JPH10155824A - 人工膝関節 - Google Patents
人工膝関節Info
- Publication number
- JPH10155824A JPH10155824A JP8320524A JP32052496A JPH10155824A JP H10155824 A JPH10155824 A JP H10155824A JP 8320524 A JP8320524 A JP 8320524A JP 32052496 A JP32052496 A JP 32052496A JP H10155824 A JPH10155824 A JP H10155824A
- Authority
- JP
- Japan
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- sliding
- sliding surface
- main
- knee joint
- convex
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-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/30—Joints
- A61F2/38—Joints for elbows or knees
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/30—Joints
- A61F2002/30001—Additional features of subject-matter classified in A61F2/28, A61F2/30 and subgroups thereof
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Abstract
(57)【要約】
【課題】摺動特性に優れ、摩耗粉がほとんど発生しな
い、生体に安全な人工膝関節を提供する。 【解決手段】摺動面を高強度セラミック材で構成し、さ
らに、伸展時も屈曲時も球面状をした凸、凹摺動面が嵌
合し回動するように、大腿骨部材１の裏底側左右と後部
中央摺動部にそれぞれ主凸状摺動面２，２と副凸状摺動
面３を設け、他方の脛骨部材４の左右側と後部中央摺動
部にそれぞれ主凹状摺動面５，５と副凹状摺動面６を設
け、それぞれ球状の摺動面とする。
い、生体に安全な人工膝関節を提供する。 【解決手段】摺動面を高強度セラミック材で構成し、さ
らに、伸展時も屈曲時も球面状をした凸、凹摺動面が嵌
合し回動するように、大腿骨部材１の裏底側左右と後部
中央摺動部にそれぞれ主凸状摺動面２，２と副凸状摺動
面３を設け、他方の脛骨部材４の左右側と後部中央摺動
部にそれぞれ主凹状摺動面５，５と副凹状摺動面６を設
け、それぞれ球状の摺動面とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、慢性関節リウマ
チ、変形性膝関節症などによる高度に変形した膝関節或
いは交通事故、災害等により、破壊された関節を正常な
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。
チ、変形性膝関節症などによる高度に変形した膝関節或
いは交通事故、災害等により、破壊された関節を正常な
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】従来より、疾患や事故により破壊された
膝関節の大腿骨の遠位部と近位部の骨切りを行い大腿骨
の遠位部と脛骨の近位部の骨切りを行い大腿骨部材と脛
骨部材をそれぞれ挿入固定する人工膝関節置換術が行わ
れており、両部材を共通のピン部材で回動自在に係止し
たヒンジ型のものや、脛骨部材の摺動面上で、大腿骨部
材が回動することにより、屈曲可能となるような構造の
表面摺動型のものなどが用いられてきた。
膝関節の大腿骨の遠位部と近位部の骨切りを行い大腿骨
の遠位部と脛骨の近位部の骨切りを行い大腿骨部材と脛
骨部材をそれぞれ挿入固定する人工膝関節置換術が行わ
れており、両部材を共通のピン部材で回動自在に係止し
たヒンジ型のものや、脛骨部材の摺動面上で、大腿骨部
材が回動することにより、屈曲可能となるような構造の
表面摺動型のものなどが用いられてきた。
【０００３】
【従来技術の課題】しかし、上記従来技術には以下のよ
うな問題点があった。
うな問題点があった。
【０００４】すなわち、ヒンジ型の人工膝関節は回動支
点が固定されるので可動域が小さく、また人の正常な関
節運動を再現したものでなかったので、不自由なもので
あった。これに対して、表面摺動型のものは、より正常
な関節運動を再現したものであったが、大腿骨側の摺動
面を金属で構成し、他方の脛骨部材の摺動面を高密度ポ
リエチレンで構成したものであったので、摺動特性に問
題があり、高密度ポリエチレンの摩耗粉が経年のうちに
蓄積していき、生体の細胞に異物反応を起こさせるなど
して悪影響を与えることがあった。
点が固定されるので可動域が小さく、また人の正常な関
節運動を再現したものでなかったので、不自由なもので
あった。これに対して、表面摺動型のものは、より正常
な関節運動を再現したものであったが、大腿骨側の摺動
面を金属で構成し、他方の脛骨部材の摺動面を高密度ポ
リエチレンで構成したものであったので、摺動特性に問
題があり、高密度ポリエチレンの摩耗粉が経年のうちに
蓄積していき、生体の細胞に異物反応を起こさせるなど
して悪影響を与えることがあった。
【０００５】
【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、摺動面をセラミック
材で構成し、さらに、伸展時も屈曲時も球面状をした
凸、凹状の主摺動面が嵌合し回動するように、大腿骨部
材の裏底側左右と後部中央摺動部にそれぞれ主凸状摺動
面と副凸状摺動面を設け、他方の脛骨部材の左右側と後
部中央摺動部にそれぞれ主凹状摺動面と副凹状摺動面を
設け、それぞれ球状の摺動面とする。
決するため本発明の人工膝関節は、摺動面をセラミック
材で構成し、さらに、伸展時も屈曲時も球面状をした
凸、凹状の主摺動面が嵌合し回動するように、大腿骨部
材の裏底側左右と後部中央摺動部にそれぞれ主凸状摺動
面と副凸状摺動面を設け、他方の脛骨部材の左右側と後
部中央摺動部にそれぞれ主凹状摺動面と副凹状摺動面を
設け、それぞれ球状の摺動面とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、図によって本発明の実施形
態を説明する。図１は、本発明に係る人工膝関節を構成
するセラミック製の大腿骨部材１の斜視図を示す。大腿
骨部材１は、左右の裏底側に球面状をした主凸状摺動面
２，２が形成されるとともに、後部中央摺動部上に球面
状をした副凸状摺動面３が形成されている。なお、大腿
骨部材１の骨と当接する表側面１２のうち、前顆壁部位
などにセラミック小粒を凝集固着してなり且つリン酸カ
ルシウム材料を表面コートした多孔質部１３を形成して
骨の増殖、侵入を誘生することにより骨との固着力を補
強したり、或いは、表底部位に一対のスパイク１４、１
４を形成して揺動や脱落を防止しても良い。
態を説明する。図１は、本発明に係る人工膝関節を構成
するセラミック製の大腿骨部材１の斜視図を示す。大腿
骨部材１は、左右の裏底側に球面状をした主凸状摺動面
２，２が形成されるとともに、後部中央摺動部上に球面
状をした副凸状摺動面３が形成されている。なお、大腿
骨部材１の骨と当接する表側面１２のうち、前顆壁部位
などにセラミック小粒を凝集固着してなり且つリン酸カ
ルシウム材料を表面コートした多孔質部１３を形成して
骨の増殖、侵入を誘生することにより骨との固着力を補
強したり、或いは、表底部位に一対のスパイク１４、１
４を形成して揺動や脱落を防止しても良い。
【０００７】次に図２は、上記大腿骨部材１とともに膝
関節を構成する脛骨部材４の斜視図を示し、また図３は
図２のＡ−Ａ線断面図を示し、この脛骨部材４の左右側
に球面状をした主凹状摺動面５，５が形成されるととも
に、後部中央摺動部上に球面状をした副凹状摺動面６が
形成されている。なお、脛骨部材４の摺動面５、６は前
記大腿骨部材１と摺動するためにセラミック製であり、
さらに、この摺動面５、６を保持する金属製のトレー７
の内底面８と摺動面５、６との間に、衝撃緩衝のため高
密度ポリエチレンなどの合成樹脂等で形成された中間部
材９が嵌挿してある。また、トレー７の下側には脛骨髄
腔内に嵌挿するステム１５が上記トレー７と一体的に形
成されている。
関節を構成する脛骨部材４の斜視図を示し、また図３は
図２のＡ−Ａ線断面図を示し、この脛骨部材４の左右側
に球面状をした主凹状摺動面５，５が形成されるととも
に、後部中央摺動部上に球面状をした副凹状摺動面６が
形成されている。なお、脛骨部材４の摺動面５、６は前
記大腿骨部材１と摺動するためにセラミック製であり、
さらに、この摺動面５、６を保持する金属製のトレー７
の内底面８と摺動面５、６との間に、衝撃緩衝のため高
密度ポリエチレンなどの合成樹脂等で形成された中間部
材９が嵌挿してある。また、トレー７の下側には脛骨髄
腔内に嵌挿するステム１５が上記トレー７と一体的に形
成されている。
【０００８】上記大腿骨部材１と脛骨部材４をそれぞれ
大腿骨１０と脛骨１１に装着し伸展位にした状態を図４
に示し、この状態では、超高真円度と同一球半径を有す
る大腿骨部材１の主凸状摺動面２，２と脛骨部材４の主
凹状摺動面５，５とが滑らかに摺動する。また、この伸
展位から屈曲した場合に図５乃至図６に示すように大腿
骨部材１の副凸状摺動面３が脛骨部材４の副凹状摺動面
６の中に嵌合されるごとく収容されるため、前方へ移動
することなく脛骨部材４の後部での屈曲運動が可能とな
り、正座可能な可動角度１３５°以上までにも可動域を
向上させるこができ、且つ、超高真円度と同一球半径を
有する大腿骨部材１の副凸状摺動面３と脛骨部材４の副
凹状摺動面６とが滑らかに摺動する。
大腿骨１０と脛骨１１に装着し伸展位にした状態を図４
に示し、この状態では、超高真円度と同一球半径を有す
る大腿骨部材１の主凸状摺動面２，２と脛骨部材４の主
凹状摺動面５，５とが滑らかに摺動する。また、この伸
展位から屈曲した場合に図５乃至図６に示すように大腿
骨部材１の副凸状摺動面３が脛骨部材４の副凹状摺動面
６の中に嵌合されるごとく収容されるため、前方へ移動
することなく脛骨部材４の後部での屈曲運動が可能とな
り、正座可能な可動角度１３５°以上までにも可動域を
向上させるこができ、且つ、超高真円度と同一球半径を
有する大腿骨部材１の副凸状摺動面３と脛骨部材４の副
凹状摺動面６とが滑らかに摺動する。
【０００９】一般に、高密度ポリエチレンや金属製の摺
動面の問題点としては、摺動特性が優れているとは言え
ず、摩耗粉が発生し易く、生体内組織に取り込まれた異
物である摩耗粉が生体に悪影響を与えることがある。こ
れに対して、上述のように構成される本実施形態の人工
膝関節は、大腿骨部材１と脛骨部材４の摺動面２，３，
５，６を摺動特性に優れるセラミック材料で構成したこ
とにより、また、それのみでなく、大腿骨部材１の主凸
状摺動面２と脛骨部材４の主凹状摺動面５が超高真円度
と同一球半径を有し、また、大腿骨部材１の副凸状摺動
面３と脛骨部材４の副凹状摺動面６が超高真円度と同一
球半径を有するよう構成したことにより、理想的な摺動
特性が得られ、摩耗粉がほとんど発生しない。
動面の問題点としては、摺動特性が優れているとは言え
ず、摩耗粉が発生し易く、生体内組織に取り込まれた異
物である摩耗粉が生体に悪影響を与えることがある。こ
れに対して、上述のように構成される本実施形態の人工
膝関節は、大腿骨部材１と脛骨部材４の摺動面２，３，
５，６を摺動特性に優れるセラミック材料で構成したこ
とにより、また、それのみでなく、大腿骨部材１の主凸
状摺動面２と脛骨部材４の主凹状摺動面５が超高真円度
と同一球半径を有し、また、大腿骨部材１の副凸状摺動
面３と脛骨部材４の副凹状摺動面６が超高真円度と同一
球半径を有するよう構成したことにより、理想的な摺動
特性が得られ、摩耗粉がほとんど発生しない。
【００１０】前述のような大腿骨部材１と脛骨部材４の
摺動面６を構成するセラミック材料としては、アルミ
ナ、ジルコニア、炭化ケイ素、窒化ケイ素などの高強度
材料を用い、このうち、アルミナが摺動性において特に
優れている。また、このような材料による摺動表面は、
可能な限り滑らかな方がよいが、少なくとも平均面粗度
Ｒａ≦０．０２μm であることが好ましい。この平均面
粗度Ｒａが０．０２μmより大きい場合には、摺動性が
低下し、表面からセラミック粒子が脱落し易くなる恐れ
がある。また、各前記主凸状摺動面２，２、主凹状摺動
面５，５、副凸状摺動面３、副凹状摺動面６の真円度
（spherical deviation)としては、±１μm以内、主凸
状摺動面２，２と主凹状摺動面５，５および副凸状摺動
面３と副凹状摺動面６とのクリアランスとしては７〜１
０μm 以下であることは好ましい。これら数値範囲外の
場合、摺動特性が低下し、表面からセラミック粒子が脱
落し易くなる恐れがあるためである。さらに、前記主凸
状摺動面２，２、主凹状摺動面５，５の球半径Ｒ1 （図
４参照）としては、Ｒ1 ＝１０〜２０ｍｍ、び副凸状摺
動面３と副凹状摺動面６の球半径Ｒ2 （図５参照）とし
ては、Ｒ2 ＝５〜１５ｍｍの範囲が好ましい。これは、
これらの数値範囲外の場合、人体の動きに対して人工膝
関節の動きが適当に追従せず、部材の脱臼等の恐れがあ
る。
摺動面６を構成するセラミック材料としては、アルミ
ナ、ジルコニア、炭化ケイ素、窒化ケイ素などの高強度
材料を用い、このうち、アルミナが摺動性において特に
優れている。また、このような材料による摺動表面は、
可能な限り滑らかな方がよいが、少なくとも平均面粗度
Ｒａ≦０．０２μm であることが好ましい。この平均面
粗度Ｒａが０．０２μmより大きい場合には、摺動性が
低下し、表面からセラミック粒子が脱落し易くなる恐れ
がある。また、各前記主凸状摺動面２，２、主凹状摺動
面５，５、副凸状摺動面３、副凹状摺動面６の真円度
（spherical deviation)としては、±１μm以内、主凸
状摺動面２，２と主凹状摺動面５，５および副凸状摺動
面３と副凹状摺動面６とのクリアランスとしては７〜１
０μm 以下であることは好ましい。これら数値範囲外の
場合、摺動特性が低下し、表面からセラミック粒子が脱
落し易くなる恐れがあるためである。さらに、前記主凸
状摺動面２，２、主凹状摺動面５，５の球半径Ｒ1 （図
４参照）としては、Ｒ1 ＝１０〜２０ｍｍ、び副凸状摺
動面３と副凹状摺動面６の球半径Ｒ2 （図５参照）とし
ては、Ｒ2 ＝５〜１５ｍｍの範囲が好ましい。これは、
これらの数値範囲外の場合、人体の動きに対して人工膝
関節の動きが適当に追従せず、部材の脱臼等の恐れがあ
る。
【００１１】また、前記脛骨部材４のトレー７およびス
テム１５は、ステンレス鋼、コバルト・クロム合金、チ
タン、チタン合金などの金属のみでなく、その他、カー
ボンファイバ、合成樹脂やカーボンファイバを集束させ
て所定の太さにした材料で形成されており、さらにこれ
らの材料の骨との当接面にはアルミナ、アパタイト、酸
化チタン、窒化チタンなどをコーティングしたものであ
っても良い。
テム１５は、ステンレス鋼、コバルト・クロム合金、チ
タン、チタン合金などの金属のみでなく、その他、カー
ボンファイバ、合成樹脂やカーボンファイバを集束させ
て所定の太さにした材料で形成されており、さらにこれ
らの材料の骨との当接面にはアルミナ、アパタイト、酸
化チタン、窒化チタンなどをコーティングしたものであ
っても良い。
【００１２】以上、本発明の実施形態を詳細に説明した
が、本発明は本実施形態に限定されるものではなく、発
明の目的を逸脱しない限り任意の形態とすることができ
ることは言うまでもない。
が、本発明は本実施形態に限定されるものではなく、発
明の目的を逸脱しない限り任意の形態とすることができ
ることは言うまでもない。
【００１３】
【発明の効果】叙上のように、本発明の人工膝関節は、
摺動面を高強度セラミック材で構成したものであり、さ
らに、大腿骨部材の裏底側左右に球面状をした主凸状摺
動面を形成し、他方の脛骨部材の左右側に球面状をした
主凹状摺動面を形成し、伸展時には、これら凸、凹摺動
面が嵌合し回動するように成すとともに、上記大腿骨部
材の後部中央摺動部に球面状をした副凸状摺動面を形成
し、他方の脛骨部材の後部中央摺動部に球面状をした副
凹状摺動面を形成し、屈曲時には、これら凸、凹摺動面
が嵌合し回動するように成したもの、すなわち、伸展時
も屈曲時もセラミック材の且つ球面状をした凸、凹摺動
面により摺動するので、摺動特性に優れ、摩耗粉がほと
んど発生しない。したがって、生体に非常に安全な人工
膝関節である。
摺動面を高強度セラミック材で構成したものであり、さ
らに、大腿骨部材の裏底側左右に球面状をした主凸状摺
動面を形成し、他方の脛骨部材の左右側に球面状をした
主凹状摺動面を形成し、伸展時には、これら凸、凹摺動
面が嵌合し回動するように成すとともに、上記大腿骨部
材の後部中央摺動部に球面状をした副凸状摺動面を形成
し、他方の脛骨部材の後部中央摺動部に球面状をした副
凹状摺動面を形成し、屈曲時には、これら凸、凹摺動面
が嵌合し回動するように成したもの、すなわち、伸展時
も屈曲時もセラミック材の且つ球面状をした凸、凹摺動
面により摺動するので、摺動特性に優れ、摩耗粉がほと
んど発生しない。したがって、生体に非常に安全な人工
膝関節である。
【図１】本発明の人工膝関節を構成する大腿骨部材の斜
視図である。
視図である。
【図２】本発明の人工膝関節を構成する脛骨部材の斜視
図である。
図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】本発明の人工膝関節を大腿骨と脛骨に装着し伸
展した状態を示す要部断面図である。
展した状態を示す要部断面図である。
【図５】本発明の人工膝関節を大腿骨と脛骨に装着し屈
曲した状態を示す要部断面図である。
曲した状態を示す要部断面図である。
【図６】本発明の人工膝関節を大腿骨と脛骨に装着し屈
曲した状態を示す要部断面図である。
曲した状態を示す要部断面図である。
１ 大腿骨部材 ２ 主凸状摺動面 ３ 副凸状摺動面 ４ 脛骨部材 ５ 主凹状摺動面 ６ 副凹状摺動面 ７ トレー ８ 内底面 ９ 中間部材 １０ 大腿骨 １１ 脛骨 １２ 表側面 １３ 多孔質部 １４ スパイク １５ ステム Ｒ1 ，Ｒ2 球半径
Claims (1)
- 【請求項１】大腿骨に固定される大腿骨部材と脛骨に固
定される脛骨部材から成り且つ摺動面をセラミック材で
構成した人工膝関節において、上記大腿骨部材の裏底側
左右に球面状をした主凸状摺動面を形成し、他方の脛骨
部材の左右側に球面状をした主凹状摺動面を形成し、伸
展時には、これら凸、凹状の主摺動面が互いに嵌合し回
動するように成すとともに、上記大腿骨部材の後部中央
摺動部に球面状をした副凸状摺動面を形成し、他方の脛
骨部材の後部中央摺動部に球面状をした副凹状摺動面を
形成し、屈曲時には、これら凸、凹状の副摺動面が互い
に嵌合し回動するように構成したことを特徴とする人工
膝関節。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32052496A JP3667909B2 (ja) | 1996-11-29 | 1996-11-29 | 人工膝関節 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32052496A JP3667909B2 (ja) | 1996-11-29 | 1996-11-29 | 人工膝関節 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10155824A true JPH10155824A (ja) | 1998-06-16 |
| JP3667909B2 JP3667909B2 (ja) | 2005-07-06 |
Family
ID=18122404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32052496A Expired - Fee Related JP3667909B2 (ja) | 1996-11-29 | 1996-11-29 | 人工膝関節 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3667909B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2007007841A1 (ja) * | 2005-07-14 | 2007-01-18 | Saga University | 人工膝関節 |
| JP2010527271A (ja) * | 2007-05-15 | 2010-08-12 | フェル バリー エム | 外科手術で移植可能な拘束キール付人工膝関節 |
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| US9107769B2 (en) | 2007-08-27 | 2015-08-18 | Kent M. Samuelson | Systems and methods for providing a femoral component |
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-
1996
- 1996-11-29 JP JP32052496A patent/JP3667909B2/ja not_active Expired - Fee Related
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