JP4388520B2 - 大腿骨頭キャップ・インプラント - Google Patents

Description

本発明は、電気的に骨組織の成長を刺激し、かつその生命状態を維持するための装置を備える大腿骨頭キャップ・インプラントに関する。

約８〜２０Ｈｚの範囲にわたる周波数の低周波交流電流が、組織の成長、特に骨の成長を促すことができるということが知られている（Kraus-Lechnerによる方法）。交流電流は、植え込まれたコイル（「ピックアップコイル」）の両端に結合された少なくとも２つの組織電極によって印加する。変圧器と同様に、ピックアップコイルにおける交流電流は、外部コイルによって誘導され、この外部コイルには、適当な発生装置によって低周波交流電圧が供給される（独国特許出願公開第３１３２４８８号）。本発明も、この方法を利用するものである。

骨の成長を刺激し、かつルースニングを防止するために、ピックアップコイルと組織電極とを統合した股関節の骨幹プロステーシスもまた既知である（欧州特許出願公開第０７８１４３２号）。

Midland Medical Technologies社のパンフレットには、Derek McMinn（王立外科医学院特別研究員（FRCS））と共同して開発されたmetal-on-metal大腿骨頭キャップ・システムが記載されており、これは、大腿頸部全体をプロステーシスで置き換える必要をなくし、かわりに、プロステーシスを受け入れるために適切に切除がなされた股関節頭の骨の頂部に金属キャップを配置するものである。金属キャップは、取り付けられたピンによってその内部に固定され、大腿頸部に植え込まれる。このようなキャップ・プロステーシスは、事実上、大腿骨の形状に認めうる変化を何ら生じさせない点で、骨幹プロステーシスよりも優れている。しかし、１９８０年代に行われた研究により示されたように、大腿骨頭骨が、しばしば、ほんの３〜４年のうちに金属キャップの下で壊死してしまい、これにより、金属キャップはその支えを失ってしまう。そのためこれを、大腿骨に固定される大腿骨幹プロステーシスに交換しなければならない。

異なる構成が必要であることから、上述したタイプの股関節プロステーシスと関連して知られている刺激装置を大腿骨頭キャップ・システムに適用することはできない。

本発明の目的は、金属キャップによって覆われた骨の壊死を防ぎ、骨組織の生命力を維持する大腿骨頭キャップ・システムを提供することにある。

この目的は、実施形態例を用いて以下で述べるように、それに関する特許請求の範囲が保護するところの方法によって、本発明により達成される。

本発明の刺激装置は、大腿骨頭キャップ・システムにおいて、覆われた骨の壊死を防ぎ、骨組織の生命力を維持する電流分布が得られるという点で有利である。これにより本発明は、大腿骨頭キャップ・プロステーシスの長期使用可能性の問題を解決するものである。

本発明を、添付の図面と共に代表的な実施形態を参照して、以下で更に詳細に説明する。

図１に描かれた大腿骨頭キャップ・インプラント１０は、カップ状キャップ部品１２および棒状シャフトすなわちピン１４を備えている。キャップ部品１２の内側表面に固着され、ピン１４の一端を受け入れる筒状保持装置１６によって、ピン１４はキャップ部品１２に接続されている。ピン１４は、対応して用意された股関節頭の表面をキャップ部品１２が覆うようにして、大腿頸部骨の穴に挿入する。

キャップ部品１２およびピン１４は、組織適合性金属、特には、コバルト-クロム-モリブデン合金、またはチタン-アルミ-バナジウム合金からなるものである。この程度まででは、大腿骨頭キャップ・プロステーシスが、上で挙げたパンフレットから既知である。

図１に描かれた本発明の実施形態においては、ピン１４が自由端で閉じられた筒であり、その中にピックアップコイル１８が収容されている。ピックアップコイル１８は、棒状の鉄心とそれを取り囲む巻線とを示すものであり、その一方の末端部１８ａは、ばね２０によってピンの内壁に電気的に結合されている。したがって、ピン１４とキャップ部品１２とが一方の組織電極を形成している。ピン１４の外側表面には、キャップ部品１２によって囲まれた空間の近くまたはその空間内に、凹部が設けられている。外側電極２２が、この中に配置されており、薄い絶縁層２４によってピン１４から絶縁されている。穴が、ピン１４の壁部の前記凹部の位置に設けられている。ピックアップコイル１８の他方の末端部１８ｂは、絶縁されてこの穴を貫通しており、外側電極２２に接続している。外側電極２２の表面と、それを取り囲む絶縁層２４の縁とは、ピン１４の外側表面が平らになるように、ピン１４の表面の前記凹部に隣接する部分と面一である。外側電極２２がその中に配置されるところの凹部は、ピン１４の周囲の一部にわたって延びていても、またはその全周に及んでいてもよい。電極２２は、チタン等の組織適合性金属の真空蒸着層からなるものとしうる。絶縁層は、真空蒸着された二酸化ケイ素または他の組織適合性絶縁材料からなるものとしうる。キャップ部品によって覆われ、そこにピンがはめられるところの骨の成長を刺激し、かつ、その生命力を維持するために、交流電流発生装置に結合された外部コイル（不図示）によって、低周波交流電流をピックアップコイル１８に誘導する（Kraus-Lechnerの方法による。上記参照）。

図２による実施形態においては、キャップ部品１２が一方の組織電極を構成し、ピン１４が第２の組織電極を構成している。ピンは、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）からなるものとしうる絶縁スリーブ２６によって筒状保持装置１６から絶縁されている。絶縁性円筒状円板２８が、キャップ部品１２の内側表面から、ピン１４の正面側を絶縁している。ピックアップコイル１８の両端は、それぞれ、圧縮ばね３０、３２によってキャップ部品１２とピン１４とに結合されている。

図１および図２によるインプラントのピン１４の内側は、通常、絶縁性シール剤、特には組織適合性エポキシ樹脂で満たす（図１および図２においては描かれていない）。

図３による実施形態においては、ピン１４は、互いに電気的に絶縁された２つの部材１４ａ、１４ｂを備えている。ピン部材１４ａ、１４ｂを満たし、それらの間で環状カラー４０を形成するシール剤３８により部材１４ａ、１４ｂは接続されており、環状カラー４０の外側表面は、ピン部材１４ａ、１４ｂの外側表面と面一である。ピックアップコイル１８は、ピンの一方の部材１４ｂ内に収容されており、ここで、この部材は、キャップ部品から遠い方に面している。ピックアップコイル１８の一方の末端部は、ばね４２によって部材１４ｂに結合されている。他方の末端部は、ワイヤおよびばね４４によって部材１４ａに結合されている。したがって、ピン部材１４ｂが一方の組織電極を構成し、部材１４ａが、キャップ部品１２と共に他方の組織電極を構成している。描かれているように、一方の組織電極を形成するピン外側部材１４ｂは、キャップ部品１２により覆われた部分の大腿頸部骨において好ましい電流分布を確保するように、キャップ部品１２によって囲まれた空間の縁の近くで、またはその空間内で終わるのが好ましい。

２つのピン部材１４ａ、１４ｂはまた、例えばセラミックまたはＰＴＦＥからなる、短い円筒状スペーサーによって接続され、２つのピン部材の間に表面がピン部材と面一のカラーを有していてもよい。そして、ピックアップコイルの一方の接続導線が前記スペーサーを貫通している。そのようなスペーサーは、ピン部材１４ａ、１４ｂの半径方向位置決めピン（radial dowels）によって固定することができる。

上述の実施形態のキャップ部品１２の内側表面は、図４においてドットで示すように、絶縁材料の層３４によって部分的に覆ってもよい。前記絶縁材料層３４は、固形骨物質の主成分である水酸燐灰石（Ｃａ_５[（ＰＯ）_４]_３ＯＨ）を含む、またはそれからなるものである。これはまた、真空蒸着された二酸化ケイ素、または他の組織適合性絶縁材料からなるものでもよい。絶縁コーティングによって、骨に接触する開放電極領域３６での電流密度を増加させ、かつ／または電流を特定の範囲に限定することが可能となる。

ピンおよび／またはキャップ部品がセラミック等の電気的に非伝導性の材料からなるものであれば、上述の実施形態における組織電極として機能する部品に相当するものとなるように、導電性材料コーティングを施す。

本発明による電気刺激装置を備えた大腿骨頭キャップ・インプラントの断面図である。 図１に対応する、本発明の第２実施形態の図である。 図１に対応する、本発明の第３実施形態の図である。 本発明のさらなる実施形態による大腿骨頭キャップ部品の内側表面の拡大投影図である。

符号の説明

１０…キャップ・インプラント、１２…キャップ部品、１４ａ，１４ｂ…ピン部材、１６…保持装置、１８…ピックアップコイル、２２…電極、２４…絶縁層、２６…絶縁スリーブ、２８…絶縁性円筒状円板、３４…絶縁材料層、３６…開放電極領域、３８…シール剤、４０…環状カラー

Claims (10)

1. 病んだ股関節頭を覆うためのキャップ部品（１２）を有し、かつ、前記股関節頭の頂部に前記キャップ部品を固定するために大腿頸部骨に挿入可能なピン（１４）を有し、もって前記キャップ部品と前記ピンとが組織適合性金属からなる大腿骨頭キャップ・インプラントにおいて、
   ２つの末端部を有し、低周波交流電流をその中に誘導することができるピックアップコイル（１８）が、前記ピン（１４）内に配置され、前記ピックアップコイル（１８）の一方の末端部が前記キャップ部品（１２）に結合され、他方の末端部が第２の組織電極（２２，１４，１４ａ）に結合されていることを特徴とする大腿骨頭キャップ・インプラント。
2. 前記第２の組織電極（２２）が、前記ピン（１４）の外側の凹部内に絶縁されて配置されており、前記第２の組織電極（２２）の外側表面が、前記ピンのくぼんでいない表面と面一であることを特徴とする、請求項１に記載の大腿骨頭キャップ・インプラント。
3. 前記ピン（１４）および前記キャップ部品（１２）が、互いに電気的に絶縁されており、それぞれが前記ピックアップコイル（１８）のそれぞれの末端部に電気的に結合されていることを特徴とする、請求項１に記載の大腿骨頭キャップ・インプラント。
4. 前記ピンが、絶縁体によって互いに電気的に絶縁された２つの部材（１４ａ，１４ｂ）を備え、前記部材のそれぞれが、前記ピックアップコイルのそれぞれの末端部に結合され、組織電極として作用することを特徴とする、請求項１に記載の大腿骨頭キャップ・インプラント。
5. 前記絶縁体が、前記ピンの各部材（１４ａ，１４ｂ）を満たすシール剤（３８）からなることを特徴とする、請求項４に記載の大腿骨頭キャップ・インプラント。
6. 前記絶縁体には、前記ピン部材の向かい合う各端部内へと延び、前記ピックアップコイルの一方の末端部が貫通する絶縁性スペーサーが含まれることを特徴とする、請求項４に記載の大腿骨頭キャップ・インプラント。
7. 前記ピンの一方の部材（１４ａ）が、前記キャップ部品に電気的に結合されていることを特徴とする、請求項４〜６のいずれか１項に記載の大腿骨頭キャップ・インプラント。
8. 前記絶縁体が、表面が前記各ピン部材（１４ａ，１４ｂ）と面一である環状カラー（４０）を有することを特徴とする、請求項４〜７のいずれか１項に記載の大腿骨頭キャップ・インプラント。
9. 前記キャップ部品（１２）の内側表面の一部に、絶縁層（３４）が設けられていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の大腿骨頭キャップ・インプラント。
10. 前記絶縁層（３４）が水酸燐灰石を含むことを特徴とする、請求項９に記載の大腿骨頭キャップ・インプラント。
    

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