JPH0759804A - 人工股関節 - Google Patents

人工股関節

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JPH0759804A
JPH0759804A JP5214297A JP21429793A JPH0759804A JP H0759804 A JPH0759804 A JP H0759804A JP 5214297 A JP5214297 A JP 5214297A JP 21429793 A JP21429793 A JP 21429793A JP H0759804 A JPH0759804 A JP H0759804A
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stem
femur
bone
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Abstract

(57)【要約】 【構成】大腿骨の髄空内に挿入するステム3の先端に骨
頭球2を具備する人工股関節1において、上記ステム3
の近位部3cにセメント溜まりM、および該セメント溜
まりMに連通するパイプ挿入孔M1 と空気排出孔M2
形成してなる人工股関節1。 【効果】本発明の人工股関節によれば、ステムの転子間
に挿入される部分に設けられてた凹状のセメント溜まり
に保持されたセメントによって初期にステムと大腿骨が
強固に固定され、該ステムが動揺することがないので患
者に苦痛を与えることがなく、また上記のセメント溜ま
りがステムの転子間に挿入される部分に設けられている
ためこの部分と大腿骨が強固に固定されるので荷重がス
テム全体にバランス良く伝達し、骨吸収を起こすことが
ない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は人体の関節、殊に人工股
関節に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から用いられている人工股関節1と
して、図5に示す如く、アルミナセラミックスなどのセ
ラミック材よりなる骨頭球2がステンレス鋼、コバルト
クロム合金、チタン合金などの金属材よりなるステム3
の先端部3aにテーパー嵌合によって固定されており、
上記ステム3を大腿骨Dの髄腔D3 内に挿入し、該髄腔
3 の内壁とステム3との隙間にセメントCを充填して
両者を結合し、また一方の臼蓋T1は上記骨頭球2を受
座する合成樹脂製のソケット4を骨盤Tの臼蓋T1にセ
メントCを用いて固定するものが多数使用されてきた。
【0003】上記のセメントCとしては歯科用のセメン
トが一般的に用いられ、これを用いることによって大腿
骨Dとステム3、及び臼蓋T1とソケット4とを強固に
結合することができるので、術後に痛みを伴うこともな
い。またこのような人工股関節1は歩行機能の回復に顕
著な効果があり、術後約10年は十分に使用に耐えるこ
とが報告されており、60才以上の高齢者を主な対象と
して、全世界で年間10万例を超える手術が行われてい
る。
【0004】また、ステム3と大腿骨Dを結合固定する
ためにセメントCを用いない人工股関節1としては、ス
テム3の少なくとも骨と接する部分の表面を粗面化した
ものがあり、そのうち図6に示す人工股関節1は、チタ
ン合金よりなる球状のビーズPをステム3の表面の骨と
接する部分の表面に焼き付けることによって骨がビーズ
P同士の隙間に増殖侵入していくようにステム3の表面
をポーラス状にして、大腿骨Dとの結合固定をおこな
う。また、上記ビーズPの代わりに不図示のチタン合金
よりなる細線状のワイヤを圧縮してなる平均孔径150
〜450μm のポーラス状のメッシュをステム3の表面
に焼き付け、メッシュの孔内に増殖侵入していくように
して大腿骨Dとの結合を強化するようにしたものであ
る。
【0005】このような、ステム3と大腿骨Dを結合す
るためにセメントCを用いない人工股関節1では、ステ
ム3の表面のできるだけ多くが大腿骨Dの髄腔D3 の壁
面に密着できるようにデザインして、大腿骨Dと接触す
る面積を多くすることが必要である。また、人工股関節
1の設置術においては患者により大腿骨Dの大きさや形
状が違うことを考慮して、ステム3のバリエイションを
10種類程度準備しておき、最も適当な形状、寸法を有
するステム3を選択できるようにしておく必要がある。
【0006】
【従来技術の課題】しかしながら、上記の従来の人工股
関節は以下のような問題を有していた。
【0007】まず、セメントをステムと大腿骨の結合固
定のために用いる人工股関節が有効に機能するのは約1
0年ほどで、この期間が経過すると、しだいに大腿骨と
ステムの間に緩みが生じはじめ重大な骨破壊へと発展し
ていく。
【0008】現在、一般に用いられているセメントは骨
との親和性に乏しく、かつ骨と化学的に結合しない。セ
メントと骨との結合は、セメントが骨の凹凸に入りこむ
ことによって機械的な結合するのみである。しかも、そ
の結合力は手術直後が最大で、その後は経時的に小さく
なってしまう。また、歩行などによる荷重によってセメ
ントの形態が次第に変化していき、一方大腿骨の形態
は、加齡による骨の吸収で次第に変化してしまう。これ
により、大腿骨とセメントの間には隙間が生じるように
なり、しだいにステムが動揺しはじめると、大腿骨のあ
る部位には偏荷重がかかることとなる。そして、荷重が
十分伝達されない部位では激しい骨吸収がおこり、最後
には大きな骨破壊へとつながってゆく。
【0009】また、ステムと大腿骨をセメントで結合せ
しめる場合には、セメントを多量に大腿骨の髄腔内に充
填する必要があり、そのためセメントから大量の熱が発
生するため、大腿骨の多くの部分がやけどをしてしまう
という不具合もある。
【0010】さらに、セメントを大腿骨の髄腔の奥深く
までに充填しているため、骨とステムの間の緩みが生じ
人工股関節を取り替えなければいけない場合、充填した
セメントを取り出すことが非常に困難であるという不具
合があった。
【0011】一方、ステムの表面をポーラス状にし、セ
メントを用いずにステムを大腿骨と結合する人工股関節
は、ステム表面のポーラス状の隙間や孔内に、骨が十分
増殖侵入するまでに2〜3か月乃至は1年程度かかり、
この期間にステムが大腿骨の髄腔内で動揺することによ
り患者が経験する苦痛は多大なものであった。
【0012】さらに、複雑な大腿骨の髄腔の形状に完全
に適合したステムを容易しておくのはほとんど不可能
で、実際には少なくとも図7に示す大腿骨Dの長管骨D
2 に挿入する遠位部3bが大腿骨Dの髄腔D3 と適合す
るような寸法、形状のステム3を用意しておくが、この
遠位部のみでステム3の表面に形成したポーラス状のビ
ーズPの隙間や上記のメッシュの孔内に骨が増殖侵入し
ステム3と大腿骨Dの長管骨D2 と転子間骨D1 とで荷
重のかかり具合に大きな差が生じるとともに、転子間骨
1 に十分な荷重が伝達されないため転子間骨D1 では
骨吸収がおこり、最後には、図7に示す如く転子間骨D
1 が無くなってしまうという重大な問題があった。
【0013】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明において、大腿骨の髄腔内に挿入する人工股
関節のステムの近位部にセメント溜まり、および該セメ
ント溜まりに連通するパイプ挿入孔と空気排出孔を形成
した。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例を図を用いて説明す
る。図1は、本実施例の人工股関節を装着した状態を示
す図で、アルミナセラミックなどのセラミックスよりな
る骨頭球2が、ステンレス鋼、コバルトクロム合金、チ
タン合金などの金属材よりなるステム3の先端部3aに
テーパー嵌合によって固定されており、上記ステム3を
大腿骨Dの髄腔D3 内に、その表面がなるだけ多く該髄
腔D3 の壁面に密着するように挿入し、また一方の臼蓋
側は上記骨頭球2を受座する合成樹脂よりなるソケット
4を骨盤Tの臼蓋T1にセメントCを用いて固定するよ
うになっている。
【0015】また、上記ステム3には、図1および図2
に示すように、転子間骨D1 に挿入する近位部3bの両
方の側面3c,3cに2つのセメント溜まりM,Mを形
成するとともに、セメント注入用のパイプPを上記セメ
ント溜まりM,Mに対し挿入するべくステム3の肩部3
dの上側より上記セメント溜まりM,Mに連通するパイ
プ挿入孔M1 を形成し、さらに、該セメント溜まりM,
M内に注入したセメントによって押し上げられる空気を
外部に排出するべく上記セメント溜まりM,Mに連通す
る空気排出孔M2 ,M2 を形成した。
【0016】このように構成したステム3を大腿骨Dの
髄腔D3 内に挿入した後、市販のセメントガン(不図
示)に接続したパイプPを上記パイプ挿入孔M1 内に挿
入し、セメントを上記セメント溜まりM,M内に充填、
保持させてセメントが上記大腿骨Dの髄腔D3 に密着す
るようにする。なお、上記パイプ挿入孔M1 の側面側に
開口M3 を形成しておくとパイプPを抜き去る時に、こ
こからも、セメントをセメント溜まりMに注入すること
ができ、効果的である。
【0017】上記セメント注入の際、注入したセメント
が直ちにセメント溜まりMの下隅面M4 に到達し、その
勢いがここで上方向の流れに変化するようにするべく上
記パイプ挿入孔M1 は、セメント溜まりMのなるだけ深
い部位まであけられている方が良く、好ましくはセメン
ト溜まりMの長さの約半分以上であることが望ましい。
これは、空気が下隅部位に残留してセメントの充填を阻
止することがないようにするためである。そして、上記
上方向に流れたセメントによって押し上げられる空気
は、前記空気排出孔M2 を介して肩部3dより排出され
るので、セメント溜まりMの上部位に空気が残留するこ
とがなく、これによりセメントをセメント溜まりM内に
隈なく充填することができる。
【0018】また、図3乃至図4には、本発明実施例に
よる人工股関節1における、ステム3の近位部3bの別
の態様を示し、両図に示すように、前記パイプ挿入孔M
の外周に2つのセメント溜まりM,Mに連通する空気排
出孔M6 を凹状に形成するとともに、セメント注入する
際の反発力でパイプPが抜けださないようにパイプ挿入
孔Mの上端部位を周面がねじ切りされた内ネジ部M5
し、外ネジを外周面に形成したパイプPとネジ嵌合でき
るようにした。
【0019】他方、ステム3の長管骨D2 に挿入される
遠位部3eの側面3fには、上下に平行して凹状の溝N
が設けられ、ここに骨が増殖侵入していくようにし、ス
テム3の近位部3bと、遠位部3eの大腿骨Dとの結合
力を調整し、上記転子間骨D1 、長管骨D2 をれぞれに
かかる荷重のバランスをとるようにしている。
【0020】次に、前述のように構成される人工股関節
1のステム3と大腿骨Dの結合の態様について説明す
る。上記の人工股関節1においては、術後、ステム3の
近位部3bの周囲に骨が増殖生成するまでの間、前記セ
メント溜まりM,Mが保持するセメントによってステム
3と大腿骨Dが強固に結合する。これによって、この期
間であってもステム3が動揺することはなく患者に苦痛
を与えることがない。
【0021】このようにステム3の近位部3bの周囲に
骨が増殖生成するまでの間、セメントによってステムが
動揺することなく大腿骨Dに結合するためには、前記セ
メント溜まりM,Mを形成した部分の面積が、ステム3
の表面のうち大腿骨Dの髄腔D3 に挿入される部位の全
表面積に対し10%〜60%であることが好ましい。
【0022】すなわち、これが10%より少ない時に
は、十分な接合強度が得られず、また、60%より多い
時にはセメントの重合熱によって生体組織がやけどして
しまう危険があるためである。
【0023】また、上記セメント溜まりMの深さは、セ
メントの強度を考慮して2mm以上であることが好まし
い。
【0024】また、本実施例の人工股関節1によれば、
上述のようにステム3の近位部3bの周囲、及び遠位部
3eの溝N中に骨が増殖生成する前であっても、ステム
3が動揺することはないので上記増殖生成がスムーズに
行われ、短期間で大腿骨Dとステム3の強固な結合が実
現するのである。これによって上記転子間骨D1 にも荷
重が十分伝達されるため骨吸収が生じることがない。
【0025】このように、本発明によれば、体内に設置
された人工股関節1は早期固定が得られ、長期間に安定
した状態で骨と固定される。
【0026】なお、セメントとしては生体との適合性が
良いアパタイトセメントを使用することが好ましい。
【0027】実施例1 ステム3の表面のうち大腿骨Dの髄腔D3 に挿入される
部位の全表面積に対する前記セメント溜まりM,Mを形
成した部分の面積の比が表1に示す如くである、図1に
示す人工股関節1で猿の股関節を置換し、10か月後
に、これらの家兎を屠殺し、上記ステム3と周囲の骨組
織を検索し、ステム3の近位部3bの周囲に骨が増殖生
成しているかどうか、及び周囲の骨組織におけるやけど
痕の有無について観察した。なお、上記セメント溜まり
Mの深さは3mmであった。その結果を表1に示す。
【0028】
【表1】
【0029】表1から明らかなように、上記の面積比が
10%より小さいときは新成骨の増殖生成が不十分であ
り、また60%より大きいときにはセメントの重合熱に
よるやけどが起こったことが判った。
【0030】実施例2 ステム3の表面のうち大腿骨Dの髄腔D3 に挿入される
部位の全表面積に対する上記セメント溜まりM,Mを形
成した部分の面積の比が40%であり、また、その深さ
を表2に示すようにしたステム3を備える、図1に示す
前述の人工股関節1で猿の股関節を置換し、10か月後
に、これらの家兎を屠殺し、上記ステム3と周囲の骨組
織を検索して、ステム3の近位部3bの周囲に骨が増殖
生成しているかどうか、及び周囲の骨組織におけるやけ
ど痕の有無について観察した。その結果を表2に示す。
【0031】
【表2】
【0032】表2から明らかなように、上記セメント溜
まりM,Mの深さが1mm以下の時には新生骨の増殖生
成が不十分であることが判った。
【0033】
【発明の効果】本発明の人工股関節によれば、ステムの
転子間に挿入される部分に設けられた凹状のセメント溜
まりに保持されたセメントによって初期にステムと大腿
骨が強固に固定され、該ステムが動揺することがないの
で患者に苦痛を与えることがなく、また上記のセメント
溜まりがステムの転子間に挿入される部分に設けられて
いるためこの部分と大腿骨が強固に固定されるので荷重
がステム全体にバランス良く伝達し、骨吸収を起こすこ
とがない。
【0034】また、本発明の人工股関節を髄腔内に設置
する際には、ステムの髄腔内に挿入する部位全体の周囲
にセメントを充填する必要がなく、使用するセメントが
少量でよいので、セメントが発する重合熱によって周囲
の骨組織がやけどすることもない。さらに、セメントは
セメント溜まり内のみに充填、保持されているため、不
図示の専用のノミを用いて大腿骨よりセメントを容易に
削り取ることができ、ステムの近位部の周囲に骨が増殖
生成する前であれば、比較的容易に人工股関節を取り替
えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例の人工股関節を股関節部位に装着
した状態を示す図である
【図2】図1のX線矢視図である。
【図3】本発明実施例の人工股関節における、別態様の
ステム近位部を示す図である。
【図4】図3のY線矢視図である。
【図5】セメントを用いてステムを大腿骨に結合する従
来の人工股関節である。
【図6】ステムにチタン合金のビーズを焼き付けた従来
の人工股関節である。
【図7】ステムにチタン合金のビーズを焼き付けた従来
の人工股関節である。
【符号の説明】
1 人工股関節 2 骨頭球 3 ステム 3c 近位部 3d 肩部 D 大腿骨 T1 臼蓋 M セメント溜まり M1 パイプ挿入口 M2 空気排出口 M3 開口 M4 下隅面 M5 内ネジ部 M6 空気排出溝

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 大腿骨の髄腔内に挿入するステムの先端
    に骨頭球を具備する人工股関節において、上記ステムの
    少なくとも大腿骨の転子間に挿入する部位における表面
    の任意の位置にセメント溜まりを形成するとともに、該
    セメント溜まりにセメントを注入すべくステム肩部上側
    より上記セメント溜まりに連通するパイプ挿入孔と、上
    記セメント溜まり内の空気を外部に排出すべく肩部上側
    より上記セメント溜まりに連通する空気排出孔を具備し
    てなる人工股関節。
  2. 【請求項2】 大腿骨の髄腔内に挿入するステムの先端
    に骨頭球を具備する人工股関節において、上記ステムの
    少なくとも大腿骨の転子間に挿入する部位における表面
    の任意の位置にセメント溜まりを形成するとともに、該
    セメント溜まりにセメントを注入すべくステム肩部上側
    より上記セメント溜まりに連通するパイプ挿入孔と、上
    記セメント溜まり内の空気を外部に排出すべく該パイプ
    挿入孔の周囲に凹状に形成した空気排出溝を具備してな
    る人工股関節。
  3. 【請求項3】 外周に外ネジを形成したパイプとネジ嵌
    合するべく、上記パイプ挿入孔の少なくとも上端部位に
    内ネジを形成したことを特徴とする請求項1乃至2の人
    工股関節。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5630229A (en) * 1995-10-17 1997-05-20 Billy International, Ltd. Zipperless wetsuit
JP2008161312A (ja) * 2006-12-27 2008-07-17 Satoru Motokawa 人工関節及び人工骨頭用ステムの固定方法と人工関節及び人工骨頭用ステム

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