JPH07241306A - 親指の手根中手関節の補綴及びその製造方法 - Google Patents
親指の手根中手関節の補綴及びその製造方法Info
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- JPH07241306A JPH07241306A JP6311448A JP31144894A JPH07241306A JP H07241306 A JPH07241306 A JP H07241306A JP 6311448 A JP6311448 A JP 6311448A JP 31144894 A JP31144894 A JP 31144894A JP H07241306 A JPH07241306 A JP H07241306A
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Abstract
綴手根中手(CMC)関節の雛形形成方法、及びこれに
より製造された関節を提供することである。 【構成】 この方法は、第1回転軸線10を位置決め
し、第1軸線と直角でなく交差しない予め定めた関係を
有する第2軸線20を位置決めし、第1軸線及び第2軸
線の両方に対するトーラスである回転面が数学的に補綴
関節の軸受面の雛形形成に使用される諸段階を含むこと
を特徴とする。この補綴は、第1面及び第2面を有し、
第1面は第1軸線及び第2軸線の両方に関する回転面で
ある稜形部材102、稜形部材の第2面に取付けられ、
稜形骨106と係合してこれを固定する複数の釘134
a、134b、134c、稜形部材と係合可能であり、
稜形部材の前記第1面と嵌め合わされる寸法の第1面を
有する中手部材104、及び中手部材に取付けられ、第
1中手骨の基端側中手管の中に挿入されて中手部材を固
定するステム140を含んで構成される。
Description
する。更に詳しくは、本発明は部材がそれぞれ対応する
面を有し、これらの面が2つの別々な回転軸線のまわり
の部材の同時の回転をするために互いに嵌め合わされて
動くようにされた2部材よりなる関節に関する。本発明
は特に、しかし限定することなく、人体骨格に於ける関
節の解剖学的な動きを復元する補綴関節として有用であ
る。
又は複数)に対して動く運動は、画成可能な包囲部材
(エンベロブ)内での回転運動であると記載することが
最適であるように、人体解剖学的な骨格を構成する関節
の多くを自然は作り上げた。特に関節に於ける骨の正常
な動きは、直角でなく、交差しない2本の異なる軸線の
まわりの骨の回転である。幾つかの機械的利点はこの事
実から生じている。第1に解剖学上の関節の運動は、1
平面内でのただ単に簡単であるという以上の回転を可能
にする。特に2本の回転軸線は直角でなく、平行でない
から、これらの2軸線のまわりの骨の回転は全3つの解
剖学的な平面(サジタル(sagital)、トランス
バース(transverse)及びコロナル(cor
onal))に於ける回転を明確に表す。2つの回転軸
線のみが必要とされることから、解剖学的な関節はその
まわりの骨の回転を達成して安定性を保持するために
は、同じ運動を達成するために3つの回転軸線を使用す
る構造に於いて必要とされるより少ない筋肉しか必要と
しないことが、等しく重要である。従って、解剖学的な
関節は非常に機械的な効率が良い。この全ての結果は、
人間が正常な骨格の運動として理解するところである。
品が長年にわたり開発され使用されてきた。明らかに、
これらの関節の開発に於ける意図は、交換すべき特定の
解剖学的な関節の自然な運動を効果的に復元することで
あった。しかしながらその達成のために、関節の自然な
骨構造を復元又は模倣する試みは全くなかった。この代
わりに、補綴関節の設計は解剖学的な平面に関する関節
運動の伝統的な思慮によって典型的に進められてきた。
これは、関節のまわりの正常な骨の運動がこれらの基準
面の全てに於ける同時の相互関係を有する運動を伴うと
いう事実を見ることに多分に基づいている。補綴置換関
節を設計するために使用される伝統的な方法の結果とし
て、関節は唯1つの回転軸線を有するか、直角な回転軸
線を有して設計されていた。例えば、ベッキー氏他に付
与された「人工指関節」と題する米国特許第49447
58号明細書は、曲がる時に関節の一方の部材を他方の
部材に対して定められた方向に案内する1軸関節を開示
している。従来方法で設計された補綴置換関節の他の例
として、ヨウム氏他に付与された「手根関節」と題する
米国特許第4229841号明細書は、実質的に直角な
2本の軸線のまわりの部材の相対的運動を与える関節を
開示している。3軸線補綴の例として、アギー氏に付与
され「改良した関節手段を有する関節補綴」と題する米
国特許第4349922号明細書は関節部材を3つの異
なる軸線のまわりに枢動可能にしたリンクピンの組合せ
を開示している。相互連結部材を含む上述した引用例と
は異なり、ブラウン氏他に付与された「部分的に安定化
された膝関節」と題する米国特許第4959071号明
細書は、相互連結されてはいないが、互いに回転スライ
ドする部材を含む補綴関節を開示している。しかしこの
特徴にも拘かわらず、ブラウン氏他により開示された補
綴関節は単軸線のまわりの回転に限定されている。
第1に分析して補綴置換関節を設計することを教示し、
又は示唆するものではない。もしそうであるならば、正
常な関節が特徴とする直角でなく交差しない2本の回転
軸線が自然に生じることは明白である。これに留意し
て、本発明は関節に於ける正常な骨の当接面が回転面で
あることを認識した。特に、関節に於ける骨の当接面の
各々は、関節の2つの直角でなく交差しない解剖学的な
回転軸線のまわりの回転面である。更に、本発明はこの
回転面が、特に該当する骨関節面を再生するために幾何
学的に変化できるパラメータを有するトーラス、特に歪
んだトーラスであると認識する。これらの観察から、本
発明は、解剖学的関節の骨構造は補綴で再生でき、正常
な関節運動を復元するために使用できることを認識して
いる。
は、比較的大きな圧縮力を担持できるように骨の能力を
利用する為に自然に進展されたことに注目することは興
味深い。同時に、これらの骨面形状は捩力及び剪断力の
伝達を最少限にするのであり、これらの力を骨構造は圧
縮力ほどに許容することができない。上述にて示唆され
るように、この力の分散を達成する当接骨面の自然に生
じた形状は、2本の直角でなく交差しない軸線のまわり
の回転面として特徴づけることができる。
る。解剖学的に手根中手(CMC)関節は稜形骨に対す
る第1中手骨の回転運動を確立させるのであり、この運
動は2本の偏倚した軸線のまわりの相互回転として適当
に特徴づけられる。これらの軸線の一方が稜形骨に位置
決めされ、他方の軸線は第1中手骨に位置決めされるこ
とが生じる。興味深いことに、自然は親指に筋肉ネット
ワークを形成したのであり、これは手根中手(CMC)
関節に於けるそれぞれの骨をこれらの軸線のまわりの回
転させて効果的に動かさねばならない。特に、しかし解
剖学的に非常に詳細に説明するわけではないが、自然は
一対の筋肉を手根中手(CMC)関節の各々の偏倚軸線
に備えた。これらの各々の筋肉対に於ける個々の筋肉
は、関節に於いて骨を関連した特定の偏倚軸線のまわり
に回転させて動かすように互いに反対方向に作用する。
従って、手根中手(CMC)関節に於ける親指の完全に
自然な動きは、対で作用するたった4つの筋肉で達成で
きる。更に、自然は同じ筋肉を、手根中手(CMC)関
節の先端側の親指の他の関節、即ち中手節骨(MP)及
び指節間(IP)関節を動かすのに使用している。
を作る従来の試みは、典型的にボール及びソケット構造
に基づくものであった。これらの補綴は3本の直角に交
差する回転軸線のまわりを動き、親指筋肉及び外部荷重
に対する回転軸線の配置はそれらの設計に於いて考慮さ
れていなかった。上述にて指摘したように、親指は手根
中手(CMC)関節に関連するたった4つの筋肉を有す
る。他方、関節の軸線のまわりに親指を効果的に節動さ
せるためにボール及びソケット形状は6つの筋肉、即ち
3対の筋肉を必要とする。しかしながら周知のように、
自然は3軸線関節の場合に要求される筋肉の必要な余剰
筋肉対を備えていない。この結果、3軸線の関節が使用
されるならば、付加的な筋肉作用の必要性が親指全体の
釣り合いを狂わせることになる。残念なことに必要とさ
れる相互リンク連結によれば、この釣り合いの乱れは、
中手節骨(MP)及び指節間(IP)関節、並びに手根
中手(CMC)関節の作動に対する悪影響を含むほど大
きい。
切除を固有に必要とするように、付随的な難点がボール
及びソケット構造を使用する上で生じた。典型的には、
このような補綴を手根中手(CMC)関節の稜形骨及び
中手骨に取付けることができるようになされる前に、骨
の真っ直ぐなカット又は中空形成が必要とされる。これ
まで知られてきた手根中手(CMC)補綴関節を使用す
る方法は、稜形骨の関節面の除去を必要とし、或る場合
には全骨が除去されていた。過剰な骨の切除や除去を回
避しなければならないことは明らかである。
復元する補綴手根中手(CMC)関節を製造でき且つ又
使用できることを認識する。更に、本発明は例え行われ
るとしても骨の切除が制限される表面再生の関節成形術
に依存する方法によって、骨が保護されることを認識す
る。
の目的は正常な関節運動を復元する補綴置換関節を製造
する補綴関節の雛形形成方法を提供することである。本
発明の他の目的は、関節を横断する筋肉の機械的な利点
を保持する補綴置換関節を製造する補綴関節の雛形形成
方法を提供することである。本発明の更に他の目的は、
正常な関節の回転軸線を再現する補綴置換関節を製造す
る補綴関節の雛形形成方法を提供することである。本発
明の更に他の目的は、異なる形式の補綴置換関節の雛形
を形成する為に使用できる方法を提供する事である。本
発明の更に他の目的は、補綴を横断して作用する応力が
骨の広い面積部分にわたって消散でき、補綴の荷重支持
容量を増大すると共に、補綴関節の故障の可能性を減少
させることのできる補綴手根中手関節を提供することで
ある。本発明の他の目的は、補綴の取付け準備に於い
て、大量な骨切除又は除去を行わないで、寧ろ骨表面の
交換に依存して骨の保存を可能にする補綴手根中手関節
を提供することである。本発明の他の目的は、達成する
ことが比較的容易で、コスト効果が比較的良い補綴置換
関節の雛形形成方法を提供することである。
の製造方法は2部材関節に関し、これは関節の解剖学的
な運動を復元する基本となる基準として作用する2本の
別個な回転軸線の確認及びその位置を基にする。これら
の両方の軸線、及びそれらの相対的な位置は解剖学的に
確認でき、復元すべき特定の関節に関して独特である。
軸線の一方即ち第1軸線は関節の一方の部材に関して解
剖学的に参照される。他方即ち第2軸線も又解剖学的に
修正され、第1軸線に対して予め定められた関係で配置
される。典型的にこれらの回転軸線は直角でなくかつ交
差しない。別の言い方をすれば、第1及び第2軸線の間
の予め定められた関係は第1偏倚角度(α)、第2偏倚
角度(β)及びこれらの2本の軸線間の投影距離であ
る。
材を含んで成る。関節の第1部材は第1軸線及び第2軸
線のまわりの回転面として数学的に形成された第1面を
有する。関節の第2面は第1部材の第1面と嵌め合わさ
れる第2面を有する。この関係を通じて第2部材は第1
部材に対して第1及び第2軸線のまわりを回転可能であ
る。
実際の形状は第1及び第2回転軸線に対するこれらの交
差面の位置によって決定される。本発明の目的の為に、
交差する第1及び第2面は解剖学的に決定される。復元
すべき特定の関節に応じて、両軸線の近位、これらの軸
線の中間又は両軸線の遠位の何れかとすることができ
る。
の面の寸法の両方によって決定される。更に詳しくは、
運動範囲は各回転軸線のまわりの所望される回転度数に
よって数学的に決定される。更に、関節部材を接触状態
に保持して正常な解剖学的な運動範囲を効果的に復元す
る為に、寸法に関する限り、第1部材の面は第2部材の
表面積よりも大きい面積を有することができる。従って
第2部材は、その第2面が第1部材の第1面上を移動す
る時に両方の回転軸線のまわりを効果的に回転すること
ができる。
して、補綴関節の一方の部材は本来の関節の近位の即ち
基部の骨に取付けられて固定される。関節の他方の部材
は従って本来の関節の遠位の即ち先端の骨(単数又は複
数)に取付けられて固定される。補綴関節の部材の個数
は従って置換されることの必要な関節を運動学的に復元
する為にそれぞれの回転面の位置に並置される。
補綴は稜形部材及び中手部材を含んで構成される。本発
明によれば、稜形部材は2本の偏倚軸線のまわりの回転
面として形成された係合面を有する。特に手根中手(C
MC)関節に関しては、これらの偏倚軸線の1本は稜形
骨に位置し、他方の軸線は第1中手骨に位置される。従
って手根中手(CMC)関節に関する回転面は2本の軸
線の間に位置される。
補綴の中手部材は係合面を有する。又稜形部材と同様
に、中手部材の係合面は2本の偏倚軸線のまわりの回転
面として形成される。中手部材の係合面は稜形部材の係
合面と嵌め合わされるように特に成形される。
材は3本の釘を含み、これらは部材から突出している。
本発明に意図されるように、稜形部材の3本の釘は互い
に実質的に平行で、この部材が稜形骨の準備された面の
中に締まり嵌めできるようになされる。特に、これは稜
形骨の解剖学的表面の効果的な復元の際に稜形部材の係
合面を与える配向を有して行われる。更に、稜形部材の
安定された固定は釘の1つを手掌ビーク(beak)に
近い稜形骨に取付けることで向上されると認識されてい
る。これは、その領域に於ける皮質性の骨が良好な骨質
でできており、補綴−骨の境界面に対して十分な安定性
を与えることになるという理由による。更に、この領域
に於ける稜形部材の固定は、骨境界面に於ける移植に抗
する望ましくない動き(背−半径方向の移動)を助成す
る。
根中手(CMC)関節の中手部材はそこから延在するス
テムを含む。このステムはその横断面が実質的に三角形
であり、中手部材管の解剖学的形状に応じて僅かに湾曲
している。この形状により、中手部材のステムは第1中
手骨の基端側管の中に挿入可能で、中手部材を所定位置
に且つ又稜形部材と嵌め合わされる配向にて固定する。
本発明に意図されるように、稜形部材及び中手部材がそ
れぞれ稜形骨及び第1中手骨に適正に固定されたなら
ば、親指の筋肉及び靱帯はそれぞれの部材をそれらの意
図された嵌め合い状態に保持する為に使用される。
その構造及び作動の両方に関して以下の説明に関係する
添付図面から最も良く理解されるのであり、図面に於い
て同じ符号は同じ部品を示している。
明の数学的な理解に役立つ幾何学的関係を考える。図1
の幾何学的関係をまず考える時、図示されたx−y−z
軸座標系を通常の解剖学的基準平面に関係づけることを
試みない方が混乱が少ないであろう。この関係は必要な
幾何学が確立された後に最も良く確立される。
座標系のy方向に任意に方向決めされて示されている。
ここでx−y−z座標系の点12を考えれば、この点は
軸線10上にない。この点12が軸線10のまわりを軸
線10から固定距離r1 だけその軸線10に直角な平面
内を回転するならば、点12は円形路14に沿って移動
することは明白である。図1に示された幾何学に関し、
円形路14はx−z平面内に示され、r1 は形成される
円の半径である。
える。この回転は、点16が点12から固定距離に留ま
り、点12を通過する軸線20に直角な平面内に維持さ
れるならば、円形路18を生じる。この回転に関し、r
2 は形成される円の半径である。円形路18の円形路1
4に対する正確な配向も又本発明で必要とされる幾何学
の完全な理解を得るために重要である。この配向を確立
するために、軸線20は偏倚角度α及びβで記述でき
る。特に、角度αは点12にて路14に接するx−z面
内に位置する線22と、軸線20のx−z面内の投影線
24との間の角度として定義される。角度βは次に軸線
20とx−z面内の投影線24との間の角度として定義
される。
平面内に於ける外側の軸線のまわりに回転させて形成さ
れる。図1に於いて、円は円形路18で確立され、外側
の点は軸線10がx−z面と交差する点26である。こ
のようにして円形路18が軸線10のまわりを円形路1
4に沿って回転すると、図2のトーラスが形成される。
この点に於いてトーラス28を形成するのに必要な可変
の幾何学的なパラメータはi)半径r1 、ii)半径r
2 、iii)角度α、及びiv)角度βであることが認
識される。角度α及びβが共にゼロ度で、与えられたr
1 及びr2 に依存するようなもっとも簡単な場合には、
トーラス28はドーナッツ形となり、非常に薄いか厚い
ドーナッツの何れかとなる。しかしながらα及びβ値の
範囲はゼロと180度(0°〜180°)の間で生じ
る。従って通常の場合である角度α及びβに与えられた
値によりトーラス28は歪む。
節は1つの部材を2本の直角でなく交差しない軸線のま
わりに回転させるということを思い起こされたい。これ
は歪んだトーラス28の場合と同じである。本発明はこ
の考えを組入れている。
面の一部が30aで示されている。面30aと共に面3
0bも示されている。図解の目的だけで面30bは面3
0aより僅かに距離を隔てて示されている。幾何学的に
は面30a及び30bは互いに図示位置にて一致、即
ち、合致する。実際には、面30a及び30bは互いに
雄雌の関係を有している。同様に、歪んだトーラス28
の他の部が面32a及び32bとして示されている。し
かしながら、面30a及び30bは第1回転軸線10及
びそれそれの第2回転軸線20に対する関係に於いて面
32a及び32bと相違する(注意:軸線20は面30
a及び30bに関する位置で示されていない)。
する骨面は典型的に歪んだトーラス28の面に似た回転
面である。従って歪んだトーラス28の面30a−30
b及び面32a−32bは、適正に寸法決めされたなら
ば、解剖学的関節の骨面を再現、即ち、模倣する。
関連づける為に、図3に示された人34を考える。便宜
の為に、人34の動きは3つの解剖学的な平面を基準と
して参照される。これらの軸線は、サジタル平面36、
コロナル平面38及びトランスバース平面40である。
基準面36、38及び40の位置により、人34の如何
なる動きもこれらの1又はそれ以上の平面における回転
として記述できる。特に、サジタル平面36内の回転は
屈伸方向の動きを示すように矢印42で示されており、
コロナル平面38内の回転は外転及び内転の動きを示す
ように矢印44で示され、又トランスバース平面40内
の回転は外部及び内部への動きを示すように矢印46で
示されている。
して更に詳しく点16の円形路18に沿う運動を考え
る。又、x−y−z座標系のy軸線を軸線10と整合さ
せ、z軸線を点12と交差させて仮想する。角度α及び
βがゼロより大きい値を有するならば、円形路18のx
−y面への投影(サジタル平面36と比較する)は屈伸
の何れかに於ける回転を示す。同様に円形路18のy−
z面への投影(コロナル平面38と比較する)は外転及
び内転の何れかの回転を示す。同様に円形路18のx−
z面への投影(トランスバース平面40と比較する)に
より内方及び外方への回転が示される。それ故に、人3
4の解剖学的基準面36、38及び40により、歪んだ
トーラス28の表面に沿う如何なる動きも屈−伸、外転
−内転、及び外方−内方の動きとして表される。この結
果、面30a、b又は32a、bに似た当接面を有する
補綴関節は置換される解剖学的関節を再現即ち模倣する
ように寸法決めできる。
格が全体を符号48で示されている。手48はここでは
単なる例の為に示されているが、他の解剖学的構造が本
発明の記述にて容易に論じることのできることは理解さ
れよう。それにも係わらずに手48は指関節50を有し
て示されており、指関節は骨部材54で骨部材52に連
結されている。更に詳しくは、骨部材52の面56が骨
部材54の面58に当接している。この結果、骨面56
及び58は骨部材52が指関節50の廻りに回転すると
き、互いに対して相対的に移動する。上述したように、
面56及び58は歪んだトーラス28の一部即ち面積部
分を非常に近い状態で近似する。本発明によれば、指関
節50が置換されることを必要とするならば、面30a
−30b又は32a−32bを有する補綴関節が製造さ
れるべきである。
角でなく交差しない2本の軸線を特徴とすることを思い
起こされたい。このように、図1に記載した幾何学パラ
メータを使用して、関節50は第1軸線10及び第2軸
線20を有する。軸線10及び軸線20の両方が解剖学
的に確認され、指関節50に関して位置決めできること
が生じる。この確認はこの分野で良く知られた方法で行
われ、関節50並びに人34の骨格に於ける他の関節に
関して応用できる。確認された軸線10及び軸線20及
びそれらの関係により、偏倚角度α及びβが決定され
る。同様に、骨面56及び58の間の交差は関節50に
関して軸線10及び20に対し解剖学的に位置決めでき
る。骨面56及び58の間の交差位置により、歪んだト
ーラスの半径r1 及びr2 が確定される。この結果、関
節の解剖学的な簡単な測定を行うことで歪んだトーラス
28のパラメータα、β、r1 及びr2 が決定される。
的な測定値を使用して、面30a−b間は32a−bが
数学的に形成できる。この情報は次に図5(A)及び
(B)にそれぞれ示された嵌め合わされる部材の製造に
使用される。まず最初に、図5(A)を参照すれば解剖
学的部材60が示され、30aは取付けられたステム6
4を有している。軸受面30aは歪んだトーラス28の
面30bと同じであり、陥凹性(線66で示される)、
及び凸状性(線68で示される)を特徴とする。同様
に、補綴部材62は取付けられたステム70を有する。
同様に、部材62は歪んだトーラス28の面30bと同
じ軸受面32bを有し、この面は歪んだトーラス28の
面30bと同じである。図5(A)及び(B)を対照し
て参照することで認識できるように、部材62の軸受面
30bは陥凹性(線72で示される)を有し、これは部
材60の軸受面30aの凸状性に合致する。同様に、部
材62の軸受面30bは凸状性(線74で示される)を
有し、これは部材60の軸受面30aの陥凹性に合致す
る。このようにして、補綴部材60及び62は嵌合面を
有する。
62は軸受面30a−bを有し、これらの面は交換され
るべき解剖学的関節の当接面が軸線10及び20の間で
ある時に必要とされる。他方、交換されるべき解剖学的
関節の当接面の両方が軸線10及び20に対する近位又
は遠位の何れかに位置するならば、面32a−bと同じ
軸受面を有する嵌合される一対の補綴部材が必要であ
る。図6(A)及び(B)はこのような一対の補綴部材
を示している。
2b及び軸受面32aを有する補綴部材を示している。
図6(A)に於いて、部材76は取付けステム80を含
み、又軸受面32bは線82及び84で示されるように
凹面である。図6(B)は取付けステム86を含む補綴
部材47を示し、又軸受面32aが線88及び90で示
されるように凸状であることを示している。軸受面32
a及び32bは互いに一致するので、それらは並置され
た時に互いに対して組合わされる。
に於いて、回転軸線10及び20は解剖学的パラメータ
α、β、r1 及びr2 を決定する為に関節50上に位置
される。解剖学的パラメータα、β、r1 及びr2 に応
じた寸法で製造された一対の補綴部材60、62(又は
76、78)が選択される。整形外科医には周知の方法
で骨52及び54が適当に準備された後、補綴部材6
0、62は骨52及び54に取付けられて、置換される
べき関節の解剖学的構造を正確に模倣するようになされ
る。関節50に組付けられている本来の筋肉及び靱が次
に可能ならば再連結され、補綴部材60、62を含んで
成る補綴関節がセットされる。骨52及び54は次に直
角でなく交差しない2本の回転軸線のまわりの自然な回
転を再現即ち模倣するようにして互いに対して相対移動
できるようになされる。
場合に、この関節のための本発明による補綴は図7に全
体を符号100で示されている。図7に示されるよう
に、手根中手(CMC)関節100は稜形部材102及
び中手部材を含む。手根中手(CMC)関節100が模
倣されることを意図された解剖学的な認識を得るため
に、基準は図4に戻る。図4で、手48の親指は稜形骨
106及び第1中手骨108を含むことが見られる。こ
れらの骨、即ち稜形骨106及び第1中手骨108の間
の境界面が親指の解剖学的な手根中手(CMC)関節を
形成する。それ故に補綴手根中手(CMC)関節100
の部材102及び104は、稜形骨106及び第1中手
骨108の境界をなす解剖学的面の復元、及びこれらの
2つの骨の互いに対する相互作用の模倣が意図される。
成されていることを示している。特に係合面110は、
互いに直角でなく交差しない2本の偏倚軸線のまわりの
回転面として形成される。上述にて示したように、親指
の手根中手関節に於ける動きはこのような2本の軸線の
まわりの回転を特徴とする。この回転の解剖学的基準は
有益である。
述にて開示された解剖学的な基準に似た方法による手4
8に関する解剖学的基準を示す。特に親指を含めた手4
8の動きは、図8に示されるように手48に関係する典
型的に3つの相互に直角な平面内での回転を基準にして
記述される。これらは、i)矢印114で示されるよう
に屈伸に於ける回転が生じるサジタル平面112、i
i)矢印118で示されるように外転及び内転に於ける
回転が生じるコロナル平面116、及びiii)矢印1
22で示されるように内方及び外方へ回転が生じるトラ
ンスバース平面120である。
手根中手(CMC)関節の2本の偏倚軸線のまわりの相
互回転で特徴づけられるということは上述にて示唆され
た。これらの軸線の実際の位置は関係する分野で良く知
られている手段で決定でき、図9に示されるように関節
に対して一般的に確定されることが見出されている。特
に図9は稜形骨106に位置された第1回転軸線12
4、及び第1中手骨108に位置された第2回転軸線を
示している。この結果、稜形骨106及び第1中手骨1
08の間の境界面128に於ける動きは、軸線124及
び126の両方のまわりの回転面に沿う。何れにして
も、その結果は手根中手関節のまわりの親指の解剖学的
な動きであり、これには全3つの解剖学的平面、即ちサ
ジタル平面112、コロナル平面116及びトランスバ
ー平面120に於ける回転を伴う。
24は屈伸軸線として参照される。同様に、第1中手骨
108の第2回転軸線126は外転及び内転の軸線とし
て参照される。しかしながらこれらの総括化は全く解剖
学的に正しくはない。何故ならば軸線124及び126
は何れも解剖学的基準面112、116及び120の何
れに対しても直角でないからである。それ故に解剖学的
基準平面の1つ以上での回転の組合せが親指の動きの間
に経験される。互いに対する関係に於いて、又図1を参
照して既に開示された表記を使用して、軸線124及び
126の間には2つの偏倚角度、即ちα及びβ、のある
ことが確立された、手根中手(CMC)関節に関して
は、第1偏倚角度(α)は11.7°±20°の範囲、
第2偏倚角度(β)は17.3°±17.3°の範囲内
であり、典型的な値はそれぞれαには11.7°及びβ
には17.3°である。
面110はベース130に形成されている。ベース13
0の厚さを表す距離132は多少変化できるが、ベース
130が比較的薄いような距離132が好ましい。距離
132を最少限にすることが望ましいことは、ここでは
稜形部材102が境界面128での稜形骨106の解剖
学的面となるように面交換されるべく意図されることを
強調して触れておく。図7は又釘134a、134b及
び134cは係合面110と対向するベース130の側
で面から突出していることを示している。釘134は互
いに対して実質的に平行で、稜形骨106上に稜形部材
102の安定した固定を与え、又親指が動く時の部材1
02及び稜形骨106の間の相互作用する応力を最少限
にする形状にてベース130に配置されている。
130の下側はサドル形面144であることが好まし
く、この面は非常にしばしば係合面110と違って相違
する形状を有する。従って、ベース130を通る距離1
32は一様でない。更に詳しくは、面144は係合面1
10と違って直角な軸線(図示せず)のまわりの回転面
として形成される。面144のこのような形状は稜形骨
106の面の準備を容易にするのであり、この面もまた
直角な軸線のまわりの回転面として形成できる。これは
稜形部材102の面144に対する稜形骨106の係合
を容易にさせる。更に、稜形部材102のサドル形面1
44の特定の形状、及びこのサドル形面144及び係合
面110の間のベース130の深さに関する距離132
に於ける結果的な変化は、稜形部材102と稜形骨10
6との間の望ましくない捩じり又は剪断力を軽減するた
めに、係合面110を横断して荷重分布を効果的に形成
するように調節できる。
C)関節100の中手部材104の実施例を示してい
る。図示されるように、中手部材104はベース138
に形成された係合面136を含み、又この係合面136
から一般に離れる方向へとベース138から延在された
ステム140を有する。本発明の目的に関して、中手部
材104の係合面136は、2つの部材102及び10
4が作動的に並置される時に稜形部材102の係合面1
10と嵌め合い係合されて連結されるように中手部材1
04の係合面136が形成される。図7にも示されるよ
うに。ステム140は全体的に三角形の横断面を有し、
これは部材104が第1中手骨108に取付けられた後
に部材104の回転に於ける安定化を助成する。
合い係合を幾何学的に示すために図11が参照される。
図11は稜形骨106に配向された(F−E)軸線12
4及び中手骨108に配向された(Ab−Ad)軸線1
26の両方のまわりの回転により形成される回転面を有
するトーラス142の平面図を示す。図11はトーラス
142の平面図であることから、図示の為の標準的な要
求によれば角度βは図11に示されることができず、軸
線124は点として示されている。それにも拘かわらず
手根中手(CMC)関節100の稜形部材102及び中
手部材104は嵌め合わされて示されており、トーラス
142との関係を示す為に両方の部材102及び104
はトーラス142の面の同一部分に重合わされる。
明の手根中手(CMC)関節100を取付ける為に、稜
形骨106及び第1中手骨108は最初に準備されねば
ならない。これは、稜形骨106からできるだけ少量の
骨を除去する面再形成の関節成形術により稜形骨106
の為に行われる。従って、骨増殖体、軟骨及び少量の骨
だけが除去されて稜形骨106及び稜形部材102の間
の密接な嵌め合いを可能にすることが好ましい。稜形骨
がこのようにして準備されたならば、稜形部材102は
次に稜形骨の中に締まり嵌めされる。この為に、稜形部
材102は釘134を骨に対して位置決めして稜形骨上
で適当に配向される。稜形部材102は次に稜形骨に対
して押しつけられて釘134a、134b及び134c
を骨の中に植設するようになされる。骨の質が悪かった
り大きな欠陥のような僅かな場合にだけセメントによる
固定が必要となる。このことはセメント要因に関与する
失敗や骨の損失を低減する。
の取付けは、稜形骨に対する稜形部材102の取付けに
関する上述とは多少相違する方法で行われる。第1中手
骨108の場合には、骨108の基端側の管が清掃され
て中手部材104のステム140を受入れるようになさ
れる。基端側の中手骨の管の解剖学的な形状の為に、ス
テム140はその管とぴったりした嵌め合いを得る為に
この形状に応じて僅かに湾曲されることができる。更
に、部材104の回転に対抗する強い安定性を与える為
には、ステム140は全体的に三角形の横断面形状を有
することが好ましい。稜形骨106に対する稜形部材1
02の取付けと同様に、中手部材104は第1中手骨1
08に対して締まり嵌めされることができる。これは、
中手部材104のステムを骨108の基端側の中手骨の
管の中に挿入して部材104を指定位置に押しつけるこ
とだけで行われる。同様に、稜形部材に関しては、その
稜形部材がセメントを使用せずに第1中手骨の中に締ま
り嵌めできると好ましい。しかしながら上述したよう
に、セメントの使用が必要とされる場合もある。
102との嵌め合い係合を得られるような配向で第1中
手骨の中に取付けられる、即ち、固定されることであ
る。更に、それぞれの骨に対する稜形部材102及び中
手部材104の何れの配向も、軸線124及び126の
何れのまわりの相互の回転も親指の動きの間に実行され
るようになされねばならない。
(CMC)関節100の中手部材の他の実施例を示す。
多くの点で中手部材152のベース146は稜形部材1
02のベース130に類似している。特に、ベース14
6は距離148で示されるように比較的薄い。又、稜形
部材102のサドル面144に似て、ベース146の下
側は2本の直角軸線(図示せず)のまわりの回転面に一
致するサドル形の面150である。これは稜形骨106
に関しては骨108との中手部材152の係合に於ける
一致を得るために第1中手骨108の必要とされる面再
形成を容易にする為に行われる。又、稜形部材102に
関して上述したように、中手部材152のサドル形面1
50についての特定形状、及びベース146の深さの変
化に関する距離148の結果的な変化は、部材152と
第1中手骨108との間の望ましくない捩じり及び剪断
力を減少させるために中手部材152の係合面136を
横断する荷重分布を効果的に形成するように調節でき
る。従って、稜形部材102と同様に中手部材152は
面再形成部材となる。
部材104又はその代替実施例152の何れも多数の異
なる種類の材料又はこれらの複合材料で作ることができ
る。これらの材料は限定するわけではないがi)CoC
r合金、チタン及びチタン合金、及びステンレス鋼のよ
うな金属、ii)超高分子量ポリエチレン(UHMWP
e)ようなプラスチック、及びiii)酸化ジルコニウ
ム(Toughened)、酸化アルミナ、アルミン−
ジルコニア合金、及びカルシウムフォスフェートのよう
なセラミックを含む。更に、金属、プラスチック又はセ
ラミックには表面増強剤を使用できる。特に金属面増強
剤として、幾つかのこの分野で知られた処理を使用でき
る。これらは限定するわけではないが、窒素イオン移
植、プラズマ窒化、チタン窒化物被覆、及び金属又はセ
ラミックを表面に結合させるパルスフュージョン(pu
lsfusion)表面増強剤を含む。
金のような他の材料と関連して超高分子量ポリエチレン
(UHMWPe)が特に有効である。圧縮又は剪断の連
続した大荷重に応じて降伏点より低い材料の永久的な即
ち回復不能な歪である「低温塑性流れ」は、連続的な圧
縮及び剪断荷重のみを受ける手根中手(CMC)関節1
00のような関節補綴にとって問題である。超高分子量
ポリエチレンを手根中手(CMC)関節100の係合面
110及び136として使用する時、関節の面形状に似
た金属サドル形の補強の使用は低温塑性流れを防止する
1つの方法である。
綴関節の雛形を形成する特定の方法及び得られた関節
は、先に述べた目的を達成して利点を与えることが完全
に可能になるが、これは本発明の現在好ましいとされる
実施例の単なる図解であり、又特許請求の範囲に定めら
れた以外にここに示された構造及び形状の細部に限定す
る意図の全くないことが理解されねばならない。
説明図。
為に選択された面積部を有するトーラスの斜視図。
示された人の斜視図。
回転軸線の間に関節面が位置する補綴関節に使用され
る、図2に示されたトーラスから得られた嵌め合い面を
示すそれぞれ異なる角度に於ける斜視図。
回転軸線の近位又は遠位に関節面が位置する補綴関節に
使用される、図2に示されたトーラスから得られた嵌め
合い面を示すそれぞれ異なる角度に於ける斜視図。
の補綴手根中手関節の部材の斜視図。
された人の手の等角図。
れた親指の手根中手関節を示す骨格図。
び中手部材が重合わされたトーラスの平面図。
中手関節の等角図。
Claims (21)
- 【請求項1】 親指の手根中手関節の補綴であって、 第1面及び第2面を有し、前記第1面は第1軸線及び第
2軸線の両方に関する回転面である稜形部材、 前記稜形部材の前記第2面に取付けられ、稜形骨と係合
して該稜形骨を固定する複数の釘、 前記稜形部材と係合可能であり、前記稜形部材の前記第
1面と嵌め合わされる寸法の第1面を有する中手部材、 前記中手部材に取付けられ、第1中手骨の基端側中手管
の中に挿入されて前記中手部材を固定するステム、を包
含する親指の手根中手関節の補綴。 - 【請求項2】 前記第1軸線が稜形骨に関連して位置決
めされ、前記第2軸線が第1中手骨に関連して位置決め
され、前記第2軸線は前記第1軸線と固定関係にある請
求項1に記載の親指の手根中手関節の補綴。 - 【請求項3】 前記第1軸線及び第2軸線が平行でな
く、直角でなく、交差せず、前記第1軸線と前記第2軸
線との間の関係は第1偏倚角度(α)、第2偏倚角度
(β)及び該2本の軸線の間の投影距離で特徴づけられ
る請求項2に記載の親指の手根中手関節の補綴。 - 【請求項4】 前記第1偏倚角度(α)が約11.7°
±20°の範囲内、前記第2偏倚角度(β)が約17.
3°±17.3°の範囲内である請求項3に記載の親指
の手根中手関節の補綴。 - 【請求項5】 前記釘が互いに実質的に平行である請求
項1に記載の親指の手根中手関節の補綴。 - 【請求項6】 前記稜形部材の前記第2面がサドル形で
あり、前記サドル形の面が2本の直角な軸線に対する回
転面である請求項5に記載の親指の手根中手関節の補
綴。 - 【請求項7】 前記ステムが全体的に三角形の横断面を
有する請求項1に記載の親指の手根中手関節の補綴。 - 【請求項8】 前記稜形部材がコバルトクロームで作ら
れ、前記中手部材がチタン及びポリエチレンを含む複合
材料で作られた請求項1に記載の親指の手根中手関節の
補綴。 - 【請求項9】 前記稜形部材が稜形骨内に締まり嵌めさ
れ、中手部材が第1中手骨内に締まり嵌めされた請求項
1に記載の親指の手根中手関節の補綴。 - 【請求項10】 親指の手根中手関節の補綴であって、 親指の稜形骨に取付け可能で、稜形骨の解剖学的面の一
部を実質的に復元する為に第1軸線及び第2軸線の両方
に対する回転面として形成された係合面を有する第1手
段、及び親指の第1中手骨に取付け可能で、前記第1手
段の前記係合面と嵌め合わされる寸法の係合面を有する
第2手段を、包含する親指の手根中手関節の補綴。 - 【請求項11】 前記第1手段を稜形骨に係合させて前
記第1手段を固定するために第1手段上に取付けられた
複数の釘を更に包含する請求項10に記載の親指の手根
中手関節の補綴。 - 【請求項12】 前記第2手段に取付けられ、第1中手
骨の基端側中手管の中に挿入されて第2手段を固定する
ような寸法のステムを更に含んで構成された請求項11
に記載の親指の手根中手関節の補綴。 - 【請求項13】 前記第1軸線が稜形骨に関連して位置
決めされ、前記第2軸線が第1中手骨に関連して位置決
めされ、前記第2軸線は前記第1軸線と固定関係にあ
り、前記第1軸線及び第2軸線は平行でなく、直角でな
く、交差せず、又前記第1軸線と前記第2軸線との間の
関係は第1偏倚角度(α)、第2偏倚角度(β)及び該
2本の軸線の間の投影距離で特徴づけられる請求項12
に記載の親指の手根中手関節の補綴。 - 【請求項14】 前記第1偏倚角度(α)が約11.7
°±20°の範囲内、前記第2偏倚角度(β)が約1
7.3°±17.3°の範囲内である請求項13に記載
の親指の手根中手関節の補綴。 - 【請求項15】 前記釘が互いに実質的に平行であり、
前記ステムが全体的に三角形の横断面を有する請求項1
4に記載の親指の手根中手関節の補綴。 - 【請求項16】 前記第1の手段がコバルトクロームで
作られ、前記第2手段がチタン及びポリエチレンを含む
複合材料で作られた請求項10に記載の親指の手根中手
関節の補綴。 - 【請求項17】 前記第2手段が前記係合面として形成
されたチタン部分で形成され、前記ポリエチレンが前記
チタン部分を被覆して前記係合面を形成する請求項16
に記載の親指の手根中手関節の補綴。 - 【請求項18】 親指の手根中手関節を復元する為に中
手部材と係合する稜形部材を有する補綴を製造する方法
であって、 稜形骨上に解剖学的に参照される第1回転軸線を位置決
めし、 第1中手骨上に参照される第2回転軸線を、前記前記第
1軸線との間に固定関係を確立するように位置決めし、 前記稜形部材に前記第1軸線及び前記第2軸線の両方に
対する相互回転面である係合面を形成し、及び前記稜形
部材と嵌め合わされる寸法とされた前記中手部材に係合
面を形成する諸段階を包含する補綴製造方法。 - 【請求項19】 前記稜形部材を稜形骨に締まり嵌めに
より容易に取付けることができるように、稜形部材に互
いに平行な複数の釘を取付ける段階を更に含む請求項1
8に記載の補綴製造方法。 - 【請求項20】 実質的に三角形の横断面を有し、第1
中手骨の基端側中手管の中に挿入して前記中手部材を固
定できる寸法のステムを前記中手部材に取付ける段階を
更に含む請求項19に記載の補綴製造方法。 - 【請求項21】 前記第1軸線及び前記第2軸線が平行
でなく、直角でなく、交差せず、又前記第1軸線と前記
第2軸線との間の関係が第1偏倚角度(α)、第2偏倚
角度(β)、及び前記第1及び第2軸線の間の投影距離
で特徴づけられる請求項20に記載の補綴製造方法。
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