JPH01308555A - 成形関節構成要素、工具及び方法 - Google Patents

成形関節構成要素、工具及び方法

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JPH01308555A
JPH01308555A JP1027336A JP2733689A JPH01308555A JP H01308555 A JPH01308555 A JP H01308555A JP 1027336 A JP1027336 A JP 1027336A JP 2733689 A JP2733689 A JP 2733689A JP H01308555 A JPH01308555 A JP H01308555A
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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】 本発明は、膝関節において大腿骨に関して特に用いられ
る整形関節構成要素、工具及び方法に関する。事実、本
発明は、当初は、英国特許第１５３４２６３号による補
綴における所謂単区画形態の大腿骨構成要素として或い
はそれ用に考えられた。従って、本発明をかかる適用に
関して説明することが適当であるが、本発明は他の補綴
形態に広く適用できることは理解されなければならない
。
本文において、「単回画」は、面取換え関節面を提供す
るために大腿骨の頚に別々に適用できる構成要素を意味
する。このような構成要素を２個関節の関連した頚に使
用することができるけれども、これは、単一の一体の大
腿骨構成要素が橋渡し部分によって連結された一対の頚
部分を有する三区画構成要素と区別され、且つまた橋渡
し部分が膝蓋骨の関節面を構成する三区画構成要素とも
区別される。
本文において、以下に用いられる「面面取換え」は主と
して、シェル形態の本体を有し、一方の面が面取換え関
節面として用いられ、他方の面が、関連する骨と境界を
接するようになった、背中合わせの２つの主要面を構成
する構成要素の設置を意味する。この場合、骨は、勿論
、膝における大腿骨であり、それぞれの主要面は、普通
大ざっばにいって凸面および凹面である。
現在使用中の単回画構成要素は２つの主要なタイプを含
む。各々のタイプにおいて、関節面は通常は、多半径形
状のものであり、即ち、関節面は故意に非球形である。
この形状は、自然の状況では、大腿骨と脛骨との間の回
転中心が屈伸運動生変わるといゆうことと直接関係して
関節面の曲率中心を変える必要を想定した混乱した考え
を反映しているように思える。保持した靭帯の作用を含
む自然の関節機能をそれ自体厳密に真似るのであれば、
この回転中心の変化を適当な手術によって生じさせるが
、本発明の展開における検討では、関連した多半径湾曲
の必要がないことがわかる。
しかしながら、構成要素と骨との固着と関連して用いら
れる境界面形状の形態において、普通用いられるタイプ
は異なる。成るタイプでは、境界面は、頚に削って形成
された面に骨用セメントで又はこれを用いずに固着され
るようにった複数の平らな切子面からなる。他のタイプ
は面面取換え形態のものであり、相応する境界面は関節
面の多半径形状に厳密に追従する。このタイプはセメン
トで固着されるようになっており、頚は合わせに関して
比較的粗く準備され、セメントは合わないことから生ず
るギャップを埋めるようにのばされる。
両タイプについて難しさと欠点がある。一方のタイプで
は、関連した骨の準備は、複数の切子面を、構成要素に
合う所定関係に削る必要があるため複雑である。その上
、この困難さは、骨の形状が、構成要素にとって良好な
最終位置を達成するために再配置を要求する場合に必要
である繰り返しによって妥協される。また、構成要素と
骨との境界は、必ず、骨の柱状組織に対して凸凹になり
、その結果、その後患者による関節の使用中非圧縮力が
界面に伝わり、この力は構成要素を緩ませることがある
。他方のタイプでは、構成要素の最終位置は任意効果的
な方法で決定され、これは、正常な靭帯作用、従って関
節機能の維持と信頼的に両立し得ない。
本発明の目的は、これらの困難さ及び欠点を減すること
にある。
このために、本発明は、１つの観点では、背中合わせの
２つの主要面間に構成された本体を有し、２つの主要面
のうちの一方は、顆の関節機能を行う三次元的に湾曲し
た凸面形状のものであり、他方の主要面は、ほぼ凹面で
あり、かつ一方の主要面の領域とともにシェルを形成す
るように本質的に回転面として形作られた少なくとも主
要領域を有し、前記領域の回転軸線を大腿骨のシャフト
の長手方向軸線と平行にして前記他方の主要面を介して
大腿骨に係合するようになった、膝関節用補綴大腿骨構
成婆素を提供する。
この構成要素は、単回画面面取換え形態のものであるの
が好ましい。
好ましくは、一方の主要面及び又は他方の主要面の主要
領域は球形に形作られ、両方ともそのように形作られた
時には、それら主要面及び主要領域は同心じあるのが好
ましい。
前記他方の面の前記領域からの残部は平らな切子面であ
るのが都合良い。
他の観点では、本発明は、本発明による構成要素用とし
て、大腿骨の顆を成形するための外科用工具を提供する
。この工具は、前記構成要素の主要領域と実質的に補足
し合う回転面を描くため軸線を中心に回転する凹形切削
手段を有し、かつ前記切削手段の面内で同軸的に突出す
るガイド部材を有する。
好ましくは、このような工具では、切削手段及びガイド
部材は、切削手段内でガイド部材の軸線方向の有効長さ
をかえるために相対的に調節できる。
さらにもう１つの観点では、本発明は、本発明による構
成要素用として、大腿骨の顆を露出させ、大腿骨の顆を
、その後部分を脛骨の直ぐそばにして屈曲位置に位置決
めし、大腿骨の長手方向軸線と軸方向に平行であり、前
記屈曲位置で脛骨から軸線方向に所定間隔に位置決めさ
れた穴を穎の下位部分に形成し、前記類を、前記穴と同
軸に位置する、前記回転面の補足形状まで、また完全に
伸びた状態で脛骨から所定間隔まで形成するように穎を
成形することからなる、大腿骨の顆の準備方法を提供す
る。
好ましくは、この方法の所定間隔は実質的に等しい。
本発明のこれらの観点をその好ましい形態及び他の形態
とともに、例示として、添付図面を参照してなされる以
下の詳細な説明から明瞭になるであろう。
（実施例） 第１図は、上述の第１の種類の単回画大腿骨構成要素を
側面図で概略的に示す。この構成要素は、図示するよう
ｌｌ−１細長い形態の主本体を有し、関節面１１と境界
面１２とを構成する。関節面１１は、曲率が後に置かれ
るべき一方の端に向かって漸次増大する、多半径で長平
方向に湾曲し、関節面１１はまた横方向にも湾曲してい
る。境界面１２は、３つの平らな面から成るが、固着の
ために、骨に差し込むための、一般に１又はそれ以上の
通常ピン及び／又はブレード形態の突出要素を備えるこ
とになる。
第２図は、上述の第２の種類の単回画大腿骨構成要素を
斜視図で概略的に示す。この構成要素は、図示するよう
に、面取換え形態のものであり、細長い形態のシェル本
体を有し、第１図の関節面１１と同様な多半径関節面２
１と、関節面２１に凹形に厳格に近似する境界面２２を
構成する。境界面２２にも一般に、骨との固着を補助す
る１又はそれ以上の要素が設けられることになるが、こ
のことは通常、セメントでキーを形成するためには好ま
しくない。
第３図は、滑車溝の溝を通る、概略断面で、膝関節にお
ける大腿骨の自然な形状を示す。穎の長平方向、すなわ
ち前後の・輪郭は、３１でわかる。
本発明の開発は、一部は、この前後の輪郭と顆のこれに
関連した横方向に延びる領域を、円形外形線３２で指示
すように球形面によって非常に厳密に表すことができる
という配慮に基づいている。
その上、かかる球は、成人人口の大部分に亘ってほぼ一
定の半径であると思われる。この「大部分」というのは
、英国国家的規模又はそれより大きい規模に及んでいる
。勿論この考慮は、現代の考えや大腿骨構成要素の設計
に反する。
また、預血は膝蓋骨関節運動する滑車溝の面と連続する
が、脛骨と膝蓋骨に夫々関連して、実際上、重要な関節
機能を果たすこれらの面の領域は全く別々と思われる。
問題の滑車溝領域を３３で示す。これも現代の考えと矛
盾するので、大腿骨構成要素は、これが３区画形態のも
のでないときでも、通常、膝蓋骨の関節運動に順応する
ように設計された特徴を有する。
本発明の開発におけるこれらの考察と発見から、理想的
な大腿骨構成要素が球状関節形状をもつことができると
いう考えに達した。この構成要素は、好ましくは、単一
区画であって、あらゆる状態での膝蓋骨の機能に順応す
るのに必要な拘束を課することなく、異なる関節状態に
関して使用の融通性を与える。好ましくは、この構成要
素は、球形であり、関節面と同心である境界面をもった
面取換え形態である。このことは、この構成要素の製造
を単純化し、骨の切除の必要性を最小にし、そして、境
界面が隣接した内柱組織を横切って垂直に、ほぼ通常の
方法で位置決めされることになるので、非圧縮力が骨に
伝達されるのを最小にする。
本発明の実用的な開発は、今日第４図の単一区画構成要
素４０によって、理想に非常に近づいた。
この構成要素は、一体構造のものであり、顆の前部に使
用するためのシェル本体部分４１と、顆の後部に使用す
るための第２連続本体部分４２とからなる主本体を有す
る細長い形状である。この構成要素は、側本体部分に亘
って連続的に延びる凸形球形関節面４３を構成する。他
方、シェル本体部分は、関節面４３とほぼ同心の凹形球
形の主要境界面領域４４を構成し、第２本体部分は、面
４３に対して弦方向に延びるほぼ平らな形状の小境界面
領域４５を構成する。この構成要素は、更に、面４４か
ら半径方向内方に突出するピン４６を有し、その軸線は
面４５と平行且つ対称な関係にある、面４４から半径方
向内方に突出するピン４６を追加的に有する。
第４図の構成要素は、今日までの関連した固着技術の実
用的な開発に適合する上記理想と相違する。
これらの技術は、第５図に示す形状の切削工具を含む。
この工具は、スピゴット付き凹形球形底フライスと名付
けることがある。この工具は、その自由端が適切な回転
動力源に作動係合するためのシャフト５１を有する。シ
ャフトは、その他端で底刃カッタ５２を支持し、カッタ
５２０凹形球形切削面は、シャフトと同軸であり、関連
した構成要素の関節面領域４４に補足し合うに形作られ
ている。スピゴット５３は、シャフトから同軸的に切削
面の半径方向内方に突出する。カッタとスピゴットの相
対位置は、ねじ、その他の機構によって連続的或いは不
連続的な増分でスピゴットの軸線方向に調節できる。こ
の調節は、好ましくは、関連した構成要素の関節球形半
径と等しいスピゴットの基準長さほどのわずかな移動範
囲に亘るのが良い。
本開発技術の次の段階を残りの図面に示す。
この技術では、膝関節を適当に露出させ、関連した区画
の脛骨高原部に平らな切子面を削る。切子面は、本大腿
骨構成要素と関連する脛骨構成要素の固着用ベースとし
て役立ち、英国特許第１５３４２６３号の教示に従うな
らば、大腿骨構成要素と脛骨構成要素は、更に、これら
の間の半月構成要素と関連する。
関節を、第６図に示すような約９０°の屈曲位置にして
、基本的に３部品形態のジグ６０を使用して、シュ一部
品６１をすでに切削された平らな切子面と関係した大腿
骨の顆の台面している後部分との間に設置し、ドリルガ
イド部分６２は穎の下方部分に位置し、整列部品６３は
大腿シャフトの長手方向軸線と平行に延びる。シュ一部
品６１は、頚に向かって凹形に横方向に湾曲した細長い
面を有する。ガイド部品６２は、整列品６３と共通な平
面でこれと軸線方向に平行な、小さな穴６４と大きな穴
６５とを有する。整列品６３を大腿骨の外部に延びるよ
うに示されているが、変形例では、髄内釘として内部に
延ばすことができる。
ジグ６０は、図示するように、シュ一部品６１と脛骨の
平らな切子面との間のスペーサー７０と関連して位置決
めされ、このスペーブーは、関連した半月構成要素に加
えて、かかる切子面に取付けるべき関連した脛骨構成要
素の厚さを表すのに役立つ。特に、この配置は、ガイド
部品の六６５を、顆の隣接箇所で、スペーサー７０より
上の間隔で使用される意図する構成要素の関節面４３の
球の半径Ｒに相当する、標準的な球の半径とほぼ整合し
た状態に位置決めするような配置である。
半径Ｒは、勿論、付けるべき顆の半径に実質的に合うよ
うに、先のＸ線或いは他のあらかじめ行われる外科渣査
、及び／又は関節の露出の後で行う測定に基づいて定め
られる。
このジグの位置決めにより、靭帯作用を屈曲時に通常の
方法で、維持することができるようになる。補綴によっ
て回避すべき状態の進行中後で関節による損傷が起こる
場合には、かかる位置決めは、一部は、顆の後部分と関
連して決定されることに注意すべきである。かくして、
構成要素の位置決めは、患者の正常さを指示する際に通
常変化する関節の幾何学的寸法形状と関連して決定され
る。
いずれにせよ、このように位置決めを行うときには、ガ
イド部品の穴６４を通して大腿骨に穴をあけ、ピン６６
を係合させてジグの位置を安定化する。次いで、ガイド
部品の穴６５を通して大腿骨に深さＲまで穴をあける。
ジグ６０の使用に続く次の段階では、ソープロック３０
を頚に使用し、これによって、第７図に示すように、後
部分を削りとって、平らな切子面にする。このソープロ
ックは、大腿骨の穴に（果合してこのソープロックを安
定な仕方で位置決めするピン８１及び８２を有する。
しかる後、工具５０を使用して、工具５０のスピゴット
を顆の穴に係合する。工具の作動で、顆の下位部分を削
り、球形凸面にする。この面は、ソー或いはその他の工
具による面よりも著しく高い品質をもつ。
関節を伸ばした状態での靭帯作用に関する位置決めを試
験するため、スピゴ７）で骨への切り込み深さを制限し
ながら工具５０を作動させ、また構成要素又はその試作
品を合間に使用しながら、スピゴットの長さを漸次短く
することによって調節を行うことができるということに
注意すべきである。
まず最初に、少しずつ約０．５　ｍｍずつ連続的に短く
することによってスピゴットの長さをＲにする。
すなわち、９０°に曲げた場合でも、完全に伸ばした場
合でも構成要素が脛骨から半月構成要素の厚さにこれと
関連した傾向構成要素の厚さを加えた厚さだけ間隔を等
間隔に隔てられるということが試験によっ七わかるまで
スピゴットの長さを短くし続ける。予め大腿骨を切削し
て調節方向と平行に延びる平らな切子面を作り、これに
よって、大腿骨の切断領域全体が工具５０の使用中のい
ずれの段階でも形状が変化しないようにし、これによっ
て、所望の結果を得るまでスピゴットの長さを徐々に調
節する工程が簡略化されるのがわかる。
調節方向と平行な三角柱形状の又は他の切子面形状を使
用しても同様の簡略化を行うことができる。
第８図に示すように、このようにしてできた大腿骨の形
状が第４図の構成要素を受は入れることがわかる。
第４図の構成要素に関連して注意すべき残りの点は、境
界面４４と４５は、図示の球状及び平面形状と非常に近
い形態をとるということであるが、実際には、固着の目
的で細部を変更しても良い。
例えば、セメントを使用して固着を行う場合には、示し
た全体形状を有しつつ、これらの境界面を荒仕上げで形
成してキーを得るのが良い。変形例として、すなわち更
に、これらの面をわずかに起伏をつけて下部周囲リム内
に同じ全体形状を提供し、それによって、固着中にセメ
ントの均一の薄い層を構成要素と骨との間にに設けても
良い。同様に、骨の成長を含む取付けを行う場合には、
示した全体形状を今まで通りに備えた状態で、関連した
構成要素の表面に既に確立した技術によって細孔或いは
これらの細孔と同様な凹凸を形成するのが良い。この場
合には、前に述べたように構成要素の面に例えば起伏を
つけても良く、又この構成要素の面をヒドロキシアパタ
イト若しくは他の材料で所望の形状に埋め戻しても良い
。
本発明を添付図面を参照してより詳細に説明したが、よ
り広範に適用しうろことは先の説明中にに述べである。
他の単一区画構成要素も、本慣用構成要素に対して有用
である。例えば、上述の境界面に関連した利点を得るた
めに、この境界面を使用しながら、球状関節面ではなく
多半径関節面を使用しても良い。逆に言えば、すなわち
加えれば、固着過程を単純化することによる利点を得な
がら、球形境界面領域を非球状回転形としても良い。も
う−度いうと、更に開発した取付は方法と関連して使用
するため、図示の形状を改良して、完全な球状或いは他
の回転構成された境界面を持たせても良い。
本発明の効果を大腿骨の顆の処理に絞ったが、勿論本発
明は、２区画構成要素及び３区画の構成要素に使用でき
る。
同様に、本発明は、３部に分かれた大腿骨構成要素、脛
骨構成要素、介在する半月構成要素を含む補綴具の使用
について想定されているけれども、本発明は、大腿骨構
成要素と脛骨構成要素とを直接係合させる補綴具１ごも
同様に使用できる。
【図面の簡単な説明】
第１図及び第２図は夫々、先行技術の２種類の単回画大
腿部構成要素を概略的に示し、第３図は、膝関節におけ
る大腿骨の自然な形状を示し、 第４図は、本発明による１実施例の構成要素を側面図（
ａ）及び平面図（ｂ）で示し、同様に第５図は、第４図
の構成要素を使用するための関連外科用器具を示し、 第６図乃至第８図は、第４図の構成要素を使用するため
の順序を連続場面で概略的に示す。 １１．２１・・・関節面 １２．２２・・・境界面 ４３・・・凸形球形関節面 ４４・・・主要境界領域 ４５・・・小境界領域 ４６・・・ピン ５２・・・底刃カッタ ５３・・・スピゴット

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）　背中合わせの２つの主要面間に形成された本体
    を有し、２つの主要面のうちの一方は、顆の関節機能を
    行う三次元的に湾曲した凸面形状のものであり、他の主
    要面は、ほぼ凹面であり、且つ一方の主要面の領域とと
    もにシェルを形成するように本質的に回転面として形作
    られた少なくとも主要領域を有し、前記領域の回転軸線
    を大腿骨のシャフトの長手方向軸線と平行にして前記他
    方の主要面を介して大腿骨に取付けるようになった、膝
    関節用補綴大腿骨構成要素。
  2. （２）　前記一方の主要面と前記主要領域のうちの少な
    くとも一方が、球状に形作られている、請求項（１）に
    よる構成要素。
  3. （３）　前記一方の主要面と前記主要領域の両方が球状
    に形作られている、請求項（２）による構成要素。
  4. （４）　前記他方の主要面の前記主要領域からの残部が
    、おもに、本質的に平らな形態の小領域から成る、請求
    項（１）、請求項（２）又は請求項（３）による構成要
    素。
  5. （５）　前記２つの主要面が、各々細長い形状であって
    、前記主要領域と前記小領域が夫々別々に互いにその隣
    接端部分に亘って延びている、請求項（４）による構成
    要素。
  6. （６）　前記本体が、前記主要領域から、該主要領域の
    回転軸線に沿って突出する細長い部材を有する、請求項
    （１）乃至請求項（５）のいずれか１つによる構成要素
    。
  7. （７）　前記部材がピン形式である、請求項（６）の構
    成要素。
  8. （８）　前記部材が、前記主要領域から前記軸線に沿っ
    て、前記本体の残部よりも延びずに突出する、請求項（
    ６）又は請求項（７）の構成要素。
  9. （９）　単区画形式である、請求項（１）乃至請求項（
    ８）のいずれか１つの構成要素。
  10. （１０）　前記構成要素の主要領域の面と実質的に等し
    い回転面を描くために軸線を中心に回転する凹面切削手
    段を有し、且つ前記切削手段内で同軸的に突出するガイ
    ド部材を有する、請求項（１）乃至請求項（９）のいず
    れか１つによる構成要素を取付けるための大腿骨の顆を
    成形するための外科用工具。
  11. （１１）　前記切削手段とガイド手段が、切削手段内で
    ガイド部材の軸線方向の有効長さをかえるために、相対
    的に調節できる、請求項（１０）による工具。
JP1027336A 1988-02-05 1989-02-06 成形関節構成要素、工具及び方法 Expired - Lifetime JP2938465B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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