JPH10502278A - 補綴膝関節具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、いわゆる「メニスカス」型式の補綴膝関節具に関する。脛骨プラットフォーム及びメニスカス構成要素の相互に係合する支承面が前方−後方軸線を中心とする回転を許容する一部円筒状の形状をしており、脛骨プラットフォームの上方支承面は凸状である。自然の関節の動きが正確に模擬され、自然の動作範囲に亙って完全な調和性を保つことができるが、脛骨−メニスカス相互接続部には、更なる程度の拘束状態がある。従来のメニスカス膝の場合のように、制限されない前方−後方への相対的な動作は許容されるが、一部円筒状の形状は、側方向、又は中間にてずれる虞れを軽減する働きをする。

Description

【発明の詳細な説明】 補綴膝関節具 本発明は、補綴膝関節具に関する。 膝関節の交換に関して近年、著しい進歩が見られる。この分野の顕著な進歩は 、臨床的方法のためにいわゆる「メニスカス膝」を採用することである。この補 綴具は、その内容を引用して本明細書に含めた英国特許第1 534 263号の特許明 細書に記載されている。 メニスカス膝は、可能な限り、自然の自由度にて動作を許容すると同時に、調 和した関節動作を提供し得るように設計されていた。このことは、下方及び上方 の関節支承面を有するメニスカス構成要素を基端の脛骨と末端の大腿骨構成要素 との間に介在させることにより行われていた。係合した大腿骨−メニスカス相互 接続面を一部球状とし、また、脛骨−メニスカス相互接続面を平面状に形成する ことにより、人間の膝の動作の回転及び並進関節動作が調和性を失わずに行われ る。かかる補綴具の表面の関節形成作用は、制限されず、それぞれの構成要素は 、関係する靭帯の構造体及びその他の支持する柔らかい組織だけで係合状態に保 持されている。 このメニスカス膝補綴具は、単一二、又は三つの隔室から成る形態とすること ができる。二、又は三つの隔室から成る補綴具の場合、その各隔室の中間及び側 方部品は、一対の形態、又は一体の形態とすることができる。 メニスカス膝埋込み体についての臨床的経験を連続的に調査すると、特に、側 方向構成要素を配置するときに、問題が生ずる可能性があることが分かっている 。柔軟な側方組織（主として、側方向の海綿状靭帯及び腸骨−脛骨帯）は、関節 の変形に、従って、支承部分のずれに対する抵抗力が小さいため（より延伸の少 ない中間構造体と比べて）、かかる交換が成功する度合いは限られている。側側 部にて、膝窟筋肉の靭帯は、関節の後方−側方隅部を通る。この関節を交換した とき、靭帯は、メニスカス支承部分を顆間領域（ずれが生ずる可能性のある領域 ）に向けて押し出す。 このため、特に、側方向隔室において、また、一定の状況のとき、中間の隔室 において、ずれの虞れを少なくするため追加的な拘束手段を提供することが望ま れる。メニスカス構成要素のずれを回避する目的にて、脛骨メニスカス相互接続 部にてかかる追加的な拘束手段を提供する現在のメニスカス膝関節補綴具が公知 である。この目的のため、蟻溝継ぎ部を有する溝型の設計、及びメニスカス構成 要素に対するその他の形態の機械的な拘束手段が公知である。こうした設計は、 ずれの虞れは少なくするものの、相互接続部にて許容される動作の自由度に対し て望ましくない制限を課すことになる。特に、回転軸線の周りでの長軸の回転（ 屈折／伸びに関係して自然に生じ、また、中間、側方向へのメニスカス構成要素 の動作成分を生じさせる）は、十分に対応することが極めて難しく、また、かか る具は、一定の状況のときは動かなくなる傾向がある。完全な軌道式の設計のも のも適当ではあるが、その使用の結果、大腿骨−メニスカス及び脛骨−メニスカ スの相互接続部の双方にて接触応力及び摩耗成分が許容し得ない程に増大する。 メニスカス構成要素を拘束状態に保持するために固着手段を追加することは、そ の固着手段に半径方向への衝撃力が加わる可能性があるため、メニスカス構成要 素に大きい応力が加わる虞れを生ずる。その結果、許容し得ない摩耗が生じる可 能性がある。 その他の設計も提案されているが、公知の膝補綴具がこの問題に対する妥当な 解決手段を提供することは考えられない。かかる設計の一つが仏国特許第2 676 916号の明細書に記載されており、これは、２つの大腿骨顆構成要素（別個の形 態又は一体の形態）と、２つのプラスチック遊動メニスカス要素と、互いの方向 に傾斜させた側方向に離間した２つの支承面を有する脛骨プラットフォームとを 備える、三つの隔室から成る膝補綴具を提案するものである。この脛骨−メニス カス相互接続部の傾斜は、メニスカス要素の側方向へのずれに対する制限された 抑制手段を提供し得るように設計されている。脛骨構成要素の支承面は、側方向 に（即ち、中間−側方向軸線の周り）で湾曲させ、又は１つの可能な実施の形態 では、球状にすることができる。 この設計の主たる不利な点は、脛骨−メニスカス相互接続部が内方に傾斜して いるため、メニスカス構成要素に、内向きの力、即ち、これらの構成要素を顆間 領域に向けて付勢する力が加わることである。荷重の増大に伴い、この力も増大 し、このことは、大腿骨顆とメニスカス構成要素との間の調和性に悪影響を与え る。また、内方への傾斜は、大腿骨構成要素を互いの方向に動かす効果があり、 これにより、残留する柔らかい組織に利用可能な顆間のスペースが少なくなる。 更に、関節の長軸回転時（大腿骨顆の一方が前方に向き、もう一方が後方に動 き、または、これに従って、メニスカス構成要素間の側方向への分離が少なくな るとき）、大腿骨構成要素と脛骨プラットフォームとの間の分離距離は、双方の メニスカス構成要素がそのそれぞれの傾斜した脛骨支承面に沿って下方に動くと きに少なくなる。この分離の低下は、一般に望ましくなく、それは、柔軟な組織 が緩み、メニスカス構成要素がずれる可能性をより大きくするためである。この 状況は、側方向（即ち、中間−側方軸線の周りで）に湾曲した脛骨−メニスカス 相互接続部の場合に更に悪化する。また、植込み中に、メニスカス構成要素を挿 入するために、骨が分離しなければならない距離を更に増大させるため、かかる 湾曲は望ましくない。このことは、柔軟な組織をさもなければ必要とされる以上 に延伸させ、従って、損傷の虞れを増大させる。次に、側方向へのずれを少なく とも一部分、対象とする設計のものもあるが、補綴具その他の性能の点で著しい コスト増を招くものである。 脛骨−メニスカス相互接続部に対する提案された球状の形状の場合、大腿骨− メニスカス相互接続部も球状であるならば、メニスカス構成要素は、関節の長軸 線の周りで回転自在となる。特に、一般的な事例であるように、メニスカス構成 要素の形態が特定されるときに、望ましくない状況である。 更に、仏国特許第2 676 916号に記載された補綴具は、単一隔室の状況のとき 全く適用できず、三つの隔室の実施の形態の場合についてのみ記載されている。 本発明の一つの目的は、関節の動作の完全な自由度を許容し、また、側方向／ 中間ずれの虞れを少なくするのに十分な程度の拘束力を保証する一方で、自然の 動作範囲に亙って調和を可能にする補綴具を提供することにより、公知のメニス カス膝の欠点を軽減し又は緩和することである。 本発明によれば、補綴膝関節にして、脛骨膝小面の少なくとも一部を代替する 上方支承面を有する脛骨プラットフォームと、大腿骨膝小面の少なくとも一部を 代替する大腿骨構成要素であって、メニスカス構成要素の上方支承面と摺動可能 に係合する下方支承面を有する上記大腿骨構成要素と、脛骨プラットフォームの 上方支承面と摺動可能に係合する下方支承面と、上方支承面とを有するメニスカ ス構成要素であって、脛骨プラットフォームと大腿骨構成要素との間に関節を提 供する上記メニスカス構成要素とを備え、脛骨プラットフォーム及びメニスカス 構成要素の相互に係合する支承面が、前方−後方軸線の周りで回転するのを許容 する一部円筒状の形状であることを特徴とする補綴膝関節が提供される。 次に、本発明の補綴具は、脛骨プラットフォームの表面の上方に亙ってあらゆ る方向にメニスカス構成要素が動くことを可能にし、該構成要素が、脛骨−メニ スカス相互接続部にて比較的大きい接触面を保証しつつ、大腿骨構成要素の動作 に従動することを可能にする。更に、該補綴具は、中間−側方向への所望の程度 の拘束を可能にする。膝関節が屈折／伸びするとき、メニスカス構成要素が脛骨 プラットフォームの上方に亙って前方−後方に動く程度（側方向隔室内）は13ｍ ｍ以内であり、中間−側方向へには約３ｍｍであることが認識される。従って、 制限されない前方−後方への動作を許容されることが極めて有利である。 脛骨プラットフォームの上方支承面は凸状である一方、メニスカス構成要素の 下方支承面は凹状であることが好ましい。 本発明は、単一の構成要素から成る補綴膝関節にて具体化することができ、こ の場合、脛骨プラットフォームは、脛骨膝正面の側方部分、又は中間部分のみを 交換し得るようにしてある。 単一の隔室の膝関節に異常がある場合、十字形靭帯は、残されることが多い一 方、影響を受けない自然の隔室は形成される関節に対する安定性を増す。この状 況のとき、本発明の補綴具は特に有用であり、それは、メニスカス構成要素は、 ずれに対して驚くほど大きい程度の抵抗力を提供する一方で、メニスカス構成要 素はその動作が自在であるからである。 好適な形態において、大腿骨構成要素の下方支承面は、凸状の一部球状の形状 である一方、メニスカス構成要素の上方支承面は相補的な一部球状の凹状の形状 をしている。かかる特徴は、例えば、英国特許第1 534 263号からそれ自体公知 であるが、可能な限り、相互に係合する全ての構成要素の面間の調和性を保つ一 方、関節の全範囲に亙る動作を許容する点で、本発明にとって特に有意義なこと である。 脛骨プラットフォームには、脛骨プラットフォームの顆間側に直立のフランジ を設けるといった、メニスカス構成要素の相対的な側方向及び／又は中間の動作 程度を制限する手段を設けることもできる。 一例として、一組の構成要素（単一隔室の補綴膝関節具の構成部品である）を 図示する添付図面に関して、本発明を説明する。 図示した具において、脛骨、メニスカス及び大腿骨構成要素が、それぞれ参照 符号１０、２０、３０で表示してある。 脛骨構成要素１０は、脛骨膝小面（ｔｉｂｉａｌ ｋｎｅｅ ｆａｃｅｔ）の 側方部分又は中間部分のみを置換し得るようにされており、該構成要素は脛骨プ ラットフォームを備え、その一つの面１１は関節支承面として機能する一部円筒 状の凸状面を画成する一方、反対側の面１２は脛骨基端に固着し得るようにした 固定面として機能する。図面において、脛骨プラットフォームは、矩形の平面に て図示されているが、隅部は、実際には平滑に湾曲した形態であり、脛骨基端の 平面状形態により正確に適合する。脛骨構成要素１０を骨に固着し得るように、 少なくとも一つの固定軸部１３が面１２から突出している。この軸部は、図面に 図示するように、脛骨構成要素における中央の位置から突出するようにすること ができる。これと代替的に、該固定軸部（単数又は複数）は、顆間領域（脛骨平 坦部の中心により近い領域）に向けた方向に構成要素の側部により近い位置から 突出して、構成要素の真下から健全な脛骨を除去することが少なくなる。 メニスカス構成要素２０は、プラットフォーム１０よりも全体として小さい寸 法の矩形の支承本体を備えており、その一方の面２１は、脛骨構成要素の面１１ と同一の曲率半径の一部円筒状の形状をした凹状面を画成して、関節の支承面と して機能する。このため、面２１、１１の円筒状面は相補的であり、係合したと きに、完全に調和する摺動支承面を形成する。メニスカス構成要素の反対面２２ は関節支承面として機能する球状凹所２３を特徴とする。 この組みの第三の構成要素は、長手方向に湾曲したストリップの全体的形状を した支承本体を備える大腿骨構成要素３０であり、その長手方向に湾曲したスト リップの凸面３１は、凹所２３と同一の曲率半径の一部円筒状面を画成する。こ のため、一部円筒状面２３、３１は相補的であり、係合したときに、完全に調和 する摺動支承面を形成する。 これらの構成要素を使用するとき、大腿骨及び脛骨構成要素はそれぞれ脛骨プ ラットフォームの表面の円筒状軸線が前方−後方に方向決めされた状態で大腿骨 及び脛骨の適宜に処理した箇所に固着される。次に、メニスカス構成要素が図面 に図示するように大腿骨と脛骨構成要素との間に係合される。この手順は、勿論 、メニスカス形態の既存の単一の隔室から成る構成要素を植込むときのものと同 様である。 従来のメニスカス膝補綴具に優るこの補綴具の顕著な改良点は、自然の関節の 動きが模擬され、また、自然の動作の全体に亙って完全な調和性を保つことがで きる一方、脛骨−メニスカスとの相互接続部にて更なる程度の拘束が為される点 である。従来のメニスカス膝の場合と同様に、拘束されない前方一後方への相対 的動作が許容される。しかしながら、中間−側方向に動くとき、脛骨プラットフ ォームの表面に亙るメニスカス構成要素の動き（例えば、垂直軸線の周りにおけ る長軸線の回転のため）の結果、前方−後方方向に位置する軸線の周りをメニス カス構成要素が回転する（このことは、以下に説明するように、ずれの虞れを少 なくする働きをする）。換言すれば、この設計は、この相互接続部における中間 −側方向への動きを回転によって対応し、円筒状の相互接続部の形状により付与 される拘束力を失うことはない。更に、メニスカス構成要素を関節の正面から挿 入することは、比較的簡単なことである。 大腿骨構成要素と脛骨構成要素との間の空隙が靭帯の抵抗に抗して十分に開き 、メニスカス構成要素が貫通するのを許容するとき、補綴膝関節にずれもしくは 転位が生ずる。本発明に従ってメニスカス構成要素の形状を設定することにより 、メニスカス構成要素の最も厚い部分と最も薄い部分との厚さの差の結果、骨が ずれるためには、中間部分、又は側方向により大きく分離しなければならないこ とを意味し、このため、メニスカスのずれに対する補綴具の抵抗力が増大する。 ずれに対する補綴具の抵抗力を増大させることとは別に、脛骨構成要素の表面 を湾曲させることは、中間、側方向面における脛骨構成要素に関して大腿骨構成 要素を位置決めするときの外科的な裕度を大きくすることを可能にする。メニス カス構成要素は、次のように配置される。即ち、その構成要素の最も薄い部分を 貫通するその関節面に対して直角の面が、大腿骨及びメニスカス構成要素の双方 の曲率中心を貫通するようにする。この脛骨構成要素の表面は、中間側方の方向 に凸状であるため、大腿骨構成要素の曲率中心を配置することのできる範囲が拡 大する（平坦、又は凹状の脛骨構成要素の支承面と比較したとき）。 関節の長軸線回転を考えると、これは、プラットフォームに沿ったメニスカス 構成要素の前方−後方への摺動、脛骨プラットフォームの上方に亙るメニスカス 構成要素の中心の中間−側方向動作、大腿骨−メニスカス相互接続部におけるメ ニスカス構成要素に関する大腿骨構成要素の複雑な回転により対応される。本発 明による形状とした脛骨構成要素は、メニスカス構成要素が脛骨構成要素の顆間 領域に接近する前に、更に長軸線回転することを許容する。このため、かかる動 きを少なくし、中間−側方向へのずれ、残留する顆間の柔軟な組織の損傷の虞れ を少なくする。 メニスカス構成要素は、前部よりも後部をより厚くし、上方支承面の正面に対 して持ち上がった張出し部分を有効に備えている。この設計は、植込みをより容 易にし、中間隔室に特に適用可能であり、大腿骨−メニスカス相互接続部を介し て、メニスカス構成要素を後方にずれないように一層、拘束することができる。 大人の患者に使用するためにかかる構成要素に適した概その寸法は、長さ34ｍｍ 、幅26ｍｍ、正面側の厚さ７ｍｍ、後側の厚さ3.5ｍｍ、上方（凹状）球半径24 ｍｍ、及び下方（凹状）円筒半径30ｍｍである。 このメニスカス構成要素は、超高分子量のポリエチレンのようなプラスチック 材で製造することができる一方、その他の構成要素は、外科的に許容し得る金属 で製造することができる。これらの材料の選択は、双方の支承面にて極めて小さ い摩擦を提供するものが現在使用されているメニスカス膝補綴具にて周知である 。 また、図面に符号１４で示すように、脛骨構成要素には、顆間側に配置された 持ち上がった側壁、又はフランジを設けることも適している。これにより、露出 した骨及びその他の組織にメニスカス構成要素が接触するのを防止する。 図面において、大腿骨構成要素３０及び脛骨構成要素１０は、単一の隔室の形 態で示してある。全膝植込みの場合（側方隔室及び中間隔室の双方を除去する場 合）、かかる隔室の各々に対して単一隔室の脛骨構成要素１０を採用することに より、本発明を具体化することができる。これと代替的に、脛骨構成要素は、各 々が一部円筒状表面を有する二つの隔室を有する単一の形態としてもよく、その ときは二つの円筒状形態の曲率の軸線は平行である。同様に、かかる植込みの場 合、大腿骨構成要素は、単一の隔室の一対の形態とし、又は二つ、又は三つの隔 室を有する構成要素として形成してもよい。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．補綴膝関節にして、 脛骨膝小面の少なくとも一部を代替するため、上方支承面を有する脛骨プラッ トフォームと、 大腿骨膝小面の少なくとも一部を代替する大腿骨構成要素であって、メニスカ ス構成要素の上方支承面に摺動可能に係合する下方支承面を有する前記大腿骨構 成要素と、 脛骨プラットフォームの上方支承面と摺動可能に係合する下方支承面と、上方 支承面とを有するメニスカス構成要素であって、脛骨プラットフォームと大腿骨 プラットフォームとの間に関節を提供する前記メニスカス構成要素とを備え、脛 骨プラットフォーム及びメニスカスプラットフォームの相互に係合する支承面が 前方−後方軸線の周りで回転するのを許容する一部円筒状の形状を有することを 特徴とする補綴膝関節。 ２．請求項１に記載の補綴膝関節にして、前記脛骨プラットフォームの前記上 方支承面が凸状である一方、メニスカス構成要素の下方支承面が凹状であること を補綴膝関節。 ３．請求項１及び請求工２の何れかに記載の補綴膝関節にして、前記大腿骨構 成要素の前記下方支承面が凸状の一部円筒状の形状である一方、メニスカス構成 要素の上方支承面が相補的な一部円筒状の凹状面を有することを特徴とする補綴 膝関節。 ４．請求項に記載の補綴膝関節にして、前記脛骨プラットフォームには、メニ スカス構成要素の相対的な側方向及び／又は中間の動作程度を制限する手段が設 けられることを特徴とする補綴膝関節。 ５．請求項４に記載の補綴膝関節にして、前記制限手段が脛骨プラットフォー ムの顆間側に設けられた直立のフランジを備えることを特徴とする補綴膝関節。 ６．二つ、又は三つの隔室を有する請求項１乃至請求項５の何れかに記載の補 綴膝関節にして、前記脛骨プラットフォームが、各々が別個のメニスカス構成要 素に係合し得るようにした一部円筒状の側方向に離間した二つの上方支承面を有 し、該二つの上方支承面の曲率軸線が略平行であることを特徴とする補綴膝関節 。