JP4250376B2 - 補綴用移植材料 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は概して補綴に関する。特に、骨あるいは関節補綴用の移植材料に関する。
本発明は特に股関節部の補綴のための大腿骨移植に適用でき、以下、便宜上この典型的な例において本発明が具体的に説明されるが、本発明はこの適用例に限定されるのではなく、広く他の骨や関節に対して使用できるものである。例えば、本発明は膝、肩、および肘の補綴にも適用でき、それ故に、本発明は脛骨や上腕骨用の移植材料を含むものである。
【０００２】
【従来の技術】
全股関節部置換に用いるための補綴は、典型的には大腿骨部移植用の伸長材料を含む。この移植材料は典型的には、骨内深部への遠端部（distal tip portion）、関節補綴結合を提供する隣接頸状部（proximal neck portion）、及び遠端部から隣接頸状部に伸びる伸長幹部（elongate stem portion）を含む。使用の際には、人工関節の基盤や支持を提供し骨格構造に力を伝えるために伸長幹部も骨内に装着される。結合関節の一部を形成するために移植材料の隣接頸状部は大腿骨の末端から突出する。
大腿骨移植材料の前部（anterior）又は後部（posterior）表面を見ると、内側（medial）及び外側（lateral）輪郭が内外側面における移植材料の外形を規定する。移植材料の内側又は外側表面を見ると、前部面および後部面の輪郭が前後面（即ち、矢状面）における移植材料の外形を規定する。
大腿骨移植材料の幹部は、典型的には頸状部と共に一体的に形成される。更に、幹部は典型的には、使用の際に大腿骨の隣接（proximal）あるいは骨幹端部（metaphyseal end）内に配置される頸状部に隣接した隣接端部を持つ。それ故に、頸状部はこの幹部の隣接あるいは骨幹端部と連結され、この骨幹端部は典型的には、末端方向に集中する内外側面における外形を有する。この外形は典型的には、曲線状又は屈曲した内側輪郭、及び曲線状又は直線状の外側輪郭によって規定される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
股関節部補綴のための移植材料は大腿骨に挿入されるから、これらの移植材料の幹部には骨の骨髄内管に装着するために比較的細い（特に、より末端部分では）ことが要求される。このことは特に長い移植材料（即ち、190 mm以上）についていえる。従って、移植材料の幹部は典型的には内外側面において、また矢状面においてもおそらくテーパーしていて、遠端部に向かってその横幅を減少させている。短い又は標準的な長さの移植材料においては、このテーパー形状はしばしば遠端部まで幹部の長さ方向に継続している。しかしながら長い移植材料においては、必要な構造強度及び機能を維持するために、テーパーは時々およそ一定の断面を有する部位で終わっており、そしてこの一定の断面を有する領域が遠端部まで続いている。
【０００４】
一定の断面範囲を有する幹部を備える大腿骨移植材料の不利な点は、使用の際にこの一定の断面部分が周囲の骨構造に最適な負荷の伝達をもたらさないことである。また更に、このような移植材料の不利な点は、補綴関節の寿命後期において移植材料の位置や方向を変更しなければならない場合に、骨内の固めた部位からこれらを取り出すことがより困難なことである。
本発明は、上記移植材料の不利な点のいずれか又は両者を実質的に克服する又は少なくとも軽減するような新規かつ改良された補綴用移植材料を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の曲面は、遠端部、隣接頸状部、及び隣接頸状部から遠端部に伸長する伸長幹部を有する伸長補綴用骨移植材料を提供する。移植材料の幹部分は、内外側面及び矢状面のいずれかにおいて、第１テーパー角度で前記幹部の中間部へと末端方向にテーパーする外形を有する第１部分と、及び前記第１部分の末端側に位置し且つ内外側面及び矢状面の前記一つにおいて第２テーパー角度で前記幹部の中間部から末端方向にテーパーする外形を有する第２部分とを備えることによって特徴づけられている。
【０００６】
大腿骨移植の場合典型的には、使用の際に大腿骨の隣接あるいは骨幹端部内に配置される頸状部に隣接した隣接端部を幹部が有する。上述のように、この幹部の骨幹端部は典型的には、内外側面において屈曲した又は曲線状の内側輪郭と、直線状又は曲線状の外側輪郭（これらの輪郭は末端側へと集中する形状である）によって規定される外形を有する。
従って、本発明における大腿骨移植材料のテーパー形状が内外側面に関する限り、上述の幹部の第１及び第２部分は幹部の骨幹端部より末端側に位置する。第１部分は好ましくは幹部の骨幹端部に隣接するように位置し、骨幹端部に連結する。しかしながら、本発明における大腿骨移植材料のテーパー形状が前後面（即ち、矢状面）に関する限り、幹部の第１及び第２部分は骨幹端部を含むいずれの位置にあってもよい。
【０００７】
本発明の好ましい一実施例においては、幹部の第１及び第２部分の外形におけるテーパー形状は、各部分において実質的に一定又は直線的である。即ち、第１及び第２テーパー角度は幹部の第１部分の範囲及び第２部分の範囲においてそれぞれ実質的に変化しない。
更に、第１及び第２テーパー角度は、好ましくは幹部の長手軸との関係において計算される。即ち、テーパー角度は、内外側面及び矢状面のいずれかにおける幹部の輪郭と、幹部の長手軸とがなす角度に相当する。より大きい角度も考えられるが、第１及び第２テーパー角度は、好ましくは0°ないし約10°の間であって、更に好ましくは0°ないし約5°の間である。例えば、幹部の第１及び第２部分におけるテーパー角度として1°又は2°を採用することができる。
【０００８】
本発明の好ましい一実施例においては、幹部の第１及び第２部分のテーパー形状は実質的に対象である。
本発明の好ましい一実施例においては、第１テーパー角度が第２テーパー角度よりも大きい。
【０００９】
本発明の好ましい一実施例においては、第１の角度でテーパーする幹部の第１部分の外形及び第２の角度でテーパーする幹部の第２部分の外形は内外側面に存在する。しかしながら、本発明の特に好ましい一実施例においては、幹部は前後面においてもテーパーしている。前後面におけるテーパー角度は幹部の第１部分及び第２部分の両方において例えば一定である。他の例としては、第１及び第２部分が互いに異なる角度でテーパーしていてもよい。これらの異なる角度はそれぞれ第１及び第２テーパー角度と同じであっても、又は全く異なっていてもよい。
【００１０】
本発明の好ましい一実施例においては、幹部の第１部分は実質的に幹部の第２部分に連続している。従って、この場合には幹部は中央部分において長手軸方向の長さ（範囲）がない。しかしながら、中央部分が長手軸方向の範囲をある程度有し、内外側面及び矢状面のいずれか又は両方においてテーパー形状を有しない構成にすることもできる。この中間部に一定の断面を有する範囲を持たせることも可能であるが、好ましくは中間部における一定の断面の領域が長手軸方向に長さを有しない。本発明の特に好ましい実施例においては、幹部は全体に亘って長手軸方向に一定の断面を有する領域を有しない。幹部のテーパー形状が好ましくは遠端部まで連続している。
【００１１】
本発明の好ましい一実施例においては、遠端部は丸みを帯びた先端で終わっており、好ましくはこの先端における曲率は比較的小さい（丸みがゆるい）。遠端部自体も丸みを帯びた先端へ向けてテーパーさせてもよい。この部分は移植材料の末端を形成し、移植材料の末端における負荷を調整するため、又は種々の集中化装置を受け入れるために設計され得る。
【００１２】
本発明の好ましい一実施例においては、幹部が第３の部分を含むことができ、当該第３部分は第２部分の末端側に位置し、内外側面又は矢状面の前記一つの面におけるその形状は第２テーパー角度と異なる第３のテーパー角度で末端方向にテーパーしている。幹部のこの部分における第３テーパー角度は、好ましくは第２テーパー角度よりも小さい。本発明では、幹部がテーパー形状の部分をさらに含んでいてもよい。
【００１３】
本発明の好ましい一実施例においては、幹部の横断面形状はその長手軸に沿って変化する。幹部の第１部分の断面形状は好ましくは丸みを帯びた角部を有する略長方形である。この第１部分における長方形の断面は、幹部第１部分の内側、外側、前部側、及び後部側表面が実質的に平らな面となるように方向付けられる。幹部の第２部分及びその他の追加部分（それが存在する場合には）の断面形状は、好ましくは対向する平行な二つの辺によって連結される、向かい合った一組の凸レンズ様弓状曲線を有する。この点から、この凸レンズ様弓状曲線の形は凸レンズ様に湾曲した内側及び外側表面に相当する。一方、対向する平行な二つの辺は実質的に平らな前部側及び後部側表面に相当する。
【００１４】
本発明の好ましい一実施例においては、遠端部の断面形状もまた変化し、即ち、幹部の第２又はその他の追加部分（それが存在する場合には）の一般的な形状から最先端の略円形の断面へと変形する。
【００１５】
本発明による移植材料の幹部は、好ましくは滑らかな連続した表面を有している。即ち、幹部は好ましくは高度に研磨され、隆起（ridges）、ひれ状突起（fin-like projections）、あるいは他の複雑な表面等が存在しないようにする。実際には、移植材料は、好ましくは全体に滑らかな連続した表面を有する。
【００１６】
本発明の好ましい一実施例においては、隣接頸状部は関節結合具（装置）を装着するための手段を備えている。股関節部補綴用の大腿骨移植材料の場合、関節結合具を装着するための手段には、幹部の長手軸に対して約120°ないし150°の範囲にある角度で突出する頸部端が含まれる。この頸部端は好ましくは頸部の隣接端部で円錐台状（frusto-conical）に突出しており、患者自身の寛骨臼あるいは補綴の寛骨臼用杯状部材に噛み合うような適当な径の球状部材を受けるように採用される。
【００１７】
本発明の好ましい一実施例においては、隣接頸状部は軸つば（collar）及び／又はスペーサー（spacer）を装着するための手段を備えている。軸つば又はスペーサーは骨内での移植材料の位置づけを補助するために利用され、また使用の際に頸部が突出する骨の隣接端部表面に対して力を伝達するために利用される。
【００１８】
移植材料の隣接頸部、幹部、及び遠端部は典型的にはステンレス鋼（stainless steel）、チタン、若しくはコバルト−クロム−モリブデン合金、又は既知の他の金属若しくは合金で一体的に形成される。更に、移植材料の幹部は好ましくは全体的に概略直線状である。
【００１９】
股関節部補綴用の大腿骨移植材料の場合には、移植材料の幹部と隣接頸部との境界を、突出した頸部端に正確な角度方向を与えるために移植材料が内側に屈曲し又は曲線状になった領域内、即ち曲線状又は屈曲した内側輪郭を有する幹部の骨幹端部内に位置させることができる。従って、隣接頸状部を25ないし65 mmの範囲の長さとすることができ、遠端部を同様に30ないし60 mmの範囲の長さとすることができる。
【００２０】
本発明の補綴移植材料は、好ましくは、骨内のアクリルセメント内に設置される際に比較的小さな剪断力が生ずるように、またセメントや使用する他の移植材料の凝固を促進するように高度に研磨される。本発明の移植材料は、好ましくはアクリルセメント又はセメントと骨移植物（bone graft）の混合物若しくは骨修復材料を用いて骨内の所定の位置に固定される。尚、セメントを必ずしも用いる必要はない。
このように、本発明の好ましい一実施例では、アクリルセメントを介して骨移植物又は骨欠損を復旧するために大腿内に挿入した骨修復材料へ伝わる力の分散を促進させるように、幹部は適合される。
【００２１】
本発明の第２の曲面は、上述の伸長補綴用骨移植材料を含む関節補綴具を提供する。特に、本発明は好ましくは股関節部補綴具を提供し、それには上述の特徴を有する大腿骨移植材料が含まれる。
それ故に、本発明は、連続した断面範囲の領域を持たない伸長骨移植材料及びそのような移植材料を用いた関節補綴を提供することが可能であるという利点を有する。本発明は、骨内における移植材料の適合を高め、またセメント被覆（cement mantle）の圧縮や圧力、及び密集分布を促進し、一方で骨や補綴のための移植材料への力の分散を改良する、連続したあるいは一連のテーパー部分を備える関節補綴用移植材料を提供することが可能である。更に本発明は、移植材料をより簡単に取り外すことを可能にする、連続したあるいは一連のテーパー部分を備える関節補綴用移植材料を提供することが出来る。このことは190 mm以上の長さを持つ移植材料、例えば200 mm、205 mm、220mm、230 mm、240 mm、260 mm、280mm、300 mm、あるいはそれ以上の長さを有する移植材料の場合に特にいえることである。
【００２２】
本発明が、該当する特別な患者の骨が比較的広い隣接断面（proximal cross-section）を持つが比較的狭い近末端部（more distal region）を持つ標準あるいは短い骨移植材料に対しても適用可能であることは言うまでもない。本発明における一連のテーパー部分を備える補綴用骨移植材料は、非常に狭い近末端寸法を持つ骨をより至適に占有又は満たすように設計され得る。本発明をより良く理解するための助けとして、以下に本発明による補綴移植材料の望ましい実施例を図面と共に記載する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１に示されるように、本発明は隣接頸状部（１０）、当該頸状部（１０）から末端側へ伸長する伸長幹部（２０）、および遠端部（３０）を備え、一体的に構成された伸長大腿骨移植材料（１）を提供する。この移植材料（１）は股関節部置換手術において大腿の骨髄内管に挿入して使用される。
【００２４】
隣接頸状部（１０）は頸部の最隣接端部で突出する円錐台状の頸部端（１１）を有する。この頸部端（１１）は開放端（１２）を有し、その他端（１３）は幹部（２０）に連結している。頸状部（１０）を横断する線（１４）は効果的に頸状部の範囲を印づける。それは使用の際には大腿骨の隣接末端から突出する。この線（１４）は移植材料を大腿骨に埋め込む際に接合剤（cement）を適用する位置も印づける。
【００２５】
頸部端（１１）は球状−関節結合具（図示せず）を装着する手段を提供する。特に、この円錐頸部端（１１）は、患者自身の寛骨臼あるいは相当する補綴の寛骨臼用杯状部材のいずれかの内部に枢軸として噛み合うような球状部材を受けるように適合される。更に、この頸部端（１１）は、患者の身体的寸法に適合するように移植材料の長手軸（Ｘ）に対して120度ないし150度の範囲で予め決定した角度（θ）で中央に突出するように方向づけられる。
【００２６】
頸状部（１０）に隣接して位置する、移植材料（１）の伸長幹部（２０）は、使用の際に大腿骨の隣接あるいは骨幹端部内に配置される、隣接あるいは骨幹端部（proximal or metaphyseal end region）（２１）を有する。この骨幹端部（２１）は曲線状の内側輪郭（２２）および直線状の外側輪郭（２３）を有する。しかしながら、同様に、内側輪郭（２２）は屈曲形状であってもよく、及び／又は外側輪郭（２３）は曲線状であってもよい。
【００２７】
更に、伸長幹部（２０）は、隣接端部（２１）から幹部の中間部に向けて末端方向へと伸長する第１部分（２４）を有する。この実施例では、この中間部は長手軸方向に実質的な伸長を有さず、幹部の第２部分（２５）が直接隣接する第１部分（２４）から末端側に向けて延びている。第３部分（２６）も第２部分（２５）から末端側に向けて延びている。幹部（２０）の第３部分（２６）は遠端部（３０）へと連続的に伸長している。
【００２８】
重要なことに、大腿骨移植材料（１）の幹部（２０）は長軸方向に一定の断面からなる領域を有しない。幹部の第１部分（２４）の内側―外側形状（図１参照）は、長手軸（Ｘ）および内側輪郭（２７）あるいは外側輪郭（２８）とがなす角によって規定される第１テーパー角度で末端方向にテーパーしている。更に、第２部分（２５）も同様に第２のテーパー角度で末端方向にテーパーし、第３部分（２６）も第３のテーパー角度で末端方向にテーパーしている。本発明の一例である本実施例においては、第１テーパー角度は第２テーパー角度よりも大きく、第２テーパー角度は第３テーパー角度よりも大きい。
【００２９】
図２に示されるように、前部および後部輪郭（２９）を示す矢状面における幹部（２０）の形状もまた末端方向にテーパーしている。この実施例においては、端部（２１）および第１部分（２４）を備える幹部の長手軸方向の形状は矢状面において所定の角度でテーパーしている。また、第２および第３部分（２５、２６）を備える幹部の長手軸方向の当該矢状面における形状は前記の角度よりも小さな角度で連続的にテーパーしている。しかしながら、他の構成例としては、矢状面におけるテーパー角度が幹部（２０）の全長を通して実質的に一定であってもよい。
【００３０】
図１および図３から図５に示されるように、幹部（２０）の断面もその長手軸に沿って変化する。幹部の第１部分（２４）は実質的に長方形の断面を有しており、この断面は移植材料の当該部分の平らな前部面、後部面、内側面および外側面に対応して直線状の辺を有している。当該長方形の断面の角部は図３に示すように曲線状に丸められており、これらの曲線的な角部は幹部（２０）の長手軸に沿って次第に変形し、図４に示すような断面形状となる。図４に示す断面形状は、幹部の凸レンズ状に曲がった内側および外側輪郭表面、並びに平らな前部および後部表面を反映している。同様な、しかし多少小さい断面の形状も図５に示されている。図３ないし図５における寸法はミリメートルで表され、図３における10 mmから、図４における9.8 mm、そして図５における8.5 mmまでの高さの変化は、それぞれ図１に示したB−B線、C−C線およびD−D線による各切断面間の内外側面における幹部（２０）のテーパー状態を反映している。
【００３１】
移植材料の遠端部（３０）は、幹部の第３部分末端（２６）から最末端点、即ち先端（３１）に向けて連続してテーパーしている（テーパー角度が大きくなっているにもかかわらず）。比較的曲率が小さい（鈍い）曲線的な先端（３１）は、移植材料が骨髄内管に挿入された時に当該先端を望ましい方向に維持するための集中化装置を受け入れるために採用される。
【００３２】
上記各部材ないし部分の特定の構造や配置に対する種々の変更及び／又は追加は本発明の精神や範囲を逸脱しない範囲で行い得ることはいうまでもない。
この観点から、例えば移植材料（１）の幹部（２０）が単に第１部分および第２部分のみを含む（即ち、第３部分を含まない）構成、即ち図１に示した第１部分（２４）に相当する第１部分、及び図１に示した第３部分（２６）に相当する第２部分からなる構成を採用し得る。このような場合には、幹部（２０）の中間部は部分（２５）に相当し、その形状は例えば内外側面においては並行（即ち、テーパーしていない）であり、一方矢状面においては連続してテーパーしているものとなる。
【００３３】
他の例としては、移植材料（１）の幹部（２０）が第１部分および第２部分のみを含む（即ち、第３部分を含まない）場合で、図１に示した第１部分（２４）に相当する第１部分、並びに図１に示した第２部分（２５）及び第３部分（２６）を組み合わせたものに相当する第２部分からなるものを挙げることもできる。この場合にはまた、それ故に、中間部は実質的に長軸方向の長さを有しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の望ましい一の実施例である股関節部補綴用大腿骨移植材料の前部表面を示す図である。
【図２】 図２は、図１に示した大腿骨移植材料の後部表面を示す図である。
【図３】 図３は、図１に示した大腿骨移植材料のB−B矢印方向の幹部断面を示す図である。
【図４】 図４は、図１に示した大腿骨移植材料のC−C矢印方向の幹部断面を示す図である。
【図５】 図５は、図１に示した大腿骨移植材料のD−D矢印方向の幹部断面を示す図である。

Claims (12)

1. 遠端部、隣接頸状部、及び前記隣接頸状部から前記遠端部へと伸長する伸長幹部を備え、
   前記幹部が、
   前記隣接頸状部に隣接し、内外側面において末端方向にテーパーする隣接又は骨幹端部と、
   前記端部に隣接し且つ内外側面及び前後面の少なくとも一つにおいて第１テーパー角度で前記幹部の中間部へと末端方向にテーパーする外形を有する第１部分であって、その全体に亘って前記第１テーパー角度が実質的に一定である第１部分と、
   及び前記第１部分の末端側に位置し且つ内外側面及び矢状面の少なくとも一つにおいて第２テーパー角度で前記幹部の中間部から末端方向にテーパーする外形を有する第２部分と、を有し、
   前記第１テーパー角度が前記第２テーパー角度よりも大きく、
   前記第１部分と前記第２部分が、内外側面において実質的に同軸で伸長し、
   前記第１部分、前記第２部分及び前記端部が、前後面において実質的に同軸で伸長し、
   前記第１部分の横断面の形状が、前記第１部分の長さに沿う前後面に関して実質的に対称である、
   骨内でのセメント固定用の伸長一体的補綴用骨移植材料。
2. 請求項１に記載される補綴用骨移植材料において、前記幹部の前記第２部分におけるテーパー形状が、前記第２部分の長手軸方向に実質的に一定又は直線的である、補綴用骨移植材料。
3. 請求項１又は２に記載される補綴用骨移植材料において、前記幹部が、前記第２部分の末端側に位置し、且つ内外側面及び矢状面の前記一つにおけるその形状が前記第２テーパー角度と異なる第３テーパー角度で末端方向にテーパーしている第３部分を有する、補綴用骨移植材料。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載される補綴用骨移植材料において、前記第１テーパー角度でテーパーする前記幹部の第１部分の外形と、前記第２テーパー角度でテーパーする前記幹部の第２部分の外形とが前後面上にある、補綴用骨移植材料。
5. 請求項１ないし３のいずれかに記載される補綴用骨移植材料において、前記第１テーパー角度でテーパーする前記幹部の第１部分の外形と、前記第２テーパー角度でテーパーする前記幹部の第２部分の外形とが内外側面上にある、補綴用骨移植材料。
6. 請求項５に記載される補綴用骨移植材料において、
   前記幹部の前記端部が、曲線状又は直線状の外側輪郭によって規定される外形を有する、補綴用骨移植材料。
7. 隣接頸状部、遠端部、及び前記隣接頸状部から前記遠端部へと伸長する伸長幹部を備え、高度に研磨された大腿骨移植材料であって、
   前記頸状部に隣接し、内外側面において曲線状又は屈曲した内側輪郭と、及び曲線状又は直線状の外側輪郭によって規定される外形を有し、内外側面において末端方向にテーパーする隣接又は骨幹端部を前記幹部が備え、
   前記幹部が、
   前記端部に隣接し且つ内外側面において第１テーパー角度で前記幹部の中間部へと末端方向にテーパーする外形を有する第１部分であって、その全体に亘って前記第１テーパー角度が実質的に一定である第１部分と、
   及び前記第１部分の末端側に位置し且つ内外側面において第２テーパー角度で前記幹部の中間部から末端方向にテーパーする外形を有する第２部分と、を有し、
   前記第１テーパー角度が前記第２テーパー角度よりも大きく、
   前記第１部分と前記第２部分が、内外側面において実質的に同軸で伸長し、
   前記第１部分、前記第２部分及び前記端部が、前後面において実質的に同軸で伸長し、
   前記第１部分の横断面の形状が、前記第１部分の長さに沿う前後面に関して実質的に対称 である、
   大腿骨移植材料。
8. 請求項７に記載される大腿骨移植材料において、前記幹部が、前後面において前記幹部の前記第１部分及び前記第２部分のそれぞれにおいて末端方向に向かってテーパーする形状を有する、大腿骨移植材料。
9. 請求項８に記載される大腿骨移植材料において、前後面における外形が前記幹部の全長を通して一定の角度で末端方向にテーパーしている、大腿骨移植材料。
10. 請求項８に記載される大腿骨移植材料において、前後面における外形が前記幹部の前記第１部分と前記第２部分において互いに異なる角度で末端方向にテーパーしている、大腿骨移植材料。
11. 請求項７に記載される大腿骨移植材料において、前記幹部が前記第２部分の末端側に位置する第３部分であって、その内外側面における外形が前記第２テーパー角度と異なる第３のテーパー角度で末端方向にテーパーしている第３部分を有する、大腿骨移植材料。
12. 請求項１〜６のいずれかに記載される伸長補綴用骨移植材料を含んでなる、関節補綴具。

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