JP7127221B2 - 過伸展を防止する膝関節インプラント - Google Patents

Description

本発明は、過伸展を防止する膝関節インプラントに関し、より詳細には、膨らんでいる関節具の最低点を基準に前側面が区間別に異なる曲率半径を有する大腿骨要素と、凹んでいる関節面の最低点を基準に前側面が区間別に異なる曲率半径を有するベアリング要素とを含み、伸展状態の膝が過伸展しようとする時、前記大腿骨要素の膨らんでいる関節具が前側方向にスライディングしながら前記ベアリング要素の凹んでいる関節面の複数の地点と接触するようにして抵抗力を発生させ、患者の挙動習慣及び筋肉量低下などによる設計以上の過伸展を抑制する膝関節インプラントに関する。

膝関節とは、膝を囲んでいる３個の骨である大腿骨（Ｆｅｍｕｒ）、脛骨（Ｔｉｂｉａ）、膝蓋骨（Ｐａｔｅｌｌａ）で構成される関節を意味し、人の体重を支え、関節運動によって歩いたり走ったりするなどの脚を使う運動に関連する中枢的な関節に該当する。

大腿骨の端には関節軟骨（Ａｒｔｉｃｕｌａｒ Ｃａｒｔｉｌａｇｅ）が存在し、脛骨の端には半月状軟骨（Ｍｅｎｉｓｃｕｓ）が存在するが、激烈な運動や老化などによって軟骨が損傷すると、骨と骨が当接して深刻な痛みを誘発することがある。

このような損傷が発生したとき、整形外科的な治療方法としては、損傷した膝関節に取って代わるインプラントを患者の骨に挿入する膝関節全置換術（Ｔｏｔａｌ Ｋｎｅｅ Ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ，ＴＫＲ）が提案されている。

図１は、従来の人工膝関節を示す図であり、前記従来技術は、韓国登録特許公報第１０－１１８４９０５号（２０１２．０９．２０）に開示されている。以下では、図１を参照して説明する。

膝関節全置換術は、膝関節が損傷したとき、大腿骨Ｆと脛骨Ｔの一部を切開し、切開した部位に人工膝関節インプラントを代替挿入する手術であり、大腿骨遠位部（Ｄｉｓｔａｌ Ｐｏｒｔｉｏｎ）に大腿骨要素９１を固定し、脛骨近位部（Ｐｒｏｘｉｍａｌ Ｐｏｒｔｉｏｎ）に脛骨要素９３を固定し、前記大腿骨要素９１と前記脛骨要素９３との間にベアリング要素９５を位置させる方式で人工膝関節インプラント移植手術を行う。

しかしながら、従来の膝関節全置換術における問題の一つは、膝関節全置換術を受けた患者にとって膝が過伸展（Ｈｙｐｅｒ Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ）し、結局としては、膝関節が過度に後ろに反る症状である反張膝（Ｇｅｎｕ Ｒｅｃｕｒｖａｔｕｍ，Ｂａｃｋ－Ｋｎｅｅ）が発生するという点である。

図２は、正常膝と反張膝を比較して示す図であり、図２を参照して説明すると、図２の左図は、正常膝の様子を示し、図２の右図は、大腿骨の遠位端と脛骨の近位端が過度に後側方向（Ｐｏｓｔｅｒｉｏｒ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）に位置する反張膝の様子を示している。

膝関節全置換術後に過伸展による反張膝は、筋力が低下しているか、歩行習慣が悪い患者から主に発見され、特に、筋肉、靭帯などの老化が深刻な高齢の老人層患者に見られたところ、弱化した筋肉などが問題になり得る。

また、このような問題は、従来の膝関節全置換術に用いられる大腿骨要素とベアリング要素の形状における問題に起因することもある。

図３は、伸展状態で従来の大腿骨要素とベアリング要素との１ポイント接合を示す図であり、図３に示すように、従来のインプラント形状によれば、伸展状態で大腿骨要素の膨らんでいる関節具とベアリング要素の凹んでいる関節面とが、屈曲面の最低点を表すサルカスポイント（Ｓｕｌｃｕｓ Ｐｏｉｎｔ）Ｐ上で１ポイント接触（１ Ｐｏｉｎｔ Ｃｏｎｔａｃｔ）することがわかる。

このようなサルカスポイント上における１ポイント接触は、伸展状態で前側方向（Ａｎｔｅｒｉｏｒ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）に向かって傾く大腿骨要素の動きを引き起こすことがある。

サルカスポイント上における１ポイント接触であっても、骨周辺筋肉、靭帯などが定位置から外れようとする骨を強く捕まえる場合には過伸展の問題は発生しないが、筋肉、靭帯などの力が弱い高齢患者は、筋肉、靭帯などの力が十分でないため、膝の過伸展が発生するしかなかった。

結局、膝関節全置換術を受けた高齢の患者膝は、図４に示すように、大腿骨要素の関節具がベアリング要素の前側関節面に接する領域まで傾いてしまい、まっすぐ立った状態で膝が後側に押された反張膝の形態を有することになる。

したがって、関連業界では、高齢の老人などのように筋肉などの力が弱い患者であっても、インプラント自体の構造的形状を用いて過伸展が起きないようにする新しい技術の導入が望まれている現状である。

韓国登録特許公報第１０－１１８４９０５号（２０１２．０９．２０）

本発明は、上記のような問題点を解決するために案出されたものであり、

本発明の目的は、膝が伸展した状態で、膨らんでいる関節具を有する大腿骨要素がスライディングしながら、凹んでいる関節面を有するベアリング要素上で複数の接触地点を有するように構成することによって、筋肉又は靭帯などが老化した高齢の患者が膝関節全置換術を受けた場合でも、過伸展現象が発生しないようにする、膝関節インプラントを提供することである。

本発明の他の目的は、大腿骨要素が、膨らんでいる関節具の最低点から前側方向に一定領域において略扁平な形状を有するようにすることによって、大腿骨要素の膨らんでいる関節具がベアリング要素の凹んでいる関節面と１ポイント接触時には筋力などが弱いと接触地点の前方に傾きながら過伸展となる問題を、大腿骨要素の膨らんでいる関節具がベアリング要素の凹んでいる関節面と２ポイント接触をするようにし、筋力などが作用しなくてもインプラントの構造的形状によって膝の過伸展の発生を抑制する、膝関節インプラントを提供することである。

本発明のさらに他の目的は、大腿骨要素の膨らんでいる関節具が最低点前側方向に複数の曲率半径を有するようにし、これに対応するベアリング要素の凹んでいる関節面も同様に最低点前側方向に複数の曲率半径を有するようにすることによって、前記関節具及び前記関節面が急に変化する外周面形状を有しないようにし、過伸展が発生するには、単純な曲率半径を有するインプラントに比べてより多い力を要する、膝関節インプラントを提供することである。

本発明のさらに他の目的は、関節運動をするインプラントの部位に特別な形状学的特徴を与えることによって、一定の境界領域を越えうる解剖学的動きが発生しようとする時、周辺筋肉、靭帯などの助けがなくても、インプラントの形状学的特徴によって、独自で前記解剖学的動きに反対する抵抗力を発生可能にする、膝関節インプラントを提供することである。

本発明のさらに他の目的は、大腿骨要素の関節具の区間別曲率半径が異なっても、それに対応するベアリング要素の関節面の区間別曲率半径よりも小さく構成することによって、曲率半径が同じ場合に余裕公差がないためタイトに結合して摩耗発生が増加する問題を解決し、凹んでいるベアリング要素の関節面上で膨らんでいる大腿骨要素の関節具が容易に関節運動できるように安定した余裕を与える、膝関節インプラントを提供することである。

本発明のさらに他の目的は、大腿骨要素の第２区間の第２曲率半径が第１区間の第１曲率半径より小さくなるように構成し、大腿骨要素の第２区間で患者の通常の解剖学的形状を反映できるようにする、膝関節インプラントを提供することである。

本発明のさらに他の目的は、大腿骨要素の第３区間の第３曲率半径が第１区間の第１曲率半径よりは小さく、第２区間の第２曲率半径よりは大きくなるように構成し、伸展状態の膝が過伸展しようとする時、大腿骨要素の関節具がベアリング要素上でスライディングして２ポイント接触をするようにし、それ以上の過伸展を防止する、膝関節インプラントを提供することである。

本発明のさらに他の目的は、大腿骨要素の関節具の第１角度が第２角度より小さくなるように構成し、ベアリング要素の関節面上で大腿骨要素の関節具がスライディングする区間を最小化することによって、患者の挙動そのものが不自然になることを防止する、膝関節インプラントを提供することである。

本発明の他の目的は、ベアリング要素が、凹んでいる関節面の最低点から前側方向に一定領域において略扁平な形状を有するようにし、大腿骨要素の略扁平な第１区間が安着できるようにすることによって、伸展状態の膝が過伸展しようとする時、大腿骨要素の第１区間がベアリング要素の第４区間上でスライディングし、スライディングした後には２ポイント接触をするようにして、過伸展を防止する、膝関節インプラントを提供することである。

本発明のさらに他の目的は、ベアリング要素の第５区間の第５曲率半径が第４区間の第４曲率半径より小さくなるように構成し、ベアリング要素の第５区間で患者の通常の解剖学的形状を反映できるようにする、膝関節インプラントを提供することである。

本発明のさらに他の目的は、ベアリング要素の第６区間の第６曲率半径が第４区間の第４曲率半径よりは小さく、第５区間の第５曲率半径よりは大きくなるように構成し、伸展状態の膝が過伸展しようとする時、大腿骨要素の関節具がベアリング要素上でスライディングして２ポイント接触をするようにし、それ以上の過伸展を防止する、膝関節インプラントを提供することである。

本発明のさらに他の目的は、ベアリング要素の第４角度が第５角度より小さくなるように構成し、ベアリング要素の関節面上で大腿骨要素の関節具がスライディングする区間を最小化することによって、患者の挙動そのものが不自然になることを防止する、膝関節インプラントを提供することである。

本発明のさらに他の目的は、第１区間の面積が第４区間の面積より小さくなるように構成し、ベアリング要素の第４区間上で大腿骨要素の第１区間が安定にスライディングできるようにする、膝関節インプラントを提供することである。

本発明は、上記の目的を達成するために、次のような構成を有する実施例によって具現される。

本発明の一実施例によれば、本発明は、膨らんでいる関節具の最低点を基準に前側面が区間別に異なる曲率半径を有する大腿骨要素を含み、前記大腿骨要素は、伸展状態の膝が過伸展しようとする時、前記関節具がベアリング要素の凹んでいる関節面に沿って前側方向にスライディングして前記関節面と複数の地点で接触することを特徴とする。

本発明の他の実施例によれば、本発明は、前記大腿骨要素は、前記関節具の最低点から第１曲率半径を有し、第１曲率半径中心から第１角度だけ前側方向に延長された第１区間を含むことを特徴とする。

本発明のさらに他の実施例によれば、本発明は、前記大腿骨要素は、前記第１区間の端部から第２曲率半径を有し、第２曲率半径中心から第２角度だけ前側方向に延長された第２区間と、前記第２区間の端部から第３曲率半径を有し、第３曲率半径中心から第３角度だけ前側方向に延長された第３区間を含み、伸展状態の膝が過伸展しようとする時、前記関節面と接触する地点は、前記第１区間及び前記第３区間に形成されることを特徴とする。

本発明のさらに他の実施例によれば、本発明は、前記第１曲率半径が前記第２曲率半径より大きいことを特徴とする。

本発明のさらに他の実施例によれば、本発明は、前記第３曲率半径が前記第１曲率半径よりは小さく、前記第２曲率半径よりは大きいことを特徴とする。

本発明のさらに他の実施例によれば、本発明は、前記第１角度が前記第２角度より小さいことを特徴とする。

本発明のさらに他の実施例によれば、本発明は、凹んでいる関節面の最低点を基準に前側面が区間別に異なる曲率半径を有するベアリング要素を含み、前記ベアリング要素は、伸展状態の膝が過伸展しようとする時、前記関節面に沿って前側方向にスライディングする大腿骨要素の関節具と複数の地点で接触することを特徴とする。

本発明のさらに他の実施例によれば、本発明は、前記ベアリング要素は、前記関節面の最低点から第４曲率半径を有し、第４曲率半径中心から第４角度だけ前側方向に延長された第４区間を含むことを特徴とする。

本発明のさらに他の実施例によれば、本発明は、前記ベアリング要素は、前記第４区間の端部から第５曲率半径を有し、第５曲率半径中心から第５角度だけ前側方向に延長された第５区間と、前記第５区間の端部から第６曲率半径を有し、第６曲率半径中心から第６角度だけ前側方向に延長された第６区間を含み、伸展状態の膝が過伸展しようとする時、前記関節具と接触する地点は、前記第４区間及び前記第６区間に形成されることを特徴とする。

本発明のさらに他の実施例によれば、本発明は、前記第４曲率半径が前記第５曲率半径より大きいことを特徴とする。

本発明のさらに他の実施例によれば、本発明は、前記第６曲率半径が前記第４曲率半径よりは小さく、前記第５曲率半径よりは大きいことを特徴とする。

本発明のさらに他の実施例によれば、本発明は、前記第４角度が前記第５角度より小さいことを特徴とする。

本発明のさらに他の実施例によれば、本発明は、膨らんでいる関節具の最低点を基準に前側面が区間別に異なる曲率半径を有する大腿骨要素と、凹んでいる関節面の最低点を基準に前側面が区間別に異なる曲率半径を有するベアリング要素とを含み、前記大腿骨要素及び前記ベアリング要素は、伸展状態の膝が過伸展しようとする時、前記関節具が前記関節面に沿って前側方向にスライディングして前記関節面と複数の地点で接触することを特徴とする。

本発明のさらに他の実施例によれば、本発明は、前記大腿骨要素は、前記関節具の最低点から第１曲率半径を有し、第１曲率半径中心から第１角度だけ前側方向に延長された第１区間を含み、前記ベアリング要素は、前記関節面の最低点から第４曲率半径を有し、第４曲率半径中心から第４角度だけ前側方向に延長された第４区間を含むことを特徴とする。

本発明のさらに他の実施例によれば、本発明は、前記大腿骨要素は、前記第１区間の端部から第２曲率半径を有し、第２曲率半径中心から第２角度だけ前側方向に延長された第２区間と、前記第２区間の端部から第３曲率半径を有し、第３曲率半径中心から第３角度だけ前側方向に延長された第３区間を含み、前記ベアリング要素は、前記第４区間の端部から第５曲率半径を有し、第５曲率半径中心から第５角度だけ前側方向に延長された第５区間と、前記第５区間の端部から第６曲率半径を有し、第６曲率半径中心から第６角度だけ前側方向に延長された第６区間を含み、伸展状態の膝が過伸展しようとする時、前記第１区間及び前記第４区間、前記第３区間及び前記第６区間がそれぞれ接触地点を形成することを特徴とする。

本発明のさらに他の実施例によれば、本発明は、前記第１曲率半径が前記第４曲率半径より小さく、前記第２曲率半径が前記第５曲率半径より小さく、前記第３曲率半径が前記第６曲率半径より小さいことを特徴とする。

本発明のさらに他の実施例によれば、本発明は、前記第１区間の面積が前記第４区間の面積より小さいことを特徴とする。

本発明は、上記の実施例及び下記に説明する構成と結合、使用関係によって次のような効果を得ることができる。

本発明は、膝が伸展した状態で膨らんでいる関節具を有する大腿骨要素がスライディングしながら凹んでいる関節面を有するベアリング要素上で複数の接触地点を有するように構成することによって、筋肉又は靭帯などが老化した高齢の患者が膝関節全置換術を受けた場合でも、過伸展現象が発生しないようにする、膝関節インプラントを提供する効果がある。

本発明は、大腿骨要素が、膨らんでいる関節具の最低点から前側方向に一定領域において略扁平な形状を有するようにすることによって、大腿骨要素の膨らんでいる関節具がベアリング要素の凹んでいる関節面と１ポイント接触時には筋力などが弱いと接触地点の前方に傾きながら過伸展となる問題を、大腿骨要素の膨らんでいる関節具がベアリング要素の凹んでいる関節面と２ポイント接触をするようにし、筋力などが作用しなくてもインプラントの構造的形状によって膝の過伸展の発生を抑制する、膝関節インプラントを提供する効果を得る。

本発明は、大腿骨要素の膨らんでいる関節具が最低点前側方向に複数の曲率半径を有するようにし、これに対応するベアリング要素の凹んでいる関節面も同様に最低点前側方向に複数の曲率半径を有するようにすることによって、前記関節具及び前記関節面が急に変化する外周面形状を有しないようにし、過伸展が発生するには、単純な曲率半径を有するインプラントに比べてより多い力を要する、膝関節インプラントを提供する効果がある。

本発明は、関節運動をするインプラントの部位に特別な形状学的特徴を与えることによって、一定の境界領域を越えうる解剖学的動きが発生しようとする時、周辺筋肉、靭帯などの助けがなくても、インプラントの形状学的特徴によって、独自で前記解剖学的動きに反対する抵抗力を発生可能にする、膝関節インプラントを提供する効果がある。

本発明は、大腿骨要素の関節具の区間別曲率半径が異なっても、それに対応するベアリング要素の関節面の区間別曲率半径よりも小さく構成することによって、曲率半径が同じ場合に余裕公差がないためタイトに結合して摩耗発生が増加する問題を解決し、凹んでいるベアリング要素の関節面上で膨らんでいる大腿骨要素の関節具が容易に関節運動できるように安定した余裕を与える、膝関節インプラントを提供する効果を得る。

本発明は、大腿骨要素の第２区間の第２曲率半径が第１区間の第１曲率半径より小さくなるように構成し、大腿骨要素の第２区間で患者の通常の解剖学的形状を反映できるようにする、膝関節インプラントを提供する効果がある。

本発明は、大腿骨要素の第３区間の第３曲率半径が第１区間の第１曲率半径よりは小さく、第２区間の第２曲率半径よりは大きくなるように構成し、伸展状態の膝が過伸展しようとする時、大腿骨要素の関節具がベアリング要素上でスライディングして２ポイント接触をするようにし、それ以上の過伸展を防止する、膝関節インプラントを提供する効果がある。

本発明は、大腿骨要素の関節具の第１角度が第２角度より小さくなるように構成し、ベアリング要素の関節面上で大腿骨要素の関節具がスライディングする区間を最小化することによって、患者の挙動そのものが不自然になることを防止する、膝関節インプラントを提供する効果を得る。

本発明は、ベアリング要素が、凹んでいる関節面の最低点から前側方向に一定領域において略扁平な形状を有するようにし、大腿骨要素の略扁平な第１区間が安着できるようにすることによって、伸展状態の膝が過伸展しようとする時、大腿骨要素の第１区間がベアリング要素の第４区間上でスライディングし、スライディングした後には２ポイント接触をするようにして、過伸展を防止する、膝関節インプラントを提供する効果がある。

本発明は、ベアリング要素の第５区間の第５曲率半径が第４区間の第４曲率半径より小さくなるように構成し、ベアリング要素の第５区間で患者の通常の解剖学的形状を反映できるようにする、膝関節インプラントを提供する効果がある。

本発明は、ベアリング要素の第６区間の第６曲率半径が第４区間の第４曲率半径よりは小さく、第５区間の第５曲率半径よりは大きくなるように構成し、伸展状態の膝が過伸展しようとする時、大腿骨要素の関節具がベアリング要素上でスライディングして２ポイント接触をするようにし、それ以上の過伸展を防止する、膝関節インプラントを提供する効果を得る。

本発明は、ベアリング要素の第４角度が第５角度より小さくなるように構成し、ベアリング要素の関節面上で大腿骨要素の関節具がスライディングする区間を最小化することによって、患者の挙動そのものが不自然になることを防止する、膝関節インプラントを提供する効果がある。

本発明は、第１区間の面積が第４区間の面積より小さくなるように構成し、ベアリング要素の第４区間上で大腿骨要素の第１区間が安定にスライディングできるようにする、膝関節インプラントを提供する効果がある。

従来の人工膝関節を示す図である。

正常膝と反張膝を比較して示す図である。

伸展状態で従来の大腿骨要素とベアリング要素との１ポイント接合を示す図である。

図３のインプラントが過伸展していることを示す図である。

本発明の一実施例に係る膝関節インプラントの斜視図である。

図５の分解斜視図である。

本発明の一実施例に係る大腿骨要素の斜視図である。

図７のＡ－Ａ’断面図である。

図８の区間別曲率半径と角度を示す図である。

本発明の一実施例に係るベアリング要素の斜視図である。

図１０のＢ－Ｂ’断面図である。

図１１の区間別曲率半径と角度を示す図である。

本発明の一実施例に係る膝関節インプラントの伸展状態で接触地点を示す図である。

本発明の一実施例に係る膝関節インプラントの過伸展を防止する接触地点を示す図である。

以下、本発明に係る過伸展を防止する膝関節インプラントの好ましい実施例を、添付の図面を参照して詳細に説明する。下記する本発明の説明において、公知の機能又は構成に関する具体的な説明が本発明の要旨を却って曇らせると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。特に定義しない限り、本明細書における全ての用語は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する技術者が理解する当該用語の一般的な意味と同一であり、仮に本明細書で使われた用語の意味と衝突する場合には、本明細書における定義に従う。

本明細書では、患者の左膝に挿入される膝関節インプラントを基準に図面を描くものとする。

図５は、本発明の一実施例に係る膝関節インプラントの斜視図であり、図６は、図５の分解斜視図である。図５及び図６を参照して説明すると、本発明である、過伸展を防止する膝関節インプラント１は、膝関節前置換手術時に用いられるインプラントであり、好ましくは、大腿骨の遠位部（Ｄｉｓｔａｌ Ｐｏｒｔｉｏｎ）、脛骨の近位部（Ｐｒｏｘｉｍａｌ Ｐｏｒｔｉｏｎ）及び大腿骨の遠位部と脛骨の近位部との間に挿入されてよい。具体的には、図５及び図６に示すように、大腿骨要素１０、ベアリング要素３０、脛骨要素５０で構成される。

図７は、本発明の一実施例に係る大腿骨要素の斜視図である。図７を参照して説明すると、前記大腿骨要素１０は、大腿骨の膨らんでいる遠位端を一定部分切開した後、切開した部位に取って代わるように大腿骨遠位部に挿入されるインプラントを意味する。前記大腿骨要素１０は、後述する膨らんでいる関節具１１の最低点１１１を基準に、前側面１１ａが区間別に異なる曲率半径を有するように構成されてよい。このような異なる曲率半径により、筋肉又は靭帯などが老化した高齢の患者が膝関節全置換術を受けた場合でも、伸展状態の膝が、階段を下りる行為などによって過伸展しようとする時、後述する関節具１１が後述するベアリング要素３０の凹んでいる関節面３１に沿って前側方向にスライディングして関節面３１と複数の地点で接触するようにし、インプラントの構造的形状によって、過伸展現象が発生することを防止することができる。このような前記大腿骨要素１０は、関節具１１を含む。

前記関節具１１は、図７に示すように、内側（Ｍｅｄｉａｌ）と外側（Ｌａｔｅｒａｌ）に区分される前記大腿骨要素１０から下側方向に膨らんで構成された部分であり、これは、後述するベアリング要素３０の関節面と接して関節運動を可能にする。図８は、図７のＡ－Ａ’断面図であり、図９は、図８の区間別曲率半径と角度を示す図である。図８及び図９を参照すると、このような前記関節具１１は、最低点１１１、第１区間１１３、第２区間１１５、第３区間１１７を含む。

前記最低点１１１は、大腿骨要素１０の屈曲面において最下の地点を表す部分であり、図８及び図９に示すように、下側方向に膨らんで構成された大腿骨要素１０の関節具１１において、膨らんでいる屈曲面のうち最下地点を意味する。患者がまっすぐ立っている伸展状態（Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ）で大腿骨要素１０の前記最低点１１１は後述するベアリング要素３０の関節面３１における最低点３１１に接触するように構成されてよい。このような前記最低点１１１を基準に前側方向にある関節具１１の表面を前側面１１ａといい、本発明は、このような前側面１１ａが様々な曲率半径を有することを特徴とする。

前記第１区間１１３は、図８及び図９に示すように、前記関節具１１における最低点１１１から第１曲率半径Ｒ１を有し、第１曲率半径中心Ｃ１から第１角度θ１だけ前側方向に延長された部分を指す。好ましくは、前記第１区間１１３はおよそ水平に構成されてよい。

前記第１区間１１３は、全体的に膨らんでいる形状の前記関節具１１上でおよそ水平に形成された部分であり、前記大腿骨要素１０が後述するベアリング要素３０の関節面３１上でスライディングできるようにする。スライディングとは、前記大腿骨要素１０が後述するベアリング要素３０の関節面３１上で前側方向に向かって滑ることを指し、滑るということは、大腿骨要素１０の並進運動に限らず、並進運動と共に所定の回転運動もできる意味と解釈することが好ましい。

前述したように、前記第１区間１１３は、ベアリング要素３０上で大腿骨要素１０のスライディングを誘導するものであり、前記第１区間１１３が過度に長くなると、患者の挙動そのものが不自然になることがあるため、前記第１区間１１３の長さは最小化することが好ましい。したがって、より好ましくは、前記第１角度θ１は後述する第２角度θ２よりも小さく構成されてよい（θ１＜θ２）。

詳細な内容は後述するが、階段を下りる行為などによって伸展状態の膝が過伸展しようとすることを防止するために、本発明は２箇所の接触地点を構成しており、その一方の接触地点が前記第１区間１１３に形成される。

前記第１区間１１３の第１曲率半径Ｒ１と第１角度θ１について、これらを特定概念に限定するわけではないが、好ましくは、前記第１曲率半径Ｒ１は８５ｍｍ、前記第１角度θ１は１１°であり得る。

前記第２区間１１５は、図８及び図９に示すように、前記第１区間１１３の端部１１３１から第２曲率半径Ｒ２を有し、第２曲率半径中心Ｃ２から第２角度θ２だけ前側方向に延長された部分を指す。

前記第２区間１１５は、通常の患者の解剖学的形状に相応する部分であり、前記第１区間１１３が略水平な区間であるのに比べて、前記第２区間１１５は、通常の患者の解剖学的形状が具現されることにより、多少急に曲率が変わり得る。好ましくは、伸展状態の膝が過伸展しようとする時、前記第２区間１１５は後述するベアリング要素３０の関節面３１と接触しないように、前記第２曲率半径Ｒ２は前記第１曲率半径Ｒ１よりも小さく構成されてよい（Ｒ１＞Ｒ２）。

また、大腿骨要素１０のスライディング誘導のための第１区間１１３が長くなると患者の挙動が不自然になるところ、前記第１区間１１３は最小化することが好ましいので、前記第２角度θ２は前記第１角度θ１よりも大きく構成されてよい（θ２＞θ１）。

前記第２区間１１５の第２曲率半径Ｒ２と第２角度θ２について、これらをある特定の概念に限定するわけではないが、好ましくは、前記第２曲率半径Ｒ２は２６．５ｍｍ、前記第２角度θ２は１４°であり得る。

前記第３区間１１７は、前記第２区間１１５の端部１１５１から第３曲率半径Ｒ３を有し、第３曲率半径中心Ｃ３から第３角度θ３だけ前側方向に端部１１７１まで延長された部分を指す。前記第３区間１１７の端部１１７１を越えるさらに他の曲率半径を有する区間が構成され、該区間はパテラインプラント（図示せず）と接するが、前記第３区間１１７の端部１１７１を越える領域に関する説明は省くものとする。

階段を下りる行為などによって伸展状態の膝が過伸展しようとすることを防止するために、好ましくは、本発明は２箇所の接触地点を構成しており、その一方の接触地点は前記第１区間１１３に形成され、他方の接触地点は前記第３区間１１７に形成されてよい。そのために、好ましくは、前記第３曲率半径Ｒ３は、前記第１曲率半径Ｒ１よりは小さく、前記第２曲率半径Ｒ２よりは大きく構成されてよい（Ｒ１＞Ｒ３＞Ｒ２）。

前記第３区間１１７の第３曲率半径Ｒ３について、これをある特定の概念に限定するわけではないが、好ましくは、前記第３曲率半径Ｒ３は３８．５ｍｍであり得る。

図１０は、本発明の一実施例に係るベアリング要素の斜視図である。図１０を参照して説明すると、前記ベアリング要素３０は、脛骨の近位端を一定部分切開した後、切開した部位を代替可能に脛骨近位部に挿入される脛骨要素５０上に安着して前記大腿骨要素１０の関節具１１と接する構成を指す。前記脛骨要素３０は、後述する凹んでいる関節面３１の最低点３１１を基準に前側面３１ａが区間別に異なる曲率半径を有するように構成されてよい。このような互いに異なる曲率半径により、筋肉又は靭帯などが老化した高齢の患者が膝関節全置換術を受けた場合でも、伸展状態の膝が、階段を下りる行為などによって過伸展しようとする時、前記関節具１１がベアリング要素３０の凹んでいる関節面３１に沿って前側方向にスライディングして関節面３１と複数の地点で接触するようにすることによって、インプラントの構造的形状によって過伸展現象が発生することを防止することができる。このような前記脛骨要素３０は、関節面３１を含む。

前記関節面３１は、図１０に示すように、内側（Ｍｅｄｉａｌ）と外側（Ｌａｔｅｒａｌ）とに区分されるベアリング要素３０において下側方向に凹むように窪んでいる部分を指す。これは、前記大腿骨要素１０の膨らんでいる関節具１１と接して関節運動を可能にする。図１１は、図１０のＢ－Ｂ’断面図であり、図１２は、図１１の区間別曲率半径と角度を示す図である。図１１及び図１２を参照すると、このような前記関節面３１は、最低点３１１、第４区間３１３、第５区間３１５、第６区間３１７を含む。

前記最低点３１１は、ベアリング要素３０の凹んでいる関節面３１の屈曲面のうち、最大に凹んでいる地点を示し、図１１及び図１２に示すように、下側方向に窪んでいるベアリング要素３０の関節面３１において凹んでいる屈曲面のうち最下地点を意味する。好ましくは、患者が真っすぐ立っている伸展状態（Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ）で、前述した前記大腿骨要素１０の最低点１１１は前記ベアリング要素３０の最低点３１１に接触するように構成されてよい。このような前記最低点３１１を基準に前側方向にある関節面３１の表面を前側面３１ａといい、本発明は、このような前側面３１ａが様々な曲率半径を有することを特徴とする。

前記第４区間３１３は、前記関節面３１の最低点３１１から第４曲率半径Ｒ４を有し、第４曲率半径中心Ｃ４から第４角度θ４だけ前側方向に延長された部分を指す。好ましくは、前記第４区間３１３はおよそ水平に構成されてよい。前記第４区間３１３は、およそ水平に構成された前記第１区間１１３が安着する部分であるところ、前記第４区間３１３の面積は前記第１区間１１３の面積よりも大きく構成されることが好ましい。

伸展状態の膝が過伸展しようとする時、前記大腿骨要素１０の前記関節具１１と接触する地点は前記第４区間３１３に形成されてよく、好ましくは、前記関節具１１の第１区間１１３と前記第４区間３１３が接触地点Ｐを形成できる。

前記大腿骨要素１０の関節具１１が前記ベアリング要素３０の関節面３１に安着して円滑な関節運動をするためには、前記関節具１１の各区間別曲率が前記関節面３１の各区間別曲率よりも小さく構成されることが好ましい。万一、前記関節面３１の各区間の曲率が前記関節具１１各区間の曲率と同一であれば、余裕公差がなくて関節具１１と関節面３１とがタイトに結合し、インプラントの摩耗を促進することがある。したがって、前記ベアリング要素の関節面３１の曲率は、対応する前記関節具１１の区間別曲率よりも大きく構成されることが好ましい。したがって、前記第４曲率半径Ｒ４は、前記第１曲率半径Ｒ１よりも大きく構成されてよい。

前記第４区間３１３の第４曲率半径Ｒ４と第４角度θ４について、これらをある特定の概念に限定するわけではないが、好ましくは、前記第４曲率半径Ｒ４は８５．５ｍｍ、前記第４角度θ４は５°であり得る。

前記第５区間３１５は、前記第４区間３１３の端部３１３１から第５曲率半径Ｒ５を有し、第５曲率半径中心Ｃ５から第５角度θ５だけ前側方向に延長された部分を指す。

前記第５区間３１５は、通常の患者の解剖学的形状に相応する部分であり、前記第４区間３１３がほぼ水平な区間であるのに比べて、前記第５区間１１５は通常の患者の解剖学的形状が具現されることによって、多少急に曲率が変わり得る。好ましくは、伸展状態の膝が過伸展しようとする時、前記第５区間３１５が前記関節具１１と接触しないように、前記第５曲率半径Ｒ５は前記第４曲率半径Ｒ４よりも小さく構成されてよい（Ｒ４＞Ｒ５）。

前記第５区間３１５は、前記関節具１１の第２区間１１５に対応する部分であり、前述したように、前記ベアリング要素３０の関節面３１上で前記大腿骨要素１０の関節具１０ が円滑な関節運動できるように、前記第５区間３１５の第５曲率半径Ｒ５は前記第２区間１１５の第２曲率半径Ｒ２より大きく構成されることが好ましい。

前記第５区間３１５は、およそ水平な大腿骨要素１０ｋ第１区間１１３のスライディングを支持するが、スライディング区間が長くなれば、患者の挙動が不自然になる問題があり、前記第５区間３１５は最小化することが好ましいので、前記第５角度（θ５）は前記第４角度θ４よりも大きく構成されてよい（θ５＞θ４）。

前記第５区間３１５の第５曲率半径Ｒ５と第５角度（θ５）について、これらをある特定の概念に限定するわけではないが、好ましくは、前記第５曲率半径Ｒ５は２７ｍｍ、前記第５角度θ５は９°であり得る。

前記第６区間３１７は、前記第５区間３１５の端部３１５１から第６曲率半径Ｒ６を有し、第６曲率半径中心Ｃ６から第６角度θ６だけ前側方向に延長された部分を指す。階段を下りる行為などによって伸展状態の膝が過伸展しようとすることを防止するために、好ましくは、本発明は、２箇所の接触地点を構成しており、その一方の接触地点は前記第４区間３１３に形成され、他方の接触地点は前記第６区間３１７に形成されてよい。そのために、好ましくは、前記第６曲率半径Ｒ６は、前記第４曲率半径Ｒ４よりは小さく、前記第５曲率半径Ｒ５よりは大きく構成されてよい（Ｒ４＞Ｒ６＞Ｒ５）。

前記関節具１１の第１区間１１３と前記関節面３１の第４区間３１３、及び前記関節具１１の第３区間１１７と前記関節面３１の第６区間３１７がそれぞれ接触地点Ｐを形成するので、本発明である膝関節インプラント１は、伸展状態の膝が階段を下りる過程で膝を伸ばすなどして過伸展しようとする時、複数の地点で接触地点Ｐが形成され、関節の過伸展を防ぐことができる。

前記第６区間３１７は、前記関節具１１の第３区間１１７に対応する部分であり、前記ベアリング要素３０の関節面３１上で前記大腿骨要素１０の関節具１０が円滑に関節運動できるように、前記第６区間３１７の第６曲率半径Ｒ６は前記第３区間１１７の第３曲率半径Ｒ３よりも大きく構成されることが好ましい。

前記第６区間３１７の第６曲率半径Ｒ６について、これをある特定の概念に限定するわけではないが、好ましくは、前記第６曲率半径Ｒ６は３９ｍｍであり得る。

図１３は、本発明の一実施例に係る膝関節インプラントの伸展状態で接触地点を示す図であり、図１４は、本発明の一実施例に係る膝関節インプラントの過伸展を防止する接触地点を示す図である。以下では、図１３及び図１４を参照して説明する。

患者が真っすぐ立つと膝は伸展した状態になり、このとき、大腿骨要素１０の最低点１１１は、図１３に示すように、ベアリング要素３０の最低点３１１と一致する１ポイント接触Ｐをする。

このような状況で、膝関節全置換術を受けた患者が階段を下りたり、足の前部を床から上げるなどの行為をすると、伸展状態の膝は過伸展しようとする。

この時、大腿骨要素１０はベアリング要素３０上でスライディングするが、これは、およそ水平な第１区間１１３と第４区間３１３によってなされる。

大腿骨要素１０がスライディングすると、図１４に示すように、前記大腿骨要素１０の最低点１１１は前記ベアリング要素３０の最低点３１１の前側方向に移動する。前記第１区間１１３の端部１１３１は前記第４区間３１３の端部３１３１と接触地点Ｐを形成でき、この時、大腿骨要素１０の第３区間１１７はベアリング要素３０の第６区間３１７の端部３１７１と別の接触地点Ｐを形成するようになり、これによって、伸展状態の膝が過伸展しようとする時に大腿骨要素１０の関節具１１とベアリング要素３０の関節面３１は２ポイント接触Ｐをし、それ以上の過伸展が防止される。

以上の詳細な説明は本発明を例示するものである。また、前述した内容は、本発明の好ましい実施形態を挙げて説明するものであり、本発明は様々な他の組合せ、変更及び環境で利用可能である。すなわち、本明細書に開示された発明の概念の範囲、記述した開示内容と均等な範囲及び／又は当業界における技術又は知識の範囲内で変更又は修正が可能である。前述した実施例は本発明の技術的思想を具現するための最善の状態を説明するものであり、本発明の具体的な適用分野及び用途で要求される様々な変更も可能である。したがって、以上の発明の詳細な説明は、開示された実施状態に本発明を制限しようとする意図ではない。また、添付する特許請求の範囲は他の実施状態も含むものとして解釈されるべきである。

Claims (7)

1. 膨らんでいる関節具の最低点を基準に前側面が区間別に異なる曲率半径を有する大腿骨要素と、凹んでいる関節面の最低点を基準に前側面が区間別に異なる曲率半径を有するベアリング要素とを含み、
   前記大腿骨要素は、前記関節具の最低点から第１曲率半径を有し、第１曲率半径中心から第１角度だけ前側方向に延長された第１区間と、前記第１区間の端部から第２曲率半径を有し、第２曲率半径中心から第２角度だけ前側方向に延長された第２区間と、前記第２区間の端部から第３曲率半径を有し、第３曲率半径中心から第３角度だけ前側方向に延長された第３区間を含み、
   伸展状態の膝が過伸展しようとする時、前記関節具が前記関節面に沿って前側方向にスライディングして前記関節面と接触する地点は、前記第１区間及び前記第３区間に形成され、
   前記第１曲率半径は、前記第２曲率半径より大きく、
   前記第３曲率半径は、前記第１曲率半径より小さく、前記第２曲率半径より大きいことを特徴とする、過伸展を防止する膝関節インプラント。
2. 前記第１角度は、前記第２角度より小さいことを特徴とする、請求項１に記載の過伸展を防止する膝関節インプラント。
3. 膨らんでいる関節具の最低点を基準に前側面が区間別に異なる曲率半径を有する大腿骨要素と、凹んでいる関節面の最低点を基準に前側面が区間別に異なる曲率半径を有するベアリング要素を含み、
   前記ベアリング要素は、前記関節面の最低点から第４曲率半径を有し、第４曲率半径中心から第４角度だけ前側方向に延長された第４区間と、前記第４区間の端部から第５曲率半径を有し、第５曲率半径中心から第５角度だけ前側方向に延長された第５区間と、前記第５区間の端部から第６曲率半径を有し、第６曲率半径中心から第６角度だけ前側方向に延長された第６区間を含み、
   伸展状態の膝が過伸展しようとする時、前記関節面に沿って前側方向にスライディングする前記大腿骨要素の前記関節具と接触する地点は、前記第４区間及び前記第６区間に形成され、
   前記第４曲率半径は、前記第５曲率半径より大きく、
   前記第６曲率半径は、前記第４曲率半径より小さく、前記第５曲率半径より大きいことを特徴とする、過伸展を防止する膝関節インプラント。
4. 前記第４角度は、前記第５角度より小さいことを特徴とする、請求項３に記載の過伸展を防止する膝関節インプラント。
5. 膨らんでいる関節具の最低点を基準に前側面が区間別に異なる曲率半径を有する大腿骨要素と、凹んでいる関節面の最低点を基準に前側面が区間別に異なる曲率半径を有するベアリング要素とを含み、
   前記大腿骨要素は、前記関節具の最低点から第１曲率半径を有し、第１曲率半径中心から第１角度だけ前側方向に延長された第１区間と、前記第１区間の端部から第２曲率半径を有し、第２曲率半径中心から第２角度だけ前側方向に延長された第２区間と、前記第２区間の端部から第３曲率半径を有し、第３曲率半径中心から第３角度だけ前側方向に延長された第３区間を含み、
   前記ベアリング要素は、前記関節面の最低点から第４曲率半径を有し、第４曲率半径中心から第４角度だけ前側方向に延長された第４区間と、前記第４区間の端部から第５曲率半径を有し、第５曲率半径中心から第５角度だけ前側方向に延長された第５区間と、前記第５区間の端部から第６曲率半径を有し、第６曲率半径中心から第６角度だけ前側方向に延長された第６区間を含み、
   伸展状態の膝が過伸展しようとする時、前記第１区間及び前記第４区間、前記第３区間及び前記第６区間がそれぞれ接触地点を形成することを特徴とする、過伸展を防止する膝関節インプラント。
6. 前記第１曲率半径は前記第４曲率半径より小さく、前記第２曲率半径は前記第５曲率半径より小さく、前記第３曲率半径は前記第６曲率半径より小さいことを特徴とする、請求項５に記載の過伸展を防止する膝関節インプラント。
7. 前記第１区間の面積は前記第４区間の面積より小さいことを特徴とする、請求項６に記載の過伸展を防止する膝関節インプラント。

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