JPH08507245A - 人工膝継手およびその準備用器具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 人工膝継手は、腿部（１０）と脛骨部（１１）と合成樹脂、特にポリエチレンよりなり腿部と脛骨部との間に配される軸受要素（１２）とを具備し、軸受要素（１２）が、腿部（１０）に面する脛骨部（１１）の凹球面状の軸受面上にスライド可能に支持されている。脛骨軸受面（２０）上には、軸受要素（１２）が脛骨軸受面上を回転しかつ制限された角度まで膝の曲げ平面内において長手方向に変位されることができるように、脛骨軸受面（２０）に面する軸受要素（１２）の支持およびスライド面（３２）の細長い開口（２２）内に配されるくぎ状あるいは棒状の固定具（２１）が突出している。

Description

【発明の詳細な説明】 人工膝継手およびその準備用器具 この発明は、腿部、脛骨部および合成樹脂製の、特に、ポリエチレンよりなる 軸受要素を有し、軸受要素が腿部に面し凹球面状に形成された脛骨部の軸受表面 上にスライド可能に着座されるように、腿部と脛骨部との間に配置される人工膝 継手（knee-joint endoprosthesis）に関するものである。 この種の人工膝継手は、米国特許公報４２２４６９６号に開示されている。こ の人工膝継手は、脛骨の軸受表面上における軸受要素の回転移動およびスライド 移動の両方を許容する結果、膝継手は、ほぼ自然な方式で動き続けることができ る。この周知の人工膝継手は、しかしながら、軸受要素の正確な回転および長手 方向の案内を保証する構造的な特徴を具備していない。さらに、軸受要素が脛骨 面あるいは脛骨骨頭（tibial plate）を超えて前側あるいは後側のいずれかに向 けて「揺れ外れ（ロックアウト：rock out）」する危険性がある。 他の人工膝継手としては、脛骨軸受面に対する軸受要素の回転のみが可能であ り、横変位が許容されていないものが知られている（Ｔ．Ａ．Ｃ．Ｋ．人工膝継 手システム、有限会社ヴァルデマールリンク社（firm Waldemar Link GmbH & Co .）、ハンブルグ、設立趣意書（Prospectus）736 d-en 3.92）。この人工膝継手 は、比較的複雑でない構造を達成しているが、軸受要素は単に回転することがで きるに過ぎないので、膝継手の自然な動きは限定された範囲にのみ制限される。 他方では、軸受要素を脛骨軸受面に着座された状態に保持するための手段が設け られている。しかしながら、回転変位が過度である場合には、好ましくない脱臼 を伴って、腿部が軸受要素から持ち上げられてしまうという危険性もある。 この発明の目的は、正確な回転方向および長手方向の案内を保証するような最 初に記述した種類の人工膝継手を開発することである。さらに、軸受要素が脛骨 骨頭を超えて「揺れ外れ（ロックアウト：rocking out）」することを確実に防 止することをも目的としている。 同時に、人工膝継手は、本来の膝と同様に、膝が大きく曲げられたときに、曲 げるための抵抗が増大しないように保証するよう設計されている。 この目的は、好ましい構造の詳細が従属する請求項によって与えられ、請求項 １に特徴付けられる発明によって達成される。請求項２の構成は、しかしながら 、特に一言する価値がある。ここでは、くぎ状あるいは棒状の固定具が、脛骨軸 受面に締め付けられることができかつその頭部によって軸受要素を脛骨軸受面に 保持することができる押えネジを具備する。請求項９および請求項１０は、特に 有利な詳細を記述している。その効果は、軸受要素が脛骨軸受面を超えて「揺れ 外れ」することを防止する一方、同時に、この発明に伴う脛骨軸受面の傾斜が、 膝の曲げの終局面において、特に、膝の後方に向けて漸次小さくなる半径を有す る腿部と共同して、曲げるための抵抗を比較的小さく保持する。 また、請求項１３および１４に記載された器具が、請求項１２の脛骨軸受面に 関して使用されるということも重要である。 以下に、この発明に係る人工膝継手の一具体例が、添付図面を参照して詳細に 記述されている。 図１は、植え込まれた状態のこの発明に係る人工膝継手を示す正面図である。 図２は、図１に示される人工膝継手の側面図である。 図３は、脛骨軸受面を示す平面図である。 図４は、腿部および脛骨部の間に挿入されるべき合成樹脂製、特にポリエチレ ン製の軸受要素を示す平面図である。 図５は、種々の高さおよび幅を示す図４の軸受要素の正面図である。 図６は、種々の高さを示す図４および図５の軸受要素の側面図である。 図７は、図４から図６の軸受要素を図３の脛骨軸受面に取り付けるための保持 用ネジを示している。 図８は、この発明に係る人工膝継手の脛骨部の植え込みのために脛骨を準備す るための器具を示す斜視図である。 図９は、図８に係る器具の部分を示す斜視図である。 図１０は、脛骨用の回転式骨カッタを示す側面図である。 図１および図２に示される人工膝継手は、腿部１０、脛骨部１１および合成樹 脂、特にポリエチレンよりなり、前記腿部と脛骨部との間に配置される軸受要素 １２から構成されている。腿部１０および脛骨部１１は、それ自体知られた方法 で、それそれに対応する骨内に、くぎ１３・１４によって大腿骨に、くぎ１５に よって脛骨に固定される。腿部は、さらに、植え込まれた状態で、軸受要素１２ の上側面上の相補的な凹曲面を以てスライド面に符合する２つの凸状に湾曲した スライド面１７・１８を有するいわゆる腿そり１６を具備しており、いわゆる回 転摺動移動を、軸受要素１２と腿そり１６との間に生じさせる。 腿部１０に向かう脛骨部１１の端部には、脛骨軸受板１９が取り付けられてい る。腿部１０に面するその脛骨軸受面２０は、内側に球面状に湾曲されている。 軸受面に面する軸受要素１２の下側は、脛骨軸受面から持ち上げられる危険性を 伴うことなく、軸受要素１２が回転可能かつ膝の曲げ平面内においてスライド可 能となるように支持されている。軸受要素１２が、膝の曲げ平面から外れること を防止するために、軸受要素１２は、脛骨軸受面２０上を移動するときに案内さ れるようになっている。この目的のために、くぎ状の固定具２１が脛骨軸受面２ ０から、軸受要素１２の支持あるいはスライド面、すなわち、図１および図２に 見られるように、脛骨軸受面２０に面する表面内の細長い開口２２内に上方に突 出している。くぎ状の固定具２１は、脛骨軸受面２０に締め付けられている（図 １および図２のネジ部２３参照）。さらに、腿部１０の方向に向けられるくぎ２ １の上端は、半球形状に形成されている。軸受要素１２の細長い開口あるいは凹 所２２の縦断面および内隅は、固定くぎ２１の輪郭形状に一致している。その結 果、軸受要素１２と脛骨部１１との間の横方向の遊びが回避され、すなわち、軸 受要素１２は、正確に、脛骨部１１上を膝の曲げ平面内において案内される。固 定くぎ２１の形状は上述したように形成されているので、脛骨は、大腿骨に対し て回転することを妨げられない。 図３に見られるように、脛骨軸受板１９は、平面図において非対称の形状を有 している。軸受要素１２は、図４に示す平面図において、外形がほぼ腎臓状の形 状をしている。それは、一体物として合成樹脂、特にポリエチレンにより形成さ れている。腿そり１６の凸状のスライド面１７・１８に接触する軸受シェルは、 図４に符号２４により示されている。図４から図６の具体例において、図１およ び図２を参照して上述された軸受要素１２の細長い開口２２は、溝状の孔２５と して構成され、軸受要素を貫通する経路を形成している。この孔を通して、例え ば、図７に示されるような押えネジ２６のシャフトおよびネジ部が挿入されるこ とができる。押えネジ２６は、脛骨軸受板の軸受面２０によって脛骨軸受板１９ に締め付けられている。対応するネジ孔は、図３に、符号２７で示されている。 押えネジ２６の相補的なネジ部は、図７において、符号２８により指し示されて いる。押えネジの頭部２９は、図７に示されるようにレンズ形状を有している。 組立られた状態では、図５に示されるように、このネジ頭部は、腿そり１６と衝 突することができないように軸受要素１２の軸受シェル２４の下位に凹まされて いる。ネジ頭部２９の下側表面は、孔２５の内側リム３０に密接させられ、その 結果、押えネジ２６は、脛骨軸受板１９の軸受面２０に対して、遊びなく、確実 に軸受要素１２を保持する。図７の押えネジ２６のネジ頭部２９とネジ部との間 には、溝状孔２５の側壁に隙間なく密接させられる円柱部分３１があるので、軸 受要素が膝の曲げ平面内において正確に案内されることが保証される。 押えネジ２６はネジ部２８に代えて内ネジを採用することとしてもよく、この 場合には、押えネジ２６は脛骨くぎ１５の上端においてネジの形成されたくぎに 締め付けられる。 図５および図６の軸受要素１２を指す線３２は、異なる高さに形成されていて もよい一方、線３３は、軸受要素１２の予想され得る幅を示している。すなわち 、図面は、軸受要素の高さおよび幅の両方において種々のものを示している。 押えネジ２６の円柱状部３１の下縁に配される境界面３４は平坦である。凹面 状の脛骨軸受面２０に対してそれを適合させるために、一側面が凸曲面状のリン グが挿入されている。 軸受要素１２を除く全ての部分が、好ましくはチタンあるいはチタン合金によ り構成されている。その軸受面は、付加的にセラミック層によって被覆されてい ることとしてもよい。 図２を参照すると、ここに記述された人工膝継手についてきわめて重要な側面 が、膝の後方に向けて傾けられた凹球面状の軸受面２０の傾斜位置であることも 言っておかなければならない。水平線に対する傾斜角度は、αで示される。凹球 面状の軸受面２０と脛骨くぎ１５の幾何学的な長手中心軸３７に一致する脛骨軸 との間の角度βは、角度αのために９０°より小さい。傾斜角度αは、好ましく は５°から１５°であり、特に、約１０°である。したがって、角度βは７５° から８５°、特に約８０°である。凹球面状の軸受面２０の傾きは、膝の曲げ平 面（図２に表された平面）内における軸受面の２つの端点を結んだ線の傾斜によ って定義される。脛骨部１１の凹球面状の軸受面２０の曲面の幾何学的な中心３ ６も、脛骨軸およびこれにより延ばされた状態の人工膝継手、すなわち、脚が延 ばされたときの形態における人工膝継手の長手中心軸に一致する脛骨くぎ１５の 長手中心軸３７から後方に変位される。既述のように脛骨部１１の凹球面状の軸 受面２０の後方傾斜によって、本来の膝の場合と同様に、膝の曲げの終曲面にお ける曲げ抵抗は増大しない。さらに、軸受面２０の球状の曲面は、膝が完全に曲 げられたときに、軸受要素が軸受面の後縁を超えてスライドすることを防止する ための十分な抵抗をなお有していることを保証する。 加えて、脛骨くぎ１５は、脛骨部１１の凹球面状の軸受面２０の長手中心軸か ら前方に配置されている（図２を再度参照のこと）。凹球面状の軸受面２０に対 するこのくぎ１５の位置も、脛骨の基端部における本来の膝継手との類似性を増 大する。特に、力がインプラントの接触表面に直交する方向に沿って脛骨に伝達 される結果、長期に亙る使用期間の後においてさえも脛骨部は弛むことがない。 脛骨への力の伝達は最適なものである。 上述した方法および有利な効果は、最初に述べられた米国特許公報４２４４６ ９６号の技術水準からは明白なものではない。 上述したように、軸受面２０は、球状に湾曲した板により形成されている。こ の板は、約１．０から２．０ｍｍの厚さを有しており、その結果、脛骨の基端部 において最少量の骨材料のみを削り取ればよい。しかし、脛骨の基端を凹面に一 致するように形成する必要がある。この目的のために、図８に示されるような器 具が提案されている。この器具は、末端脛骨形成部３８と基端打撃面３９とを有 し、前者は、脛骨の基端部の対応する凹曲面を製造するための凸形状面４０を有 している。脛骨形成部３８は、それを矢印４４の方向に押すことによって、衝撃 装置４３の基端部に取り付けられることができる。打撃面をハンマその他の道具 によって１回または複数回に亙って撃ち付けることによって、当初は脛骨の平坦 な切断面であった基端部における海綿質部が、図２に示されるように、脛骨軸受 板１９を正確に適合させるほぼ凹面形状を付与されることができるように、打撃 面は、形成面４０の真上に正確に配列されている。 ダイ状の形成部３８による脛骨の基端部の切断面の形成が完了した後に、回転 式骨カッタが脛骨形成部を貫通して挿入され、脛骨くぎ１５のための孔を準備す るために使用される。図９に示されるように、図１０に示される上記骨カッタが 通過することができる孔４１が脛骨形成部３８に設けられている。孔４１は、脛 骨くぎ受入孔が植え込まれる脛骨部１１の軸受面２０に対して正確に位置決めさ れることができるように配置されている。脛骨形成部３８が衝撃装置４３に密接 されることができるように、脛骨形成部３８には、図８に一側のみが見られる２ つの横溝が設けられている。これらの横溝４５内に、衝撃装置４３の端部の相補 的な保持フォーク４６が導かれることができる。対応して形成されたＵ字状ホル ダ４８のリム４７も、横溝４５内に押し入れられることができる。このホルダ４ ８は、脛骨くぎ受入孔が、孔４１を貫通する骨カッタ４２によって形成されると きに、脛骨形成部３８を所定位置に保持するために使用される。骨カッタ４２の 切断部は、図１０に見られるように、円錐形状を有し、符号４９によって指定さ れている。 ハンマの撃ち付け力を衝撃装置４３の打撃面３９から脛骨形成部３８に伝達す るために、衝撃装置４３の末端は、突出鼻部５０を有している。この鼻部５０は 、脛骨形成部３８が衝撃装置に取り付けられるときに、脛骨形成部３８の上表面 に密接させられる。これにより、衝撃力は打撃面３９から衝撃装置４３のシャフ トおよび上述した鼻部５０を介して脛骨形成部３８に伝達される。 図２において「後」および「前」の語は、膝継手の後部および前部を示してい る。それを参照すれば、腿そり１６の凸状スライド面１７・１８の「後」部の半 径は、これらスライド面の「前」部の半径より小さいことがわかる。これは、図 ２に示されるように、脛骨部の凹球面状の軸受面２０を後方に向けて傾斜させる ために運動学的に有利だからである。 この出願書面に開示された全ての特徴は、単独のあるいは組合わせた技術水準 に対して新規である程度まで、この発明の本質として請求項に示されている。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．腿部（１０）と、 脛骨部（１１）と、 合成樹脂よりなり腿部と脛骨部との間に配される軸受要素（１２）とを具備し 、 軸受要素（１２）が、腿部（１０）に面する脛骨部（１１）の凹球面状の軸受 面（２０）にスライド可能に支持され、 固定具（２１；２６）が、前記軸受要素（１２）が脛骨軸受面上を回転するこ とができ、かつ、制限された角度まで膝の曲げ平面内において長手方向に変位さ れることができるように、脛骨軸受面（２０）上に突出しかつ脛骨軸受面（２０ ）に面する軸受要素（１２）の支持およびスライド面（３２）内の細長い開口（ ２２；２５）内に配され、 脛骨部（１１）の凹球面状の軸受面（２０）の幾何学的な長手中心軸（５１） が、延ばされた状態の人工膝継手の長手中心軸（３７）から後方に傾斜され、植 え込まれた状態における凹球面状の軸受面（２０）が、相応して後方に向けて下 方に傾斜されていることを特徴とする人工膝継手。 ２．軸受要素（１２）の固定具が、脛骨軸受面（２０）あるいは該脛骨軸受面上 に配されたねじの形成されたくぎに締め付け可能な押えネジ（２６）により形成 され、該押えネジの頭部（２９）が軸受要素（１２）を脛骨軸受面（２０）上に 保持することを特徴とする請求項１記載の人工膝継手。 ３．軸受要素（１２）の細長い開口（２２）が、軸受要素を完全に貫通して溝状 の孔（２５）を形成するように延び、押えネジ（２６）がその孔を貫通すると、 その頭部（２９）が軸受要素（１２）の上面、特に、軸受要素（１２）の上面の 下方に凹む溝状の孔に相応する上側開口（３５）のリム（３０）に密接させられ ることを特徴とする請求項２記載の人工膝継手。 ４．押えネジの頭部（２９）の接触面が、溝状の孔（２５）の長手方向に沿って 、脛骨軸受面（２０）の凹面に一致する曲面を有していることを特徴とする請求 項３記載の人工膝継手。 ５．押えネジの頭部（２９）が、軸受要素（１２）内、すなわち、細長い開口（ ２２）に平行に延びる横溝内に配置されていることを特徴とする請求項２記載の 人工膝継手。 ６．脛骨軸受面（２０）に近接する横溝の押えネジ頭部接触面が、脛骨軸受面（ ２０）の溝状の孔の長手方向に凹曲面を有していることを特徴とする請求項５記 載の人工膝継手。 ７．くぎ状あるいは棒状の固定具（２１）あるいは押えネジ（２６）がチタンあ るいはチタン合金よりなることを特徴とする請求項２から請求項６のいずれかに 記載の人工膝継手。 ８．押えネジの頭部（２９）がマッシュルーム状あるいはレンズ状に形成されて いることを特徴とする請求項２から請求項７のいずれかに記載の人工膝継手。 ９．凹球面状の軸受面（２０）から離れて配される脛骨部（１１）の側面上に、 軸あるいはくぎ（１５）が配置され、その幾何学的な長手中心軸が凹球面状の軸 受面（２０）の長手中心軸（５１）との間に、植え込まれた状態における凹球面 状の軸受面（２０）の傾斜角度（α）に一致する鋭角を形成し、その傾斜角度（ α）が、５°から１５°の間、特に、約１０°であることを特徴とする請求項３ から請求項８のいずれかに記載の人工膝継手。 １０．脛骨くぎ（１５）が、脛骨部（１１）の凹球面状の軸受面（２０）の長手 中心軸（５１）に対して前方に配置されていることを特徴とする請求項９記載の 人工膝継手。 １１．脛骨軸受面（２０）が、上から見て非対称であることを特徴とする請求項 １から請求項１０のいずれかに記載の人工膝継手。 １２．脛骨軸受面（２０）が、厚さ約１．０から２．０ｍｍの球体の一部のよう に形成された板体により形成されていることを特徴とする請求項１から請求項１ １のいずれかに記載の人工膝継手。 １３．末端脛骨形成部（３８）および基端打撃面（３９）を有する衝撃装置（４ ３）を具備し、末端脛骨形成部（３８）が、脛骨の基端部を相応する凹形状に形 成するために凸状に湾曲形成された表面（４０）を具備していることを特徴とす る請求項１から請求項１２のいずれかに記載の人工膝継手に係る脛骨部の植え込 みのための脛骨の準備用器具。 １４．脛骨形成部（３８）が取り外し可能で、かつ、植え込まれるべき脛骨部（ １１）の軸受面（２０）に対して正確な空間配置で脛骨くぎを受入れるための孔 を形成することができる回転式骨カッタ（４２）を案内するための孔（４１）を 具備することを特徴とする請求項１３記載の器具。