JPH04117615U - 上腕骨移植片 - Google Patents

上腕骨移植片

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JPH04117615U
JPH04117615U JP1992001373U JP137392U JPH04117615U JP H04117615 U JPH04117615 U JP H04117615U JP 1992001373 U JP1992001373 U JP 1992001373U JP 137392 U JP137392 U JP 137392U JP H04117615 U JPH04117615 U JP H04117615U
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JP
Japan
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sleeve
shaft
humerus
humeral
graft
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Application number
JP1992001373U
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English (en)
Inventor
ロバートソン シエアラー ジヨン
シエリー フイリツプ
Original Assignee
ミネソタ マイニング アンド マニユフアクチヤリング カンパニー
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は脱臼の可能性のない肩部代替品を構
成する改良された上腕骨義肢を提供する。 【構成】 患者の上腕骨に対し関節窩のある義肢の頭部
１９を位置させる型式の上腕骨移植片１は、関節窩のあ
る義肢の頭部１９を受け入れるようになっているソケッ
トカップ３と、ソケットカップ３に連結された細長い軸
７と、細長い軸７を受け入れかつ細長い軸７を内部で回
転及び軸方向運動できるようにしまた患者の上腕骨内部
に挿入され固定されるようになっているスリーブ１１と
を具備している。

Description

【考案の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本考案は整形外科用移植片に関し、特に改良された３軸関節と脱臼に対し増大 された抵抗とを有する、拘束された肩関節代替品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
生れつき奇形の又は病気もしくは不慮の怪我により生じた骨の関節の恒久的な 復元が、生物適合性の材料で構成された人工移植片による関節の痛めた部分の取 替えによって達成されることが知られている。どのような取替え用関節も健康な 関節の自然の関節接合を模倣することが望まれる。
【０００３】 肩関節を取替える１つの方法は、自然の上腕骨頭部を取り去った後上腕骨の骨 髄導管の中に挿入されかつ保持されるようになっている、軸のある上腕骨義肢を 使用している。代替用関節の軸受け作用は、上腕骨義肢のボール端を受け入れる ようになっている球状の凹所を区画形成する関節窩のあるカップ移植片によって 行われる。上腕骨ボールの脱臼は柔かい組織構造と球状凹所の自然の安定性とに よって阻止される。このような移植片の実例はヨーロッパ特許第０２１６４８９ 号及び米国特許第４，１７９，７５８号に開示されている。しかし、関節窩のあ るカップの寸法は、さらに拘束された上腕骨ボールを収容するのに十分な深さの 関節凹所（ソケット）を確実に固定し又は広げるには骨の組織が不十分であるこ とが多いような寸法である。
【０００４】 この問題は、ソケットが上腕骨の基端部に配置されまた対応のボール関節接合 部が関節窩のつけられた隆起部から突出する“内側に折れ曲がる”ボール−ソケ ット構造の構想に通じるものであった。これは、より拘束された関節を得るため に関節窩から取り除く必要のある骨の量を減少させる。この上腕骨構成要素は、 上腕骨内の広げられた空洞の中に嵌まりかつ対応のソケットが配置されるテーパ つきシャフトからなっている。より広い範囲の運動がこの構造を用いることによ り可能となり、関節窩がその一部分である肩甲骨の移動自在の構造によって、さ らに可撓性がもたらされる。このような移植片の例はヨーロッパ特許第０１７７ ５０３号、米国特許第３，９１６，４５１号、米国特許第３，９７８，５２８号 及びイギリス特許第１４３８９５０号に開示されている。しかし、これらの移植 片は依然として正常な肩関節に比べた時運動の快適な範囲の著しい低下を示し、 移植片と骨との接触面に大きな弛める力を伝達することになる。
【０００５】 この型式のいかなる拘束関節も、その最小の厚さが製造する材料の機械的強度 により左右される頸部を介して関節窩に取付けられた、“捕えられた”ボールを 持たなければならない。この頸部はソケットの上腕骨に配されたリムと干渉し、 これが上腕骨の運動の範囲、特に上腕骨の十分な外転運動及び／又は回転に減少 を生じることになる。頸部が薄いほど干渉は少なくなり頸部が大きいほど運動の 範囲が多くなる。公知の移植片はこの干渉を上腕骨のソケットを曲げることによ り減少しているが、しかしこれはこのような余分の範囲を得るため並の運動を損 うことがわかっている。このソケットはまた拘束されるためにはボールの半球部 よりも多くを取巻きそれにより関節接合をさらに制限するようにしなければなら ない。
【０００６】 さらにまた、最もよく知られている肩部移植片は、緊密な押し嵌め、セメント 接合又はねじによる取付けによって、対応の骨の中に堅く固定される上腕骨構成 要素と関節窩構成要素の両方を必要とする。筋肉構造と周囲の組織とにより上腕 骨を長手方向軸線周りに完全に回転させる能力なしでは、腕は適切に又は快適に は前方平面に平行な平面上で水平面から垂直面に横方向に持ち上げることができ ない。腕は矢状縫合面上でのみ垂直面へ上昇でき、またこの時に腕全体のある種 の外転運動、すなわち横方向の運動をもたらすことが期待できる。この大きな運 動の範囲は公知の型式の拘束された肩部移植片の衝突が容易に起こりうることを 意味する。関節の“作動しない”部分は、上腕骨がこのような方向に激しく無理 に動かされたならば挺子作用又は移植片の損傷により、強制的な脱臼の潜在する 領域となる。
【０００７】 米国特許第４，９１９，６６９号は、少なくともその頭部を取替えるため上腕 骨に固定されるようになっている上腕骨部材を具備しまた実質的に長手方向軸線 に沿って上腕骨に固定しなければならない中空管状要素と円筒状ロッドとを具備 し、円筒状ロッドの上端が肩部関節を形成するため関節窩のある軸受表面と共働 するボールを担持し、また下端が前記管状要素の中に配置され、この管状要素と ロッドとが相互に対し摺動することができ、関節窩のある軸受表面が、肩甲骨に 形成された空洞の中に挿入されるようになっている固定要素と雌の半球面要素と を具備する関節窩のある部材からなり、この半球面要素が上腕骨部材の雄のボー ルと共働するような型式の、肩部義肢を開示している。
【０００８】 イギリス特許第２２２３１７２号は肩部義肢として用いるための関節構造を開 示しており、この肩部義肢は、上腕骨の一端に植え込まれる第１の部材と、肩甲 骨のソケットに植え込まれる半球状部材と、第１及び第２の部材に対しそれぞれ の軸線の周りに回動することのできる中間部材とを具備している。これらの軸線 は相互に傾斜され（好ましくは４５°の範囲の角度で）そして好ましくは中間部 材のある位置で交差する。
【０００９】
【考案が解決しようとする課題】
上腕骨義肢はここでは、改良された関節を有し脱臼の可能性を減少した肩部代 替品に用いるよう構成されている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
したがって、本考案によれば、患者の上腕骨に対し関節窩のある義肢の頭部を 位置させる型式の上腕骨移植片が提供され、この移植片は、 関節窩のある義肢の頭部を受け入れるようになっているソケットカップと、 該ソケットカップに連結された細長い軸と、 該細長い軸を受け入れるようになっているスリーブであって、該細長い軸をそ の内部で動かすことができ、患者の上腕骨内部に挿入されかつ固定されるように なっているスリーブ、 とを具備している。
【００１１】 上腕骨構成要素の細長い軸は好ましくは外側スリーブ内で回転運動ができ、ま たさらに好ましくは外側スリーブ内で回転及び軸方向運動ができる。
【００１２】 本考案の上腕骨移植片は２ユニットの内側に折れ曲がるボール及びソケット関 節の１つの構成要素を形成するようになっている。この上腕骨移植片のソケット カップは通常の関節窩のある義肢のボール端部を受け入れ完全な関節を構成する 。
【００１３】 内側に折れ曲がるボール及びソケット関節の組合せと上腕骨に対し上腕骨移植 片の軸が動くことのできることとは、公知の移植片と比べて特別の利点をもたら す。
【００１４】 上腕骨構成要素の軸をスリーブ内で回転させそれによりソケットカップを回転 できるようにすることは、固定の上腕骨移植片と比べて付加的な関節を提供し、 また上腕骨の運動の許される範囲を増大させまた肩甲骨補整の依存度を最小に減 少させることが知られている。普通の構造の肩部関節においては、上腕骨の回転 するボールはその幾何学的形状を変えることがなくまた固定された関節窩のある カップは、回転することができないので、いわゆる外転に対し固定された拘束を もたらす。
【００１５】 本考案の移植片を組込んだ肩関節は正常の肩関節の自然の３軸関節接合を再生 することができる。別体の軸とスリーブとの組合せは、連続運動のより大きな範 囲を保証するばかりでなくまた公知の関節窩−上腕骨の肩部代替品の本来の剛性 をなくすことにより激しい脱臼に対する防護手段としての作用をする。好ましく は軸は外側スリーブ内部で軸方向の運動ができ上腕骨の分離を吸収し、それによ り例えば手もしくは肘のわん曲部で重量物を担持する時に経験するような、又は 転倒時のような、潜存的な脱臼しようとする力から関節を保護する。
【００１６】 ソケットカップと軸は好ましくはチタニウム又はチタニウム合金で形成される が、しかし他の適当な生物適合性材料、例えばビタリウム又はステンレス鋼のよ うな、鍛造又は鋳造のコバルトクロム合金を用いることもできる。通常は、ソケ ットカップと軸とは一体に形成される。この移植片はソケットカップと軸との間 に介在されたカラーを含み、このカラーはスリーブの端部に当接しカラー自身を スリーブの中に押し込み回転の損失が生じることがないような寸法となっている 。
【００１７】 ソケットカップは一般に、プラスチック材料の内張りが嵌められそれにより関 節窩構成要素のボール部分を受け入れるための球状軸受表面を得るようにする凹 所を区画形成する半球状殻体を具備している。ソケットカップは軸の長手方向軸 線に対しある角度をなして傾斜され、ソケットカップの上方リップ部と関節窩構 成要素の頸部との間の干渉を最小にするようになっている。最大約４５°までの ソケットカップの直径を含む平面と軸の長手方向軸線との間の任意の角度が用い られるが、ソケットカップは好ましくは２０°から４０°の角度に傾斜される。
【００１８】 軸は外側スリーブ内に嵌められそれにより軸が回転するのが妨げられず好まし くは軸方向の移動ができるようにする。軸は通常は円筒体の又はテーパーのつい た細長い部材として形成されスリーブが相補的な穴を有するようにしている。テ ーパーつき軸は一般に１５°までの、典型的には約５°のテーパーを有している 。軸とスリーブの穴とは共に正確に形成され義肢の望ましくない横方向の運動を 全て阻止するようになっている。軸はまた十分な長さを有し正常時の上腕骨の引 き離される条件のもとでスリーブのシャフトから脱出するのを防止するようにな っている。
【００１９】 移植片のスリーブは、スリーブの外形と構造を決定する、患者の上腕骨の広げ られた骨髄空洞の中に挿入されるようになっている。また、スリーブは所定位置 にセメントで接合され又はねじで固定することができ、移植片を所定位置に固定 する作用をする骨組織の成長を受け入れることのできる取付け表面が形成された 生物適合性材料のスリーブを構成するのが好ましい。この構造は骨組織に有害な 作用を有することがわかっているセメントの必要をなくする。しかし、組織の成 長を促進することのできるある種の生物適合性材料は必らずしもスリーブ内での 軸の効率的な回転をするのに最適の材料とは限らない。したがって、１つの移植 片は単一のスリーブを組込むことができるが、内側スリーブと外側スリーブの組 合せを用いそれにより異なった特性を有する内側表面と外側表面を有する単一の スリーブを構成する問題をなくするのが好ましい。２つのスリーブを用いること により、チタニウムのような適当な生物適合性材料の外側スリーブと、軸の回転 中の摩擦と磨耗を減少することのできる材料の内側スリーブとを構成することが できる。好ましい組合せは、チタニウム又はチタニウム合金の軸とポリエチレン のような高密度プラスチック材料で形成された内側スリーブとからなっている。 軸はまた、例えば精密研磨及び／又は非粘着性摩擦防止材料による被覆によって 、摩擦を減少するように処理することができる。軸が自由に動く、好ましくは内 側スリーブの中で回転できることが必須であるけれども、内側スリーブは独立し た運動ができず効果的な関節作用ができるようにすることが望まれる。これは、 外側スリーブの内側表面を（そして任意に内側スリーブの外側表面を）粗くする ことにより、例えばブラスティングによって、これらのスリーブの相互の接着を 増大することにより、行われる。このほかに、内側及び外側のスリーブは１つ又 は複数の相互に係合するリブとストッパを設けることができる。
【００２０】 他の実施態様においては、内側のプラスチックスリーブが移植片の軸に（相補 的な表面をざらざらにすることにより）固く取付けられ、軸と内側スリーブの複 合体が外側スリーブ内部で回転できるようにする。
【００２１】 上腕骨組織に接触する外側スリーブのこれらの領域を処理し、骨組織の成長を 受け入れることのできる取付け表面が得られるようにすることが好ましい。骨と スリーブの相互作用はスリーブを上腕骨の広げられた空洞の中にセメントなしで 接着できるようにする。現存する移植片の表面を変えることにより又は外側表面 層の被覆によりこのような取付け表面を設ける技術は当該技術では公知である。 しかし、放電加工（スパーク浸食）を用い取付け表面を形成することが好ましい 。
【００２２】 移植片が多く作られるチタニウム又はその合金のような金属が、これらの取付 け表面を形成するために用いられる工程条件のもとで浸食作用を受けやすく疲労 応力を与えることができる。本考案に用いられる外側スリーブを処理することに より、ソケットカップと軸の構成要素によりもたらされる移植片の主要な機械的 強度は影響を受けないようになる。
【００２３】 外側スリーブは金属−セラミック又は金属−プラスチック複合体のような均質 な材料又は均質な複合体からなるものとすることができる。このスリーブはまた ヒドロキシアパタイト又は他の公知の骨成長刺激剤で被覆することができる。
【００２４】
【実施例】
本考案は添付図面を参照して以下に記載される。 図１を参照すると、上腕骨移植片１は内側スリーブ９と外側スリーブ１１の内 部に配された一体のソケットカップ３とカラー５と細長い軸７とからなっている 。軸と内側スリーブと外側スリーブとは相互に相補的に嵌まり合うような形状に 作られ、軸は内側スリーブ９の内部で回転可能でありまた軸方向に移動可能であ る。外側スリーブ１１は内側スリーブと係合し内側スリーブの回転を阻止するよ うにしている。移植片は、挿入する前に取り除かれた患者の自然の上腕骨の頭部 と取替えるのに用いられる。上腕骨頭部を取り除く方法、上腕骨を処理する方法 及び移植片の取付け方法は当該技術において公知である。内側スリーブ９を除き 、移植片は好ましくはチタニウム又はチタニウム合金で構成され、内側スリーブ はポリエチレンのような高密度のプラスチック材料からなっている。ソケットカ ップ３は軸７の基部に配設され、軸の長手方向軸線に対し３０°の傾斜を有し、 プラスチックのカップ内張り１３を含んでいる。取付けられた内張りの内側表面 は関節窩構成要素（図示しない）の寸法に正確に一致している。
【００２５】 軸７は内側スリーブ９内で回転運動（矢印Ａで示される）と軸方向運動（矢印 Ｂで示される）をし、上腕骨の回転及び／又は肩関節に必要とされる再配置を補 償することができるようにする。典型的には、この軸方向運動は１cmから３cmの 範囲である。軸は本来の位置での構成部品の正常の引き離し作用のもとでの関節 の脱臼を防止するのに十分な長さを有している。軸が取付けに続いて内側スリー ブの中に埋まるのを防止するため、軸にはカラー５が設けられる。
【００２６】 本考案の上腕骨移植片を組込んだ代替肩関節の関節接合部が図２，３及び４に 示されている。この肩関節は、頭部１９、頸部２１及び本体２３からなる関節窩 義肢１７と上腕骨移植片１との内側に折り曲がるボールソケット構造である。移 植片のソケットカップ３とカラー５と細長い軸７だけが図示され、スリーブは肩 関節の自由の回転を図示するため省略されている。ソケットカップ３は軸７の長 手方向軸線に対し３０°の角度で傾斜している。
【００２７】 図２から、この肩関節は前方平面上で少なくとも１６６°の十分な横方向の外 転ができる。これは、ほぼ水平に保持された伸ばされた右腕（すなわち肩の高さ ）で生じる運動と均等である。公知の関節窩のある上腕骨移植片に期待されるよ うに、関節を挺子作用で離間させるよりはむしろ図３に示すような、この腕がさ らに垂直面に向って外転されるとき、軸７は矢印Ｃで示す関節窩のある頭部１９ の周りだけでなくまた矢印Ａで示すようにスリーブ自体の内部においても関節作 用が自由にできる。これは外転（及びこれに続く内転）の全角度にわたって円滑 かつ連続した変移ができるようにする。ソケットカップ３のリップと関節窩のあ る頸部２１との間の接触によって生じる運動にとって公知の肩関節の制限はした がって、軸７のスリーブ内での独立した回転によって補償される。
【００２８】 水平な腕の位置の各側１４°の潜在的な不作動領域は、肩甲骨の軽微な運動に よって意識しないで補償されるのに十分である。これに代え、カップ角度に対す る３０°よりも４０°のより険しい傾斜はまた、上腕骨構成要素の同時の２軸回 転が起きたとき（肩甲骨が完全に動かなくなったことが想像される）に経験する ような腕のわずかの前方又は後方への回転を補償する。
【００２９】 図４を参照すると、最大の内転が正規の肩関節と同じに良好であり、約１６° で、胸部を横切る右腕で左側の肩甲骨に触れる（肩甲骨補整）のと均等の内転が 可能である。このように、本考案の移植片を組込んだ肩代替品は患者の正常の筋 肉と肩甲骨の機能に応力を加えないことがわかる。
【００３０】 図１に矢印Ｂで示されるスリーブ９内での軸７の軸方向の運動は上腕骨の分離 を吸収しそれにより関節の潜在的な脱臼させる力をなくする。例えば、重量物が 担持されたならば、脱臼をひき起こすような力は、上腕骨移植片を介して関節窩 のある義肢に直接伝達されず、軸とソケットカップに対する上腕骨の運動ができ それにより肩と腕の筋肉が荷重の圧力を引き受けるようにする。
【００３１】 スリーブ９内で軸７が運動できることは、この運動が上腕骨による肩代替品の 整列の軽微な不精密さを容易に補償できるため、関節窩のある上腕骨による肩代 替品の整列の重要性を減少するという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本考案の上腕骨移植片全体の垂直断面図であ
る。
【図２】図１の移植片を組込んだ肩関節の概略図でこの
代替関節の改良された関節接合部の前方平面上での横方
向の外転作用を示す（移植片のスリーブは明瞭のため省
略されている）図である。
【図３】図２の肩関節の、図２の状態からさらに外転し
た状態を示す図２と同様の図である。
【図４】図２の肩関節の内転の状態を示す図２と同様の
図である。
【符号の説明】
１…上腕骨移植片 ３…ソケットカップ ５…カラー ７…軸 ９…内側スリーブ １１…外側スリーブ １３…内張り １５…リップ １７…関節窩つき義肢 １９…頭部 ２１…頸部 ２３…本体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 フイリツプ シエリー イギリス国，サウス ヨークシヤー，ヘラ ビー，スリーエム オーソテク リミテイ ド（番地なし)

Claims (3)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項１】 関節窩のある義肢の頭部を患者の上腕骨
    に対し位置させる型式の上腕骨移植片であって、該上腕
    骨移植片が、前記関節窩のある義肢の頭部を受け入れる
    ようになっているソケットカップと、該ソケットカップ
    に連結された細長い軸と、該細長い軸を受け入れるよう
    になっているスリーブであって、該スリーブ内で前記細
    長い軸が回転及び軸方向運動ができるようにし、患者の
    上腕骨内部に挿入されかつ固定されるようになっている
    スリーブ、とを具備している上腕骨移植片。
  2. 【請求項２】 ソケットカップと細長い軸との間に介在
    されるようになっているカラー部分をさらに具備し、該
    カラー部分が前記スリーブの穴の寸法より大きい寸法を
    有し、さらにまた前記細長い軸と外側の金属スリーブと
    の間に介在するプラスチック材料の内側スリーブを具備
    し、前記細長い軸が該内側スリーブ内で動くことができ
    るようにしている請求項１に記載の移植片。
  3. 【請求項３】 ソケットカップの直径を含む平面が軸の
    長手方向軸線に対し２０°から４０°の角度で位置して
    いる請求項１に記載の移植片。
JP1992001373U 1991-01-17 1992-01-17 上腕骨移植片 Pending JPH04117615U (ja)

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