JPH02503273A - 人工関節幹を固定する手段 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 人工関節を固定する方法及び手段 この発明は、人工関節を固定する方法及び手段に関する。

人工関節を固定する一般的な方法では、人工関節を骨の組織に接合する、言い換 えれば、人工関節と骨セメント（ｂｏｎｅｃｅｍｅｎｔ）を有する骨壁（ｏｓｓ ｅｏｕｓ　ｗａｌｌ）との間の間隙が埋められている。埋められた人工関節の不 満足な長い時間がかかる固定の問題は、人工関節の固定の為のセメントを殆ど使 用できない。この明細書では、骨の内部の空洞に挿入された人工関節の幹（ｓｔ ｅｗ）の形状は、空洞の形状に適合され、骨壁と人工関節の幹の表面との間の架 橋距離は、骨壁へ人工関節を固定する為に全ての側部から人工関節へ適切な時間 で骨組織が成長されて形成されるようにできるだけ短くする。最小の架橋距離は 、もちろん人工関節の表面と骨壁との間の物理的接触であるが、骨内の人工関節 では、このような接触が十分でない点でなさされることは好ましくない。物理的 に接触させ、短い期間の固定では良くないが長い期間の固定では良好であるセメ ントを用いない方法と、長い期間では良くないが短い期間では良好であるセメン トを用いる方法とを一緒にさせるのは、骨セメントが人工関節の表面と骨壁とを 分離させているので、困難である。

この発明において、骨組織への人工関節の固定は、十分に均一な粒子の大きさに 分けられた粉末と、十分に不均一な粒子及び又はプラスチックの粉末である生物 学上両立できる粒。

状の物質により保証される。手術が完了した後、これらの粉末は、骨組織及び人 工関節の幹へ互いにしっかり詰め込まれる。粉末及び固定手段の使用により、人 工関節の幹と骨壁との間の余裕は、通常のセメントのない方法と比べると大きく 許容できる。骨セメントの使用により連結の問題は、同時に除去される。よって 、この発明は、短い期間の良好な固定と同様に長い期間の良好な固定の問題の解 決を提供する。

実際には、人工関節の固定は、異なった方法により達成される。

好ましくは、この発明に係る方法は、以下に記述される方法により実行される。

人工関節が与えられる骨には空洞が開けられる。生物学的に両立できる物質の粉 末はベッドを形成させる為に空洞内に配置され、その上、人工関節の幹が全て粉 末に十分臼まれるまで人工関節は粉末内に回転降下される。粉末を保持させる装 置は、人工関節の周囲に与えられ、人工関節は、更にツールなどでたたくなどし て最終的にしっかり固定される。

更には、粉末のベッドとして空洞内に十分溝たす為に、粉末の混合物が最初に空 洞内に挿入される。粉末のベッドは十分切除面に到達される。人工関節の幹の末 端は、粉末のベッド内に挿入され、粉末は人工関節に与えられる打ち込みの力に より、粉末が流動性にされるような周波数の振動を受ける。

粉末が流動性にされると、幹は粉末のベッド内に意図された最終的な位置まで回 転降下する。ベッド内の粉末は、互いに関係する粉末、及び人工関節と骨組織と に関係する粉末を収容させる、つまり重ねて閉じ込める為の第２の周波数の振動 を受ける。

上記詰め込み段階の後、任意には人工関節は縦方向に人工関節がたたかれて固定 される。

この発明の好ましい外観及び利点において、上記空洞は、空洞を通ると共に、上 述した打ち込み／回転降下の力によるストレスの支えとして働くより低い境界停 止プラグを有している。

また、次第に細くなる円錐形状の人工関節が空洞内に挿入された後、混合粉末が 空洞内に挿入できる。この場合、人工関節の幹は最初に空洞内に挿入されるので 、骨組織から成る空洞の境界壁と、人工関節の幹の外側摩擦面との間の間隙が残 されている。混合粉末は、切除面のレベルから十分に高く上記間隙内に挿入され る。この挿入段階は、人工関節の゛頭部が一回又は数回たたかれことにより実行 される。この状態では、粉末は互いに押し込められる、つまり上記間隙内に収容 されると上記挿入及び固定が完了する。

°上述したように、この発明に係る方法は、手術が完了した後人工関節と粉末と の間の機械的固定を保証するように適合される外側摩擦面を有する人工関節の幹 を使用する。外側摩擦面は、粉末とほぼ同様な大きさの必要ではない不規則又は 不均一に形成されている。外側＊ｉ面の形状は、粉末が不均一に係合できる限り 、臨界ではない。粉末と骨壁との間の固定は、骨壁が穴開は操作により及び、粉 末が係合されることにより不均一である為に達成される。

振動段階の後、幹は任意の固定打ち込みを受けると、幹の外側面と粉末と、及び 異なった粉末、及び粉末と骨組織との間の係合は強くなる。このような方法では 、詰め込み段階の間粉末が前に内部に入れられないなら、骨組織に近接した粉末 が骨壁内部及び幹の外面に係合される内部に入る。

粉末ベッド内に人工関節を回転降下させるのを容易にさせる為に、人工関節の幹 の末端が適切に位置され、人工関節の幹が末端に向かって少しづつ円錐形状に細 くされる。

この発明に係る方法に用いられる粉末は、外科手術を満足させる結果を与える確 かな要求を満たす必要がある。よって、粉末は、生物学的に両立できる物質から なる必要がある。このような物質の例として、第一にはチタニウム（空気中で酸 化した後、外面が二酸化チタニウムを有する）である。他の適切な物質としてタ ンタリウム（ｔａｎｔａｌｕ■）、ニオビウム（ｎｌｏｂｉｕｍ）、及びチタニ ウム金属に近い金属がある。例えば、Ａｌ２Ｏ，などのいわゆるバイオセラミッ ク、バイオグラス、及び水酸化リン灰石（ヒドロキシアパタイト）も用いること ができる。好ましくはチタニウムなどの生物学的に両立できる物質の層で表面が コートされた他の物質の粉末ももちろん使用できる。更に、粉末は、もとの骨組 織のように体の内部から発生する物質の粉末の全部又は一部で構成されていても 上述したように、空洞内に与えられる混合粉末は十分に均質に混合される。粉末 は、振動による詰め込みの際に層状化して成長の際に骨を弱めたり不均一による 危険を空洞内で起こさないような十分に均一な粒の大きさを有している。上記の 言葉「十分に均一な粒の大きさ」において、「粒の大きさ」は±５０％、好まし くは±２５％または、それ以下で変化されることを意味する。絶対的な粒の大き さは′、相対的な広い範囲で変化されるが、約５ｍｍよりも小さい粒の大きさが 最適と考えられている。小さい側の限界を設定することは困難、である。非常の 小さい粒の大きさは、小さい粉末粒（ｆ＃製砿）を固める生物学的に両立できる 液体と共に使用できる。通常、０９１ｍｍよりも大きい大きさの粉末粒が使用さ れる。好ましくは、大きさの上限は、２ｍｍであり、下限は０．　５ｍｍである 。一般的には、粉末粒の大きさは、粉末が収容される空間の大きさにより選択さ れ、手術が終わった後、例えば、股関節の手術では通常より粗悪な粒が使用され 、指の関節の手術ではより小さい粒が使用される。

全部の詰め込み、つまり、粉末を骨壁へ詰める、粉末を粉末に詰める、および、 人工器具の幹へ粉末を詰めるなどの行う為に、粉末は例えば、外力を受けた時そ の形状が変化できるようにされ、外力が解放された時新しい形状を維持できるよ うに不規則および／又はプラスチックである。固体の粉末が使用できるとしても 、確かな好ましくは穴を有している粉末が好まれて選択される。穴のある粉末は 、吹き付はガス又は液体により粉末物質が溶かされて得られるのは良く知られて いる。更に、粉末は、非生物学的及び／又は成長を刺激する作因で詰め込まれ、 又は、コートされる。

上述した好ましい実施例では、粉末は、穴開けられた空洞内の粉末ベッド内で人 工関節の幹が回転降下するように流動性にされる。流動性は、以下の２つの段階 により実行され、第１には、高い周波数で空洞内に配置された粉末が液体として 振る舞うので、粉末ベッド内へ人工関節の幹が回転降下される。この第１の流動 性段階は、互いに詰め込む為に互いの間のベッド内の粉末の為の空間を設ける、 より低い周波数で流動化されて、よって、押し込められ、収容される。流動化、 押し込め、収容に要求される振動の適切な周波数は、粉末のタイプ、及び人工関 節のタイプのようなファクタに依存し、当業者により各々特別な場合が容易にテ ストされる。１〜１．５ｍｍの間の粒子の大きさを有する穴の多いチタニウムの 粉末の場合において、握持手段を有する、一般的なタイプの骨のこぎりを振動さ せ、空気により力が与えられる時、良好な結果が達成される。

粉末の量は、粉末の押し込め、収容されたベッドの上に骨セメント又はプラスチ ックのえり状部、又はリングが人工間人工関節（人工関節の幹）は、ラフな又は 平坦でない摩擦面のような外面を有している限り、灰青色の良く知られたタイプ である。適切には、幹は生物学的に両立でき、成長を刺激する物質からなり、又 はこのような物質の表面層を有し、よって、上記摩擦外面が形成される。

図面には、この発明に係る方法及び手段により固定された人工股関節が示されて いる。

人工股関節の円錐形状の幹の骨壁１及び外壁２の間の間隙は、約１ｍｍの純チタ ニウムの不規則な粉末３が満たされている。粉末３は、浸透性で、吹き付けられ たガスにより粉末状物質が溶解される。粉末は、互いに収容され押し込まれる。

機械的押し込め（ｉｎｔｅｒｌｏｃｋｉｎｇ）は、幹外壁２と近接した粉末との 間及び、骨壁１と近接した粉末との間に設けられている。

外科手術により早期に除去された患者の股関節の球（ｂａｌｌ）の部分から成る 底部プラグ４は、空洞の下部の境界を形成し、フランジにより周囲の骨壁に係合 される。骨セメントのカバー５は、空洞の上部の境界を形成する。図面では、粉 末層の厚さは、より明白にする為に誇張しである。

上述の収容、噛み合い、押し込め、及び、その結果の人工器具の固定は、以下の ように行われる。

一般的な方法の外科医は、人工関節の幹が差し込まれた大腿骨の一部を広げて底 部プラグ４が与えられた後、できた空洞は骨の開口部よりも僅かに低いレベルま で例えばオートクレーブなどの消毒された上記粉末３が満たされる。人工幹は、 粉末ベッド内に挿入されて回転され、えり状部７と骨の開口部との間に数ｍｍ開 けられる。粉末のベッド内に人工幹が回転させる為に、人工幹の頭部６として動 作する適合された周波数により振動されるツールが使用でき、適切な周波数で振 動されて粉末ベッドを緩くする為に適合されて、よって、人工幹がベッド内へ貫 通される。ベッド内へ人工幹が貫通されるときベッドが小さい為に非常にゆっく りであると、外科医の振動周波数が増加する。人工性の位置が上述のように達成 されたなら、粉末は、互いに固定され小型化されて置かれる。

これは、振動ツールにより人口幹により好ましくは行われ、人工性又は他の人工 器具で動かされると斎動周波数が減少する。

骨セメントはえり状部７の下の幹の周囲のリングに与えられ、幹はハンマーによ り打ち込まれて粉末ベッド内に完全に回転降下される。この計測は、前に述べた 固定、押し込み、適用／貫通の効果を強調する。リング内の骨セメントは、カバ ー５を形成する為に保存される。

殆ど適合される幹の最初の振動はほぼ水平方向の円形アークに沿った往復運動で あることが分かる。この振動は、浮かぶ為に幹の空洞内の粉末３が原因であり、 ベッド内へ幹を素早く回転させることができる。

この発明は股関節の人工関節で説明されたが、当業者には明らかなようにこの発 明の手段及び方法は、他の形式の人工器具においても適用できることは明らかで ある。

国際調査報告

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. １．人工関節を摩擦面を有する幹（ｓｔｅｍ）に固定する手段において、 十分に均−に混合された生物学上両立できる粉末物質を傭え、この粉末は十分に 一様な粒子の大きさに分けられた粉末及び、十分不均−な大きさの粒子及び／又 はプラスチックである粉末を有していることを特徴とする人工関節を摩擦面を有 する幹（ｓｔｅｍ）に固定する手段。
2. ２．粒子の大きさは大きくて５ｍｍ、好ましくは、０．５〜２ｍｍであることを 特徴とする請求項１に記載の人工関節を摩擦面を有する幹（ｓｔｅｍ）に固定す る手段。
3. ３．適切な周波数の振動を与えたとき粉末は流動化でき、他の周波数の振動を与 えたとき粉末は重なり合うことを特徴とする請求項１又は２に記載の人工関節を 摩擦面を有する幹（ｓｔｅｍ）に固定する手段。
4. ４．より高い周波数の振動を与えたとき粉末は流動化でき、より低い周波数の振 動を与えたとき粉末は重なり合うことを特徴とする請求項３に記載の人工関節を 摩擦面を有する幹（ｓｔｅｍ）に固定する手段。
5. ５．生物学的に両立できる物質は、チタニウム／酸化チタニウム、タンタリウム （ｔａｎｔａｌｕｍ）、ニオビウム（ｎｉｏｂｉｕｍ）、及び金属、又はバイオ セラミック物質であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の 人工関節を摩擦面を有する幹（ｓｔｅｍ）に固定する手段。
6. ６．混合された粉末はほぼチタニウム／酸化チタニウムから構成されていること を特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の人工関節を摩擦面を有する 幹（ｓｔｅｍ）に固定する手段。
7. ７．混合された粉末は平な骨（ｇｒｏｕｎｄ　ｂｏｎｅ）のような体の内部から 発生される物質の粉末から構成され、任意に請求項５での物質と組みあわせられ ることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の人工関節を摩擦面を 有する幹（ｓｔｅｍ）に固定する手段。
8. ８．粉末は十分に穴が多いことを特徴とする請求項１に記載の人工関節を摩擦面 を有する幹（ｓｔｅｍ）に固定する手段。
9. ９．摩擦外側面を有する人工関節を固定する方法において、人工関節が与えられ るべき骨に空洞が開けられ、生物学上両立できる物質の粉末が粉末ベッドを形成 する為に上記空洞内に与えられ、人工関節の幹のほぼ全体が粉末に囲まれるまで 人工関節が回転降下され、粉末が外部からの力を受けて、互いの粉末、及び骨組 織と人工関節の幹との間の粉末が重ねられ収容され、粉末を維持する装置が人工 関節の周囲の上記ベッドに与えられることを特徴とする摩擦外側面を有する人工 関節を固定する方法。
10. １０．開けられた空洞内に粉末が与えられる前に、上記空洞の底にストッププラ グが与えられることを特徴とする請求項９に記載の摩擦外側面を有する人工関節 を固定する方法。
11. １１．人工関節は縦方向に人工関節に与えられる打ち込みにより上記空洞内に最 終的に固定されることを特徴とする請求項９又は１０に記載の摩擦外側面を有す る人工関節を固定する方法。
12. １２．人工関節を介して伝達される流動化させる為の周波数の振動が粉末に与え られることにより人工関節は、粉末内に回転降下（ｄｒｉｖｅ　ｄｏｗｎ）され 、ほぼ人工関節の全体が粉末に囲まれるまで人工関節が上記空洞内に通され、人 工関節を介して粉末同志及び、人工関節と骨組織とに関係する粉末を重ねて収容 させるような異なった周波数の振動が粉末へ与えられことを特徴とする請求項９ 乃至１１のいずれか１項に記載の摩擦外側面を有する人工関節を固定する方法。
13. １３．摩擦外側面を有する人工関節を固定する方法において、 人工関節が与えられるべき骨に空洞が与えられ、上記空洞の底部内にストッププ ラグが与えられ、上記空洞内に人工関節が挿入され、生物学上両立できる物質の 粉末が人工関節の幹と骨組織との間に形成された空間のほぼ全体に挿入され、粉 末を維持する為の装置が人工関節の幹の周囲に与えられ、任意には人工関節が打 ち込みにより最終的に固定されることを特徴とする摩擦外側面を有する人工関節 を固定する方法。
14. １４．互いの粉末と、人工関節の幹及び骨組織に関する粉末との重ね合わせ及び 閉じ込める周波数の振動が人工関節を介して粉末に与えられることを特徴とする 請求項１３に記載の摩擦外側面を有する人工関節を固定する方法。