JP6109515B2 - 撓み抵抗性を有する寛骨臼カップ - Google Patents

Description

本発明は一般に、整形外科手術中に使用されるインプラントに関する。

ヒト身体内の関節は、２つ以上の骨又は他の骨格部分の間の接合部を形成する。足首、腰、膝、肩、肘及び手首は、身体内に見出される多数の関節のうちのほんの数例である。上記の関節の例のリストから明らかとなるように、関節の多くは骨間の相対的な動作を可能にする。例えば、関節は、摺動、滑動、蝶番の運動、又は球動作を有し得る。例えば、足首は蝶番動作を可能にし、膝は滑動動作と蝶番動作とを組み合わせることができ、肩及び腰は、球配置による動作を可能にする。

身体内の関節は、応力が加えられ、又は多様な方法で損傷される場合がある。例えば、長年に亘る関節の継続した使用により、関節上に漸進的な磨耗及び断裂が与えられる。運動を可能にする関節は、骨間に配置されている軟骨を有し、この軟骨は運動に潤滑を提供し、また関節に指向される力の幾分かを吸収する。時間の経過と共に、関節の通常の使用により軟骨が磨耗し、動作する骨同士の直接接触がもたらされる場合がある。対称的に、通常の使用における関節に対する外傷、例えば、自動車事故などの事故による大きい力の供給が、骨、軟骨又は腱若しくは靱帯などの他の結合組織に対する相当な損傷の原因となり得る。

関節の疾病を指す用語である関節症は、関節が損傷した状態となり得る他の一手段である。おそらく最も知られている関節疾病は関節炎であり、関節炎は一般に、疼痛、肥大、硬直、不安定性、及び多くの場合、変形をもたらす関節の疾病又は炎症と称されている。

多数の異なる形態の関節炎が存在し、変形性関節症は最も一般的であり、この変形性関節症は、関節内の軟骨の摩耗及び断裂から生じる。他のタイプの関節炎は骨壊死であり、骨壊死は、血液供給の損失による骨の一部の死を原因とする。他のタイプの関節炎は関節に対する外傷を原因とし、一方、関節リウマチ、ループス及び乾癬性関節炎などの他の関節炎は、軟骨を破壊し、関節の内張りの炎症に関連する。

股関節は、一般に関節症に罹患する関節の１つである。股関節は、大腿骨又は大腿骨を骨盤と連結する球関節である。骨盤は、大腿骨内の球関節頭部を受容するための、寛骨臼と称される半球形の窪みを有する。大腿骨の頭部と寛骨臼の両方は軟骨で被覆されて、大腿骨が骨盤内で容易に動作することを可能にしている。一般に関節症に罹患する他の関節には、脊椎、膝、肩、手根、中手、及び手の指骨が挙げられる。関節症に対立するものとして、関節形成術は、一般に人工関節の作製を指す。疼痛が激しい場合、又は関節の可動範囲が制限される場合などの、関節炎又は他の形態の関節症のいくつかのケースでは、人工関節内の関節の部分的又は全体的な置き換えが正当とされる場合がある。関節置き換えの手順は、勿論、問題の特定の関節によって様々であるが、一般的には、罹患した骨の終端部分を人工関節インプラントで置き換え、軟骨の代用品として機能する部材を挿入することを含む。

人工関節インプラントは、骨と結合した状態となり、関節に強度及び剛性を提供する剛性材料から形成されている。軟骨代用部材は、関節に潤滑を提供し、圧縮力の幾分かを吸収するように選定される。インプラントに好適な材料には、チタン、コバルトクロム、ステンレス鋼、セラミックなどの金属及び複合材料が挙げられ、軟骨代用品に好適な材料には、ポリエチレンが挙げられる。人工関節インプラントを宿主骨に固定するために、セメントも使用し得る。

例えば、股関節全置換は、大腿骨の球形状の頭部を除去し、髄質の管又は骨髄と称される骨の中央内に幹インプラントを挿入することを含む。幹インプラントは、髄質の管内にセメントで接着されてもよく、又は多孔質被覆表面を有して、インプラントに対して骨を直接治癒させてもよい。幹インプラントは、健康な大腿骨の首部及び球形状の頭部と同一の機能を遂行することを意図した首部及び球形状の頭部を有する。カップ又はシェルを寛骨臼内に直接配置してもよい。カップ又はシェルは、骨の内殖を促進するための多孔質コーティングを含んで、シェルを寛骨臼に固定し得る。代替的に、又は付加的に、シェルは骨ねじを受容するための１つ又は複数の開口部を含んで、シェルが寛骨臼に付着すること補助してもよい。カップは、金属、例えばコバルトクロム、ステンレス鋼又はチタンから形成されてもよい。代替的に、カップは、セラミック又はポリエチレンから形成されてもよい。いくつかの実施形態において、カップは、頭部に直接係合する。別の実施形態では、ある種のライナーがカップ内に挿入されて、カップが頭部に関節接合される。ライナーは、金属、セラミック又はポリエチレンから形成されてもよい。

カップ又はシェルを挿入する際、寛骨臼の腔は、多くの場合、挿入されるシェルよりも小さいサイズにリーミングされる。次いで、シェルが骨内にプレス嵌めされる。しかしながら、そのようなプレス嵌めはシェルを撓ませるのに十分に大きい負荷を付与する場合がある。シェルの撓みは、手術の遅延、患者に対する害、又は製品不満足をもたらす多数の手術中の問題を引き起こし得る。

したがって、不十分にリーミングされた寛骨臼の腔内にプレス嵌めできるが、シェル内部に影響を与えないように撓むシェルが必要とされている。

本発明の一実施形態によれば、股関節形成術に使用される寛骨臼シェルを提供する。シェルは、外側表面、内側表面及び縁を有する第１の壁を含む。シェルは更に、第１の壁の外側表面から延びる第２の壁を含む。第２の壁は、外側表面、内側表面及び縁を有する。第２の壁の縁は、第１の壁の縁から外方向に離間されている。

本発明の別の実施形態によれば、股関節形成術に使用される寛骨臼アセンブリを提供する。アセンブリは、外側表面及び内側表面を有する第１の壁を有するシェルを含む。外側表面は、第１の半径を含む。シェルは更に、第１の壁の外側表面から延びる第２の壁を含む。第２の壁は、外側表面及び内側表面を有する。内側表面は、第２の半径を有する。第２の壁の内側表面の第２の半径は、第１の壁の外側表面の第１の半径よりも大きい。アセンブリは更に、第１の壁の内側表面に結合するよう適合されたライナーを含む。

本発明の更なる別の実施形態によれば、寛骨臼シェルの製造方法を提供する。本方法は、寛骨臼シェルの第１の壁を製造することと、寛骨臼シェルの第２の壁を製造することと、を含む。寛骨臼シェルの第２の壁が第１の壁上に摺動され、第２の壁が第１の壁に固着される。

本発明及びその利点をより完全に理解するために、ここで添付の図面と共に以下の説明を参照することにする。
本発明の一実施形態による寛骨臼シェルの斜視図。 図１の寛骨臼シェルの部分切除図。 図１の寛骨臼シェルの上面図。 図１の寛骨臼シェルと、関連したライナーとのアセンブリの部分切除図。 模擬プレス嵌め寛骨臼内に挿入された図１の寛骨臼シェルの斜視図。 本発明の一実施形態による寛骨臼シェルの製造方法を示すフローチャート。

本発明の実施形態及びその利点は、以下の説明及び図面を参照することにより最良に理解される。以下の説明及び図面において、同様の参照符号が、図面の同様の部分及び対応する部分に対して用いられている。

以下図１を参照すると、寛骨臼シェル（即ち、カップ）１０が示されている。寛骨臼シェル１０は、第１の壁１２と、第１の壁１２から延びる第２の壁１４とを含む。第２の壁１４は、第１の壁１２に永久に定着されている。第１の壁１２は、外側表面１６、内側表面１８、及び２つの表面１６、１８を結合する縁２０を有する。第２の壁１４は、外側表面２２、内側表面２４（図２）、及び２つの２２、２４を結合する縁２６を有する。第２の壁１４の縁２６は、第１の壁１２の縁２０から外方向に離間されている。換言すれば、第２の壁１４の内側表面２４と、第１の壁１２の外側表面１６との間に凹部２８が存在する。凹部２８は、第２の壁１４が、準備された寛骨臼内に挿入される際に、第１の壁１２を撓ませることなく、第２の壁１４が撓むことを可能にする。このことは、以下により完全かつ詳細に説明される。図１に示すように、第２の壁１４は、外方向に延びる複数のフランジ３０を含んでもよい。フランジ３０は、長手方向の凹部３２により分離されている。フランジ３０及び凹部３２は、第２の壁１４が準備された寛骨臼内に挿入された際に撓むことを可能にする。別の実施形態では、第２の壁１４は、凹部３２によって分離されたフランジ３０を含まなくてもよい。それらの実施形態では、第２の壁１４は、準備された寛骨臼内に挿入された際に撓む単一の略球形壁であってもよい。

ここで図２を参照すると、寛骨臼シェル１０の断面図が示されている。図示されるように、第２の壁１４は内側壁１２から外方向に延び、凹部２８を形成している。また、本実施形態に示されるように、第１の壁１２の縁２０は、第２の壁１４の縁２６よりも低く延びている。いくつかの寛骨臼シェル設計において、第２の壁１４よりも長く延びる第１の壁１２を有して、ライナー３４のテーパ係合を増大させることが望ましい（図４）。別の実施形態では、縁２０、２６は同一面内に存在してもよい。別の実施形態では、第２の壁１４の縁２６は、第１の壁１２の縁２０よりも低く延びてもよい。

第１の壁１２の内側表面１８は凹状であり、ライナー３４と一致するように設計されている（図４）。内側表面１８はロック機構３６を含み、ロック機構３６は、本実施形態ではテーパ３８及びロック凹部４０を含む。ロック機構３６は、ライナー３４上の対応する特徴部と相互作用して、ライナー３４をシェル１０内にロックする。別の実施形態では、異なるタイプのロック機構を使用してもよく、例えば、テーパのみを使用してもよく、又はロックリングのみを使用してもよい。別の実施形態では、ねじ付きロック、ねじ、ピンなどの他の既知のロック機構を使用してもよい。

第１の壁１２の外側表面１６は、球形として図示されている。しかしながら、所定の別の実施形態では、外側表面１６は、円筒形の形状であってもよい。図３に示されるように、外側表面１６（円筒形又は球形のいずれか）は、半径ｒ１を有する。半径ｒ１は第２の壁１４の内側表面２４の半径ｒ２よりも小さい。ｒ１とｒ２との間の差は、第１の壁１２が影響を受ける前に第２の壁１４が圧縮され得る量である。第２の壁１４の外側表面２２は、準備された寛骨臼内に嵌合するサイズである半径ｒ３を有する。第１の壁１２の内側表面１８は、上述したようにライナー３４と一致するように設計されているため、ライナー３４の半径に対応する半径ｒ４を有するであろう。いくつかの実施形態において、非常に多様な寛骨臼内に嵌合するように多様な半径ｒ３を有する複数のシェル１０が提供されるであろう。また、第１の壁１２の内側表面１８の半径ｒ４も、一組のシェル１０内で変動して、異なるライナー３４を収容し得る。

図４は、ライナー３４が内部に取り付けられているシェル１０を示す。図示するように、ライナー３４は、シェル１０のロック機構３６に対応するロック機構４２を含む。この実施形態では、ロック機構４２は、シェルのテーパ３８に対応するテーパ４４と、シェル１０のロック凹部４０内にロックされるロックリング４６とを含む。いくつかの実施形態において、ロック機構４２はテーパ４４又はロックリング４６のみを含み、両方は含まなくてもよい。更なる別の実施形態では、テーパ４４は、シェルのテーパ３８内にロックされなくてもよい。テーパ３８、４４は、挿入を容易にできるように、単なる合致するテーパであってもよい。別の実施形態では、他のタイプのロック機構を使用してもよい。

ここで図５を参照すると、シェル１０は、模擬プレス嵌め寛骨臼４８内に挿入されて示されている。図示されるように、模擬寛骨臼４８は、シェル１０の第２の壁１４を圧縮する。図５に示されるように、第２の壁１４のフランジ５０は、内側壁１８から距離Ｄ１を有する。第２の壁１４のフランジ５２は、内側壁１８から距離Ｄ２を有する。非圧縮状態において、Ｄ１はＤ２とほぼ同一である。しかしながら、第２の壁１４が寛骨臼４８によって圧縮されるにつれ、Ｄ２はＤ１よりも小さくなる。圧縮中でさえも、内側（即ち、第１の）壁１２は不変のままである。かくして、シェル１０を寛骨臼４８内に挿入する前又は後であってもよいライナー３４の挿入時、ロックテーパ３８及びロック凹部４０は影響を受けない。

ここで図６を参照して、本発明の一実施形態によるシェルの製造方法を記載する。工程１００において、第１の壁１２は、既知の方法を用いて製造される。一実施形態において、第１の壁１２は機械加工される。しかしながら、他の既知の方法も用いてもよい。工程１０２において第２の壁１４が製造された後、第２の壁１４が第１の壁１２上に摺動される（工程１０４）。第２の壁１４は、焼結プロセスを介して、又はシェルに多孔質外側コーティングを加えることにより第１の壁１２に固着される（工程１０６）。別の実施形態では、第１の壁及び第２の壁は、一緒に溶接され又は締結具を介して取り付けられてもよい。

別の実施形態では、シェル１０は、単一部品として製造されてもよい。次いで、シェル１０内に凹部２８が切削され、第１の壁１２及び第２の壁１４を形成されてもよい。

本実施形態において、シェル１０は、チタン、コバルトクロム、ステンレス鋼などの生体適合性金属から形成される。シェル１０はまた、Ｗａｒｓａｗ，ＩＮのＤｅＰｕｙ，Ｉｎｃ．により製造されているＧＲＩＰＴＩＯＮ（登録商標）などの多孔質金属を用いて作製されてもよい。上記に論じたように、シェル１０はＷａｒｓａｗ，ＩＮのＤｅＰｕｙ Ｏｒｔｈｏｐａｅｄｉｃｓ，Ｉｎｃ．により製造されているＰＯＲＯＣＯＡＴ（登録商標）などの焼結コーティングを有してもよい。他の既知の多孔質コーティング及び材料も使用することができる。更なる別の実施形態では、シェルは超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）又はポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの生体適合性セラミック又はプラスチックから形成されてもよい。いくつかの実施形態において、第１の壁１２及び第２の壁１４は、同一の材料から形成されてもよい。別の実施形態では、第１の壁１２及び第２の壁１４は、異なる材料から形成されてもよい。それらの実施形態において、第１の壁１２は、より剛性の高い材料から形成されてもよく、第２の壁１４は、より可撓性の高い材料から形成されてもよい。

いくつかの実施形態において、ライナー３４は、チタン、コバルトクロム及びステンレス鋼などの生体適合性金属から形成されてもよい。別の実施形態では、ライナー３４は、ＵＨＭＷＰＥ、酸化防止剤を有するポリエチレン（酸化防止剤を有するＵＨＭＷＰＥを含む）などの生体適合性ポリエチレン、及びＰＥＥＫから形成されてもよい。ライナー３４はまた、当技術分野にて既知のように、生体適合性セラミックスから形成されてもよい。

本発明には様々な改変物及び代替形態を受け入れる余地があるが、本発明の特定の実施形態は、図面にて例示として示されている。ただし、本発明を開示される特定の形態に限定することを何ら意図するものではなく、その逆に、添付の特許請求の範囲において定義される発明の趣旨並びに範囲に包含されるすべての改変物、均等物、及び代替物を網羅することを意図するものであることが理解されるべきである。

〔実施の態様〕
（１） 股関節形成術に使用される寛骨臼シェルであって、
外側表面、内側表面及び縁を有する第１の壁と、
前記第１の壁の前記外側表面から延び、かつ外側表面、内側表面及び縁を有する第２の壁と、を含み、
前記第２の壁の前記縁が、前記第１の壁の前記縁から外方向に離間されている、寛骨臼シェル。
（２） 前記第１の壁の前記内側表面が、前記シェルにライナーをロックするためのロック機構を含む、実施態様１に記載の寛骨臼シェル。
（３） 前記ロック機構がテーパを含む、実施態様２に記載の寛骨臼シェル。
（４） 前記ロック機構がロック凹部を含む、実施態様２に記載の寛骨臼シェル。
（５） 前記第１の壁の前記外側表面が凸状である、実施態様１に記載の寛骨臼シェル。
（６） 前記第１の壁の前記外側表面が第１の半径を有し、前記第２の壁の前記内側表面が、前記第１の半径よりも大きい第２の半径を有する、実施態様５に記載の寛骨臼シェル。
（７） 前記第２の壁が、外方向に延びる複数のフランジを含む、実施態様１に記載の寛骨臼シェル。
（８） 前記第１の壁の前記外側表面が円筒形である、実施態様１に記載の寛骨臼シェル。
（９） 前記第１の壁の前記内側表面が凹状である、実施態様１に記載の寛骨臼シェル。
（１０） 股関節形成術に使用される寛骨臼アセンブリであって、
シェルであって、
外側表面及び内側表面を有し、前記外側表面が第１の半径を有する第１の壁と、
前記第１の壁の前記外側表面から延び、かつ外側表面及び内側表面を有し、前記内側表面が第２の半径を有する第２の壁と、含み、
前記第２の壁の前記内側表面の前記第２の半径が、前記第１の壁の前記外側表面の前記第１の半径よりも大きい、シェルと、
前記第１の壁の前記内側表面に結合するよう適合されたライナーと、を含む、寛骨臼アセンブリ。

（１１） 前記第２の壁が、外方向に延びる複数のフランジを含む、実施態様１０に記載の寛骨臼システム。
（１２） 前記第１の壁の前記外側表面が円筒形である、実施態様１０に記載の寛骨臼システム。
（１３） 前記第１の壁の前記外側表面が略球形である、実施態様１０に記載の寛骨臼システム。
（１４） 前記第１の壁の前記内側表面が、前記シェルに前記ライナーをロックするためのロック機構を含む、実施態様１０に記載の寛骨臼システム。
（１５） 前記シェルが複数のシェルから選択され、前記ライナーが複数のライナーから選択される、実施態様１０に記載の寛骨臼システム。
（１６） 前記複数のライナーが、前記複数のライナーのうち少なくとも１つの他のライナーとは異なる材料から形成された少なくとも１つのライナーを含む、実施態様１５に記載の寛骨臼システム。
（１７） 寛骨臼シェルの製造方法であって、
前記寛骨臼シェルの第１の壁を製造することと、
前記寛骨臼シェルの第２の壁を製造することと、
前記寛骨臼シェルの前記第２の壁を前記第１の壁上に摺動させることと、
前記第２の壁を前記第１の壁に固着させることと、を含む、方法。
（１８） 前記第２の壁を前記第１の壁に固着させることが、焼結によって前記第２の壁を前記第１の壁に固着させることを含む、実施態様１７に記載の方法。
（１９） 前記第２の壁を製造することが、外方向に延びる複数のフランジを有する前記第２の壁を形成することを含む、実施態様１７に記載の方法。
（２０） 前記第１の壁を製造することが、第１の半径を有する外側壁を製造することを含み、前記第２の壁を製造することが、第２の半径を有する内側壁を製造することを含み、前記第２の半径が前記第１の半径よりも大きい、実施態様１７に記載の方法。

Claims (9)

1. 股関節形成術に使用される寛骨臼シェルであって、
   外側表面、内側表面及び縁を有する第１の壁と、
   前記第１の壁の前記外側表面から延び、かつ外側表面、内側表面、頂部及び縁を有する第２の壁であって、前記第２の壁は前記第１の壁の全周囲のまわりに配置された複数のフランジを有し、隣接したフランジは、前記第２の壁に切り込まれ、かつ、前記第２の壁の前記縁から前記頂部の方向に延びているスリットによってお互いに分離されている、第２の壁と、
   を含み、
   前記第２の壁の前記縁が、前記第１の壁の前記縁から外方向に離間されており、前記第２の壁の前記フランジのそれぞれが、凹部によって前記第１の壁から分離されており、前記凹部及び前記スリットは、前記シェルが寛骨臼に挿入された際に、前記第２の壁の前記フランジが曲がることを可能にし、
   前記第２の壁の前記縁が、前記第１の壁の全周縁の周囲で前記第１の壁の前記縁から外方向に離間されている、寛骨臼シェル。
2. 前記第１の壁の前記内側表面が、前記シェルにライナーをロックするためのロック機構を含む、請求項１に記載の寛骨臼シェル。
3. 前記ロック機構がテーパを含む、請求項２に記載の寛骨臼シェル。
4. 前記ロック機構がロック凹部を含む、請求項２に記載の寛骨臼シェル。
5. 前記第１の壁の前記外側表面が凸状である、請求項１に記載の寛骨臼シェル。
6. 前記第１の壁の前記外側表面が第１の半径を有し、前記第２の壁の前記内側表面が、前記第１の半径よりも大きい第２の半径を有する、請求項５に記載の寛骨臼シェル。
7. 前記第１の壁の前記外側表面が円筒形である、請求項１に記載の寛骨臼シェル。
8. 前記第１の壁の前記内側表面が凹状である、請求項１に記載の寛骨臼シェル。
9. 股関節形成術に使用される寛骨臼アセンブリであって、
   請求項１〜８のいずれか１つに記載の寛骨臼シェルと、
   前記第１の壁の前記内側表面に結合するよう適合されたライナーと、を含む、寛骨臼アセンブリ。

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