JPS62204759A

JPS62204759A - 義肢取付具

Info

Publication number: JPS62204759A
Application number: JP61046993A
Authority: JP
Inventors: 英雄矢野; 繁山内; 高木　茂栄
Original assignee: Sumitomo Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Cement Co Ltd
Priority date: 1986-03-04
Filing date: 1986-03-04
Publication date: 1987-09-09
Anticipated expiration: 2009-07-27
Also published as: JPH0655219B2

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〕本発明は義肢取付具及び義肢取付方法に係り。

特に、金属材料及びセラミックスを素材とする義肢取付
具及び義肢取付方法に関する。

〔従来の技術〕

一般に、人間や他の動物が疾病又は事故等により骨を損
傷し、手足を切断せざるを得ない場合には義肢が広く利
用されている。

従来、このような義肢としては、第６図に示すように、
関節義肢ｌが主流である。即ち１人体等の手足における
関節と関節との間の骨幹部で骨が損傷したような場合で
あっても、該骨幹部において骨を切断せず、その直上の
関節部から切除してしまい、中間に関節部２を有する関
節義肢１奢全体として人体等に取付けるものである。

一方、従来、例えば義足を例に採り説明すると、第７図
に示すように、関節部ｆｆ＆３と脚接続部４とから成り
、該脚接続部４には先端部に球状関節部５が設けられて
いると共に他の端部には軸幹部６が設けられている内部
関ｌ肢８　”ＩＪＩｌ用されている。

〔従来技術の問題点〕

しかしながら、Ｌ記従来の関節義肢１にあっては、損傷
部位までのみならず、その上方の関節部まで含めて手足
を切除しなければならず、廿康な身体部分までもが除去
されてしまう、という欠点があった。

３．５におけるこれらの部材の彦耗により、遅くとも１
０年経過後には交換せざるを得ない、という欠点があっ
た。

一方２脚部等の骨髄腔内に挿入される軸幹部６は、骨セ
メントにより骨髄腔内に固定するか又は該骨セメントを
使用することなく取付けられている。

そして、骨セメントにより固定する場合には。

骨セメントにより固められた部分により強度を保持し、
使用される金属やセラミックスの機械的強度は利用され
ない、従って、長期間使用された場合ニは、金属やセラ
ミックスの荷重変形により、骨セメント内に微少クラッ
クが発生し、骨セメントにより固定された部分が変形す
る場合がある。

その結果、義肢の緩み（ルーズニング）等の障害が発生
し、義肢を交換せざるを得ない、という欠点があった。

また２骨セメントを用いず、内部関節義肢の軸幹部６を
骨Ｗｉ腔内に固定する場合にあっては、接続部材として
使用される金属やセラミックスが、直接、骨と接するこ
ととなる。従って、使用材料の骨との親和性が限定され
てしまい、装着後数年経過後には、義肢の緩み（ルーズ
ニング）又は金属材料の細胞毒性（メタロ−ジス）等の
障害が発生し、前記同様に義肢を交換せざるを得ない、
という欠点があった。

本発明はこのような従来の欠点に鑑み成されたものであ
って、その技術的課題は、生体親和性に富む素材を用い
て義肢取付部材を作成し、該義肢取付部材を介して義肢
を生体に取付け、損傷部位上方の関節部まで含めて切除
せず、健康な身体部分までも除去することが無いと共に
義肢が緩むことなく長期の使用を可能とする点にある。

〔問題点を解決するための技術的手段〕このような技術
的課題達成のため第一発明にあっては、金属材料、セラ
ミックス材料又はセラミックスがコーティングされた金
属材料のいずれかから成る義肢固着部材と多孔質リン酸
カルシウム焼結体から成る固定部材とにより義肢取付具
を構成したものである。また、第二発明にあっっては生
体の骨髄腔内に多孔質リン酸カルシウム顆粒体を充填し
た後、金属材料、セラミックス材料又はセラミックスが
コーティングされた金属材料のいずれかから成る義肢固
着部材を骨髄腔内へ挿入固定すると共に多孔質リン酸カ
ルシウム焼結体から成る固定部材に生体の皮膚及び筋肉
を縫合固定した後、上記義肢固着部材へ義肢を取付固定
するもである。

上記義肢固着部材に使用される金属としては、生体組織
に為害作用が少なく、かつ充分な機械的強度を有し、従
来より歯根や骨の人工材料として使用されていた金属が
適当であり、例えば、ステラレス鋼、チタン、タンタル
、チタン合金、ニッケルークロム合金、ニッケルークロ
ム−コバルト合金、コバルト−クロム−モリブデン合金
等が該当する。また、上記セラミックス材料としては、
同様に生体親和性に優れたセラミックス材料が適当であ
り、例えば、ＡＩ２０３　、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２，カー
ボン、リン酸カルシウム系化合物から成る緻密体のいず
れかが該当する。また、セラミックスがコーティングさ
れた金属材料としては、上記各金属にＡＩ２０３　、Ｔ
ｉＯ２、Ｚｌ　０２　、Ｂ２０３及びリン酸カルシウム
系化合物のいずれかをコーティングしたものが該当し、
コーティング方法としては、例えば、プラズマ溶射法等
が採用されるものである。

本発明に係る義肢取付具は１例えば第１図、第２図及び
第３図に示すような形状に形成されている。

即ち、第１図に示すように、義肢固着部材１は全体略棒
状に形成され、三角柱状に形成された骨髄腔内挿通部２
と、より径大に形成された円柱状の義肢取付部３とから
成る。該骨髄腔内挿通部２にはボルト挿通用孔部４が上
下２箇所に開設されていると共に義肢取付部３には義肢
取付用孔部５が上下２箇所に開設されている。

また、上記骨髄腔内挿通部２は一辺が３〜２０ｍｍの三
角形から成る横断面形状を有し、また、長さは５〜１２
０ｍｍ程度が好ましい、また、骨髄腔内挿通部２には突
出部が設けられていても良く、特定の形状に限定される
ものではない。一方、義肢取付部３は直径５〜５０ｍｍ
、長さ５〜１２０ｍｍ程度の円柱状に形成されているこ
とが望ましい、また、第２図及び第３図に示すように、
固定部材６は半球状に形成されており、上半部８と下半
部９とから成り、その側面部には四ケ所に突条部ｌＯが
設けられ、この各突条部ｌＯには三ケ所に孔径０．５ｍ
ｍ〜２ｍｍに形成された孔部１１が設けられている。ま
た、上面部には円形の凹部１２が形成されていると共に
、該凹部１２の中心から下端部へ向けて断面三角形の貫
通孔１３が設けられている。また、該貫通孔１３の下端
部には、上記義肢固着部材１の義肢取付部３の幅又と同
一幅に形成された円形の凹部１４が形成されている。こ
の固定部材６は、生体親和性に優れた多孔質リン酸カル
シウム焼結体から成り、該固定部材６を製造する際には
、公知の方法で合成されたリン酸カルシウムが用いられ
る。このリン酸カルシウムとしては、カルシウムとリン
とのモル比が１．３０　Ｎ１．８０の範囲内にあるもの
であって、特に該モル比が１．６０〜１．７０の範囲内
にあるリン酸カルシウム（Ｃａ３　　（ＰＯ４）２　）
、　ハイドロオキシアパタイト（ＣａｌＯ（ＰＯ４）８
　　（ＯＨ）２　）が好ましく、特にゾル−ゲル法によ
って合成され凍結乾燥されたものが好ましい、この固定
部材６の製作にあたっては、公知の方法で合成されたリ
ン酸カルシウム（１００重量部）に１〜６００ミクロン
の粒径をもつ真球状の有機合成樹脂粒子０〜７０重量部
と１〜５重量部の有機繊維とを混合する。そして、この
混合物を所要の形状に成形し、得られた成形物を２００
〜８００℃の温度に加熱し、有機合成樹脂粒子及び有機
繊維を熱分解除去し、次に、ａＯＯ〜１３５０℃、好ま
しくは１０００〜１３５０℃の温度で焼成し、所望の形
状に加工して製造するものである。また、上記有機合成
樹脂粒子としては、ポリプロピレン樹脂、ポリメチルメ
タアクリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン
樹脂の内の少なくとも一種が該当し、有機繊維は動物の
毛、又は、絹繊維、セルローズ繊維、セルローズ繊維を
含めたその他の天然繊維、あるいはポリエステル、ポリ
プロピレン繊維等の内、少なくとも一種が該当する。

このようにして作成ゝされた第３図に示す固定部材６に
あっては、上半部８は気孔率θ〜５０％。

好ましくは、２０〜４０％に形成されており、一方、下
半部９は気孔率θ〜３０％、好ましくはｏ−ｉｏ％に形
成されている。また、この固定部材６には、１〜５００
ミクロンの多数の独立した　　。

部室間に連通している。これらの空孔は真球又は真球に
近い形状を有することが好ましく、かつ。

均一に分布していることが好ましい、そして、これらの
空孔は、骨細胞活性化のための曲率、即ち、骨修履に対
する細胞認識現場（細胞居住空間）″を提供するもので
ある。骨細胞はこれらの真球状の空孔に滞留することを
非常に好むものであり、このため、空孔の孔径は１〜６
００ミクロンの範、囲にあることが必要であり、１０〜
３００ミクロンであることがより好ましい、また、上記
空孔の形状が真空状又はそれに近い球形である場合には
、得られる多孔質体の機械的強度が高い。

従って、上記固定部材６は新生骨の形成を促進し、高い
付着強度を付与するばかりでなく、義肢装着後も高い機
械的強度を保持することができる。

このように作成された固定部材６及び上記の義肢固着部
材ｌを用いて義肢を取付けようとした場合には、義肢固
着部材１を固定部材６の下方より、孔部１３，１４内へ
挿通させ、義肢取付部３の上端部を上記凹部１４へ嵌合
させて、医療用骨セメント等により接着固定して第４図
に示すような、義肢取付具１６を形成する。そして、こ
の義肢取付具１６を用いて生体に義肢を装着する場合に
は、先ず、多孔質リン酸カルシウム顆粒体１５を、掻爬
した骨髄腔１７内に充填し、その後、義肢取付具１６を
形成する義肢固着部材ｌの骨髄腔内挿通部２を、骨髄腔
１７内に挿入する。

そして、その後、固定部材６の上半部８に筋肉１８を外
科的手段を用いて縫合すると共に皮膚１９を下半部９に
縫合する。そして、その後、義肢取付部３に義肢（義足
）２２を装着固定するものである。また、新生骨が形成
されるまでの間。

ポルト２０及びナツト２１により、直接、骨２２に固定
、又は、皮膚１９側からボルト２０を挿入して回転等の
ズレを防止しても良い。

そして、上記多孔質リン酩カルシウム顆粒体１５は、新
生骨を形成して義肢固着部材ｌを骨髄腔１７内において
固定するために使用される。この多孔質リン酸カルシウ
ム顆粒体１５は、０゜０５〜８ｍｍのサイズ、好ましく
は０．０５〜’５ｍｍのサイズから成り、内部には少な
くとも１〜６００ミクロン、好ましくは１０〜３０ミク
ロンの孔径を有する空孔が形成されており、この質リン
酸カルシウム顆粒体１５は、上記固定部材６と同様に、
多孔質リン酸カルシウム焼結体を製造し、その後破砕し
、粒度調整することにより得られるものである。この場
合、第５図に示すように、多孔質リン酸カルシウム焼結
体から成る固定部材６は、骨髄腔内に充填された多孔質
リン酸カルシウム顆粒体１５．筋肉１８．皮ｊｌｉ　１
９及び生体内血液成分と直接、接しており、上記多孔質
リン酸カルシウム顆粒体１５と共に生体親和性に優れて
いるため新生骨の生成を促進するものである。

〔実施例〕

以下、添付図面に示す実施例に基づき本発明の詳細な説
明する。

（１）ａ肢取付具及び顆粒体の製造について以下の形で
義肢取付部材及び顆粒体を製造した。即ち、チタン合金
（Ｔｉ−６Ａ見−４Ｖ）を、旋盤、平削り盤及びドリル
を用いて切削加工し、第１図に示す形状の、金属製であ
って重量４８ｇの義肢取付部材ｌを作成した。そして、
この義肢取付部材１の骨髄腔内挿通部２を、プラズマ溶
射装置（メテコ社製、６ＭＲ−６３０型）により、アル
ゴン−水素プラズマジェットフレーム（ＡＲＣ電流５０
０Ａ）を発生させ、ハイドロオキシアパタイト粉末（カ
ルシウムとリンとのモル比１：６６であって粒径８８ル
以下の白色粉末）を平均約１５０ｐｍ厚になるように溶
射して本発明に係る義肢取付部材１を作成したものであ
る。

また、０．５モル／見の水酸カルシウムに０゜３モル／
旦のリン酸溶液を滴加し、４０℃でｐＨ８，０になるま
で反応させて、ハイドロオキシアパタイトを合成し、こ
れを、濾過、凍結乾燥させて、ハイドロオキシアパタイ
ト粉末を得た。

この合成粉末１００ｇにメチルメタアクリレート樹脂（
３０〜４００ミクロン、真球状）４０ｇと、５ｇのポリ
プロピレン繊ｍ　ＣＭさｌ　ｍ　ｍ　、直径５〜１ｏＩ
Ｌ）をエタノールと共に混合、撹拌して乾燥させた後、
６０　ｍ　ｍ　ＸｌＸｌｏｏｍｍＸ８０の金型に約１４
０ｇを充填し、３００Ｋｇ／ｃｔｎ’の圧力で圧縮形成
し、成形体を得たものである。そして、得られた成形体
を、−昼夜、室温で乾燥させた後、電気炉で２℃／ｗｉ
ｎの昇温速度で４００℃まで加熱し、次に。

１２００℃で３時間加熱し成形体を焼結させたものであ
る、このようにして得られた成形体を歯科・用ダイアモ
ンドバーで切削、加工して、固定部材６の上半部８を作
成した。同様にして、前記合成粉末１００ｇを肉径６０
　ｍ　ｍの金型に充填して圧縮成形し、９００℃で仮焼
成して切削加工した後、１２００℃で２時間焼成して固
定部材６の下半部９を作成したものである。

次に、上記上半部８と下半部９とを医療用骨セメントを
用い、骨セメントが外部にはみ出さない様に接着して固
定部材６を形成した。そして、この固定部材６を義肢取
付部材１に骨セメントにより接着固定して第４図に示す
ように義肢取付具１６を形成したものである。この場合
、上記義肢取付部材１の三角柱状の骨髄腔内挿通部２は
一辺８　ｍ　ｍ　、長さ６０ｍｍであって義肢取付部３
は直径１５ｍｍ、長さ５０　ｍ　ｍであって、いずれも
直径３ｍｍの孔部４，５が二個ずつ開設されいている。

また、固定部材６の上半部８の気孔率は３８％、同下半
ｆ１！９の気孔率は４％であった。

また、合成粉末５０ｇに真球状のメチルメタアクリレー
ト樹脂３０ｇをエタノールと共−混合して撹拌し、乾燥
後５０　ｍ　ｍ　Ｘ　５０　ｍ　ｍ　Ｘ１５ｍｍに圧縮
成形した後、上記固定部材６と同様に電気炉で２℃／ｓ
ｉｎの昇温速度で４００℃にまで加熱し、１１００℃で
２時間焼成して成形体を焼結させた。そして、この焼結
体をめのう乳ばちを用いて粉砕し、０．５〜３ｍｍの顆
粒体を得たものである。

（２）動物実験について山羊の大腿骨骨幹部を切断後、骨髄腔１７に上記顆粒体
１５約５ｇを充填し、上記義肢固着部材１を挿入した。

挿入後、固定部材６上部に筋肉を組糸で結びつけ、皮膚
１９を固定部材６下部に縫合し、最後に、義肢固着部材
１下部に円柱状に形成された義肢取付部３だけを脚外部
に露出させた。この状態で経時観察した結果、術後２週
間目で義肢取付部材１は皮膚組織と強固に接着し、感染
症などを含めた炎症は見られず、引っ張っても取れない
状態となり、２６週間経過後も感染等炎症反応等の異常
は認められなった。また、２６週経過後、骨髄腔１７内
への挿入部を取り出して肉眼的に観察しても異常反応は
見られなかった。また、組織学的にも光学ｍ微鏡で薄切
標本を観察した場合には、骨髄腔１７内は新生骨で覆わ
れ、オスチオンの形成も見られ、義肢固着部材の界面で
は、一部に繊維組織が見られたが、はとんどが新生骨で
覆われていた。また、固定部材６は、筋肉組織、皮膚組
織に対して生体親和性に優れており、また、緊密に一体
的に結合していた。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明は、金属材料、セラミックス材料
又はセラミックスがコーティングされた金属材料のいず
れかにより義肢固着部材を形成すると共に多孔質リン酸
カルシウム焼結体により固定部材を形成してこれら義肢
固着部材及び固定部材により義肢取付具を構成し、生体
への義肢装着にあたっては、生体親和性に優れたリン酸
カルシウム頚粒体を骨髄腔内へ充填した後、上記義肢固
着部材を骨髄腔内へ挿入すると共に上記固定部材へ皮膚
及び筋肉組島を縫合固定し、その後、該義肢固着部材へ
義肢を装着するものである。

従って、骨髄腔内へ充填されたリン酸カルシウムは生体
親和性に富むため、上記固定部材と共に骨細胞を活性化
して新生骨を形成する。そして、このような新生骨によ
り上記義肢固着部材は生体の損傷部骨髄腔内において緊
密かつ一体的に骨に１υ定され、該義肢固着部材に適宜
の義肢を装着するものである。

従って、本発明にあっては、従来のように、骨セメント
を使用して義肢を生体に固定する必要が無く、−攬肢装
、Ｉｖ後、数年経過した場合であっても義肢の緩み（ル
ーズニング）は発生しない、また、従来、骨セメントを
使用することなく、義肢を直接に骨幹部に固定した場合
に見られた義肢の緩み（ルーズニング）及び金属材料の
細胞毒性（メタロ−ジス）等の障害の発生も無く、生体
への義肢装着後、数年経過した後、義肢を交換すること
が不要となり、永続的な義肢の装着使用が可能となる。

さらに、／を発明によれば、生体の骨の損傷部位に義肢
取付具を適宜固定して一攬肢を装着できるため、従来の
開所義肢を使用する場合のように、損傷部位のみならず
、その上方の関節部まで含めて外科的な切除を行なう必
要が無くなり、生体の健康な身体部分まで除去してしま
う、という東態を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る義肢取付具を構成する義肢固着部
材を示す斜視図、第２図は本発明に係る義肢取゛付具を
構成する固定部材を示す平面図、第３図は第２図のｍ−
■線断面図、第４図は本発明に係る義肢取付具を示す斜
視図、第５図は未発Ｉ月に係る義肢取付具を多孔質リン
酸カルシウム顆粒体を用いて生体の脚部の骨に固定した
状態を示す断面図、第６図は従来使用されていた関節義
肢を示す断面図、第７図は従来使用されていた内部関ｆ
！ｌＹ義肢を示す斜視図である。１・・・義肢固着部材２・・・骨髄腔内挿通部３・・・義肢取付部６・・・固定部材１５・・・多孔質リン酸カルシウム顆粒体１８・・・筋
肉１９・・・皮膚特許出願人　　住友セメント株式会社代　　理　　人　　　弁理士　　土　　橋　皓゛第１図第　２１！１第　４ｍ第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）金属材料、セラミックス材料又はセラミックスが
コーティングされた金属材料のいずれかから成る義肢固
着部材と多孔質リン酸カルシウム焼結体から成る固定部
材とを有することを特徴とする義肢取付具。
（２）上記義肢固着部材は略棒状に形成され、骨髄腔内
挿通部と義肢取付部とを有することを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の義肢取付具。
（３）上記固定部材は略半球状に形成されていると共に
上記義肢固着部材が貫通して装着される孔部が中心部に
設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
又は第２項のいずれかに記載の義肢取付具。
（４）生体の骨髄腔内に多孔質リン酸カルシウム顆粒体
を充填した後、金属材料、セラミックス材料又はセラミ
ックスがコーティングされた金属材料のいずれかから成
る義肢固着部材を骨髄腔内へ挿入固定すると共に多孔質
リン酸カルシウム焼結体から成る固定部材に生体の皮膚
及び筋肉を縫合固定した後、上記義肢固着部材へ義肢を
取付固定する義肢取付方法。