JPH03184536A

JPH03184536A - 人工膝関節用脛骨側コンポーネント

Info

Publication number: JPH03184536A
Application number: JP32629889A
Authority: JP
Inventors: Koji Nishikawa; 浩二西川; Nobuo Matsuno; 松野　伸男; Hiroyuki Matsui; 博之松井
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1989-12-15
Filing date: 1989-12-15
Publication date: 1991-08-12

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】〈産業上の利用分野〉本発明は、人体内に適用する人工膝関節のうちの脛骨側
コンポーネントに関する。

〈従来の技術〉人間の関節は種々の外傷等により変形、破壊されること
がある。　関節破壊が著しくなれば疼痛と関節機能の障
害のために日常生活がかなり制限されることになる。　
このような状態を改善し、通常の社会生活に復帰させる
ための治療法として現在用いられている最も有効な方法
は人工関節の置換術である。

人工膝関節は第５図に示すように大腿骨１側コンポーネ
ント２と脛骨３側コンポーネント４に分けられ、大腿骨
側にはＣｏ合金、Ｔｉ合金、５Ｕ３３１６などの金属や
Ａ角２０３、ＺｒＯ２などのセラ尖ツクスが用いられ、
脛骨側には大腿骨側に接する摺動面を持つ超高分子量ポ
リエチレン製プレート５と、その補強材として前記大腿
骨と同一の素材よりなるベースプレート６にて構成され
るのが一般的である。

ここで、脛骨側コンポーネント４のうち超高分子量ポリ
エチレン製プレート５は、大腿骨側コンポーネント２と
摺動する部分であり、後者が金属あるいはセラミックス
である場合、現在のところ最も摩耗の少ない組合せであ
る。

しかしながらこの組合わせにおいても、生体内では超高
分子量ポリエチレン製プレート５側に０．５ｍｍ／年の
摩耗による減少例も報告されており、この場合この部品
の厚みを５ｍｍとすれば１０年で消滅してしまうことと
なる。

そこでこの様な状況を改善すべく、特開昭６２−２７０
１５３号ではベースプレート６を生体内に固定したまま
、超高分子量ポリエチレン製プレート５のみを交換し得
るようにしたものが提案されている。

しかし、上記方法においても交換のための再手術が必要
であるという問題があった。

また、従来用いられているベースプレート６と超高分子
量ポリエチレン製プレート５の接合は、第６図に示すよ
うに超高分子量ポリエチレン製プレート５の非摺動面１
１直下の両者の接合部にそれぞれ凸部９および凹部１３
を設けるとともに両者の摺動面１２の外周部にそれぞれ
突起部１４および切欠部１５を設けて嵌合させるものや
、第７図に示すように非摺動面１１直下の両者の接合部
にそれぞれ凸部９及び凹部１３を設けるとともに、ベー
スプレート６の外周部に突起１４を設けることにより、
嵌合させるものであった。　このため、超高分子量ポリ
エチレン製プレート５が実質的に使用できる厚さは、図
中の１８で示した分だけとなり、本来の摺動面部の厚さ
１つより、突起１４の高さ分だけ小さいものとなり、こ
の分部品の耐用年数が短縮されるという問題点があった
。

またさらに、従来から超高分子量ポリエチレン製プレー
ト５とベースプレート６とは、その組合せは一義的に決
められていた。

しかしながら、人工膝関節を人体内に埋入するにあたっ
ては、大腿骨１の大きさ、形状に合わせて大腿骨側コン
ポーネント２がまず決定される。　ついで、摺動特性や
脛骨の大きさを考慮することにより超高分子量ポリエチ
レン製プレート５の大きさ、形状が決められる。　大腿
骨の大きさと脛骨の大きさは、人により異なる。　この
ため従来の方法では、これに合わせてベースプレー）・
６が一義的に選択されてしまうため、これが必ずしも脛
骨３の輪郭と合致しないという状況がしばしばあられれ
た。

即ち、脛骨側コンポーネント４と脛骨３との結合部分は
、第５図に示すように、ベースプレート６は脛骨３の外
周にある強度の高い厚さ２〜３ｍｍの皮質＋７で保持さ
れる必要がある。　もしベースプレート６が皮質骨７の
内径より小さく、海綿骨８のみで保持されるならば、強
度のない多孔質構造の海綿骨８中へ、ベースプレート６
は沈みこむことになり、人工膝関節としての機能を失う
ばかりでなく、新たな病因となる可能性が大である。

また、ベースプレート６が皮質骨７よりも外へ出る場合
には、このはみ出し部分がじん帯等の軟部組織を傷つけ
る。

したがって、ベースプレート６の外部は、厚さ２〜３ｍ
ｍの皮質骨７の上にのっていることが必須である。

特に、脛骨３に比較してベースプレート６が小さい場合
は、海綿骨への沈みこみが生ずるほか、過大の出血によ
る手術後の治癒の遅れという問題があった。

〈発明が解決しようとする課題〉本発明は、上記問題点を有利に解決し、耐久性が高く、
しかも幅広い脛骨寸法に適応した互換性の高い人工膝関
節用脛骨側コンポーネントを提供することを目的として
いる。

〈課題を解決するための手段〉上記目的を達成するために本発明によれば、大腿骨側コ
ンポーネントと接する面が、中央に非摺動面、その両側
に摺動面を有する超高分子量ポリエチレン製プレートと
、その下面に密着して設けられるベースプレートとを有
する人工膝関節用脛骨側コンポーネントにおいて、前記
超高分子量ポリエチレン製プレートの前記非摺動面下の
面に凹部、前記摺動面下の面に凸部を設け、前記ベースプレートの前記超高分子量ポリエチレン製プ
レートに密着する面に、前記凹部および凸部とそれぞれ
嵌合する凸部および凹部を設けて密着させたことを特徴
とする人工膝関節用脛骨側コンポーネントが提供される
。

以下に本発明を第１〜３図に示す好適実施例に基づいて
さらに詳細に説明する。

本発明の脛骨側コンポーネント４は、大腿骨側コンポー
ネントに接する摺動面を有する超高分子量ポリエチレン
製プレート５と、その下面に密着して設は補強材となる
ベースプレート６とを有している。

前記超高分子量ポリエチレン製プレート５の上面は、第
３図に示すように両側が大腿骨側に接する摺動面１２と
なり、中央が非摺動面１１となっている。

前記超高分子量ポリエチレン製プレート５とベースプレ
ート６は、前記ポリエチレン製プレート５の非摺動面１
１直下の凹部１３と凸部９、および摺動面１２下のポリ
エチレン製プレート側凸部１６とベースプレート側凹部
１７とがそれぞれ嵌合するようになっている。　さらに
、１３．９および１６．１７の凹凸部の位置は、大きさ
によらず、一定とすることもできる。

前記超高分子量ポリエチレン製プレート５の摺動面１２
下の嵌合部１６は凸形状であり、かつ外周部には切欠部
１５を設けない。

このため、超高分子量ポリエチレン製プレート５は実質
的に薄肉部を有しなくなり、耐用年数の短縮が解消され
た。

また、従来技術では嵌合部の構造により、超高分子量ポ
リエチレン製プレート５の大きさによってベースプレー
ト６の大きさも一義的Ｃ定まってしまう（例えば、ベー
スプレート６の接合面を自由に小さくできない）が、本
発明の構造によれば、嵌合部の位置および形状、大きさ
が同一となっているため、ベースプレート６の大きさは
超高分子量ポリエチレン製プレート５の接合面の大きざ
による制限をうけることなくベースプレート６の接合面
の大きさを自由に選定することができる。

すなわち、例えば第４図に示すような組合わせが可能と
なり、大腿骨および脛骨の切除量が何らかの理由により
不均衡となった場合等、大腿骨側コンポーネントとベー
スプレートの大キざに差異を生ぜざるを得ない場合にお
いても、その許容限度を十分に大きくすることが可能と
？ｊった。

〈実施例〉以下に本発明を実施例に基づき具体的に説明する。

（実施例１）脛骨側コンポーネントとして、ポリエチレン製プレート
５には分子量４５０万の超高分子量ポリエチレンを用い
、第３図に示す形状のものを作成した。　ベースプレー
ト６にはＡ１６％、ｖ４％を含むチタン合金を使用し、
第２図に示す形状のものを作成した。

ベースプレート６には１か所の凸部９と、２か所の凹部
１７を設けた。　また、超高分子量ポリエチレン製プレ
ート５には上記ベースプレート６の凸部９と凹部１７と
に対応して１か所の凹部１３と２か所の凸部１６とを設
けた。

このようなベースプレート６の２種類と超高分子量ポリ
エチレン製プレート５の４種類を製作した。　その各部
の寸法を表１に示す。

ここで、ベースプレートのおよび■とは外郭において６
％の寸法差とした。　また、超高分子量ポリエチレン製
プレート■および■はそれぞれベースプレート■および
■と外郭形状を一致させた。　また、超高分子量ポリエ
チレン製プレート■は外郭寸法を前記ベースプレート■
より６％小さくし、超高分子量ポリエチレン製プレート
■は■よりもさらに６％外郭寸法を小さくした。

また、ベースプレート■および■、超高分子量ポリエチ
レン製プレート■、■、■および■において、嵌合部寸
法Ｂ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、ＨおよびＩは共通である。　た
だし、はめ合い公差を無視している。

上記寸法により製作したベースプレートと超高分子量ポ
リエチレン製プレートとを表２のように組み合わせ脛骨
側コンポーネントとじた。

これにより、従来ベースプレートに対し超高分子量ポリ
エチレン製プレートが一義的に定まっていたのに対し、
本発明によれば前者をベースにした場合には後者を３　
ｆｆｆｉ類選択可能となり、また後者を先きに決めた場
合には前者を２　ｆｉ類選択可能となり（但し、ベース
プレートの数を増やせば、３種類以上に対応可能である
）、大腿骨および脛骨の切除量が異っていても対応でき
るようになった。　さらに、従来のポリエチレン製プレ
ートの場合は約２ｍｍ、切欠部または突起の分だけ薄肉
になっていた摺動面を厚肉にでき、脛骨側コンポーネン
トの寿命の延長が可能となった。

表〈発明の効果〉本発明は以上説明したように構成されているので、本発
明によれば、人工膝関節用脛骨側コンポーネントの耐用
年数の減少を防止でき、しかも脛骨寸法に適応した脛骨
側コンポーネントを容易に提供でき、手術後の治癒を促
進することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す脛骨側コンポーネン
トの断面図である。第２図は、本発明のベースプレートの一例を示し、（ａ
）は平面図、（ｂ）は側面図である。第３図は、本発明の超高分子量ポリエチレン製プレート
の一例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である
。第４図は、本発明の他の例を示す脛骨側コンポーネント
の断面図である。第５図は、人工膝関節の装着状態を示す部分断面図であ
る。第６図および第７図は、従来の脛骨側コンポーネントの
断面図である。符号の説明１・・・大腿骨、２・・・大腿骨側コンポーネント、３・・・脛骨、４・・・脛骨側コンポーネント、５・・・超高分子量ポリエチレン製プレート、６・・・
ヘースプレート、７・・・皮質骨、８・・・海綿骨、９・・・凸部、１１・・・非摺動面、１２・・・摺動面、１３・・・凹部、１４・・・突起部、１５・・・切欠部、１６・・・ポリエチレン製プレート側凸部、７・・・ベ
ースプレート側凹部、８・・・超高分子量ポリエチレン製プレート摺動面部の
有効厚さ、９・・・超高分子量ポリエチレン製プレート摺動面部の
厚さＦ　Ｉ　Ｇ、　１７ＦＩＧ、２ＦＩＧ、３「ＩＧ４ＦＩＧ、６ＦＩＧ、７

Claims

【特許請求の範囲】

（１）大腿骨側コンポーネントと接する面が、中央に非
摺動面、その両側に摺動面を有する超高分子量ポリエチ
レン製プレートと、その下面に密着して設けられるベー
スプレートとを有する人工膝関節用脛骨側コンポーネン
トにおいて、前記超高分子量ポリエチレン製プレートの前記非摺動面
下の面に凹部、前記摺動面下の面に凸部を設け、前記ベースプレートの前記超高分子量ポリエチレン製プ
レートに密着する面に、前記凹部および凸部とそれぞれ
嵌合する凸部および凹部を設けて密着させたことを特徴
とする人工膝関節用脛骨側コンポーネント。