JP6584389B2 - 逆向き膝プロテーゼ - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１３年９月２７日に提出された米国仮出願シリアル番号６１／８８３，２２６号の優先権を主張するものである。

本発明は、概して膝の表面再建プロテーゼに関し、より詳細には膝の表面再建のための膝インプラントプロテーゼに関する。

膝の表面再建プロテーゼは長い間、関節炎または外傷の後に生じる病的過程によって破壊された関節でつながる表面を治療するのに使用されてきたことが理解され得る。基本的には、正常な膝関節は、２つの顆表面を有する上部大腿骨の関節でつながる面と、該上部大腿骨顆と滑らかに関節でつながる２つの杯状（cupule）の頸骨顆を備える下部の頸骨皿とを含む。典型的には、膝置換プロテーゼは、数種類のプロテーゼから成り、ここでは膝の関節でつながる要素が取り除かれ、金属およびポリエチレン製のコンポーネントによって置き換えられる。

従来技術のデバイスは、正常な関節でつながる面の幾何学形状を再現するような試みを行っており、その場合大腿骨コンポーネントは、米国特許第４，２２４，６９６号に示されるように半円のＣ形状の設計を有する。双顆設計もＢｕｅｃｈｅｌおよびＰａｐｐａｓによって米国特許第４，３０９，７７８号および４，４７０，１５８号において同様に開示されている。より最近の双顆設計が、米国特許第Ｄ４７３，３０７Ｓ号および米国特許第６，１９７，０６４Ｂ１号に記載されている。従来技術は、大腿骨の膝蓋関節のために中央の膝蓋溝を有するように双顆プロテーゼを記載している。その他の膝インプラントデバイスは、例えば米国特許第７，１４１，０５３号および米国特許第６，７２６，７２４号に記載される単顆プロテーゼなどの１つの大腿骨顆のみを表面再建するのに使用される。基本的に修正処置での使用および骨量が減少し従来のインプラントの使用を妨げる不安定な状態の症例において使用するための多様な設計のヒンジ式インプラントも記載されてきた。本発明の設計はヒンジではない。ヒンジ式の設計とは異なり、我々の設計は、脛骨と大腿骨の関節でつながる２つの表面が、例えばスクワットをするまたは走るなどの極端な動作の範囲においてわずかに離れることを可能にする。

米国特許第４，２２４，６９６号 米国特許第４，３０９，７７８号 米国特許第４，４７０，１５８号 米国特許第Ｄ４７３，３０７Ｓ号 米国特許第６，１９７，０６４Ｂ１号 米国特許第７，１４１，０５３号 米国特許第６，７２６，７２４号

これらの点において、本発明による逆向き膝表面再建プロテーゼは、従来の概念および設計から実質的に離れており、そうする中で、反対の幾何学形状を使用して大腿骨と脛骨の関節でつながる表面を表面再建する目的で主に開発された装置を提供する。この場合大腿骨コンポーネントは杯状の形状を有し、脛骨コンポーネントの好ましい実施形態は滑車（trochlea）の形状を有し、円柱または湾曲した面がその中央部分に溝（ウエスト）を有する。そうする中で逆向きの幾何学形状が、これまで知られている既知の膝インプラントに対して機械的および解剖学的の両方の点において重大な利点を提供する。機械的利点は、脛骨と大腿骨の間の接触面における有意な拡大であり、これにより圧力を低下させ、結果として摩耗も抑える。

これまで知られているインプラントにおいて、湾曲した大腿骨インプラントの表面は、極めて小さな面積で脛骨の関節でつながる平らな表面と接触し、その結果その圧力負荷は、体重の３倍から４倍を超える場合がある。このような応力の集中は、ポリエチレン製の脛骨トレイの摩耗を拡大させ、インプラントの効力を低下させ、その寿命を縮める。我々の逆向き膝インプラントでは、接触面は、大腿骨カップの凹面を取り囲み、これにより圧力負荷を大きな面にわたって分散させ摩耗を最小限にする。解剖学的利点は、我々の逆向きの幾何学形状および前面のリップ機構が、十字靱帯の必要をなくす点にある。我々の大腿骨カップの形状は、前後方向の面においてかなりの安定性を提供し、大腿骨が前方に滑るのを阻止する。歩行の姿勢および揺れる局面において、大腿骨カップの前後のリップの拘束する幾何学形状が、前後の十字靱帯の機械的な作用に置き換わる。

当分野でこれまで知られている膝表面再建プロテーゼに固有の前出の欠点に鑑みて、本発明は、膝の表面再建手技において使用するための新しい逆向き膝表面再建プロテーゼ構造を提供する。本発明のプロテーゼは、動作範囲を広げ安定性を高めるだけでなく有意に摩耗を低下させる。

本発明の多様な他の目的、特徴および関連する利点は、添付の図面と併せて考慮されたときより的確に理解されるようになるため、十分理解されると思わる。図面において、同様の参照符号は、複数の図面を通して同一のまたは類似の部品を示している。

プロテーゼの側部断面図である。 図１のポリエチレン製ライナーおよび大腿骨カップを詳細に示す部分的な分解組立断面である。 大腿骨コンポーネントが大腿骨内に据えられ、脛骨コンポーネントが脛骨内に据えられた、大腿骨および脛骨を断面で示す植え込み後のプロテーゼの前方立面図である。 図２の大腿骨ステムと、大腿骨カップの実施形態の断面図である。 図２の大腿骨ステムと、大腿骨カップの実施形態の断面図である。 大腿骨カップの斜視図である。 滑車コンポーネントと、脛骨トレイとを備えた脛骨コンポーネントの前方斜視図である。 図４の脛骨トレイの上面図である。 図４Ａの前方上面図である。 図４Ａの線Ａ−Ａの断面線に沿って切り取った断面図である。 ねじの追加されたセクションを備える図４の滑車コンポーネントの立面図である。 図４Ｄの底面図である。 滑車コンポーネントと、後方の凹部を見せている頸骨コンポーネントの背面図である。 後部リップが後方凹部の中に据えられ、極度の屈曲を可能にするプロテーゼの側部立面図である。 本発明の代替の一実施形態の断面図である。

図面を参照すると、本発明は一般に、大腿骨に挿入されその中に取り付けるべきステム１または１Ａと、大腿骨カップ１４とを有する大腿骨コンポーネントを備える。シェル形態のライニング２または２Ａが、大腿骨カップ１４の凹面に固定される。好ましいライニングはポリエチレンであるが、当分野でよく知られるようにポリエチレン以外の他の材料もライニングとして使用され得ることを理解されたい。ライニングは、前方から後方に配向されたリッジ（ridge）２０を備える。リッジ２０は、滑車コンポーネント３の中心の溝（ウエスト）２１の中に接合（articulate）する。それはガイド１８およびライナーロックタブ２４によってカップに固定される。分解組立断面図１Ａに示されるように、ガイド１８は、くぼみ２６に嵌合するように大きさが決められる。くぼみ２６は、その側壁にライナーをロックするくぼみ２７を有する。ガイド１８がくぼみ２６に押し込まれるとき、ライニングロックタブ２４がガイド１８の側壁に向かって押され、ガイド１８がくぼみ２６の中に完全に押し込まれたとき、それらはライニングをロックするくぼみ２７の中にスナップ嵌合して開き、これによりライニング２を大腿骨カップ１４の中にロックする。

大腿骨カップは、後方リップ４または４Ａと、前方リップ５とを有する。前方リップ５は、後方リップ４または４Ａよりも長い長さを有する必要があり、その結果十字靱帯が必要でなくなる。

図４および図５を参照すると、滑車コンポーネント３は、狭くなった溝（ウエスト）２１が備わった横方向に湾曲した本体を有する。前記滑車コンポーネント３は、高度に磨かれた表面を有しており、この表面が、裏打ちされた大腿骨カップとの接合を可能にする。滑車コンポーネントは、ネック１６によって脛骨トレイ１９または１９Ａに装着される。このすぐ後で（図５）、ネック１６および滑車コンポーネント３が中心の後方のくぼみ２３を形成し、このくぼみは、極度の屈曲において大腿骨カップの後方リップ４を収容することになる（図６を参照）。

本明細書の開示に基づいて当業者に明らかであるように、脛骨コンポーネントを脛骨に固定する様々な方法がある。２つの脛骨コンポーネントの実施形態が本明細書では考察されている。図４では、脛骨トレイ１９に脛骨に埋め込まれる安定化ポスト２２が備わっている。図１、図２、図５および図６では、脛骨トレイ１９Ａに、脛骨へと埋め込まれるリブ７Ａをそこに有する安定化フィン７が備わっている。脛骨トレイ１９または１９Ａは、図４Ｃの断面に示されるねじ３１などのねじを使用して脛骨にさらに固定される場合もある。

滑車コンポーネント３は、脛骨トレイが頸骨に固定された後、脛骨トレイ１９に固定される。これは、滑車コンポーネント３を脛骨トレイ１９または１９Ａの溝が付けられた部分の中に滑らせることによって達成される。脛骨トレイは、ライニングロックタブ２４と同様のやり方で機能するトレイロックタブ１７を有する。滑車コンポーネント３を脛骨トレイの中に滑らせる際、スロット１７Ａがトレイロックタブ１７上に位置決めされるまでトレイロックタブ１７が下方に押され、その後タブ１７が持ち上がり、滑車コンポーネント３を所定の場所にロックする。

図４Ａ、図４Ｂおよび図４Ｃは、図４の脛骨トレイ１９をより詳細に示している。脛骨トレイ１９のこの実施形態は、安定化ポスト２２溝が付けられた部分６、後方ノッチ２５および任意選択でねじ穴３０を備える。図４Ｃは、任意選択のねじ穴３０の１つの中にある平らなヘッドねじ３１を断面図で示している。脛骨トレイは、ねじ、ピン、セメントまたはそれらの様々な組合せなどの当分野で既知の多様な手段によって脛骨に取り付けることができる。図４の脛骨トレイ１９の構造は、図１、図２、図５および図６の脛骨トレイ１９Ａの構造と同じであり、脛骨トレイ１９Ａが安定化フィン７を備え、脛骨トレイ１９が安定化ポスト２２を備える点が異なっている。

図４Ｄは、図４の滑車コンポーネント３の立面図である。滑車コンポーネント３は、中心の溝２１、ネック１６およびタブ３２を備える。図４Ｅは図４Ｄの底面図である。滑車コンポーネント３は、摺動タブ３２をスロット６の中に滑らせ、上記に説明したようにそれを所定の位置にロックすることによって脛骨トレイ１９に取り付けられる。

脛骨トレイ１９は、極度の屈曲を可能にするために半円のノッチ２５（図４Ａおよび図５）を備える。

本発明の膝置換プロテーゼのコンポーネント部品を含むキットは、異なるサイズを有する２つ以上の試験的なプラスチックインプラントと、試験的なプラスチックインプラントと同じサイズを有する本発明の２つ以上のプロテーゼとを包含する。したがって試験的なプラスチックインプラントは各々、ステムおよび大腿骨カップ、滑車コンポーネントならびに脛骨コンポーネントを含む。異なる厚さの２つ以上の永久的なライニングもまた、２つ以上の試験的なプラスチックライニングと併せてこのキットに含まれており、各試験的なプラスチックライニングは、永久的なライニングの厚さに相当する厚さを有する。試験的なインプラントおよびライニングを使用して外科手術において適切な厚さのポリエチレンライニングなど永久的なライニングが選択されることでプロテーゼを患者に最適に合うようにする。試験的なプラスチックライニングの構造は、ガイド１８がロックタブ２４を含まない永久的なライニングとは異なる。これにより外科医が、異なる厚さの試験的なプラスチックライニングを各試験的なプラスチックインプラントにおいてテストすることが可能になる。

本発明のプロテーゼを植え込むための外科的方法において、外科医はまず、前面の正中切開部を形成する。その後膝蓋が横方向にずらされ、膝が曲げられる。次いで髄内誘導ロッドを挿入することによって大腿骨が準備され、その後切断ガイドを使用して適切な遠位の大腿骨の切断部を形成する。その後、切断ガイドによって適切な切断部を形成することによって脛骨が準備される。次いで試験的なプラスチックインプラントが患者に植え込まれ、この試験的なプラスチックインプラントがテストされる。その後、安定性に関して膝の動作範囲がチェックされる。安定性が十分である場合、試験的なプラスチックインプラントコンポーネントが取り除かれ、試験的なインプラントおよびライニングと同一サイズを有する永久的なプロテーゼによって置き換えられる。これにより脛骨トレイが所定の場所に取り付けられ、その後大腿骨ステムを大腿骨の中にはめ込むことによって取り付ける。膝が曲げられる間、ライニングが所定の場所にロックされる。その後滑車コンポーネントが脛骨トレイ内に取り付けられる。膝蓋は、その関節表面に対する損傷の度合いによって表面再建する必要がある場合または必要がない場合がある。

以下は、組み合わせてまたは個別に上述の実施形態に対する代替としてみなされることに留意されたく、
・脛骨および大腿骨コンポーネントは、チタンなどの金属、またはコバルトクロムなどの金属合金で作成することができる。それらはまた、アルミナまたは窒化シリコンなどのセラミック、または意図される目的のために十分な強度を有する他の生体適合性材料で作成される場合もある。

・図２に示される溝１５は、大腿骨コンポーネントと滑車コンポーネント３の間の空間である。それは、大腿骨カップと向かい合った滑車の回転を可能にするためにより幅が広くなるようにすることができる。

滑車の形状を有する脛骨コンポーネントの代わりに、それは、その中央部分に溝がない湾曲した表面を有する場合があり、腿骨カップの凹面は、望ましくない横方向の移動を阻止するために構造に適合するように成形される。この実施形態は、図７に断面図で示されている。ステム１Ａは、図１のステム１と同一であるが、大腿骨カップ１４Ａが、滑車コンポーネントに対する大腿骨カップの横方向の移動を制限するために滑車コンポーネント３Ａの端部を覆うように延びる側部を有することから、大腿骨カップ１４Ａは大腿骨カップ１４とは異なる。ネック１６Ａは基本的にネック１６と同一の構造である。ポリエチレンライナー２Ｂは、滑車コンポーネント３Ａの頂部上に接合し、ポリエチレンライナー２Ｂの側部３４は滑車コンポーネント３Ａの端部３３に接合することができる。

Claims (9)

1. 大腿骨コンポーネント、滑車コンポーネントおよび脛骨トレイを含む膝プロテーゼであって、
   前記大腿骨コンポーネントが、近位端にある大腿骨カップと、遠位端にある大腿骨ステムとを有し、前記大腿骨カップが、前記滑車コンポーネント上に接合するようにサイズが決められた凹面を含み、前記大腿骨コンポーネントと前記滑車コンポーネントとの接触面が前記大腿骨カップの凹面を取り囲むようにして前記大腿骨コンポーネントと前記滑車コンポーネントとの間の圧力負荷を分散し、
   前記滑車コンポーネントが、その中央部に狭くなったウエストが備わった横方向に湾曲した本体を有し、前記大腿骨カップの前記凹面が、前方から後方に配向されたリッジを有し、前記リッジが前記ウエストに接合するようにサイズが決められており、
   前記大腿骨カップが、第１の長さを有する後方リップと、第２の長さを有する前方リップとをさらに有し、前記第２の長さが前記第１の長さより長く、前記滑車コンポーネントが、前記大腿骨コンポーネントの極度の屈曲において前記後方リップを収容する後方のくぼみをさらに備え、
   前記滑車コンポーネントが、前記脛骨トレイにしっかりと取り付けられるように適合される、膝プロテーゼ。
2. 前記大腿骨コンポーネントが大腿骨に取り付けられ、前記脛骨トレイが脛骨に取り付けられる、請求項１に記載の膝プロテーゼ。
3. 前記大腿骨カップの前記凹面がその面に取り付けられたライニングを有する、請求項１に記載の膝プロテーゼ。
4. 前記ライニングがポリエチレンから成る、請求項３に記載の膝プロテーゼ。
5. 膝置換手術において使用するためのキットであって、
   異なるサイズの２つ以上の試験的なプラスチックの大腿骨コンポーネントであって、各コンポーネントが、近位端にある大腿骨カップと、遠位端にある大腿骨ステムとを有し、前記大腿骨カップが、前記滑車コンポーネント上に接合するようにサイズが決められた凹面を含む、大腿骨コンポーネントと、
   異なるサイズの２つ以上の試験的なプラスチックの滑車コンポーネントであって、各コンポーネントが、その中央部に狭くなったウエストが備わった横方向に湾曲した本体を有し、前記大腿骨カップの前記凹面が、前方から後方に配向されたリッジを有し、前記リッジが前記ウエストに接合するようにサイズが決められている、２つ以上の試験的なプラスチックの滑車コンポーネントと、を備え、
   前記大腿骨カップが、第１の長さを有する後方リップと、第２の長さを有する前方リップとをさらに備え、前記第２の長さが前記第１の長さより長く、各滑車コンポーネントが、前記大腿骨コンポーネントの極度の屈曲において前記後方リップを収容する後方のくぼみをさらに備え、
   前記キットは、
   異なる厚さを有する２つ以上の試験的なプラスチックライニングと、
   １つまたは複数の試験的なプラスチック脛骨トレイと、
   試験的なプラスチックインプラントのサイズに相当するサイズを各々有する請求項１の２つ以上の膝プロテーゼと、
   前記試験的なプラスチックライニングの厚さに相当する厚さを各々有する２つ以上のライニングとをさらに備える、キット。
6. 膝プロテーゼであって、
   大腿骨コンポーネントを備え、前記大腿骨コンポーネントが、近位端にある大腿骨カップと、遠位端にある大腿骨ステムとを有し、前記大腿骨カップが、滑車コンポーネント上に接合するようにサイズが決められた凹面と、前記滑車コンポーネントの端部を覆うように延びるようにサイズが決められた側部とを含み、
   前記滑車コンポーネントが、その中央部に狭くなったウエストが備わった横方向に湾曲した本体を有し、
   前記大腿骨カップが、第１の長さを有する後方リップと、第２の長さを有する前方リップとをさらに備え、前記第２の長さが前記第１の長さより長く、前記滑車コンポーネントが、前記大腿骨コンポーネントの極度の屈曲において前記後方リップを収容する後方のくぼみをさらに備え、
   前記大腿骨カップが、前記滑車コンポーネント上に接合するようにサイズが決められた凹面を含み、前記大腿骨コンポーネントと前記滑車コンポーネントとの接触面が前記大腿骨カップの凹面を取り囲むようにして前記大腿骨コンポーネントと前記滑車コンポーネントとの間の圧力負荷を分散し、
   前記滑車コンポーネントが脛骨トレイにしっかりと取り付けられるように適合される、膝プロテーゼ。
7. 前記大腿骨ステムが大腿骨に取り付けられ、前記脛骨トレイが脛骨に取り付けられる、請求項６に記載の膝プロテーゼ。
8. 前記大腿骨カップの前記凹面がその面に取り付けられたライニングを有する、請求項６に記載の膝プロテーゼ。
9. 前記ライニングがポリエチレンから成る、請求項８に記載の膝プロテーゼ。
   

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