JP4248810B2 - Bearing components used in artificial joints, knee joints and joints - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、整形外科学の分野に関し、より詳しくは関節形成術で用いるための移植片に関する。
【0002】
この発明は人工関節に関する。より詳しくは、この発明は回転可能または非回転可能に構成される膝の人工関節の脛骨コンポーネントに関する。
【0003】
米国仮特許出願との相互参照
この出願は、2001年6月30日に出願された米国仮特許出願第60/302,098号「非直線状のインサートを備えた関節置換用の人工関節コンポーネント」に基づく実用特許出願の優先権を主張するものである。
【0004】
関連出願との相互参照
この出願において、以下の出願が参照される。
「人工関節の成形方法および人工関節を予備形成するため成形金型」(DEP677)
「インサートを備えた表面を滅菌する滅菌法で滅菌可能な関節置換用の人工関節コンポーネント」(DEP678)
【0005】
【従来の技術】
関節置換術は良く知られた手術であり、その手術を行なわなければ正常に機能することができない多くの人がその手術を行なうことにより正常に機能することを可能にするものである。人工関節は通常、金属製、セラミック製、プラスチック製のコンポーネントを有し、それらのコンポーネントは既存の骨に固定される。
【0006】
膝の関節形成術は良く知られた外科的手技であり、病気のまたは損傷した本来の膝関節を人工関節の膝関節で置き換えるものである。典型的な膝の人工関節は、大腿側コンポーネント、膝蓋コンポーネント、脛骨トレー(または脛骨プラトー)、および、脛骨ベアリングインサートを含む。大腿骨コンポーネントは横方向に間隔を置いて設けられた一対の関節丘部分を含み、関節丘部分の遠位の表面は脛骨ベアリングインサートに形成された相補的な関節丘要素と関節でつながる。
【0007】
脛骨プラトーは患者の脛骨に取り付けられる。脛骨ベアリングインサートは通常、超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)から製造され、典型的には脛骨プラトーの上方の表面に取り付けられる。脛骨ベアリングインサートの外形および構造は各患者の要望および関節の状態に応じて変更される。ある脛骨ベアリングインサートは、十字靭帯を保持する手技の間に移植される人工関節と共に用いられるように設計されている。他の脛骨ベアリングインサートは、十字靭帯が除去された後に移植され、したがって、十字靭帯の喪失を補うような構造になっている。さらに他の脛骨ベアリングインサートは膝関節の安定性を増強するための人工関節と共に用いられる。
【0008】
最近では完全な膝の人工関節(total knee prostheses)が設計され、その完全な人工関節によって大腿骨と脛骨との間である程度の自由な回転が可能になった。この回転動作を可能にするために、脛骨トレー(または脛骨プラトー)の移植片に対して回転できる脛骨ベアリングインサートが設計された。典型的には、脛骨ベアリングインサートは脛骨トレーの移植片の脛骨ステムの中心で回転可能に係合する中心ステムを有し、それによって回転動作が提供される。典型的には、脛骨トレーの移植片と脛骨ベアリングインサートとの間の回転には制約がない。多くの場合、完全な膝関節形成術(total knee arthroplasty)の間に、後部十字靭帯が犠牲にされ、後部十字靭帯の置換が必要となる。後部十字靭帯を置換するための完全な膝関節形成術に用いられる整形外科用の移植片が開発された。そのような移植片の例としては、米国特許第4,298,992号明細書に記載されたPFCシグマRP(PFC Sigma RP)、LCSコンプリート(LCS Complete)という完全な膝の人工関節があり、これらの移植片はアメリカ合衆国インディアナ州ワルシャワ(Warsaw)のDepuy Orthopaedics社から販売されている。
【0009】
これらの完全な膝の人工関節は、脛骨コンポーネントと大腿骨コンポーネントがそれらの関節面と共に突起部およびカム機構(spine and cam mechanism)を有し、突起部およびカム機構は膝の後部十字靭帯が犠牲にされた場合に後部十字靭帯を置換する構造として用いられる。
【0010】
そのような突起部およびカム機構を含む完全な膝の人工関節は、典型的には、通常UHMWPEからなる適切なプラスチックから製造された脛骨ベアリングコンポーネントを含む。制約のある(constrained)人工関節として知られている完全な膝の人工関節のあるクラスで用いられるそのような構造のひとつは、プラスチック製のベアリングコンポーネントの構造に金属製の補強ロッドを組み込んだものである。ベアリングインサート(ベアリングコンポーネント)は内部に金属製のロッドが配置されているように構成され、ベアリングインサートの中心の突起部要素に対する追加的な支持が提供されている。そのようなコンポーネントは、典型的には、ベアリングコンポーネントを機械加工または成形し、中心の孔を穴あけし、金属製の補強ロッドを圧入することによって製造される。そのようなコンポーネントの例が、Sidebothamらによる米国特許第5,007,933号明細書に記載されている。この特許は参照することによりここに組みこまれる。
【0011】
十分な範囲にわたる動作を行なう間中の望ましい運動性(kinematics)を可能にするために、脛骨ベアリングインサートの突起部およびカム機構は適切な位置に配置されてよく、好ましくは脛骨ベアリングインサートの中心線に対して前方及び/または後方への方向に沿って前方に配置される。脛骨ベアリングインサートの設計は、安定化のための軟組織の損傷が様々な理由によって引き起こされ若しくは発生した膝関節を再建する手助けとして用いることができる。そのような場合、脛骨ベアリングインサートは前方及び/または後方への方向および内側及び/または外側への方向に沿ってより大きな負荷が加えられることが要求される。そのような束縛された脛骨ベアリングインサートは上述されたようにポリエチレン製の脛骨ベアリングインサートの突起部に加わる負荷を分散させるように金属製のロッドで補強されてよい。
【0012】
脛骨トレーに係合する脛骨ベアリングインサートの遠位のステム部分の中心軸と大腿骨コンポーネントのカムに係合する上方の突起部部分の軸とが必ずしも同一直線上にないような位置で脛骨ベアリングインサートの突起部およびカム機構が配置されるように、完全な膝の人工関節は設計されている。
【0013】
不都合なことに、このような設計の人工関節では、脛骨ベアリングインサートを補強するために広く用いられている直線状のロッドを用いることができない。
【0014】
第1のロッドが脛骨ベアリングインサートの突起部の内部に挿入され、第2のロッドが脛骨ベアリングインサートの脛骨トレーのステム内部に配置されることに注意しなければならない。それにもかかわらず、第1のロッドに加えられた負荷は脛骨ベアリングインサートのポリマーの部分を介して第2のロッドに伝達される。したがって、ポリマーの強度がこのような構造の負荷容量(load carryin capacity)を限定する。そのような構造は脛骨ベアリングインサートの突起部を十分に支持しかつ補強するために必要な強度を必ずしも提供しない。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、脛骨ベアリングインサートの遠位のステム部分の中心軸と上方の突起部の部分の軸とが必ずしも同一直線上にない場合に前方及び/または後方への方向および内側及び/または外側への方向に沿った膝の人工関節への負荷に耐えることができるように突起部に金属製の補強ロッドが設けられた脛骨ベアリングインサートを提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
この発明は、完全な膝関節の置換のための突起部およびカム機構を含む改良された人工関節に関する。カム機構は大腿骨コンポーネントに配置され、突起部は脛骨ベアリングインサートに配置されている。突起部およびカム機構は、完全な膝関節の関節形成術の間に後方の十字靭帯および側副靭帯のいずれか一方若しくは両方が損傷されたときに生じる前方及び/または後方への方向および内側及び/または外側への方向に沿って加えられるより大きな負荷に耐えることができる。
【0017】
この発明に基づく脛骨ベアリングインサートの突起部は、脛骨ベアリングインサートの中心線に対して前方及び/または後方への方向に沿って前方に配置されている。したがって、脛骨トレーに回転可能に係合する脛骨ベアリングインサートの遠位のステム部分と、大腿骨コンポーネントのカムに係合する上方の突起部とは、必ずしも同一直線上にない。したがって、この発明の脛骨ベアリングインサートはそのような変位した形状を含んだ脛骨ベアリングインサートの内部に配置されたロッドを有する。したがって、この発明の膝の人工関節は、第1の中心線に沿って配置された第1の部分と、第2の中心線に沿って配置された第2の部分とを含む第1のコンポーネントを含み、第1の部分は脛骨トレーと回転可能に係合し、第2の部分は膝の人工関節の大腿骨コンポーネントのカム機構と共に動作する。
【0018】
この発明に係る一実施の形態に基づけば、第1の長骨と共に動作する第1のコンポーネントと、第2の長骨と共に動作する第2のコンポーネントとを有する人工関節が提供される。その人工関節は、さらに、第1のコンポーネントおよび第2のコンポーネントの間に配置されると共に第1のコンポーネントおよび第2のコンポーネントと共に動作するベアリングコンポーネントを有する。ベアリングコンポーネントは、第1の中心線を画定する第1の部分および第2の中心線を画定する第2の部分を備えた補強コンポーネントを有する。第1の中心線および第2の中心線は同一直線上にない。ベアリングコンポーネントは、補強コンポーネントを取り囲み補強コンポーネントに密着して成形された高分子材料を含む。ベアリングコンポーネントは、補強コンポーネントの第1の部分に隣接する第1の周縁部分と、補強コンポーネントの第2の部分に隣接する第2の周縁部分とを画定する。第1の周縁部分は第1のコンポーネントと共に動作し、第2の周縁部分は第2のコンポーネントと共に動作する。
【0019】
この発明に係る他の実施の形態に基づけば、人工関節が提供される。その人工関節は、第1の長骨と共に動作する第1のコンポーネントと、第2の長骨と共に動作する第2のコンポーネントとを有する。その人工関節は、第1のコンポーネントおよび第2のコンポーネントの間に配置されると共に第1のコンポーネントおよび第2のコンポーネントと共に動作するベアリングコンポーネントをも有する。ベアリングコンポーネントは、アーチ形の部分と、アーチ形の部分から延在する第1の端部部分と、アーチ形の部分から延在する第2の端部部分とを含む補強コンポーネントを有する。ベアリングコンポーネントは、実質的に補強コンポーネントの少なくともアーチ形の部分を取り囲みアーチ形の部分に密着して成形された高分子材料を含む。ベアリングコンポーネントは、補強コンポーネントの第1の端部部分に隣接する第1の周縁領域と、補強コンポーネントの第2の端部部分に隣接する第2の周縁領域とを含む。第1の周縁領域は第1のコンポーネントと共に動作し、第2の周縁領域は第2のコンポーネントと共に動作する。
【0020】
この発明に係る別の実施の形態に基づけば、人工関節が提供される。その人工関節は、第1の長骨と共に動作する第1のコンポーネントと、第2の長骨と共に動作する第2のコンポーネントとを有する。その人工関節は、第1のコンポーネントおよび第2のコンポーネントの間に配置されると共に第1のコンポーネントおよび第2のコンポーネントと共に動作するベアリングコンポーネントをも有する。ベアリングコンポーネントは、第1の中心線を画定する第1の部分および第2の中心線を画定する第2の部分を備えた補強コンポーネントを有する。第1の中心線および第2の中心線は同一直線上にない。ベアリングコンポーネントは、実質的に補強コンポーネントの少なくとも一部分を取り囲み補強コンポーネントに密着して成形された高分子材料を含む。ベアリングコンポーネントは、補強コンポーネントの第1の部分に隣接する第1の周縁部分と、補強コンポーネントの第2の部分に隣接する第2の周縁部分とを画定する。第1の周縁部分は第1のコンポーネントと共に動作し、第2の周縁部分は第2のコンポーネントと共に動作する。
【0021】
この発明に係るさらに他の実施の形態に基づけば、膝の人工関節が提供される。その膝の人工関節は、大腿骨に取り付けられる大腿骨コンポーネントと、脛骨に取り付けられる脛骨トレーとを含む。膝の人工関節は、大腿骨コンポーネントおよび脛骨トレーの間に配置されると共に大腿骨コンポーネントおよび脛骨トレーと共に動作するベアリングコンポーネントをも有する。ベアリングコンポーネントは、第1の中心線を画定する第1の部分および第2の中心線を画定する第2の部分を備えた第1のコンポーネントを有する。第1の中心線および第2の中心線は同一直線上にない。ベアリングコンポーネントは、第1のコンポーネントを取り囲み第1のコンポーネントに密着して成形された高分子材料を含む。ベアリングコンポーネントは、第1のコンポーネントの第1の部分に隣接する第1の周縁部分と、第1のコンポーネントの第2の部分に隣接する第2の周縁部分とを画定する。第1の周縁部分は大腿骨コンポーネントと共に動作し、第2の周縁部分は脛骨トレーと共に動作する。
【0022】
この発明に係る他の実施の形態に基づけば、ベアリングコンポーネントが提供される。そのベアリングコンポーネントは、人工関節に使用するためのもので、第1の長骨に移植するための第1のコンポーネントと共に動作し、かつ、第2の長骨に移植するための第2のコンポーネントと共に動作する。ベアリングコンポーネントは、第1の中心線を画定する第1の部分および第2の中心線を画定する第2の部分を備えた補強コンポーネントを有する。第1の中心線および第2の中心線は同一直線上にない。ベアリングコンポーネントは、補強コンポーネントを取り囲み補強コンポーネントに密着して成形された高分子材料を含む。ベアリングコンポーネントは、補強コンポーネントの第1の部分に隣接する第1の周縁部分と、補強コンポーネントの第2の部分に隣接する第2の周縁部分とを画定する。第1の周縁部分は第1のコンポーネントと共に動作し、第2の周縁部分は第2のコンポーネントと共に動作する。
【0023】
完全な膝の人工関節を患者から除去してて新たな人工関節に置き換えることが必要な場合、そのような置換後の人工関節は典型的には大腿骨および脛骨の髄管内にさらに係合する。そのような人工関節は、修正の人工関節と呼ばれる。人工関節を置換する間、後方の十字靭帯は最初(または第1)の完全な膝の関節形成術の場合に比べてさらに犠牲にされることが多い。現在の回転する形状を備えた修正の脛骨ベアリングインサートには、脛骨トレーと回転可能に係合する脛骨ベアリングインサートの遠位のステム部分の中心と整合していない中心線を備えた突起部を含んだものはない。
【0024】
ポリエチレン製のベアリングを補強する試みがなされてきた。そのような試みのひとつが、Ashbyらによる米国特許第5,989,472号明細書に示されている。Ashbyらによる上記明細書に示されたポリエチレン製のベアリングは、骨に取り付けるための補強機構が含まれている。その補強機構はポリエチレンと金属製バッキングとの間の動きをなくすように働く。
【0025】
ポリエチレン製のベアリングを補強するその他の試みが、Hodoreckによる米国特許第4,997,445号明細書に記載されている。この特許明細書には、金属製のベースにポリエチレンが補強して接着された金属で裏打ちされた人工関節の移植片が記載されている。そのようなコンポーネントの例は、Sidebothamによる米国特許第5,007,933号明細書に記載されている。この特許は参照されることによりここに組みこまれる。
【0026】
この発明の技術的利点には、十字靭帯がひどく損傷された、除去された、または犠牲にされた患者が十分な範囲にわたる動作を行なう間中の膝関節の望ましい運動性(kinematics)を可能にすることである。そのような条件のもとでは、膝の人工関節の大腿骨コンポーネントおよび脛骨コンポーネントは例えば突起部およびカム機構を用いることで互いに制約されなければならない。
【0027】
この発明のある側面に基づけば、支持部材(または補強部材)は成形用金型の中に配置されてよく、脛骨ベアリングインサートは非直線形の支持ロッド(支持部材)を含みながら成形されてよい。
【0028】
この発明のその他の技術的な利点は、図面、発明の詳細な説明、および特許請求の範囲から当業者には十分に明らかとなるであろう。
【0029】
【発明の実施の形態】
この発明およびその利点をより完全に理解するために、添付の図面を参照しながら以下にこの発明を説明する。
【0030】
この発明の実施の形態およびその利点は、以下の説明および図面か最良に理解され、図面中では類似もしくは対応する部分には同じ符号が付されている。
【0031】
この発明に基づいて図8を参照しながら膝の人工関節の形態での人工関節が示される。膝の人工関節10は、大腿骨(または第1の長骨)14に取り付けられる大腿骨コンポーネント(または第1のコンポーネント)12を含む。人工関節10は、脛骨(または第2の長骨)20に取り付けられる脛骨トレー(または第2のコンポーネント)16をさらに含む。大腿骨コンポーネント12および脛骨トレー16は図1乃至図9および図16乃至図19により詳細に示されている。大腿骨コンポーネント12および脛骨トレー16はヒトの解剖学的構造に対する生体適合性を有する任意の適切な耐久性の材料から作られている。大腿骨コンポーネント12および脛骨トレー16は、例えば、コバルト・クロム・モリブデンなどのコバルト合金、チタン合金、またはステンレス鋼から作られる。
【0032】
膝の人工関節10は、ベアリングコンポーネント22をさらに含む。ベアリングコンポーネント22は大腿骨コンポーネント12と脛骨トレー16との間に配置される。ベアリングコンポーネント22は大腿骨コンポーネント12および脛骨トレー16と共に動作して膝の人工関節10の望ましい運動性を提供する。
【0033】
図1乃至図9および図16乃至図19に示された人工関節は、可動性のベアリング人工関節または可動性のベアリング膝関節と呼ばれている。そのような可動性のベアリング膝関節は、1997年ごろから商標名「LCS」としてDepuy Orthopaedics社から提供されている。このタイプの可動性のベアリング膝関節は、脛骨トレー16とベアリングコンポーネント22が互いに物理的に分離している点で、固定されたベアリング膝関節と異なる。可動性のベアリング膝関節を用いる場合には、大腿骨コンポーネントおよびベアリングコンポーネントの適正な関係を保つのに十分な十字靭帯および腱を患者が有していることが必要とされることがある。十字靭帯がひどく損傷されている、または膝関節の外科手術で犠牲にされているもしくは除去されているような場合には、亜脱臼または脱臼を防止するために大腿骨コンポーネントを脛骨トレーに対して束縛するという用意が人工関節においてなされなければならない。
【0034】
図16および図17を参照すると、大腿骨コンポーネント12を脛骨トレー16に対して制限するためのひとつの解法として、大腿骨コンポーネント12に配置されたカム26とかみ合うベアリングコンポーネント22に配置された突起部24の形態の機構を用いることが示されている。図16および図17に示されているように、膝の人工関節10に内側及び/または外側への方向に沿った支持を与えるために、好ましくは大腿骨コンポーネント12は突起部24の突起面32と共に動作する大腿骨面30を含む。突起面32は大腿骨面30によって画定される大腿骨の幅CWに対応した突起部の幅SWを画定して、内側及び/または外側への方向に沿った望ましい運動性を可能にする。
【0035】
図8を参照すると、前方の支持を提供するために突起部24はカム26の突起部協働面35(図16)と共に動作するカム協働面(または第1の周縁領域)34を含んでいる。十字靭帯および側副靭帯の両方がひどく損傷され、傷つけられまたは失われた患者の場合には、突起部24に加わる力は前方及び/または後方への方向および内側及び/または外側への方向の両方できわめて大きくなり得るということを適切に認識しなければならない。
【0036】
好ましくは、そして図8に示されているように、ベアリングコンポーネント22は、高分子材料、例えばポリエチレンから作られる。好ましくは、ベアリングコンポーネント22はUHMWPEから作られる。ベアリングコンポーネント22は、接触面40の耐磨耗性を向上させるようにさらに処理されてよい。接触面40は大腿骨コンポーネント12の外側面42と接触する表面である。UHMWPEの耐磨耗性を向上させるための方法は、Hamiltonらによる米国特許第5,577,368号明細書に開示されているGamma Vacuum Foil(GVF)として知られる処理過程と、Saumらによる米国特許第6,017,975号明細書および米国特許第6,242,507号明細書、およびMcKellopらによる米国特許第6,228,900号明細書に開示されたMarathon(登録商標)処理過程とを含む。これらの特許は参照することによりここに組みこまれる。
【0037】
図8を再び参照し、この発明に基づけば、人工関節10のベアリングコンポーネント22は第1のコンポーネント(または補強コンポーネント)36を含む。第1のコンポーネント36は、十字靭帯および側副靭帯が膝関節を適正に支持できない場合に膝の人工関節10の突起部24に加わる力に突起部24が耐えられるようにするためにベアリングコンポーネント22を補強するように働く。
【0038】
第1のコンポーネント36は、好ましくは高分子材料よりも高い強度係数(modulus strength)の材料から作られる。例えば、第1のコンポーネント36は金属で作られ、例えば、ステンレス鋼、チタン合金、またはコバルト・クロム・モリブデン合金などのヒトの解剖学的構造に対する生体適合性を有する材料から作られる。
【0039】
出願人は、十分な範囲にわたる動作を行なう間中の膝関節の望ましい運動性(kinematics)を得るには、例えば図8の膝の人工関節を構成するコンポーネントの最適な設計が、ベアリングコンポーネント22の突起部24の中心線46と同一直線上にない中心回動軸44を備えた変位した脛骨トレー16を含むことが必要であることを見出した。図10(a)を参照し、この発明に基づけば、人工関節10のベアリングコンポーネント22は、第1のコンポーネント36を含み、この第1のコンポーネント36は脛骨トレー16の中心回動ステムの中心線44が突起部24の中心線46(図8)から変位していることに適応するように設計されている。したがって、図10(a)に示されているように、第1のコンポーネント36は第2の中心線52と同一直線上にない第1の中心線50を有するように設計されている。図8および図10(a)に示されているように、第1のコンポーネント36の第1の中心線50は脛骨トレー16の中心回動ステムの中心回動軸44と同一直線上にある。同様に、第1のコンポーネント36の第2の中心線52は突起部24の中心線46と同一直線上にある。
【0040】
図10(a)を続けて参照すると、第1のコンポーネント36は第1の中心線50を画定する第1の部分54を含む。第1のコンポーネント36は、第2の中心線52を画定する第2の部分56をさらに有する。第1の中心線50および第2の中心線52は同一直線上にない。
【0041】
図10(a)に示されているように、第1の中心線50は第2の中心線52と平行で間隔を置いて配置されていてよい。しかし、第1の中心線50および第2の中心線52は実際には傾いていても収束もしくは発散していてもよいことが適切に理解されなければならない。しかし、図10(a)に示されているように、第1の中心線50および第2の中心線52は距離COだけ間隔を置いて配置されていて、距離COは突起部24の中心線46と脛骨トレー16の中心線44との間の距離SO(図8参照)に等しい。
【0042】
図10(a)に示されているように、第1のコンポーネント36は第1の部分54と第2の部分56との間に配置された連結部分60を含む。連結部分60は、任意の適切な形状でよいが、好ましくは強度および平易さの観点からアーチ形の部分である。そのような構造において、連結部分60の形状は一対の半径R1およびR2によって画定され、半径R1および半径R2は例えば同じであってよい。
【0043】
第1のコンポーネント36は一対の変位した中心線に支持を提供できるような任意の形状でよいことが適切に理解されるべきであると共に、平易さの観点からおよび図10(a)に示されているように、第1のコンポーネント36は単一の断面形状を有してよいことが適切に理解されなければならない。例えば、第1のコンポーネント36の断面は四角形、三角形、六角形、または図10(b)に示されているような円形であってよい。円形の断面形状によって、所定の重量および寸法の第1のコンポーネント36に対して様々な向きの最適な曲げ強さが提供される。
【0044】
第1のコンポーネント36は中空の材料から作られても、図10(a)に示すようにほぼ中実の材料から作られてもよい。空間的な制約から、第1のコンポーネント36は図10(a)に示すように中実の材料から作られる。
【0045】
図8および図10(a)から明らかなように、より詳しくは、第1のコンポーネント36を含むベアリングコンポーネント22は様々な方法によって製造されるが、はじめにベアリングコンポーネント22を製造して、次に第1のコンポーネント36を取り付けるための開孔または導管をベアリングコンポーネント22に設けるというように単純かつ容易には製造できない。したがって、ベアリンクコンポーネント22に補強ロッドを設けるための典型的な方法である、ベアリングコンポーネント22に開孔を穴あけして直線状の円筒形ロッドを開孔に挿入するといった方式は採用できない。
【0046】
したがって、この発明に基づいて、図11、図12、および図13を参照すると、ベアリングコンポーネント22は好ましくは例えば圧縮成形法またはポリマーを処理できる任意の成形法などの成形法によって製造される。図11、図12、および図13を参照すると、ベアリングコンポーネント22は好ましくは形成金型62内で製造される。べアリングコンポーネント22は任意の適切な成形法によって製造されるが、好ましくは図12に示すように成形金型62は直接圧縮成形法(direct compression molding)で用いられるものである。プラスチック粉末が成形金型62内に配置され、成形金型62が閉じられて圧力が加えられて圧縮、加熱され、プラスチック粉末がキャビティの形状に沿って流れるようになる。
【0047】
成形金型62は最終的に完成したベアリングコンポーネント22の形状に形成された内側形成面64を含む形状で製造されている。好ましくは、内側形成面64は、当業者に知られているように適正な収縮寸法を許容するような寸法を有する。
【0048】
成形金型62は複数の部分から作られている。典型的には、基部金型(または底部金型)66がベアリングコンポーネント22の関節面70を形成するのに用いられる。成形金型62は本体金型(側面金型)72をも含む。本体金型72はベアリングコンポーネント22の湾曲した側面74を形成するのに用いられる。さらに、成形金型62はプランジャアセンブリ76をも含む。プランジャアセンブリ76は底部ベアリング面80および回転シャフト(または第2の周縁領域)82を形成するのに用いられる。様々な厚さの脛骨ベアリングコンポーネント22を形成するのに単一の金型が用いられてよい。
【0049】
この発明のベアリングコンポーネント22を製造するために、成形金型62は、例えば補強ロッドの形態の第1のコンポーネント36を支持するように変形されている。
【0050】
好ましくは、図12に示すように、補強ロッド36は内側形成面64から間隔をおいて配置されている。好ましくは、図12に示すように、補強ロッド36は配向機構84を用いて内側形成面64からの間隔を保たれている。配向機構84は、ベアリングコンポーネント22の突起部と遠位のステムとの間の変位を形成するように最初に設計されたように成形金型62内で補強ロッド36を間隔をおいて配置するまたは位置決めするのに用いられる。配向機構(または位置決め装置、支持システム)84は第1のコンポーネント36の任意の適切な箇所で第1のコンポーネント36を支持または固定してよい。簡単にするため図12に示すように、配向機構84は補強ロッド36の第1の端部86に配置されている。
【0051】
配向機構84は補強ロッド36の第1の端部86に対して相互に作用するただ一つの位置決め部材を含むものでよい。配向機構84が一方の端部のみに配置されると共に補強ロッド36がその端部で保持される場合、基部金型(または底部金型)66またはプランジャアセンブリ(または上部金型)76に配置された配向機構84を含む成形金型の部分は、補強ロッド36を配向機構84にしっかりと一時的に取り付けるものでなければならない。
【0052】
この発明は補強ロッド36の一方の端部に配置されたただ一つの配向機構を用いて実施できるが、そのような構成では、配向機構84と補強ロッド36との間の許容誤差の値によって、補強ロッド36の成形金型62内での位置が十分に正確とならず、その結果補強ロッド36が完成した補強ロッド(第1のコンポーネント)36内で誤った位置に配置されるという問題を生じることがある。
【0053】
誤った配置は前方及び/または後方への方向および内側及び/または外側への方向のいずれでも生ずることがある。さらに、補強ロッド36は突起部24および遠位のステムに対して周方向の誤った位置に配置されることもある。
【0054】
したがって、好ましくは、図12に示すように、配向機構84は補強ロッド36の第1の端部86に配置された第1の位置決め装置90および補強ロッド36の第2の端部94に配置された第2の位置決め装置92の形態を有する。補強ロッド36が第1の端部86および第2の端部94の両方で保持される場合、一方の端部、例えば第1の端部86は固定して一時的に取り付けられ、他方の端部、例えば第2の端部は移動できるように一時的に取り付けられなければならない。移動できるように一時的に取り付けることは、成形金型の2つの端部が各成形サイクルの間に互いに接近したり遠ざかったりできるようにするために必要である。さらに、移動できるように一時的に取り付けることにより、高分子材料が補強ロッド36の周囲に均等に配置されるようにして突起部24内で補強ロッド36を最適な位置に配置するための周方向の整合がもたらされなければならない。
【0055】
成形金型62内での補強ロッド36の位置決めをより正確にするために、所望に応じて、成形金型62は内側形成面64に対して(結局は第1のコンポーネント36に対して)補強ロッド36を最適な角度で配置するための配向機構100を含んでもよい。配向機構100は、例えば位置決め装置90,92に含まれていてよく、例えば、図12に示すように第2の位置決め装置92に配置された平坦部102の形態でよい。図12に示されているように、配向機構100は6個の等間隔の平坦部の形態である。したがって、位置決め装置(または配向機構)84は、6角形のロッドの形態である。成形金型内での位置をより細かく調整できるようにさらに平坦部が設けられてもよい。
【0056】
図10(a)を参照すると、好ましくは、補強ロッド36は、例えば補強ロッド36の第1の端部86に配置された第1の凹部104および補強ロッド36の第2の端部94に配置された第2の凹部106の形態の位置決め機構を含む。第1の凹部104は第1の位置決め装置90を嵌め合わせるように受容し、第2の凹部106は第2の位置決め装置92を受容する(図11)。好ましくは、図10(a)に示すように、第2の凹部106は第2の位置決め装置92の平坦部102と嵌め合わされる凹部平坦部110を含む。
【0057】
図12を再び参照すると、プラスチック粉末112が成形金型62のキャビティ114内に適切な量で加えられる。成形金型62は、プランジャアセンブリ(または上部金型)76を成形金型62の本体金型(または側面金型)72の上に載せて閉じられる。
【0058】
ベアリングコンポーネント22は、プラスチック粉末112を固めるために必要な圧力および温度のよく知られた条件の下に成形金型62を置くことで十分に形成される。適切に冷却した後に、成形金型62は、プランジャアセンブリ(または上部金型)76を成形金型62の本体金型(または側面金型)72から取り外して開かれる。次に、ベアリングコンポーネント22は補強ロッド36を含んだ状態で、成形金型62のキャビティ114から取り出される。適切に洗浄された後に、別のプラスチック粉末112がキャビティ114に加えられ、2回目のベアリングコンポーネント22を製造するために処理過程が繰り返される。
【0059】
図15を参照して、補強ロッド62を含むベアリングコンポーネント22を成形するための処理過程をより詳しく説明する。図15に示された処理過程のステップ120は、耐久性の材料からなるコンポーネントを提供する過程である。耐久性の材料は、例えばコバルト・クロム・モリブデン、ステンレス鋼の合金、チタン、またはチタン合金の形態でよい。提供されるコンポーネントは例えば長寸の部材、例えばロッドの形態でよい。ロッドの形態のコンポーネントは、この発明で記載されたように、折り曲げられたロッドもしくは2つのほぼ直線状の部分を備えたロッドで2つの部分が互いに傾いたまたは同一直線上にない形態のロッドである。
【0060】
処理過程の第2のステップ122は、図15に示されたように、完全な関節形成術で用いるためのコンポーネントを製造するのに適した成形金型62を提供する過程である。
【0061】
処理過程の第3のステップ124は、第1のコンポーネント(補強コンポーネント)36を成形金型62内の所望の位置に配置する過程である。
【0062】
処理過程の第4のステップ126は、成形可能な材料の粉末を成形金型内に配置する過程である。ベアリングコンポーネント22を製造するための処理過程の第5のステップ130は、補強コンポーネント36を成形可能な材料で実質的に取り囲む過程である。処理過程の第6のステップ131は、成形金型62を、したがって成形可能な材料を加熱および圧縮する過程である。処理過程の第7のステップ132は、成形可能な材料を冷却してベアリングコンポーネント22を形成する過程であり、処理過程の第8のステップ134は成形金型62からベアリングコンポーネント22を取り出す過程である。
【0063】
図14を参照すると、ベアリングコンポーネント22を含む人工関節10はヒトの体に移植されるので、ベアリングコンポーネント22を含む人工関節10を滅菌することが重要である。ベアリングコンポーネント22を含む人工関節10に対して、いくつかの有効な滅菌方法を用いることができる。例えば、ベアリングコンポーネント22にガンマ線を照射してベアリングコンポーネント22を滅菌してもよい。ベリングコンポーネント22にガンマ線を照射することにより、ベアリングコンポーネント22を製造するのに典型的に用いられている高分子材料またはポリエチレン内に遊離基が存在するようになることがある。このようにベアリングコンポーネント22内に遊離基が存在すると、酸化プロセスを介してベアリングコンポーネント22の劣化が速められることがある。
【0064】
ガンマ線を用いた滅菌によって発生する遊離基の負の効果を最小にするために、ベアリングコンポーネント22は好ましくは真空中または不活性ガス中に遮断されて囲まれ(barrier package)、酸素を締め出すと共に滅菌処理によって囲みの内側で生じた水素を捕獲する。そのような処理は、ベアリングコンポーネント(またはベアリングインサート)22の酸化を防止または低減し、ベアリングコンポーネント22を十分に滅菌できるようにする。
【0065】
ガンマ線による滅菌に代わる他の滅菌法はガスプラズマ滅菌法である。ガスプラズマ滅菌法は、主に表面を滅菌する滅菌法である。ガスプラズマ滅菌法は、コンポーネントの外部表面に限定的に露出または連結された内部表面に対しては、未確認の滅菌能力を有する。
【0066】
図14を参照すると、成形金型62(図12および図13)によって成形されたベアリングコンポーネント22が示されている。ベアリングコンポーネント22が成形金型62から取り出されるときに、第1の位置決め装置90および第2の位置決め装置92がキャビティ114からそしてベアリングコンポーネント22から取り外されるようにするために、ベアリングコンポーネント22は補強ロッド36の第1の凹部104と同軸上で第1の凹部104の上に配置された第1の露出コンポーネント開口120を含む。同様に、ベアリングコンポーネント22は補強ロッド36の第2の凹部106から外向きに延在する第2の露出コンポーネント開口122をさらに含む。第1の露出コンポーネント開口120および第2の露出コンポーネント開口122は、ベアリングコンポーネント22の外側から補強ロッド36へのアクセスを提供する。
【0067】
この発明の非直線形の補強コンポーネントを用いることにより、膝関節は、脛骨トレーと回転可能に係合するインサートの中心線と大腿骨コンポーネントのカムと係合する上方の突起部の中心線とが同一平面上にない状態の突起部およびカム機構に対して、前方及び/または後方への方向および内側及び/または外側への方向に沿った増強された負荷容量を有することになる。インサートの中心線と突起部の中心線とが同一平面上にないそのような状態では、膝関節の運動性が改善される。
【0068】
脛骨ベアリングインサートに非直線形の補強コンポーネントを設けることにより、非直線形の支持ロッド(補強コンポーネント)は脛骨ベアリングインサート内に適切に配置されて、突起部を介した負荷伝達機構が最適にされる。
【0069】
配向機構を含む非直線形の支持ロッドを含む脛骨ベアリングインサートを提供することにより、脛骨ベアリングインサートの製造中に非直線形の支持ロッドを脛骨ベアリングインサートに対して調整することができる。
【0070】
この発明およびその利点が詳細に説明されたが、様々な変更、置換、変形が特許請求の範囲によって定義されるこの発明の真髄および範囲から逸脱せずに可能であることが理解されなければならない。
【0071】
この発明の具体的な実施態様は以下の通りである。
(A)第1の長骨と共に動作するための第1のコンポーネントと、
第2の長骨と共に動作するための第2のコンポーネントと、
上記第1のコンポーネントおよび上記第2のコンポーネントの間に配置されると共に上記第1のコンポーネントおよび上記第2のコンポーネントと共に動作するベアリングコンポーネントであって、上記ベアリングコンポーネントは、第1の中心線を画定する第1の部分および上記第1の中心線と同一直線上にない第2の中心線を画定する第2の部分を備えた補強コンポーネントと、上記補強コンポーネントを囲んで上記補強コンポーネントと密着して成形された高分子材料とを含み、上記ベアリングコンポーネントは、上記補強コンポーネントの上記第1の部分に隣接した第1の周縁領域と、上記補強コンポーネントの上記第2の部分に隣接した第2の周縁領域とを画定し、上記第1の周縁領域は上記第1のコンポーネントと共に動作し、上記第2の周縁領域は上記第2のコンポーネントと共に動作する、上記ベアリングコンポーネントと
を有する、人工関節。
(1)高分子材料が補強コンポーネントの実質的に全体を囲む、実施態様(A)記載の人工関節。
(2)第2の中心線が第1の中心線と平行で上記第1の中心線から離れている、実施態様(A)記載の人工関節。
(3)補強コンポーネントが、両端の実質的に直線状の2つの部分と、中央のアーチ形の部分とを有するロッドからなる、実施態様(A)記載の人工関節。
(4)高分子材料が、超高分子量ポリエチレンからなる、実施態様(A)記載の人工関節。
(5)補強コンポーネントが、高分子材料が上記補強コンポーネントに対して配置されたときに上記補強コンポーネントを保持するための保持機構を画定する、実施態様(A)記載の人工関節。
【0072】
(6)補強コンポーネントが、高分子材料が上記補強コンポーネントに対して配置されたときに第1の中心線および第2の中心線の少なくとも一方に対して記補強コンポーネントの向きを決める配向機構を画定する、実施態様(A)記載の人工関節。
(B)第1の長骨と共に動作するための第1のコンポーネントと、
第2の長骨と共に動作するための第2のコンポーネントと、
上記第1のコンポーネントおよび上記第2のコンポーネントの間に配置されると共に上記第1のコンポーネントおよび上記第2のコンポーネントと共に動作するベアリングコンポーネントであって、上記ベアリングコンポーネントは、アーチ形の部分と、上記アーチ形の部分から延在する第1の端部部分と、上記アーチ形の部分から延在する第2の端部部分とを備えた補強コンポーネントと、上記補強コンポーネントの上記アーチ形の部分を実質的に囲むと共に上記アーチ形の部分に密着して成形された高分子材料とを有し、上記ベアリングコンポーネントは、上記補強コンポーネントの上記第1の端部部分に隣接する第1の周縁領域と、上記補強コンポーネントの上記第2の端部部分に隣接する第2の周縁領域とを画定し、上記第1の周縁領域は上記第1のコンポーネントと共に動作し、上記第2の周縁領域は上記第2のコンポーネントと共に動作する、上記ベアリングコンポーネントと
を有する、人工関節。
(7)高分子材料が、補強コンポーネントの実質的に全体を囲む、実施態様(B)記載の人工関節。
(8)補強コンポーネントが、アーチ形の部分から延在する実質的に直線状の第1および第2の部分を有するロッドからなる、実施態様(B)記載の人工関節。
(9)高分子材料が、超高分子量ポリエチレンからなる、実施態様(B)記載の人工関節。
(10)補強コンポーネントが、第1の中心線を画定する第1の部分と、上記第1の中心線と同一直線上にない第2の中心線を画定する第2の部分とを有する、実施態様(B)記載の人工関節。
【0073】
(11)第2の中心線が第1の中心線と平行で上記第1の中心線から離れている、実施態様(10)記載の人工関節。
(12)補強コンポーネントが、高分子材料が上記補強コンポーネントに対して配置されたときに上記補強コンポーネントを保持するための保持機構を画定する、実施態様(B)記載の人工関節。
(13)補強コンポーネントが、高分子材料が上記補強コンポーネントに対して配置されたときに第1の中心線および第2の中心線の少なくとも一方に対して記補強コンポーネントの向きを決める配向機構を画定する、実施態様(10)記載の人工関節。
(C)第1の長骨と共に動作するための第1のコンポーネントと、
第2の長骨と共に動作するための第2のコンポーネントと、
上記第1のコンポーネントおよび上記第2のコンポーネントの間に配置されると共に上記第1のコンポーネントおよび上記第2のコンポーネントと共に動作するベアリングコンポーネントであって、上記ベアリングコンポーネントは、第1の中心線を画定する第1の部分および上記第1の中心線と同一直線上にない第2の中心線を画定する第2の部分を備えた補強コンポーネントと、上記補強コンポーネントの少なくとも一部を囲んで上記補強コンポーネントと密着して成形された高分子材料とを含み、上記ベアリングコンポーネントは、上記補強コンポーネントの上記第1の部分に隣接した第1の周縁領域と、上記補強コンポーネントの上記第2の部分に隣接した第2の周縁領域とを画定し、上記第1の周縁領域は上記第1のコンポーネントと共に動作し、上記第2の周縁領域は上記第2のコンポーネントと共に動作する、上記ベアリングコンポーネントと
を有する、人工関節。
(14)第2の中心線が第1の中心線と平行で上記第1の中心線から離れている、実施態様(C)記載の人工関節。
(15)高分子材料が、超高分子量ポリエチレンからなる、実施態様(C)記載の人工関節。
【0074】
(16)補強コンポーネントが、高分子材料が上記補強コンポーネントに対して配置されたときに上記補強コンポーネントを保持するための保持機構を画定する、実施態様(C)記載の人工関節。
(17)補強コンポーネントが、高分子材料が上記補強コンポーネントに対して配置されたときに第1の中心線および第2の中心線の少なくとも一方に対して記補強コンポーネントの向きを決める配向機構を画定する、実施態様(C)記載の人工関節。
(D)大腿骨と共に動作するための大腿骨コンポーネントと、
脛骨と共に動作するための脛骨トレーと、
上記大腿骨コンポーネントおよび上記脛骨トレーの間に配置されると共に上記大腿骨コンポーネントおよび上記脛骨トレーと共に動作するベアリングコンポーネントであって、上記ベアリングコンポーネントは、第1の中心線を画定する第1の部分および上記第1の中心線と同一直線上にない第2の中心線を画定する第2の部分を備えた第1のコンポーネントと、上記第1のコンポーネントを囲んで上記第1のコンポーネントと密着して成形された高分子材料とを含み、上記ベアリングコンポーネントは、上記第1のコンポーネントの上記第1の部分に隣接した第1の周縁領域と、上記第1のコンポーネントの上記第2の部分に隣接した第2の周縁領域とを画定し、上記第1の周縁領域は上記大腿骨コンポーネントと共に動作し、上記第2の周縁領域は上記脛骨トレーと共に動作する、上記ベアリングコンポーネントと
を有する、膝の人工関節。
(18)第2の中心線が第1の中心線と平行で上記第1の中心線から離れている、実施態様(D)記載の膝の人工関節。
(19)高分子材料が、超高分子量ポリエチレンからなる、実施態様(D)記載の膝の人工関節。
(20)第1のコンポーネントが、高分子材料が上記第1のコンポーネントに対して配置されたときに上記第1のコンポーネントを保持するための保持機構を画定する、実施態様(D)記載の膝の人工関節。
【0075】
(21)第1のコンポーネントが、高分子材料が上記第1のコンポーネントに対して配置されたときに第1の中心線および第2の中心線の少なくとも一方に対して上記第1のコンポーネントの向きを決める配向機構を画定する、実施態様(D)記載の膝の人工関節。
(22)配向機構が、第1の中心線および第2の中心線の少なくとも一方と実質的に平行かつ離れて配置された平坦面を有する、実施態様(21)記載の膝の人工関節。
(23)脛骨トレーがベアリングコンポーネントに対して回転可能に動作する、実施態様(D)記載の膝の人工関節。
(E)人工関節に用いられるベアリングコンポーネントであって、
上記ベアリングコンポーネントは、第1の長骨に移植するための第1のコンポーネントと共に動作すると共に第2の長骨に移植するための第2のコンポーネントと共に動作し、
上記ベアリングコンポーネントは、
第1の中心線を画定する第1の部分および上記第1の中心線と同一直線上にない第2の中心線を画定する第2の部分を備えた補強コンポーネントと、
上記補強コンポーネントを実質的に囲んで上記補強コンポーネントと密着して成形された高分子材料とを含み、
上記ベアリングコンポーネントは、上記補強コンポーネントの上記第1の部分に隣接した第1の周縁領域と、上記補強コンポーネントの上記第2の部分に隣接した第2の周縁領域とを画定し、上記第1の周縁領域は上記第1のコンポーネントと共に動作し、上記第2の周縁領域は上記第2のコンポーネントと共に動作する、人工関節に用いられるベアリングコンポーネント。
(24)第2の中心線が第1の中心線と平行で上記第1の中心線から離れている、実施態様(E)記載のベアリングコンポーネント。
(25)高分子材料が、超高分子量ポリエチレンからなる、実施態様(E)記載のベアリングコンポーネント。
【0076】
(26)補強コンポーネントが、高分子材料が上記補強コンポーネントに対して配置されたときに上記補強コンポーネントを保持するための保持機構を画定する、実施態様(E)記載のベアリングコンポーネント。
(27)補強コンポーネントが、高分子材料が上記補強コンポーネントに対して配置されたときに第1の中心線および第2の中心線の少なくとも一方に対して記補強コンポーネントの向きを決める配向機構を画定する、実施態様(E)記載のベアリングコンポーネント。
(28)配向機構が、第1の中心線および第2の中心線の少なくとも一方と実質的に平行かつ離れて配置された平坦面を有する、実施態様(27)記載のベアリングコンポーネント。
【0077】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、非直線形の補強コンポーネントを用いることにより、膝関節は、脛骨トレーと回転可能に係合するインサートの中心線と大腿骨コンポーネントのカムと係合する上方の突起部の中心線とが同一平面上にない状態の突起部およびカム機構に対して、前方及び/または後方への方向および内側及び/または外側への方向に沿った増強された負荷容量を有することになる効果があり、インサートの中心線と突起部の中心線とが同一平面上にないそのような状態では、膝関節の運動性が改善される効果がある。
【0078】
この発明によれば、脛骨ベアリングインサートに非直線形の補強コンポーネントを設けることにより、非直線形の支持ロッド(補強コンポーネント)は脛骨ベアリングインサート内に適切に配置されて、突起部を介した負荷伝達機構が最適にされる効果がある。
【0079】
この発明によれば、配向機構を含む非直線形の支持ロッドを含む脛骨ベアリングインサートを提供することにより、脛骨ベアリングインサートの製造中に非直線形の支持ロッドを脛骨ベアリングインサートに対して調整することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】膝の人工関節が伸ばされた状態の、大腿骨コンポーネントおよび脛骨ベアリングを備えた脛骨コンポーネントを示すこの発明のベアリングコンポーネントを含む膝の人工関節の斜視図である。
【図2】図1の膝の人工関節の前方から見た正面図である。
【図3】一点鎖線で描かれた骨に移植された図1および図2に示された膝の人工関節の側面図である。
【図4】脛骨プラトーから部分的に取り外されたプラスチック製のベアリングコンポーネントを示す図1の膝の人工関節の分解側面図である。
【図5】図1の膝の人工関節の後方から見た背面図である。
【図6】脛骨プラトーから部分的に取り外されたプラスチック製のベアリングコンポーネントを示す前方から見た図1の膝の人工関節の分解正面図である。
【図7】脛骨プラトーから部分的に取り外されたプラスチック製のベアリングコンポーネントを示す分解斜視図である。
【図8】脛骨プラトーから取り外されたプラスチック製のベアリングコンポーネントを示す図3の膝の人工関節の完全に分解された側面図である。
【図9】脛骨プラトーから取り外されたプラスチック製のベアリングコンポーネントを示す前方から見た膝の人工関節の完全に分解された正面図である。
【図10】(a)はこの発明の人工関節のある実施の形態のためのベアリングコンポーネントと共に用いられる補強ロッドの平面図である。(b)は(a)の補強ロッドを矢印の向きから線10A−10Aに沿って見た図である。
【図11】この発明の人工関節のためのベアリングコンポーネントを製造するために用いられる成形用金型内に配置された図10(a)の補強ロッドの平面図である。
【図12】成形用金型をより詳細に示したこの発明の人工関節のためのベアリングコンポーネントを製造するために用いられる部分的に断面で示された成形用金型の中に配置された図10(a)の補強ロッドの平面図である。
【図13】図12の成形用金型の底面図である。
【図14】図12の成形用金型を用いて図10(a)の補強ロッドから製造されたベアリングコンポーネントの部分的に断面で示された平面図である。
【図15】図16の人工関節のコンポーネントを製造する方法の過程のフローチャートである。
【図16】人工関節が曲げられた状態の、図1および図2の人工関節の側面図である。
【図17】人工関節が曲げられた状態の、大腿骨コンポーネントおよび脛骨ベアリングを備えた脛骨コンポーネントを示すこの発明のベアリングコンポーネントを含む図1の膝の人工関節の斜視図である。
【図18】曲げられた状態の人工関節を示す図1および図2に示された人工関節の前方から見た正面図である。
【図19】曲げられた状態の人工関節を示す図1および図2に示された人工関節の後方から見た正面図である。
【符号の説明】
10 人工関節
12 第1のコンポーネント
14 大腿骨
16 脛骨トレー
20 脛骨
22 ベアリングコンポーネント
24 突起部
26 カム
30 大腿骨面
32 突起面
34 カム協働面
35 突起部協働面
36 第1のコンポーネント
40 接触面
42 外側面
44 中心回動軸
46 中心線
50 第1の中心線
52 第2の中心線
54 第1の部分
56 第2の部分
60 連結部分
62 成形金型
64 内側形成面
66 基部金型
70 関節面
72 本体金型
74 側面
76 プランジャアセンブリ
80 底部ベアリング面
82 回転シャフト
84 配向機構
86 第1の端部
90 第1の位置決め装置
92 第2の位置決め装置
94 第2の端部
100 配向機構
102 平坦部
104 第1の凹部
106 第2の凹部
110 凹部平坦部
112 プラスチック粉末
114 キャビティ
120 第1の露出コンポーネント開口
122 第2の露出コンポーネント開口[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to the field of orthopedic surgery, and more particularly to an implant for use in arthroplasty.
[0002]
The present invention relates to an artificial joint. More particularly, the present invention relates to a tibial component of a knee prosthesis configured to be rotatable or non-rotatable.
[0003]
Cross-reference with US provisional patent application
This application is a priority of a utility patent application based on US Provisional Patent Application No. 60 / 302,098, “Prosthetic Joint Component for Joint Replacement with Non-Linear Insert,” filed on June 30, 2001. Is an insistence.
[0004]
Cross-reference with related applications
In this application, reference is made to the following applications:
“Artificial Joint Molding Method and Mold to Preform Artificial Joint” (DEP677)
“Prosthetic joint components for joint replacement that can be sterilized by sterilization methods that sterilize surfaces with inserts” (DEP678)
[0005]
[Prior art]
Joint replacement is a well-known operation that allows many people who cannot function properly without performing the operation to function normally. Artificial joints typically have metal, ceramic, and plastic components that are secured to existing bone.
[0006]
Knee arthroplasty is a well-known surgical procedure that replaces a diseased or damaged native knee joint with a prosthetic knee joint. A typical knee prosthesis includes a femoral component, a patella component, a tibial tray (or tibial plateau), and a tibial bearing insert. The femoral component includes a pair of laterally spaced condyle portions, the distal surface of the condyle portion articulating with complementary condyle elements formed in the tibial bearing insert.
[0007]
The tibial plateau is attached to the patient's tibia. Tibial bearing inserts are usually manufactured from ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE) and are typically attached to the upper surface of the tibial plateau. The outline and structure of the tibial bearing insert will vary depending on each patient's needs and joint conditions. Some tibial bearing inserts are designed to be used with prosthetic joints that are implanted during a procedure to hold the cruciate ligament. Other tibial bearing inserts are implanted after the cruciate ligament has been removed and are thus structured to compensate for the loss of the cruciate ligament. Still other tibial bearing inserts are used with prosthetic joints to enhance knee joint stability.
[0008]
Recently, total knee prostheses have been designed that allow some degree of free rotation between the femur and tibia. To enable this rotational motion, a tibial bearing insert was designed that can rotate relative to the tibial tray (or tibial plateau) graft. Typically, the tibial bearing insert has a central stem that rotatably engages at the center of the tibial stem of the tibial tray implant, thereby providing rotational motion. Typically, there is no restriction on rotation between the tibial tray graft and the tibial bearing insert. In many cases, during the total knee arthroplasty, the posterior cruciate ligament is sacrificed and replacement of the posterior cruciate ligament is required. An orthopedic implant has been developed for use in complete knee arthroplasty to replace the posterior cruciate ligament. Examples of such implants include the complete knee prosthesis PFC Sigma RP, LCS Complete described in US Pat. No. 4,298,992, These grafts are sold by Depuy Orthopedics, Inc., Warsaw, Indiana, USA.
[0009]
In these complete knee prostheses, the tibial and femoral components have a spine and cam mechanism with their joint surfaces, and the protuberance and cam mechanism is sacrificed by the posterior cruciate ligament of the knee When used, it is used as a structure that replaces the posterior cruciate ligament.
[0010]
A complete knee prosthesis including such a protrusion and cam mechanism typically includes a tibial bearing component made of a suitable plastic, usually made of UHMWPE. One such structure used in a class of full knee prostheses, known as constrained prostheses, is the construction of a plastic bearing component that incorporates a metal reinforcement rod. It is. The bearing insert (bearing component) is configured with a metal rod disposed therein, providing additional support for the central projecting element of the bearing insert. Such components are typically manufactured by machining or molding a bearing component, drilling a central hole, and pressing a metal reinforcing rod. An example of such a component is described in US Pat. No. 5,007,933 by Sidebotham et al. This patent is hereby incorporated by reference.
[0011]
In order to allow the desired kinematics during a full range of motion, the protrusions and cam mechanism of the tibial bearing insert may be positioned in a suitable position, preferably the centerline of the tibial bearing insert With respect to the front and / or rearward direction. The design of the tibial bearing insert can be used to help rebuild the knee joint where soft tissue damage for stabilization has been caused or occurred for various reasons. In such cases, the tibial bearing insert is required to be loaded more heavily along the anterior and / or posterior direction and the medial and / or outward direction. Such constrained tibial bearing inserts may be reinforced with a metal rod to distribute the load on the protrusions of the polyethylene tibial bearing insert as described above.
[0012]
The tibial bearing insert in a position such that the central axis of the distal stem portion of the tibial bearing insert that engages the tibial tray and the axis of the upper projection portion that engages the cam of the femoral component are not necessarily collinear. The complete knee prosthesis is designed so that the protrusions and cam mechanism of the device are arranged.
[0013]
Unfortunately, such an artificial joint cannot use a straight rod that is widely used to reinforce a tibial bearing insert.
[0014]
It should be noted that the first rod is inserted into the protrusion of the tibial bearing insert and the second rod is placed inside the tibial tray stem of the tibial bearing insert. Nevertheless, the load applied to the first rod is transmitted to the second rod via the polymer portion of the tibial bearing insert. Thus, the strength of the polymer limits the load carry-in capacity of such a structure. Such a structure does not necessarily provide the strength necessary to adequately support and reinforce the protrusions of the tibial bearing insert.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention is directed forward and / or posterior and inward and / or outward when the central axis of the distal stem portion of the tibial bearing insert and the axis of the upper protrusion portion are not necessarily collinear. It is an object of the present invention to provide a tibial bearing insert in which a protrusion is provided with a metal reinforcing rod so as to be able to withstand the load on the knee prosthesis along the direction.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to an improved prosthesis including a protrusion and cam mechanism for complete knee replacement. The cam mechanism is disposed on the femoral component and the protrusion is disposed on the tibial bearing insert. The protrusion and cam mechanism is the anterior and / or posterior direction and medial that occurs when either or both the posterior cruciate ligament and / or the collateral ligament are damaged during full knee arthroplasty Can withstand greater loads applied along the outward direction.
[0017]
The protrusion of the tibial bearing insert according to the present invention is disposed forward along the anterior and / or posterior direction with respect to the center line of the tibial bearing insert. Thus, the distal stem portion of the tibial bearing insert that rotatably engages the tibial tray and the upper protrusion that engages the cam of the femoral component are not necessarily collinear. Accordingly, the tibial bearing insert of the present invention has a rod disposed within the tibial bearing insert that includes such a displaced shape. Accordingly, the knee prosthesis of the present invention includes a first component that includes a first portion disposed along a first centerline and a second portion disposed along a second centerline. The first part is rotationally engaged with the tibial tray and the second part operates with the cam mechanism of the femoral component of the knee prosthesis.
[0018]
In accordance with one embodiment of the present invention, an artificial joint is provided having a first component that operates with a first long bone and a second component that operates with a second long bone. The prosthesis further has a bearing component disposed between the first component and the second component and operating with the first component and the second component. The bearing component has a reinforcing component with a first portion that defines a first centerline and a second portion that defines a second centerline. The first center line and the second center line are not collinear. The bearing component includes a polymeric material that surrounds the reinforcing component and is molded in close contact with the reinforcing component. The bearing component defines a first peripheral portion adjacent to the first portion of the reinforcing component and a second peripheral portion adjacent to the second portion of the reinforcing component. The first peripheral portion operates with the first component and the second peripheral portion operates with the second component.
[0019]
According to another embodiment of the present invention, an artificial joint is provided. The prosthesis has a first component that operates with a first long bone and a second component that operates with a second long bone. The prosthetic joint also has a bearing component disposed between the first component and the second component and operating with the first component and the second component. The bearing component has a reinforcing component that includes an arcuate portion, a first end portion extending from the arcuate portion, and a second end portion extending from the arcuate portion. The bearing component includes a polymeric material that is substantially molded surrounding and in close contact with the arcuate portion of the reinforcing component. The bearing component includes a first peripheral region adjacent to the first end portion of the reinforcing component and a second peripheral region adjacent to the second end portion of the reinforcing component. The first peripheral region operates with the first component and the second peripheral region operates with the second component.
[0020]
According to another embodiment of the present invention, an artificial joint is provided. The prosthesis has a first component that operates with a first long bone and a second component that operates with a second long bone. The prosthetic joint also has a bearing component disposed between the first component and the second component and operating with the first component and the second component. The bearing component has a reinforcing component with a first portion that defines a first centerline and a second portion that defines a second centerline. The first center line and the second center line are not collinear. The bearing component includes a polymeric material that substantially surrounds at least a portion of the reinforcing component and is molded in close contact with the reinforcing component. The bearing component defines a first peripheral portion adjacent to the first portion of the reinforcing component and a second peripheral portion adjacent to the second portion of the reinforcing component. The first peripheral portion operates with the first component and the second peripheral portion operates with the second component.
[0021]
In accordance with yet another embodiment of the present invention, a knee prosthesis is provided. The knee prosthesis includes a femoral component attached to the femur and a tibial tray attached to the tibia. The knee prosthesis also has a bearing component disposed between and operating with the femoral component and the tibial tray. The bearing component has a first component that includes a first portion that defines a first centerline and a second portion that defines a second centerline. The first center line and the second center line are not collinear. The bearing component includes a polymeric material that surrounds the first component and is molded in close contact with the first component. The bearing component defines a first peripheral portion adjacent to the first portion of the first component and a second peripheral portion adjacent to the second portion of the first component. The first peripheral portion operates with the femoral component and the second peripheral portion operates with the tibial tray.
[0022]
In accordance with another embodiment of the present invention, a bearing component is provided. The bearing component is for use with an artificial joint, operates with a first component for implantation into a first long bone, and with a second component for implantation into a second long bone Operate. The bearing component has a reinforcing component with a first portion that defines a first centerline and a second portion that defines a second centerline. The first center line and the second center line are not collinear. The bearing component includes a polymeric material that surrounds the reinforcing component and is molded in close contact with the reinforcing component. The bearing component defines a first peripheral portion adjacent to the first portion of the reinforcing component and a second peripheral portion adjacent to the second portion of the reinforcing component. The first peripheral portion operates with the first component and the second peripheral portion operates with the second component.
[0023]
When it is necessary to remove a complete knee prosthesis from a patient and replace it with a new prosthesis, such a replacement prosthesis typically engages further in the medullary canal of the femur and tibia . Such an artificial joint is called a revision artificial joint. During replacement of the prosthesis, the posterior cruciate ligament is often sacrificed more than in the case of the first (or first) full knee arthroplasty. The modified tibial bearing insert with current rotating shape includes a protrusion with a centerline that is not aligned with the center of the distal stem portion of the tibial bearing insert that is rotatably engaged with the tibial tray. There is nothing.
[0024]
Attempts have been made to reinforce polyethylene bearings. One such attempt is shown in US Pat. No. 5,989,472 by Ashby et al. The polyethylene bearing shown in the above specification by Ashby et al. Includes a reinforcement mechanism for attachment to the bone. The reinforcement mechanism serves to eliminate movement between the polyethylene and the metal backing.
[0025]
Another attempt to reinforce a polyethylene bearing is U.S. Pat. No. 4,9, by Hodoreck.9It is described in the specification of 7,445. This patent describes a metal-backed prosthetic joint implant in which a polyethylene base is reinforced and bonded to a metal base. An example of such a component is described in US Pat. No. 5,007,933 by Sidebotham. This patent is hereby incorporated by reference.
[0026]
The technical advantages of the present invention allow for desirable kinematics of the knee joint during a full range of movements of a patient whose cruciate ligament has been severely damaged, removed or sacrificed It is to be. Under such conditions, the femoral and tibial components of the knee prosthesis must be constrained to each other, for example, using protrusions and cam mechanisms.
[0027]
According to one aspect of the present invention, the support member (or reinforcement member) may be placed in a mold and the tibial bearing insert may be molded including a non-linear support rod (support member). .
[0028]
Other technical advantages of the present invention will become more fully apparent to those skilled in the art from the drawings, detailed description of the invention, and the claims.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
For a more complete understanding of the present invention and its advantages, the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings.
[0030]
Embodiments of the present invention and their advantages are best understood from the following description and drawings, in which like or corresponding parts are marked with the same reference numerals.
[0031]
In accordance with the present invention, an artificial joint in the form of a knee prosthesis is shown with reference to FIG. The
[0032]
The
[0033]
The artificial joints shown in FIGS. 1 to 9 and FIGS. 16 to 19 are called movable bearing artificial joints or movable bearing knee joints. Such a movable bearing knee joint has been offered by Depuy Orthopedics under the trade name “LCS” since around 1997. This type of mobile bearing knee joint differs from a fixed bearing knee joint in that the
[0034]
Referring to FIGS. 16 and 17, as one solution for restricting the
[0035]
Referring to FIG. 8, the
[0036]
Preferably, and as shown in FIG. 8, the bearing
[0037]
Referring again to FIG. 8, according to the present invention, the bearing
[0038]
The
[0039]
Applicant has obtained the desired kinematics of the knee joint during a full range of motions, for example, the optimal design of the components making up the knee prosthesis of FIG. It has been found that it is necessary to include a displaced
[0040]
With continued reference to FIG. 10 (a), the
[0041]
As shown in FIG. 10 (a), the
[0042]
As shown in FIG. 10 (a), the
[0043]
It should be appreciated that the
[0044]
The
[0045]
As apparent from FIGS. 8 and 10 (a), in more detail, the bearing
[0046]
Thus, in accordance with the present invention and with reference to FIGS. 11, 12, and 13, the bearing
[0047]
The molding die 62 is manufactured in a shape including an inner forming
[0048]
The molding die 62 is made of a plurality of parts. Typically, a base mold (or bottom mold) 66 is used to form the articulating
[0049]
In order to produce the
[0050]
Preferably, as shown in FIG. 12, the reinforcing
[0051]
The
[0052]
The present invention can be implemented using a single orientation mechanism disposed at one end of the reinforcing
[0053]
Misplacement can occur in either the forward and / or backward direction and inward and / or outward direction. In addition, the reinforcing
[0054]
Thus, preferably, as shown in FIG. 12, the
[0055]
To make the positioning of the reinforcing
[0056]
Referring to FIG. 10 (a), preferably, the reinforcing
[0057]
Referring again to FIG. 12, the
[0058]
The bearing
[0059]
With reference to FIG. 15, the process for forming the bearing
[0060]
The
[0061]
The
[0062]
The
[0063]
Referring to FIG. 14, since the
[0064]
In order to minimize the negative effects of free radicals generated by sterilization using gamma radiation, the bearing
[0065]
Another sterilization alternative to gamma sterilization is gas plasma sterilization. The gas plasma sterilization method is a sterilization method mainly for sterilizing the surface. The gas plasma sterilization method has unidentified sterilization capability for internal surfaces that are limitedly exposed or coupled to the external surface of the component.
[0066]
Referring to FIG. 14, the bearing
[0067]
By using the non-linear reinforcing component of the present invention, the knee joint has a centerline of the insert that rotatably engages the tibial tray and a centerline of the upper protrusion that engages the cam of the femoral component. For protrusions and cam mechanisms that are not coplanar, they will have an increased load capacity along the forward and / or backward direction and the inward and / or outward direction. In such a state where the center line of the insert and the center line of the protrusion are not on the same plane, the mobility of the knee joint is improved.
[0068]
By providing a non-linear reinforcement component on the tibial bearing insert, the non-linear support rod (reinforcement component) is properly positioned within the tibial bearing insert, and the load transmission mechanism via the protrusion is optimized. .
[0069]
By providing a tibial bearing insert that includes a non-linear support rod that includes an orientation mechanism, the non-linear support rod can be adjusted relative to the tibial bearing insert during manufacture of the tibial bearing insert.
[0070]
Although the invention and its advantages have been described in detail, it should be understood that various changes, substitutions and modifications are possible without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the claims. .
[0071]
Specific embodiments of the present invention are as follows.
(A) a first component for operation with the first long bone;
A second component for operating with the second long bone;
A bearing component disposed between and operating with the first component and the second component, the bearing component defining a first centerline. A reinforcing component comprising: a first portion that includes a second portion that defines a second centerline that is not collinear with the first centerline; and the reinforcing component surrounds the reinforcing component and is in intimate contact with the reinforcing component The bearing component includes a first peripheral region adjacent to the first portion of the reinforcement component and a second peripheral edge adjacent to the second portion of the reinforcement component. And the first peripheral region operates with the first component; Serial second peripheral region is operated together with the second component, and said bearing component
Having an artificial joint.
(1) the polymeric material substantially surrounds the entire reinforcing component;Embodiment (A)The described artificial joint.
(2) The second center line is parallel to the first center line and separated from the first center line.Embodiment (A)The described artificial joint.
(3) the reinforcing component consists of a rod having two substantially linear portions at both ends and a central arcuate portion;Embodiment (A)The described artificial joint.
(4) The polymer material is made of ultrahigh molecular weight polyethylene,Embodiment (A)The described artificial joint.
(5) the reinforcing component defines a holding mechanism for holding the reinforcing component when a polymeric material is placed against the reinforcing component;Embodiment (A)The described artificial joint.
[0072]
(6) The reinforcing component defines an orientation mechanism that orients the reinforcing component with respect to at least one of the first center line and the second center line when the polymer material is disposed with respect to the reinforcing component. ToEmbodiment (A)The described artificial joint.
(B) a first component for operation with the first long bone;
A second component for operating with the second long bone;
A bearing component disposed between and operating with the first component and the second component, the bearing component comprising: an arcuate portion; and A reinforcing component comprising a first end portion extending from the arched portion and a second end portion extending from the arched portion; and substantially arching the arched portion of the reinforcing component. And a polymeric material molded in close contact with the arcuate portion and the bearing component includes a first peripheral region adjacent to the first end portion of the reinforcing component; Defining a second peripheral area adjacent to the second end portion of the reinforcing component and the first peripheral edge Pass works with the first component, said second peripheral region is operated together with the second component, and said bearing component
Having an artificial joint.
(7) the polymeric material surrounds substantially the entire reinforcing component;Embodiment (B)The described artificial joint.
(8) the reinforcing component comprises a rod having substantially straight first and second portions extending from the arcuate portion;Embodiment (B)The described artificial joint.
(9) The polymer material is made of ultrahigh molecular weight polyethylene,Embodiment (B)The described artificial joint.
(10) The reinforcing component has a first portion that defines a first centerline and a second portion that defines a second centerline that is not collinear with the first centerline.Embodiment (B)The described artificial joint.
[0073]
(11) The artificial joint according to the embodiment (10), wherein the second center line is parallel to the first center line and separated from the first center line.
(12) the reinforcing component defines a holding mechanism for holding the reinforcing component when a polymeric material is disposed relative to the reinforcing component;Embodiment (B)The described artificial joint.
(13) The reinforcing component defines an orientation mechanism that determines the orientation of the reinforcing component with respect to at least one of the first center line and the second center line when the polymer material is disposed with respect to the reinforcing component. The artificial joint according to embodiment (10).
(C) a first component for operation with the first long bone;
A second component for operating with the second long bone;
A bearing component disposed between and operating with the first component and the second component, the bearing component defining a first centerline. A reinforcing component comprising: a first portion that includes a second portion defining a second centerline that is not collinear with the first centerline; and the reinforcing component surrounding at least a portion of the reinforcing component The bearing component is adjacent to the first portion of the reinforcing component and adjacent to the second portion of the reinforcing component. A second peripheral region, wherein the first peripheral region is the first component. Works with, said second peripheral region is operated together with the second component, and said bearing component
Having an artificial joint.
(14) The second center line is parallel to the first center line and separated from the first center line.Embodiment (C)The described artificial joint.
(15) The polymer material is made of ultrahigh molecular weight polyethylene,Embodiment (C)The described artificial joint.
[0074]
(16) the reinforcing component defines a holding mechanism for holding the reinforcing component when a polymeric material is disposed relative to the reinforcing component;Embodiment (C)The described artificial joint.
(17) The reinforcing component defines an orientation mechanism that determines the orientation of the reinforcing component with respect to at least one of the first center line and the second center line when the polymer material is disposed with respect to the reinforcing component. ToEmbodiment (C)The described artificial joint.
(D) a femoral component for operation with the femur;
A tibial tray for operation with the tibia;
A bearing component disposed between the femoral component and the tibial tray and operating with the femoral component and the tibial tray, the bearing component comprising: a first portion defining a first centerline; A first component having a second portion defining a second centerline that is not collinear with the first centerline; and in close contact with the first component, surrounding the first component The bearing component is adjacent to the first portion of the first component and adjacent to the second portion of the first component. A second peripheral region, wherein the first peripheral region operates with the femoral component and the second peripheral region Edge regions operate with the tibial tray, and the bearing component
A knee prosthesis.
(18) The second center line is parallel to the first center line and separated from the first center line.Embodiment (D)Knee prosthesis as described.
(19) The polymer material is made of ultrahigh molecular weight polyethylene,Embodiment (D)Knee prosthesis as described.
(20) the first component defines a retention mechanism for retaining the first component when a polymeric material is disposed relative to the first component;Embodiment (D)Knee prosthesis as described.
[0075]
(21) The first component has an orientation of the first component with respect to at least one of the first center line and the second center line when the polymer material is disposed with respect to the first component. Defining an orientation mechanism that determinesEmbodiment (D)Knee prosthesis as described.
(22) The knee prosthesis according to embodiment (21), wherein the orientation mechanism has a flat surface disposed substantially parallel to and away from at least one of the first centerline and the second centerline.
(23) the tibial tray operates to rotate relative to the bearing component;Embodiment (D)Knee prosthesis as described.
(E) A bearing component used for an artificial joint,
The bearing component operates with a first component for implantation into a first long bone and operates with a second component for implantation into a second long bone;
The bearing component is
A reinforcing component comprising a first portion defining a first centerline and a second portion defining a second centerline that is not collinear with the first centerline;
A polymeric material substantially surrounding the reinforcing component and molded in close contact with the reinforcing component;
The bearing component defines a first peripheral region adjacent to the first portion of the reinforcing component and a second peripheral region adjacent to the second portion of the reinforcing component; A bearing component for use in an artificial joint, wherein a peripheral region operates with the first component and the second peripheral region operates with the second component.
(24) The second center line is parallel to the first center line and away from the first center line.Embodiment (E)The bearing component described.
(25) The polymer material is made of ultrahigh molecular weight polyethylene,Embodiment (E)The bearing component described.
[0076]
(26) the reinforcing component defines a holding mechanism for holding the reinforcing component when a polymeric material is disposed relative to the reinforcing component;Embodiment (E)The bearing component described.
(27) The reinforcing component defines an orientation mechanism that orients the reinforcing component with respect to at least one of the first center line and the second center line when the polymer material is disposed with respect to the reinforcing component. ToEmbodiment (E)The bearing component described.
(28) The bearing component according to embodiment (27), wherein the orientation mechanism has a flat surface disposed substantially parallel to and away from at least one of the first centerline and the second centerline.
[0077]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, by using the non-linear reinforcing component, the knee joint can be engaged with the centerline of the insert that is rotatably engaged with the tibial tray and the cam that is engaged with the cam of the femoral component. For a protrusion and cam mechanism that is not coplanar with the center line of the protrusion of the second protrusion, an increased load capacity along the forward and / or backward direction and the inward and / or outward direction is provided. In such a state where the center line of the insert and the center line of the protrusion are not on the same plane, there is an effect that the mobility of the knee joint is improved.
[0078]
According to the present invention, by providing a non-linear reinforcing component in the tibial bearing insert, the non-linear support rod (reinforcing component) is properly positioned in the tibial bearing insert to transmit the load via the protrusion. There is an effect that the mechanism is optimized.
[0079]
In accordance with the present invention, adjusting a non-linear support rod relative to a tibial bearing insert during manufacture of the tibial bearing insert by providing a tibial bearing insert that includes a non-linear support rod that includes an orientation mechanism. There is an effect that can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a knee prosthesis including a bearing component of the present invention showing a tibial component with a femoral component and a tibial bearing with the knee prosthesis extended.
2 is a front view of the knee prosthesis of FIG. 1 as viewed from the front. FIG.
FIG. 3 is a side view of the knee prosthesis shown in FIGS. 1 and 2 implanted in a bone drawn with a dashed line.
4 is an exploded side view of the knee prosthesis of FIG. 1 showing a plastic bearing component partially removed from the tibial plateau. FIG.
5 is a rear view of the knee prosthesis of FIG. 1 as viewed from the rear. FIG.
6 is an exploded front view of the knee prosthesis of FIG. 1 as viewed from the front, showing the plastic bearing component partially removed from the tibial plateau.
FIG. 7 is an exploded perspective view showing a plastic bearing component partially removed from the tibial plateau.
FIG. 8 is a fully exploded side view of the knee prosthesis of FIG. 3 showing the plastic bearing component removed from the tibial plateau.
FIG. 9 is a fully exploded front view of a knee prosthesis viewed from the front showing a plastic bearing component removed from the tibial plateau.
FIG. 10 (a) is a plan view of a reinforcing rod used with a bearing component for an embodiment of an artificial joint of the present invention. (B) is the figure which looked at the reinforcement rod of (a) along the
FIG. 11 is a plan view of the reinforcing rod of FIG. 10 (a) placed in a molding die used to manufacture a bearing component for an artificial joint of the present invention.
FIG. 12 is a view in a partially sectioned mold shown used to manufacture a bearing component for the prosthesis of the present invention showing the mold in more detail. It is a top view of the reinforcing rod of 10 (a).
13 is a bottom view of the molding die shown in FIG. 12. FIG.
14 is a plan view, partly in cross section, of a bearing component manufactured from the reinforcing rod of FIG. 10 (a) using the molding die of FIG.
15 is a flowchart of the process of a method for manufacturing the component of the artificial joint of FIG.
16 is a side view of the prosthesis of FIGS. 1 and 2 with the prosthesis bent. FIG.
17 is a perspective view of the knee prosthesis of FIG. 1 including a bearing component of the present invention showing a tibial component with a femoral component and a tibial bearing with the prosthesis bent; FIG.
18 is a front view of the prosthetic joint in a bent state as viewed from the front of the prosthetic joint shown in FIGS. 1 and 2. FIG.
19 is a front view of the prosthetic joint in a bent state as seen from the rear side of the prosthetic joint shown in FIGS. 1 and 2. FIG.
[Explanation of symbols]
10 artificial joints
12 First component
14 Femur
16 Tibial tray
20 tibia
22 Bearing components
24 Protrusion
26 cams
30 Femur surface
32 Projection surface
34 Cam collaboration surface
35 Protrusion surface
36 First component
40 Contact surface
42 Outside
44 Center pivot
46 Centerline
50 first centerline
52 Second centerline
54 First part
56 Second part
60 connecting parts
62 Molding mold
64 Inside forming surface
66 Base mold
70 joint surface
72 Main body mold
74 side
76 Plunger assembly
80 Bottom bearing surface
82 Rotating shaft
84 Orientation mechanism
86 First end
90 First positioning device
92 Second positioning device
94 Second end
100 Orientation mechanism
102 flat part
104 1st recessed part
106 Second recess
110 Recess flat part
112 Plastic powder
114 cavity
120 first exposed component opening
122 Second exposed component opening
Claims (19)
第1の長骨と共に動作するための第1のコンポーネントと、
第2の長骨と共に動作するための第2のコンポーネントと、
上記第1のコンポーネントおよび上記第2のコンポーネントの間に配置されることが可能であると共に上記第1のコンポーネントおよび上記第2のコンポーネントと共に動作可能であるベアリングコンポーネントであって、
上記ベアリングコンポーネントは、第1の中心線を画定する第1の部分、上記第1の中心線と同一直線上にない第2の中心線を画定する第2の部分、および上記第1の部分と上記第2の部分とを連結するアーチ形の部分を備えた補強コンポーネントと、上記補強コンポーネントを囲んで上記補強コンポーネントと密着して成形された高分子材料とを含み、
上記ベアリングコンポーネントは、上記補強コンポーネントの上記第1の部分に隣接した第1の周縁領域と、上記補強コンポーネントの上記第2の部分に隣接した第2の周縁領域とを画定し、
上記第1の周縁領域は上記第1のコンポーネントと共に動作し、上記第2の周縁領域は上記第2のコンポーネントと共に動作する、
ベアリングコンポーネントと、
を有する、人工関節。 In artificial joints,
A first component for operation with the first long bone;
A second component for operating with the second long bone;
A said first component and said second of said first component and said bearing component Ru operable der with the second component together is capable of being disposed between the components,
The bearing component has a first portion, a second portion defining a second center line is not in the first center line collinear, and the first portion defining a first center line A reinforcing component having an arcuate portion connecting the second portion; and a polymeric material formed in close contact with the reinforcing component so as to surround the reinforcing component;
The bearing component defines a first peripheral region adjacent to the first portion of the reinforcing component and a second peripheral region adjacent to the second portion of the reinforcing component;
The first peripheral region operates with the first component and the second peripheral region operates with the second component;
And a bare ring component,
Having an artificial joint.
第1の長骨と共に動作するための第1のコンポーネントと、
第2の長骨と共に動作するための第2のコンポーネントと、
上記第1のコンポーネントおよび上記第2のコンポーネントの間に配置されることが可能であると共に上記第1のコンポーネントおよび上記第2のコンポーネントと共に動作可能であるベアリングコンポーネントであって、
上記ベアリングコンポーネントは、アーチ形の部分、上記アーチ形の部分から延在する第1の端部部分、および上記アーチ形の部分から延在する第2の端部部分を備えた補強コンポーネントと、上記補強コンポーネントの上記アーチ形の部分を実質的に囲むと共に上記アーチ形の部分に密着して成形された高分子材料とを有し、
上記ベアリングコンポーネントは、上記補強コンポーネントの上記第1の端部部分に隣接する第1の周縁領域と、上記補強コンポーネントの上記第2の端部部分に隣接する第2の周縁領域とを画定し、
上記第1の周縁領域は上記第1のコンポーネントと共に動作し、上記第2の周縁領域は上記第2のコンポーネントと共に動作する、
ベアリングコンポーネントと、
を有する、人工関節。 In artificial joints,
A first component for operation with the first long bone;
A second component for operating with the second long bone;
A said first component and said second of said first component and said bearing component Ru operable der with the second component together is capable of being disposed between the components,
The bearing component part arcuate component, a reinforcing component with first end portion component that extends from the portion of the arcuate, and a second end portion component that extends from the portion of the arcuate And a polymeric material substantially surrounding the arched portion of the reinforcing component and molded in close contact with the arched portion,
The bearing component defines a first peripheral region adjacent to the first end portion of the reinforcing component and a second peripheral region adjacent to the second end portion of the reinforcing component;
The first peripheral region operates with the first component and the second peripheral region operates with the second component;
And a bare ring component,
Having an artificial joint.
第1の長骨と共に動作するための第1のコンポーネントと、
第2の長骨と共に動作するための第2のコンポーネントと、
上記第1のコンポーネントおよび上記第2のコンポーネントの間に配置されることが可能であると共に上記第1のコンポーネントおよび上記第2のコンポーネントと共に動作可能であるベアリングコンポーネントであって、
上記ベアリングコンポーネントは、第1の中心線を画定する第1の部分、上記第1の中心線と同一直線上にない第2の中心線を画定する第2の部分、および上記第1の部分と上記第2の部分とを連結するアーチ形の部分を備えた補強コンポーネントと、上記補強コンポーネントの少なくとも一部を囲んで上記補強コンポーネントと密着して成形された高分子材料とを含み、
上記ベアリングコンポーネントは、上記補強コンポーネントの上記第1の部分に隣接した第1の周縁領域と、上記補強コンポーネントの上記第2の部分に隣接した第2の周縁領域とを画定し、
上記第1の周縁領域は上記第1のコンポーネントと共に動作し、上記第2の周縁領域は上記第2のコンポーネントと共に動作する、
ベアリングコンポーネントと、
を有する、人工関節。 In artificial joints,
A first component for operation with the first long bone;
A second component for operating with the second long bone;
A said first component and said second of said first component and said bearing component Ru operable der with the second component together is capable of being disposed between the components,
The bearing component has a first portion, a second portion defining a second center line is not in the first center line collinear, and the first portion defining a first center line A reinforcing component having an arcuate part connecting the second part; and a polymeric material molded in close contact with the reinforcing component surrounding at least a portion of the reinforcing component;
The bearing component defines a first peripheral region adjacent to the first portion of the reinforcing component and a second peripheral region adjacent to the second portion of the reinforcing component;
The first peripheral region operates with the first component and the second peripheral region operates with the second component;
And a bare ring component,
Having an artificial joint.
大腿骨に取り付けられるようになっている大腿骨コンポーネントと、
脛骨に取り付けられるようになっている脛骨トレーと、
上記大腿骨コンポーネントおよび上記脛骨トレーの間に配置されることが可能であると共に上記大腿骨コンポーネントおよび上記脛骨トレーと共に動作するベアリングコンポーネントであって、
上記ベアリングコンポーネントは、第1の中心線を画定する第1の部分、上記第1の中心線と同一直線上にない第2の中心線を画定する第2の部分、上記第1の部分と上記第2の部分とを連結するアーチ形の部分を備えた第1のコンポーネントと、上記第1のコンポーネントを実質的に囲んで上記第1のコンポーネントと密着して成形された高分子材料とを含み、
上記ベアリングコンポーネントは、上記第1のコンポーネントの上記第1の部分に隣接した第1の周縁領域と、上記第1のコンポーネントの上記第2の部分に隣接した第2の周縁領域とを画定し、
上記第1の周縁領域は上記大腿骨コンポーネントと共に動作し、上記第2の周縁領域は上記脛骨トレーと共に動作する、
ベアリングコンポーネントと、
を有する、膝の人工関節。 In the knee prosthesis,
A femoral component adapted to be attached to the femur;
A tibial tray adapted to be attached to the tibia;
A bearing component that can be disposed between and operates with the femoral component and the tibial tray;
The bearing component has a first portion defining a first center line, a second portion defining a second center line is not in the first center line collinear with, said first portion and said A first component having an arcuate portion connecting to a second portion; and a polymeric material substantially surrounding the first component and molded in close contact with the first component. ,
The bearing component defines a first peripheral region adjacent to the first portion of the first component and a second peripheral region adjacent to the second portion of the first component;
The first peripheral region operates with the femoral component and the second peripheral region operates with the tibial tray;
And a bare ring component,
A knee prosthesis.
上記ベアリングコンポーネントは、第1の長骨に移植するための第1のコンポーネントと共に動作可能であると共に、第2の長骨に移植するための第2のコンポーネントと共に動作可能であり、
上記ベアリングコンポーネントは、
第1の中心線を画定する第1の部分、上記第1の中心線と同一直線上にない第2の中心線を画定する第2の部分、および上記第1の部分と上記第2の部分とを連結するアーチ形の部分を備えた、補強コンポーネントと、
上記補強コンポーネントを実質的に囲んで上記補強コンポーネントと密着して成形された高分子材料と、
を含み、
上記ベアリングコンポーネントは、上記補強コンポーネントの上記第1の部分に隣接した第1の周縁領域と、上記補強コンポーネントの上記第2の部分に隣接した第2の周縁領域とを画定し、
上記第1の周縁領域は上記第1のコンポーネントと共に動作し、上記第2の周縁領域は上記第2のコンポーネントと共に動作する、
ベアリングコンポーネント。A bearing component used for an artificial joint,
The bearing component has a first long bone operable der with a first component for implantation into Rutotomoni is operable with the second component of the order to be implanted into the second long bone,
The bearing component is
The first portion, said second portion defining a second center line is not in the first center line collinear, and the first portion and the second portion defining a first center line with an arch-shaped portion connecting the door, and a reinforcing component,
A polymeric material molded substantially in close contact with the reinforcing component substantially surrounding the reinforcing component ;
Including
The bearing component defines a first peripheral region adjacent to the first portion of the reinforcing component and a second peripheral region adjacent to the second portion of the reinforcing component;
The first peripheral region operates with the first component and the second peripheral region operates with the second component;
Bare ring component.
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