JP4198887B2 - Knee-proof knee prosthesis - Google Patents
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Description
【0001】
本発明は、端部に脛骨板が固定された脛骨ロッドを含む膝義肢に関する。この膝義肢はまた、端部に少くとも1個の関節丘が固定された大腿骨ロッドを含む。この膝義肢はまた、前記脛骨板と少くとも1個の関節丘との間に位置する脛骨インサートを含む。
【0002】
本発明はまた、上記の型式の膝義肢の一部として使用される脛骨インサートに関する。
【0003】
関節丘の外表面は、これに相対する脛骨インサートの上面と相補形状をなしており、これにより関節丘の外表面が脛骨インサートの上面上を摺動することによって膝の屈伸(即ち、脛骨に対する大腿骨の傾動)を許容する。この屈伸の値は、通常0度(膝は屈曲せず直線状である)と120度(膝は完全に屈曲している)の間の範囲である。
【0004】
この型式の膝義肢は、欧州特許A-0,021,421号により既に知られている。
【0005】
この従来の膝義肢には、次のような問題がある。即ち、脚が膝の位置で屈曲した時、脛骨インサートの後面(膝の後方側)の部分に大きな垂直方向の拘束が作用し、脛骨インサートがその後面の縁部において脛骨板上の所定の位置からかしぐ(tilting)ことがある。この時、脛骨インサートの前面(膝の前方側)の縁部は脛骨板との接触が離れるようになる。この状態は一般にかしぎ効果と呼ばれている。
【0006】
この問題を解消するために、義肢前後方向を横切る方向のガイド部材として、脛骨板上にレールを設けることがある。このレールは、例えば、あり接ぎ状のレールであり、このレールにより脛骨インサートが案内される。しかしながら、この場合でもかしぎ効果は発生する。即ち、屈伸によって生じる応力のもとで部品が無理に接触しないようにレールと脛骨インサートの間に遊びが必要とされるからである。この遊びが非常に小さいとかしぎ効果はレールのあり接ぎ形状によって減少させることができるが、一方、脛骨インサートは一般にポリエチレン製であるため、案内レールに対する摩耗が増大する。この摩耗は、かしぎ効果に伴う引張り及び圧縮の結果として生じる。
【0007】
本発明は、上記のような問題を解消するため、かしぎ効果が、脛骨板との接触を離れることによる脛骨インサートのかしぎ作用によるものであれ、又は、かしぎ効果の防止のためにあり接ぎ案内システム又は類似の案内システムを設けることに伴う摩耗の増大によるものであれ、このかしぎ効果を防止することのできる膝義肢を提供する。
【0008】
本発明によれば、膝義肢は、脛骨板を含む脛骨部、少くとも1個の関節丘を含む大腿骨部及び脛骨板と関節丘の間に位置する脛骨インサートからなる。脛骨インサートは、その上面が関節丘の外表面と相補形状をなしており、これにより、これらの両面は互いに摺動作用を行うようになっている。脛骨インサートは、膝後方におけるその後面において、その下縁部が上縁部よりも膝後方に突出している。膝義肢の後面及び前面は、それぞれ膝の後方側及び前方側であり、脛骨インサートの後面の上縁部の形状の少くとも一部は脛骨インサートから膝後方に向って凸形状をなしている。前記脛骨インサートは、前面(11)、後面(12)及び2つの側面(9)、(10)を有し、かつ、その側面(9)、(10)は平らであり、前面(11)及び後面(12)は半球状面又は半円筒状面としてある。
【0009】
脛骨インサートの形状をこのように作ることによって、脛骨インサートの前面縁部のかしぎは防止され、これにより、脛骨インサートが脛骨板から離れるリスクは回避される。場合により、かしぎ効果の防止のために、例えば、あり接ぎ案内システムのようなリンク部を設ける場合でも、このあり接ぎリンク部における脛骨インサートの摩耗は防止される。脛骨インサートを保持してかしぎを防止する案内レールを設ける必要がなくなるため、より安全な膝義肢とすることができる。更に、膝義肢の使用寿命が長くなるので、経費を低減することができる。場合により、かしぎに対する抵抗を更に強化することも可能である。
【0010】
本発明の好ましい実施の形態によれば、脛骨インサートはその後面の下縁部においても、少くともその一部が脛骨インサートから膝後方に向って凸形状をなしており、これによりかしぎに対する抵抗が更に強化される。
【0011】
本発明の好ましい実施の形態によれば、脛骨インサートの後面の上縁部及び/又は下縁部を形成する曲線は、円、楕円、双曲線又はこれらに類似の曲線による半円形状である。
【0012】
本発明の好ましい実施の形態によれば、脛骨インサートの後面の上縁部及び下縁部は同一曲線の形状に作られている。そのため、適用がより安定したものとなる。
【0013】
本発明の好ましい実施の形態によれば、脛骨インサートは、義肢の垂直中心線を通る前後方向面に関して対称形であり、そのため、脛骨インサートの製造は容易となる。
【0014】
本発明の好ましい実施の形態によれば、脛骨インサートはまた、その前面においても、その下縁部が上縁部より膝前方に突出している。これにより脛骨板上の脛骨インサートの安定性が増大する。
【0015】
本発明はまた、本発明による膝義肢に使用される脛骨インサートに関する。
【0016】
本発明は、以下において、付随する図面を参照し、例示により説明される。
【0017】
図1は、本発明による膝義肢の一例を示す斜視図で、理解を容易にするため分解した脛骨部、大腿骨部及び脛骨インサートを示している。
【0018】
この膝義肢において、脛骨ロッド1はその一端を脛骨内に挿入されるようになっており、また、その他方端には脛骨板2が取付けられている。脛骨インサート3は、脛骨板2上に配される。大腿骨部4は、大腿骨内に挿入される大腿骨ロッド5と大腿骨ロッド5の下方端に取付けられた関節丘6を有する。関節丘6はその外表面が、関節丘6に相対する脛骨インサート3の上面8と相補形状をなしている。これにより、関節丘6の外表面は脛骨インサート3の上面上を摺動し、こうして大腿骨は脛骨に関して傾動することができる。
【0019】
脛骨インサート3は、平らな底面7を有し、この底面7は通常は脛骨板2上に乗るように配されている。脛骨インサート3はまた、上面8を有し、この上面8は球状面をなし、関節丘6の外表面の球状面の形状と一致している。脛骨インサート3はまた、2つの垂直な側面9、10と、前面11及び後面12を有する。例えば、これらの前面11及び後面12は、半球状面又は半円筒状面に作ることができる。
【0020】
脛骨インサート3は、その前面11及び後面12が底面7と交わるところに下縁部13、14を有し、これらの下縁部は半円形状をなしている。脛骨インサート3はまた、その前面11及び後面12が上面8と交わるところに上縁部15、16を有し、これらの上縁部もまた半円形状をなしている。半円形状の下縁部の円半径は、同じく半円形状の上縁部の円半径より大きいため、前面11と後面12は傾斜し、たがねに類似した形状となっている。後面12のたがね形状の故に、脛骨インサート3の上面8の上縁部16近辺に応力が働いた時(即ち、大腿骨が脛骨に関して屈曲した時)、脛骨インサートはその後面12の下縁部14に関してかしぐことがなく、かしぎ効果は防止される。
【0021】
下縁部14及び上縁部16の半円形状における凸部は脛骨インサートから膝後方に向っている。
【0022】
脛骨インサート3は、その平らな底面7が脛骨板2上に乗るようにして、平面上に配される。図2〜図4に示されたように、脛骨板2に横方向ストッパー17を設け、これにより脛骨インサート3の横方向の摺動を制限することができる。
【0023】
脛骨板にストッパーを設けない場合でも、或いは、横方向ストッパーを設けた場合でも、本発明による脛骨インサートは、脛骨インサート前面縁部が脛骨板から離れること(かしぎ効果)を防止することができ、また、これにより、脛骨インサートの脛骨板と関節丘の間における所定の位置からのずれの可能性を防止することができる。
【0024】
上述の実施の形態では1個の関節丘を有する例のみが示されているが、本発明による脛骨インサートは、互いに離隔して配された2個の関節丘が、本発明による脛骨インサートに設けられた2個の凹状部内を摺動する形式の膝義肢に使用するべく形成することもできる。これらの2個の凹状部は、脛骨インサートの上面内に形成され、それぞれの凹状部が相対する関節丘の外表面と相補形状に作られている。
【0025】
前面11と後面12のそれぞれの傾斜角は、付図においては互いに相違している。後面12の傾斜角は底面7の法線に関して5度であり、他方、前面11の傾斜角は底面7の法線に関して10度である。
【0026】
本実施の形態によれば、後面12の傾斜角は1〜20度、好ましくは5〜10度、の間で変えることができる。
【0027】
前面11と後面12の傾斜角は、互いに同じ、又は、相違したものとすることができる。また、前面11は傾斜しない垂直なものとすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による膝義肢の第一の実施の形態を示す斜視図であり、脛骨部、大腿骨部及び脛骨インサートを分解して示している。
【図2】 本発明による膝義肢の第二の実施の形態を示す斜視図であり、脛骨部、大腿骨部及び脛骨インサートを分解して示している。
【図3】 図2の膝義肢の組立てた状態を示す斜視図である。
【図4】 図2の膝義肢の組立てた状態を示す側面図である。[0001]
The present invention relates to a knee prosthesis including a tibial rod having a tibial plate fixed to an end thereof. The knee prosthesis also includes a femoral rod with at least one condyle secured to the end. The knee prosthesis also includes a tibial insert positioned between the tibial plate and at least one condyle.
[0002]
The invention also relates to a tibial insert used as part of a knee prosthesis of the type described above.
[0003]
The outer surface of the condyle is complementary to the upper surface of the tibial insert relative to it, so that the outer surface of the condyle slides on the upper surface of the tibial insert, thereby flexing and extending the knee (ie, relative to the tibia). Allow tilting of the femur). This flexion / extension value is usually in the range between 0 degrees (the knee is not bent and straight) and 120 degrees (the knee is fully bent).
[0004]
This type of knee prosthesis is already known from EP-A-0,021,421.
[0005]
This conventional knee prosthesis has the following problems. That is, when the leg is bent at the knee position, a large vertical restraint acts on the rear surface (back side of the knee) of the tibial insert, and the tibial insert is at a predetermined position on the tibial plate at the edge of the rear surface. There may be tilting. At this time, the edge of the front surface (front side of the knee) of the tibial insert comes out of contact with the tibial plate. This state is generally referred to as a squeak effect.
[0006]
In order to solve this problem, a rail may be provided on the tibial plate as a guide member that crosses the prosthetic anteroposterior direction. This rail is, for example, a dovetail rail, and the tibial insert is guided by this rail. However, even in this case, a clogging effect occurs. That is, play is required between the rail and the tibial insert so that the parts do not come into contact under stress caused by bending and stretching. If this play is very small, the caulking effect can be reduced by the tanged shape of the rails, while the tibial insert is generally made of polyethylene, thus increasing wear on the guide rails. This wear occurs as a result of tension and compression associated with the caulking effect.
[0007]
In order to solve the above-described problems, the present invention has a caulking effect due to the caulking action of the tibial insert by leaving the contact with the tibial plate or for preventing the caulking effect. Alternatively, a knee prosthesis is provided that can prevent this caulking effect, whether due to the increased wear associated with providing a similar guidance system.
[0008]
According to the present invention, the knee prosthesis consists of a tibia part including a tibial plate, a femoral part including at least one condyle, and a tibial insert located between the tibial plate and the condyle. The tibial insert has a top surface that is complementary to the outer surface of the condyle, so that both surfaces slide together. The tibial insert has a lower edge protruding rearward from the upper edge on the rear surface of the rear knee. The posterior and anterior surfaces of the knee prosthesis are the posterior and anterior sides of the knee, respectively, and at least a part of the shape of the upper edge of the posterior surface of the tibial insert is convex from the tibial insert toward the posterior knee. The tibial insert has a front surface (11), a rear surface (12) and two side surfaces (9), (10), and the side surfaces (9), (10) are flat, and the front surface (11) and The rear surface (12) is a hemispherical surface or a semicylindrical surface.
[0009]
By making the shape of the tibial insert in this way, the front edge of the tibial insert is prevented from staking, thereby avoiding the risk of the tibial insert leaving the tibial plate. In some cases, in order to prevent the caulking effect, for example, even when a link portion such as a dovetail guide system is provided, wear of the tibial insert in the dovetail link portion is prevented. Since it is not necessary to provide a guide rail for holding the tibial insert to prevent the caulking, a safer knee prosthesis can be obtained. Furthermore, since the service life of the knee prosthesis is prolonged, the cost can be reduced. In some cases, it is possible to further strengthen the resistance against the scab.
[0010]
According to a preferred embodiment of the present invention, at least a part of the tibial insert also protrudes from the tibial insert toward the back of the knee at the lower edge of the rear surface thereof, so that the resistance to the caulking is reduced. Further strengthened.
[0011]
According to a preferred embodiment of the invention, the curve forming the upper and / or lower edge of the posterior surface of the tibial insert is a semicircle with a circle, an ellipse, a hyperbola or a similar curve.
[0012]
According to a preferred embodiment of the present invention, the upper and lower edges of the posterior surface of the tibial insert are made in the same curved shape. Therefore, the application becomes more stable.
[0013]
According to a preferred embodiment of the present invention, the tibial insert is symmetrical with respect to the anteroposterior plane passing through the vertical centerline of the prosthesis, thus facilitating the manufacture of the tibial insert.
[0014]
According to a preferred embodiment of the present invention, the lower edge of the tibial insert also projects forward of the knee from the upper edge on the front surface thereof. This increases the stability of the tibial insert on the tibial plate.
[0015]
The invention also relates to a tibial insert for use in a knee prosthesis according to the invention.
[0016]
The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings.
[0017]
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a knee prosthesis according to the present invention, and shows a tibial part, a femoral part, and a tibial insert disassembled for easy understanding.
[0018]
In this knee prosthesis, a tibial rod 1 is inserted at one end into the tibia, and a tibial plate 2 is attached to the other end. The
[0019]
The
[0020]
The
[0021]
The convex portions in the semicircular shape of the
[0022]
The
[0023]
Even when the tibial plate is not provided with a stopper, or when a lateral stopper is provided, the tibial insert according to the present invention can prevent the front edge of the tibial insert from separating from the tibial plate (squeaking effect), Moreover, this can prevent the possibility that the tibial insert is displaced from a predetermined position between the tibial plate and the condyle.
[0024]
In the above-mentioned embodiment, only an example having one condyle is shown. However, the tibial insert according to the present invention is provided with two condyles spaced apart from each other in the tibial insert according to the present invention. It can also be formed for use in a knee prosthesis of the type that slides in the two recessed portions formed. These two concave portions are formed in the upper surface of the tibial insert, and each concave portion is made in a complementary shape with the outer surface of the condyle facing each other.
[0025]
The inclination angles of the
[0026]
According to the present embodiment, the inclination angle of the
[0027]
The inclination angles of the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of a knee prosthesis according to the present invention, and shows an exploded view of a tibia part, a femur part, and a tibial insert.
FIG. 2 is a perspective view showing a second embodiment of a knee prosthesis according to the present invention, and shows an exploded view of a tibia part, a femur part, and a tibial insert.
3 is a perspective view showing an assembled state of the knee prosthesis of FIG. 2. FIG.
4 is a side view showing a state where the knee prosthesis of FIG. 2 is assembled. FIG.
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