JP6657373B2 - 人工関節インプラント - Google Patents

Description

本発明は、請求項１のプリアンブルに記載の人工関節インプラントに関する。

人工関節のための多くの異なる種類のインプラントが、従来技術において知られている。具体的には、ボールソケット型を有する関節インプラントが、股関節インプラントおよび肩関節インプラントに使用される。しかし、ボールソケット型のインプラントはまた、手首の橈骨手根関節、手の中手指関節、および足の中足指節関節などの顆状関節においても使用され得る。

特定のタイプのインプラント、特に橈骨手根、中手指、および中足指節関節においては、球状関節の動きの少なくとも１つの自由度が、本来の関節の機能を模倣するように制限されなければならない。さらに、ある特定の状況においては、人工股関節または肩関節インプラントにおける球状関節の動きの自由度を制限することも有益であり得る。

ＥＸＡＣＴＡＣＨ社の国際公開第２０１０／１０５０７３号パンフレットから、動き誘導逆型肩関節アセンブリ。関節窩コンポーネント上の動き誘導要素は、ポケットによって画定されるストップに当接するように上腕骨コンポーネント上の上腕骨ライナと相互作用している。この文献は、相互関係構造の位置をさらに規定するものではなく、動き誘導要素のさまざまな動き経路が可能であって関節の機能を予測不能にするように思われる。

ＳＴＥＩＮＢＥＲＧの米国特許出願公開第２００２／０１４３４０２号明細書から、関節の動きを制限するために、大腿骨頭にはレールが設けられ、寛骨臼にはチャネルが設けられる、股関節プロテーゼが知られている。直方体レールが同じ幾何学的形状を有するチャネル内に保持されるので、レールは、−ボールヘッドと共に−チャネル内で回転することができず、それによって重要な自由度が除外される。

この文献は、断面が一致する台形断面およびチャネル（＝溝）を有するレール（＝突出部）のみを開示しており、したがって、２つの関節コンポーネントの相対運動は、主に、２つのレール／チャネルの組み合わせの各々に対する１つの単一の軸を中心とした回転である（レールに対するチャネルの僅かなオーバーサイズのために比較的小さい横方向の動きを無視する）。

国際公開第２０１０／１０５０７３号 米国特許出願公開第２００２／０１４３４０２号明細書

本発明の目的は、少なくとも１つの自由度でボールソケット連結の動きを制限して、各関節を２つ、４つ、および６つの関節接合方向に置換するための低摩耗機構を提供することを可能にする関節インプラントを作り出すことである。すなわち：
肘関節などの鞍関節の置換のためのアプリケーションにおいては、関節インプラントは、２つの結合された回転軸を提供して、４つの主要な関節接合方向を提供する。蝶番関節のためのアプリケーションにおいては、関節インプラントは、２つの結合された回転軸を提供し、その場合、関節インプラントは、２つの主要な関節接合方向を提供するが、また、動きの不正確さを補償するためのガイドされた遊びの手段を提供する。肩関節および股関節などのソケット関節内のボールの場合は、関節インプラントは、２つの組み合わされた回転軸を提供して、必要とされる６つの関節接合方向のうちの第１の４つの主要な関節接合方向を提供し、第３の回転軸を提供する要素と組み合わされることができて、残る２つの主要な関節接合方向を容易にし、その場合、回転軸は必ずしも交差するとは限らない。

本発明の解決策は、請求項１の特徴によって明確に特定される。

本発明による関節は、各軸を中心とした回転を可能にする２つの回転軸を提供するが、また、ジョイスティックに匹敵するこれらの２つの軸の組み合わせも提供する。動きは、ガイドされず、またはブロックされない。

前記ソケット内の前記ボールヘッドの動きは、少なくとも１つの溝に係合される少なくとも１つの突出部によって少なくとも１つの自由度が制限される。それによって、前記少なくとも１つの突出部は前記ソケットに設けられ、前記少なくとも１つの溝は前記ボールヘッドに設けられるか、あるいは逆もまた同様である。

突出部および溝を設けることによって、ボールソケット連結の動きの自由の非常に簡単な、そのうえ効果的な制限が実現される。さらに、本発明の関節インプラントは、組み立てるのが非常に簡単であり、患者の骨に固締される必要がある追加の部品がないことを特徴とし、したがって、患者に迅速かつ簡単な移植が可能である。さらに、ボールソケット連結は、高い一致を有し、優れた摩耗特性を示す。したがって、はるかに良好な摩耗特性を有する２つの蝶番軸、およびより少ない部品を含む関節と同じ動きの自由が、実現される。

第１の要素および第２の要素は、関節インプラントの所期の用途に従って形成され、寸法決めされ得る。たとえば、本発明の関節インプラントは、股関節置換のために使用され得る。この場合は、第１の要素は、半球状の寛骨臼カップとして形成され得る。したがって、ボールヘッドを特徴とする第２の要素は、患者の大腿骨に挿入されるべき大腿骨コンポーネントとして形成される。人工寛骨臼カップおよび大腿骨コンポーネントのさまざまな実施形態が、当業者に知られている。

さらに、第２の拘束性のない例として、本発明による関節インプラントは、肩関節置換に使用され得る。この場合は、第１の要素は、患者の関節窩に挿入されるべき関節窩ディスクとして形成される。したがって、第２の要素は、患者の上腕骨内に挿入されるべき上腕骨幹の形で提供される。

本発明は、前記第１および前記第２の要素の特定の形状、サイズ、またはタイプに限定されないが、むしろさまざまな異なるタイプの人工関節に関して使用され得る。たとえば、本発明による関節インプラントはまた、肘、膝、橈骨手根関節、中手指節関節、または中足指節関節を置換するために使用され得る。これらの例示的な使用のそれぞれにおいて、第１および第２の要素は、患者の対応する解剖学的位置に移植されるように形成され、寸法決めされる。

ボールソケット型連結は、当業者に知られている。基本的には、ボールヘッド形状部が、対応するソケットに挿入される。通常、ボールソケット型連結により、ボールヘッドは前記ソケット内で３つの異なる軸を中心として回転できるようになっている。すなわち、ボールヘッドは、ソケットに対して動くように３つの回転自由度を有する。好ましくは、ソケットは、ボールヘッドがソケット内でぴったり嵌合するように寸法決めされ、したがって、ソケット内でボールヘッドの回転運動のみが可能である。しかしながら、特定の状況においては、ソケットは、ソケット内でボールヘッドの限られた並進を可能にするように形成され得る。このような状況では、ボールヘッドは、もちろん、より多くの自由度を有することになる。たとえば、並進が一方向に限られた距離だけ可能である場合には、ボールヘッドは、１つの並進自由度、および３つの回転自由度を有することになり、合計で４つの自由度になる。

本出願で使用される用語「自由度」は、回転軸を中心とする回転運動、ならびに移動ラインに沿った並進運動を含むと理解される。

少なくとも１つの溝内に少なくとも１つの突出部を係合させることによって、ボールヘッドは、突出部を溝から押し出す方向へ移動させることを制限される。したがって、突出部が溝内で移動できるようになる動きのみが、依然として可能である。したがって、溝は、ソケット内でのボールヘッドの動きのための一種の滑り溝と考えられ得る。

突出部は、ボールヘッドに設けられ得る。したがって、溝はソケットに設けられることになる。あるいは、突出部はソケット内に配置され得る。この場合は、溝は、ボールヘッドに配置される。少なくとも１つの溝に係合される少なくとも１つの突出部が設けられる限り、少なくとも１つの溝または少なくとも１つの突出部が前記ソケットまたは前記ボールヘッドに配置されるかどうかは関係ない。

好ましくは、第１の要素および／または第２の要素は、たとえばコーティングの付着によって、好ましくは骨成長のために強化される表面を含む一体型構造体として設けられる。

好ましくは、前記少なくとも１つの溝は、前記ボールヘッドまたは前記ソケットの大円に沿って配置される。大円に沿って溝を設けることにより、ソケットの中心を横切る第１の回転軸に沿ったソケット内にボールヘッドの動きを制限することができる。しかし、少なくとも１つの突出部が前記少なくとも１つの溝に沿って滑り、該溝内で回転することができるので、前記第１の回転軸に対して両方とも直角の２つの残る回転軸を中心とした回転が、前記ボールソケット連結のために依然として可能である。

好ましくは、前記少なくとも１つの溝は、前記少なくとも１つの突出部の幅に等しいかまたはそれより大きい幅を有する。これにより、前記少なくとも１つの突出部が前記少なくとも１つの溝内で回転し、滑ることができるようになる。

好ましい実施形態においては、前記少なくとも１つの溝の幅は、前記少なくとも１つの突出部の幅よりも大きい。したがって、少なくとも１つの限られた自由度でのボールヘッドの動きは、単に限られた方法によってではあるが、依然として可能である。これにより、限られた運動範囲のみが利用可能である限られた自由度の場合を除いて、全ての自由度において完全な運動能力を有する関節インプラントを提供することができる。たとえば、これは、たとえば外力が限られた自由度の方向に加えられる場合に関節または周囲の組織への損傷の発生率を低減させるように、限られた「ぐらつき型」の動き、すなわち限られた自由度での遊びを伴う動きを可能にし得る。

好ましくは、前記少なくとも１つの溝は、前記ソケット上に設けられ、前記ソケットの縁部と頂点との間の距離の一部のみに及ぶ。したがって、少なくとも１つの突出部の動きは、第２の自由度に部分的に制限され得る。これにより、第１の要素と第２の要素との間のボールソケット連結の動きが任意の運動拘束を含む本来の関節を模倣する関節インプラントを提供することができる。たとえば、関節インプラントは、１つの軸を中心としたソケット内のボールヘッドの回転が回転の方向に応じて異なる最大回転角度に制限され得るように設けられ得る。

好ましくは、前記ボールヘッドは、ドームまたは球状セグメントになっている。そのような形態は少なくとも１つの実質的に平坦な部分を提供するので、第２の要素は、多種多様の形状で提供され得る。さらに、実質的に平坦な部分は、さらなるインプラントコンポーネントのための固定点を含むことができる。たとえば、これにより、インプラントの患者特異的な適合が、たとえば異なる長さまたは直径のステムなどの第２の要素に取り付け可能な異なるサイズのコンポーネントを提供することによって可能になる、モジュラーシステムにおいて本発明の関節インプラントを使用することができる。

好ましくは、前記少なくとも１つの溝は、前記ボールヘッドに設けられ、前記少なくとも１つの溝が前記ドームの円周方向縁部と頂点との間の距離の一部のみに、または前記球状セグメントの２つの円周方向縁部の間の一部のみに及ぶ。

このように、少なくとも１つの突出部の動きは、少なくとも１つの溝がボールヘッドに配置される場合に、第２の自由度に部分的に制限され得る。

好ましくは、前記第１の要素は、第１の回転軸の周りのベース部分に回転可能に連結されるインレーをさらに備え、その場合、前記少なくとも１つの突出部および前記少なくとも１つの溝は、前記第１の回転軸に対して本質的に平行な第２の回転軸において前記ボールソケット連結の少なくとも回転運動をブロックするように配置される。

この種の構成により、前記第１の軸を中心とした回転中心をずらすことができる。好ましくは、ソケットは、前記インレーの偏心位置に配置される。さらに、ソケットはまた、シャフトまたはステムによって前記インレーから間隔を置いて配置され得る。したがって、回転中心のずれの異なる変動が実現され得る。

好ましくは、少なくとも１つの突出部は、ソケットまたはボールヘッドの中心と交差するように配向される中心軸を有し、すなわち、少なくとも１つの突出部は前記中心の方を向いている。

さらに、ボールヘッドは、球状関節の分解を避けるようにソケット内にロックされることが好ましい。このロッキングは、たとえばいったん正しい方向に挿入され配向されるとボールヘッドの寸法よりも小さいソケットに開口部を設けることによって、ソケット内におけるボールヘッドの形状嵌合係合によって可能にされることが好ましい。たとえば、ボールヘッドは、規定された最大円周および規定された高さを有するドームとして構成され得る。通常、最大円周は、ボールヘッドの大円の円周に対応する。ソケットは、ボールヘッドの高さよりも大きいが最大円周よりも小さい寸法を有する開口部を特徴とするように構成される。したがって、ボールヘッドは、前記ソケット内に横方向にのみ挿入され得る。ボールヘッドの再配向の後に、ボールソケット連結の分解は、ボールヘッドの最大円周部がソケットの開口部を通って嵌合していないので、防止される。

ボールヘッド、オフセットアダプタ、およびベース部材に適切な材料はＣｏＣｒである。インレーについては、ＨＤＰＥが好ましい。

ポリエチレンインレーは、回転時に骨に対する摩擦を防止するように（肩関節プロテーゼの関節窩リングに対応する）ベース部材内で回転することが好ましい。

代替金属は、チタン、チタン合金、ステンレス鋼、またはそれらの組み合わせである。また、インレーは、ＰＥＥＫのものでもよい。他の材料は、セラミック材料である。セラミックスの場合は、セラミックオンセラミック関節（Ｃｅｒａｍｉｃ ｏｎ Ｃｅｒａｍｉｃ ａｒｔｉｃｕｌａｔｉｏｎ）が可能である。金属の組み合わせの場合の金属上の摩耗を低減するために、ダイヤモンドライクコーティング（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃｏａｔｉｎｇ）が、使用され得る。

意図的に、表面粗さは、せいぜい５マイクロメートル、好ましくはせいぜい０．８マイクロメートルである。表面粗さＲａは、２つの方法で、すなわち接触および非接触方法で測定され得る。接触方法は、測定スタイラスを表面全体にわたって引きずることを必要とする。これらの器具は、表面形状測定器と呼ばれている。非接触法には、干渉計使用法、共焦点顕微鏡法、焦点変動、構造化光、静電容量、電子顕微鏡法、および写真測量法がある。

特定の実施形態においては、突出部は、円筒形、円錐状、または球状である。この種の形状は、突出部の妨げられない長手方向の動き、ならびに前記溝内の突出部の中心軸を中心とした妨げられない回転を可能にする。

さらなる特定の実施形態においては、前記突出部は、ソケットまたはボールヘッドの中心と交差するように配向され、軸Ａ２を形成する中心軸を有する。

好ましくは、前記突出部は、それぞれボールヘッド（５）と、ソケットと一体になる。

意図的に、前記突出部は、それぞれボールヘッドの、ソケットの直径の最大４０％、好ましくは最大２０％の高さを有する。前記突出部は、そのベースにおいてそれぞれボールヘッドの、ソケットの直径の７５％、好ましくは最大５０％の最大直径を有することができる。

特定の実施形態においては、前記ソケットは少なくとも半球状である。

特定の実施形態においては、前記溝（７）は、前記突出部（６．１，６．２）の最大直径に等しいかまたはそれよりも大きい幅を有する。溝の幅は、意図的に、突出部の最大幅の１００％と１２５％との間に、好ましくは突出部の最大幅の１００％と１０５％との間にある。

さらなる実施形態においては、溝の幅は、突出部の最大幅の１００．００５％と１００，１００％との間に、好ましくは１００．０１と１００．０５との間にある。これらの公差の場合、摩擦の減少、および、そうでない場合にはソケットのポリエチレン材料の層間剥離を生じることになる点荷重の防止という利点がある。

好ましくは、溝の横断面は、半円あるいはそれ以下である。溝の底部は、本質的に平坦であってもよい。さらなる実施形態においては、前記溝は、前記ソケットの表面に設けられ、前記ソケットの円周方向縁部と頂点との間の距離の一部のみに及ぶ。

さらなる実施形態においては、前記ボールヘッドは、ドームまたは球状セグメントになっている。前記溝は、前記ボールヘッドに設けられることができ、前記溝は、前記ドームの円周方向縁部と頂点との間の距離の一部のみ、または前記球状セグメントの２つの円周方向縁部の間の一部のみに及ぶ。

特定の実施形態においては、人工関節インプラントは、互いに直径方向に配置される２つの突出部が設けられ、ボールヘッドが２つの突出部を溝に配置してソケットに挿入されるとボールヘッドが２つの異なる軸を中心として、すなわち、
（ｉ）２つの突出部を通過する軸Ａ２を中心として、および
（ｉｉ）溝が延在する大円によって定義される平面に対して直角の、および軸Ａ２に対して直角の軸Ａ３を中心として
回転できるようになるが、
軸Ａ２および軸Ａ３の両方に対して直角の軸Ａ１を中心としたソケットの回転を防止する。

２つの突出部を有することについていくつかの利点がある。すなわち、（ｉ）ボールヘッドをソケットに容易に導入すること、（ｉｉ）球状関節のより高い安定性、（ｉｉｉ）摩耗の低減、（ｉｖ）摩擦および応力の低減、（ｖ）少なくとも１つの突出部が常に溝内に係合され、その場合、係合は突出部の２つの中心軸が溝の外側にないことを意味することを保証すること、および（ｖｉ）２つの突出部を有するボールヘッドが２つの軸に沿った動き、またはこれらのトウ軸に沿った組み合わせた動きに応従することである。これらの動きは、関節においてゼロの機械的モーメントとなる。

２つの突出部は、異なる形状を有してもよい。関節が解剖学的構造による衝突のため非対称に設計される必要がある場合は、小さな突出部および大きな突出部を有することが可能であろう。たとえば、椎体上でより後方に配置される必要がある椎間板置換の場合は、小さな後方のおよび大きな前方の突出部が設けられることもできる。

溝の深さは、意図的に、突出部の高さのせいぜい４００％、好ましくはせいぜい２００％である。溝の長さは、溝の深さの少なくとも２００％、好ましくは少なくとも４００％であってもよい。

特定の実施形態においては、架空の半球状表面上で測定された溝の領域Ａ_Ｇとソケットの全領域Ａ_ｓとの間の関係Ａ_Ｇ／Ａ_Ｓは、１：４０と１：１０の範囲、好ましくは１：３０と１：１５の範囲にある。

もう１つの実施形態においては、架空の半球状表面のそのベースで測定された突出部のベース領域Ａ_Ｂとソケットの全領域Ａ_ｓとの間の関係Ａ_Ｂ／Ａ_Ｓは、せいぜい１：５５、好ましくはせいぜい２０：１である。意図的に、Ａ_Ｂ／Ａ_Ｓの関係は、１：１７と１：１１．５の範囲であり、好ましくは１：１４と１：１２の範囲である。

人工関節インプラントの特定の実施形態においては、前記第１の要素は、第４の回転軸（Ａ４）を中心としてベース部分に回転可能に連結されるインレーをさらに備え、前記突出部および前記溝は、第４の回転軸（Ａ４）に対して本質的に平行な第１の回転軸（Ａ１）を中心とした前記ボールソケット連結の自由度を少なくともブロックするように配置される。

特定の実施形態においては、溝（すなわち、溝が湾曲した平面）によって画定される平面は、ソケットの中心をインレーの中心と結ぶ仮想線に対して本質的に直角または平行である。

第１の回転軸（Ａ１）と第４の回転軸（Ａ４）との間の距離は、３ｍｍから２０ｍｍ、好ましくは５ｍｍから１５ｍｍの範囲であり得る。

特定の実施形態においては、ボールヘッドは、対称平面（すなわち、ステムが湾曲した平面）を有するプロテーゼステムに取り付けられるか、または結合可能である。

さらに特定の実施形態においては、人工関節インプラントは、肩関節内プロテーゼとして設計され、溝は、意図的に少なくとも１５０°、好ましくは少なくとも１８０°の長さを有する。肩関節プロテーゼとして設計される人工関節インプラントは、２０°の内転、８０°の外転、７５°の内旋および外旋、ならびに３６０°の前傾および後傾を可能にする。

この肩関節プロテーゼは、失敗した逆型肩プロテーゼの治療に特に有用である。

本発明による人工関節プロテーゼは、三角筋の活性化の増加による不足した棘上筋の補償を開始する回転中心の中央化および側方化によって、逆型肩関節プロテーゼの生体力学的利点を提供する。

この人工関節プロテーゼのさらなる利点は、無傷の関節窩骨の必要性がないことである。失敗した逆型プロテーゼの後には、関節窩骨は非常に損なわれるが、依然として本発明による人工関節プロテーゼは、移植され得る。

また、このプロテーゼは、関節窩骨がまったく準備される必要がないので、若年患者にも利点を提供する。他の利点は、通常、関節窩骨の準備が良好な結果を得るために最も難しく、手術中に最も時間を要し、技術的に要求が厳しいことである。全てのこの種のことがなくなり、すなわち、あまり経験がない外科医、より少ない失血、手術時間の短縮（麻酔）によってより良好な結果。そのうえ、システムは、関節接合機構を変更することによって、大抵の改造できるプロテーゼシステムに適合可能にされることができ、骨一体型ステムが、取り外される必要はない。

さらに特定の実施形態においては、人工関節インプラントは、足関節プロテーゼとして設計され、溝が、意図的に少なくとも５°、好ましくは少なくとも１０°の長さを有する。

さらに特定の実施形態においては、人工関節インプラントは、手首プロテーゼとして設計される。

さらに特定の実施形態においては、人工関節インプラントは、脊椎円板プロテーゼとして設計される。

さらなる実施形態においては、ボールヘッドおよび突出部は、一体のモノリスコンポーネントである。突出部は、ボールヘッドに対して固定位置を有する。

さらなる実施形態においては、溝によって画定される平面は、プロテーゼステムの中心軸を通り抜ける対称面に対して平行または垂直である。

また、本発明はまた、本発明による人工関節の製造方法を含み、この方法は、ボールヘッドおよび突出部が一体式ボールヘッドを得るように固体から旋削されることを特徴とする。

他の有利な実施形態および特徴の組み合わせは、以下の詳細な説明および請求項の全体から明らかになる。

実施形態を説明するために使用される図面は、
本発明による例示的な関節インプラントを示す図である。 図１による関節インプラントの第２の要素の詳細図である。 図１による関節インプラントの第１の要素の詳細図である。 本発明による関節インプラントの他の実施形態の図である。 肩関節プロテーゼとして構成される図４による関節インプラントの図である。 図５の関節インプラントの斜視図である。 図５の関節インプラントの側部からの詳細図である。 人工肘として構成される本発明の関節インプラントの図である。 図８による完全な人工肘の図である。 図９による人工肘の第１の要素の図である。 図９による人工肘の第２の要素の図である。

図中、同一のコンポーネントには同一の参照符号を付している。

図１は、本発明による例示的な関節インプラント１を示している。関節インプラント１は、半球状のソケット４を有する第１の要素２を備える。さらに、関節１０のインプラント１は、ボールヘッド５を含む第２の要素３を備える。ボールヘッド５は、ソケット４内に配置され、したがってボールソケット連結を形成する。示された例示的な実施形態においては、第２の要素３は、ボールヘッド５、ならびに、たとえばねじ山を含む穴の形の結合部２０を備える。あるいは、結合部２０は、モールステーパーとして構成され得る。シャフトまたはステムなどのさらなるコンポーネントは、結合部２０によって第２の要素３と結合され得る。示された実施形態においては、ボールヘッド５は、ドームの形で設けられる。

半球状のソケット４は、前記ボールヘッド５に設けられる２つの突出部６．１，６．２が係合される溝７を含む。溝７ならびに突出部６．１，６．２は、合致する半球形を有する。溝７および突出部６．１，６．２を設けない場合は、ボールヘッド３は、ソケット内で３つの回転軸Ａ１、Ａ２、Ａ３を中心として自由に回転することができるであろう。第１の軸Ａ１は、図を見るとき、視野方向に平行に向けられることに留意されたい。しかし、２つの突出部６．１，６．２が溝７内に形状嵌合式に係合されるので、溝７への２つの突出部６．１，６．２の係合は、第１の軸Ａ１を中心にボールヘッド３の回転運動を制限する。したがって、溝７内に係合される２つの突出部６．１，６．２により、１つの自由度に関節インプラント１の動き制限が生じる。示された実施形態においては、溝７は、２つの突出部６．１，６．２と同じ形状および幅を有し、したがって、第１の回転軸Ａ１を中心とするいかなる動きも阻止される。あるいは、溝７は、２つの突出部６．１，６．２の幅よりも僅かに大きい幅を有してもよい。この種の他の実施形態においては、ボールヘッド３は、第１の回転軸Ａ１を中心とした小さな動きを行うことができることになり、したがって、第３の回転軸Ａ１を中心としたソケット４内のボールヘッド３の限られた「ぐらつき」を可能にする。

第３の回転軸Ａ３を中心としたボールヘッド３の回転運動は、溝７内の２つの突出部６．１，６．２の摺動運動、および、溝７内の２つの突出部６．１，６．２の回転による第２の回転軸Ａ２を中心とした回転運動によって可能にされる。

図２は、図１による関節インプラント１の第２の要素３の詳細図を示している。２つの突出部６．１，６．２ならびにボールヘッドの形状が、この図で明確に認識され得る。お分かりのように、ボールヘッド５は、ドームの、すなわち平面で切断された球の形であるが、２つの突出部６．１，６．２は、半球体の形である。

図３は、図１による関節インプラント１の第１の要素２の詳細図を示している。お分かりのように、溝７は、半球形を有し、大円に沿って半球状のソケット４に配置される。溝７は、それによってソケット４に縁部から縁部まで及ぶ。半球状のソケット４の頂点を中心として、開口部８が設けられる。

図４は、図１による関節インプラント１の他の実施形態を示している。この実施形態は、たとえば、肩関節プロテーゼとして使用され得る。第１の要素２は、半球状のソケット４が偏心位置に配置される円形インレー９を備える。インレー９は、ベース部材１０に回転可能に結合され、第４の軸Ａ４を中心として回転する。ソケット４の溝７は、２つの突出部６．１，６．２と溝７との係合によって回転運動が阻止される第１の軸Ａ１がインレー９の第４の回転軸Ａ４とほぼ平行に配置されるように配置される。したがって、図４による実施形態の特定の構成によって、第３の回転軸Ａ３のずれが実現される。

さらに、第２の要素３は、ボールヘッド５に結合される概ねＺ字形のアダプタ１１を備える。アダプタ１１を使って、第２の要素へのシャフトまたはステムの取り付けをずらすことが可能である。このようなずれは、肩関節プロテーゼに関して特に有利である。

図５から図７は、肩関節プロテーゼとして構成される図４による関節インプラント１を示している。プロテーゼステム１２は、アダプタ１１に固定される。ステム１２は、患者の上腕骨に挿入されるように寸法決めされ、形成される。ボールヘッド５は、溝７（図４）によって画定される平面が、プロテーゼステム１２の中心軸２２（図７）を通り抜ける対称面２１（図６）に対して垂直であるように、アダプタ１１を介してプロテーゼステム１２に連結される。他の実施形態においては、ボールヘッド５は、溝７によって画定される平面がプロテーゼステム１２の中心軸２２を通り抜ける対称面２１に対して平行であるように、プロテーゼステム１２に対して配置され得る。ベース要素１０は、関節窩内に配置されるように寸法決めされ、形成されることが好ましく、その外縁は、烏口骨および肩峰と係合する。異なる構成を有する一組のアダプタ１１を提供することにより、簡単な方法で異なる患者の解剖学的構造に合わせて肩関節プロテーゼインプラントをカスタマイズすることができる。

図８は、人工肘として構成される本発明の関節インプラント１を示している。第１の要素２は、患者の遠位上腕骨に移植されるように寸法決めされ、形成されるステム１３、ならびに、ソケット４を備える一般的に半球状のヘッド部分１４を備える。前方支持部材１５は、ヘッド部分１４からステム１３に平行に延在し、前記前方支持部材１５は、ステム１３の短い部分に沿ってのみおよび、上腕骨の前方皮質と係合することを目的としている。ヘッド部分１４は、ソケット４と交差する凹所１６を含む。関節インプラント１の第２の要素３のボールヘッド５がソケット４に挿入され、それによって、溝７および２つの突出部６．１，６．２は、ステム１３と、第２の要素３の結合部２０に挿入される（図９に示される）尺骨ステムとがステム１３の長手方向軸に平行な平面の外側で互いに対して移動され得ないように、ソケット４内にボールヘッド５の動きを制限する。この構成により、肘関節の自然な動きの自由を模倣する関節インプラントを提供することができる。

完全な人工肘が、図９に示されている。図８に示される要素に加えて、尺骨ステム１７が、ボールヘッド５に取り付けられる。凹所１６の機能は、他方の方向と異なる肘の屈曲運動に対応する一方の方向に、尺骨ステム１７の可動域を高めることを可能にするところが明らかになる。尺骨へのステム１７の挿入の深さを制限する働きをする、追加の深さ止め１８が、尺骨ステム１７に配置される。

図１０は、人工肘の第１の要素２をもう少し詳細に示している。お分かりように、溝７は、ソケット４の縁部から頂点まで及んでないが、縁部と頂点との間の距離の約半分で終わっている。これは、第１の軸Ａ１を中心としたソケット４内にボールヘッド５の回転運動をさらに制限するようにする。

人工肘の第２の要素３が、図１１に示されている。先の例の場合のように、ボールヘッド５は、ドームの形である。しかし、この実施形態においては、ボールヘッド５は、他の半球形から突出するノーズ１９を備える。ノーズ１９は、結合部２０によってボールヘッド５に取り付けられ得る尺骨ステム１７のための追加の支持体として働く。

Claims (37)

1. ソケット（４）を持つ第１の要素（２）およびボールヘッド（５）を持つ第２の要素（３）のみを備える人工関節インプラント（１）にして、前記ボールヘッド（５）が、前記第１の要素（２）と前記第２の要素（３）との間にボールソケット連結を形成するように前記ソケット（４）に挿入可能であり、前記ソケット（４）内の前記ボールヘッド（５）の動きが、溝（７）に係合される突出部（６．１；６．２）によって制限され、それによって、前記突出部（６．１；６．２）が、中心軸Ａ２を有し、前記ソケット（４）の表面から突出し、前記溝（７）が、前記ボールヘッド（５）の表面に設けられ、または逆もまた同様である、人工関節インプラント（１）であって、
   ａ）前記溝（７）が、前記ボールヘッド（５）の、または前記ソケット（４）の大円に沿って配置され、
   ｂ）前記突出部（６．１；６．２）が、溝（７）に収容される場合にその中心軸Ａ２を中心として突出部の回転を可能にする形状を有し、
   ｃ）突出部（６．１；６．２）の、および／または溝（７）の表面粗さが、最大で２５マイクロメートルである
   ことを特徴とする、人工関節インプラント（１）。
2. ソケット（４）を持つ第１の要素（２）およびボールヘッド（５）を持つ第２の要素（３）を備える人工関節インプラント（１）にして、前記ボールヘッド（５）が、前記第１の要素（２）と前記第２の要素（３）との間にボールソケット連結を形成するように前記ソケット（４）に挿入可能であり、前記ソケット（４）内の前記ボールヘッド（５）の動きが、溝（７）に係合される突出部（６．１；６．２）によって制限され、それによって、前記突出部（６．１；６．２）が、中心軸Ａ２を有し、前記ソケット（４）の表面から突出し、前記溝（７）が、前記ボールヘッド（５）の表面に設けられ、または逆もまた同様である、人工関節インプラント（１）であって、
   ａ）前記溝（７）が、前記ボールヘッド（５）の、または前記ソケット（４）の大円に沿って配置され、
   ｂ）前記突出部（６．１；６．２）が、溝（７）に収容される場合にその中心軸Ａ２を中心として突出部の回転を可能にする形状を有し、
   ｃ）突出部（６．１；６．２）の、および／または溝（７）の表面粗さが、最大で２５マイクロメートルであり、
   ｄ）前記第１の要素（２）が、第４の回転軸（Ａ４）を中心としてベース部分（１０）に回転可能に連結されるインレー（９）をさらに備え、前記突出部（６．１，６．２）および前記溝（７）が、第４の回転軸（Ａ４）に対して平行な第１の回転軸（Ａ１）を中心とした前記ボールソケット連結の自由度を少なくともブロックするように配置される
   ことを特徴とする、人工関節インプラント（１）。
3. 表面粗さが、最大で５マイクロメートルであることを特徴とする、請求項１または２に記載の人工関節インプラント（１）。
4. 前記突出部（６．１；６．２）が、円筒形、円錐状または球状であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の人工関節インプラント（１）。
5. 前記突出部（６．１；６．２）が、ソケット（４）またはボールヘッド（５）の中心と交差するように配向される中心軸を有し、軸Ａ２を形成することを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の人工関節インプラント（１）。
6. 前記突出部（６．１；６．２）が、ボールヘッド（５）と一体になるか、あるいは、ソケット（４）と一体になる、ことを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の人工関節インプラント（１）。
7. 前記突出部（６．１；６．２）が、ボールヘッドの直径の、あるいは、ソケットの直径の、最大４０％の高さを有することを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の人工関節インプラント（１）ソケット。
8. 前記突出部（６．１；６．２）のベースは、ボールヘッドの直径の、あるいは、ソケットの直径の、７５％の直径を有することを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の人工関節インプラント（１）。
9. 前記ソケット（４）が、少なくとも半球状であることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の人工関節インプラント（１）。
10. 前記溝（７）が、前記突出部（６．１，６．２）の最大直径に等しいかまたはそれよりも大きい幅を有することを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の人工関節インプラント（１）。
11. 溝の幅が、突出部の最大幅の１００％と１２５％との間にあることを特徴とする、請求項１０に記載の人工関節インプラント（１）。
12. 溝の幅が、突出部の最大幅の１００．００５％と１００．１００％との間にあることを特徴とする、請求項１１に記載の人工関節インプラント（１）。
13. 溝の横断面が、半円またはそれ以下であることを特徴とする、請求項１から１２のいずれか一項に記載の人工関節インプラント（１）。
14. 溝の底部が、平坦であることを特徴とする、請求項１から１３のいずれか一項に記載の人工関節インプラント（１）。
15. 前記溝（７）が、前記ソケット（４）の表面に設けられ、前記溝（７）が、前記ソケット（４）の円周方向縁部と頂点との間の距離の一部のみに及ぶことを特徴とする、請求項１から１４のいずれかに記載の人工関節インプラント（１）。
16. 前記ボールヘッド（５）が、ドームまたは球状セグメントの形をとっていることを特徴とする、請求項１から１５のいずれかに記載の人工関節インプラント（１）。
17. 前記溝（７）が、前記ボールヘッド（５）に設けられ、前記溝（７）が、前記ドームの円周方向縁部と頂点との間の距離の一部のみに、または前記球状セグメントの２つの円周方向縁部の間の一部のみに及ぶことを特徴とする、請求項１６に記載の人工関節インプラント（１）。
18. 互いに直径方向に配置される２つの突出部（６．１；６．２）が設けられ、ボールヘッドが２つの突出部を溝に配置してソケットに挿入されるとボールヘッドが２つの異なる軸を中心として、すなわち、
    （ｉ）２つの突出部を通過する軸Ａ２を中心として、および
    （ｉｉ）溝が延在する大円によって定義される平面に対して直角の、および軸Ａ２に対して直角の軸Ａ３を中心として
    回転できるようになるが、
    軸Ａ２および軸Ａ３の両方に対して直角の軸Ａ１を中心としたソケットの回転を防止する
    ことを特徴とする、請求項１から１７のいずれか一項に記載の人工関節インプラント（１）。
19. ２つの突出部（６．１；６．２）が、異なる形状を有することを特徴とする、請求項１から１８のいずれか一項に記載の人工関節インプラント（１）。
20. 溝（７）の深さが、突出部（６．１；６．２）の高さの最大で４００％であることを特徴とする、請求項１から１９のいずれか一項に記載の人工関節インプラント（１）。
21. 溝の長さが、溝（７）の深さの少なくとも２００％であることを特徴とする、請求項１から２０のいずれか一項に記載の人工関節インプラント（１）。
22. 架空の半球状表面上で測定された溝（７）の領域Ａ_Ｇとソケットの全領域Ａ_ｓとの間の関係Ａ_Ｇ／Ａ_Ｓが、１：４０と１：１０の範囲であることを特徴とする、請求項１から２１のいずれか一項に記載の人工関節インプラント（１）。
23. 架空の半球状表面のそのベースで測定された突出部のベース領域Ａ_Ｂとソケットの全領域Ａ_ｓとの間の関係Ａ_Ｂ／Ａ_Ｓが、最大で１：５５、最大で２０：１であることを特徴とする、請求項１から２２のいずれか一項に記載の人工関節インプラント（１）。
24. Ａ_Ｂ／Ａ_Ｓの関係が、１：１７と１：１１．５の範囲であることを特徴とする、請求項２３に記載の人工関節インプラント（１）。
25. 溝によって画定される平面が、ソケットの中心をインレー（９）の中心と結ぶ仮想線に対して直角または平行であることを特徴とする、請求項２に記載の人工関節インプラント（１）。
26. 第１の回転軸（Ａ１）と第４の回転軸（Ａ４）との間の距離が、３ｍｍから２０ｍｍ、の範囲であることを特徴とする、請求項２または２５に記載の人工関節インプラント（１）。
27. ボールヘッド（５）が、対称面（２１）を持つプロテーゼステム（１２；１７）に取り付けられまたは結合可能であることを特徴とする、請求項１から２６のいずれか一項に記載の人工関節インプラント（１）。
28. 肩関節内プロテーゼとして設計され、溝が、少なくとも１５０°の長さを有することを特徴とする、請求項１から２７のいずれか一項に記載の人工関節インプラント（１）。
29. 関節が、２０°の内転、８０°の外転、７５°の内旋および外旋、ならびに３６０°の前傾および後傾を可能にすることを特徴とする、請求項２８に記載の人工関節インプラント（１）。
30. 足関節プロテーゼとして設計され、溝が、少なくとも５°の角度範囲で延びていることを特徴とする、請求項１から２７のいずれか一項に記載の人工関節インプラント（１）。
31. 手首プロテーゼとして設計されることを特徴とする、請求項１から２７のいずれか一項に記載の人工関節インプラント（１）。
32. 脊椎円板プロテーゼとして設計されることを特徴とする、請求項１から２７のいずれか一項に記載の人工関節インプラント（１）。
33. ボールヘッドおよび突出部が、一体のモノリスコンポーネントであることを特徴とする、請求項１から３２のいずれか一項に記載の人工関節インプラント（１）。
34. 突出部（６．１；６．２）が、ボールヘッドに対して固定位置を有することを特徴とする、請求項１から３３のいずれか一項に記載の人工関節インプラント（１）。
35. 溝（７）によって画定される平面が、プロテーゼステム（１２；１７）の中心軸（２２）を通り抜ける対称面（２１）に対して平行または垂直であることを特徴とする、請求項２７に記載の人工関節インプラント（１）。
36. ボールヘッドおよび突出部が、一体式のボールヘッドを得るように固体から旋削されることを特徴とする、請求項１から３５のいずれか一項に記載の人工関節の製造方法。
37. 失敗した逆型肩関節プロテーゼの治療のための、請求項１から２９または３３から３６のいずれか一項に記載の人工関節インプラント（１）。

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