JP2009530021A - 多数のベアリング要素のための寛骨臼カップ組立体 - Google Patents

Abstract

本発明は、多数のベアリングリップ（３２，１１０，２１２，３１０，３５４）と共に利用するためのモジュール式寛骨臼カップ組立体（１０，１００，２００，３００，５００）に関する。寛骨臼カップ組立体は、テーパ状の内壁（２８）及び２つの周囲に配置された溝部（２４，２６）を有しているシェル（１２）を含んでいる。シェル（１２）は、ポリエチレン製ライナ、セラミック製ライナ、金属製ライナ、及び他のタイプのライナと共に利用可能とされる。

Description

［関連出願の相互参照］
本出願は、２００６年３月２０日出願の米国仮特許出願第６０／７８３，９３７号に基づく優先権を主張するものである。参照によって、当該米国仮特許出願の全体が本出願に組み込まれている。

本出願は、寛骨臼カップ、より具体的には多数のベアリング要素と共に利用するための寛骨臼カップに関する。

股関節形成術においては、様々なベアリング要素が移植用寛骨臼カップ部のために利用されている。一般に、ベアリング要素は、手術を実施する前に外科医によって選定される。しかしながら、移植部位が手術され、移植部位における状態が評価されて初めて、ベアリング要素が最終的に選定される場合がある。従って、多数のベアリングライナ（bearing liner）を受け入れる寛骨臼シェルを利用することによって、外科医が必要に応じて初期評価を修正可能となる点において優位である。

多数のベアリングライナを受け入れる寛骨臼シェルは、欧州では１９８０年代初頭から利用されている。一般に、外側シェルは、テーパ状の硬質又は軟質のベアリングが挿入可能なテーパ状の内側形状を特徴とする。このような場合には、軟質のベアリングの厚さ、ロックの一体性、及び摩耗性能は、両方のベアリングを収容するように適合されている。

最近では、アメリカ国ミシガン州カラマズーのＳｔｒｙｋｅｒ社は、完全に金属に覆われたセラミック製インサートを受容し、テーパ形状を利用したロック接続によって保持される寛骨臼カップを開発した。シェルは、内側のテーパ状部分に沿って中央に配置された円周状のビードを介してロックされるポリエチレン製インサートも受容可能とされ、シェルとライナとを整合する４つの特徴によって回転方向に対して安定的である。

多数のベアリングと共に利用するための寛骨臼カップ組立体は、多用途で利用可能なシェルを１つ製造すれば良いので、製造の観点から理想的である。このことが、製造すべきシェルの容積を高め、全体的な製造コストを低減させる。さらに、単一のシェルを製造することによって、流通コストが低減される。

多数のベアリングと共に利用するための寛骨臼カップ組立体は、外科医の自由度が高められ、且つ手術に要する総時間が低減されるので、調整の観点から理想的である。第一に、寛骨臼カップ組立体が外科医の作業に対する適応性を高めるので、外科医が人工股関節を容易に調整可能となる。例えば、最初の人工股関節がポリエチレン製ライナを有している場合には、外科医は、シェルを変更することなく、容易にセラミック製ライナ又は金属製ライナに交換することができる。第二に、寛骨臼カップ組立体はシェルを取り外す必要がないので、手術に要する総時間が低減される。一般に、取り付けられたシェルは、取り除くことが困難であり且つ時間を要し、内側に成長した骨（ingrown bone）によって囲まれる。さらに、取り付けられたシェルを取り外すことによって、重要な骨が失われてしまう。シェルを取り外す段階が無くなることによって、外科医は少ない時間且つ少ない労力で調整を完了させることができるので、結果的に患者に外傷を負わせることが少なくなる。

ポリエチレン製ライナと寛骨臼シェルとの間における微細運動は、ポリエチレン屑を発生させるので望ましくない。従来のポリエチレン製ベアリングロック機構は、ライナとシェルとの間において最小の微細運動が生じるように構成されていた。しかしながら、これらの機構は、ライナを挿入するために、過度な挿入動作力を必要とした。高い挿入力は、外科医がライナを挿入するための労力を大きくするので望ましくない。

従来、セラミック製ライナの製造業者は、応力感度が高い材料であることを理由としてセラミック製ライナを再挿入しないように忠告している。不適切な応力が作用すると、材料は粉々になるか又は破損する。しかしながら、様々な理由によって、ライナを取り外し且つ再挿入することが望ましい場合がある。例えば、外科医が取り付けの際にセラミック製ライナを取り外し、シェルの位置を変更し、ライナを再取り付けしたいと思う場合である。セラミック製ライナの製造業者はこのようなことをしないように忠告しているので、外科医は、セラミック製ライナの取り付けの際に調整をする場合に大きなリスクを背負うことになる。

多数のベアリングと共に利用するための寛骨臼カップ組立体が属する技術分野では、上記問題点を克服した寛骨臼カップ組立体が求められている。

本発明は、寛骨臼カップ組立体に関する。寛骨臼カップ組立体は、シェル及びライナを含んでいる。シェルは、内面及び外面を有している。内面は、第１の溝部、第２の溝部、及びテーパ状の内壁を有している。ライナは、シェルの内面内部に係合するように適合されている。ライナは、高分子化合物製ライナ、セラミック製ライナ、及び金属製ライナから成るグループから選定される。高分子化合物製ライナは、内側部分及び外側部分を有している。外側部分は、第１の膨出部及び第２の膨出部を含んでいる。セラミック製ライナは、バンドを含み、金属製ライナは、テーパ状の外側部分を含んでいる。

本発明の一の実施例では、高分子化合物製ライナは、架橋されたポリエチレン製ライナ及び従来のポリエチレン製ライナから成るグループから選定される。

本発明の他の実施例では、ライナは回転防止タブを含み、シェルは少なくとも１つのスカロップを含んでいる。スカロップは、回転防止タブを受容する大きさとされる。

本発明のさらなる他の実施例では、シェルは工具挿入用穴を含んでいる。工具挿入用穴は、シェルを取り付けるための工具と連携して利用される場合がある。

本発明のさらにさらなる他の実施例では、シェルの内面は鏡面加工されている。内面の表面粗さは、約１／１６マイクロインチ、好ましくは約１／８マイクロインチである。鏡面加工された表面は、シェルとライナとの間において微細運動が生じた場合における高分子化合物屑を低減させることができる。

本発明の他の実施例では、シェルは、チタン、コバルトクロム、及びステンレス鋼から成るグループから選定される。

本発明のさらなる他の実施例では、シェルは、少なくとも１つの固定用穴をさらに備えている。固定用穴は、シェルを骨に取り付けるために１つ以上の固定装置を受容するように適合されている。

本発明のさらにさらなる他の実施例では、シェルの外面が多孔質コーティングされている。多孔質コーティングは、骨の内部成長を考慮している。

本発明の他の実施例では、バンドはテーパ状とされる。バンドは、約２°〜約３６°、好ましくは約１８°のテーパ状とされる。

本発明のさらなる他の実施例では、テーパ状の内壁、バンド、又はテーパ状の外側部分は、機能強化された表面を含んでいる。機能強化された表面は、アクメ式階段状面、逆階段状面、及び所定の表面粗さを有している表面から成るグループから選定される。機能強化された表面は。ライナのロック機能を高める。

本発明のさらにさらなる他の実施例では、寛骨臼カップ組立体は、拘束されたベアリングライナを有している。ライナは、例えば金属製ロックリング又は環状フランジのロック機能を利用する。

寛骨臼カップ組立体は、ベアリング面を有する構成部材及び捕捉機構を含むツーピース構造のライナを有している。捕捉機構は、ヒップリダクション（hip reduction）の後にシェル内にロックされる。

本発明の他の実施例では、ライナは、拘束されたライナ、中立ライナ、前傾ライナ、リップベアリングライナ、又は側方ベアリングライナから成るグループから選定される。

本発明のさらにさらなる他の実施例では、寛骨臼カップ組立体は、ライナに取り付けられた取り付け工具をさらに備えている。取り付け工具は、金属又はプラスチックから成る。

本発明の特定の実施例では、本発明は、多数のベアリングライナと共に利用するためのモジュール式寛骨臼カップ組立体である。寛骨臼カップ組立体は、内壁、２つの環状溝部、及び複数の回転防止タブを有するシェルを含んでいる。シェルは、ポリエチレン製ライナ、セラミック製ライナ、金属製ライナ、及び他のタイプのライナと共に利用可能とされる。セラミック製ライナの場合には、バンドがライナに取り付けられている。セラミック製ライナのバンドによって、シェルは、高価な専用設計されたライナを必要とせず、市販のライナと共に利用可能となる。

本発明のさらなる他の実施例では、シェルは、表面及び頂点を有している。中心軸線は、頂点を通過して延在している。線分は、内面が下方の溝部と交わる部位から中心軸線がシェルの表面を通過して延在する平面によって規定される平面と交わる部位に至るまで延在している。中心軸線と線分とが形成する角度の範囲は、約１０°〜約８０°である。他の実施例では、角度の範囲は、約４０°〜約７０°である。

本発明の他の実施例では、第１の溝部及び第２の溝部は、第１の距離で離隔されている。第１の距離の範囲は、約１ｍｍ〜約２０ｍｍである。他の実施例では、第１の距離の範囲は、約２ｍｍ〜約４ｍｍである。

本発明のさらなる他の実施例では、バンドは、内面と、第２の距離で内面から離隔されている外面とを有している。第２の距離は、約０．５ｍｍ〜約３０ｍｍの範囲で変化する。他の実施例では、第２の距離の範囲は、約０．５ｍｍ〜約１０ｍｍである。

本発明は、ライナの環状の膨出部又はリブを受容する２つの溝部又は空洞部を有している点において優位である。溝部は、シェルの内部を中心として完全に延在していてもいなくても良い。２つのリブ又は溝部を利用することは、効果的なライナの押込み及び押出しが、制御可能とされ、これら４つの部位の許容誤差及び大きさ、並びにシェルとライナとの干渉を調整することによって最適化されるので重要である。このように、寛骨臼カップ組立体は、外科医が容易にライナを手動で押込み可能であるが、ライナが工具を利用することなくシェルから外れないように構成されている。

バンドによって、セラミック製ライナは、相互動作的に必要な場合に再挿入可能となる。さらには、バンドは、ライナを中心として力分布を改善し、特に組立ミスがあった場合にライナがバラバラになる可能性を著しく低減する。

本発明のさらなる応用領域は、以下の発明の詳細な説明を参照すれば明らかになる。詳細な説明及び図面は、本発明の好ましい実施例を示す一方で、図解することのみを目的とし、本発明の技術的範囲を限定する訳ではない。

本発明は、発明の詳細な説明及び添付図面を参照することによって完全に理解することができる。

以下に示す本発明の好ましい実施例の説明は、単なる例示にすぎず、本発明、本発明の用途、及び本発明の利用について限定するものではない。

図１及び図２は、寛骨臼カップ組立体１０を表わす。寛骨臼カップ組立体１０は、シェル１２を含んでいる。シェル１２は、例えば第１のライナ３２のような多数のベアリングライナと共に利用するのに適している。第１のライナ３２は、任意の数のライナから成るが、図１及び図２に表わす実施例では高分子化合物製ライナとされる。第１のライナ３２は、例えば架橋ポリエチレン製ライナ又は従来型のポリエチレン製ライナであっても良い。第１のライナ３２は、回転防止タブ３３（anti-rotation tab）を含んでいる。シェル１２には、シェルに挿入するための工具（図示しない）を受容するために利用される工具挿入用穴３８が形成されている。図示の実施例では、工具挿入用穴３８にはネジが切られている。

図３に表わすように、シェル１２には内面１４が形成されている。内面１４は、図３に表わす実施例では凹状とされるが、他の形状であっても良い。幾つかの実施例では、内面１４は鏡面仕上げされている場合がある。内面の粗さは、例えば約１マイクロインチ〜約１６マイクロインチとされる。図示の実施例における内面の粗さは、約８マイクロインチ〜約１６マイクロインチである。幾つかの実施例では、内面の粗さは、約１マイクロインチ〜約８マイクロインチである。高分子化合物製ライナからの破片（debris）の発生が、鏡面仕上げされた内面１４によって著しく低減されるか、又は防止される。

図３に表わす実施例におけるシェル１２は金属製であるが、当業者にとって、他の材料で製造されたシェルあっても同様に利用可能であることは言うまでもない。例えば、シェル１２は、チタン、コバルトクロム、ステンレス鋼や他の生体適合性を有する材料によって製造されている場合がある。

シェル１２には、フェース５４と回転防止タブ３３を受容するスカロップ１６とが形成されている。図３に表わす実施例では、より高い微小安定性（microstability）を達成するために、シェル１２には、１２個のスカロップが形成されており、第１のライナ３２には、これらスカロップに対応する１２個の回転防止タブ３３が設けられている。各スカロップ１６は、シェル１２の内壁２８にリップ又は棚状部１８を形成する。シェル１２には、内壁２８の周囲又は周縁に延在する環状溝部２０が形成されている。シェル１２には、切欠部２２も形成されている。てこを利用した工具は、切欠部２２によって寛骨臼カップ組立体のライナ部分に接近することができる。

幾つかの実施例では、シェル１２には、１つ以上の固定用穴４０が形成されている。ネジ、モジュール式ペグ、又は他の固定装置（図示しない）が、シェル１２を骨に取り付けるために固定用穴４０を通じて挿入可能とされる。さらに、幾つかの実施例では、シェルの外面が多孔質コーティング（porous coating）されている場合がある。例えば、シェル１２の外面には、焼結金属コーティング、蒸着金属コーティング、溶射金属コーティング、又は化学エッチングがなされている。多孔質コーティングによって、骨がシェル１２内部に向かって成長可能となる。

シェル１２には、第１の溝部２４及び第２の溝部２６が形成されている。代替的には、第１の溝部２４及び第２の溝部２６は、凹所又は空洞とされる。第１の溝部２４及び第２の溝部２６は、シェル１２の内部３０を中心として完全に延在している場合もあれば、延在していない場合もある。従って、第１の溝部２４及び第２の溝部２６は、環状リングとして形成され、“Ｃ”字状の形状とされ、周縁を中心として断続的に離間され、半球状の形状とされるか、又は他の形状とされる場合もある。図４に表わすように、第１の溝部２４及び第２の溝部２６それぞれは、第１のライナ３２の第１の膨出部３４及び第２の膨出部３６それぞれを受容する。第１の膨出部３４は、代替的に第１の挿入部材又は第１のリブと呼称され、第２の膨出部３６は、代替的に第２の挿入部材又は第２のリブと呼称される。金属製ライナ又はセラミック製ライナの場合には、第１の膨出部３４及び第２の膨出部３６は、例えば割りリング若しくはバネのような独立した構成部材とされるか、又はライナの外面に成形されている。

２つの膨出部及び２つの溝部の許容誤差及び寸法を調整することによって、第１のライナ３２の圧入及び取り外しが効果的に制御可能とされるので、２つの突出部及び２つの溝部の利用方法が重要となる。例えば、第１のライナ３２を圧入するために必要な力を小さく、取り外すために必要な力を大きくすることができる。従って、外科医は、手作業でライナを容易に圧入可能であるが、工具を利用しなければライナをシェルから取り外すことができない場合がある。他の実施例では、第１のライナ３２は、圧入するために必要な力が大きく、取り外すために必要な力はさらに大きくなるようにすることもできる。突出部２５は、第１の溝部２４と第２の溝部２６との間に形成されている。突出部２５と第２の膨出部３６との界面及び他の寸法を規制することによって、圧入及び取り外しに必要な力を調整することができる。第２の膨出部３６が突出部２５と大きく干渉する場合には、第１のライナ３２を圧入する場合及び取り外す場合の両方において大きな力を必要とする。この場合には、一時的に第１のライナの大きさを小さくするために、取り付け前に第１のライナ３２を著しく冷却しなければならない場合がある。しかしながら、第２の膨出部３６が突出部２５と僅かに干渉するにすぎない場合には、第１のライナ３２は、小さな圧入力で挿入可能であり、大きな取り外し力で取り外し可能とされる。第１の膨出部３４及び第２の膨出部３６が第１の溝部２４及び第２の溝部２６に一旦係合すると、第１の膨出部及び第２の膨出部が必要な取り外し力の一部を発生させるためである。しかしながら、圧入する場合には、第２の膨出部３６が突出部２５に接触せずに通過し、且つ、第１の膨出部３４が第１の溝部２４に係合すれば、圧入に必要な力が十分に発生する。

第１の溝部２４及び第２の溝部２６は、内壁２８の下方に配置されている。このことは、第１の溝部２４及び第２の溝部２６が第１のライナ３２のロック機能を軟組織との干渉から保護するので重要である。言い換えれば、第１の膨出部３４及び第２の膨出部３６はシェル１２の下部で第１の溝部２４及び第２の溝部２６に係合するので、軟組織が第１のライナ３２のシェルに対するロック機能と干渉する可能性は大幅に低減される。

図５は、シェル１２の断面側面図である。シェル１２の中心軸線５０は、シェル自身の頂部を通過して延在している。第１の溝部２４及び第２の溝部２６は、シェル１２の内面１４に配置されている。線分Ｌは、内面１４が第２の溝部２６と交差する位置から中心軸線５０が平面５２と交差する位置に至るまで延在している。平面５２は、シェル１２のフェース５４を通過して延在している所定の平面によって形成されている。角度Ａは、中心軸線及び線分Ｌによって規定されている。角度Ａは、約１０°〜約８０°とされる。図５に表わす実施例では、角度Ａは、約４０°〜約７０°とされる。図５は、第１の距離又は第１の長さＤ１を表わす。第１の長さＤ１は、上側の溝部２４と下側の溝部２６との距離である。第１の長さＤ１は、約１ｍｍ〜約２０ｍｍである。図５に表わす実施例では、第１の長さＤ１は約２ｍｍ〜約４ｍｍである。

図６及び図７は、第２の実施例である寛骨臼カップ組立体１００を表わす。寛骨臼カップ組立体１００は、第２のライナ１１０、バンド又はリング１１２、及びシェル１２を含んでいる。第２のライナ１１０は、例えばアルミナセラミック（alumina ceramic）製ライナのようなセラミック製ライナとされる場合がある。さらなる例としては、ダイアモンド製ライナ、多結晶ダイアモンド複合材料（polycrystalline diamond composite material）から成るライナ、酸化ジルコニウムから成るライナや架橋ポリエチレンを含むポリエチレンから成るライナが挙げられる。バンド１１２は、金属から成る場合がある。バンド１１２は、例えばステンレス鋼、チタン、コバルトクロムやニチノール（登録商標）のような形状記憶合金から成る。バンド１１２は、第２のライナ１１０の外側部分１１４に取り付けられている。バンド１１２は、シェル１２の内壁２８と係合するように適合している。バンド１１２及び内壁２８はテーパ状になっている。内壁２８は、例えば約２°〜約３６°の角度でテーパ状になっている。図６に表わす実施例では、内壁２８は約１８°の角度でテーパ状になっている。バンド１１２によって、セラミック製ライナの取り外し及び再挿入が可能となる。このことは、セラミック製ライナの取り外し及び再挿入を行なうことは従来望ましくなかったので重要である。さらに、バンド１１２は、第２のライナ１１０周囲の力分布を改善するので、特に位置合わせが完了していない場合において、挿入時にセラミック製ライナに亀裂が発生する可能性を解消するか、又は少なくとも著しく低減することができる。第２のライナ１１０は、フェース１３０を有している。バンド１１２は、フェース１３０の上方若しくはフェース１３０の下方に延在しているか、又はフェース１３０と略同一平面上に延在している。バンド１１２がフェース１３０の上方に延在している場合には、バンド１１２が、幾つかの状況における干渉（impingement）を防止することができる。図６及び図７に表わす実施例では、バンドはフェース１３０と略同一平面上に配置されている。

バンド１１２は、内面１４０と、内面１４０から離隔して配置された外面１４２とを有している。内面１４０は、第２のライナ１１０の外側部分１１４に適合するような大きさ及び形状とされる。外面１４２は、内壁２８に適合するような大きさ及び形状とされる。外面１４２は、第２の距離又は第２の長さＤ２で内面１４０から離間して配置されている。第２の距離Ｄ２は、約０．５ｍｍ〜約３０ｍｍ、好ましくは約０．５ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲とされる。図６に表わす実施例では、第２の距離Ｄ２は約０．７５ｍｍである。

幾つかの実施例では、シェル１２は、異なる大きさのライナを収容することができる。寛骨臼カップ組立体１００は、それぞれが相違する大きさの内面及び同一の大きさの外面が形成されたバンドを有した複数のライナを含んでいる。従って、外面の大きさが同一であるので、複数のライナのすべてが同一のシェルに係合する。しかしながら、相違する大きさのライナを考慮して、内面の大きさは相違する。バンド１１２は、第２の距離Ｄ２を調整することによって異なる大きさに調整される。例示にすぎないが、内径２６ｍｍ、２８ｍｍ、及び３２ｍｍのライナが単一のシェル１２によって受容される場合がある。このことは、モジュール化が製造コストを低減し、且つ外科医に手術中の選択肢を多数与えることになるので重要である。

他の実施例では、第２のライナ１１０は異なる大きさのシェル内部に係合可能とされる。寛骨臼カップ組立体１００は、それぞれが相違する大きさの外面及び同一の大きさの内面が形成されたバンドを有した複数のライナを含んでいる。従って、複数のライナそれぞれには、同一の内径と、特定の大きさのシェルに適合する異なる大きさの外面とが形成されている。バンド１１２は、第２の距離Ｄ２を調整することによって異なる大きさに調整される。例示にすぎないが、内径４６ｍｍ、４８ｍｍ、及び５０ｍｍのライナが単一のシェル１１０によって受容される場合がある。このことは、モジュール化が製造コストを低減し、且つ外科医に手術中の選択肢を多数与えることになるので重要である。

図８及び図９は、第３の実施例である寛骨臼カップ組立体２００を表わす。寛骨臼カップ組立体２００は、第３のライナ２１２及びシェル１２を含んでいる。例えば、第３のライナ２１２は、コバルトクロムのような金属製ライナとされる。代替的には、第３のライナ２１２は、セラミック材料、プラスチック材料、又は複合材料から成る。第３のライナ２１２は、外側部分２１６を含んでいる。外側部分２１６は、シェル１２の内壁２８と係合するように適合している。外側部分２１６及び内壁２８はテーパ状になっている。例えば、内壁２８は約２°〜約３６°の角度でテーパ状になっている。図８に表わす実施例では、内壁２８は約１８°の角度でテーパ状になっている。幾つかの実施例では、寛骨臼カップ組立体２００は、さらにプラグ２１４を含んでいる。プラグ２１４は、固定装置を覆うために利用されるか、又は未使用の穴を塞ぐために利用される。図９では、プラグ２１４は理解を容易にするために省略されている。

図１０、図１１、及び図１２は、ライナの固定力を高めるためにバンド１１２又は外側部分２１４に適用される機能強化された様々な表面を表わす。図１０では、アクメ式“階段状面”２２０（Acme-type “stair-step”）がバンド１１２又は外側部分２１６に機械加工されている。同様に、図１１では、“逆階段状面”２２２（”reverse stair-step”）がバンド１１２又は外側部分２１６に機械加工されている。階段状面構成体２２０又は逆階段状面構成体２２２は、多数回に亘って挿入を繰り返した後であっても、所定のロック状態を維持することができる。図１２におけるバンド１１２又は外側部分２１６は、所定の表面粗さ２２４を有している。表面粗さ２２４は、例えばグリットブラスト（grit blast）やガラスビードブラスト（glass bead blast）等のような粗い媒体を利用したブラスト（coarse media blasting）によって実現される。代替的には、機能強化された表面２２０，２２２，２２４は内壁２８に適用される。さらには、バンド１１２、外側部分２１６、又は内壁２８には、多種多様なコーティングが塗布可能とされる。例えば、これら表面には、金属コーティング、プラスチックコーティング、ダイヤモンドコーティング、又は複合的なコーティングがなされていても良い。

図１３は、第４の実施例である寛骨臼カップ組立体３００を表わす。寛骨臼カップ組立体３００は、シェル１２及び拘束ベアリングライナ３１０を含んでいる。大腿骨ヘッド３１２が、拘束ベアリングライナ内に捕捉されている。拘束ベアリングライナは、一般に、より高い連結力を必要とする場合に第３のロック機能として利用される場合がある。図１３では、金属製ロックリング３１４が第１の溝部２４に係合している。代替的には、環状フランジが拘束ベアリングライナに取り付けられ、環状フランジは第１の溝部２４に係合している。ロックリング３１４は、一体構造又はツーピース構造の拘束ライナのいずれかと共に利用される。

図１４は、第５の実施例である寛骨臼カップ組立体３５０を表わす。寛骨臼カップ組立体は、シェル１２、ベアリング面構成体３５４、及び捕捉機構３５８を含んでいるツーピース構造である。ツーピース構造においては、大腿骨ヘッドの組み立て前に、ベアリング面構成体３５４はシェル内に挿入され、大腿骨ヘッド３５６がライナ内に載置され、捕捉機構３５８は大腿骨ヘッド３５６の上方に配置される。股関節が下がると、捕捉機構３５８がシェル内部に挿入された後にロックされ、これにより確実且つ完全に組み立てられる。例えば、捕捉機構が環状溝部２０に係合可能とされる（図３参照）。

ライナ３２，１１０，２１２，３１０，３５４は、中立ライナ（neutral liner）、前傾ライナ（anteveretd liner）、ベアリングライナ、リップベアリングライナ（lipped bearing liner）、又は側方ベアリングライナ（lateralized bearing liner）とされる。従って、図示の実施例は単なる例示にすぎない。さらに、ライナ３２，１１０，２１２，３１０，３５４の内面又は外面には、様々なコーティングが施されている。これら表面は、例えば金属コーティング、プラスチックコーティング、ダイヤモンドコーティング、又は複合的なコーティングとされる。

図１５及び図１６は、モジュール式寛骨臼トライアルシステム４００を表わす。寛骨臼トライアルシステム４００は、トライアルライナ４１０、トライアルスペーサ４１２、及びトライアルシェル４１４を含んでいる。モジュール化によって、寛骨臼カップシステムが提供する大きさの全範囲をカバーするために必要なトライアル部品の数を大幅に低減させることができるので、外科手術に必要な器具の数量を簡略化することができる。トライアルライナ４１０及びトライアルスペーサ４１２は、トライアルシェル４１４又は移植可能なシェル１２と共に利用可能とされる。

図１７、図１８、図１９、及び図２０は、ライナ３２，１１０，２１２，３１０，３５４を取り付けるための方法及び装置を表わす。第１の実施例である取り付け工具５００は、ライナ３２，１１０，２１２，３１０，３５４に取り付けられている。取り付け工具５００は略円状とされる。幾つかの実施例では、取り付け工具５００には、切欠部５０２が形成されている。取り付け工具５００には、第１の肩部５０４及び第２の肩部５０６が形成されている。代替的には、これら第１の肩部及び第２の肩部は、それぞれ第１の捕捉凹所５０４及び第２の捕捉凹所５０６と呼称される場合がある。幾つかの実施例では、第１の肩部は、取り付け工具の両側が利用可能とされるように第２の肩部と同一とされる。他の実施例では、第１の肩部５０４は、取り付け工具５００が様々な大きさのライナ３２，１１０，２１２，３１０，３５４を収容可能とされるように、第２の肩部５０６よりも大きい又は小さい。第１の肩部５０４及び第２の肩部５０６は、四角形状又はテーパ状とされる。テーパ状の実施例では、第１の肩部５０４及び第２の肩部５０６は、製造を容易にするために外方に向かってテーパ状とされるか、又はライナと線接触するために内方に向かってテーパ状とされる。

本発明の方法では、取り付け工具５００は、僅かに拡開されて開口しており、第１の肩部５０４又は第２の肩部５０６のうちいずれか一方がライナと接触するまでライナ３２，１１０，２１２，３１０，３５４に取り付けられている。取り付け工具５００は、弾性的であって、バネによって初期位置に復帰するように付勢されている。従って、取り付け工具５００は、バネ力を利用することによってライナ３２，１１０，２１２，３１０，３５４に取り付けられている。

取り付け工具５００が一旦ライナ３２，１１０，２１２，３１０，３５４に組み付けられると、取り付け工具５００及びライナ３２，１１０，２１２，３１０，３５４はシェル１２の上方に位置決めされる。その後に、インパクトヘッド５１０を利用することによって、ライナ３２，１１０，２１２，３１０，３５４が、ライナを取り付け工具５００から取り外し、且つ、ライナをシェル１２内に取り付けるために押圧される。取り付け工具５００を利用することによって、ライナ３２，１１０，２１２，３１０，３５４がシェル１２内に自動的に芯出し及び位置合わせ可能となる。さらに、取り付け工具５００は、手術中においては軟組織用リトラクタとして機能する。取り付け工具５００の外側部分は、ライナがシェル内に挿入された場合に軟組織を押しのけるために利用される。

取り付け工具５００は再利用可能であっても使い捨てであっても良い。例えば、取り付け工具５００は、例えばステンレス鋼のような金属製とされ、ライナを取り付けた後に殺菌され再利用される場合がある。代替的には、取り付け工具５００は、高分子化材料又はプラスチック材料から成り、ライナを挿入した後に処分される場合もある。プラスチック材料の場合には、取り付け工具は、特定の大きさ又は特定の種類を示すために色コードで分類されている。

図２１及び図２２は、第２の実施例である取り付け工具６００を表わす。取り付け工具６００には、切欠部６１０が形成されている。切欠部６１０によって、取り付け工具６００の内側部分６２０は可撓性を有している。従って、内側部分６２０を屈曲させることによって、ライナ３２，１１０，２１２，３１０，３５４に作用するバネ力が発生する。第１の実施例と同様に、取り付け工具６００はライナ３２，１１０，２１２，３１０，３５４、に組み付けられており、取り付け工具６００及びライナはシェル１２の上方に位置決めされている。その後に、ライナを押圧し、これによりライナを取り付け工具６００から取り外し、且つ、ライナをシェル１２内に取り付けるために、インパクトヘッド５１０が利用される。取り付け工具６００を利用することによって、ライナがシェル１２内で自動的に芯出し及び位置合わせ可能となる。

図２３は、バンド１１２をライナ１１０に取り付ける際に利用するための第１の実施例である固定具７００を表わす。固定具７００には、固定面７０４及び窪み部７０６（well）が形成されている。バンド１１２をライナ１１０に取り付けるために、バンド１１２及びライナ１１０は固定具７００上に配置され、定盤７０２（press platen）を備えたプレス機がバンド１１２をライナ１１０上に押圧するために利用される。第一に、固定具７００は、例えば計算機数値制御方式のプレス機のようなプレス機に取り付けられる。第二に、プレス機は、変位速度、最小力、及び最大力について設定される。変位速度は、毎分約０．０１インチ〜最大で毎分約２．００インチである。図示の実施例では、変位速度は、毎分約０．８０インチ〜最大で毎分約１．１０インチである。最小力は、約５０００ポンド〜約１１０００ポンドである。図示の実施例では、最小力は約８０００ポンドである。最大力は、約８０００ポンド〜約１５０００ポンドである。図示の実施例では、最大力は約１００００ポンドである。第三に、バンド１１２は手作業によって第２のライナ１１０の上に載置される。第四に、バンド１１２及び第２のライナ１１０は、第２のライナ１１０が窪み部７０６内部に突出し且つバンド１１２が固定面７０４に載置された状態で、固定具７００上に位置決めされる。第五に、定盤７０２は、定盤が第２のライナ１１０のフェース１３０に接触するまで前進する。第２のライナ１１０に作用する初期の予負荷力は、約０ポンド〜約１０ポンドである。第六に、定盤７０２は、変位Ｄ３がバンド１１２と第２のライナ１１０との間に到達するまで力Ｆを第２のライナ１１０に作用させ続ける。変位Ｄ３は、両方向において１ｍｍの許容値を有している状態で０ｍｍである。任意には、変位Ｄ３は、両方向において０．２５ｍｍの許容値を有している状態で０ｍｍである。その後に、組み立てられたバンド１１２及び第２のライナ１１０について、物体の移動による傷を点検する。顕微鏡が組立体を点検するために利用される場合がある。

図２４は、第２のライナ１１０上にバンド１１２を取り付ける場合に利用するための第２の実施例である固定具８００を表わす。固定具８００は、ザグリ部８０３（counter bore）、固定面８０４、及び窪み部８０６を含んでいる。バンド１１２を第２のライナ上に取り付けるために、バンド１１２及び第２のライナ１１０は固定具８００上に載置され、定盤８０２を備えたプレス機（図示しない）が第２のライナ１１０上でバンド１１２を押圧するために利用される。第一に、固定具８００は、例えば計算機数値制御方式のプレス機のようなプレス機に取り付けられる。第二に、プレス機は、変位速度、最小力、及び最大力について設定される。変位速度は、毎分約０．０１インチ〜最大で毎分約２．００インチである。図示の実施例では、変位速度は、毎分約０．８０インチ〜最大で毎分約１．１０インチである。最小力は、約５０００ポンド〜約１１０００ポンドである。図示の実施例では、最小力は約８０００ポンドである。最大力は、約８０００ポンド〜約１５０００ポンドである。図示の実施例では、最大力は約１００００ポンドである。第三に、バンド１１２が手作業によって第２のライナ１１０の上に載置される。第四に、バンド１１２及び第２のライナ１１０は、第２のライナ１１０が窪み部８０６内部に突出し且つバンド１１２がザグリ部８０３内且つ固定面７０４上に載置された状態で固定具８００上に位置決めされる。第五に、定盤８０２は、定盤が第２のライナ１１０のフェース１３０に接触するまで前進する。第２のライナ１１０に作用する初期の予負荷力は、約０ポンド〜約１０ポンドである。第六に、定盤８０２は、変位Ｄ３がバンド１１２と第２のライナ１１０との間で生じるまで力Ｆを第２のライナ１１０に作用させ続ける。変位Ｄ３は、両方向において１ｍｍの許容値を有している状態で０ｍｍである。任意には、変位Ｄ３は、両方向において０．２５ｍｍの許容値を有している状態で０ｍｍである。その後に、組み立てられたバンド１１２及び第２のライナ１１０について、物体の移動による傷を点検する。顕微鏡が組立体を点検するために利用される場合がある。

上述のことを鑑みれば、本願発明の利点が得られることは明らかである。

本発明の原理及び実践的な応用例を説明し、これにより他の当業者であっても本発明を様々な実施形態で最大限に利用可能であり、且つ、特定用途に適した様々な改良を想到するように、本明細書の実施例は選定されている。

本発明の技術的範囲から逸脱することなく、本明細書に説明及び図示された構成及び方法に様々な改良を加えることができるので、上述の説明及び添付図面に含まれているすべてのものが限定するものではなく、説明するためのものとして解釈されるべきである。例えば、第１の溝部及び第２の溝部は環状として示されているが、当業者であれば、これら溝部がシェルの内面を中心として断続的に離間していても同一の機能を発揮することを理解することができる。従って、本発明の効果及び技術的範囲は上述の例示的な実施例によって制限される訳ではなく、特許請求の範囲に記載の発明及びその均等物に従ってのみ規定されるべきものである。

第１の実施例における寛骨臼カップ組立体の側面の断面図である。 図１に表わす寛骨臼カップ組立体の前方斜視図である。 シェルの前方斜視図である。 寛骨臼カップ組立体の側面の部分断面図である。 シェルの側面断面図である。 第２の実施例における寛骨臼カップ組立体の側面の部分断面図である。 図６に表わす寛骨臼カップ組立体の部分的な前方斜視図である。 第３の実施例における寛骨臼カップ組立体の側面の部分断面図である。 図８に表わす寛骨臼カップ組立体の部分的な前方斜視図である。 第１の実施例における機能強化された表面を表わす。 第２の実施例における機能強化された表面を表わす。 第３の実施例における機能強化された表面を表わす。 第４の実施例における寛骨臼カップ組立体の分解側面図である。 第５の実施例における寛骨臼カップ組立体の分解側面図である。 モジュール式寛骨臼カップ組立体を分解した前方斜視図である。 図１５に表わすモジュール式寛骨臼トライアルシステムの前方斜視図である。 ライナ上で利用されている第１の実施例における取り付け工具の断面側面図である。 シェル、ライナに取り付けられた取り付け工具、及びインパクトヘッドを分解した前方斜視部分図である。 シェル、取り付け工具、及びライナの前方斜視図である。 シェル、ライナに取り付けられた取り付け工具、及びインパクトヘッドの部分側面図である。 第２の実施例における取り付け工具の上面図である。 図２１に表わす実施例の部分前面図である。 第１の実施例におけるバンドをライナに取り付けるための固定具の部分前面図である。 第２の実施例におけるバンドをライナに取り付けるための固定具の部分前面図である。

符号の説明

１０ 寛骨臼カップ組立体
１２ シェル
１４ 内面
１６ スカロップ
１８ 棚状部（リップ）
２０ 環状溝部
２２ 切欠部
２４ 第１の溝部
２５ 突出部
２６ 第２の溝部
２８ 内壁
３０ 内部
３２ 第１のライナ
３３ 回転防止タブ
３４ 第１の膨出部
３６ 第２の膨出部
３８ 工具挿入用穴
４０ 固定用穴
５０ 中心軸線
５２ 平面
５４ フェース

Claims (23)

1. ａ．内面及び外面を有しているシェルであって、前記内面には、第１の溝部、第２の溝部、及びテーパ状の内壁が形成されている前記シェルと、
   ｂ．前記シェルの前記内面内部に係合するように適合されているライナと、
   を備えている寛骨臼カップ組立体であって、
   ｃ．前記ライナが、高分子化合物製ライナ、セラミック製ライナ、及び金属製ライナから成るグループから選定され、
   ｄ．ポリエチレン製ライナは、内側部分及び外側部分を備えており、前記外側部分は、第１の膨出部及び第２の膨出部を含んでおり、前記セラミック製ライナは、バンドを備えており、前記金属製ライナは、テーパ状の外側部分を備えていることを特徴とする寛骨臼カップ組立体。
2. 前記高分子化合物製ライナは、架橋ポリエチレン又は従来のポリエチレンから成ることを特徴とする請求項１に記載の寛骨臼カップ組立体。
3. 前記ライナは、回転防止タブを含んでおり、
   前記シェルは、少なくとも１つのスカロップを含んでいることを特徴とする請求項１又は２に記載の寛骨臼カップ組立体。
4. 前記シェルには、工具挿入用穴が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の寛骨臼カップ組立体。
5. 前記シェルの前記内面は、鏡面加工されていることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の寛骨臼カップ組立体。
6. 前記シェルは、チタン、コバルトクロム、及びステンレス鋼から成るグループから選定される材料から成ることを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の寛骨臼カップ組立体。
7. 前記シェルには、少なくとも１つの固定用穴が形成されていることを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか一項に記載の寛骨臼カップ組立体。
8. 前記シェルの前記外面には、多孔質コーティングがなされていることを特徴とする請求項１〜７のうちいずれか一項に記載の寛骨臼カップ組立体。
9. 前記バンドは、テーパ状とされることを特徴とする請求項１〜８のうちいずれか一項に記載の寛骨臼カップ組立体。
10. 前記テーパ状の内壁、前記バンド、又は前記テーパ状の外側部分には、機能強化された表面が形成されていることを特徴とする請求項１〜９のうちいずれか一項に記載の寛骨臼カップ組立体。
11. 前記機能強化された表面が、アクメ式階段状面、逆階段状面、及び所定の表面粗さを有している表面から成るグループから選定されることを特徴とする請求項１〜１０のうちいずれか一項に記載の寛骨臼カップ組立体。
12. 前記寛骨臼カップ組立体は、金属製のロックリングを備えており、
    前記金属製のロックリングは、前記第１の溝部に係合することを特徴とする請求項１〜１１のうちいずれか一項に記載の寛骨臼カップ組立体。
13. 前記ライナには、環状のフランジが形成されていることを特徴とする請求項１〜１２のうちいずれか一項に記載の寛骨臼カップ組立体。
14. 捕捉機構を備えていることを特徴とする請求項１〜１３のうちいずれか一項に記載の寛骨臼カップ組立体。
15. 前記ライナは、拘束ライナ、中立ライナ、前傾ライナ、リップベアリングライナ、及び側方ベアリングライナから成るグループから選定されることを特徴とする請求項１〜１４のうちいずれか一項に記載の寛骨臼カップ組立体。
16. 前記ライナに取り付けられた取り付け工具を備えていることを特徴とする請求項１〜１５のうちいずれか一項に記載の寛骨臼カップ組立体。
17. 前記取り付け工具は、金属又はプラスチックから成ることを特徴とする請求項１６に記載の寛骨臼カップ組立体。
18. 前記シェルは、フェース及び頂点を有しており、
    中心軸線は、前記頂点を通過して延在しており、
    線分は、前記内面が下方の溝部と交差する部分から、前記中心軸線が前記シェルの表面を通じて延在している平面によって形成される平坦な表面に交差する部分に至るまで延在しており、
    前記中心軸線及び前記線分が、所定角度を形成しており、
    前記所定角度の範囲は、約１０°〜約８０°とされることを特徴とする請求項１〜１５のうちいずれか一項に記載の寛骨臼カップ組立体。
19. 前記所定角度の範囲が、約４０°〜約７０°とされることを特徴とする請求項１８に記載の寛骨臼カップ組立体。
20. 前記第１の溝部及び前記第２の溝部は、第１の距離で離隔されており、
    前記第１の距離は、約１ｍｍ〜約２０ｍｍとされることを特徴とする請求項１〜１５のうちいずれか一項に記載の寛骨臼カップ組立体。
21. 前記第１の距離は、約２ｍｍ〜約４ｍｍとされることを特徴とする請求項２０に記載の寛骨臼カップ組立体。
22. 前記バンドは、内面と、第２の距離で前記内面から離間された外面とを有しており、
    前記第２の距離は、約０．５ｍｍ〜約３０ｍｍの範囲で変化することを特徴とする請求項１〜１５のうちいずれか一項に記載の寛骨臼カップ組立体。
23. 前記第２の距離は、約０．５ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲とされることを特徴とする請求項２２に記載の寛骨臼カップ組立体。

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