JP5442334B2 - 軸回転が増大した整形外科的膝関節プロテーゼ - Google Patents

Description

開示の内容

〔関連する米国特許出願への相互参照〕
２００８年６月３０日出願の、Shouchen Dun による、「Tibial Bearing Having Increased Axial-Rotation」と題された米国特許出願第ＸＸ／ＸＸＸ，ＸＸＸ号に対して、相互参照が行われ、この米国特許出願の全体が、参照により本明細書に組み込まれる。

〔技術分野〕
本開示は、概して、整形外科的プロテーゼに関し、特に、膝関節置換手術で用いられる後方安定型整形外科的プロテーゼに関する。

〔背景〕
関節形成術は、周知の外科処置であり、この処置により、罹患および／または損傷した自然の関節が、プロテーゼ関節と置換される。典型的な膝関節プロテーゼは、脛骨トレー、大腿骨構成要素、および脛骨トレーと大腿骨構成要素との間に位置付けられたポリマーインサートまたはベアリングを含む。膝関節プロテーゼは、一般的に、患者の関節の自然な動きを再現するように設計される。しかしながら、患者の関節への損傷のひどさに応じて、様々な可動性の整形外科的プロテーゼを用いることができる。例えば、ある患者では、整形外科処置中に、後十字靭帯が、損傷されるか、欠損されるか、または除去される場合がある。このような場合、典型的には大腿骨に対する脛骨の後方運動を禁止または制限する、後方安定型膝関節用整形外科的プロテーゼを用いることができる。

〔概要〕
一態様によると、整形外科的プロテーゼは、内側顆および外側顆を有する大腿骨構成要素を含むことができる。内側顆は外側側壁を含むことができ、外側顆は内側側壁を含むことができる。外側側壁および内側側壁は、内側顆と外側顆との間に顆間ノッチを画定することができる。加えて、内側側壁および外側側壁は、横断面において先細になっていてよい。例えば、内側側壁および外側側壁は、横断面において前方‐後方方向に、互いに向かって先細になっている。

いくつかの実施形態では、大腿骨構成要素は、内側顆と外側顆との間で画定された後方カムおよび前方壁を含みうる。前方壁は、内側顆の外側側壁、および外側顆の内側側壁に接続されることができる。顆間ノッチは、後方カムのカム面の内側‐外側中心点から前方壁の内側‐外側中心点まで延在する第１の線分により定められる、横断面で見た場合の長さを有しうる。加えて、顆間ノッチは、第１の線分に直交し、かつ第１の線分を二等分する第２の線分により定められた、第１の幅を有することができ、第２の線分は、内側側壁から外側側壁まで延在している。さらに、顆間ノッチは、第１の線分に直交し、かつ第２の線分の後方の第１の線分上のある点で第１の線分を横切る第３の線分により定められた、第２の幅を有することができる。第３の線分は、内側側壁から外側側壁まで延在していてよい。いくつかの実施形態では、顆間ノッチの第１の幅は、顆間ノッチの第２の幅より大きくてよい。例えば、顆間ノッチは、前方幅および後方幅を有することができる。前方幅は、いくつかの実施形態では、後方幅より大きくてよい。加えて、いくつかの実施形態では、大腿骨構成要素は、後方カムを含みうる。そのような実施形態では、後方カムは、内側‐外側方向において凹状であるカム面を有しうる。

別の態様によれば、整形外科的プロテーゼの大腿骨構成要素は、整形外科的プロテーゼの脛骨ベアリングと関節接合するように構成されることができる。大腿骨構成要素は、一対の離間した顆を含むことができる。離間した顆のそれぞれは、顆表面を有することができる。大腿骨構成要素は、離間した顆の顆表面間に画定されたカムボックスも含むことができる。カムボックスは、内部内側側壁（inner medial sidewall）、内部外側側壁（inner lateral sidewall）、内部前方壁、および後方カムを有しうる。内部前方壁は、内部内側側壁と内部外側側壁との間で定められた幅を有することができる。加えて、後方カムは、内側側壁と外側側壁との間で定められた幅を有しうる。いくつかの実施形態では、内部前方壁の幅は、後方カムの幅より大きくてよい。

加えて、いくつかの実施形態では、カムボックスの内部内側側壁および内部外側側壁は、横断面において先細になっている。例えば、カムボックスの内部内側側壁および内部外側側壁は、前方‐後方方向において互いに向かって先細になっていてよい。加えて、いくつかの実施形態では、後方カムは、内側‐外側方向において凹状に湾曲しているカム面を含みうる。カム面は、いくつかの実施形態では、矢状面において凸状に湾曲することもできる。

さらなる態様によると、整形外科的プロテーゼは、脛骨トレーに連結されるように構成された脛骨ベアリングと、脛骨ベアリングと関節接合するように構成された大腿骨構成要素と、を含むことができる。脛骨ベアリングは、プラットホーム、およびプラットホームから上向きに延びる突起（spine）を含むことができる。突起は、内側側壁および外側側壁を含みうる。大腿骨構成要素は、内部内側側壁および内部外側側壁により画定されるカムボックスを含むことができる。いくつかの実施形態では、突起の内側側壁および外側側壁は、横断面において先細になっていてよい。加えて、いくつかの実施形態では、カムボックスの内部内側側壁および内部外側側壁は、横断面において先細になっていてよい。例えば、いくつかの実施形態では、突起の内側側壁および外側側壁は、前方‐後方方向において先細になっていてよく、カムボックスの内側側壁および外側側壁は、前方‐後方方向において先細になっていてよい。

いくつかの実施形態では、プラットホームは、横断面で見ると、前方‐後方方向に定められた中心線軸（centerline axis）を有しうる。加えて、いくつかの実施形態では、突起は、プラットホームの中心線軸に対して角度を付けられた長さ方向軸を有しうる。カムボックスは、いくつかの実施形態では、内部前方壁および後方カムを含むことができる。内部前方壁は、内部内側側壁と内部外側側壁との間で定められた幅を有しうる。後方カムは、内部内側側壁と内部外側側壁との間で定められた幅を有しうる。いくつかの実施形態では、内部前方壁の幅は、後方カムの幅よりも大きくてよい。

加えて、いくつかの実施形態では、プラットホームは、前方リムを含んでよく、突起は、横断面で見た場合に、突起の後方カム面の内側‐外側中心点から、プラットホームの前方リムの内側‐外側中心点まで延在する第１の線分により定められた長さを有しうる。突起は、第１の線分に直交し、かつ第１の線分を二等分する第２の線分により定められた、第１の幅も有することができる。第２の線分は、突起の内側側壁から外側側壁まで延在することができる。加えて、突起は、第１の線分に直交し、かつ第２の線分の後方の第１の線分上のある点で第１の線分を横切る第３の線分により定められた、第２の幅を有しうる。第３の線分は、突起の内側側壁から外側側壁まで延在することができる。いくつかの実施形態では、突起の第１の幅は、突起の第２の幅より大きくてよい。さらに、いくつかの実施形態では、大腿骨構成要素のカムボックスの前方壁の幅は、突起の第１の幅より大きくてよい。

いくつかの実施形態では、脛骨ベアリングの突起は、後方カム面を含むことができる。そのような実施形態では、後方カム面は、横断面において凸状に湾曲していてよい。加えて、そのような実施形態では、大腿骨構成要素の後方カムは、最初に第１の屈曲度で脛骨ベアリングの後方カム面に接触するように構成された、カム面を含むことができる。後方カムのカム面は、内側‐外側方向において凹状に湾曲していてよい。加えて、大腿骨構成要素は、第１の屈曲度よりも大きい屈曲度の範囲の間中（during a range of degrees of flexion）、脛骨ベアリングの突起により定められた軸の周りで回転するように構成されることができる。

いくつかの実施形態では、カムボックスの内部内側側壁は、第１の屈曲度で突起の内側側壁に接触することができる。加えて、または代わりに、カムボックスの内部外側側壁は、第１の屈曲度で突起の外側側壁に接触することができる。いくつかの実施形態では、第１の屈曲度は、約３０°であってよい。

詳細な説明は、特に添付図面を参照している。

〔図面の詳細な説明〕
本開示の概念は、様々な改変および代替形態が可能であるが、本開示の具体的な例示的実施形態が、図面に例として示されており、本明細書中で詳細に説明されるであろう。しかしながら、本開示を、開示された特定の形態に制限することは意図しておらず、それどころか、添付の特許請求の範囲により定められるような、本発明の趣旨および範囲に属するすべての改変、等価物、および代替案を含むことが意図されていることが、理解されるべきである。

前方、後方、内側、外側、上方、下方などといった、解剖学的基準（anatomical references）を表す用語は、本明細書で説明される整形外科的インプラント、および患者の自然な解剖学的構造の双方に関して本開示全体で使用されることができる。そのような用語は、解剖学研究および整形外科分野の双方における、十分に理解された意味を有する。明細書および特許請求の範囲におけるこのような解剖学的参照用語の使用は、特に注記がなければ、それら用語の十分理解された意味と一致することが意図されている。

まず図１を参照すると、一実施形態では、後方安定型整形外科的膝関節プロテーゼ１０は、脛骨インサートまたはベアリング１２と、大腿骨構成要素１４と、いくつかの実施形態では脛骨トレー（不図示）と、を含む。大腿骨構成要素１４は、使用中、脛骨ベアリング１２と関節接合するように構成されている。詳細には、膝関節プロテーゼ１０は、以下でさらに詳細に論じるように、患者の膝の屈曲中、脛骨ベアリング１２に対する大腿骨構成要素１４の外部軸回転を促進するように構成されている。

整形外科的膝関節プロテーゼ１０は、左膝関節プロテーゼとして例示されており、また左膝関節プロテーゼに関して以下で論じられていることが認識されるべきであり、左膝関節プロテーゼは、患者の左膝関節に取って代わるように構成されているものである。しかしながら、他の実施形態では、整形外科的膝関節プロテーゼ１０は、患者の右膝関節に取って代わるように構成された右膝関節プロテーゼとして具体化されてよい。それとは関係なく、本明細書中で論じられ例示される概念および特徴は、左膝関節用整形外科的プロテーゼおよび右膝関節用整形外科的プロテーゼ双方に適用可能であることが、認識されるべきである。

脛骨ベアリング１２は、例証的には、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）などのポリマー材料から形成されるが、他の実施形態では、セラミック材料、金属材料、生物工学により作られた材料、または同種のものなど、他の材料から形成されてよい。加えて、例証的実施形態では、脛骨ベアリング１２は、脛骨トレーに対して回転することを制限または禁止されうる、固定された脛骨ベアリングとして具体化される。

図１に示されるように、脛骨ベアリング１２は、上側ベアリング表面１８および下部表面２０を有するプラットホーム１６を含む。例証的には、ベアリング１２は、回転しない構成で脛骨ベアリング１２を脛骨トレーに固定するための、他の装置または特徴部も含みうる。脛骨ベアリング１２の上側ベアリング表面１８は、内側ベアリング表面２４、および外側ベアリング表面２６を含む。内側ベアリング表面２４および外側ベアリング表面２６は、以下でさらに詳細に論じるように、大腿骨構成要素１４の、対応する内側顆４４および外側顆４６を受容するか、または別様にそれら顆に接触するように構成されている。したがって、ベアリング表面２４、２６は、いくつかの実施形態では、凹状の輪郭を有しうる。

ベアリング１２の突起３０が、プラットホーム１６から上向きに延びており、ベアリング表面２４、２６間に位置付けられている。突起３０は、前方表面３２、後方カム面３４、内側側壁３６、および外側側壁３８を含む。突起３０は、上方表面４０をさらに含む。例証的には、図２に示されるように、突起３０が後方に延びるにつれて、突起３０は、プラットホーム１６の内側ベアリング表面２４に向かって角度を付けられている。言い換えれば、突起３０は、横断面において、突起３０の前方表面３２から後方カム面３４へと内側に角度を付けられている。したがって、突起３０の長さ方向軸４２は、横断面で見ると、前方‐後方方向に延びるプラットホーム１６の中心線軸４５に対して角度を付けられている。長さ方向軸４２および中心線軸４５は、長さ方向軸４２と中心線軸４５との間で角度４７を定めている。いくつかの実施形態では、突起３０は、角度４７が約５°より大きくなるように構成されている。例えば、特定の一実施形態では、角度４７は、約８°である。加えて、別の特定の実施形態では、角度４７は、約１０°〜約１５°である。しかしながら、中心線軸４２、４５間の角度を任意の適切な角度にすることは、本開示の範囲内である。以下でさらに詳細に論じるように、突起３０の角度４７は、脛骨ベアリング１２に対する大腿骨構成要素１４の外方軸回転（outward axial rotation）を容易にする。特に、大腿骨構成要素１４の軸回転の量は、突起３０の度合すなわち角度４７に関連している。言い換えれば、整形外科的プロテーゼの屈曲中の回転量の増加は、角度４７を増大させることにより得ることができるのに対して、屈曲中の回転量の減少は、角度４７を減少させることにより得ることができる。

再び図２を参照すると、脛骨ベアリング１２の突起３０はまた、横断面において前方‐後方方向に先細になっている。言い換えれば、突起３０の内側表面および外側表面すなわち内側側壁３６および外側側壁３８は、突起３０の前方表面３２から、突起３０の後方表面３４へと互いに向かって集まっている。例えば、いくつかの実施形態では、表面３６、３８は、それぞれの平面を定めることができ、これらの平面は、互いに向かって先細になっており、突起３０の後方のある場所で互いに交差するように構成されている。

したがって、突起３０は、前方‐後方方向に、実質的に減少する幅を有しうる。すなわち、突起３０は、後方幅より大きな前方幅を有することができる。例えば、一実施形態では、突起３０は、後方カム面３４の中心点２０２からプラットホーム１６の前方リム２０６の中心点２０４まで延在する線分２００により定められた、横断面で見た場合の長さを有することができる。突起３０は、外側側壁３８から内側側壁３６まで延在する線分２０８により定められた、例証的な前方幅も有する。線分２０８は、線分２００に直交しており、線分２００を二等分している。突起３０は、外側側壁３８から内側側壁３６まで延在する線分２１０により定められた、（前方幅に対する）例証的な後方幅も有する。線分２１０は、線分２００に直交しており、線分２０８に対して後方に位置付けられている。いくつかの実施形態では、突起３０の前方幅は、突起３０の後方幅より大きい。すなわち、線分２０８の長さは、線分２１０の長さより長い。例えば、いくつかの実施形態では、線分２０８は、線分２１０の長さより少なくとも０．１ｍｍだけ長い長さを有しうる。したがって、いくつかの実施形態では、突起３０は、前方から後方の方向に角度を付けられ、また先細になっていてよい。

次に図２〜図４を参照すると、突起３０の後方カム面３４は、矢状面において凹状であり（図３を参照）、横断面において凸状である（図２を参照）。言い換えれば、図２に示されるように、突起３０の後方カム面３４は、外に向かって後方にたわんで（bows）、突起３０の後方表面３４の凸状上方エッジ６０、および突起３０の後方表面３４の凸状下方エッジ６２を画定する。以下でさらに詳細に論じるように、横断面における突起３０の後方表面３４の、この後方のたわみは、脛骨ベアリング１２の突起３０が大腿骨構成要素１４の後方カム６４と相互に作用する際の屈曲中に、脛骨ベアリング１２に対する大腿骨構成要素１４の軸回転も容易にする。さらに例証的には、突起３０の、外方に湾曲した後方表面３４は、脛骨ベアリング１２に対する大腿骨構成要素１４の軸回転中の、エッジへの荷重（edge loading）を妨げるように働くことができる。

次に図５および図６を参照すると、プラットホーム１６の内側顆ベアリング表面２４および外側顆ベアリング表面２６は、矢状面において凹状に湾曲している。いくつかの実施形態では、外側顆ベアリング表面２６は、内側顆ベアリング表面２４に対して、表面２６の後方領域ではあまり束縛されていない（less constrained）。例えば、図５に示されるように、矢状面における内側ベアリング表面２４は、第１の曲率半径７０により定められうる。加えて、いくつかの実施形態では、矢状面における内側ベアリング表面２４の後方半部は、第２の曲率半径７２により定められうる。しかしながら、２つの曲率半径７０、７２が開示されているが、単一の曲率半径によって、または任意の適切な数の曲率半径によって定められた外側内側表面（lateral medial surface）２４を設けることは、本開示の範囲内であることが、認識されるべきである。例証的には、第２の曲率半径７２は、第１の曲率半径７０より小さい。しかしながら、内側ベアリング表面の前方部分および後方部分が任意の適切な曲率半径を有することは、本開示の範囲内である。

さらに例証的には、図６に示されるように、外側ベアリング表面２６は、矢状面において第３の曲率半径７４により定められている。例証的には、矢状面における外側ベアリング表面２６の後方および前方半部は、同じ曲率半径７４により定められている。しかしながら、複数の曲率半径を定める外側ベアリング表面を有する脛骨ベアリングを含むことは、本開示の範囲内である。例証的には、内側ベアリング表面２４の後方半部の第２の後方曲率半径７２は、外側ベアリング表面２６の後方半部の第３の後方曲率半径より小さい。第３の曲率半径７４は、内側ベアリング表面２４の第１の曲率半径７０より大きいか、小さいか、または概してそれに等しくてよい。例えば、一実施形態では、曲率半径７４は、曲率半径７０より少なくとも０．５ｍｍだけ大きい。しかしながら、外側ベアリング表面２６の後方半部が、内側ベアリング表面２４の後方半部の曲率半径より大きい任意の適切な曲率半径を有することは、本開示の範囲内である。それゆえに、内側ベアリング表面２４の後方領域は、外側ベアリング表面２６の後方領域より束縛されている。したがって、外側ベアリング表面２６の、あまり束縛されていない後方領域は、以下でさらに詳細に論じるように、深い屈曲または後期屈曲（deep or late flexion）における大腿骨構成要素１４の外方軸回転を容易にする。

次に図７および図８を見ると、大腿骨構成要素１４は、患者の大腿骨の遠位端部の、外科的に準備された表面（不図示）に連結されるように構成されている。大腿骨構成要素１４は、骨接着剤または他の取付手段を用いて、患者の大腿骨に固定されうる。大腿骨構成要素１２は、例証的には、コバルトクロムまたはチタンなどの金属材料から形成されるが、他の実施形態では、セラミック材料、ポリマー材料、生物工学により作られた材料、または同種のものなど、他の材料から形成されうる。

大腿骨構成要素１４は、それぞれの内側および外側顆表面８８、９０を有する一対の離間した内側顆４４および外側顆４６を有する、関節接合表面８０を含む。使用の際、顆４４、４６は、患者の大腿骨の自然の顆に取って代わり、脛骨ベアリング１２のプラットホーム１６の、対応するベアリング表面２４、２６上で関節接合するように構成されている。

顆４４、４６は、顆４４、４６間に顆間ノッチまたは凹部８２を画定するように離間している。後方カム６４は、顆間ノッチ８２に位置付けられている。後方カム６４は、大腿骨構成要素１４の後ろ側を向いて位置しており、以下でさらに詳細に説明されるように、屈曲中、脛骨ベアリング１２の突起３０の後方カム面３４に係合するか、または別様に接触するように構成されたカム面８７を含む。

例証的には、大腿骨構成要素の後方カム面８７は、図７に例示されるように、内側‐外側方向において凹状に湾曲している。突起３０の後方カム面３４は、図４に例示されるように、横断面において凸状である。例証的には、カム面８７、３４の曲率半径は、プロテーゼのサイズ、脛骨インプラント１２の突起３０の関節接合表面の形状もしくは幾何学的外形、カム６４の関節接合表面の形状もしくは幾何学的外形、および／または同種のものなど、いくつかの基準によって決まることができる。

顆間ノッチ８２は、カムボックス９２により画定される。カムボックス９２は、内側顆９０の外側エッジに接続された内部内側壁９６と、外側顆８８の内側エッジに接続された内部外側壁９４と、を含む。カムボックス９２は、前方壁８６も含み、前方壁８６は、いくつかの実施形態では、前方カムとして具体化されうる。そのような実施形態では、前方カムは、前方カム面１０２を含む。カムボックス９２は、後方カム６４も含み、後方カム６４は、カムボックス９２の内部後方「壁」を形成する。

カムボックス９２は、上方壁９８も含む。例証的には、上方壁９８は、上方壁９８を貫通して形成された孔１００を含む。孔１００は、患者の大腿骨にあけられたボア内部に受容されるべき大腿骨ステム（不図示）を受容するように構成される。加えて、図７に示されるように、カムボックス９２は、外部内側側壁９７および外部外側側壁９５を含む。

前方壁８６が前方カムとして具体化される実施形態では、カム面１０２は、図７に示されるように、内側‐外側方向において概ねまっすぐであってよい。しかしながら、湾曲したカム面を含むことも、本開示の範囲内である。例証的には、前方カム８６のカム面１０２は、伸展中、脛骨ベアリング１２の突起３０の前方表面３２と相互に作用することができる。さらに例証的には、大腿骨構成要素は、凸状前方カム８６を有するカムボックス９２を含むが、脛骨ベアリングの突起の、対応する前方表面と相互に作用するように別の適切なカム面を有する前方カムを含むことは、本開示の範囲内である。さらに、前方カムのないカムボックスを設けることは、本開示の範囲内である。言い換えれば、後方カム６４などの後方カムのみを有するカムボックスを設けることは、本開示の範囲内である。

再び図７および図８を参照すると、カムボックス９２の内部内側側壁９６および内部外側側壁９４は、横断面において先細になっている。詳細には、側壁９４、９６は、大腿骨構成要素１４の前側から大腿骨構成要素１４の後ろ側へと、互いに向かって先細になっている。したがって、内側側壁９６は、大腿骨構成要素１４のカムボックス９２の長さ方向軸１０４に対して角度を付けられている。外側側壁９４は、大腿骨構成要素１４のカムボックス９２の長さ方向軸１０４に対して同様に角度を付けられている。

例証的には、カムボックス９２は、後方幅１０６、および前方幅１０８を有する。後方幅１０６は、内側側壁９６と外側側壁９４との間の後方カム６４の幅に等しくてよい。同様に、前方幅１０８は、内側側壁９６と外側側壁９４との間の前方壁８６の幅に等しくてよい。図７および図８に示されるように、前方幅１０８は、後方幅１０６より大きい。例えば、いくつかの実施形態では、前方幅１０８は、後方幅１０６より０．５ｍｍ以上だけ大きくてよい。しかしながら、カムボックスの前方幅より小さい任意の適切な後方幅を有するカムボックスを含むことは、本開示の範囲内である。突起３０と同様に、カムボックス９２の長さ方向軸１０４に垂直である、カムボックス９２の内側側壁９６と外側側壁９４との間の距離は、後方方向に減少することにも注意されたい。

例証的には、側壁９４、９６間のカムボックス９２の内側‐外側幅は、同様の前方‐後方位置に沿った突起３０の内側‐外側幅より大きい。詳細には、概ねカムボックス９２の前方半部において測定されたカムボックス９２のあらゆる幅は、突起３０の最も広い部分、すなわち前方幅２０８より広い。したがって、突起３０は、初期屈曲中に、大腿骨構成要素１４が中立の軸方向位置にとどまることができる、すなわち、脛骨構成要素１２上で大腿骨構成要素１４が回転することができないように、概して、初期屈曲（early flexion）ではカムボックス９２の側壁９４、９６に接触しない。例えば、いくつかの実施形態では、大腿骨構成要素１４は、第１の膝屈曲３０度（first 30 degrees of knee flexion）の間中、中立の軸方向位置にとどまることができる。しかしながら、膝屈曲のあらゆる適切な部分（any suitable portion of the knee flexion）の間中、大腿骨構成要素が中立の軸方向位置にとどまる、膝関節プロテーゼを含むことは、本開示の範囲内である。言い換えれば、膝屈曲３０度の前または後のある時に、大腿骨構成要素の外方軸回転を容易にする膝関節プロテーゼを含むことは、本開示の範囲内である。

前記のとおり、大腿骨構成要素１４は、脛骨ベアリング１２上で関節接合し、比較的後期の屈曲では、外に向かって軸方向に回転させられる。例証的には、前記のとおり、脛骨ベアリング１２の、角度を付けられた先細の突起３０、ならびに、大腿骨構成要素の先細のカムボックス９２は、脛骨ベアリング１２上での大腿骨構成要素１４の外方軸回転を促進するように協働する。さらに、外側ベアリング表面２６の、あまり束縛されていない後方部分も、屈曲中の大腿骨構成要素のこのような外方軸回転を促進する。加えて、突起３０のカム面３４は、横断面において後方に湾曲しており、大腿骨構成要素１２の後方カム６４は、横断面においてカム面３４上で関節接合し、このため、突起３０の周りでの大腿骨構成要素１４の回転がさらに容易になる。

例えば、脛骨ベアリング１２の、角度を付けられた先細の突起３０は、図１１および図１２に示されるように、屈曲中に、先細のカムボックス９２と協働して、脛骨構成要素１２上での大腿骨構成要素１４の軸回転を容易にする。例証的には、突起３０は、大腿骨構成要素１４の、カムボックス９２により実質的に画定されている、顆間ノッチ８２内部に位置付けられる。例証的には、前記のとおり、カムボックス９２は、初期膝屈曲中に、大腿骨構成要素１４が脛骨ベアリング１２に対して、中立の軸方向位置にとどまることができる、すなわち０度回転を有することができるように、十分に広い。例えば、図９および図１０に示されるように、大腿骨構成要素１４は、屈曲０度で軸方向中立位置にある。この軸方向に中立の位置は、前記の通り、ほぼ第１の屈曲３０度の間中、維持される。言い換えれば、カムボックス９２は、突起３０が初期屈曲中にカムボックス９２の側壁９４、９６に係合することを妨げるのに十分に広い。

屈曲約３０度で、カムボックス９２の側壁９４、９６は、突起３０の側壁３６、３８と係合し始める。したがって、角度を付けられた突起３０は、カムボックス９２と相互に作用して、大腿骨構成要素１４を誘導し、脛骨ベアリング１２上で外方に大腿骨構成要素１４を軸方向に回転させる。さらに例証的には、突起３０の先細の側壁３６、３８、およびカムボックス９２の先細の側壁９４、９６は、互いと協働して、角度を付けられた突起３０に適切に適応する。

したがって、角度を付けられた突起３０は、膝の比較的後期の屈曲中、図１１に示されるように、外方、または、概して反時計回り方向１２０への、大腿骨構成要素１４の回転を容易にする。膝が屈曲し続けると、カムボックス９２の側壁９４、９６、および突起３０の側壁３６、３８は、互いに係合し続け、大腿骨構成要素１４の、徐々に増大した軸回転を生じる。以下に言及されるとおり、このプロセスは、脛骨ベアリング１２の外側ベアリング表面２６の、あまり束縛されていない後方部分によって容易になる。屈曲中の、大腿骨構成要素１４と脛骨ベアリング１２との間の回転の量は、脛骨ベアリング４５の中心線軸と突起４２の中心線軸との間の突起３０の角度４７の度合に基づいて調節されうる。例えば、脛骨ベアリング１２上での大腿骨構成要素１４の回転量の増加は、突起３０の角度４７を増大させることにより得ることができる。

前記のとおり、脛骨ベアリング１２の内側ベアリング表面２４および外側ベアリング表面２６の曲率半径は、大腿骨構成要素１４とさらに協働し、屈曲中、脛骨構成要素１２上での大腿骨構成要素１４の外方軸回転を促進する。例えば、外側ベアリング表面２６の後方部分は、内側ベアリング表面２４の後方部分より束縛されていない。前述のとおり、外側ベアリング表面２６の後方曲率半径７４は、内側ベアリング表面２６の後方曲率半径７２より大きく、ゆえに、あまり束縛されていない後方ベアリング表面２６を提供する。したがって、比較的後期の屈曲中、大腿骨構成要素１４の外側顆４６は、外側顆４６が外側ベアリング表面２６の後方部分と係合されているときに、脛骨ベアリング１２の外側ベアリング表面２６の内部であまり束縛されない。ゆえに、適宜に、大腿骨構成要素１４の外側顆４６は、大腿骨構成要素１４の外方軸回転を促進するために、図１１および図１２における深い屈曲において示されるように、外側ベアリング表面２６上で後方に動くことができる。

さらに前述されたように、大腿骨構成要素１４および脛骨ベアリング１２は、屈曲中に大腿骨構成要素１４の後方カム６４が脛骨ベアリング１２の突起３０に接触するように構成されている。詳細には、屈曲中、大腿骨構成要素１４の後方カム６４の凹状カム面８７は、突起３０の凸状カム面３４に接触する。したがって、カム面３４、８７間の相互作用により、大腿骨構成要素１４は、屈曲中、脛骨ベアリング１２に対して軸方向に回転することができる。いくつかの実施形態では、凹状カム面８７の内側‐外側方向における曲率半径は、突起３０の凸状カム面３４の横断面における曲率半径に実質的に等しいか、それより大きいか、またはそれより小さくてよい。例証的には、後方カム６４の凹状カム面８７は、突起３０の後方表面３４とカム６４との間の接触面積を増大させるように働く。接触面積の、この増大は、脛骨ベアリング１２に対する大腿骨構成要素１４の軸回転中、カム面３４、８７間の応力を減少させることができる。さらに、屈曲中の大腿骨構成要素１４と脛骨ベアリング１４との間の回転の量は、カム面３４、８７の横断面における曲率半径に基づいて調節されうる。例えば、整形外科的プロテーゼの屈曲中における回転量の増加は、凸状カム面８７の横断面における曲率半径を減少させることにより得ることができる。例証的には、後方カム６４のカム面８７は後方に湾曲しているが、カム面８７は、いくつかの実施形態では、内側‐外側方向において実質的に平坦であってもよい。

例証的には、整形外科的プロテーゼ１０が伸展しているか、または別様に屈曲していない（例えば、屈曲約０度の中立位置）場合、大腿骨構成要素１４の後方カム６４は、脛骨ベアリング１２の突起３０と接触していない。しかしながら、後期屈曲では、大腿骨構成要素１４の後方カム６４は、脛骨ベアリング１２の突起３０に接触する。例証的には、例えば、いくつかの実施形態では、後方カム６４は、屈曲約７０度で突起３０に係合することができる。前記のとおり、整形外科的プロテーゼ１０の後期屈曲または深い屈曲の間中、突起３０の凸状カム面３４は、大腿骨構成要素１４の凹状カム面８７との接触を維持する。後方カム６４と突起３０との間の接触は、後期屈曲中、維持されることが理解されるべきである。

例えば、後期屈曲中の、大腿骨構成要素１４の後方カム６４の凹状カム面８７と、突起３０の凸状カム面３４との間の接触は、脛骨ベアリング１２のプラットホーム１６上での大腿骨構成要素１４の巻き返し（rollback）を容易にすることができる。さらには、前記のとおり、屈曲中、大腿骨構成要素１４は、図１１で矢印１２０により示されるように、横断面において概ね反時計回りまたは外方の軸方向に突起３０の周りで回転することができる。屈曲中の、大腿骨構成要素１４と脛骨ベアリング１２との間の回転の量は、カム面３４、８７の横断面における曲率半径に基づいて調節されうる。しかしながら、前記のとおり、脛骨ベアリング１２に対する大腿骨構成要素１４の軸回転の量は、突起角度４７、および突起３０の側壁３６、３８とカムボックス９２の側壁９４、９６との間の相互作用によって実質的に決まる。

例証的には、プロテーゼ１０の多くの特徴部が協働して、脛骨ベアリング１２上での大腿骨構成要素１４の外方軸回転を容易にする。これらの特徴部は、一般的なプロテーゼ１０に関して図示され説明されているが、膝関節プロテーゼであって、大腿骨構成要素１４の外方軸回転を促進し、また、前記に開示された特徴部と協働し、かつそのような特徴部に適応する、それら特徴部のうち１つ以上の特徴部を有するにすぎない、膝関節プロテーゼを含むことは、本開示の範囲内である。

本開示は、図面および前記の説明において詳細に例示され説明されてきたが、このような例証および説明は、例示的なものとみなされるべきであり、性質が限定的なものとみなされるべきではなく、例証的な実施形態のみが図示され説明されたこと、および本開示の趣旨の範囲内にあるすべての変更および改変は保護されることが望まれること、が理解される。

本明細書で説明されたシステムの様々な特徴部から生じる、本開示の概念の複数の利点がある。本開示のシステムそれぞれの代替的実施形態は、説明された特徴部すべてを含まなくてよいが、依然として、そのような特徴部の利点のうち少なくともいくつかから利益を得られることに注意されたい。当業者は、本開示の特徴部のうち１つ以上を組み込み、かつ添付の特許請求の範囲により定められるような本発明の趣旨および範囲に属するシステムの、独自の実行を容易に考案することができる。
〔実施の態様〕
（１） 整形外科的プロテーゼにおいて、
脛骨トレーに連結されるように構成された脛骨ベアリングであって、前記脛骨ベアリングは、プラットホーム、および前記プラットホームから上向きに延びる突起を有し、前記突起は、内側側壁および外側側壁を含む、脛骨ベアリングと、
前記脛骨ベアリングと関節接合するように構成された大腿骨構成要素であって、前記大腿骨構成要素は、内部内側側壁および内部外側側壁により画定されたカムボックスを含む、大腿骨構成要素と、
を含み、
（ｉ）前記突起の前記内側側壁および前記外側側壁は、横断面において先細になっており、（ｉｉ）前記カムボックスの前記内部内側側壁および前記内部外側側壁は、横断面において先細になっている、整形外科的プロテーゼ。
（２） 実施態様１に記載の整形外科的プロテーゼにおいて、
（ｉ）前記突起の前記内側側壁および前記外側側壁は、前方‐後方方向において先細になっており、（ｉｉ）前記カムボックスの前記内側側壁および前記外側側壁は、前記前方‐後方方向において先細になっている、整形外科的プロテーゼ。
（３） 実施態様１に記載の整形外科的プロテーゼにおいて、
前記プラットホームは、前記横断面で見ると、前方‐後方方向において定められた中心線軸を有し、
前記突起は、前記プラットホームの前記中心線軸に対して角度を付けられた長さ方向軸を有する、整形外科的プロテーゼ。
（４） 実施態様１に記載の整形外科的プロテーゼにおいて、
前記カムボックスは、内部前方壁、および後方カムを含み、
前記内部前方壁は、前記内部内側側壁と前記内部外側側壁との間で定められた幅を有し、前記後方カムは、前記内部内側側壁と前記内部外側側壁との間で定められた幅を有し、前記内部前方壁の前記幅は、前記後方カムの前記幅より大きい、整形外科的プロテーゼ。
（５） 実施態様４に記載の整形外科的プロテーゼにおいて、
（ｉ）前記プラットホームは、前方リムを含み、
（ｉｉ）前記突起は、前記突起の後方カム面の内側‐外側中心点から前記プラットホームの前記前方リムの内側‐外側中心点まで延在する第１の線分により定められた、前記横断面で見た場合の長さを有し、
（ｉｉｉ）前記突起は、前記第１の線分に直交し、かつ前記第１の線分を二等分する第２の線分により定められた、第１の幅を有し、前記第２の線分は、前記突起の前記内側側壁から前記外側側壁まで延在しており、
（ｉｖ）前記突起は、前記第１の線分に直交し、かつ前記第２の線分の後方の前記第１の線分上のある点で前記第１の線分を横切る第３の線分により定められた、第２の幅を有し、前記第３の線分は、前記突起の前記内側側壁から前記外側側壁まで延在しており、
（ｖ）前記突起の前記第１の幅は、前記突起の前記第２の幅より大きい、整形外科的プロテーゼ。
（６） 実施態様５に記載の整形外科的プロテーゼにおいて、
前記大腿骨構成要素の前記カムボックスの前記前方壁の前記幅は、前記突起の前記第１の幅より大きい、整形外科的プロテーゼ。
（７） 実施態様１に記載の整形外科的プロテーゼにおいて、
前記脛骨ベアリングの前記突起は、後方カム面を含み、前記後方カム面は、横断面において凸状に湾曲しており、
前記大腿骨構成要素の前記後方カムは、最初に第１の屈曲度で前記脛骨ベアリングの前記後方カム面に接触するように構成された、カム面を含み、前記後方カムの前記カム面は、内側‐外側方向において凹状に湾曲している、整形外科的プロテーゼ。
（８） 実施態様６に記載の整形外科的プロテーゼにおいて、
前記大腿骨構成要素は、前記第１の屈曲度より大きい屈曲度範囲の間中、前記脛骨ベアリングの前記突起により定められた軸の周りで回転するように構成されている、整形外科的プロテーゼ。
（９） 実施態様１に記載の整形外科的プロテーゼにおいて、
前記カムボックスの前記内部内側側壁は、第１の屈曲度で前記突起の前記内側側壁に接触し、前記カムボックスの前記内部外側側壁は、前記第１の屈曲度で前記突起の前記外側側壁に接触する、整形外科的プロテーゼ。
（１０） 実施態様９に記載の整形外科的プロテーゼにおいて、
前記第１の屈曲度は、約３０°である、整形外科的プロテーゼ。
〔参考例〕
以下、参考例を記載する。
（１） 整形外科的プロテーゼにおいて、
内側顆および外側顆を有する大腿骨構成要素、
を含み、
前記内側顆は、外側側壁を含み、前記外側顆は、内側側壁を含み、前記外側側壁および前記内側側壁は、前記内側顆と前記外側顆との間に顆間ノッチを画定し、
前記内側側壁および前記外側側壁は、横断面において先細になっている、整形外科的プロテーゼ。
（２） 参考例１に記載の整形外科的プロテーゼにおいて、
前記内側側壁および前記外側側壁は、前記横断面において前方‐後方方向に互いに向かって先細になっている、整形外科的プロテーゼ。
（３） 参考例１に記載の整形外科的プロテーゼにおいて、
（ｉ）前記大腿骨構成要素は、前記内側顆と前記外側顆との間で画定された後方カムおよび前方壁を含み、前記前方壁は、前記内側顆の前記外側側壁、および前記外側顆の前記内側側壁に接続されており、
（ｉｉ）前記顆間ノッチは、前記後方カムのカム面の内側‐外側中心点から前記前方壁の内側‐外側中心点まで延在する第１の線分により定められた、前記横断面で見た場合の長さを有し、
（ｉｉｉ）前記顆間ノッチは、前記第１の線分に直交し、かつ前記第１の線分を二等分する第２の線分により定められた第１の幅を有し、前記第２の線分は、前記内側側壁から前記外側側壁まで延在しており、
（ｉｖ）前記顆間ノッチは、前記第１の線分に直交し、かつ前記第２の線分の後方の前記第１の線分上のある点で前記第１の線分を横切る第３の線分により定められた、第２の幅を有し、前記第３の線分は、前記内側側壁から前記外側側壁まで延在しており、
（ｖ）前記顆間ノッチの前記第１の幅は、前記顆間ノッチの前記第２の幅より大きい、整形外科的プロテーゼ。
（４） 参考例１に記載の整形外科的プロテーゼにおいて、
顆間ノッチは、前方幅および後方幅を有し、前記前方幅は、前記後方幅より大きい、整形外科的プロテーゼ。
（５） 参考例１に記載の整形外科的プロテーゼにおいて、
前記大腿骨構成要素は、後方カムを含み、前記後方カムは、内側‐外側方向において凹状であるカム面を有する、整形外科的プロテーゼ。
（６） 整形外科的プロテーゼの脛骨ベアリングと関節接合するように構成された、前記整形外科的プロテーゼの大腿骨構成要素において、
一対の離間した顆であって、前記離間した顆のそれぞれは、顆表面を有する、一対の離間した顆と、
前記離間した顆の前記顆表面間で画定されたカムボックスであって、前記カムボックスは、内部内側側壁、内部外側側壁、内部前方壁、および後方カムを有する、カムボックスと、
を含み、
（ｉ）前記内部前方壁は、前記内部内側側壁と前記内部外側側壁との間で定められた幅を有し、（ｉｉ）前記後方カムは、前記内側側壁と前記外側側壁との間で定められた幅を有し、（ｉｉｉ）前記内部前方壁の前記幅は、前記後方カムの前記幅より大きい、大腿骨構成要素。
（７） 参考例６に記載の大腿骨構成要素において、
前記カムボックスの前記内部内側側壁および前記内部外側側壁は、横断面において先細になっている、大腿骨構成要素。
（８） 参考例６に記載の大腿骨構成要素において、
前記カムボックスの前記内部内側側壁および前記内部外側側壁は、前方‐後方方向において互いに向かって先細になっている、大腿骨構成要素。
（９） 参考例６に記載の大腿骨構成要素において、
前記後方カムは、内側‐外側方向において凹状に湾曲しているカム面を含む、大腿骨構成要素。
（１０） 参考例９に記載の大腿骨構成要素において、
前記カム面は、矢状面において凸状に湾曲している、大腿骨構成要素。

図１は、整形外科的膝関節プロテーゼの一実施形態の斜視図である。 図２は、図１の整形外科的膝関節プロテーゼの脛骨ベアリングの平面図である。 図３は、図１の線３‐３に概ね沿った、図２の脛骨ベアリングの断面図である。 図４は、図２の脛骨ベアリングの前方立面図である。 図５は、線５‐５に概ね沿った、図２の脛骨ベアリングの断面図である。 図６は、線６‐６に概ね沿った、図２の脛骨ベアリングの別の断面図である。 図７は、図１の整形外科的膝関節プロテーゼの大腿骨構成要素の下方立面図である。 図８は、図７の大腿骨構成要素の上方立面図である。 図９は、組み立て構成にあり、また屈曲約０度で位置付けられた、図１の整形外科的膝関節プロテーゼの大腿骨構成要素および脛骨ベアリングの上方平面図の概略図である。 図１０は、図９の、組み立てられた整形外科的膝関節プロテーゼの側面図である。 図１１は、深く屈曲した状態で位置付けられた、図９の、組み立てられた整形外科的膝関節プロテーゼの上方平面図の概略図である。 図１２は、図１１の、組み立てられた整形外科的膝関節プロテーゼの側面図である。

Claims (8)

1. 整形外科的膝関節プロテーゼにおいて、
   脛骨トレーに連結されるように構成された脛骨ベアリングであって、前記脛骨ベアリングは、内側顆ベアリング表面および外側顆ベアリング表面を有するプラットホーム、および、前記内側ベアリング表面と前記外側ベアリング表面との間に位置し、前記プラットホームから上向きに延びる突起を有し、前記突起は、前方表面、後方カム面、内側側壁、および、外側側壁を含む、脛骨ベアリングと、
   前記脛骨ベアリングと関節接合するように構成された大腿骨構成要素であって、前記大腿骨構成要素は、互いに離間している内側顆および外側顆、及び、前記内側顆と前記外側顆との間に位置し、内側前方壁、後方カム、内部内側側壁、および、内部外側側壁により画定されたカムボックスを含む、大腿骨構成要素と、
   を含み、
   （ｉ）前記突起の前記内側側壁および前記外側側壁は、横断面および前方‐後方方向において先細になっており、（ｉｉ）前記カムボックスの前記内部内側側壁および前記内部外側側壁は、横断面および前方‐後方方向において先細になっており、
   前記突起の前記後方カム面は、横断面において凸状であり、矢状面において凹状であり、
   前記プラットホームは、前記横断面で見ると、前方‐後方方向において定められた中心線軸を有し、前記突起は、前記横断面で見ると、前記プラットホームの前記中心線軸に対して角度を付けられた長さ方向軸を有する、整形外科的膝関節プロテーゼ。
2. 請求項１に記載の整形外科的膝関節プロテーゼにおいて、
   前記内部前方壁は、前記内部内側側壁と前記内部外側側壁との間で定められた幅を有し、前記後方カムは、前記内部内側側壁と前記内部外側側壁との間で定められた幅を有し、前記内部前方壁の前記幅は、前記後方カムの前記幅より大きい、整形外科的膝関節プロテーゼ。
3. 請求項２に記載の整形外科的膝関節プロテーゼにおいて、
   （ｉ）前記プラットホームは、前方リムを含み、
   （ｉｉ）前記突起は、前記突起の後方カム面の内側‐外側中心点から前記プラットホームの前記前方リムの内側‐外側中心点まで延在する第１の線分により定められた、前記横断面で見た場合の長さを有し、
   （ｉｉｉ）前記突起は、前記第１の線分に直交し、かつ前記第１の線分を二等分する第２の線分により定められた、第１の幅を有し、前記第２の線分は、前記突起の前記内側側壁から前記外側側壁まで延在しており、
   （ｉｖ）前記突起は、前記第１の線分に直交し、かつ前記第２の線分の後方の前記第１の線分上のある点で前記第１の線分を横切る第３の線分により定められた、第２の幅を有し、前記第３の線分は、前記突起の前記内側側壁から前記外側側壁まで延在しており、
   （ｖ）前記突起の前記第１の幅は、前記突起の前記第２の幅より大きい、整形外科的膝関節プロテーゼ。
4. 請求項３に記載の整形外科的膝関節プロテーゼにおいて、
   前記大腿骨構成要素の前記カムボックスの前記前方壁の前記幅は、前記突起の前記第１の幅より大きい、整形外科的膝関節プロテーゼ。
5. 請求項１に記載の整形外科的膝関節プロテーゼにおいて、
   前記大腿骨構成要素の前記後方カムは、最初に第１の屈曲度で前記脛骨ベアリングの前記後方カム面に接触するように構成された、カム面を含み、前記後方カムの前記カム面は、内側‐外側方向において凹状に湾曲している、整形外科的膝関節プロテーゼ。
6. 請求項４に記載の整形外科的膝関節プロテーゼにおいて、
   前記大腿骨構成要素は、前記第１の屈曲度より大きい屈曲度範囲の間中、前記脛骨ベアリングの前記突起により定められた軸の周りで回転するように構成されている、整形外科的膝関節プロテーゼ。
7. 請求項１に記載の整形外科的膝関節プロテーゼにおいて、
   前記カムボックスの前記内部内側側壁は、第１の屈曲度で前記突起の前記内側側壁に接触し、前記カムボックスの前記内部外側側壁は、前記第１の屈曲度で前記突起の前記外側側壁に接触する、整形外科的膝関節プロテーゼ。
8. 請求項７に記載の整形外科的膝関節プロテーゼにおいて、
   前記第１の屈曲度は、約３０°である、整形外科的膝関節プロテーゼ。

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