JP2000093440A - 骨係合リブを有する移植可能なプロテ―ゼ - Google Patents
骨係合リブを有する移植可能なプロテ―ゼInfo
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Abstract
10を含み、複数の骨係合リブ12a乃至骨係合リブ1
2eを備えている。これらの複数のリブは移植の際に緻
密な網状組織の骨と係合できるような形状に形成されて
いる。さらに、これらのリブは所定の緻密な網状組織の
骨に係合することによって大腿骨の骨髄管内における最
適な固定を実現するための形状および間隔を有してい
る。
Description
し、特に、骨の骨髄管内に挿入可能な関節プロテーゼに
関する。
て、当該処理によって病気および/または破損した自然
の関節がプロテーゼ関節に置き換えられる。関節形成は
一般に股、膝、肘等の関節において行われている。置換
される自然の関節の健康状態等の条件によって移植に必
要とされるプロテーゼの種類が決まる。股関節形成と
は、自然の大腿骨が切除されて大腿骨構成部品が骨髄管
の中に移植される外科手術処理をいう。全股関節形成に
おいては、自然の股臼が股臼構成部品に置換されて、こ
の股臼構成部品が大腿骨構成部品の頭部に関節面を与え
る。
ゼ構成部品の適正な初期的固定と長期の安定性を必要と
する。骨髄管の中に大腿骨構成部品を固定する技法の一
例として、骨セメント材を使用する方法がある。しかし
ながら、既知の骨セメント材には幾つかの欠陥があるこ
とが知られている。例えば、移植したプロテーゼが経時
的に弛んで、結局、移植の外科手術的な修正が必要とな
る。
定効果を高めるための別の試みとして、不均一に離間し
た段部のような移植部品上に形成した種々の表面形状部
の使用がある。このような表面形状部は骨に対する特定
の固定作用を有するが、プロテーゼ移植部品の全体的な
形状を有効で緻密な網状組織の(cancellous)骨に対し
て最適化することが困難である。例えば、大腿骨の基端
部における最も緻密な網状組織の骨は大腿骨の前側方部
および後側方部に概ね位置していることが知られてい
る。しかしながら、均一に離間するリブを有する移植部
品は網状組織の骨における骨の密度勾配を考慮していな
いので、初期的な移植固定を最適化することが難しい。
初期的な移植固定は骨と移植部品との間の動きを最小に
するために重要であり、これによって、骨が移植部品の
表面上に内部成長して長期の移植部品固定の可能性が高
まる。
は、品質の高い緻密な網状組織の骨を移植部品に適合す
るために除去する必要がある。このことは除去される骨
よりも密度の低い網状組織の骨中に移植される表面形状
部にも起こり得る。加えて、一部の移植部品は皮質の骨
に一致するように形成されているので、あらゆる表面形
状部が網状組織の骨の密度に関係なく配置されている。
内に移植する際に緻密な網状組織の骨の中への最適な固
定を行なうための形状を備える骨係合リブの形態の表面
形状部を有するプロテーゼ構成部品を提供することが望
まれている。
化する全体的輪郭および表面形状を有する関節プロテー
ゼを提供する。なお、本発明を股プロテーゼの大腿骨構
成部品として主に図示しかつ説明するが、本発明が膝、
肘等の別の関節プロテーゼにも適用可能であることが理
解される。
内に移植するための人工の股大腿骨構成部品は大腿骨ス
テムの前方側および後方側に形成した複数の長手方向の
骨係合リブを備えている。これらのリブは所定密度の網
状組織の骨の中に最適に固定するように寸法決めおよび
離間されている。なお、リブの所望の形状、間隔および
数は網状組織の骨の密度プロファイルおよび移植寸法の
ような種々のファクターによって決めることができる。
実施形態の一例においては、少なくとも3個の長手方向
のリブがステムの表面状に形成されていて、これらの隣
接リブ間の間隔が一方向に増加している。これらのリブ
は初期的な移植固定を確実に行ない、移植部品の微小運
動を最小にして、移植部品から骨に対する負荷転移を助
長する。
細な説明によってより完全に理解される。なお、以下に
示す図面は本明細書において開示する概念を例示するも
のであって、本発明の理解を容易にするためのものと解
するべきである。さらに、これらの図面は寸法を特に設
定する必要はなく、本発明の範囲は、本明細書に図示し
かつ記載する実施形態における種々の構成部分における
相対的な寸法により限定されるものではない。
ロテーゼ大腿骨構成部品またはステム10の例示的な実
施形態を示している図である。この大腿骨構成部品10
は患者の大腿骨の骨髄管の中に移植するのに適してい
る。以下に説明するように、リブ12は大腿骨の骨髄管
の中の緻密な網状組織の骨の中における固定を最適にす
るように離間されかつ寸法付けられている。大腿骨構成
部品10の全体形状は所定位置のリブ12と緻密な網状
組織の骨との間の接触を最適化する。
al)」、「側方(lateral)」、「前方(anterior)」
および「後方(posterior)」の相対的な位置および方
向は人体を基準にしている。さらに、股プロテーゼ大腿
骨構成部品との組合せにおいて使用する場合は、これら
の用語は患者に移植後の構成部品の方向について一般的
に言っている。しかしながら、これらの用語は相対的で
あり、本明細書に記載する股プロテーゼ大腿骨構成部品
以外のプロテーゼ構成部品の場合には異なることがあり
得る。
分14および下方または先端側部分16を有している。
第1の平面18(図1参照)は大腿骨構成部品10を中
央部(中央側)20および側方部(側方側)22に分割
しており、第2の平面24(図2および図3参照)はス
テム10を前方部分(前方側)26および後方部分(後
方側)28に分割している。
部14から延出していて、ヘッドまたはボールジョイン
ト(図示せず)に係合するように構成されている。この
ヘッドジョイントは自然の股臼空孔部またはプロテーゼ
股臼構成部品の中に接合する。
び後方部分28の両方において当該大腿骨構成部品10
の基端部14に概ね位置するように示されている。しか
しながら、リブ12は前方部分26および後方部分28
のいずれかまたは両方において形成することができるこ
とが理解できる。さらに、これらのリブ12は大腿骨構
成部品10の中央部20および/または側方部22に形
成できることが分かる。加えて、1個以上のリブ12が
ステムのほぼ全長に渡って、あるいは、比較的短い距離
だけ延在することができる。
表面上に長手方向に延在して大腿骨の中の骨髄管内の最
も緻密な網状組織の骨の位置に相応する必要がある。患
者の大腿骨の中の最も緻密な網状組織の骨の位置はコン
ピュータ断層撮影(CT)または当該技術分野における
通常の熟練者により知られる他のシステムの補助によっ
て決定できる。このような情報は任意の患者に対応して
特化したプロテーゼをあつらえるために使用できる。
密な網状組織の骨の中での固定を最適化するように変更
でき、骨への有効な負荷転移を可能にし、さらに、移植
部品の骨に対する微小運動を最小にする。リブ12は、
骨係合端部(edge)13を備えていれば、三角形、四辺形
および一般的な凸状形態を含む種々の断面形状を有し得
る。加えて、隣接するリブ同士は概ね平行にすることが
でき、また、僅かな、すなわち、10°以下の角度を形
成するように方向付けることもできる。端部13は連続
的であってもよく、また、別々の部分により形成するこ
ともできる。さらに、端部13は一定の高さにすること
ができ、あるいは、一定のパターンまたは不規則にテー
パー状または波打ち状にすることもできる。なお、用語
の端部(edge)は、本明細書に使用する場合に、単一の
頂上部および多数個の頂上部を含むものをいう。図1乃
至図8、特に、図4乃至図6に示す実施形態において
は、リブ12は三角形の断面を有していて、端部の高さ
は先端側に減少している。
部34および側方側面部36を有しており、これらは交
叉して端部または頂上部13を形成しており、隣接する
リブ12は溝38によって分離されている。リブ12の
端部13は緻密な網状組織の骨に係合して骨髄管の中に
大腿骨構成部品を固定するのに有効に作用する。なお、
上記の中央側面部34、側方側面部36または溝38の
部分を表面模様付き(textured)にすれば、骨の内部成
長を助長できることが理解できる。
ば、リブ12が種々のパラメータにより決められること
が分かる。例えば、中央側面部34と側方側面部36と
によって形成される角度Aは約5°乃至約90°の範囲
で変えることができる。この角度Aは移植部品と骨との
間の運動を最小にするように最適化できる。実施形態の
一例においては、角度Aは約60°である。
ル乃至約6ミリメートルの範囲にすることができる。こ
の高さは皮質の骨の中に侵入することなく移植部品の移
動を最小にするように最適化できる。実施形態の一例に
おいては、このリブ12の高さHをステム10の長さに
沿って変えて、緻密な網状組織の骨との最良の固定また
は接触を実現するようにできる。さらに、高さ(H)を
隣接するリブの間で変えることができる。図1乃至図8
に示す実施形態においては、高さHはステム10の基端
14aの近くで最大で、先端方向に徐々に減少してい
る。
間隔および数もまた緻密な網状組織の骨の中での固定を
最適化するように変更できる。なお、本明細書で使用す
る用語の「間隔(spacing)」は隣接するリブ12の端
部13の間の距離をいう。実施形態の一例においては、
このリブ12の間隔は中央側方向に増加している。すな
わち、中央のリブ12aおよび中央のリブ12bの間隔
SMは側方のリブ12dおよび側方のリブ12eの間の
間隔SLよりも大きい(図7参照)。例示の実施形態に
おいては、これらのリブ12の間隔は約2ミリメートル
乃至約7ミリメートルの範囲で変更できる。
骨の密度、移植部品の寸法およびリブのピッチのような
多数のファクターによって変更可能である。このリブ1
2の数は3個のリブから比較的大きな大腿骨用の約7個
のリブまで変更可能である。図1乃至図8に示す実施形
態においては、大腿骨構成部品10は5個のリブ12a
乃至リブ12eを有している。
る。図1乃至図8に示す実施形態の一例においては、5
個のリブ12a乃至リブ12eがステム10の前方部分
26および後方部分28のそれぞれに形成されている。
3個の中間リブ12b乃至中間リブ12dはステム10
の基端部14aからステム10の中間部15近くまで延
在しており、最も中央側のリブ12aおよび最も側方側
のリブ12eは中間リブ12b乃至中間リブ12dより
も短い距離で延在している。すなわち、最も中央側のリ
ブ12a(図7参照)は基端14aからステム全長の約
4分の1の点まで延在しており、最も側方側のリブ12
eはステム全長の約3分の1の長さで延在している。こ
の長さは、ステムが沈下または落ち込んだ場合に大腿骨
のクラッキングの可能性を最小にしてステムから骨への
捩れ負荷の転移を最大にするように最適化する必要があ
る。
たリブ12は後方部分28に形成したリブ12に対して
ほぼ対称にすることができ、また、これらを非対称にす
ることも可能であることが理解できると考える。この非
対称な前方/後方のリブ間隔は異なる骨の密度における
固定特性を最適化することに適している。すなわち、前
方部分26に形成したリブは第1の密度を有する前方の
網状組織の骨に対して最適化でき、後方部分28に形成
したリブは第2の密度を有する後方の網状組織の骨に対
して最適化できる。なお、図1乃至図8の実施形態にお
いては、これらの前方のリブおよび後方のリブは概ね対
称である。
る前に、患者の大腿骨をCT走査システムで調べて網状
組織の骨の密度プロファイルを確認する。例えば、骨の
密度は2ミリメートルのフレームで大腿骨の3分の1の
基端側において決定できる。大腿骨構成部品10の外側
の輪郭およびリブ形状は所定の網状組織の骨の中におけ
る骨係合リブ12の位置決めを容易にする。さらに、大
腿骨構成部品10およびリブ12を緻密な網状組織の骨
の中に移植することによって、最適な初期的固定、骨へ
の好適な負荷転移、および最小の微小運動が達成され
る。また、最適なリブ形状によって、軸方向または捩れ
の負荷が加えられる時に、骨と移植部品との間の境界部
分における微小運動が最小になる。なお、骨の内部成長
を助長するためには、この微小運動を約50マイクロイ
ンチよりも小さくする必要がある。
部品システムは大腿骨ステムのような複数の構成部品を
備えており、各構成部品は特定の外形およびリブ形状を
有している。大腿骨構成部品の形状は多くの患者のプロ
ファイルにより蓄積された骨の密度に関する情報に基づ
いて形成できる。この情報により、種々の寸法の移植部
品が形成でき、これらの移植部品の1個を選択すること
によって大半の患者に最適な固定特性を提供することが
できるようになる。それゆえ、CT走査処理を行なって
患者の骨の密度プロファイルを得た後に、その骨の密度
情報および骨の寸法に基づいて適当な構成部品が選択さ
れる。大腿骨は選択された大腿骨ステムを受容するよう
に調整されて、当該ステムを所定密度の網状組織の骨の
中に移植して最適な固定特性を達成できるようにする。
においては、大腿骨構成部品10に5個のリブ12a乃
至リブ12eが形成されている。ステム10の全体の寸
法はネック部を含まない約170ミリメートルの長さを
含む。また、ステム10の幅W(中央方向−側方方向、
図6参照)および深さD(前方方向−後方方向)は当該
ステム10の先端側からその基端14aにかけて増加し
ている。なお、幅Wは先端部において約10ミリメート
ルであり、切断線6−6において約16ミリメートル、
切断線5−5において約20ミリメートル、さらに切断
線4−4において約42ミリメートルである。一方、深
さDは先端部において約7ミリメートルであり、切断線
6−6において約9ミリメートル、切断線5−5におい
て約11ミリメートル、さらに切断線4−4において約
18ミリメートルである。
さの中間リブ12b乃至中間リブ12dと、約40ミリ
メートルの長さの最も中央側のリブ12aおよび約55
ミリメートルの長さの最も側方側のリブ12eを含む。
これらのリブ12a乃至リブ12eはステム10の基端
部14aから延出している。
線4−4の近傍において約2.0ミリメートルの幅B
(図8参照)を有している。また、この幅Bは徐々に減
少して切断線5−5においては約0.5ミリメートルに
なっている。このようにすることによって、基端側の負
荷における捩れ負荷の転移を最大にすることができ、こ
れによって、基端側の骨が吸収(resorption)される可
能性が少なくなって長期の移植固定の可能性が増加す
る。
増加しており、端部から端部の間で計測した場合に、隣
接リブの間隔は約5.1ミリメートル(12a,12
b)、約4.8ミリメートル(12b,12c)、約
4.3ミリメートル(12c,12d)および約3.8
ミリメートル(12d,12e)である。また、リブ1
2の高さHは約1.7ミリメートルである。
記の実施形態に基づいて本発明のさらに別の特徴および
利点を知得することが可能である。従って、本発明は、
特許請求の範囲における各請求項ならびに以下に記載す
る各実施態様を除いて、特定的に図示および記載したも
のによりその範囲が限定されるものではないと解するべ
きである。なお、本明細書において引用した全ての刊行
物および文献の内容全体を本明細書において参考文献と
して含むものとする。
ある。 (1)前記第1のリブおよび第2のリブが互いに平行で
ある請求項1に記載のプロテーゼ構成部品。 (2)前記第1のリブおよび第2のリブの長さが異なる
請求項1に記載のプロテーゼ構成部品。 (3)前記プロテーゼ構成部品が股プロテーゼの大腿骨
構成部品である請求項1に記載のプロテーゼ構成部品。 (4)前記第2のリブが前記第1のリブよりも側方側に
ある実施態様(3)に記載のプロテーゼ構成部品。 (5)前記第1の間隔および第2の間隔が約4ミリメー
トル乃至約6ミリメートルの範囲で変化する請求項1に
記載のプロテーゼ構成部品。
の頂上部により形成される骨係合端部を有している請求
項1に記載のプロテーゼ構成部品。 (7)前記骨係合端部がプロテーゼ構成部品の長さに沿
って増大する高さを有している実施態様(6)に記載の
プロテーゼ構成部品。 (8)前記高さがプロテーゼ構成部品の基端部から先端
部にかけて減少している実施態様(7)に記載のプロテ
ーゼ構成部品。 (9)前記複数のリブがそれぞれ約0.5ミリメートル
乃至約5.0ミリメートルの範囲の高さを有している請
求項1に記載のプロテーゼ構成部品。 (10)前記第1のリブが前記第2のリブの高さとは異
なる高さを有している請求項1に記載のプロテーゼ構成
部品。
角形の断面を有している請求項1に記載のプロテーゼ構
成部品。 (12)前記複数のリブがさらに第4のリブおよび第5
のリブを含み、第1のリブ、第2のリブ、第3のリブ、
第4のリブおよび第5のリブの少なくとも1個が前記本
体部の一端から当該本体部の全長の約2分の1の点まで
延在している実施態様(9)に記載のプロテーゼ構成部
品。 (13)前記プロテーゼ構成部品が股プロテーゼの大腿
骨構成部品であり、前記リブが前記本体部の前方部分に
形成されている請求項1に記載のプロテーゼ構成部品。 (14)さらに、リブが前記本体部の後方部分に形成さ
れている実施態様(13)に記載のプロテーゼ構成部
品。 (15)さらに、前記ステムの後方側に形成された第2
の複数のリブを備えており、当該第2の複数のリブが前
記ステムの長手軸にほぼ平行に延在している請求項2に
記載の大腿骨ステム構成部品。
接するリブが中央側方向に増大する間隔を有している実
施態様(15)に記載の大腿骨ステム構成部品。 (17)前記第1の複数のリブおよび第2の複数のリブ
が概ね対称である実施態様(15)に記載の大腿骨ステ
ム構成部品。 (18)前記第1の複数のリブおよび第2の複数のリブ
が概ね非対称である実施態様(15)に記載の大腿骨ス
テム構成部品。
骨髄管内に移植する際に緻密な網状組織の骨の中への最
適な固定を行なうための形状を備える骨係合リブの形態
の表面形状部を有するプロテーゼ構成部品が提供でき
る。
面図である。
図である。
図である。
断面図である。
断面図である。
断面図である。
の詳細図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 表面および長手軸を有する細長い本体部
と、 前記本体部の表面に形成されて前記本体部の長手軸にほ
ぼ平行に延在する複数のリブとから成り、当該複数のリ
ブが、 第1のリブと、 当該第1のリブに隣接する第2のリブと、 当該第2のリブに隣接する第3のリブを備えており、第
1のリブおよび第2のリブの間の第1の間隔が第2のリ
ブおよび第3のリブの間の第2の間隔よりも大きいこと
を特徴とする移植可能なプロテーゼ構成部品。 - 【請求項2】 基端および先端、長手軸、および前方側
および後方側を有するステムと、 前記ステムの長手軸にほぼ平行に前記ステムの前方側に
おけるある長さの部分に沿って形成された第1の複数の
ほぼ平行なリブとから成り、当該複数のリブにおいて隣
接するリブの間の間隔が中央側方向に増加していること
を特徴とする股プロテーゼ大腿骨ステム構成部品。
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---|---|---|---|
US09/134,692 US6436148B1 (en) | 1998-08-14 | 1998-08-14 | Implantable prosthesis with bone engaging ribs |
US134692 | 1998-08-14 |
Publications (2)
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JP22932799A Expired - Lifetime JP4118466B2 (ja) | 1998-08-14 | 1999-08-13 | 骨係合リブを有する移植可能なプロテーゼ |
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EP (1) | EP0985385B1 (ja) |
JP (1) | JP4118466B2 (ja) |
DE (1) | DE69917545T2 (ja) |
Cited By (2)
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