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 tibial insert 3 is arranged on the tibial plate 2. The femur 4 has a femoral rod 5 inserted into the femur and a condyle 6 attached to the lower end of the femoral rod 5. The outer surface of the condyle 6 is complementary to the upper surface 8 of the tibial insert 3 facing the condyle 6. This allows the outer surface of the condyle 6 to slide over the upper surface of the tibial insert 3 and thus the femur can tilt with respect to the tibia.
[0019]
The tibial insert 3 has a flat bottom surface 7, which is usually arranged to ride on the tibial plate 2. The tibial insert 3 also has an upper surface 8 that is spherical and matches the shape of the spherical surface of the outer surface of the condyle 6. The tibial insert 3 also has two vertical sides 9, 10, an anterior surface 11 and a posterior surface 12. For example, the front surface 11 and the rear surface 12 can be made into a hemispherical surface or a semi-cylindrical surface.
[0020]
The tibial insert 3 has lower edges 13 and 14 where the front surface 11 and the rear surface 12 intersect with the bottom surface 7, and these lower edges have a semicircular shape. The tibial insert 3 also has upper edges 15, 16 where the front face 11 and the rear face 12 intersect the upper face 8, which are also semicircular. Since the circular radius of the lower edge of the semicircular shape is larger than the circular radius of the upper edge of the semicircular shape, the front surface 11 and the rear surface 12 are inclined and have a shape similar to that of a chisel. When the stress is applied near the upper edge 16 of the upper surface 8 of the tibial insert 3 due to the chisel shape of the posterior surface 12 (ie, when the femur is bent with respect to the tibia), the tibial insert becomes the lower edge of the rear surface 12 There is no fogging with respect to the part 14, and the fogging effect is prevented.
[0021]
The convex portions in the semicircular shape of the lower edge portion 14 and the upper edge portion 16 face the knee rear from the tibial insert.
[0022]
The tibial insert 3 is placed on a plane such that its flat bottom surface 7 rides on the tibial plate 2. As shown in FIGS. 2 to 4, a lateral stopper 17 is provided on the tibial plate 2, thereby restricting the sliding of the tibial insert 3 in the lateral direction.
[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 front surface 11 and the rear surface 12 are different from each other in the accompanying drawings. The inclination angle of the rear surface 12 is 5 degrees with respect to the normal line of the bottom surface 7, while the inclination angle of the front surface 11 is 10 degrees with respect to the normal line of the bottom surface 7.
[0026]
According to the present embodiment, the inclination angle of the rear surface 12 can be varied between 1 and 20 degrees, preferably between 5 and 10 degrees.
[0027]
The inclination angles of the front surface 11 and the rear surface 12 can be the same or different from each other. Further, the front surface 11 may be vertical without being inclined.
[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.

Claims (8)

脛骨板（２）を含む脛骨部；少くとも１個の関節丘（６）を含む大腿骨部；及び脛骨インサート（３）を備えてなる膝義肢に使用する脛骨インサートであって、前記脛骨インサートは前記脛骨板と関節丘の間に位置し前面（１１）、後面（１２）及び２つの側面（９）、（１０）を有し、前記脛骨インサートの上面（８）は前記関節丘の外表面と相補形状をなして、これら両面は互いに摺動するように作られ、かつ、前記脛骨インサートは膝後方におけるその後面（１２）の下縁部（１４）がその上縁部（１６）よりも膝後方に突出するように形成されたものにおいて、前記脛骨インサートの後面の上縁部の少くとも一部は、前記脛骨インサートから膝後方に向って凸形状に作られてなり、かつ、前記脛骨インサート（３）は、前記側面（９）、（１０）が平らであり、前記前面（１１）及び後面（１２）が半球状面又は半円筒状面であることを特徴とする脛骨インサート。A tibial insert for use in a knee prosthesis comprising a tibial portion including a tibial plate (2); a femoral portion including at least one condyle (6); and a tibial insert (3), the tibial insert Is located between the tibial plate and the condyle and has an anterior surface (11), a posterior surface (12) and two side surfaces (9), (10), the upper surface (8) of the tibial insert being outside the condyle Complementary to the surface, these two sides are made to slide relative to each other, and the tibial insert has a lower edge (14) at its rear surface (12) at the back of the knee than its upper edge (16). in but also formed so as to protrude knee rearward, part at least of the upper edge of the rear surface of the tibial insert, Ri Na made in a convex shape from the tibial insert toward the knees backward, and, The tibial insert (3) , (10) is flat, the front (11) and the rear surface (12) is hemispherical surface or semi-cylindrical surface der Rukoto tibial insert, characterized in. 前記脛骨インサートの後面の下縁部の少くとも一部は、前記脛骨インサートから膝後方に向って凸形状に作られてなることを特徴とする請求項１記載の脛骨インサート。  The tibial insert according to claim 1, wherein at least a part of a lower edge portion of the rear surface of the tibial insert is formed in a convex shape from the tibial insert toward the back of the knee. 前記脛骨インサートの後面の下縁部と上縁部は互いに同形状に作られてなることを特徴とする請求項２記載の脛骨インサート。  The tibial insert according to claim 2, wherein a lower edge and an upper edge of the rear surface of the tibial insert are formed in the same shape. 前記脛骨インサートは、膝前方におけるその前面（１１）の下縁部（１３）がその上縁部（１５）よりも膝前方に突出するように形成されてなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の脛骨インサート。  The tibial insert is formed so that the lower edge (13) of the front surface (11) in front of the knee protrudes from the upper edge (15) to the front of the knee. The tibial insert according to any one of 3 above. 前記脛骨インサートの後面の上縁部（１６）と下縁部（１４）は、それぞれ半円状に形成され、前記上縁部（１６）の円半径は前記下縁部（１４）の円半径よりも小さく、かつ、前記後面（１２）は上部を切り取るように形成されてなることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の脛骨インサート。  The upper edge (16) and the lower edge (14) of the rear surface of the tibial insert are each formed in a semicircular shape, and the circular radius of the upper edge (16) is the circular radius of the lower edge (14). The tibial insert according to any one of claims 1 to 4, wherein the tibial insert is smaller than the rear surface (12) and is formed so as to cut out an upper portion. 前記脛骨板（２）の法線に関する前記後面（１２）の傾斜角は１〜２０度であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の脛骨インサート。Normal regarding tibial insert according to any one of claims 1 to 3 inclination angle and wherein 20 ° der Rukoto of the rear surface (12) of the tibial plate (2). 前記脛骨インサートは、義肢の垂直中心線（Ｘ，Ｘ’）を通る前後方向面に関して対称形に作られてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の脛骨インサート。  The tibial insert according to any one of claims 1 to 4, wherein the tibial insert is formed symmetrically with respect to a front-rear direction plane passing through a vertical center line (X, X ') of a prosthesis. 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；及び請求項１〜７のいずれかに記載され、前記脛骨板と関節丘の間に配された脛骨インサートを備えた膝義肢。  A tibial portion including a tibial plate; a femoral portion including at least one condyle; and a tibial insert disposed between the tibial plate and the condyle according to any one of claims 1 to 7. Knee prosthesis.
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