JP4331903B2 - 人工膝関節 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は正常な機能を失った膝関節表面を置換する人工膝関節に関し、特に脛骨部材から突出するポストとこれに係合する大腿骨部材のカムを有した後方安定型の人工膝関節に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
後方安定型の人工膝関節30は、図4に示すような大腿骨部材31のカム32と脛骨部材33のポスト34が係合作用することで、屈曲伸展運動時において大腿骨部材31が前方へ過度に移動することを防ぎ、安定性と可動性を確保している。
【0003】
このような後方安定型の人工膝関節30として、従来は金属製のもののみが使用されてきた。
【0004】
また、上記従来の人工膝関節30は、図5に示すように、大腿骨部材31のカム32を補強するためのリブ35が後壁36、後方斜壁37、底壁38を左右に分割するポスト係合用溝39に沿って設けられ、このリブ35の前方終端が本体内面40の角41と略一致していた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記リブ35の終端や本体内面40の角41は形状的に剛性変化が大きいため単独でも応力集中しやすいが、それらが一致すれば相乗効果によりさらに応力が集中し易い。そのため、この形状をセラミック製品に適用すると応力集中により破損するおそれが大きい。しかしながら、セラミック製の大腿骨部材31は脛骨部材33における高分子材料製の摺動部42との摺動特性が優れるので、上記後方安定型の人工膝関節30においても、セラミック製の大腿骨部材31が望まれる。
【0006】
このような従来技術の課題に鑑み、本発明は、セラミックの優れた摺動性を生かしかつ機械的強度が十分に大きい人工膝関節を可能とすることである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記従来の課題を解決するため、本発明の人工膝関節は、大腿骨部材が略垂直方向に起立する前壁とその後方に連なる前方斜壁とその後方に連なる底壁とその後方に連なる後方斜壁とその後方に連なる後壁、上記後壁、後方斜壁、底壁を左右に分割しかつ上記脛骨部材に形成されたポストを受容する前後方向に延びるポスト係合用溝と該ポスト係合用溝の後端に位置しかつ上記二つの後壁を橋渡しするよう設けられたカムとを備え、このカムに連続して上記大腿骨部材の内面にほぼ垂直方向に伸びる第一のリブが上記ポスト係合用溝との稜線部に形成され、この第一のリブに連続して斜め前方に伸びる第二のリブを備え、この第二のリブの前方終端が上記内面における上記後方斜壁と上記底壁との角から前方に3mmから10mm離れていることを特徴とする。ある実施態様においては、前記第二のリブの前方終端が、底壁に配置されることを特徴とする。
【0008】
かかる構成によれば、大腿骨部材の内面における上記後方斜壁と上記底壁との角に過度の応力が集中することを効果的に防止する。したがって、大腿骨部材のカムと脛骨部材のポストを係合させて前後方向の動きを安定させた後方安定型の人工膝関節において、大腿骨部材をセラミック製とすることができる。これにより、セラミックの優れた摺動性を生かしかつ機械的強度が十分に大きい人工膝関節が可能となる。
【0009】
なお、上記第二のリブの前方終端が上記内面の上記後方斜壁と上記底壁との角部から3mmより近づくと過度の応力が集中し、上記第二のリブの前方終端が上記内面の上記後方斜壁と上記底壁との角部から10mmより離れると上記第二のリブを受容するために大腿骨の骨切除量が過大となる恐れがある。
【0010】
また、ある実施態様においては、上記第二のリブの前方終端が上記大腿骨部材の内面に円弧状に連続することを特徴とする。
【0011】
かかる構成によれば、第二のリブの前方終端と大腿骨部材の内面との接合部分における応力集中をさらに緩和することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図を用いて説明する。
【0013】
図1から図3は本発明の人工膝関節1を示す。この人工膝関節1は脛骨部材2とセラミック製の大腿骨部材3とからなる。使用するセラミックとしてはアルミナ、ジルコニア等の生体適合性および摺動特性に優れた材料を用い、その中でも材料強度が高いジルコニアが好ましい。
【0014】
上記脛骨部材2は脛骨に固定する金属製のベース4と大腿骨部材3と摺動する高分子材料製の摺動部5とから構成される。使用する金属としては生体適合性に優れたもの、例えばコバルトクロム合金等を用いる。また、上記高分子材料としては生体適合性および摺動特性に優れたポリエチレン等が好適である。上記ベース4は下方に突出するステム4aを脛骨髄腔内に固定し、ステム4aの反対側で上記摺動部5を嵌合保持する構造となっている。
【0015】
上記摺動部5には上記大腿骨部材3と係合するポスト6が形成される。上記ポスト6は後述する上記大腿骨部材3のカム13と係合して前後方向の動きを安定させる。他方、ポスト6の左右の凹曲面5aは上記大腿骨部材3の外面3bと摺動するようになっている。
上記大腿骨部材3は、図2に示すように略垂直方向に起立する前壁7とその後方に連なる前方斜壁8とその後方に連なる底壁9とその後方に連なる後方斜壁10とその後方に連なる後壁11からなる。
また、上記大腿骨部材3は、上記後壁11、後方斜壁10、底壁9を左右に分割しかつ上記脛骨部材2に形成されたポスト6を受容する前後方向に延びるポスト係合用溝12と該ポスト係合用溝12の後端に位置しかつ上記二つの後壁11を橋渡しするよう設けられたカム13とを備える。
さらに、このカム13に連続して上記大腿骨部材3の内面3aに図2に示すように略垂直方向に伸びる第一のリブ14が上記ポスト係合用溝12との稜線部に形成され、この第一のリブ14に連続して斜め下前方に伸びる第二のリブ15を備える。
上記第一のリブ14と上記第二のリブ15は、その巾t(図1参照)が3mmから10mmであって、上記カム13の補強のために備えられている。なお、この巾tが3mmより小さければ強度が不足し、巾tが10mmより大きければ上記第一のリブ14と上記第二のリブ15を受容するために大腿骨の骨切除量が過大となり、骨の強度が大きく低下する恐れがある。
【0016】
この第二のリブ15の前方終端15aが上記大腿骨部材3の内面3aにおける上記後方斜壁10と上記底壁9との角から前方に距離w(図1参照)=3mm〜10mm離れていることが重要である。
【0017】
すなわち、上記第二のリブ15の前方終端15aが上記大腿骨部材3の内面3aにおける上記後方斜壁10と上記底壁9との角から3mmより近づくと過度の応力が集中し、上記第二のリブ15の前方終端15aが大腿骨部材3の上記内面3aにおける上記後方斜壁10と上記底壁9との角から10mmより離れると上記第二のリブ15を受容するために大腿骨の骨切除量が過大となり、骨の強度が大きく低下する恐れある。
【0018】
また、上記第二のリブ15は、その前方終端15aが、上記大腿骨部材3の内面3aに円弧状に連続することが望ましい。
【0019】
すなわち、上記円弧状の連なりとすることで、第ニのリブ15の前方終端15aと大腿骨部材3の内面3aとの接合部分における応力集中をさらに緩和することができる。
【0020】
以上、本発明の実施形態を例示したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、発明の目的を逸脱しない限り任意の形態とすることができることは云うまでもない。
【0021】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、大腿骨部材のカムと脛骨部材のポストを係合させて前後方向の動きを安定させた後方安定型の人工膝関節において、大腿骨部材をセラミック製とすることができる。
【0022】
これにより、セラミックの優れた摺動性を生かしかつ機械的強度が十分に大きい後方安定型の人工膝関節が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明一実施形態の人工膝関節の分解斜視図である。
【図2】図1の人工膝関節における大腿骨部材の側面図である。
【図3】図2の大腿骨部材の斜視図である。
【図4】従来の人工膝関節の分解斜視図である。
【図5】図4の人工膝関節における大腿骨部材の斜視図である。
【符号の説明】
1 人工膝関節
2 脛骨部材
3 大腿骨部材
3a 内面
3b 外面
4 ベース
4a ステム
5 摺動部
6 ポスト
7 前壁
8 前方斜壁
9 底壁
10 後方斜壁
11 後壁
12 ポスト係合用溝
13 カム
14 第1のリブ
15 第2のリブ
15a 前方終端
w 距離
t 壁
Claims (3)
- 脛骨部材とセラミック製の大腿骨部材とからなる人工膝関節であって、上記大腿骨部材は略垂直方向に起立する前壁とその後方に連なる前方斜壁とその後方に連なる底壁とその後方に連なる後方斜壁とその後方に連なる後壁、上記後壁、後方斜壁、底壁を左右に分割しかつ上記脛骨部材に形成されたポストを受容する前後方向に延びるポスト係合用溝と該ポスト係合用溝の後端に位置しかつ上記二つの後壁を橋渡しするよう設けられたカムとを備え、
このカムに連続して上記大腿骨部材の内面にほぼ垂直方向に伸びる第一のリブが上記ポスト係合用溝との稜線部に形成され、この第一のリブに連続して斜め前方に伸びる第二のリブを備え、
この第二のリブの前方終端が上記内面における上記後方斜壁と上記底壁との角から前方に3mmから10mm離れていることを特徴とする人工膝関節。 - 前記第二のリブの前方終端が、底壁に配置されることを特徴とする、請求項1に記載の人工膝関節。
- 上記第二のリブの前方終端が上記大腿骨部材の内面に円弧状に連続することを特徴とする請求項1または2に記載の人工膝関節。
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