JP4355844B2 - 人工肘関節 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人工肘関節に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
肘関節に求められる機能は、大別して曲げ（屈伸）と回旋であるが、リウマチや変形性関節症並びに外傷等によって肘関節が損傷すると、この両機能が損なわれる。そこで、人工肘関節に置換することが行われているが、従来の人工肘関節は、特開２０００−１０７２０９号公報に見られるように、上腕骨に装着される上腕骨コンポーネントと、これに嵌合して関節機能を発揮する尺骨に装着される尺骨コンポーネントのツーピース型であった。ツーピース型では、撓骨の骨端は切除してフリーにするのが通常であった。
【０００３】
ところで、生体肘関節では、上腕骨と尺骨の関節面は上腕骨の長軸に対して直角ではなく、５°程度傾いており、伸展時は、尺骨が長軸の回りに回旋してこの傾き角度が縮小するような動きをする。この動きを尺骨関節と協働して制御するのが撓骨関節であり、各コンポーネントを生体肘関節に似せた設定にしてある人工肘関節において、撓骨頭を切除してツーピース型にすると、この長軸のずれが矯正されず、尺骨側の側方靱帯が伸長し過ぎて円滑な伸展が阻害されるという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このため、本出願人は、上腕骨コンポーネントと尺骨コンポーネントに加えて撓骨コンポーネントを有するスリーピース型の人工肘関節を特開２０００−８３９８１号として提案している。しかし、この案件のものは、上腕骨コンポーネントのコア（滑車）に対して関節嵌合される撓骨コンポーネントのシートを尺骨コンポーネントのハブで兼用しているため、回動動作がシートもハブも同じものになるという問題があった。
【０００５】
下腕が上腕に対して過度に傾かずに３０°〜１８０°程度に亘って円滑に屈伸するためには、コアに対してハブ及びシートがそれぞれ独立して回動面を傾けながら回動できなくてはならない。従って、上記したような構成では、この動きが十分とはいえない。本発明は、このような課題を解決するものであり、コアに対してハブ及びシートがそれぞれ独立した動きができるようにして生体肘関節に近い動きができるようにしたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
以上の課題の下、本発明は、上腕骨と尺骨及び撓骨の関節部に装着される人工肘関節であり、コアを有して上腕骨に装着される金属製の上腕骨コンポーネントと、コアに対して回動面を可傾して回動可能に嵌合するハブを有して尺骨に装着される樹脂製の尺骨コンポーネントと、コアに対して三次元方向に摺動可能、かつ、回転可能に摺接するシートを有して撓骨に装着される撓骨コンポーネントとで構成されるものにおいて、コアの尺骨側を鼓形にしてコア嵌合部とするとともに、ハブをコア嵌合部側が半周以下の欠落部を有してコア嵌合部に沿う形状にし、ハブの欠落部をコア嵌合部に押し込むと、ハブ自身が弾性変形してコア嵌合部に離脱不能に嵌合できるようにしたことを特徴とする人工肘関節を提供したものである。
【０００６】
上腕骨コンポーネントのコアに嵌合する尺骨コンポーネントのハブは回動面を可傾して回動できるから、長軸のずれを矯正しながら伸展が可能である。一方、コアに摺接する撓骨コンポーネントのシートは摺接面上を三次元方向に摺動可能であり、かつ、軸芯回りに回転可能である、所謂、モバイル機能を有しているから、尺骨コンポーネントとは独立して自由な関節運動が可能である。上腕骨に対する尺骨と撓骨との相対関係は当然に異なるものであるから、それぞれが独立した関節運動ができることは、生体肘関節に近い動きができることを意味する。
【０００７】
以上の動きを円滑にするためには、コアのうちのハブに嵌合するハブ嵌合部は関節面に平行なコア軸に沿って鼓形をしているのが適する。ハブとハブ嵌合部とは、回動面を可傾して、即ち、回旋可能に回動できなければならないから、両者の嵌合にはある程度のガタ（自由度）を持たせてこれを達成しているが、このような鼓形にすると、接触長が長くなって円滑な回動ができるとともに、コア軸（内外）方向へのずれを規制できる利点がある。加えて、ハブをコア嵌合部側が半周以下の欠落部を有してコア嵌合部に沿う形状にし、ハブの欠落部をコア嵌合部に押し込むと、ハブ自身が弾性変形してコア嵌合部に離脱不能に嵌合できるようにしたものであるから、施術時における装着の容易性を確保し、脱臼を防ぐものにできたのである。
【０００８】
この他、ハブは尺骨に対して内外方向に移動できるのが好ましい。施術に際しては事前調査を入念に行って手術方針を決定するが、実際の場ではわずかなアライメントの発生は避けられない。しかし、この構成をとることで、このアライメントを補正することができる。尚、このアライメントは各コンポーネントにおいて発生するが、この構成をとることで、すべてのアライメントはこの構成に集約させることができ、かつ、吸収することができる。又、シートに摺動するシート摺動部は球面形をしているのが適する。ハブ嵌合部に対するハブが回旋可能に回動するためには、シートはシート摺動部に対して上記したモバイル機能を発揮しなければならないが、シート摺動部を球面形にすることで、この機能を容易に確保できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一例を示す人工肘関節の斜視図、図２はこれを肘に装着した状態の正面図、図３は尺骨側から見た側面図、図４は撓骨側から見た側面図であるが、この人工肘関節は、上腕骨に装着する上腕骨コンポーネント１０と、尺骨に装着する尺骨コンポーネント１２と、撓骨に装着される撓骨コンポーネント１４とからなる。
【００１０】
上腕骨コンポーネント１０は、チタン等の不錆性の生体適合性金属（本例ではコバルトクロムモリブデン（Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ）合金を採用している）で構成され、コア１６とステム１８とからなり、コア１６を突出させた状態でステム１８を上腕骨２０の髄腔内に挿入して装着されるものである。この場合、上腕骨２０の両顆部を整形してコア１６がやや埋め込まれる状態にし、かつ、コア１６の関節面は長軸に対して上記した傾きをもって装着される。
【００１１】
コア１６は、関節面に平行なコア軸を有しているが、本例のコア１６は、尺骨２２側はコア軸に沿って鼓形にしてこれをハブ嵌合部１６ａとし、撓骨２４側は球面形にしてこれをシート摺動部１６ｂとしている。この場合、ハブ嵌合部（以下、嵌合部）１６ａ及びシート摺動部（以下、摺動部）１６ｂ共に、上腕骨２０側の一部を欠落した形状にして上腕骨２０に密着させるようにして固定の強化を図っている。
【００１２】
尺骨コンポーネント１２は、金属に対して滑りの相性の良い超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）等の樹脂で構成され、ハブ２６とステム２８とからなり、ハブ２６をコア１６の嵌合部１６ａに嵌合してステム２８を尺骨２２の髄腔内に挿入して装着される。この場合、ハブ２６の内面は嵌合部１６ａの鼓形に対応した形状にして全面接触を保つようにしている。但し、嵌合部１６ａとハブ２６との嵌合にはある程度の自由度をもたせておき、ハブ２６は嵌合部１６に対して回旋しながら回動できるようにしてある。尚、尺骨２２の骨端もハブ２６の形状に合わせて整形されるのは上記の場合と同じである。
【００１３】
本例では、ハブ２６は全周に亘って形成するのではなく、嵌合部１６ａ側を一部欠落させてある。これにより、嵌合部１６ａに対して押し込むことで嵌合できることになるが、このとき、この欠落部を半周以下とし、嵌合部１６ａに対して押し込むと自身が弾性変形して離脱不能に嵌合できるようにしてある（スナップイン）。施術時における装着の容易性を確保するためと脱臼を防ぐためである。
【００１４】
撓骨コンポーネント１４は、シート３０とステム３２とからなり、シート３０をコア１６の摺動部１６ｂに摺接させ、ステム３２を撓骨２４の髄腔内に挿入して装着される。本例のシート３０は、外郭が台形をしたヘッド３０ａに丸棒形のテール３０ｂが延設されたものであり、ステム３２は、ヘッド３０ａの底部と同形状をしたベース３２ａにテール３０ｂを内挿するテール筒３２ｂが続設されたものである。従って、シート３０のテール３０ｂをステム３２のテール筒３２ｂに内挿した状態でテール筒３２ｂを髄腔内に埋設し、ヘッド３０ａを摺動部１６ｂに摺接させれば、シート３０は摺動部１６ｂに対して三次元的な摺動とテール３０ｂの軸芯回りの回転、則ち、モバイル機能を発揮する。尚、このとき、撓骨２４の骨端を切除してその面にベース３２ａが据わるようにするし、ヘッド３０ａの厚みを調整して摺動部１６ｂに対して最適な状態で接触させる。
【００１５】
この場合、摺動部１６ｂは球面形をしていることから、ヘッド３０ａの頂面は当然にこれに沿う凹面をしていることになる。尚、シート３０をステム３２に嵌合する際、テール３０ｂの尾端にスリ割溝３４ａと大径部３４ｂを形成し、スリ割溝３４ａ押し潰した状態でテール筒３２ｂに挿入して大径部３４ｂを後端から覗かせて膨大させることで、抜け等の動きを封じている。この動きを規制しておかなければ、シート３０が摺動及び回転する際に動いて摺動部１６ｂから外れたりするおそれがあるからである。以上のシート３０の材質はＵＨＭＷＰ等が、ステム３２のそれはＣｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金等が適する。
【００１６】
図５は本発明の他の例を示す人工肘関節の装着状態の一部断面側面図、図６は図５のＡ−Ａ断面図であるが、本例のものは、ハブ２６がステム２８、則ち、尺骨２２に対して内外方向に移動可能に構成されるものである。具体的には、ハブ２６をステム２８と一体化されるハブ基台３６と分離し、ハブ２６をハブ基台３６に対して内外方向に摺動可能に構成したものである。換言すれば、ハブ２６がハブ基台３６（尺骨２２）に対してモバイル機能を有するものにしたものである。この場合、生体肘関節に近い動きをさせるため、ハブ２６とハブ基台３６との摺動面は円弧面に形成し、ハブ２６はハブ基台３６に対して中心Ｏから半径Ｒでの円弧運動をするようにしている。加えて、その摺動面の摺動方向にはアリ溝構造３８を採用し、内外方向のみに可動できるようにしている。尚、このような構成にすると、必然的にハブ２６はＵＨＭＷＰＥにより、ハブ基台３６はＣｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金等で製作することになる。ハブ２６にもこのようにモバイル機能を持たせるのは、施術時の誤差のアライメントを補正するためである。
【００１７】
ところで、以上の各コンポーネントは、いずれもステムを有していたが、これは骨に対する固定力を高めるためであり、場合によってはこのステムのないものもある。ステムがないものは、関節部のダメージが比較的少ない症例に適用するもので、髄腔内を損傷する割合が少なくて好ましいといえる。このタイプのものは、骨セメント等を用いて骨端に直接装着することになる。
【００１８】
【発明の効果】
以上、本発明に係る人工肘関節によれば、上腕に対して腕を屈伸させるときに要求されるコア（上腕骨）に対するハブ（尺骨）及びシート（撓骨）のそれぞれ独立した回旋と回動を可能にする。従って、求められる角度に亘っての高荷重下での屈伸を可能にし、生体肘関節に近い動きをさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例を示す人工肘関節の斜視図である。
【図２】本発明の一例を示す人工肘関節を装着した状態の正面図である。
【図３】本発明の一例を示す人工肘関節を装着した状態の尺骨側からの側面図である。
【図４】本発明の一例を示す人工肘関節を装着した状態の撓骨側からの側面図である。
【図５】本発明の他の一例を示す人工肘関節を装着した状態の撓骨側からの一部断面側面図である。
【図６】図５のＡ−Ａ断面図である。
【符号の説明】
１０ 上腕骨コンポーネント
１２ 尺骨コンポーネント
１４ 撓骨コンポーネント
１６ コア
１６ａコアの嵌合部
１６ａコアの摺動部
１８ ステム
２０ 上腕骨
２２ 尺骨
２４ 撓骨
２６ ハブ
２８ ステム
３０ シート
３２ ステム

Claims (6)

1. 上腕骨と尺骨及び撓骨の関節部に装着される人工肘関節であり、コアを有して上腕骨に装着される金属製の上腕骨コンポーネントと、コアに対して回動面を可傾して回動可能に嵌合するハブを有して尺骨に装着される樹脂製の尺骨コンポーネントと、コアに対して三次元方向に摺動可能、かつ、回転可能に摺接するシートを有して撓骨に装着される撓骨コンポーネントとで構成されるものにおいて、コアの尺骨側を鼓形にしてコア嵌合部とするとともに、ハブをコア嵌合部側が半周以下の欠落部を有してコア嵌合部に沿う形状にし、ハブの欠落部をコア嵌合部に押し込むと、ハブ自身が弾性変形してコア嵌合部に離脱不能に嵌合できるようにしたことを特徴とする人工肘関節。
2. コア及びハブにそれぞれ髄腔内に挿入されるステムが設けられる請求項１の人工肘関節。
3. ハブが尺骨に対して内外方向に可動的である請求項１又は２の人工肘関節。
4. シートに摺接するコアのシート摺動部が球面形をしている請求項１〜３いずれかの人工肘関節。
5. シートがテールを有しており、テールが髄腔内に挿入されるステムに形成されたテール筒に回転可能に収納される請求項２〜４いずれかの人工肘関節。
6. ハブをステムと一体化されるハブ基台と分離し、ハブがハブ基台に対して円弧運動と内外方向の可動を可能にした請求項２〜５いずれかの人工肘関節。

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