JPH06319757A - 長さ調節式人工補綴植え込み片 - Google Patents

長さ調節式人工補綴植え込み片

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JPH06319757A
JPH06319757A JP6075876A JP7587694A JPH06319757A JP H06319757 A JPH06319757 A JP H06319757A JP 6075876 A JP6075876 A JP 6075876A JP 7587694 A JP7587694 A JP 7587694A JP H06319757 A JPH06319757 A JP H06319757A
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stem
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wedge
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トーマス ビアンコ ピーター
Roy S Boggan
スティーヴン ボガン ロイ
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Wright Medical Technology Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 装置のねじ付き部品の強度を高め、同時にね
じ間の動きクリアランスに起因する摩損の問題を減少す
る。 【構成】 螺旋状ねじ山16を備えた雄ねじ部14を有
して軸方向に伸びるステム12と、該ステム12を骨に
固定する為のステム固定手段と、雄ねじ部14と螺合可
能で且つ該雄ねじ部14のねじ山16に噛み合う螺旋状
楔型傾斜部48を備えた雌ねじ部24を有してステム1
2を収納する植え込み体22と、該植え込み体22を固
定する為の身体固定手段と、植え込み体22に対しステ
ム12を固定する為にねじ山16を楔型傾斜部48に押
し付けて接触させることにより圧力を均一に分布させる
固定手段50とによって、外科的に人体に植え込む為の
長さ調節式人工補綴植え込み片を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、外科的に植え込み可能
な人工補綴植え込み片に関するものであり、更に詳しく
は患者の成長に従う長さ調節を提供する、年少患者に適
した人工補綴植え込み片に関するものである。
【0002】
【従来の技術】本来の骨格構成要素と関節を代替する為
の、数多くの骨格植え込み片及び人工関節補綴物が存在
する。こうした人工補綴物は、本来の骨格構成要素が疾
患または外傷によって損傷された場合に使用する。しか
し、年少患者、または自然な成長が見られる他の患者の
場合には問題が存在する。なぜなら患者が成長するに従
って、人工補綴物を植え込んだ方の四肢は、人工補綴物
が長さ方向に伸びることが可能でない限り、反対側の四
肢と同じ速度では成長しないからである。
【0003】1990年1月9日にCotzらに公示さ
れた米国特許番号4,892,546は、関節部分、遠
位端と近位端を備える細長い丸棒、リングギアによって
丸棒に接続された駆動用植え込みボルト、細長い内側ス
リーブと外側スリーブ、外側スリーブ内での内側スリー
ブの回転を防ぐ手段を含んだ骨の関節の為の調節式人工
補綴物を開示している。細長い丸棒は、内側スリーブの
ねじ付きスピンドルと、ねじ付きスピンドルとともに作
用して、内側スリーブに対する丸棒の伸長と引き戻し調
節を提供するスピンドルナットを含む。
【0004】Waldemar Link GmbHに
譲渡された欧州特許出願EP96109228は、骨の
中間部分を代替する内部人工補綴物を開示しており、こ
の人工補綴物は、両端部に鍔部を備えた管状スペーサー
を有し、一方の鍔部からは固定の骨釘が伸びている。ス
ライドする骨釘が管状スペーサーに内嵌してあり、該骨
釘は、固定ねじによって、望ましいあらゆる位置に固定
することができる。
【0005】更に、1985年3月5日にMooreら
に公示され、本発明の譲受人に譲渡された米国特許番号
4,502,160では関節植え込み片が開示されてお
り、ここではこの開示を参考にし、これに基づいて取り
入れている。Mooreらの特許は骨植え込み用のステ
ムを含む植え込み片を開示し、このステムは、関節構成
成分を備えた周囲のスリーブに対して軸方向に調節する
為のねじ付き部分を備えている。ステムのねじ部と同時
に回転し軸方向にはスリーブによって制限されたナット
の回転によって、ステムがスリーブ内またはスリーブ外
へ向けられた時に軸方向に相対的に動くことができるよ
うに、スリーブ内のピンとステム内の細長い溝が相対的
な回転を制限している。ナットはリングギアとして作用
する。
【0006】Mooreらの特許は人工補綴植え込み片
として非常に有効な実施例を開示しているが、患者の過
度の身体活動時にねじ付き部分に著しい構造力がかかる
ことによって、ステムのねじ部の摩損が生じる可能性が
ある。ねじ部が摩損する可能性は、人工補綴植え込み器
具に必要な比較的柔らかい生体適合性素材によって増大
する。
【0007】Michigan48071−0629、
Madison Heights、P.O.BOX 7
1629、Dequindre Road 25219
のDetroit Tool Industries
によって発行された“Spiralock”と題された
目録番号86−1では、雌ねじ部構造の谷の部分に沿っ
て楔型傾斜部を形成するねじ形成用雌タップを開示して
いる。このSpiralockの目録の開示の全体をこ
こで参考にし、これに基づいて取り入れている。具体的
には、Spiralockタップによって作られたねじ
形状は独自の30゜の楔型傾斜部を含み、締め付け負荷
がかかる部分で、対応する雄ねじ部のねじ山に接触し、
ねじの噛み合いの全長にわたって連続的な螺旋状の接触
を生じる。これは、ねじに沿ったあらゆる部分に締め付
け力を等分に広げる作用を備え、それによって、望まし
くない摩損と部品の早期の故障を低減する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、Spiral
ockのねじ形状は、楔型傾斜部を動作させる為に必要
な締め付け負荷が一定ではない為、典型的なねじジャッ
キ、すなわち電動スクリュー型の装置には使われていな
い。特にMooreらのような人工補綴植え込み片で
は、歩行など人の通常活動時にかかる断続的な負荷がS
piralockを損傷する可能性がある。
【0009】本発明は、Mooreらの特許に開示され
た植え込み片に対し、装置のねじ付き部品の強度を高
め、同時にねじ間の動きクリアランスに起因する摩損の
問題を減少することを目的としている。
【0010】
【課題を解決する為の手段】本発明は、外科的に人体に
植え込む為の長さ調節式人工補綴植え込み片であって、
螺旋状ねじ山を備えた雄ねじ部を有して軸方向に伸びる
ステムと、該ステムを骨に固定する為のステム固定手段
と、前記雄ねじ部と螺合可能で且つ該雄ねじ部のねじ山
に噛み合う螺旋状楔型傾斜部を備えた雌ねじ部を有して
前記ステムを収納する植え込み体と、該植え込み体を前
記ステム固定手段から離れた位置で固定する身体固定手
段と、前記植え込み体に関して軸方向に調整した位置に
ステムを固定する為にねじ山を楔型傾斜部に押し付けて
接触させることにより雄ねじ部と雌ねじ部の全体にわた
って圧力を均一に分布させるよう前記植え込み体と前記
ステムとの間で動作する固定手段とにより構成したこと
を特徴とするものである。
【0011】前記植え込み体は、管状スリーブと、該管
状スリーブに回転自在に取り付けられた調整環とを含ん
で構成しても良く、この場合、前記調整環内に雌ねじ部
を配置することが好ましい。
【0012】また、前記雌ねじ部が、身体固定手段側に
面した先行フランクと、身体固定手段から離れる側に面
した追従フランクとが介在する螺旋状のねじ山及びねじ
谷を含み、楔型傾斜部が、前記ねじ谷に沿って配置され
且つ先行フランク側から追従フランク側にかけて徐々に
外側に拡張するよう傾斜されていることが好ましい。
【0013】更に、前記固定手段は、ステムの雄ねじ部
に噛み合う雌ねじ部を有する回り止めナットで構成する
と良い。
【0014】また、前記回り止めナットの雌ねじ部が、
身体固定手段側に面した先行フランクと、身体固定手段
から離れる側に面した追従フランクとが介在する螺旋状
のねじ山及びねじ谷を含み、楔型傾斜部が、前記回り止
めナットのねじ谷に沿って配置され且つ回り止めナット
の先行フランク側から追従フランク側にかけて徐々に内
側に収縮するよう傾斜されていることが好ましい。
【0015】
【作用】従って本発明では、植え込み体とステムの間で
作用する固定手段によって、雄ねじ部のねじ山を楔型傾
斜部に押し付ける接触を強制的に維持し、雄ねじ部と雌
ねじ部のねじ形状の間の動きクリアランスを除去して雄
ねじ部と雌ねじ部の全体にわたって圧力を均一に分布さ
せ、植え込み体に関して軸方向に調節された位置にステ
ムを固定する。
【0016】
【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明
する。
【0017】図1〜図3は本発明の一実施例を示すもの
で、同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【0018】図示する例では、外科的に植え込み可能な
人工補綴膝関節の大腿骨部分の形をなしているが、長さ
調節式人工補綴植え込み片10は、骨−骨間あるいは骨
−関節置換物のような多くの異なる形状をとることがで
きる。
【0019】人工補綴植え込み片10は、軸方向に伸び
る雄ねじ部14を備えたステム12を含む。代表的な形
式では、雄ねじ部14のねじ形状は雄ねじ部14の長さ
方向全体にわたって伸びる螺旋状のねじ山16を含む。
【0020】ステム12を骨(図示せず)に固定する為
のステム固定手段18が提供される。本実施例では、ス
テム固定手段18は大腿の髄内管内に圧力ばめ、または
セメント植え込みのどちらかによって固定されるテーパ
ー部分20によって構成される。このような実施例で
は、テーパー部分20は、植え込み後の回転の可能性を
最小にする為に非円形の断面を備える。しかし、植え込
み片10の他の適用では、特定の環境に適応するように
ステム固定手段18の変更を指定することができる。
【0021】22に一般的に示すような植え込み体は、
ステム12を軸方向に収納し得るようになっている。植
え込み体22は、雄ねじ部14にねじによって噛み合う
雌ねじ部24を含む。植え込み体22に対するステム1
2の軸方向への長さの調節は、典型的なねじジャッキ、
または電動スクリュー方式による雌ねじ部24と雄ねじ
部14の間の相対的な回転によって達成する。更に詳細
には、植え込み体22は管状スリーブ26と、スリーブ
26に対して回転できるように接続された調整環28を
含む。図2に示すように、スリーブ26の外面には、調
整環28から内側に伸びる環状フランジ32を受け止め
る環状の溝30を備えることができる。当然ながら、ス
リーブ26に対して調整環28を回転できるように接続
する別の機構が可能であり、それには、調整環28とス
リーブ26の間の相対摩擦を低減する単純なボールベア
リング構成が含まれる。
【0022】34に一般的に示すような身体固定手段
は、ステム固定手段18から間隔を置いた位置に植え込
み体22を固定する為に提供される。図1に示した実施
例では、身体固定手段34はスリーブ26の下方あるい
は遠位端に接続され、膝蓋骨及び脛骨成分(図示せず)
と接合するように設計された顆状部分36を備える関節
成分で構成される。この構成では、大腿骨成分を脛骨成
分の直立支柱に接続するヒンジピンを挿入する為の整列
孔の対38が提供される。この方法で、本発明品の人工
補綴植え込み片10を取り付ける環境への植え込み体2
2の適切な固定を達成する為に、大腿骨及び脛骨整合表
面をさまざまな従来形状にすることができる。従って、
身体固定手段34は、適用に応じて他の何らかの結合ま
たは別の髄内植え込み片の為の接合成分の形状をとるこ
とができる。
【0023】雌ねじ部24は調整環28の内部に配置さ
れ、身体固定手段34側に面した先行フランク44と身
体固定手段34から離れる側に面した追従フランク46
が介在する螺旋状のねじ山40とねじ谷42を含む。雌
ねじ部24は、雄ねじ部14のねじ山16に噛み合う螺
旋状の楔型傾斜部48を含む。楔型傾斜部48は、Sp
iralockの名称で市販されている種類のものであ
り、谷42に沿って配置された30゜の楔型傾斜部を含
む。具体的には、楔型傾斜部48は谷42に沿って配置
され、先行フランク44側から追従フランク46側にか
けて徐々に外側に拡張するよう傾斜されている。この方
法で、雄ねじ部14のねじ山16は雌ねじ部24の楔型
傾斜部48とのみ噛み合って、締め付け力により雄ねじ
部14のねじ山16が楔型傾斜部48に押し付けられる
接触が強制的に維持されることになる。
【0024】図示していないが、ステム12とスリーブ
26には、両者の間の相対的回転を防ぐ為の構造を提供
することができる。例えば、Mooreらの特許番号
4,502,160が示しているように、スリーブ26
の中を通ってステム12の細長いスロットの中に1本の
ピンまたはボルトを伸ばし、この2つの構成部品の間の
相対的な回転を抑制することができる。
【0025】従来のねじ部品の早期の故障の主な原因
は、雄ねじ部と雌ねじ部のねじ形状の間に必要な動きの
クリアランスから生じている。このようなクリアランス
がない場合は、雄ねじ部と雌ねじ部形状の間の滑らかな
ねじの噛み合いが摩擦力によって妨げられる。しかし、
こうした動きクリアランスは、雄ねじ部及び雌ねじ部の
ねじ形状の間に必然的にあそび、またはから動きを生じ
させる。このあそびが摩損を引き起こし、それによって
植え込み片の構成部品の早期の故障が発生する。しか
し、先行技術によれば、雄ねじ部と雌ねじ部のねじ形状
の間の動きクリアランスは、電動スクリュー装置のねじ
ジャッキに代表されるように対面する。
【0026】ねじ山の間の動きクリアランスによって促
進される望ましくない摩損作用を最小にする為に、雄ね
じ部14のねじ山16を楔型傾斜部に押し付ける接触を
強制的に維持して、植え込み体22に関して軸方向に調
節された位置にステム12を固定し、雄ねじ部14と雌
ねじ部24全体にわたって圧力を均一に分布させるよう
な、植え込み体22とステム12の間で動作する、50
に一般的に示すような固定手段が本発明品に提供され
る。固定手段50は、固定状態において、雄ねじ部14
のねじ山16が楔型傾斜部48とのみ噛み合い、雌ねじ
部24の他のあらゆる部分と噛み合わないように、楔型
傾斜部48を完全に動作させる為に必要な締め付け力を
提供する。すなわち固定手段50は、動作時にねじの間
の動きクリアランスを除去する。当然ながら、スリーブ
26内でのステム12の再調整、すなわちねじ山の間の
動きクリアランスの再導入を可能にする為には、固定手
段50の動作を解除する必要がある。
【0027】好ましくは、固定手段50はステム12と
ねじによって噛み合う雌ねじ部54を備える回り止めナ
ット52で構成される。回り止めナット52は、典型的
な回り止めナットの方式で雄ねじ部14に沿って調整環
28と逆向きにねじ山を備え、ステム12の一部を回り
止めナット52と調整環28の間に張力で配置する。こ
のような張力は、雄ねじ部14のねじ山16が楔型傾斜
部48に引き込まれて強制接触し、それによって楔型傾
斜部48を促して楔型傾斜部のねじ形状機構を均一化す
る唯一で有利な圧力分布を生じさせる。スリーブ26に
関して軸方向へのステム12の再調整が必要な時は、回
り止めナット52を調整環28から緩めて雄ねじ部14
のねじ山16を楔型傾斜部48に噛み合わせている張力
を取り除き、調整環28をスリーブ26に対して回転さ
せ、ステム12を軸方向に目的の位置まで動かすように
すれば良い。
【0028】好ましくは、回り止めナット52の雌ねじ
部54は、身体固定手段34側に面した先行フランク6
0と身体固定手段34から離れる側に面した追従フラン
ク62が介在する螺旋状のねじ山56とねじ谷58を含
む。更に好ましくは、回り止めナット52の雌ねじ部5
4は、上述した楔型傾斜部48と同様な楔型傾斜部64
を含む。しかし、回り止めナット52の楔型傾斜部64
は、谷58に沿って配置され、回り止めナット52の先
行フランク60側から追従フランク62側にかけて徐々
に内側に収縮するよう傾斜されている。すなわち、回り
止めナット52の楔型傾斜部64は、調整環28の楔型
傾斜部48とは逆向きに傾斜している。従って、回り止
めナット52が調整環28に当接して締め込まれている
時にはステム12の雄ねじ部14に張力がかかっている
為、雄ねじ部14のねじ山16は適切に螺合した状態の
まま回り止めナット52の楔型傾斜部64に沿って引き
込まれ、それによって回り止めナット52と、回り止め
ナット52の内部の雄ねじ部14の部分全体にわたって
均一に圧力が分布する。
【0029】固定手段50の好ましい実施例を回り止め
ナット52に関して記述してきたが、調整環28の楔型
傾斜部48に雄ねじ部14のねじ山16が押し付けられ
て噛み合う状態を簡単に維持してステム12と調整環2
8の全体にわたって均一な圧力分布を実現する為に、他
の機械的及び/または電気的装置を使用することができ
ることは、技術に精通した者によって容易に理解するこ
とができる。例えば、ステム12に対してバイアス力を
適用するスプリングバイアス機構によって、同様な予測
可能な反応を提供することができる。他に、ステム12
を軸方向に調整した位置で固定した時に雄ねじ部14の
ねじ山16を楔型傾斜部48に押し付けて接触させる状
態を強制的に維持する為に、ステム12と調整環28の
間で動作する単純なカム機構を使用することができる。
【0030】本発明を説明的な方法で記述してきたが、
使用した専門用語は、用語の本質として限定よりもむし
ろ説明を意図していることが理解される。
【0031】尚、本発明の長さ調節式人工補綴植え込み
片は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え
得ることは勿論である。
【0032】
【発明の効果】上記した本発明の長さ調節式人工補綴植
え込み片によれば、植え込み体とステムの間で作用する
固定手段によって、雄ねじ部のねじ山を楔型傾斜部に押
し付ける接触を強制的に維持し、植え込み体に関して軸
方向に調節された位置にステムを固定することができる
ので、人の通常活動時にかかる断続的な負荷時でさえ
も、この固定手段により雄ねじ部と雌ねじ部全体に圧力
を均一に分布させて雄ねじ部のねじ山と楔型傾斜部との
強制的な噛み合いを維持し、ねじ間の動きクリアランス
に起因する摩損を防止することができるという優れた効
果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す側面図である。
【図2】図1のII−II方向の矢視図である。
【図3】連動雄ねじ部及び雌めじ形状を示す拡大断面図
である。
【符号の説明】
10 人工補綴植え込み片 12 ステム 14 雄ねじ部 16 ねじ山 18 ステム固定手段 20 テーパー部分 22 植え込み体 24 雌ねじ部 26 管状スリーブ 28 調整環 34 身体固定手段 40 ねじ山 42 ねじ谷 44 先行フランク 46 追従フランク 48 楔型傾斜部 50 固定手段 52 回り止めナット 54 雌ねじ部 56 ねじ山 58 ねじ谷 60 先行フランク 62 追従フランク 64 楔型傾斜部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロイ スティーヴン ボガン アメリカ合衆国 38018 テネシー州 コ ードヴァ ロウカスト グローヴ ドライ ヴ 328

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外科的に人体に植え込む為の長さ調節式
    人工補綴植え込み片(10)であって、螺旋状ねじ山
    (16)を備えた雄ねじ部(14)を有して軸方向に伸
    びるステム(12)と、該ステム(12)を骨に固定す
    る為のステム固定手段(18)と、前記雄ねじ部(1
    4)と螺合可能で且つ該雄ねじ部(14)のねじ山(1
    6)に噛み合う螺旋状楔型傾斜部(48)を備えた雌ね
    じ部(24)を有して前記ステム(12)を収納する植
    え込み体(22)と、該植え込み体(22)を前記ステ
    ム固定手段(18)から離れた位置で固定する身体固定
    手段(34)と、前記植え込み体(22)に関して軸方
    向に調整した位置にステム(12)を固定する為にねじ
    山(16)を楔型傾斜部(48)に押し付けて接触させ
    ることにより雄ねじ部(14)と雌ねじ部(24)の全
    体にわたって圧力を均一に分布させるよう前記植え込み
    体(22)と前記ステム(12)との間で動作する固定
    手段(50)とにより構成したことを特徴とする長さ調
    節式人工補綴植え込み片。
  2. 【請求項2】 植え込み体(22)が、管状スリーブ
    (26)と、該管状スリーブ(26)に回転自在に取り
    付けられた調整環(28)とを含むことを特徴とする請
    求項1に記載の長さ調節式人工補綴植え込み片。
  3. 【請求項3】 雌ねじ部(24)が調整環(28)内に
    配置されることを特徴とする請求項2に記載の長さ調節
    式人工補綴植え込み片。
  4. 【請求項4】 雌ねじ部(24)が、身体固定手段(3
    4)側に面した先行フランク(44)と、身体固定手段
    (34)から離れる側に面した追従フランク(46)と
    が介在する螺旋状のねじ山(40)及びねじ谷(42)
    を含み、楔型傾斜部(48)が、前記ねじ谷(42)に
    沿って配置され且つ先行フランク(44)側から追従フ
    ランク(46)側にかけて徐々に外側に拡張するよう傾
    斜されていることを特徴とする請求項3に記載の長さ調
    節式人工補綴植え込み片。
  5. 【請求項5】 固定手段(50)が、ステム(12)の
    雄ねじ部(14)に噛み合う雌ねじ部(54)を有する
    回り止めナット(52)で構成されることを特徴とする
    請求項4に記載の長さ調節式人工補綴植え込み片。
  6. 【請求項6】 回り止めナット(52)の雌ねじ部(5
    4)が、身体固定手段(34)側に面した先行フランク
    (60)と、身体固定手段(34)から離れる側に面し
    た追従フランク(62)とが介在する螺旋状のねじ山
    (56)及びねじ谷(58)を含み、楔型傾斜部(6
    4)が、前記回り止めナット(52)のねじ谷(58)
    に沿って配置され且つ回り止めナット(52)の先行フ
    ランク(60)側から追従フランク(62)側にかけて
    徐々に内側に収縮するよう傾斜されていることを特徴と
    する請求項5に記載の長さ調節式人工補綴植え込み片。
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