JPH05184612A - 自然の関節の置換のための人工関節とくにひざ人工関節 - Google Patents

自然の関節の置換のための人工関節とくにひざ人工関節

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JPH05184612A
JPH05184612A JP4180575A JP18057592A JPH05184612A JP H05184612 A JPH05184612 A JP H05184612A JP 4180575 A JP4180575 A JP 4180575A JP 18057592 A JP18057592 A JP 18057592A JP H05184612 A JPH05184612 A JP H05184612A
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    • A61F2/02—Prostheses implantable into the body
    • A61F2/30—Joints
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    • A61F2/3868—Joints for elbows or knees with sliding tibial bearing

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 構造簡単で、永持ちする人工関節用骨頭部を
得ることである。 【構成】 人工骨頭の頸骨部（１９）と適合する支承面
（２１）を保持する連結要素（１３，１３ａ，１３ｂ）
が動けるようにするために、曲げられていて、終端部が
拡げられている案内トラック（３５）の中で連結要素は
滑ることができる。連結要素は、案内トラック溝の最も
狭い中央部の中に、最小の間隙および遊びではめ込ま
れ、しかも、案内溝の拡げられた端部領域のために限ら
れたねじれ動きと滑り動きを可能にされる。希望によ
り、案内トラック−リブの位置を逆にできる。連結要素
は滑り面の上で滑り、たとえば鳩の尾のようなインター
ロック連結により保持できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、関節用の人工装置に関
するものであり、更に詳しくいえば、係止部分すなわち
取りつけ部分と少なくとも１つの回転関節部分を含み、
かつ関節を形成する骨の１つ、たとえば大腿骨、へ固定
されるようにされた第１の人工骨部と、取りつけ要素す
なわちステムを含み、頸骨へ取りつけられるようにさ
れ、滑り表面を形成された第２の部分とを有し、複雑な
関節、とくにひざ関節用の人工装置に関するものであ
る。前面と背面の方向の間で滑ることができる中間部す
なわち中間要素が設けられる。中間部分は、第１の部分
の適当な部分に関連して、回転できるような形にされ
る。
【０００２】
【従来の技術】エンドプロステティックス（ｅｎｄｏｐ
ｒｏｓｔｈｅｔｉｃｓ）の問題に対して、安定な骨移植
関節の交換しないですむ保守を行えるようにし、非常に
長期間、理想的には移植から患者すなわち人工装置の装
着者の死まで、もつ多くの解決策が提案されている。そ
のような生涯にわたって使用できる移植を妨げる主とし
て２つの要因がある。そのうちの１つは、骨と移植され
たものとの間の境界面が、大きさと向きが変化する可変
力を受けることである。とくにせん断力が含まれる。別
の要因は、組織の生物学的反応と骨が劣化することであ
る。とくに体外物質に対する反応と、移植自体からの削
り落とされた粒子に対する反応である。
【０００３】関節の長い寿命、とくに移植された関節の
寿命は、種々の人工部品の間の境界面およびそれの滑り
面にかかる可変力を小さくすることによって、延ばすこ
とができる。滑り面の摩耗はできるだけ小さくせねばな
らない。種々の解決策が提案されているが、それらの必
ずしも全てを同時に適用できるものではない。関節の全
ての技術面について考えるだけでは十分でなく、解剖学
的および生理学的に変化できる諸条件について考察せね
ばならない。関節において起こる複雑な運動、とくにひ
ざ関節のような複雑な関節において起こる運動のため
に、特定の部分に応用できる対立する解決策の間で妥協
すること、および一生涯にわたる信頼性という全体的な
目標を達成することが困難にされる。
【０００４】それぞれ、こする滑り部分にかかる単位面
積当たりの圧力を低くすることにより、滑り軸受けに生
ずる摩耗，摩減を減少できることが良く知られている。
表面に加えられる圧力、およびその結果としての軸受け
の摩耗は、２つの滑り要素の接触面が小さい時は小さ
い。その接触軸受面は滑り面をできるだけ広くし、実効
的に適合する滑り面を形成することにより、広くでき
る。そのような軸受けの典型的な例が図１に示されてい
る。この図１にはまっすぐな滑り軸受けの略図が示され
ている。また、図２にはヒンジ関節すなわち球関節の略
図が示されている。図１の滑り軸受けは、原理的には、
係合面が有限の半径を有するようなヒンジすなわち球関
節と考えることができる。しかし、摩耗が最小であると
いう共通の特性にもかかわらず、基本的な違いがある。
すなわち、図１に示す滑り関節は自由に並進運動する
が、回転軸線は有しない。他方、ヒンジすなわち球関節
は回転軸線を有するが、並進運動は制約される。この結
果として外力に関する関係が異なることになる。
【０００５】図１を再び参照する。斜め上からＦ１のよ
うな力が加えられる結果として、その力の水平成分のた
めに滑りヘッドが横へ移動する。力のその水平成分は滑
り関節の下側の部分には何の作用も及ぼさない。力Ｆ１
に類似する力がヒンジすなわち球関節へ加えられた時に
は（図２参照）、関節を回転させることなしに関節を通
る。しかし、その力の水平成分は望ましくないせん断力
を生ずる結果となる。関節の上側部分が振り子のように
前後に振動したとすると、そのせん断力は向きを連続し
て変える。最も簡単には、ヒンジ関節は回転運動するこ
とが有利である。しかし、その回転運動は、境界面にお
ける並進運動をできないこと、およびせん断力が生ずる
こと、という欠点を受けることにより得られる。
【０００６】人体の関節が純粋なヒンジ関節または純粋
な滑り関節であることはまれである。通常は、およびと
くにひざ関節は両方の関節の組合わせである。回転運動
と並進運動を互いに重ね合わせることができる。それら
の運動を組合わせることができるようにするためには、
ヒンジ関節を開く必要がある。すなわち、滑り表面同士
の適合性を減ずる必要がある。図３のものは接触面が減
少させられる。しかし、そうすると表面圧力が大幅に増
大し、したがって関節の摩耗が大幅に増大する。滑り面
における関節のヘッドの並進運動を反復することにより
その摩耗が更に増大する。ほとんど点接触、および、最
良でも多少線接触であるために、および表面圧力が非常
に高くなるために、それぞれの関節部分に加えられるも
み作用によって、下側の関節部分すなわち関節部品の材
質が疲労させられることになる。要素が適合しない位置
は、境界面におけるせん断力の発生を必ずしも阻止する
ものではない。境界面で滑り面がもち上げられると、純
粋なヒンジ関節または純粋な球関節で生ずる力に類似す
る力が生ずる結果になる。この結果として、境界面にお
けるせん断力が増大して摩耗が増加する。これはこの種
の全ての人工器官に望ましくない作用を及ぼす。
【０００７】中間要素を用いることにより、滑り関節の
部品と球関節の部品が２つの異なる平面上にあるよう
な、滑り関節と球関節の組合わせを用いることが提案さ
れている（図４参照）。球関節の回転運動と滑り関節の
並進運動が垂直方向にずらされるから、並進運動は球関
節の下側の動きとして利用できる。関節表面の適合性は
完全に保持され、摩耗は最小にされる。球関節により供
給される力は境界面へは伝えられず、それよりも中間要
素により並進運動へ転換される。この種の人工骨は知ら
れており、メニスカル（ｍｅｎｉｓｃａｌ）ひざと呼ば
れている。
【０００８】米国特許第４，３０９，７７８号には「オ
ックスフォードひざ」および「ニュージャージーひざ」
とも呼ばれている２種類のひざ関節人工骨が記載されて
いる。「オックスフォードひざ」は２つの大腿部と、２
つの中間部分と、２つの頸骨部とを有する。各大腿部
は、大腿骨上で保持するための保持部を有する球状部を
有する。頸骨部も頸骨上に保持部を有する。頸骨部は頸
骨へ取りつけるための保持部を有するばかりでなく、上
で中間部が滑ることができる平らなプラトーも有する。
９０度またはそれ以上曲がると、中間部は平らな表面す
なわちテーブル状の表面の上に滑ることがで、およびお
そらく完全に脱臼することがある。手術後に残りのじん
帯の張力が低下し、かつ大腿骨が中間部を持ちあげて外
したとすると、同様な危険が生ずることがある。そうす
るとひざ関節の新たな手術が必要になる。
【０００９】たとえば、米国特許第４，３０９，７７８
号の図１５に示されている「ニュージャージーひざ」
は、テーブル表面すなわち滑り表面への接触が失われる
ことを阻止する特殊な構造を有する。大腿部に鳩の尾状
の曲げられた溝が２つ設けられる。中間部要素のために
係合要素が設けられる。この係合要素は溝の中にはめ込
まれて、中間部の要素を案内するように拘束する。ひざ
が曲げられた時に中間部が制御されずに後方へ滑ること
ができず、かつ表面すなわちテーブルの上で押すことが
できず、それよりも骨からのなお残っている中央突出部
に係合するように、カーブは中央へ向けられる。鳩の尾
形は、じん帯が張力を失うか、または、張力またな強度
が低下したとすると、関節の脱臼を阻止する。
【００１０】中間部は所定の経路上を案内されるように
拘束される。これにより、関節の１つの位置においての
み、大腿部と中間部の間の関節面が適合するようにされ
る。その１つの位置以外の関節の他の全ての位置では、
関節の表面は適合しない。このために係合面へ摩耗が増
大する。適合しない条件が起こる理由は、大腿骨内に強
く係止されている大腿部が互いに常に同じ距離にあり、
かつ共通回転軸線を有するからである。しかし、中間部
は、わん曲している経路上を前後に滑る時に横方向に相
互に接近し、または互いに離れる。更に、ヒンジ関節の
軸線または球関節の軸線が中間部の相互間の位置を連続
して変える。滑り面に対して垂直な軸線を中心として回
転運動が行われると、同様な状況が逆向きに起こる。こ
の人工骨の表面、とくにヒンジ関節表面または球関節表
面、の連続的に変化する不適合度のために摩耗が増大
し、ひざ関節内のメニスカル層の効果が減少する。
【００１１】米国特許第４，３５３，１３６号には大腿
部と、頸骨部と、中間部とを有するエンドプロステティ
ックスひざ関節が記載されている。大腿部は大腿骨へ取
りつけるための取りつけ部と、２つの顆状突起とを有す
る。頸骨部は頸骨へ取りつけるために取りつけ部と突出
する取りつけリブを有する。取りつけ面とは反対の側が
平らな支承面を有し、この支承面には中間部のリブを受
ける溝が設けられる。そのリブは頸骨部のわん曲してい
る溝の中に入れられる。２つの凹状滑り軸受けが大腿部
の顆状突起のための対向する表面を提供する。この人工
骨はヒンジ関節または球関節の滑り面が適合し、摩耗が
少ないというのが利点である。
【００１２】しかし、わん曲した溝とリブの連結によ
り、頸骨部に対する大腿部の並進運動を行えるようには
されない。それにより溝のわん曲の軸線を中心とする回
転を行えるようにするだけである。そうすると、これは
ヒンジ軸線を中心とする追加の回転自由度を有する旧式
のヒンジ関節である。したがって、たとえば、筋肉を引
いたり、装着者の足を地面の上に置いた時の荷重によっ
て起こる。上から斜めに来る力が関節を通って境界面へ
達し、その結果として望ましくないせん断力が発生する
ことになる。メニスカルひざの原理は、摩耗を減少させ
る関節表面の適合性が、並進可能性が失われることによ
ってのみ得られる、ということによって妥協がはかられ
る。それにより人工骨部と関節の間の連結が保護され
る。したがって、本物のひざの運動学はこの関節では完
全には得られない。その他に、たとえば鳩の尾相互連結
における、関節の脱臼または脱骨を阻止する要素の使用
はほとんど不可能であり、とくに、頸骨部が既に移植さ
れた後では、後の中間部を挿入することは不可能であ
る。これには、「オックスフォードひざ」に関連して先
に述べたような欠点がある。
【００１３】英国特許第１，５６７，００７号には、大
腿部と、頸骨部と、中間部とを有する人工ひざ関節が記
載されている。大腿部は、通常のように、取りつけ要素
と顆状突起を有する。頸骨部は頸骨へ取りつけるための
取りつけ要素と、中間部の一致するリブを受けるまっす
ぐな、鳩の尾形の溝とをも有する。中間部は溝の中に入
れられるまっすぐなリブを有する。更に、中間部は大腿
部の顆状突起へ関節状に連結するための浅い滑り軸受け
を有する。この構造は滑り面の摩耗減少適合性という利
点も有する。リブと溝の間の鳩の尾形の連結により中間
部の脱臼、したがって頸骨部からの望まない分離を阻止
する。
【００１４】この構造により溝の長手方向に並進運動で
きるようにされる。それは、頸骨部の平面に垂直、した
がって頸骨の軸線にほぼ垂直な軸線を中心とする回転運
動を許さない。しかし、そのような回転運動はひざ関節
の全ての動きに実際的に重ね合わされ、その結果として
大腿骨と中間部からの顆状突起の滑り面の連続する非適
合が行われる。ひざ関節の部分の自然の運動学すなわち
相対運動は、したがって適切には再現されない。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、人工
骨の部品が保護され、使用時に、摩耗が少なく、関節表
面の適合性、中間部またはメニスカル部を有するひざの
並進運動および回転運動を許すばかりでなく、脱臼に対
して中間部を確実に保持するように構成された、損なわ
れたまたは病気になった関節、とくに複雑な関節、およ
びとくにひざ関節の置換のための人工骨を得ることであ
る。この関節は、置換する本物の関節のほぼ正常な生理
学的運動を行えるようにせねばならない。
【００１６】
【課題を解決するための手段】要約すれば、この関節
は、案内溝または案内トラックと、案内トラック内で動
作できる連結部とを含む案内装置により、別の部分、典
型的には頸骨部、に関して案内される中間部を有する。
案内トラックに関して連結部の運動自由度を許し、しか
も案内トラックから連結部が除去されることを阻止する
ために、連結部との取りつけ係合をこえて拡げられる領
域を案内トラックは有する。
【００１７】本発明の人工関節により、本物の関節、典
型的には本物のひざ関節の正常な生理学的運動に大きく
対応する運動すなわち関節運動が許される。曲げられる
と、顆状突起は前面から背面へ動く。しかし、それと同
時に、限られた回転運動が起こることがある。伸長はも
ちろん、曲がりにおいて、本物のひざにおけるように類
似の条件が得られる。関節の任意の位置において、中間
部はきっちりと案内されず、むしろそれぞれのトラッ
ク、典型的には溝、の中を横方向の遊びをもって動くこ
とができる。したがって、中間部における関節表面は相
互に整列状態を保つことができる。上から伝えられる力
は境界面へは更に伝えられず、それよりも中間部におい
て並進運動へ変換される。関節の動きが本物のひざの正
常な物理的運動に大きく対応するから、曲げられた時の
中間部の脱臼の危険は効果的になくされる。
【００１８】中間部は比較的小さい交換可能な要素とす
ることができる。したがって、ひざの置換手術中に、適
当な高さの中間部を取りつけることが可能である。種々
の高さのセットを設けることができる。じん帯のたるみ
を補償し、軸線の不整列を修正するために、寸法の異な
るそれらの部分が適当である。中間部と、大腿部および
頸骨部は種々の材料で製作できる。たとえば、中間部は
プラスチックで製作でき、骨へ実際に連結される人工骨
の部分は金属で製作される。溝の側壁の形を適当にする
ことにより、トラック部、典型的にはその溝の内部で連
結部を導くことができる。この結果としてとくに簡単な
構造が得られる。前面位置および背面位置において溝を
拡げることができるようにするために、本発明に従っ
て、溝の向きと形を変えることもできる。溝の側壁は、
たとえば頸骨プレートの縁部へ向かって延長する領域に
おいて、わん曲させられる。溝は中心軸を中心として曲
がって延長できる。連結部自体もそれの長手方向に沿う
適当な曲率を有することもできる。こうすることによ
り、曲がった時および伸ばされた時に回転できるように
される。その回転は本物の関節における動きに類似す
る。溝の側壁の間の間隔は溝のほぼ中心で最小である。
連結部の幅はその最小間隔にほぼ一致する。
【００１９】本発明のとくに有利な実施例によれば、溝
の内側壁はわん曲させられ、とくに中央領域における溝
外側壁はほぼまっすぐな部分を有する。しかし、連結部
の外側壁がわん曲させられ、連結部の内側壁は、少なく
とも中央領域において、まっすぐな部分を有する。これ
により中間要素の案内部と案内トラックの間の横方向遊
びの維持を小さくできるから、ひざの横方向安定度は高
い。このことは、ひざ関節を人工関節で置換するために
はとくに重要である。上記の形により、頸骨部に対する
中間部の前面方向／背面方向における並進運動を提供さ
せられる。
【００２０】連結部すなわち連結要素の外側壁の曲率半
径は、案内トラックの内側壁を中心とする同心円の半径
と同じか、それより小さい。その同心円の半径は、案内
トラックまたは案内溝の内側壁の曲率半径の約１．３〜
２．６倍にできる。この寸法により案内トラックすなわ
ち案内溝の内部および外部が拡げられる結果となる。こ
れにより、中間部に対して、それの前面方向または背面
方向の動きに対して希望の運動自由度が与えられる。わ
ん曲は真円わん曲である必要はない。しかし、円形わん
曲を用いると製作の視点からは有利である。円以外の他
のわん曲、たとえば長円わん曲、を使用できる。
【００２１】中間部の可動性は、よろめきを禁止するた
めに、滑り平面または案内平面により制約することが好
ましい。したがって、垂直方向に確実に案内するため
に、連結部の案内トラックすなわち案内溝および一致す
る表面を、鳩の尾形の相互係合連結、Ｔ形、舌および溝
形、多角形または円形横断面とすることができる。それ
らの形は、何らかの理由で、関節再構成の手術の後で関
節のじん帯の保持が低下したとすると、案内トラックか
ら連結部が失われることを阻止する。
【００２２】回転運動を確保するために、回転支承面は
異なるやり方で製作できる。本発明の好適な特徴によれ
ば、２つの顆状突起が設けられる。各顆状突起は中間部
の適当な一致する支承面上に取りつけられる。案内トラ
ックすなわち案内溝は、前面方向および背面方向に集束
するように、構成される。この結果として、本物の関
節、たとえばひざ関節に良く近似する人工骨が得られ
る。本発明の特徴によれば、２つの別々の中間部が用い
られる。各中間部には連結部が形成され、それ自身の溝
の中に入れられる。本発明の別の特徴に従えば、個々の
中間部を一緒に連結するブリッジ状連結部が設けられ
る。その連結は中間部の相互間の相対的な移動を阻止
し、および顆状突起との係合における回転関節表面の可
能な非適合を阻止する。更に、連結されている２つの中
間部がわん曲溝の中に入れられて、溝の前端部または後
端部でその溝から出られないから、脱臼に対する信頼度
は高くなる。更に、連結により、動きの終点または限界
に達した時に、並進運動のある程度のダンピング、すな
わちブレーキがかけられる。トラックと連結部との少な
くとも一方の曲率半径を適当に選択することにより、連
結部の凹状内面が溝の凸状側壁に最初に係合するなら
ば、そのブレーキはとくに徐々にかけられる。
【００２３】連結要素を交差連結ブリッジとして形成す
ることにより、中間部がプラスチックで製造されるなら
ば、プラスチック材料の低温流動、したがって材料を疲
労させ、したがって摩耗を生じさせる別の要因は除外さ
れる。この関節の構造は単一コンパートメントの態様で
形成できる。すなわち、第１の人工骨要素の関節部を１
つの顆状突起で形成でき、十分な寸法の１つの中間部に
おいて一致する受け表面を１つの顆状突起を受けること
ができるようにする。
【００２４】本物の関節に類似させるため顆状突起は第
１の人工骨部において凸状に形成することが好ましい。
この人工骨はひざ関節置換にとくに適当である。その場
合には、第２の部分すなわち、頸骨部に、前面じん帯と
背面十字形じん帯の少なくとも一方のための適当なくぼ
みを形成できる。この人工骨は、それらのじん帯のため
のそのようなくぼみすなわち余地を得るために容易に形
成できる。こうすることにより、ひざを正しく動かすた
めに十字形じん帯の重要な機能が保持される、という利
点を有する。
【００２５】移動時の自由運動経路長は、案内トラック
部分すなわち案内溝部分と連結部の間の幅の差の半分
と、溝部分と連結部のそれぞれの凹状側壁の半径とにほ
ぼ依存する。正の相関が存在する。これは、幅と半径の
絶対寸法との少なくとも一方の増大する差において自由
経路長さが増大することを意味する。一例として、案内
トラックの並進長さを１５mmと仮定する。溝の態様の案
内トラック部の外側壁は５０mmに選択される。これはひ
ざ関節にとっては適当である。そうすると幅の差は１．
１３mmとなる。２５mmの自由並進運動経路においては、
半径がかなり大きい７０mmの時には、幅の差は２．２５
mmとなることがある。したがって、両方の場合に、横方
向の遊びすなわち自由は許容誤差以内であって、安定な
ひざ関節に対しては正常である。案内溝内の結合部の、
最も狭い点における、横方向の遊びすなわち間隙は０．
５〜３mmの範囲であることが好ましい。
【００２６】本発明の適当な実施例では溝の外側壁の曲
率半径は内側壁の曲率半径の約３倍である。このような
寸法決定の直接の結果として、案内トラックが前面また
は背面へ拡張し、そのために連結部したがって中間部が
前面方向と背面方向の間で動いている時に、中間部の動
きに希望の自由が与えられることになる。連結部の外側
壁の曲率半径は溝の外側壁の曲率半径の約半分であるこ
とが好ましい。曲がりは長円形その他の形にできる。し
かし、製造が最も容易であるという点で、円形の曲がり
が好ましい。
【００２７】
【実施例】図１〜図４に、たとえば頸骨１へ固定されて
いる頸骨部１７へ大腿骨または大腿部１１により力Ｆ１
が加えられた時の力の関係、および力の伝達条件を非常
に概略的に示す。図４は中間要素すなわちメニスカル部
１７も示す。実際の関節においては、大腿部１１は大腿
骨（図示せず）へ固定される。
【００２８】次に図５〜図１３を参照する。図６に最も
良く示されているように、人工骨は第１の人工骨部１１
を有する。この部分は１１ａで概略的に示されている適
当な取りつけ要素により大腿骨へ取りつけられる。した
がってその部分を大腿部と呼ぶことができる。この人工
骨は第２の部分１７も含む。第２の部分を頸骨へ取りつ
けるために、第２の部分は取りつけ要素２７を有する。
したがって、第２の部分１７は頸骨部と呼ぶこともでき
る。また、この人工骨は２要素中間部１３を有する。こ
の中間部１３においては、その要素はそれぞれ１３ａ，
１３ｂとして示される。
【００２９】大腿部１１には、取りつけ部１１ａの他
に、回転関節部１９も形成される。この回転関節部は、
図６に示すように、２つの顆状突起１９により形成され
る。各中間部要素１３ａ，１３ｂは一致する支承面２１
を有する。それらの支承面２１の曲率半径は顆状突起１
９の曲率に適合するようなものである。第２の人工骨部
１７はプレート２３を有する。このプレートから取りつ
け部２７が突き出る。それらの取りつけ部２７は円錐
形、ひれ、ポストその他の適当な構造にできる。プレー
ト２３の上面に滑り面２４が設けられる。図５と図６か
らわかるように、プレート２３はほぼ長円形であって、
頸骨の自然の端部の輪郭にほぼ一致し、背面十字形じん
帯を受けるための背面くぼみ２９が形成される。本発明
の有利な特徴によれば、くぼみ２９は、たとえば図１８
に示すように、前面十字形じん帯を受けることもできる
ように、非常に深くできる。
【００３０】第２の人工骨１７は２つの案内トラック３
５を含む。この案内トラック３５は溝の形をしており、
その溝の形は鳩の尾形、Ｔ形、舌および溝側壁、その他
の任意の適当な横断面形状にできる。
【００３１】本発明の特徴によれば、図５に示されてい
るように、各溝３５は前面端部と背面端部へ向かって横
方向に拡張させられる。溝３５の側壁３６はわん曲させ
られる。側壁３６は前面領域と背面領域に曲がり３６'
と３６'' をそれぞれ有する。中央部においてはそれら
の曲がりはほぼまっすぐな領域３６''' を有する。内側
壁３８と外側壁３６の間の最短距離は案内溝の中央領域
にある。
【００３２】中間部１３の形は図５，図６，図１３にお
いて最も良くわかる。顆状突起１９のための顆状突起支
承面２１が中間部要素１３ａ，１３ｂの上側部分１３
ａ' ，１３ｂ' に形成される。中間部要素１３ａ，１３
ｂの下側部分は案内延長部すなわちリブ１５を有する。
案内延長部すなわちリブすなわち案内部１５は延長させ
られ（図５参照）、わずかにわん曲させられる。案内部
１５の内側壁４２は前面わん曲領域４２' と背面わん曲
領域４２''と、延長させられた案内部１５のほぼ中間部
におけるほぼまっすぐな領域４２''' とを有する。
【００３３】案内要素１５の外側壁４０の半径Ｒ３（図
５，図１３参照）は理論円３７の半径Ｒ４とほぼ同じで
あるか、それより小さい。円３７は、案内溝部３５の内
側壁３８（図６）を定める円３８' と同心である。円３
７は溝３５の外側壁３６のまっすぐな部分３６''' に接
する。それは内側壁３８の曲率半径Ｒ１の約１．３〜
２．６倍である。案内部１５の外壁４０の半径Ｒ３（図
５，図１３参照）は、たとえば外側壁４０が長円形の一
部であるならば、半径Ｒ４よりも多少小さくできる。案
内溝３５の外側壁３６の曲率半径Ｒ２は案内要素１５に
外側壁４０の半径Ｒ３にほぼ等しいか、わずかに長い。
しかし、曲率半径３６' ，３６''を大きくすること、す
なわち、曲率が多少より平坦にすること、も可能であ
る。
【００３４】図１３は内側壁４２の端部領域４２'，４
２'' の半径Ｒ５も示す。その半径Ｒ５は内側壁３８
（図１２）の半径Ｒ１とほぼ同じか、それより多少大き
い。中間部１３と頸骨部１７の間の連結手段を一緒に形
成する連結部１５の側壁の形と、案内溝３５の側壁の形
とは横方向の遊びが小さくなるようにする。いいかえる
と、中間部要素１３ａ，１３ｂを軸線４４（図５）の方
向へ、非常に限られた範囲だけ移動させることができ
る。したがって、関節は限られたねじれ運動を阻止する
ことなしに、高い横方向安定度を有する。図５，図６は
基本的な構造、および連結部１５と案内溝３５を垂直横
断面で示す。それらはほぼ長方形として示されている。
図１５と図１７に最も良く示されているように、連結部
の横断面を異なる形にでき、たとえば舌および溝形、ま
たはＴ形（図１５）、あるいは鳩の尾形（図１７）にで
きる。図１５と図１７に示されている特定の形は、プレ
ート２３の平らな表面２７の上、したがって表面２４の
平面内で滑るための中間部要素１３の動きを制限する。
【００３５】図５と図６を比較すると、案内部１５と案
内トラック３５により形成された連結手段の軸線ＸＳを
中心とする実効的に鏡対称的な構成により、軸線３９を
中心とする回転、および前面から背面への並進運動、背
面から前面への並進運動を、顆状突起１９と、中間部要
素１３ａ，１３ｂの支承面２１との間の係合の適合性を
保持しながら許すことがわかる。人工関節を人の体の中
に移植した後では、並進運動および回転運動はひざ関節
のじん帯により導かれる。曲げられ、および伸ばされた
時のひざ関節の動きは本物のひざ関節の生理学的動きに
ほぼ一致する。
【００３６】図示の構造における案内トラック３５およ
び連結部１５によって、支承面２１上の顆状突起１９の
適合性を妨害することなしに、軸線３９を中心とする回
転が許される。第１の人工骨部１１と第２の人工骨部１
７を、人工関節において通常のように、合金で製作する
ことが好ましい。中間部要素１３は人工関節において一
般的である組成のプラスチック材料で製作することが好
ましい。図５および図６に示されている実施例は二対の
顆状突起１９，２１を示す。１つの顆状突起−支承部組
合わせだけを用いることも可能である。他のやり方で連
結される関節、たとえばヒンジ点で連結されるヒンジ関
節も、中間部１３および中間部要素１３ａ，１３ｂと連
結部１５の適当な変更に組合わせて使用できる。
【００３７】図７，図８，図１１に示す実施例 基本的な構造は図５と図６に示されているものに類似す
る。それらの図に示されている要素に加えて、中間部要
素１３ａと１３ｂを一緒に強く結合する結合部４９も設
けられる。中間部要素１３ａと１３ｂの間の結合部４９
はそれらの要素の間の相対的な動き、したがって顆状突
起１９と支承面２１の間の起こり得る非適合性を阻止す
る。上記のように、結合部４９は脱臼に対する信頼度も
高くする。結合部４９は多少眼鏡形の構造をしている。
結合部４９は金属または繊維で補強したプラスチックで
製作することが好ましい。中間部要素１３ａ，１３ｂを
囲む結合部４９の開口部５１は中間部要素１３ａ，１３
ｂの輪郭に一致させられる。したがって、中間部要素１
３ａ，１３ｂをそれぞれの案内トラックの中に入れた後
では、結合部４９は中間部要素の上で単に滑ることがで
きるだけである。
【００３８】図９，図１０の実施例 図９と図１０は中間部要素１３ａと１３ｂを結合する別
のやり方を示す。Ｕ形連結ブラケットすなわちクリップ
４９Ｂが、中間部要素１３ａ，１３ｂに形成されている
適当な穴５３の中に挿入される。それらの穴５３は全体
としてＵ形のクリップ４９Ｂの脚５５を受ける。クリッ
プ４９は、中間部要素１３ａ，１３ｂを所定位置に置い
た後で挿入できる。クリップ４９は金属で製作できる。
【００３９】図６，図８，図１０の実施例では、第１の
人工骨部１１の顆状突起１９は凸状であり、中間部１３
の支承面２１は凹状である。これは本物の関節に一致す
る。第１の人工骨部の顆状突起１９および中間部の凹状
支承面ではなくて、関節の形により示唆される場合に
は、中間部に顆状突起を形成し、第１の人工骨部１１に
それぞれの凹状支承面を形成することも可能である（図
２４参照）。
【００４０】図１４，図１５，図１６の実施例 一般に、人工骨は図５に示されている人工骨の半分の部
分に対応する。これは、大腿部から１つの顆状突起を受
けて、頸骨部に１つの支承面を形成する単一コンパート
メント人工骨である。また、図１５，図１７は案内面も
示す。参照番号は前記参照番号と同じである。
【００４１】図１８，図１９，図２０の実施例 案内トラック部の位置と、連結手段の連結部の位置と
を、中間部１３および頸骨部１７に関して逆にできる。
したがって、案内トラック１２３５ａ，１２３５ｂをそ
れぞれの中間部要素１２１３ａ，１２１３ｂと、頸骨部
すなわち第２の部分１７のプレート１２２３からの突出
部として形成された連結部１２１５ａ，１２１５ｂに形
成できる。他の全ての面においては、とくに種々のラジ
アル構造に関して、それらの実施例は図５と図６に関し
て述べた実施例に類似する。もちろん、連結構成１２１
５ａ，１２３５ａ，１２１５ｂ，１２３５ｂのための、
鳩の尾、舌および溝連結等のようなインターロック連結
を、図１５と図１７に詳しく示されているように、用い
ることもできる。
【００４２】図２１，図２２の実施例 人工骨頭の全体的な構成は図５と図６を参照して説明し
たものに類似し、同じ要素には、それらが初めて現れた
図面の番号を付加した同様な参照番号で表す。図２１，
図２２は、図１５を参照して述べたように、中間部要素
１４１３ａ，１４１３ｂの相互係合連結も示す。本発明
の別の特徴によれば、案内トラック１４３５の外側壁１
４３６の曲率半径Ｒ２−１４は、案内トラック３５の内
側壁１４３８の曲率半径Ｒ１の約３倍大きい。本発明の
別の特徴では、中間部要素１４１３ａ，１４１３ｂの案
内部１４１５の外側壁１４４０の曲率半径Ｒ３−１４
は、案内部１４１５の内側壁１４４２の曲率半径Ｒ５−
１４より小さい。したがって、案内部１４１５の最大幅
ＷO はほぼそれの中間である。
【００４３】図２１は連結部１４１５と案内トラック部
１４３５の間の全体の間隙が小さいことも示す。内側の
間隙ｄiと外側の間隙ｄoは、案内トラック部１４３５の
最も狭い領域において、すなわち、案内トラックと連結
部１４１５が互いに最も近い場所において、約０．５〜
３mmであることが好ましい。案内部１４１５の外側壁１
４４０の曲率半径Ｒ３−１４は、案内トラック１４３５
の内側壁１４３８の曲率半径Ｒ１−１４に、内部間隙ｄ
i と最大幅ＷO を加えたものとして計算し、案内部１４
１５の内側壁１４４２の曲率半径Ｒ５−１４は、案内ト
ラック１４３５の外側壁１４３６の曲率半径Ｒ２−１４
から外部間隙ｄo と最大幅ＷO を引いたものとして計算
することが好ましい。図２１は、前面じん帯と背面十字
形じん帯を受けられるようにする深いくぼみも示す。こ
の構造は対称軸ＸＳを中心とする鏡対称である。
【００４４】図２３と図２４は図１４と図１７に示され
ている構造に類似する構造を示す。しかし、その構造に
おいては、中間要素１６１３には顆状突起１６１９が形
成され、第１の人工骨部１６１１にはくぼんだコップ形
支承面１６２１が形成される。図２５と図２６は、案内
トラック１８３５の外面１８３６の曲率半径が曲率半径
Ｒ２−１４（図２１）に類似して小さい実施例を示す。
この実施例は図９，図１０の実施例に類似する。図２８
はトラック１４３５のそれぞの半径の関係を示す略図で
ある。この図は、図示を容易にするために中間部要素を
除去して示す。
【００４５】図２７は、たとえば図１５または図１７に
示されているような種類の、重なり合った底面を有する
中間部要素の底面図である。図２９は、図２１と図２２
に示す２コンパートメント人工骨に類似する、単一コン
パートメント人工骨の上面図を示し、図３０は図２９の
線XXIII−XXIIIに沿う横断面図を示す。第２の部分２２
１７の滑り面の上に１つの中間部要素２２１３が設けら
れる。曲率半径は図５と図６、または図２１と図２８を
それぞれ参照して述べた曲率半径と同様にできる。図３
１は中間部２４１３の連結部および案内トラックと、第
２の部分２４１７との鳩の尾形相互係合の別の表示を示
す。
【００４６】図３２と図３６は図１８，図１９に類似す
る構造を示す。しかし、図３２，図３６における実施例
の曲率は図２１，図２８における曲率に類似する。中間
部要素２６１３は、プレート２６２３からの重なり合う
Ｔ連結突起により連結部２６１５とインターロックされ
る。したがって、中間部に関する案内トラックの位置
は、図２１，図２２に関する案内トラックの位置とは逆
にされる。他の全ての面では、関節は類似し、前記要素
とは異なる要素だけをとくに示し、説明した。
【図面の簡単な説明】
【図１】滑り関節において並進運動を行わせる、力の関
係を示す非常に簡単な略図である。
【図２】球関節において生ずるせん断力を示す非常に簡
単な略図である。
【図３】「開かれている」球関節において生ずる力を示
す非常に簡単な略図である。
【図４】複合滑り−球関節における力の関係を示す。
【図５】図示を容易にするために中間部の輪郭を１点鎖
線で示した、図６に示す人工ひざ関節の図６で線V−Vに
沿う部分断面上面図である。
【図６】図５の線VI−VIに沿う断面図である。
【図７】別の実施例の上面図である。
【図８】図５Ａの実施例の断面図である。
【図９】２つの中間部要素のブリッジ連結を示す別の実
施例の上面図である。
【図１０】図９の線VIB−VIBに沿う断面図である。
【図１１】図８の関節に類似する関節の分解斜視図を示
す。
【図１２】図６，図８または図１０の第２の人工骨部
の、中間部を省いて示す、概略上面図である。
【図１３】中間部の底面図である。
【図１４】ひざ人工関節の別の実施例の上面図である。
【図１５】図１４の線X−Xに沿う断面図である。
【図１６】図１５の関節の分解斜視図を示す。
【図１７】図１５に示されているのとは異なる、案内ト
ラックの構造の別の形を示す。
【図１８】連結部が頸骨部すなわち第２の人工骨部の上
に形成されている、図５のひざ人工関節に類似のひざ人
工関節を示す。
【図１９】図１８の線XIII−XIIIに沿う横断面図であ
る。
【図２０】図１９の関節の分解斜視図である。
【図２１】ひざのそれぞれの部品に対する曲率半径の異
なる構成を示す図５に類似の図である。
【図２２】図２１の線XV−XVに沿う横断面図である。
【図２３】別の実施例の大腿部を除いて示す上面図であ
る。
【図２４】図２３の線XVII−XVIIに沿う横断面図であ
る。
【図２５】更に別の実施例の大腿部を除いて示す上面図
である。
【図２６】図２５の線XIX−XIXに沿う横断面図である。
【図２７】単一顆状突起大腿部の中間部の底面図であ
る。
【図２８】中間部を除いて示す第２の人工骨部の上面図
である。
【図２９】ひざ人工関節の別の実施例を示す。
【図３０】図２９の線XXIII−XXIIIに沿う断面図であ
る。
【図３１】図３０に示す案内トラックの別の実施例を示
す。
【図３２】連結部が第２の人工骨部の上に形成された、
図２５に示すものに類似の人工骨部を示す。
【図３３】図３２の線XXVI−XXVIに沿う横断面図であ
る。
【符号の説明】
１１ 第１の人工骨部 １１ａ 骨取りつけ部 １３，１３ａ，１３ｂ 中間部（要素） １３ａ' ，１３ｂ' ，１６１９ 第２の関節部 １５，３５ 連結手段 １７ 第２の人工骨部 １９，１６２１ 第１の関節部 ２３，２４ 滑り面

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 骨取りつけ部（１１ａ）と、 第１の関節部（１９，１６２１）と、を含む第１の人工
    骨部（１１）と、 骨取りつけ手段（２７）と、 ほぼ平らな滑り面（２３，２４）と、を含む第２の人工
    骨部（１７）と、 前記第１の関節部を受けるために前記第１の関節部（１
    ９，１６２１）とほぼ適合し、それぞれの関節部が相対
    的に関節状運動を行えるようにする関節面（２１）を有
    する第２の関節部（１３ａ' ，１３ｂ' ，１６１９）、
    を含む中間部（１３，１３ａ，１３ｂ）と、 連結部（１５）と、この連結部を受け、中間部（１３）
    と第２の部分（１７）を一緒に連結する案内トラック部
    （３５）とを有し、しかも前記部分の相対的な動きを行
    えるようにする連結手段（１５，３５）とを有する、本
    物の関節の置換のための人工関節とくにひざ人工関節に
    おいて、 前記連結手段（１５，３５）は、中間部が並進方向へ動
    けるようにし、更に、それの限られたねじれ運動も行え
    るようにする構造を含み、この構造は、 前記案内トラック部（３５）の領域を含み、その領域内
    に連結部（１５）をゆるく係合するためにその中に受け
    られる連結部より広く、それにより案内トラック部と連
    結部の間に間隙を設け、かつ案内トラック部内の連結部
    の滑り方向だけでなく、前記部分の相互間の限られた相
    対的ねじれ運動に、案内トラック部と連結部の間の相対
    的運動の自由度を確保する、本物の関節の置換のための
    人工関節とくにひざ人工関節。
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