JP2004230175A - 人工股関節 - Google Patents

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Abstract

【課題】大腿骨に植設されるステム1と、該ステムに例えば円錐形の緊締部によって固定される球ヘッド2と、ソケット5とを有しており、該ソケット5内で前記球ヘッド2が可動に支承されている形式の、人工股関節を改良して、人工股関節における脱臼傾向を、従来のものと比較して改善する。
【解決手段】球ヘッド2とソケット5との間に双極シェル3が配置されていて、前記球ヘッド2が双極シェル3内で回転し、該双極シェル3が前記ソケット5内で回転するようにした。
【選択図】図6

Description

本発明は、人間及び動物に植設するための人工股関節若しくは股関節プロステーシスに関する。
公知の人工股関節は、大腿骨に植設されるステムと、該ステムに例えば円錐形の緊締部によって固定される球ヘッドとから成っている。この場合、球ヘッドは、ソケット内で回転するようになっている。ソケットは骨盤に直接植設されるか、又は別の外側のシェル内或いはプラスチック周壁内に挿入され、次いで植設されるようになっている。
公知の人工股関節においては、常にある程度脱臼する傾向がある。つまり球ヘッドが所定の運動においてソケットから滑り出す傾向がある。専門文献では、人工股関節等のプロステーシスシステムの脱臼傾向のパーセントは1桁に上る。
このような脱臼傾向に対抗する手段としては、ソケットの縁部を高くすること、又は滑り対偶の直径を大きくすることが挙げられる。球ヘッドの滑り対偶直径は、ソケットと関節を成す、球ヘッドの外側面の直径によって規定される。
しかしながらこのような構造的な構成には様々な欠点がある。例えばソケットの縁部を高くすれば、ソケット内におけるステムを備えた球ヘッドの運動スペースが著しく制限される。直径がより大きい滑り対偶、つまりより大きい球ヘッド及びより大きいソケットの挿入は、提供された組み付けスペースが制限されることによって限定されることになる。
そこで本発明の課題は、人工股関節における脱臼傾向を、従来のものと比較して改善することである。
この課題を解決した本発明によれば、球ヘッドとソケットとの間に双極シェルが配置されていて、前記球ヘッドが双極シェル内で回転し、該双極シェルが前記ソケット内で回転するようにした。このような2重の回転可能性によって、脱臼は著しく減少される。このシステムは、「ダブル可動性システム;double mobility system」とも呼ばれている。
有利には、双極シェルと球ヘッドとから成る滑り対偶の直径比は、1.05〜5の間、有利には1.2〜2の間である。
有利には双極シェルの滑り対偶直径は、26mm〜40mmの間、有利には32mmであって、球ヘッドの滑り対偶直径が14mm〜32mmの間、有利には22.2mmである。
セラミック製の球ヘッドとセラミック製の双極シェルとセラミック製のソケットとを備えている形式の人工股関節においては、これらのセラミック製の構成部材の摩擦学的な条件が次のような特徴の組み合わせによって規定されている、つまり
a)セラミック製の構成部材の硬さが1000HV(ビッカース)よりも大きい、
b)セラミック製の構成部材の関節を成す面の表面光沢が0.1μmよりも小さい粗さを有している(Ra値<0.1μm)、
c)セラミック製の構成部材の関節を成す面の接触角が、1°〜8°の間(リンガー液内で測定して)である、
d)セラミックの構成部材の関節を成す面の滑り対偶の直径差が、1〜200μmの間、有利には20μm〜120μmの間である、
という特徴の組み合わせによって規定されている。
有利な実施例では、双極シェルに対する球ヘッドの回転中心点と、ソケットに対する双極シェルの回転中心点とが、ずれ(d)を有していて、このずれ(d)が0.1mm〜5mmの間、有利には1.5mm〜2.5mmの間である。
有利な実施例では、双極シェルは、種々異なる壁厚の横断面を有しており、この場合、双極シェルの開口部の領域に最大壁厚が配置されている。
球ヘッドは、双極シェル内で固定リングによって保持されており、この固定リングは、双極シェルの縁部においてこの双極シェルに挿入されている。
以下に、従来技術のものと比較したこの人工股関節の利点について説明する。
・運動遊びスペース(ROM=Range of motion;運動範囲)は、ソケットの縁部が高くされた従来のシステムと比較して著しく拡大された。
・脱臼傾向は、固定リングを有する双極シェルとソケットとの間のくさび効果によって著しく減少された。
・特別な運動学(Kinematik)及び摩擦学(Tribologie)によって、簡単な回転を規定する運動が得られる。
この運動経過は次のように実施される。
まず球ヘッドと双極シェルとの間の運動が行われる。例えばステムが固定リングにぶつかることによって、この第1の滑動面の運動が終了すると、双極シェルとソケットとの間の第2の滑動面が使用される。つまり双極シェルの外側の球領域においてのみ別の運動が行われる。
規定された摩擦学的な特性及び運動学的な条件によって、双極シェルの外側の球領域の中心点を中心とした純粋な回転が行われるのではなく、球ヘッドの中心点を中心とした双極シェルの回転がまず行われる。この際に、双極シェルはソケットから出る。この特別な連結運動の結果、固定リングを有する双極シェルとソケットとの間でくさび固定が生じる。それによって、脱臼は著しく困難となる(これは脱臼力を測定することによって証明される)。その結果は、脱臼傾向は著しく低下される。
プロステーシス(補綴、人工挿入物)システムの材料:
このプロステーシスは次の材料より成っている。
1. プロステーシスステム(金属、セラミック、プラスチック)、有利には金属
2. 球ヘッド(セラミック、金属、プラスチック)、有利にはセラミック
3. 双極シェル(金属、セラミック、プラスチック)、有利にはセラミック
4. 固定リング(金属、セラミック、プラスチック)、有利にはプラスチック
5. ソケット又はソケットインサート(金属、セラミック、プラスチック)、有利にはセラミック
本発明のその他の特徴は、図面に記載されていて、以下に詳しく説明されている。
図1〜図5には、本発明の1実施例による人工股関節の詳細が側面図及び断面図で示されており、図6及び図7には、完全な人工股関節の横断面図が示されている。
図1にはステム1の前部が示されており、この前部の図示していない端部が大腿骨内に植設される。ステム1の図示の端部は円錐形面7を備えている。この円錐形面7は、図2に示されているように球ヘッド2を固定するために用いられる。球ヘッド2は凹部を有しており、この凹部はその周面が同様に円錐形面を備えており、それによって球ヘッド2をステム1に固定することができる。
図3には、球面状の外側面9を備えた双極シェル3が示されている。双極シェル3は、その開口部に向いた側の内部に、凹部8を備えており、この凹部8内に固定部(図4参照)を嵌め込むことができる。固定リング4は、双極シェル3内で球ヘッド2を固定するために用いられる。
図5には、図3に示された双極シェルを受容するための球状の凹部を備えたソケット5が示されている。ソケット5はその外側で円錐形の傾斜面10を備えており、この傾斜面10は2つの扁平面11,12を介して、上縁部14に対して平行に延びる扁平面13に移行している。
図6及び図7には、前記個別の部材を組み合わせた状態が示されている。
有利な実施例ではステム1が金属から成っていて、球ヘッド2と双極シェル3とソケット5とがセラミックより成っている。この球ヘッド2と双極シェル3とソケット5とは、上記のように個別に加工若しくは製造されている。内部にソケット5が挿入されている外側のシェル6は、金属より成っている。この外側のシェル6は、ソケット5が骨盤に直接植設される場合には、省いてもより。符号4で示された固定リングはプラスチックより製造されている。
図7には、球ヘッド2−双極シェル3と、双極シェル3−ソケット5との回転中心点のずれdが示されている。
ステム1の、球ヘッドに向いた側の端部を示す概略図である。 球ヘッド2の概略的な断面図である。 双極シェル3の概略的な断面図である。 双極シェル3内に挿入するための固定リング4の概略的な断面図である。 ソケット5の概略的な断面図である。 人工股関節の概略的な断面図である。 ずらし寸法dだけずらされた人工股関節の概略的な断面図である。
符号の説明
1 ステム、 2 球ヘッド、 3 双極シェル、 4 固定リング、 5 ソケット、 6 外側のシェル、 7 円錐形面、 8 凹部、 9 外側面、 10 傾斜面、 11,12,13 扁平面、 14 上縁部、 d ずれ

Claims (6)

  1. 大腿骨に植設されるステム(1)と、該ステム(1)に例えば円錐形の緊締部によって固定される球ヘッド(2)と、ソケット(5)とを有しており、該ソケット(5)内で前記球ヘッド(2)が可動に支承されている形式のものにおいて、
    球ヘッド(2)とソケット(5)との間に双極シェル(3)が配置されていて、前記球ヘッド(2)が双極シェル(3)内で回転し、該双極シェル(3)が前記ソケット(5)内で回転することを特徴とする、人工股関節。
  2. 双極シェル(3)と球ヘッド(2)とから成る滑り対偶の直径比が、1.05乃至5、有利には1.2乃至2であることを特徴とする、請求項1記載の人工股関節。
  3. 双極シェル(3)の滑り対偶直径が26mm乃至40mm、有利には32mmであって、球ヘッド(2)の滑り対偶直径が14mm乃至32mm、有利には22.2mmであることを特徴とする、請求項2記載の人工股関節。
  4. 人工股関節であって、セラミック製の球ヘッド(2)とセラミック製の双極シェル(3)とセラミック製のソケット(5)とを備えている形式のものにおいて、
    これらのセラミック製の構成部材(2,3,5)の摩擦学的な条件が次のような特徴の組み合わせによって規定されている、つまり
    a)セラミック製の構成部材(2,3,5)の硬さが1000HV(ビッカース)よりも大きい、
    b)セラミック製の構成部材(2,3,5)の関節を成す面の表面光沢が0.1μmよりも小さい粗さを有している(Ra値<0.1μm)、
    c)セラミック製の構成部材(2,3,5)の関節を成す面の接触角が、1°乃至8°(リンガー液内で測定して)である、
    d)セラミック製の構成部材(2,3,5)の関節を成す面の滑り対偶の直径差が、1乃至200μm、有利には20μm乃至120μmである、
    組み合わせによって規定されていることを特徴とする、請求項1から3までのいずれか1項記載の人工股関節。
  5. 双極シェル(3)に対する球ヘッド(2)の回転中心点と、ソケット(5)に対する双極シェル(3)の回転中心点とが、ずれ(d)を有していて、このずれ(d)が0.1mm乃至5mm有利には1.5mm乃至2.5mmである、請求項1から4までのいずれか1項記載の人工股関節。
  6. 双極シェル(3)は、種々異なる壁厚の横断面を有しており、双極シェル(3)の開口部の領域に最大壁厚が配置されていることを特徴とする、請求項1から5までのいずれか1項記載の人工股関節。
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