JPH05507020A - 人工膝蓋骨要素 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 人工膝蓋骨要素 本発明は、膝蓋骨の大腿骨関節面代替用の人工要素に関する。

この種の要素は、独占的にではないにせよ、他の要素と関係して末端大曙骨の膝 蓋骨及び脛骨関節面及び近位脛骨の大腿骨関節面を代替する全膝関節代替要素と して数年間日常的に使用されているのが典型的である。しかしながら、要素の磨 耗やその他の原因から係る他の要素の故障率が上昇しているのが判明し、現在こ のことか憂慮されており、これは、とりわけ膝蓋骨要素にあてはまる。

上記の故障率の原因は、１９９０年カリフォルニア州サンデすエゴで行われた二 重平面関節の生体力学シンポジウムの第一回世界生体力学会議においてＪ、Ｊ、 オコナー（Ｊ、Ｊ、０’　ＣｏｎｎｏｒンとＡ、ザヴア゛ンキー（Ａ、Ｚａｖａ ｔｓｋｙ）により提案された「膝の十字形靭帯の運動学及び力学Ｊと題する論文 中で述べられた膝関節に関する新たな分析により少なくとも部分的に説明するこ とが可能である。この論文は、１９９０年ニューヨーク州のスブリンガー・ヴア ーラグ（Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ）のＶ、　Ｃ，モー（Ｖ、Ｃ，Ｍｏｗ ）、Ａ、ラトクリフ（Ａ、Ｒａｔｃｌｉｆｆｅ）及びＳ、　Ｌ−Ｙ、ウー（Ｓ、 Ｌ−Ｙ、Ｗｏｏ）により編集された第２ｓの１９７ページから２５２ページにお いて関連する会議録中の第２５章として現在出版されている。ともかく、この分 析は、現在までに観察理解されている膝の自然な機能と一致していると考えられ ているが、これまでに使用されている膝蓋骨要素は、上記の分析に十分には一致 しておらず、膝蓋骨要素に関する限りその故障率はこの不一致のためと説明出来 る。

本発明の目的は、問題の分析に一層一致した人工膝蓋骨要素を提供することであ り、このためには、係る要素が膝蓋骨に固着するようにされた固定部分と該膝蓋 骨の大腿骨関節面の機能を果たす面を画定する関節部分とから成り、該部分が該 面に対して中外側軸の回りに相互回転可能なように相互係合していることを特徴 とする。

提案した要素と該要素が基礎とする分析の性格を明確にするために、添付図面を 参照して双方に就いての詳細な説明を以下に行う。

図１乃至図３は、矢状面の屈曲から伸展へのそれぞれ異なる位置にある分析の基 礎となった膝のモデルを示す。

図４及び図５は、同様に本発明に係る要素の異なる形態を示す。

図工乃至図３において、関節モデルは、それぞれ完全に伸展された状態、５００ 屈曲された状態及び１００″屈曲された状態を示す。

末端大腿骨を符号１０で示し、近位脛骨を符号２０で示す。膝蓋骨は、大腿骨関 節面を表す円弧で符号３０で示し、この弧は、Ｓを中心にしてＹにおいて大腿骨 と係合する。この係合は、図１に示す如く完全に伸展した状態にある滑車の近位 端部を丁度超えた所でなされている。滑車をＴに中心を置く円形弧として符号Ｉ ■で表し、図２及び図３に見られる如き屈曲運動では係合が滑車の回りの末端方 向で進行する。

ｒｙＪＩ乃至図３における直接の対象となる残余の構造要素は、符号４０で表わ され且つＦで膝蓋骨に結合される四頭昶及び符号５０で表わされその対向端部に てＥとＲにおいてそれぞれ膝蓋骨と脛骨に結合される膝蓋骨朧である。

考慮中の分析に依れば、膝蓋骨とそれが大腿骨と係合する位置間隔は、点Ｅが点 Ｒから一定距離離れていること、点Ｙが大腿骨に垂直な中心Ｓからの線上にある こと、及び四頭鍵が自身が横切る大腿骨と略平行であること等の幾何学上の条件 を満たさなければならい。しかしながら、上記の条件は必ずしも完全に限定的な ものではなく、膝蓋骨に作用する力の作用線が交差するといった機械的条件を追 加することも妥当なことである。このためには、２つの胸における力の作用線が 膝蓋骨・大腿骨力のＳＹ作用線上で交差しなければならない。この交差点をＰで 示す。

膝蓋骨の位置の面における上記の条件の結果、点Ｙか予憇通りに大腿骨上を末端 且つ後方へ移動するばかりでなく、屈曲中は膝蓋骨上を近位方向へも移動する。

この最後の動きは膝蓋骨か中外側軸の回りを回転することであり、本質的には機 械的条件の結果である。

従来の膝蓋骨要素は概して固定配置されており、少なくとも中外側軸の回りを回 転する能力か組み入れられていないため、自身か固着する残余膝蓋骨と一緒に上 記の如く回転出来るのみである。従って、天然の膝蓋骨の如く、係る要素は大腿 骨と係合変化するものであり、この要素係合は中間軟質組織を介在しない直接結 合的性質のものであるから係合は実際には線もしくは点状になされ、急速に磨耗 することとなる。ついでながら、上記目的上面の形状寸法を適切に選択してより 一致した係合を提供しようとする試みも係合点Ｙが屈曲伸展中に大腿骨に沿って 移動且つその回りを回転するにつれて大腿骨に対して一致した方法でしゆう動回 転するといった要素の能力に逆効果となるのが必然である。

本発明は、実際に、中外側軸の回りの回転を可能とする界面を有する固定部分と 関節部分の中間の形態をとる２部分から成る膝蓋骨要素を提供して上記の状況を 緩和する。係る要素を使用するに就いては、固定部分が残余膝蓋骨と一緒に回転 可能となり機械的条件を満足し、膝蓋骨・大腿骨力が関節部分により加えられが 該関節部分はこの目的のために回転する必要はない。関節部分の大腿骨関節面は 、従って大腿骨と一層一致した係合をすることとなり、係る係合での一致を高め るためのデザイン面での形状寸法の自由が広がる。

要素の２つ部分は、所望の回転能力を提供するためにそれぞれ図４及び図５に示 す如く、関節面に対して略凹状に界面を形成するのが好適ではあるが、凸状に界 面を形成しても良い。この能力の結果として、大腿骨関節面を図４及び図５で矢 状方向に見て凹状にすることが可能であり、図４及び図５では固定部分及び関節 部分をそれぞれ１３０と２３０で示し、図４では且を図５では互を加えて当該部 分を区別している。部分１３０と２３０は、金属製の大腿骨関節要素と関連させ て使用する目的上それぞれ金属及びプラスチック材料で作られるのが典型的であ る。

界面形状寸法の曲率を単一寸法方向にだけ伸長しても良いが、２寸法方向に伸長 して効果的な球状形態をするのが好適である。単一に湾曲した形状寸法の界面で 十分であるが、要素を特定の方向に固着することが必要となる。また、球状の界 面を提供することで中外側軸の回り以外の回転が可能となり、これにより要素の 収容が一層良くなり屈曲伸展中大腿骨及び脛骨を貫通する関節の長軸の回りに起 こる回転等の膝関節機能のその他の回転を考慮することが可能となる。

また、使用中固定部分と大腿骨間で挟持される範囲では本質的なことではないが 、提案要素の関節部分を関連する固定部分で捕捉するようにするか、もしくは、 別の方法で固定部分に対するその動きの範囲で制限するようにして外れる危険性 を無くすかもしくは低減することが可能である。この目的に沿った適当な装置は 、所謂半月板要素を含む人工膝関節装置に使用すべく以前に提案された装置に類 似し且つ英国特許第１５３４２６３号／米国特許第４０８５４６６号の明細書に 略一致するものである。

固定部分を骨と固着するための形態は適当なものであれば何れの形態であっても 良い。

！凱憂 人工膝蓋骨要素 人工膝蓋骨要素は、膝蓋骨に固着するようにされた固定部分（１３０）と膝蓋骨 の大ＨＡ骨関節面の機能を果たす面を画定する関節部分（２３０）とを有し、そ れらの部分が画定２面に対して中外側軸の回りに相互に回転出来るように相互係 合可能となっている。

国際調査報告 、、−Ｎ、ＰＣＴ／ＧＢ　９１１０１４４７「 国際調査報告

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．膝蓋骨に固着するようにされた固定部分と膝蓋骨の大腿骨関節面の機能を果 たす面を画定する関節部分とから成り、これらの部分が前記面に対して中外側軸 の回りに相互に回転出来るように相互係合可能であることを特徴とする人工膝蓋 骨要素。
2. ２．前記部分が前記大腿骨関節面に対して凹状の形態を有する界面により相互に 係合可能であることを特徴する請求項１に記載の要素。
3. ３．前記部分が球状の形状をした界面により相互に係合可能であることを特徴と する請求項１もしくは２に記載の要素。
4. ４．前記大腿骨関節面が矢状方向に凹状となったプロフィールを有することを特 徴とする請求項１、２、もしくは３の何れかに記載の要素。