JP6636480B2 - 顆の曲率が制御された後方安定型整形外科用膝プロテーゼ - Google Patents

Description

（関連出願の相互参照）
本願は、米国特許法第１１９条の下、２０１１年６月３０日に出願された、「Ｐｏｓｔｅｒｉｏｒ Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ Ｏｒｔｈｏｐａｅｄｉｃ Ｋｎｅｅ Ｐｒｏｓｔｈｅｓｉｓ Ｈａｖｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｃｏｎｄｙｌａｒ Ｃｕｒｖａｔｕｒｅ」と題された米国仮特許出願第６１／５０３，３４３号への優先権を主張し、該特許文献の全体は参照により本明細書に組み込まれる。本願は、２０１２年５月２８日に出願された、Ｊｏｓｅｐｈ Ｇ．Ｗｙｓｓによる「Ｐｏｓｔｅｒｉｏｒ Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ Ｏｒｔｈｏｐａｅｄｉｃ Ｋｎｅｅ Ｐｒｏｓｔｈｅｓｉｓ Ｈａｖｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｃｏｎｄｙｌａｒ Ｃｕｒｖａｔｕｒｅ」と題された米国実用特許出願第１３／４８１，９４３号の一部継続出願であり、該特許文献の全体は参照により本明細書に組み込まれる。

（関連米国特許出願の更なる相互参照）
相互参照は、２００８年６月３０に出願された、Ｊｏｓｅｐｈ Ｇ．Ｗｙｓｓらによる「Ｐｏｓｔｅｒｉｏｒ Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ Ｏｒｔｈｏｐａｅｄｉｃ Ｋｎｅｅ Ｐｒｏｓｔｈｅｓｉｓ Ｈａｖｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｃｏｎｄｙｌａｒ Ｃｕｒｖａｔｕｒｅ」と題された米国特許出願第１２／１６５，５７５号；２００８年６月３０に出願された、Ｊｏｈｎ Ｌ．Ｗｉｌｌｉａｍｓらによる「Ｏｒｔｈｏｐａｅｄｉｃ Ｆｅｍｏｒａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｈａｖｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｃｏｎｄｙｌａｒ Ｃｕｒｖａｔｕｒｅ」と題された米国実用特許出願第１２／１６５，５７９号；２００８年６月３０に出願された、Ｃｈｒｉｓｔｅｌ Ｍ．Ｗａｇｎｅｒによる「Ｐｏｓｔｅｒｉｏｒ Ｃｒｕｃｉａｔｅ−Ｒｅｔａｉｎｉｎｇ Ｏｒｔｈｏｐａｅｄｉｃ Ｋｎｅｅ Ｐｒｏｓｔｈｅｓｉｓ Ｈａｖｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｃｏｎｄｙｌａｒ Ｃｕｒｖａｔｕｒｅ」と題された米国実用特許出願第１２／１６５，５７４号；２００８年６月３０に出願された、Ｊｏｓｅｐｈ Ｇ．Ｗｙｓｓによる「Ｐｏｓｔｅｒｉｏｒ Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ Ｏｒｔｈｏｐａｅｄｉｃ Ｐｒｏｓｔｈｅｓｉｓ」と題された米国実用特許出願第１２／１６５，５８２号；及び２００９年６月１９日に出願された、Ｍａｒｋ Ａ．Ｈｅｌｄｒｅｔｈによる「Ｏｒｔｈｏｐａｅｄｉｃ Ｋｎｅｅ Ｐｒｏｓｔｈｅｓｉｓ Ｈａｖｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｃｏｎｄｙｌａｒ Ｃｕｒｖａｔｕｒｅ」と題された米国実用特許出願第１２／４８８，１０７号に対して行われており、当該各出願のそれぞれの全体は、参照により本明細書に組み込まれる。

（発明の分野）
本発明は、一般に、整形外科用プロテーゼに関し、具体的には、膝置換術に使用される整形外科用プロテーゼに関する。

関節形成術は、病変及び／又は損傷した自然関節をプロテーゼ関節で置換する周知の外科手術である。通常の膝プロテーゼは、脛骨トレイ、大腿骨コンポーネント、及び脛骨トレイと大腿骨コンポーネントとの間に配置されるポリマーインサート又はベアリングを含む。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用プロテーゼを用いることができる。例えば、膝プロテーゼは、かなりの軟組織の損傷又は喪失が存在するときなど、膝プロテーゼの動きを規制することが望ましいような場合に、「固定化された」脛骨ベアリングを含むことがある。あるいは、膝プロテーゼは、動きのより大きな自由度が望ましい場合に「可動性」の脛骨ベアリングを含むことがある。加えて、膝プロテーゼは、患者の大腿骨の両側の顆の大腿骨・脛骨界面を置換するように設計された全膝関節プロテーゼであってもよく、又は、患者の大腿骨の１つの顆の大腿骨・脛骨界面を置換するように設計された１つの区画（即ち、１つの顆）を有する膝プロテーゼであってもよい。

患者の生来の膝を置換するために使用される整形外科用膝プロテーゼのタイプは、外科手術中に、患者の後十字靱帯が温存されるか又は放棄されるか（即ち、除去されるか）どうかにも左右されることがある。例えば、外科手術中に、患者の後十字靱帯が損傷され、病変化され、及び／又は、さもなければ除去されている場合に、後方安定型の膝プロテーゼは、より後期の屈曲角度（later degrees of flexion）での付加的な支持及び／又は調整を与えるために使用されることがある。あるいは、後十字靱帯が無傷である場合には、十字靱帯温存型の膝プロテーゼ（cruciate retaining knee prosthesis）が使用されることがある。

典型的な整形外科用膝プロテーゼは、一般に、患者の関節の自然な動きを再現するために設計されている。膝が屈伸する際に、大腿骨コンポーネント及び脛骨構成要素は、関節接合し、前後方向への相対的運動と内外方向への相対的回転とを組み合わせた動きに耐える。しかしながら、患者の周辺軟組織も、整形外科用膝プロテーゼの運動性及び安定性に対して、その関節の動作域で影響を与える。即ち、患者の軟組織によって整形外科用部品に対して印加された力は、整形外科用膝プロテーゼの不要な又は望ましくない動作を引き起こす場合がある。例えば、整形外科用膝プロテーゼは、大腿骨コンポーネントが屈曲範囲で動かされる際に、一定量の不自然な（奇異な）前方への並進運動を呈することがある。

代表的な整形外科用膝プロテーゼにおいて、奇異な前方への並進運動は、任意の屈曲角度の近傍で生じることがあるが、具体的には、中期屈曲角度から後期屈曲角度までの範囲で生じることがある。奇異な前方への並進運動は、一般に、大腿骨コンポーネントと脛骨ベアリングとの接触「点」が脛骨ベアリングに対して前方へ「スライドする」、脛骨ベアリング上での大腿骨コンポーネントの、基準から外れた相対移動として定義され得る。この奇異な前方への並進運動は、関節安定性の喪失、磨耗の加速化、膝運動性異常をもたらすことがあり、及び／又はある活動中に患者に不安定感を経験させることになる。

一態様によると、後方安定型整形外科用膝プロテーゼは、大腿骨コンポーネントと脛骨ベアリングとを含む。大腿骨コンポーネントは、一対の離間した顆であって、それら顆の間に顆間ノッチ（intracondylar notch）を画定している、一対の離間した顆を含み得る。一対の離間した顆の少なくとも１つは、矢状面において湾曲した顆表面を有し得る。大腿骨コンポーネントはまた、顆間ノッチ内に位置付けられた後方カムを含み得る。一部の実施の形態では、後方カムは、大腿骨コンポーネントの後方側面に向かって位置付けられる凹状のカム面と凸状のカム面とを含み得る。脛骨ベアリングは、大腿骨コンポーネントの顆表面と関節接合するように構成されたベアリング表面を有するプラットホームと、該プラットホームから上方に延在する突起部とを含み得る。

一部の実施の形態では、大腿骨コンポーネントの顆表面は、第１の屈曲角度において顆表面上の第１の接触点でベアリング表面と接触してもよく、第２の屈曲角度において顆表面上の第２の接触点でベアリング表面と接触してもよく、第３の屈曲角度において顆表面上の第３の接触点でベアリング表面と接触してもよい。更に、大腿骨コンポーネントの後方カムは、第２の屈曲角度と第３の屈曲角度との間の屈曲角度において、脛骨ベアリングの突起部と最初に接触してもよい。例えば、一部の実施の形態では、大腿骨コンポーネントは、７０°〜８０°の範囲内の屈曲角度において、脛骨ベアリングの突起部と最初に接触してもよい。

第２の屈曲角度は、第１の屈曲角度よりも大きくてもよく、一部の実施形態では、約０°〜約７５°の範囲内であってもよい。例えば、一実施形態では、第１の屈曲角度は約０°であり、第２の屈曲角度は約７０°である。第３の屈曲角度は、第２の角度よりも大きく、かつ約９０°未満であってもよい。例えば、一実施形態では、前記第３の屈曲角度は７３°以上である。

矢状面内の顆表面は、第１の接触点で第１の曲率半径を、第２の接触点で第２の曲率半径を、及び第３の接触点で第３の曲率半径を有してもよい。更に、顆表面は、第１の接触点と第２の接触点との間に画定された第１の湾曲面部分を有してもよい。第１の湾曲面部分は、一定でない曲率半径を有してもよい。一部の実施の形態では、第１の曲率半径は第２の曲率半径よりも大きくてもよく、第１の湾曲面部分は、前方−後方に向かって減少する、一定でない曲率半径を有してもよい。加えて、一部の実施の形態では、第３の曲率半径は、第２の曲率半径以下であってもよい。

一部の実施の形態では、大腿骨コンポーネントの顆表面はまた、第４の屈曲角度において顆表面上の第４の接触点でベアリング表面と接触してもよい。第４の屈曲角度は第３の屈曲角度よりも大きくてもよい。一実施形態では、第４の屈曲角度は、９０°〜１２０°の範囲内である。顆表面は、第４の接触点で矢状面における第４の曲率半径を含んでもよい。このような実施の形態では、第３の曲率半径に対する第４の曲率半径の比は、０．７〜１．１５の範囲内であり得る。

加えて、一部の実施の形態では、大腿骨コンポーネントの顆表面はまた、第５の屈曲角度において顆表面上の第５の接触点でベアリング表面と接触してもよい。第５の屈曲角度は第４の屈曲角度よりも大きくてもよい。一実施形態では、第５の屈曲角度は、１４０°〜１６５°の範囲内である。顆表面はまた、第５の接触点で矢状面における第５の曲率半径を含んでもよい。このような実施の形態では、第５の曲率半径は、第４の曲率半径未満であり得る。

別の態様によると、後方安定型整形外科用膝プロテーゼは、大腿骨コンポーネントと脛骨ベアリングとを含む。大腿骨コンポーネントは、それら顆の間に顆間ノッチを画定している、一対の離間した顆を含み得る。一対の離間した顆の少なくとも１つは、矢状面において湾曲した顆表面を有し得る。大腿骨コンポーネントはまた、顆間ノッチ内に位置付けられた後方カムを含み得る。一部の実施の形態では、後方カムは、大腿骨コンポーネントの後方側面に向かって位置付けられる凹状のカム面と凸状のカム面とを含み得る。脛骨ベアリングは、大腿骨コンポーネントの顆表面と関節接合するように構成されたベアリング表面を有するプラットホームと、該プラットホームから上方に延在する突起部とを含み得る。

一部の実施の形態では、大腿骨コンポーネントの顆表面は、第１の屈曲角度において顆表面上の第１の接触点でベアリング表面と接触してもよく、第２の屈曲角度において顆表面上の第２の接触点でベアリング表面と接触してもよく、第３の屈曲角度において顆表面上の第３の接触点でベアリング表面と接触してもよい。更に、大腿骨コンポーネントの後方カムは、第２の屈曲角度と第３の屈曲角度との間の屈曲角度において、脛骨ベアリングの突起部と最初に接触してもよい。例えば、一部の実施の形態では、大腿骨コンポーネントは、７０°〜８０°の範囲内の屈曲角度において、脛骨ベアリングの突起部と最初に接触してもよい。

第１の屈曲角度は約０°であり得る。第２の屈曲角度は、第１の屈曲角度よりも大きくてもよく、一部の実施形態では、約６０°〜約７５°の範囲内であってもよい。例えば、一実施形態では、第２の屈曲角度は約７０°である。第３の屈曲角度は、第２の角度よりも大きく、かつ約９０°未満であってもよい。例えば、一実施形態では、第３の屈曲角度は７３°以上である。

大腿骨コンポーネントの顆表面はまた、大腿骨コンポーネントが第１の屈曲角度から第２の屈曲角度まで移動するとき、第１の接触点と第２の接触点との間の複数の接触点でベアリング表面と接触してもよい。一部の実施の形態では複数の接触点の各接触点は、共通の起点から複数の接触点のそれぞれの接触点まで延びる放射状線によって規定され、各放射状線は次の多項式によって定義される長さを有し：ｒ_θ＝（ａ＋（ｂ^＊θ）＋（ｃ^＊θ^２）＋（ｄ^＊θ^３））、式中、ｒ_θは、屈曲角度θでの接触点を規定する前記放射状線の長さであり、ａ、ｂ、ｃ、及びｄは、係数値である。例えば、一実施形態では、ａは、３５〜４５の係数値であり、ｂは、０．００＜ｂ＜０．３０及びｂ＝０．０１５３８４６１５からなる群から選択される範囲内の係数値であり、ｂが０＜ｂ＜０．３０の範囲内である場合、（ｉ）ｃは、−０．０１０〜０．００の係数値であり、かつ（ｉｉ）ｄは、−０．０００１５〜０．００の係数値であり、ｂが０．０１５３８４６１５に等しい場合、（ｉ）ｃは、約−０．０００２７０２４に等しい係数値であり、かつ（ｉｉ）ｄは、約−０．００００２１２に等しい係数値である。

一部の実施の形態では、顆表面は、第１の接触点で矢状面における第１の曲率半径を有し得る。第１の曲率半径は起点を有し得、第１の曲率半径の起点と、放射状線の共通の起点との間の距離は、０〜１０ｍｍの範囲内であり得る。更に、一部の実施の形態では、第１の曲率半径は第２の曲率半径よりも大きくてもよく、第１の湾曲面部分は、前方−後方に向かって減少する、一定でない曲率半径を有してもよい。

更なる態様によると、後方安定型整形外科用膝プロテーゼは、大腿骨コンポーネントと脛骨ベアリングとを含む。大腿骨コンポーネントは、それら顆の間に顆間ノッチを画定している、一対の離間した顆を含み得る。一対の離間した顆の少なくとも１つは、矢状面において湾曲した顆表面を有し得る。大腿骨コンポーネントはまた、顆間ノッチ内に位置付けられた後方カムを含み得る。一部の実施の形態では、後方カムは、大腿骨コンポーネントの後方側面に向かって位置付けられる凹状のカム面と凸状のカム面とを含み得る。脛骨ベアリングは、大腿骨コンポーネントの顆表面と関節接合するように構成されたベアリング表面を有するプラットホームと、該プラットホームから上方に延在する突起部を含み得る。

一部の実施の形態では、大腿骨コンポーネントの顆表面は、第１の屈曲角度において顆表面上の第１の接触点でベアリング表面と接触し、第２の屈曲角度において顆表面上の第２の接触点でベアリング表面と接触し、第３の屈曲角度において顆表面上の第３の接触点でベアリング表面と接触してもよい。更に、大腿骨コンポーネントの後方カムは、第２の屈曲角度と第３の屈曲角度との間の屈曲角度において、脛骨ベアリングの突起部と最初に接触してもよい。例えば、一部の実施の形態では、大腿骨コンポーネントは、７０°〜８０°の範囲内の屈曲角度において、脛骨ベアリングの突起部と最初に接触してもよい。

第２の屈曲角度は、第１の屈曲角度よりも大きくてもよく、一部の実施形態では、約６０°〜約７５°の範囲内であってもよい。例えば、一実施形態では、第２の屈曲角度は約７０°である。第３の屈曲角度は、第２の角度よりも大きく、かつ約９０°未満であってもよい。例えば、一実施形態では、前記第３の屈曲角度は、７３°以上である。

矢状面内の顆表面は、第１の接触点で第１の曲率半径を、第２の接触点で第２の曲率半径を、及び第３の接触点で第３の曲率半径を有してもよい。更に、顆表面は、第１の接触点と第２の接触点との間に画定された第１の湾曲面部分を有し得る。第１の湾曲面部分は、減少する一定でない曲率半径を有し得る。顆表面はまた、第２の接触点と第３の接触点との間に画定された第２の湾曲面部分を有し得る。第２の湾曲面部分は、第３の曲率半径に等しい、実質的に一定の曲率半径を有し得る。

一部の実施形態では、大腿骨コンポーネントの顆表面はまた、大腿骨コンポーネントが第１の屈曲角度から第２の屈曲角度まで移動するとき、第１の接触点と第２の接触点との間の複数の接触点でベアリング表面と接触してもよい。一部の実施の形態では複数の接触点の各接触点は、共通の起点から複数の接触点のそれぞれの接触点まで延びる放射状線によって規定され、各放射状線は次の多項式によって定義される長さを有し：ｒ_θ＝（ａ＋（ｂ^＊θ）＋（ｃ^＊θ^２）＋（ｄ^＊θ^３））、式中、ｒ_θは、屈曲角度θでの接触点を規定する前記放射状線の長さであり、ａ、ｂ、ｃ、及びｄは、係数値である。例えば、一実施形態では、ａは、３５〜４５の係数値であり、ｂは、０．００＜ｂ＜０．３０及びｂ＝０．０１５３８４６１５からなる群から選択される範囲内の係数値であり、ｂが、０＜ｂ＜０．３０の範囲内である場合、（ｉ）ｃは、−０．０１０〜０．００の係数値であり、かつ（ｉｉ）ｄは、−０．０００１５〜０．００の係数値であり、ｂが０．０１５３８４６１５に等しい場合、（ｉ）ｃは約−０．０００２７０２４に等しい係数値であり、かつ（ｉｉ）ｄは約−０．００００２１２に等しい係数値である。

更に、一部の実施の形態では、一対の離間した顆のそれぞれは、顆表面を含み得る。このような実施の形態では、顆表面は、実質的に対称であってもよく、又は非対称であってもよい。

発明を実施するための形態においては特に以下の図面を参照する。
整形外科用膝プロテーゼの一実施形態の分解斜視図である。 切断線２−２に概ね沿って切り取られており、かつ第１の屈曲角度に関節接合された大腿骨コンポーネントを有している、図１の大腿骨コンポーネント及び脛骨ベアリングの断面図である。 第２の屈曲角度に関節接合された大腿骨コンポーネントを有する、図２の大腿骨コンポーネント及び脛骨ベアリングの断面図である。 第３の屈曲角度に関節接合された大腿骨コンポーネントを有する、図２の大腿骨コンポーネント及び脛骨ベアリングの断面図である。 図１の大腿骨コンポーネントの一実施形態の断面図である。 図１の大腿骨コンポーネントの別の実施形態の断面図である。 図１の大腿骨コンポーネントの別の実施形態の断面図である。 図１の大腿骨コンポーネントの別の実施形態の断面図である。 種々の屈曲角度に配された増加した曲率半径を有している模擬大腿骨コンポーネントの前後並進運動のグラフである。 種々の屈曲角度に配された増加した曲率半径を有している別の模擬大腿骨コンポーネントの前後並進運動のグラフである。 種々の屈曲角度に配された増加した曲率半径を有している別の模擬大腿骨コンポーネントの前後並進運動のグラフである。 種々の屈曲角度に配された増加した曲率半径を有している別の模擬大腿骨コンポーネントの前後並進運動のグラフである。 図１の大腿骨コンポーネントの別の実施形態の断面図である。 大腿骨コンポーネントの寸法群に関する、図１３の大腿骨コンポーネントの湾曲部分を規定する多項式の係数値の一実施形態の表である。 大腿骨コンポーネントの寸法群に関する曲率半径の値及び比率の一実施形態の表である。 図１の大腿骨コンポーネントの別の実施形態の別の顆の断面図である。 図１の大腿骨コンポーネントの別の実施形態の斜視図である。 図１７の大腿骨コンポーネントの断面図である。 大腿骨コンポーネントの寸法群に関する、図１７及び図１８の大腿骨コンポーネントの湾曲部分を規定する多項式の係数値の一実施形態の表である。 図１７及び図１８の大腿骨コンポーネントの大腿骨コンポーネント寸法群に関する、曲率半径の値及び比率の一実施形態の表である。 種々の屈曲角度に配された増加した曲率半径を有している模擬大腿骨コンポーネントの前後並進運動のグラフである。 図１７及び図１８の大腿骨コンポーネントの別の実施形態の別の顆の断面図である。

本開示の概念には様々な改変及び代替的形態が考えられるが、その特定の代表的な実施形態を図面に例として示し、本明細書において詳細に述べる。ただし、本開示の概念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、本発明は、添付の「特許請求の範囲」において定義される発明の趣旨及び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点は理解されるべきである。

解剖学的参照を表す前側、後側、内側、外側、上、下等の用語は、本開示全体にて、本明細書に記載する整形的インプラントと、患者の天然の解剖学的構造との両方に関して使用され得る。これらの用語は、解剖学的構造の研究及び整形外科学の分野のいずれにおいても広く理解された意味を有するものである。明細書及び特許請求の範囲におけるこれらの解剖学的参照用語の使用は、特に言及しない限り、それらの十分理解された意味と一致することが意図される。

ここで図１を参照すると、一実施形態では、後方安定型の整形外科用膝プロテーゼ１０は、大腿骨コンポーネント１２と、脛骨ベアリング１４と、脛骨トレイ１６とを含んでいる。大腿骨コンポーネント１２及び脛骨トレイ１６は、コバルト・クロム又はチタン等の金属材料から例示的に形成されているが、他の実施形態では、セラミック材料、ポリマー材料、生体工学材料、又は同様のものなどの他の材料から形成されてもよい。脛骨ベアリング１４は、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）などのポリマー材料から例示的に形成されているが、他の実施形態では、セラミック材料、金属材料、生体工学材料、又は同様のものなどの他の材料から形成されてもよい。

以下に詳述するように、大腿骨コンポーネント１２は、脛骨ベアリング１４と関節接合するように構成されており、脛骨ベアリング１４は、脛骨トレイ１６と連結されるように構成されている。例示的な脛骨ベアリング１４は、回転式又は可動式の脛骨ベアリングとして具体化されており、当該脛骨ベアリング１４は、使用中に、脛骨トレイ１６に対して回転するように構成されている。しかしながら、他の実施形態では、脛骨ベアリング１４は、脛骨トレイ１６に対する回転が制限され得るか、又は抑制され得る固定式の脛骨ベアリングとして具体化されてもよい。

脛骨トレイ１６は、外科的に調製された患者の脛骨の近位端（図示せず）に固定されるように構成されている。脛骨トレイ１６は、骨接着手段、又は他の取付手段の使用によって患者の脛骨に固定されてもよい。脛骨トレイ１６は、上面２０及び下面２２を有するプラットホーム１８を含んでいる。例示的に、上面２０は概ね平坦であり、一部の実施の形態では、高度に磨き上げられてもよい。脛骨トレイ１６はまた、プラットホーム１８の下面２２から下方に延在するステム２４を含んでいる。空洞又は穴２６は、プラットホーム１８の上面２０内に画定され、かつ、ステム２４内に下方に延在している。穴２６は、以下において更に詳述されるように、脛骨挿入部１４の相補的なステムを収容するように形成されている。

上述のように、脛骨ベアリング１４は、脛骨トレイ１６と連結されるように構成されている。脛骨ベアリング１４は、上側ベアリング表面３２及び下面３４を有するプラットホーム３０を含んでいる。脛骨ベアリング１４が回転式又は可動式の脛骨ベアリングとして具体化されている例示的な実施の形態では、ベアリング１４は、プラットホーム３０の下面３４から下方に延在するステム３６を含んでいる。脛骨ベアリング１４が脛骨トレイ１６と連結される際に、ステム３６は、脛骨トレイ１６の穴２６内に収容される。使用中に、脛骨ベアリング１４は、脛骨トレイ１６に対して、ステム３６によって規定された軸を中心に回転するように構成されている。脛骨ベアリング１４が固定式の脛骨ベアリングとして具体化されている実施の形態では、脛骨ベアリング１４は、ステム３６を含んでもよく、若しくは含まなくてもよく、及び／又は該脛骨ベアリング１４は、回転しない構成で、脛骨ベアリング１４を脛骨トレイ１６に固定するための他の装置又は特徴を含んでもよい。

脛骨ベアリング１４の上側ベアリング表面３２は、内側ベアリング表面４２と外側ベアリング表面４４と、プラットホーム１８から上方に延在する突起部６０とを含んでいる。内側ベアリング表面４２及び外側ベアリング表面４４は、以下において更に詳述されるように、対応する大腿骨コンポーネント１２の内側顆５２及び外側顆５４を収容するか、あるいは別様にこれらと接触するように構成されている。このような構成であることから、ベアリング表面４２、４４のそれぞれは、凹状の外形を有している。突起部６０は、ベアリング表面４２と４４との間に位置付けられており、かつ、前方側面６２と、カム面６６を有する後方側面６４とを含んでいる。例示的な実施の形態では、カム面６６は、実質的に凹状の湾曲を有している。しかしながら、他の幾何学的形状を有するカム面６６を含む突起部６０が、他の実施形態において使用されてもよい。例えば、「Ｐｏｓｔｅｒｉｏｒ Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ Ｏｒｔｈｏｐａｅｄｉｃ Ｐｒｏｓｔｈｅｓｉｓ」と題されるＪｏｓｅｐｈ Ｇ．Ｗｙｓｓらによる米国特許出願であって、参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願第１２／１６５，５８２号に記述されている脛骨ベアリングのような、実質的に「Ｓ」字状の断面プロファイルを有する突起部を含む脛骨ベアリングが、他の実施形態において使用されてもよい。

大腿骨コンポーネント１２は、患者の大腿骨（図示せず）の遠位端の外科的に調製された表面に連結されるように構成されている。大腿骨コンポーネント１２は、骨接着手段、又は他の取付手段の使用によって患者の大腿骨に固定されてもよい。大腿骨コンポーネント１２は、一対の内側顆５２及び外側顆５４を有する外側関節接合面５０を含んでいる。使用中に、顆５２、５４は、患者の大腿骨の生来の顆に取って代わるものであり、脛骨ベアリング１４のプラットホーム３０の、対応するベアリング表面４２、４４上で関節接合するように構成されている。

顆５２、５４は、それらの間に顆間用のノッチつまり凹部５６を画定するように離間している。後方カム８０及び前方カム８２（図２参照）は、顆間ノッチ５６内に位置付けられている。図２〜図４に関連して図示され、かつ詳細に説明されるように、後方カム８０は、大腿骨コンポーネント１２の後方側に向けて位置しており、屈曲中に、脛骨ベアリング１４の突起部６０のカム面６６に係合するか、あるいは別様に接触するように構成されたカム面８６を含んでいる。

例示的な整形外科用膝プロテーゼ１０は、患者の右膝に取って代わるように構成され、このような構成であることから、ベアリング表面４２及び顆５２が内側に配されるものとされ、かつ、ベアリング表面４４及び顆５４が外側に配されるものとされることが理解されるべきである。しかしならが、他の実施形態では、整形外科用膝関節プロテーゼ１０は、患者の左膝に取って代わるように構成されてもよい。このような実施の形態では、ベアリング表面４２及び顆５２が外側に配され、かつ、ベアリング表面４４及び顆５４が内側に配されてもよいことが理解されるべきである。とにかく、本明細書で説明された特徴及び概念は、患者のいずれの側の膝関節に取って代わるように構成された整形外科用膝プロテーゼに組み込まれてもよい。

ここで図２〜図４を参照すると、大腿骨コンポーネント１２は、使用中に、脛骨ベアリング１４上で関節接合するように構成されている。大腿骨コンポーネント１２の顆５２、５４は、それぞれ、顆表面１００を含んでおり、この顆表面１００は、矢状面において凸状に湾曲し、かつ対応するベアリング表面４２、４４に接触するように構成されている。加えて、所定の屈曲範囲の間、大腿骨コンポーネント１２の後方カム８０は、脛骨ベアリング１４の突起部６０と接触する。例えば、図２に示されている一実施形態では、整形外科用膝プロテーゼ１０が伸張状態にあるか、さもなければ屈曲していない状態にある（例えば、約０°の屈曲角度）場合に、顆５２の顆表面１００は、当該顆表面１００上の１つ以上の接触点１０２でベアリング表面４２（又は、顆５４では、ベアリング表面４４）に接触する。加えて、この特定の屈曲角度では、後方カム８０は突起部６０と接触していない。しかしながら、後方カム８０は、後期の（即ち、より大きな）屈曲角度において突起部６０と接触して、整形外科用プロテーゼの運動性にある調整量を提供するように構成されている。

整形外科用膝プロテーゼ１０が中期屈曲角度で関節接合された際に、大腿骨コンポーネント１２は、顆表面１００上の１つ以上の接触点で脛骨ベアリング１４と接触する。例えば、図３に示されているような一実施形態では、整形外科用膝プロテーゼ１０が中期屈曲角度（例えば、約４５°）で関節接合された際に、顆表面１００は、該顆表面１００上の１つ以上の接触点１０４でベアリング表面４２に接触する。以下において更に詳述されるように、特定の実施形態によっては、後方カム８０は突起部６０とこの特定の屈曲角度で接触してもよく、又は接触しなくてもよい。とにかく、図４に示されるように、整形外科用膝プロテーゼ１０が後期の屈曲角度（例えば、約７０°の屈曲角度）で関節接合される際に、顆表面１００は、該顆表面１００上の１つ以上の接触点１０６でベアリング表面４２に接触する。加えて、後方カム８０は、この時、突起部６０と接触する。勿論、大腿骨コンポーネント１２は、任意の１つの特定の屈曲角度において、顆表面１００上の複数の接触点で、脛骨ベアリング１４と接触してもよいことが理解されるべきである。しかしながら、説明を明瞭にするために、図２〜図４には、それぞれ、接触点１０２、１０４、１０６のみが示されている。

後方カム８０が最初に突起部６０に接触する特定の屈曲角度は、大腿骨コンポーネント１２の顆表面１００の特定の幾何学的形状に基づいている。例えば、図２〜図４の例示的な実施の形態では、整形外科用膝プロテーゼ１０は、後方カム８０が突起部６０と約７０°の屈曲角度で最初に接触するように構成されている。しかしながら、他の実施の形態では、以下において更に詳述されるように、後方カム８０は突起部６０と他の屈曲角度で最初に接触するように構成されてもよい。

整形外科用膝関節プロテーゼ１０は、脛骨ベアリング１４に対する大腿骨コンポーネント１２の奇異な前方への並進運動の量が、低減され得るか、あるいは別様により後期の（即ち、より大きな）屈曲角度まで遅延され得るように、構成されている。具体的には、以下において更に詳述されるように、顆５２、５４の一方又は両方の顆表面１００は、大腿骨コンポーネント１２の前方への並進運動を低減及び／又は遅延するように構成され、かつ、一部の実施の形態では、該大腿骨コンポーネント１２の「後退（roll-back）」又は後方への並進運動を促進するように構成された、特定の幾何学的形状又は湾曲を有している。大腿骨コンポーネント１２の奇異な前方への並進運動の開始をより大きな屈曲角度まで遅延させることによって、通常は膝関節を深く屈曲できない患者の活動中に、奇異な前方への並進運動の全体的な発生が低減され得ることが理解されるべきである。

代表的な整形外科用膝プロテーゼにおいて、奇異な前方への並進運動は、膝プロテーゼが０°より大きな屈曲角度で位置付けされたときはいつでも発生することがある。前方への並進運動の発生の可能性は、整形外科用膝プロテーゼがより大きな屈曲角度で、具体的には中期屈曲範囲で関節接合する際に高くなる。このような配置において、脛骨ベアリング上での大腿骨コンポーネントの奇異な前方への並進運動は、大腿骨コンポーネントと脛骨ベアリングとの間の接線（牽引）力が次の式（１）を満たさないときはいつでも生じ得る。
Ｔ＜μＮ （１）
式中、「Ｔ」は接線力（牽引力）であり、「μ」は大腿骨コンポーネントと脛骨ベアリングとの間の摩擦係数であり、「Ｎ」は大腿骨コンポーネントと脛骨ベアリングとの間の法線力（normal force）である。一般に、大腿骨コンポーネントと脛骨ベアリングとの間の接線力（牽引力）は、数式（２）で定義され得る。
Ｔ＝Ｍ／Ｒ （２）
式中、「Ｔ」は大腿骨コンポーネントと脛骨ベアリングとの間の接線力（牽引力）であり、「Ｍ」は膝モーメントであり、「Ｒ」は、特定の屈曲角度で脛骨ベアリングと接触している顆表面の矢状面における曲率半径である。数式（２）は実環境の支配的な数式の単純化であり、この単純化では、慣性及び加速度等の他の因子を考慮しないことが理解されるべきである。いずれにしても、数式（２）は、整形外科用膝プロテーゼの奇異な前方への並進運動が、大腿骨コンポーネントの顆表面の曲率半径を調整することによって、低減又は遅延され得るという理解を与える。即ち、顆表面の曲率半径を調整する（例えば、曲率半径を増加させるか、又は維持する）ことによって、数式（２）の右辺は低減されることがあり、これにより、接線力（牽引力）の値を下げ、かつ、数式（１）を満たすことができる。上述されたように、接線力（牽引力）が数式（１）を満たすことを保証することによって、脛骨ベアリング上での大腿骨コンポーネントの奇異な前方への並進運動は、低減され得るか、あるいは別様により大きな屈曲角度まで遅延され得る。

上述された分析に基づいて、奇異な前方への並進運動を低減するか、又は該並進運動の開始を遅延させるために、大腿骨コンポーネント１２の顆５２、５４の一方又は両方の顆表面１００の幾何学的形状が調整される。例えば、一部の実施の形態では、顆表面１００の曲率半径は、該曲率半径が屈曲角度範囲にわたって一定に保持されるように、及び／又は該曲率半径が初期屈曲範囲から中期屈曲範囲内で増加されるように、調整される。これに対して、代表的な大腿骨コンポーネントは、遠位側の曲率半径（即ち、約０°の屈曲角度）で始まり、減少していく複数の曲率半径を有している。しかしながら、初期屈曲から中期屈曲までの所定の角度範囲にわたって、相対的に一定の曲率半径を維持する（即ち、曲率半径を減少させない）ことによって、及び／又は、屈曲角度の所定範囲にわたって曲率半径を増加させることによって、大腿骨コンポーネント１２の奇異な前方への並進運動を低減し得るか、又は遅延させ得ることが確認された。

加えて、一部の実施の形態では、顆表面１００は、顆表面１００の別個の曲率半径の間の並進運動が緩やかであるように構成されるか、又は設計される。即ち、別個の曲率半径の間で急激に移行するのではなく緩やかに移行することによって、大腿骨コンポーネント１２の奇異な前方への並進運動を低減又は遅延させることができる。更に、一部の実施形態では、初期屈曲範囲から中期屈曲範囲（例えば、約０°〜約９０°）における顆表面の曲率半径の変化率は、該変化率が所定の閾値未満となるように調整される。即ち、顆表面１００の曲率半径の変化率が所定の閾値を超える場合には、奇異な前方への並進運動が生じることがあると確認された。

したがって、図５〜図８に示されているような一部の実施形態では、大腿骨コンポーネント１２の顆表面１００は、初期屈曲角度から中期屈曲角度までの範囲で増加した曲率半径を有している。曲率半径を増加させることによって、奇異な前方への並進運動は、以下において更に詳述されるように、低減され得るか、又はより後期の屈曲角度まで遅延され得る。具体的には、奇異な前方への並進運動は、大腿骨コンポーネント１２の後方カム８０が脛骨ベアリング１４の突起部６０と最初に接触するか又はこれを過ぎる屈曲角度まで遅延されてもよい。後方カム８０が突起部６０と接触した時点で、奇異な前方への並進運動は、後方カム８０と突起部６０との係合によって調整される。即ち、後方カム８０の前方への移動は、突起部６０によって制限され得る。

曲率半径Ｒ２と曲率半径Ｒ３との間での増加量、並びに、該増加が生じる顆表面１００上での屈曲角度は、奇異な前方への並進運動の発生に影響を与えるものと確認された。本出願と同時に提出され、かつ、参照により本明細書に組み込まれる、「Ｏｒｔｈｏｐａｅｄｉｃ Ｆｅｍｏｒａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｈａｖｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｃｏｎｄｙｌａｒ Ｃｕｒｖａｔｕｒｅ」と題される米国特許出願第１２／１６５，５７９号により詳細に記述されているように、大腿骨コンポーネントの種々の設計に関する複合的な模擬実験は、初期屈曲及び中期屈曲における大腿骨コンポーネントの顆表面の曲率半径を増加させる影響を分析するために、ＬｉｆｅＭｏｄｅｌｅｒ，Ｉｎｃ．（Ｓａｎ Ｃｌｅｍｅｎｔｅ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）から市販されているソフトウエアプログラムであるＬｉｆｅＭＯＤ／Ｋｎｅｅ Ｓｉｍ、バージョン１００７．１．０ Ｂｅｔａ １６を用いて実施された。このような分析に基づいて、約３０°の屈曲角度〜約９０°の屈曲角度の範囲内の屈曲角度において、約０．５ｍｍ〜約５ｍｍ又はそれ以上の範囲内の距離だけ、顆表面の曲率半径を増加させることによって、脛骨ベアリングに対する大腿骨コンポーネントの奇異な前方への並進運動が低減され得るか、あるいは別様に遅延され得ることが確認された。

例えば、図９に示されたグラフ２００は、顆表面の曲率半径が、３０°の屈曲角度、５０°の屈曲角度、７０°の屈曲角度、及び９０°の屈曲角度で、０．５ｍｍだけ増加される（即ち、２５．０ｍｍから２５．５ｍｍへと増加される）大腿骨コンポーネントを用いた、深い膝曲げ模擬実験の結果を示している。同様に、図１０に示されたグラフ３００は、顆表面の曲率半径が、３０°の屈曲角度、５０°の屈曲角度、７０°の屈曲角度、及び９０°の屈曲角度で、１．０ｍｍだけ増加される（即ち、２５．０ｍｍから２６．０ｍｍへと増加される）大腿骨コンポーネントを用いた、深い膝曲げ模擬実験の結果を示している。図１１に示されたグラフ４００は、顆表面の曲率半径が、３０°の屈曲角度、５０°の屈曲角度、７０°の屈曲角度、及び９０°の屈曲角度で、２．０ｍｍだけ増加される（即ち、２５．０ｍｍから２７．０ｍｍへと増加される）大腿骨コンポーネントを用いた、深い膝曲げ模擬実験の結果を示している。更に、図１２に示されたグラフ５００は、顆表面の曲率半径が、３０°の屈曲角度、５０°の屈曲角度、７０°の屈曲角度、及び９０°の屈曲角度で、５．０ｍｍだけ増加される（即ち、２５．０ｍｍから２６．０ｍｍへと増加される）大腿骨コンポーネントを用いた、深い膝曲げ模擬実験の結果を示している。

グラフ２００、３００、４００、５００において、大腿骨コンポーネントの内側顆（「ｍｅｄ」）及び外側顆（「ｌａｔ」）の最下顆点又は最も遠位側の点（ＣＬＰ）は、脛骨ベアリングに対する大腿骨コンポーネントの相対位置の表示としてグラフ化されている。このような表示であることから、下降斜線は、脛骨ベアリング上での大腿骨コンポーネントの後退を示し、上昇斜線は、脛骨ベアリング上での大腿骨コンポーネントの前方への並進運動を示している。

グラフ２００、３００、４００、５００で示されているように、大腿骨コンポーネントの前方へのスライドは、各実施の形態において、約１００°の屈曲角度になった後まで遅延されると共に、前方への並進運動の量は、約１ｍｍ未満に制限された。具体的には、脛骨ベアリング上での大腿骨コンポーネントの「後退」は、より初期の屈曲角度で顆表面の曲率半径をよりも大きく増加することによって促進された。勿論、該曲率半径の増加が導入される場合における曲率半径及び屈曲角度の増加量は、患者の膝の生体構造上の関節空間、脛骨ベアリングの寸法などの他の因子によって制限されている。とにかく、グラフ２００、３００、４００、５００中に記録された模擬実験に基づいて、脛骨ベアリング上での大腿骨コンポーネントの奇異な前方への並進運動は、初期屈曲から中期屈曲までの間、大腿骨コンポーネントの顆表面の曲率半径を増加させることによって、低減され得るか、あるいは別様に遅延され得る。

したがって、図５〜図８に戻って参照すると、矢状面内の顆表面１００は、多数の湾曲面部分１０２、１０４、１０６、１０８から部分的に形成されている。該湾曲面部分１０２、１０４、１０６、１０８のそれぞれの矢状端部は、顆表面１００の隣接するいずれかの湾曲面部分の矢状端部に接している。湾曲面部分１０２、１０４、１０６、１０８は、それぞれ、曲率半径によって画定されている。具体的には、湾曲面部分１０２は、曲率半径Ｒ２によって画定されており、湾曲面部分１０４は、曲率半径Ｒ３によって画定されており、湾曲面部分１０６は、曲率半径Ｒ４によって画定されている。

大腿骨コンポーネント１２の顆表面１００は、湾曲面部分１０４の曲率半径Ｒ３が湾曲面部分１０２の曲率半径Ｒ２よりも大きくなるように構成されている。一実施形態では、曲率半径Ｒ３は、曲率半径Ｒ２より０．５ｍｍ以上だけ大きい。別の実施形態では、曲率半径Ｒ３は、曲率半径Ｒ２より２ｍｍ以上だけ大きい。別の実施形態では、曲率半径Ｒ３は、曲率半径Ｒ２より２ｍｍ以上だけ大きい。特定の実施形態では、曲率半径Ｒ３は、曲率半径Ｒ２より少なくとも５ｍｍ以上だけ大きい。しかしながら、Ｒ２とＲ３との間での曲率半径の具体的な増加は、一部の実施形態では、大腿骨コンポーネント１２の特定寸法に基づくことができるか、又は該特定寸法に合わせることができることが理解されるべきである。

湾曲面部分１０２、１０４、１０６、１０８は、それぞれ、異なる屈曲角度範囲で、脛骨ベアリング１４のベアリング表面４２（又は４４）に接触している。例えば、湾曲面部分１０２は、より初期の屈曲角度θ１から、より後期の屈曲角度θ２まで延在する。湾曲面部分１０４は、屈曲角度θ２から、より後期の屈曲角度θ３まで延在している。湾曲面部分１０６は、屈曲角度θ３から、より後期の屈曲角度θ４まで延在している。

例えば、一実施形態では、図５に示されているように、湾曲面部分１０２は、約０°の屈曲角度θ１から約５０°の屈曲角度θ２まで延在している。湾曲面部分１０４は、約５０°の屈曲角度θ２から約７０°の屈曲角度θ３まで延在している。湾曲面部分１０６は、約７０°の屈曲角度θ３から約１２０°の屈曲角度θ４まで延在する。図５の例示的な実施の形態では、大腿骨コンポーネント１２の後方カム８０は、約７０°の屈曲角度θＣで、脛骨ベアリング１４の突起部６０と係合又は接触するように構成されている。しかしながら、他の実施の形態にでは、後方カム８０は、７０°よりも初期又は後期の屈曲角度で突起部６０に係合するように構成されてもよい。後方カム８０が突起部６０と、曲率半径がＲ３からＲ４に減少する前又は減少した直後に係合又は接触するのを確実にすることによって、整形外科用プロテーゼの運動性の調整は、顆表面１００の幾何学的形状から、後方カム８０と突起部６０との相互作用へと移行し、このことにより、大腿骨コンポーネント１２の前方への並進運動量を更に低減することが可能となる。例えば、特定の一実施形態では、後方カム８０は突起部６０と、顆表面１００の曲率半径が曲率半径Ｒ３から曲率半径Ｒ４に減少する、屈曲角度θ３よりも１０°以下だけ大きい屈曲角度θＣで係合又は接触するように構成されてもよい。

別の実施形態では、図６に示されるように、湾曲面部分１０２は、約０°の屈曲角度の屈曲角度θ１から、約１０°の屈曲角度の屈曲角度θ２まで延在している。湾曲面部分１０４は、約１０°の屈曲角度の屈曲角度θ２から、約３０°の屈曲角度の屈曲角度θ３まで延在している。湾曲面部分１０６は、約３０°の屈曲角度の屈曲角度θ３から、約１２０°の屈曲角度の屈曲角度θ４まで延在している。図６の例示的な実施の形態では、大腿骨コンポーネント１２の後方カム８０は、約３０°の屈曲角度である屈曲角度θＣで、脛骨ベアリング１４の突起部６０と係合又は接触するように構成されている。再び、しかしながら、他の実施の形態では、この場合も先と同様に、後方カム８０は、３０°より初期の屈曲角度で（即ち、曲率半径がＲ３からＲ４に減少する前に）又は減少直後（例えば、０〜１０°の範囲内の減少）の屈曲角度で突起部６０に係合するように構成されてもよい。

別の実施形態では、図７に示されるように、湾曲面部分１０２は、約０°の屈曲角度の屈曲角度θ１から、約３０°の屈曲角度の屈曲角度θ２まで延在している。湾曲面部分１０４は、約３０°の屈曲角度の屈曲角度θ２から、約５０°の屈曲角度の屈曲角度θ３まで延在している。湾曲面部分１０６は、約５０°の屈曲角度の屈曲角度θ３から、約１２０°の屈曲角度の屈曲角度θ４まで延在している。図７の例示的な実施の形態では、大腿骨コンポーネント１２の後方カム８０は、約５０°の屈曲角度の屈曲角度θＣで、脛骨ベアリング１４の突起部６０と係合又は接触するように構成されている。しかしながら、他の実施の形態では、この場合も先と同様に、後方カム８０は、５０°より初期の屈曲角度で（即ち、曲率半径がＲ３からＲ４に減少する前に）又は減少直後（例えば、０〜１０°の範囲内の減少）の屈曲角度で突起部６０に係合するように構成されてもよい。

別の実施形態では、図８に示されるように、湾曲面部分１０２は、約０°の屈曲角度の屈曲角度θ１から、約７０°の屈曲角度θ２まで延在している。湾曲面部分１０４は、約７０°の屈曲角度の屈曲角度θ２から、約９０°の屈曲角度θ３まで延在している。湾曲面部分１０６は、約９０°の屈曲角度の屈曲角度θ３から、約１２０°の屈曲角度θ４まで延在している。図８の例示的な実施の形態では、大腿骨コンポーネント１２の後方カム８０は、約９０°の屈曲角度の屈曲角度θＣで、脛骨ベアリング１４の突起部６０と係合又は接触するように構成されている。再び、しかしながら、他の実施の形態では、この場合も先と同様に、後方カム８０は、９０°より初期の屈曲角度で（即ち、曲率半径がＲ３からＲ４に減少する前に）又は減少直後（例えば、０〜１０°の範囲内の減少）の屈曲角度で突起部６０に係合するように構成されてもよい。

図５〜図８の実施形態は例示的な実施形態であり、他の実施の形態では、湾曲面部分１０２、１０４、１０６は、それぞれ、図５〜図８に関連して図示され、かつ上述された屈曲角度とは異なる屈曲角度から延在してもよいことが理解されるべきである。例えば、図５〜図８の各実施の形態において、湾曲面部分１０２は約０°の屈曲角度で始まるものとして示されているが、湾曲面部分１０２は、他の実施形態では、０°の屈曲角度となる前の屈曲角度（即ち、過伸展の状態）で始まってもよい。

加えて、後方カム８０が突起部６０と接触する屈曲角度θＣは、曲率半径Ｒ３が曲率半径Ｒ４へと減少する屈曲角度θ３未満であってもよく、該屈曲角度θ３と実質的に等しくてもよく、又は該屈曲角度θ３よりもわずかに大きくてもよいことが理解されるべきである。一部の実施の形態では、屈曲角度θＣは、屈曲角度θ３の所定の閾値以内である。例えば、特定の一実施形態では、屈曲角度θＣは、屈曲角度θ３の約１０°以内である。例えば、曲率半径Ｒ３は、約７０°の屈曲角度θ３で曲率半径Ｒ４まで減少してもよく、後方カム８０は、約６０〜約８０°の屈曲角度範囲内の屈曲角度θＣで、突起部６０と最初に接触するように構成されてもよい。

ここで図１３〜図１５を参照すると、一部の実施の形態では、屈曲角度範囲にわたる顆表面の曲率半径の変化が低減されるように、顆表面１００は、初期屈曲から中期屈曲までの範囲内の個別の（discreet）曲率半径間の緩やかな移行を含む。例えば、図１３に例示されているように、湾曲面部分１０２は、一部の実施形態では、第１の曲率半径Ｒ１から第２の曲率半径Ｒ２まで、緩やかな移行を提供するように設計されている。そうすることによって、湾曲面部分１０２は、図５〜図８に関連して図示され、かつ上述された一定の曲率半径ではなく、複数の放射状線（ray）１２０によって画定される。複数の放射状線１２０のそれぞれは、共通の起点Ｏから始まっている。加えて、複数の放射状線１２０のそれぞれは、湾曲面部分１０２上のそれぞれの接触点１３０を画定している。図を明瞭にするために、図１３には放射状線１２０が３つのみ示されているが、無数の放射状線１２０を使用して湾曲面部分１０２を画定してもよいことが理解されるべきである。

湾曲面部分１０２を集合的に画定する各接触点１３０の位置は、各屈曲角度における各放射状線１２０の長さに基づいて決定され得る。特に、予期しないことには、脛骨ベアリング１４上の大腿骨コンポーネント１２の奇異な前方への並進運動は、次の多項式（３）に従って湾曲面部分１０２を規定することによって低減又は遅延され得ることが確認された。
ｒ_θ＝（ａ＋（ｂ^＊θ）＋（ｃ^＊θ^２）＋（ｄ^＊θ^３））、 （３）
式中、「ｒ_θ」は、屈曲角度「θ」における湾曲面部分１０４上の接触点１３０を画定する放射状線１２０の長さ（メートル単位）であり、「ａ」は、２０〜５０のスカラー値であり、「ｂ」は：
−０．３０＜ｂ＜０．００、 （４）
０．００＜ｂ＜０．３０、又は
ｂ＝０、となるように選択される係数値である。

選択された係数「ｂ」が−０．３０＜ｂ＜０．００の範囲内である場合には、係数「ｃ」及び「ｄ」は：
０．００＜ｃ＜０．０１２、及び （５）
−０．０００１５＜ｄ＜０．００、となるように選択される。

あるいは、選択された係数「ｂ」が０．００＜ｂ＜０．３０の範囲内である場合には、係数「ｃ」及び「ｄ」は：
−０．０１０＜ｃ＜０．００、及び （６）
−０．０００１５＜ｄ＜０．００、となるように選択される。

更に、選択された係数「ｂ」が０に等しい場合には、係数「ｃ」及び「ｄ」は：
−０．００２０＜ｃ＜０．００、又は （７）
０．００＜ｃ＜０．００２５、及び
−０．０００１５＜ｄ＜０．００、となるように選択される。

スカラー「ａ」、並びに係数「ｂ」、「ｃ」、及び「ｄ」の値の範囲は、多項式（３）の考えられる無数の解から決定されていることが理解されるべきである。即ち、上で提供された特定の範囲セットは、脛骨ベアリング１４に対する大腿骨コンポーネント１２の前方への並進運動が低減又は遅延されるように、曲率半径Ｒ１から曲率半径Ｒ２までの顆表面１００の緩やかな移行を提供する曲線群（即ち、湾曲面部分１０２）を生成するために、決定されている。加えて、係数「ａ」、「ｂ」、「ｃ」、及び「ｄ」のそれぞれの値の範囲は、メートル法を用いて設計された実施形態に関して上で提供されていることが理解されるべきである。しかしながら、このような係数値の範囲は、フートポンド法などの他の単位系を用いる実施形態用に変換されてもよい。

湾曲面部分１０２の全体形状は、複数の放射状線１２０の共通の起点Ｏの配置の影響も受ける。複数の放射状線１２０の共通の起点Ｏと、遠位側の曲率半径Ｒ１の起点１２２との間の距離１２４を制限することにより、脛骨ベアリング１４上の大腿骨コンポーネント１２の奇異な前方へのスライドは、低減又は遅延され得る。更に、整形外科用膝プロテーゼ１０の安定性は、複数の放射状線１２０の共通の起点Ｏが、遠位側の曲率半径Ｒ１の起点１２２から所定の距離１２４内にあることを確実にすることによって、改善され得る。したがって、大腿骨コンポーネントの前方への並進運動を低減若しくは遅延させるため、及び／又は整形外科用膝プロテーゼ１０に改善された安定性を提供するため、一実施形態では、複数の放射状線１２０の共通の起点Ｏの位置は、共通の起点Ｏと、曲率半径Ｒ１の起点１２２との間の距離１２４が、約１０ｍｍ未満であるように選択される。

共通の起点Ｏと、曲率半径Ｒ１の起点１２２との間の距離１２４、及び特定の係数値は、一部の実施形態では、大腿骨コンポーネント１２の特定寸法に依存し得ることが理解されるべきである。例えば、図１４に示されるように、表７００は、上で定義した多項式（３）の係数値、及び、共通の起点Ｏと、遠位側の曲率半径Ｒ１の起点１２２との間に規定される距離１２４の値の特定の一実施形態を示している。表７００に示されるように、共通の起点Ｏと、曲率半径Ｒ１の起点１２２との間の距離１２４、及びスカラー「ａ」の値は、大腿骨コンポーネントの寸法にわたって変化している。しかしながら、この特定の実施形態では、係数「ｂ」、「ｃ」、及び「ｄ」の値は、大腿骨コンポーネントの寸法にわたって一定である。しかしながら、他の実施の形態では、係数値「ｂ」、「ｃ」、及び「ｄ」は、大腿骨コンポーネントの寸法にわたって変化してもよいことが理解されるべきである。

上述されたように、一部の実施の形態では、顆表面１００は、初期屈曲範囲及び中期屈曲範囲内の顆表面１００の曲率半径の変化が、大きすぎないか又は急激すぎないように（例えば、屈曲角度の変化度に対する曲率半径の変化度の比が大きすぎる）、更に設計又は構成される。即ち、曲率半径Ｒ２、Ｒ３、又はＲ４に対する曲率半径Ｒ１の比が大きすぎる場合、大腿骨コンポーネント１２の奇異な前方への並進運動が生じ得る。そのため、遠位側の曲率半径Ｒ１の、（ｉ）湾曲面部分１０２の曲率半径Ｒ２、（ｉｉ）湾曲面部分１０４の曲率半径Ｒ３、及び（ｉｉｉ）後期の屈曲湾曲面部分１０６の曲率半径Ｒ４、に対する比が、所定の閾値の値未満となるように、大腿骨コンポーネント１２の顆表面１００を設計することにより、奇異な前方へのスライドが、予想外に低減され得るか、あるいは別様に遅延され得る。

したがって、特定の一実施形態では、大腿骨コンポーネント１２の顆表面１００は、曲率半径Ｒ２に対する曲率半径Ｒ１が約１．１０〜約１．３０であり、曲率半径Ｒ３に対するＲ１の曲率半径が約１．００１〜約１．１００であり、曲率半径Ｒ４に対するＲ１の曲率半径が約１．２５〜約２．５０であるように設計される。更に、一部の実施の形態では、曲率半径Ｒ３に対する曲率半径Ｒ２の比は、約０．７４〜約０．８５である。

大腿骨コンポーネント１２の顆表面１００の曲率半径Ｒ２から曲率半径Ｒ３への特定の増加量、及び／又は顆表面１００上でのかかる増加の位置付けもまた、大腿骨コンポーネント１２の寸法に基づくことができるか、該寸法に合わせることができるか、あるいは別様に該寸法の影響を受け得ることが理解されるべきである。即ち、顆表面１００の曲率半径Ｒ２からＲ３への０．５ｍｍの増加は、大きな寸法の大腿骨コンポーネントと比較すると、小さな寸法の大腿骨コンポーネントでは相対的により大きな増加であることが理解されるべきである。そのため、大腿骨コンポーネント１２の顆表面１００の曲率半径Ｒ２から曲率半径Ｒ３への増加の大きさは、大腿骨コンポーネントの寸法にわたって変化してもよい。しかしながら、一実施形態では、曲率半径Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４に対する曲率半径Ｒ１の比は、大腿骨コンポーネントの寸法群にわたってほぼ一定の値に維持される。

例えば、図１５に示されるように、表８００は、大腿骨コンポーネントの寸法群１〜１０に関する各曲率半径Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の長さを規定している。表８５０に例示されているように、大腿骨コンポーネント１２の各寸法１〜１０に対する各曲率半径Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の長さは、Ｒ１／Ｒ２及びＲ１／Ｒ３の比が大腿骨コンポーネントの寸法にわたってほぼ一定であるように選択される。例示的な実施の形態では、先述のように、曲率半径Ｒ２に対する曲率半径Ｒ１の比は、大腿骨コンポーネントの寸法１〜１０にわたって約１．２５〜約１．２７の値に維持されており、曲率半径Ｒ３に対する曲率半径Ｒ１の比は、大腿骨コンポーネントの寸法１〜１０にわたって約１．００５の値に維持されている。

大腿骨コンポーネント１２の顆表面１００の全体形状及び設計は、大腿骨コンポーネント１２の１つの顆５２、５４に関連して上述されている。一部の実施形態では、大腿骨コンポーネント１２の両側の顆５２、５４は、対称であってもよく、かつ類似した顆表面１００を有していてもよいことが理解されるべきである。しかしながら、他の実施の形態では、大腿骨コンポーネント１２の顆５２、５４は非対称であってもよい。例えば、図１６に示されるように、大腿骨コンポーネント１２は、複数の湾曲面部分３０２、３０４、３０６によって部分的に画定されている顆表面３００を有する第２の顆５２、５４を含んでいてもよい。湾曲面部分３０２は、より初期の屈曲角度θ５からより後期の屈曲角度θ６まで延在している。湾曲面部分３０４は、屈曲角度θ６からより後期の屈曲角度θ７まで延在している。湾曲面部分３０６は、屈曲角度θ７からより後期の屈曲角度θ８まで延在している。顆表面３００は、遠位側の曲率半径（distal radius）Ｒ５も含んでおり、該曲率半径Ｒ５は、湾曲面部分３０２を介して曲率半径Ｒ６へと徐々に移行される更に、湾曲部分３０４は、曲率半径Ｒ７によって画定されており、湾曲部分３０６は、曲率半径Ｒ８によって画定されている。

このような構成であることから、顆５２、５４が対称である実施形態では、屈曲角度θ５は屈曲角度θ１と実質的に等しく、屈曲角度θ６は屈曲角度θ２と実質的に等しく、屈曲角度θ７は屈曲角度θ３と実質的に等しく、屈曲角度θ８は屈曲角度θ４と実質的に等しい。加えて、曲率半径Ｒ５は曲率半径Ｒ１と実質的に等しく、曲率半径Ｒ６は曲率半径Ｒ２と実質的に等しく、曲率半径Ｒ７は曲率半径Ｒ３と実質的に等しく、曲率半径Ｒ８は曲率半径Ｒ４と実質的に等しい。更に、上記した数式（４）の係数値「ａ」、「ｂ」、「ｃ」、及び／又は「ｄ」のセットは、両側の顆で実質的に同様である。

しかしながら、他の実施の形態では、顆５２、５４は非対称である。そのような構成であることから、屈曲角度θ５は屈曲角度θ１と異なっていてもよい。更に、屈曲角度θ６は屈曲角度θ２と異なっていてもよい。即ち、Ｒ２とＲ３との間の曲率半径の増加は、顆５２と顆５４との間の異なる屈曲角度で生じ得る。更に、屈曲角度θ８は屈曲角度θ４と異なっていてもよい。しかしながら、屈曲角度θ７は、後方カム８０が顆間ノッチ５６内に適切に位置付けられるように、屈曲角度θ３と実質的に等しくてもよいことが理解されるべきである。

加えて、顆５２、５４が非対称である実施形態では、曲率半径Ｒ５は曲率半径Ｒ１と異なっていてもよく、曲率半径Ｒ６は曲率半径Ｒ２と異なっていてもよく、曲率半径Ｒ７は曲率半径Ｒ３と異なっていてもよく、及び／又は曲率半径Ｒ８は曲率半径Ｒ４と異なっていてもよい。更に、上記した数式（３）の係数値「ａ」、「ｂ」、「ｃ」、及び／又は「ｄ」のセットは、顆表面１００と顆表面３００との間で異なっていてもよい。

別の実施形態では、整形外科用膝プロテーゼ１０の大腿骨コンポーネント１２は、図１７〜図２２に示され、かつ大腿骨コンポーネント１２と同様である、大腿骨コンポーネント１７００として具体化されてもよい。大腿骨コンポーネント１７００は、患者の大腿骨（図示せず）の遠位端の外科的に調製された表面に連結されるように構成されている。大腿骨コンポーネント１７００は、骨接着手段、又は他の取付手段の使用によって患者の大腿骨に固定されてもよい。大腿骨コンポーネント１７００は、一対の内側顆１７０４及び外側顆１７０６を有する外側関節接合面１７０２を含んでいる。使用中に、顆１７０４、１７０６は、患者の大腿骨の生来の顆に取って代わるものであり、脛骨ベアリング１４のプラットホーム３０の、対応するベアリング表面４２及び４４上で関節接合するように構成されている。

顆１７０４、１７０６は、それらの間に顆間ノッチつまり凹部１７０８を画定するように離間している。後方カム１７１０及び前方カム１７１２（図１８参照）は、顆間ノッチ１７０８内に位置付けられている。後方カム１７１０は、大腿骨コンポーネント１７００の後方側に向けて位置しており、屈曲中に、脛骨ベアリング１４の突起部６０のカム面６６に係合するか、あるいは別様に接触するように構成されたカム面１７１４を含んでいる。例示的に、カム面１７１４は、「Ｐｏｓｔｅｒｉｏｒ Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ Ｏｒｔｈｏｐａｅｄｉｃ Ｐｒｏｓｔｈｅｓｉｓ」と題されるＪｏｓｅｐｈ Ｇ．Ｗｙｓｓらによる米国特許出願であって、参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願第１２／１６５，５８２号に記述された後方カムと同様に、実質的に「Ｓ字状の」矢状断面であり、凹状のカム面１７１６と凸状のカム面１７１８とを含み。他の実施形態で使用されてもよい。しかしながら、他の実施の形態では、カム面１７１４は、図２に示される大腿骨コンポーネント１２の凸状のカム面の幾何学的形状のような、より単純な幾何学的形状を有していてもよい。

大腿骨コンポーネント１２に関連して上述したように、大腿骨コンポーネント１７００は、使用中に、脛骨ベアリング１４上で関節接合するように構成されている。大腿骨コンポーネント１７００の顆１７０４、１７０６のそれぞれは、顆表面１７２０を含んでおり、この顆表面１７２０は、矢状面において凸状に湾曲し、かつ対応のベアリング表面４２、４４に接触するように構成されている。加えて、所定の屈曲角度範囲の間、大腿骨コンポーネント１７００の後方カム１７１０は、脛骨ベアリング１４の突起部６０と接触する。

上述されたように、整形外科用膝プロテーゼ１０は脛骨ベアリング１４に対する大腿骨コンポーネント１７００の奇異な前方への並進運動の量が、低減され得るか、あるいは別様により後期の（即ち、より大きな）屈曲角度まで遅延され得るように、構成されている。そうすることによって、顆１７０４、１７０６の一方又は両方の顆表面１７２０は、大腿骨コンポーネント１７００の前方への並進運動を低減及び／又は遅延するように構成され、かつ、一部の実施の形態では、該大腿骨コンポーネント１７００の「後退」又は後方への並進運動を促進するように構成された、特定の幾何学的形状又は湾曲を有する。大腿骨コンポーネント１７００の奇異な前方への並進運動の開始をより大きな屈曲角度まで遅延させることによって、通常は膝関節を深く屈曲できない患者の活動中に、奇異な前方への並進運動の全体的な発生が低減され得ることが理解されるべきである。具体的には、奇異な前方への並進運動は、大腿骨コンポーネント１７００の後方カム１７１０が脛骨ベアリング１４の突起部６０と最初に接触するか又はこれを過ぎる屈曲角度まで遅延されてもよい。後方カム１７１０が突起部６０と接触した時点で、奇異な前方への並進運動は、突起部６０への後方カム１７１０の係合によって調整される。即ち、後方カム１７１０の前方への移動は、突起部６０によって制限され得る。例えば、図２１に示されたグラフ２１００は、大腿骨コンポーネント１７００の後方カム１７１０が脛骨ベアリングの突起部６０と接触する初期屈曲角度が、３０°の屈曲角度、５０°の屈曲角度、７０°の屈曲角度、及び９０°である、大腿骨コンポーネントを用いた深い膝曲げ模擬実験の結果を示している。

図１８に示されるように、矢状面内の顆表面１７２０は、多数の湾曲面部分１８００、１８０２、１８０４、１８０６から部分的に形成されている。該湾曲面部分１８００、１８０２、１８０４、１８０６のそれぞれの矢状端部は、顆表面１７２０の隣接するいずれかの湾曲面部分の矢状端部に接している。湾曲面部分１８００、１８０２、１８０４、１８０６は、それぞれ、異なる屈曲角度範囲で、脛骨ベアリング１４のベアリング表面４２（又は４４）に接触している。例えば、湾曲面部分１８００は、より初期の屈曲角度θ１から、より後期の屈曲角度θ２まで延在している。湾曲面部分１８０２は、屈曲角度θ２から、より後期の屈曲角度θ３まで延在している。湾曲面部分１８０４は、屈曲角度θ３から、より後期の屈曲角度θ４まで延在している。湾曲面部分１８０６は、屈曲角度θ４から、より後期の屈曲角度θ５まで延在している。

例えば、一実施形態では、図１８に示されるように、湾曲面部分１８００は、約０°の屈曲角度の屈曲角度θ１から、約７０°の屈曲角度の屈曲角度θ２まで延在している。しかしながら、他の実施の形態では、屈曲角度θ２は、θ１よりもわずかに大きい屈曲角度から約７５°に及んでもよい。湾曲面部分１８０２は、例示的に、約７３°の屈曲角度の屈曲角度θ２から、約７３°の屈曲角度θ３まで延在している。しかしながら、他の実施の形態では、屈曲角度θ３は、約７３°〜約９０°の範囲であってもよい。湾曲面部分１８０４は、例示的に、約７３°の屈曲角度の屈曲角度θ３から、約１２０°の屈曲角度の屈曲角度θ４まで延在している。しかしながら、他の実施の形態では、屈曲角度θ４は、約９０°〜約１２０°の範囲であってもよい。湾曲面部分１８０６は、例示的に、約１２０°の屈曲角度の屈曲角度θ４から、約１６５°の屈曲角度の屈曲角度θ５まで延在している。しかしながら、他の実施の形態では、屈曲角度θ５は、約１４０°〜約１６５°の範囲であってもよい。

図１７の例示的な実施の形態では、大腿骨コンポーネント１７００の後方カム１７１０は、脛骨ベアリング１４の突起部６０と、屈曲角度θ２及びθ３付近、又は屈曲角度範囲θ２及びθ３内の屈曲角度θＣで係合又は接触するように構成されている。例えば、後方カム１７１０は、約７０°〜約８０°の屈曲角度θＣで突起部６０に最初に係合してもよい。特定の一実施形態では、後方カム１７１０は、約７３°の屈曲角度θＣで突起部６０に最初に係合するように構成されている。後方カム１７１０が突起部６０と、湾曲面部分１８００の後側末端部の前又は直後に係合又は接触するのを確実にすることによって、整形外科用プロテーゼの運動性の調整は、顆表面１７２０の幾何学的形状から、後方カム１７１０と突起部６０との相互作用へと移行し、このことにより、大腿骨コンポーネント１７００の前方への並進運動量を更に低減することが可能となる。

湾曲面部分１８０２、１８０４、１８０６のそれぞれは、実質的に一定の曲率半径によって画定されている一方、湾曲面部分１８００は、一定でない曲率半径によって画定されている。即ち、湾曲面部分１８００は、θ１におけるＲ１で始まり、θ２におけるＲ２まで徐々に減少する（即ち、Ｒ１＜Ｒ２）曲率半径を有している。反対に、湾曲面部分１８０２は、実質的に一定の曲率半径Ｒ３によって画定されており、湾曲面部分１８０４は、実質的に一定の曲率半径Ｒ４によって画定されており、湾曲面部分１８０６は、実質的に一定の曲率半径Ｒ５によって画定されている。例示的な実施の形態では、顆表面１７２０は、曲率半径Ｒ３が曲率半径Ｒ２以下であるように構成されている。加えて、曲率半径Ｒ３に対する曲率半径Ｒ４の比は、一部の実施形態では、約０．７〜約１．１５の範囲内となるように構成されている。更に、曲率半径Ｒ５は曲率半径Ｒ４未満である。しかしながら、顆表面１７２０の複数の曲率半径の間の特定の関係は、一部の実施形態では、大腿骨コンポーネント１２の特定寸法によって様々であってもよいことが理解されるべきである。

上述されたように、初期湾曲面部分１８００は、第１の曲率半径Ｒ１から第２の曲率半径Ｒ２への緩やかな移行を提供するように設計されている。そうすることによって、湾曲面部分１８００は、一定の曲率半径ではなくではなく、複数の放射状線１８５０によって画定される。複数の放射状線１８５０のそれぞれは、共通の起点Ｏから始まっている。加えて、複数の放射状線１８５０のそれぞれは、湾曲面部分１８００上のそれぞれの接触点１８５２を画定している。図を明瞭にするために、図１８には放射状線１８５０が３つのみ示されているが、無数の放射状線１８５０を使用して湾曲面部分１８００を画定してもよいことが理解されるべきである。

湾曲面部分１８００を集合的に画定する各接触点１８５２の位置は、各屈曲角度における各放射状線１８５０の長さに基づいて決定され得る。特に、予期しないことには、脛骨ベアリング１４上の大腿骨コンポーネント１２の奇異な前方への並進運動は、次の多項式（８）に従って湾曲面部分１８００を規定することによって低減又は遅延され得ることが確認された。
ｒ_θ＝（ａ＋（ｂ^＊θ）＋（ｃ^＊θ^２）＋（ｄ^＊θ^３））、 （８）
式中、「ｒ_θ」は、屈曲角度「θ」における湾曲面部分１８００上の接触点１８５２を画定する放射状線１８５０の長さ（メートル単位）であり、「ａ」は、３５〜４５のスカラー値であり、「ｂ」は：
０．００＜ｂ＜０．３０、又は （９）
ｂ＝０．０１５３８４６１５、となるように選択される係数値である。

選択された係数「ｂ」が０．００＜ｂ＜０．３０の範囲内である場合には、係数「ｃ」及び「ｄ」は：
−０．０１０＜ｃ＜０．０００、及び （１０）
−０．０００１５＜ｄ＜０．００、となるように選択される。

あるいは、選択された係数「ｂ」が０．０１５３８４６１５に等しい場合には、係数「ｃ」及び「ｄ」は：
ｃ＝約−０．０００２７０２４、及び （１１）
ｄ＝約−０．００００２１２、となるように選択される。

スカラー「ａ」、並びに係数「ｂ」、「ｃ」、及び「ｄ」の値の範囲は、多項式（８）の考えられる無数の解から決定されていることが理解されるべきである。即ち、上で提供された特定の範囲セットは、脛骨ベアリング１４に対する大腿骨コンポーネント１７００の前方への並進運動が低減又は遅延されるように、曲率半径Ｒ１から曲率半径Ｒ２までの顆表面１７２０の緩やかな移行を提供する曲線群（即ち、湾曲面部分１８００）を生成するために、決定されている。加えて、係数「ａ」、「ｂ」、「ｃ」、及び「ｄ」のそれぞれの値の範囲は、メートル法を用いて設計された実施形態に関して上で提供されていることが理解されるべきである。しかしながら、このような係数値の範囲は、フートポンド法などの他の単位系を用いる実施形態用に変換されてもよい。

湾曲面部分１８００の全体形状は、複数の放射状線１８５０の共通の起点Ｏの配置の影響も受ける。複数の放射状線１８５０の共通の起点Ｏと、遠位側の曲率半径Ｒ１の起点１８５６との間の距離１８５４を制限することにより、脛骨ベアリング１４上の大腿骨コンポーネント１７００の奇異な前方へのスライドは、低減又は遅延され得る。加えて、整形外科用膝プロテーゼ１０の安定性は、複数の放射状線１８５０の共通の起点Ｏが、遠位側の曲率半径Ｒ１の起点１８５６から所定の距離１８５４内にあることを確実にすることによって、改善され得る。したがって、大腿骨コンポーネントの前方への並進運動を低減若しくは遅延させるため、及び／又は整形外科用膝プロテーゼ１０に改善された安定性を提供するため、一実施形態では、複数の放射状線１８５０の共通の起点Ｏの位置は、共通の起点Ｏと、曲率半径Ｒ１の起点１８５６との間の距離１８５４が、約１０ｍｍ未満であるように選択される。

共通の起点Ｏと、曲率半径Ｒ１の起点１８５６との間の距離１８５４、及び特定の係数値は、一部の実施形態では、大腿骨コンポーネント１７００の特定寸法に依存し得ることが理解されるべきである。例えば、図１９に示されるように、表１９００は、上で定義した多項式（８）の係数値、及び共通の起点Ｏと、遠位側の曲率半径Ｒ１の起点１８５６との間に規定される距離１８５４の値の特定の一実施形態を示している。表１９００に示されるように、共通の起点Ｏと、曲率半径Ｒ１の起点１８５６との間の距離１８５４、及びスカラー「ａ」の値は、大腿骨コンポーネントの寸法にわたって変化している。しかしながら、この特定の実施形態では、係数「ｂ」、「ｃ」、及び「ｄ」の値は、大腿骨コンポーネントの寸法にわたって一定である。しかしながら、他の実施の形態では、係数値「ｂ」、「ｃ」、及び「ｄ」は、大腿骨コンポーネントの寸法にわたって変化してもよいことが理解されるべきである。

一部の実施の形態では、顆表面１７２０は、初期屈曲範囲及び中期屈曲範囲内の顆表面１７２０の曲率半径の変化が、大きすぎないか又は急激すぎないように（例えば、屈曲角度の変化度に対する曲率半径の変化度の比が大きすぎる）、更に設計又は構成される。即ち、隣接する湾曲面部分１８００、１８０２、１８０４、１８０６の曲率半径の比が大きすぎる場合、大腿骨コンポーネント１７００の奇異な前方への並進運動が生じ得る。そのため、湾曲面部分１８００の曲率半径Ｒ２に対する遠位側の曲率半径Ｒ１の比、（ｉｉ）湾曲面部分１８０２の曲率半径Ｒ３に対する曲率半径Ｒ２の比、（ｉｉｉ）湾曲面部分１８０４の曲率半径Ｒ４に対する曲率半径Ｒ３の比、及び（ｉｖ）湾曲面部分１８０６の曲率半径Ｒ５に対する曲率半径Ｒ４の比が、所定の閾値の値未満となるように、大腿骨コンポーネント１７００の顆表面１７２０を設計することにより、奇異な前方へのスライドが、予想外に低減され得るか、あるいは別様に遅延され得る。

したがって、特定の一実施形態では、大腿骨コンポーネント１７００の顆表面１７２０は、曲率半径Ｒ１に対する曲率半径Ｒ２の比が約０．６〜約０．７であり、曲率半径Ｒ２に対する曲率半径Ｒ３の比が約０．７〜約１．０であり、曲率半径Ｒ３に対する曲率半径Ｒ４の比が約０．７〜約１．１５であり、曲率半径Ｒ４に対する曲率半径Ｒ５の比が約０．６〜約０．９であるように設計される。例えば、図２０に示されるように、表２０００は、大腿骨コンポーネントの寸法群１〜１０に関する各曲率半径Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の長さを規定している。表２０００に例示されているように、大腿骨コンポーネント１７００の各寸法１〜１０に対する各曲率半径Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の長さは、曲率半径の比が所定の境界範囲内となるように選択される。一部の実施形態では、半径の比のいくつか又はすべては、大腿骨の寸法１〜１０にわたって実質的に一定の比率値に保たれてもよいことが理解されるべきである。

大腿骨コンポーネント１７００の顆表面１７２０の全体形状及び設計は、大腿骨コンポーネント１７００の１つの顆１７０４、１７０６に関連して上述されている。一部の実施形態では、大腿骨コンポーネント１７００の両側の顆１７０４、１７０６は、対称であってもよく、かつ類似した顆表面１７２０を有していてもよいことが理解されるべきである。しかしながら、他の実施の形態では、大腿骨コンポーネント１７００の顆１７０４、１７０６は非対称であってもよい。例えば、図２２に示されるように、大腿骨コンポーネント１７００は、複数の湾曲面部分２２００、２２０２、２２０４、２２０６によって部分的に画定されている顆表面２１５０を有する第２の顆１７０４、１７０６を含んでいてもよい。湾曲面部分２２００は、より初期の屈曲角度θ６からより後期の屈曲角度θ７まで延在している。湾曲面部分２２０２は、屈曲角度θ７からより後期の屈曲角度θ８まで延在している。湾曲面部分２２０４は、屈曲角度θ８からより後期の屈曲角度θ９まで延在している。湾曲面部分２２０６は、屈曲角度θ９からより後期の屈曲角度θ１０まで延在している。顆表面２１５０は、遠位側の曲率半径Ｒ６も含んでおり、該曲率半径Ｒ６は、湾曲面部分２２００を介して曲率半径Ｒ７へと徐々に移行される。更に、湾曲部分２２０２は、曲率半径Ｒ８によって画定されており、湾曲部分２２０４は、曲率半径Ｒ９によって画定されており、湾曲面部分２２０６は、曲率半径Ｒ１０によって画定されている。

このような構成であることから、顆１７０４、１７０６が対称である実施形態では、屈曲角度θ６は屈曲角度θ１と実質的に等しく、屈曲角度θ７は屈曲角度θ２と実質的に等しく、屈曲角度θ８は屈曲角度θ３と実質的に等しく、屈曲角度θ９は屈曲角度θ４と実質的に等しく、屈曲角度θ１０は屈曲角度θ５と実質的に等しい。加えて、曲率半径Ｒ６は曲率半径Ｒ１と実質的に等しく、曲率半径Ｒ７は曲率半径Ｒ２と実質的に等しく、曲率半径Ｒ８は曲率半径Ｒ３と実質的に等しく、曲率半径Ｒ９は曲率半径Ｒ４と実質的に等しく、曲率半径Ｒ１０は曲率半径Ｒ５と実質的に等しい。更に、上記した数式（４）の係数値「ａ」、「ｂ」、「ｃ」、及び／又は「ｄ」のセットは、両側の顆で実質的に同様である。

しかしながら、他の実施の形態では、顆１７０４、１７０６は非対称である。そのような構成であることから、屈曲角度θ６は屈曲角度θ１と異なっていてもよい。更に、屈曲角度θ７は屈曲角度θ２と異なっていてもよく、屈曲角度θ８は屈曲角度θ３と異なっていてもよく、屈曲角度θ９は屈曲角度θ４と異なっていてもよく、及び／又は屈曲角度θ１０は屈曲角度θ５と異なっていてもよい。加えて、顆１７０４、１７０６が非対称である実施形態では、曲率半径Ｒ６は曲率半径Ｒ１と異なっていてもよく、曲率半径Ｒ７は曲率半径Ｒ２と異なっていてもよく、曲率半径Ｒ８は曲率半径Ｒ３と異なっていてもよく、曲率半径Ｒ９は曲率半径Ｒ４と異なっていてもよく、及び／又は曲率半径Ｒ１０は曲率半径Ｒ５と異なっていてもよい。更に、上記した数式（３）の係数値「ａ」、「ｂ」、「ｃ」、及び／又は「ｄ」のセットは、顆表面１７２０と顆表面２１５０との間で異なっていてもよい。

以上、図面及び上記の説明文において本開示内容を詳細に図示、説明したが、こうした図示、説明はその性質上、例示的なものとみなすべきであって、限定的なものとみなすべきではなく、あくまで例示的実施形態を示し、説明したものにすぎないのであって、本開示の趣旨の範囲に含まれる変更及び改変はすべて保護されることが望ましい点は理解されるであろう。

本明細書に記載の装置及び組立体の様々な特性から本開示の複数の利点が生ずることに留意する。本開示の装置、装置及び組立体の代替実施形態は、記載された特性のすべてを含んでいない場合もあるが、それでも依然としてこのような特性の利点の少なくともいくらかから恩恵を享受していることが留意される。当業者であれば、本発明の１つ以上の特徴を取り入れた、「特許請求の範囲」において定義される本開示の趣旨及び範囲に包含される装置及び組立体を独自に実施することが容易に可能であろう。

〔実施の態様〕
（１） 後方安定型整形外科用膝プロテーゼであって、
（ｉ）間に顆間ノッチを画定している一対の離間した顆であって、該一対の離間した顆の少なくとも１つが、矢状面において湾曲した顆表面を有する、一対の離間した顆と、（ｉｉ）前記顆間ノッチ内に位置付けられた後方カムと、を含む大腿骨コンポーネントと、
（ｉ）前記大腿骨コンポーネントの前記顆表面と関節接合するように構成されたベアリング表面を有するプラットホームと、（ｉｉ）該プラットホームから上方に延在する突起部と、を含む脛骨ベアリングと、を含み、
前記大腿骨コンポーネントの前記顆表面が、（ｉ）第１の屈曲角度において前記顆表面上の第１の接触点で前記ベアリング表面と接触し、（ｉｉ）第２の屈曲角度において前記顆表面上の第２の接触点で前記ベアリング表面と接触し、前記第２の屈曲角度が、前記第１の屈曲角度よりも大きく、かつ０°〜７５°の範囲内であり、（ｉｉｉ）第３の屈曲角度において前記顆表面上の第３の接触点で前記ベアリング表面と接触し、前記第３の屈曲角度が、前記第２の屈曲角度よりも大きく、かつ約９０°未満であり、
前記顆表面が、（ｉ）前記第１の接触点で前記矢状面における第１の曲率半径、前記第２の接触点で第２の曲率半径、及び前記第３の接触点で第３の曲率半径を有し、かつ（ｉｉ）前記第１の接触点と前記第２の接触点との間に画定された第１の湾曲面部分を有し、該第１の湾曲面部分が一定でない曲率半径を有し、
前記大腿骨コンポーネントの前記後方カムが、前記第２の屈曲角度と前記第３の屈曲角度との間の屈曲角度において、前記脛骨ベアリングの前記突起部と最初に接触する、後方安定型整形外科用膝プロテーゼ。
（２） 前記大腿骨コンポーネントの前記後方カムが、前記大腿骨コンポーネントの後方側面に向かって位置付けられる凹状のカム面と凸状のカム面とを含む、実施態様１に記載の後方安定型整形外科用膝プロテーゼ。
（３） 前記第１の屈曲角度が約０°であり、前記第２の屈曲角度が約７０°である、実施態様１に記載の後方安定型整形外科用膝プロテーゼ。
（４） 前記第３の屈曲角度が、７３°以上である、実施態様３に記載の後方安定型整形外科用膝プロテーゼ。
（５） 前記大腿骨コンポーネントが、７０°〜８０°の範囲内の屈曲角度において、前記脛骨ベアリングの前記突起部に最初に接触する、実施態様４に記載の後方安定型整形外科用膝プロテーゼ。

（６） （ｉ）前記大腿骨コンポーネントの前記顆表面が、第４の屈曲角度において前記顆表面上の第４の接触点で前記ベアリング表面と接触し、前記第４の屈曲角度が前記第３の屈曲角度よりも大きく、（ｉｉ）前記第４の接触点で前記矢状面における第４の曲率半径を有し、
前記第３の曲率半径に対する前記第４の曲率半径の比が、０．７〜１．１５の範囲内である、実施態様１に記載の後方安定型整形外科用膝プロテーゼ。
（７） 前記第４の屈曲角度が、９０°〜１２０°の範囲内である、実施態様６に記載の後方安定型整形外科用膝プロテーゼ。
（８） （ｉ）前記大腿骨コンポーネントの前記顆表面が、第５の屈曲角度において前記顆表面上の第５の接触点で前記ベアリング表面と接触し、前記第５の屈曲角度が前記第４の屈曲角度よりも大きく、（ｉｉ）前記第５の接触点で前記矢状面における第５の曲率半径を有し、
前記第５の曲率半径が前記第４の曲率半径未満である、実施態様６に記載の後方安定型整形外科用膝プロテーゼ。
（９） 前記第５の屈曲角度が、１４０°〜１６５°の範囲内である、実施態様７に記載の後方安定型整形外科用膝プロテーゼ。
（１０） （ｉ）前記第１の曲率半径が前記第２の曲率半径よりも大きく、（ｉｉ）前記第１の湾曲面部分が、前方−後方に向かって減少する、一定でない曲率半径を有する、実施態様１に記載の後方安定型整形外科用膝プロテーゼ。

（１１） 前記第３の曲率半径が、前記第２の曲率半径以下である、実施態様１０に記載の後方安定型整形外科用膝プロテーゼ。
（１２） 後方安定型整形外科用膝プロテーゼであって、
（ｉ）間に顆間ノッチを画定している一対の離間した顆であって、該一対の離間した顆の少なくとも１つが、矢状面において湾曲した顆表面を有する、一対の離間した顆と、（ｉｉ）前記顆間ノッチ内に位置付けられた後方カムと、を含む大腿骨コンポーネントと、
（ｉ）前記大腿骨コンポーネントの前記顆表面と関節接合するように構成されたベアリング表面を有するプラットホームと、（ｉｉ）該プラットホームから上方に延在する突起部と、を含む脛骨ベアリングと、を含み、
前記大腿骨コンポーネントの前記顆表面が、（ｉ）第１の屈曲角度において前記顆表面上の第１の接触点で前記ベアリング表面と接触し、前記第１の屈曲角度が約０°であり、（ｉｉ）第２の屈曲角度において前記顆表面上の第２の接触点で前記ベアリング表面と接触し、前記第２の屈曲角度が６０°〜７５°の範囲内であり、（ｉｉｉ）第３の屈曲角度において前記顆表面上の第３の接触点で前記ベアリング表面と接触し、前記第３の屈曲角度が、前記第２の屈曲角度よりも大きく、かつ約９０°未満であり、（ｉｖ）前記大腿骨コンポーネントが前記第１の屈曲角度から前記第２の屈曲角度まで移動するとき、前記第１の接触点と前記第２の接触点との間の複数の接触点で前記ベアリング表面と接触し、
前記大腿骨コンポーネントの前記後方カムが、前記第２の屈曲角度と前記第３の屈曲角度との間の屈曲角度において、前記脛骨ベアリングの前記突起部と最初に接触し、
前記複数の接触点の各接触点が、共通の起点から前記複数の接触点のそれぞれの接触点まで延びる放射状線によって規定され、各放射状線が次の多項式によって定義される長さを有し：
ｒ_θ＝（ａ＋（ｂ^＊θ）＋（ｃ^＊θ^２）＋（ｄ^＊θ^３））、
式中、ｒ_θが、屈曲角度θでの接触点を規定する前記放射状線の長さであり、ａ、ｂ、ｃ、及びｄが係数値である、後方安定型整形外科用膝プロテーゼ。
（１３） ａが３５〜４５の係数値であり、ｂが、０．００＜ｂ＜０．３０及びｂ＝０．０１５３８４６１５からなる群から選択される範囲内の係数値であり、
ｂが０＜ｂ＜０．３０の範囲内である場合、（ｉ）ｃは−０．０１０〜０．００の係数値であり、（ｉｉ）ｄは、−０．０００１５〜０．００の係数値であり、
ｂが０．０１５３８４６１５に等しい場合、（ｉ）ｃは約−０．０００２７０２４に等しい係数値であり、（ｉｉ）ｄは約−０．００００２１２に等しい係数値である、実施態様１２に記載の後方安定型整形外科用膝プロテーゼ。
（１４） 前記顆表面が、前記第１の接触点で前記矢状面における第１の曲率半径を有し、前記第１の曲率半径が起点を有し、
前記第１の曲率半径の前記起点と、前記放射状線の前記共通の起点との間の距離が、０〜１０ｍｍの範囲内である、実施態様１３に記載の後方安定型整形外科用膝プロテーゼ。
（１５） 前記大腿骨コンポーネントの前記後方カムが、前記大腿骨コンポーネントの後方側面に向かって位置付けられる凹状のカム面と凸状のカム面とを含む、実施態様１３に記載の後方安定型整形外科用膝プロテーゼ。

（１６） 前記第２の屈曲角度が、約７０°である、実施態様１３に記載の後方安定型整形外科用膝プロテーゼ。
（１７） 前記第３の屈曲角度が、７３°以上である、実施態様１６に記載の後方安定型整形外科用膝プロテーゼ。
（１８） （ｉ）前記第１の曲率半径が前記第２の曲率半径よりも大きく、（ｉｉ）前記第１の湾曲面部分が前方−後方に向かって減少する、一定でない曲率半径を有する、実施態様１３に記載の後方安定型整形外科用膝プロテーゼ。
（１９） 後方安定型整形外科用膝プロテーゼであって、
（ｉ）間に顆間ノッチを画定している一対の離間した顆であって、該一対の離間した顆の少なくとも１つが、矢状面において湾曲した顆表面を有する、一対の離間した顆と、（ｉｉ）前記顆間ノッチ内に位置付けられた後方カムと、を含む大腿骨コンポーネントと、
（ｉ）前記大腿骨コンポーネントの前記顆表面と関節接合するように構成されたベアリング表面を有するプラットホームと、（ｉｉ）該プラットホームから上方に延在する突起部と、を含む脛骨ベアリングと、を含み、
前記大腿骨コンポーネントの前記顆表面が、（ｉ）約０°の第１の屈曲角度において、前記顆表面上の第１の接触点で前記ベアリング表面と接触し、（ｉｉ）第２の屈曲角度において前記顆表面上の第２の接触点で前記ベアリング表面と接触し、前記第２の屈曲角度が６０°〜７５°の範囲内であり、（ｉｉｉ）第３の屈曲角度において前記顆表面上の第３の接触点で前記ベアリング表面と接触し、前記第３の屈曲角度が、前記第２の屈曲角度よりも大きく、かつ約９０°未満であり、
前記顆表面が、（ｉ）前記第１の接触点で前記矢状面における第１の曲率半径、前記第２の接触点で前記第１の曲率半径未満である第２の曲率半径、及び前記第３の接触点で第３の曲率半径を有し、（ｉｉ）前記第１の接触点と前記第２の接触点との間に画定された第１の湾曲面部分を有し、該第１の湾曲面部分が、減少する一定でない曲率半径を有し、（ｉｉｉ）前記第２の接触点と前記第３の接触点との間に画定された第２の湾曲面部分を有し、該第２の湾曲面部分が、前記第３の曲率半径に等しい実質的に一定の曲率半径を有し、
前記大腿骨コンポーネントの前記後方カムが、前記第２の屈曲角度と前記第３の屈曲角度との間の屈曲角度において、前記脛骨ベアリングの前記突起部と最初に接触する、後方安定型整形外科用膝プロテーゼ。
（２０） 前記大腿骨コンポーネントが前記第１の屈曲角度から前記第２の屈曲角度まで移動するとき、前記大腿骨コンポーネントの前記顆表面が前記第１の湾曲面上の複数の接触点で前記ベアリング表面と接触し、
前記複数の接触点の各接触点が、共通の起点から前記複数の接触点のそれぞれの接触点まで延びる放射状線によって規定され、各放射状線が次の多項式によって定義される長さを有し：
ｒ_θ＝（ａ＋（ｂ^＊θ）＋（ｃ^＊θ^２）＋（ｄ^＊θ^３））、
式中、ｒ_θが、屈曲角度θでの接触点を規定する前記放射状線の長さであり、ａが３５〜４５の係数値であり、ｂが、０．００＜ｂ＜０．３０及びｂ＝０．０１５３８４６１５からなる群から選択される範囲の係数値であり、
ｂが０＜ｂ＜０．３０の範囲内である場合、（ｉ）ｃは−０．０１０〜０．００の係数値であり、（ｉｉ）ｄは、−０．０００１５〜０．００の係数値であり、
ｂが０．０１５３８４６１５に等しい場合、（ｉ）ｃは約−０．０００２７０２４に等しい係数値であり、（ｉｉ）ｄは約−０．００００２１２に等しい係数値である、実施態様１９に記載の後方安定型整形外科用膝プロテーゼ。

Claims (8)

1. 後方安定型整形外科用膝プロテーゼであって、
   （ｉ）間に顆間ノッチを画定している一対の離間した顆であって、該一対の離間した顆の少なくとも１つが、矢状面において湾曲した顆表面を有する、一対の離間した顆と、（ｉｉ）前記顆間ノッチ内に位置付けられた後方カムと、を含む大腿骨コンポーネントと、
   （ｉ）前記大腿骨コンポーネントの前記顆表面と関節接合するように構成されたベアリング表面を有するプラットホームと、（ｉｉ）該プラットホームから上方に延在する突起部と、を含む脛骨ベアリングと、を含み、
   前記大腿骨コンポーネントの前記顆表面が、（ｉ）０°の第１の屈曲角度において前記顆表面上の第１の接触点で前記ベアリング表面と接触し、（ｉｉ）第２の屈曲角度において前記顆表面上の第２の接触点で前記ベアリング表面と接触し、前記第２の屈曲角度が、前記第１の屈曲角度よりも大きく、かつ６０°〜７５°の範囲内であり、（ｉｉｉ）第３の屈曲角度において前記顆表面上の第３の接触点で前記ベアリング表面と接触し、前記第３の屈曲角度が、前記第２の屈曲角度よりも大きく、かつ７５°を超え９０°未満の範囲内であり、（ｉｖ）前記大腿骨コンポーネントの前記顆表面が、第４の屈曲角度において前記顆表面上の第４の接触点で前記ベアリング表面と接触し、前記第４の屈曲角度が前記第３の屈曲角度よりも大きく、
   前記顆表面が、（ｉ）前記第１の接触点で前記矢状面における第１の曲率半径、前記第２の接触点で第２の曲率半径、及び前記第３の接触点で第３の曲率半径を有し、前記第４の接触点で前記矢状面における第４の曲率半径を有し、（ｉｉ）前記第１の接触点と前記第２の接触点との間に画定された第１の湾曲面部分を有し、該第１の湾曲面部分が、後方に向かって減少する、一定でない曲率半径を有し、（ｉｉｉ）前記第３の曲率半径に対する前記第４の曲率半径の比が、０．７〜１．１５の範囲内であり、
   前記大腿骨コンポーネントの前記後方カムが、前記第２の屈曲角度と前記第３の屈曲角度との間の屈曲角度において、前記脛骨ベアリングの前記突起部と最初に接触し、
   前記第２の曲率半径が前記第１の曲率半径とは異なり、前記第３の曲率半径が前記第１の曲率半径および前記第２の曲率半径とは異なり、前記第４の曲率半径が、前記第１の曲率半径、前記第２の曲率半径、および前記第３の曲率半径とは異なり、
   前記大腿骨コンポーネントの前記後方カムが、前記大腿骨コンポーネントの後方側面に向かって位置付けられる凹状のカム面と凸状のカム面とを含む、後方安定型整形外科用膝プロテーゼ。
2. 前記第２の屈曲角度が７０°である、請求項１に記載の後方安定型整形外科用膝プロテーゼ。
3. 前記大腿骨コンポーネントが、７０°〜８０°の範囲内の屈曲角度において、前記脛骨ベアリングの前記突起部に最初に接触する、請求項２に記載の後方安定型整形外科用膝プロテーゼ。
4. 前記第４の屈曲角度が、９０°〜１２０°の範囲内である、請求項１に記載の後方安定型整形外科用膝プロテーゼ。
5. 前記大腿骨コンポーネントの前記顆表面が、（ｉ）第５の屈曲角度において前記顆表面上の第５の接触点で前記ベアリング表面と接触し、前記第５の屈曲角度が前記第４の屈曲角度よりも大きく、（ｉｉ）前記第５の接触点で前記矢状面における第５の曲率半径を有し、
   前記第５の曲率半径が前記第４の曲率半径未満である、請求項１に記載の後方安定型整形外科用膝プロテーゼ。
6. 前記第５の屈曲角度が、１４０°〜１６５°の範囲内である、請求項５に記載の後方安定型整形外科用膝プロテーゼ。
7. （ｉ）前記第１の曲率半径が前記第２の曲率半径よりも大きく、（ｉｉ）前記第１の湾曲面部分が、後方に向かって減少する、一定でない曲率半径を有する、請求項１に記載の後方安定型整形外科用膝プロテーゼ。
8. 前記第３の曲率半径が、前記第２の曲率半径よりも小さい、請求項７に記載の後方安定型整形外科用膝プロテーゼ。

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