JP2006175210A - 膝人工関節 - Google Patents

Abstract

【課題】脛骨に相当の損傷を与えることなく設置および交換が可能な、膝人工関節に用いられる脛骨コンポーネントを得る。
【解決手段】膝人工関節に用いられる脛骨コンポーネント１０は、脛骨基部１４と楔形の竜骨１６により構成される。竜骨は脛骨基部に着脱自在に取付けられる。脛骨基部は固定式または可動式である耐久コンポーネントを支持するための上面１８と、脛骨基部と竜骨が互いに結合したとき竜骨の上面に位置する下面２０とを有する。この脛骨コンポーネントを有する膝人工関節と、システムもまた示される。
【選択図】図１

Description

この発明は膝人工関節に関し、より詳しくは、膝人工関節に用いられる脛骨コンポーネントに関する。

板状もしくは楯状の脛骨基部と定着部材を有する脛骨コンポーネントを設けることが米国特許第６２５８１２７号明細書により知られている。定着部材は平坦であるが、定着板へ脛骨基部が接続することを可能にする螺子穴が設けられている。
米国特許第６２５８１２７号明細書

米国特許第６２５８１２７号明細書に記載の機器における１つめの問題は、定着板の末端部が、処置済みの脛骨包へ強制的に挿入される板を意図して、鋭利な端部となっていることである。手術により多大な注意が払われなければ、結果として、移植中に脛骨が割れてしまうことになる。

既知のすべての脛骨コンポーネントにおける更なる問題は、例えば交換が必要なときの、脛骨基部とステムあるいは竜骨を除去することの困難さにある。脛骨基部は、一般的にはステムあるいは定着部材から脛骨基部を鋸で切取ることにより除去される。その結果、チタニウム合金あるいはコバルト−クロム合金の欠片や切りくずが手術中に体内へ侵入してしまう。

一旦、脛骨基部が除去されると、ステムあるいは竜骨を除去することは極端に困難であり、かつ時間がかかる。そして時には脛骨周辺の骨へ相当の損傷を与える。米国特許第６２５８１２７号明細書で提案されている構成である、楯状の定着部材を使用する場合ですら、定着部材と対向する側に切断面を設けることは非常に問題が多い。切断面は交差しており、そのため、定着部材が脛骨から単純に持ち上げられることになる。

本発明における第１の特徴によれば、膝人工関節のための脛骨コンポーネントが示されており、脛骨コンポーネントは脛骨基部と楔形の竜骨とから構成される。竜骨は、脛骨基部に着脱可能なように接合できる。脛骨基部は、固定式あるいは可動式の耐久コンポーネントを支持するための上面と、脛骨基部と竜骨が互いに接合されるときに竜骨の上面に空間を置いて位置する下面とを有する。

発明の第２の特徴によると、発明の第１の特徴に適合した脛骨コンポーネントを有する膝人工関節が示される。

発明の第３の特徴によると、セメントレス脛骨コンポーネントに用いられる、脛骨コンポーネントが示される。脛骨コンポーネントは脛骨基部と、脛骨へ脛骨基部を接続するための楔形の竜骨とから構成される。脛骨基部の少なくとも一部は、脛骨基部への脛骨の成長と固定を促進するための生体適合物質によるコーティングを有する。

発明の第４の特徴によると、膝人工関節に用いられる脛骨コンポーネントが示される。脛骨コンポーネントは脛骨基部と、脛骨へ脛骨基部を固定する竜骨とから構成される。竜骨は、ピラミッド型であり、Ｖ字型もしくは実質的にＶ字型である水平断面形状を有する。

発明の第５の特徴によると、膝人工関節に用いられる組立て式脛骨コンポーネントシステムが示される。前記システムは一または二以上の脛骨基部と、脛骨基部へ着脱可能に接合される二以上の楔形である竜骨とから構成される。脛骨基部と竜骨は大きさが相違し、それぞれの脛骨基部と竜骨は手術時に選択可能である。

発明の第６の特徴によると、脛骨コンポーネントに用いられる竜骨が示される。竜骨は、楔形であり、脛骨コンポーネントの脛骨基部へ着脱可能に接合される。

本発明によれば、脛骨に相当の損傷を与えることなく設置および交換が可能な、膝人工関節に用いられる脛骨コンポーネントを得る。

本発明は、添付した図を参照して、例示という方法でのみ、詳細に記述される。

初めに図１から図９を参照すると、膝人工関節１２に用いられる脛骨コンポーネント１０が示される。脛骨コンポーネント１０は適切な生体適合性物質によって形成され、脛骨基部１４と竜骨１６を備える。脛骨基部１４と竜骨１６は、好ましくはチタン合金、コバルト−クロム合金、またはその他適切な生体適合性物質によって形成される。脛骨基部１４は上面１８と下面２０を有する。

脛骨基部１４の上面１８には、２つの直立した突起２２が配設される。突起２２は、意匠と機能においてイギリス特許出願公開第２３４５４４６号明細書に記載されているものと類似し、膝人工関節１２を構成する完全可動式半月板コンポーネント（図示しない）と協働する。しかしながら、脛骨基部１４の上面１８は、いかなる固定式あるいは可動式耐久コンポーネントとも協働するに適した改良を包含しうる。

脛骨基部１４の下面２０には、接続凸部２４と、下面２０から突出した２つの突起２６が配設される。接続凸部２４と突起２６は脛骨基部１４の一部として一体的に形成される。

接続凸部２４は円錐台部２８を有する。円錐台部２８は脛骨基部１４の下面２０から末端部に向かって、外見上先細りとなる。円錐台部２８は脛骨基部１４の下面２０と接触しない。

円錐台部２８の傾斜角度は６度、あるいは実質的に６度である。しかし、必要とされる固定接合器の構成を可能にする他の適切な角度も取りうる。接続凸部２４は、脛骨基部１４の対称軸１４ａの図において前後に延びる平面が、接続凸部２４を二等分あるいは実質的に二等分するような位置に配される。

２つの突起２６は接続凸部２４よりも小さく、円筒形あるいは実質的に円筒形である。２つの突起２６は互いに接続凸部２４に対して対称あるいは実質的に対称の関係にある場所に位置し、脛骨基部１４の端部３０と前後に延びる対称な平面との間の半ばに位置する。

竜骨１６は全体として楔形であり、デルタ字形状であるとの一般的な印象を与える。特に、竜骨１６はピラミッドを逆さにした形状であるが、図６と７から最も良く認識されうるように、Ｖ字型あるいは実質的にＶ字型の側断面を有する。竜骨１６の凸部１７は、鉛直あるいは実質的な鉛直から頂上に向けて５度、あるいは実質的に５度傾斜している。しかしながら、竜骨１６に要求される長さによって変更されうる。

全体として凸面を形成する２つの前面１６ａと、全体として凹面を形成する２つの後面１６ｂとから竜骨１６が形成されているため、側面１６ａ、１６ｂに沿って切断するときに、側面１６ａ、１６ｂが交差する縁３２で下部からの切断がなされうる。

さらに、竜骨１６は、全体として腎臓形状をした脛骨基部１４の下に容易に収納され、同時に、脛骨基部に近い脛骨の中にいっそう快適に受け止められる。このことが、過度の弱体化を引き起こさず、重要な接触部位が主骨と共に維持されることを可能にし、このように、竜骨の最適な骨固定を可能にする。

竜骨１６の上面３８には、接続凸部２４を受容するために実質的に相補的に成形された形状であるソケット３４が設けられる。接続凸部２４と同様に、ソケット３４は、竜骨１６の前後に延びる対称面１６ｃがソケット３４を二等分あるいは実質的に二等分するように位置する。

ソケット３４は６度あるいは実質的に６度の傾斜を有する円錐台形である。いいかえると、しかしながら、必要な固定接合器の構成を可能にする、いかなる適した傾斜角度も、利用されうる。ソケット３４の深さは、脛骨基部１４の接続凸部２４がその中に受け止められたときに、下面３６に接することはない程度である。

竜骨１６の上面３８にもまた、脛骨基部１４の突起２６を受けるために、相補的あるいは実質的に相補的な形状である突起開口４０が設けられる。突起開口４０の深さは、突起開口の底面３６に突起２６が触れることを防ぐに十分である。

少なくとも脛骨基部１４の下面２０は、生体適合性物質によるコーティング４２を有する。生体適合性物質によるコーティング４２は、好ましくは、チタニウムおよびハイドロキシアパタイトのプラズマ噴射により形成される。生体適合性コーティング４２は下面２０を覆う。

竜骨１６もまた、生体適合性物質によるコーティング４３を有しても良い。この場合、生体適合性物質によるコーティング４３は、少なくとも２つの面１６ａおよび１６ｂに設けられるべきである。好ましくは、生体適合性物質は凸部１７、縁３２、および上面３８には設けられない。竜骨１６を除去する困難性が増大するためである。

使用中に、一旦、大腿骨の末端部に近接した脛骨関節包が切除されると、脛骨の切除された末端部には、堅い締まり嵌めとして脛骨コンポーネント１０の竜骨１６を受けるための穴が開け広げられる。

脛骨基部１４は竜骨１６の上に配設され、接続凸部２４と突起２６はソケット３４と突起開口４０にそれぞれ差し込まれる。接続凸部２４は、脛骨基部１４と竜骨１６との締まり嵌めが達成されるまで、ソケット３４へ圧入される。図１と図２に最も良く示されるように、この状況の下では、脛骨基部１４の下面２０と竜骨１６の上面３８との間には間隙部４４が設けられる。接続凸部２４はソケット３４の底面３６に接しないため、脛骨基部１４と竜骨１６との間には遊びは生じない。

組み立てられた脛骨コンポーネント１０は、切除済みの脛骨に配設され、竜骨１６は上面３８が周囲の骨よりもわずかに陥没するように挿入される。

脛骨基部１４の下面２０と竜骨１６の上面３８との間にある間隙部４４は、約１．５ｍｍから２ｍｍである。しかしながら、間隙部４４に用いられうる外科用鋸の刃を用いるのに適したいかなる間隔でもよい。

従って、脛骨基部１４に加えられる負荷は、脛骨に直接伝えられる。

脛骨基部１４の突起２６は負荷に耐えるものではなく、突起開口４０に嵌合したときには、竜骨１６に伴う脛骨基部１４の回転を単に制限もしくは妨げるものである。

脛骨コンポーネント１０の下面２０上および竜骨１６の側面１６ａ、１６ｂ上の生体適合性物質は、脛骨コンポーネント１０の表面に主骨が同化すること、そしてそれにより脛骨へ脛骨コンポーネント１０が固定されることを促進する。

上記の脛骨コンポーネント１０と結合する、膝人工関節の大腿骨コンポーネント、半月板コンポーネント、固定式もしくは可動式耐久コンポーネントは良く知られており、通常の方法で適合される。従って、詳細な記述は省略する。

交換が必要な場合には、脛骨基部１４は竜骨１６から除去されうる。脛骨基部１４の下面２０は竜骨１６の上面３８から間隔をあけているので、溝４６は突起２６と接続凸部２４の間に設けられ、主骨は溝４６へ成長しうる。外科切断器具が挿入されるために、脛骨基部１４と竜骨１６の間に間隙部４４を位置させることは、このように比較的に容易なことである。脛骨基部１４と竜骨１６との間にある間隙部４４は、隙間に成長した主骨を容易に切断しうる切断ガイドとして働くだけでなく、脛骨基部を支持する脛骨の後部の一部を前部から切除することを可能にするものである。

原則として必要でないが、脛骨基部１４の突起２６と接続凸部２４は両方共あるいは一方が切断されうる。一般的な脛骨コンポーネントから脛骨基部を分離することと比較して、除去されなければならない合成物質が極端に減少したため、あるいはまったくなくなったため、もし除去されないとしても、切断行為の結果として体内にもたらされる廃棄物の量は極端に減少する。

一旦、十分な量の骨が、脛骨基部１４あるいは脛骨基部１４と竜骨１６の溝４６から除去されると、外科用鑿が竜骨１６から脛骨基部１４を持ち上げるために挿入されうる。

脛骨基部１４の除去によって露出した竜骨１６の上面３８に、脛骨の上方向に全体として延びる切断面は、竜骨１６の側面１６ａ、１６ｂに沿って形成されうる。竜骨１６はピラミッド形状であるため、竜骨１６の側面１６ａ、１６ｂと平行である切断面は交差し、竜骨１６は下部が切り離されることになり、こうして脛骨から容易に除去可能となる。

手術後の交換に加えて手術前および手術中の選択が可能となるように、組立て式脛骨コンポーネントシステムの一部として脛骨コンポーネントは供給される。本システムは、一または二以上の大きさを有する脛骨基部と、二以上の大きさを有する竜骨で構成される。これらは、上述したように、脛骨基部へ着脱可能なように接続できる。

脛骨基部と竜骨は、異なったタイプの骨構造に適合し、異なった状況に適応するために、さまざまな寸法からなる。例えば、ゆるくなった竜骨を修正するために交換が必要になったとする。この場合、既存の竜骨を除去しようとするときに骨に広範囲の障害を与えることなく、より大きい竜骨が差し込まれる。新たな骨固定は、一般に用いられている、長い更新用ステムにかならずしも頼ることなく成し遂げられうる。

接続凸部や突起が脛骨基部の下面に形成されると記され、そして、ソケットや突起開口が竜骨の上面に形成されると記されているが、接続凸部および突起あるいはどちらか一方は竜骨に形成されうるし、ソケットおよび突起開口あるいはどちらか一方は脛骨基部に形成されうる。

図１０と図１１を参照すると、脛骨コンポーネントの第２の実施形態が示されている。同じ参照文は同じ部品に当てはまり、更なる記述は省略される。

本実施形態では、脛骨基部１４’の下面２０’上の接続凸部２４’は、脛骨基部１４’の上面１８’と接続凸部２４’の末端部５０に開口する、同軸の貫通穴４８を有する。竜骨１６’の上面３８’に設けられ、締まり嵌めるように接続凸部２４’を受けるための上述したような形状であるソケット３４’もまた、螺子が切られた開口部５２を底面５４に有する。典型的には耐震性の螺子留具５６は、このように脛骨基部１４’の同軸貫通穴４８に受容可能であって、かつソケット３４’の底面５４に配された開口５２に係合可能であり、それにより、安全にかつ着脱可能に脛骨基部１４’と竜骨１６’へ結合する。この構成は接続凸部２４’とソケット３４’の間に緩みが発生する危険性を最小限にする。

さらに、典型的には耐震性の螺子留具５８は脛骨基部１４’の下面２０’に形成された回転防止突起２６’に受容可能である。螺子留具５８は竜骨１６’の上面３８’に設けられた突起開口４０’の底に形成された螺子穴６０へ着脱可能なように係合可能である。

主螺子留具５６を有することのみを選択して、螺子留具５８は用いられないこともある。

この実施形態では、脛骨基部を除去するときには、螺子留具は標準的な外科手術道具を用いてはじめに緩められそして除去される。上述した順序は竜骨および脛骨から脛骨基部を引き離すために利用される。

図１２を参照すると、脛骨コンポーネントの第３の実施形態が示されている。再び、同じ参照文は同じ部品に当てはまり、更なる記述は省略される。

この実施形態では、接続凸部２４”は竜骨１６”の上面３８”に設けられ、上述したように、接続凸部２４”を締まり嵌めするように受け入れる形状であるソケット３４”は、脛骨基部１４”の下面２０”に設けられる。接続凸部２４”はその突端５０’に隣接した溝６２と共に形成される。好ましくは、溝６２は連続している。

貫通穴６４は、脛骨基部１４”の前端部６６に開口してソケット３４”に貫通するように形成される。貫通穴６４は、典型的には耐震性の螺子留具６８が脛骨基部１４”へ挿入されうるように螺子が切られる。ソケット３４”に接続凸部２４”が受け止められると、螺子留具６８は接続凸部２４”の溝６２へ突出し、このようにして、螺子留具６８をまず始めに除去することなくして、脛骨基部１４”と竜骨１６”が分離することを防止する。

脛骨基部１４”の前端部６６に貫通穴６４を設けることにより、螺子留具６８へのアクセスが単純化される。

上述の脛骨コンポーネントはセメントレス膝人工関節の一部として用いられることを意図している。しかしながら、脛骨コンポーネントはどんな形状の膝人工関節の一部としても用いられうる。竜骨がセメントで固定される状況では、生体適合物質によるコーティングは一般的に省かれる。

竜骨はピラミッド型であるが、他の多面体形状もまた、必要な下部切除を可能とすることにより適合可能となる。

竜骨のすべての外部表面は、生体適合物質のコーティングを有しうる。

脛骨基部の下部表面に対する生体適合コーティングは、脛骨コンポーネントの下面の一部を覆うだけでもよい。例えば、生体適合コーティングは、すべての下面を覆う代わりに、竜骨の上面形状の外縁に形成されてもよい。この場合、生体適合コーティングは、脛骨基部の下面の周縁と竜骨の上面形状の外縁との間に設けられる。

一または二以上の回転防止突起が設けられうる。従って、同数の突起開口が設けられる。

上述の実施形態は例示のみの手法により与えられ、更なる改良は、従属請求項により定義された発明の技術的範囲から外れない技術に熟練した人にとって明らかである。

本発明の第１、第３、および第４の特徴に従った、膝人工関節に用いられる脛骨コンポーネントの第１の実施形態の背面図である。 図１に示された脛骨コンポーネントの側面図である。 図１に示された脛骨コンポーネントの脛骨基部の背面図である。 脛骨基部の上面図である。 脛骨基部の底面図である。 図１に示された脛骨コンポーネントの竜骨を下から見た斜視図である。 竜骨の上面図である。 竜骨の正面図である。 竜骨の側面図である。 本発明の第１、第３、および第４の特徴に従った、脛骨コンポーネントの第２の実施形態であり、図１と同様な背面図である。 図１０で示した脛骨コンポーネントにおけるＡ−Ａ断面での断面図である。 本発明の第１、第３、および第４の特徴に従った、脛骨コンポーネントの第３の実施形態を下方から見た斜視図である。

符号の説明

１０ 脛骨コンポーネント
１４ 脛骨基部
１６ 竜骨
２４ 接続凸部
２６ 突起
４２ 生体適合性コーティング
４４ 間隙部

Claims (22)

1. 脛骨基部と、前記脛骨基部に着脱可能に接合され、楔形を有する竜骨とを備え、前記脛骨基部は、少なくとも１つの固定式もしくは可動式耐久コンポーネントを支持する上面と、前記脛骨基部と前記竜骨が互いに係合するときに前記竜骨の上面から離間する下面を有する、膝人工関節に用いられる脛骨コンポーネント。
2. 一以上の間隙部が前記脛骨基部の下面と前記竜骨の上面との間の空間によって形成される請求項１に記載の脛骨コンポーネント。
3. 前記脛骨基部の下面が生体適合性物質によるコーティングを有する請求項１に記載の脛骨コンポーネント。
4. 前記脛骨基部の上面が完全可動式半月板コンポーネントを支持するように構成される請求項１に記載の脛骨コンポーネント。
5. 前記竜骨の少なくとも一部が生体適合性物質によるコーティングを有する請求項１に記載の脛骨コンポーネント。
6. 前記脛骨基部の下面または前記竜骨の上面に設けられる接続凸部と、前記竜骨の上面または前記脛骨基部の下面に設けられ、実質的に相補的な形状であるソケットとをさらに備え、前記接続凸部は、前記接続基部と前記竜骨を接続するために前記ソケットに受容可能である、請求項１に記載の脛骨コンポーネント。
7. 前記接続凸部は、前記脛骨基部の下面が前記竜骨の上面と空間をおいて保持される前記ソケットに、締まり嵌めするような形状である請求項６に記載の脛骨コンポーネント。
8. 前記接続凸部と前記ソケットは相補的な円錐台形状を有する請求項６に記載の脛骨コンポーネント。
9. 前記接続凸部は、前記脛骨基部または前記竜骨を対称に分ける平面上に位置する、あるいは実質上位置する請求項６に記載の脛骨コンポーネント。
10. 前記竜骨へ前記脛骨基部を留めつける耐震螺子留具をさらに備える請求項６に記載の脛骨コンポーネント。
11. 前記螺子留具は前記突起と前記ソケットに受容可能である請求項１０に記載の脛骨コンポーネント。
12. 前記螺子留具は、前記脛骨基部の縁に受容可能であり、前記接続凸部に係合可能である請求項１０に記載の脛骨コンポーネント。
13. 前記脛骨基部の下面あるいは前記竜骨の上面に設けられる、一または二以上の突起と、前記竜骨の上面あるいは前記脛骨基部の下面に設けられる、前記突起に嵌合する形状を有する突起開口とをさらに備え、それぞれの前記突起は、それぞれの前記突起開口に嵌合し、前記脛骨基部と前記竜骨が回転することを妨げ、あるいは制限する請求項６に記載の脛骨コンポーネント。
14. ２つの前記突起が設けられ、それぞれの前記突起は前記接続凸部または前記ソケットと、前記脛骨基部あるいは前記竜骨の端部との間に位置する請求項１３に記載の脛骨コンポーネント。
15. 前記竜骨がΔ字型である請求項１に記載の脛骨コンポーネント。
16. 前記竜骨が多面体である請求項１に記載の脛骨コンポーネント。
17. 前記竜骨はピラミッド形状であって、Ｖ字型あるいは実質的にＶ字型の水平方向断面形状を有する請求項１に記載の脛骨コンポーネント。
18. 請求項１に記載の脛骨コンポーネントを有する膝人工関節。
19. 脛骨基部と、脛骨へ前記脛骨基部を接続するための、楔形である竜骨とを備え、前記脛骨基部の少なくとも一部は、前記脛骨基部への前記脛骨の固定および成長を促進する生体適合物質によるコーティングを有する、セメントレス膝人工関節に用いられる脛骨コンポーネント。
20. 脛骨基部と、脛骨へ前記脛骨基部を固定するための竜骨とを備え、前記竜骨は、ピラミッド型であり、Ｖ字型もしくは実質上Ｖ字型である側断面形状を有する、膝人工関節に用いられる脛骨コンポーネント。
21. 一または二以上の脛骨基部と、脛骨基部へ着脱可能に接続される、二以上の楔形を有する竜骨とを備え、複数の前記脛骨基部および複数の前記竜骨はそれぞれ大きさが相違し、それぞれの前記脛骨基部と竜骨は手術中に選択可能である、膝人工関節に用いられる組立式脛骨コンポーネントシステム。
22. 脛骨コンポーネントのための竜骨であって、楔形であり、前記脛骨コンポーネントの脛骨基部へ着脱自在に接続される竜骨。
    
    

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