JPS60103955A - 体内補綴用骨の製合装置 - 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】 本発明は体内補綴用骨の接合装置に関し、さらに詳細に
はこの種の装置を骨、特に限定はしないが長骨の１端部
へ固定することに関するものである。

こσ）ような固定に関し種々の技術が提案されているが
、現在慣用的に使用が確立されている技術は一般に骨に
対比しかつ全装置の形状として相当な寸法を有する長形
剛性部材により海綿状骨中へ貫入させることを含んでい
ろ。

最も一般的なこれらの技術において、長形部材は所定の
部位に遊び嵌めとして設置され、たとえばアクリルセメ
ントのような空隙充填用媒体を使用して固定されろ。一
般に多くの場合には満足し得るが、この技術は一方にお
ける空隙充填用媒体と他方における部材および骨乃至骨
格との間に存在する２つの界面のいずれかに運動が生ず
る場合問題がある、さらに、この種の運動は、特に骨格
が個々の患者においてそれぞれ異なる性質を有する生体
物質であるため部材、媒体および骨格の物質量で実際」
：不可避的に生ずる場々異なる性質の自然的結果として
起り得ろ。近年、この技術は、極めて完全な清浄とそれ
に続（空隙充填用媒体の加圧塗布によって骨格中へのそ
の貫入を促進させることを含め、部位作成を強調するこ
とにより改善されているが、まだ困難性が存在する。

他の技術は、空隙充填用媒体を用いすに経部材中で骨格
化する天然繊維質相料の内部成長により固定をもたらす
ような多孔質被覆もしくはその均等物を有する部材を用
いて改善を試みている。これは、初期の相当な長さの不
可避の時間にわたり装置が比較的不安定であり、かつ患
者を少なくとも部分的に動かしてはならないという点で
問題が生ずる。さらに、骨格化した成長物質は、この物
質と部材との間の異なる性質の結果、再吸収されること
により長期の困難性なもたら−１−。

さらに、他の技術において、部材は先細状の干渉嵌め（
１ｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｉｔ　）により骨格中に
固定される。この場合の困難性は、嵌合が部材の１部の
みに局部化されて、その後の使用の際に装置に作用する
力により移動が生じたり、或いは嵌合が極めて強固とな
って初期の貫入が骨格に対し不当な損傷を引起すという
危険を伴なうことである。

また、異なる物質の性質も困難性をもたらす。

骨格への固定に対ｊる特定技術に関するこれらの説明は
決して完全なものでなく、複雑な状態の種々な困静性に
つき簡単かつ極く一般化して説明したに過ぎないことを
了解すべきである。しかしながら、一般的な困難性の原
因は、主として骨格とは異なる性質の物質を使用せねば
ならないことから生じ、この困難性はこれら材料を比較
的嵩張る状態で貫入用として使用する結果増大する。さ
らに、この貫入は他の面においても問題がある。

たとえば、この貫入の性質は、著しく感染を惹起し易い
ものである。さらに−この種の貫入は１部位作成の際に
相当は容積の骨を除去する必要があり、このことは血流
を減少メせかつ関連装置が不適当な場合回復手段を用い
ねばならないという二重の欠点を有する。

この一般的能、明において、上記の困難性が殆んど現わ
れないような固定化技術も存在するが、この技術は特定
の状態に対してのみ一般に応用しうろことを了解すべき
である。問題とする技術は。

リリーフ表面形状を有する比較的浅い装置を使用するが
長形部材を使用せず、たとえば股関節の寛骨臼のような
自然の凹状部位における空隙充填媒体と連携させる。同
じ技術を使用して股関節における大腿ヘッドに対する有
効なキャッピングを形成するが、これは後に装置を使用
する際そこに作用する力を残存させる固定が不充分であ
るため。

広範な一般的使用に供するには充分成功していな（１゜ 本発明の目的は、上記種々の困難性を克服するための技
術およびその装置を提供することである、この目的で１
本発明は一般に装置の１部を介して骨格中へ挿入する複
数のフィラメント部材を供給する・ 明らかに、これらの部材は個々にまたは総合的に比較的
嵩張る従来の貫入用長形部材を持たず。

上記したような種々異なる物質の性質または骨格の損失
から生じうるような潜在的欠点を減少させるのに役立つ
、同時に、これら部材は、従来の比較的浅いＩＪ　ｌ７
−）構造よりも著しく骨格中に貫入ｊることかでき、か
くしてその後の装置の使用に際して生ずる力の作用に対
し一層大きな固定を与える。さらに、この固定は１個々
の状態に応じて移々の方向へ部材が貫入１″ろごとに−
より向上さね、貫入の形状は主として従来の装置により
予備決定される０ これら部劇は髄質の柱構造を含め骨格の海綿状物質に侵
入させることを意図する、これら部材は。

この目的で充分な剛性とその他の適当な機械的性質とを
有し、骨格物質に対し実質的に非圧縮性とせねばならず
、一般にこれら部材は成る程度の横方向可撓性を示して
屈曲することができる。この種の屈曲は９部材の導入を
容易化させるよう作用すると共に、屈曲から生ずる部材
の相互の配置は全体的固定を向上させる。さらに、屈曲
能力は。

高張る削性材料では不可能であるよう：／ｘ包囲骨格構
造における変化を強力に吸収することかできる。

この関係で、これら部材は好ましくは骨格の弾性率にほ
ぼ近似した弾性率を有する材料で作成されるに れら部材は、空隙充填用媒体を介在させることなく骨格
物質と直接接触させることを意図する。

しかしながら、全体的固定に対するこの部劇の個々の貢
献は１種々の方法で向上される、たとえば、これら部材
は粗面化し、刺状にし、或いはその他の方法に形成して
骨格に対し相対的なその後の運動に対し機械的に作用さ
せることができる。さらに、これら部材を、これと緊密
接１！ＩＩする骨格の成長を誘発させまたは吸収すべく
処理しまたは形成することができる。その目的で１本発
明の１実施例において、これら部側を使用してたとえば
基質、栄養物または保護利として骨格成長に有利なヒド
ロキシアパタイトのような物質で覆いまたは一体化させ
る、本発明の他の実施例において、これら部材は装置の
他の部分に対し陰性の電気化学電位な有する物質で覆い
またはこれと一体化させて。

これら部材に対する自然の成長を誘起させることもでき
る、本発明のこれら２つの実施例は、添加物質が性格成
長に有利な陰極溶解生成物をも１こらすならば、または
陰極溶解が順次に追加物質を遊離し、−１：たは遊離す
るよう露出されれば組合せることができろ、 実際上、こＪｌら部材には必要とされると思われる最大
に等しい均−長さを与えろことができ、この長さは個ノ
ｒの状態に応じて外科医により選択的に短か（すること
ができろ。或いは、長さの範囲は製造業者により選択す
ることができる。

さらに、実際上、１端部に拡大部を有する部材を提供す
るのが適しており、それにより圧縮下で関連装置の２つ
の部分間に捕捉固定すると共に部材の自由端部な骨格へ
貫入させる、 本発明の他の好適特徴は、部材が侵入する骨格に対し設
置すべき装置の部分がそこから突出するフランジ部を有
してこれを骨格中に切除された対応のスロット部に係合
させることであり、これら形成部は多方向性とすべきで
ある。特に、この装置における形成部は骨格係合部の中
央領域からその周辺方向へ放射するフランジ部からなり
、剪断力を骨格の皮質方向へ移動させその負荷を周辺環
状フランジ部により適当に包囲しうろことが現在好適で
ある。

以下、添付図面を参照して本発明を具体例につきより詳
細に説明する。

図面の具体例は、自然の大腿骨ヘッドの代りに仮性軟骨
結合として股関節に使用するための大腿骨成分であり、
或いはその関節において全関節形成術の工部として使用
し、さらにヘッドにおける関連天然骨盤窩に置換する寛
骨白成分をさら罠包含する。

第１図における部品１０は円盤形状のプレート１１から
なり、その１方の側から同軸的に突出する軸１２を有す
る。この軸はキー、スプラインなどの回転防止部１３を
その基部に形成し、さらに自由端部には外ねじ１４を設
ける。

プレートはその他方の側にそこから軸線方向に突出する
フランジ部を備え、このフランジ部はその周辺に同心配
量された外側環状スカート１５と。

その中央部に同心配量された内側環状スカート１６と、
さらに複数の放射状連結ウェブ１７とを備える。

最後に、部品１０は、スカートとウェブとの間で軸線方
向に＋Ａ通する複数の開孔部１８を有し。

その開口部のそれぞれはプレートの一方の側における半
球状のさら穴口部１９に開口する。

第３図の部品２０は、その長さにわたり収束する環状本
体２１からなり、その長さは軸１２の長さに相当するが
、巾広端部におけろ湾曲部２２を経て中挟端部における
終端円錐テーパ２３に達する。本体の巾広端部はプレー
ト１１に対応する形状を有し、凹部１９に対応する直径
および分布の複数の半球状凹部２４を有する。本体の中
央通路にキー溝、スプラインなどの形成部２５先−１１
！−１−λ−−−−における個所１３に対応して巾広端
部に形成し。

凹部１９および２４に対し非回転係合させ、本体の中挟
端部には通路２６を穿設する。

第４図は部品の残余の部分を示している。問題とする部
分は、軸１２のねじ１４に係合しかつ本一体−２−１の
対−開孔部２６に着座するナツト３０と。

円錐状に傾斜した孔部４１を途中まで貫通させて本体２
１のテーバ；１大部２３と係合させるボール４０と、開
孔部１８を貫通するような寸法を有しかつ凹部１９およ
び２３と対応する球状拡大部５１を一端部に有する複数
のフィラメント部材５０とからなっている。

部品の使用をさらに第４図に示す。部分的に参照符号６
０で示した大腿骨の大腿ヘッドをネック部で切断して１
部品１０をそこに収容する。この部分のフランジ部は骨
格に係合し、対応するスロット部を骨格中に切除してウ
ェブ１７を収容すると共に、内側スカートな髄質の上端
部に当接させるわ 次いで、フィラメント部材５０を各開孔部１８を介して
海綿状骨格中へ挿入し、末端拡大部５１を凹部１９に着
座させる、とｔｉら部材を種々の方向に挿入して、骨格
における一般的な柱構造パターンに追随させイ）のが適
し、これら部材は骨格皮質を貫通するのを避けろように
選択的に寸法決定される。

その後１部品２０を部品１０と係合させかつ固定して、
その凹部２４を拡大部５１上に被せ、このアセンブリを
ナツト３０により固定し、そし℃ボール４０なそれぞれ
相互に対応するテーパ一部４１と２３との間の干渉液め
により部品２０に係合させろ。

フィラメント部材の個数は５個乃至３０個とすることが
でき、その長さは３〜１５（−ｍかつ直径は０．２５〜
２．０間であるのが好適である。材料に関し、これら部
材は表面焼結した高引張強さのチタン針金とすることが
でき、そこにチタンヘッドを溶接し、プレート部分１０
および１２は好ましくは鋳造クロム−コバルト合金であ
り、ナツトはプレートと同様な金属としうるが、これを
固定するため線状ポリエチレンを使用し、かつボールは
好ましくはセラミックである。

本発明を図示した具体例を参照して特に説明したが、他
の方法でも実施することがで診る、勿論１本発明は大腿
骨成分のみに限定されない。

しかしながら、この例は、この種の成分として古くから
確立され、かつ内義肢を含め一般の整形外科術で最も広
く使用されているものである、さらに、一般的に現在使
用されている大腿骨成分は上記した困難性を有する。

さらに１本発明で使用す°るのに適する材料は上記具体
例に示したものとは異なるものとすることができ、他の
金属ならびに合成および複合材料をも包含する。たとえ
ば炭素強化した炭素繊維のような炭素複合材料は貫入部
材に特に適していると考えられろ。何故なら、その弾性
率は骨格の弾性率に近似してオ６す１選択孔度を付与し
うろからである、 貫入部材の個数および分布は、勿論、個々の状況に適合
するように変化させることができる。しかしながら、こ
れら部材を大腿部に対し中央および横方向に集中させる
のが適しており、これらの配置は本発明によれば大腿骨
における主たる荷重支持領域である。さらに、これら領
域はそれぞれ圧縮力、引張り荷重を受けると考えられる
ので。

これら部材はこれらの力を考慮してそれに応じて異なる
形態にすることができる。

円盤状の形状は大腿骨ヘッドを切除して作成された切除
部の方向に適するよう円形とほぼ楕円形との間で変化さ
せることができる。性質上、全体的骨格寸法の差とは別
に、大腿骨ネック部はヘッド直下の円形から、より大き
な転子部の楕円形まで暫時に変化する断面形状を有する
。かくして、上記形状の範囲を設けることは外科医によ
る切除方向の変化に適し、この範囲の成るものは軸線配
置から僅か傾斜する軸と関連して僅かの傾斜切断を可能
にする。しかしながら１本発明をさらに改変して適当の
切除形状を決定し、それにより部品形状における不当な
変化の要求を避けることが期待される。

好適であることが判明したその他の変法は、プレートの
遠位表面な形成することであり、すなわち大腿骨ヘッド
の切除表面に一致する位置にある表面なプレート表面お
よび骨格の間の全ての接触点が移植大腿骨ヘッドの中心
から等距離にあるような球の部分として形成することで
ある・さらに。

球の半径は、移植ヘッドの中心と骨格界面に対するプレ
ートとの間の距離に等しい。この形状により、移植大腿
骨ヘッドと海綿状成分との間の界面から生ずる摩擦力を
除いて、大腿骨ネックを貫通する全ての力はプレートを
貫通して界面に対し垂直な骨格界面に達し、かくしてこ
の界面に対する剪断力を最小化させまたは回避すること
が予測される、 さらに、提案さ１１た大腿骨成分の別の周辺スカート部
材の範囲を設けるのが有利であり、この種の部材は所定
位置に固定することを目的とする・これら部材は、平滑
表面を隣接する筋肉など股関節の天然カプセルの部分と
接触させるよう作用し、さらにこの点において個々の患
者の要求に応する深さを選択することができる。

他の具体例において、半径方向のフランジを拡大してさ
らに骨格に貫入させることができ、事実成分に対する主
たる固定として作用させることができる。この場合、フ
ィラメント部材につき記載したと同様に、フランジは好
ましくは弾性率において骨格に適合し、さらに内部成長
を促進するように形成されろ。事実この特徴は、フラン
ジの自由端部の方向に効果を増大させるのに適する、最
後に１本発明の技術により与えられる固定力を示すもの
として１図示した具体例の簡単な形態をフランジなしで
作成し、かつこれなそれぞれ４儂以下の１２本のフィラ
メントを有するグリセリン防腐した大腿骨の大腿ネック
に固定した。このモデルをインストロン装置またはその
他の圧縮負荷装置において１０００ボンドまでの荷重で
試験したが、肉眼的にも或いは予備−および事後一応力
Ｘ線の比較により判定しても明確な変形は生じなかった
。

【図面の簡単な説明】

第１図ｊ・τよび第２図は本発明による装置の１具体例
の部分断面側面図および底面図、第３図は他の部分の断
面図。 第４図は他の部分および関連フィラメント部材と共に使
用する２つの部分を示す説明図である。 １０・・・部品、１１・・・プレート。 １２・・・ｉｌｌ、　１３・・・回転防止部。 １４・・・ねじ、　１５．１６・・・スカート。 １７・・・ウェブ、　１８・・・開孔部。 １９・・・凹部。 ｔ＼・・１吠ノ「庁士今　村　元

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＋１１　一部分を骨に固定するためにこの部分を介して
   骨に貫入係合させることが可能な複数の７１ラメント部
   材からなる体内補綴用骨の接合装置。 （２１前記部材が償方向の可撓性を示す特許請求の範囲
   第１項に記載の装置。 （３）　前記部材が、骨の弾性率に近似した弾性率を有
   する特許請求の範囲第２項に記載の装置。 （４）骨中へ貫入した除骨に対する相対運動に抗して作
   用するように前記部材を粗面化し、刺状にしまたはその
   他の形状に形成する特許請求の範囲第１項、第２項また
   は第３項のいずれかに記載の装置。 （５）　前記部材を、これと緊密接触するよう骨の成長
   を誘発させまたは適応すべく処理しまたは形成する特許
   請求の範囲第１項乃至第４項のいずれかに記載の装＠。 （６）前記部材を、骨成長に対する基質、栄養源または
   保護として有利な物質で覆いまたはこの物質と一体化す
   る特許請求の範囲第５項に記載の装置。 （７）前記部材を、装（Ｕの他の部分に対し陰性のミス
   化学電位を有する物質で覆いまたはこの物質と一体化す
   る特許請求の範囲第５項または第６項に記載の装置・ （８）　前記部材のそれぞれがその一端部に拡大部を有
   して、これを装置の２つの部分間に捕捉固定する特許請
   求の範囲第１項乃至第７項のいずれかに記載の装置。 （９）前記２つの部分の一方が板状部分を備えてそこに
   複数の横方向通路を分配し、この通路を通してフィラメ
   ント部材を個々に収容すると共に、前記部分の１側部を
   さら穴にして前記拡大部を着座させ、前記部分の他方が
   前記１側部に補完的な表面を有すると共に、前記通路に
   対応する分布にて複数の凹部を形成し、そこに前記拡大
   部を個々に着座させ、前記２つの部分は前記通路と共に
   固定されかつ凹部を重ｉｆさせてなる特許請求の範囲第
   ８項に記載のｌｊ　ｌｉｔ、。 Ｏｌｌ　第１の部分が骨と係合する表面を備え、その多
   方向フランジ形成部をそこから突出させて、・円の中で
   切除された対応形成部と係合させる！＋’、Ｙ許請求の
   範囲第１項乃至第９項のいずれかに記載の装置。 ０１）　フランジ形成部が１表面の中央領域からその周
   辺方向へ放射１−る複数のフランジ部を備える特許請求
   の範囲第１０項に記載の装置。 Ｏ２周辺環状フランジ部を備えて、放射部により係合さ
   れた骨を包囲する特許請求の範囲第１１項に記載の装置
   。 ０３　前記部材の個数が５〜３０個である特許請求の範
   囲第１項乃至第１２項のいずれかに記載の装置。 α４　前記部材のそれぞれが３〜ｔ５Ｃ７ｎの範囲の長
   さを有する特許請求の範囲第１項乃至第１３項のいずれ
   かに記載の装置。 ０５　前記部材のそれぞれが０．２５〜２，０１４ｊ！
   の範囲の直径を有寸３特許請求の範囲第１項乃至第１４
   項のいずれかに記載の装置。 ０θ　板状部には骨に対面する部分球状表面を設けてな
   る特許請求の範囲第９項に記載の装置。