JPH10511007A - とりわけ３区画の膝プロテーゼのための大腿インプラント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、とりわけ３区画の膝プロテーゼのための大腿インプラントに関するものであって、関節面により前面において連結されている顆状パッドを備えている。顆状パツドの外側背側形状（１ｂ１）および内側背側形状（１ａ１）は、実在の解剖学的構造形状に対して異なっているとともに、非対称なプロテーゼの背部を構成することができる。関節面は中空部を有し、関節面の形状は、脛骨に対する膝蓋骨の相対移動を調整することにより、および、大腿骨に対する脛骨の相対移動を調整することにより、位置の変化を考慮して決定される。

Description

【発明の詳細な説明】 とりわけ３区画の膝プロテーゼのための大腿インプラント 周知のように、大腿インプラントは、膝蓋骨のボールが上面を摺動する関節面 により、前側（腹側）において結合された内側および外側の顆状パッドを備えて いる。両顆状パッドは、脛骨のインプラントの形状または非形状表面上において 、支持・摺動することにより、協働することを意図されたものである。 大腿顆状パッドは、異なる形状とすることができる。一般に、現在利用可能な 様々な形状は、大腿ヘッドの天然の解剖学的構造にできるだけ類似するよう構成 されている。例えば、ＥＰ００２１４２１の内容を参照することができる。この 文献においては、大腿インプラントと、脛骨インプラントと、これら両インプラ ント間に挿入された中間部材と、を備えた膝プロテーゼが開示されている。 本発明が解決しようとする課題は、脛骨に対する大腿骨の相対移動を運動学的 に記述することにより、内側および外側顆状パッドの形状を決定することであっ て、これにより、天然の膝の実際の運動学に適合し得る形状を決定することであ る。 本発明が解決しようとする他の課題は、プロテーゼに含有される実際の解剖学 的構造の様々な部材を考慮することである。特に、治療されるべきケースの病理 学に応じて様々に変化し得る脛骨インプラントの特殊形状を考慮することである 。 本発明が解決しようとする他の課題は、天然膝の実際の運動学において起こる 動的外反または内反角度、および、軸変位に適合し得る形状を有することである 。 上記課題を解決するために、とりわけ３区画の膝プロテーゼのための大腿イン プラントであって、関節面により前面において連結されているとともに、脛骨イ ンプラントに直接的に接触されている顆状パッドを備えてなる大腿インプラント が、改良され、構成された。本発明においては、顆状パッドの外側背側形状およ び内側背側形状は、実在の解剖学的構造形状に対して異なっているとともに、前 部平面内において、矢状中央面から同じ距離だけ離れた２つの外側平行面および 内側平行面内に配置された２つの同じ複雑なトロイダル部を備え、トロイダル部 の前部断面に沿つた曲率半径は、球面に類似した背側領域を得るために、一定で あるとともに、曲がり時の背側平均半径に等しいことをクレームしている。 他の特徴点においては、複雑なトロイダル部は、矢状平面内において、中心が Ｃでありかつ曲がり時の背側平均半径がＲｐ１である球面に類似した背側領域を 備え、トロイダル部に連結するための形状は、 −２つの外側面および内側面間の間隔と、 −伸張時における背側平均半径と、 −曲がり時における背側平均半径と、 −１次円弧Ｍ０〜Ｍ１の角度（α１）と、 −２次円弧Ｍ１〜Ｍ２の角度（α２）と、 により特徴づけられる。 与えられた基本形状に対して、内側および外側顆状パッドの形状は、２つの隔 離された領域に適合するよう工夫されている。領域の一方は、１次円弧により形 成される角度よりも小さい曲げ角度領域に対応している。これに対して、領域の 他方は、１次円弧により形成される角度よりも大きな曲げ角度領域に対応してい る。 この目的のために、曲げ角度（α）が角度（α１）よりも小さい１次円弧領域 においては、 −外側顆状パッドの形状の矢状曲率半径は、 Ｒｐ０−（Ｒｐ０−Ｒｐ１）×（（１−ｃｏｓ（α＋α１）×ｃｏｓ（Ｖｚ（ α））＋ｃｏｓ（α１））＋Ｄｙ（α）−ｅｘｓｉｎ（Ｖｚ（α））、 に等しく、 −内側顆状パッドの形状の矢状曲率半径は、 Ｒｐ０−（Ｒｐ０−Ｒｐ１）×（（１−ｃｏｓ（α＋α１）×ｃｏｓ（Ｖｚ（ α））＋ｃｏｓ（α１））＋Ｄｙ（α）＋ｅｘｓｉｎ（Ｖｚ（α））、 に等しい。 曲げ角度（α）が角度（α１）を超えた２次円弧領域においては、 −外側顆状パッドの形状の矢状曲率半径は、 Ｒｐ０−（Ｒｐ０−Ｒｐ１）×ｃｏｓ（α１）＋Ｄｙ（α）−ｅｘｓｉｎ（Ｖ ｚ（α））、 に等しく、 −内側顆状パッドの形状の矢状曲率半径は、 Ｒｐ０−（Ｒｐ０−Ｒｐ１）×ｃｏｓ（α１）＋Ｄｙ（α）＋ｅｘｓｉｎ（Ｖ ｚ（α））、 に等しい。 上記様々な式においては、 Ｒｐ０は、伸張時における背側平均半径、 Ｒｐ１は、曲げ時における背側平均半径、 Ｖｚ（α）は、外反／内反回転、 Ｄｙ（α）は、軸方向並進移動、 である。 本発明について、添付図面を参照して、以下、詳細に説明する。 図１は、基本的な背側形状を示す側面図である。 図２は、図１の正面図である。 図３および図４は、運動学的に許容し得る一方においては顆状パッドの、他方 においては関節面の、背側形状および腹側形状を示す図である。 図５および図６は、本発明による非対称な大腿インプラントを示す斜視図であ る。 大腿インプラントは、全体的に符号１で図示されている。一方、内側および外 側の顆状パッド（condylar pads）は、それぞれ、符号１ａおよび１ｂで示され ている。関節面（trochlea）は、符号１ｃで示されている。 本発明においては、内側パッド１ａ、および、外側パッド１ｂは、大腿ヘッド の解剖学的構造の複写ではなく、非対称である。 背側形状は、外側および内側顆状パッドのための２つの同一形状に基づいて構 成されている。脛骨に対する大腿骨の３次元面内における相対運動は、以下のこ とを許容しなければならない。すなわち、 −一方においては、３つの相対回転である。とりわけ、顆および脛骨プレートの 実在形状を備えた健康な膝のための、 ＊角度αを超えての曲げ、 ＊自動軸回転Ｒｙ（α）、 ＊外反内反回転Ｖｚ（α）、である。 −他方においては、３つの相対並進移動である。とりわけ、 ＊側方変位Ｄｘ（α）、 ＊顆および脛骨プレートの実在形状からくる軸方向変位Ｄｙ（α）、 ＊スライドからくる腹側背側変位Ｄｚ（α）、である。 これら様々な移動を可能とするためには、各曲げ角度に対して基本形状を調節 することが必要である。基本幾何形状は、２つの同じ複雑なトロイダル部１ａ１ 、１ｂ１を備えている。トロイダル部１ａ１、１ｂ１は、矢状中央面（mean sa- gittal plane）Ｐｍから同じ距離だけ離れた、２つの平行な内側面Ｐｉおよび外 側面Ｐｅ内に位置している。 特に、図１に示すように、矢状面内において、トロイダル部１ｂ１は、背側領 域Ｍ１、Ｍ２を備えている。背側領域Ｍ１、Ｍ２は、中心Ｃ、および、曲がり時 における背側平均半径に対応する半径Ｒｐ１を有する球面に類似している。 加えて、トロイダル部に連結するための形状は、 −２つの外側面Ｐｅおよび内側面Ｐｉ間の間隔２ｅと、 −伸張時における背側平均半径Ｒｐ０と、 −曲がり時における背側平均半径Ｒｐ１と、 −上記２次円弧Ｍ１〜Ｍ２の角度α２と、 により特徴づけられている。 トロイダル部１ｂ１、１ａ１の前側断面に沿った曲率半径Ｒｆｅ、Ｒｆｉは、 一定である。 矢状面内における内側および外側顆状パッドの基本形状に着目する限りにおい ては、１次円弧Ｍ０〜Ｍ１と２次円弧Ｍ１〜Ｍ２とは、区別されなければならな い。 曲げ角度αが角度α１よりも小さい場合には、当接点１ｅ、１ｉは、領域Ｍ０ 〜Ｍ１内において変化する。半径ＡＢは、一定であって、Ｒｐ０−Ｒｐ１に等し い。半径ＶＭだけが計算されて、重大な運動学的要求を満足するよう調節される 。距離ＢＩ、ＢＭは、外側においても内側においても等しく、前側部の曲率半径 は、一定である。 これら状況のもとに、外側顆状パッド１ｂの形状の矢状曲率半径は、 Ｒｐ０−（Ｒｐ０−Ｒｐ１）×（（１−ｃｏｓ（α＋α１）×ｃｏｓ（Ｖｚ（ α））＋ｃｏｓ（α１））＋Ｄｙ（α）−ｅｘｓｉｎ（Ｖｚ（α））、 に等しい。 一方、内側顆状パッド１ａの形状の矢状曲率半径は、 Ｒｐ０−（Ｒｐ０−Ｒｐ１）ｘ（（１−ｃｏｓ（α＋α１）×ｃｏｓ（Ｖｚ（ α））＋ｃｏｓ（α１））＋Ｄｙ（α）＋ｅｘｓｉｎ（Ｖｚ（α））、 に等しい。 様々な値が、領域Ｍ０〜Ｍ１に対する外側および内側形状の矢状曲率半径を与 えるために、半径ＡＢに対して加えられる。 曲げ角度αが角度α１を超えて、かつ、２次円弧Ｍ１〜Ｍ２の角度α２よりも 小さい場合には、当接点１ｅ、１ｉは、領域Ｍ１〜Ｍ２内において変化する。Ｃ Ｍが対応する曲率半径であると仮定すれば、距離ＣＩ、ＣＭは、外側においても 内側においても等しく、前側部の曲率半径は、一定である。 これら状況のもとに、外側顆状パッドＩｂの形状の矢状曲率半径は、 Ｒｐ０−（Ｒｐ０−Ｒｐ１）×ｃｏｓ（α１）＋Ｄｙ（α）−ｅｘｓｉｎ（Ｖ ｚ（α））、 に等しい。 一方、内側顆状パッド１ａの形状の矢状曲率半径は、 Ｒｐ０−（Ｒｐ０−Ｒｐ１）×ｃｏｓ（α１）＋Ｄｙ（α）＋ｅｘｓｉｎ（Ｖ ｚ（α））、 に等しい。 これら様々な式において、 Ｒｐ０は、伸張時における背側平均半径であり、 Ｒｐ１は、曲げ時における背側平均半径であり、 Ｖｚ（α）は、外反／内反回転であり、 Ｄｙ（α）は、軸方向並進移動である。 このことは、結果として、図３に示すように、外側と内側における背側形状の 違いをもたらす。すなわち、プロテーゼの背部がが非対称となって、運動学的な 見地から許容可能なものとなる。この図は、フラットな脛骨プレートに対してシ ミュレーションをした場合に得られた結果であることに注意が必要である。 それでもなお、本発明は、すべてのプレート形状、および、すべての基本大腿 外形形状に対して応用可能である。非対称性は、容易に修正することができる。 関節面グルーブ１ｃの形状に注目すると、関節面グルーブ１ｃは、大腿骨に対 しての膝蓋骨の様々な位置に応じた形状とされる。特に、膝蓋骨／脛骨間の相対 移動、および、その後の脛骨／大腿骨間の相対移動を考慮した形状とされる。得 られた形状は、図３および図４に図示されている。 利点は、上記説明により明瞭である。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年６月３日 【補正内容】 明細書 とりわけ３区画の膝プロテーゼのための大腿インプラント 周知のように、大腿インプラントは、膝蓋骨のボールが上面を摺動する関節面 により、前側（腹側）において結合された内側および外側の顆状パッドを備えて いる。両顆状パッドは、脛骨のインプラントの形状または非形状表面上において 、支持・摺動することにより、協働することを意図されたものである。 大腿顆状パッドは、異なる形状とすることができる。一般に、現在利用可能な 様々な形状は、大腿ヘッドの天然の解剖学的構造にできるだけ類似するよう構成 されている。例えば、ＥＰ００２１４２１の内容を参照することができる。この 文献においては、大腿インプラントと、脛骨インプラントと、これら両インプラ ント間に挿入された中間部材と、を備えた膝プロテーゼか開示されている。 特許ＵＳ４８２２３６５には、大腿インプラントが関節面により隔離された２ つの２つの顆状パッドを備えている３区画の膝プロテーゼが開示されている。こ の場合、顆状パッドは、大腿ヘッドの天然の解剖学的構造にできるだけ類似する よう構成された形状とされている。 したがって、従来技術において開示されている様々な手段においては、２つの 顆状パッドを、構造的に類似した形状に構成することを意図しているように思わ れる。 本発明が解決しようとする課題は、脛骨に対する大腿骨の相対移動を運動学的 に記述することにより、内側および外側顆状パッドの形状を決定することであっ て、これにより、天然の膝の実際の運動学に適合し得る形状を決定することであ る。すなわち、本発明においては、顆状パッドとしては、構造よりもむしろ、曲 げ移動の運動学に対応した形状を有していることの方が有利であることを考慮し ている。 本発明が解決しようとする他の課題は、プロテーゼに含有される実際の解剖学 的構造の様々な部材を考慮することである。特に、治療されるべきケースの病理 学に応じて様々に変化し得る脛骨インプラントの特殊形状を考慮することである 。 本発明が解決しようとする他の課題は、天然膝の実際の運動学において起こる 動的外反または内反角度、および、軸変位に適合し得る形状を有することである 。 上記課題を解決するために、とりわけ３区画の膝プロテーゼのための大腿イン プラントであって、関節面により前面において連結されているとともに、脛骨イ ンプラントに直接的に接触されることを意図されている顆状パッドを備え、これ ら顆状パッドの外側背側形状および内側背側形状は、前部平面内において、矢状 中央面から同じ距離だけ離間して配置されかつ外側および内側において複雑なト ロイダル形状とされた２つの部分を備え、前部平面内における前記部分の曲率半 径どうしは、球面に類似した背側領域を得るために、一定であるとともに、曲げ 時における背側平均半径に等しく、この場合において、 −複雑なトロイダル部分の形状は、２つの隔離された領域を有しており、 −前記領域の一方は、１次円弧の角度よりも小さい曲げ角度領域に対応し、 −前記領域の他方は、前記角度より大きくかつ２次円弧の角度よりも小さい曲 げ角度領域に対応し、 −前記形状は、脛骨に対する大腿骨の相対移動の運動学に対応していることを 特徴としている。 上記のように、内側および外側顆状パッドの形状は、２つの隔離された領域に 適合するよう工夫されている。領域の一方は、１次円弧により形成される角度よ りも小さい曲げ角度領域に対応している。これに対して、領域の他方は、１次円 弧により形成される角度よりも大きな曲げ角度領域に対応している。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ムテット， アレクサンドル フランス国 66300 トゥイール リュ デ リラ ８ (72)発明者 カラス， フィリップ フランス国 13100 エ−エン−プロヴァ ンス アヴェニュ デュ ジェネラル−コ ーニッグ 34 レ ジャルダン ドゥ セ ザヌ (72)発明者 ネルコウスキ， エドウィン フランス国 シャトーヌフ−ルルージュ 13790 ロウレリエンヌ 70

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．とりわけ３区画の膝プロテーゼのための大腿インプラントであって、 関節面（１ｃ）により前面において連結されているとともに、脛骨インプラン トに直接的に接触されている顆状パッド（１ａ、１ｂ）を備えてなり、 該顆状パッドの外側背側形状（１ｂ１）および内側背側形状（１ａ１）は、実 在の解剖学的構造形状に対して異なっているとともに、前部平面内において、矢 状中央面（Ｐｍ）から同じ距離だけ離れた２つの外側平行面（Ｐｅ）および内側 平行面（Ｐｉ）内に配置された２つの同じ複雑なトロイダル部を備え、 トロイダル部（１ａ１、１ｂ１）の前部断面に沿った曲率半径（Ｒｆｅ、Ｒｆ ｉ）は、球面に類似した背側領域を得るために、一定であるとともに、曲がり時 の背側平均半径（Ｒｐ１）に等しいことを特徴とするインプラント。 ２．前記関節面（１ｃ）は、グルーブを有し、 該グルーブの形状は、脛骨に対する膝蓋骨の相対移動を調整することにより、 その後、大腿骨に対する脛骨の相対移動を調整することにより、位置の変化を考 慮して決定されることを特徴とする請求項１記載のインプラント。 ３．複雑なトロイダル部（１ａ１、１ｂ１）は、矢状平面内において、中心がＣ でありかつ曲がり時の背側平均半径がＲｐ１である球面に類似した背側領域を備 え、 前記トロイダル部に連結するための形状は、 −２つの外側面（Ｐｅ）および内側面（Ｐｉ）間の間隔（２ｅ）と、 −伸張時における背側平均半径（Ｒｐ０）と、 −曲がり時における背側平均半径（Ｒｐ１）と、 −１次円弧Ｍ０〜Ｍ１の角度（α１）と、 −２次円弧Ｍ１〜Ｍ２の角度（α２）と、 により特徴づけられることを特徴とする請求項１記載のインプラント。 ４．曲げ角度（α）が角度（α１）よりも小さい前記１次円弧領域においては、 Ｒｐ０を、伸張時における背側平均半径、 Ｒｐ１を、曲げ時における背側平均半径、 Ｖｚ（α）を、外反／内反回転、 Ｄｙ（α）を、軸方向並進移動、としたときに、 −前記外側顆状パッド（１ｂ）の形状の矢状曲率半径は、 Ｒｐ０−（Ｒｐ０−Ｒｐ１）×（（１−ｃｏｓ（α＋α１）×ｃｏｓ（Ｖｚ（ α））＋ｃｏｓ（α１））＋Ｄｙ（α）−ｅｘｓｉｎ（Ｖｚ（α））、 に等しく、 −前記内側顆状パッド（１ａ）の形状の矢状曲率半径は、 Ｒｐ０−（Ｒｐ０−Ｒｐ１）×（（１−ｃｏｓ（α＋α１）×ｃｏｓ（Ｖｚ（ α））＋ｃｏｓ（α１））＋Ｄｙ（α）＋ｅｘｓｉｎ（Ｖｚ（α））、 に等しい、ことを特徴とする請求項３記載のインプラント。 ５．曲げ角度（α）が角度（α１）を超えた前記２次円弧領域においては、 Ｒｐ０を、伸張時における背側平均半径、 Ｒｐ１を、曲げ時における背側平均半径、 Ｖｚ（α）を、外反／内反回転、 Ｄｙ（α）を、軸方向並進移動、としたときに、 −前記外側顆状パッド（１ｂ）の形状の矢状曲率半径は、 Ｒｐ０−（Ｒｐ０−Ｒｐ１）×ｃｏｓ（α１）＋Ｄｙ（α）−ｅｘｓｉｎ（Ｖ ｚ（α））、 に等しく、 −前記内側顆状パッド（１ａ）の形状の矢状曲率半径は、 Ｒｐ０−（Ｒｐ０−Ｒｐ１）×ｃｏｓ（α１）＋Ｄｙ（α）＋ｅｘｓｉｎ（Ｖ ｚ（α））、 に等しい、ことを特徴とする請求項１記載のインプラント。