JPH0550290B2 - - Google Patents

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請求の範囲 １ ボール部分及びソケツト部分を含む義関節に
おいて、 前記ボール部分が、 (a) ボールと、 (b) 該ボールに接続された首部と、 (c) 第一の骨組織への接続に適し、前記首部のそ
ばの前記ボールに接続される第一固定装置とか
らなり、 前記ソケツト部分が、 (d) 第二の骨組織への接続に適した第二固定装置
と、 (e) 少なくとも１つの制限部を有する前記第二固
定装置によつて保持されるベアリング部であつ
て、前記制限部が該ベアリング部の少なくとも
他の一部位以上に前記ボールが脱臼することを
制限し、さらに、前記制限部が前記第二固定装
置に関して少なくとも２方向を有するベアリン
グ部と、 (f) 前記第二固定装置に関して前記制限部の前記
方向を選択する装置とを含む義関節。

２ 特許請求の範囲第１項記載の義関節におい
て、 (i) 前記ベアリング部が前記第二固定装置内に挿
入されさらに装着されるのに適し、 (ii) 前記選択装置によつて、前記ベアリング部が
前記第二固定装置内に装着された後に、該ベア
リング部の前記制限部の向きが該第二固定装置
に対して定められる義関節。

３ 特許請求の範囲第２項記載の義関節におい
て、 (i) 前記第二固定装置が前記ベアリング部を受承
する空洞を有し、該空洞が、該ベアリング部が
該空洞に入る際に通過する第一の平面を画成す
る開口を有し、 (ii) 前記選択装置が、複数の選択可能な角度方向
のうちのいずれか一つに向けて前記ベアリング
部を前記第二固定装置に固定する装置を有し、
該複数の角度方向の選択可能な装置が前記第一
平面と直交する第一の軸の回りを一方から他方
へ角度的に移動する義関節。

４ 特許請求の範囲第３項記載の義関節におい
て、前記固定装置が、 (i) 前記ベアリング部と、前記空洞内の該ベアリ
ング部を制限する前記第二固定装置と関連する
第一の装置であつて、該第一の装置によつて、
前記ベアリング部が複数の第一の位置のいずれ
か一つの位置の内で前記空洞に受承され且つ該
空洞から取り除かれることが可能となり、さら
に、前記ベアリング部が前記空洞内で受承され
ている間該ベアリング部が前記第一の軸の回り
を回転することが可能となり、前記ベアリング
部の該回転によつて、該ベアリング部が前記複
数の第一の位置のいずれか一つの位置から複数
の第二の位置のいずれか一つの位置であつて前
記ベアリング部が前記空洞内部に受け入れられ
ず、さらに該空洞から取り除かれることのでき
ない複数の第二の位置のいずれか一つの位置に
移動可能となり、該複数の第二の位置が前記ベ
アリング部の複数の選択可能な角度方向を有す
る第一装置と、 (ii) 前記複数の第二の位置のいずれか一つの位置
内で前記ベアリング部をロツクする第二の装置
とを含む義関節。

５ 特許請求の範囲第４項記載の義関節におい
て、前記第一の装置が、 (i) 前記ベアリング部と関連する複数の第一の突
起であつて、該第一の突起が複数の第一の空間
をおいてそれぞれ離れて設けられている第一の
突起と、 (ii) 前記第二の固定装置と関連する複数の第二の
突起であつて、該第二の突起が複数の第二の空
間においてそれぞれ離れて設けられている第二
の突起とを含み、 前記第一及び第二の突起が各前記第一の位置内
において前記第二及び第一の空間とそれぞれ整合
し、前記各第一の位置内において、前記ベアリン
グ部が前記第一の軸の回りを回転するとき前記第
一の突起が前記第二の突起の下方を通過し、さら
に前記第一の突起が前記各第二の位置内において
前記第二の突起と係合して前記ベアリング部を前
記空洞内に保持する義関節。

６ 特許請求の範囲第３、第４、又は第５項のい
ずれかに記載の義関節において、前記ベアリング
部が前記空洞内に受承されたときに、該ベアリン
グ部が前記第一の軸の回りを右回り又は左回りの
いずれの方向にも回転できる義関節。

７ 特許請求の範囲第１又は第２項記載の義関節
において、 (i) 前記ベアリング部が前記ボールの一部を受承
するとともに回りを囲むように配置された内部
のベアリング面を有し、前記首部と組合う前記
ボールが前記ベアリング部内において複数の方
向に移動自在であり、 (ii) 前記第二固定装置が前記ベアリング部を受承
する空洞を有し、該空洞が、該ベアリングが該
空洞内に入るときに通過する第一平面を画成す
る開口を有し、 (iii) 前記選択装置が、前記ベアリング部を複数の
選択可能な角度方向のいずれか一つの方向に前
記第二固定装置に固着する装置を有し、前記複
数の角度方向の選択可能な角度方向が前記第一
の平面と直交する第一の軸の回りを一方から他
方に角度的に移動し、さらに (iv) 前記ベアリング部が前記第一の軸の回りの回
転に関して非対称に配置されており、このため
前記第一の軸に関して前記ベアリング部内で前
記首部とともに動く前記ボールの角度の範囲
が、少なくとも他の一つの方向におけるよりも
少なくとも一つの第一の方向において狭くな
り、前記少なくとも一つの第一の方向が、前記
ベアリング部の前記少なくとも一つの制限部の
方向にある義関節。

８ 特許請求の範囲第７項記載の義関節におい
て、 (i) 前記ベアリング部の前記非対称性により、前
記ベアリング部の選択可能な角度方向の内の少
なくとも一つが生理的理由により前記他の角度
方向より優先して選択され、 (ii) 前記固定装置によつて、前記ベアリング部
が、前記第二固定装置が前記第二骨組織に装着
された後に、前記優先する角度に向けて該第二
固定装置に固定される義関節。

９ 特許請求の範囲第７項記載の義関節におい
て、 (i) 前記ベアリング部が、少なくとも一つの前制
限部を有するリツプを含み、 (ii) 前記第一方向の少なくとも一つが前記リツプ
の方向にある義関節。

１０ 特許請求の範囲第７記載の義関節におい
て、前記固着装置が２個の同軸ピンを含み、前記
ベアリング部が該ピンを受承する２個の同軸の筒
状表面を含み、前記ピン及び筒状表面によつて、
前記ベアリング部が、前記第二固定装置の前記空
洞内で前記第一の軸に対して直交する第二の軸の
回りを回転する義関節。

１１ ボール及びソケツト関節の一部に用いられ
る補綴具であつて、 骨組織に装着するのに適した固定装置と、 少なくとも１個の制限部を有する前記固定装置
によつて保持されるベアリング部であつて、前記
制限部が該ベアリング部の少なくとも他の一部位
以上に前記ボールが脱臼することを制限し、さら
に前記制限部が前記固定装置に関して少なくとも
２方向を有するベアリング部と、 前記固定装置に関して前記制限部の前記方向を
選択する装置とを含む補綴具。

１２ 特許請求の範囲第１１項記載の補綴具にお
いて、 (i) 前記ベアリング部が前記固定装置に挿入され
さらに装着されるのに適し、 (ii) 前記選択装置によつて、前記ベアリング部が
前記固定装置内に装着された後に、該ベアリン
グ部の前記制限部の向きが該固定装置に対して
定められる補綴具。

１３ 特許請求の範囲第１２項記載の補綴具にお
いて、 (i) 前記固定装置が前記ベアリング部を受承する
空洞を有し、該空洞が、前記ベアリング部が該
空洞に入る際に通過する第一の平面を画成する
開口を有し、 (ii) 前記選択装置が、複数の選択可能な角度方向
のうちのいずれか一つに向けて前記ベアリング
部を前記固定装置に固定する装置を有し、該複
数の角度方向の選択可能な装置が前記第一平面
と直交する第一の軸の回りを一方から他方へ角
度的に移動する補綴具。

１４ 特許請求の範囲第１３項記載の補綴具にお
いて、前記固定装置が、 (i) 前記ベアリング部と、前記空洞内で前記ベア
リング部を制限する前記固定装置と関連した第
一の装置であつて、該第一の装置によつて、前
記ベアリング部が複数の第一の位置のいずれか
の一つの位置の内で前記空洞内に受承され且つ
該空洞から取り除かれることが可能となり、さ
らに、前記ベアリング部が前記空洞内で受承さ
れている間該ベアリング部が前記第一の軸の回
りを回転することが可能となり、前記ベアリン
グ部の該回転によつて、該ベアリング部が前記
複数の第一の位置のいずれか一つの位置から複
数の第二の位置のいずれか一つの位置であつて
前記ベアリング部が前記空洞内部に受け入れら
れず、さらに該空洞から取り除かれることので
きない複数の第二の位置のいずれか一つの位置
に移動可能となり、該複数の第二の位置が前記
ベアリング部の複数の選択可能な角度方向を有
する第一装置と、 (ii) 前記複数の第二の位置のいずれか一つの位置
内で前記ベアリング部をロツクする第二の装置
とを含む補綴具。

１５ 特許請求の範囲第１４項記載の補綴具に
おいて、前記第一の装置が、 (i) 前記ベアリング部と関連する複数の第一の突
起であつて、該第一の突起が複数の第一の空間
をおいてそれぞれ離れて設けられている第一の
突起と、 (ii) 前記固定装置と関連する複数の第二の突起で
あつて、該第二の突起が複数の第二の空間をお
いてそれぞれ離れて設けられている第二の突起
とを含み、 前記第一及び第二の突起が各前記第一の位置内
において前記第二及び第一の空間とそれぞれ整合
し、前記各第一の位置内において、前記ベアリン
グ部が前記第一の軸の回りを回転するとき前記第
一の突起が前記第二の突起の下方を通過し、さら
に前記第一の突起が前記各第二の位置内において
前記第二の突起と係合して前記ベアリング部を前
記空洞内に保持する補綴具。

１６ 特許請求の範囲第１３、第１４、又は第１
５項のいずれかに記載の補綴具において、前記ベ
アリング部が前記空洞内に受承されたときに、該
ベアリング部が前記第一の軸の回りを右回り又は
左回りのいずれの方向にも回転できる補綴具。

１７ 特許請求の範囲第１１又は第１２項記載の
補綴具において、 (i) 前記ベアリング部がボール及びソケツト関節
のボールの一部を受承するとともに回りを囲む
ように配置されたベアリングの内面を有し、前
記ボールが前記首部に接続され、該首部と組合
う該ボールが前記ベアリング部内において該組
合せにおける複数の方向に移動自在であり、 (ii) 前記固定装置が前記ベアリング部を受承する
空洞を有し、該空洞が、該ベアリングが該空洞
内に入るときに通過する第一の平面を画成する
開口を有し、 (iii) 前記選択装置が、前記ベアリング部を複数の
選択可能の角度方向のいずれか一つの方向に前
記固定装置に固着する装置を有し、前記複数の
角度方向の選択可能な角度方向が前記第一の平
面と直交する第一の軸の回りを一方から他方に
角度的に移動し、さらに (iv) 前記ベアリング部が、前記第一の軸の回りの
回転に関して非対称に配置されており、このた
め前記組立体において、前記第一の軸に関する
前記ベアリング部内で前記首部とともに動く前
記ボールの角度の範囲が、少なくとも他の一つ
の方向におけるよりも少なくとも一つの第一の
方向において狭くなり、前記少なくとも一つの
第一の方向が、前記ベアリング部の前記少なく
とも一つの制限部の方向にある補綴具。

１８ 特許請求の範囲第１７項記載の補綴具にお
いて、 (i) 前記ベアリング部の前記非対称性により、前
記ベアリング部の選択可能な角度方向の内の少
なくとも一つが生理的理由により前記他の角度
方向より優先して選択され、 (ii) 前記固着装置によつて、前記固定装置が前記
骨組織に装着された後に、前記ベアリング部が
前記優先する角度を向いて該固定装置に固定さ
れる補綴具。

１９ 特許請求の範囲第１７項記載の補綴具にお
いて、 (i) 前記ベアリング部が、少なくとも一つの前記
制限部を有するリツプを含み、 (ii) 前記第一方向の少なくとも一つが前記リツプ
の方向にある補綴具。

２０ 特許請求の範囲第１７項記載の補綴具にお
いて、前記固着装置が２個の同軸ピンを含み、前
記ベアリング部が該ピンを受承する２個の同軸の
筒状表面を含み、前記ピン及び筒状表面によつ
て、前記ベアリング部が、前記固定装置の前記空
洞内で、前記第一の軸に対して直交する第二の軸
の回りを回転する補綴具。

２１ 人工的ボール及びソケツト関節を構成する
装置であつて、該装置が、 ボールと第一の骨組織への接続に適した第一固
定装置とを有するボール部であつて、該第一固定
装置が首部によつて前記ボールに固定されるボー
ル部と、 ソケツト部であつて、 (a) 第二の骨組織への接続に適した第二固定装置
と、 (b) 前記ボールの一部を受承するとともに該ボー
ルの一部と係合するように配置された内側のベ
アリング面を有する少なくとも第一のベアリン
グ部であつて、前記首部と組合う前記ボールが
前記ベアリング部内において複数の方向に移動
自在であり、前記ベアリング部と係合した前記
ボールの前記一部が半球よりも大きくて、これ
により、前記組み立てられた関節内において、
前記ボールが前記ベアリング部内に物理的に束
縛される第一のベアリング部と、 (c) 前記ボールの一部を受承するとともに該ボー
ルの一部と係合するように配置された内側のベ
アリング面を有する少なくとも第二のベアリン
グ部であつて、前記首部と組合う前記ボールが
前記ベアリング部内において複数の方向に移動
自在であり、前記ベアリング部と係合した前記
ボールの前記一部が半球と等しいか又はそれよ
りも小さくて、これにより、前記組み立てられ
た関節内において、前記ボールが前記ベアリン
グ部内に物理的に束縛されない第二のベアリン
グ部と、 (d) 前記第一のベアリング部と前記第二ベアリン
グ部とのいずれか一方を前記第二固定装置に交
換可能に固定する装置とを有する固定部とを含
む装置。

２２ 特許請求の範囲第２１項記載の装置におい
て、 (a) 前記第二固定装置が、前記第一又は第二のベ
アリング部のいずれか一方を受承する空洞を有
し、該空洞が、該ベアリング部が該空洞に入る
際に通過する第一の平面を画成する開口を有
し、 (b) 前記固着装置によつて、前記第一又は第二の
ベアリング部のいずれか一方が、前記第一の平
面と直交する第一の軸の回りの複数の選択可能
な方向の内のいずれか一つに向けて前記第二固
定装置の空洞内に固定される装置。

２３ 特許請求の範囲第２２項記載の装置におい
て、前記第一ベアリング部が前記第一軸に関して
非対称であり、このため前記第一の軸に関して前
記第一ベアリング部内で前記首部とともに動く前
記ボールの角度の範囲が、少なくとも他の一つの
方向におけるよりも少なくとも一つの方向におい
て狭い装置。

２４ 特許請求の範囲第２２項記載の装置におい
て、前記第二ベアリング部が前記第一軸に関して
非対称であり、このため前記第一の軸に関して前
記第二ベアリング部内で前記首部とともに動く前
記ボールの角度の範囲が、少なくとも他の一つの
方向におけるよりも少なくとも一つの方向におい
て狭い装置。

２５ 特許請求の範囲第２１項記載の装置におい
て、前記固着装置が差込み空間及び突起を含む装
置。

２６ 人工的ボール及びソケツト関節を構成する
装置であつて、前記関節が首部に接続されたボー
ルを有し、前記装置が、 (a) 骨組織に装着するのに適した固定装置と、 (b) 前記ボールの一部を受承するとともに該ボー
ルの一部と係合するように配置された内側のベ
アリング面を有する少なくとも第一のベアリン
グ部であつて、前記首部と組合う前記ボールが
前記ベアリング部内において複数の方向に移動
自在であり、前記ベアリング部と係合する前記
ボールの前記一部が半球よりも大きくて、これ
により、前記組み立てられた関節において、前
記ボールが前記ベアリング部内に物理的に束縛
される第一のベアリング部と、 (c) 前記ボールの一部を受承するとともに該ボー
ルの一部と係合するように配置された内側のベ
アリング面を有する少なくとも第二のベアリン
グ部であつて、前記首部と組合う前記ボールが
前記ベアリング部内において複数の方向に移動
自在であり、前記ベアリング部と係合する前記
ボールの前記一部が半球と等しいか又はそれよ
りも小さくて、これにより、前記組み立てられ
た関節内において、前記ボールが前記ベアリン
グ部内に物理的に束縛されない第二のベアリン
グ部と、 (d) 前記第一のベアリング部と前記第二ベアリン
グ部とのいずれか一方を前記固定装置に交換可
能に固定する装置とを含む装置。

２７ 特許請求の範囲第２６項記載の装置におい
て、 (a) 前記固定装置が、前記第一又は第二のベアリ
ング部のいずれか一方を受承する空洞を有し、
該空洞が、該ベアリング部が該空洞に入る際に
通過する第一の平面を画成する開口を有し、 (b) 前記固着装置によつて、前記第一又は第二の
ベアリング部のいずれか一方が、前記第一の平
面と直交する第一の軸の回りの複数の選択可能
な角度方向の内のいずれか一つに向けて前記第
二固定装置の空洞内に固定される装置。

２８ 特許請求の範囲第２７項記載の装置におい
て、前記第一ベアリング部が前記第一軸に関して
非対称であり、このため前記第一の軸に関して前
記第一ベアリング部内で前記首部とともに動く前
記ボールの角度の範囲が、少なくとも他の一つの
方向におけるよりも少なくとも一つの方向におい
て狭い装置。

２９ 特許請求の範囲第２７項記載の装置におい
て、前記第二ベアリング部が前記第一軸に関して
非対称であり、このため前記第一の軸に関して前
記第二ベアリング部内で前記首部とともに動く前
記ボールの角度の範囲が、少なくとも他の一つの
方向におけるよりも少なくとも一つの方向におい
て狭い装置。

３０ 特許請求の範囲第２６項記載の装置におい
て、前記固着装置が差込み空間及び突起を含む装
置。

１ 技術分野 本発明は人工関節に関し、特にボール・ソケツ
ト型の人工関節に関する。

２ 先行技術 当該技術分野で良く知られているように、人工
の股関節及び肩関節はボールとソケツト（窩）の
関節接合を従来使用している。そのソケツトは一
つの骨組織に、例えば股関節の再形成には骨盤に
植込まれる。そのボールは首及び茎又は軸から構
成されるアームに装着され、その茎又は軸が別の
骨組織内、例えば股関節の再形成には大腿骨内に
植込まれる。

ソケツト内にボールを保持する多数の方法が知
られている。本明細書で「半束縛」構造と呼称す
る最も普遍的方法では、患者自身の解剖学的構
造、即ち患者の筋肉、腱、靭帯、がソケツト内に
ボールを保持するために使用される。この構造で
は半球形ソケツトが代表的であり、これはボール
及びそれが装着されたアームをしてソケツトの縁
とアームが接触することなく最大限の運動をする
ことを可能にする。外科医は半束縛関節を取り付
けるときは患者の自然な解剖学的構造体と可能な
限りボール及びソケツトを整合させ、その結果、
患者の動きが関節からボールが脱臼しないように
させる。一般的に言えることは、そのような整合
は患者に人工関節が配置される第一回目に最も容
易である。その後の再形成では整合が一層難しく
なる。その理由は一回目の手術、その手術後の治
癒、及び人工関節の存在によつて起こされる解剖
学的構造変化の結果として解剖学的基準部位が劣
化するからである。

そのような半束縛構造体の脱臼に抗する固有の
安定性を増大させるため、半球ソケツトをさらに
深くすべく、半球ソケツトに円筒形部分を付加す
ることが通例となつている。これの調節によつて
ボールは物理的にソケツトによる束縛されないが
ボールはもしも丁度半球が使用されたとしたとき
よりもさらに運動でき、その結果脱臼傾向の低減
が幾分か達成される。この形式のボール・ソケツ
ト関節は一般に28mmの直径の球が使用され、ソケ
ツトは半球よりも数mmより深く作られるときは約
115゜の弧状運動を与える。一層大きな範囲の運動
はボールに装着されたアームの大きさを一定に保
ち、かつボールの直径を増大することにより達成
される。このようにしてボールに相対的なアーム
の角度範囲が小さくされる。極限としてもしもボ
ールが次第と大きくされると180゜の範囲の運動が
達成できる。しかし実際には人工関節、特に人工
股関節、に通常使用される最大の半球は直径が32
mmであり、約120゜の範囲の運動を与える。しか
し、そのような一層大きな半球の寸方は直径と共
に摩擦トルクが増大する為、広く好まれてはいな
い。

「ジヤーナル・オブ・ボーン・アンド・ジヨイ
ントサージユリー」誌1982年12月号に現れたマ
ヨ・クリニツクによる最近の研究は半束縛構造を
使用した10500例の股関節植込み処置について3.2
％の頻度の脱臼を報告している。そのような脱臼
は本質的に患者を不動にし、第二回目の手術を必
要にしかねない。上述したように半束縛構造に必
要とされる厳格な整合は第二回目の植込み手術が
行なわれるときは、さらに一層達成困難である。
従つて第二回目移行の植込み手術にはより高い頻
度で脱臼が生ずる。

半束縛構造に対する代りの方法はボールが物理
的にソケツト内に束縛される構造である。この構
造では球形のベアリングがボールを囲み、ソケツ
トの働きをする。そのベアリングは例えば、患者
の骨盤内に植込まれる固定素子に装着される。こ
のベアリングはボールの半分以上を包含し、従つ
てボール及びそれの装着されたアームを脱臼防止
する。

このベアリングは代表的な場合、プラスチツ
ク、例えば超高分子量ポリエチレン
（UHMWPE）又は金属で作られる。プラスチツ
クベアリングの場合ボール及びベアリングが通
常、ベアリングをボール上に押圧せしめることに
より組立てられる。ベアリングによつてボールが
包含されるほど、組立ての力が一層強く必要とさ
れるが、関節の手術後の脱臼防止のための束縛力
が一層大きくなる。加えて、ベアリングがボール
を包含すればする程、ベアリングがボールに装着
されたアームと接触する前にボールがなし得る運
動範囲が小さくなる。

プラスチツクベアリングを使用する束縛式人工
関節の例がノイレスの米国特許第3996625号に示
されている。この特許の第１図に示されるよう
に、金属製強化帯（付番してなし）と適合された
プラスチツクベアリング１７がボール２４の直径
を超えて延びる結果、物理的にボールをベアリン
グ内に束縛する。ベアリング自体は固定素子１２
に装着される。金属製強化帯はベアリングが球２
４上に押圧された後、ベアリング１７の開口のリ
ツプ（Lip）上に組立てられる。強化帯は関節を
脱臼するに必要な力を増大させる。実際上、米国
特許第3996625号の第１図に示された設計例は直
径28mmの球が使用されるときは約85゜の運動範囲
を与えると共に数百ポンド（数＋Kg）の直接的脱
臼力に抗することが見出された。

米国特許第3996625号に示されるような束縛構
造の場合、ボールに装着されたアームの首がベア
リングの縁に当たるときに脱臼力が起生されると
いうことが使用により判つた。アームとそれの装
着される患者の長い骨、たとえば患者の大腿骨、
に関連するてこの効果のため、首部分がベアリン
グ縁に接触するときに発生させる脱臼力が著し
い。例えば患者の脚に加えられる25ポンド（11
Kg）程度の力はてこ効果により数百ポンド（数＋
Kg）以上の脱臼力を発生しうる。この種の脱臼力
は人工関節を患者の解剖学的構造に幾何学的に整
合することによつて回避することができ、その結
果、首部分は患者の肢の正常運動時にはベアリン
グ縁に接触しない。即ち、てこ効果に起因する脱
臼力は脱臼が半束縛構造で回避されると同じ方法
で、すなわち、患者の自然の解剖学的構造に人工
関節を精確に整合することによつて、回避でき
る。不幸にして現在の幾何学的構造から明らかな
ようにソケツトベアリングがボールを包含すれば
する程、ボールにかかる抑止力が大きくなるが、
同時に首がベアリング縁に与つて好ましからざる
てこ効果を発生する前の運動範囲が小さくなる。
実際上は米国特許第3996625号に示された構造を
持つ人工股は植込みを施こしたうちの0.5％未満
においててこ効果による脱臼を羅患した。これは
上述したマヨ・クリニツク調査で報告された3.5
％の脱臼頻度よりも著しく良い。しかし、より一
層低い脱臼頻度の方が明らかに好ましい。

金属性ソケツトベアリングを使用する束縛構造
がノイレスの米国再発行特許第28895号（米国特
許第3842272号の再発行）に示されている。この
構造は球直径が28mmであるとき、約90゜の運動範
囲を与える。実際上の観点からすれば金属ベアリ
ングは非脱臼性があるものと言うことができる。
金属球を、その包容している金属ソケツトベアリ
ングから抽き出すに要する力は数千ポンド（数百
Kg）を超える。従つて使用上、金属ソケツトベア
リングから金属ボールが脱臼するよりもどんな任
意の過大な激しい脱臼てこ力は固定素子が植込ま
れている骨から固定素子を分裂させることとな
る。

一般的に言えることは、ソケツトベアリング内
の金属ボールは関節再形成のうちほんの少数にの
み使用される。なぜならば、医学専門家は
UHMWPEプラスチツクベアリング内の金属球
と同様に金属ベアリング内の金属京が生物学的に
受容可能であるか否かについて意見が分かれてい
る。とは言え、15年以上にわたり金属関節に対す
る金属球が、プラスチツク関節に対する金属球に
劣るということの証明はでいていない。

皮下補綴具（endoprosthesis）と呼ばれる第三
の型の人工ボール・ソケツト関節は、ソケツトに
関連した固定素子を除去し、単に球形金属ヘツド
内にプラスチツクソケツトベアリングで囲まれた
ボールを使用する。そのヘツドは患者の自然のソ
ケツト内に配置されるが、骨に固定されない。こ
の構造の場合、ボールはベアリング内でベアリン
グの縁まで回転し得る（ベアリングはボール上に
保持されるべく半球よりも大きい）。そしてベア
リング及びそれが装着されるヘツドが患者のソケ
ツト内で回転する。半束縛構造の場合と同様、解
剖学的構造の整合が使用されて、この場合は金属
ヘツドと自然のソケツトとの間の脱臼が回避され
る。

前述の事柄に鑑み、半束縛式の皮下補綴股関節
においては補綴成分の再形成幾何配置は脱臼に抗
する補綴具の安定性を確実にすることが重要であ
ることは明らかである。さらに、脱臼に抗して素
子を束縛するボール及びソケツトの構造において
は補綴具に固有の運動範囲が減少され、従つてこ
の効果型の脱臼の可能のため、どちらかと言えば
狭隘な部位に再形成を行うための幾何学的形状を
確立しなければならないという前と同様の課題が
外科医に課される。

したがつて本発明の目的は現在入手可能なボー
ル・ソケツト関節よりもさらに大きな範囲の幾何
学的配置を許す補綴成分を外科医に与えるボー
ル・ソケツト関節を与えることである。

本発明のボール・ソケツト関節の材料及び形状
であつてその少くとも一部分が状況に応じて、す
なわち患者に関節を植込む際又はその後に、選択
しかつまたは変更できるものを与えることであ
る。

本発明の別の目的は状況に応じて同じベアリン
グ部材又は患者の手術後の経歴に合わせた別形式
のベアリング部材で直ちに置換できるベアリング
部材を含だボール・ソケツト関節を与えることで
ある。

本発明のもう一つの目的はボール・ソケツト間
節であつて、(1)その関節ソケツト部分が関節のボ
ール部分に対して一つ以上の方向を有しており、
好ましい方向が患者の解剖学的構造により定ま
り、(2)そのボール部分に対するソケツト部分の方
向が状況に応じて、即ち患者に関節を植込む際又
はその後に、選択かつまたは変更をし得る、ボー
ル・ソケツト関節を与えることである。

本発明の更に別の目的は手術室で即組立てがで
き、かつ組立て解除し得る、内在的に大きな運動
範囲を有する補綴ボール・ソケツト関節を与える
ことである。

本発明は別の目的は関節を脱臼から抑止すると
同時に、上述の束縛型式構造により得られる以上
の運動範囲を与える、人工関節用ボール・ソケツ
ト関節を与えることである。

４ 発明の開示 これら及び他の目的を達成するため、本発明
は、ボール部及びソケツト部分を含む義関節にお
いて、ボール関節が、(a)ボールと、(b)ボールに接
続された首部と、(c)第一の骨組織への接続に適
し、首部のそばのボールに接続される第一固定装
置とからなり、ソケツト部分が、(d)第二の骨組織
への接続に適した第二固定装置と、(e)少なくとも
１個の制限部を有する第二固定装置によつて保持
されるベアリング部であつて、制限部がベアリン
グ部の少なくとも他の一部位より大きなボールが
脱臼することを制限し、さらに、制限部が第二固
定装置に関して少なくとも２方向を有するベアリ
ング部と、(f)第二固定装置に関して制限部の方向
を選択する装置とを含むことを特徴とする。

また、本発明は、ボール及びソケツト関節の一
部に用いられる義肢であつて、骨組織に装着する
のに適した固定装置と、少なくとも１個の制限部
を有する固定装置によつて保持されるベアリング
部であつて、制限部がベアリング部の少なくとも
他の一部位より大きなボールが脱臼することを制
限し、さらに、制限部が第二固定装置に関して少
なくとも２方向を有するベアリング部と、固定装
置に関して制限部の方向を選択する装置とを含む
ことを特徴とする。

またさらに、本発明は、人口的ボール及びソケ
ツト関節を構成する装置であつて、装置が、ボー
ルと第一の骨組織への接続に適した第一固定装置
を有するボール部であつて、第一固定装置が首部
によつてボールに固定されるボール部と、ソケツ
ト部であつて、(a)第二の骨組織への接続に適した
第二固定装置と、(b)ボールの一部を受承するとと
もにボールの一部と係合するように配置された内
側のベアリング面を有する少なくと第一のベアリ
ング部であつて、首部と組合うボールがベアリン
グ部内において複数の方向に移動自在であり、ベ
アリング部によつて係合されたボールの一部が半
球よりも大きくて、これにより、組み立てられた
関節において、ボールがベアリング部内に物理的
に束縛されている第一のベアリング部と、(c)ボー
ルの一部を受承するとともにボールの一部と係合
するように配置された内側のベアリング面を有す
る少なくとも第二のベアリング部であつて、首部
と組合うボールがベアリング部内において複数の
方向に移動自在であり、ベアリング部によつて係
合されたボールの一部が半球と等しいか又はそれ
よりも小さくて、これにより、組み立てられた関
節において、ボールがベアリング部内に物理的に
束縛されない第二のベアリング部と、(d)第一のベ
アリング部と第二ベアリング部とのいずれか一方
を第二固定装置に交換可能に固着する装置とを有
するソケツト部、とを含むことを特徴とする。ま
た、本発明は、人口的ボール及びソケツト関節を
構成する装置であつて、関節が首部に接続された
ボールを有し、装置が、(a)骨組織に装着するのに
適した固定装置と、(b)ボールの一部を受承すると
ともにボールの一部と係合するように配置された
内側のベアリング面を有する少なくとも第一のベ
アリング部であつて、首部と組合うボールがベア
リング部内において複数の方向に移動自在であ
り、ベアリング部によつて係合されたボールの一
部が半球よりも大きくて、これにより、組み立て
られた関節において、ベールがベアリング部内に
物理的に束縛されている第一のベアリング部と、
(c)ボールの一部を受承するとともにボールの一部
と係合するように配置された内側のベアリング面
を有する少なくとも第二のベアリング部であつ
て、首部と組合うボールがベアリング部内におい
て複数の方向に移動自在であり、ベアリング部に
よつて係合されたボールの一部が半球と等しいか
又はそれよりも小さくて、これにより、組み立て
られた関節において、ボールがベアリング部内に
物理的に束縛されない第二のベアリング部と、(d)
第一のベアリング部と第二ベアリング部とのいず
れか一方を固定装置に交換可能に固着する装置と
を含むことを特徴とする。

本発明の或る好ましい実施例によれば、上記ソ
ケツト中に至る非対称性開口は一方向に小さくな
つており、開口はこの方向に90゜である。このソ
ケツトベアリングは(1)カツプの面に平行な、かつ
(2)ソケツトベアリングのより大きな開口部分方向
向きの、軸線のまわりに回軸可能にされてカツプ
内に保持される。このソケツトベアリングはカツ
プと一体的な、かつソケツトの壁の厚さの半分を
通過すべく延びた二つの半円つつ込みピン（stub
halfround pins）によりカツプ内に保持される。
これら半円つつ込みピンの軸線は球形カツプ状の
空洞の軸線と一致しており、それらは又ソケツト
ベアリング内の大きい方の開口の方向と共軸的に
なつている。

ボール及び補綴アームの首はソケツトベアリン
グの小さい方の開口の方向に運動し、その全運動
範囲はその首がベアリング内でなし得る運動弧と
ベアリングがカツプ内でなし得る運動弧との和で
ある。カツプは半球以下でよい。ボールの回転は
カツプの縁に抗する首の接触により制限される。
この代りに、かつ最も好ましいこととして、首が
カツプの縁のすぐ上まで来るが実際はこれと接触
しないようにソケツトベアリングの回転を制限す
ることによつて、ボールの回転が制限される。こ
の点に関しては1983年（昭和58年）11月21日付ア
ルフレツド・フレデリツク・デカルロ・ジユニア
による同時係属米国特許出願第553518号を参考と
する。この出願は本出願の譲受人に譲渡された。
この出願はその関連部分をここに参考とされる
が、補綴アームの首をカツプの縁と接触しないよ
うに保つため、ソケツトベアリングの回転を制限
する好ましいシステムを開示している。

ボールの直径が通常の使用例では約28mmであ
り、ソケツトベアリングの壁厚は約７mmであり、
カツプの内径、従つてベアリングの外径、は約42
mm（28mm＋７mm＋７mm）である。このベアリング
の外径は半束縛式人口股関節再形成に通常使用さ
れる最大直径の球よりも大きい。従つて本束縛構
造は半束縛構造の運動よりもより大きな運動範囲
が達成され、同時にソケツト内にボールを保持す
る。

ボール及び首がソケツトベアリング内の大きい
開口の方向に運動するときは、首は半円つつ込み
ピンの平坦側に接触し、カツプの縁には接触しな
い。この代りとして、かつ最も好ましいことに、
首は半円つつ込みピンのある領域内のウエブ部分
（例えば第１３図、第１５図、及び第２１図の素
子１０６を参照）に接触する。首及びボールと同
じ弧にわたりこの方向に運動可能にすべくピンの
平坦側を輪郭づけることができる。この特徴をも
たせたとき、すべての四分球における全運動範囲
は上記寸法の場合、約135゜である。

要約すると上記の好ましい本発明実施例によれ
ば、運動がつつ込みピンの平面内にあるときはそ
の全運動はベアリング内のボールの運動によつて
果される。運動がピンの平面に90゜にあるとき
（「90゜平面」にあるとき）、全運動はベアリング内
のボールの運動とカツプ内のベアリングの運動と
の和である。他の平面内ではベアリング内のボー
ルの運動は90゜平面内におけるよりも大きく、カ
ツプ内のベアリングの運動は90゜平面内における
よりも小さい。このようにして本発明はこれまで
一般的に入手可能であつた関節よりも全運動範囲
が著しく大きな束縛式ボール・ソケツト補綴間接
を与える。

人口股関節に関連してつつ込みピンの軸線が外
科医の決定に従い患者の解剖学的要求に基づき、
傾斜され得るように、カツプを状況に応じて指向
せしめることが有利である。例えば軸線は前方方
向に幾分上向きに傾斜させることができる。この
ようにして股関節の著しく反復性の高い負荷のか
かるベアリング運動のほとんどすべてがソケツト
ベアリング内の球の許容運動範囲に入る。座つて
いるときの脚組みのような活動において、あるい
は著しい筋の収縮において、カツプ内ベアリング
の運動によつて付加的な運動が与えられる。つつ
込みピンのそのような方向付けを容易に可能なら
しめるため、本発明のいくつかの実施例ではカツ
プは第一及び第二の部分を含み、その第一の部分
は骨に固定され、第二の部分はこれと関連したピ
ン部材を有すると共に第一部分に相対的に運動し
得て、球形空洞内ベアリング部材の回転軸線に複
数の可能な方向を与える。

人工股関節及び他型式のボール・ソケツト関節
の双方に関連して、外科医にとつては可能な限り
広範囲な関節形状及び材料から選択できることが
有利である。外科医にとつては疾患のある関節を
観て患者を医学的条件及び解剖学的構造を十分に
評価した後に手術過程で材料及び形状の選択の精
度を高められればとくに有利である。この線に沿
つて再手術をし、材料かつまたは関節形状を患者
の手術歴に基づいて変更し、骨組織に対する既成
の固定関節を乱さないで済むことが有利である。
例えば半束縛関節を初めに適用された患者が特に
脱臼しやすいと発見される場合、束縛構造が、そ
して多分金属ソケツトを含むものが、より適切で
あろう。

これらの型の適用性を確保するため、本発明の
いくつかの好ましい実施例に基づくいくつかの異
つた形状かつまたは材料の互換性あるソケツトベ
アリング群が外科医に与えられる。各ベアリング
は関節ソケツト部分に用いる固定素子にベアリン
グを互換的に接続する装置を含むが、この固定素
子と患者の骨との間の接合が接続過程で実質上乱
されないようにされている。この容易な互換性に
より、外科医は初めての手術の際、固定素子の植
込み完了まで使用されるべき特定のソケツトベア
リングを選択する必要がない。又、その後の手術
の際固定素子と患者の骨との間の接合を壊すこと
なく異つたベアリングを代用したり摩耗したベア
リングを置換したりすることができる。

下記の好ましい実施例においては構造はプラス
チツク及び金属のソケツトベアリング並びに両成
分の組合せを使用したベアリングを示す。また、
いろいろな組立て体構造及び組立解除時の構造が
例示される。もちろん前述の一般的説明及び下記
の詳細な説明は説明のためにのみするものであつ
て本発明の限定のためでないことを了解された
い。

添付の図面は本明細書と関連されており、かつ
その一部をなし、本発明の好ましい実施例を例示
すると共に本説明と相まつて本発明の原理を説明
する役割を果す。

５ 図面の簡単な説明 第１図は本発明を実施した人工関節の透視図であ
る。

第２図は第１図の関節の成分を示す分解図であ
る。

第３図は第１図の線３−３に沿つた断面図で、
ボール及びカツプ中に部分的に挿入されるソケツ
トベアリングを示す。

第４図は第１図の線３−３に沿つた断面図で、
ソケツトベアリングが静止したままでソケツトベ
アリング内でボールが持つ運動範囲を示す。

第５図は第１図の線３−３に沿つた断面図で、
ソケツトベアリングがカツプと共に運動するとき
の、ソケツト内のボールの運動範囲を示す。

第６図は本発明の別の実施例の分解図で相互に
運動し得る二つの部分をカツプが含む場合の図で
ある。

第７図は関節が組立てられた後の、第６図に示
す線７−７沿いの断面図である。

第８図は関節が組立てられた後の、第６図の線
８−８に沿つた断面図である。

第９図は第６図ないし第８図に示す実施例の代
りをなすもので、二部分からなる金属製ソケツト
ベアリングが使用される例である。

第１０図は関節が組立てられた後の、第９図の
線10−10沿いの断面図である。

第１１図はカツプ内にソケツトベアリングを回
転可能に保持する別の方法を示すための分解図で
ある。

第１２図は関節が組立てられた後の、第１１図
の線１２−１２沿いの断面図である。

第１３図及び第１４図は本発明に用いる別のソ
ケツトベアリングを示す。

第１５図は第６図ないし第８図に示すものと類
似の関節であるが、関節内におけるソケツトベア
リングの運動を制限するため上記デカルロ特許出
願に開示された型のシステムを使用する人工関節
の分解図である。

第１６図は第１５図の線１６−１６沿いの断面
図である。

第１７図は第１５図の線１７−１７沿いの断面
図である。

第１８図は第１５図のベアリング部材の外表面
の透視図である。

第１９図及び第２０図は第１５図ないし第１７
図に示す人工関節のいろいろな成分の角度的拡が
りの関係を示す略線図である。

第２１図は本発明を実施すると共に上記デカル
ロ特許出願に開示された型のシステムを用いて関
節内におけるソケツトベアリングの運動範囲を制
限するようにされた半束縛型人工関節の分解図で
ある。

第２２図は第２１図の線２２−２２沿いの断面
図である。

第２３図は第２１図の線２３−２３沿いの断面
図である。

第２４図は本発明に基づいて構成された、かつ
関節を脱臼させるに要する力を増大させる金属強
化帯を含む、束縛型人工関節の分解図である。本
実施例もまた上記デカルロ特許出願に開示された
型のシステムを用いて関節内におけるソケツトベ
アリングの運動範囲を制限する。

第２５図は第２４図の線２５−２５沿いの断面
図である。

第２６図は本発明に基づき構成された、かつ非
回転式束縛型の完成関節を生ずるべく設計され
た、プラスチツクソケツトベアリングの透視図で
ある。

第２７図は第２６図のベアリングの正面図であ
る。

第２８図は第２６図の線２８−２８沿いの断面
図である。

第２９図は第２７図の線２９−２９沿いの断面
図である。

第３０図は第２６図のベアリングの側面図であ
る。

第３１図は本発明に基づいて構成された、かつ
非回転式半束縛型の完成関節を生ずべく設計され
た、プラスチツクソケツトベアリングの側面図で
ある。

第３２図は第３１図のベアリングに類似のもの
にして完成関節の脱臼を抑止するに役立つリツプ
を含むようにされた、プラスチツクソケツトベア
リングの側面図である。

第３３図は本発明に基づいて構成された、かつ
金属ソケツトベアリングを使用するようにされ
た、非回転式束縛型の人工関節の分解図である。

第３４図は第３３図の線３４−３４沿いの断面
図である。

６ 本発明実施の好ましい形態 ここで図面を参照するが、同じ参照記号がいく
つかの図面に同じ又は対応の部分を示す。第１図
には補綴関節用のボール又は球１０、ソケツトベ
アリング１２及びカツプ１４の組立体２０が示さ
れている。アーム３０の首１６はボール１０と棹
又は軸１８であつてこの棹又は軸は例えば植込み
手術のときに骨盤に固定される。

第２図は組立体２０のソケツトベアリング１２
をより詳細に示す。ベアリング１２の好ましい材
料は超高分子量ポリエチレン（UHMWPE）で
ある。ベアリング１２の内部球形面２１は外部球
形ベアリング面２２と共心的である。円筒形の面
２４が相互にかつ球形面２１，２２の中心と共軸
的であり、面２６に垂直である。小さなトゲ形突
起２８が下記の止め機能を果す。

第２図の線Ｐ−Ｐを通過する平面内でソケツト
ベアリング１２はボール１０の半分未満を包含す
る。線Ｓ−Ｓを通過する平面内ではソケツトベア
リングはボール１０の半分以上を包含する。

ソケツトベアリング１２のプラスチツク材料の
弾性のため、ソケツトベアリング１２はボール１
０上に嵌合することができる。ボールの赤道とソ
ケツトベアリング１２との間の干渉量は第２図の
線Ｓ−Ｓを通過する平面内におけるベアリングの
開口程度に依存する。この干渉量はソケツトベア
リング１２の弾性的変形を起こすものの、ベアリ
ングがボール１０上に組立てられる程度とすべき
である。組立てを助けるため、ソケツトベアリン
グは非破壊的温度（例えばUHMWPEの場合は
70°ないし80℃）に加熱し得る。プラスチツクは
一般に、とくにUHMWPEでは、大きな熱膨張
を示し、そのような加熱による膨張は著しく組立
ての助けとなる。

第２図に示すように、カツプ１４は半球形内面
３２及びカツプ１４と構造的に一体的である二つ
の共軸的半円の短いピン（stub half pin
member）３４を有する。ピン３４は３６にて半
分にされることが示されている。凹所３８はピン
３４から90°離隔された位置にてカツプ内側縁に
与えられている。カツプ１４の外面４０はセメン
トで又は無セメントの圧入、ねじ込み、もしくは
多孔中への骨の成長によつて、骨内固定を果す任
意の在来輪郭のものでもよい。カツプ１４は金属
製であり、使用される金属は構造上かつ生物学
上、外科的植込みに適しているものと了解された
い。

組立ての中間段階が第３図に大略示されてい
る。ここでベアリング１２は位置４２にて首１６
に抗して配置され、ベアリング１２及びアーム３
０は位置４４にてカツプ１４の縁に、首１６が接
触された状態で、カツプ１４中に挿入される。ベ
アリング１２の円筒表面２４はベアリング１２の
入口縁４６がカツプ１４の内面３２に接触する際
にピン３４に係合する。このときベアリング１２
は突起２８を圧縮するようにカツプ１４中にしつ
かりと押入される。その結果、ベアリング１２は
内側球面３２に接触したままボール１０及びピン
３４のまわりに時計回りに回転可能となる。

縁４６に隣接した突起２８が凹所３８に達する
に十分なだけのベアリング１２が回転されると、
突起２８が拡大して逆方向への回転に抗し、この
ため凹所３８に道具が挿入されて再び突起２８を
圧縮して組立て解除の方向の回転が開始されない
限り、ボール・ソケツト関節２０の分解を突起２
８が止める。

第１図には組立てられた関節が示されており、
アーム３０の首１６は図示した位置から弧を描い
て対称的反対位置まで運動できる。即ち補綴具首
は第２図の線Ｐ−Ｐを通る平面内で下部ピン３４
と接触する位置から上部ピン３４と接触する位置
まで、運動し得る。ボール１０が直径２８mmを有
し、ベアリング１２の外径が42mmであるとき、こ
の弧即ち首１６の運動範囲は135°よりやや大き
く、首の設計に依存する。

第２図の線Ｓ−Ｓを通る平面内でこれと同一範
囲の運動を達成するには二つの運動を必要とす
る。第一に、第４図に示すように首１６及びボー
ル１０はソケツトベアリング１２内でボール１０
が転向することによつて角度Ａだけボール１０が
運動する。この運動の完了したとき首１６はベア
リング１２の縁に接触する。その後、第５図に示
すように、全範囲の運動A′を達成するため、ボ
ール１０及びベアリング１２が一体となつて回転
し、その完了時に首１６がカツプ１４に接触す
る。

通常は、首１６がソケツトベアリング１２の縁
に到達するまでソケツトベアリング１２はカツプ
１４に相対的に静止する。何故このようにされる
かという理由は、摩擦トルクは摩擦力と回転中心
からの距離との積であるからである。同様の材
料、同様の仕上げ、及び幾何学的精度が与えられ
れば、そしてその結果、ボール１０とカツプ１４
のベアリング１２に対する摩擦係数が等しいと仮
定すれば、内面２１にかかる摩擦力はボール１０
がカツプ１４内で回転するときに外表面２２にか
かる力と同じである。その理由は、二つのベアリ
ング面にまたがつて伝達される負荷が同一だから
である。外面２２までの半径がより大きいので、
外面における摩擦トルクの方がより大きく、従つ
て面２２よりも面２１に沿つた運動が起こる。

第２図の線Ｐ−Ｐを通る平面内におけるボール
１０及び首１６の主なる揺動の場合、全行程がベ
アリング１２内のボールの回転に帰因する。すべ
ての平面内において、起り得る全揺動範囲が同一
である。しかしながらベアリング１２の回転によ
る寄与は揺動面が線Ｐ−Ｐを含む面から第２図の
線Ｓ−Ｓを含む面へと移動するにつれて、増大す
る。

上述したように、ベアリング１２はボール１０
を脱臼から抑止する。さらにソケツトベアリング
１２はベアリング１２を角度A′だけアーム３０
の運動を可能ならしめるとき、ベアリング１２の
すべての位置において半円ピン３４によつて軸着
された円筒面２４によりカツプ１４内に束縛され
る。完成組成体２０においては、プラスチツクベ
アリング１２の変形によるボール１０の脱臼抑止
を目的とする束縛はベアリング１２をボール１０
上に組込むに必要な力よりもより大きい。その理
由は本組立て体は体温37℃にて作動するという事
実に加えてベアリング１２はこの場合金属カツプ
１４内に捕捉されていることによつて脱臼による
たわみに抗してベアリング自体が束縛されるから
である。

第６図、第７図、及び第８図は、(1)手術室にて
最終的組立てを可能ならしめること及び(2)股関節
の設置の場合、外科医により決定された患者の解
剖学的要求に従つてピン３４の軸線の軸線を傾斜
可能にすること、を果す代りの構造示す。カツプ
１４はこの場合、二つの部分−すなわち患者の骨
内に固定される部分６４と保持リング部分７４と
からなる。この保持リングはピン３４を担持し、
かつ多数の位置で部分６４と係合し、これによ
り、ソケツトベアリング１２が回りを回転するピ
ン３４を通過する軸線に複数の方向を与える。部
分６４は差込み空間６８及び耳片７０によつて保
持リング７４を受承しかつ、保持すべく造形され
ている。内部球面７２はリング７４の球形表面７
６と連続的である。リング７４は半円ピン部材３
４を担持し、凹所３８と差込み耳片７８を有す
る。部分６４に対して、そして特にこの部分の外
面に対して、特に好ましい構造は1983年11月21日
付ダグラス・ジーノイレスの同時係属米国特許出
願第553519号に開示されており、これは本出願人
の譲受人に譲渡された。この出願の関連部分をこ
こに参考とする。

第６図ないし第８図に示す実施例についてカツ
プ１４の部分６４は在来の方法又は最も好ましく
ダグラス・ジー・ノイレスの上記同時係属特許出
願に述べられている技術によつて患者の骨内に植
込まれる。ボール１０及びベアリング１２はアー
ム３０の棹１８が例えば患者の骨盤内に植込まれ
た後に、保持リング７４中に組立てられる。その
組立て手順は突起２８がリング７４の後方面に接
触したときのみ圧縮される点を除けば第３図に対
する上記文献に述べられたものと同一でよい。ボ
ール１０、ベアリング１２、及び保持リング７４
の小組立体は次の差込み耳片付属物が許すいくつ
かの角度的位置のいずれかにおいて部分６４中に
挿入される。いずれかの方向への何分の一かの回
転によつてリング７４の耳片７８が部分６４の耳
片７０下方に係合される。この代りとして耳片７
８は一方向例えば時計方向、の回転によつて挿入
が果されるべく耳片の右手先導縁又は左手先導縁
のいずれかを面取りすることができる。差込み耳
片７８，７０の係合は一以上のピン８０による方
法等の在来の方法により固定される。そのような
固定用の穴７９，８１は製造時に協同する部品内
に精確に作られる。第６図及び第７図には唯一つ
の穴８１が示されているが穴はリング７４がその
可能な任意の方向に対する所定位置に固定できる
ように、各差込み空間６８毎に通常はドリルあけ
される。

第６図ないし第８図に示すものと同様の本発明
実施例であるが、上記デカルロ特許出願に開示さ
れたシステムを使用したものが、第１５図ないし
第２０図に示されている。この実施例では球面７
２はこれに関連されたピン又は突起５０を有す
る。この突起は球面７２，７６によつて形成され
る球形空洞の幾何学的極に配置される。図示する
ようにピン５０は傾斜側面６０を有する。

突起５０はベアリング部材１２の外面２２に形
成された開口１３と組合わされて関節が一旦組立
てられたときはベアリングが球形空洞から回転に
より外に出ることを防止すべく、かつ首１５がリ
ング７４と丁度接触しなくなる状態、たとえば縁
から1/2mm上方、にあるように、ベアリングの回
転を制限すべく、ベアリング１２の回転を抑止す
る。下に述べるようにこのベアリング１２に対す
る束縛条件は関節が組立てられるときに何の付加
的組立て行程を要することなく自動的に発生す
る。また、関節内におけるソケツトベアリング１
２の束縛は、カツプ１４の本体部分６４に対する
保持リング７の相対的角度方向の選ばれ方には依
らずに達成される。

開口１３は側壁５６，５８に平行な長い軸線と
側壁５６，５８に90°をなす短い軸線を有する。
この短い軸線に沿つた開口１３の角度的範囲は極
ピン５０を収容するに十分である。長い軸線沿い
の開口１３の角度的範囲はソケツトベアリング１
２の運動範囲を決定する。上述したようにベアリ
ング１２に特に好ましい範囲の運動は、首１６が
リング７４と丁度接触しなくなる運動である。こ
の場合、第１９図ないし第２０図に示すように長
い軸線沿いの開口１３の角度範囲αは(1)ソケツト
ベアリング１２の最大角度範囲、(2)カツプ１４の
最小角度範囲β、(3)極ピン５０の角度範囲δ、及
び首１６のカツプ１４からの角度的離隔ε、によ
つて定まる。特に開口１３の角度範囲は α＝β＋δ−γ−ε で与えられる。

ソケツトベアリング１２に対する他の好ましい
運動範囲についても同様の関係が導出できる。

表面７２，７６により形成される球形空洞の極
にピン５０を配置することによつて保持リング７
４をして差込み耳片７８を差込み耳片７０に合わ
せることによつて得られる任意の可能な方向に、
カツプ１４の本体部分６４中に挿入させることが
可能となる。すなわち一旦ソケツトベアリング１
２が、開口１３の少くともある部分がリング７４
の中央軸線上に位置するまで、つつ込みピン３４
のまわりに回転されると、リング７４は本体部分
６４と、両者に可能な任意の相対的方向におい
て、合わすことができる。なぜならばこれらの方
向の各々について開口１３が突起５０の上を滑動
するからである。開口１３をピン５０のまわりに
配置することによつて、外科医による他のいかな
る処置を要せずしてカツプ１４内にベアリング１
２を抑止する結果となるので、関節の組立てが自
動的に所望の抑止機能を生ずる。

第１５図ないし第２０図に示す実施例の補綴具
を患者に植込む特定の逐次的段は以下の通りであ
る。アーム３０の棹１８は在来の技術により、例
えば患者の大腿骨に植込まれる。カツプ１４の本
体部分６４もまた在来の技術によりもしくは最も
好ましく上記ダグラス・ジー・ノイレスの同時係
属出願に記載されている技術によつて、植込むこ
とができる。ベアリング１２がリング７４中に組
立てられ、その後ボール１０がベアリング１２中
に押入される。この代りとして初めにベアリング
１２をボール１０上に置き、この組合せをリング
７４中に組入れることもできる。いずれの場合に
もボール１０、ベアリング１２、及び保持リング
７４からなる小組立て体が次に、差込み耳片が許
すいくつかの角度方向位置のいずれかにおいて、
本体部分６４中に挿入される。その際、極ピン５
０が開口１３中にすべり込む。いずれかの方向に
少々回転することによつてリング７４の耳片７８
は部分６４の耳片７０下側に係合する。この代り
として上述したように、耳片７８はその右手側又
は左手側の先導縁を面取りすることによつて、一
方向のみの回転、たとえば時計方向の回転によつ
て挿入が果されるようになし得る。リング７４の
回転を助けるため、リングはスパナレンチ等と係
合する開口１２２を含むことができる。ピン５０
の位置が極点にあるため、リング７４及びこれに
装着されたベアリング１２は、ピン５０が開口１
３の長さ方向のどこに位置しているかに拘らず耳
片７８，７０に係合すべく回転できることに注目
されたい。差込み耳片７８，７０の係合は、耳片
７０，７８それぞれの開口１００，９８を貫通し
た後に穴１０２を通りカツプ６４の植込まれてい
る骨に係合する一以上のねじ８３によつて固定さ
れる。

股関節の場合、ベアリング１２の回転軸線に対
して多数の方向がとれるという可能性が、所望の
より大きな範囲の運動が軸線Ｐ−Ｐとほぼ整合さ
れる方向に、その軸線を配置するために使用され
る。たとえばこの回転軸線はこの結果を達成する
ため前方方向に上向きに指向できる。このように
して関節の著しく反復される負荷下の運動のほと
んどすべてがこの軸線に沿つて又は真近かに起こ
る。上述したようにベアリング１２の軸線に沿つ
た又は軸線真近かの運動はカツプ１４内を運動す
るベアリングによらず、むしろベアリング１２内
を運動するボール１０により主に果される。やは
り上述したように、発生する摩擦トルクがベアリ
ング１２内のボール１０の運動をさらに生じやす
くなる。したがつてベアリング１２の回転軸線を
好ましい方向に配置することによつて、最も反復
される運動がボール１０の運動によつて起こる。
これは重要な利点である。なぜならば、このこと
は運動部材の直径と共に摩擦が増大しかつボール
１０はベアリング１２よりも小さな直径を有する
という点から本関節が小さな摩擦を有する、とい
うことを意味するからである。言換すると、ベア
リング１２の回転軸線を上述の如く指向させるこ
とによつて、患者の肢の運動のほとんどに対し本
発明の関節は小さなボール例えば28mmボール、の
摩擦特性を呈すると共に大きなボール例えば42mm
ボール、に対応する運動範囲を与える。

第９図及び第１０図はソケツトベアリングが二
つの金属製半ベアリング８２を含むようにされた
保持リング７４の別の実施例を示す。ベアリング
の接合部に沿つて、かつベアリング縁真近かの端
に沿つて、溝８６が形成され、シヨルダー８８を
形成する。金属半ベアリング８２はボール１０を
包含するように集合され、ボール、半ベアリン
グ、保持リング７４及びカツプ１４の部分６４が
第６図ないし第８図に関して上述したと同様の方
法で組立てられる。

ねじヘツド９６付きのねじ９４は耳片７０，７
８を所定位置に固定すると共にソケツトベアリン
グ１２が保持リング７４から転がり出るのを防止
するための便宜に使用される。ねじヘツド９６は
溝８６に乗り入れ、ソケツトベアリング１２がつ
つ込みピン３４のまわりに全範囲の運動を行なう
ときはシヨルダー８８と係合する。耳片７０，７
８は各々、ねじ９４を受承し、かつこの場合はね
じ付き穴１０２とねじ係合させるための適当な開
口１００，９８を有する。第９図及び第１０図に
はただ二つの開口１００，９８と二つのねじ付き
ねじ穴１０２のみが図示されているが、そのよう
な開口及びねじ付き穴は、リング７４をその可能
な方向の任意の方向に対して所定位置に固定でき
るように、通常各耳片７０に設けられる。

第９図及び第１０図に示すように、そして第１
０図に最も明確に示されるように、本実施例のね
じヘツド９６は保持リング７４の前面にある平面
上方に位置する。第６図ないし第８図の実施例に
対すると同一の範囲の運動を本実施例のソケツト
ベアリング１２に与えるため、ピン３４もまたこ
の平面上方に位置し、その結果、ソケツトベアリ
ング１２の回転軸線はねじヘツド９６の平面内に
ある。この構成の場合、ベアリング１２の運動、
したがつてアーム３０の運動は保持リング７４に
接触する首によつてではなくシヨルダー８８に接
触するねじヘツド９６によつて制限される。

第１１図及び第１２図には本発明の別の実施例
が示されている。この実施例は、カツプ１４内に
おけるソケツトベアリング１２の回転軸線を確定
するため、半円ピン３４でない別の装置を使用す
る。特にダブテール構成が使用されるが、その
際、このダブテールの雄部分９０がソケツトベア
リング１２に装着され、ダブテールの雌部分がカ
ツプ１４の表面３２中に切込まれる。ソケツトベ
アリング１２及びカツプ１４は第３図に示すもの
と同様の方法で組立てられる。すなわち、ソケツ
トベアリング１２がボール１０上に配置された
後、ボール１０の中心がカツプの球形空洞の中心
に来るまで、ボール及びソケツトベアリングがカ
ツプ１４中に移動される。その後ソケツトベアリ
ング１２はダブテール雄部分９０と雌部分９２
が、相互に係合するように回転される。ソケツト
ベアリング１２をカツプ１４内に保持するため、
ダブテール雄部分９０がカツプ１４の外方に移動
するのを阻止すべく、ねじ９４をカツプ１４内の
ねじ付き穴１０４中に挿入することができる。

第１３図及び第１４図は本発明に使用する代り
のソケツトベアリングを示す。

第１３図において円筒面２４はベアリング１２
の壁を完全に通過せず、ウエブ１０６を残すべく
ほぼ中途で止まる。線Ｐ−Ｐを通る平面内におけ
るアーム３０の運動範囲を可能な限り大きくする
ため（第２図参照）このウエブは面取り３６の端
にてピン３４の高さの丁度上まで延びる。このよ
うにして上述のように線Ｐ−Ｐを通る平面内にお
けるボール１０の運動はウエブ１０６に接触する
アーム１６によつて制限される。ウエブは小さい
にも拘らずボール１０をベアリング１２内に束縛
する助けとなる。

第１４図及び第２１図ないし第２３図はボール
１０を物理的には束縛しないベアリング１２の実
施例を示す。これらの実施例の場合、ベアリング
１２の内面２１はその赤道を越える円筒形を有す
る。これは現在入手し得るものよりも大きな深さ
を有した半束縛型構造を与える。そのようなベア
リングは本発明の他の成分と共に使用されて上述
の利点を与える。すなわち、(1)より広範囲な運動
例えば135°程度の運動を与え、(2)患者の肢の大抵
の運動に対して小さなボールの持つ摩擦特性を与
える。

第２４図及び第２５図は例えば第１図ないし第
８図及び第１５図ないし第２０図に示すプラスチ
ツクベアリングを含む関節よりも一層強い脱臼力
に耐えうる束縛関節を発生するため、金属製強化
帯１２０を以つて縁１１８にプラスチツクベアリ
ング１２が嵌められた本発明の他実施例を示す。
この関節の場合、組立ての順序は初めにベアリン
グ１２をリング７４に結合し、次にベアリング１
２をボール１０上に強制配置し、最後に帯１２０
をベアリング１２の縁に組立てる。もしも関節の
ボール部分がすでに患者に植込まれているならば
この組立て順序はベアリングがボール上に装架さ
れる前に帯１２０がボール１０上に配置されなけ
ればならないことを意味する。

第６図ないし第８図、第９図ないし第１０図、
第１５図ないし第２０図、第２０図ないし第２３
図、及び第２４図ないし第２５図は、本体６４及
びリング７４それぞれの上の差込み耳片７０，７
８により互換的に本体６４に接続しうる関節形状
を示す。これらの形状は最終的な組立て済み間節
ではつつ込みピン３４のまわりにベアリング１２
が回転自在であるという共通の特性を有する。こ
れらの形状はベアリングかつまたはベアリングの
構成に使用された材料の種類によつてボールに課
される束縛の程度の点で相互に異なる。ベアリン
グは回転自在であるので、これらの関節は股関節
再形成に適用されるときは患者の解剖学的構造に
対する関節の好ましい方向、即ちベアリングの回
転軸線に沿つて、又は軸線に近接して最も頻繁に
負荷がかかる関節のベアリング運動方向、がある
という特性を共有する。

第２６図ないし第３４図は、本体６４上及びこ
の場合はベアリング１２それぞれの上にある差込
み耳片７８によつて本体６４に互換的に接続し得
る関節成分の別の例を示す。これらの関節形状は
本体６４に対してベアリング１２が静止状態にな
る共通特性を有する。先の例の関節と共にこれら
の関節は互に、ベアリングによりボールに課され
る束縛の程度の点でかつまたはベアリングの構成
に使用された種類の点で、相互に異る。

さらに特定すると第２６図ないし第３０図は、
脱臼力に耐えるベアリングの能力を増大すべくベ
アリングの縁１１８に金属の強化帯１２０を付加
されたプラスチツクソケツトベアリングを使用す
る束縛式構造を示す。図示のようにこのベアリン
グは、極ピン５０を含む本体６４にこのベアリン
グが使用できるようにするための凹所１２６を含
む。もちろん本体６４が極ピンを有しなければベ
アリングは凹所１２６を有する必要はない。

このベアリングを使用した完成関節の組立ては
次のように達成される。初めにベアリング１２が
ボール１０上に強制配置され、帯１２０がベアリ
ング１２８上に強制配置される。もしも関節のボ
ール部分が患者に植込まれていれば、帯１２０は
ベアリングがボール上に装架される前にボール１
０上に配置されなければならない。ボール１０、
ベアリング１２、及び強化帯１２０の小組立体が
次に差込み耳片付属物が許す任意のいくつかの角
度位置において本体６４中に挿入される。極ピン
５０はこの過程の間に凹所１２６中に受承され
る。第２６図ないし第３０図のベアリングが対称
性を有し、したがつて患者の解剖学的構造に体し
て特定の方向を確定しないので、本体６４に対す
るベアリングの特定な方向は重要でない。一旦本
体６４中に配置された後は、いずれかの方向への
少々の回転がベアリング上の耳片７８を本体６４
の耳片７０の下側に係合させる。必要であれば耳
片７８は一方向例えば時計方向、のみの回転によ
つて挿入が果されるように、右手側又は左手側の
先導縁のいずれかを面取りし得る。ベアリング１
２の回転を助けるために、ベアリングはスパナレ
ンチ等と係合するための溝穴１２８を含み得る。
差込み耳片７８，７０の係合は、耳片７０，７８
それぞれにおける開口１００，９８を貫通した後
に本体６４内の穴１０２を通つてカツプ１４の植
込まれる骨に係合する一以上のねじ８３により、
固定される（第３３図及び第３４図参照）。

このベアリングは束縛関節を作らずに半束縛関
節を生ずるという点を除けば、第２６図ないし第
３０図のベアリングと実質的に同一の設計になる
別のプラスチツクソケツトベアリングが第３１図
に示される。すなわち、第３１図のベアリングは
ボール１０の1/2を越えて包含することはせず、
従つて関節内にボールを束縛しない。このベアリ
ングを用いた関節の組立ては単にベアリングを本
体６４中に挿入し、かつ差込み耳片７８及び一以
上の骨係合ねじを用いて固定し、その後半束縛式
外科的再形成に使用される標準技術によつてボー
ル１０をベアリング１２中に配置するだけであ
る。

第３２図は半束縛再形成に使用される別のプラ
スチツクソケツトを示し、この場合、ベアリング
からのボール１０の脱臼抑止を助けるための付加
的リツプ１３０を備えている。このリツプは第３
２図に示すようにベアリングの前部面を徐々に傾
斜づけることにより使宜的に形成し得る。適当な
傾斜は9°程度である。第２６図ないし第３１図の
対称形ベアリングとは異り第３２図のベアリング
はベアリング及び患者の解剖学的構造の間に或る
角度を確定する。従つてこのベアリングを設置す
るときは外科医は、脱臼を阻止するに最も有利な
位置にリツプ１３０を配置せしめるベアリング方
向を本体６４に対して選択する。この方向づけの
段を別にすればこのベアリングを用いた関節の配
置手順は第３１図のベアリングについて上述した
配置手順と同一である。

第３３図ないし第３４図は金属ベアリングを使
用する非回転式束縛関節を示す。このベアリング
は差込み耳片７８を担持する二つの半ベアリング
１３２から成る。この関節の組立ての際、半ベア
リング１３２はボール１０のまわりに置かれ、そ
の後、プラスチツク保持リング１３４により所定
位置に保持される。ボール１０及びベアリング１
２の小組立体が次に第２６図ないし第３０図のベ
アリングと基本的にほぼ同一の方法で本体６４に
挿入される。

代表的な場合、本体６４はチタニウム合金、例
えば６％のアルミニウムと４％のバナジウムを含
む合金（ASTM特定番号第F136−79参照）で作
られるが、半ベアリング１３２はボール１０と同
様、コバルト−クロム合金で作られる。当該技術
分野で知られているようにチタニウム合金はコバ
ルト−クロム合金と動的接触をするときは耐摩耗
性がなく、従つてチタニウム部品及びコバルト−
クロム部品間の連続的相対運動はやがてチタニウ
ム部品の著しい摩耗を起こす。

そのような相対運動による摩耗を防ぐため、第
３３図及び第３４図の関節は半ベアリング１３２
を本体６４と強制的に固着係合させるくさび１３
６を含む。くさび１３６はベアリング１２の溝穴
１４０を通過して保持リング１３４の凹所１４４
中に至る。くさびの頭部分１４８はベアリング１
２が本体６４中に配置された後、ハンマー等で打
たれる。ハンマーの打撃は半ベアリングを離反さ
せて本体６４に対する所定位置にこれらを固定す
る。

くさび１３６が長時間のうちにゆるくなるのを
防ぐため、くさびの頭を第３４図に示すように係
合させるべく骨係合ねじ８３を使用することがで
きる。したがつてくさびは別の形式のベアリング
でベアリング交換する際等にくさびを容易に除去
しうるように、頭１４８の下側はくさびがベアリ
ングから即引出し可能なように反りをつけること
ができる。このくさび入れの過程によつて、半ベ
アリング１３２がくさびの反対側の接触点のまわ
りの回転により相互に離反されるので、半ベアリ
ングの内面は半ベアリングが外方へ移動したとき
に初めて球形面が形成されるように造形し得る。
この代りとして内面を球形とし得る。その理由は
このくさび入れ過程によつて起こされるボール１
０及びベアリング１２間のわずかな遊びは完成関
節において通常は許容できるからである。

第３３図に最も明確に判かるように、ベアリン
グ１２の縁１４６は対称形でない。さらに特定に
するとこの縁はボール１０をして第３４図の平面
内における一つの角度範囲と第３４図の平面に垂
直な平面内における比較的大きな角度範囲とにお
ける運動を可能ならしめる。従つてこのベアリン
グを配置するときは外科医は、患者の肢がその最
大角度範囲の運動を通常行なう平面をこの比較的
大きな角度範囲の運動に対応する平面にできるだ
け一致せしめる本体６４内ベアリング１２方向
を、選択することとなる。

第６図ないし第８図、第９図ないし第１０図、
第１５図ないし第２０図、第２１図ないし第２３
図、第２４図ないし第２５図、第２６図ないし第
３０図、第３１図、第３２図、及び第３３図ない
し第３４図に示す９種の関節形状は各々相互に互
換性がある。この互換性が外科医にこれらの形状
の任意のもの又は本体６４に合致すべく構成され
た他の任意の形状を状況に応じて選択可能ならし
める柔軟性を与える。このようにして患者の要求
と人工関節の特性との間にさらに完全な一致が達
成される。

前述のことから本発明が束縛型又は半束縛型の
いずれを問わず、人工関節において通常得られる
ものよりも一層大きな範囲の運動を有する束縛型
ボール・ソケツト関節を与えることが明白であ
る。さらに本発明は患者のなすほとんどの反覆運
動に対し比較的小さな直径のボールの小摩擦の運
動を与えるように患者内で指向できる人工関節を
与える。大きな範囲の運動を与える場合の制限因
子はベアリングの外側直径である。従つて、解剖
学的限界内でベアリングの外径を可能な限り大き
くすることが有利である。

本発明によつて大きな範囲の運動が与えられる
結果、患者は補綴具のアームがベアリングの縁に
当たることなく束縛関節においてこれまで可能で
あつたよりもさらに大きな運動ができる。従つて
プラスチツクベアリングが使用された場合は脱臼
の可能性が減り、又金属ベアリングが使用された
ときは固定素子と固定素子の装着される骨との間
の接合が破壊される可能性が小さくなる。さらに
本関節の運動範囲が患者の利用しうる範囲よりも
大きいときは、補綴具のぶつかり合いを起こさせ
ずに患者の解剖学的構造に相対的な補綴具の方向
を変化させられるより大きな自由度が外科医に与
えられる。

これらの指向可能度と運動範囲に関する局面に
加えて本発明は互換性あるソケツトを与えること
によつて初めの手術のみならず必要であれば再手
術の際に、患者の要求に合せた最適の補綴具を選
択できる可能性を外科医に与える。上述の例に示
したように本発明に基づいて外科医はプラスチツ
ク製の半束縛固定ベアリングから金属性の束縛ベ
アリングまで、それらの中間のいろいろな形状の
ものを含めた広範なボール・ソケツト関節群を利
用できる。この選択は患者の要求と補綴具の能力
との間に容易により良い一致を与えるものであ
る。

本発明の多数の設計変更及び改修が上記教示に
照らし可能である。例えばボール１０、ソケツト
ベアリング１２及び保持リング７４は手術室で組
立てられるよりもユニツトとして外科医に与える
ことができる。また、金属ソケツトベアリングを
第９図及び第１０図に示す保持リングを備えたも
のとしてよりも第１図に示すカツプ１４のような
一体的カツプ付きのものとして使用することがで
きる。さらにリング７４又はベアリング１２を本
体６４に装着するため差込み空間及び耳片以外の
いろいろの接続装置たとえばスナツプリングを使
用できる。加えて、ここに特に例示したものでな
いいろいろのソケツトベアリングを、外科医に供
給される互換ベアリングの補充として使用でき
る。したがつて添付請求の範囲内で本発明は特に
説明したもの以外にも実施し得ることを了解され
たい。