JPH05269161A - 膝交換人工装具用の脛要素 - Google Patents

膝交換人工装具用の脛要素

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JPH05269161A
JPH05269161A JP5008520A JP852093A JPH05269161A JP H05269161 A JPH05269161 A JP H05269161A JP 5008520 A JP5008520 A JP 5008520A JP 852093 A JP852093 A JP 852093A JP H05269161 A JPH05269161 A JP H05269161A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ステムを脛トレイに対して所定の位置に位置
決めすることのできる人工脛要素を提供する。 【構成】 人工脛要素は、準備された脛平坦部に係合す
るための下面を有する脛トレイ１を備える。脛要素は、
ステム５０も備え、このステムは、その一端部にテーパ
形状の口金５２を有する。ステム５０は、非対称形状の
骨係合要素を有する。脛トレイ１は、ステム５０のテー
パ形状の口金５２に嵌合するテーパ形状の孔６を有す
る。脛トレイ１は更に、ステム５０の骨係合要素に係合
し、ステム５０を脛平坦部に対して相対的に所定の位置
に位置決めする整合要素を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、膝交換人工装具用の脛
要素に関する。より詳細には、本発明は、別個の脛トレ
イに関してステムを所定の位置に置くことのできるモジ
ュール型の脛要素に関する。
【０００２】
【従来の技術】膝交換人工装具ようの脛要素が知られて
おり、そのような脛要素には、選択的に使用される１又
はそれ以上のステムが設けられ、これらステムは、患者
の必要性に応じて外科医が選択することができる。この
種類の装置においては、選択されたステムは通常、脛ト
レイの中へ又は脛トレイ上にねじ込まれ、また、ステム
は通常長手方向の軸線の周囲で比較的円形状に対称的に
配列されているので、脛トレイに対するそれらの角度方
向の位置は重要ではない。例えば、米国特許第４，８２
２，３６６号を参照されたい。非対称型のステムを提供
することには利点があるが、そのようにするためには、
所望の相対的な形状が得られるように、ステムを脛トレ
イに対して位置決めする必要がある。本発明は、これを
可能とする構造を提供しようとするものである。
【０００３】米国特許第４，９３６，８５３号は、モジ
ュール型の膝人工装具に関するものであり、該人工装具
においては、自己係止型のモースのテーパ（ｍｏｒｓｅ
ｔａｐｅｒ）によって、選択されたステムが脛トレイ
に位置決めされる。種々の代替的なモジュール型のステ
ムが開示されており、これらステムには、縦溝を設ける
か、あるいは半径方向に突出するフランジを設けること
ができる。
【０００４】上述の如きタイプの構造においては、手術
を行う時に、外科医は患者に対して適宜なステムを選択
し、手術を行っているトレイにステムを組み込む。しか
しながら、通常はピン又はボルトである係止装置を締め
付ける時に、トレイのテーパ形状のソケットの中でステ
ムが回転する傾向があるので、組み込みの際の困難性が
生ずる。多くの場合には、ステムの断面形状とトレイの
形状を正確に整合させる必要があるが、締め付けの際に
その整合を行うことを忘れがちである。この不整合は、
トレイの下方部が使用者の脛の関節領域に係合すること
を意図された成形された係合部を有する場合には特に顕
著である。本発明は上述の欠点を解消することを意図し
ている。
【０００５】米国特許第４，５７８，０８１号及び同第
４，７９０，８５４号は、モースのテーパ形状のステム
接続部を整合させる方法を開示しているが、脛トレイに
関してのものではない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、モジ
ュール型のステムをモジュール型の脛トレイに関して所
定の位置に位置決めすることのできるモジュール型の脛
要素を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、膝交換
人工装具用の脛要素が提供され、該脛要素は、１又はそ
れ以上のポリエチレンの軸受要素が設けられた脛トレイ
を備えている。トレイの下方部は、使用者の脛の基端側
の下関節領域に係合するように成形された係合部と、好
ましくは円錐形状のテーパ形状になされた口金及びソケ
ット構造によって、トレイに取り付けることのできるス
テムとを備えている。トレイの成形された係合部に関し
て所定の角度方向の位置にステムを位置決めするための
要素が設けられる。
【０００８】従って、口金すなわちトラニオン及びソケ
ットの接続部を相互に引っ張るねじ式の手段を用いた場
合には、位置決め手段は、回転方向における相対的な角
度方向の運動を阻止するように作動するように設計する
ことができる。位置決め手段の好ましい実施例は、ステ
ムに設けられた位置決め部分に作用する当接部を係合部
に備える。好ましい実施例においては、成形された係合
部は、２つの突出部を有し、これら突出部は、口金及び
ソケットの接続部から半径方向外方に伸長し、上記突出
部は、曲がったフィンの形状とすることができる。
【０００９】２つの当接部はそれぞれ各々の突出部にお
いて、口金及びソケット接続部から離れる方向に半径方
向に隔置された位置に設けることができる。ステムに
は、ほぼ半径方向外方に突出する１又はそれ以上のフラ
ンジを設けることができ、従って、２つのフランジを、
当接部を担持するトレイ上で半径方向外方に伸長する突
出部に整合させることができる。ステムをほぼ十字形の
断面とし、半径方向に伸長する４つの翼を提供するよう
にするのが好ましい。
【００１０】円錐形のテーパ形状になされた口金及びソ
ケット接続部は、付与される端部の圧力によって適所に
保持され、上記位置決め手段によって、所定の角度方向
の位置に確実に位置決めされる。しかしながら、必要に
応じて、口金及びソケット接続部を相互に引っ張って適
所に保持するための手段を備えることができる。係止手
段は、締め付けの間にあるいは製品が埋め込まれている
間に、過剰な力が作用した時又は固定が破断した時に、
各部品の間の望ましくない角度方向の回転を防止するよ
うに作用する。各々のトレイには、モジュール型のアセ
ンブリとなるように、多数の代替的なステムを設けるこ
とができる。
【００１１】トレイの下方部分に固定された１又はそれ
以上の軸受要素には、１又はそれ以上の軸受け面を設け
ることができ、これら軸受け面の形状は、本件出願人の
欧州特許出願第８９３０７４７８．１（公開番号０ ３
５３ ９２１）に記載される形状とすることができる。
トレイの下面には、骨が係止することのできる内部成長
面を設けるのが好ましい。
【００１２】必要であれば、ねじを収容する開口をトレ
イに設け、骨素材に対するトレイの最初の固定を確実に
することができる。
【００１３】本発明の幾つかの実施例を説明したが、本
発明の原理及び範囲から逸脱することなく、種々の変形
及び変更を行うことができることは明らかである。
【００１４】
【実施例】図面は、本発明の膝置換人工装具用の脛要素
のモジュール構造を示しており、上記人工装具は、脛ト
レイと、多数の代替用のステムとを備えている。図１
は、金属を鋳造した構造を有する脛トレイ１を示してお
り、該トレイの下面には一体に鋳造された内部成長面２
が設けられている。内部成長面は、図２、図３及び図４
により明瞭に示されている。この内部成長面は、どのよ
うな周知の種類の内部成長面とすることもでき、一体的
に鋳造あるいは焼結したり、拡散接合したり、上記トレ
イに取り付けたりし、トレイを装着した時に骨が係止で
きるようにする。また、内部成長面を粗面化すなわち凹
凸化し、骨セメントと良好に接着するようにすることが
できる。
【００１５】トレイ１の下方部分には、２つのフィン３
の形態成形された係合部が設けられており、該係合部
は、装着時に、下方に伸長する中央ボス４から脛の関節
領域へ下方に伸長する。上記フィンは、最小限の骨素材
の侵入によって、良好なねじり安定性をもたらす。各々
のフィンには小さな凹所５が設けられ、この凹所はボス
４に隣接する当接部を提供し、その目的は後に説明す
る。
【００１６】ボス４は孔６を有し、この孔の壁部は、モ
ースのテーパ（Ｍｏｒｓｅ ｔａｐｅｒ）をもたらすよ
うにテーパ形状になされており、上記孔の上方端は、円
筒形の部分７によってトレイの頂面の中に伸長してお
り、上記円筒形の部分の上方端は端ぐりされて突出する
フランジ８をもたらしている。
【００１７】トレイには３つのねじ穴９、１０、１１が
設けられており、これらねじ穴は図３及び図５に最も良
く示されている。上記ねじ穴は、皮層あるいは網状組織
の骨ねじ又は再吸収可能な固定具に接続する代替物を定
置することを可能とし、これにより、トレイを最初に骨
素材の中により確実に固定することを可能にする。セメ
ント接着されるトレイを使用する時には、上記ねじ穴は
設けられない。ねじ穴９、１０、１１は、生体力学的な
効果を有すると考えられる形態になされる。中央の顆間
領域にある後方のねじ穴１１は、皮層あるいは網状組織
のねじを脛の後方骨素材の中に定置することを可能とす
る。２つの前方のねじ穴９、１０は、網状組織の骨素材
あるいは側方且つ後方の種々の可能な領域の皮層の中に
ねじを下方へ曲げることを可能とする。
【００１８】上記ねじは、脛の前方領域に定置する場合
には、注意深く定置する必要があり、その理由は、前方
の皮層の皮膚の被服が非常に薄いからである。図１及び
図２から最も良く分かるように、上記ねじ穴の上方端１
２は球形状であり、その下方端１３は円錐形である。こ
れにより、ねじを挿入する時に、外科医は幾つかの角度
を選択することができる。代表的なねじが図１２に示さ
れており、このねじの頭部７０は、浅い部分球形状の下
側部７１、１４を有しており、これら下側部は、穴の上
方端１２の球形の形状と協働する。
【００１９】頭部７０の上面７２は、浅い部分円錐形を
なしている。この形状は、総ての角度的な操作位置にお
いて、ねじとその座との間の正確な合致を確実とし、ま
た、ねじの頂部の駆動面の円錐形状が空隙を最小限と
し、これにより、その後ねじが脛トレイの中に導入され
た時に、プラスチックの軸受要素３０によって腐食しな
いことを確実にする。
【００２０】ねじ穴及びフィンのトレイ上における位置
の特定の組み合わせにより、ねじ穴及びフィンを同時に
使用することを可能とし、その理由は、ねじが他の固定
要素を必要としないからである。いずれの穴９、１０、
１１も、その上にある軸受要素３０に応力を発生させる
位置にないことを注記する。そのような応力は、例えば
脛顆の中心の如き大きな負荷を受ける領域においては避
けなければならない。
【００２１】トレイの頂面の穴９、１０の周囲には包囲
線１５が付されており、これら包囲線は、外科医がねじ
を挿入するために骨を予め穿孔する際に使用し、より正
確な定置を行うことができる。上記包囲線は、穿孔をフ
リーハンドで行う場合でも、また、ねじをより正確に位
置決めするために案内器具を用いる場合でも、使用する
ことができる。脛トレイ１の全体的な形状は、切除され
た脛骨の断面に対して対称的に可能な限り合致するよう
な設計になされる。
【００２２】トレイ１の下面は、境界をなす壁構造１６
と、顆間の後方ゾーンのビルトアップ領域１７とを備え
ている。境界壁１６は、撓み強度の観点から脛トレイを
補強する。顆間の後方領域の中実の領域１７は、後方の
ねじが穴１１を通過するのを許容するが、破断に対して
トレイを補強する役割を果たし、そのような破断は、幾
つかの従来の設計においては、その領域において生じて
おり、その理由は、脛トレイが変位して曲がった時に極
めて大きな負荷を受けるからである。
【００２３】脛トレイ１の上方の部分は、多数の雄状部
分を有しており、これら雄状部分は、後述する嵌合型の
軸受要素３０を位置決めする機能を果たし、また、これ
も詳述するモジュール・ステム５０用の固定ねじ６０の
挿入を可能とする。トレイの中心の最外方の側部にある
脚部１８、１９、及び前方の脚部２０が、軸受要素３０
を位置決めする。各々の軸受要素３０は、最外方のすな
わち中心の脚部のリップ状捕捉部２１並びに顆間隆起構
造２３の周部に入る嵌合型のフック係止部によってトレ
イの中に保持される。
【００２４】軸受要素は、中央及び側方の２つの半部か
ら構成され、中央の半部は、図９、図１０及び図１１に
示されている。この構造は、異なった形態又は高さの要
素を中央又は側方の隔室に使用することを可能とし、ま
た、この構造は、米国特許第５，０８０，６７５号（Ｐ
Ｃ７７６９）に開示される側方半月型の脛ベースプレー
トの構造に関連している。この場合には、側方半月型の
構造において用いられるのと同様の固定型の中央軸受要
素をこの関節構造に用いられる。
【００２５】顆間隆起部２３の形状は、この部分が軸受
要素の使用可能な軸受面積に入るのを極力少なくし、こ
れにより、軸受材料の最大の厚みが関節領域に残るよう
にする。しかしながら、上記隆起部は、モジュール・ス
テム５０用のねじ６０のねじ座を包囲するように、ま
た、その後方の縁部において、トレイの前方の十字形の
切除領域の全幅を包囲するように設計される。この構造
も、上記領域を補強し且つ強化する役割を果たし、その
理由は、金属の脛トレイの履歴的な破断部位であるから
である。
【００２６】顆間隆起部２３の前方面２４は、円錐形状
で連続的に曲がっているのが分かる。これにより、後方
の十字靭帯が、柔らかい組織構造を傷つける恐れのある
鋭利な要素を用いることなく、上記部分を通過すること
ができる。この３０°の円錐形の面は、図９に符号２５
を付して最も良く示すように、軸受要素３０の顆間領域
の後方面まで更に伸びアセンブリに適合する。
【００２７】対向して設けられる２つの同様な軸受要
素、すなわち、中央の軸受要素３０及び側方の軸受要素
（図示せず）、又は左側及び右側の要素が用いられる。
これらの要素は、上述のように、異なった高さを有する
と共に、異なった断面あるいは回転方向の形状を有する
ことができる。各々の要素の下面の特徴部は、ベースプ
レート１の頂部の雄型の特徴部に適合する。各要素は、
超高分子ポリエチレンから形成され、小さな留め金３１
が、材料の弾性によってベースプレートのリップ部２１
に係合している。別の留め金３２が設けられ、フック係
止部２２の下に係合している。
【００２８】しかしながら、中央及び側方の別個の軸受
要素を用いることは必須の要件ではなく、代替的な構造
においては、別個の中央及び側方の要素と同じトレイに
嵌合する安定型の軸受要素を一体型の軸受構造とするこ
とができる。これは、脛トレイの中央又は側方端のリッ
プ部２１に係合し、次に要素の反対側の側部のリップ部
３１に嵌合し、適宜な切欠部をその下面に有することに
より、総ての雄型の特徴部を通過する。
【００２９】図１に示すように、組み立てられた脛要素
は、脛トレイ１と、その上面にある軸受要素３０と、固
定ねじ６０によって引っ張られ且つ適所に係止されたス
テム５０とを備える。従って、要素は、ステムを孔６の
中に挿入し、上記ステムを係止ねじ６０によって適所に
固定することにより組み立てられる。
【００３０】脛要素には、ベースプレート１と共に選択
的に使用される種々のモジュール型のステムが設けられ
ている。図１に示すステム５０は周知のタイプであり、
セメント又は骨組織に係合するための溝５１を有するほ
ぼ円筒形の形態を有している。多数の異なった長さ及び
直径を有する上記タイプのステムを準備し、これによ
り、いずれかのステムを患者の特定の必要性に容易に合
わせることができる。ステムの上端には口金５２が設け
られており、この口金は、雄型のモースのテーパを有す
ると共に、その内部には雌ねじ部５３が伸長している。
【００３１】使用に際しては、ステムの雄型のテーパ部
を脛ベースプレート１の孔６の雌型のテーパ部の中に導
入し、固定ねじ６０をステムのネジ部５３の中に挿入
し、雄型のテーパ部を雌型のテーパ部に係合させて適所
にしっかりと保持する。ナイロック（Ｎｙｌｏｃｋ：登
録商標）のペレット（図示せず）を用い、埋め込みの後
にねじ６０が緩まないようにする。また、軸受要素が適
所に嵌合することにより、上記ねじが外れて患者の関節
の中で自由な状態になるのを防止する。ステムをトレイ
に対して相対的に所定の角度方向の位置に位置決めする
ための手段は何等設けられていない。
【００３２】図６、図７及び図８には、本発明を具体化
する代替的な形態のステムが示されている。このステム
は、図１に示す口金５２と同様の形状及び形態の口金５
５を備え、上記ステムには４つのフィン５６、５７、５
８、５９の形態のほぼ半径方向外方に突出するフランジ
が設けられている。フィン５７、５９は、ベースプレー
ト１のフィン３に合致し且つ整合している。
【００３３】各々のフィン５７、５９は、突出する延長
部６１によってもたらされる位置を有し、上記延長部
は、ステムが適所にある時に、翼３の凹所５と協働し、
これにより、ステムを所定の角度方向の位置に位置決め
し、ベースプレート１に整合させる。この位置決め手段
は、ねじ６０を締め付ける際に、各部が相対的に角度方
向に運動するのを阻止する。
【００３４】十字形のステムはねじりに対して優れた抵
抗を示し、また、トレイに対して中央及び側方で前方及
び後方に作用する曲げ荷重に対しても優れた抵抗を示
す。また、ステムのフィン付きの形態は、このステムを
収容するために脛から極めて僅かの骨素材を取り除くだ
けで良いことを意味する。
【００３５】また、このタイプのステムを上述のベース
プレートに使用する場合には、円筒形又は十字形のいず
れにしても、特定の形状が選択されるのでねじの使用を
避けることができない。この点に関して、図１２に示す
ねじは、その頭部が球形状であり且つ非常に薄型である
ので、金属の脛トレイ１の厚みの中に設けることがで
き、また、外科医の選択により、最大３０°の円錐にわ
たってねじの角度が可能となる。
【００３６】適正に整合される限りにおいて、多くの代
替的なステムを効果的に使用することができることは理
解されよう。多数のモジュール型のステムのいずれでも
使用できる便利さは、外科医が対象とする手術に対して
適宜なステムを選択することを可能とする。
【００３７】製品を市場に出す時には、トレイの孔６に
テーパ形状のプラスチックのプラグを詰めることができ
る。モジュール型のステムをこのトレイと共に使用する
場合には、種々の生体適合性のプラスチックから形成す
ることのできる上記プラグをソケットから押し出し、適
正なステムを適所に接続することができる。
【００３８】本発明の幾つかの例を上に説明したが、本
発明の原理及び範囲を逸脱することなく、種々の変形及
び変更を行うことができることは明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】組み立てる準備が整っている脛要素のモジュー
ル型の構造の各構成要素を分解し且つ一部を断面で示す
側面図である。
【図２】本発明を具体化する脛トレイを、ウエブ（図示
せず）を切断した状態で、図５の線２−２に沿って示す
側方断面図である。
【図３】図２に示す脛トレイの下側を縮小して示す平面
図である。
【図４】ウエブを切断せず完全な状態で図５の線４−４
に沿って示す部分的な断面図である。
【図５】図２に示す脛トレイを上方から見た平面図であ
る。
【図６】本発明に使用する成形されたステムを一部断面
で示す図である。
【図７】図６の矢印の方向から見た端面図である。
【図８】図６及び図７に示すステムの斜視図である。
【図９】本発明に使用する軸受要素を上方から見た平面
図である。
【図１０】図９の線１０−１０に沿って示す断面図であ
る。
【図１１】軸受要素を下方から見て示す平面図である。
【図１２】本発明に使用する係止ねじの側方立面図であ
る。
【符号の説明】
１ 脛トレイ ２ 内部成長面 ３ フィン ４ ボス ５ 凹所 ６ 孔 ８ フランジ ９、１０、１１ ね
じ穴 ３０ 軸受要素 ５０ ステム ５２ 口金
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ピーター・ローズ イギリス国バークシャー エスエル６・４ ディービー，メイドゥンヘッド，ラバーン ハム・ロード 18，“キングスミード"

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 膝交換人工装具用の脛要素において、脛
    トレイを備え、該脛トレイは、１又はそれ以上の軸受要
    素と、テーパ形状の口金及びソケット構造によって前記
    脛トレイに取り付けることのできるステムとを有し、前
    記口金及びソケット構造は、使用者の脛の基端側の下関
    節領域に係合するようになされた成形された係合部を有
    する下方部分を含むトレイを具備し、更に、前記トレイ
    上の前記成形された係合部に対して所定の角度方向の位
    置に前記ステムを位置決めするための手段を備えること
    を特徴とする脛要素。
  2. 【請求項２】 請求項１の脛要素において、前記位置決
    め手段は、前記ステムに設けられた位置決め部分に作用
    するように前記係合部に設けられた当接部を備えること
    を特徴とする脛要素。
  3. 【請求項３】 請求項２の脛要素において、前記成形さ
    れた係合部は、前記口金及びソケット接続部から半径方
    向外方に伸長する一対の突出部を備えることを特徴とす
    る脛要素。
  4. 【請求項４】 請求項３の脛要素において、前記突出部
    は、曲がったフィンの形態であることを特徴とする脛要
    素。
  5. 【請求項５】 請求項４の脛要素において、前記当接部
    を２つ備え、これら当接部は、前記各々の突出部に各々
    設けられ、更に、前記口金及びソケット接続部から離れ
    る方向に半径方向に隔置された位置に設けられることを
    特徴とする脛要素。
  6. 【請求項６】 請求項５の脛要素において、前記ステム
    には、ほぼ半径方向外方に突出する１又はそれ以上のフ
    ランジが設けられることを特徴とする脛要素。
  7. 【請求項７】 請求項６の脛要素において、前記フラン
    ジの２つが、前記当接部を担持する前記トレイ上で半径
    方向外方に伸長する前記突出部に整合されることを特徴
    とする脛要素。
  8. 【請求項８】 請求項７の脛要素において、前記ステム
    は、ほぼ十字形の断面を有し、これにより、半径方向に
    伸長する４つの翼を提供することを特徴とする脛要素。
  9. 【請求項９】 請求項１の脛要素において、前記口金及
    びソケット接続部を相互に引っ張り、該接続部を適所に
    保持するための手段を更に備えることを特徴とする脛要
    素。
  10. 【請求項１０】 請求項１の脛要素において、前記トレ
    イの下面には、骨が係止することを可能とする内部成長
    面が設けられることを特徴とする脛要素。
  11. 【請求項１１】 請求項１の脛要素において、ねじを収
    容するための開口が前記トレイに設けられ、前記開口
    は、骨素材の中へのトレイの初期の固定を確実にし、ま
    た、脛の後方の骨素材の中へ、あるいは、網状の骨素材
    又は皮質へ、ねじを側方且つ後方へ挿入することを可能
    とすることを特徴とする脛要素。
  12. 【請求項１２】 人工脛要素において、 準備された脛平坦部に係合する下側部を有する脛トレイ
    と、テーパ形状の接続要素を一端部に有するステムとを
    備え、前記ステムは、このステムから伸長する非対称形
    状の骨係合要素を有し、前記トレイは、前記ステムの前
    記テーパ形状の接続要素に嵌合するテーパ形状の接続要
    素を有し、前記トレイは、前記成形された係合部を前記
    ステムに対して係合させ且つ位置決めすると共に前記ス
    テムを前記脛平坦部に対して所定の角度方向の位置に位
    置決めするための手段を備えることを特徴とする人工脛
    要素。
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