JPH0575423B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、人の関節、殊に股関節を補綴するた
めの人工股関節に関するものである。 従来から用いられている人工股関節は骨頭球及
びステムがステンレス鋼、コバル−クロム−モリ
ブデン系合金などで一体的に形成され、セメント
を用いて大腿骨中に挿入、固定され、一方、骨頭
球を受座する臼蓋側は合成樹脂のみから成るソケ
ツトを骨盤にセメントを用いて固定するものであ
つた。ところが、このようなステム及び臼蓋から
成る人工股関節では骨頭球が金属製であり、その
ための骨頭球の真球度は10μが限界であり、さら
に極度に研磨された表面状態においても凸状の微
小突起が存在し、このような微小突起が、この骨
頭球を受座する合成樹脂のソケツト表面を摩耗さ
せる原因を成していた。しかも体液によつて骨頭
球表面の腐蝕に起因した摩耗が起こる結果、表面
の荒れが生じ、そのため受座するソケツト表面を
削り取ることになり、人工股関節の寿命を大幅に
縮める要因を成していた。また、関節の寿命を全
うする以前に表面状態の悪化し伴い関節機能が著
しく損なわれ、関節の回動に要するトルクが大き
くなり、その結果、ソケツト、ステムがセメント
によつてそれぞれ固定されている骨との間に弛み
を生じるようになり、ついには歩行不能に陥る。 一方、ソケツトは骨盤にセメント固定される
が、合成樹脂単身より成るため剛性が小さく、荷
重時の骨盤の変形に伴いソケツト自体も変形しや
すい。その結果、固定に用いているセメントとの
接合面あるいはセメントと骨の接合面のいずれか
において弛みが生じ易く、その結果、人工股関節
が生体から離脱したり、人工股関節を構成してい
る部材間にガタが生ずるなどにより関節機能を喪
失してしまう。 上記のような金属製骨頭球の不都合を解決する
ため、骨頭球のみをアルミナセラミツク製にした
ものもあるが、機械的強度に限界があり、強度を
増すには大型化を避けることができなかつた。け
れども大型化の骨頭では、該骨頭を受座するソケ
ツトも大型とならざるを得ない。しかし、骨盤に
固定するソケツトの大きさには自から限界があ
り、そのような骨頭を受座するにはソケツトの構
成部材である合成樹脂の厚みは薄いものを用いな
けれはならず、それがため荷重時の骨盤変形に際
し、ソケツトも一層変形し易くなる弛みを生じる
こととなる。 このような合成樹脂製のソケツトの欠点を排除
し、かつ、それが有する長所を活用せんがため、
外周部に溝が形成されたセラミツクよりなる臼蓋
の内側に合成樹脂製の半球状の受座を備えた骨盤
埋入型のソケツトが提案されており、この場合、
荷重時における合成樹脂のクリープ変形が剛性の
大きいセラミツクより成る臼蓋でもつて受容さ
れ、包囲されているためクリープ変形が生じ難
く、かつ臼蓋が生体親和性の大きなセラミツク材
で構成されていることから、骨セメントを用いる
ことなく骨盤に埋入することにより骨の接合が図
られるなどの長所がある。反面、ソケツトの大き
さには限界があることから、合成樹脂製受座をセ
ラミツク製臼蓋で包囲している分だけ当該受座を
構成する合成樹脂の厚みは薄いものとなり、その
結果、より長期にわたつて使用できる人工股関節
をもたらすには至らなかつた。 本発明は上記の如き従来の人工股関節の欠点に
鑑みて開発してしたもので、より長期間安定した
関節機能を維持し、もつて人工股関節の適用年齢
を下げることを可能なさしめんとするものであ
る。 以下、本発明実施例を図によつて具体的に詳述
する。 第１図においては、人工股関節としての一実施
例を示したものであつて、Ｂ１は腰骨、Ｂ２は大
腿骨で、これら両者は人工股関節で相対的に回動
自在に連結される。この人工股関節は、チタン合
金製ステムＭが大腿骨Ｂ２に挿入され固定され
る。また、チタン合金製のステムＭの先端には、
表面が鏡面状に仕上げられたジルコニアセラミツ
クよりなる骨頭球Ｋがテーパー嵌合してあり、こ
の骨頭球Ｋは腰骨Ｂ１に埋設固定されるソケツト
Ｓに設けられた球面凹部Ｆにて回動自在に嵌合し
た状態で連結してある。 かかる如く、腰骨Ｂ１と大腿骨Ｂ２とを連結す
る人工股関節の要部拡大図を第２図にて示すが、
このうちソケツトＳは生体骨盤（腰骨）に埋入
し、当接合する外枠部材Ｃにはアルミナセラミツ
クスなどの剛性が大きく、生体親和性のあるセラ
ミツクで構成され、外周部には生体骨中に固定す
べく螺入し、あるいは骨の増生と進入を許容して
接合力を強化すべく、溝Ｃ１が形成してある。ま
た、この外枠部材Ｃの周端部には、骨への埋入位
置を規定し、ソケツトＳに作用する荷重を安定的
に受容すべくフランジ部Ｃ２が一体的に形成して
ある。このようなセラミツク製の外枠部材Ｃの半
球状凹部は、プラスチツク体Ｐとして、例えばポ
リエチレンをモールド成形法により製作して物理
的に固定し、骨頭球Ｋと良好なる摺動面を形成す
る如く成形加工が施してある。 この場合、前記外枠部材Ｃの半球状凹部にはア
ンダーカツト型の凹部Ｃ３が形成してあり、該凹
部Ｃ３中にプラスチツク体Ｐの一部が進入するこ
とによつてアンダーカツト部Ｐ１が形成され、そ
の結果、プラスチツク体Ｐが外枠部材Ｃから離脱
したり、回動したりするのが防止されるようにな
つている。 なお、ソケツトＳを成す外枠部材Ｃとしては全
体をセラミツク材で構成した上記のものに限ら
ず、金属材で基体と形成しておき腰骨Ｂ１中に埋
入された場合、少なくとも生体組織と接する部位
には、生体との親和性に富んだアルミナ、アパタ
イトなどのセラミツク材を溶射手段等によつて被
着したものでもよく、また外枠部材Ｃの凹部への
プラスチツク体Ｐの結合方法には上記モールド成
形法による他圧入法あるいは螺着手段によつても
よい。 ところで、上記の如く、ソケツトＳの球面凹部
Ｆに受座される骨頭球Ｋはジルコニアセラミツク
で構成されているため極度に鏡面状に研磨された
状態においては金属製の骨頭球では同一の研磨状
況下において、微細な無数の突起が存在するのに
対し、ジルコニアなどのセラミツク材では微細な
ボイド（長孔）が存在することから、骨頭球によ
るプラスチツクソケツトの摩耗量を知るべくかか
るセラミツク材で構成したブロツクと在来の金属
製骨頭球材で構成したブロツクを同一条件のもと
で同一のプラスチツクソケツト材で構成したリン
グに押しつけてプラスチツクのリングを生理的食
塩水中にて回転させ、両者の摩耗量を測定比較し
た。この摩耗テストは押圧力40ｂの圧力で各々
のブロツクをプラスチツクのリングに押し付け回
転数が13rpmで一定時間回転させた後に摩耗量を
測定したところ従来のステンレス製材料では1.2
mmであつたのに対し、ジルコニアセラミツク製の
ブロツクでは、0.3mmでありしたがつて同一条件
のもとにおいて、本発明に係るジルコニアセラミ
ツク製の骨頭球Ｋを用いたものではプラスチツク
Ｐで形成した球面凹部Ｆの摩耗量は大幅に小さい
ものとなることが判つた。 なお、セラミツク材のうち、アルミナセラミツ
ク（多結晶）及びジルコニアセラミツクより成る
同一条件の骨頭球Ｋを作成し、該骨頭球を受座す
る球面凹部Ｆの摩耗量の小さいものは多結晶アル
ミナとジルコニアセラミツクより成る骨頭球であ
つた。 そこで、次に多結晶アルミナジルコニアセラミ
ツクの機械的特性を第１表にて示すが、この表か
ら明らかなようにジルコニアセラミツクは多結晶
アルミナに比較して、とりわけ強度が大きいこと
が判る。

【表】 このように、球面凹部Ｆに対する摩耗の少ない
多結晶アルミナとジルコニアセラミツクにおい
て、後者では硬度及び圧縮強さが若干劣るものの
曲げの強さ、靭性が大幅に大きいことから、体重
がかかる股関節を構成するにはジルコニアセラミ
ツク製の骨頭球Ｋが最適である。 したがつて、いま、多結晶アルミナ製の骨頭球
Ｋとほぼ同じ機械的強度をもつたものをジルコニ
アセラミツクで製作する場合には、多結晶アルミ
ナ製骨頭球Ｋの約70％の大きさでよいこととな
り、それ故、外枠部材Ｃの大きさ、型状が同一で
あるとすれば、球面凹部Ｆを備えたプラスチツク
Ｐの厚みを大幅に大きいものとすることができる
ことから人工股関節として長寿命化を図ることが
でき、あるいは、ソケツトＳを小型化することが
できる。 以上のように構成された本発明人工股関節によ
れば、特にソケツトＳが腰骨Ｂ１中に固定される
場合、外枠部材Ｃがアルミナセラミツクあるいは
金属製のものにあたつては外周部に被着したアル
ミナ、アパタイト等のセラミツクが生体骨と極め
て良好なる親和性があるためであり、しかも生体
為害性がないことから永年にわたつて安定的な結
合（固定）関係を維持できることができる。 また、このような生体骨と強固に結合した外枠
部材Ｃ中に固定されたプラスチツク対Ｐのほぼ中
央部に形成した球面凹部Ｆと、該球面凹部Ｆに受
座された骨頭球Ｋとはポリエチレンなどのプラス
チツクの有する良好な滑り特性、耐衝撃性、鏡面
を成したジルコニアセラミツクとの組合せによ
る、優れた耐摩耗性によつて永年にわたり優れた
摺動性を備えた結合状態を維持することができ
る。 かかる如く、人工股関節のソケツトの埋設固定
に際して生体為害性を有する骨セメントを用いる
必要がなく、しかも骨頭球をジルコニアセラミツ
クで作成したものを用いることにより、骨頭球自
体をし小型にすることができ、かつ、チタン合金
より成るステムとテーパー嵌合により組合せたこ
とによつてジルコニア製骨頭球の強度は従来のス
テンレス系、あるいはコバルト−クロム系材料よ
りなるステムをジルコニア製骨頭球とテーパー嵌
合により組合せた場合に比べて約50％もの向上が
見られた。 そのうえ骨頭球を小型化することにより摺動面
を成すプラスチツクの厚みを増すことができ、併
せてソケツト全体を小型化するとが可能となり、
かつ摺動面を摩耗させず、強度の大きな骨頭球と
摺動面をすぐれたソケツトでもつて構成されてい
るなど人体への適合性にすぐれ、必要かつ充分な
る機械的強度を具備し、高性能で耐久性があり、
しかも低コストの人工股関節を提供することが可
能となり、人類の福祉向上に寄与するところが大
きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例による人工股関節を人体
の骨に装着した状態を示す側面図、第２図は本発
明実施例による人工股関節の要部断面図である。 Ｍ：ステム、Ｋ：骨頭球、Ｓ：ソケツト、Ｃ：
外枠部材、Ｐ：プラスチツク、Ｐ１：アンダーカ
ツト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 外周部に溝が形成され、少なくとも骨と接す
   る部分が生体親和性を有するセラミツクより成る
   臼蓋の内側にプラスチツクより成る球面凹部を備
   えた骨盤埋入ソケツトと、上記球面凹部にて可動
   自在となるジルコニア製骨頭球を備えたチタン合
   金製ステムとで構成されたことを特徴とする人工
   股関節。