JPH0515294Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、整形外科医療に用いられる人工関節
に関するものである。

〔従来の技術〕

人体の関節は、二本の骨が相対して構成されて
おり、これらが相接する各々の関節面には軟骨が
あつて、複雑な運動を可能としている。従つて、
例えば、骨肉腫や変形性関節症などのため、その
動きを失つた関節に再び運動性を与えるには、疾
患部分を切除し、そこに滑り易い代替物を配して
機能復元してやらねばならない。この機能復元に
用いられるのが人工関節であつて、これら人工関
節には、疾患部分を切除した後の生体骨に接合・
補充される人工骨部と、相対する関節骨と接して
滑る関節面を備えた人工軟骨とが必要とされる。

このような人工関節においては、生体骨に接合
される人工骨には、強度および生体骨との親和性
が求められことより、チタン合金やCo−Cr合金
等の金属材料、アルミナや燐酸カルシユウム系の
バイオグラス、カーボンやジルコニア等のセラミ
ツクスなど種々の硬質材が用いられ、一方、相対
する関節骨と接する人工軟骨には、衝撃が緩和で
き摩擦摩耗に強いことが要求されることより、従
前より一貫して、高密度ポリエチレン（HDP）
が用いられている。

そして、これら異なる特性の人工骨と人工軟骨
とは、その使用に際して離脱することのないよう
に、互いに強固に連結させることが必要であり、
例えば、Howmedica社製の人工膝関節の例で
は、その説明断面図である第２図ｂ示すように、
生体骨に挿入して接合される基幹部２１ａを備え
る金属製の人工骨２１の関節側面上に設けられた
凹部に、上部に関節面を形成した高密度ポリエチ
レンからなる人工軟骨２２の下端部を挿入し、人
工骨２１の上端縁部に設けられた複数の把持爪２
１ｂを、人工軟骨２２の下端部側面に向けて強制
的に曲げ込み、これら把持爪２１ｂによつて人工
軟骨２２を拘持することで、その説明斜視図であ
る第２図ａに示すように、両者を強固に連結して
一体化させている。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかし、上述した従来の人工膝関節のように、
その人工骨と人工軟骨とが強固に連結一体化され
ていると、歩行運動による長期の繰り返し摺動と
荷重の負荷によつて人工軟骨に摩耗が生じた場
合、該人工軟骨のみを取り外して交換することが
困難となり、これと連結された人工骨部をも生体
骨から取り外すことが必要となる。ところが、こ
れら人工関節の人工骨は、生体骨と単に外科的手
段で組合わされるのではなく、これらの間に骨セ
メントやバイオガラス等を用いることで半永久的
な接合がなされるので、その人工骨を取り外すた
めには、接合部周囲の生体骨の一部切除を伴うと
いう、患者にとつては非常に不具合な事態を招
く。

ここで、これらの間をボルトやネジ等の締結手
段によつて着脱可能に連結しておき、必要に応じ
て、人工骨から人工軟骨を取り外して交換できる
ようにすれば、上記の問題が解消できるとの観点
には、誰でも容易に想達し得る。

しかし、その関節運動に際して、複雑な応力を
受ける軟質材からなる人工軟骨と、これをバツク
アツプする硬質材からなる人工骨とを、すなわ
ち、その機械的および応力伝達特性が大きく異な
る人工軟骨と人工骨とを、ボルトやネジ等の通常
の締結手段にて連結した場合、関節の運動によつ
て人工軟骨に負荷される繰り返し応力が、締結手
段の人工骨部位と人工軟骨部位とで異なつて伝わ
り、これら締結手段に緩みを発生させ易く、長期
間使用していると、締結手段が所定位置から逸脱
したり、人工骨と人工軟骨との間にズレが生じた
りして、周辺の生体に予測外の損傷を与えたり、
特に関節部で集中する神経に損傷を与えるという
重大な事故を引き起こしたりする危険性がある。

従つて、これら人工関節の人工骨と人工軟骨と
を着脱可能に連結するについては、長期に使用し
ても連結手段に緩みが生ぜず、しかも、必要に応
じて容易に分離できるという相反する要求を満足
する構成を具備する必要があり、未だ信頼に足る
ものが実用化されていないのが現状である。

本考案は、上記問題点に鑑み、人工骨と人工軟
骨との連結と、その連結のための連結部材の位置
を、長期の使用に耐えて確実かつ安全に維持し
得、しかも、必要に応じて人工軟骨のみを簡単に
取り外して交換することのできる人工関節の提供
を目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本考案は以下の構
成としている。すなわち、本考案に係る人工関節
は、金属ないしはセラミツクス等の硬質材からな
り、生体骨に連結せしめられる人工骨と、該人工
骨の関節側面上に取着された高密度樹脂等の軟質
材からなる人工軟骨とを備えてなる人工関節にお
いて、前記人工骨が人工軟骨との当接面に凹部を
有する一方、前記人工軟骨が人工骨との当接面に
人工骨の凹部に嵌入する凸部を有し、かつ、人工
骨凹部の両側壁部と該凹部に嵌入した人工軟骨凸
部とを貫通して設けられた締結孔内に配され、該
締結孔の人工軟骨凸部の貫通長さよりその長さが
長い圧縮力負荷ロツドを介して、人工軟骨と人工
骨とが連結されると共に、この圧縮力負荷ロツド
が、人工骨凹部の両側壁部の締結孔内それぞれに
配された締付ネジよつて、軸方向両側より締め付
け固定されたものである。

〔作用〕

上記構成を具備する本考案の人工関節において
は、人工骨の関節側面上に設けた凹部の両側壁部
と、該凹部に嵌入させた人工軟骨の凸部とを貫通
する締結孔内に、該締結孔の人工軟骨凸部の貫通
長さよりその長さが長い圧縮力負荷ロツドを配す
るので、この圧縮力負荷ロツドを介して、人工骨
部と人工軟骨部とを着脱可能に連結し得る。

また、圧縮力負荷ロツドは、人工骨凹部の両側
壁部の締結孔内それぞれに配された締付ネジよつ
て、軸方向両側より締め付け固定するので、その
両端部を人工骨凹の両側壁部の締結孔内それぞれ
に位置させて、該圧縮力負荷ロツドを介する人工
骨と人工軟骨との連結を確実なものとし得る。

一方、人工骨凹部の両側壁部の締結孔内それぞ
れに配された締付ネジは、圧縮力負荷ロツドを両
側から締め付けて、該圧縮力負荷ロツドに軸方向
の圧縮応力を負荷させておくことにより、この圧
縮力負荷ロツドから常時一定の軸方向の反力を受
けるので、これら締付ネジと連結される硬質材か
らなる人工骨との間に所謂ダブルナツト効果を得
て、人工骨凹部の両側壁部の締結孔に、緩みが生
じないように強固に固定させ得る。

また、使用に際して硬質材からなる人工軟骨に
負荷される応力は、直接的には、該人工軟骨をバ
ツクアツプする人工骨と圧縮力負荷ロツドとに伝
わり、圧縮力負荷ロツド両側の締付ネジに対して
は、該圧縮力負荷ロツドに圧縮応力を付与した結
果の反力として伝播されるので、この反力による
所謂ダブルナツト効果を助長するのみで、これら
締付ネジに緩みを生じさせることがない。

なお、圧縮力負荷ロツドとして用いられる材料
としては、同じ圧縮応力負荷でもその変形を大き
くでき、締付ネジに作用する反力を大きくするこ
とができることより、例えばチタンやチタン合金
等のような、弾性率の小さな材料が望ましい。

また、圧縮力負荷ロツドの長さは、締結孔の人
工軟骨凸部の貫通長さを超える両端部が、人工骨
と人工軟骨との連結に要する設計強度を確保する
に必要充分な量をもつて人工骨凹の両側壁部の締
結孔内それぞれに位置し得る長さに設定される。

〔実施例〕

以下に、本考案の実施例を図面を参照して説明
する。

第１図は、本実施例の人工関節を示す正断面図
である。なお、本実施例の人工関節は、罹患した
脛骨関節に代替して用いられるものである。

第１図において、１は人工骨であつて、該人工
骨１は、チタン合金からなり、上部に盤状の受圧
部１ａを設け、下部に生体脛骨内に挿入して接合
される捍状挿入部１ｃを設けたものである。

また、該人工骨１の受圧部１ａの上面中央部に
は、円柱状の凹部１ｂが設けられてあり、一方、
その捍状挿入部１ｃ表面は、生体脛骨との接合を
確実なものとするために粗面化されてある。

２は人工軟骨であつて、該人工軟骨２は、超高
分子量の高密度ポリエチレンからなり、その上部
には、相対させられる大腿骨の関節面形状と対応
する形状の関節面部２ａが形成されてあり、一
方、その下面中央部には、人工骨１の凹部１ｂに
嵌合する結合用の凸部２ｂが設けられてある。

ここで、人工骨１の上面と、人工軟骨２の下面
とは互いに蜜に当接する形状とされてあり、これ
らを組合せたとき、人工軟骨２の関節面部２ａに
負荷された応力を人工骨１に確実に伝え得るもの
とされてある。

３は締結孔であつて、該締結孔３は、人工骨１
の凹部１ｂを形成する両側壁部と、該凹部１ｂに
嵌入された人工軟骨２の凸部２ｂそれぞれを横方
向に貫通して設けられてなり、その両端を人工骨
１の上部両外側に開口させている。また、該締結
孔３の両開口部側に位置する人工骨１部の内径面
それぞには雌ネジ１ｄ，１ｅが設けられてある。

４は圧縮力負荷ロツドであつて、該圧縮力負荷
ロツド４は、弾性率の低い純チタンからなり、そ
の外径を締結孔３の内径より僅かに小さく、長さ
Ｌを締結孔３の人工軟骨２の凸部２ｂの貫通長さ
ｌより長くした棒状体で、締結孔３内に、人工軟
骨２の凸部２ｂを貫通して挿入配置されてある。

また、該圧縮力負荷ロツド４の人工軟骨２の凸
部２ｂを越える両端部は、人工骨１部の締結孔３
内にそれぞれ位置させられてあり、この圧縮力負
荷ロツド４を介して、人工骨１と人工軟骨２とが
着脱可能に連結されるのである。

５および６は締付ネジであつて、これら締付ネ
ジ５，６は、人工骨１のチタン合金よりやや硬度
の高い種別のチタン合金からなり、締結孔３の人
工骨１部の内径面に設けられた雌ネジ１ｄ，１ｅ
それぞれにねじ込んで配され、これらの間の締結
孔３内に挿入された圧縮力負荷ロツド４を、その
軸方向両側より締め付けて、所定位置に固定する
ものとされてある。

このように構成された本実施例の人工関節にお
いては、締結孔３内の圧縮力負荷ロツド４を、両
側の締付ネジ５，６で締め付けて所定位置に固定
するに際し、これら締付ネジ５，６による締め付
け力を高めて、圧縮力負荷ロツド４に軸方向の圧
縮応力を負荷させておくことで、これら締付ネジ
５，６自身が、圧縮力負荷ロツド４から常時一定
の軸方向の反力を受け、この反力によつて、人工
骨１に設けた雌ネジ１ｄ，１ｅとの間に所謂ダブ
ルナツト効果を得て、長期に緩みを生じることな
く圧縮力負荷ロツド４を所定位置に固定し、該圧
縮力負荷ロツド４に、人工骨１と人工軟骨２とを
連結する役割を確実に果たさせることができる。

また、その使用に際して人工軟骨２に負荷され
る応力は、直接的には、該人工軟骨２をバツクア
ツプする人工骨１と、該人工軟骨２の凸部２ｂを
貫通する圧縮力負荷ロツド４とに伝わり、圧縮力
負荷ロツド４の両側に配された締付ネジ５，６に
対しては、該圧縮力負荷ロツド４に圧縮応力を付
与した結果の反力として伝播されるので、この反
力による所謂ダブルナツト効果を助長するのみ
で、これら締付ネジ５，６に緩みを生じさせるこ
とがないので、人工軟骨２に負荷される長期の繰
り返し応力に影響されることなく、人工骨１と人
工軟骨２との連結を、確実に維持し得て、用いる
患者の運動を安全なものとし得る。

そして、長期の使用によつて、人工軟骨２の関
節面部２ａに摩耗が生じた場合、その人工骨１の
側方から締付ネジ５，６と圧縮力負荷ロツド４を
抜き取ることで、人工骨１と人工軟骨２との連結
を解除して、該人工軟骨２のみを容易に取り外し
て交換することができ、用いる患者の負担を軽減
することができる。

なお、本実施例においては、人工骨にチタン合
金を用いたが、これは、強度および生体骨との親
和性が適するものであれば、〔従来の技術〕の項
に述べた如く種々の材料を用いることができる。

また、圧縮力負荷ロツドには純チタンを用いた
が、これも人工骨と同様に、その他種々の材料を
用いることができる。但し、同じ圧縮応力負荷で
もその変形を大きくできて、締付ネジに作用する
反力を大きくすることのできる弾性率の小さな材
料を用いられることが望ましい。

〔考案の効果〕

以上に述べたように、本考案に係る人工関節
は、人工骨と人工軟骨との連結と、その連結のた
めの連結部材の位置を、長期の使用に耐えて確実
に維持し得て、用いる患者の運動を安全なものと
することができ、しかも、必要に応じて、人工軟
骨のみを簡単に取り外して交換し得て、用いる患
者の負担を軽減することができる、その実用効果
の大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例の人工関節を示す正断
面図、第２図ａおよび第２図ｂは従来の人工膝関
節の説明図である。 １……人工骨、１ｂ……凹部、２……人工軟
骨、２ｂ……凸部、３……締結孔、４……圧縮力
負荷ロツド、５，６……締付ネジ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 金属ないしはセラミツクス等の硬質材からな
   り、生体骨に連結せしめられる人工骨と、該人工
   骨の関節側面上に取着された高密度樹脂等の軟質
   材からなる人工軟骨とを備えてなる人工関節にお
   いて、前記人工骨が人工軟骨との当接面に凹部を
   有する一方、前記人工軟骨が人工骨との当接面に
   人工骨の凹部に嵌入する凸部を有し、かつ、人工
   骨凹部の両側壁部と該凹部に嵌入した人工軟骨凸
   部とを貫通して設けられた締結孔内に配され、該
   締結孔の人工軟骨凸部の貫通長さよりその長さが
   長い圧縮力負荷ロツドを介して、人工軟骨と人工
   骨とが連結されると共に、この圧縮力負荷ロツド
   が、人工骨凹部の両側壁部の締結孔内それぞれに
   配された締付ネジよつて、軸方向両側より締め付
   け固定されていることを特徴とする人工関節。