JPH08173465A - 人工膝関節 - Google Patents
人工膝関節Info
- Publication number
- JPH08173465A JPH08173465A JP32320394A JP32320394A JPH08173465A JP H08173465 A JPH08173465 A JP H08173465A JP 32320394 A JP32320394 A JP 32320394A JP 32320394 A JP32320394 A JP 32320394A JP H08173465 A JPH08173465 A JP H08173465A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sliding surface
- knee joint
- flexural
- artificial knee
- sliding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 大腿骨コンポーネントＦにおいて一対の後壁
３，３が後側に開く概ねハ字状に配置されるとともに、
屈曲摺動面４ｃが垂直横断面において連続する曲面で構
成され、かつ他方の脛骨コンポーネントＴにおいて荷重
を受ける摺動面の後部外縁側に垂直横断面において外横
側に向かって漸次下る、縁下り曲斜面９ｄを形成した人
工膝関節Ｋ。 【効果】 十字靱帯を収容するスペースが与えられ、も
って骨切り量が少量であることに加えて十字靱帯を切除
する必要もなくなった。したがって、膝の関節付近の筋
力を健全かつ正常なものに維持することができ、さらに
屈曲運動中に両コンポーネントＦ、Ｋの摺動面が協働し
て大腿骨コンポーネントＦの相対的前移動および横移動
を防止して運動の安定性を確保しつつ、屈曲の回転中心
を少しづつ後方に移動せしめ、もって正常な膝関節の生
理的運動を忠実に再現する。
３，３が後側に開く概ねハ字状に配置されるとともに、
屈曲摺動面４ｃが垂直横断面において連続する曲面で構
成され、かつ他方の脛骨コンポーネントＴにおいて荷重
を受ける摺動面の後部外縁側に垂直横断面において外横
側に向かって漸次下る、縁下り曲斜面９ｄを形成した人
工膝関節Ｋ。 【効果】 十字靱帯を収容するスペースが与えられ、も
って骨切り量が少量であることに加えて十字靱帯を切除
する必要もなくなった。したがって、膝の関節付近の筋
力を健全かつ正常なものに維持することができ、さらに
屈曲運動中に両コンポーネントＦ、Ｋの摺動面が協働し
て大腿骨コンポーネントＦの相対的前移動および横移動
を防止して運動の安定性を確保しつつ、屈曲の回転中心
を少しづつ後方に移動せしめ、もって正常な膝関節の生
理的運動を忠実に再現する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、慢性リウマチ、変形性
膝関節症、偽痛風、突発性骨壊死など高度に変形した膝
関節の関節を正常な機能に回復させるために用いる人工
膝関節に関するものである。
膝関節症、偽痛風、突発性骨壊死など高度に変形した膝
関節の関節を正常な機能に回復させるために用いる人工
膝関節に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の人工膝関節として、置換後の安定
性と可動性を確保するため例えば特開平３ー１５４６０
号公報に記載される技術の如く、脛骨コンポーネントの
摺動面中央に突起が形成され、他方大腿骨コンポーネン
トの脚部間に該突起を受容すべく凹部が形成され、これ
ら突起と凹部の協働させる方法が採用されていた。
性と可動性を確保するため例えば特開平３ー１５４６０
号公報に記載される技術の如く、脛骨コンポーネントの
摺動面中央に突起が形成され、他方大腿骨コンポーネン
トの脚部間に該突起を受容すべく凹部が形成され、これ
ら突起と凹部の協働させる方法が採用されていた。
【０００３】また、同様の目的のため特開平４ー１５８
８６０号公報の発明の如く、脛骨コンポーネントの摺動
面の中央後部に凹状摺動面が形成され、他方大腿骨コン
ポーネントには屈曲を担うべく対応嵌合する凸状摺動面
が形成され、これら摺動面を協働させる方法をとるもの
もあった。
８６０号公報の発明の如く、脛骨コンポーネントの摺動
面の中央後部に凹状摺動面が形成され、他方大腿骨コン
ポーネントには屈曲を担うべく対応嵌合する凸状摺動面
が形成され、これら摺動面を協働させる方法をとるもの
もあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記前
者の従来技術は、大腿骨コンポーネントの脚部間を大き
な凹部とするため、大腿骨関節面を多量に骨切りし且つ
後十字靱帯も切除しなければならず、さらに正常な膝関
節の生理的な動きを再現することが難しいという不具合
があった。
者の従来技術は、大腿骨コンポーネントの脚部間を大き
な凹部とするため、大腿骨関節面を多量に骨切りし且つ
後十字靱帯も切除しなければならず、さらに正常な膝関
節の生理的な動きを再現することが難しいという不具合
があった。
【０００５】また後者の従来技術では、上記生理的な動
きには近づき、可動域も広いという優れた効果を奏する
ものであったが、骨切量も少なくなく、後十字靱帯の切
除という問題を回避することができないという不具合が
あった。
きには近づき、可動域も広いという優れた効果を奏する
ものであったが、骨切量も少なくなく、後十字靱帯の切
除という問題を回避することができないという不具合が
あった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記従来技術の課題を解
決するため本発明の人工膝関節は、大腿骨コンポーネン
トにおいて一対の後壁が後側に開く概ねハ字状に配置さ
れるとともに、屈曲摺動面が横断面において連続する曲
面で構成され、かつ他方の脛骨コンポーネントにおいて
荷重を受ける摺動面の両サイドに縁下り曲斜面を形成し
た。
決するため本発明の人工膝関節は、大腿骨コンポーネン
トにおいて一対の後壁が後側に開く概ねハ字状に配置さ
れるとともに、屈曲摺動面が横断面において連続する曲
面で構成され、かつ他方の脛骨コンポーネントにおいて
荷重を受ける摺動面の両サイドに縁下り曲斜面を形成し
た。
【０００７】
【作用】本発明の人工膝関節は大腿骨コンポーネントに
おいて一対の後壁が後側に開く概ねハ字状に配置されて
いることにより、十字靱帯を収容するスペースが与えら
れ、もって骨切り量が少量であることに加えて十字靱帯
を切除する必要もなくなった。
おいて一対の後壁が後側に開く概ねハ字状に配置されて
いることにより、十字靱帯を収容するスペースが与えら
れ、もって骨切り量が少量であることに加えて十字靱帯
を切除する必要もなくなった。
【０００８】また、大腿骨コンポーネントの一対の後壁
が上記ハ字状に配置されるとともに、他方の脛骨コンポ
ーネントの摺動面の後部外縁側に外側に向かって漸次下
る縁下り曲斜面を形成したことによって、屈曲運動中に
両コンポーネントの摺動面が協働して大腿骨コンポーネ
ントの相対的前移動および横移動を防止して運動の安定
性を確保しつつ、屈曲の回転中心を少しづつ後方に移動
せしめ、もって正常な膝関節の生理的運動を忠実に再現
する。
が上記ハ字状に配置されるとともに、他方の脛骨コンポ
ーネントの摺動面の後部外縁側に外側に向かって漸次下
る縁下り曲斜面を形成したことによって、屈曲運動中に
両コンポーネントの摺動面が協働して大腿骨コンポーネ
ントの相対的前移動および横移動を防止して運動の安定
性を確保しつつ、屈曲の回転中心を少しづつ後方に移動
せしめ、もって正常な膝関節の生理的運動を忠実に再現
する。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体
的に説明する。図１は、本実施例の人工膝関節Ｋを示
し、この人工膝関節Ｋは大腿骨の遠位部に固定される大
腿骨コンポーネントＦと脛骨の近位部に固定される脛骨
コンポーネントＴから構成されている。
的に説明する。図１は、本実施例の人工膝関節Ｋを示
し、この人工膝関節Ｋは大腿骨の遠位部に固定される大
腿骨コンポーネントＦと脛骨の近位部に固定される脛骨
コンポーネントＴから構成されている。
【００１０】このうち大腿骨コンポーネントＦは、図２
および図３に示すように前壁１を架橋部２を介して一対
の後壁３，３と一体結合した構造であって、摺動側の表
面は前側がパテラ摺動面４ａ、中央部が伸展位摺動面４
ｂ、後側が屈曲摺動面４ｃ、他方の骨固定側が骨接触面
６となっている。また、図４に示すように上記後壁３の
間は大きめの切り欠き、すなわちＰＣＬ溝５となってお
り、ここに十字靱帯（ＰＣＬ）を収容することができ
る。
および図３に示すように前壁１を架橋部２を介して一対
の後壁３，３と一体結合した構造であって、摺動側の表
面は前側がパテラ摺動面４ａ、中央部が伸展位摺動面４
ｂ、後側が屈曲摺動面４ｃ、他方の骨固定側が骨接触面
６となっている。また、図４に示すように上記後壁３の
間は大きめの切り欠き、すなわちＰＣＬ溝５となってお
り、ここに十字靱帯（ＰＣＬ）を収容することができ
る。
【００１１】図５は、上記屈曲摺動面４ｃの形状を示す
横断面図であり、同図に示すように屈曲摺動面４ｃは連
続する曲面で構成された形状となっている。
横断面図であり、同図に示すように屈曲摺動面４ｃは連
続する曲面で構成された形状となっている。
【００１２】次に、他方の脛骨コンポーネントＴの構造
を説明する。図６に示すように脛骨コンポーネントＴ
は、トレー７の上側に摺動特性に優れるプラスチック製
のプレート８が固定され、図７に示すようにプレート８
の後側中央が前記大腿骨コンポーネントＦのＰＣＬ溝５
に対応するＰＣＬ溝１０となっている。また、プレート
８の上面の中央は中央隆起部９ａ、その左右に位置する
摺動面のうち、前側が伸展位摺動面９ｂ、後側外縁部が
屈曲摺動面９ｃとなっていて、このうち屈曲摺動面９ｃ
は図６に示すように外側に向かって漸次下る形状の縁下
り曲斜面９ｄが形成されている。
を説明する。図６に示すように脛骨コンポーネントＴ
は、トレー７の上側に摺動特性に優れるプラスチック製
のプレート８が固定され、図７に示すようにプレート８
の後側中央が前記大腿骨コンポーネントＦのＰＣＬ溝５
に対応するＰＣＬ溝１０となっている。また、プレート
８の上面の中央は中央隆起部９ａ、その左右に位置する
摺動面のうち、前側が伸展位摺動面９ｂ、後側外縁部が
屈曲摺動面９ｃとなっていて、このうち屈曲摺動面９ｃ
は図６に示すように外側に向かって漸次下る形状の縁下
り曲斜面９ｄが形成されている。
【００１３】さて、このような特徴を有する人工膝関節
Ｋは、以下に説明する方法によって摺動面の形状が求め
られたものであり、その方法を詳述する。本発明の大腿
骨コンポーネントＦの形状に対して「作用」の項で述べ
た”運動の安定性を確保しつつ屈曲の回転中心を少しづ
つ後方に移動せしめもって正常な膝関節の生理的運動を
忠実に再現する”理想的な脛骨コンポーネントＴの形状
は脛骨コンポーネントＴを固定しその上で健常な大腿骨
の運動を再現して得られた包絡面である。実用上でこの
形状を求める方法は、大腿骨の脛骨に対する運動を求め
るべく正常の膝関節の側面動態撮影を行い、正常のロー
ルバックモーション（即ち膝屈曲に伴い脛骨の最下点の
脛骨前縁よりの距離を暫定的に次式にて近値した。（本
式はより多くの正常ロールバックモーションのデータを
収集して修正することにより、より良い人工膝関節の設
計が可能である。） ｄ＝2.05×101 ＋2.00×10-2x ＋3.89×10-4x ＋9.23×
10-6x だたしｄ：大腿骨の最下点の脛骨前縁よりの距離 ｘ：膝の屈曲角度 この位置を中心として生理的許容範囲として、最大伸展
位では回旋・前後方向・横方向ともに０とし、膝屈曲角
度に応じて漸増し、最大屈曲位において最高回旋で１６
度・前後横方向では２ｍｍまでの緩みを許すこととし
た。ただし、各屈曲角における緩みの３つの要素の最高
値において２ｍｍだけ大腿骨コンポーネントＦの位置が
高くなるように２次曲線（放物線）的に変化させること
により緩みの変位が大きくなるほどより大きな復元力
（理論的な位置に戻そうとる力）が働くようにした。
Ｋは、以下に説明する方法によって摺動面の形状が求め
られたものであり、その方法を詳述する。本発明の大腿
骨コンポーネントＦの形状に対して「作用」の項で述べ
た”運動の安定性を確保しつつ屈曲の回転中心を少しづ
つ後方に移動せしめもって正常な膝関節の生理的運動を
忠実に再現する”理想的な脛骨コンポーネントＴの形状
は脛骨コンポーネントＴを固定しその上で健常な大腿骨
の運動を再現して得られた包絡面である。実用上でこの
形状を求める方法は、大腿骨の脛骨に対する運動を求め
るべく正常の膝関節の側面動態撮影を行い、正常のロー
ルバックモーション（即ち膝屈曲に伴い脛骨の最下点の
脛骨前縁よりの距離を暫定的に次式にて近値した。（本
式はより多くの正常ロールバックモーションのデータを
収集して修正することにより、より良い人工膝関節の設
計が可能である。） ｄ＝2.05×101 ＋2.00×10-2x ＋3.89×10-4x ＋9.23×
10-6x だたしｄ：大腿骨の最下点の脛骨前縁よりの距離 ｘ：膝の屈曲角度 この位置を中心として生理的許容範囲として、最大伸展
位では回旋・前後方向・横方向ともに０とし、膝屈曲角
度に応じて漸増し、最大屈曲位において最高回旋で１６
度・前後横方向では２ｍｍまでの緩みを許すこととし
た。ただし、各屈曲角における緩みの３つの要素の最高
値において２ｍｍだけ大腿骨コンポーネントＦの位置が
高くなるように２次曲線（放物線）的に変化させること
により緩みの変位が大きくなるほどより大きな復元力
（理論的な位置に戻そうとる力）が働くようにした。
【００１４】この条件を満たすように大腿骨コンポーネ
ントＦをコンピュータ内で運動させ、得られた包絡面の
形状を脛骨コンポーネントＴのベースの輪郭に合わせて
トリムして第１回目の形状とする。
ントＦをコンピュータ内で運動させ、得られた包絡面の
形状を脛骨コンポーネントＴのベースの輪郭に合わせて
トリムして第１回目の形状とする。
【００１５】続いて、出来上がった大腿骨コンポーネン
トＦと脛骨コンポーネントＴの各屈曲角において、新た
に開発したポテンシアル法（即ち２つの形状の接触のす
べての仕方において各々のコンポーネントの重心の位置
の落差を求めてその落差が最低になる位置を求め、生体
内における接触位置を予測し、その近傍に於ける落差の
変化率を安定性の指標とする方法）を用いて人工膝関節
の運動の安定性とロールバックモーションを評価し、接
触位置と接触面積を算定した後、接触面積の小さ過ぎる
大腿骨コンポーネントＦの部位の曲率を減じるように形
状変更を行い、安定性を高めたい屈曲角における最高緩
みを減じ、安定性を減じたい屈曲角の最高緩みを増して
再度、包絡面を求める。この過程を、要求を満たす運動
の安定性とロールバックモーションが得られるまで繰り
返し人工膝関節の形状を決定する。数回の繰り返しで実
用的な範囲内の形状は得られるが、試行と評価を繰り返
せばより性能の高い形状を見出すことができる。
トＦと脛骨コンポーネントＴの各屈曲角において、新た
に開発したポテンシアル法（即ち２つの形状の接触のす
べての仕方において各々のコンポーネントの重心の位置
の落差を求めてその落差が最低になる位置を求め、生体
内における接触位置を予測し、その近傍に於ける落差の
変化率を安定性の指標とする方法）を用いて人工膝関節
の運動の安定性とロールバックモーションを評価し、接
触位置と接触面積を算定した後、接触面積の小さ過ぎる
大腿骨コンポーネントＦの部位の曲率を減じるように形
状変更を行い、安定性を高めたい屈曲角における最高緩
みを減じ、安定性を減じたい屈曲角の最高緩みを増して
再度、包絡面を求める。この過程を、要求を満たす運動
の安定性とロールバックモーションが得られるまで繰り
返し人工膝関節の形状を決定する。数回の繰り返しで実
用的な範囲内の形状は得られるが、試行と評価を繰り返
せばより性能の高い形状を見出すことができる。
【００１６】そして、このような作業の結果、前述のよ
うに大腿骨コンポーネントＦにおいて一対の後壁３，３
が後側に開く概ねハ字状に配置されるとともに、屈曲摺
動面４ｃが垂直横断面において連続する曲面で構成さ
れ、かつ他方の脛骨コンポーネントＴにおいて荷重を受
ける摺動面９ｃの後部外縁側が垂直横断面において外横
側に向かって漸次下るよう構成の人工膝関節Ｋが求めら
れた。
うに大腿骨コンポーネントＦにおいて一対の後壁３，３
が後側に開く概ねハ字状に配置されるとともに、屈曲摺
動面４ｃが垂直横断面において連続する曲面で構成さ
れ、かつ他方の脛骨コンポーネントＴにおいて荷重を受
ける摺動面９ｃの後部外縁側が垂直横断面において外横
側に向かって漸次下るよう構成の人工膝関節Ｋが求めら
れた。
【００１７】
【発明の効果】叙上のように、本発明の人工膝関節は大
腿骨コンポーネントにおいて一対の後壁が後側に開く概
ねハ字状に配置されていることにより、十字靱帯を収容
するスペースが与えられ、もって骨切り量が少量である
ことに加えて十字靱帯を切除する必要もなくなった。し
たがって、膝の関節付近の筋力を健全かつ正常なものに
維持することができる。
腿骨コンポーネントにおいて一対の後壁が後側に開く概
ねハ字状に配置されていることにより、十字靱帯を収容
するスペースが与えられ、もって骨切り量が少量である
ことに加えて十字靱帯を切除する必要もなくなった。し
たがって、膝の関節付近の筋力を健全かつ正常なものに
維持することができる。
【００１８】さらに、大腿骨コンポーネントの一対の後
壁が上記ハ字状に配置されるとともに、他方の脛骨コン
ポーネントの摺動面の後部外縁側が外側に向かって漸次
下る縁下り曲斜面となっているので、屈曲運動中に両コ
ンポーネントの摺動面が協働して大腿骨コンポーネント
の相対的前移動および横移動を防止して運動の安定性を
確保しつつ、屈曲の回転中心を少しづつ後方に移動せし
め、もって正常な膝関節の生理的運動を忠実に再現す
る。
壁が上記ハ字状に配置されるとともに、他方の脛骨コン
ポーネントの摺動面の後部外縁側が外側に向かって漸次
下る縁下り曲斜面となっているので、屈曲運動中に両コ
ンポーネントの摺動面が協働して大腿骨コンポーネント
の相対的前移動および横移動を防止して運動の安定性を
確保しつつ、屈曲の回転中心を少しづつ後方に移動せし
め、もって正常な膝関節の生理的運動を忠実に再現す
る。
【００１９】以上のような、格別に優れた効果を奏する
ものである。
ものである。
【図１】本発明実施例の人工膝関節の斜視図である。
【図２】図１の人工膝関節を構成する大腿骨コンポーネ
ントの前面図である。
ントの前面図である。
【図３】図２の大腿骨コンポーネントの側面図である。
【図４】図２の大腿骨コンポーネントの上面図である。
【図５】図４のＸーＸ線図である。
【図６】図１の人工膝関節を構成する脛骨コンポーネン
トの前面図である。
トの前面図である。
【図７】図６の脛骨コンポーネントの上面図である。
Ｋ 人工膝関節 Ｆ 大腿骨コンポーネント Ｔ 脛骨コンポーネント １ 前壁 ２ 架橋部 ３ 後壁 ４ａ パテラ摺動面 ４ｂ、９ｂ 伸展位摺動面 ４ｃ、９ｃ 屈曲摺動面 ５、１０ ＰＣＬ溝 ６ 骨接触面 ７ トレー ８ プレート ９ａ 中央隆起部 ９ｄ 縁下り曲斜面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西島 茂基 京都府京都市山科区竹鼻堂ノ前町46番地の １三井生命京都山科ビル７Ｆ 京セラ株式 会社内 (72)発明者 井口 普敬 愛知県知多郡美浜町大字河和字岡ノ脇131 番地の２
Claims (1)
- 【請求項１】 大腿骨の遠位部に固定される大腿骨コン
ポーネントと脛骨の近位部に固定される脛骨コンポーネ
ントから構成される人工膝関節において、 上記大腿骨コンポーネントは、一対の後壁が後側に開く
概ねハ字状に配置されるとともに、屈曲摺動面が垂直横
断面において連続する曲面で構成され、 他方の脛骨コンポーネントは荷重を受ける摺動面の両サ
イドに縁下り曲斜面を形成してなる人工膝関節。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32320394A JP3419931B2 (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | 人工膝関節 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32320394A JP3419931B2 (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | 人工膝関節 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08173465A true JPH08173465A (ja) | 1996-07-09 |
| JP3419931B2 JP3419931B2 (ja) | 2003-06-23 |
Family
ID=18152198
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32320394A Expired - Lifetime JP3419931B2 (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | 人工膝関節 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3419931B2 (ja) |
Cited By (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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