JP4699382B2 - 継手軸受 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１のプリアンブルに従い、腰部内補綴物（hip endoprosthesis）に関する。

全体的な腰部内補綴物の場合には、継手頭部を有する補綴脚部（prosthesis stem）が大腿骨に挿入される。継手頭部に対して軸受の外殻として作用する継手軸受が骨盤に移植される。軸受外殻と軸受挿入体とから継手軸受を組み立てることは知られている。その軸受外殻は骨盤への移植に関して最適化され得る一方で、軸受挿入体は継手頭部に対する軸受特性に関して最適化され得る。その場合に、軸受外殻は、骨盤内の軸受外殻によって内方成長（ingrowth）が極力安定可能となるように、骨盤内に形成され、位置決めされる。軸受挿入体は、補綴脚部と、それに応じて患者の大腿骨とが正しい整形外科の姿勢の範囲内において極力離間されるように継手頭部が収容されるような方法で、軸受外殻内で向きを合わせ得る。

欧州特許公開ＥＰ０６６３１９３Ａ１によれば、軸受挿入体が球形の外部表面を有し、その球形の外部表面が、軸受外殻と同一の球形半径の球形の収容空間内に設置される継手軸受が知られている。それゆえ、軸受挿入体が軸受外殻に挿入されるとき、軸受挿入体はその回転軸に対して任意に回転可能であり、その回転軸は収容空間の回転軸に対して任意に傾斜可能である。結果として、軸受外殻が骨構造に従って骨盤内に位置決めされることが可能となっている。軸受挿入体は、大腿骨に挿入される補綴脚部の整形外科における姿勢に応じて、向きを合わせることが可能である。軸受挿入体をその位置に関し軸受外殻内で固定するために、軸受外殻の収容空間の内部の球形表面は、軸受挿入体の外部表面においてかみ合う、先のとがり突き出ている歯を有している。その歯が軸受挿入体の外部表面を突き刺さなければならないため、軸受挿入体の材料選択に関して限界がある。軸受挿入体を軸受外殻の歯に押し当てることは、軸受挿入体が正確に位置決めされた方法で挿入されることを困難にする。

欧州特許公開ＥＰ０６６３１９３Ａ１

本発明の背後にある課題は、軸受挿入体が軸受外殻に対して高精度で高精密に、自由に方向を合わせることを可能とする腰部内補綴物向けの継手軸受を提供することである。

この課題は、請求項１の技術的特徴を有する継手軸受によって、本発明に従って解決される。

本発明の有利な実施形態は、複数の下位の請求項によって提供される。

本発明によれば、継手軸受は軸受挿入体を有しており、軸受挿入体は、その球形の外形表面によって、軸受外殻内における自由な回転と傾斜（チルト）を可能にする。したがって、軸受外殻は、内方成長のための最適条件が得られるように、解剖学と骨盤の構造に応じて移植することができる。軸受挿入体は、軸受外殻内で回転可能であり、その回転軸は軸受外殻の回転軸に対して傾斜可能であり、これにより、挿入された補綴脚部とともに大腿骨が最適な整形外科上の姿勢において配置されるときに、軸受挿入体の回転軸が補綴脚部のシャフト首部の回転軸と整合する。軸受挿入体の球形の外形表面は、収容空間の回転軸に対して同心で配置される外周線に沿って、収容空間の内部表面と接触している。その線接触は、軸受挿入体が収容空間内で素早く回転し、かつ、傾斜することを可能とし、これにより、軸受挿入体は、その位置に関して最適に方向を合わせることができる。一旦、軸受挿入体の方向が合わせられると、軸受挿入体を狭い収容空間に押し当てるには僅かな圧力で十分であり、その際、軸受挿入体は、自己保持の方法で、収容空間内に締め付けられるようになる。この自己保持による締め付けは、高程度の安定性での軸受外殻内における軸受挿入体の固定をもたらす。継手に対する荷重は、軸受挿入体の補助的な押圧を軸受外殻に生じさせ、これにより、軸受外殻の固定が補助的に強化される。

最適に方向が合わされた軸受挿入体の固定は、収容空間に簡易に押し付けられることによって得られるため、この固定は実行するのに容易であり、かつ、いかなる追加の器具や追加の固定手段を要しない。自己保持は、軸受挿入体の収容空間への最小量の変位によって確立され、それにより、軸受挿入体を適所に固定する過程において軸受挿入体の向きの意図しない誤整合が発生し得ない。

移植補綴物の場合に、好ましくない事例では、補綴脚部のすね状の首部（shank neck）が継手軸受の端部と接触する（いわゆるインピンジメント（impingement））。その結果として、補綴脚部は、継手軸受に対して梃子の作用（leverage）が働く。通例の継手軸受の場合には、軸受挿入体が連結適合（interlocking fit）によって軸受外殻内に保持されるが、前記梃子の作用により、全体的な継手軸受は骨盤から梃子で動かされるか、少なくとも骨盤内で緩んだ状態になるという結果になる。本発明によれば、軸受挿入体は軸受外殻の収容空間に単に押し付けられるため、好ましくない事例における梃子の作用は、本発明に係る継手軸受の場合、単に軸受外殻内での軸受挿入体の緩みを生じさせるのみである。軸受が通常の荷重に実質的にさらされているときには、軸受挿入体は、軸受外殻の収容空間に押し戻され、再度確実に締め付けられ、固定される。

好ましい実施形態では、軸受外殻の収容空間の内部表面は、少なくとも接触線の領域において、収容空間の極に向かって狭まる円錐の形態となっている。その結果として、簡易な製造が可能である。さらに、円錐状の表面は、特に効果的な自己保持を確実にする。円錐角度、すなわち、円錐の中心軸と円錐の側部表面の線との間の角度として、軸受外殻と軸受挿入体との材料の組合せに対応する自己保持の角度が選択される。通常、その円錐角度は、材料の組み合わせによるが、およそ４°から１０°の間である。

軸受外殻内において軸受挿入体の確実な締め付けをもたらすために、軸受挿入体と軸受外殻は、硬材料によって形成される。軸受外殻は、好ましくは、例えばチタン合金のような生体親和性材料によって製造される。軸受挿入体に対しては、例えば金属材料またはセラミック材料など、軸受外殻と継手頭部との滑り特性の組合せに対応した材料を選択し得る。

本発明は、以下において、図面に示される好適な実施形態を参照して、より詳細に説明される。図１は、全体の腰部内補綴物（hip endoprosthesis）を示す。図２は、その補綴物の継手軸受の軸断面である。

全体の腰部内補綴物は、骨盤１０に埋め込まれる継手軸受と、大腿骨４０に挿入される補綴脚部１２とからなる。補綴脚部１２は、シャフト首部１４を有し、その上に継手頭部１６が着座し、継手軸受内で保持されることになる。

図２に分離して示される継手軸受は、軸受外殻１８と、軸受挿入体２０とからなる。軸受外殻１８は、本質的に公知の方法で骨盤１０に挿入される。その目的のため、軸受外殻１８は、補助ねじによって骨盤１０内に固定され得る。軸受外殻１８は、その外部表面上にねじ山を有するねじ式軸受の形態とすることができ、図２の例によって示されるように、その外部表面上に適切な構造２２を有して形成される圧入軸受の形態とすることができ、または、例えば欧州特許公開ＥＰ０６６３１９３Ａ１に記述されるように、再作用（re-operation）軸受の形態とすることができる。

実質的に半球形状の軸受外殻１８は、赤道面に対して開放する収容空間２４によって窪みが形成されている。収容空間２４は、軸受外殻１８の中心軸２６に関して回転対称である。収容空間２４は、軸受外殻１８の極に向かう赤道面に配置される開口から狭くなっていく、連続した環状の円錐の形態の内部表面２８を有している。極領域内の収容空間２４の基部３０は平坦にされている。円錐の内部表面２８の円錐角度、すなわち、回転軸２６と内部表面２８の側部の線（lateral line）との間に含まれる角度は、軸受外殻１８と軸受挿入体２０との材料の組合せに依存しつつ、自己保持が生ずるようにして選択される。その角度は、好ましくは、およそ４°から１０°の間である。例えば、金属製の軸受外殻１８の場合には、自己保持が行われる約４．５°の円錐角度が金属製の軸受挿入体２０に対して設けられ、約９．５°の円錐角度がセラミック製の軸受挿入体２０に対して設けられる。

軸受挿入体２０も同様に、実質的に半球形状を有している。軸受挿入体２０の外部表面３２は、少なくとも外部表面３２が収容空間２４の内部表面２８と接触する領域内に、球状で形成される。外部表面３２の径は、接触線３４の位置において内部表面２８の径と一致しており、その接触線３４は、赤道開口面からいくらか（およそ５ミリメートルから１５ミリメートル）離間しながら、収容空間２４内部において回転軸２６に対して同心で延びている。

軸受挿入体２０は、窪みが形成された球状軸受面３６を有しており、継手頭部１６を収容し、かつ、継手頭部１６のための軸受を提供するために設けられる。球状の外部表面３２と、球状軸受面３６とは、軸受挿入体２０の回転軸３８に関して回転対称である。

軸受外殻１８は、図１に示すように骨盤１０に挿入され、骨盤１０内の軸受外殻１８の配置は、解剖学と骨盤１０の構造に応じて選択される。そして、軸受挿入体２０は、軸受外殻１８の収容空間２４に緩く（loosely）挿入される。軸受挿入体２０の外部表面３２は、接触線３４に沿って、収容空間２４の円錐内部表面２８と接触するようになる。さらに、軸受挿入体２０は回転軸３８に対して任意に回転でき、軸受挿入体２０の回転軸３８は軸受外殻１８の中心軸２６に対して任意に傾斜できる。

補綴脚部１２は、大腿骨４０のきれいに仕上げられた骨髄の空洞に打ち込まれ、補綴脚部１２は、その回転位置に関して大腿骨の骨構造に対し、非常に僅かながら適応する。結果として、継手頭部１６とともにシャフト首部４４の位置および向きは、大腿骨に対して固定されるようになる。そして、継手頭部１６は、軸受挿入体２０の球状軸受面３６に挿入され、そして、補綴脚部１２とともに大腿骨４０は、最適な整形外科用の位置に持って行かれる。軸受挿入体２０は、その位置に従って方向を合わせることができる。軸受挿入体２０が最適に方向を合わせられるとすぐに、軸受挿入体２０は、その方向位置において自己保持の方法で締め付けられるように、収容空間２４に向けて軸方向に押し付けられる。

全体の腰部内補綴物を示す図である。 補綴物の継手軸受の軸断面の図である。

符号の説明

１０ 骨盤
１２ 補綴脚部
１４ シャフト首部
１６ 継手頭部
１８ 軸受外殻
２０ 軸受挿入体
２２ 構造
２４ 収容空間
２６ 軸受外殻の中心軸
２８ 内部表面
３０ 極領域の基部
３２ 外部表面
３４ 接触線
３６ 球状軸受面
３８ 軸受挿入体の回転軸
４０ 大腿骨

Claims (4)

1. 腰部内補綴物のための継手軸受であって、骨盤（１０）に移植可能な軸受外殻（１８）と、継手頭部（１６）に対して軸受を提供する軸受挿入体（２０）と、前記軸受外殻（１８）の収容空間（２４）内に着座する前記軸受挿入体（２０）の球状の外部表面（３２）とを有し、
   前記軸受挿入体（２０）の外部表面（３２）は、前記収容空間（２４）の回転軸（２６）に対して同心である接触線（３４）において、収容空間（２４）の内部表面（２８）と接触し、
   前記接触線（３４）の領域における収容空間（２４）の内部表面（２８）は、その領域における曲率半径が前記軸受挿入体（２０）の外部表面（３２）の球径よりも常に大きくなるように、収容空間（２４）の極に向かって狭まっており、
   前記軸受挿入体（２０）は、収容空間（２４）内において、自己保持の方法で固定されるようにして配置されることを特徴とする
   継手軸受。
2. 前記収容空間（２４）の内部表面（２８）は、前記接触線（３４）の領域内の円錐形状（無限の曲率半径）を有していることを特徴とする
   請求項１記載の継手軸受。
3. 円錐形に狭めている前記収容空間（２４）の内部表面（２８）の円錐角度は、前記軸受外殻（１８）と前記軸受挿入体（２０）との材料の組合せによる自己保持の角度であることを特徴とする
   請求項２記載の継手軸受。
4. 円錐の内部表面（２８）の前記円錐角度が４°と１０°の間であることを特徴とする
   請求項３記載の継手軸受。

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