JPH10501430A

JPH10501430A - 人工手首

Info

Publication number: JPH10501430A
Application number: JP7522133A
Authority: JP
Inventors: エルズィメン，ベアト
Original assignee: プルスエンドプロテティクアーゲー
Priority date: 1994-02-24
Filing date: 1995-02-23
Publication date: 1998-02-10
Also published as: DE4406090A1; EP0746276A1; ATE169206T1; DE59503076D1; US5766258A; WO1995022945A1; EP0746276B1

Abstract

(57)【要約】人工手首は、橈骨部（１０）と、中手骨部（１２）と、該橈骨部および中手骨部の間に配される継手接合部（１５）とを具備している。前記継手接合部（１５）は、背屈／掌屈および橈屈／尺屈の両方を許容するように２軸を有している。橈屈／尺屈旋回半径（Ｒ₁）は、背屈／掌屈旋回半径（Ｒ₂）よりも大きい。

Description

【発明の詳細な説明】人工手首本発明は、 − 橈骨髄管の末端領域に受け入れられ得るとともにそこに固定され得るシャフトよりなる橈骨部と、 − 末端方向に延び、１つは基部に近い領域内に受け入れられかつ固定され得る一方、もう１つは手根領域にしっかりと固定され得る２つのシャフトを具備する中手骨部と、 − 該橈骨部と中手骨部との間を接続する継手とを具備する人工手首に関するものである。この種の人工手首は、広く知られている。実際に使用されるものの構造は、ほぼ共通しており、その１つが、米国特許ＵＳ−Ａ−４７８４６６１号明細書に、他のものが、米国特許ＵＳ−Ａ−４１０６１２８号，ＵＳ−Ａ−４０６３３１４号，ＵＳ−Ａ−４１８０８７１号に開示されている。後の３つの刊行物は、それぞれ、橈骨部と中手骨部との間にボールジョイント接続を有する人工手首に関している。したがって、これらの人工手首は、背屈−掌屈および橈屈−尺屈の両方に加えて軸回転を可能としている。この継手接合部の欠点は、「拘束されない」継手の語句により表されるように、安定性が不足していることである。ボールジョイント接続それ自体は、本物の手首継手に最も酷似しているので、理想的である。しかしながら、もし、移植の間に、ボールジョイント接続の機械的中心点を、手首内に存在する腱との関連で見つけることができない場合には、偏った荷重が継手接合部に印加されることになり、その結果、不正確に位置決めされ、それによって、摩耗し易くなる。この効果は、特に、軸受材料としてポリエチレンが使用されたときに明白である。このため、そのような人工手首の有効寿命は、著しく制限されることになる。米国特許ＵＳ−Ａ−４７８４６６１号に係る人工手首は、橈骨部と中手骨部との間に、中手骨部における楕円体状の継手部材と橈骨部における相補的な軸受面とからなる継手接合部を有している。この人工継手は、ボールジョイント接続を用いた人工継手よりも好ましいものとなっている。しかしながら、米国特許ＵＳ −Ａ−４７８４６６１号に関する構造の問題のある特徴は、軸回転が拘束されておらず、そのような回転の間に、楕円体状の軸受部材が、相補的な軸受面から持ち上げられてしまうことである。同様のことが、曲げ伸ばしおよび橈屈／尺屈のための軸の外側での角度移動に当てはまる。その結果、軸受面は早期に摩滅してしまう。脱臼の可能性も無視できないものである。この発明の目的は、上述した種類の人工手首であって、橈骨部と中手骨部との間の簡易な耐摩耗継手接合部により特徴付けられる一方、解剖学的な手首継手に近似した可動性を有する人工中手骨を生産することにある。この目的は、請求項１に特徴付けられた特徴により達成される。この発明に係る人工手首は、したがって、橈骨部と中手骨部との間の軸回転を全く許容しないものである。その代わり、軸回転は、前腕部に生じる。手首自体は軸回転を許容される必要がないことがわかってきた。この研究の成果に基づいて、橈骨部と中手骨部との間の継手接合部はきわめて簡略に構成され、特に、同様にボールジョイント接続を組み込んだ米国特許ＵＳ−Ａ−４３０７４７３号に係る継手の場合よりも実質的により簡易である。さらに、この発明に係る旋回半径の選択は、解剖学的な手首に非常に近似したものを達成することができる。このことに関連して、角度ごとに接続組織支持装置内に伝達される力は、「橈屈／尺屈」についてのものよりも「背屈／掌屈」についてのものの方がかなり小さい。したがって、この発明に係る人工手首においては、橈屈／尺屈旋回半径が、背屈／掌屈旋回半径よりも明確に大きい。この関連において、請求項２に対しても参照がなされる。好ましくは、橈屈／尺屈旋回半径は、およそ１５〜３０ｍｍ、特に、１５〜２０ｍｍである一方、背屈／掌屈旋回半径は、たったの約２〜５ｍｍ、特に、２〜３ｍｍである。この発明に関して選択された旋回半径により、この継手接合部は、不安定な状態に向かう傾向がより小さいものである。自己調心機能は、請求項６に係る特徴により達成される。橈屈／尺屈角度が増大すると、これに対応して増大する蓄えられた力が、継手接合部に印加される。その結果、橈屈／尺屈平面内における前記継手接合部の自己調心機能となる。好ましい構造の詳細は、従属する請求項に開示されている。この継手接合部の重要な特徴は、請求項３に具体的に説明されている。したがって、この発明に係る継手接合部は、橈屈／尺屈および背屈／掌屈のいずれの間においてもストッパ部材に衝突することなく機能する。この２つの角度範囲は、相応じて大きい。請求項３および請求項４に係る特定の構造も、相互に接触する継手面が、全ての相対的な位置において常に一致するという事実により区別される。これは、前記人口手首に関する上記説明から明らかなように、現在優先して移植されている米国特許ＵＳ−Ａ−４７８４６６１号に係る人工手首のケースではない。すなわち、軸回転および曲げ伸ばしおよび橈屈／尺屈のための平面の外側での角度移動の間に、楕円体状の軸受面は、相互に接触しなくなる。軸受および継手面はもはや一致しないので、一定の場合には、人工器官が緩んでしまう程度まで、摩耗およびかきむしりが増大することになる。この発明に係る構造の他の有利な特徴は、請求項８から請求項１０に係る分離カラーである。好ましくは、種々の継手の大きさあるいは骨の寸法に応じて、１組の異なる大きさのカラーが提供される。接着剤を用いない移植のために、この発明に係る人工手首は、好ましくは、チタニウムよりなり、請求項５に係るこのケースでは、円の一部のような形状をした継手板の支持凹所が、ポリエチレンあるいはセラミック挿入体であることが好ましい。軸受金属よりなる挿入体を想定することもできる。丸い継手板は、チタニウムの代わりに、セラミックあるいは鋼鉄からなるものでもよい。原則として、人工手首全体をセラミックあるいは鋼鉄で製造することも想定することができる。これによれば、人工手首が、接着剤を用いない移植および接着剤を用いた移植の両方に適しているという利点がある。カラーの表面は、でこぼこにされていることが好ましい。このような条件にわたって、皮膚材料とカラーとの間に海綿状空間を生成し、骨組織を移植物の表面に接触するまで成長させること（骨質の内方成長）を可能とするために、カラーには、長手方向のリブを追加して設けてもよい。以下に、この発明に関連して構成された人工手首の一実施形態を、添付図面を参照しながら説明する。図１は、この発明に係る人工手首の概略の縦断面図を示している。図２は、この発明に係る人工手首の中手骨部を示す正面図である。図３は、この発明に係る人工手首の橈骨部を示す正面図である。図４は、橈骨髄管の末端領域に設置されるカラーを示す正面図である。図５は、図４のカラーを下から見た図である。図６は、略Ｕ字状の摺動軸受面を有する中手骨継手部を示す縦断面図である。図７は、図４および図５に関連するカラーの変形した実施形態を示す斜視図である。図１では、橈骨髄管（図示略）の末端領域内に受け入れられかつ固定されるシャフト１１よりなる橈骨部を有する人口手首の好ましい実施形態が、略縦断面にて示されている。このシャフト１１は、細長い長円形の断面形状を有する棒状に形成されている。この断面は、図４，図５および図７に示されるようなカラーを貫通する同様に形成された軸孔に一致している。前記カラーは、シャフト１１に沿ってスライドすることができ、橈骨髄管の末端領域に配置される。前記カラーは、図４，図５においては参照符号１９、図７においては符号２０により識別される。図１に係る人工手首も、末端に延びる長さの異なる２つのシャフト１３，１４を有する中手骨部１２を具備しており、その長い方は、第３中手骨の基部に近い領域内に受け入れられかつ固定される。短い方のシャフトは、手根骨領域（好ましくは船状骨）に固定される。このことについては、そのデザインはよく知られている。中手骨部１２と橈骨部１０との間には、継手接合部１５が配置されている。これは、第１に、背屈／掌屈を、第２に、両矢印２１の方向に一致する橈屈／尺屈を許容するように２軸を有している。この構造は、橈屈／尺屈旋回半径Ｒ₁ が、背屈／掌屈旋回半径Ｒ₂より大きくなるように設計されている。旋回半径Ｒ₁ ，Ｒ₂の大きさの関係は上述した通りである。橈屈／尺屈旋回半径Ｒ₁は、背屈／掌屈旋回半径Ｒ₂よりも約５〜１５倍、特に、約１０倍大きいことが好ましい。橈屈／尺屈旋回半径Ｒ₁は、中手骨部１２の基端部において、円の一部のように形成された丸い継手板１６と、橈骨部１０の末端における相補的な支持凹所１７との間の相互作用により決定される。前記継手板１６の形状に相応じて、相補的な支持凹所１７は、概略円形の床面を有する溝である。２つの中手骨シャフト１３，１４は、背屈／掌屈旋回半径Ｒ₂を定義する橈屈から尺屈に延びる継手車軸１８上に据え付けられる平坦な接続部材２２によって、丸い継手板１６に結合されている。すなわち、背屈／掌屈旋回半径Ｒ₂は、継手車軸１８の直径の半分に等しい。ここに示されている実施形態において、前記丸い継手板１６を受け入れる前記支持凹所１７は、金属製、特にチタニウムあるいはチタニウム合金製の壺状のレセプタクル内に固定され得るポリエチレン製挿入体の一部である。上述したシャフト１１はレセプタクル２３の床に取り付けられている。図６に示されるように、丸い継手板１６の半径Ｒ_sおよび相補的な支持凹所１７の相応する半径は、端縁において中心領域におけるよりも小さく、特に、継手板１６および支持凹所１７の概略Ｕ字状のスライド面輪郭を形成するように２つの端縁に向かって連続的に小さくなっている。この意味で、橈屈／尺屈平面内における上述した継手接合部の自己調心が達成される。加えて、図１および図６を見れば、継手接合部１５が、橈骨シャフト１１の軸心から尺骨の方向にオフセットしていることは明確である。図３に示されるように、橈骨部１０に配置されたシャフト１１上では、カラー１９は、橈骨部が移植された状態にある時に、カラー１９が橈骨髄管の末端領域に着座されるように、滑ることができる。カラー１９は、末端から基端に向かう先細の円錐状に形成されている。図５に示されるように、カラーは、その断面形状が細長い長円状に形成されている。同じことが、カラーを貫通し、シャフト１１の細長い長円断面形状に一致する軸孔２４にも当てはまる。したがって、カラーは、レセプタクル２３の床に接触することとなるシャフト１１上に配されているときには回転することができないことになる。図７に示されるように、カラー２０は、その全周にわたって長手方向のリブを有している。この長手方向リブは図７においては参照番号２５により識別されている。これらは、皮質物質とカラー２０との間に海綿状空間を形成し、これにより、骨の末端部まで材料が自由に通過することが確保され、かつ、移植物の表面に関する限り、骨組織がその空間に向けて内側に成長することが許容される。中手骨部１２の長い方のシャフト１３の長さは、約３５〜４５ｍｍ、特に、約４０ｍｍである。シャフト１３，１４の継手板１６への結合は、背側への約７〜１０°、特に、約８°の傾きを許容する。これら２つのシャフト１３，１４は、相互に概略平行に延びている。小さい方のシャフト１４は、約１２〜２０ｍｍ、特に、約１５ｍｍの長さを有している。レセプタクル２３の長さは約３０〜３５ｍｍである。その幅は、約１２〜２０ｍｍ、特に、約１５〜１６ｍｍである。シャフト１１の断面は、約３×４ｍｍである。シャフト１１は、幾何学的な中心軸から、橈骨に向かう方向のみならず背側にもオフセットしていることが好ましい。継手板１６の断面および、相応じて、支持凹所１７の断面は、内側端縁が多少強く丸められているけれども、方形であることが好ましい。カラー１９，２０は、軸方向に、約１７〜２５ｍｍ、特に、約２０ｍｍ延びている。シャフト１１の長さは、約４０〜５０ｍｍ、特に、約４５ｍｍである。レセプタクル２３の高さは、約１０〜１５ｍｍ、特に、約１２ｍｍである。レセプタクル２３内へのポリエチレン挿入体あるいは差込みの最小壁厚は、約２〜５ｍｍである。上記寸法は、平均値であり、個別のケースでは、この値から出発する。結局、諸寸法は、人工器官が移植される手首の大きさに依存している。この出願書類に開示されている全ての特徴は、この発明の本質として請求されており、この範囲で、これらは、現状では、単独であるいは組み合わせた状態で新規なものである。参照符号のリスト１０橈骨部１１シャフト１２中手骨部１３シャフト１４シャフト１５継手接合部１６円形の一部のような形状をした継手板１７支持凹所１８継手車軸１９カラー２０カラー２１両矢印２２接続部材２３レセプタクル２４孔２５長手方向リブ２６ポリエチレン挿入体

【手続補正書】特許法第１８４条の８【提出日】１９９６年４月３日【補正内容】請求の範囲１．橈骨髄管の末端領域に受け入れられかつそこに固定され得るシャフト（１１）を支持する橈骨部（１０）と、末端方向に延びる２つシャフト（１３，１４）であって、その内の一方が第３中手骨の基端領域に受け入れられてそこに固定され得る一方、他方が手根領域に固定され得るシャフト（１３，１４）を支持する中手骨部（１２）と、該橈骨部と中手骨部との間に配される継手接合部（１５）とを具備し、前記継手接合部（１５）が、背屈／掌屈および橈屈／尺屈の両方を許容し、かつ、橈屈／尺屈旋回半径（Ｒ₁）が、背屈／掌屈旋回半径（Ｒ₂）より大きいものであるとともに、前記継手接合部（１５）が２軸を有し、前記橈屈／尺屈旋回半径（Ｒ₁）が、円の一部のような形状に形成されかつ前記中手骨部（１２）の基端部に配置される丸い継手板（１６）と、前記橈骨部（１０）の末端部における相補的な支持凹所（１７）との間の相互作用により決定されていることを特徴とする人工手首。２．前記橈屈／尺屈旋回半径（Ｒ₁）が、背屈／掌屈旋回半径（Ｒ₂）より、約５〜１５倍、特に、１０倍大きいことを特徴とする請求項１記載の人工手首。３．前記２つの中手骨シャフト（１３，１４）が、丸い継手板（１６）に結合され、それにより、橈骨から尺骨に延びる継手車軸（１８）が、背屈／掌屈旋回半径（Ｒ₂）を決定していることを特徴とする請求項１または請求項２記載の人工手首。４．前記丸い継手板（１６）のための支持凹所（１７）が、ポリエチレン、セラミックまたは軸受金属挿入体の一部であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の人工手首。５．前記丸い継手板（１６）の半径（Ｒ_S）および相補的な支持凹所（１７）の相応する半径が、端縁において中央領域におけるより小さく、特に、橈骨および／または尺骨の端縁に向かって連続的に小さくなっていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の人工手首。６．前記継手接合部（１５）が橈骨シャフト（１１）の軸線から尺骨の方向にオフセットしていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の人工手首。７．前記シャフト（１１）上を滑り得るカラー（１９，２０）が橈骨部（１０）に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の人工手首。８．前記カラー（１９，２０）が、末端部から基端部に向けて円錐状に先細に形成され、かつ、断面において円形であるが、特に、細長い長円形断面を有していることを特徴とする請求項７記載の人工手首。９．前記カラー（２０）には、その全周にわたって、長手方向に沿うリブ（長手方向リブ２５）が形成されていることを特徴とする請求項７または請求項８記載の人工手首。

Claims

【特許請求の範囲】１．橈骨髄管の末端領域に受け入れられかつそこに固定され得るシャフト（１１）を支持する橈骨部（１０）と、末端方向に延びる２つシャフト（１３，１４）であって、その内の一方が第３中手骨の基端領域に受け入れられてそこに固定され得る一方、他方が手根領域に固定され得るシャフト（１３，１４）を支持する中手骨部（１２）と、該橈骨部と中手骨部との間に配される継手接合部（１５）とを具備し、前記継手接合部（１５）が、背屈／掌屈および橈屈／尺屈の両方を許容し、橈屈／尺屈旋回半径（Ｒ₁）が、背屈／掌屈旋回半径（Ｒ₂）より大きくなるように２軸を有していることを特徴とする人工手首。２．前記橈屈／尺屈旋回半径（Ｒ₁）が、背屈／掌屈旋回半径（Ｒ₂）より、約５〜１５倍、特に、１０倍大きいことを特徴とする請求項１記載の人工手首。３．前記橈屈／尺屈旋回半径（Ｒ₁）が、円の一部のような形状に形成されかつ前記中手骨部（１２）の基端部に配置される丸い継手板（１６）と、前記橈骨部（１０）の末端部における相補的な支持凹所（１７）との間の相互作用により決定されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の人工手首。４．前記２つの中手骨シャフト（１３，１４）が、丸い継手板（１６）に結合され、それにより、橈骨から尺骨に延びる継手車軸（１８）が、背屈／掌屈旋回半径（Ｒ₂）を決定していることを特徴とする請求項３記載の人工手首。５．前記丸い継手板（１６）のための支持凹所（１７）が、ポリエチレン、セラミックまたは軸受金属挿入体の一部であることを特徴とする請求項３または請求項４記載の人工手首。６．前記丸い継手板（１６）の半径（Ｒ_s）および相補的な支持凹所（１７）の相応する半径が、端縁において中央領域におけるより小さく、特に、橈骨および／または尺骨の端縁に向かって連続的に小さくなっていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の人工手首。７．前記継手接合部（１５）が橈骨シャフト（１１）の軸線から尺骨の方向にオフセットしていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の人工手首。８．前記シャフト（１１）上を滑り得るカラー（１９，２０）が橈骨部（１０）に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の人工手首。９．前記カラー（１９，２０）が、末端部から基端部に向けて円錐状に先細に形成され、かつ、断面において円形であるが、特に、細長い長円形断面を有していることを特徴とする請求項８記載の人工手首。１０．前記カラー（２０）には、その全周にわたって、長手方向に沿うリブ（長手方向リブ２５）が形成されていることを特徴とする請求項８または請求項９記載の人工手首。