JP4226092B2 - モジュール式人工関節コンポーネント及びアダプター要素 - Google Patents

モジュール式人工関節コンポーネント及びアダプター要素 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はのコンポーネントの一端が他の１端に対して横にオフセットしたモジュール式人工関節に関し、特に、本発明は脛骨ステムが脛骨トレーの長手軸（縦軸）に対し横にオフセットした人工関節コンポーネントに関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
骨髄内管内に取り付けるようになっており、他端は骨に取り付けられる他の人工関節コンポーネントに取り付けられる細長いステムを、様々な人工関節コンポーネントは有している。そのようなステムは、例えば、大腿膝ステムと脛骨膝ステムで使用される。患者の体は固体毎に多様性を有するため、多用な大きさと形のインプラントが必要になる。ステムの縦軸（長手軸）は他のプロテーゼコンポーネントの縦軸から横にオフセットされる必要がある場合がある。関節形成処置は、例えば、患者の大腿骨に大腿骨コンポーネントの取り付けと患者の脛骨に脛骨コンポーネントの取り付けを伴う。脛骨コンポーネントは、通常、脛骨トレーに取り付けることができる脛骨ステムを含む。その脛骨ステムは脛骨の骨髄内管内に取り付けられ、一方、脛骨トレーは脛骨の骨頭の調整面に取り付けられる。大腿骨コンポーネントと関節連結する脛骨の支持部材は脛骨トレーに取り付けられるのが普通である。
【０００３】
脛骨は患者の間で大きな多様性を示すヒトの骨格系の骨の１例である。膝関節形成患者には、脛骨ステムの縦軸が人工脛骨トレーコンポーネントの縦軸と同一線上になるような配向で、人工脛骨ステムコンポーネントが埋め込まれることが必要な患者もいれば、このような縦軸が互いにオフセットして脛骨ステムを適切に移植するようにしなければならない患者もいる。また、オフセットが必要な場合でもオフセットの程度や方向は均一ではない。
【０００４】
患者の体の多様性に合わせるためにモジュール式人工システムが開発されている。モジュール式システムは、各々が違った大きさあるいは他の体の特徴を持った多数の交換可能な部品を有する。そのようなモジュール式システムは、そのシステムにより、違った特徴を有する交換可能な１個以上の標準部品を外科医が使用できる点で有用である。
【０００５】
米国特許第５，２９０，３１３号は、脛骨トレーの縦軸に対して横にオフセットするように脛骨ステムが取り付けられるモジュール式人工脛骨を開示する。カップリングにより脛骨ステムを脛骨トレーに取り付けるように設計して所定のオフセット配向が得られる。この設計の不利な点の１つは、脛骨ステムそれ自身がオフセットされ、望ましいオフセット配向を実現するためには別異のステムを使用しなければならないということである。その結果として、患者毎に必要な所望のオフセット配向を得るために多くの異なった非標準脛骨ステムが必要とされる。そのようなシステムは、患者のあらゆる体格的要件に対処するため、いくつかの非標準部品が必要になるので、プロテーゼのコストを増大させることになる。
【０００６】
従って、患者の体内で隙間なくフィットすると同時に、外科医がより柔軟な処置をとることを可能とするモジュール式人工関節コンポーネントが必要とされる。また、プロテーゼコンポーネントを最適にフィットできると同時に、患者のニーズに合わせるために必要な人工関節部品のストックを減らすことも望まれる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、骨の中に取り付け可能な１個のコンポーネントが、それに隣接する別の取り付けコンポーネントからオフセットすることが可能なモジュール式人工関節を提供する。本発明は様々な人工関節コンポーネントに適用できるが、人工膝の脛骨コンポーネントに関して例示の目的で本明細書で説明する。
【０００８】
脛骨トレーのような人工関節要素は骨に取り付けられる下位面（第１面）と反対側の上位面（第２面）を有する。そのトレーの下位面から細長い延長部が延び、他のプロテーゼコンポーネントと噛み合う結合面をその遠位端が有する。脛骨ステムのようなステムは、そのステムを所望のオフセット配向を達成できるアダプター要素によってトレー要素に結合することができる。
【０００９】
アダプター要素は、第１端部と第２端部を有し、第１端部を通して延びる縦軸が、アダプターの第２端部を通して延びる第２縦軸に略平行であるが、その第２縦軸からオフセットされる。アダプター要素の第１端部は、トレーの細長い延長部の遠位端部で結合面と噛み合う結合面を有する。アダプター要素の第２端部は長いステムの近位端部と噛み合う。
【００１０】
アダプター要素により、ねじ止め結合、締り嵌めおよび機械的係合を含む様々な締結技術によって脛骨トレーの細長い延長部の遠位端部をステムに固定することができる。１つの実施態様では、アダプター要素の第１端部は様々な位置でのステムの配向を容易にするため例えば卵形、多角形あるいは星形の非円形形状をとることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１を参照する。図１には人工関節コンポーネントシステム１０が示されている。このコンポーネントシステム１０は、選択的に取り外し可能で取り替えが可能なアダプター要素１６により、ステム要素１４に結合されるトレー要素１２を有する。ここに図示した実施例では、人工関節コンポーネントは人工膝関節システムのコンポーネントとして有効な脛骨トレーと脛骨ステムとして図示されている。しかしながら、骨に取り付けられる第１要素の縦軸が、その第１要素に取り付けられ骨の中に取り付けられる第２要素の縦軸からオフセットされることが望ましい他のプロテーゼシステムのコンポーネントに本発明が適用されることがわかる。
【００１２】
図１ないし図３について、トレー要素１２は、当該技術分野で知られたタイプの脛骨トレーでよい。脛骨トレーは、患者の脛骨（図示せず）に取り付けるように適合する下位面（第１面）１８を有する。下位面１８は、好ましくは脛骨トレーと一体の細長い延長部２０を有し、その延長部２０は脛骨の骨髄内管内に取り付けるようになっている。延長部２０の遠位端部２２は結合面２４を有する。トレー要素１２はまた、上位面（第２面）２６を有しており、その上に脛骨支持部材（図示せず）のような他のプロテーゼコンポーネントを取り付けることができる。
【００１３】
アダプター要素１６は、これらのコンポーネントが互いに望ましい配向にあるように脛骨ステム１４をトレー要素１２に結合するようになっている。アダプター要素１６は、近位端部（第１端部）３４および遠位端部（第２端部）３６を含む。近位端部３４および遠位端部３６は、結合面３８，４０をそれぞれ有し、それによってアダプター要素１６がトレー要素１２の細長い延長部２０とステム要素１４の近位端部２８に噛み合う。さらに、アダプター要素１６の近位端部３４は、アダプター要素１６の遠位端部３６を通して延びる縦軸４４からオフセットされた。アダプター要素を通して延びる縦軸４２を有する。オフセットの程度は患者の体の必要に応じて１ｍｍから４ｍｍまで変えることができる。しかしながら、オフセットの程度は約１ｍｍから６ｍｍまで変化するのが普通である。
【００１４】
ステム要素１４は、近位端部２８と遠位端部３０を有する細長い部材である。脛骨ステムの近位端部２８は結合面３２を有し、その結合面３２をアダプター要素１６の遠位端部３６の結合面４０と噛み合わせることができる。ステム要素１４は、残りのプロテーゼコンポーネントに組み立てる場合、膝あるいはプロテーゼの脛骨コンポーネントを脛骨に確実に固定するため、患者の脛骨の骨髄内管内に取り付けることができるようにされている。
【００１５】
図１から図３に図示した実施例では、人工関節コンポーネントシステム１０は、結合面２４が内側ねじ山あるいは雌ねじ山（図示せず）を有するボス部（隆起部）４６となるように設計される。アダプター要素１６の近位端部３４は、その近位端部３４にねじ山５０を有する細長い雄型部材４８を備えている。雄型部材４８の遠位端部はアダプター要素１６に形成した肩部５２から延び、肩部５２に隣接した雄型部材４８に形成されたねじ山５４を有する。
【００１６】
好ましくは雄型部材４８上にロックリング５６を取り付ける。ロックリング５６は、雄型部材４８のねじ山５４とねじ止め可能な内側ねじ山５８を有する。アダプター要素１６の近位端部３４を細長い延長部２０の近位端部２８に取り付ける場合、アダプター１６は縦軸４２，４４のオフセットが所定の配向になるように回すことができる。所定の配向になったら、その近位面５７が細長い延長部２０の結合面２４に接するまでロックリング５６を回す。これによってアダプター要素の近位端部３４に対し、アダプター要素の遠位端部３６が所定の配向で固定される。例えば図１から図３に示された実施例では、縦軸４４は縦軸４２の周りを３６０度の範囲にわたり回転することができる。一旦、ロックリング５６で配向が固定されたら、ロックリング５６によりその所定の配向を保持することができる。
【００１７】
図１から図３に示されたステム要素は、標準的で内プロテーゼ(endoprothesis）技術でよく知られたタイプであることが好ましい。ステム要素１４は近位端部２８と遠位端部３０を有する細長い部材である。近位端部２８は、アダプター要素１６の結合面４０と噛み合う結合面３２を有する。結合面３２は、ステム要素１４の近位端部２８と遠位端部３０とを通して延びるステムの縦軸１５上にあるのが好ましい。
【００１８】
好ましい実施例では、結合面３２は、近位方向に雄型部材６８を延ばす隣接肩部６６を備えている。雄型部材６８はその近位端部にねじ山７０を有するのが好ましい。ねじ山７０はアダプター要素１６の遠位端部３６内に形成した雌ねじ山（図示せず）とねじ止めするようになっている。
【００１９】
アダプター要素の遠位端部とねじ止めできる標準的な脛骨ステムの使用は、その使用により本発明のトレーコンポーネントとアダプターコンポーネントで標準的な脛骨ステムが使用できるため望ましい。脛骨ステムは、長さ、直径、および表面特性を含む様々な物理的特性で利用できる。本質的に、本発明では、外科医が同時に１個の標準的な脛骨ステムを使用しながら、所望の程度のオフセットを達成して実質的にどの患者の体の特性にも適合させることができる。図示した脛骨ステムはアダプターにねじ止めするようになっているが、その他、締り嵌めによりあるいは機械的インターロックによってアダプターと係合するよう設計できることがわかる。
【００２０】
図４の（Ａ）から（Ｃ）は縦軸４２と４４の間の様々な程度の横方向オフセットを有するアダプター要素１６' ，１６''，１６''' を図示する。膝関節形成患者が持つ様々な形態の脛骨のため、多かれ少なかれオフセットが必要になる。縦軸４２と４４との間の横オフセットは、患者の体の必要に応じて変えることができるが、そのオフセットは約１ｍｍないし６ｍｍの範囲にあるのが普通である。図４Ａから図４Ｃに示したように、アダプター要素１６' ，１６''，１６''' はそれぞれ約２ｍｍ、３ｍｍ、および４ｍｍの横オフセットを有する。人工膝システムは、各々が縦軸４２と４４との間の様々な程度の横オフセットを有する様々なアダプターを備え、それにより外科医が所定の患者に最もよく合ったアダプターを用いることができる。
【００２１】
アダプター要素１６のようにアダプター要素１６' ，１６''，１６''' は、細長い延長部２０の結合面２４と噛み合う結合面３８' を備えている。図示された実施例では、結合面３８' は細長い延長部２０内の内側ねじ山と係合するねじ山５０を有する。また代わりに、結合面３８’、３２は適切にテーパーを付けて細長い延長部２０と締り嵌めしてもよく、あるいは外構造体（図示せず）を備えて細長い延長部２０と機械的係合ができるようにしてもよい。
【００２２】
図５と図６はアダプター要素と脛骨トレー間で機械的系合が行なわれる本発明の他の実施例を示す。図示したように、中心側と横側７１，７３を有するトレー要素１２は、形状が略卵形の雌型開口７４を有する細長い延長部７２を備えている。図示した細長い延長部７２は中心から横方向に延ばされているが、トレーの前側７５と後側７７に向って延びるように細長い延長部７２を配設することも可能である。アダプター要素７６との機械的インターロックを容易にするために、肩部６０を開口７４内に形成する。
【００２３】
アダプター要素７６は、開口７４の形状に対応する卵形で雌型開口７４内に締り嵌めで嵌合するように適合した近位端部７８を備える。アダプター要素７６と細長い延長部７２との間での機械的なインターロックを容易にすべく、肩部６０と係合するように設計されたリブ６２が、アダプター要素７６に設けられている。１つの実施例では、ステムがアダプターの遠位端部８０に結合すると同時に、リブ６２がステムによって半径方向に拡るようにする。そのような拡りによりリブ６２が肩部６０と係合できる。他の結合手段も使用できることがわかる。例えば、雌型開口７４とアダプター要素７６の近位端部７８に適切にテーパーを付けることによって締り嵌めを行なうことができる。
【００２４】
アダプター要素７６の遠位端部８０は、図１から図３に関して前に説明したアダプター要素１６の遠位端部３６と同様に、略円形の形態である。しかしながら、遠位端部８０は、アダプター要素７６を通して延びる縦軸８２が細長い延長部７２を通した縦軸８４からオフセット状態になるように形成される。そのように形成するため、アダプター要素７６は、軸８２が軸８４から中心方向あるいは横方向にオフセットするようにトレー要素１２に取り付けてもよい。また、雌型開口７４が前後方向に長い卵形になるように形成されるならば、軸８２は前方あるいは後方に軸８４からオフセットさせてもよい。
【００２５】
図７は、様々なオフセット配向の選択肢を与えてアダプター要素８６がトレー要素１２に結合できる本発明の実施例を示す。図示のように、トレー要素１２の下位面（第１面）９０に設けた細長い延長部８８は、複雑な形状の雌型キャビティ９２を形成する。雌型キャビティ９２は、ボルト１１０から半径方向に延びる多くの半直線を持つように多角形か星形形状をとることができる。図示の実施例では、キャビティ９２は、８個の配向面９４を有する八角形の形状を有する。
【００２６】
アダプター要素８６は、アダプター要素の遠位端部（第２端部）９９を通して延びる縦軸１０２を、近位端部（第１端部）９８を通して延びる縦軸１０８からオフセットさせたオフセット構造を備えている。
【００２７】
アダプター要素８６の近位端部９８は、その近位端部９８がキャビティ内で係合できるように雌型キャビティ９２の大きさと形に対し相補的な大きさと形になっている。キャビティ９２に対応して、近位端部９８は８個の配向面１００を有する。このような構造によって近位端部９８の全ての配向面１００がキャビティ９２の配向面９４に接することができるように、その近位端部９８の縦軸１０８の周りにアダプター要素８６を回すことができ、それにより任意に８つのオフセット配向を得ることができる。当業者であればキャビティ９２及び近位端部９８により多くの又は少ない数の配向面を設けることによってより多くの又は少ない数のオフセット選択肢が得られることは容易にわかるはずである。
【００２８】
アダプター要素８６の遠位端部９９は、図１から図３に関して上記説明のアダプター要素１６の遠位端部３６と同様に略円形の形態となっている。
【００２９】
図７に示したように、アダプター要素８６を脛骨トレー要素１２の細長い延長部８８に結合できる方法の１つがネジ止めによるものである。アダプター要素８６の近位端部９８はアパーチャー１０６を有し、アダプター要素８６とは関係なく回転可能なボルト１１０にアクセスできるようにする。ボルト１１０はねじ端部１１２を有し、ボルトを適切に止める際に、アダプター要素８６の近位端部９８から出る。ボルト１１０のねじ端部１１２は、細長い延長部８８内のボルトキャビティ１１６内に形成したねじ山１１４と噛み合う。別の結合手段は当業者に明らかであろう。例えば、配向面１００，９４に適切にテーパーを付けることによりアダプター要素８６と細長い近位端部９８の間に締り嵌めを行なうことができる。
【００３０】
本発明の意図した範囲から逸脱しないで本発明に対する様々な改良がなされることがわかる。本明細書で述べた全体の参照を本明細書の参考として特に含める。
【００３１】
本発明の好ましい実施態様は以下の通りである。
（１）前記アダプター要素の第１面に隣接して、前記アダプター要素上に配置され、前記細長い延長部と噛み合わせる際に所望の方向に前記アダプター要素を固定するために有効なロック要素をさらに含む請求項１に記載のモジュール式人工関節コンポーネント。
（２）前記トレー要素は脛骨トレーであり、前記細長いステムは脛骨ステムである請求項１に記載のモジュール式人工関節コンポーネント。
（３）前記細長い延長部はボス部を有する実施態様（２）に記載のモジュール式人工関節コンポーネント。
（４）前記ボス部は内側ねじ山を有する実施態様（３）に記載のモジュール式人工関節コンポーネント。
【００３２】
（５）前記アダプター要素の第１端部は、前記ボス部と噛み合うねじ山付き部材を有する実施態様（２）に記載のモジュール式人工関節コンポーネント。
（６）前記アダプター要素の第１端部のねじ山付き部材はねじ山付き雌型部材である実施態様（５）に記載のモジュール式人工関節コンポーネント。
（７）前記アダプター要素の第１端部は前記細長い延長部と機械的係合で噛み合う実施態様（３）に記載のモジュール式人工関節コンポーネント。
（８）前記ロック要素は前記アダプター要素とねじ止めされるロックリングである実施態様（５）に記載のモジュール式人工関節コンポーネント。
（９）前記アダプター要素の第１端部は、前記アダプター要素に形成した中間肩部に隣接する遠位端部から近位ねじ山付き端部まで延びる細長い雄型部材であり、前記ロック要素は、前記中間肩部に隣接する前記細長い雄型部材の遠位端部に形成したねじ山と噛み合う雌型ねじ山付きロックリングである実施態様（８）に記載のモジュール式人工関節コンポーネント。
【００３３】
（１０）前記アダプター要素の第２端部は雌型ねじ山付き部材である実施態様（２）に記載のモジュール式人工関節コンポーネント。
（１１）前記細長いステムの第１端部は前記アダプター要素のねじ山付き雌型部材と噛み合うねじ山付き雄型部材である実施態様（１０）に記載のモジュール式人工関節コンポーネント。
（１２）第１縦軸は前記トレー要素の中心縦軸と同一線上にある請求項１に記載のモジュール式人工関節コンポーネント。
（１３）前記第１および第２縦軸は互いに約１ｍｍないし６ｍｍだけオフセットしている実施態様（１２）に記載のモジュール式人工関節コンポーネント。
（１４）前記細長い延長部のボス部と前記アダプター要素の第１端部は各々卵形であり、前記アダプター要素の第２端部は、形状が略円形であり、前記アダプター要素の第１端部の１面と整合しており、前記アダプター要素の第１端部の中心からオフセットされる実施態様（７）に記載のモジュール式人工関節コンポーネント。
【００３４】
（１５）前記細長い延長部のボス部は前記アダプター要素の第１端部の形状に対応する実施態様（７）に記載のモジュール式人工関節コンポーネント。
（１６）前記アダプター要素の第１端部と前記細長い要素のボス部は、対応する多角形形状であり、前記アダプター要素の第２端部は略円形であり、前記アダプター要素がその第１端部に対して前記アダプター要素の第２端部の多くのオフセット配向を容易にするように前記第１縦軸からオフセットされ、それらを通して延びる縦軸を有する請求項１に記載のモジュール式人工関節コンポーネント。
（１７）第１人工関節コンポーネントは脛骨トレーであり、第２人工関節コンポーネントは脛骨ステムである請求項２に記載のモジュール式人工関節コンポーネント。
【００３５】
（１８）前記第２結合面は、前記脛骨ステムの対応ねじ山と係合するためねじ山付き雌型キャビティを含む実施態様（１７）に記載のモジュール式人工関節コンポーネント。
（１９）前記第１結合面は多角形形状である請求項２に記載のモジュール式人工関節コンポーネント。
（２０）その第１端部を通して延びるアパーチャーと、ヘッドと反対側のねじ山付き端部を有するボルト部材をさらに含み、前記ボルト部材は前記アパーチャー内に挿入可能で前記アダプター要素を前記第１人工関節コンポーネントに噛み合わされる請求項２に記載のモジュール式人工関節コンポーネント。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るモジュール式人工関節コンポーネントによれば、患者の体内で隙間なくフィットすると同時に、外科医がより柔軟な処置をとることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】アダプター要素によりオフセット状態で結合される脛骨トレーと脛骨ステムを有する本発明の人工関節コンポーネントの斜視図である。
【図２】図１の人工関節コンポーネントの分解図である。
【図３】図１の人工関節コンポーネントの底面図である。
【図４】図１と図２に示したタイプの各々オフセット程度が異なったアダプター要素の側面図である。
【図５】脛骨トレーとアダプター要素を示す本発明の人工関節コンポーネントの他の実施例の分解斜視図である。
【図６】図５に示した人工関節コンポーネントの組み立て状態の底面図である。
【図７】脛骨トレーコンポーネント、アダプターコンポーネントおよび脛骨ステムの一部分を示す、本発明に係る人工関節コンポーネント装置の別の実施例の分解斜視図である。

Claims (7)

  1. モジュール式人工関節コンポーネントであって、
    骨に取り付け可能であって細長い延長部を有する第１面と反対側の第２面とを有するトレー要素と、
    前記延長部に接続される第１端部と前記第１端部の反対側に延びる第２端部を有するアダプター要素であって、前記第１端部を通して延びる第１縦軸が、前記第２端部を通して延びる第２縦軸に略平行であるが前記第２縦軸からオフセットされ、前記第１端部から前記第２端部までの間の部位が斜めに延び、前記第１端部は前記延長部と選択的に結合する第１結合面を有する、アダプター要素と、
    骨の内部に取付可能な細長いステムは、前記アダプター要素の第２端部の第２結合面と選択的に噛み合う第１端部を有し、前記細長いステムは、前記ステムの縦軸が前記アダプター要素の前記第２端部の第２縦軸と同一線上にあるように前記アダプター要素に取り付けられる、細長いステムと、
    前記細長い延長部の遠位端部の結合面に隣接して、前記アダプター要素上に配置され、前記細長い延長部と噛み合わせる際に所望の方向に前記アダプター要素を固定するために有効なロック要素と、
    を含むモジュール式人工関節コンポーネント。
  2. 前記トレー要素は脛骨トレーであり、前記細長いステムは脛骨ステムである請求項１に記載のモジュール式人工関節コンポーネント。
  3. 前記アダプター要素の第１端部は前記細長い延長部と機械的係合で噛み合う請求項１又は請求項２に記載のモジュール式人工関節コンポーネント。
  4. 前記アダプター要素の第１端部は、前記アダプター要素に形成した中間肩部に隣接する遠位端部から近位ねじ山付き端部まで延びる細長い雄型部材であり、前記ロック要素は、前記中間肩部に隣接する前記細長い雄型部材の遠位端部に形成したねじ山と噛み合う雌型ねじ山付きロックリングである請求項１から請求項３のいずれかに記載のモジュール式人工関節コンポーネント。
  5. 前記第１縦軸は前記トレー要素の中心縦軸と同一線上にある請求項１から請求項４のいずれかに記載のモジュール式人工関節コンポーネント。
  6. 前記細長い延長部のボス部は前記アダプター要素の第１端部の形状に対応する請求項１から請求項５のいずれかに記載のモジュール式人工関節コンポーネント。
  7. 前記アダプター要素の第１端部と前記細長い要素のボス部は、対応する多角形形状であり、前記アダプター要素の第２端部は略円形であり、前記アダプター要素がその第１端部に対して前記アダプター要素の第２端部の多くのオフセット配向を容易にするように前記第１縦軸からオフセットされ、それらを通して延びる縦軸を有する請求項１から請求項６のいずれかに記載のモジュール式人工関節コンポーネント。
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