JPH07504113A - 肩関節補綴 - Google Patents

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】 肩関節補綴 説明 本発明は肩関節補綴に関するものである。

自然の肩関節は、一方で肩甲骨の浅いくぼみ、そして、他方で、そのくぼみに接 続された上腕骨の末端の大きな頭部で構成された玉継手の形をしている。肩関節 を高度に動きやすくするために、関節嚢を広く、靭帯は弱めに発展させられてい る。発生する力は、したがって、骨などの外層経由で上腕骨内部に伝えられ、力 が横方向に変化することはない。肩関節は結合されており、筋肉によってずれな いようにされている。例えば、二頭筋の長頭部の起点の鍵自体が肩関節を通過し ており、圧力がかかると、上腕骨に対してずれる。

従来、肩関節や浅窩関節、つまり、肩甲骨と腕の上側の骨との間の関節が破壊さ れたり、あるいは構造上の重大な変更が起きた場合のために、人体に埋め込むた めの非常に多様な完全関節代替システムが提案されている。例えば、ＤＥ　３２ 　１６　１１１　Ｃ２において、それぞれその露出端に丸い頭部を有している上 腕骨に固定される上腕シャフトと肩胛骨に固定された肩胛骨シャフトで構成され た肩関節補綴が述べられている。これら２つの頭部は、球形で、回転可能な軸受 は要素の形態の一種の玉継手によって相互に機能的に係合されている。ＤＥ２７ 　１４　３８７　Ｃ３に開示されている肩関節補綴にも非常によく似た構成があ る。これらすべての肩関節補綴は、その複雑な構造と力の流れの故に明らかに不 利であるであることが分かっている。特に、力はボール・ヘッドおよび関連する シャフトを通して、肩甲骨上、または肩甲骨か上腕骨内部に伝えられる。これに よって、力の大きな横方向の変化と、したがって、横方向の力のモーメントの変 化が起き、これが肩甲骨および／または上腕骨に大きな負荷がかかる。一方の側 では肩甲骨と肩胛骨との間の、そして／または、他方の側では上腕骨および上腕 骨シャフトの同の相対的な動きがへり、それが、肩関節補綴全体の耐久性が低く なったり、肩関節あるいは上腕骨と外部との間の骨関節融合のプロセスを遅らせ でしまうことも少なくない。

本発明は構造が単純で、非常に好ましい力の流れをもたらし、そして、骨との両 立性か非常に高い肩関節補綴を提供するという課題に応えるものである。

この課題は肩甲骨に配置された型窩関節窩、髄質内補強ステムによって上腕骨に 固定することができる上腕骨凹部、そして、浅窩関節凹部と上腕骨関節窩の間に 自由に動けるように配置された玉継手とによって構成された、本願請求項１のよ うな肩関節補綴によって解決される。

本発明による肩関節補綴の設計は、その肩関節補綴が３つの部分、つまり、型窩 関節窩、上腕骨関節窩、および自由に動くことができる上記型窩関節窩と上腕骨 関節凹部との間に配置された自由に動くことができる中央結合法で構成されてい るという点て自然とは異なっているが、こうした構成は自由度を拡大してくれる ので、特に大きな可動性が与えられる。その結果、力は肩甲骨か上腕骨の内部に 伝えられ、横方向への変化が起きない。本発明による肩関節補綴の個々の構成要 素に対して働く打所負荷およびトルクは本発明による構造の故に非常に減少し、 そのことは型窩関節窩と上腕骨関節窩との間の結合球の回転、慴動、およびずれ 運動を可能にする。このことはさらに、肩胛骨埋め込み部利と肩甲骨との間と、 上腕骨埋め込み部材と上腕骨との間の相対的な動きを減少してくれる。本発明に より肩関節補綴によっていわゆる異体効果（ｆｏｒｅｉｇｎ−ｂｏｄｙ　ｅｆｆ ｅｃｔ）が完全に排除されるわけてはないが、すくなくともかなり減少する。

さらに、本発明による肩関節補綴は特殊な肩胛骨構造を有しており、それは個々 の構成成分、つまり、型窩関節窩、上腕骨関節窩、および型窩関節窩と上腕骨関 節窩との間に配置された可動結合法が相互に固定されなくてもよいからである。

したがって、この肩関節補綴は、自然の肩関節と同様、筋肉と鍵だけで所定の場 所に固定、確保される。したがって、この結合球は線上筋（ｓｕｐｒａｓｐｉｎ ｏｕｓ　ｍｕｓｃｌｅ　）および線上筋（ｉｎｆｒａｓｐｉｎｏｕｓ　ｍｕｓｃ ｌｅ　）によって肩甲骨の後部領域に安定して固定され、肩甲下筋（ｓｕｂｓｃ ａｐｕｌａｒ　ｍｕｓｃｌｅ）によって前部領域に保持される。最後に、結合球 は肘板（ｔｅｎｄｏｎρ１ａｔｅ）　、いわゆるロティター・カフ（ｒｏｔａｔ 。

ｒ　ｃｕｆｆ）によって上部領域に固定される。本発明による肩関節補綴の固定 に役立つ別の構造は、繊維性関節嚢と、その他の筋肉および柔らかな部分（いわ ゆるハンモック効果）である。最後に、これも自然と同様であるが、肩関節補綴 内部およびその周辺には、型窩関節窩、上腕骨関節窩、そしてそれらの間の結合 法を固定する中空部が形成される。

さらに、本発明による肩関節補綴の特に有利な特徴は、骨の頭部が破壊される上 腕骨骨折や壊死に場合に起きるように、型窩関節高が損傷していない患者にも用 いることができる点である。この場合、本発明による肩関節補綴時して埋め込ま れるのは、肩帯、三角筋、あるいはロテータ・カフ（ｒｏｔａｔｏｒ　ｃｕｆｆ ）に麻痺が伴わないという条件の下で、髄質内補強ステムと結合法によって上腕 骨に取りつけられる上腕骨関節窩だけである。

請求項２の特徴から、例えば、完全に破砕された型窩関節窩を、後方部分で肩甲 骨に取りつけることができる人工型窩関節窩の取り替えることも同様に可能であ る。

さらに、金属あるいはそれと同様の材質、特にチタニウムまたはチタニウム合金 などでできた１寓関節窩に適用される慴動軸受用の、ポリウレタンまたはそれと 同様の素材による型窩関節窩の作成も、本発明の、請求項３および４の範囲内で ある。この構造は、型窩関節窩と骨材、この場合であれば肩甲骨との間の必要な 互換性をもたらしてくれる。さらに、本発明によって、ポリウレタンあるいは慴 動軸受用に用いられるような種類の同様の素材で型窩関節窩を形成することによ って、剪断力およびトルクがさらに減少されるので、肩甲骨の骨材がより急速に 型窩関節窩内に成長していく。

さらに、後方部分などを、肩甲骨の成長を促進するために、１００μｍ以上の孔 を持った素材で形成するのも、本発明の請求項５の範囲内である。これにより肩 甲骨内での型窩関節窩の安定性が一層向上する。

しばしば患者が感じる痛みを引き起こす剪断力および）・ルクをさらに減少する 上で特に興味深いのは、型窩関節窩がほぼ皿型、あるいは上から見た場合なし型 をしていることを規定している請求項６の特徴である。ここで、その上部部分は 下部より小さな曲率半径を有している。こうした非球形残高関節窩により、さら に自由度が増し、骨内部へのかなり滑らかな（ｓｔｅｐ−ｆｒｅｅ）力の伝達力 可能になる。

型窩関節窩は、さらに、請求項７の特徴にしたがって、オーバーハング状態また はそれと似た構造で配置されるので、中立的な位置にあり、左または右の型窩関 節窩のために用いることができる。これにより、肩甲骨の平面に対して後方に傾 けて型窩関節窩を埋め込む際の柔軟性がもたらされる。

上腕骨関節窩がポリウレタンまたは、それ自体金属など、特にチタンあるいはチ タン合金でできている補強ステムに対して用いられる慴動軸受けのための同様の 種類の材質でできているという請求項８および９による特質は、上腕骨関節窩と その補強ステムおよび上腕の骨材との間の高い互換性を保証する。

この補強ステムは５０度程度のプラトー角αを有する上腕の骨髄凹部内に好適に 固定することができる。したがって、上腕骨関節窩全体を上腕前照に対して後方 に傾けて埋め込むことができる。

本発明の請求項１１によるさらに別の形態において、上腕骨関節窩は、好ましく は結合法に適合した大きな内部半径を有するように構成されている。これにより 、結合法が回転したり、慴動したり、あるいは上腕骨関節窩内またはその周辺で ずれ運動する上での高度の可動性が保証される。

型窩関節窩と上腕骨関節窩との間で、体の下部の方向に結合法をよりしっかりと 固定させる上で大きな重要性をもつひとつの特徴は、上腕骨関節窩が、請求項１ ２の特徴にしたがって、尾状に、あるいは体の下の方に向けられている突起部あ るいはそれと同様の部分を有している点である。こうした突起部は一方では、そ の腕を側方に延べた場合に、結合法を型窩関節窩と上腕骨関節窩との間でよりう まく芯出しさせると同時に、腕を下方に下げた場合にも、結合法をさらにしっか りと支えてくれる役割を果たす。

さらに別の特徴によれば、請求項１３に延べられているように、この結合法は筋 肉組織との両立性、特にそれを取り囲んでいる繊維性関節嚢との両立性を好適に 増大するために、金属またはそれと同様の素材でてきている。重量を少なくする ために、この結合法は請求項１４によって、中空球として好適に構成することが できる。

結合法の大きさを特定の関節の張力の強さとロテータ・カフの内部容積に合わせ て変えることができるという請求項１５の特徴は、外科医が、実際の手術中に肩 関節領域で遭遇する状態に、各個人に適合した直径を有する結合法を選択すると いう迅速かつ単純な手順によって柔軟に対応することを可能にしてくれる。した がって、関節張力を考慮に入れての、ロテータ・カフの再構成およびその内部容 積の判定は、高度の信頼性をもって行うことができる。

最後に、請求項１６の特徴によって、型窩関節窩は、掛けがね、スナップ、ある いは同様の装置で、後方部分に接続することができる。これは、一方では、型窩 関節窩の後方部分への接続が非常に容易に行うことができると同時に、他方で、 種々のタイプの関節窩を、それぞれのケースの必要性に合わせて、均一の形状を した後方部分に結合することにより、安価に達成できるという利点を提供してく ねる。

以下に延へる、本発明の好ましい実施例の説明と図面を参照することにより、本 発明の特徴、利点、および詳細がさらに明らかになるであろう。

図１は、本発明による肩関節補綴の一実施例の概略側面図である。

図２は、図１の型窩関節窩の概略側面図である。

図３は、図１の上腕骨関節窩の概略側面図である。

図４は、図１の骨質内補強ステムの概略側面図である。

図５Ａ、５Ｂおよび５Ｃは、図１の結合法およびより大きな、またはより小さな 直径の他の結合法の０８側面図である。

図６は、図５０の結合法を有する、本発明による肩関節補綴の他の実施例の概略 側面図である。

図７は、図１による型窩関節窩の実施例の概略側面図である。

図８は、図７の型窩関節窩の修正実施例の概略図である。

図９は、図２および８の矢印２２で示されている型窩関節窩の平面図である。

図１０Ａ、ＩＯＢおよびＩＯＣは、図９の線Ｘ−Ｘに沿ってとった、型窩関節窩 の種々の実施例の断面図である。

図１．１は、図９の線ＸＩ−ＸＩによる型窩関節窩内の縦方向断面図である。

図１２は、後方部分の一実施例の縦方向概略断面図である。

図１３は、図１２の後方部分の実施例の縦方向概略断面図で、固定ネジも示され ている。

図１４は、第７図の型窩関節窩に接続された、図１３の後方部分の実施例の縦方 向の概略断面図である。

図１５は、図８の型窩関節窩に結合された、図１３の後方部分の実施例の縦方向 概略断面図である。

図１６は、図１３による上腕骨関節窩の概略側面図である。

図１７は、図１６の矢印６４で示した、図１６の上腕骨関節窩の平面図である。

　図１８は、図１７の線ＸＶＩ　Ｉ　Ｉ−ＸＶＴ　Ｉ　＋に沿ってとった上腕骨 関節窩の断面図である。

図Ｉ９は、図１７の線ＸＩＸ−ＸＩＸに沿ってとった上腕骨関節窩の断面図であ る。

図１に、肩関節補綴１０の第一の実施例の概略を示す。肩関節補綴１０は、型窩 関節窩１２、上腕骨関節窩１４、および型窩関節窩１２と上腕骨関節窩１４との 間に可動自在に設けられた結合法１６とによって構成されている。

型窩関節窩１２は、肩甲骨１８に向けて配置され、それに対して、後方部分２０ により固定することがてきる。型窩関節窩１２は、ポリウレタンまたは型窩関節 窩１２の後方部分２０に圧着され、あるいは後者によって締付けられる（　ｔａ ｋｅｕｐ）慴動軸受に用いられるのと同しような種類の素材でできている。後方 部分２０自体は金属、あるいはそれと同様の素材、特に、肩甲骨１８の骨質との 両立性が特に優れているチタンかチタン合金でてきている。

図２に示されている後方部分２０は、肩甲骨の骨と融合できるように多孔性、あ るいは同様の形状をしている。特に、後方部分２０は孔径が１００μｍ以上の多 孔構造をしている。こうした特徴により、後方部分２０と、それと−緒に、その 後方部分２０が支承する型窩関節窩１２が肩甲骨１８の骨にしつかり固定され、 時間の経過と共に、後方部分２０の個々の孔に肩甲骨の骨が成長していく。

型窩関節窩１２はほぼ１望をしており、あるいは、平面図でみると、図２の矢印 ２２て示されているように、なし型をしている。ここで、型窩関節窩１２の上部 部分２４は型窩関節窩１２の下側部分２６より小さな曲率半径を有している。

さらに、型窩関節窩！２はオーバーハング部あるいは同様の構造部分を存してい る。

図１および３に示す上腕骨関節窩１４は、髄内補強ステム２８によって、上腕骨 ３０に固定されている。上腕骨関節窩１４もポリウレタンか、例えば、補強ステ ム２８の開口部３４内に挿入、固定することができる後方部分３２によって補強 ステム２８に圧着される慴動軸受に用いられるのと同様の種類の素材でできてい る。この補強ステム２８自体は金属か、あるいはそれと同様の素材、特に、補強 ステム２８を取り囲む上腕骨３０の骨質との両立性が特に優れているチタニウム か、あるいはチタニウム合金によってできている。

図１に示されているように、補強ステム２８はプラトー角αがほぼ５０度から６ ０度の範囲の髄凹部に固定されている。

自由度を増大するために、上腕骨関節窩１４は、好ましくは結合域１６に適合し た、大きな内径で構成される。加えて、図１と３に示す上腕骨関節窩１４は、尾 状、または体の下の方向に延びた突起部３６またはそれと同様のものを含んでい る。突起部３６は、したがって、上腕骨３０が側方に延へられる時は結合域１６ を芯出しするのに役立ち、その場合、結合域１６は例えば肩甲下筋（ｓｕｂｓｃ ａｐｕｌａｒ　ｍｕｓｃｌｅ　：図示せず）によって同時にその場所に固定され 、またさらに、上腕骨３０を図１に示すように下方にだらりと下げる場合は、結 合域１６に対して一層の補強となるように機能する。

結合域１６自体は金属か、あるいは結合域１６を取り巻く関節高置との両立性が ある同様の素材でできている。好ましくは、結合域１６は中空球の形状を有して いる。

図５Ａから５０で、結合域１６はサイズを変えることができるので、個々のケー スの関節張力およびロテータ・カフの内部容積に応して選択することができ、外 科医が手術中に決めることができる。

本発明による肩関節補綴１０の設計は可動回転軸による高い可動性を保証すると 同時に、十分な関節張力を維持して回転カフを十分に再構成できるようにし、同 時に、肩甲骨１８の骨内部に固定され、さらに／または上腕骨３０に固定される 上腕骨補強ステム２８によって上腕骨関節窩１４上に固定される型窩関節窩１２ に対して作用する剪断力およびトルクを減少してくれる。

本発明による肩関節補綴１０のさらに別の実施例を図６に示す。図６に示されて いる本発明による肩関節補綴１０のこの第二の実施例は、より小さな直径の結合 域１６を有している点だけが、図１の実施例と異なっている。ここで、同じ部分 には同じ番号が付されている。

結合域１６のサイズは、例えば、番号３８で示されているロテータ・カフに対す る損傷の程度によって決められる。したがって、ロテータ・カフ３８の損傷が重 大な場合、結合域１６は図６に示されるように小さな直径を有しており、ロテー タ・カフ３８の剪断が小さい場合、結合域１６は図１に示すように小さな直径を 有している。肩関節、および図１と図６に示されているような本発明の肩関節補 綴１０の安定化に関与する他の筋肉は、図に示されていない。

本発明は上に説明した実施例だけに限定されるものではない。自然の型窩関節窩 に対する損傷が軽度の患者の場合、例えば、単に上腕骨関節窩１４を、それと組 み合わせた補強ステム２８だけで上腕骨３０に固定して、自然の型窩関節窩と埋 め込まれた上腕骨関節窩２８との間に適切なサイズの結合域１６を挿入するとい うようなことも考えられる。特に、こうした手順は、頭部が破壊されていたり、 あるいは壊死しているような上腕骨の一定の部分に適用できる。

図７に示すような、はぼ皿型の型窩関節窩１２を有する実施例においては、型窩 関節窩１２の内部表面３８は曲率中心４２を有し、単一の曲率半径４０で形成さ れている。対照的に、図８に示される型窩関節窩１２の内部表面３８は、曲率中 心４８．５０を有し、２つの異なった半径４４．４６で形成されている。図８に 示されるように、型窩関節窩１２の上側部分２４は小さな半径４４を有しており 、型窩関節窩１２の下側部分２６は大きな半径４６を有している。

図９から１１までに型窩関節窩１２の種々の実施例が示されており、このうち図 １０Ａは左側の肩、そして図１０Ｂは右側の肩のためのものである。図１０Ｃで は、型窩関節窩１２は中立的な要素として示されている。型窩関節窩１２を後方 部分２０に固定するための、後ろ側に伸びたくぎ状の部分５２は、固定の安定性 を向上させるために、穴（図示せず）をあけた構造としてもよい。

図１２に示される後方部分２０は、型窩関節窩１２を受け入れるために、その前 方表面５４が皿型になっている。さらに、内腔５８が後方に、そして後方部分２ ０の前方表面５４に対してほぼ垂直な角度で伸びている２つの突起部５６が後方 部分２０と一体成型されている。図１３の後方部分２０は、対応する突起部５６ の内腔５８内に伸びるネジ６０を通じて、骨質に固定される。

図１４と１５で、後方部分２０がネジ６０によって骨質に固定された後、個々に 選定された型窩関節窩１２を後方部分２０の前方表面６４上に置いて、とめがね 、スナップ、あるいは同様の装置６２による捕捉、あるいはスナツピング作用に よって受け入れられるようにすることができる。図１４と１５の２つの実施例は 、それぞれの曲率半径４０と４４、および４６を有する内部表面３８の形状が相 互に異なっているだけである。

図１６の上腕骨関節窩１４の実施例も、皿型か、あるいは図１６の矢印６４に示 されているように、平面図て見た場合なし型の形状をしている内部表面６２を存 している。その内部表面６２も、それぞれ、曲率中心７０．７２を有し、２つの 異なる大きさの曲率半径６６．６８で形成されている。図１７にはっきりと示さ れているように、上腕骨関節窩１４も同様にほぼなし型をしている。

本願で開示されているすべての特徴は、単独においても、あるいは組み合わせに おいても、先行技術に対して新規性を有する程度に応じて、本発明に本質的に付 随するものである。

ＦＩＧ、５Ａ　ＦＩＧ、５８　ＦＩＧ、５ＣＦｌ［３１６

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. １．肩甲骨（１８）に対置された浅窩関節窩（１２）と、骨髄内補強ステム（２ ８）によって上腕骨（３０）に固定することができる上腕骨関節窩（１４）と、 そして、上記浅窩関節窩（１２）と上記上腕骨関節窩（１４）との間に自由に動 けるように配置された結合球（１９）とによって構成された、肩関節補綴。
2. ２．上記浅窩窩関節窩（１２）が後方部分（２０）によって肩甲骨（１８）に固 定することができることを特徴とする、請求項１の肩関節補綴。
3. ３．浅窩関節窩（１２）がポリウレタンか、あるいは浅窩関節窩（１２）の後方 部分（２０）に圧着される慴動軸受用に用いられるのと同様の素材でつくられて いる、請求項２の肩関節補綴。
4. ４．後方部分（２０）が金属か、それと同様の素材、特にチタンかチタン合金と によってできている、請求項２および／または請求項３の肩関節補綴。
5. ５．後方部分（２０）が肩甲骨（１８）の骨と一体化できるように多桁性または 同様の構造をしており、特に１００μＭ以上あるいは同等の孔径を有している、 請求項２から４までの肩関節補綴。
6. ６．浅窩関節窩（１２）がほぼ皿型をしているか、そして／または平面図で見て なし型をしており、上記浅窩関節窩（１２）の上側部分（２４）が上記浅窩関節 窩（１２）の下側部分（２６）より小さな曲率半径を有する、請求項１から５ま でのいずれかひとつの肩関節補綴。
7. ７．上記浅窩関節窩（１２）がオーバーハング部あるいはそれと同様の部分を有 する、請求項１から６までのいずれかによる肩関節補綴。
8. ８．上記上腕骨関節窩（１４）がポリウレタンか、あるいは補強ステム（２８） に圧着される慴動軸受のために用いられるのと同様の素材でできている、請求項 １から７までのいずれかひとつによる屑関節補綴。
9. ９．上記補強ステム（２８）が金属かそれと同様の素材、特にチタンあるいはチ タン合金でできている、請求項１から８までのいずれかひとつによる肩関節補綴 。
10. １０．補強ステム（２８）がほぼ５０度から６０度の範囲のブラトー角αを有す る髄凹部に固定することができる、請求項１から９までのいずれかひとつの肩関 節補綴。
11. １１．上記上腕骨関節窩（１４）が、好ましくは上記結合球（１６）に適合した 、大きな内径を有している、請求項１から１０までのいずれかひとつによる肩関 節補綴。
12. １２．上記関節窩（１４）が尾状、または体の下方に向けて配置されている突起 部（３６）またはそれと同様の構造の部分を含んでいる、請求項１から１１まで のいずれかひとつによる肩関節補綴。
13. １３．上記結合球（１６）が金属、あるいはそれと同様の素材によりできている 、請求項１から１２までのいずれかによる肩関節補綴。
14. １４．上記結合球（１６）が中空球の形状を有する、請求項１から１３までのい ずれかひとつによる肩関節補綴。
15. １５．上記結合球（１６）のサイズを、個々のケースの関節張力およびロテータ ・カフの内部容積に応じて変えることができる、請求項１から１４までのいずれ かひとつによる肩関節補綴。
16. １６．上記浅窩関節窩（１２）をとめがね、スナップ、あるいはそれらと同様の 装置（６２）によって上記後方部分（２０）に固定することができる、請求項２ から１５までのいずれかひとつによる肩関節補綴。