JPH07144005A - 膝プロテーゼ - Google Patents
膝プロテーゼInfo
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 膝プロテーゼの回転運動の自由度を適当にす
ること。 【構成】 膝プロテーゼは、大腿骨部品を含み、この部
品において、顆は脛骨支持表面に対する連続的な接触表
面を有し、サジタル径は最遠方点よりも前方の点まで、
後方から一定である。脛骨支持表面は大腿骨の顆表面の
湾曲度に密に一致する湾曲度を有するような形状となっ
ている。脛骨部品は前方−後方に摺動運動するよう金属
プラットフォームに支持されたプラスチックの半月部品
を含み、この半月部品とプラットフォームとの間の嵌合
表面は、大腿骨の顆のサジタル径よりも大きなサジタル
湾曲度を有する。
ること。 【構成】 膝プロテーゼは、大腿骨部品を含み、この部
品において、顆は脛骨支持表面に対する連続的な接触表
面を有し、サジタル径は最遠方点よりも前方の点まで、
後方から一定である。脛骨支持表面は大腿骨の顆表面の
湾曲度に密に一致する湾曲度を有するような形状となっ
ている。脛骨部品は前方−後方に摺動運動するよう金属
プラットフォームに支持されたプラスチックの半月部品
を含み、この半月部品とプラットフォームとの間の嵌合
表面は、大腿骨の顆のサジタル径よりも大きなサジタル
湾曲度を有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、膝関節交換用プロテー
ゼに関する。
ゼに関する。
【０００２】
【従来技術】現在使用されている膝関節交換用装置の大
半は、関節炎の関節表面を切除し、金属またはプラスチ
ック表面と置換する、顆移植タイプのものである。この
ような構造では２つの相反する条件がある。すなわち、
第１の条件は運動の自由度が求められるため、大腿骨表
面と脛骨表面との間の形状対応性が比較的低いことが要
求されるが、一方、プラスチック面に対する接触応力は
小さいことが好ましいので、対応性が高いことが要求さ
れることである。このような相反する条件は、膝蓋骨−
大腿骨支持関節についても当てはまる。
半は、関節炎の関節表面を切除し、金属またはプラスチ
ック表面と置換する、顆移植タイプのものである。この
ような構造では２つの相反する条件がある。すなわち、
第１の条件は運動の自由度が求められるため、大腿骨表
面と脛骨表面との間の形状対応性が比較的低いことが要
求されるが、一方、プラスチック面に対する接触応力は
小さいことが好ましいので、対応性が高いことが要求さ
れることである。このような相反する条件は、膝蓋骨−
大腿骨支持関節についても当てはまる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのようなジ
レンマを解決するいくつかの解決案を提供するものであ
る。まず第１に、サジタル径を変更し、脛骨表面に対し
て、更に好ましくは膝蓋骨とも、連続接触表面を有する
大腿骨部品を提供するのものである。第２に、本発明
は、大腿骨支持表面に対するガイドトラックがサジタル
平面内で湾曲し、必要な安定性のみならず前方および後
方への並進運動の自由度が与えられるようなスライド支
持タイプのプロテーゼ（人工関節）を提供するものであ
る。
レンマを解決するいくつかの解決案を提供するものであ
る。まず第１に、サジタル径を変更し、脛骨表面に対し
て、更に好ましくは膝蓋骨とも、連続接触表面を有する
大腿骨部品を提供するのものである。第２に、本発明
は、大腿骨支持表面に対するガイドトラックがサジタル
平面内で湾曲し、必要な安定性のみならず前方および後
方への並進運動の自由度が与えられるようなスライド支
持タイプのプロテーゼ（人工関節）を提供するものであ
る。
【０００４】上記２つの広義の概念は、特定ケースの条
件に応じて単一のプロテーゼに組み合わせて用いてもよ
いし、別々に用いてもよい。本発明は上記概念の変形例
および大腿骨部品の種々の構造も含むものである。
件に応じて単一のプロテーゼに組み合わせて用いてもよ
いし、別々に用いてもよい。本発明は上記概念の変形例
および大腿骨部品の種々の構造も含むものである。
【０００５】膝プロテーゼの設計上の別の問題は、歩行
中の負荷および運動に耐えるのに頑丈さが不十分になっ
たり、または不安定な関節とならないように、適度な運
動の回転自由度をいかに与えるかにある。従って本発明
は、別の態様では、この問題に対処した人工膝関節にも
関するものである。
中の負荷および運動に耐えるのに頑丈さが不十分になっ
たり、または不安定な関節とならないように、適度な運
動の回転自由度をいかに与えるかにある。従って本発明
は、別の態様では、この問題に対処した人工膝関節にも
関するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の一態様によれ
ば、（ａ）一対の顆支持表面を有する大腿骨部品と、
（ｂ）脛骨プラットフォームを有する脛骨部品と、
（ｃ）大腿骨部品と脛骨部品との間に位置し、これら部
品の間で負荷を伝えるようになっており、顆表面を受け
るための凹状部を有し、前記脛骨プラットフォーム上で
ほぼ前方−後方方向に摺動運動できるようになっている
半月部品と、（ｄ）前記プラットフォームに連動し、前
記凹状部の間の半月部品内のレセスに係合するガイド手
段とを備え、前記半月部品は回転運動が制限された状態
で前方−後方（ａ−ｐ）方向に摺動運動するようにガイ
ドされる膝プロテーゼが提供される。
ば、（ａ）一対の顆支持表面を有する大腿骨部品と、
（ｂ）脛骨プラットフォームを有する脛骨部品と、
（ｃ）大腿骨部品と脛骨部品との間に位置し、これら部
品の間で負荷を伝えるようになっており、顆表面を受け
るための凹状部を有し、前記脛骨プラットフォーム上で
ほぼ前方−後方方向に摺動運動できるようになっている
半月部品と、（ｄ）前記プラットフォームに連動し、前
記凹状部の間の半月部品内のレセスに係合するガイド手
段とを備え、前記半月部品は回転運動が制限された状態
で前方−後方（ａ−ｐ）方向に摺動運動するようにガイ
ドされる膝プロテーゼが提供される。
【０００７】
【作用】本発明のプロテーゼは顆状移植タイプのもので
ある。このタイプのプロテーゼでは、人工関節に安定性
を与えるため、自然の側副靱帯および十字靱帯の一部ま
たはすべてを残している。十字靱帯への損傷を与えるこ
となく、自然の関節表面を切除することは困難であるの
で、少なくとも後方十字靱帯を切除することが一般的で
ある。しかしながら側副靱帯は一般に残される。
ある。このタイプのプロテーゼでは、人工関節に安定性
を与えるため、自然の側副靱帯および十字靱帯の一部ま
たはすべてを残している。十字靱帯への損傷を与えるこ
となく、自然の関節表面を切除することは困難であるの
で、少なくとも後方十字靱帯を切除することが一般的で
ある。しかしながら側副靱帯は一般に残される。
【０００８】通常、大腿骨部品の顆状表面は、屈曲角度
の大部分にわたって半月部品内のへこみすなわち凹部に
極めて密に対応した形になっており、応力の高い点を最
小とするように大きく湾曲した形状になっている。かか
る高い形状対応性は脛骨プラットフォーム上の半月部品
の摺動自由度により補償されている。
の大部分にわたって半月部品内のへこみすなわち凹部に
極めて密に対応した形になっており、応力の高い点を最
小とするように大きく湾曲した形状になっている。かか
る高い形状対応性は脛骨プラットフォーム上の半月部品
の摺動自由度により補償されている。
【０００９】脛骨支持表面は、一つ以上のサジタル断面
で見た場合において、大腿骨部品の支持表面の径に実質
的に一致する曲率半径を有することが好ましい。しかし
ながら後方部から前方部まで実質的に連続に接触した場
合、サジタル断面の形状には差異が生じ得る。関節にお
ける必要な弛緩性を考慮することが好ましい。例えば大
腿骨のサジタル断面の径は脛骨支持表面の対応する断面
の径よりも若干小さくし、プロテーゼの２つの部品を手
術で埋め込む際の差異を吸収するための十分な間隙を残
し、更に通常の機能ができるように適当な弛緩性を与え
ることが好ましい。
で見た場合において、大腿骨部品の支持表面の径に実質
的に一致する曲率半径を有することが好ましい。しかし
ながら後方部から前方部まで実質的に連続に接触した場
合、サジタル断面の形状には差異が生じ得る。関節にお
ける必要な弛緩性を考慮することが好ましい。例えば大
腿骨のサジタル断面の径は脛骨支持表面の対応する断面
の径よりも若干小さくし、プロテーゼの２つの部品を手
術で埋め込む際の差異を吸収するための十分な間隙を残
し、更に通常の機能ができるように適当な弛緩性を与え
ることが好ましい。
【００１０】プロテーゼの装着時に十字靱帯を残す場
合、削除される顆を囲む大腿骨部品部分には、靱帯が通
過できるようにするスロットを設けることができる。し
かしながら外科医の多くは十字靱帯を切除することを好
んでおり、この場合大腿骨部品は全幅にわたる遠位／後
方領域すなわち横方向−中央方向に連続する。
合、削除される顆を囲む大腿骨部品部分には、靱帯が通
過できるようにするスロットを設けることができる。し
かしながら外科医の多くは十字靱帯を切除することを好
んでおり、この場合大腿骨部品は全幅にわたる遠位／後
方領域すなわち横方向−中央方向に連続する。
【００１１】サジタル平面における大腿骨部品の一定の
径が最も遠位の点の付近に延びる範囲は、関節に所望の
屈曲度を与えるのに十分な範囲の値である。
径が最も遠位の点の付近に延びる範囲は、関節に所望の
屈曲度を与えるのに十分な範囲の値である。
【００１２】大腿骨部品の前方面には膝蓋骨溝が形成さ
れ、この溝は、すべての屈曲度にわたって膝蓋骨と溝と
が接触するような形状になっている。
れ、この溝は、すべての屈曲度にわたって膝蓋骨と溝と
が接触するような形状になっている。
【００１３】すべての屈曲段階での大腿骨および脛骨支
持表面の形状一致性は、金属半月支持表面とプラスチッ
ク半月支持表面との接触面積を増加させ、これにより摩
耗および変形が低減される。脛骨部品のサジタル湾曲は
上側にへこんでいるので、この脛骨支持表面の前方およ
び後方への曲がりは前方−後方、中心−側方および内部
−外部の回転運動の安定性を増加させる。屈曲のすべて
の段階において、膝蓋骨（自然および人工のいずれであ
れ）と膝蓋骨の溝との密な接触も、関節の安定性を増す
のに寄与している。
持表面の形状一致性は、金属半月支持表面とプラスチッ
ク半月支持表面との接触面積を増加させ、これにより摩
耗および変形が低減される。脛骨部品のサジタル湾曲は
上側にへこんでいるので、この脛骨支持表面の前方およ
び後方への曲がりは前方−後方、中心−側方および内部
−外部の回転運動の安定性を増加させる。屈曲のすべて
の段階において、膝蓋骨（自然および人工のいずれであ
れ）と膝蓋骨の溝との密な接触も、関節の安定性を増す
のに寄与している。
【００１４】膝プロテーゼの脛骨部品は切除された脛骨
に固定するようになっている金属プラットフォームを含
み、このプラットフォーム上で摺動運動できるようにプ
ラスチック半月支持部品が取り付けれらており、更にほ
ぼａ−ｐ方向にガイドされる。プラスチック部品と金属
プラットフォームとの間の嵌合表面は平らでもよいし、
またこれと異なり側方−中心線に円筒軸が延びるほぼ円
筒形でもよく、この円筒体の径は大腿骨部品と脛骨部品
との間の支持表面の最大サジタル径よりも大きい。サジ
タル平面における大腿骨部品と脛骨部品との間の支持表
面の湾曲は、プラスチック部品と金属プラットフォーム
との間の円筒形嵌合表面の湾曲と同一方向である。
に固定するようになっている金属プラットフォームを含
み、このプラットフォーム上で摺動運動できるようにプ
ラスチック半月支持部品が取り付けれらており、更にほ
ぼａ−ｐ方向にガイドされる。プラスチック部品と金属
プラットフォームとの間の嵌合表面は平らでもよいし、
またこれと異なり側方−中心線に円筒軸が延びるほぼ円
筒形でもよく、この円筒体の径は大腿骨部品と脛骨部品
との間の支持表面の最大サジタル径よりも大きい。サジ
タル平面における大腿骨部品と脛骨部品との間の支持表
面の湾曲は、プラスチック部品と金属プラットフォーム
との間の円筒形嵌合表面の湾曲と同一方向である。
【００１５】前方−後方への摺動運動が可能であること
により、プロテーゼは前方−後方の運動の自由度を有
し、これにより部品と骨との境界におけるせん断応力を
小さくしたまま、屈曲度を大きくできる。
により、プロテーゼは前方−後方の運動の自由度を有
し、これにより部品と骨との境界におけるせん断応力を
小さくしたまま、屈曲度を大きくできる。
【００１６】サジタル平面から見てプラスチック部品と
金属プラットフォームとの間に円筒形支持表面を設けた
ことにより、前方および後方への運動が拘束されるとい
う利点が得られる。プラスチック支持部品が中心位置か
ら離間するように変位する際の重力により、プラスチッ
ク部品と金属プラットフォームとの間の上方に曲がった
境界で拘束力が増している。
金属プラットフォームとの間に円筒形支持表面を設けた
ことにより、前方および後方への運動が拘束されるとい
う利点が得られる。プラスチック支持部品が中心位置か
ら離間するように変位する際の重力により、プラスチッ
ク部品と金属プラットフォームとの間の上方に曲がった
境界で拘束力が増している。
【００１７】しかしながら、凹状のプラットフォームは
本質的なものではなく、平らな脛骨プラットフォームで
は半月部品と脛骨プラットフォームとの間のある程度の
相対的回転運動を行うことが容易となるという利点があ
る。
本質的なものではなく、平らな脛骨プラットフォームで
は半月部品と脛骨プラットフォームとの間のある程度の
相対的回転運動を行うことが容易となるという利点があ
る。
【００１８】ある程度のａ−ｐ摺動運動の他に、脛骨プ
ラットフォーム上での半月部品の回転運動を約±１５
度、好ましくは約±１０度とすると有利であることが判
っている。一般に、外部の回転角度は内部の回転角度よ
りも大きくするべきである。また、半月部品および大腿
骨部品が脛骨プラットフォームの中心線をほぼ貫通する
ａ−ｐ軸の中央に変位した垂直軸を中心に回転するよ
う、かかる回転運動を誘導すると有利であることが判っ
ている。内側顆およびそれに対応する脛骨弓状表面はよ
り広く、自然の膝の回転運動は内側に変位した軸を中心
とするので、これにより関節の安定性が増す傾向があ
る。
ラットフォーム上での半月部品の回転運動を約±１５
度、好ましくは約±１０度とすると有利であることが判
っている。一般に、外部の回転角度は内部の回転角度よ
りも大きくするべきである。また、半月部品および大腿
骨部品が脛骨プラットフォームの中心線をほぼ貫通する
ａ−ｐ軸の中央に変位した垂直軸を中心に回転するよ
う、かかる回転運動を誘導すると有利であることが判っ
ている。内側顆およびそれに対応する脛骨弓状表面はよ
り広く、自然の膝の回転運動は内側に変位した軸を中心
とするので、これにより関節の安定性が増す傾向があ
る。
【００１９】本発明の特徴によれば、この回転運動の誘
導はプロテーゼの内側面における半月部品の運動を拘束
する停止手段を設けることによって、極めて容易に行う
ことができる。当接部は後方側、かつ中心線の内側に
て、脛骨プラットフォームより上方に突出するように位
置決めすることが好ましい。
導はプロテーゼの内側面における半月部品の運動を拘束
する停止手段を設けることによって、極めて容易に行う
ことができる。当接部は後方側、かつ中心線の内側に
て、脛骨プラットフォームより上方に突出するように位
置決めすることが好ましい。
【００２０】
【発明の好適態様】本発明の種々の特徴および利点は、
下記の説明および添付図面からより明らかとなろう。
下記の説明および添付図面からより明らかとなろう。
【００２１】添付図面中の図１は、３０度ごとの異なっ
た屈曲角０〜１２０度にある、自然の膝のサジタル図を
示す。大腿骨２の遠位端１は、後部３よりも径が大きく
なっていることがわかる。屈曲角が０度の場合、径の大
きいほうの遠位端１は、脛骨４の頂部に接触するので、
その結果、順応性はより大きく、接触面もより広くなっ
ている。他の構造体、特に大腿骨顆と脛骨顆との間に介
在された変形自在な円盤である半月は、この接触面積を
増している。膝が曲がると、大腿骨と脛骨間の形状一致
性が低下し、これにより接触面積が減少し、接触応力は
大きくなる。しかしながら変形自在な半月が大腿骨表面
と脛骨表面との間でその形状を変更し、負荷を分散す
る。ケガによりこの半月が除かれると、後年、変形性関
節炎を被る確率が高くなる。
た屈曲角０〜１２０度にある、自然の膝のサジタル図を
示す。大腿骨２の遠位端１は、後部３よりも径が大きく
なっていることがわかる。屈曲角が０度の場合、径の大
きいほうの遠位端１は、脛骨４の頂部に接触するので、
その結果、順応性はより大きく、接触面もより広くなっ
ている。他の構造体、特に大腿骨顆と脛骨顆との間に介
在された変形自在な円盤である半月は、この接触面積を
増している。膝が曲がると、大腿骨と脛骨間の形状一致
性が低下し、これにより接触面積が減少し、接触応力は
大きくなる。しかしながら変形自在な半月が大腿骨表面
と脛骨表面との間でその形状を変更し、負荷を分散す
る。ケガによりこの半月が除かれると、後年、変形性関
節炎を被る確率が高くなる。
【００２２】膝は弛緩性（これは運動自由度とも称すこ
とができる）および安定性の双方の能力を有し、許容限
度内に変位運動および回転運動を制御する。弛緩性に
は、互いに垂直な３本の座標軸のうちのいずれかの直線
または回転並進運動を含むことができる。本発明の説明
のため、弛緩性は前方および後方変位運動、中央横方向
変位運動および内外回転運動のみと考えるが、これら運
動は最も重要なものである。前方および後方の安定性は
主に十字靱帯によって得られている。図１では、特に屈
曲角の大きい図で前方十字靱帯５を見ることができる。
回転方向の安定性は、十字靱帯と側副靱帯の組み合わせ
によって得られる。筋肉も安定性を与える上で重要な役
割を果たしている。関節表面は表面が若干皿状となり、
かつ関節状の軟骨が変形できるので、関節を横断するよ
うに力が加えられる際の安定性に寄与している。弛緩性
は靱帯、関節表面およびこの関節を囲むその他軟質組織
が弾性的に伸びることによるものである。
とができる）および安定性の双方の能力を有し、許容限
度内に変位運動および回転運動を制御する。弛緩性に
は、互いに垂直な３本の座標軸のうちのいずれかの直線
または回転並進運動を含むことができる。本発明の説明
のため、弛緩性は前方および後方変位運動、中央横方向
変位運動および内外回転運動のみと考えるが、これら運
動は最も重要なものである。前方および後方の安定性は
主に十字靱帯によって得られている。図１では、特に屈
曲角の大きい図で前方十字靱帯５を見ることができる。
回転方向の安定性は、十字靱帯と側副靱帯の組み合わせ
によって得られる。筋肉も安定性を与える上で重要な役
割を果たしている。関節表面は表面が若干皿状となり、
かつ関節状の軟骨が変形できるので、関節を横断するよ
うに力が加えられる際の安定性に寄与している。弛緩性
は靱帯、関節表面およびこの関節を囲むその他軟質組織
が弾性的に伸びることによるものである。
【００２３】膝蓋骨が四頭筋および上方脛骨との間で力
を伝える重要な骨となっている。広義に表現すれば、こ
の膝蓋骨は大腿骨の前方で上下に摺動するプーリーとみ
なすことができる。この膝蓋骨は大腿骨の前方の溝内に
密に嵌合しているので、その接触面は膝蓋骨の幅方向を
横断する広い帯状となっている。屈曲角度が約９０度を
越えると、接触部は膝蓋骨が内側顆状溝をまたぐような
２つの部分に分かれる。
を伝える重要な骨となっている。広義に表現すれば、こ
の膝蓋骨は大腿骨の前方で上下に摺動するプーリーとみ
なすことができる。この膝蓋骨は大腿骨の前方の溝内に
密に嵌合しているので、その接触面は膝蓋骨の幅方向を
横断する広い帯状となっている。屈曲角度が約９０度を
越えると、接触部は膝蓋骨が内側顆状溝をまたぐような
２つの部分に分かれる。
【００２４】顆状置換体を導入する際は（図２）、大腿
骨の端部に大腿骨部品２０を取り付け、脛骨の上方部分
に脛骨部品２１を取り付ける。通常、大腿骨顆の端部は
切除し、大腿骨部品を受け入れるように成形され、顆内
に貫入する骨セメントおよび／またはペグを用いて、所
定位置に保持される。側副靱帯および十字靱帯は、大腿
骨部品内にスロット２２を設けることにより保持できる
が、多くの構造では前方を切除するか、または双方の靱
帯を切除している。膝蓋骨２３（自然の膝蓋骨または置
換用人工膝蓋骨のいずれも）は、溝２４内に嵌合する。
従来のプロテーゼを用いた場合に膝が曲げられると、大
腿骨表面と脛骨表面との間の順応性は明らかにないの
で、その結果プラスチック面にかかる接触応力は高く、
多くの場合プラスチック面が破壊されて故障に至ること
が多い。
骨の端部に大腿骨部品２０を取り付け、脛骨の上方部分
に脛骨部品２１を取り付ける。通常、大腿骨顆の端部は
切除し、大腿骨部品を受け入れるように成形され、顆内
に貫入する骨セメントおよび／またはペグを用いて、所
定位置に保持される。側副靱帯および十字靱帯は、大腿
骨部品内にスロット２２を設けることにより保持できる
が、多くの構造では前方を切除するか、または双方の靱
帯を切除している。膝蓋骨２３（自然の膝蓋骨または置
換用人工膝蓋骨のいずれも）は、溝２４内に嵌合する。
従来のプロテーゼを用いた場合に膝が曲げられると、大
腿骨表面と脛骨表面との間の順応性は明らかにないの
で、その結果プラスチック面にかかる接触応力は高く、
多くの場合プラスチック面が破壊されて故障に至ること
が多い。
【００２５】従来の構造では、多くの問題があった。例
えば正常な膝におけるように、力を分散させるような半
月はない。前方靱帯を切除した場合、理想的には補償の
ため、脛骨プラスチック表面の後方を上方に膨れ上げる
ようにすべきであり、前方靱帯も切除する場合は前方部
を膨れ上げるようにすることが必要である。屈曲角が約
９０度を越えると、膝蓋骨部品に２つの別個の接触点が
生じ、これによって大きな応力および変形が生じ、時に
噛み付き現象も生じることがある。
えば正常な膝におけるように、力を分散させるような半
月はない。前方靱帯を切除した場合、理想的には補償の
ため、脛骨プラスチック表面の後方を上方に膨れ上げる
ようにすべきであり、前方靱帯も切除する場合は前方部
を膨れ上げるようにすることが必要である。屈曲角が約
９０度を越えると、膝蓋骨部品に２つの別個の接触点が
生じ、これによって大きな応力および変形が生じ、時に
噛み付き現象も生じることがある。
【００２６】図３の（ａ）に、本発明に係わる代表的な
大腿骨部品を示す。顆表面３１は、特にサジタル図にお
ける解剖図に似ており、十字靱帯の一方または双方に対
し、切り欠きすなわちスロット３２がある。膝蓋骨溝３
３は、下方の切り欠き３２まで連続しており、その後、
溝は分かれている。図３の（ｂ）における大きいほうの
大腿骨部品は、膝蓋骨溝を含む完全な連続表面を有する
が、その他は同じである。かかる形状では、十字靱帯の
双方を切除しなければならない。この大腿骨形状を用い
て前方−後方変位および内部−外部回転運動における入
力弛緩条件に基づき、脛骨表面３５をコンピュータで計
算する。脛骨表面を求めるコンピュータを用いた方法
は、米国特許第4,822,365号に記載されている。この新
しい大腿骨形状には２つの利点がある。まず第１は、脛
骨表面に対する接触部を脛骨表面の全幅方向に広げるこ
とができ、よって接触面積を増加できることである。第
２は、脛骨は連続トラックを有し、大きく曲がった際で
も接触部を分割することなく、全般にわたって接触面積
を広く維持できることである。しかしながら、遠位大腿
骨の曲率半径が前方部よりも大きくなり、このため、屈
曲を開始するとより小径の大腿骨部分が脛骨に接触し、
接触面積を小さくするという欠点もある。
大腿骨部品を示す。顆表面３１は、特にサジタル図にお
ける解剖図に似ており、十字靱帯の一方または双方に対
し、切り欠きすなわちスロット３２がある。膝蓋骨溝３
３は、下方の切り欠き３２まで連続しており、その後、
溝は分かれている。図３の（ｂ）における大きいほうの
大腿骨部品は、膝蓋骨溝を含む完全な連続表面を有する
が、その他は同じである。かかる形状では、十字靱帯の
双方を切除しなければならない。この大腿骨形状を用い
て前方−後方変位および内部−外部回転運動における入
力弛緩条件に基づき、脛骨表面３５をコンピュータで計
算する。脛骨表面を求めるコンピュータを用いた方法
は、米国特許第4,822,365号に記載されている。この新
しい大腿骨形状には２つの利点がある。まず第１は、脛
骨表面に対する接触部を脛骨表面の全幅方向に広げるこ
とができ、よって接触面積を増加できることである。第
２は、脛骨は連続トラックを有し、大きく曲がった際で
も接触部を分割することなく、全般にわたって接触面積
を広く維持できることである。しかしながら、遠位大腿
骨の曲率半径が前方部よりも大きくなり、このため、屈
曲を開始するとより小径の大腿骨部分が脛骨に接触し、
接触面積を小さくするという欠点もある。
【００２７】図４は、この問題に対する一つの解決案を
示すものである。大腿骨部品の前方部分４１の径は、遠
位大腿骨４２に対して丸く支持されているが、ここでは
脛骨表面４３に接触するよう、一定の径になっている。
この部品と共にコンピュータに計算された表面は、これ
までの部品よりも明らかにより皿状になっており、接触
面積を全体に広げている。接触応力の低下もかなりの値
になると計算されている。この新しい表面の別の利点は
安定性が増すことである。図３の表面では、曲げられた
大腿骨は比較的小さい抵抗で脛骨上を前方にスライドで
きることが想像できる。しかしながら図４では、前方脛
骨表面の傾斜はより急になっているので、前方部のスラ
イド運動はより制限されている。
示すものである。大腿骨部品の前方部分４１の径は、遠
位大腿骨４２に対して丸く支持されているが、ここでは
脛骨表面４３に接触するよう、一定の径になっている。
この部品と共にコンピュータに計算された表面は、これ
までの部品よりも明らかにより皿状になっており、接触
面積を全体に広げている。接触応力の低下もかなりの値
になると計算されている。この新しい表面の別の利点は
安定性が増すことである。図３の表面では、曲げられた
大腿骨は比較的小さい抵抗で脛骨上を前方にスライドで
きることが想像できる。しかしながら図４では、前方脛
骨表面の傾斜はより急になっているので、前方部のスラ
イド運動はより制限されている。
【００２８】図５では、標準的構造（ａ）および本発明
に係わる構造（ｂ），（ｃ）を示し、この形状の所定の
特性が示されている。遠位大腿骨径の差は明瞭である。
この遠位径の変化により、３つの結果が得られる。部品
設置には前方骨をより多く切除しなければならないが、
このことは大きな問題ではない。第２の問題は、膝蓋骨
の機構が変わることである。膝蓋骨の機能の重要なパラ
メータは、レバーアームである。その理由は、これが四
辺リンクの効率を決定するのに役立っているからであ
る。膝の屈曲角度がゼロである場合、レバーアームは同
じであるが、中間の屈曲角度（約４５度）では右側にお
けるこの構造のレバーアームは短縮されることが理解で
きる。このことは深刻な問題ではなく、支持表面および
膝蓋骨表面を別々に取り扱うという処置が可能である。
この場合、膝蓋骨表面は通常時は支持表面間で突出する
ことになる。かかる解決案は支持領域の幅を減少させ、
全体としての利点を提供できない。最後の特徴は大腿骨
−脛骨間の接触点が通常より前方に位置することであ
る。これには、上記のように四辺リンクの効率が改善さ
れるという利点があるが、脛骨部品の前方が上方に傾く
ことになる。必要であれば脛骨表面上の直立の底部位置
を２〜３ｍｍだけ前方に移動すると、この問題を解消で
きる。
に係わる構造（ｂ），（ｃ）を示し、この形状の所定の
特性が示されている。遠位大腿骨径の差は明瞭である。
この遠位径の変化により、３つの結果が得られる。部品
設置には前方骨をより多く切除しなければならないが、
このことは大きな問題ではない。第２の問題は、膝蓋骨
の機構が変わることである。膝蓋骨の機能の重要なパラ
メータは、レバーアームである。その理由は、これが四
辺リンクの効率を決定するのに役立っているからであ
る。膝の屈曲角度がゼロである場合、レバーアームは同
じであるが、中間の屈曲角度（約４５度）では右側にお
けるこの構造のレバーアームは短縮されることが理解で
きる。このことは深刻な問題ではなく、支持表面および
膝蓋骨表面を別々に取り扱うという処置が可能である。
この場合、膝蓋骨表面は通常時は支持表面間で突出する
ことになる。かかる解決案は支持領域の幅を減少させ、
全体としての利点を提供できない。最後の特徴は大腿骨
−脛骨間の接触点が通常より前方に位置することであ
る。これには、上記のように四辺リンクの効率が改善さ
れるという利点があるが、脛骨部品の前方が上方に傾く
ことになる。必要であれば脛骨表面上の直立の底部位置
を２〜３ｍｍだけ前方に移動すると、この問題を解消で
きる。
【００２９】図５から、膝蓋骨−大腿骨間接触の改良が
明らかである。オーバーヘッド図（図６）で見ると、通
常のドーム状（図５の（ａ））では大きな形状一致性を
有するが、サジタル図では小さな一致性を有している。
いくつかの実験的および理論的研究によると、サジタル
平面内で大腿骨部品に対し膝蓋骨が旋回する角度は、１
０度以内（図５の（ｂ）および（ｃ））である。このこ
とは運動の自由度を失うことなく、膝蓋骨に高度の順応
性を持たせるように設計できることを意味している。図
５の（ｂ）に膝蓋骨のサジタル形状を示す。これから判
るように、このサジタル形状はサジタル図における連続
した凸状形状を有するかわりに、平らな内側表面５１
と、外側に突出した表面５２（図６）を有し、膝蓋骨溝
５３の面との形状一致性を大きくしている。かかる一致
性の増加により、接触応力が大幅に減少することになっ
ている。かかる構造の結果、手術による設置が回転方向
に不正確であった場合、運動が制限される。しかしなが
ら湾曲度は適当な誤差のマージンを考慮して調節でき
る。
明らかである。オーバーヘッド図（図６）で見ると、通
常のドーム状（図５の（ａ））では大きな形状一致性を
有するが、サジタル図では小さな一致性を有している。
いくつかの実験的および理論的研究によると、サジタル
平面内で大腿骨部品に対し膝蓋骨が旋回する角度は、１
０度以内（図５の（ｂ）および（ｃ））である。このこ
とは運動の自由度を失うことなく、膝蓋骨に高度の順応
性を持たせるように設計できることを意味している。図
５の（ｂ）に膝蓋骨のサジタル形状を示す。これから判
るように、このサジタル形状はサジタル図における連続
した凸状形状を有するかわりに、平らな内側表面５１
と、外側に突出した表面５２（図６）を有し、膝蓋骨溝
５３の面との形状一致性を大きくしている。かかる一致
性の増加により、接触応力が大幅に減少することになっ
ている。かかる構造の結果、手術による設置が回転方向
に不正確であった場合、運動が制限される。しかしなが
ら湾曲度は適当な誤差のマージンを考慮して調節でき
る。
【００３０】本発明に係わる上記構造は、前後の十字靱
帯を切除した場合に最も適する。この場合、緊張した靱
帯を制限することなく、前方−後方への弛緩度は十分
（合計約５ｍｍ）であり、回転方向の弛緩度も十分（±
１２度）となる。かかる弛緩度は、毎日の生活の活動に
対しても十分である。この場合の欠点は、安定性は部品
に依存しており、長時間使用すると骨に対する部品の固
定について問題が生じ得るということである。更に靱帯
を切除すると、膝の適正な応答性が低下し、その結果、
これを補償するような歩行パターンとなると考えられ
る。更に別の欠点は、より活動度が高くなる際に生じる
運動の限界点が制限されることであり、若年層すなわち
活動的な患者には不利となり得る。この問題の解決法の
一つは、いくつかの構造（特にＬＣＳニュージャージー
タイプ、オクスフォードタイプ、ミンズタイプおよびポ
リゾイドタイプがあり、これらについては米国特許第4,
340,978号および4,085,466号を参照されたい)に既に具
体化されている半月支持タイプの装置を用いることであ
る。これら構造では、プラスチックの支持部品がトラッ
クの前方および後方部でカプセル状の軟質組織に衝突す
ることを除けば、前方−後方への並進運動および内部−
外部回転運動は全く制限されない。しかしながらこの構
造への重要な制限は前方および後方の十字靱帯の双方が
必要であり、双方の靱帯を設けない場合、安定性が不十
分であり、プラスチックのベアリングが変位し得る。
帯を切除した場合に最も適する。この場合、緊張した靱
帯を制限することなく、前方−後方への弛緩度は十分
（合計約５ｍｍ）であり、回転方向の弛緩度も十分（±
１２度）となる。かかる弛緩度は、毎日の生活の活動に
対しても十分である。この場合の欠点は、安定性は部品
に依存しており、長時間使用すると骨に対する部品の固
定について問題が生じ得るということである。更に靱帯
を切除すると、膝の適正な応答性が低下し、その結果、
これを補償するような歩行パターンとなると考えられ
る。更に別の欠点は、より活動度が高くなる際に生じる
運動の限界点が制限されることであり、若年層すなわち
活動的な患者には不利となり得る。この問題の解決法の
一つは、いくつかの構造（特にＬＣＳニュージャージー
タイプ、オクスフォードタイプ、ミンズタイプおよびポ
リゾイドタイプがあり、これらについては米国特許第4,
340,978号および4,085,466号を参照されたい)に既に具
体化されている半月支持タイプの装置を用いることであ
る。これら構造では、プラスチックの支持部品がトラッ
クの前方および後方部でカプセル状の軟質組織に衝突す
ることを除けば、前方−後方への並進運動および内部−
外部回転運動は全く制限されない。しかしながらこの構
造への重要な制限は前方および後方の十字靱帯の双方が
必要であり、双方の靱帯を設けない場合、安定性が不十
分であり、プラスチックのベアリングが変位し得る。
【００３１】上記装置の設計者の少なくとも２人は、大
腿骨部品の遠位−後方径部の問題について検討したこと
がある。これらの径が図３に示すように異なる場合、半
月支持原理の主な利点、すなわち完全接触および低応力
という利点が失われることになる。米国特許第4,340,97
8号の図１および図３には、半月支持方法が示されてい
る。米国特許第4,085,466号にはオクスフォードタイプ
が示されている。単顆状大腿骨部品は、球形径部を有す
るが、膝蓋骨フランジを支持していない。ニュージャー
ジータイプの構造は、遠位部よりも後方部を小さい径に
選択しており（図２２）、図３３に、曲げた際に完全に
順応性がなくなることを示している。
腿骨部品の遠位−後方径部の問題について検討したこと
がある。これらの径が図３に示すように異なる場合、半
月支持原理の主な利点、すなわち完全接触および低応力
という利点が失われることになる。米国特許第4,340,97
8号の図１および図３には、半月支持方法が示されてい
る。米国特許第4,085,466号にはオクスフォードタイプ
が示されている。単顆状大腿骨部品は、球形径部を有す
るが、膝蓋骨フランジを支持していない。ニュージャー
ジータイプの構造は、遠位部よりも後方部を小さい径に
選択しており（図２２）、図３３に、曲げた際に完全に
順応性がなくなることを示している。
【００３２】本発明によって得られる別の改善点は、十
字靱帯と共に、またはこれを用いることなく人工関節を
使用できるように十分な前方−後方部の安定性および回
転方向の安定性を考慮すると共に、全屈曲レンジにわた
って完全な大腿骨−脛骨の順応性を提供できることであ
る。本質的に本発明はプラスチック支持部品またはサジ
タル図で見た際に凸状となっている部品を支持するため
の、研磨された金属プラットフォームを製造することに
ある。この効果は、中立位置から変位することに対して
常に大きな抵抗力を提供することである。この点、安定
性および弛緩性の特性は、通常の膝または通常タイプの
顆プロテーゼの特性と同様にできる。略図（図７の
（ａ））は、平面図で示した装置全体を示しており、脛
骨に取り付けるための金属プレートすなわちプラットフ
ォーム７１は、プレートの頂部に研磨された円筒形表面
およびこの研磨された表面上でスライドするプラスチッ
ク支持部品７２を有している。大腿骨顆状表面はプラス
チック表面に対して関節結合し、前方平面およびサジタ
ル平面の双方において、脛骨表面に密に順応する領域内
に一定のサジタル径部を有する。重要な特徴は、このプ
ラスチック表面の径は円筒形表面の径よりも小さいとい
うことである。Ｒ2 がＲ1 よりも大である図７の（ｂ）
に、支持表面の円筒形状が示されている。図７の（ｃ）
は、中間横方向断面および中心固定ペグ７３およびプラ
ットフォーム７１の脛骨上での回転を防止するための回
転防止ペグ７４を示している。
字靱帯と共に、またはこれを用いることなく人工関節を
使用できるように十分な前方−後方部の安定性および回
転方向の安定性を考慮すると共に、全屈曲レンジにわた
って完全な大腿骨−脛骨の順応性を提供できることであ
る。本質的に本発明はプラスチック支持部品またはサジ
タル図で見た際に凸状となっている部品を支持するため
の、研磨された金属プラットフォームを製造することに
ある。この効果は、中立位置から変位することに対して
常に大きな抵抗力を提供することである。この点、安定
性および弛緩性の特性は、通常の膝または通常タイプの
顆プロテーゼの特性と同様にできる。略図（図７の
（ａ））は、平面図で示した装置全体を示しており、脛
骨に取り付けるための金属プレートすなわちプラットフ
ォーム７１は、プレートの頂部に研磨された円筒形表面
およびこの研磨された表面上でスライドするプラスチッ
ク支持部品７２を有している。大腿骨顆状表面はプラス
チック表面に対して関節結合し、前方平面およびサジタ
ル平面の双方において、脛骨表面に密に順応する領域内
に一定のサジタル径部を有する。重要な特徴は、このプ
ラスチック表面の径は円筒形表面の径よりも小さいとい
うことである。Ｒ2 がＲ1 よりも大である図７の（ｂ）
に、支持表面の円筒形状が示されている。図７の（ｃ）
は、中間横方向断面および中心固定ペグ７３およびプラ
ットフォーム７１の脛骨上での回転を防止するための回
転防止ペグ７４を示している。
【００３３】図７に示すタイプの、一体的プラスチック
部品の場合、円筒形表面に対する完全な接触を失うこと
なく、回転することはできない。しかしながら、前方−
後方の変位は可能である。図８に一体的プラスチック脛
骨支持部品から前方−後方運動を行う装置を示す。連続
プラットフォーム８１はプラスチック支持部品８２を支
持しており、プラスチック支持部品８２はプラットフォ
ーム８１に固定または一体的にされたレール８３上で、
前方−後方運動ができるようにガイドされている。この
プラットフォームは図７の（ｂ）に示すようにサジタル
平面内で湾曲していてもよいし、平面状でもよい。適当
なストッパーを設けることにより、例えばプラットフォ
ームに固定された直立ポスト８４と、支持パッド８２内
に設けられた細長い孔８５により、限度内で前方−後方
運動を抑制すると都合よい。従ってパッド８２は前方−
後方に自由に移動し、ポスト８４は細長い孔の両端の一
方に当接する。ストッパーを設ける別の方法が図８の
（ａ）に点線で示されている。すなわちプラスチック半
月部品８２の溝は、壁８６を有し、この壁にレール８３
の端面が当接し、前方−後方運動の一方向への運動を制
限するようになっている。
部品の場合、円筒形表面に対する完全な接触を失うこと
なく、回転することはできない。しかしながら、前方−
後方の変位は可能である。図８に一体的プラスチック脛
骨支持部品から前方−後方運動を行う装置を示す。連続
プラットフォーム８１はプラスチック支持部品８２を支
持しており、プラスチック支持部品８２はプラットフォ
ーム８１に固定または一体的にされたレール８３上で、
前方−後方運動ができるようにガイドされている。この
プラットフォームは図７の（ｂ）に示すようにサジタル
平面内で湾曲していてもよいし、平面状でもよい。適当
なストッパーを設けることにより、例えばプラットフォ
ームに固定された直立ポスト８４と、支持パッド８２内
に設けられた細長い孔８５により、限度内で前方−後方
運動を抑制すると都合よい。従ってパッド８２は前方−
後方に自由に移動し、ポスト８４は細長い孔の両端の一
方に当接する。ストッパーを設ける別の方法が図８の
（ａ）に点線で示されている。すなわちプラスチック半
月部品８２の溝は、壁８６を有し、この壁にレール８３
の端面が当接し、前方−後方運動の一方向への運動を制
限するようになっている。
【００３４】別個にしたプラスチックパッド９１、９２
（図９）は共通金属プラットフォーム９３上に支持され
た別の装置となっている。パッドとレールとの間に小さ
な間隙を残したまま、金属レール９４により直線状のガ
イドを構成する。プラットフォームとパッドとの間の支
持表面は湾曲していてもよいし、平面状でもよい。これ
ら２つの別個のプラスチック部品の場合、前方−後方並
進運動および内部−外部回転運動の双方が可能である。
後者の回転運動をするには、支持表面が４８ｍｍ離間し
ている場合、約±１５度の回転に合わせるのに、側面ご
とに０.８ｍｍの内側への運動しか必要でない。
（図９）は共通金属プラットフォーム９３上に支持され
た別の装置となっている。パッドとレールとの間に小さ
な間隙を残したまま、金属レール９４により直線状のガ
イドを構成する。プラットフォームとパッドとの間の支
持表面は湾曲していてもよいし、平面状でもよい。これ
ら２つの別個のプラスチック部品の場合、前方−後方並
進運動および内部−外部回転運動の双方が可能である。
後者の回転運動をするには、支持表面が４８ｍｍ離間し
ている場合、約±１５度の回転に合わせるのに、側面ご
とに０.８ｍｍの内側への運動しか必要でない。
【００３５】これとは異なり、脛骨のプラットフォーム
は平らにできる。この場合、回転運動と共に前方−後方
摺動運動を行うためのより簡単な構造を含む所定の利点
がある。平らな脛骨プラットフォームを用いる場合、高
度に順応する大腿骨顆支持表面およびそれに対応する半
月部品がプロテーゼを完成することが好ましい。半月部
品から突出し、脛骨プラットフォーム内の対応する溝に
係合するようガイド手段を設けることも可能であるが、
プラットフォームから直立し、例えばレールまたはポス
ト上にあり、半月部品内のスロットまたは溝に係合する
ようなガイドを設計することが好ましい。ガイド手段は
プラットフォームの中心線の領域に位置し、前方−後方
摺動運動するよう、整合することが好ましい。
は平らにできる。この場合、回転運動と共に前方−後方
摺動運動を行うためのより簡単な構造を含む所定の利点
がある。平らな脛骨プラットフォームを用いる場合、高
度に順応する大腿骨顆支持表面およびそれに対応する半
月部品がプロテーゼを完成することが好ましい。半月部
品から突出し、脛骨プラットフォーム内の対応する溝に
係合するようガイド手段を設けることも可能であるが、
プラットフォームから直立し、例えばレールまたはポス
ト上にあり、半月部品内のスロットまたは溝に係合する
ようなガイドを設計することが好ましい。ガイド手段は
プラットフォームの中心線の領域に位置し、前方−後方
摺動運動するよう、整合することが好ましい。
【００３６】プラスチックリップを捕捉するようなプラ
スチック部品、例えばＴ字状金属レールに係合するよう
な異なる方法を考えることができる。この方法は、図７
の（ｃ）に類似した図である図１０に示されている。脛
骨支持パッド１０１は、プラットフォーム１０３上で前
方−後方に摺動運動できるように、脛骨支持パッド１０
１が支持されている。パッド１０１はＴ字状断面を有す
るレール１０２により捕捉され、かつガイドされる。図
１０は、別のまたは追加捕捉手段も示している。一つ以
上の横方向ガイド１０４は、プラスチックパッド内のス
ロットに係合する内側に曲げられた突起１０５を有す
る。中心ガイドレールが好ましいのは、つまりを発生し
にくいからである。
スチック部品、例えばＴ字状金属レールに係合するよう
な異なる方法を考えることができる。この方法は、図７
の（ｃ）に類似した図である図１０に示されている。脛
骨支持パッド１０１は、プラットフォーム１０３上で前
方−後方に摺動運動できるように、脛骨支持パッド１０
１が支持されている。パッド１０１はＴ字状断面を有す
るレール１０２により捕捉され、かつガイドされる。図
１０は、別のまたは追加捕捉手段も示している。一つ以
上の横方向ガイド１０４は、プラスチックパッド内のス
ロットに係合する内側に曲げられた突起１０５を有す
る。中心ガイドレールが好ましいのは、つまりを発生し
にくいからである。
【００３７】次に図１１の（ａ）および（ｂ）を参照す
る。これら図は、脛骨部品の金属ベースプレート２０１
の平面図および正面図をそれぞれ示し、上部において半
月部品２０３をガイドするために設けられたレール部材
２０２を示している。図１１の（ａ）から判るように、
レール部材は前方および後方にテーパがついているの
で、半月部品は角度Ａとして示すように、脛骨プレート
上の限度内で回転が可能となっている。
る。これら図は、脛骨部品の金属ベースプレート２０１
の平面図および正面図をそれぞれ示し、上部において半
月部品２０３をガイドするために設けられたレール部材
２０２を示している。図１１の（ａ）から判るように、
レール部材は前方および後方にテーパがついているの
で、半月部品は角度Ａとして示すように、脛骨プレート
上の限度内で回転が可能となっている。
【００３８】図１１の（ｃ）および（ｄ）は、プラスチ
ック半月部品の平面図および正面図をそれぞれ示し、半
月部品は、平行溝２０４を含み、この溝は断面がＴ字状
で、半月部品の前方および後方に延びている。溝または
スロットは両端（前方２０５および後方２０６）が空い
ているが後方が閉じている実施例もある。レールは半月
部品内のＴ字状の溝またはスロット内で摺動する。Ｔ字
断面のアーム部は、半月部品がベースプレートから上昇
して外れないようにし、かつプロテーゼから変位しない
ようにしている。
ック半月部品の平面図および正面図をそれぞれ示し、半
月部品は、平行溝２０４を含み、この溝は断面がＴ字状
で、半月部品の前方および後方に延びている。溝または
スロットは両端（前方２０５および後方２０６）が空い
ているが後方が閉じている実施例もある。レールは半月
部品内のＴ字状の溝またはスロット内で摺動する。Ｔ字
断面のアーム部は、半月部品がベースプレートから上昇
して外れないようにし、かつプロテーゼから変位しない
ようにしている。
【００３９】図１１の（ｅ）は金属ベースプレート上に
半月部品にを重ね合わせた図であり、半月部品は前方−
後方の金属ベースプレートよりも全面積が狭くなってい
ることが判る。これにより、金属ベースプレートから支
持がなくなることなく、前方−後方の運動が可能となっ
ている。一般に、脛骨部品は押圧力により後方への摺動
運動が行われ、通常の屈曲により関節が所望のロールバ
ック運動ができるように設計されている。
半月部品にを重ね合わせた図であり、半月部品は前方−
後方の金属ベースプレートよりも全面積が狭くなってい
ることが判る。これにより、金属ベースプレートから支
持がなくなることなく、前方−後方の運動が可能となっ
ている。一般に、脛骨部品は押圧力により後方への摺動
運動が行われ、通常の屈曲により関節が所望のロールバ
ック運動ができるように設計されている。
【００４０】半月部品内のＴ字状の溝またはスロット
は、プラスチック半月部品が金属ベースプレート上で前
方−後方に摺動でき、かつ図１１の（ａ）に示すように
角度Ａだけ回転できるようにするものである。レールの
幅は、完全に回転したときでも、常にプラスチック部品
の上部スロット内に捕捉されるような値となっている。
は、プラスチック半月部品が金属ベースプレート上で前
方−後方に摺動でき、かつ図１１の（ａ）に示すように
角度Ａだけ回転できるようにするものである。レールの
幅は、完全に回転したときでも、常にプラスチック部品
の上部スロット内に捕捉されるような値となっている。
【００４１】図１２を参照すると、この図は、図１１に
示した装置の変形例を示し、本発明の別の実施例を構成
している。
示した装置の変形例を示し、本発明の別の実施例を構成
している。
【００４２】図１２の（ａ）および（ｂ）は、それぞれ
金属ベースプレート３０１の平面図および正面図であ
り、この装置は図１１に示した装置とほぼ同様である
が、金属ガイドレールが半月部品内の対応するスロット
に嵌合する楕円形のカップ部分３０２を有している点が
異なる。半月部品３０３内のスロット３０４は、楕円形
状のガイドレールの短軸よりも若干広いので、ベースプ
レート上の半月部品は各方向に角度Ａだけ回転できるよ
うになっている。金属ベースプレートは後方の突起にス
トッパー３０５および３０６を含み、半月部品の所定以
上の回転を防止するだけでなく後方への摺動運動を制限
している。好ましい実施例では、プラットフォームの中
心線Ｃ−Ｌから内側に変位した軸を中心とする回転運動
をバイアスするように、中心側にのみ金属ストッパーが
設けられる。
金属ベースプレート３０１の平面図および正面図であ
り、この装置は図１１に示した装置とほぼ同様である
が、金属ガイドレールが半月部品内の対応するスロット
に嵌合する楕円形のカップ部分３０２を有している点が
異なる。半月部品３０３内のスロット３０４は、楕円形
状のガイドレールの短軸よりも若干広いので、ベースプ
レート上の半月部品は各方向に角度Ａだけ回転できるよ
うになっている。金属ベースプレートは後方の突起にス
トッパー３０５および３０６を含み、半月部品の所定以
上の回転を防止するだけでなく後方への摺動運動を制限
している。好ましい実施例では、プラットフォームの中
心線Ｃ−Ｌから内側に変位した軸を中心とする回転運動
をバイアスするように、中心側にのみ金属ストッパーが
設けられる。
【００４３】添付図面中の図１３の（ａ）および（ｂ）
および１４には別の実施例が示されている。図１３の
（ａ）および（ｂ）を参照すると、これら図はプラスチ
ック半月部品４０３を示しており、この半月部品は前方
−後方に延び、かつプラットフォーム４０１から直立す
るレール４０２上で運動できるようにガイドされてい
る。図から判るように、図１３の（ａ）および（ｂ）に
おけるプラットフォーム上の半月部品の回転運動が可能
となるように、レールにテーパをつける代わりに、レー
ルは直線状であり、スロット４０４は回転自由度が制限
されるように前方および後方に浮き上がっている。図１
３の（ａ）および（ｂ）のスロットの形状は、約１０度
の外部の回転運動および約５度の内部の回転運動を可能
にしている。
および１４には別の実施例が示されている。図１３の
（ａ）および（ｂ）を参照すると、これら図はプラスチ
ック半月部品４０３を示しており、この半月部品は前方
−後方に延び、かつプラットフォーム４０１から直立す
るレール４０２上で運動できるようにガイドされてい
る。図から判るように、図１３の（ａ）および（ｂ）に
おけるプラットフォーム上の半月部品の回転運動が可能
となるように、レールにテーパをつける代わりに、レー
ルは直線状であり、スロット４０４は回転自由度が制限
されるように前方および後方に浮き上がっている。図１
３の（ａ）および（ｂ）のスロットの形状は、約１０度
の外部の回転運動および約５度の内部の回転運動を可能
にしている。
【００４４】図１３の（ｂ）に示した構造は、半月部品
４０３内のスロット４０４は、一端が盲孔となってお
り、これにより部品の後方への変位を制限している点
で、図１３の（ａ）に示した構造と異なる。更に中心ロ
ールバック運動を制限し、内側に変位した軸を中心とす
る回転を誘導するように、脛骨プレートの中央後方面に
直立当接部４０７が設けられる。
４０３内のスロット４０４は、一端が盲孔となってお
り、これにより部品の後方への変位を制限している点
で、図１３の（ａ）に示した構造と異なる。更に中心ロ
ールバック運動を制限し、内側に変位した軸を中心とす
る回転を誘導するように、脛骨プレートの中央後方面に
直立当接部４０７が設けられる。
【００４５】一般に、図１４に示す装置は図１３の
（ｂ）に示される装置と同じであるが、レールがプラッ
トフォームから直立するペグ４０８に置き換えられてお
り、プラットフォーム上の半月部品を捕捉するよう、円
形キャップ４０９が嵌合されている点が異なっている。
プラットフォームは半月部品内のスロット４０４内での
ペグの相対的摺動運動による前方−後方への運動ができ
るようにガイドされている。後方への変位は半月部品内
のスロットにおける盲端４０６により制限されており、
プラットフォーム上での部品の回転は単一後方内側当接
部４０７により制限されている。
（ｂ）に示される装置と同じであるが、レールがプラッ
トフォームから直立するペグ４０８に置き換えられてお
り、プラットフォーム上の半月部品を捕捉するよう、円
形キャップ４０９が嵌合されている点が異なっている。
プラットフォームは半月部品内のスロット４０４内での
ペグの相対的摺動運動による前方−後方への運動ができ
るようにガイドされている。後方への変位は半月部品内
のスロットにおける盲端４０６により制限されており、
プラットフォーム上での部品の回転は単一後方内側当接
部４０７により制限されている。
【００４６】図１３の（ｂ）および１４の実施例では、
プラットフォームの内側側面にのみストッパーが設けら
れているので、左右の脚に対して脛骨部品を扱う必要が
ある。この問題を解決する一つの可能な方法は、脛骨プ
レートおよび固定手段の中央側面および横方向側面に孔
を設け、外科医またはそのアシスタントがプロテーゼ嵌
合前にプレートの適当な側面に当接部を嵌合できるよう
にすることである。
プラットフォームの内側側面にのみストッパーが設けら
れているので、左右の脚に対して脛骨部品を扱う必要が
ある。この問題を解決する一つの可能な方法は、脛骨プ
レートおよび固定手段の中央側面および横方向側面に孔
を設け、外科医またはそのアシスタントがプロテーゼ嵌
合前にプレートの適当な側面に当接部を嵌合できるよう
にすることである。
【００４７】次に図１５の（ａ）および（ｂ）を参照す
ると、この実施例では、ほぼ非対称の脛骨プラットフォ
ームが示されており、この実施例は左右膝に対し製造方
法を別々にしなくてもよいようにできる。これら図面に
示された寸法（ｍｍ）は種々の部品の概略的な大きさを
示している。プラットフォーム６０２の中心線には直立
したキノコ状のスタッドが位置しているが、これは若干
中央にずらしてもよい。プラットフォームの中央側面に
は後方当接部６０３が形成されており、中央側面におけ
る後方への摺動運動を制限するようになっている。図か
ら判るように、この当接部は半月部品がその表面上をス
ムーズに移動するように丸くされている。
ると、この実施例では、ほぼ非対称の脛骨プラットフォ
ームが示されており、この実施例は左右膝に対し製造方
法を別々にしなくてもよいようにできる。これら図面に
示された寸法（ｍｍ）は種々の部品の概略的な大きさを
示している。プラットフォーム６０２の中心線には直立
したキノコ状のスタッドが位置しているが、これは若干
中央にずらしてもよい。プラットフォームの中央側面に
は後方当接部６０３が形成されており、中央側面におけ
る後方への摺動運動を制限するようになっている。図か
ら判るように、この当接部は半月部品がその表面上をス
ムーズに移動するように丸くされている。
【００４８】プラットフォームの前方エッジには、直立
したレール６０４が形成されている。このレールの目的
は延長部における回転を制限することにより、半月部品
の安全性を高めることにある。このようにすると、プロ
テーゼに対する安全性が高まるので、このことは特に十
字靱帯が切除されている時に好ましい。
したレール６０４が形成されている。このレールの目的
は延長部における回転を制限することにより、半月部品
の安全性を高めることにある。このようにすると、プロ
テーゼに対する安全性が高まるので、このことは特に十
字靱帯が切除されている時に好ましい。
【００４９】図１４の実施例におけるように、半月部品
にはスロット６０５が形成されている。しかしながら図
１５の（ｃ）等の実施例ではスロットは後方６２０に開
放されており、スロット６０６の盲端は脛骨プラットフ
ォーム上での半月部品６０７の後方への摺動運動を制限
するためのストッパーとなっている。図１５の（ｃ）か
ら判るように、半月部品には平らな表面６１０を有する
溝６０８が形成されており、プラットフォーム上のスト
ッパー６０３の丸い表面と係合するようになっている。
にはスロット６０５が形成されている。しかしながら図
１５の（ｃ）等の実施例ではスロットは後方６２０に開
放されており、スロット６０６の盲端は脛骨プラットフ
ォーム上での半月部品６０７の後方への摺動運動を制限
するためのストッパーとなっている。図１５の（ｃ）か
ら判るように、半月部品には平らな表面６１０を有する
溝６０８が形成されており、プラットフォーム上のスト
ッパー６０３の丸い表面と係合するようになっている。
【００５０】ストッパー６０３および６０４、スタッド
６０１およびスロット６０５の位置のために、半月部品
をスタッドに嵌合するには、この半月部品を回転する必
要がある。これとは異なり、スタッドをスロットにスナ
ップ嵌合するようにスロットを設計してもよい。
６０１およびスロット６０５の位置のために、半月部品
をスタッドに嵌合するには、この半月部品を回転する必
要がある。これとは異なり、スタッドをスロットにスナ
ップ嵌合するようにスロットを設計してもよい。
【００５１】図１５の（ｅ）および（ｆ）から判るよう
に、スタッドは丸くされた頂部平面およびコーナー６０
８と更にキャップ部分６１０に対する平らな表面６０９
を有している。これにより、アンダーカット溝６１０の
表面に更に接触できるようになっている。スタッドおよ
びスロットの寸法は、これらスタッドとスロットとの間
に約０.１から０.３ｍｍのギャップが形成され、若干ル
ーズになり、かつ運動の自由度が得られるような値にな
っている。
に、スタッドは丸くされた頂部平面およびコーナー６０
８と更にキャップ部分６１０に対する平らな表面６０９
を有している。これにより、アンダーカット溝６１０の
表面に更に接触できるようになっている。スタッドおよ
びスロットの寸法は、これらスタッドとスロットとの間
に約０.１から０.３ｍｍのギャップが形成され、若干ル
ーズになり、かつ運動の自由度が得られるような値にな
っている。
【００５２】図１２の（ａ）における脛骨ベースプレー
ト３０１は、後方側面に切り欠き部分３１０を有する。
この切り欠き部分は十字靱帯を保持するためのスペース
となっている。図１４および図１５に示す脛骨プレート
にも同様な切り欠き部分が設けられている。
ト３０１は、後方側面に切り欠き部分３１０を有する。
この切り欠き部分は十字靱帯を保持するためのスペース
となっている。図１４および図１５に示す脛骨プレート
にも同様な切り欠き部分が設けられている。
【００５３】図１３、図１４および図１５に示す実施例
では、半月部品は中心ラインＣ−Ｌに対して非対称であ
る。このような形状により、半月部品が中央に変位した
軸を中心に回転する際、脛骨ベースプレート内の後方切
り欠き部分を貫通している靱帯が、半月部品とベースプ
レートとの間に捕捉されないようにできる。
では、半月部品は中心ラインＣ−Ｌに対して非対称であ
る。このような形状により、半月部品が中央に変位した
軸を中心に回転する際、脛骨ベースプレート内の後方切
り欠き部分を貫通している靱帯が、半月部品とベースプ
レートとの間に捕捉されないようにできる。
【００５４】上記構造体では、大腿骨部品および脛骨の
金属プラットフォームは、人体への埋め込みに使用する
のに許容されている金属から製造される。例えばコバル
ト−クロームおよびチタン合金とステンレススチールが
ある。人工膝蓋骨（存在している場合）および／または
プラスチック支持部品は、加えられる負荷に耐えること
ができ、研磨された金属表面に接触した際に適当な支持
特性を呈すことができる、生体になじむ材料から製造す
ることができる。プラスチック材料はこれら条件下で低
い摩擦特性を示すものが好ましい。適当な材料の例とし
ては超高分子重量のポリエチレンまたはアセタールコー
ポリマーがある。
金属プラットフォームは、人体への埋め込みに使用する
のに許容されている金属から製造される。例えばコバル
ト−クロームおよびチタン合金とステンレススチールが
ある。人工膝蓋骨（存在している場合）および／または
プラスチック支持部品は、加えられる負荷に耐えること
ができ、研磨された金属表面に接触した際に適当な支持
特性を呈すことができる、生体になじむ材料から製造す
ることができる。プラスチック材料はこれら条件下で低
い摩擦特性を示すものが好ましい。適当な材料の例とし
ては超高分子重量のポリエチレンまたはアセタールコー
ポリマーがある。
【００５５】大腿骨部品はＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ/Ｇ
Ｂ94/01047に記載されているように変更できる。このＰ
ＣＴ出願は大腿骨部品が半月部品に対して高度な順応性
を有するような膝プロテーゼを開示している。
Ｂ94/01047に記載されているように変更できる。このＰ
ＣＴ出願は大腿骨部品が半月部品に対して高度な順応性
を有するような膝プロテーゼを開示している。
【図１】 屈曲角が０度、３０度、６０度、９０度及び
１２０度の場合のそれぞれの正常な膝の斜視図である。
１２０度の場合のそれぞれの正常な膝の斜視図である。
【図２】 屈曲角が０度及び約９０度の場合の本発明に
係わる人工関節を嵌合した膝の斜視図である。
係わる人工関節を嵌合した膝の斜視図である。
【図３】 （ａ）及び（ｂ）は本発明に係わる大腿骨部
品、（ｃ）は（ｂ）の大腿骨部品と共に使用することに
なっている脛骨部品の斜視図である。
品、（ｃ）は（ｂ）の大腿骨部品と共に使用することに
なっている脛骨部品の斜視図である。
【図４】 本発明の別の実施例に係わる大腿骨部品の説
明図である。
明図である。
【図５】 （ａ）乃至（ｃ）は本発明に係わるプロテー
ゼの略サジタル図を示し、（ｄ）は従来の装置（実線）
と比較された膝蓋骨交換部品（破線）の形状のサジタル
図を示す。
ゼの略サジタル図を示し、（ｄ）は従来の装置（実線）
と比較された膝蓋骨交換部品（破線）の形状のサジタル
図を示す。
【図６】 膝蓋骨溝と膝蓋骨との順応性を示す大腿骨部
品の下面図である。
品の下面図である。
【図７】 本発明に係わる脛骨部品を示した説明図であ
る。
る。
【図８】 変形した脛骨部品を示した図である。
【図９】 脛骨部品の別の実施例を示した説明図であ
る。
る。
【図１０】 プラスチック部品の別のガイド法を示す変
形された脛骨部品の断面図である。
形された脛骨部品の断面図である。
【図１１】 脛骨部品の金属ベースプレート及びプラス
チック半月部品をそれぞれ示す説明図である。
チック半月部品をそれぞれ示す説明図である。
【図１２】 脛骨部品の金属ベースプレート及びプラス
チック半月部品をそれぞれ示す他の実施例の説明図であ
る。
チック半月部品をそれぞれ示す他の実施例の説明図であ
る。
【図１３】 脛骨プラットフォームに支持されたプラッ
トフォーム半月部品を示す脛骨部品の更に別の実施例の
平面図である。
トフォーム半月部品を示す脛骨部品の更に別の実施例の
平面図である。
【図１４】 ガイドレールをガイドスタッドと置換した
別の変形例を示す平面図である。
別の変形例を示す平面図である。
【図１５】 脛骨プラットフォームの別の実施例を示す
説明図である。
説明図である。
１ 遠方端 ２ 大腿骨 ３ 後部 ４ 脛骨 ５ 前方十字靱帯 ２０ 大腿骨部品 ２１ 脛骨部品 ２２ スロット ２３ 膝蓋骨 ２４ 溝
Claims (19)
- 【請求項１】（ａ）一対の顆支持表面を有する大腿骨部
品と、 （ｂ）脛骨プラットフォームを有する脛骨部品と、 （ｃ）大腿骨部品と脛骨部品との間に位置し、これら部
品の間で負荷を伝えるようになっており、顆表面を受け
るための凹状部を有し、前記脛骨プラットフォーム上で
ほぼ前方−後方方向に摺動運動できるようになっている
半月部品と、 （ｄ）前記プラットフォームに連動し、前記凹状部の間
の半月部品内の溝に係合するガイド手段とを備え、前記
半月部品は回転運動が制限された状態で前方−後方（ａ
−ｐ）方向に摺動運動するようにガイドされる膝プロテ
ーゼ。 - 【請求項２】 ガイド手段はａ−ｐ方向に実質的に延び
るレールを備える請求項１記載のプロテーゼ。 - 【請求項３】 レールは横断面がＴ字状であり、脛骨プ
ラットフォームから上昇してはずれないように半月部品
を拘束するように、半月部品内の対応する形状のスロッ
ト内で摺動運動できるように係合する、請求項２記載の
プロテーゼ。 - 【請求項４】 スロットまたはレールは脛骨プラットフ
ォーム上で前記半月部品をある程度回転運動させるよう
な形状になっている、請求項２または３記載のプロテー
ゼ。 - 【請求項５】 回転運動の程度が約±１５度に制限され
ている、請求項４記載のプロテーゼ。 - 【請求項６】 ガイド手段は半月部品内の溝に延びてい
る請求項１記載のプロテーゼ。 - 【請求項７】 スロットは半月部品の前方側または後方
側でストッパーとなり、前方または後方への半月部品の
摺動運動を制限するよう、半月部品の前方または後方側
でしか開放されていない、請求項３記載のプロテーゼ。 - 【請求項８】 前記各顆支持表面は、前方部分、後方部
分およびこれらの間の最遠位点を有し、各サジタル断面
における支持表面の径は、後方から最遠位点よりも更に
前方の点までほぼ一定であり、顆表面のそれぞれのサジ
タル断面における支持表面および対応する半月の凹部は
後方から前方までほぼ連続しており、よって全屈曲レン
ジ内にわたって、顆表面のかなりの幅にわたって接触を
維持できる膝プロテーゼ。 - 【請求項９】（ａ）一対の顆支持表面を有する大腿骨部
品と、 （ｂ）脛骨プラットフォームを有する脛骨部品と、 （ｃ）大腿骨部品と脛骨部品との間に位置し、顆表面を
受けるための凹状の領域を有し、前記脛骨プラットフォ
ーム上でほぼ前方−後方（ａ−ｐ）方向に摺動運動でき
るようになっている半月部品と、 （ｄ）ａ−ｐ軸線に沿ってほぼ延長し、回転運動が制限
された状態でａ−ｐ方向に、脛骨プラットフォームに対
して摺動運動できるように半月部品をガイドするための
ガイド手段と、 （ｅ）内側側面での後方への運動を制限するように位置
している停止手段とを備えた膝プロテーゼ。 - 【請求項１０】 停止手段は脛骨プラットフォームの拘
束側面に設けられ、ａ−ｐ軸の内側に位置する当接部を
備える、請求項９記載のプロテーゼ。 - 【請求項１１】 当接部はプラットフォームから直立し
ている請求項１０記載のプロテーゼ。 - 【請求項１２】 ガイド手段は１本のレールを備え、こ
のレールは前記ａ−ｐ軸線に沿って延び、更に半月部品
が上昇してはずれないようにするための捕捉手段を有す
る請求項１０記載のプロテーゼ。 - 【請求項１３】 ガイドレールは脛骨プラットフォーム
から直立し、半月部品内のスロットに係合する、請求項
１２記載のプロテーゼ。 - 【請求項１４】 ガイドレールは横断面がＴ字状である
請求項１２または１３記載のプロテーゼ。 - 【請求項１５】 ガイド手段はスロットに係合したスタ
ッドを備える、請求項９または１０記載のプロテーゼ。 - 【請求項１６】 スタッドは半月部品内のスロット内で
相対的に摺動運動できるように収容されたキャップを有
する直立ポストを備える、請求項１５記載のプロテー
ゼ。 - 【請求項１７】 スロットは後方部が開放されている盲
孔である、請求項１６記載のプロテーゼ。 - 【請求項１８】（ａ）一対の顆支持表面を有する大腿骨
部品と、 （ｂ）脛骨プラットフォームを有する脛骨部品と、 （ｃ）大腿骨部品と脛骨部品との間に位置し、各々が対
応する顆表面に順応する形状の上方表面を有する２つの
プラスチック支持パッドを備えた半月部品と、 （ｄ）ある程度の回転運動の自由度をもってａ−ｐ方向
にパッドをガイドするためのガイド手段と、 （ｅ）内側に変位した軸を中心に大腿骨部品の回転を誘
導するよう、内側に配置されたパッドのａ−ｐ運動を制
限するように位置している停止手段とを備えた膝プロテ
ーゼ。 - 【請求項１９】 ガイド手段はａ−ｐ方向に延びる脛骨
プラットフォーム上の中心に配置された畝である、請求
項１８記載のプロテーゼ。
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