JPS58185152A - 内蔵式義肢 - Google Patents

内蔵式義肢

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JPS58185152A
JPS58185152A JP58059391A JP5939183A JPS58185152A JP S58185152 A JPS58185152 A JP S58185152A JP 58059391 A JP58059391 A JP 58059391A JP 5939183 A JP5939183 A JP 5939183A JP S58185152 A JPS58185152 A JP S58185152A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、個々に形成された義肢あるいは移植体および
その製造方法に関する。
義肢、特に内蔵式義肢においては、義肢の耐久性のある
装着が主要問題であることがはっきりした。このことは
、義肢全体(例えば座骨頭部−頚部−切除による)およ
び関節面補充用内蔵式義肢(例えば座骨頭部キャップ−
内蔵式義肢、膝スライダー内蔵式義肢)およびこれらの
内蔵式義肢の組合せ(例えば膝全内蔵式義肢の大腿要素
)について言える。義肢あるいは移(6) 植体に取り替えられるべき自然の身体部分の大きさ、形
状、組織、角度位置、長さおよび幅などの変形例に対し
て、種々の材料から成る比較的少ない既製の義肢あるい
は義肢部分、支持あるいは容積補充部分がある。このこ
とは、外科医が大抵の場合、周囲にありあるいは内蔵式
義肢の装着のために利用される患者の骨を所定の義肢モ
デルに合わせることを強いられることを意味する。大抵
の場合、このことは、特に表面装着された内蔵式義肢に
おいて、既製の義肢の適合あるいははめ込みのために骨
本体を除去することを意味し、その際必然的に義肢挿入
あるいは取付は個所において、そこに生ずる押圧力、引
張力およびねじり力に合わされた重要な骨組織が損われ
る。軸を移植された従来の内蔵式義肢(例えば座骨内蔵
式義肢)においては、比較的きゃしゃな義眩柄を比較的
直径の大きい自然の管軸に装着しなければならない。こ
こに海綿体を置けば、海綿体の梁あるいは網状組織がそ
れにも拘らず損われるので、海綿体が本来の支持機能を
もはや果ブこずことができない。セメント装着された従
来の内蔵式義肢においては、海綿体が完全に除去されか
つ義肢と骨の密集体との間に残っている空間が充填材料
、例えば骨セメントを入れることにより充填される。し
かしこの方法は、従来の全義肢および表面補充内蔵式義
肢およびこれらの組合せにおいて、移植技術、セメント
の層厚さ、弾性係数および移植期間に関して長期間にわ
たり期待はずれであった。
(例えばハリス・ダブリュ・エッチ著[全股関節補充用
寛骨臼の構成要素の骨質の内成長物の装着」第27回整
形外科研究会、第6巻、74頁参照)。
セメントなしの移植可能性が既に求められ、体積の大き
い義肢軸、一層長い義肢軸および一層良い義肢軸および
義肢設計により一層少ないセメントまたは一層薄い七メ
ント層で間に合わせることが試みられた。しかしこれら
の試みは実際上失敗したと見做されなければならない。
なぜならば、適合するように調節可能な部分を持つ義肢
が使用されたとしても、現実的な数の異なる大きさを持
つ既製の、すなわち予め製造された義肢により人間的な
調節および関節要素の幅の変形例を検出することはまっ
た(不可能であるからである。
時がたつうちに生ずる内蔵式義肢のゆるみの上述の主要
問題は、実際上無限にある関節要素の変形例において、
工業的に製造された適合させるべきあるいははめ込むべ
き義肢の適合精度の不足に見られなければならない。こ
のことは、関節において全関節表面補充および関節表面
補充あるいはこれらの組合せについて言える。表面補充
においては、力を吸収しかつ力を分布させる重要な骨組
織(硬い骨皮質、皮質)あるいは関節に近い方の置網状
組織(海綿体)が、力の吸収および例えば小じんまりし
た皮質骨環状軸内への分布のために除去されあるいは存
在する不一致を充填材料により補償しなければならない
本発明の課題は、個々に解剖学的に形成され(9) た義肢、特に内蔵式義肢あるいは移植体を提供しかつ義
肢のこのような個々の解剖学的形成を可能にする方法を
見(・だすことにある。個々に解剖学的に形成された義
肢、特に内蔵式義肢のみが、最適でかつ耐久性のある装
着および最適の生物力学の可能性を力えることができる
この課題し1本発明によれば、下記の主要方法段階、す
なわち a)コンピュータ断層撮影、多重ホログラフィ−あるい
は核スピン−共振−断層撮影による、内蔵式義肢あるい
は移植体を備えるべき身体部分の複数の縮尺通りの範囲
図の作成 り)義肢により占められるべき各映像におけて)範囲の
検出およびこれらの範囲データの記憶C)記憶された範
囲データによる図範囲の立体的組合せ d)所定の方向における横断面縮小、表面浮き彫り、空
所形成、荷重負担能力、材料定数のような所定の判断基
準に基づ(立体的組合せの値の検査および変更 (+(+)  、 e)検査されかつ変更される記憶された組合せ値による
内蔵式義肢あるいは移植体の製造によって解決される。
この方法は、コンピュータを用いて大幅に自動的に、し
たがって工業的に有利な観点のもとに行なわれる。この
場合、レントゲン技術および核スピン−共振技術の継続
開発に関係して、本発明による方法を一層少ない方法段
階により行なうこともできる。
本発明による方法により内蔵式義肢を個々の適用例に正
確に適合させることができるので、装着部として使用さ
れる骨における義肢の解剖学的に最適の装着具合および
保持する骨の組織の大幅な保護が得られる。それによっ
て、義肢の永続的に効果的な装着の前提条件が得られる
義肢表面あるいは義肢表面の装着表面に最新の義肢被覆
を伺けることができ、この義肢被覆が、例えば骨の良好
な成長を保証する。義肢表面は滑らかにあるいは表面が
拡大するように利く、多孔性的に溝、薄片、とげ、穴、
節などを付け(11) ることかできる。さらに本発明によ4)方法により、骨
の海綿体組織に基づき中空の義肢成形体あるいは適合せ
しめられた外部形状および組織の網目機構が造られる。
種々の材料を互いに紹み合わせることができる(例えば
金属、プラスチック、セラミックス)。
本発明により製造された義肢において、個々の解剖学上
の条件に合わされたこの義肢の装着形状により、大抵の
場合骨上メントの使用を最低限度に抑えることができあ
るいは−11つだ(不必要にすることができる。とりわ
け個別内蔵式義肢により個々の生物力学上および治療上
の観点を従来以上に考慮することができる。
本発明による方法は、他の移植体、例えば最初の形状の
維持が問題である他の個所における胸部移植体および移
植体を個々に形成するためにも効果的に使用できる。従
来外科および整形夕)利において使用された板、角形板
、帯板伺き」つじ、石灯、ねじ、棒などが、この方法に
より、個々に必要な条件(拘束穴の寸法、形状、数お(
12) よび分布、ねじ長さなど)に適合して製造できる。義肢
の板あるいは支持カラーの重要な接触面を正確に決めろ
ことができる。義肢の重要な装着範囲のほかにさらに、
他の義肢部分、例えば股関節においては自在継ぎ手直径
、大腿頚部長さおよび種々の角度位置ならびに接合され
る関節面形状寸法が患者の例えば体重あるいは骨盤およ
び座骨状態に適合することができ、最も有利な荷重状態
、材料摩擦状態、てこ比および大きさの比を得ることが
できる。
本発明による方法において従来の方法に比べて一層大き
くなる出費は、この方法により得られる一層高い品質、
成功率およびとりわけ内蔵式義肢の一層長い機能効果に
より充分に埋め合わせをされる。
本発明による方法は、コンピュータを用イて大幅に自動
的に、したがってそれだけ高められた安全率をもって行
なわれる別の利点を持っている。義肢により占められる
べき層図の範囲を検出する際に、適当な専門家が覆い鉛
箪あるい(]3) は電子式鉛筆による輪郭形成によりあるいは面被覆によ
り義肢の横断面経過を広範囲に規定することによって作
業することができるが、しかし通常この作業は、自動的
に動作する走査装置により行なわれる。なぜならば層図
が明瞭な輪郭な生せしめるからである。義肢により占め
られるべき層図の範囲を光線あるいは電子ビームによる
走査によって自動的に検出しあるいはコンピュータによ
り濾波することができ、個々の方法段階のすべての検出
データの記憶は有利にコンピュータで行なうことができ
、このコンピュータは、記憶されたデータから層図の範
囲の立体的組合せを自動的に行なうことができかつ所定
の試験プログラム、例えば衝突測定により、検出されか
つ記憶された値の訂正および変更を行なうことができる
。しかし本発明による方法において、このように広範囲
にコンピュータを使用することをやめかつ検出された範
囲データの立体的組合せを個々に検出された層図範囲の
合成により3次元的モデルになるように行なう(14) こともでき、このモデルを義肢製造機誠用の複製もと型
と12.て用いることができる。
本発明による方法の使用は、義肢をどのような材料から
構成するかに関係ない。これにより、最後の方法段階の
経過、すなわち組合せ値による義肢の製造のみが影響を
及ぼされろ。こうして例えば金属あるいはプラスチック
から製造された義肢が、検出された組合せ値によりある
いは造られた縮尺通りの3次元的モデルを用いてフライ
ス削り、研摩、旋盤加工、侵食あるいは成形によって製
造できる。しかし2組合せ値を義肢用の成形型の製造の
ためにも′!1コ用することができる。
本発明による個々に形成された義肢は、少なくともその
支持範囲において、保持する骨に適合せl〜めらJlて
いる。関節面補充品あるいは全関節補充品とL2ての関
節内蔵式義肢では、この個々の適合が装着面の範囲およ
び接合される関節面範囲において得られる。この場合関
節における被封、靭帯、筋肉および鍵の全形状寸法、す
なわち全生物力学も考慮されろ。例えば関節要素の軸線
位置、長さ、大きさおよび半径のよ51ぶ、生物力学上
および治療上重要ブ譚観点が考慮されている。さらに、
本発明による方法し」1、義g、’7の形成の際に、形
成すべき義肢体の骨形成上効果的であるいは衝撃を和ら
げる被覆の考慮を可能にする。個々の層図の検出された
範囲データの立体的組合せにおいてコンピュータを使用
する際、所定の制御プログラムにより、義肢にキ)る空
所、特定の接触範囲間の切欠きおよび義肢装着部k〕る
いは移植体のねじ山面自体を得ることも可能である。コ
ンピユー、夕の使用は、個々に形成すべき義肢の荷重負
担能力の検査をあとから既製義肢あるいは義肢モデルで
行なう必要がな(、検出された範囲データの立体的組合
せにおいて既に過当な試験プログラム(例えハ有限1t
プログラム)を用いてコンビニ−一タにより行なうこと
/;1できる特別の利点を持っている。
本発明による方法により得られかり記憶される絹合せ値
に基づいて材料除去工具により製造された内蔵式義肢の
2つの実施例を添付図面により以下に詳細に説明する。
それぞれ互いに90°ずらされた第1図および第4図の
断面図において、図示された犬1回骨10の各面が大文
字で示されている。Aが大腿骨10の」二部を示し、D
が下部を示し、Bが外面を示し、ト〕が正面を示し、F
が背面を示す。大腿骨10の頭部が面11に沿って切断
されている。それによって造り出された骨開口12から
、海綿体の削り取りにより骨空所13が得られ、この骨
空所の中へ、自在継ぎ手15を保持する座骨関節内蔵式
義肢16の部分の装着軸14が挿入されている。心線1
621が第1図において1点鎖線で示されている装着軸
が、それぞれ現状に延びる個々の段17に分けられてい
る。広範囲に直線状に延びろ装着軸14の前端部および
下端部において、段17が比較的大ぎい段高さを持ちか
つ軸先端18から広範囲に円柱状に順次に続いているの
で、漏斗状に拡大する軸が得られる。それに続(、犬l
l、!!頚部の(17) 方へ110ずられた、一層強く漏斗状に拡大する装着軸
14の縦範囲において、順次に続く、段高さの小さい段
17が構成されている。
個々の段17の輪郭が、少フZ くとも第1図に示され
た装着軸14の主支持範囲XおよびY Ic :l’;
Eいて、造り出された骨空所13の横断面に個々に適合
せしめられており、この骨空所が、挿入された装着軸】
4の個々の段170所にある。下側の支持範囲χにおい
て、装着軸14の全周にわたって段17の輪郭を適合さ
せることができる。しかし上側の支持範囲Yにおいては
、骨空所13における輪郭適合が大体において装着軸1
4の凹面状の湾曲範囲に限定されており、この湾曲範囲
に支持部が大部分存在する。それに対して凸面状の湾曲
範囲においては、段17が軸先端18から自在継ぎ手1
5の方向に奥を広げて設けら、l′I、!;)るい(1
゛まったく段をな(されており、実施例に:16いては
軸の良好な取伺は可能性の理由から、造り出された骨空
所13の区画壁に接触していない。しかし、そこにおい
て装着軸14の挿入のために必(18) 要な、内蔵式義肢の挿入後あいたままになっている範囲
】3a(第1図)が、次いで海綿体を満たされるが、し
かし義肢軸の広げられた背範囲+4aにも満たされ得る
第2図および第3図の拡大部分断面図に示したように、
装着軸140個々の段17の間にある縁窒間19が、装
着軸14の挿入および締伺けの際に圧縮される海綿体を
満たされている。なぜならば大腿骨10の密集体20上
において支持範囲Yに海綿体の移行層21が存在してい
るからである。
第3図に段17′付き装着軸が示されており、この装着
軸においては段線22が切り欠かれているので、個々の
段17′の間に小さい空間19′が得られる。
第5図ないし第7図による大腿骨10の横断面図が、装
着軸の各切断個所にある段17の輪郭を、関節に近い方
の範囲において海綿体の削り取りにより造り出される骨
空所13の横断面に個々に適合させることを示している
。海綿体範囲21が断面図に:1′6いて網状に陰影線
を付けられかつ大腿骨】0の密集体範囲20から区別さ
れている。第(19) 5図ないし第7図において、いわゆる前ねじれ面の経過
が線23で示されており、この前ねじれ面は太腿自在継
ぎ手の前A′、)じれ角に応じて選ばれ、この前ねじれ
面に合わせて装着軸]4が形成されている。前ねじれ面
の経過が、第4図に1点鎖線で記入された線23かられ
かる。装着軸14において曲げられた前ねじれ而23′
が、第9図に概略的に示されている。第4図による断面
図に対応する第8図による断面図において、前ねじれ面
23が、fi1口yられてない面として記入されている
。第10図は、前ねじれ面23“を概略的に示しており
、この前ねじれ面は曲げられておりかつねじれを持って
おり、前ねじれ面23“に合わせて股関節内蔵式義肢の
装着部分を成形することができる。
第11図は、脛骨30に装着された膝関節内蔵式義肢の
一部の曲げられずに延びている段付き装着軸14′を示
している。脛骨30の頭部が、平らな切断面31を形成
しながら分離されている。そこにおいても、骨開口32
の方向へ漏斗状に拡大す(20) る段付き装着軸14′を脛骨300頭部にお℃・て収容
する骨空所が海綿体21′から造られている。第12図
かられかるように、脛骨3oの先細になった軸範囲にお
いて、骨空所のそれぞれの横断面に輪郭を合わされてい
る装着軸14′の段17〃が直接密集体20′に接して
いる。装着軸14′が板33で終わっており、この板が
脛骨30の全切断面3】を覆いかつ縁フランジ34で終
わっており、この縁フランジが骨の切断面31の外縁に
正確に従いかつ下方へ向けられたフランジ部が管線35
を包囲している。
したがってフランジ縁34を持つ板33が、ここではあ
まり関係のない関節機能のほかに、段付き装着軸14′
を持つ内蔵式義肢のねじれを防止する。
第13図は、例えば鋼合金から予め鍛造された内蔵式義
肢素材40を示しており、この内蔵式義肢素材の両端に
おいて、互いに平1竹に向けられた、内蔵式義肢素材4
0を保持しかつ心出しする板体4】が、材料除去工具を
持つ機械で一体形成されあるいは溶接される。素材40
は、段付き装着軸14を持つ股関節内蔵式義肢16の製
造用に決(21) められている。段付き軸の完成後、両方の板体41が分
離される。
骨あるいは他の身体部分の検出された個々の範囲図にお
ける義肢により占められるべき範囲の検出は、使用され
るコンピュータのソフトウェアに格納されるラスタによ
り行なわれ、このラスタにより、内蔵式義肢の区画に重
要な輪郭点が決められる。このラスタは、例えば個々の
範囲図を覆う格子ラスタであってもよい。はぼ第6図と
一致する第14図が、星形ラスタを示しており、この星
形ラスタがそこにおいて、前ねじれ面23にある中心点
45から出発している。この中心点は例えば第1図に記
入された心線庖」二にあってもよい。したがって、順次
に続(範囲図の中心点45がある軸線は、直線状にある
いは曲げられであるいはまたねじられて延びてもよい。
ラスタの個々の放射状線46上において、密度値により
密集体20と海綿体2]との間の移行区域44の始端部
47あるいは密集体2oの始端部(大きい密度値変化)
が検出される。これらの検出され(22) た点47よ〕ろいは48から、自動的に例えば距離ある
いは角度に関係する修正値を取り出すことができ、これ
らの訂正、値に基づき内蔵式義肢16(+7)の輪郭4
9が上述したその後の方法段階に従って決められる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、股関節内蔵式義肢を伺けた大腿骨のいわゆる
前1つじれ面における縦断面図、第2図および第3図は
、構成の異なる内蔵式義肢において第1図に示した部分
1/Il+の拡大断面図、第4図は、第1図による切断
面に対して900回転されかつ前ねじれ面に対して垂直
な、内蔵式義肢を伺けた大腿骨の縦断面図、第5図は第
1図の切断線V−Vに沿う大腿骨の横断面図、第6図は
第1図の切断線Vl−Vlに沿う大腿骨の横断面図、第
7図は第1図の切断線■−■に沿う大腿骨の横断面図、
第8図は前ねじれ面における股関節内蔵式義肢の装着軸
の詳細図、第9図は、内蔵式義肢において曲げられた前
ねじれ面を示す図、第10図は、股関節内蔵式義肢にお
いて曲げられ(23) かつAつじられた前ねじれ面を示す図、第11図は、脛
骨の切断されかつ内蔵式義肢を付けた端部の横断面図、
第12図は、第11図における矢印列の方向に見た脛骨
端を示す図、第13図は第1図ないし第4図による内蔵
式義肢の製造用の義肢素材の側面図、第14図は、計算
ラスタを持つ大腿骨の第6図に対応する断面図である。 10.30・・・骨、13・・・骨空所、14.14’
・・・装着軸、15−−−自在継ぎ手、17.17 ’
、17″−−一段、X、Y −−−軸範囲 特許出願人 ギュンテル・アルディンゲルぐ・1′ (24) 特開tlU5B−185152(8) 特開昭58−185152(9)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 管開口から造り出される青空所内への挿入用の装
    着軸を持つ内蔵式義肢において、装着軸(14,14’
    )が、少な(とも軸(14,14’)が骨(10,30
    )に支持される軸範囲(χ、y)内で、それぞれ環状に
    延びろ個々の段(17,17’、17′つに分けられ、
    これらの段の輪郭がそれぞれ、内蔵式義肢を挿入した際
    に個々の段(17,17′、17つの所にある骨空所(
    ]3)あるいは骨(10,30)の横断面に適合せしめ
    られていることを特徴とする内蔵式義肢。 2 装着軸(14,14’)の段(17,]1,17“
    )が、少なくともi’in線状の範囲、特に出発範囲に
    おいて関節から遠い方の自由端(1B)から円柱状に順
    次に続いて、漏斗状に拡大する軸を生せしめることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項に記載の内蔵式義肢。 3 装着軸(14,14’)が、関節に近い方の端部の
    範囲において関節から遠い方の範囲におけるより一層強
    く漏斗状に拡大することを特徴とする特許請求の範囲第
    1項ある(・は第2項に記載の内蔵式義肢。 4 座骨内蔵式義肢の装着軸(14)が、取り替えるべ
    き骨の自在継ぎ手の^頚要素の前ねじれ角度に応じて選
    ばれるいわゆる前ねじれ面に合わせて構成されているこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項あるいは第2項に
    記載の内蔵式義肢。 5 いわゆる前ねじれ面が曲げられて延びておりかつ(
    あるいは)限られたねじれを持っていることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項ないし第3項のうち1つに記載
    の内蔵式義肢。 6 装着軸の段(17’)の縁(22)が切り欠かれて
    いることを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第5
    項のうち1つに記載の内蔵式義肢。 7 装着軸(1=1,14’)の段(17)が、軸(1
    4)の好まし〜゛支持範囲(x、y)および(あるいは
    )曲げられた範囲において他の軸範囲におけるより小さ
    い高さを持っていることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項ないし第6項のうち1つに記載の内蔵式義肢。 8、 段付き装着軸(14’ )が関節に近い方の端部
    に、管開口(32)を覆う板(33)を保持し、この板
    が、管開口(32)を含む骨切断面(31)の縁(35
    )を包囲しかつ縁の経過に適合せしめられた縁フランジ
    (34)を持っていることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項ないし第7項のうち1つに記載の内蔵式義肢。 9 装着軸(14,14’)が鋳造、鍛造あるいはプレ
    ス加工された素材(40)から、材料除去工具により成
    形されることを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし
    第8項のうち1つに記載の内蔵式義肢。 10  素材(40)が両端において、あとから除去で
    きる締付けあるいは心出し面を形成する付加体(41)
    を持っていることを特徴とする特許請求の範囲第9項に
    記載の内蔵式義肢。 11  個々に多次元的に形成された内蔵式義肢あるい
    は移植体の製造方法において、下記の方法段階、すなわ
    ち a)コンピュータ断層撮影、多重ホログラフィ−あるい
    は核スピン−共振−断層撮影による、内蔵式義肢あるい
    は移植体を備えるべき身体部分の複数の縮尺通りの範囲
    図の作成 り)  義肢による占められるべき各映像における範囲
    の検出およびこれらの範囲データの記憶 C)記憶された範囲データによる図範囲の立体的組合せ d)所定の方向における横断面縮小、表面浮き彫り、空
    所形成、荷重負担能力、材料定数のような所定の判断基
    準に基づく立体的組合せの値の検査および変更 e)検査されかつ変更される記憶された組合せ値による
    内蔵式義肢あるいは移植体の製造 を特徴とする、個々に多次元的に形成された内蔵式義肢
    力)るいは移植体の製造方法。 12  義肢により占められるべき個々の映像の範囲が
    、範囲図における義肢縁に一致する輪郭を形成すること
    により検出されろことを特徴とする特許請求の範囲第1
    1項に記載の方法。 13  義肢により占められるべき映像の範囲の検出が
    、光線あるいは電子ビームによる走査および特定の測定
    データあるいはデータ範囲の濾波により自動的に行なわ
    れることを特徴とする特許請求の範囲第11項あるいは
    第12項に記載の方法。 J4  義肢により占められるべき映像の範囲が、電子
    式製図用鉛筆により予め画かれることを特徴とする特許
    請求の範囲第11項に記載の方法。 15  義肢の製造が、検出されかつ検査された組合せ
    値あるいは範囲データに基づき素材における材料除去、
    例えば侵食により行なわれることを特徴とする特許請求
    の範囲第11項′/:【(5) いし第14項のうち1つに記載の方法。 16  骨あるし・は他の身体部分の検出された範囲図
    に中心点(45)を持つ星形ラスタが基準軸線(+ 6
    a )−ヒにあるように設けられかつ個々の放射状線(
    46) lに、互いに結合されてこの範囲に付属する内
    蔵式義肢段(17)の輪郭(49)を生せしめる点(4
    7,48)が決められることを特徴とする特許請求の範
    囲第11項ないし第15項のうち1つに記載の方法。
JP58059391A 1982-04-10 1983-04-06 内蔵式義肢 Granted JPS58185152A (ja)

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