JPS62102755A - 人工股関節の杯状部材 - Google Patents

人工股関節の杯状部材

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JPS62102755A
JPS62102755A JP61252108A JP25210886A JPS62102755A JP S62102755 A JPS62102755 A JP S62102755A JP 61252108 A JP61252108 A JP 61252108A JP 25210886 A JP25210886 A JP 25210886A JP S62102755 A JPS62102755 A JP S62102755A
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dome
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    • A61F2310/00407—Coating made of titanium or of Ti-based alloys

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】 （産業上の利用分野） 本発明は人工膜ｌ！１節に関し、特にセメン１−を使用
しないで移植される人工股関節の杯状部材に関１−る。
この杯状部材は適宜に形成された杯状部に、橋軸を大腿
骨首部のほぼ平均軸方向に固定される金属ドーム状部分
と、このドーム状部分に緊密に嵌合してＩ’Ｊｌｆｆラ
イニングを形成しかつ大腿骨の球状頭部が挿入されるよ
うに構成されたポリマー製カップとを有して、本来の開
面を再現することを目的としている。
（従来技術とその問題点） 最初は、人二にの大腿骨部材と杯状部材は、通常アクリ
ル系等の重合性セメントの手段によりそれぞれ大腿骨と
腸骨の寛骨臼に固定されていた。
この方法には多くの問題がある。特に、関連の骨内に不
自然な方向の力線が発生して、痛みを引起こし、密封祠
の柔軟性が時の経過と共に失われ、骨と相補部材間に隙
間が生じるという問題がある。
次に、ヒメントを使用しないで移植される人工股関節部
材が作られた。この部材の骨への固定は強固な機械的結
合により実施される。
本発明に係る杯状部（オは、当該技術の現状では３つの
に分類される。
第１分類のこの部材は、外周に螺子を備えた環状の金属
ドームまたはキャップ部分を有し、この螺子は寛骨［１
壁に切った相補関係にある螺子と噛み合う。この螺子と
しては切削刃付きの間扱さ゛螺子部分を右するタッピン
螺子がしばしば利用される。
この部材をプレストレス状態で位置付Ｇ）することによ
り、締めた螺子が緩まないＪ：うにしている。
しかし寛骨臼の（’）変↑りが１１１に発生し、部材に
隙間が形成される原因となっている。
更に、大腿骨から腹骨への力線の方向が幾分水来の健康
な関節と違って、骨構成のうち一番大きな自然力の方向
に対して傾斜している。
第２分類のこの部材は、外周を多孔質金属で被覆された
ほぼ半球形のドーム状またはキ１ツブ部分を右する。こ
の型の部材は元来はこの部材とセメント間の結合を向上
させる目的であったが、金属部分と金属の孔に貫入して
生長する海綿状骨間の直接結合を向上させるのに適して
いることが発見された。
実際は、「再定着Ｊ　　（ｒｅｈａｂｉｔａｔｉｏｎ）
と通常呼称される金属の孔に貫入し生長する海綿状骨の
結合ｄ構は、数層間接から漸く効力が発現する。従って
、第１の直接のアンカーは、ドーム状部材またはキ１１
ツブの通路を貫通しかつ寛骨臼壁に設けられた螺子付孔
に噛み合う螺子手段により実施される。しかしながら、
この第１アンカーは比較的脆弱であり、特に患者の骨が
老化している場合は、これが顕著である。
金属ドーム状部分が充分正確に、股関節の荷重により生
ずる引張及び圧縮応力による寛骨臼の変形に応じて変形
しない限り、上記の２分類の杯状部材はこの点で手入な
欠点を有する。
第３分類の杯状部材は、はぼ半球形の外径を有し、骨に
近接して弾性のポリマー材から形成されたドーム状部分
として通常形成される。つまり、ポリマーの弾性ににす
、これが嵌合する骨の弾力性の柔軟な動きに６応じて変
形し得る。第１アンカーは、寛骨臼に形成された支持枠
に取付けられる１つ以上の植込ボルトまたは合釘の手段
によってなされる。
本来の骨に非常に類似した機械的特性を有するにし拘わ
らず、この分類の杯状部材はしばしば欠点があるとされ
ている。即ら、この欠点とは骨とポリマー間の繊維状界
面形成による第２アンカーの欠如、及び重大な生体適合
性の問題を引起こ寸組織と直接に接触づるポリマー（可
塑剤）のブリージング現像である。
それはともかく、本発明は上記第２分類から派生した杯
状部材に関し、次のＩｔｓに適合する。
・健康な関節及び隣接する骨の自然な力線分布に準随づ
る。
・骨内における強固で確実な杯状部材の第１アンカーを
提供Ｊる。
・骨に近い生体力学的特性に準拠して、骨と緊密に接触
さけることにより骨の「再定着」による良好な第２アン
カーを提供する。
（問題点を解決するための手段） 上記の目的を達成づるために、本発明は適宜に［１１：
備された杯状腔に極軸を大腿骨の首部のほぼ平均方向に
配置される金属ドーム状部分と、生体の関節を再現すべ
く、該ドーム状部分に緊密に嵌合して１〒１察ライニン
グをなしかつ大腿骨部材の首部を収容するように形成さ
れたカップとを有し、セメントを使用しないで移植され
る人工股関節の杯状部材にＪ３いて、該ドーム状部分の
少なくとも一部分の外面Ｇｊ４艮中の海綿状骨が貫入し
得る多孔質金属に被覆され、該ドーム状部分内に形成さ
れる通路は該杯状腔の壁を貫通Ｊるアンカー手段を有し
、赤道端縁を有してほぼ半球形の該ドーム状部分は球の
一部５）を占めかつ多孔質金属で被覆される第１部分と
、概して滑らかな第２部分とを有し、該第１部分は該ド
ーム状部分の極軸に対して傾斜して配置される極軸を有
し、かつ生体における大腿骨からＩｌ！骨への力の伝達
方向に配設され、更にアンカー手段用の通路を有し、一
方該第２部分は該ドーム状部分の子午線に沿って該赤道
端縁から該第１部分との境界線まで延長づるスロットと
を右する人工股関節の杯状部材を１２洪する。
球の一部分の形をした第１部分は、生体の力線の平均軸
に中心を一致さＵて寛骨臼の天Ｊｔ面に緊密に挿入さ−
れ、多孔質金属被覆の１再定着」による第２アンカーは
基本的に圧縮状態で形成される。
更に、第２部分のスロットとその滑らかな面との協動に
より、杯状部材は一定の柔軟性を帯びるので、寛骨臼の
前部及び後部距状突起の弾力変形に対応することができ
る。
ｄ−■リベきことは、半球形のドーム状部分の極軸と球
の一部分をなす第１部分の極軸とは必然的に収斂して、
ドーム状部分と第１部分を構成づる球の中心で交差する
。この交差リ−６２つの極軸により共通面が画成される
。ドーム状部分と第１部分の両極軸の角度をなり配置の
結果、半球の残り部分を占める第２部分のドーム状部分
の子午面方向の幅は、両極軸の共通面を通る所で極値と
なり、漸次変化する。即ち、ドーム状部分のｖｉＡｌｌ
ｌに関して、第１部分の極軸側で最小であり、その反対
側で最大である。従って、第２部分のスロットによるド
ーム状部分の弾力性は寛骨臼の賀状突起部分にＪ３いて
最大となる。
更に好適には球の一部分をな１第２部分は、ドーム状部
分の赤道端縁に接する端縁を有し、この部分の最小幅は
Ｏであり、これによっで寛骨臼の賀状突起部分に接する
第２部分は、相当な柔軟性を右することができ、また第
１部分は「再定着」により寛骨臼の天井面と結合する充
分な面領域を右することができる。
好適には、アンカー手段用通路は２つであり、極軸の共
通面に関して対称に配置される。この構成により杯状部
材を正確に位置付けすることが可能であり、また狛に第
１部分の極軸を適切に配置することができる。
更に好適には、これらの通路は、ドーム状部分の外面か
ら突出する２つの円筒状植込ボルト部分の軸上に形成さ
れ、これらの軸は極軸の共通面に関してまた互いに平行
である。これらの突出部分は寛骨臼の天ｎ面に穿設され
た支持枠に緊密に嵌合され、これによって杯状部材を正
確に位置付けする。更に、突出部分はアンカー手段をな
す螺子を案内し、この螺子は寛骨臼の天井面に正確に位
置付けしてねじ込まれるが、この位置は螺子が腸骨の堅
い部分に配置されるように決定される。
突出する植込ボルト部分の外面は、好適には多孔質金属
で被覆されて、寛骨臼の天井面に対するドーム状部分の
動きをＩＩ止する第２アンカーを促進づるが、この場合
、海綿状骨の「再定着」は基本的にはｌ［１ｉ！状態で
実施される。
好適な構成では、ドーム状部分はカップ用の支持枠を有
し、この支持枠は凹状の球形の底部を有し、截頭円錐形
壁を介して赤道端縁に接続する。
この構成は、カップがドーム状部分のその支持枠の底部
に嵌合して十分に支持されるために、更には截頭円錐形
部分の噛合いと協１１’ｊ　して、ドーム状部分とカッ
プの極軸を一致させている。
結合される大腿骨部材の球状頭部用にカップに形成され
る支持枠が、半球より僅かに大きい球面角を覆うことは
有利であり、これにより大腿骨部材の球状頭部には過剰
な力を加えずに支持枠に挿入され、強固に保持される。
（実施例） 本発明の１ｈ微ど利点は、添附の図を参照に実施例にに
る以下の説明から明らかとなろう。
第１図乃至第５図に示す実施例にａ３いて、杯状部材は
一般的に、腸骨５の杯状膜に固定される金属ドーム状部
分１と、このドーム状部分１内に緊密に嵌合しかつ大腿
骨部材の球状頭部４を４：ヤピディ３２内に収容するポ
リマー材のカップ３を有する。この頭部４は首部４０の
端部に固定されいる。注目すべきことは、ドーム状部分
１とカップ３は首部／ＩＯの平均軸方向に一致する極軸
１ｂを右することである。
本発明に係るチタン類のほぼ半球形をなづ金属ドーム状
部分１は、球形の一部をなり第１部分１０を右する。こ
の第１部分１０は、ドーム状部分１の極軸１ｂに対して
約３０°の角度△１で交差づるＮＭ軸１０１】を有する
。部分１０は、極軸１ｂ。
１０ｂを含む子午面に１２０°に亙って延長し、球状部
分１０の端縁を画成する円が点２６ｂに４３いてドーム
状部分１の赤道端縁２Ｇに接するＪ、うになっている。
ドーム状部分１の外面は、球状部分１０とドーム状部分
１の赤道端縁２６間に位置づる第２部分２０を右する。
第２部分２０にはドーム状部分１の子午線に沿ったスロ
ワ１−２１．２２．２２−。
２３．２３＝、２４．２／Ｉ′、が形成される。最長の
スロット２１は赤道端縁２６上の点２６ａから延長する
が、この点２６ａは両極軸１ｂ、１０１）を通る共通面
上に、また球状部分１０が赤道端縁２６に接する点２Ｇ
ｂと直径上の反対側に位置する。
スロット２２と２２＝、２３と２３−．２４と２４′は
各々両極軸１［）、１０ｂを通る共通面に関して対称で
ある。両端のスロット２４．２４”はドーム状部分１の
赤道用、［で１１０°の角度で離間し、スロット２３，
２２，２１．２２′、２３′はこの両端のス［１ット２
４．２４−間にドーム状部分１の赤道用に沿って角度上
規則的に配置されている。スロットは球状部分１０の端
縁で穴に終わるが、この穴はドーム状部分に直角であり
、第２部分２０の裂片の屈曲による応力の集中を削減す
るために形成されている。
第１部分１０はぞの極軸１０ｂを含む球状部分を越えて
、両端のス［１ット２４．２４＝間にドーム状部分の赤
道端縁２Ｇまで延長して、２つの曲線を含む三角形１０
ａ、１０−ａを形成する。
ドーム状部分らまた赤道Ｄ：　Ｂ　２６を越えて延長し
て満２７とその先端の隆起部分、即らビード部分２８ど
からなる円筒状環部分を形成し、これはドーム状部分が
杯状腔に挿入された時にドーム状部分を把持するように
なっている。円筒状環部分は少なくとも１つの切欠、即
ち凹所２５を有しているが、この作用は正文に記ずろ。
第１部分１０は外側に突出する２つの植込ボルト部分１
１．１１−を有する。この突出した植込ボルト部分は円
筒状で、Ｕいに平行な軸１１ｂ。
１１′ｂを有し、これらの軸はまたドーム状部分１と第
１部分１０の両極軸１ｂ、１０ｂを通る共通面にｂ平す
である。軸１１−ｂは第３図において軸ｌｌｂと一致す
るので示されない。更に、以下では突出した植込ボルト
部分１１．１１′に関づる要素は、たとえベアのうちの
１つの要素しか口承されていなくとも、この構成が対争
形であるために、突出した植込ポル１へ部分１１′に関
して参照符号にプライム記号をイ・１して識別すること
にづる。
突出した植込ボルト部分１１．１１′は、その軸１１ｂ
、１１′ｂに沿ってこれを貫通して延長する穴１２．１
２−を有し、この穴１２．１２−は螺子１９．１９−を
案内する（第１図、第２図参照）これらの螺子１９．１
９−は寛骨臼の大月部に取付けられることにより、ドー
ム状部分１の杯状腔内へ第１アンカーをなす。植込ボル
ト部分１１．１１′の上端部は各々面取部１１ａ、１１
−ａを有する。ドーム状部分１の内壁の植込ボルト部分
の基部には外削１２．１２−ａが形成され、螺子１９，
１９−の頭部がこれに収容される。
曲線で囲まれた三角形１０８．１０′ａと、側面と、植
込ボルト部分１１．１１−の周端縁を含み、かつ球形の
一部をなす第１部分１０の外面は、プラズマト−チスプ
レーにより多孔質チタンの被覆が形成され、この被覆は
生長する海綿状骨によりの入されることにより杯状部材
の第２アンカーを１１ｚ供する。
植込ボルト部分１１．１１−の軸１１ｂ、１１′″ｂは
、赤道端縁２６が存在するドーム状部分１の赤道面と６
０〜７０°、好ましくは７５°の二面角Ａ２をなす。こ
の二面角のＩｆｉ点Ｐは、ドーム状部分１の赤道端縁２
Ｇの中心Ｏからその半径のほぼ２／９の長さだけ離間し
ている。
更に、植込ボルト部分１１．１１′はＣ１径が約１０１
１１ｍで、ぞの軸１１ｂ、１１′ｂ同士は約２０ｎｏ＋
ｌｌｆ間している。上述の全ての１法は、大腿骨と腸骨
間の力線の通路がほぼ自然の６のと一致するように決定
された。
ドーム状部分１の内８１ｓ形状はカップ３の外形に相補
する。即ち、ドーム状部分と同心を有づる凹状法の一部
分１３と、ドーム状部分の極軸と一致づる軸を右する数
頭円錐形部分１４とからなる。
カップ３は生体適合性ポリマー材からなり、その外形は
相応する球の一部分３０．！：載頭円錐形部分３１とか
らなる。戟頭円錐形部分１／ｌと３１間の協動にＪ、す
、ドーム状部分１とカップ３の極軸を一致さＵるとノ（
に、球部分１３と３０１♂■の相互接触にＪ、り作用す
る力の伝達を容易にする。
カップ３内には、連結される大腿骨部材の球状頭部４に
対応するほぼ半球形状のギＩＦビテイ３２が形成される
。注［１ずべきことは、キｔ？ビティ３２は半球を越え
て僅かに延長するため、これに球状頭部が嵌合する場合
に必要とするキャビティ３２の〃：１０を僅かに変形す
ることにおいて、また頭部４がキ【？ビティに収容され
ることにおいて右利である。
キｔ２ビデイ３２の端縁は４５°の面取部３３をなし、
この面取部は頭部４をキャビティ３２に導入りることを
容易にし、また大腿骨部材の円筒状首部４０と協働して
人工器官の旋回運動を制限づる。
カップ３の截頭円８１１形部分３１は環状リム部分３４
に終わるが、この環状リム部分３４はカップ３がレツ１
−された時、ドーム状部分１上の隆起部分、即ちビード
部分２８と接触し、またカップ３を扱い易くしている。
截頭円錐形部分３１の雄部にリム部分３４から突出する
少なくとも１つの突起またはスタッド３５が形成され、
これはドーム状部分１の環部分２７．２８上の切欠また
は凹所２５と噛合い、カップ３をドーム状部分１に回転
不可能に固定する。
人］−器官を所定位置に配置Ｊること自体は本発明の範
囲に含まれていないが、これを配置するには、適切な直
径を有する半球形の杯状腔が形成され、植込ボルト部分
用支持枠がジグ手段により形成される。その時、これら
はドーム状部分１の極軸１１）が胴の概略軸に直角の面
に約４０”になるＪ、うに、Ｊ、た中央スロット２１を
通る子午面が直立した患者に対して垂直になるような位
置°に形成されねばならない。ドーム状部分１は所定位
置にピットされ、螺子１９．１９−は寛骨臼の天井部に
充分にねじ込まれる。カップ３を次に所定位置にヒツト
し、大腿骨部材を大腿骨内に固定すると同時に大腿骨部
材の球状頭部４をカップ３の内側キャピテイに挿入づる
ことにより関節は再生される。
以上本発明をそのり１通な実施例を参照にして記載した
が、本発明はそれに限られることなく種々の変更が可能
である。
（発明の効果） 注目リベきことは、植込ボルト部分１１．１１′は第１
アンカーの段階から螺子だけを使用する場合より、はる
かに高精度に杯状腔内でのドーム状部分１の旋回運動を
抑止するのである。従って、生長中の海綿状骨による多
孔質チタンの被覆内へのｖ１人は、関節が機能し始めて
し、寛骨口内でのドーム状部分の微小運動により遅延さ
ぼられたり、妨げられることはない。
更に、「再定着」によるドーム状部分１の腸骨５への固
定は、ｆトの屈曲運動が少ない寛骨臼の天井部分に相応
する第１部分において生じ、一方、第２部分はこれが支
持する骨に対して小さな動きがまだ可能であり、従って
スロットによる第２部分の弾力性は１号の屈曲運動に対
応でき、これは、寛骨臼の前部及び後部罪状突起に近い
程顕茗である。実際、第２部分２０の弾力変形の範囲は
この部分の幅が大きくなるにつれて増大する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る杯状部材の斜視図、第２図は本発
明に係る杯状部材が構成部分となる人工股関節の分解図
、第３図は杯状部材の側面図、第４図は杯状部材の甲面
図、第５図は第４図のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。 １・・・・・・・・・金属ビー１１状部分１ｂ、１０ｂ
・・・４〜　軸　３・・・・・・・・・カップ４・・・
・・・・・・球状頭部　　　５・・・・・・・・・腸　
告１０・・・・・・第１部分 １０ａ、１０−ａ・・・三角形部分 １１．１１−・・・植込ボルト部分 １１ｂ、ｉ’Ｍｂ・・・軸　１２．１２−・・・穴１３
．３０・・・・・・球部分 １／１．３１・・・・・・截頭円錐形部分１９．１９′
・・・・・・螺　子　２０・・・・・・第２部分２１．
２２．２２′。 ２３．２３＝、２４．２４−・・・・・・スロット２５
・・・・・・切　欠　　　　２Ｇ・・・・・・赤道端縁
２７・・・・・・渦　　　　　　２８・・・・・・ビー
ド部分３３２・・・・・・キせビティ　　３４・・・・
・・環状リム部分３５・・・・・・突出部　　　　Ａ２
・・・・・・二面角Ｐ・・・・・・・・・迫　点　　　
　Ｏ・・・・・・・・・中　心特許出願人　　　　　　
工テイエンヌ・アユ１−ア１可　　　　　　　ジ１１ン
ーアラン・エピネッ１へｒ＼ ７・−−一−−−＼　　ｌ゛

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）適宜に準備された杯状腔に極軸を大腿骨首部のほ
    ぼ平均方向に配置される金属ドーム状部分と、生体の関
    節を再現すべく、該ドーム状部分に緊密に嵌合して摩擦
    ライニングをなしかつ大腿骨部材の首部を収容するよう
    に形成されたカップとを有し、セメントを使用しないで
    移植される人工股関節の杯状部材において、該ドーム状
    部分の少なくとも一部分の外面は生長中の海綿状骨が貫
    入し得る多孔質金属に被覆され、該ドーム状部分内に形
    成される通路は該杯状腔の壁を貫通するアンカー手段を
    有し、赤道端縁を有してほぼ半球形の該ドーム状部分は
    球の一部分を占めかつ多孔質金属で被覆される第１部分
    と、概して滑らかな第２部分とを有し、該第１部分は該
    ドーム状部分の極軸に対して傾斜して配置される極軸を
    有し、かつ生体における大腿骨から腸骨への力の伝達方
    向に配設され、更にアンカー手段用の通路を有し、一方
    該第２部分は該ドーム状部分の子午線に沿って該赤道端
    縁から該第１部分との境界線まで延長するスロットとを
    有することを特徴とする人工股関節の杯状部材。
  2. （２）前記第１部分を形成する球状部分が前記ドーム状
    部分の前記赤道端縁に接する端縁を有することを特徴と
    する特許請求の範囲第１項記載の人工股関節の杯状部材
    。
  3. （３）前記スロットが奇数であり、前記ドーム状部分と
    前記第１部分の両極軸を通る共通面上の中央スロットと
    、該面に関して対称に対をなして配置されるその他のス
    ロットからなることを特徴とする特許請求の範囲第２項
    記載の人工股関節の杯状部材。
  4. （４）前記中央スロットに関して角度上両端のスロット
    は互いから約１１０°の角度で離間し、前記第１部分は
    前記ドーム状部分の前記赤道端縁側の該両端のスロット
    間に延長することを特徴とする特許請求の範囲第３項記
    載の人工股関節の杯状部材。
  5. （５）７つのスロットが前記両端のスロット間に規則的
    に配置されることを特徴とする特許請求の範囲第４項記
    載の人工股関節の杯状部材。
  6. （６）前記アンカー手段用の前記通路が２つであり、前
    記ドーム状部分と前記第１部分の前記両極軸を通る前記
    共通面に関して対称に配置されることを特徴とする特許
    請求の範囲第１項記載の人工股関節の杯状部材。
  7. （７）前記通路が円筒状植込ボルト部分の軸に沿って前
    記ドーム状部分の外面から突出するように形成され、該
    軸が互いに該ドーム状部分と前記第１部分の両極軸を通
    る前記共通面に関して対称であることを特徴とする特許
    請求の範囲第６項記載の人工股関節の杯状部材。
  8. （８）前記植込ボルト部分の前記軸に画成される面が前
    記ドーム状部分の前記赤道端縁に対して６０〜７０°の
    二面角をなすことを特徴とする特許請求の範囲第７項記
    載の人工股関節の杯状部材。
  9. （９）前記二面角の頂点が前記赤道端縁の円の中心から
    該円の半径の約２／９の長さだけ離間していることを特
    徴とする特許請求の範囲第８項記載の人工股関節の杯状
    部材。
  10. （１０）前記植込ボルト部分の外面が多孔質金属で被覆
    されていることを特徴とする特許請求の範囲第７項記載
    の人工股関節の杯状部材。
  11. （１１）前記赤道端縁が環状延長部分を有し、該環状延
    長部分に外側に開口する溝が形成されていることを特徴
    とする特許請求の範囲第１項記載の人工股関節の杯状部
    材。
  12. （１２）前記環状延長部分が少なくとも１つの切欠を有
    し、前記カップ上の相応する突出部分が該切欠と噛み合
    うことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の人工股
    関節の杯状部材。
  13. （１３）前記ドーム状部分が前記カップ用の支持枠を有
    し、該支持枠は球の一部分の形状をした底部を有しかつ
    載頭円錐形壁を介して前記赤道端縁に接続することを特
    徴とする特許請求の範囲第１項記載の人工股関節の杯状
    部材。
  14. （１４）前記カップが前記大腿骨部材の前記球状頭部を
    収容し、かつ半球形を越えて延長する支持枠を有し、該
    カップの最端縁の弾力性が該球状頭部を通過させる程充
    分に大きいことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
    の人工股関節の杯状部材。
JP61252108A 1985-10-25 1986-10-24 人工股関節の杯状部材 Pending JPS62102755A (ja)

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