JP4287467B2 - 大腿骨に挿入するためのシャフトを含む人工股関節 - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

大腿骨内に人工関節のシャフトを固定するには、骨幹端領域の状態は、骨幹領域の状態とは異なっている。骨幹端領域、例えば主に小転子より上方の領域では、広い骨内の空間が海綿骨質で充填されており、人工関節のシャフトを受容するには、その中に人工的な受容チャンネルが形成されていなくてはならない。海綿骨質は軟質なので、その領域内での応力伝達の可能性は制限される。小転子より下方の領域では、狭い髄腔が、厚い皮質骨によって範囲を定められている。狭い髄腔は、応力伝達に、より好ましい状態を提供する。よって、人工関節のシャフトは、骨のうちでもこの骨幹領域内に固定し、且つくさび止めするのに特に適するように改良されてきた（Ｓｃｈｎｅｉｄｅｒ：Ｄｉｅ Ｔｏｔａｌｐｒｏｔｈｅｓｅ ｄｅｒ Ｈｕｆｔｅ（人工股関節）、２１４ページ以降を参照）。骨幹領域内での人工関節の信頼できる固定は、骨幹端領域に負荷がかからないという効果を有する。もし骨質に負荷がかからないと、骨質は徐々に衰える。これは好ましくない。

骨幹内に固定するための人工関節では、主として、人工関節本体の腹側及び背側の表面から突出したフィンや縁部によって、骨幹端領域内への固定を改良することが知られている（欧州特許ＥＰ−Ｂ−７６１１８３、欧州特許公開ＥＰ−Ａ−７８０１０６、欧州特許公開ＥＰ−Ａ−１０７０４９０、欧州特許ＥＰ−Ｂ−１５９４６２、欧州特許ＥＰ−Ｂ−８２１９２３、欧州特許ＥＰ−Ｂ−１１２４３５、ドイツ特許ＤＥ−Ｃ−４４２８０９９）。もし、それらが骨セメントにより固定するか、又は同形状に孔刳り（reamed out）された空洞に固定するのであれば、それらのフィンは、外内側方向にかなり伸びていることを必要とする（欧州特許公開ＥＰ−Ａ−７８０１０６、欧州特許公開ＥＰ−Ａ−１０７０４９０、ドイツ特許ＤＥ−Ｃ−４４２８０９９）。しかしながら、もし、セメントレスの移植において骨質に食い込んで圧縮するフィンが用いられるなら、セメントレス移植の手術後に、骨内で、人工関節の特に安定した嵌め込みが達成される（欧州特許ＥＰ−Ｂ−７６１１８３）。そして、人工関節のシャフトを挿入する前に骨の内部に形成された空洞は、シャフト本体の容積に制限される。シャフトが押し込まれたときにフィンが骨を破裂させないように、フィンは、狭幅に形成され、また傾斜した内側及び外側の側面を有している（欧州特許ＥＰ−Ｂ−１５９４６２、欧州特許ＥＰ−Ｂ−８２１９２３、欧州特許ＥＰ−Ｂ−７６１１８３）。これにより、フィンが応力の伝達する能力は制限される。

本発明は、最初に骨幹領域に固定させるタイプの人工関節に関する。本発明の目的は、骨幹端領域に好ましくない負荷がかかることによって生じる骨の衰えを防ぐことである。

請求項１によれば、本発明の解決方法は、骨幹端領域が、フィンで形成した付加的な応力伝達手段を備えることである。これらのフィンは、内側方向に対面した切り立った側面を備えた特殊な形状を有している。従って、正面又は背面に対面したフィンの表面は、内側及び外側の側面が傾斜した既知の狭幅のフィンに比べて、広幅に形成される。しかしながら、シャフトが骨の中に押し込まれたときに骨の破裂の起こる応力にまで上昇しないように、フィンの高さは、内側側面を区切る縁部から外側方向に向かって減少している。よって、通常は、フィンの外側方向の側面は、消失するか、又は、最大でも内側側面の高さの半分と比較的低い高さにまで減少する。これは、フィンによって外側方向に伝達すべき応力が、内側方向の応力よりも小さいことから、受容できる。

内側側面を切り立った急勾配にする趣旨の特徴は、内側側面が、シャフトの内外側方向の表面とほぼ直角になっていることを意味している。できればその直角から２５°以上、好ましくは１５°以上ずれるべきではない。

内側側面は、少なくともその長さの一部にわたって、シャフトの長手方向からずれて、上部で大腿骨頚部に向かって傾斜している。この形状は、人工関節の挿入時に挿入方向が長手方向と一致すると、くさびのように機能するフィンの内側側面が、この側面の前方に位置する海綿骨質を挿入方向に圧縮して、海綿骨質が大きい応力を伝達できるようになる点で有利である。もし、フィンの内側側面とシャフトの長手方向とに挟まれた角度が５〜１５°、好ましくは約１０°ならば、この効果が主に提供される。

本発明によれば、フィンの前面及び後面上に発生する同様の圧縮は、本体の各面上のフィンの高さが下から上に向かって増加するという事実により、達成することができる。フィンは、２方向のくさび型であり、すなわち、第１に内側側面の方向の、第２に前面又は後面の方向のくさび形状である。フィンの高さは、外側方向に向かって、すなわち、切り立った側面から離れるように方向付けられた側面で、徐々に減少する。

フィンによる海綿骨質の圧縮は、移植後にフィンが配置される位置に、あらかじめ骨質が存在していたと仮定している。もし、人工関節が挿入される前に、人工関節を受容するチャンネルが骨幹端領域に人工的に形成されるならば、このチャンネルは、単に人工関節のシャフト本体の断面形状に一致すべきであり、それゆえ、のちにフィンを受容するための膨出した領域があってはならない。もし、この受容チャンネルを形成するのにヤスリが用いられたなら、ヤスリの形状は、フィン領域の材料を除去するための手段を備えずにシャフト本体にのみに対応すべきである。その代わりとして、人工関節のシャフトのフィンに対応し、且つ物質を除去せずに骨質を圧縮するように設計されたフィンを、ヤスリに備えることも可能である。これにより、上述のフィンの応力伝達領域における骨質の圧縮は、やすり自身を通じて生じたり、又は部分的に後者の方法によって準備されている。

本発明は、有利な実例を図示した図面を参照して、以下に詳細に説明される。
人工関節は、シャフト１と、頸部２と、一点鎖線で外周を示した人工骨頭４を取着する円錐部３とから成っている。シャフトは、近位部６と遠位部７とから構成されている。図４及び５に示すように、近位部は、断面図においてＬＭ方向（内外側方向）に長くなっている。シャフトは、大腿骨の骨端領域内のシャフト周囲の海綿骨質に応力を伝達するための、１対のフィン８を備えている。シャフト１は、ストレートシャフトとして見なすことができる。これは、シャフトが直線的な配置になっており、それにより、シャフトは、大腿骨の長手方向及び大腿骨の骨幹の長手方向に沿って、大腿骨内に押し入れる必要があることを意味している。

シャフトの近位部と遠位部との移行部は、埋設された状態で小転子の近傍に位置するように、好ましくは、小転子よりわずかに下方に位置するように配置され、これにより、遠位シャフト部７が髄管の領域内に位置し、この髄管の中では、遠位シャフト部７は、厚い皮質骨により範囲を定められている。移行部は、人工関節上で特別に印を付ける必要はない。移行部は、埋設状態で小転子の、好ましくは小転子の下側の縁部が配置されると仮定される箇所に位置するという事実により、決定された。シャフト方向の矢印１０に沿って測定すると、移行部は、一般的に人工骨頭４の中心点５から約７〜９ｃｍ深く位置している。

遠位シャフト部は、大腿骨の骨幹領域内にしっかり固定するのに適するように設計されている。遠位シャフト部のシャフト芯は、しっかりした嵌め込みを得るために、わずかに円錐形であり、そして長手方向のリブを備えている。このようにして、シャフト芯１５の表面と髄腔の円錐形の縁との空間に位置する骨質が圧縮され、そして、この過程において、骨質がリブに強固に保持される。遠位部は、シャフトを骨幹内に初期固定するのに適した他の方法により、構成することもできる。

フィン８は、シャフト本体２２の前側及び後ろ側の表面２１から立ち上がっている。フィンは、内側方向に向いている切り立った側面２３と、縁部２５により外側方向を規定されている前面又は後面の表面部分２４とを有している。フィンが、図３及び図４に示すようなほぼ三角形又は台形の断面形状になるように、表面２４は、側面２３からの距離が増加すると、表面２１に向かって次第に近づく。本体２２の表面２１からのフィンの高さは、少なくとも内側の縁部２３の高さが、外側の縁部の高さの少なくとも２倍である。

フィン８は、シャフトの近位部と遠位部７との移行部９から、高さ０、最小の幅で始まる。上方向に向かって、フィンは均一に成長して最大高さと最大幅になり、上端２６に到達する。側面２３は、シャフトの長手方向の軸２７に対する角度αを囲んでおり、この角度αは、実例としては約８°である。シャフト上端２６の側面２３の高さは、２〜４ｍｍであり、好ましくは３ｍｍである。側面２５の高さは、０から側面２３の高さの半分までである。側面方向から見ると、側面２５は、長手方向の軸２７と一致するか、軸と平行に伸びているか、又は軸と非常に小さい角度を成している。

フィンの断面表面は、下から上方向へ２方向において、すなわち側面２３方向と前面及び後面の表面２４方向とにおいて、くさび型に増加する。もし大腿骨の骨幹端の海綿骨領域に人工関節シャフトを受容するために形成された空洞が、シャフト本体２２の断面形状と同一であるならば、シャフトを押し入れたとき、フィン８は、そこに位置していた海綿骨質と置換され、そしてそれを圧縮する。このように、このフィンは、応力伝達に好適である。内側端部から外側端部に向かってフィンが少しずつ減少することは、骨幹端内で利用できる空間が、大きいシャフトの設計にとって、より良く役立つ点で、さらに有利である。

実例では、直線的な推移のフィン８を示した。しかしながら、これらのくさび形状は、非直線的な推移を取ることもできる。

この人工関節は、骨幹内の初期固定に向いているが、内側方向に向いている人工関節のシャフトの側面２３と他の表面２８とは、骨幹端領域の応力伝達にも寄与している。これにより、骨幹端が応力伝達に関わる。そして、骨幹端の衰えの危険が減少する。人工関節の骨内での長期間にわたる安全な固定が改善される。

本発明の人工関節の正面図である。 本発明の人工関節を内側から見た図である。 本発明の人工関節の上面図である。 本発明の人工関節のシャフトを、対応する高さで切断した断面図である。 本発明の人工関節のシャフトを、対応する高さで切断した断面図である。 本発明の人工関節のシャフトを、対応する高さで切断した断面図である。

Claims (5)

1. 大腿骨に挿入されるシャフト（１）を含み、
   大腿骨の骨幹端領域に挿入される上記シャフト（１）の近位部（６）が、前面及び背面のいずれにも、１つの突出したフィン（８）を備え、
   上記フィンの内側の側面（２３）が、シャフト（１）の長手方向（２７）からそれ、上部で内側頸部（２）の方向に傾斜している人工股関節であって、
   内側の側面（２３）が切り立っており、フィン（８）の高さが、切り立った内側の側面（２３）の境界を定めている縁部から外側方向に向かって減少することを特徴とする人工股関節。
2. フィン（８）が、シャフト（１）の長手方向（２７）に対して５〜１５°の角度（α）で直線的に広がっていることを特徴とする請求項１に記載の人工股関節。
3. シャフト本体（２２）の表面（２１）より上にあるフィン（８）高さが、下から上に向かって高くなることを特徴とする請求項１又は２に記載の人工股関節。
4. フィン（８）の外側縁部（２５）の高さが、内側縁部（２３）の高さの半分以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の人工股関節。
5. 人工股関節が骨幹に固定する手段を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の人工股関節。

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