JPH0355137B2 - - Google Patents

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JPH0355137B2
JPH0355137B2 JP58116252A JP11625283A JPH0355137B2 JP H0355137 B2 JPH0355137 B2 JP H0355137B2 JP 58116252 A JP58116252 A JP 58116252A JP 11625283 A JP11625283 A JP 11625283A JP H0355137 B2 JPH0355137 B2 JP H0355137B2
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cross
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    • A61F2002/3631—Necks with an integral complete or partial peripheral collar or bearing shoulder at its base
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    • A61F2/4603—Special tools or methods for implanting or extracting artificial joints, accessories, bone grafts or substitutes, or particular adaptations therefor for insertion or extraction of endoprosthetic joints or of accessories thereof
    • A61F2002/4619—Special tools or methods for implanting or extracting artificial joints, accessories, bone grafts or substitutes, or particular adaptations therefor for insertion or extraction of endoprosthetic joints or of accessories thereof for extraction
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    • A61F2310/00005—The prosthesis being constructed from a particular material
    • A61F2310/00011—Metals or alloys
    • A61F2310/00017—Iron- or Fe-based alloys, e.g. stainless steel

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は義骨（osteal prostheses）の分野に
関するものである。本発明は新規な義骨およびそ
れを製造する方法に関する。骨または骨関節の取
り替えまたは硬着するために金属部分を埋設する
（implanting）一般的な技術はすでに知られてい
る。勿論、インプラントの形状は関連する骨部分
に適合させる必要がある。この事は、例えばヒツ
プまたはひざの関節に適合させる義骨の場合であ
る。
主として、金属インプラントは生きている骨に
セメント、特にアクリル樹脂セメントで固定使用
されている。セメントを使用するこの固定技術に
はセメントにより形成された異質体の生体および
骨組織の部分においてセメント破壊や不耐性の危
険を生ずるために義骨の作動に望ましくない多く
の欠点を与える。
この事はセメントの使用を必要としない義骨を
提案することを意味するものである。この目的の
ために、インプラントの表面をあらくまたは多孔
にして義骨自体の表面上に骨組織を発育または生
長させるようにし、これによつて骨に確実に固定
させるようにする。この技術ではセメントを用い
て固定する上述する欠点は完全に除去できるが、
しかし更に改良を施す必要がある。セメントの使
用による問題点はヒツプ義骨の場合、骨に埋込ん
だインプラントのゆるみによる不成功が25％以上
であることである。しかし、この不成功率は多孔
またはわらい表面をインプラント上に設けること
によつて、かなり減少することができるが、しか
しその少なくとも10％は義骨を取り替えるため
に、再び外科的処置を施す必要があるものと思わ
れる。この場合、骨組織の発育または生長によつ
て生ずる極めて強力な固定作用のために、義骨は
簡単に抜き取ることができず、義骨の取外し、お
よび取り替えのために骨を切削する必要が生ず
る。
従来技術を説明する文献としては、ドイツ特許
第837294号明細書、フランス特許第7227966号
（公告第2194123号）明細書、アメリカ特許第
3905047号明細書およびフランス特許公告第
2356465号明細書がある。これらの従来特許の技
術を次に要約して示す。
上記ドイツ特許837294号明細書には、幹部（ま
たはステム）が中央軸に対して、一般的に平行方
向に溝を形成した（splined）外面を有する義骨
について記載しているが、溝（splines）の任意
の形状とか、その形成数および大きさについて記
載されていない。更に、溝の外形は鋭角か、また
は円形である。事実、これらの溝は骨組織の部分
に十分な保持作用が得られないばかりか、これら
の溝の長方形状の長い輪郭は満足な条件下で義骨
ステムを引き抜くのに望ましくない。
フランス特許第7227966号（公告2194123号）明
細書にはセメントを用いないで固定するのに適合
させた多孔外面を有する義骨について記載されて
いる。この義骨は、一度、所定位置に設けると抜
き取ることができない。更に、この義骨は入手す
る状態で、その表面が腐食される危険がある。こ
のために、腐食を受けた部分が高い応力の作用下
で脆くて、弱い区域を生じ、最終的に義骨の破砕
を招くことになる。
上記アメリカ特許第3909047号明細書には、表
面不規則性を有する義骨について記載されてい
る。この場合、いつたん、義骨を所定位置に位置
すると、この義骨は骨組織の発育のために単なる
けん引力では抜き取ることができない。
フランス公告特許第2356465号明細書には、特
に球または小球体で構成された被覆を外面に設け
た義骨について記載されている。これらの球また
は小球体は不規則状態に分布して確実な固定作用
を達成させている。この義骨は、偶発的な事故の
場合には、特殊な外科的処置を施さなければ抜き
取ることができない。
このために、セメントを用いないで所定位置に
固定でき、骨組織の発育後、骨組織に効果的に保
持でき、かつ必要ならば、取り扱い難い外科処置
を施さないで抜き取ることのできる義骨について
は、現在のところ、まだ開発されていない。
本発明の目的は、上述するすべての必要条件を
同時に満たした新規な義骨を提供することであ
る。
本発明の他の目的は、従来の義骨より高い強度
を有する製品に製造できる工業的条件で、義骨を
製造する方法を提供することである。特に、本発
明の方法は義骨の表面を脆弱にすることがない。
本発明の義骨は、骨に挿入および固定する細長
いステム；前記ステムの基部端とは反対側の前記
ステムの末端を骨に最初に挿入することによつて
前記ステムを骨に挿入するための前記ステム基部
端における手段；および一般に前記ステムの縦方
向に延びる前記ステムの突起−溝手段から構成さ
れ、前記突起−溝手段は(a)前記基部端に向けて幅
を広くするように先細にした多数の突起および(b)
前記末端に向けて幅を広くするように先細にした
前記突起間に形成した多数の溝からなり、前記突
起および溝の断面輪郭を前記突起および溝が骨組
織保持能力を与え、かつ義骨がけん引移動によつ
て骨から抜き取ることができるように構成したこ
とを特徴とする。
本発明の義骨は上記ドイツ特許第837294号明細
書の改良であつて、骨組織に対する望ましい固定
作用および抜き取り可能性の両特性を併有してい
る。
義骨の溝の断面輪郭は高い骨組織−保持能力を
与える必要がある。上記ドイツ特許第837294号明
細書に記載されている技術と著しく相違して、本
発明における上記溝の輪郭は開放していないが、
しかし少なくとも部分的に狭められた部分を含ん
でおり、このために骨組織の発育を溝の底部に閉
じ込めることができる。この目的のために、断面
輪郭は曲線または円形、またはこれらの両タイプ
の組合せた形状にすることができ、弧を直線部分
で互いに連結することができる。この断面輪郭の
組合せにおいて、本発明の義骨の外面に形成され
る溝は縦方向に先細にし、換言すれば骨を埋込む
端と義骨を抜き取ることができるように保持する
端との間に僅かな円錐勾配（conicity）を有する
ようにする。本発明の有利な結果は比較的に小さ
い値の円錐勾配によつて得られる。１〜10％の勾
配が適当である。
本発明は義骨として作用できる、または骨の処
置に使用できるすべての種類の金属インプラント
に適用することができる。特に、ヒツプまたはひ
ざの義骨の場合に、および一般的方法においてス
テムの形状の部分を含む任意の義骨の場合に興味
ある結果が得られる。上記ステムは直線状をなし
ているか、またはある曲線を有しており、このた
めに固定される場合に骨の形によく適合すること
ができる。更に、ステムの外面は必ずしも正円筒
体にする必要がない。多くの場合に、ステムは、
特に材料強度の要件を満足させるために、ステム
の厚さを少なくともその上部において漸進的に厚
くするような形状にする。ステムの長さにわたつ
て延在するある溝、およびある他の溝は、上端か
ら延びる場合に、その末端まで延びずに、ステム
の外縁に導びくようにする。
他の観点において、本発明は一般的なロストワ
ツクス流し込み成形技術により義骨を製造する方
法を提供するもので、本発明は形成すべき義骨に
相当するワツクスパターンを形成し、このパター
ンに耐火材を鋳込んで耐火性型を形成し、この型
に液体金属を鋳込んで所望の義骨を形成する一般
的なロストワツクス流し込み技術による義骨の製
造方法において、耐火材を鋳込む前に、ワツクス
またはポリスチレンから形成しおよび最終義骨の
溝に相当する断面輪郭を有し、かつ一端から他端
に僅かな円錐勾配を有するロツドを前記ワツクス
パターンの溝に配置し、耐火性型に金属を鋳込ん
だ後、末端から上端に向つて細くした非円筒形状
の縦方向内面の溝を有する義骨を形成することを
特徴とする。
例えば、ステムからなる義骨の場合において
は、先づステムをワツクスで、軸の対して平行な
ステムの溝の周囲上に複製すべき義骨の寸法で形
成する。更に、形成すべき義骨の溝の長さおよび
一端から他端にわたる僅かな円錐勾配を有するロ
ツドを、例えばポリスチレンまたはワツクスから
作る。このロツドの断面輪郭は最終義骨の溝の断
面輪郭に相当させる。これらのロツドはステムの
溝に、特に接着（adhesion）によつて組立てる。
このようにして、形成すべき義骨のワツクスパタ
ーンを形成する。次いで、形成したワツクスパタ
ーンに既知のようにして耐火性被覆を設けて耐火
性型を形成し、予じめすべてのワツクスを除去し
た上記型に液体金属を鋳込んで最終義骨を形成す
る。
本発明の義骨を形成する好ましい方法は、形成
すべき義骨の横断寸法に関して僅かな余分のゆと
りを有する平滑な金属素材を、一般的に知られて
いるロストワツクス流し込み技術によつて形成
し、上記素材を所望の義骨の最終寸法になるまで
熱鍛造、次いで冷鍛造により連続的に処理し、前
記素材に放電加工を施して末端から上端に向つて
細くした非円筒形状の縦方向内面を有する所望の
断面輪郭の溝を形成するようにする。
上述する本発明の方法では、先づ平滑な外面を
有し、かつ形成すべき義骨の横断寸法に関して僅
かに余分のゆとりを有する、例えばステムのパタ
ーンをロストワツクス流し込み技術により作る。
ステムに関する具体的な例では、直径を約15mmと
し、および余分のゆとりを表面当り１mmにするの
が適当である。次いで、注型し放しの差材（as−
cast blanks）を熱鍛造して、また僅かに余分の
ゆとり（上述する例では約0.5mmにすることがで
きる）を有する中間構造体を作る。最終寸法を与
える最終寸法調整を冷鍛造によつて行う。平滑外
面を有するこの鍛造ステムにおいて、電気機械加
工技術により金属を除去して溝を形成する。この
目的のために、ステムの縦方向に移動してステム
に溝をカツトする工具を用いる。機械加工は異な
る輪郭を有する工具で連続プレスすることができ
る。経済的観点からの好ましい変形例では、単一
工具を一回のプレスに用いて溝の所望断面輪郭、
すなわち、骨組織が発育または生長する場合に骨
組織上に最適保持作用を与える輪郭を形成するよ
うにする。
上述する方法は、実際上、もつとも興味ある方
法である。事実、注型し放しの素材から出発する
場合には、熱および冷鍛造工程は義骨の機械的特
性を著しく向上することができる。電気機械加工
技術は機械的特性に主として関係し、本発明の要
件を満足する工具を含む単に必要とする通常の装
置を用いて行うことができる。
次に、本発明を大腿骨に挿入するのに適合する
義骨（ヒツプ義骨）に関して添付図面に基づいて
説明するが、本発明はこれにより制限されるもの
ではない。
第１および２図は大腿骨に挿入するのに適合す
る義骨を示している。この義骨は、一般に２つの
部分、すなわち、ステム１とくび部２とから構成
されており、このくび部２は便宜上「ネツク
（neck）」と称する。一例において、ステム１は
約200mmの長さおよび約15mmの横断寸法を有する。
第２図はステム１が断面において僅かに楕円形状
であることを示している。端部４は大腿骨の骨に
深く埋め込む端である。端部（基部端）３は第１
図に示すように形成され、最大強度を与える。ま
た、ステム１はキヤビテイ５および６を含んでい
る。
本発明において、ステム１は溝７を有してい
る。特に、中央部分の若干の溝はステム１の全長
にわたつて延びている。特に、上端部の近くまた
はキヤビテイ５および６の近くの他の溝は端部４
に延びていないが、しかしステムの相当する外縁
で終わつている。また、第１および２図から明ら
かなように、ステム１から延びるくび部２の垂直
平坦面８にも溝を設ける。平坦面８はくび部２の
一面だけに設けている。本発明の構成要件として
はステム１に形成する溝７および平坦面８に形成
する溝が、義骨の挿入後、骨組織の発育または生
長する場合に骨組織を効果的に保持できる断面輪
郭を構成する。第４および５図はこの適当な輪郭
の構造例を示している。第４図には、低または内
部溝表面９を画成する２個の隣接する突起７ａお
よび７ｂを示している。第４図に示すように内部
表面９は１０で示すように溝の間隔を狭めるよう
に外方に向つて傾斜する曲線で形成し、これによ
り内部表面９に狭い部分を形成する。
上記溝の内部表面の構造は固定作用および骨組
織保持能力を確実にする。第４図は溝の構造の一
部を拡大（約10倍）して示している。
第５図は２個の隣接する突起７ｃおよび７ｄの
変形構造を示している。溝の底部または空胴部１
１は上部において互いに接近するボス１２および
１３を有している。この構造において、望ましい
保持作用を確立することができる。
本発明の他の基本的要件としては、溝の断面輪
郭に関して、溝の縦方向の輪郭は円筒形状にしな
いで、先細にすることである。第３図に示すよう
に、溝７の内部表面は骨に深く埋め込む端部４か
らくび部２に隣接する端部３に向つて先細にす
る。実際上、上述するステム寸法（すなわち、長
さ200mm、直径15mm）において、端部４に近い溝
空胴部の横断寸法は、例えば1.5mmであり、また
端部３近くでは1.3mmである。この下方に向つて
広がる輪郭は、必要に応じて義骨の抜き取りを可
能とする。
抜き取る目的のために、１対のくぼみ１４（第
１図参照）をくび部２に設け、このくぼみに義骨
を抜き取るための工具を挿入して外科的処置を行
うことができるようにする。
第６図は第１〜５図に示すタイプの義骨のステ
ムを製造する方法を説明している。この方法で
は、一般的なロストワツクス流し込み技術を用い
る。また、第６図は形成すべき義骨の寸法で形成
するワツクスのステム１５を示している。このス
テム１５はその軸に平行する周囲溝１６を有して
いる。
第４および５図に示すと溝と同様の断面輪郭お
よび縦方向に先細した輪郭を有するポリスチレン
またはワツクスのロツド１７を形成する。このた
めに、端部１８におけるロツド直径は端部１９に
おける直径より大きくする。これらのロツドはワ
ツクスステムの溝１６に接着手段で所定の位置に
それぞれ離間して位置する。次いで、第６図に示
すようにして形成したワツクスパターンに既知の
ように耐火性材を被覆する。液体金属を耐火性型
に鋳込んで最終義骨を作る。
本発明の義骨は、外面が平滑で、かつ横断寸法
が形成すべき最終義骨の横断寸法に対して僅かに
大きいステムパターンをロストワツクス流し込み
技術によつて成形する方法により作るのが好まし
い。上述する形状（ステムの長さ200mmおよび直
径15mm）において、ワツクスパターンにおける余
分のゆとりは各側部において約１mm、すなわち、
全体で２mmにすることができる。次いで、金属ス
テム素材をかかる余分のゆとりで作る。次いで、
この素材を熱鍛造にして余分のゆとりを小さくし
た、例えば最終義骨に対して各側部当り約0.50mm
の余分のゆとりを有する中間構造体を作る。最終
寸法の調整は冷鍛造によつて行い、これによつて
義骨の機械的性質を著しく向上させる。
本発明の義骨の溝を設けた最終形状は電気機械
技術により金属を除去することによつて得られ
る。この加工手段を第７および８図に示す。第７
図は形成すべき義骨のステム２１の断面を示して
いる。ステム２１はその上部半部２１ａだけを露
出するように固定具２２に水平に保持する。縦方
向溝または溝空胴部２３は一対の電極２４および
２５を用いて形成する。各電極の作用端をステム
の上部半部２１ａにかぶせ、第７図に示すように
上部半部２１ａを電極によつて完全にかぶせる。
放電加工または電気機械加工の目的のために、電
極２４および２５を部分２１ａ（矢２６）に集中
するように近づけ、しかる後に２個の電極を部分
２１ａから離すように移動させる（矢２７）。次
いで、部材（ステム２１）を回転させ、同じ操作
をステムの下部半部２１ｂに施す。
第８図は電極素子２４および２５の構成部分を
拡大して示している。２個の隣接する突起２８お
よび２９は溝または溝空胴部３０で互いに分離し
ている。この例において、溝３０は互いに対向す
る円周３１および３２の弧の組合せから形成され
る輪郭を有している。溝３０の底は平坦面３３で
形成する。
銅から作られた電極素子３４は輪郭３１，３２
および３３を加工するように設計し、この目的の
ためにアーチ形部分３５および３６、および端部
３７から構成する。内部通路を電極素子３４に設
けて第８図に矢で示すように電解液の通路を形成
するようにする。このために、第８図から明らか
なように電極素子３４は主通路３９、２個の横通
路４０、軸通路４１および２個の他の横通路４２
を有する。電極素子３４の形状および電解液（例
えばブライン）の循環により、義骨ステムの金属
を突起２８と突起２９との間の溝３０の横方向お
よび縦方向において、かかる溝に対して望ましい
輪郭に従つて除去する。
上述する方法は本発明の一例について説明して
いるが、特に義骨の材料のタイプに適応して変え
ることができる。
このために、未加工の義骨または素材を適当な
寸法の円筒形状の棒材から熱鍛造によつて作るこ
とができる。熱鍛造は材料のタイプによつて多数
のプレスを必要とする。鍛造によつて高い機械的
特性を有する義骨が得られる。
上述する方法はクロム−コバルト鋼の如きステ
ンレス鋼、例えばHS21等級のステンレス鋼に対
してもつとも適当である。また、他の材料、特に
他の金属合金を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の義骨の正面図、第２図は第１
図の−線上の断面図、第３図は第１図の矢
の方向に見た溝の内部または空胴部の斜視図、第
４図は溝の断面輪郭を拡大して示した説明用線
図、第５図は変形溝の断面輪郭を拡大して示した
説明用線図、第６図は本発明の義骨を製造する方
法を説明するための線図、および第７および８図
は本発明の義骨を製造する他の好適な方法を説明
するための線図である。 １，２１……ステム、２……くび部、３……基
部（端部）、４，３７……端部、５，６……キヤ
ビテイ、７……溝、７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ……
隣接する突起、８……くび部２の垂直平坦面、９
……溝の底または内部表面、１０……曲線、１１
……溝の底部または空胴部、１２，１３……ボ
ス、１４……くぼみ、１５……ワツクスのステ
ム、１６……周囲溝、１７……ワツクスのロツ
ド、１８，１９……ロツド１７の端部、２１ａ…
…ステムの上部半部、２１ｂ……ステムの下部半
部、２２……固定具、２３……縦方向溝または溝
空胴部、２４，２５……電極、２８，２９……隣
接する突起、３０……溝または溝空胴部、３１，
３２……円周、３３……溝３０の底または平坦
面、３４……電極素子、３５，３６……アーチ形
部分、３９……主通路、４０……横通路、４１，
４２……軸通路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 骨に挿入および固定する細長いステム；前記
    ステムの基部端とは反対側の前記ステムの末端を
    骨に最初に挿入することによつて前記ステムを骨
    に挿入するための前記ステムの基部端における手
    段；および一般に前記ステムの縦方向に延びる前
    記ステムの突起−溝手段から構成され、前記突起
    −溝手段は(a)前記基部端に向けて幅を広くするよ
    うに先細にした多数の突起および(b)前記末端に向
    けて幅を広くするように先細にした前記突起間に
    形成した多数の溝からなり、前記突起および溝の
    断面輪郭を前記突起および溝が骨組織保持能力を
    与え、かつ義骨がけん引移動によつて骨から抜き
    取ることができるように構成したことを特徴とす
    る義骨。 ２ 少なくとも若干の前記突起の断面輪郭は、前
    記溝に隣接する狭い部分を少なくとも部分的に形
    成するようにした特許請求の範囲第１項記載の義
    骨。 ３ 前記突起の断面輪郭を曲線にした特許請求の
    範囲第２項記載の義骨。 ４ 前記突起の断面輪郭を円形にした特許請求の
    範囲第２項記載の義骨。 ５ 前記突起の断面輪郭が円形部分および非円形
    曲線部分の組合せを含む特許請求の範囲第２項記
    載の義骨。 ６ 前記突起の断面輪郭が前記曲線部分および円
    形部分を互いに連結する直線部分を含む特許請求
    の範囲第５項記載の義骨。 ７ 形成すべき義骨に相当するワツクスパターン
    を形成し、このパターンに耐火材を鋳込んで耐火
    性型を形成し、この型に液体金属を鋳込んで所望
    の義骨を形成する一般的なロストワツクス流し込
    み技術による義骨の製造方法において、耐火材を
    鋳込む前に、ワツクスまたはポリスチレンから形
    成しおよび最終義骨の溝に相当する断面輪郭を有
    し、かつ一端から他端に僅かな円錐勾配を有する
    ロツド１７を前記ワツクスパターンの溝１６に配
    置し、耐火性型に金属を鋳込んだ後、末端から上
    端に向つて細くした非円筒形状の縦方向内面の溝
    を有する義骨を形成することを特徴とする義骨の
    製造方法。 ８ 形成すべき義骨の横断寸法に関して僅かに余
    分のゆとりを有する平滑金属素材を一般に知られ
    ているロストワツクス流し込み技術によつて形成
    し、前記素材を所望の義骨の最終寸法になるまで
    熱鍛造、次いで冷鍛造により連続的に処理し、末
    端から上端に向つて細くした非円筒形状の縦方向
    内面を有する所望の断面輪郭の溝３０を有する縦
    方向突起２８，２９を放電加工により形成するこ
    とを特徴とする義骨の製造方法。 ９ 放電加工中、溝に相当する輪郭を有する２個
    の電極２４，２５を用いて少なくとも１回の降下
    集中運動する特許請求の範囲第８項記載の方法。 １０ 前記処理を、固定具２２に水平に保持する
    義骨ステム２１の半分の部分２１ａ，２１ｂに行
    う特許請求の範囲第８項または９項記載の方法。
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