JP5523353B2 - 膝蓋骨構成要素の移動を伴うマルチコンパートメント補綴装置 - Google Patents

Description

関連特許出願のクロスリファレンス
本出願は、2008年3月4日に出願された米国仮出願第61／068,053号、2008年3月4日に出願された同第61／068,059号、および2008年10月2日に出願された同第61／194,941号に対する優先権を主張するものである。なお、当該各刊行物は、参照によりその全体が本明細書中に組み入れられる。

分野
本発明は、関節の少なくとも一部を形成するように構成された補綴装置、より詳細には、膝蓋大腿構成要素から顆構成要素へと広がる移動領域を有するそのような補綴装置に関する。

背景
図1に示されるように、従来の膝関節全置換（TKA）方式は、通常、大腿骨の遠位末端に埋め込まれて大腿骨の軸受表面と置き換わる大腿骨構成要素500、脛骨の近位末端に埋め込まれて脛骨および半月板の軸受表面と置き換わる脛骨構成要素502、並びに膝蓋骨の関節面と置き換わる膝蓋骨構成要素（図示せず）を含む。そのような方式において、大腿骨構成要素500は、通常、単一の固体構成要素である。脛骨構成要素502は、骨に取り付けられた脛骨ベースプレート（またはトレイ）502aと、脛骨ベースプレート502a上に配置されて脛骨構成要素502の軸受表面を形成する脛骨挿入物502bとを含み得る。あるいは、脛骨軸受表面を骨に直接セメント付けする場合もある。手術において、一連の動きを介して膝関節が動くように、大腿骨構成要素500の軸受表面が脛骨構成要素502の軸受表面に対して関節接合する。

従来のTKA方式の短所の1つは、大腿骨構成要素500および脛骨構成要素502の埋め込みを受け入れるのに十分であるよう、大きく切開しなければならないということである。別の短所は、大腿骨構成要素500および脛骨構成要素502が、規格化され固定された幾何学的配置を有しており、利用できるサイズの範囲が限られるということである。その結果、外科医は、それぞれの患者に特有の解剖学的構造、靱帯の安定性、および運動学に対処する適合を達成することができない場合がある。さらに、従来のインプラントの幾何学的配置は固定されているので、外科医は、インプラントを受け入れるために、罹患骨と共に健康な骨を除去せざるを得ない場合がある。したがって、従来のTKA方式は、患者に特有の解剖学的構造および／または疾患状態に適応するようにカスタマイズされたインプラント構成要素を、外科医が選択できる融通性を欠いている。

従来のTKA方式の短所を克服する努力において、別々に挿入されて手術部位内において組み立てられる多数の構成要素を含むモジュール型TKA膝補綴物が開発されている。2005年12月30日に出願され、米国特許出願公開第2006／0190086号（特許文献１）として公開された米国特許出願第11／312,741号（特許文献２）に、モジュール方式の例が記載されている。なお、当該刊行物は、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる。そのような方式の短所の1つは、モジュール構成要素は別々に挿入されるが、患者の体内で接続されるという点である。したがって、当該モジュール構成要素は、従来のTKA方式を模倣しており、結果として、従来のTKA方式のそれと同様の制限を有する。さらに、モジュール構成要素は一緒に固定されるために、あるモジュール構成要素の選択および配置が、別のモジュール構成要素の選択および配置によって決まる（または束縛される）という点おいて、構成要素が互いに依存し合っている。例えば、それぞれのモジュール構成要素は、別のモジュール構成要素の対応する接続メカニズムと適合するように設計された接続メカニズム（例えば、ピン、ねじなど）を有し得る。2つの構成要素は一緒に合わさり得るので、構成要素の選択および配置は、結合する構成要素の選択および配置によって決定され、かつ束縛される。その結果、それぞれのモジュール構成要素の自由度、互換性、および設計の多様性が制限され、組み立てた構成要素の最終的な幾何学的配置が固定される。したがって、従来のモジュール型インプラントでは、外科医は、それぞれのモジュール構成要素の位置または幾何学的配置を、それぞれの患者に特有の解剖学的構造、靱帯の安定性、運動学、および疾患状態に最適に適合するように変えることができない。

その上、多くの状況において、膝関節置換術の候補は、内側および膝蓋大腿コンパートメントのみに関節炎を有しており、外側コンパートメントは無傷のままである。一体化した構成要素を使用する場合、大腿骨の内側および膝蓋大腿コンパートメント並びに脛骨の内側コンパートメントだけを置き換えるためには（したがって、外側コンパートメントおよび膝十字靱帯は無傷のままで）、外科医にとっては、インプラントを患者の解剖学的構造に最適に適合させるための術中選択肢が少ない。

上記において言及したような欠点を有していない、マルチコンパートメントで非接続である方式を開発する努力が行われてきた。そのような方式は、例えば、非接続の膝蓋大腿および大腿顆構成要素を含み得る。しかしながら、そのようなマルチコンパートメントで非接続である方式では、膝蓋骨または膝蓋骨構成要素が、膝蓋大腿構成要素から大腿顆構成要素へ滑らかに移動しない可能性がある。これにより、例えば、膝蓋骨または膝蓋骨インプラントの寿命が短くなったり、または機能不全にさえ陥るような結果となり得る。さらに、それは、患者にとっての不快感の原因となり得る。

米国特許出願公開第2006／0190086号 米国特許出願第11／312,741号

本発明の一態様により、関節の少なくとも一部を形成するように構成された補綴装置は、膝蓋大腿構成要素および顆構成要素を含む体の大腿骨に対して固定されるように構成された、複数のセグメント化された構成要素を含み得る。それぞれのセグメント化された構成要素は、セグメント化された構成要素が、大腿骨に対して固定される位置が大腿骨に対して固定された他のセグメント化された構成要素への接続によって束縛されないように構成され得る。導入された構成において、膝蓋大腿構成要素および顆構成要素は、膝蓋大腿構成要素の端部と顆構成要素の相対する端部との間に、構成要素の滑車溝に対して実質的に平行である中間線を有する実質的に一様な幅を有する部分を含むギャップが提供され、かつ、膝蓋大腿構成要素と交わる第一の大腿骨冠状面から顆構成要素と交わる第二の大腿骨冠状面へと広がる移動領域が得られるように、大腿骨に対して固定されるように構成される。当該移動領域は、膝蓋大腿構成要素の関節面が、顆構成要素の関節面から離れて上方に分かれる分岐点を含み得る。

前述の一般的な説明および下記の詳細な説明は、両方とも単に例示および説明を行うものであり、特許請求の範囲として本発明を制限するものではないことは理解されるべきである。
[本発明1001]
関節の少なくとも一部を形成するように構成された補綴装置であって、
体の大腿骨に対して固定されるように構成された多数のセグメント化された構成要素が、
膝蓋大腿構成要素；および
顆構成要素
を含み、
それぞれのセグメント化された構成要素が、大腿骨に対して固定されるであろうセグメント化された構成要素の配置が大腿骨に対して固定される他のセグメント化された構成要素への接続によって束縛されないように構成され、
導入された構成において、該膝蓋大腿構成要素および該顆構成要素が、
該膝蓋大腿構成要素の端部と該顆構成要素の相対する端部との間に、該膝蓋大腿構成要素の滑車溝に対して実質的に平行である中間線を有する実質的に一様な幅を有する部分を含むギャップが提供されるように、かつ、
該膝蓋大腿構成要素と交わる第一の大腿骨冠状面から該顆構成要素と交わる第二の大腿骨冠状面へと広がるように、該膝蓋大腿構成要素の関節面が該顆構成要素の関節面から離れて上方に分かれる分岐点を含む移動領域が提供されるように、
大腿骨に対して固定されるように構成される、
補綴装置。
[本発明1002]
顆構成要素が、膝蓋骨構成要素の一部を受けるように構成されたリリーフを含む、本発明1001の補綴装置。
[本発明1003]
中間線が、滑車溝に対して約45度未満の角度で延びている、本発明1001の補綴装置。
[本発明1004]
中間線が、滑車溝に対して約20度未満の角度で延びている、本発明1001の補綴装置。
[本発明1005]
中間線が、膝蓋大腿構成要素の滑車溝に対して約5度未満の角度で延びている、本発明1001の補綴装置。
[本発明1006]
膝蓋大腿構成要素の端部に相対する顆構成要素の端部半径が、約15mmを超える、本発明1001の補綴装置。
[本発明1007]
分岐点が、移動領域のおよそ中間点に位置する、本発明1001の補綴装置。
[本発明1008]
分岐の半径が約6mmを超える、本発明1001の補綴装置。
[本発明1009]
ギャップが約4mm未満である、本発明1001の補綴装置。
[本発明1010]
膝蓋大腿構成要素の端部および顆構成要素の相対する端部が、実質的に一様な幅のギャップを提供するように約20度未満で分岐している、本発明1001の補綴装置。
[本発明1011]
膝蓋大腿構成要素の端部および顆構成要素の相対する端部が、実質的に一様な幅のギャップを提供するように約10度未満で分岐している、本発明1001の補綴装置。
[本発明1012]
移動領域が、第一の大腿骨冠状面が膝蓋大腿構成要素の最も後方の部分と交わる位置から第二の大腿骨冠状平面が顆構成要素の最も前方の部分と交わる位置へと広がる、本発明1001の補綴装置。
[本発明1013]
第一および第二の大腿骨冠状面の間の距離が約5mmを超える、本発明1012の補綴装置。
[本発明1014]
第一および第二の大腿骨冠状面の間の距離が約10mmを超える、本発明1012の補綴装置。
[本発明1015]
使用の際、膝蓋骨構成要素が移動領域の第一の部分において膝蓋大腿構成要素のみに接触し、該膝蓋骨構成要素が移動領域の第二の部分において少なくとも該膝蓋大腿構成要素および顆構成要素と接触し、並びに該膝蓋骨構成要素が移動領域の第三の部分において該膝蓋大腿構成要素と接触しない、本発明1012の補綴装置。
[本発明1016]
複数のセグメント化された構成要素が第二の顆構成要素を含む補綴装置であって、
導入された構成において、該補綴装置が、第一の大腿骨冠状面から該第二の顆構成要素の最も前方の部分と交わる第三の大腿骨冠状面へと広がる第二の移動領域を含み、かつ
該第二の移動領域が、膝蓋大腿構成要素の関節面が該第二の顆構成要素の関節面から離れて上方に分岐する第二の分岐点を含む、本発明1001の補綴装置。
[本発明1017]
顆構成要素が、第一の半径を有する前方部分と、第一の半径未満の第二の半径を有する後方部分とを有する、本発明1001の補綴装置。

本発明の特徴、局面、および利点は、以下の説明、添付された特許請求の範囲、および以下において簡潔に説明する、図に示された付随の例示的態様から明らかとなるであろう。

従来の膝関節全置換方式の透視図である。 膝関節の冠状図である。 本発明の態様による、膝関節に埋め込まれた補綴装置の透視図である。 図3（a）の補綴装置の大腿骨構成要素の下面の透視図である。 本発明の態様による、2コンパートメント（内側および膝蓋大腿）構成における図3（a）の補綴装置の大腿骨構成要素の透視図である。 本発明の他の態様による補綴装置の透視図である。 本発明の態様による、膝関節に埋め込まれた補綴装置の透視図である。 矢状、横断、および冠状の解剖学的平面の図である。 膝関節の大腿骨および脛骨の矢状断面図である。 本発明の別の態様による、導入された構成における補綴装置の膝蓋骨移動部の遠位図である。 図7の膝蓋骨移動部の上面図である。 本発明の態様による膝蓋骨移動部の部分断面図である。 図10(a)は、膝蓋骨が補綴装置の膝蓋大腿構成要素のみに接している、図9の態様による膝蓋骨移動部の上面図である。図10(b)は、膝蓋骨が膝蓋大腿構成要素および顆構成要素の両方に接している、図9の態様による膝蓋骨移動部の上面図である。図10(c)は、膝蓋骨が顆構成要素のみに接している、図9の態様による膝蓋骨移動部の上面図である。 図11(a)は、本発明の態様による、凹面の小さな領域を有する膝蓋骨移動部の断面図である。図11(b)は、図11（a）の膝蓋骨移動部の透視図である。 図12(a)は、膝蓋骨が補綴装置の膝蓋大腿構成要素のみに接している、本発明の別の態様による膝蓋骨移動部の上面図である。図12(b)は、膝蓋骨が膝蓋大腿構成要素および顆構成要素の両方に接している、図12（a）の膝蓋骨移動部の上面図である。図12(c)は、膝蓋骨が顆構成要素のみに接している、図12（a）の膝蓋骨移動部の上面図である。 本発明の態様による膝蓋骨移動部の遠位図である。

詳細な説明
以下に、患者に特有の解剖学的構造、靱帯の安定性、運動学、および疾患状態に合わせてカスタマイズされた補綴装置を作製するために、高い精度で、並びに外科医がインプラントの幾何学的配置および構成を変えることができる任意の組み合わせにおいて、補綴装置の個々の構成要素を選択して、関節の1つ、2つ、または3つのコンパートメントに埋め込むことができるように構成することができる技術およびインプラントを提供する本発明の態様について開示する。さらに、インプラント構成要素は、膝蓋骨または膝蓋骨インプラントの構成要素から構成要素へのスムーズな移動を提供するように構成することができる。好ましい態様を図に示す。同じかまたは類似の部品を参照するために、図の全体を通して同じかまたは類似の参照番号を用いるように努力した。

図2は、大腿骨230の遠位末端、脛骨240の近位末端、腓骨260、および膝蓋骨250を含む膝関節の図である。膝蓋骨250は、膝関節が関節接合している場合、大腿骨230および脛骨240に対して動く。大腿骨230は、内側側副靱帯（MCL）272、後十字靱帯（PCL）278、および前十字靱帯（ACL）276によって脛骨240に連結されている。大腿骨230は、外側側副靱帯（LCL）274によって腓骨260に連結されている。

大腿骨230の遠位末端は、概念的に、外側（すなわち、外部）顆領域A、中心（または膝蓋大腿）領域C（逆U字型の膝蓋溝232を含有する）、および内側（すなわち、内部）顆領域Eに分けることができる。同様に、脛骨240の近位末端は、概念的に、外側B領域、中心D領域、および内側F領域に分けることができ、それぞれ、大腿骨230の外側A領域、中心C領域、および内側E領域に対応している。最後に、膝蓋骨250と大腿骨230または脛骨240（脚の曲げ状態に応じて変わる）との間の間隙を膝蓋領域Gとして定義する。

図3（a）、3（b）、3（c）、および3（d）は、本発明による補綴装置5の態様を示す。この態様において、補綴装置5は膝インプラントである。しかしながら、本発明は、この特定の構成に限定されない。補綴装置5は、例えば、2コンパートメント（図3（c））または3コンパートメント（図3（a）、3（b）、および3（d））の膝インプラントなどの任意の整形外科関節インプラントであり得る。別の態様において、当該補綴装置は、試験インプラントであり得る。

補綴装置5は、図3（a）に示されるような膝関節などの関節の少なくとも一部を形成するために、患者の体に埋め込まれるように構成された複数の構成要素を含み得る。この態様において、補綴装置5は、それぞれが体の第一の骨1に対して固定されるように構成された第一の構成要素10、第二の構成要素12、および第三の構成要素14を含む。補綴装置5は、体の第二の骨2に対してそれぞれ固定されるように構成された第四の構成要素11および第五の構成要素13も含んでいてもよい。補綴装置5はさらに、図4において示されるように、第二の骨2に対して固定されるように構成された第六の構成要素15などのさらなる構成要素を含んでいてもよい。図4の態様において、第三の構成要素14は、例えば、2007年3月9日出願され、米国特許出願公開第2008／0058945号として公開された米国特許出願第11／684,514に記載されているように、後側の安定性を提供するために、第六の構成要素15の突起15aと係合するように適合された凹部14bを有する第三の構成要素14aと置き換えられる。なお、当該刊行物は、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる。これらの態様において、構成要素10、12、14、および14aは、大腿骨構成要素を含み、第一の骨1は大腿骨である。構成要素11、13、および15は、脛骨構成要素を含み、第二の骨2は脛骨である。しかしながら、第二の骨（例えば、脛骨）に関する構成要素は、本発明に必要ではない。

補綴装置5の構成要素は、好ましくはセグメント化された構成要素である。図3（a）および3（b）に示されているように、セグメント化された構成要素は、他の任意のセグメント化された構成要素によって物理的に束縛されない独立した自己完結の単独型構成要素として関節に埋め込まれる個々の構成要素である（本明細書において使用される場合、物理的に束縛されるという用語は、構成要素間の結びつけによっていずれかの構成要素の位置決めまたは配置が制限されるような方式において、物理的接続および／または物理的接触を介して構成要素が結びつけられていることを意味する）。したがって、構成要素10、11、12、13、および14は、全てセグメント化された構成要素である。セグメント化された構成要素は独立した単独型構成要素であるが、セグメント化された構成要素それ自体は、複数の構成要素を一緒に連結することによって形成されていてもよい（例えば、機械的連結、結合、成形などによって）。例えば、セグメント化された構成要素11は、独立した単独型の内側脛骨構成要素11を形成するための、モジュール型脛骨ベースプレート11aおよびモジュール型脛骨挿入物11bを接続することによって形成される内側脛骨構成要素であってもよい。脛骨構成要素11は、複数の部品から形成されてはいるが、関節に埋め込まれた場合に、構成要素13（図3（a）において示される）または構成要素15（図4において示される）などの補綴装置5の他の任意のセグメント化された構成要素によって物理的に束縛されないことから、本発明によるセグメント化された構成要素である。別の例において、セグメント化された構成要素は、モジュール型の、構成要素に取り付けられたラグまたはペグ（図8の突起80など）を有していてもよい。セグメント化された構成要素が確実に他の構成要素によって物理的に束縛されないようにするため、当該セグメント化された構成要素は他の任意のセグメント化された構成要素と接続および／または接触しないように関節に埋め込まれ得る。例えば、一態様において、補綴装置5の構成要素は、図3（a）および図4に示されるように、接続することなく補綴装置5を形成するように当該構成要素を埋め込むことが可能であるように構成される。この態様において、構成要素10、12、および14は、第一の骨1に対して固定されるとき、相互接続されない。同様に、構成要素11、13、および15は、第二の骨2に対して固定されるとき、相互接続されない。別の態様において、補綴装置5の構成要素は、図3（a）および4に示されるように、接触することなく補綴装置5を形成するように当該構成要素を埋め込むことが可能であるように構成される。この態様において、構成要素10、12、および14は、第一の骨1に対して固定されるとき、互いに物理的に分離されている。例えば、図3（a）に示されているように、構成要素10および12は、ギャップ17によって構成要素14からそれぞれ分離されている。同様に、構成要素11、13、および15は、第二の骨2に対して固定されるとき、互いに物理的に分離されている。

接続されていないおよび／または物理的に分離されている構成要素を有する補綴装置の長所の1つは、特定の構成要素を補綴装置5の他の構成要素と嵌合するように設計するか否かを、外科医が考慮する必要がないという点である。その代わりに、外科医は、その特定の構成要素が特定の患者の解剖学的構造にどのように適合するに基づいて、並びにそれが埋め込まれる関節の特定領域において予想される性能に基づいて、それぞれの構成要素を選択することができる。その結果として、外科医は、例えば、補綴装置が取り付けられる関節の特定の部分に最適に適合する性能特性（例えば、サイズ、幾何学的配置、適合性、方向、角度など）を有するように、それぞれの構成要素を選択することにより、カスタマイズされた補綴装置を作製することができる。対照的に、従来のモジュール型インプラントでは、外科医は、対応する接続機構を有するモジュール型構成要素を用いる場合がある。したがって、外科医は、インプラントの製造元によって予め決められた構成要素の組み合わせに制限されたり、および／または構成要素が確実に首尾よく嵌合し得るようにするためだけに、所望の性能特性をあまり有していない構成要素を選択することを強いられたりする場合がある。

接続されていないおよび／または物理的に分離されている構成要素を有する補綴装置の別の長所は、骨における各構成要素の位置が、骨における他の任意の構成要素の位置によって束縛または妨害されないという点である。したがって、各構成要素の骨に対して固定される姿勢（すなわち、位置および方向）または配置は、別の構成要素との接続または接触によって束縛されない。その結果、構成要素を位置決めする場合に利用可能な自由度は、他の任意の構成要素によって限定または制限されない。その結果、外科医は、患者に固有の必要性（例えば、特有の解剖学的構造、靱帯の安定性、運動学、および／または疾患状態に基づく）に合うように、補綴装置の各構成要素の配置（例えば、配列、方向、回転、並進等）をカスタマイズする自由を有する。対照的に、従来のTKAインプラントは、固定された幾何学的配置を有する一体化した構成要素を含む。同様に、従来のモジュール型インプラントは、体内に挿入された後に互いに固定されるため、結果的に幾何学的配置は、固定されるモジュール部品を含むことになる。幾何学的配置が固定されるため、外科医は、各モジュール部品を独立して配置する自由を持たない。

接続されていないおよび／または物理的に分離されている構成要素を有する補綴装置の別の長所は、補綴装置5の構成が変更可能である点である。例えば、当該構成要素は互いに束縛されないので、特定の患者にとって適切な構成要素の任意の数、タイプ、および／または組み合わせを含むように、補綴装置5を形成する構成要素の組み合わせを変える（例えば、混合し、および整合させる）ことができる。構成要素の適切な数、タイプ、および／または組み合わせは、例えば、患者に特有の解剖学的構造、靱帯の安定性、運動学、および／または疾患状態などの患者に固有の要因に基づいて決定することができる。したがって、外科医は、構成要素の数、タイプ、および／または組み合わせを変えることによって、関節コンパートメントが変形性関節症を標的とするように補綴装置5をカスタマイズすることができる。対照的に、従来のTKA方式では、通常、各構成要素に対して提供されるインプラントの異なるサイズは8つまでであり、サイズの増分は平均3〜5 mmである。これらのインプラントは、前方−後方寸法および内側−外側寸法の間に固定された比を有する場合があり、したがって、他のインプラントの幾何学的配置がそれによって束縛される。各患者の骨は、一般的に、提供されるTKAインプラントのサイズに完全には一致しないために、外科医は、構成要素を小さいサイズまたは大きいサイズにすることで妥協する場合がある。さらに、従来のTKAの設計は、患者の関節の幾何学的配置におけるばらつきを排除して、利用できるインプラントの1つが確実に適合するようにするために、かなりの量の骨の除去を必要とする。その結果として、靱帯のバランスが所望よりもわずかに緩くなったり、またはより締め付けられたり、あるいは特定のコンパートメントに過剰に詰め込まれたり（すなわち、除去された骨より多くの金属またはプラスチックが加えられる）する場合がある。さらに、大腿骨TKA構成要素の一般的に対称な関節顆、および脛骨TKA構成要素の一般的に対称な関節顆は、本来非対称である患者の解剖学的構造に対して完全には適合しない場合がある。別の問題は、TKA処置後の関節の運動学は、通常、元来の運動学とは異なっているという点である。したがって、患者はかなりの改善（例えば、疼痛の軽減、運動範囲の増加など）を経験するが、関節の完全な機能は回復しない。対照的に、本発明は、有利には、特定の患者に特有の解剖学的構造、靱帯の安定性、運動学、および／または疾患状態に対して補綴装置5の構築をカスタマイズすることを可能にする、多数のサイズ、形状、幾何学的配置、および適合性を備えた構成要素を有するセグメント化されたインプラントシステムを提供する。

手術において、患者に特有の疾患状態を標的とするために、外科医は、関節の任意のコンパートメントにおける疾患に対処するように補綴装置5を構成することができる。具体的には、外科医は、補綴装置5の構成要素を混合し整合させて、所望の適用範囲を提供することができる。例えば、補綴装置5は、膝関節の第一のコンパートメント（例えば、内側コンパートメント）への埋め込みのために構成された構成要素、膝関節の第二のコンパートメント（例えば、外側コンパートメント）への埋め込みのために構成された構成要素、および／または膝関節の第三のコンパートメント（例えば、中心または膝蓋大腿コンパートメント）への埋め込みのために構成された構成要素を含み得る。その結果として、補綴装置5は、2コンパートメントまたは3コンパートメントのインプラントとして構成することができる。したがって、外科医は、構成要素の配列を変えることにより、患者に特有の解剖学的構造、疾患状態、靱帯の安定性、および運動学に対してカスタマイズされた補綴装置を形成することができる。

一態様において、補綴装置5の構成要素は、3コンパートメントインプラントを形成するように構成される。この態様において、補綴装置5は、それぞれが関節の対応する骨に対して固定されるように構成される、少なくとも3つのセグメント化された構成要素を含む。当該3コンパートメントインプラントは、後十字靱帯（PCL）および前十字靱帯（ACL）が健康で無傷の患者に対しては十字靱帯を維持することができ（図3（a）に示される）、あるいはPCLが損傷しており、および／またはPCLを切除しなければならない患者に対しては、後者を安定化することができる（図4に示される）。図3（a）の十字靱帯を維持する態様では、構成要素10、12、および14が、3コンパートメントインプラントの大腿骨部分を形成する。構成要素11および13は、3コンパートメントインプラントの脛骨部分を形成するために使用することができるが、それらは必要ではない。大腿骨部分では、構成要素10は、第一の骨1の内側大腿骨領域Eに対して固定されるように構成された内側大腿骨構成要素であり得、構成要素12は、第一の骨1の外側大腿骨領域Aに対して固定されるように構成された外側大腿骨構成要素であり得、並びに構成要素14は、第一の骨1の中心大腿骨領域Cに対して固定されるように構成された膝蓋大腿構成要素であり得る。脛骨部分では、構成要素11は、第二の骨2の内側脛骨領域Fに対して固定されるように構成された内側脛骨構成要素（例えば、ベースプレート11aおよび挿入物11bを含む）であり得、並びに構成要素13は、第二の骨2の外側脛骨領域Bに対して固定されるように構成された外側脛骨構成要素（例えば、ベースプレート13aおよび挿入物13bを含む）であり得る。さらに、補綴装置5は、膝蓋骨または膝蓋構成要素P（本明細書の以下において、まとめて膝蓋構成要素と呼ぶ）も含み得る。

本発明の以下の態様の説明を助けるために、図5〜6を参照することができる。図5は、体の解剖学的平面が、矢状面S、および横断面T、および冠状面Cを含むことを示している。体の正面は前方（A）として知られており、体の背面は後方(P)として知られる。したがって、矢状面Sは前方−後方（AP）平面である。膝関節において、大腿骨Fの内側顆は、大腿骨Fの外側顆とは異なる矢状幾何学的配置を有する。大腿骨Fの矢状形状は、遠位側においてより大きく後方側においてより小さいような半径の変化するいくつかの円弧で形成されており、図6に示すように、その輪郭が「J」の形状に似ているため、一般的にJ曲線として知られる。内側および外側の円弧の半径は異なっており、一方の円弧からもう一方の円弧へと半径が推移する際に角度も同様に変化する。同様に、内側脛骨の平坦域の矢状断面形状は、外側脛骨の平坦域の矢状断面形状とは異なっている。内側脛骨側は、一般的に、より凹形である（またはカップ形状もしくは整合している）として説明される。逆に、外側脛骨側は、一般的に、凸形である（または平坦もしくは整合していない）として説明される。大腿骨Fおよび脛骨Tの内側および外側の間のこれらの形状の差は、接触領域の正味の垂直力に影響を及ぼす。例えば、内側面および外側面の間の接触ベクトルが平行でない場合、大腿骨Fと脛骨Tとの間に軸方向の回転を付与する軸回転モーメントなどのモーメントがコンパートメント間に発生する。さらに、脛骨の関節表面の形状におけるこれらの差は、骨の回転、並進、および歩行サイクル中に生じる内部回転など、動きの範囲全体において関節の運動学を可能にする。

元来の関節では、内側脛骨平坦域の矢状形状は、前方−後方（正面−背面）方向における平坦域のほぼ中間点に位置する最低点または陥凹Lを有する。完全に膝を伸ばした状態では、大腿骨Fは、図6に示されるように、陥凹Lにおいて停止する。矢状平面Sから見た場合、後方大腿骨関節顆は、図6の線Q−Qによって示されるように、後方脛骨Tとほぼ同じ高さである。この位置において、前方大腿骨Fは脛骨Tより前方にある。その結果として、膝蓋靱帯PLは前方を向く。屈曲の際、四頭股筋の活性化により膝蓋靱帯PLに力が生じ、その結果、脛骨Tが前方に並進するか、または大腿骨Fが後方に並進する。これは、大腿骨のロールバックとして知られる。

図7〜8は、本発明の好ましい態様を示している。この態様（2コンパートメントまたは3コンパートメントのいずれかであり得る）では、膝蓋大腿および大腿顆または構成要素は分離しており、接触することなく一緒にネストされている。構成要素は別々に分かれているため、それらを、患者の解剖学的構造に最適に適合するようにお互いに対して配置することができる。コンパートメントの構成要素は、一緒に、物理的に接触または一体化する必要がないため、大腿顆構成要素と膝蓋大腿構成要素の両方を、小さな位置決めエンベロープ内においてお互いに独立して位置決めすることができる。しかし、この好ましい態様は、膝蓋骨が膝蓋大腿構成要素から大腿顆構成要素へ（当該補綴装置が2コンパートメントであれば）または両方の大腿顆構成要素へ（当該補綴装置が3コンパートメントであれば）と滑らかに移動する補綴装置を有する利点を提供するように構成することができ、これにより、例えば、膝蓋骨構成要素の寿命を延ばし、故障を防ぎ、および／または患者への不快感を避けることができる。

図7〜8の態様の概要として、膝蓋骨構成要素（図7〜8には示されていない）は、膝蓋骨の滑らかな移動を促進するために、大腿骨構成要素の間で3段階プロセスにおいて受け渡され得る。伸張から屈曲へ、第一段階において、膝蓋骨構成要素は、最初は膝蓋大腿構成要素14のみに接触している。次いで、第2段階において、膝蓋骨構成要素は、膝蓋大腿構成要素14に接触すると同時に、大腿顆構成要素10、12とも接触し始める。最終的に、第三段階において、膝蓋骨構成要素は、大腿顆構成要素10、12のみに接触する。この3段階プロセスは、異なる構成、例えば、実質的にGaussian形（「ソンブレロ」と呼ばれる）、ドーム形もしくは半球形、および円錐形もしくはV字形などのタイプの膝蓋骨構成要素を有する膝蓋骨に対して使用することができる。

図7〜8に示した態様において、補綴装置5は、関節の少なくとも一部を形成するように構成される。補綴装置5は、体の大腿骨に対して固定されるように構成された、複数のセグメント化された構成要素を含み得る。複数のセグメント化された構成要素は、構成要素14と、構成要素10および構成要素12の少なくとも一方または両方とを含み得る。構成要素10および12は、顆構成要素であり得、この場合、構成要素10は、第一の骨1の内側大腿骨領域Eに対して固定されるように構成された内側大腿骨構成要素であり得、第二の構成要素12は、第一の骨1の外側大腿骨領域Aに対して固定されるように構成された外側大腿骨構成要素であり得る。構成要素14は、第一の骨1の中央大腿骨領域Cに対して固定されるように構成された膝蓋大腿構成要素であり得る。それぞれのセグメント化された構成要素は、大腿骨に対して固定されるであろうセグメント化された構成要素の配置が、大腿骨に対して固定される他のセグメント化された構成要素への接続によって束縛されないように構成される。

導入された構成（例えば、図7に示されているように構成要素が骨に埋め込まれている構成）において、膝蓋大腿構成要素14並びに大腿顆構成要素10および12の1つまたは複数は、ギャップ24が膝蓋大腿構成要素14の端部26と顆構成要素10の相対する端部28との間に提供され、および／またはギャップ25が膝蓋大腿構成要素14の端部27と顆構成要素12の相対する端部30との間に提供されるように、大腿骨に対して固定されるように構成される。ギャップ24および25は、図8に最も良く図示されており、この図は、導入された構成におけるインプラント構成要素の上面図を示しており、骨の画像は省かれている。ギャップ24および25の幾何学的配置は、有利には、インプラント構成要素間の幾分かの位置ずれに対して許容範囲を提供すると同時に、膝蓋骨の滑らかな移動を可能にするように構成される。

例えば、ギャップ24および25は、それぞれ、膝蓋大腿構成要素14の滑車溝33に対して実質的に平行であるかまたはある角度を有する中間線32を有する、実質的に一様な幅の部分34を含み得る。例えば、中間線32は、膝蓋大腿構成要素14の滑車溝33に対して約45度未満の角度において延びていてもよい。好ましい態様において、中間線32は、滑車溝33に対して約20度未満の角度において延びている。他の態様において、中間線32は、滑車溝33に対して約5度未満の角度において延びている。一般的に、約30度屈曲させると、膝蓋骨構成要素は、膝蓋骨構成要素が膝蓋大腿構成要素14に接触している場合、膝蓋骨構成要素が滑車溝33に沿って動くように、膝蓋大腿構成要素14によって完全に束縛される。したがって、膝蓋骨構成要素が滑車溝33に沿って動く領域において、中間線32は、膝蓋骨構成要素がたどる経路に対して実質的に平行であるかまたはある角度を有する。

それぞれのギャップ24、25の部分34の実質的に一様な幅は、そのいくつかについて本明細書に記載されている様々な方法において構成することができる。例えば、一態様により、ギャップ24および／またはギャップ25の実質的に一様な部分34を形成する端部は、実質的に平行な、実質的に直線であり得る。例えば、図8に示されているように、端部26および28は、実質的に真っ直ぐであり、お互いに実質的に平行である。同様に、端部27および30は、実質的に真っ直ぐあり、お互いに実質的に平行である。別の態様により、ギャップ24および／またはギャップ25の実質的に一様な部分34を形成する端部は、実質的に同心の円弧であってもよい。例えば、図13に示されているように、端部26および28は、同心の円弧であてもよい。同様に、端部27および30は、同心の円弧であってもよい。好ましい態様において、大腿顆構成要素10、12の端部28、30の円弧は、それぞれ、20mmを超える半径を有している。別の好ましい態様において、その半径は、好ましくは15mmを超える。両方の例において、膝蓋大腿構成要素14の端部26、27の円弧は、好ましくは、それぞれの端部26、27およびそれぞれのギャップ24、25の円弧の合計に等しいかそれを超える半径をそれぞれ有する。この態様において、ギャップ24および／またはギャップ25の中間線はわずかに曲がっているが、端部は、中間線の1つまたは複数の部分が膝蓋大腿構成要素14の滑車溝33に対して実質的に平行であるかまたはある角度を有するような方向に配向している。

別の態様により、膝蓋大腿構成要素の端部と顆構成要素の相対する端部は、分岐するか、あるいは依然として実質的に一様な幅を提供していてもよい。例えば、膝蓋大腿構成要素14の端部26、27は、実質的に真っ直ぐであり得、その一方で、大腿顆構成要素10、12の対応する端部28、30は、円弧であり得る。別の例として、膝蓋大腿構成要素14の端部26、27は円弧であり得、その一方で、大腿顆構成要素10、12の対応する端部28、30は、実質的に真っ直ぐであり得る。そのような場合、膝蓋大腿構成要素14の端部26、27および大腿顆構成要素10、12の対応する端部28、30は、好ましくは、実質的に一様な幅のギャップ24、25を提供するように、約20度未満で分岐している。他の態様により、その分岐角は、実質的に一様な幅を提供するために、より大きいかまたはより小さくてもよい。例えば、当該分岐角は、約30度未満であってもよく、または約10度未満であってもよい。

各態様において、ギャップ24および25の部分34の一様な幅は、同じであってもまたは異なっていてもよい。さらに、それらの一様の程度は、同じであってもまたは異なっていてもよい。好ましい態様により、ギャップ24の幅およびギャップ25の幅は、約4mm未満であってもよい。さらに、一態様において、すべての構成要素に対する端部フィレットは、1.5mmを超え、好ましくは2〜3mmである。好ましい態様により、ギャップ24および25の実質的に一様な部分34を作成する端部は、実質的に真っ直ぐで、かつ膝蓋骨構成要素が接触する可能性のある領域において膝蓋大腿構成要素14の滑車溝33または膝蓋骨構成要素がたどる経路に対して平行であり得る。一態様において、膝蓋骨構成要素が接触する可能性のある領域におけるギャップ24および25は、それぞれ、実質的に真っ直ぐで、内側面において20mmを超える円弧を有しており、ギャップを形成するインプラント構成要素の端部は、平行であるかまたはお互いに同心の円弧であり、並びに当該ギャップは、滑車溝33または膝蓋骨構成要素がたどる経路に対して実質的に平行（例えば、5度以下）である。

膝蓋大腿構成要素14および大腿顆構成要素12は、膝蓋大腿構成要素14と交わる第一の大腿骨冠状面38から顆構成要素12と交わる第二の大腿骨冠状面40へと広がる移動領域36が得られるように、大腿骨に対して固定されるように構成される。図7に示しているように、移動領域36は、第一の大腿骨冠状面38が膝蓋大腿構成要素14の最も後方の部分と交わる位置から、第二の大腿骨冠状平面40が顆構成要素12の最も前方の部分と交わる位置へと広がり得る。したがって、導入された構成において、構成要素は、顆構成要素12の前方先端が、膝蓋大腿構成要素14の後方先端より前方に配置されるように重なり合う。一態様により、第一および第二の大腿骨冠状面の間の距離Dは、屈曲の際の滑らかな膝蓋骨移動のための十分な時間および表面積を可能にするために、約5mmを超える。一態様において、距離Dは約5〜12mmである。好ましくは、例えば距離Dが好ましくは10mm以上となるように、膝蓋大腿構成要素14と大腿顆構成要素12とは、十分に重なり合うべきである。

同様に、導入された構成において、第二の移動領域56は、第一の大腿骨冠状面38から第二の顆構成要素10と交わる第三の大腿骨冠状面58へと広がり得る。例えば、第三の大腿骨冠状面58は、第二の顆構成要素10の最も前方の部分と交わり得る。したがって、導入された構成において、構成要素は、顆構成要素10の前方先端が、膝蓋大腿構成要素14の後方先端より前方に配置されるように重なり合う。一態様により、第一および第三の大腿骨冠状面の間の距離D'は、屈曲の際のより滑らかな膝蓋骨移動のための十分な時間および表面積を可能にするために、約5mmを超える。一態様において、距離D'は約5〜12mmである。好ましくは、例えば距離Dが好ましくは10mm以上となるように、膝蓋大腿構成要素14と大腿顆構成要素10は十分に重なり合うべきである。図7の態様において、距離D'は、距離Dより短い。当然のことながら、距離DおよびD'は、実質的に同じであるかまたは異なっていてもよい。移動領域36および56（まとめて、移動領域66と呼ぶ）は、患者が伸張から屈曲へと関節を動かす際に、膝蓋骨構成要素が、膝蓋大腿構成要素から顆構成要素へ移動するための適切な時間および表面積が得られるように構成される。最適の滑らかな移動は、移動領域66内を膝蓋骨構成要素が移動するように補綴装置を構成することによって達成される。一態様により、膝蓋骨構成要素は、図10（a）〜10（c）に図示してある前述の3段階移動プロセスにおいて説明されたように移動する。この態様において、移動領域66は、少なくとも第一の部分50（例えば、約60度の屈曲角に対応）、第二の部分52（例えば、約75度の屈曲角に対応）、および第三の部分54（例えば、約90度の屈曲角に対応）を含む。使用の際、膝蓋骨に埋め込まれた膝蓋骨構成要素250は、3段階プロセスの第一段階中に移動領域66の第一の部分50に到る。3段階プロセスの第二段階において、膝蓋骨構成要素250は、移動領域66の第二の部分52に到る。最後に、3段階プロセスの第三段階において、膝蓋骨構成要素250は、移動領域66の第三の部分54に到る。移動領域66の部分50、52、54に対して選択された屈曲角は、単なる例示である。実際には、補綴装置は、膝蓋骨構成要素が、患者に特有な解剖学的構造に最も良く適合した屈曲角で移動領域66の部分50、52、54に到るように構成することができる。

この態様では、第一段階において、図10（a）に示されているように、患者が伸張から屈曲へと関節を動かすとき、膝蓋骨構成要素250は、移動領域66の第一の部分50において膝蓋大腿構成要素14のみに接触する。第2段階では、膝蓋骨の構成要素250は、移動領域66の第二の部分52において膝蓋大腿構成要素14および両方の顆に同時に接触する。大腿顆が、インプラント構成要素によって表面置換されている場合、膝蓋骨構成要素250は、当該インプラント構成要素（例えば、構成要素10または構成要素12）に接触する。顆が健康であり、表面置換されていない場合には、膝蓋骨構成要素は、健康な顆（例えば、骨および／または軟骨）に接触する。したがって、第2段階において、膝蓋骨構成要素は、移動領域66の第二の部分52において、少なくとも膝蓋大腿構成要素14および顆構成要素（例えば、構成要素10および／または構成要素12）と接触する。3コンパートメントインプラントの場合、第2段階において、膝蓋骨構成要素250は、図10（b）に示されているように、膝蓋大腿構成要素14並びに顆構成要素10および12の両方に接触する。顆の一方だけが表面置換されている2コンパートメントインプラントの場合、第二段階において、膝蓋骨構成要素は、膝蓋大腿構成要素14、1つの顆構成要素（例えば、構成要素10または構成要素12）、および1つの健康な顆と接触する。第三段階では、膝蓋骨構成要素250は、移動領域66の第三の部分54において膝蓋大腿構成要素14と接触しない。例えば、3コンパートメントインプラントでは、第三段階において、膝蓋骨構成要素250は、図10（c）に示されているように、顆構成要素10および12だけに接触する。2コンパートメントインプラントでは、第三段階において、膝蓋骨構成要素は、1つの顆構成要素（例えば、構成要素10または構成要素12）および1つの健康な顆と接触する。移動領域66は、（例えば、図10（a）〜10（c）に示されているような）3つの明確な段階と構成要素の構成とを含むが、当該移動領域66は、さらなる段階および／または構成要素の構成を含んでいてもよい。例えば、第一段階から第二段階へ移動する際に、膝蓋骨の構成要素250は、膝蓋大腿構成要素14および顆構成要素の一方だけと同時に接触した後、もう一方の顆構成要素と接触してもよい。

一態様において、3段階による膝蓋骨移動は、インプラント構成要素の関節幾何学的配置を構成するために使用される曲線状の経路（例えば、滑車矢状曲線）を独立して制御することによって達成される。例えば、膝蓋大腿構成要素14は、膝蓋大腿構成要素14の関節面44の幾何学的配置を構成するために使用される滑車矢状曲線64を含み得る。同様に、大腿顆構成要素10および／または12は、滑車矢状曲線62によって表され得、当該滑車矢状曲線62は、膝蓋骨経路（膝蓋骨の頂点が大腿顆構成要素に沿って動く際に通過する通り道）を表し、したがって、同一の外延を有さないが、大腿顆構成要素10および／または12の関節面46を構成するために使用される。図9の矢状図に示されているように、膝蓋大腿の滑車矢状曲線64および大腿顆の滑車矢状曲線62は、分岐点42において分岐する。分岐点42において、膝蓋大腿の滑車矢状曲線64は凹んでおり、大腿顆構成要素10および／または12を形成するために使用される滑車矢状曲線62より深く沈む。したがって、移動領域66は、膝蓋大腿構成要素14の関節面44が顆構成要素10および／または12の関節面46から上方に離れていく分岐点42を含む。図10（a）〜10（c）に示されているように、この分岐は、膝蓋大腿構成要素14から顆構成要素10および12へと移動する膝蓋骨構成要素との接触を可能にする。当該分岐点は、3段階プロセスの第2段階の終了と第三期の開始を表す。滑車矢状曲線が分岐する位置と分岐の角度は、所望の移動を得るために、パラメトリックに変更することができる。好ましい態様において、分岐点42は、移動領域66内に位置し、より好ましくは、移動領域66のおよそ中間点に位置し、すなわち、滑車矢状曲線64は、移動領域66の中間点付近で分岐するかまたは凹形をしている。それは、最適の滑らかさで膝蓋骨構成要素が移動し得る移動領域66内にある。

図9に示されているように、膝蓋大腿矢状曲線64の分岐は、「カールした」フィーチャー60を作り出す。好ましい態様において、フィーチャー60は、少なくとも6〜20mmの半径を有する。さらに図9は、顆構成要素10および／または12が、第一の半径を有する前方部分20と、第一の半径未満の第二の半径を有する後方部分22とを有することも示している。例えば、第一の半径は、約30mmを超えてもよく、第二の半径は、約15〜30mmの範囲内であってもよい。移動領域66（例えば、移動領域36、56）は、1つの分岐点または複数の分岐点を含んでいてもよい。例えば、一態様において、移動領域36は、膝蓋大腿構成要素14の関節面44が顆構成要素12の関節面から上方に離れている第一の分岐点を含み、並びに移動領域56は、膝蓋大腿構成要素14の関節面44が第二の顆構成要素10の関節面から上方に離れている第二の分岐点を含む。移動領域および滑車矢状曲線の分岐の利点の1つは、滑車矢状曲線64の分岐が移動領域66内において生じる場合、インプラント構成要素10、12、および／または14は、それらの理想的な位置からわずかに離れて位置していてもよく、依然として膝蓋骨構成要素250に対して滑らかな移動を提供することができるという点である。その結果、インプラント構成要素は、術中の融通性により、規格化された構成要素のサイズを使用して、カスタムフィットのために特定の患者の幾何学的配置に構成要素を理想的に一致させるために、それぞれの構成要素を合理的な制限またはエンベロープ内で独立して配置することを可能にする。さらに、位置決めの許容範囲は、外科的誤差（例えば、使用者誤差、位置合わせ誤差など）のために、わずかな位置ずれを可能にする。

態様により、膝蓋大腿構成要素14並びに大腿顆構成要素10および12は、膝蓋骨構成要素の形状を受け入れるように構成される。この態様において、構成要素10、12、14は、膝蓋骨構成要素の対応する部分を受けるように形状化された関節面を有し得る。例えば、図10（a）〜10（c）は、ドーム型（半球状）の膝蓋骨構成要素250に対する3段階の膝蓋骨移動を図示し、この場合、図10（a）は、膝蓋骨構成要素250が、膝蓋大腿構成要素14によって中央のみで支持されていることを示しており（例えば、60度の屈曲での段階1）、図10（b）は、膝蓋骨構成要素250が、膝蓋大腿構成要素14並びに顆構成要素10および12によって完全に支持されている（例えば、75度の屈曲での段階2）ことを示しており、並びに図10（c）は、膝蓋骨構成要素250が、顆構成要素10および12だけに支持されている（例えば、90度での段階3）ことを図示している。図10（a）〜10（c）に示されているように、ドーム型の膝蓋骨構成要素では、膝蓋骨構成要素250の主な関節面は凸形である。膝蓋骨構成要素250の主な関節面は、中心から外側の端部まで十分大きく一定の形状をしているので、膝蓋大腿構成要素および大腿顆構成要素は、膝蓋骨構成要素を受けるために同じ相補的な形状を共有し得る。例えば、膝蓋大腿構成要素および大腿顆構成要素は、それぞれ、ドーム型の膝蓋骨構成要素250を受けるための凹形領域を有し得る。膝蓋大腿構成要素14では、凹形の滑車溝33は、膝蓋骨構成要素250を受けることができる。しかしながら、大腿顆構成要素の関節面の形状は、主として凸形であり得る。大腿顆構成要素がドーム型の膝蓋骨構成要素250を受けることを可能にするために、大腿顆構成要素は、大腿の関節面にリリーフを有することが可能である。例えば、図11（a）および11（b）は、顆構成要素10および／または12が、膝蓋骨構成要素の一部を受けるように構成されたリリーフ48を有していることを示している。図11（a）は、膝蓋骨構成要素を受け入れるための顆構成要素における凹面の小さい領域を含むリリーフ48の断面図を示している。図11（b）は、リリーフ48を含む凹形の形状を示す正面図を示している。

リリーフの形状は、様々な膝蓋骨構成要素に適合させることができる。図11（a）および11（b）に示されているように、ドーム型の膝蓋骨構成要素では、リリーフは凹形状を有し得る。対照的に、実質的に平坦である主な関節面を有する実質的にV字形（または円錐）の膝蓋骨構成要素を受け入れるために、リリーフは、V字形の膝蓋骨構成要素の一部を受けるための、顆構成要素10および／または12の関節面に平坦な領域を含み得る。

図12（a）〜12（c）は、膝蓋骨構成要素250が、ソンブレロタイプ（または実質的にガウス形状）の膝蓋骨構成要素である、膝蓋骨構成要素の移動における別の態様を示している。図12（a）は、膝蓋骨構成要素250が、膝蓋大腿構成要素14によって中央のみで支持されていることを示しており（例えば、60度の屈曲における段階1）、図12（b）は、膝蓋骨構成要素250が、膝蓋大腿構成要素14並びに顆構成要素10および12によって完全に支持されていることを示しており（例えば、75度の屈曲での段階2）、並びに図12（c）は、膝蓋骨構成要素250が、顆構成要素10および12だけによって支持されていることを図示している（例えば、90度での段階3）。

ソンブレロタイプの膝蓋骨構成要素250の主な関節面は、凸状中心領域および凹形外側領域を有する。一般的に、膝蓋大腿構成要素14は、中央の凸形領域に接触し、大腿顆構成要素10および12は、凹形の外側領域に接触する。このタイプの膝蓋骨構成要素では、膝蓋骨構成要素250を受けるための相補的な大腿顆構成要素の関節形状は凸形である。大腿顆構成要素10、12は、一般的に、凸面形状を有するので、リリーフは、膝蓋骨の構成要素を受けるように顆構成要素に適合させる必要がない。

患者に補綴装置5を導入するために、外科医は、好ましくは、2007年3月9日出願され,米国特許出願公開第2008／0058945号として公開された米国特許出願第11／684,514に記載されているような方法、手順、および装置を使用する。なお、当該刊行物は、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる。補綴装置5の構成要素は、例えば、接着剤、セメント、髄内釘、圧入、機械的ファスナー、突起物（たとえば、ステム、ポスト、スパイク）などを用いて、任意の公知の方法により、関節に埋め込まれ得る。定着は、生物学的または骨の内殖によっても達成され得る。生物学的内殖を促進するために、補綴装置5の構成要素は、ヒドロキシアパタイト（HA）でコーティングしてもよく、多孔性の構造を有してもよく（例えば、ビーズなど）、多孔性金属（例えば、Zimmer, Inc.によって現在製造されているTRABECULAR METAL（商標））で作製される1つまたは複数の表面を有してもよく、および／または細胞工学的構造（例えば、Tecometによって現在製造されているTRABECULITE（商標））を有する1つまたは複数の表面を有してもよい。

一態様において、補綴装置5の各構成要素は、当該構成要素が埋め込まれるコンパートメントに対して最も好適な固定装置を用いて埋め込まれる。例えば、特定の構成要素に対する固定装置は、埋め込みの特定の部位において骨の質に基づいて選択され得る。例えば、埋め込み部位が高密度の健康な骨を有する場合、外科医は、骨の内殖による固定を可能にするために多孔性のコーティングまたは多孔性の金属を有するインプラントを選択してもよい。関節の1つのコンパートメントに対する1つの固定装置または方法の選択は、もう一方のコンパートメントに対する固定装置または方法を決定しない。したがって、補綴装置5の構成要素は、同様のまたは異なる固定法および装置を用いて埋め込まれ得る。

補綴装置5の構成要素は、整形外科インプラントでの使用に好適な任意の材料または材料の組み合わせによって構成され得る。好適な材料としては、例えば、生体適合性の金属（例えば、コバルト−クロム合金、チタン合金、またはステンレス鋼）;セラミクス（例えば、アルミナまたはジルコニアをベースとするセラミック）;高性能高分子（例えば、超高分子量ポリエチレン）;低摩擦、低摩耗高分子／高分子複合体;および／または米国特許出願第10／914,615号、米国特許出願第11／140,775号、および／または国際出願PCT／US2005／028234（国際公開番号WO2006／020619）に記載されているような高分子複合体が挙げられる。なお、当該各刊行物は、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる。

補綴装置5は、骨に挿入されるために構成された固定装置を含み得る。例えば、当該構成要素は、大腿骨の突起物またはポスト80（図8に示す）および対応する脛骨構成要素上の同様の突起を含み得る。別の態様において、固定装置は、骨に対して構成要素の固定を促進する表面フィーチャー（例えば、突起物、キール、ファスナー、スパイク、生物学的内殖部位など）を含む。別の態様において、補綴装置5の構成要素は、（例えば、圧入、機械的ファスナー、接着剤、ポストなどによって）患者の解剖学的構造に対してのみ取り付けられるように構成される。当該構成要素は、骨上の対応する表面の幾何学的配置に対応する（例えば、図8に示されているような）幾何学的配置を有し得る。その結果、構成要素を骨に圧入することができる。骨上の対応する表面は、例えば、構成要素が表面に圧入されることを可能にするように設計された許容範囲を有する、ロボット支援によって調製された表面であってもよい。当該表面は、例えば、2006年2月21日に提出され、米国特許出願公開第2006／0142657号として公開された米国特許出願第11／357,197号に記載されているように調製してもよい。なお、当該刊行物は、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる。

本発明の態様により、各患者に特有の解剖学的構造、靱帯の安定性、運動学、および／または疾患状態に基づいて、インプラントの適合および性能をカスタマイズすることを可能にする整形外科関節の補綴物および技術が提供される。上記の開示は、1つの大腿骨構成要素から別の大腿骨構成要素への膝蓋骨構成要素の移動が十分に滑らかで、同時に、構成要素間における幾分制限された構成要素間の位置決めにおける融通性を提供するということを確実にする方法および装置について説明している。この滑らかな移動が無ければ、患者は、膝蓋骨移動に気付き（「膝蓋骨クランク（patella clunk）」と呼ばれる場合もある）、および／または膝蓋骨構成要素が時間経過において摩耗したり、および／または破損したりし得る。

本発明は、上記の態様に限定されはない。例えば、補綴装置の任意の態様の任意の特徴は、補綴装置の他の任意の態様の他の任意の特徴と組み合わせてもよく、すべての態様のすべての特徴の様々な組み合わせが企図される。さらに、補綴装置の複数のサイズが可能である。さらに、2コンパートメントの態様も企図され、これには、膝蓋大腿構成要素14と、構成要素10または構成要素12などの顆構成要素の1つのみが含まれ得る。別の態様は、好ましい態様の領域をわずかに外れる幾何学的配置を作成すること、例えば、5mm未満または12mm超の移動領域を作製すること、膝蓋大腿構成要素および顆構成要素の間に4mmを超えるギャップを作製すること、膝蓋大腿構成要素および顆構成要素の間に、滑車溝または膝蓋骨構成要素がたどる経路に対してわずかに平行でない（例えば、20度を超える角度で）ギャップを作製すること、15mm未満の半径を有する同心の曲線である構成要素端部により膝蓋大腿構成要素および顆構成要素の間にギャップを形成することを含む。膝蓋大腿構成要素14の遠位におけるカールは、6mm未満または20mm超であり得る。大腿顆構成要素は、前方先端付近で幾何学的配置を除去するかまたは凹ませることによって、膝蓋大腿構成要素を備えた関節ではない前方先端を有するように設計され得る。顆構成要素は、膝蓋骨構成要素の形状を受けるためのリリーフを有していても、または有していなくてもよい。患者によっては、膝蓋大腿構成要素および顆構成要素の間のギャップを生来の組織によって、例えば、既存の軟骨よって、または瘢痕組織を形成することによって満たすことにより、負荷の共有を助けることが可能な場合もある。さらに、膝蓋大腿構成要素は、上記において開示された特徴の任意の組み合わせに加えて、図4に示されているように、後方安定性を提供するために、相対する構成要素の突起と係合するように適合させた凹部を有していてもよい。

本発明の開示により、当業者であれば、本発明の範囲および趣旨内において他の態様および変更があり得ることを理解するであろう。したがって、本発明の範囲および趣旨内において本開示から当業者により成し遂げられ得る全ての変更は、本発明のさらなる態様として含まれるべきである。本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲において言及されるように定義される。

Claims (17)

1. 関節の少なくとも一部を形成するように構成された補綴装置であって、
   体の大腿骨に対して固定されるように構成された多数のセグメント化された構成要素が、
   膝蓋大腿構成要素；および
   顆構成要素
   を含み、
   それぞれのセグメント化された構成要素が、大腿骨に対して固定されるであろうセグメント化された構成要素の配置が大腿骨に対して固定される他のセグメント化された構成要素への物理的接続によって束縛されないように独立した単独型構成要素として構成され、
   導入された構成において、該膝蓋大腿構成要素および該顆構成要素が、
   該膝蓋大腿構成要素の端部と該顆構成要素の相対する端部との間に、該膝蓋大腿構成要素の滑車溝に対して約45度未満の角度で延びている中間線を有する実質的に一様な幅を有する部分を含むギャップが提供されるように、かつ、
   該膝蓋大腿構成要素と交わる第一の大腿骨冠状面から該顆構成要素と交わる第二の大腿骨冠状面へと広がるように、該膝蓋大腿構成要素の関節面が該顆構成要素の関節面から離れて上方に分かれる分岐点を含む移動領域が提供されるように、
   大腿骨に対して固定されるように構成される、
   補綴装置。
2. 顆構成要素が、膝蓋骨構成要素の一部を受けるように構成されたリリーフを含む、請求項1に記載の補綴装置。
3. 中間線が、滑車溝に対して実質的に平行である、請求項1に記載の補綴装置。
4. 中間線が、滑車溝に対して約20度未満の角度で延びている、請求項1に記載の補綴装置。
5. 中間線が、膝蓋大腿構成要素の滑車溝に対して約5度未満の角度で延びている、請求項1に記載の補綴装置。
6. 膝蓋大腿構成要素の端部に相対する顆構成要素の端部半径が、約15mmを超える、請求項1に記載の補綴装置。
7. 分岐点が、移動領域のおよそ中間点に位置する、請求項1に記載の補綴装置。
8. 膝蓋大腿構成要素の関節面が、分岐点において顆構成要素の関節面から上方に離れていき、膝蓋大腿構成要素のカールしたフィーチャーを形成するとともに、該カールしたフィーチャーの半径が約6mmを超える、請求項1に記載の補綴装置。
9. ギャップが約4mm未満である、請求項1に記載の補綴装置。
10. 膝蓋大腿構成要素の端部および顆構成要素の相対する端部が、実質的に一様な幅のギャップを提供するように約20度未満で分岐している、請求項1に記載の補綴装置。
11. 膝蓋大腿構成要素の端部および顆構成要素の相対する端部が、実質的に一様な幅のギャップを提供するように約10度未満で分岐している、請求項1に記載の補綴装置。
12. 移動領域が、第一の大腿骨冠状面が膝蓋大腿構成要素の最も後方の部分と交わる位置から第二の大腿骨冠状平面が顆構成要素の最も前方の部分と交わる位置へと広がる、請求項1に記載の補綴装置。
13. 第一および第二の大腿骨冠状面の間の距離が約5mmを超える、請求項12に記載の補綴装置。
14. 第一および第二の大腿骨冠状面の間の距離が約10mmを超える、請求項12に記載の補綴装置。
15. 使用の際、膝蓋骨構成要素が移動領域の第一の部分において膝蓋大腿構成要素のみに接触し、該膝蓋骨構成要素が移動領域の第二の部分において少なくとも該膝蓋大腿構成要素および顆構成要素と接触し、並びに該膝蓋骨構成要素が移動領域の第三の部分において該膝蓋大腿構成要素と接触しない、請求項12に記載の補綴装置。
16. 複数のセグメント化された構成要素が第二の顆構成要素を含む補綴装置であって、
    導入された構成において、該補綴装置が、第一の大腿骨冠状面から該第二の顆構成要素の最も前方の部分と交わる第三の大腿骨冠状面へと広がる第二の移動領域を含み、かつ
    該第二の移動領域が、膝蓋大腿構成要素の関節面が該第二の顆構成要素の関節面から離れて上方に分岐する第二の分岐点を含む、請求項1に記載の補綴装置。
17. 顆構成要素が、第一の半径を有する前方部分と、第一の半径未満の第二の半径を有する後方部分とを有する、請求項1に記載の補綴装置。

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