JP2002508208A - 股関節ソケット - Google Patents

股関節ソケット

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JP2002508208A JP2000538622A JP2000538622A JP2002508208A JP 2002508208 A JP2002508208 A JP 2002508208A JP 2000538622 A JP2000538622 A JP 2000538622A JP 2000538622 A JP2000538622 A JP 2000538622A JP 2002508208 A JP2002508208 A JP 2002508208A
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hip socket
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Abstract

(57)【要約】 股関節−生体プロステーシスは一般にモジュールとして構成されている。この生体プロステーシスは例えばシャフト、シャフト上に装着されたボールヘッド及び２つの部分から構成される股関節ソケットからなり、この股関節ソケットはソケットケーシングと、ボールヘッドのための支承部であるソケット挿入部材とからなる。特に、股関節ソケットの組立の場合、ソケットケーシングとソケット挿入部材との間で、例えば相互に適合しない部材の取り違えによる不所望な材料ペアが生じる。さらに、負荷によりソケット挿入部材とソケットケーシングとの間の相対運動が生じ、これが摩耗を引き起こしてしまうという危険もある。従って、本発明により股関節ソケット（１）の支承部（２）はその表面（４）の範囲内で生体適合性の金属又は生体適合性の金属合金からなる被覆（５）で被覆されており、その表面によって寛骨内へ取り付けられることが提案される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は最初の請求項の上位概念に相当する股関節−生体プロステーシスの股
関節ソケットに関する。
【０００２】 股関節−生体プロステーシスは一般にモジュールとして構成されている。この
生体プロステーシスは、例えば大腿骨中に装着されるシャフトを有する。このシ
ャフト上にボールヘッドがはめ込まれており、このボールヘッドは２つの部分か
ら構成されるソケット内で支承されている。このソケットはソケットケーシング
（いわゆるメタルバック）とソケット挿入部材（いわゆるインサート）からなる
。例えばシャフトの延長のために、さらに多くの組み合わせ及びバリエーション
を備えた系も存在する。モジュールとして構成される生体プロステーシスの場合
、異なる材料及び異なる大きさのインプラント成分が相互に結合される。例えば
、ドイツ国特許出願公開（ＤＥ−Ａ１）第１９６１１２４８号明細書から公知の
ように、コバルト−クロムからなるボールヘッドがチタン合金からなるシャフト
上にはめ込まれるか、又はポリエチレン又はセラミック材料からなるソケット挿
入部材がソケットケーシング中に装着される。個々の部材の組み合わせは一般に
関節の寸法によって決められる。
【０００３】 G. Willmannの"Frettingkorrosion, ein Problem bei Hueftendoprothesen",
Praktische Orthopaedie, Rheumatologie-Endoprothetik, Band 27, 1997の刊行
物から公知のように、生体プロステーシスのモジュール構造の場合、組立の後に
体内での負荷により緩みが生じ、個々のプロステーシス部材間の相対運動が生じ
、それにより磨滅が引き起こされる。さらに、可能な成分が多数であるため及び
成分の組合せの可能性が多数であるため、サイズに関する取り違えの危険性又は
規定通りではない組合せの危険性も生じる。これはプロステーシスの誤機能につ
ながりひいては最終的に機能しなくなる。
【０００４】 本発明の課題は、ソケット挿入部材とソケットケーシングとの誤った組立を回
避し並びに双方の成分が負荷によって緩むことがない股関節−生体プロステーシ
スの股関節ソケットを提供することであった。
【０００５】 前記の課題は、請求項１に記載の特徴により解決される。本発明の有利な実施
態様は従属形式請求項に記載されている。
【０００６】 本発明により、インプラントとして一体式の股関節ソケットが得られる。ソケ
ットを寛骨内に装着する範囲内で、ソケットのセラミック材料を生体適合性の金
属又は生体適合性の金属合金で被覆することにより、先行技術によりボールヘッ
ドの支承のための挿入部材として機能するプロステーシスの部分といわゆるソケ
ットケーシングとの間の分離できない結合が生じ、それにより骨とボールヘッド
のための支承部との間の結合を作り出す。外科医にはソケットのインプランテー
ションのために１つの部品だけが提供され、この場合、被覆はセラミック支承部
のサイズ及び組立に関して最適に調整される。ソケット挿入部材とソケットケー
シングとを誤って組立てる危険性は排除される。さらに、負荷に基づきプロステ
ーシス関節において挿入部材とケーシングとの間の結合が緩まり、双方の成分が
相互に相対運動することによりプロステーシスが摩耗するという危険性も排除さ
れる。
【０００７】 本発明の有利な実施態様において、股関節ソケットの支承部の被覆すべき表面
は粗面化されている。それにより、セラミック成形体と被覆との密接でかつ強固
な機械的結合が保障される。それというのもこの被覆は化学的にも冶金学的にも
セラミックと反応しないためである。セラミック成形体表面の粗面化は例えば硬
質物質粒子を打ち付けるか、粗く研磨するか、又はエッチングすることにより行
うことができる。
【０００８】 被覆の適用のために特に２つの公知の有効な方法が用いられる。第１の方法に
よると、被覆は蒸着される。蒸着は例えばスパッタリングにより行われる。この
場合、適用すべき金属を高真空中でスパッタし、蒸気相から基材の表面上に堆積
させる。数回の蒸着により必要な層厚の被覆を製造できる。
【０００９】 被覆は溶射することもできる。金属又は合金、特にチタンの高い融点の金属又
は合金の溶射のためにプラズマ溶射が適している。
【００１０】 このプラズマ溶射は同様に必要な厚さの被覆を製造することができる。十分な
厚さの被覆の場合、被覆の表面を粗面化することができる。骨組織がその表面と
癒着し、ひいては骨内でのインプラントの確実な固定が生じる可能性を付与する
ように、粗面性を設置方法によって又は相応する後処理によって製造できる。こ
の表面の性質は特にプラズマ溶射の場合にすでにその設置技術によって達成され
、その結果、後処理は必要なくなる。
【００１１】 骨組織内でのインプラントの特に良好な固定は、被覆が多孔性である場合に達
成される。この場合、骨組織は孔内へ成長して進入し、それによりインプラント
は特に良好に保持される。
【００１２】 この被覆の厚さは、一方でこの厚さが骨組織に癒着のための十分に大きい攻撃
面積を提供し、他方で厚すぎる多孔性被覆の場合に生じることがある破壊の危険
性が生じないように選択しなければならない。従って１ｍｍよりも薄い層厚を製
造するのが有利である。５０マイクロメータから１５０マイクロメータの層厚は
、一方で骨組織への成長進入のために有利な構造体を形成するために十分な厚さ
を提供し、他方で被覆それ自体の十分な安定性を提供する。
【００１３】 被覆のために全ての生体適合性金属及び金属合金が適している。熱的及び機械
的特性に基づきチタンベースの合金、例えばＴｉＡｌ6Ｖ4及びＴｉＡｌ6Ｎｂ7が
特に有利である。
【００１４】 股関節ソケットの支承部のためのセラミック材料として、プロステーシスにお
いて有利に使用される全てのセラミック材料を使用することができる。耐摩耗性
、機械的安定性及び医学的相容性の理由から、相応する純度の酸化アルミニウム
が特に有利である。
【００１５】 骨内でのインプラントの成長進入を容易にしかつ促進するために、被覆は生体
活性コーティングを備えていてもよい。この目的のために公知のコーティングは
例えばヒドロキシルアパタイトである。この被覆は、例えば大腿骨内へ装着され
るシャフトの被覆の場合に適用されたと同様の方法及び同様の厚さで行われる。
【００１６】 次の実施例により本発明を詳説する。
【００１７】 図１には符号１により全体で股関節−生体プロステーシスの股関節ソケットが
図示されている。この股関節ソケット１は断面図で示されている。セラミックの
支承部２はボールヘッドを収容するための半球状の凹設部３を有している。寛骨
に向かう側のセラミック成形体２の表面４は粗面化されている。この粗面化され
た表面４中には被覆５が入り込んでいる。金属又は金属合金はセラミック材料と
冶金学的又は化学的に結合しないため、被覆５の良好な機械的固定が必要である
。従って、被覆５は支承部２の表面７のできる限り全ての谷部７を充填し、全て
の先端部８を覆うように設置される。この実施例においては金属又は金属合金か
らなる被覆は緻密である。このような緻密な表面は、例えばフレーム温度及び溶
射装置の間隔の相応するパラメータを用いてプラズマ溶射によって達成すること
ができるか、又は真空中で複数の層の蒸着によって達成することができる。
【００１８】 被覆５は同様に粗面の表面６を有する。この粗面の表面は、骨物質が谷部７を
充填し及び先端部８を囲むように成長することにより骨中でのインプラントの良
好な固定を生じさせる。骨物質内への成長は、ここでは示されていないが、例え
ば股関節−生体プロステーシスのシャフトにおいて適用されたように、被覆が生
体活性のコーティングを備えていることにより促進することができる。
【００１９】 図２は本発明による股関節ソケット１１のもう一つの実施例を表す。股関節ソ
ケット１１の断面図はボールヘッドのための同様の凹設部３及び同様の粗面化さ
れた表面４を備えた同様のセラミック支承部２を示す。被覆１５は前記の実施例
の股関節ソケットの被覆の構造とは異なっている。この被覆１５は多孔性である
。多孔性被覆は特に金属又は金属合金のプラズマ溶射によって製造することがで
きる。この実施例において酸化アルミニウムからなるセラミック支承部２上にチ
タン合金ＴｉＡｌ6Ｖ4が溶射されている。被覆１５はこの実施例において重ねて
溶射された層２１、２２及び２３からなる。プラズマ炎の温度並びにソケットの
表面から溶射装置までの間隔を調節することにより、ここに記載された被覆１５
の構造を製造することができる。金属合金の液滴２４はセラミック支承部２の表
面４上に衝突する。金属粒子の液状状態又はペースト状態に基づき、表面４の谷
部７は充填され、先端部８は取り囲まれる。金属又は金属合金がセラミックとは
反応しないことにより液滴２４の冷却の際に、セラミック支承部２の表面４と機
械的に咬止される。
【００２０】 被覆１５の多孔性はプラズマ溶射法の相応する調節によって達成される。この
液滴は衝突の際に緻密な層を形成せず、重なり合いかつ隣り合って設置され、そ
の際、液滴は接触面２５（図３）上で相互に溶融し、溶着する。すでに表面４上
に存在する液滴が他の新たな液滴と衝突した場合、衝突箇所では新たな液滴が持
つ熱エネルギーに基づき、衝突箇所で最初の液滴の表面が溶融し、接触面の双方
の液滴の相応する結合が生じる。この実施例の場合のように、被覆１５が複数の
層２１、２２及び２３の形で溶射される場合、液滴相互の前記した結合によって
多孔性の層、つまりサンゴ状構造体が生じ、その際、個々の液滴２４間に孔もし
くは中空２６が残留し、その中へ骨組織が成長して進入することができる。それ
により、被覆１５の良好な固定が達成され、ひいては全体で骨組織中での股関節
ソケットの良好な固定が達成される。骨の成長挙動は、図示されていないが、生
体活性のコーティング、例えばヒドロキシアパタイトの塗布によりさらに促進す
ることができる。
【００２１】 図３は股関節ソケット１１の被覆１５の拡大された断面図を示す。部分的に又
は全体が切断された個々の液滴２４を明らかに見ることができる。第１層２１の
液滴２４は支承部２のセラミック成形体の粗面化された表面の谷部７及び先端部
８と機械的に結合する。被覆１５の第２層２２及び第３層２３は、機械的に相互
に咬み合うのではなく、液滴２４の接触面２５上で液滴は溶融、ベーキング又は
溶着により相互に冶金学的に結合する。特に衝突時に液滴がはじけることにより
生じる液滴２４の不規則な構造は、同様に孔及び中空２６を生じさせる。これら
の孔及び中空に対してさらに、被覆１５の全体の粗面性の表面２７上でも骨組織
に良好な成長進入の可能性及び固定の可能性が提供される。
【００２２】 図３において、被覆１５の一部はさらに生体活性のコーティング２８で被覆さ
れている。例えばヒドロキシアパタイトからなるこの生体活性のコーティングは
公知であり、一般に吹き付けにより塗布されるため、ここでも骨組織の成長進入
を支援する表面構造を形成する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 表面が粗面化されている厚い被覆を備えた本発明による股関節ソケットを示す
断面図
【図２】 被覆が多孔性である本発明による股関節ソケットを示す断面図
【図３】 図２による股関節ソケットの被覆の拡大された断面図
【符号の説明】
１，１１ 股関節ソケット、 ２ 支承部、 ３ 凹設部、 ４ 表面、 ５
，１５ 被覆、 ６，２７ 表面、２８ コーティング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハンス−ゲオルク プファッフ ドイツ連邦共和国 オストフィルデルン ザイテンシュトラーセ ８ Ｆターム(参考） 4C081 AB05 BA13 BB08 CF151 CG02 CG03 DB03 DC01 EA06 4C097 AA04 BB01 CC03 DD09 DD10 SC01

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 シャフトのボールヘッドを支承するソケットの支承部がセラ
    ミック材料からなる股関節−生体プロステーシスの股関節ソケットにおいて、股
    関節ソケット（１；１１）の支承部（２）がその表面（４）の範囲内で生体適合
    性の金属又は生体適合性の金属合金からなる被覆（５；１５）で被覆されており
    、その表面によって股関節ソケットが寛骨内へ取り付けられることを特徴とする
    股関節ソケット。
  2. 【請求項２】 股関節ソケット（１；１１）の支承部（２）の被覆すべき表
    面（４）が被覆（５；１５）の付着の改善のために粗面化されている、請求項１
    記載の股関節ソケット。
  3. 【請求項３】 被覆（５）が蒸着されている、請求項１又は２記載の股関節
    ソケット。
  4. 【請求項４】 被覆（１５）が溶射されている、請求項１又は２記載の股関
    節ソケット。
  5. 【請求項５】 被覆（１５）が複数の層（２１，２２，２３）からなる、請
    求項１から４までのいずれか１項記載の股関節ソケット。
  6. 【請求項６】 被覆（５；１５）の表面（６；２７）が粗面である、請求項
    １から５までのいずれか１項記載の股関節ソケット。
  7. 【請求項７】 被覆（１５）が多孔性である、請求項４から６までのいずれ
    か１項記載の股関節ソケット。
  8. 【請求項８】 被覆（５；１５）の厚さが１ｍｍより薄い、請求項１から７
    までのいずれか１項記載の股関節ソケット。
  9. 【請求項９】 被覆（５；１５）の厚さが５０マイクロメータから１５０マ
    イクロメータの間にある、請求項８記載の股関節ソケット。
  10. 【請求項１０】 被覆（５；１５）がチタン合金からなる、請求項１から９
    までのいずれか１項記載の股関節ソケット。
  11. 【請求項１１】 被覆（５；１５）が生体活性のコーティング（２８）を備
    えている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の股関節ソケット。
  12. 【請求項１２】 股関節ソケット（１）の支承部（２）が酸化アルミニウム
    からなる、請求項１から１１までのいずれか１項記載の股関節ソケット。
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