂線からの僅かな傾斜も共有しない。シェル部品内でのベアリング挿入物のピストン的動きを防ぐため、シェル部品空洞の公称の内部直径または別の横断直径は、室温でのベアリング挿入物の公称の外部直径または別の横断直径より僅かに小さいように選択される。勿論、個々の公差は、各部品の製造に使用される材料の熱膨脹特性に依存する。挿入物は、十分に弾力性のあるプラスチック材料で構成される場合、シェル部品中に直接圧入されることができる。勿論、このような圧入組立は、必要とされる押し付ける力を働かせることができる機械的装置を使用する製造環境においてのみ実行されることができる。それ故、ベアリング挿入物70が非製造環境においてシェル部品10の空洞に挿入され得るかを考慮する前に、ベアリング挿入物の最大の断面領域はこのような装置なしに空洞中に入れられるように十分に小さくされなければならない。このため、ベアリング挿入物70は、挿入前にベアリング挿入物70とシェル部品10との間に温度差をつけることによってシェル部品10内に冷間挿入されることが好ましい。十分に冷却されると、ベアリング挿入物70は、妨害なしにシェル部品10に挿入されることができる。
ベアリング挿入物70とシェル部品10との間の温度差は、挿入物が十分にその中に位置されるまでシェル部品10から内側に延在する固定突出物62とベアリング挿入物70との相互作用を遅延させる。さらに、冷却することは、傾斜した表面76の最上部分の近くに形成されるベアリング挿入物70の最も広い部分が、傾斜した表面44の最下部分の近くに形成される空洞の最も狭い部分を通ることを可能にする。ベアリング挿入物70と寛骨臼カップ10との間の温度の平衡が設定されると、締まり嵌めが当接している全ての表面の全域で生じる。さらに、共通温度に到達し、締まりが生じると、固定突出物62は、ベアリング挿入物70の材料にそれら自身を埋め込み、シェル部品10に対してベアリング挿入物10の設定位置への固定を強める。
傾斜した表面76の傾斜角度Ｅは、シェル内で、挿入物70を底に着けて保持しピストン的動きを防ぐことによってシェル部品10の保持能力を高めるように選択される。好ましい実施例において、傾斜角度Ｅは、シェル部品10の内側表面の傾斜した係合壁44の傾斜角度Ｄ（図４および５ａ参照）にほぼ相補的である。好ましい傾斜角度Ｅは約１度である。
シェル部品10の傾斜した係合壁とベアリング挿入物70の傾斜した表面76との間の前述した関係のため、ベアリング挿入物70がシェル部品10の空洞内に容易に位置される（またはありうる場合として空洞から取り出される）ことはできないことは容易に理解される。
半径Ｒ３を有する球状の空洞82は、ベアリング挿入物70内に形成されている。球状の空洞82は、ずれの角Ｆまでベアリング挿入物70の中央軸からずらされる。短い円筒型の壁部84が球状の空洞82のベースから下方に延在する。傾斜表面88は、ベアリング挿入物70のベース表面87と交わって形成され、空洞82につながる。傾斜の付いた表面88は、好ましい実施例においては約３５度である傾斜角度Ｇを有する。
図８を参照すると、前に図７で示されたベアリング挿入物70は、前に図４で示されたシェル部品10に接合され示されている。室温では、ベアリング挿入物70の外部表面は、シェル部品10の内側表面とほぼ合致する。これでベアリング挿入物70の平坦な上部の部分72は、シェル部品10内の平坦な頂部の部分32に対してきっちりと当たる。同様に、ベアリング挿入物70の球状に湾曲した部分74は、シェル部品10内の球状に湾曲した表面40と合致する。ベアリング挿入物70の傾斜した表面76は、シェル部品10の傾斜した係合壁44に対して整列する。傾斜した表面76および傾斜した係合壁44の両方は同じ傾斜角度だけ垂線から傾いているので、両表面は、それらの各長さの全域で互いにきっちりと当たる。さらに、ベアリング挿入物70の垂直な表面78は、シェル部品10の垂直な壁48に対して整列する。したがって、ベアリング挿入物70の外側およびシェル部品10の内側は、環状の溝42の部分を除いて全域で接触しており、その目的は後に説明される。ベアリング挿入物70とシェル部品10との間の締まりはベアリング挿入物70とシェル部品10との間の空隙をほぼ除去し、それによって締まり嵌めは、ベアリング挿入物70とシェル部品10との間に存在する如何なる公差の変化をも補償する。
ベアリング挿入物70とシェル部品10との間の締まり嵌めは、傾斜した係合壁44の同様に傾斜した表面76との当接部全域に延在する。傾斜した係合壁44と傾斜した表面76の両方は同じ量だけ垂線から逸れているので、シェル部品10内へのベアリング挿入物70の着座を保持し、シェル部品10内へのベアリング挿入物70のピストン的動きを阻止してそこからの移動を防ぐくさび作用が生じる。
人間がある運動をする時、ななめの荷重が移植された寛骨臼カップで経験され得る。このようなずれの荷重は、ベアリング挿入物70を取り巻いているシェル部品10に相関的に動かそうとする。図８を参照すると、矢印97，98の方向へ、または矢印99で示されたような中央軸77を中心とするエアリング挿入物70の回転運動が多数の部品によって阻止されていることが分かる。先ず、ベアリング挿入物70の材料に食い込む固定突出物62の存在は、如何なるこのような回転も阻止する。さらに、両表面の僅かな傾斜によって結果的に生じられるくさび作用によって強められる、ベアリング挿入物70の傾斜した表面76とシェル部品10の傾斜した壁44との間の締まり嵌めは、表面78および48間の締まり嵌めと共に働いて、如何なるこのような回転も阻止する。
前述されたように、シェル部品10へのベアリング挿入物70の取り付けは、セメントと使用せずに行われる。さらに、ベアリング挿入物70からの何等かの磨滅破片がシェル部品10を通り抜けることを可能にし、骨の再生を妨げまたはリーシスの原因となる、シェル部品10の捩子穴或いは他の穴は全くない。大腿部の頭部の位置異常または磨滅などのようなある実例では、寛骨臼プロテーゼ100のベアリング挿入物70は置換を必要とする。外科医は工場で使用される冷間組立の技術をうまく使用できないので、本発明のシェル部品10は、その内側表面の傾斜した係合壁44上の環状の溝42を具備する。このような配置における環状の溝42によって、セメントは保持されるシェル部品10とゆとりのある組立のために設計された新しいベアリング挿入物の環状の溝42の部分との間に付加されることができる。
図９を参照して、患者の寛骨臼の空洞102へ本発明の寛骨臼カップ100を移植する工程が説明され得る。図９において、病気にかかったまたは損傷を受けた寛骨臼102の領域における患者の骨盤の断面図が示されている。寛骨臼102は、半径Ｒ４を有する球形に抉られる。寛骨臼102の球状の抉りは、良く行われる技術であり、通常球状表面の回転リーマで行われる。抉られた寛骨臼102の開口部で横方向に測定された最大の断面積は、移植されるシェル部品10の（ベース16で横に測定されたときの）最大の断面積より小さい。
図１０を参照すると、本発明の寛骨臼カップ・プロテーゼ100は、球状に抉られた寛骨臼102に挿入されている。寛骨臼カップ100は、力Ｆによって寛骨臼カップ100に強い衝撃を与えることによって寛骨臼102に嵌め込まれる。プラスチックベアリング挿入物70は金属シェル部品10より柔らかい材料で作られているので、寛骨臼102に寛骨臼カップ100を嵌め込むために必要とされる力Ｆは、ベアリング挿入物70を変形させないようにシェル部品10のベース表面54に加えられることが好ましい。寛骨臼カップ100が寛骨臼102に嵌め込まれると、シェル部品10の外側の固定リブ20は、色々な程度に寛骨臼102の縁部103の部分の骨に入り込む。骨の局部的なへこみおよび骨を削り取ることによる固定リブの意図した程度の入り込みは、公称の楕円Ｅ１上の骨の元の表面で起こる。様々な固定リブ20の上昇表面22の角度は、隣接した固定リブ20間のダブテール型の溝34の中に骨を指向させる。移植中に受ける固定リブ20の削り作用による破片は溝34の中に向けられ、これは寛骨臼102内への寛骨臼カップ100のさらなる前進を妨害しない。溝34は、溝34内へ骨が偶発的に内に伸びることを可能にするには十分に広い。それ故、溝34は図１０において骨で完全に満たされているが、このような完全に内方に成長することは長期間にわたってのみ行われることと、移植直後は溝内の骨の材料は前述された破片のみであることとは容易に認識されるであろう。
移植に先立って球状に抉られた寛骨臼102の最大の横方向の断面積は、挿入されるシェル部品10の断面積より小さい。さらに、抉られた寛骨臼102の中心で測定された厚さは、（外側表面までシェル部品の単軸に沿って測定された）最頂端部でのシェル部品10の厚さより厚い。シェル部品10が寛骨臼102中に嵌め込まれるとき、寛骨臼102の周辺の縁部は拡げられる。
所望の締まり嵌めを生じるための最大の力が生成される所は周辺の縁部であることは当業者に容易に認識されるべきである。しかしながら、図１ｂに最も明瞭に示されるように、通常の寛骨臼カップの半球状の形は締まり嵌めを生成するために周辺縁部で生成される力を利用する一方で、周辺部分に近い部分および頂端部において排出する力の生成も起こる。本発明の発明者は、寛骨臼でのこれらの排出する力の生成が、縁部の変形に付随する頂端部分における骨の対応した変形から付随的に起こることを述べている。特に、寛骨臼102の湾曲は、半球状の湾曲から楕円体の湾曲に変化する。
通常、移植されたシェル部品10の楕円体の湾曲は、各部分で寛骨臼102の湾曲に適合する。結果として、シェル部品の頂端表面と寛骨臼の頂端表面との間の中間面には殆どまたは全く排出する力が生成されない。しかも、シェル部品の同じ楕円体の湾曲は、所望の締まり嵌めを生じるために必要とされるシェル部品10の縁部14と寛骨臼の縁部周辺との間に力の相互作用をうまい具合に提供する。
上述されたように、寛骨臼102とシェル部品10の両者は一致している楕円形であるので、寛骨臼102は、締まり嵌めによって生じられる力のみがシェル部品10の縁部14にのみに存在し、寛骨臼102内にシェル部品10を保持するように作用するため、それに排出する力を印加することなしに頂端部12にわたってシェル部品10と係合する。
本発明の寛骨臼カップ100によって得られる別の利点は、シェル部品10の大きい目の主直径の楕円形状まで拡張するために寛骨臼空洞102の周辺を押すことによって、斜めの荷重に対するシェル部品10の移動への抵抗が増加されることである。シェル部品10および寛骨臼空洞102は両方とも球状ではないので、シェル部品10は寛骨臼空洞102内で回転するようなことは殆どなく、従って、斜めの荷重によって生じる移動に対して大きな抵抗を与える。
さらに、シェル部品10の挿入による寛骨臼102の伸張は、骨が球状に抉られた形に戻ろうとする時に、シェル部品10にバイアスされるようになる。骨のバイアスにより、骨はシェル部品10上の固定リブ20を押し、それによって骨の中に固定リブ20を嵌め込み、骨は各固定リブ20間におけるダブテール型の溝34にバイアスされるようになる。さらに、溝34の大きさは、骨が偶発的に内方に伸びることを可能にする。骨が溝34内に成長するとき、溝34のダブテール型は、内方に伸びた骨が固定リブ20間から引き抜かれることを防ぐ。骨内に固定リブ20のあること、およびダブテール型の溝34内に成長した骨のあることは、骨へシェル部品10を繋ぎ、それによって斜めの荷重によってまたは接合部を横切って直角に伝達される大きさが変わりやすく方向が変わりやすい力によって生じられるシェル部品10の如何なる移動にも抵抗する。
図１１および１２を参照すると、シェル部品80の別の実施例が示されている。示された実施例は、複数の捩子穴81がシェル部品80を通して配置されていることを除いて、図４と関連して前述された実施例と同じ形状を有する。捩子穴81は、シェル部品80の縁部14およびベース部16を通して延在する。捩子穴81は、シェル部品80の頂端部12を横切らず、頂端部12は中実体の楕円体の表面を保持する。シェル部品80の内側は、捩子穴81があっても影響を受けない。結果として、シェル部品80の内側表面は前述したものと同じであり、シェル部品80は前述した方法と同じ方法でベアリング挿入物に係合する。捩子穴81はシェル部品80の内側表面を横切らないので、捩子穴81が磨耗の破片のシェル／挿入物の境界面からシェル部品80の外側への移動のための手段を提供することはない。したがって、捩子穴81の存在により、シェル部品から磨耗の破片がこぼれる機会、およびリーシスまたはそれと反対の効果を生じる機会は増えない。
捩子穴81は、シェル部品80の周りに対称的に配置される。６個の捩子穴81が示されているが、任意の数の捩子穴81が存在可能であり、各捩子穴81間の間隔が捩子穴の数に依存していることは理解されるであろう。捩子穴81は、シェル部品80のベース表面52に沿って創られる。各捩子穴81は、捩子穴81内に位置された捩子がシェル部品80のベース表面52と同じ高さに位置することを可能にする傾斜したさら穴部分82を含む。
図１３を参照すると、図１１および１２のシェル部品80は、ベアリング挿入物70に組み合わせられ、準備された寛骨臼102内に位置されている。シェル部品80は、初めは前述された方法で寛骨臼102中に挿入され、シェル部品80は衝画を加えられ寛骨臼102に嵌め込まれる。適所に嵌め込まれると、寛骨臼102はシェル部品80の形状に適合する形状に変形される。したがって、理想的な環境下では、シェル部品80と寛骨臼102との間にほぼギャップを生じない。そして捩子85は、捩子穴81の幾つかを通って入れられ、シェル部品80を寛骨臼102に固定することを助成する。
複数の捩子穴81は、シェル部品80上に対称的に配置される。しかしながら、シェル部品80が患者の寛骨臼102に嵌め込まれるとき、幾つかの捩子穴81のみが捩子85を安全に保持することができる骨の部分と整列する。このため捩子85は、幾つかの捩子穴81を通してのみ配置され、他の捩子穴81は空のままにおかれる。シェル部品81にある捩子穴81の数が増加するに従って、多数の捩子穴81が捩子85を安全に保持できる骨の上に整列する可能性は増す。空の捩子穴81は、寛骨臼102の骨に晒されている。したがって、骨は空の捩子穴81中に成長することができ、適所にシェル部品80を保持する助けをする。
ここに記載された寛骨臼プロテーゼは単なる実施例であり、当業者が、記載された部品と機能的に同等の部品を使用する記載の実施例に多くの変化および変更を行うことができることは理解されているであろう。さらに、シェル部品の固定リブの数や、シェル部品またはベアリング挿入物の寸法における変化のような明瞭な変更も行われ得る。このような全ての変化および変更は、特許請求の範囲によって定義されたような本発明の範囲に含まれる。 TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an acetabular cup prosthesis for use in a total hip replacement procedure, and more particularly to an improved acetabular cup and related members.
Description of prior art
The human hip joint acts like a ball and socket joint, with the spherical head of the femur located in the socket-type acetabulum of the pelvis. In a total hip replacement, the femoral head and acetabular surface are replaced with a prosthetic device. One of the major problems in total hip replacement procedures is how to obtain a strong bond between the prosthetic device and the patient's bone both at the time of implantation and throughout the entire life of the prosthesis. The problem of securing the prosthetic device to the patient's bone is particularly with respect to the acetabular cup prosthesis. Many conventional acetabular cups are hemispherical cups that are secured within an acetabulum prepared either by an interference fit, a mechanical joining device, or an adhesive material such as bone cement .
The use of bone cement to attach an acetabular cup prosthesis within an acetabulum can be very quick, but has various drawbacks that appear over time. Load stress is repeatedly applied to the acetabular cup over the life of the prosthesis. When bone cement is used to secure a cup to an acetabulum, the bone cement can fatigue and break due to repeated loading. In some instances, deterioration of bone cement integrity may cause the cup to loosen and require replacement. Further, in applying bone cement within a patient's acetabulum, a fixation hole is typically drilled in the surrounding bone to supply the bone cement to the fixation point. If the bone cement fails and the cup needs to be replaced, the old bone cement must be removed from the fixation hole in the bone. Such a process is difficult, time consuming and can harm healthy bone tissue around the acetabulum. Furthermore, normal bone cement is hardened after it has been placed in the patient's acetabulum. When the cement is placed in the acetabulum and hardened, chemical emissions will come out of the bone cement. Such divergents can cause adverse reactions in some patients, increasing the risk experienced by patients undergoing hip replacement procedures.
Recognizing the shortcomings of cement fixation technology, mechanical fixation means to join the cup to the acetabulum for immediate stability, and various surface treatments that are biologically bonded to bone for long-term stable fixation Prior art acetabular cups have been developed that use the. A simple technique for mechanically securing an acetabular cup is to attach the cup within the acetabulum by a screw or screw or other mechanical fastener. However, due to the nature of the bone around the acetabulum and other limiting factors such as the position of the artery, the screw can only be applied to certain limited areas. In addition, the screw can provide supplemental fixation and stabilization of the cup, but is used to securely fix cups whose cup shape does not perfectly match the prepared acetabular shape. Can.
Another way to mechanically secure the acetabular cup is by the use of screws located outside the cup. In such an embodiment, the cup is screwed into the bone of the acetabulum and the teeth of the screw bite into and engage the bone. Such a method of implanting an acetabular cup into a patient is illustrated in US Pat. No. 4,662,891, “FIXATION ELEMENTS FOR ARTIFICIAL JOINTS”. Many cups having a prior art threaded outer surface use sharp, relatively large threads. The disadvantage of such prior art cups is that there is no biological connection between the outer surface of the cup and the bone, so that the stress of the load applied to the cup is largely transferred to the screw. is there. Usually, since the outer periphery of the screw is sharp, a large stress concentration point is generated in the bone around the screw. Such load stresses exceed the amount of stress that can be tolerated by the bone and can cause adverse reactions in the bone, and in some instances, cup movement, loosening, pain, and / or jointing. It causes dysfunction due to dislocation.
Yet another method of implanting an acetabular cup involves the use of an interference fit as a means of initial stabilization. One prior art device that is implanted using an interference fit uses a cup having a hemispherical outer surface. The acetabulum is rolled into a sphere to a predetermined size, and a spherical cup with a large dimension is forced to insert to provide an interference fit. A spherical roll of the acetabulum is preferred over other shapes because of its simplicity and ability to be reproduced more accurately from patient to patient. Referring to FIGS. 1 a and 1 b, a prior art hemispherical acetabular cup 110 is shown with a prepared acetabulum 112. The hemispherical acetabular cup 110 has a known radius of curvature. The acetabulum 112 is spherically wound to a radius of curvature that is slightly smaller than the radius of curvature of the cup 110. Thus, the cup 110 can be implanted into the acetabulum 112 by an interference fit. In FIG. 1b, it can be seen that when the cup 110 is pushed into the acetabulum 112, the acetabulum 112 is deformed. Only the force applied to the peripheral edge of the cup 110 by the deformed acetabulum surface has a horizontal holding force that acts to hold the cup 110 in the acetabulum 112 by friction and tightening Provide a fit. As seen in FIG. 1b, the deformation of the acetabulum creates a gap 113 between the surface area of the cup and the surface area of the acetabulum. No force is applied to this portion of the cup 110 surrounded by the gap 113. However, the cup 110 is now again engaged with the surface of the acetabulum below the gap at the apex, so that the vertical reaction force transmitted to the cup causes the cup to fully seat. Trying to produce a push-back effect that can prevent it from being done.
Other prior art acetabular cups have been developed that control the area of constriction between the cup and acetabulum caused by an interference fit implantation. Referring to FIGS. 2a and 2b, a cup 114 having an outer surface with two radii of curvature is shown. The region 115 proximate the edge of the cup 114 has a larger radius of curvature than that of the top end 116 of the cup 114. Usually, the cup 114 is inserted into an acetabulum 117 that is wound to a radius of curvature approximately equal to the apical end 116 of the cup 114. When the cup 114 is fitted into the acetabulum 117, the region 115 proximate the edge of the cup 114 displaces the acetabulum 117, creating an interference fit. Due to the displacement of the acetabulum 117 by the cup 114, the acetabulum 117 is deformed from the initial spherical shape. Thus, the bottom of the beaten acetabulum is no longer spherical when contacted by the top end 116 of the cup 114. As can be seen in FIG. 2 b, the spherically curved top end 116 of the cup 114 does not fit perfectly into the non-spherical bottom of the acetabulum 117. Thus, there may be a gap 118 along the interface between the cup and bone. A prior art cup with two radii as described is illustrated by Figgie et al. In US Pat. No. 4,892,549, “DUAL-RADIUS ACETABULAR CUP COMPONENT”.
In FIGS. 3a and 3b, another prior art embodiment is shown in which the acetabular cup 120 has a spherically curved apex 121 and a cylindrical edge 122. FIG. The difference in shape between the edge 122 and the top end 121 is obvious and provides a cup 120 having a stepped outer surface. In order to receive the cup 120, the acetabulum 124 must be beaten by two sized and shaped reamers so that the acetabulum 124 can properly accommodate the stepped outer surface of the cup 120. The two stepped steps of the acetabulum 124 required increase the complexity and effort required when implanting the cup 120. When the cup 120 is fitted into the beaten acetabulum 124, the edge 122 of the cup 120 displaces the acetabulum 124 to create an interference fit between the cup edge 122 and the acetabulum 124. . The acetabulum 124 is originally wound so as to be spherical. However, the displacement of the acetabulum 124 caused by the edge 122 of the cup 120 causes the acetabulum 124 to deform from its original spherical shape. Thus, the spherical top end 121 of the cup 120 does not fit against the acetabulum 124. Something like a gap 125 occurs along the cup-bone interface at various locations across the top end 121 of the cup 120. A prior art cup having a cup shape as described above is illustrated in US Pat. No. 4,704,127, “DUAL-GEOMETRY ACETABULAR CUP COMPONENT AND METHOD OF IMPLANT” by Averill et al.
In addition, certain prior art acetabular cups are provided to the user as a two-part device, which also states that the internal bearing insert is fitted to the external shell by the physician. The use of the two-part device provides a series of sized outer shells and provides an array of internal bearing inserts that accommodate different sized femoral heads for subsequent assembly. enable. Further, the two-part configuration allows the thigh head to contact material that provides less friction to the thigh head than to the shell material. Such a two-part cup prosthesis is exemplified by Goymann et al., US Pat. No. 4,795,470, “TWO-PART COCKET FOR HIP-JOINT PROSTHESIS”.
When a patient undergoing pelvic replacement performs limb movements, force is transmitted to the cup in the direction that the femoral prosthetic head changes, and the neck neck of the femoral prosthesis is implanted It has been found that it can occasionally contact the edge of the cup. As a result of such changing forces and / or contact, there are various forces that attempt to move the cup relative to the acetabulum. In the two-part cup described above, a similar combined force acts on the inner bearing, swinging, rotating and moving the inner bearing insert relative to the outer shell. A bearing insert that is not fully secured will cause fine movement between the bearing insert and the outer shell. Such fine movement causes wear of the bearing insert and further reduces completeness from the interface between the insert and the shell. Various methods have been developed to retain the bearing insert in the outer shell to prevent separation of the insert from the shell. For example, one prior art device has a roughened protrusion that is formed on the outer surface of the bearing insert. A roughened protrusion is fitted into a hole formed through the outer shell to ensure the overall apical alignment of the bearing insert relative to the outer shell, but similar Another commercial holding method does not prevent fine movement between the shell and the insert. Such a prior art prosthetic device is illustrated in US Pat. No. 4,878,916, “PROSTHETIC CUP” by Rhenter et al.
Another common prior art method of retaining a bearing insert in a shell part is the twisting as illustrated in US Pat. No. 5,092,897, “IMPLANTABLE ACETABULAR PROSTHETIC HIP JOINT WITH UNIVERSAL ADJUSTABILITY” by Forte. By using a child or other mechanical fastener. This structure provides safety against large movements of the acetabular cup in the acetabulum, but usually prevents micromotion that occurs at the screw head-shell interface or insert-shell interface. There is no.
Another prior art method of retaining the bearing insert within the shell part is by using a snap-fit structure. Such a mechanism deals with the possibility for separation of the insert from the shell to varying degrees, but does not deal with the micromotion and the detrimental effects of the resulting wear debris.
It is contemplated that the two-part acetabular cup will be assembled at the time of surgery for the convenience of insert size selection and external shell insertion. This manual assembly during surgery requires the manufacturer to ensure long-term compatibility of the parts, and this compatibility will leave a gap between the two parts during most, if not all, assembly. Guide the resulting dimensional tolerances. These designed gaps create the possibility of unavoidable fine movement that exists between the insert and the shell when exposed to complex and periodic loads that are predictably experienced by the hip joint. Furthermore, these gaps between the parts constitute a space that is filled with bodily fluids and mixes with the wear debris resulting from micro motion. Since the load transmitted across the two parts is periodic and varies in direction, the space opens and closes like a piston movement, revealing a mixture of bodily fluids and wear debris. If a hole is present in the shell in the form of a screw hole or other hole, the debris mixed fluid will be the boundary between the shell and the acetabulum where the fixation between the shell and bone is intended. Can appear on the surface. Ejection of wear debris into the bone is favored by the fact that the wear debris is thought to result in bone lysis that can result in loosening of the cup and the need for reoperation that reduces the possibility of durable reconstitution. It is clear that there is no.
The above describes an improved acetabular cup that can be implanted by an interference fit and is effective in avoiding many of the above-mentioned conventional problems related to cup fit and stability. . Further described are improved shell parts and bearing inserts that are pre-assembled in a manner that substantially eliminates both micromotion and the gap between the shell part and the bearing insert.
Summary of the Invention
The present invention is an acetabular cup prosthesis comprised of an outer shell component that includes a cavity that receives an internal bearing insert, and a method of implanting an acetabular cup within a patient's acetabulum.
The shell component of the acetabular cup has an outer surface that is implanted within the patient's acetabulum. The outer surface is composed of a plurality of parts, all of which are in accordance with the curvature of one or more ellipsoids. In order to implant the shell component within the patient's acetabulum, the acetabulum is spheroidized to define a volume that is slightly smaller than the volume surrounded by the outer surface of the shell component. When the shell part is inserted into a spherically-shaped acetabulum, the acetabulum deforms to approximately the same shape as one ellipsoid. Thus, when the shell part is inserted into the patient's acetabulum, the shape of the acetabulum is such that the force of the acetabular wall substantially touching all outer surfaces along its shape and simultaneously tightening is It is deformed to accommodate the outer shape of the shell part so that it only occurs in the part.
Annular fixation ribs and fixation grooves are formed on the outer surface of the shell part in the region adjacent to the edge. The fixation rib forms an acetabulum and replaces the surrounding bone when the shell part is implanted in the patient. The fixation rib mechanically engages the bone to join the shell component to the acetabulum. The fixed groove usually has an upwardly converging side wall and thus has a dovetail or mortise cross-sectional profile. When the shell part is implanted in the acetabulum, the bone grows into the fixation groove. The dovetail mold of the fixed groove allows the bone and shell parts grown therein to fit together dimensionally. The mechanical force generated by the shell part joining to the acetabulum and the presence of an interference fit and fixation ribs keeps the shell part in place in the acetabulum and immediately replaces the prosthetic shell part. And withstand various forces that act in the long term. Over time, the grooves placed between the fixation ribs prevent the transfer of shell parts relative to the acetabulum by allowing bone to grow between them.
The bearing insert is retained in the receiving cavity of the shell part of the cup by an interference fit. The shape of the bearing insert corresponds to the shape of the cavity formed in the shell part. The generation of an interference fit substantially eliminates the gap between the shell part and the bearing insert that crosses the various surfaces of the abutting shell part and the bearing insert. The bearing insert and the shell part include oppositely inclined surfaces that create a wedged condition between the bearing insert and the shell part. The state of wedge action acts to seat the bearing insert in the shell part, preventing the possibility of piston movement of the bearing insert and movement of the bearing insert from the shell part.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1 a and 1 b show a hemispherical acetabular cup with a prior art spherically-shaped acetabulum,
Figures 2a and 2b show a two radius acetabular cup with a stepped outer surface with a prior art spherically acetabular acetabulum.
Figures 3a and 3b show an acetabular cup having a stepped outer surface with an acetabulum beaten by another shape and size reamer of the prior art;
FIG. 4 is a partial cross-sectional view of one preferred embodiment of the shell component of the present invention,
5a and 5b show an enlarged portion of FIG.
Figures 6a and 6b show parts of two alternative embodiments of the shell part of the present invention,
FIG. 7 is a partial cross-sectional view of a preferred embodiment of the bearing insert of the present invention.
8 is a cross-sectional view of a preferred embodiment of the present invention in which the bearing insert of FIG. 7 is inserted into the shell component of FIG.
FIG. 9 is a selective cross-sectional view of a prepared acetabulum of a patient prior to insertion of the acetabular cup prosthesis of the present invention;
10 is a selective cross-sectional view of the acetabular cup prosthesis of the present invention inserted into the prepared acetabulum of FIG.
FIG. 11 is a cross-sectional view of another embodiment of the shell component of the present invention,
FIG. 12 is a bottom view of the shell component of FIG.
FIG. 13 is a selective cross-sectional view of an embodiment of the acetabular cup prosthesis of the present invention inserted into a prepared acetabulum.
Best Mode for Carrying Out the Invention
In FIG. 4, a partial cross-sectional view of one preferred embodiment of the shell component of the acetabular cup prosthesis of the present invention is shown. The outer surface of the shell part 10 is contoured and consists of a top end 12, an edge 14 and a small base 16. The surface curvature of the top end portion 12 is an ellipsoid having a surface curvature with a cross section substantially following the elliptic curve E1. The minor axis of the elliptic curve E1 is determined along the central axis 18 on the paper, while the major axis of the elliptic curve E1 is determined perpendicular to the central axis 18. In a preferred embodiment of the shell part 10, the major axis of the elliptic curve E1 is 0.5 to 4.0 millimeters from the minor axis of the elliptic curve E1, depending on the size of the acetabulum in which the shell part 10 is implanted. large.
With continued reference to FIG. 4, it can be seen that a plurality of securing ribs 20 are disposed along the edge 14 of the shell component 10. The fixing ribs 20 are arranged in parallel and surround the central axis 18 of the shell part 10 and are positioned coaxially. Furthermore, the transition rib 21 is arranged at the top of the edge 14 of the shell part 10. The transition ribs 21 are also arranged in parallel with the fixed ribs 20 and are positioned coaxially around the central axis 18 of the shell part 10.
As more clearly shown in FIG. 5a, each fixation rib 20 may have a generally dovetail cross-sectional shape including first and second upwardly extending sidewall surfaces 22 and 24. In the illustrated embodiment, the first surface 22 of each fixing rib 20 is inclined above the horizontal by a predetermined inclination angle A. In this way, the first surface 22 of each fixing rib 20 is parallel to the corresponding first surface of all other fixing ribs 20. The angle of inclination A of each first surface 22 of each fixing rib 20 can be any angle between 0 ° and 90 °, but in the preferred embodiment the angle of inclination A is about 30 °.
The second surface 24 of each fixing rib 20 has a descending surface 24 that slopes below horizontal by a predetermined downward tilt angle B. Therefore, each second surface 24 is parallel to the corresponding second surface of all other fixing ribs 20. While the downward tilt angle B of each second surface 24 can be any angle between 0 ° and 90 °, the downward tilt angle B in the preferred embodiment is about 5 °.
The transition rib 21 has a descending surface 25 that is parallel to the second surface 24 of each fixed rib 20 and shares the same downward tilt angle B. The transition rib 21 has a linear upper surface 27 that intersects the elliptical curved surface of the top end 12 of the shell part 10 at the transition point T. The linear upper surface 27 is inclined below the horizontal plane passing through the transition point T by an inclination angle C. The downward tilt angle C can be any acute angle, but in the preferred embodiment the downward tilt angle C is about 45 °.
Since the transition rib 21 and the fixing rib 20 are all arranged in parallel planes, the groove 34 exists between the transition rib 21 and the next adjacent fixing rib 20 and between each fixing rib 20. In the illustrated embodiment, each groove 34 is defined on the first side by the descending surface 25 of the transition rib 21 or the second surface 24 of the stationary rib 20. The opposite side of each groove 34 is defined by the first surface 22 of the adjacent fixing rib 20. As a result, each groove 34 is defined by an upwardly extending sidewall that acts to provide each groove 34 having a dovetail-shaped cross-sectional profile.
As more clearly shown in FIG. 5b, the fixing ribs 20 preferably straddle the elliptic curve E1 so that the outer surface 23 of each rib 20 is arranged concentrically beyond the elliptic curve E1. Similarly, the base surface 37 of each groove 34 is arranged concentrically inside the elliptic curve E1. Of course, instead, the rib outer surface 23 and the groove base surface 37 extend above and below a second elliptic curve (not shown) having a major and minor axis different from the axis defined by the elliptic curve E1. Each can have a contour.
It is readily understood that the base 37 of each groove 34 is flat for manufacturing simplicity and can be approximated to an elliptic curve E1. As will be explained later, the shape of the fixation ring 20 and the dovetail shape of the groove 34 allow bone to grow into the groove 34 and the bone grown therein mechanically engages the shell part 10. Make it possible.
Referring again to FIG. 4, the base portion 16 of the shell component 10 has a generally vertical surface 50 on an ellipse that extends below the second surface 24 of the lowest securing rib 20 to the chamfered edge 52. I understand that it contains. The chamfered edge 52 joins a surface 50 that is substantially perpendicular to the horizontal base surface 54 of the shell component 10.
Looking at the inner surface of the cavity in the shell part 10, it can be seen that the top portion 38 of the inner surface is flat. Below the flat top portion 38 is a spherically curved surface 40 having a spherical radius R. The bottom of the spherically curved surface 40 terminates in an annular groove 42 formed in the shell part 10. Under the annular groove 42, an inclined engaging wall 44 is lowered. The surface of the inclined engagement wall 44 is slightly angled from the normal by a predetermined angle D. Thus, it will be appreciated that the distance from the shell midshaft 18 to the inclined engagement wall 44 increases as the inclined engagement wall 44 approaches the annular groove 42. Although the predetermined angle D can be any small acute angle, the predetermined angle D in the preferred embodiment should be about 1 ° from the normal. The vertical wall 48 descends from the bottom of the inclined engagement wall 44. The vertical wall 48 is parallel to the central axis 18 and does not show any slight inclination from the normal formed by the inclined engaging wall 44. The fixed protrusion 62 extends inwardly from the bottom of the vertical wall 48 near the base surface 54 of the shell part 10. Each stationary protrusion 62 has a flat top surface 64 that extends horizontally inward from the vertical wall 48. The surface of each fixed projection 62 is at the bottom of the vertical wall 48 and is inclined to align with the bevel that joins the vertical wall 48 to the base surface 54 of the shell part 10.
In the embodiment shown in FIGS. 4, 5 a and 5 b, the shell part 10 has four fixing ribs 20 and one transition rib 21. However, it will be understood that any number of fixation ribs 20 can be used depending on the size of the shell part 10 and the size and condition of the acetabulum into which the shell part 10 is inserted. . In FIG. 4, the shell component 10 is shown having a base of diameter BD. In the preferred embodiment, the shell component 10 has the four fixed ribs 20 shown in addition to the transition ribs 21 and has a base diameter BD of 54 to 64 millimeters. Referring to FIG. 6 a, the cross-sectional portion of the shell part 11 is shown as having five fixing ribs 20 in addition to a single transition rib 21. Each of the five fixation ribs 20 has the same upwardly facing surface 22 and downwardly descending surface 24, such as the same normal orientation as previously described. The addition of the fifth fixing rib is preferred for large shell parts. For example, for shell parts having a base diameter BD of 66 to 70 millimeters, it is preferred to use a fifth fixing rib illustrated beyond the four fixing rib design of FIG. Similarly, fewer fixing ribs are required when small shell parts are required. Referring to FIG. 6 b, the cross-sectional portion of the shell part 13 is shown to have three fixing ribs 20 in addition to a single transition rib 21. The fixing rib 20 has the same normal shape as previously described, but can be reduced proportionally depending on the size of the shell part 13. The use of three fixed ribs 30 in addition to the transition ribs 21 is preferably used with shell parts 13 having a base diameter BD of 40 to 52 millimeters.
In FIG. 7, one preferred embodiment of a plastic bearing insert 70 is shown, which is formed to fit within the previously described metal shell component. The upper surface 72 of the bearing insert 70 is flat and has an area sized to correspond to the flat top inside the shell component described above. A spherically curved portion 74 descends from the flat upper portion 72 and has a radius R2. The radius R2 of the curved portion 74 is approximately equal to the radius of the inner surface within the shell part. The bottom of the spherically curved portion 74 ends down with a sloped surface 76 that falls down. The inclined surface 76 is set slightly off the normal, that is, offset from the normal by an inclination angle E. It will be appreciated that the distance from the central axis 77 of the bearing insert to the inclined surface 76 will increase as the inclined surface 76 approaches the spherically curved portion 74.
A vertical surface 78 extends downward from the bottom of the inclined surface 76. The vertical surface 78 is parallel to the central axis 77 of the bearing insert and does not share any slight inclination from the normal embodied by the inclined surface 76. To prevent piston-like movement of the bearing insert within the shell part, the nominal internal diameter or another transverse diameter of the shell part cavity is slightly less than the nominal outer diameter or another transverse diameter of the bearing insert at room temperature. Selected to be small. Of course, the individual tolerances depend on the thermal expansion characteristics of the materials used to manufacture each part. If the insert is composed of a sufficiently resilient plastic material, it can be pressed directly into the shell part. Of course, such press-fit assembly can only be performed in a manufacturing environment using mechanical devices that can exert the required pressing force. Therefore, before considering whether the bearing insert 70 can be inserted into the cavity of the shell part 10 in a non-manufacturing environment, the maximum cross-sectional area of the bearing insert can be placed in the cavity without such a device. Must be small enough. For this reason, the bearing insert 70 is preferably cold inserted into the shell part 10 by creating a temperature difference between the bearing insert 70 and the shell part 10 prior to insertion. When sufficiently cooled, the bearing insert 70 can be inserted into the shell part 10 without interference.
The temperature difference between the bearing insert 70 and the shell part 10 is due to the interaction of the fixed insert 62 and the bearing insert 70 extending inwardly from the shell part 10 until the insert is fully positioned therein. Delay. In addition, cooling allows the widest portion of the bearing insert 70 formed near the top portion of the sloped surface 76 to have the narrowest portion of the cavity formed near the bottom portion of the sloped surface 44. Allows you to pass. Once the temperature balance between the bearing insert 70 and the acetabular cup 10 is set, an interference fit will occur across all surfaces in contact. Furthermore, when a common temperature is reached and tightening occurs, the locking protrusions 62 embed themselves in the material of the bearing insert 70 and strengthen the fixing of the bearing insert 10 in the set position relative to the shell part 10.
The angle of inclination E of the inclined surface 76 is selected to increase the holding capacity of the shell component 10 by holding the insert 70 against the bottom and preventing piston movement within the shell. In a preferred embodiment, the angle of inclination E is approximately complementary to the angle of inclination D (see FIGS. 4 and 5a) of the inclined engagement wall 44 on the inner surface of the shell part 10. A preferred inclination angle E is about 1 degree.
Due to the aforementioned relationship between the inclined engaging wall of the shell part 10 and the inclined surface 76 of the bearing insert 70, the bearing insert 70 is (or could be) easily located within the cavity of the shell part 10. It is readily understood that it cannot be taken out of the cavity as the case may be.
A spherical cavity 82 having a radius R 3 is formed in the bearing insert 70. The spherical cavity 82 is offset from the central axis of the bearing insert 70 to the offset angle F. A short cylindrical wall 84 extends downward from the base of the spherical cavity 82. The inclined surface 88 is formed across the base surface 87 of the bearing insert 70 and leads to the cavity 82. The sloped surface 88 has a slope angle G that is about 35 degrees in the preferred embodiment.
Referring to FIG. 8, the bearing insert 70 previously shown in FIG. 7 is shown joined to the shell component 10 previously shown in FIG. At room temperature, the outer surface of the bearing insert 70 substantially matches the inner surface of the shell part 10. The flat top portion 72 of the bearing insert 70 now strikes the flat top portion 32 in the shell part 10. Similarly, the spherically curved portion 74 of the bearing insert 70 matches the spherically curved surface 40 in the shell component 10. The inclined surface 76 of the bearing insert 70 is aligned with the inclined engagement wall 44 of the shell part 10. Since both the inclined surface 76 and the inclined engagement wall 44 are inclined from the normal by the same inclination angle, both surfaces meet each other closely over their respective lengths. Further, the vertical surface 78 of the bearing insert 70 is aligned with the vertical wall 48 of the shell part 10. Therefore, the outer side of the bearing insert 70 and the inner side of the shell part 10 are in contact with each other except for the portion of the annular groove 42, the purpose of which will be described later. The interference between the bearing insert 70 and the shell part 10 substantially eliminates the air gap between the bearing insert 70 and the shell part 10, so that the interference fit is between the bearing insert 70 and the shell part 10. Compensate for any tolerance changes that exist.
The interference fit between the bearing insert 70 and the shell part 10 extends across the abutment with the similarly inclined surface 76 of the inclined engagement wall 44. Since both the inclined engagement wall 44 and the inclined surface 76 deviate from the normal by the same amount, the seating of the bearing insert 70 within the shell part 10 is retained and the bearing insert 70 within the shell part 10 is retained. A wedge action is generated that prevents the movement of the piston and prevents the movement from the piston movement.
When a person exercises, a lick load can be experienced with an implanted acetabular cup. Such offset loads attempt to move relative to the shell part 10 surrounding the bearing insert 70. Referring to FIG. 8, it can be seen that the rotational movement of the air ring insert 70 in the direction of the arrows 97, 98 or about the central axis 77 as indicated by the arrow 99 is prevented by a number of parts. . First, the presence of the fixed protrusion 62 that bites into the material of the bearing insert 70 prevents any such rotation. In addition, the interference fit between the inclined surface 76 of the bearing insert 70 and the inclined wall 44 of the shell part 10, enhanced by the wedge action resulting from the slight inclination of both surfaces, is the surface 78 and 48. Working with an interference fit in between, it prevents any such rotation.
As described above, the attachment of the bearing insert 70 to the shell part 10 is performed without using cement. Furthermore, there is no screw holes or other holes in the shell part 10 that allow any wear debris from the bearing insert 70 to pass through the shell part 10 and prevent bone regeneration or cause lysis. . In certain instances, such as thigh head misalignment or abrasion, the bearing insert 70 of the acetabular prosthesis 100 requires replacement. Since the surgeon is unable to successfully use the cold assembly techniques used in the factory, the shell component 10 of the present invention includes an annular groove 42 on the slanted engagement wall 44 on its inner surface. With the annular groove 42 in such an arrangement, cement can be added between the retained shell part 10 and the portion of the annular groove 42 of the new bearing insert designed for a clear assembly. it can.
With reference to FIG. 9, the process of implanting the acetabular cup 100 of the present invention into the cavity 102 of the patient's acetabulum may be described. In FIG. 9, a cross-sectional view of a patient's pelvis in the area of a diseased or damaged acetabulum 102 is shown. The acetabulum 102 is rolled into a sphere having a radius R4. Spherical turning of the acetabulum 102 is a common technique, usually performed with a rotating reamer with a spherical surface. The maximum cross-sectional area measured laterally at the opening of the beaten acetabulum 102 is smaller than the maximum cross-sectional area (as measured laterally at the base 16) of the shell part 10 to be implanted.
Referring to FIG. 10, the acetabular cup prosthesis 100 of the present invention is inserted into a spherically-shaped acetabulum 102. The acetabular cup 100 is fitted into the acetabulum 102 by applying a strong impact to the acetabular cup 100 with force F. Because the plastic bearing insert 70 is made of a softer material than the metal shell part 10, the force F required to fit the acetabular cup 100 into the acetabulum 102 does not deform the bearing insert 70. Thus, it is preferably added to the base surface 54 of the shell part 10. When the acetabular cup 100 is fitted into the acetabulum 102, the fixation ribs 20 outside the shell part 10 enter the bone at the edge 103 portion of the acetabulum 102 to varying degrees. Local indentation of the bone and the intended degree of penetration of the fixation ribs by scraping off the bone occurs at the original surface of the bone on the nominal ellipse E1. The angle of the rising surface 22 of the various fixation ribs 20 directs the bone into the dovetail groove 34 between adjacent fixation ribs 20. Debris from the shaving action of the fixation rib 20 received during implantation is directed into the groove 34, which does not interfere with further advancement of the acetabular cup 100 into the acetabulum 102. Groove 34 is wide enough to allow bone to accidentally extend into groove 34. Therefore, although the groove 34 is completely filled with bone in FIG. 10, such full ingrowth only occurs over a long period of time, and immediately after implantation the bone material in the groove is It will be readily recognized that it is only the aforementioned debris.
The maximum lateral cross-sectional area of the acetabulum 102 that has been spherically struck prior to implantation is smaller than the cross-sectional area of the shell part 10 to be inserted. Furthermore, the thickness measured at the center of the beaten acetabulum 102 is thicker than the thickness of the shell part 10 at the topmost end (measured along the uniaxial axis of the shell part to the outer surface). When the shell part 10 is fitted into the acetabulum 102, the peripheral edge of the acetabulum 102 is expanded.
It should be readily appreciated by those skilled in the art that the peripheral edge is where the maximum force is generated to produce the desired interference fit. However, as shown most clearly in FIG. 1b, the hemispherical shape of a typical acetabular cup utilizes the force generated at the peripheral edge to generate an interference fit, while close to the peripheral portion. The generation of forces that drain at the part and at the top also occurs. The inventor of the present invention states that the generation of these draining forces at the acetabulum occurs concomitantly from the corresponding deformation of the bone at the apical portion that accompanies the edge deformation. In particular, the curvature of the acetabulum 102 changes from a hemispherical curvature to an ellipsoidal curvature.
Usually, the curvature of the ellipsoid of the implanted shell part 10 matches the curvature of the acetabulum 102 at each part. As a result, little or no draining force is generated at the intermediate surface between the apical surface of the shell part and the apical surface of the acetabulum. Moreover, the curvature of the same ellipsoid of the shell part provides a good interaction of force between the edge 14 of the shell part 10 and the periphery of the acetabulum edge that is required to produce the desired interference fit. To provide.
As mentioned above, since both the acetabulum 102 and the shell part 10 are coincident ovals, the acetabulum 102 can only be applied to the edge 14 of the shell part 10 by the force generated by the interference fit. Present and acts to hold the shell part 10 within the acetabulum 102 so that it engages the shell part 10 across the apex 12 without applying a force to drain it.
Another advantage provided by the acetabular cup 100 of the present invention is that the shell against oblique loads is pushed by pushing the periphery of the acetabular cavity 102 to expand to the oval shape of the major eye diameter of the shell part 10. The resistance to movement of the part 10 is increased. Since both the shell part 10 and the acetabular cavity 102 are not spherical, the shell part 10 is unlikely to rotate within the acetabular cavity 102 and is therefore highly resistant to movement caused by an oblique load. give.
Furthermore, the extension of the acetabulum 102 due to the insertion of the shell part 10 becomes biased against the shell part 10 as the bone attempts to return to a spherically shaped shape. Bone bias causes the bone to push the fixation ribs 20 on the shell part 10, thereby fitting the fixation ribs 20 into the bone and causing the bones to be biased into dovetail grooves 34 between each fixation rib 20. . Furthermore, the size of the groove 34 allows the bone to extend inward accidentally. As the bone grows into the groove 34, the dovetail shape of the groove 34 prevents the inwardly extending bone from being pulled out between the fixation ribs 20. The presence of the fixation rib 20 in the bone and the growth of the bone in the dovetail groove 34 connects the shell part 10 to the bone and thereby is transmitted at right angles by an oblique load or across the joint. It resists any movement of the shell component 10 caused by forces that are variable in size and variable in direction.
With reference to FIGS. 11 and 12, another embodiment of a shell component 80 is shown. The illustrated embodiment has the same shape as the embodiment described above in connection with FIG. 4 except that a plurality of screw holes 81 are disposed through the shell piece 80. The screw hole 81 extends through the edge 14 and the base portion 16 of the shell part 80. The screw hole 81 does not cross the top end 12 of the shell part 80, and the top end 12 holds the surface of the solid ellipsoid. The inside of the shell part 80 is not affected even if the screw hole 81 is provided. As a result, the inner surface of the shell part 80 is the same as described above, and the shell part 80 engages the bearing insert in the same manner as described above. Since the screw hole 81 does not cross the inner surface of the shell part 80, the screw hole 81 provides a means for movement of the wear debris from the shell / insert interface to the outside of the shell part 80. Absent. Accordingly, the presence of the screw holes 81 does not increase the chances of spilling wear debris from the shell parts and the effects of lysis or the opposite effect.
The screw holes 81 are arranged symmetrically around the shell part 80. Although six screw holes 81 are shown, it is understood that any number of screw holes 81 can exist and the spacing between each screw hole 81 depends on the number of screw holes. Will be done. A screw hole 81 is created along the base surface 52 of the shell part 80. Each screw hole 81 includes an angled countersunk portion 82 that allows the screw located within the screw hole 81 to be flush with the base surface 52 of the shell component 80.
Referring to FIG. 13, the shell component 80 of FIGS. 11 and 12 is assembled with the bearing insert 70 and positioned within the prepared acetabulum 102. The shell part 80 is initially inserted into the acetabulum 102 in the manner described above, and the shell part 80 is impressed and fitted into the acetabulum 102. When fitted in place, the acetabulum 102 is transformed into a shape that matches the shape of the shell part 80. Therefore, in an ideal environment, there is almost no gap between the shell part 80 and the acetabulum 102. A screw 85 is then passed through some of the screw holes 81 to help secure the shell part 80 to the acetabulum 102.
The plurality of screw holes 81 are arranged symmetrically on the shell part 80. However, when the shell part 80 is fitted into the patient's acetabulum 102, only a few screw holes 81 align with the portion of the bone that can hold the screw 85 safely. For this reason, the screw 85 is disposed only through some screw holes 81, and the other screw holes 81 are left empty. As the number of screw holes 81 in the shell part 81 increases, the likelihood of multiple screw holes 81 aligning on the bone that can safely hold the screw 85 increases. The empty screw hole 81 is exposed to the bone of the acetabulum 102. Thus, the bone can grow into the empty screw hole 81 and help hold the shell part 80 in place.
The acetabular prosthesis described herein is merely an example, and it is possible for a person skilled in the art to make many variations and modifications to the described example using components that are functionally equivalent to the components described. It will be understood. In addition, obvious changes may be made, such as changes in the number of fixing ribs of the shell part and the dimensions of the shell part or bearing insert. All such changes and modifications are included within the scope of the invention as defined by the appended claims.

Claims

In an acetabular cup of a prosthesis having an outer surface for insertion into a patient's acetabulum, said outer surface defines an elliptical planar cross section having a major axis and a minor axis whose major axis is longer than the minor axis. An acetabular cup of hard prosthesis comprising at least one ellipsoidal shaped region.

An acetabular cup according to claim 1 including engagement means for mechanically engaging said acetabulum on said outer surface.

The acetabular cup according to claim 2, wherein the outer surface forms means for receiving inward bone growth between the outer surface and the acetabulum.

The acetabular cup according to claim 2, wherein the outer surface includes an apex and an edge, the apex and the edge approximately conforming to the curvature of an ellipsoid.

The acetabular cup according to claim 4, wherein the engaging means is disposed on the edge.

6. The acetabular cup of claim 5, wherein the acetabular cup includes a metal shell part on which the outer surface is disposed and a plastic bearing insert coupled within the shell part by an interference fit.

Forming an ellipsoid having an elliptical plane cross section including a major axis and a minor axis, the major axis being longer than the minor axis, the apex part joining the edge part; An outer surface for insertion into the patient's acetabulum;
Engagement means including a plurality of ribs disposed on the edge portion for mechanically engaging the acetabulum and disposed concentrically and parallel to the edge portion. An acetabular cup with a hard prosthesis.

The acetabular cup according to claim 7, wherein each of the plurality of ribs includes a surface rising at an acute inclination angle.

The acetabular cup of claim 7, wherein each of the plurality of ribs includes a surface that descends at an acute downward tilt angle.

Outer for insertion into the patient's acetabulum, including a top portion and an edge portion forming an ellipsoid having an elliptical cross-section with the major and minor axes being longer than the minor axis A surface;
Engaging means disposed on the edge portion for mechanically engaging the acetabulum and including a plurality of ribs disposed parallel and concentrically to the edge portion;
A groove formed between adjacent ribs on the edge portion and having a mortise- shaped cross-sectional profile;
An acetabular cup with a hard prosthesis.

A plurality of screw holes are disposed in the metal shell part, the plurality of screw holes extending through the edge of the outer surface, whereby the plurality of screw holes are against the plastic bearing insert. The acetabular cup according to claim 9 which is not exposed.

Substantially has a cross sectional profile of the mortise type, and includes at least one groove and said rib having a side wall which is defined by a plurality of ribs extending from the outer surface, the outer for implantation into a patient's acetabulum A surface from which the bone from the acetabulum can grow into the at least one groove and is mechanically held by the mortise shape of the at least one groove, the outer surface having a short major axis An acetabular cup of rigid prosthesis further comprising at least one ellipsoid shaped region defining an elliptical planar cross section having a major and minor axis longer than the axis.

The acetabular cup according to claim 12, wherein the outer surface includes a top end and an edge, and the rib and the at least one groove are disposed at the edge of the surface.

The acetabular cup according to claim 13, wherein the apical end and the edge conform to the curvature of one ellipsoid.

15. The hip bone according to claim 14, wherein each rib includes a descending surface that faces an inclined surface that rises from a horizontal reference plane at an acute tilt angle and descends from the reference plane at an acute downward tilt angle. Mortar cup.

An outer surface engaging the patient's acetabulum and the inner cavity, the inner cavity including an annular wall inclined at an acute angle, the outer surface having a major axis whose major axis is longer than the minor axis; A rigid shell part including at least one ellipsoid shaped region defining an elliptical planar cross section having a minor axis;
Including an outer surface extending upwardly at a complementary angle to the acute angle, thereby creating a wedged condition between the outer surface of the bearing insert and the annular wall of the shell part, and within the inner cavity The bearing insert in the inner cavity that seats the bearing insert and acts to prevent movement of the bearing insert from the inner cavity;
An acetabular cup prosthesis for implantation into the acetabulum comprising:

A plurality of stationary protrusions extend from the shell part toward the internal cavity, engage the bearing insert, and hold the bearing insert in a set rotational position relative to the shell part. 16. The acetabular cup according to 16.

The acetabular cup of claim 16, wherein the fixed protrusion enters and engages the bearing insert when the bearing insert is assembled into the shell part.

The bearing insert substantially fits into the inner cavity, and the bearing insert fits into the inner cavity by an interference fit, thereby abutting between the bearing insert and the shell part. The acetabular cup according to claim 16, wherein there is substantially no gap across the surface.

At least one annular groove is disposed in the shell part, the annular groove leading to the internal cavity, and the annular groove is located when the bearing insert is positioned in the shell part; The acetabular cup according to claim 16, wherein the acetabular cup can be coupled to be positioned between the shell part and the bearing insert.

The acetabular cup according to claim 16, wherein the acute inclination angle is about 1 degree.

The acetabular cup according to claim 16, wherein a plurality of screw holes are disposed in the shell part.

An outer surface including a top portion that merges with an edge portion, the shell part having the outer surface for engaging the acetabulum and an internal cavity, wherein at least the top portion has a short major axis The hard shell part forming an ellipsoid having an elliptical plane cross section comprising a major axis and a minor axis longer than the axis; and
The shell part and bearing insert including an outer surface configured to be securely seated within the inner cavity to prevent movement of the bearing insert from the inner cavity of the shell part; A bearing insert in the cavity;
An acetabular cup prosthesis for implantation into an acetabulum of a patient having

A shell component having an outer surface for engaging an acetabulum and an internal cavity, the outer surface including a top portion joining the edge portion, wherein the top portion and the edge portion are Each of the hard shell parts forming an ellipsoid having an elliptical plane cross section including a major axis and a minor axis whose major axis is longer than the minor axis;
The shell part and bearing insert including an outer surface configured to be securely seated within the inner cavity to prevent movement of the bearing insert from the inner cavity of the shell part; A bearing insert in the cavity;
An acetabular cup prosthesis for implantation into an acetabulum of a patient having

25. The acetabular cup prosthesis of claim 24, wherein the major and minor axes of the apex portion are different from the major and minor axes of the edge portion.