JP6502202B2 - 人工足関節手術用測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、人工足関節置換術において、脛骨コンポーネントを取付けるための脛骨遠位端の骨切面と、距骨コンポーネントを取付けるための距骨近位端の骨切面との間に挿入して、靭帯の張力を測定し、靭帯バランスの適否を確認するために好適に実施することができる人工足関節手術用測定装置に関する。

従来から、たとえば変形性膝関節症、関節リウマチ、外傷などの膝関節の疾患に対して、円滑な関節運動を確保するために、生体膝関節を切除して人工膝関節に置換する人工膝関節置換術が行われている。

人工膝関節置換術において、置換された人工膝関節は、正常な生体膝関節と同等な動きを確保する必要があるので、骨切除を行った大腿骨と脛骨との間に、たとえば特許文献１に開示される靭帯緊張装置、あるいは特許文献２に開示される人工膝関節全置換手術用計測装置を用いて、膝関節における靭帯の張力などを測定し、靭帯バランスの適否の確認が行われている。

特表２００５−５３７０４６号公報 特開２００４−２３７０６４号公報

前述の特許文献１に示される人工膝関節置換術に用いられる従来技術では、大腿骨と脛骨の骨切面に係止する２つの支持面は、前後方向または中外側方向に平行移動する。また、特許文献２では、骨切り面に平行な軸まわりに回動可能とし、平衡度を計測することができる。一方、人工足関節においては、足関節の本来の関節可動域において、脛骨の遠位端と距骨の近位端との各骨切面間に支持面を当接させて張力を与えることが困難であり、また、靭帯の張力を、一方の骨切面において前記一方の支持面が載置される同一載置面で、内側および外側を個別に測定することができず、足関節における関節の靭帯バランスを的確に確認することができない。

本発明の目的は、足関節において、本来の関節可動域において、さらには同一載置面上で内側および外側の靭帯の張力をそれぞれ個別に測定可能とし、人工足関節置換術後の靭帯バランスを的確に確認することができる人工足関節手術用測定装置を提供することである。

本発明は、生体足関節を人工足関節に置換する人工足関節手術において、脛骨の遠位端と距骨の近位端との間の靱帯による張力を測定する人工足関節手術用測定装置であって、
互いに近接する方向および離反する方向に変位可能な一対の把持部と、前記一対の把持部が互いに近接する方向に変位すると、互いに離反する方向に変位し、かつ、前記一対の把持部が互いに離反する方向に変位すると、互いに近接する方向に変位する一対の作動部とを有する操作具と、
前記一対の作動部に着脱可能な差込み部を有し、かつ、予め定める第１軸線に沿って延びる第１基部と、第１基部に設けられ、脛骨の遠位端および距骨の近位端のいずれか一方に当接する平坦な第１当接面が形成された第１当接部と、を有し、前記差込み部を介して作動部のいずれか一方に装着される第１当接体と、
前記一対の作動部に着脱可能な差込み部を有し、かつ、前記第１軸線に平行な第２軸線に沿って延びる第２基部と、脛骨の遠位端および距骨の近位端のいずれか他方に当接する平坦な第２当接面が設けられる第２当接部と、を有し、第２基部に設けられた前記差込み部を介して作動部のいずれか他方に装着される第２当接体と、
前記一対の把持部に設けられ、各把持部の前記近接する方向および前記離反する方向の変位に基づいて、前記第１および第２当接面に作用する力の大きさを計測する計測手段と、を含み、
前記第１当接体の前記差込み部と前記第１当接部とは、前記第１軸線および前記第２軸線を含む仮想一平面に垂直な方向に相互にずれて配設されていることを特徴とする人工足関節手術用測定装置である。

また本発明は、前記第１当接部は、前記第１基部に、前記第１軸線および前記第２軸線を含む仮想一平面に垂直な予め定める第１角変位軸線まわりに角変位可能に設けられることを特徴とする。

また本発明は、前記第２当接部は、板状体であることを特徴とする。

また本発明は、前記第２当接部は、前記他方の作動片に装着される部分とは反対側の部分に、前記第２当接面から突出する突部が設けられることを特徴とする。

また本発明は、前記第２当接体には、前記第１当接体に近接および離反する方向に貫通する透孔が形成されていることを特徴とする。

また本発明は、前記第２当接部は、前記第２基部に、前記第１軸線および前記第２軸線を含む仮想一平面に垂直な予め定める第２角変位軸線まわりに角変位可能に設けられることを特徴とする。

本発明によれば、操作具の各把持部を互いに近接する方向に操作することによって、第１当接体と第２当接体とは、平行を保って互いに離反する方向へ変位し、第１当接面が脛骨の遠位端および距骨の近位端のいずれか一方に当接し、第２当接面が脛骨の遠位端および距骨の近位端のいずれか他方に当接し、このときの各把持部間の力の大きさが計測手段によって計測される。

このように、脛骨の遠位端および距骨の近位端に第１および第２当接体が平行に変位して第１および第２当接面が当接するので、骨切面上の載置面を変えずに脛骨および距骨間の測定位置に応じた力の大きさを計測し、内側および外側で靭帯の張力を個別に確認することができる。

また本発明によれば、第１当接体は第１基部に第１当接片が予め定める第１角度位置に角変位可能に設けられるので、骨切面などの測定対象部位の角度および形状が異なっても、その測定対象部位に第１当接面を確実に当接させ、靭帯の張力を計測手段の力の大きさとして正確に測定することができる。

また本発明によれば、第２当接面を有する板状体から成るので、各骨切面間での占有空間が少なくて済み、挿入時および抜去時などに、第２当接体が脛骨の遠位端または距骨の近位端に引掛かるなどの不具合を生じることなく、円滑な挿入および抜去が可能となる。

また本発明によれば、第２当接体には第２当接面から突出する突部が設けられるので、第２当接面を脛骨または距骨に対向させた状態で、突部が脛骨または距骨に対して抜去する方向に係合させて、第２当接体を容易に位置決めし、ずれを防止することができる。

また本発明によれば、第２当接体に透孔が形成されるので、この透孔を介して、術者が第２当接体が対向している部位を確認することができ、利便性が向上される。

また本発明によれば、第２当接体は第２当接片を有するので、脛骨の遠位端および距骨の近位端のいずれか他方においても、骨切面などの測定対象部位の角度および形状が異なっても、その測定対象部位に第２支持面を確実に当接させ、靭帯の張力を測定手段の負荷として正確に測定することができる。

本発明の一実施形態の人工足関節手術用測定装置１を示す正面図である。 人工足関節手術用測定装置１の平面図である。 人工足関節手術用測定装置１の斜視図である。 各作動部３ａ，３ｂおよびその付近を図１の背後から見た拡大背面図である。 第１当接体４ａの第１当接部１８ａを第１基部１７ａに対して角変位させた状態を示す正面図である。 第１当接体４ａの第１当接部１８ａを第１基部１７ａに対して平行に倒した状態を示す図である。 第１当接体１４ｃの第１当接部１８ｃを第１基部１７ｃに対して平行となるように倒した状態を示す図である。 第２当接体４ｂの構成を示す図である。

図１は本発明の一実施形態の人工足関節手術用測定装置１を示す正面図であり、図２は人工足関節手術用測定装置１の平面図であり、図３は人工足関節手術用測定装置１の斜視図である。本実施形態の人工足関節手術用測定装置１は、生体足関節を人工足関節に置換する足関節置換施術時において、後述の図５に示す脛骨１９の遠位端１９ａと距骨２０の近位端２０ａとの間の靱帯の張力を内外側で測定して、本来の関節可動域における靱帯バランスを確認するために用いられる。

人工足関節手術用測定装置１は、術者によって把持される一対の把持部２ａ，２ｂと、各把持部２ａ,２ｂに連なり、各把持部２ａ，２ｂが互いに近接する方向Ａ１に変位すると、互いに離反する方向Ｂ１に平行な姿勢を保ちながら変位し、各把持部２ａ，２ｂが互いに離反する方向Ａ２に変位すると、互いに近接する方向Ｂ２に平行な姿勢を保ちながら変位する一対の作動部３ａ，３ｂとを有する操作具３と、一方の作動部３ａに着脱自在に装着される第１当接体４ａと、他方の作動部３ｂに着脱自在に装着される第２当接体４ｂと、各把持部２ａ，２ｂの近接する方向Ａ１および離反する方向Ａ２の変位に基づいて、第１および第２当接体４ａ，４ｂの第１および第２当接面２１ａ，２１ｂに脛骨１９の遠位端１９ａおよび距骨２０の近位端２０ａから作用する力の大きさを計測する計測手段５と、を含んで構成される。

図４は、各作動部３ａ，３ｂおよびその付近を図１の背後から見た拡大背面図である。各作動部３ａ，３ｂは、大略的に長手ブロック状であって、長手方向の第１軸線Ｌ１に沿って延びる案内長孔６ａ，６ｂが形成される作動部材８ａ，８ｂを有する。各案内長孔６ａ，６ｂには、第１リンクピン９ａ，９ｂがそれぞれ挿通され、各第１リンクピン９ａ，９ｂには、Ｘ字状に交差する一対のリンク部材１０ａ，１０ｂがピン結合される。

各把持部２ａ，２ｂは、一対の湾曲した棒状の操作部材１１ａ，１１ｂの一部を構成する。各操作部材１１ａ，１１ｂは、その長手方向の中間部で、連結ピン１２によってピン結合される。各リンク部材１０ａ，１０ｂの各他端部は、連結ピン１２の軸線に関して長手方向に反対側の取付け端部１３ａ，１３ｂが、第２リンクピン１４ａ，１４ｂによってピン結合される。各リンク部材１０ａ，１０ｂは、交差部において、第３リンクピン１５によってピン結合される。

これらの第１リンクピン９ａ，９ｂ、各リンク部材１０ａ，１０ｂ、第２リンクピン１４ａ，１４ｂ、第３リンクピン１５、および各作動部材８ａ，８ｂを含んで、リンク機構を構成し、各作動部材８ａ，８ｂを互いに平行な姿勢を保って、離反する方向Ｂ１および近接する方向Ｂ２に変位させることができる。

図５は、第１当接体４ａの第１当接部１８ａを第１基部１７ａに対して角変位させた状態を示す正面図である。図６は、第１当接体４ａの第１当接部１８ａを第１基部１７ａに対して平行に倒した状態を示し、図６（１）は第１当接部１８ａを倒した状態の第１当接体４ａの平面図であり、図６（２）は第１当接部１８ａを倒した状態の第１当接体４ａの正面図であり、図６（３）は第１当接部１８ａを倒した状態の第１当接体４ａの右側面図であり、図６（４）は第１当接部１８ａを倒した状態の第１当接体４ａの斜視図である。前述の第１当接体４ａは、一対の作動部３ａ，３ｂの一方である作動部３ａに着脱可能に装着され、予め定める第１軸線Ｌ１に沿って延びる第１基部１７ａと、第１基部１７ａに設けられ、脛骨１９の遠位端１９ａおよび距骨２０の近位端２０ａの一方である前述の脛骨１９の遠位端１９ａに当接する平坦な第１当接面２１ａが形成された第１当接部１８ａとを有する。

第１基部１７ａは、矩形板状のベース部２２と、ベース部２２の第１軸線Ｌ１方向一端部から厚み方向一方側（図５の上方）に突出する第１立上がり部２３と、第１立上がり部２３から第１軸線Ｌ１方向一方側（図５の右方）へ突出し、作動部３ａに差込まれる差込み部２４と、ベース部２２の第１軸線Ｌ１方向他端部から厚み方向一方側に突出する第２立上がり部２５と、ベース部２２の第１軸線Ｌ１方向中央部よりも第２立上がり部２５寄りの部位から厚み方向一方側に突出する第３立上がり部２６とを有する。差込み部２４には、球状の嵌合部材２７が部分的に突出した状態で保持され、この嵌合部材２７は、差込み部２４内に設けられる図示しないばねによって、差込み部２４から突出する方向にばね付勢され、作動部材８ａに形成される図示しない嵌合凹所に嵌合させ、これによって第１当接体４ａが作動部３ａに着脱可能に装着される。

第１当接部１８ａは、平面形状が矩形の板状体から成る。第１当接部１８ａには、ベース部２２に対向する表面に、第１ねじ受け部２９、第２ねじ受け部３０、立上がり部３１が、第１当接部１８ａの長手方向一端部から長手方向他端部に向かってこの順序で設けられる。第１ねじ受け部２９には、ねじ軸３２の軸部が挿通し、ねじ軸３２が回転自在に保持される。ねじ軸３２の軸部には、円筒状の案内スリーブ３３が装着される。ねじ軸３２の案内スリーブ３３よりも軸線方向一端部側には、ねじ軸ヘッド３４が形成される。ねじ軸３２の案内スリーブ３３よりも軸線方向他端部側のねじ部は、第２ねじ受け部３０に螺着される。

案内スリーブ３３には、リンクピン３５によってリンク部材３６の一端部がピン結合され、リンク部材３６の他端部は、リンクピン３７によって第２立上がり部２５にピン結合される。立上がり部３１は、リンクピン３８によって第３立上がり部２６にピン結合される。

このような構成によって、第１当接部１８ａは、第１基部１７ａに第１軸線Ｌ１および後述の第２軸線Ｌ２を含む仮想一平面に垂直な角変位軸線Ｌ３まわり角変位可能に連結される。ねじ軸ヘッド３４を回転操作することによって、ねじ軸ヘッド３４の端面に当接する案内スリーブ３３の当接位置をねじ軸３２の軸線方向に移動させ、第１当接部１８ａを角変位軸線Ｌ３まわりに角変位させて、第１当接面２１ａの前記仮想一平面に対する最大傾斜角度θを、脛骨１９の遠位端１９ａの骨切面に一致するように調整することができる。

このような第１当接体４ａは、操作具３に該第１当接体４ａが装着された状態において、操作具３を把持する術者から見て右側（図６（１）では、上側）に第１当接部１８ａおよびそれに関連する構成が配設され、第１当接部１８ａよりも左側に差込み部２４が配設される。これによって、脛骨１９の遠位端１９ａと距骨２０の近位端２０ａとの間に第１当接体４ａを挿入して、右寄りの部位（すなわち、右足であれば内側、左足であれば外側）で靭帯の張力を測定することができる。次に、左寄りの部位（すなわち、右足であれば外側、左足であれば内側）で靭帯の張力を測定するための第１当接体４ｃについて述べる。

図７は、第１当接体４ｃの第１当接部１８ｃを第１基部１７ｃに対して平行となるように倒した状態を示し、図７（１）は第１当接部１８ｃを倒した状態の第１当接体４ｃの平面図であり、図７（２）は第１当接部１８ｃを倒した状態の第１当接体４ｃの正面図であり、図７（３）は第１当接部１８ｃを倒した状態の第１当接体４ｃの右側面図であり、図７（４）は第１当接部１８ｃを倒した状態の第１当接体４ｃの斜視図である。なお、左測定用の第１当接体４ｃは、前述の右測定用の第１当接体４ａと面対称に構成されるので、対応する部分には、同一の参照符または同一の数字に添字ｃを付し、重複する説明は省略する。

第１当接体４ｃは、前述の右測定用の第１当接体４ａに代えて、作動部３ａに装着して用いられる。この第１当接体４ｃは、操作具３に取付けられた状態において、操作具３を把持する術者から見て左側（図７（１）では、下側）に第１当接部１８ｃおよびそれに関連する構成が配設され、第１当接部１８ｃよりも右側に差込み部２４が配設される。これによって、脛骨１９の遠位端１９ａと距骨２０の近位端２０ａとの間に第１当接体１４ｃを挿入して、左寄りの部位で靭帯の張力を測定し、前述の右測定用の第１当接体４ａを用いた測定結果と比較することによって、本来の関節可動域における靭帯バランスの適否を確認することができる。

図８は第２当接体４ｂの構成を示す図であり、図８（１）は第２当接体４ｂの斜視図であり、図８（２）は第２当接体４ｂの正面図であり、図８（３）は第２当接体４ｂの平面図であり、図８（４）は第２当接体４ｂの右側面図である。第２当接体４ｂは、板状体である平面視である矩形の板状部４０と、板状部４０の長手方向一端部から厚み方向一方側に立上がる立上がり部４１と、立上がり部４１から第２軸線Ｌ２方向一方側（図８（２）では右側）に突出し、作動部３ａに着脱可能に装着される差込み部４３と、板状部４０の長手方向他端部から厚み方向一方側に突出する突部４４とを有する。

前述の板状部４０は、平坦な第２当接面４５を有する。第２当接面４５には、距骨２０の近位端２０ａの切骨面が当接して面接触し、同一載置面上で操作具３を第１当接体４ａとともに位置決めして安定させることができる。

差込み部４３は、前述の第１当接体４ａの差込み部２４と同様に構成される。差込み部４３には、球状の嵌合部材４６が部分的に突出した状態で保持され、この嵌合部材４６は、差込み部４３内に設けられる図示しないばねによって、差込み部４３から突出する方向にばね付勢され、作動部材８ｂに形成される図示しない嵌合凹所に嵌合させ、これによって第２当接体４ｂを作動部３ｂに着脱可能に装着して係止することができる。

再び図１〜図３をも参照して、一方の把持部２ａには、計測手段５のシリンダ部５ａが支持され、他方の把持部２ｂには計測手段５のロッド５ｂが連結され、各把持部２ａ、２ｂの近接／離反する方向の変位に基づいて、第１および第２当接面２１ａ、２１ｃに作用する力の大きさを測定し、シリンダ部５ａに設けられた目盛などによって、計測した力の大きさを術者が確認することができる。このような計測手段５は、たとえばばね計りによって実現されてもよい。

本発明の他の実施形態として、第２当接体４ｂの板状部４０に透孔５０が形成されてもよい。

また本発明の他の実施形態として、第２当接体４ｂの板状部４０長手方向他端部に、第２当接面４５から突出する突部４４が形成されてもよい。

以上のように構成される本実施形態の人工足関節手術用測定装置１によれば、操作具の各把持部２ａ，２ｂを互いに近接する方向Ａ１に操作することによって、第１当接体４ａと第２当接体４ｂとは、平行を保って互いに離反する方向Ｂ１へ変位し、第１当接面２１ａが脛骨１９の遠位端１９ａおよび距骨２０の近位端２０ａのいずれか一方によって当接し、第２当接面２１ｂが脛骨１９の遠位端１９ａおよび距骨２０の近位端２０ａのいずれか他方に当接し、このときの各把持部２ａ，２ｂ間の力の大きさが計測手段５によって計測される。

このように、脛骨１９の遠位端１９ａおよび距骨２０の近位端２０ａに第１および第２当接体４ａ，４ｃ；４ｂの第１および第２当接面２１ａ，２１ｃ；２１ｂを当接させることができるので、たとえば距骨２０の骨切面において同一載置面を維持し、第１当接体４ａをもう一方の第１当接体４ｂに変換し、さらに第１および第２当接面２１ａ，２１ｂを平行または傾斜させて、脛骨１９および距骨２０間の同一載置面で左足および右足のいずれであっても、靭帯張力を内外側で測定して、本来の関節可動域に対する内転・外転の靭帯バランスを確認することができる。

また、右用および左用の第１当接体４ａ，４ｃは、第１基部１７ａ，１７ｃに第１当接部１８ａ，１８ｃが予め定める第１角度位置に角変位可能に設けられるので、骨切面などの測定対象部位の角度および形状が異なっても、その測定対象部位に第１当接面２１ａ，２１ｃを確実に当接させ、靭帯の張力を計測手段５によって力の大きさとして正確に測定することができる。

また、第２当接面２１ｂを有する板状体から成るので、挿入時および抜去時などに、第２当接体４ｂが脛骨１９の遠位端１９ａまたは距骨２０の近位端２０ａに引掛かるなどの不具合を生じることなく、円滑な挿入および抜去が可能となる。

また、第２当接体４ｂには第２当接面２１ｂから突出する突部４４が設けられるので、第２当接面２１ｂを脛骨１９または距骨２０に対向させた状態で、突部４４を脛骨１９または距骨２０に対して抜去する方向に係合させて、第２当接体４ｂを容易に位置決めすることができる。

また、第２当接体４ｂに透孔５０が形成されることによって、この透孔５０を介して、第２当接体４ｂが対向している部位を確認することができ、利便性が向上される。

また、第２当接体４ｂは第２当接部１８ｂを有するので、脛骨１９の遠位端１９ａおよび距骨２０の近位端２０ａのいずれか他方においても、骨切面などの測定対象部位の角度および形状が異なっても、その測定対象部位に第２当接部１８ｂを確実に支持させ、靭帯の張力を測定手段の負荷として正確に測定することができる。

本発明の他の実施形態では、第２当接体として、図８に示す板状の第２当接体４ｂに代えて、図５および図６に示す右測定用の第１当接体４ａまたは図７に示す左測定用の第１当接体４ｃを上下反転して用いるようにしてもよい。

また、本発明のさらに他の実施形態では、内側および外側を同時に計測するために、一方の作動部３ａに２つの第１当接体４ａ，４ｃを装着し、他方の作動部３ｂに前述の板状の第２当接体４ｂを装着するようにしてもよい。

１ 人工足関節手術用測定装置
２ａ，２ｂ 把持部
３ 操作具
３ａ，３ｂ 作動部
４ａ，４ｃ 第１当接体
４ｂ 第２当接体
５ 計測手段
５ａ シリンダ部
５ｂ ロッド
８ａ，８ｂ 作動部材
１７ａ，１７ｃ 第１基部
１８ａ，１８ｃ 第１当接部
１９ 脛骨
１９ａ 遠位端
２０ 距骨
２０ａ 近位端
２１ａ，２１ｃ 第１当接面
２１ｂ 第２当接面

Claims (6)

1. 生体足関節を人工足関節に置換する人工足関節手術において、脛骨の遠位端と距骨の近位端との間の靱帯による張力を測定する人工足関節手術用測定装置であって、
   互いに近接する方向および離反する方向に変位可能な一対の把持部と、前記一対の把持部が互いに近接する方向に変位すると、互いに離反する方向に変位し、かつ、前記一対の把持部が互いに離反する方向に変位すると、互いに近接する方向に変位する一対の作動部とを有する操作具と、
   前記一対の作動部に着脱可能な差込み部を有し、かつ、予め定める第１軸線に沿って延びる第１基部と、第１基部に設けられ、脛骨の遠位端および距骨の近位端のいずれか一方に当接する平坦な第１当接面が形成された第１当接部と、を有し、前記差込み部を介して作動部のいずれか一方に装着される第１当接体と、
   前記一対の作動部に着脱可能な差込み部を有し、かつ、前記第１軸線に平行な第２軸線に沿って延びる第２基部と、脛骨の遠位端および距骨の近位端のいずれか他方に当接する平坦な第２当接面が設けられる第２当接部と、を有し、第２基部に設けられた前記差込み部を介して作動部のいずれか他方に装着される第２当接体と、
   前記一対の把持部に設けられ、各把持部の前記近接する方向および前記離反する方向の変位に基づいて、前記第１および第２当接面に作用する力の大きさを計測する計測手段と、を含み、
   前記第１当接体の前記差込み部と前記第１当接部とは、前記第１軸線および前記第２軸線を含む仮想一平面に垂直な方向に相互にずれて配設されていることを特徴とする人工足関節手術用測定装置。
2. 前記第１当接部は、前記第１基部に、前記第１軸線および前記第２軸線を含む仮想一平面に垂直な予め定める第１角変位軸線まわりに角変位可能に設けられることを特徴とする請求項１に記載の人工足関節手術用測定装置。
3. 前記第２当接部は、板状体であることを特徴とする請求項１または２に記載の人工足関節手術用測定装置。
4. 前記第２当接部は、前記他方の作動片に装着される部分とは反対側の部分に、前記第２当接面から突出する突部が設けられることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか１つに記載の人工足関節手術用測定装置。
5. 前記第２当接体には、前記第１当接体に近接および離反する方向に貫通する透孔が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか１つに記載の人工足関節手術用測定装置。
6. 前記第２当接部は、前記第２基部に、前記第１軸線および前記第２軸線を含む仮想一平面に垂直な予め定める第２角変位軸線まわりに角変位可能に設けられることを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか１つに記載の人工足関節手術用測定装置。

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