JP4237380B2 - 整形外科用膝関節要素 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、整形外科用インプラント(人工関節)に関し、より詳細には脛骨側膝関節要素に関する。
【0002】
【従来の技術】
脛骨側膝関節要素(膝関節コンポーネント)は近位脛骨内に移植され、遠位大腿骨内に移植された大腿骨側膝関節要素と係合する。脛骨側膝関節要素は、一般的に、脛骨トレイに固定される支持部材を含んでいる。脛骨トレイは、近位脛骨の髄内管(IM管)内に移植される茎部を含んでいてもよい。支持部材は、脛骨トレイに固定された、超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)のような高い耐摩耗性を有する低摩擦材料の形態をとってもよい。大腿骨側要素と支持部材の支持表面との間の関節運動は、摩擦及び摩耗特性が比較的低いことで起こるものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
脛骨トレイに対して移動する範囲が制限された可動支持部材を設けることも既に知られている。この支持部材は、大腿骨と脛骨との間で深い屈曲を行う際、支持部材と脛骨トレイとの間の取付箇所の旋回点に関する長手方向軸線を中心として制限された範囲で回転する。公知の設計は支持部材と脛骨トレイとの間で制限された回転を許容するのには十分であるが、比較的複雑となり、そのため製造するのが高価になり得る。
【0004】
したがって、当該技術で必要とされるものは、製造が容易でありながら、膝関節の深い屈曲を行う際には支持部材と脛骨トレイとの間でなお十分な運動を許容する脛骨側膝関節要素である。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、支持部材の筒状開口内に受容される筒状の突起を有する脛骨トレイを備えた脛骨側膝関節要素を提供する。支持部材は、さらに、脛骨トレイの軸線方向の運動を抑制するために、ボルトを使用して脛骨トレイに取り付けられてもよく、流体が開口から逃げ出ることを可能とさせるために前記開口と流体連通している通気孔を含んでもよい。支持部材は、支持部材と脛骨トレイとの間の相対的な位置に関わらず脛骨トレイによって実質的に全体を支持される裏側表面を有する。
【0006】
本発明は、その一つの形態の近位脛骨内に移植するための整形外科用膝関節要素を含んでなる。脛骨トレイは、近位脛骨平坦部と、脛骨平坦部と概略直交して延びる突出部とを含む。脛骨トレイは、さらに、遠位方向に延びる茎部を含む。支持部材は、脛骨平坦部と結合され、大腿骨側要素と係合するための関節支持表面を有している。支持部材は、脛骨平坦部と概略直交して延びる軸線を中心として第一回転限界と第二回転限界との間で回転運動可能になっている。支持部材は、脛骨平坦部と係合する裏側表面を有しており、この裏側表面は、第一回転限界と第二回転限界との間での回転運動の際に任意の位置において脛骨平坦部によって実質的に全体を支持されるような大きさ及び形状になっている。
【0007】
本発明は、その他の形態の近位脛骨内に移植するための整形外科用膝関節要素を含んでなる。脛骨トレイは、近位脛骨平坦部と、脛骨平坦部から概略直交方向に延び回転軸線を定める突出部と、遠位方向に延びる茎部とを含む。支持部材は脛骨トレイによって担持され、突出部が配置される開口を有している。開口及び突出部により、脛骨平坦部に対する回転軸線を中心とした支持部材の回転運動を可能にさせている。支持部材は、大腿骨側要素と係合するための関節支持表面を有する。支持部材は開口と流体連通している通気孔をさらに有する。
【0008】
本発明の利点は、支持部材の裏側表面のほとんど全てが任意の回転位置において脛骨平坦部によって支持されることである。
他の利点は、支持部材が通気孔を具備しており、この通気孔により、組み立てたの際に突出部が開口に挿入されるとき開口から空気が逃げ出ることを可能にさせ且つ移植後に体液が開口から逃げ出ることを可能にさせていることである。
【0009】
さらに他の利点は、脛骨トレイに支持部材をさらに留めるためにボルトのような留め具を使用して、突出部の長さを効果的に延長し膝関節の深い屈曲の際に支持部材が持ち上がって外れることを防止し得ることである。
さらに他の利点は、脛骨トレイと支持部材がそれぞれ柱部と切欠きの構造を具備しており、脛骨トレイに対する支持部材の回転運動を制限することである。
【0010】
【発明の実施の形態】
添付の図面に関して挙げられている本発明の実施態様に関する以下の説明を参照することにより、本発明の上述及び他の特徴及び利点とそれらを達成する方法がより明確となり、本発明がより十分に理解されるであろう。
同じ参照符号は、複数の図面を通して対応する部分を指している。ここで、説明される例は、一つの形態の本発明の一つの好ましい実施態様を示しているのであり、係る例示はどのようにであろうと本発明の範囲を制限するものとして解釈されるべきではない。
【0011】
図面、より詳細には図1〜図5を参照すると、近位脛骨12内に移植された脛骨側膝関節要素10(図5)の形態の整形外科用膝関節要素の実施態様が示されている。脛骨側膝関節要素10は、遠位大腿骨16内に移植される大腿骨側膝関節要素14と係合する。
脛骨側膝関節要素10は、脛骨トレイ18と、支持部材20とを含んでいる。脛骨トレイ18は、近位脛骨平坦部22と、遠位方向に延びる茎部24とを有している。脛骨平坦部22は、茎部24の長手方向軸線26を横断して(例えば直交して)延びている概略平坦な近位表面を有している。概略筒形状の突出部28には内側にねじ山が形成された孔30が設けられており、この孔については以下でより詳細に説明される。突出部28は脛骨平坦部22と概略直交して延びる回転軸線40を有している。
【0012】
脛骨トレイ18はさらに脛骨平坦部22から延びている柱部32を含んでいる。柱部32は、後でより詳細に説明されるように、脛骨トレイが支持部材20と係合させられたときに、回転止めとなる。柱部32は任意の適宜な形態をとり得る。示されている実施態様においては、柱部32は支持部材20に向かって面した表面を有し、支持部材20の両回転限界において柱部32と支持部材20との間の摩耗を抑制するために二つの丸まった肩部を含んでいる。
【0013】
支持部材20は、大腿骨側要素14と係合するための関節支持表面34を有している。関節支持表面34は中央突出部36の両側に配設されている。突出部36の両側の関節支持表面34の分離した各部分は対応する大腿骨側膝関節要素14の関節顆と係合し、中央突出部36が関節顆の間に配置される。
支持部材20は、さらに、概略円筒形状の開口38を含んでおり、この開口38に突出部28が配置される。開口38及び突出部28により、支持部材20が脛骨平坦部22に対して突出部28の回転軸線40を中心として回転運動をすることを可能にしている。開口38は、支持部材20が回転軸線40に対して概略半径方向へ運動することが抑制されるように、突出部28の外径よりもほんの僅かに大きい直径になっている。開口38の直径よりも小さい直径を有した通気孔42が開口38と概略同心に配置されている。通気孔42は、支持部材20を突出部28から軸線方向に離れさせる傾向を有した開口38内での圧力の増大を防止する。例えば、組み立ての際に突出部28が支持部材20の開口38内に配置されるときに、通気孔42により空気が周囲環境に逸出することが可能になる。さらに、脛骨膝関節インプラント(脛骨側膝関節要素10)が移植された後、毛管現象などの結果、突出部28の近位側で体液が開口38に浸み込むことがあり、こうして、使用している間に、脛骨トレイ(脛骨プレート)18と支持部材20との間で突出部28と開口38の間の接合点において圧力の増大が発生して、これにより支持部材を押し出して脛骨トレイ18と接触した状態から外させることがある。したがって、通気孔42により圧力を増大させずに体液が開口38から流出できるようにしている。
【0014】
支持部材20は、さらに、柱部32が受容される切欠き44を含んでいる。この切欠き44は柱部32に面した表面を有し、該表面は柱部32の湾曲に対応し且つ回転軸線40までの距離に対する曲率半径を有した湾曲部を有している。切欠き44及び柱部32により、支持部材20が第一回転限界と第二回転限界との間で回転軸線40を中心として回転運動を行うが可能になっている。図3に示されている中立位置すなわち対称位置(対称性を有した位置)に対して約25°にある第一回転限界における支持部材20が図4に示されている。したがって、支持部材20は、第一回転限界と(図4に示されている位置とは反対の方向の)第二回転限界との間で約50°である角度αに渡って回転移動することが可能になっている。
【0015】
支持部材20は脛骨平坦部22と係合する裏側表面46を有している。裏側表面46は概略平坦になっており、脛骨平坦部22の対応する概略平坦な形状と適合するようになっている。裏側表面46は、脛骨平坦部22と共に、大腿顆が関節支持表面34と係合することによって付与される荷重を伝達する荷重支持表面を形成している。裏側表面46は、該裏側表面46が第一回転限界と第二回転限界との間で回転運動を行う際に任意の位置で脛骨平坦部22によって実質的に全体を支持されるような大きさ及び形状で形成されている。図3に示されているように、支持部材20の裏側表面46は、支持部材20が中立位置にあるとき、脛骨平坦部22によって全体を支持される。同様に、裏側表面46は、支持部材20が第一回転限界(図4)、第二回転限界、又はその間の任意の位置にあるとき、脛骨平坦部22によって実質的に全体を支持される。
【0016】
従来の脛骨側膝関節要素では、脛骨平坦部が近位遠位方向に見たときに概略U字形状を有するように、脛骨トレイが後部側に切欠きを含んでいる。さらに、支持部材は、回転限界にあるときに、脛骨トレイ上で相当量突出し得る。一方、本発明の脛骨平坦部22は後部側に切欠きを含んでおらず、支持部材は、第一回転限界又は第二回転限界にあるときに、脛骨平坦部上でさほどの量は突出しない。したがって、支持部材20はより十分な支持を受け、裏側表面46と脛骨平坦部22の間で過度に突出することによるインプラントの変形の可能性が低減される。
【0017】
図6〜図10は、本発明の脛骨側膝関節要素50の形態の整形外科用膝関節要素の他の実施態様を示している。脛骨側膝関節要素50は、図1〜図5に示されている支持部材と多くの点で類似している支持部材52を含んでいる。支持部材52は、図1〜図5に示されている脛骨トレイ18に取り付けられる。
支持部材52は、図1〜図5に示されている実施態様の脛骨側膝関節要素10の関節支持表面34と切欠き44と突出部36とに類似の、関節支持表面54と、切欠き56と、突出部58とを含んでいる。さらに、支持部材52は、突出部28よりも僅かに直径が大きく内部に突出部28を受容する概略円筒形状の開口60を含んでいる。しかしながら、支持部材52は近位遠位方向の厚さが図1〜図5に示されている支持部材20よりもかなり厚くなっている。膝関節の深い屈曲の際に支持部材52が突出部28から持ち上がって外れないことを保証するために、段付きボルト62の形態の留め具が開口60を貫通して延び、突出部28の内側にねじ山を形成された孔30と螺合する。開口60は、突出部28の直径よりもほんの僅かに大きい第一直径部64と、肩部68を形成する第二直径部66とを含んでいる。ボルト頭部70は、支持部材52が回転軸線40を中心として自由に旋回できるように、肩部68に対して堅く締まってはいない。開口60が同様に空気や体液のような流体がそこから退出するのを可能にするための通気孔を形成するように、ボルト頭部70と第二直径部66との間には、小さな間隙距離がさらに存在する。
【0018】
本発明が好ましい構造を有するとして説明されたが、本発明は本開示の精神及び範囲内でさらに改変され得る。したがって、本出願は、本発明の全体的な原理を使用して本発明のあらゆる変形、使用、適用を網羅せんとすることを意図するものである。さらに、本出願は、本発明が属する技術における公知又は慣用手法内で到達するような本開示からの逸脱行為を網羅することを意図するものであり、それらは特許請求の範囲によって限定される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の整形外科用膝関節要素の実施態様の組立分解斜視図である。
【図2】図1の整形外科用膝関節要素の部分断面側面図である。
【図3】支持部材が中立位置に位置した状態の図1及び図2の整形外科用膝関節要素の平面図である。
【図4】支持部材が回転した位置にある状態の図1〜図3の整形外科用膝関節要素の平面図である。
【図5】脛骨内に移植され大腿骨側要素と係合した図1〜図4の整形外科用膝関節要素の側面図である。
【図6】本発明の整形外科用膝関節要素の他の実施態様の組立分解斜視図である。
【図7】図6の整形外科用膝関節要素の部分断面側面図である。
【図8】支持部材が中立位置にある状態の図6及び図7の整形外科用膝関節要素の平面図である。
【図9】支持部材が回転した位置にある状態の図6〜図8の整形外科用膝関節要素の平面図である。
【図10】脛骨内に移植され大腿骨要素と係合した図6〜図9の整形外科用膝関節要素の側面図である。
【符号の説明】
10…脛骨側膝関節要素
12…近位脛骨
14…大腿骨側膝関節要素
18…脛骨トレイ
20…支持部材
28…突出部
34…関節支持表面
38…開口
40…回転軸線
46…裏側表面
Claims (9)
- 近位脛骨平坦部と、前記脛骨平坦部から概略直交方向に延び回転軸線を定める突出部とを含む脛骨トレイと、
前記突出部が配置される開口を有し、前記脛骨トレイによって担持される支持部材とを具備し、
前記開口及び前記突出部により前記支持部材が前記脛骨平坦部に対して前記回転軸線を中心として回転運動することを可能にし、前記支持部材が大腿骨側要素と係合するための関節支持表面を有し、前記開口と流体連通している通気孔をさらに有している、近位脛骨内に移植するための整形外科用膝関節要素。 - 前記突出部及び前記開口の各々が概略筒形状になっている、請求項1に記載の整形外科用膝関節要素。
- 前記支持部材の前記開口は、前記脛骨平坦部に対して前記支持部材が前記回転軸線に対して概略半径方向に運動することを実質的に抑制する、請求項1に記載の整形外科用膝関節要素。
- 前記通気孔は直径が前記開口の直径よりも小さい、請求項1に記載の整形外科用膝関節要素。
- 前記通気孔が前記回転軸線と概略平行に延びている、請求項1に記載の整形外科用膝関節要素。
- 近位脛骨平坦部と、前記脛骨平坦部から概略直交方向に延び回転軸線を定める突出部とを含む脛骨トレイと、
前記突出部が配置される開口を有し、前記脛骨トレイによって担持される支持部材とを具備し、
前記開口及び前記突出部により前記支持部材が前記脛骨平坦部に対して前記回転軸線を中心として回転運動することを可能にし、前記支持部材が大腿骨側要素と係合するための関節支持表面を有し、前記開口が、前記突出部の直径部と対応する第一直径部と、肩部を形成する第二直径部とを含み、
前記開口を貫通して延びて前記突出部に取り付けられ、前記肩部に対して着座し、前記脛骨平坦部に対して前記支持部材が前記回転軸線と概略平行な方向に運動することを抑制する留め具をさらに具備する、近位脛骨内に移植するための整形外科用膝関節要素。 - 前記突出部が雌ねじ山を形成された孔を含んでおり、前記留め具がボルトを具備している、請求項6に記載の整形外科用膝関節要素。
- 前記留め具が前記肩部に着座する頭部を備えたボルトからなる、請求項6に記載の整形外科用膝関節要素。
- 前記ボルトの頭部が前記開口内に隠れて配置される、請求項6に記載の整形外科用膝関節要素。
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