JP4409784B2 - 人工膝関節 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は人工膝関節に関し、内側顆の可動面と脛骨台の対向面Ａとが半径Ｒ₁を有する球面部であり、その中心Ｍ₁’が、その垂直投影において、点Ｍ₁を有する軸線を対向面Ａ上へ形成し、その軸線回りに外側顆が枢動する、人工膝関節に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
米国特許明細書第５，２１９，３６２号に示される人工膝関節では、内側顆と、対向する脛骨台との間の内側に大きな接触面が存在する。外側顆では、屈曲時にせいぜい直線接触しか行われないため、好ましくない高い域での圧迫が生じる。
【０００３】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、この状況を改良することである。これは、可動面を有する外側顆と対向面Ｂとが同様に中心Ｍ₂’を伴う半径Ｒ₂を有する球面部であって、その中心Ｍ₂’の対向面Ｂへの垂直投影において点Ｍ₂に対応すること、および対向面Ｂが、脛骨台の平面上を移動でき、円弧上を案内されて点Ｍ₁を中心として点Ｍ₂と共に中心Ｍ₁’、Ｍ₂’の距離に対応する距離Ｒ₃で枢動する人工半月板部に属することにより達成される。
【０００４】
この構成により大きな面での圧迫が防止され、脛骨について、屈曲時には装着された靭帯に対応して内側の対向面Ａの点Ｍ₂を中心として脛骨台が回転動できるようになり、且つ回転動と共に、脛骨台の外側が前方へ移動できるようになり、一方外側の半月板部は外側顆に対して適所にとどまる。
【０００５】
従属請求項２から請求項１１は本発明の有利な更なる展開である。従って脛骨台は、伸展位置に対応し点Ｍ₁、Ｍ₁’、Ｍ₂、Ｍ₂’が脛骨台の横平面にある中央位置から、過伸展に対応する位置へと後方へ角度α₁≧０枢動し、完全な屈曲の場合には前方へ５°〜２０°の角度α₂枢動する。さらに、外側顆の対向面Ｂを構造上より大きくするため、角度α₁とα₂の合計を１２°〜１８°の値に限定することが有利となり得る。
【０００６】
半月板部の摺動面上に突出し、点Ｍ₁を中心として案内するように半月板部の溝に係合する脛骨台の円弧状膨出部は、異物がやはり半月板部と脛骨台との相対動を通して常に払い落とされるために摺動面や溝に集まって押し込まれることがないという利点を有している。これは、大きな段部ではなくせいぜい移動のための端当接部が、摺動面上に移動方向に突出することを前提としている。
【０００７】
しかし、脛骨台自体にも外側に幅広の円形溝を設けることができ、その半径は内側に共通の中心Ｍ₁を有し、半月板部は溝により案内される円形リングの一部として設計される。
【０００８】
内側の球状接触面によって、および下側にある平面状の外側半月板部の球状接触面によって、例えば高分子ポリエチレンのプラスチック体が脛骨台の内側に挿入される程度およびプラスチック体が半月板部として挿入される程度まで表面圧迫を低下させることができる。
【０００９】
内側および外側にプラスチック体を使用することは、脛骨台を矢状面に対して対称にでき、左膝または右膝を選択して脛骨台を挿入できるため、内側プラスチック体を堅固に固定することができ、外側半月板部が内側の点Ｍ₁を中心として半径Ｒ₃の点Ｍ₁と共に枢動するという利点を有する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を例示の実施形態に関して説明する。
【００１１】
図は、内側顆１および外側顆５を有した人工膝関節を示し、内側顆１の可動面２および脛骨台３の対向面Ａが半径Ｒ ₁ の球面部であり、外側顆５の可動面６および脛骨台３の対向面Ｂが半径Ｒ _２ の球面部であり、その中心Ｍ₁’、Ｍ₂’が、対向面Ａ、Ｂへの垂直投影において点Ｍ₁、Ｍ₂を形成している。外側の対向面Ｂは、脛骨台の平面１３上を案内されて点Ｍ₁を中心とした半径Ｒ₃の円弧上の点Ｍ₂ を有して枢動する外側半月板部７に属し、半径Ｒ ₃ は中心Ｍ ₁ ’、Ｍ ₂ ’の距離に対応する。
【００１２】
以下、同一の機能には同一の参照符号を用いる。
【００１３】
図１、図２、図３の例では、脛骨台３は矢状中央面１４に対して対称に作られ、末端に向かってリブ１８と中央孔１６とを備えた差込部２０を有し、内側および外側には平らなくぼみ１９が設けられている。くぼみ１９はそれぞれ半径Ｒ₄、Ｒ₅を有する円形膨出部１０、１０’により中央に向かって閉鎖されている。後方には後部十字靱帯のための凹部２１がある。下側には、骨や骨セメントにしっかりと固定するよう被覆１７が設けられている。この被覆は例えば金属グリッドとすることができる。
【００１４】
図２では、大腿骨側の２つの顆１、５が仮想線で示されている。顆１、５と脛骨台３の対向面Ａ、Ｂとは、半径Ｒ₁、Ｒ₂と中心Ｍ₁’、Ｍ₂’とを有する球面部である。顆は屈曲時に、互いに対して距離ａを有する中心Ｍ₁’、Ｍ₂’の直線接続線を中心として回転する。内側のくぼみ１９には、くぼみ１９を完全に埋めるプラスチック体１２が固定されている。外側のくぼみ１９には、平面１３上を摺動でき、外側膨出部１０において溝１１により案内されるプラスチック製の人工半月板部７が挿入されている。中心Ｍ₁’、Ｍ₂’の垂直投影において、点Ｍ₁、Ｍ₂が対向面に生じ、点Ｍ₁”、Ｍ₂”が脛骨台３に生じる。内側顆１の可動面２と外側顆５の可動面６とはやや外側に突出している。半月板部７は点Ｍ₁および点Ｍ _１ ’とＭ _１ を結ぶ軸線４を中心として枢動する。
【００１５】
図１では、脛骨台３は点Ｍ₁、Ｍ₂が脛骨台３の横平面９にある図示しない顆の伸展位置で示されている。顆１、５はそれぞれ対向面Ａ、Ｂ上に位置している。顆はこの中央位置から過伸展位置へと回転を続けることができる。同時に脛骨の靭帯が、点Ｍ₁、Ｍ₂に対して脛骨台３を、点Ｍ₁を中心として後方向に角度α₁回転させる回転力を生み出す。この移動位置は脛骨台３’とその枢動した横平面９’を介して仮想線で示されている。顆１、５が完全に屈曲する時には、回転力は脛骨で反対方向に作用し、点Ｍ₁を中心として角度α₂の脛骨台３の回転動を生み出す。枢動した横平面９”に対応して前方に枢動する脛骨台３”は仮想線で示されている。内側のプラスチック体１２および外側の半月板部７は、不必要に高い球面部が生じるのを防ぐ扁平部１５を上側に有している。
【００１６】
図３では、上記の機能を果たすために半月板部７の点Ｍ₂が脛骨台３に対して行うべき動きを示している。膨出部１０の半径Ｒ₅は２５ｍｍ〜５０ｍｍで、例えば３３ｍｍである。角度α₁とα₂の合計は１２°〜１８°、例えば、１５°である。
【００１７】
図４および図５の例は非対称頸骨台の参考例である。内側がプラスチック体１２のためのくぼみ１９を有し、外側が平面案内面１３を有し、平面案内面１３から半月板部７の溝１１に対する膨出部１０が膨出している。脛骨台３と半月板部７との間の枢動の運動学は図１、図２、図３の例と同様である。
【００１８】
更なる構造的な設計が、図６および図７の例に示されている。円形の案内膨出部の代わりに、矢状中央面１４に関して対称な、半径Ｒ ₄ 、Ｒ ₅ を有した円弧状溝２２の形状の内側のくぼみ１９及び外側のくぼみ１９が設けられており、内側のくぼみ１９にはプラスチック体１２が堅固に固定され、外側のくぼみ１９には外側半月板部７が配置されている。点Ｍ₂を有する外側半月板部７は脛骨台３に対し半径Ｒ₃の点Ｍ₁を中心として円弧状溝２２に沿って枢動する。図６では、屈曲位置が示されており、屈曲の際、顆によって、変化のない位置に外側の半月板部７が保持され、一方、横平面９を有する脛骨台３は初期位置から横平面９”へと前方へ角度α₂枢動している。当接部２３は外側の半月板部７に対して脛骨台３の枢動を制限するが、その枢動は回転方向においてくぼみ１９よりも短いものとなっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 内側に堅固に固定されたプラスチック部を有し、外側にプラスチック製の可動半月板部を有する、右膝の脛骨台の概略平面図である。
【図２】 膝関節顆をも示す横平面における図１の概略断面図である。
【図３】 プラスチック体がなく、矢状面に対して対称なくぼみおよび案内膨出部を有する図１の脛骨台の概略平面図である。
【図４】 非対称な設計の右膝用脛骨台の図３と類似した概略図である。
【図５】 プラスチック体を有する図４の脛骨台の概略断面図である。
【図６】 右膝用のプラスチック体を備えた対称な脛骨台の概略平面図である。
【図７】 図６の概略断面図である。
【符号の説明】
１ 内側顆
２、６ 可動面
３、３’ 脛骨台
４ 軸線
５ 外側顆
７ 半月板部
９、９’ 横平面
１０、１０’ 膨出部
１１ 溝
１２ プラスチック体
１３ 平面
１４ 矢状中央面
１５ 扁平部
１６ 中央孔
１７ 被覆
１８ リブ
１９ くぼみ
２０ 差込部
２１ 凹部
２２ 円弧状溝
２３ 当接部
Ａ、Ｂ 対向面
Ｍ₁、Ｍ₂、Ｍ₁’、Ｍ₂’、Ｍ₁”、Ｍ₂” 中心
Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄、Ｒ₅ 半径

Claims (9)

1. 人工膝関節であって、
   内側顆（１）の可動面（２）と脛骨台（３）の内側顆用の第一の対向面（Ａ）とが第一の半径（Ｒ₁）を有する第一の球面部であり、
   該第一の球面部の第一の中心（Ｍ₁’）が、前記第一の対向面（Ａ）への垂直投影において、前記第一の対向面（Ａ）上の第一の点（Ｍ₁）に対応し、
   前記第一の対向面（Ａ）が前記脛骨台（３）に固定可能なプラスチック体（１２）によって形成されていて、
   前記第一の中心（Ｍ ₁ ’）と前記第一の点（Ｍ ₁ ）が軸線（４）を形成し、
   外側顆（５）が前記軸線（４）の回りを枢動可であり、
   前記外側顆（５）の可動面（６）と前記外側顆用第二の対向面（Ｂ）が第二の半径（Ｒ₂）を有する第二の球面部であって、該第二の球面部の第二の中心（Ｍ₂’）が、前記第二の対向面（Ｂ）への垂直投影において、前記第二の対向面（Ｂ）上の第二の点（Ｍ₂）に対応し、
   前記第二の対向面（Ｂ）が、前記脛骨台（３）の平面上を移動でき、円弧上を案内されて前記第一の点（Ｍ₁）を中心とし、前記第一の球面部の中心（Ｍ ₁ ’）と前記第二の球面部の第二の中心（Ｍ ₂ ’）との間の距離（ａ）に対応する距離（Ｒ₃）にある前記第二の点（Ｍ_２）と共に枢動する人工半月板部（７）に属する、人工膝関節において、
   前記脛骨台（３）が矢状中央面（１４）に関して対称に作られていることを特徴とする、人工膝関節。
2. 前記人工半月板部（７）が前記脛骨台（３）に保持された時に、前記脛骨台（３）が前記軸線（４）を中心として、後方へ第一の角度（α_１）枢動自在であり、前方へ前記第一の角度より大きい第二の角度（α_２）枢動自在であることを特徴とする、請求項１に記載の人工膝関節。
3. 前記第二の角度（α₂）が５°〜２０°であることを特徴とする、請求項２に記載の人工膝関節。
4. 前記人工半月板部（７）の案内が、該人工半月板部（７）の溝（１１）に係合する前記脛骨台（３）の外側半分の内部にある円弧状膨出部（１０）を介して行われることを特徴とする、請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の人工膝関節。
5. 前記人工半月板部（７）がプラスチックで構成されることを特徴とする、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の人工膝関節。
6. 前記円弧状膨出部（１０）の外側円弧が、前記第一の点（Ｍ₁ ）に対する第五の半径（Ｒ₅）に対応し、該第五の半径（Ｒ₅）が２５ｍｍ〜５０ｍｍであることを特徴とする、請求項４に記載の人工膝関節。
7. 前記第一の角度（α₁）と第２の角度（α₂）の合計が１２°〜１８°であることを特徴とする、請求項２から請求項６までのいずれか一項に記載の人工膝関節。
8. 前記人工半月板部（７）が前記脛骨台（３）の円弧状溝（２２）内に収容されて、前記人工半月板部（７）の案内が前記円弧状溝（２２）を介して行われ、該円弧状溝（２２）が第四の半径（Ｒ₄）を有する内側の円弧と第五の半径（Ｒ_５）を有する外側の円弧とを有していることを特徴とする、請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の人工膝関節。
9. 前記プラスチック体（１２）が前記円弧状溝（２２）内に収容可であることを特徴とする、請求項８に記載の人工膝関節。

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