JPS60220057A - 人工全置換股関節 - Google Patents

人工全置換股関節

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JPS60220057A
JPS60220057A JP59176873A JP17687384A JPS60220057A JP S60220057 A JPS60220057 A JP S60220057A JP 59176873 A JP59176873 A JP 59176873A JP 17687384 A JP17687384 A JP 17687384A JP S60220057 A JPS60220057 A JP S60220057A
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JP
Japan
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mandrel
bone cement
femur
collar
bone
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JP59176873A
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尹　用山
金　栄竜
金　永厚
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KANKOKU KAGAKU GIJIYUTSUIN
KANKOKU KAGAKU GIJUTSUIN
Original Assignee
KANKOKU KAGAKU GIJIYUTSUIN
KANKOKU KAGAKU GIJUTSUIN
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Publication date
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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Ｌ、人工全置換股関節に関し、特に人工股関節の
心棒（ｓｔｅｍ　）の形状を設計するにあたシ、軸応力
と曲げモーメントのみを考慮したのではなく、回転トル
クにも耐え得るようにすると同時に、骨セメントに発生
する応力を可能な限シ減少させて、骨には自然状態にお
いての応力を受けるようＫした人工全置換股関節に関す
る。
一般的に人工股関節は、餌口（ａａｅｔａｂｕｌｕｍ　
）部分と大腿骨（ｆｅｍｕｒ　）部分に区分されるが、
人工股関節の大腿骨部分は金属またはセラミックで掌ｐ
、餌口部分はポリーチ・ンで作るか、成るいは両方とも
、セラミックで作られたものを使用している。
なお、人体の大腿骨は、外部に皮質骨、内部に軟らかい
性質を有する骨髄で形成されている。
従って、人工関節を施術しようとすれば、人体大腿骨の
骨髄をほじ〈シ出して、この骨髄穴に人工股関節の心棒
を挿入し、骨セメントで固定させて施術する必要があシ
、このように施術して使用された人工関節は、良い効果
を得ているが、生理学的問題、手術的な問題、材料の問
題等において、まだ開発の余地が多く、特に機械的な問
題が要因罠なって、人工関節の心棒の破損を惹き起こす
場合がよくある。即ち、破損の原因を見きわめると、材
料の結晶構造及び格子構造の不均一、製作の時に発生す
ることがあり得る収縮量、孔等による問題、骨セメント
と心棒の接合不良、心棒の人体大腿骨内での不安定な位
置による集中応力の発生、心棒の設計上のあやまち等に
起因するが、特に上述した骨セメントと心棒の接合不良
による心棒の破壊、心棒の人体大腿骨内での不安定な位
置による集中応力の発生、心棒の設計上のあやまち等が
主要な要因になっている。これを更に具体的に説明する
と、人工関節の心棒と人体の大腿骨を凝結させる骨セメ
ントは、化学的粘着力がなく、単に物理的な結束による
固着力によって成し遂げられる。即ち、大腿骨と骨セメ
ントの間には、若干の引張シカが伝達されるが、骨セメ
ントと人工関節の間には、引張り力の伝達が不可能であ
る。それ故、引張シが発生する部分においては、応力が
全く伝達されないので、応力の偏重現象が生ずるように
なシ、ある部分は過大な応力が生じて、大腿骨において
は特に悪影響を及ぼすようになる。従って、このような
弊害をなくすための方便として、骨セメントを２１ＩＩ
＋程度の厚さで人工関節心棒の表面に、予めコーティン
グ（ｃｏａｔｉｎｇ　）をしてやる必要がある。即ち、
製品生産の時にコーティングをすれば、施術の時に作ら
れる骨セメントより３〜４倍の強度を得ることが出来る
し、鋼鉄製の心棒と施術の時に作られる骨セメント間の
中間層として過度な応力集中をもちこたえることが出来
るようになる。
付随して得られる有利な点は、施術の時に骨セメントを
少し使用するようになるから、養生の時に発生する熱量
を相当に減らして、熱による骨細胞の破壊を予防するこ
とが出来る。
更に、心棒の遠端附近における心棒及び骨セメントの応
力を減らすためには、心棒の長さと形状が重要な役割を
する。
即ち、心棒の長さが長過ぎても、施術の時の困難とか、
大腿骨の過度な応力の減少を招き、また、大腿骨内部の
骨髄を過度に除去するよう釦なって好ましくないが、余
り短か過ぎる場合には、大腿骨及び骨セメントに大きな
応力を発生せしめるようになって、局部破壊の原因とな
る。従って、適切な心棒の長さを算定するためＫは、心
棒の剛性、大腿骨の大きさ及び中実度等を考慮するよう
になるが、心棒の剛性は使用する材料に応じて大きく異
な）、且つまた断面の２次モーメントの大きさに比例す
る。それ故、理想的な方法は、患者の大腿骨の大きさ及
び中実度に応じて、心棒の材料を選定し、断面を設計し
て、それに適する心棒の長さを定めるという設計が最も
好ましいが、これは製作費用が高価になるであろうから
実用的な方法とはならない。
それで、次善策として、人工関節をステンレス・スチー
ルマタハコバルトクロムで作っり剛性が大きいものと、
チタン（ＴＩ）で作った剛性が小さいものの２種類を確
保して、大腿骨が大きく中実な場合には、剛性が小さい
ものを使用し、それ以外の場合は剛性が大きいものを選
択して使用する方法が考えられる。そして、心棒の近端
（頚部に近い部分）においての骨セメントにかかる応力
を減少するためには、心棒の剛性を可能な限シ、大きく
するのが好ましい。
特に、傾斜面とか階段を昇降する時のように、大腿骨が
折シ曲げられている場合には、人工関節の頭部分に体重
の約５倍以上に相当する大きな圧力が加えられ（この場
合、水平面を歩いて行く場合に比べて、他の筋肉が作用
するために、更に大きな荷重を受けるようになる）、そ
れも心棒軸線に直交する方向の横力が作用するようにな
る。
このような横力は、心棒に相当なねじれをおこすように
なシ、このようなねじれによって、大多数の人工関節が
、施術後に疲労破壊現象を示していることが実験的に明
らかにされている。
然るに、従来の人工股関節製品は設計時に前記のような
ねじれに対する応力計算を考慮しないで、心棒の頭部分
に作用する垂直力、即ち２次モーメントだけを考慮にい
れて、心棒の断面を直四角形またはＨ梁型に設計したた
め、心棒に大きな回転トルクによるねじれが加えられる
時、簡単に破壊されるものである。従って、前記のよう
なねじれを本ちこたえるためには、心棒の上部を大きく
し、そして断面が円形に近いようにしてやると、心棒や
骨セメントにかかる応力を減少することが出来る。而し
て、滑ルによる心棒の回転を止めるためには、心棒の曲
率を大きくシ、近端の断面を円形に近く且つ大きくし、
該近端の外側面に大型の羽根をつけて大腿骨の骨髄の中
に入るようにして、ねじれに対する強力な抵抗並びに滑
りに対する摩擦力を増加させることが出来るようにする
のがよい。
また、心棒の近端に形成したカラー（ｃｏｌｌａｒ　）
と皮質骨との微細な相互運動による皮質骨の食残現象を
防止するために、カラーに曲率を与えて皮質骨の上端が
、カラーの内側に密着して動かないようにしてやる必要
がある。それ故９０本発明は上記のような点を総合して
発明したもので、人工関節の頚部下端に、−側先端を下
向き湾曲させたカラーを形成し、該カラーの下側に一体
に形成した上広下狭形心神の外側面に、上記のカラーか
ら心棒の中間部位に到る羽根を一体に形成し、該羽根の
中央部に固定孔及び多数の鉄線孔を穿設して、この鉄線
孔に鎖状鉄線を巻回挿通し、心棒の外表面に骨セメント
を所定の厚さでコーティングしてなるもので、施術後、
心棒に作用するねじシに安全にもちこたえ、且つ心棒の
滑ヤが防止され得るし、また施術の時、骨セメントの使
用量を少なくしながらも、心棒と骨セメントとの接着性
を高めて、心棒が大腿骨の内部に堅固に固定するように
したものである。
以下、添付された図面によシ、本発明の詳細な説明する
と次の通シである。
第１図に示したように、頭部２、頚部３、カラー４、心
棒５から構成された人工関節１において、上記頭部２と
頚部３は垂直方向に作用する荷重によく耐え得るように
、所定の大きさと厚さで各々形成し、これらの下部には
人体大腿骨６の皮質骨７の内側に支持されるように、−
側先端を下向き湾曲させた端顎部４′を有するカラー４
が形成され、該カラー４の下部に一連体に湾曲形成した
心棒５は、第３図（イ）、（ロ）、（ハ）に示したよう
に、上部の断面が楕円形をなし、下部にいくにつれて断
面が円形をなすように形成して、この心棒５の上部−側
面、即ちカラー４の端頚部４′と反対側になる心棒−側
面の長手方向に、羽根９を突設させるのであるが、この
羽根９には中央部に位置する固定孔９′と、心棒５の長
手方向に適当な間隔をおいた、多数の鉄線孔９′を穿設
し、この鉄線孔９Ｎに鎖状鉄線ＩＱを善回挿通させ、心
棒５全体の外面を適当な厚さの骨セメント８でコーティ
ングしてなるものである。
このように構成した本発明の人工関節を施術するにあた
っては、第２図に示したように、ドリルまたはその他の
道具を使用して、人工関節１の心棒５が挿入され得るよ
うに、人体大腿骨６の骨髄７′をほじくり出して、この
大腿骨６の骨髄穴内に、通常の方法で骨セメント８′を
適当量注入し心棒５を挿入させて、心棒５の上部に形成
されたカラー４の端顎部４′が、人体大腿骨６の皮質骨
７の内側上端に密着係合されるように入れてやると、施
術時に注入した骨セメント８′が心棒５の表面に予めコ
ーティングされている骨セメント層８と接合されて、心
棒５は大腿骨６の内部に一体に堅固に固着される。
本発明は、上述のように人工関節を形成するにあたシ、
心棒の上部を大きく且つ円形断面に近い楕円形断面に形
成したため、関節の垂直上方から加えられる圧縮力は勿
論、心棒に対して直交方向に加えられる横力によるねじ
れに対しても、充分に耐えることが出来るので、従来の
人工股関節のように、施術後にねじれによる疲労破壊現
象が生ずるのを防止することが出来るし、特に心棒の上
部外側に羽根が長手方向に突設されているから、施術後
、関節に如何なる方向への回転トルクが発生しても、関
節が大腿骨内で回転するのを防止することが出来る。
更に、心棒の上端に形成されたカラーの先端部を下向き
湾曲させて、人体大腿骨の皮質骨上端に密着・固定し得
るようにすることによシ、関節に加えられる垂直力及び
水平力に対する応力の伝達を効果的に行なうことができ
、また心棒には鎖状鉄線を巻き、これに骨セメントをコ
ーティングして補強してやることによシ、骨セメントの
強度を増加させるのは勿論、心棒との連繋を強化するこ
とができ、施術時に使用する骨セメントとの接着を容易
にし、均一な応力分配を期待することができると共に、
施術時には使用する骨セメントの量を減らして骨セメン
トの養生の時に発生する熱量を減らし得て、骨細胞破壊
を防止し得る等、種々の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の人工関節を一部切欠の状態で示した斜
視図、第２図は本発明の人工関節が人体の大腿骨内に施
術された状態を示した断面図、第３図（イ）〜田）は第
２図のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線に沿う部分断面図
である。 １・・・人工股関節、２・・・頭部、３・・・頚部、４
・・・カラー、４′・・・カラーに設けた下向き湾曲の
端顎部、５・・・心棒、６・・・人体の大腿骨、７・・
・皮質骨、７′・・・骨髄、８・・・骨セメント、９・
・・羽根、９′・・・固定孔、９１・・・鉄線孔、１０
・・・鎖状鉄線。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦壓２図 第３図 （イ）

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 上部から頭部（２）、頚部（３）、カラー（４）及び心
    棒（５）を一体に形成してなる人工関節（１）において
    、カラー（４）の先端部を下向き湾曲させ、心棒（５）
    は、その上部断面を円形断面に近い楕円形の断面にして
    下部にい〈Ｋつれて円形断面をなすようにし、この心は
    固定孔（９′）を、その内側には多数の鉄線孔（９１）
    を心棒（５）の長手方向に適当な間隔をおいて各々穿設
    し、この鉄線孔（９′）には鎖状鉄線（１０）を巻回挿
    通し、心棒（５）の外面に骨セメント（８）を適当な厚
    さでコーティングしてなる人工全置換股関節。
JP59176873A 1984-04-17 1984-08-27 人工全置換股関節 Pending JPS60220057A (ja)

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KR1019840002026A KR850001814B1 (ko) 1984-04-17 1984-04-17 인공 전치환 고관절
KR2026 1984-04-17

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