JP4417818B2 - 被覆された関節内部人工器官 - Google Patents

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Description

本発明は、金属コアと共に関節部を有する関節内部人工器官であって、前記金属コアは、関節の機能の遂行の際に、もう一つの関節部上で回転し、および／またはスライドする領域において、ガラスセラミックで被覆されている関節内部人工器官に関する。
関節のこのような内部人工器官の典型例は、人工の膝関節、肩関節、およびとりわけ人工股関節である。
この分野において、種々の材料の対、たとえば骨盤の股関節ソケット（寛骨臼）内のポリエチレンのインレーの形態のスライディング・パートナーと金属の関節ボール、同様に寛骨臼内の硬いセラミックまたは多層のセラミック挿入物と硬いセラミックの関節ボールが、長い間既知であった。
現在、以前の通り、スライディング・パートナーのうちの1つの摩耗現象が問題となっている。明らかに、これらは小さいが、測定することができ、概して、数年後に少なくとも一方の関節部の交換が必要となる。これは、患者に対して厳しい負担となるだけでなく、かなりのコスト要因となる。
したがって、本発明の目的は、初めに述べた種類の関節内部人工器官であって、長い間安定で、かつ摩耗に耐性であり、さらに高い強度の関節の成分を有する関節内部人工器官を提供することである。さらに、これらの有利な性質を有する関節部の対が与えられるはずである。
この目的は、請求項１の特徴を有する関節内部人工器官によって達成される。別の解決法が、請求項2および3において与えられる。
3つ全ての提唱された解決法は、金属コアと共に関節部を有する関節内部人工器官であって、前記金属コアは、関節の機能の遂行の際に、もう一つの関節部上で回転し、および／またはスライドする領域において、ガラスセラミックで被覆されている、関節内部人工器官を提供する。
第1の解決法によれば、以下に記載される組成物が提唱される：
SiO2 45.0〜50%
Al2O3 15.0〜20.0%
Zr02 8.0〜12.0%
K2O 8.0%
Na20 7.5%
CaO 2.5%
TiO2 1.5%
および、さらに12.5%までの残りの量のMnO2および／またはFe2O3および／またはCo2O3。
この組成物において最も大きな部分は、ガラス部SiO2であり、これを使用することにより、金属の基礎に対する接着が、最前部で抵抗する。成分Al2O3およびZrO2は、実質的に摩耗特性に影響を及ぼす。
このガラスセラミックの組成物は、3つの解決法の提案のうちで最も硬いものである。同様に金属コアを伴う他方の関節部に対して、同じ組成のガラスセラミック多層の混合物で被覆することができるので、いわゆる生物工学システムを示す。記載したガラスセラミック組成物を有する関節人工器官については、15〜20年の耐用年数が予想される。
第2の解決法提案によれば、以下のガラスセラミックの組成物が提案される：
SiO2 35.0〜55.0%
Al2O3 15.0〜25.0%
TiO2 10.0〜14.0%
Na2O 7.5%
K2O 7.0%
ZrO2 1.0〜5.0%
CaO 0.5%
およびさらに、24%までの残りの量のMnO2および／またはFe2O3および／またはCo2O3および／またはCuO。
この系は、第1に、被覆が第1に指定したものよりもいくぶん軟らかいという点において、第1の解決法の提案と異なる。しかし、決定的な相違は、TiO2が実質的に高い混合物である。従って、明らかに少ないが、避けられない摩耗が体に許容される。したがって、この系は、抗アレルギー性として示される。これとともに備えられる関節内部人工器官の耐用年数は、第1の関節内部人工器官のものよりもいくぶん短いことが分かるであろう。また、このガラスセラミック多層の混合物のこの系は、非常に硬いので、同様に金属コアを伴う他方の関節部を第1の関節部と同じ組成物のガラスセラミック多層の混合物で被覆することもできる。
第3の提案によれば、第1の関節部は、以下の組成物のガラスセラミックで被覆される：
SiO2 50.0〜60.0%
Al2O3 5.0〜10.0%
ZrO2 5.0〜10.0%
Na2O 8.0%
CaO 6.0%
TiO2 3.0〜5.0%
K2O 2.0%
Sb2O3 0.5%
およびさらに、20.5%までの残りの量のMnO2および／またはFe2O3および／またはCo2O3および／またはCuOおよび／またはCeO2。
この変形例は、その他の2つの変形例と比較して最も軟らかい材料を利用できる。15年までの耐用年数が、同様に予想される。材料が相対的に柔らかいため、好ましくは、その上で第1の関節部が回転し、および／またはスライドする他方の関節部は、上述した組成物のガラスセラミック多層の混合物よりも硬いセラミックでできたスライディング・パートナーを有するものが提供される。この場合、多層のセラミックは、たとえばEP0 502 282 Cによって知られるスライディング・パートナーであることが特に好ましい。あるいは、ポリエチレンでできているスライディング・パートナーは、第2の関節部においてこの目的のために使用することができる。したがって、構築された関節内部人工器官は、平均的な患者に移植される標準的な内部人工器官として示されてもよい。同様に、これは、内部人工器官が、特にセラミック成分を有するよりも明らかに高い成分の強度を有する、金属に対して金属、ポリエチレンに対して金属、ポリエチレンに対してセラミック、その他の対によって作製された既知の関節よりも長い耐用年数を有する。
関節部の金属コアは、コバルト-クロム-モリブデン合金を含む場合が、特に好ましい。すなわち、この金属に対する被覆の粘着強度は、非常に高いことが分かっており、その結果、被覆に対する損傷、たとえば剥離は、ほとんど起こりそうにない。
全ての変形例において、被覆の厚さは、200μm〜600μmであることが好ましい。1年あたり5μm〜8μmの平均摩耗を有し、従来技術に従った材料の対によって達することは困難である極めて長い耐用年数を生じる。

Claims (8)

  1. 金属コアと共に関節部を有する関節内部人工器官であって、前記金属コアは、関節の機能の遂行の際に、もう一つの関節部上で回転し、および／またはスライドする領域において、以下の組成物（重量%のもの）のガラスセラミックで被覆されている、関節内部人工器官：
    SiO2 45.0〜50%
    Al2O3 15.0〜20.0%
    ZrO2 8.0〜12.0%
    K2O 8.0%
    Na2O 7.5%
    CaO 2.5%
    TiO2 1.5%
    および、さらに12.5%までの残りの量のMnO2および／またはFe2O3および／またはCo2O3。
  2. 金属コアと共に関節部を有する関節内部人工器官であって、前記金属コアは、関節の機能の遂行の際に、もう一つの関節部上で回転し、および／またはスライドする領域において、以下の組成物（重量%のもの）のガラスセラミックで被覆されている、関節内部人工器官：
    SiO2 35.0〜55.0%
    Al2O3 15.0〜25.0%
    TiO2 10.0〜14.0%
    Na2O 7.5%
    K2O 7.0%
    ZrO2 1.0〜5.0%
    CaO 0.5%
    およびさらに、24%までの残りの量のMnO2および／またはFe2O3および／またはCo2O3および／またはCuO。
  3. 金属コアと共に関節部を有する関節内部人工器官であって、前記金属コアは、関節の機能の遂行の際に、もう一つの関節部上で回転し、および／またはスライドする領域において、以下の組成物（重量%のもの）のガラスセラミックで被覆されている、関節内部人工器官：
    SiO2 50.0〜60.0%
    Al2O3 5.0〜10.0%
    ZrO2 5.0〜10.0%
    Na2O 8.0%
    CaO 6.0%
    TiO2 3.0〜5.0%
    K2O 2.0%
    Sb2O3 0.5%
    およびさらに、20.5%までの残りの量のMnO2および／またはFe2O3および／またはCo2O3および／またはCuOおよび／またはCeO2。
  4. 前記被覆の厚さが、200〜600μmである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の関節内部人工器官。
  5. 前記他方の関節部が、同様に、第1の関節部と同じ組成物のガラスセラミック多層の混合物で被覆された金属コアを有する、請求項1または2に記載の関節内部人工器官。
  6. 前記他方の関節部がセラミックを含むスライディング・パートナーを有する、請求項3に記載の関節内部人工器官。
  7. 前記他方の関節部がポリエチレンを含むスライディング・パートナーを有する、請求項3に記載の関節内部人工器官。
  8. 前記関節部の前記金属コアがコバルト-クロム-モリブデン合金を含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載の関節内部人工器官。
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