(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈曲位置と伸長位置との間で移動可能なヒンジ付き膝人工関節において、
大腿骨に連結されるように構成された大腿骨コンポーネントであって、前記大腿骨コンポーネントは本体を含み、前記本体は、前記本体の内部に形成された細長スロットを有する、大腿骨コンポーネントと、
脛骨に連結されるように構成され、かつキャビティを画定する、脛骨コンポーネントと、
前記大腿骨コンポーネントと前記脛骨コンポーネントとの間に配置された、ベアリングコンポーネントと、
ヒンジ組立体であって、
（ｉ）前記脛骨コンポーネントの前記キャビティ内に受け入れられるように構成された、ピストン、ならびに、
（ｉｉ）前記ピストン中に形成されたボアおよび前記大腿骨コンポーネントの前記細長スロットを通して受け入れられる、ヒンジピン、
を含む、ヒンジ組立体と、
を含み、
前記ベアリングコンポーネントは、前記大腿骨コンポーネントの内側顆表面と関節接合するように構成された内側ベアリング表面、及び、前記大腿骨コンポーネントの外側顆表面と関節接合するように構成された外側ベアリング表面を有し、
前記ヒンジ組立体は、前記大腿骨コンポーネントを前記脛骨コンポーネントに旋回可能に連結しており、前記脛骨コンポーネントに対する前記ベアリングコンポーネントの前方方向または後方方向の移動を制限しており、
前記ヒンジピンは、前記大腿骨コンポーネントに対して、前記細長スロットに沿って移動して、前記大腿骨コンポーネントの回転の可変軸を備えるようになっており、
前記細長スロットは、前方端部および後方端部を有し、前記ヒンジ付き膝人工関節が前記伸長位置にあるときに、前記細長スロットの前記後方端部は、前記細長スロットの前記前方端部よりも上方に配置されている、ヒンジ付き膝人工関節。
【請求項２】
請求項１に記載のヒンジ付き膝人工関節において、
前記ベアリングコンポーネントは、孔を含み、
前記ピストンは、前記ベアリングコンポーネントの前記孔を通して受け入れられる、ヒンジ付き膝人工関節。
【請求項３】
請求項１に記載のヒンジ付き膝人工関節において、
前記大腿骨コンポーネントは、前記細長スロットを含む第１の側壁、および前記第１の側壁から空間を空けて配置され、かつ第２の細長スロットを含む第２の側壁を含み、
前記ヒンジピンは、前記第１の細長スロットおよび前記第２の細長スロットを通して受け入れられる、ヒンジ付き膝人工関節。
【請求項４】
請求項３に記載のヒンジ付き膝人工関節において、
前記ピストンは、ヘッド、および前記ヘッドに連結されたシャフトを含み、前記ピストンのボアは、前記ピストンの前記ヘッドを通して形成され、
前記ピストンの前記ヘッドは、前記大腿骨コンポーネントの前記第１の側壁と前記第２の側壁との間に配置される、ヒンジ付き膝人工関節。
【請求項５】
請求項１に記載のヒンジ付き膝人工関節において、
前記ヒンジピンは、金属から作製され、
前記大腿骨コンポーネントは、金属から作製され、
前記ピストンは、金属から作製され、
前記ベアリングコンポーネントは、ポリマーから作製される、ヒンジ付き膝人工関節。
【請求項６】
請求項５に記載のヒンジ付き膝人工関節において、
前記ヒンジ組立体は、ポリマーベアリングをさらに含み、
前記ポリマーベアリングは、前記ピンに連結され、かつ、前記ピンと、前記スロットを定める前記大腿骨コンポーネントの一部分との間に配置される、ヒンジ付き膝人工関節。
【請求項７】
請求項１に記載のヒンジ付き膝人工関節において、
前記ヒンジ組立体は、スロットカバーをさらに含み、
前記スロットカバーは、前記大腿骨コンポーネントに連結され、前記細長スロットを被覆するように構成される、ヒンジ付き膝人工関節。
【請求項８】
請求項１に記載のヒンジ付き膝人工関節において、
前記細長スロットは、概して直線状である、ヒンジ付き膝人工関節。
【請求項９】
屈曲位置と伸長位置との間で移動可能なヒンジ付き膝人工関節において、
大腿骨に連結されるように構成された大腿骨コンポーネントであって、前記大腿骨コンポーネントの内部に形成された細長スロットを含む、大腿骨コンポーネントと、
脛骨に連結されるように構成された、脛骨コンポーネントと、
前記大腿骨コンポーネントと前記脛骨コンポーネントとの間に配置された、ベアリングコンポーネントと、
前記大腿骨コンポーネントの前記細長スロットを通して受け入れられるヒンジピンを含む、ヒンジ組立体と、
を含み、
前記ベアリングコンポーネントは、前記大腿骨コンポーネントの内側顆表面と関節接合するように構成された内側ベアリング表面、及び、前記大腿骨コンポーネントの外側顆表面と関節接合するように構成された外側ベアリング表面を有し、
前記ヒンジ組立体は、前記大腿骨コンポーネントを前記脛骨コンポーネントに旋回可能に連結しており、前記脛骨コンポーネントに対する前記ベアリングコンポーネントの前方方向または後方方向の移動を制限しており、
前記ヒンジピンは、前記大腿骨コンポーネントに対して、前記細長スロットに沿って移動して、前記大腿骨コンポーネントの回転の可変軸を備えるようになっており、
前記細長スロットは、前方端部および後方端部を有し、前記ヒンジ付き膝人工関節が前記伸長位置にあるときに、前記細長スロットの前記後方端部は、前記細長スロットの前記前方端部よりも上方に配置されている、ヒンジ付き膝人工関節。
【請求項１０】
請求項９に記載のヒンジ付き膝人工関節において、
前記細長スロットは、曲線状である、ヒンジ付き膝人工関節。
【請求項１１】
請求項１０に記載のヒンジ付き膝人工関節において、
前記細長スロットの曲率は、前記大腿骨コンポーネントの顆状部材の曲率と同一である、ヒンジ付き膝人工関節。
【請求項１２】
請求項９に記載のヒンジ付き膝人工関節において、
前記細長スロットは、直線状である、ヒンジ付き膝人工関節。
【請求項１３】
請求項９に記載のヒンジ付き膝人工関節において、
前記ヒンジ組立体は、ピストンであって、前記ピストンの内部にボアが形成された、ピストンをさらに含み、
前記ヒンジピンは、前記ボアを通して受け入れられる、ヒンジ付き膝人工関節。
【請求項１４】
請求項１３に記載のヒンジ付き膝人工関節において、
前記ピストンは、
ヘッドであって、前記ヘッドの内部に形成された前記ボアを有する、ヘッドと、
ステムであって、前記ヘッドに連結され、かつ、前記脛骨コンポーネントの細長キャビティ内に受け入れられる、ステムと、
を含む、ヒンジ付き膝人工関節。
【請求項１５】
請求項１４に記載のヒンジ付き膝人工関節において、
前記ベアリングコンポーネントは、前記ベアリングコンポーネントの内部を貫通して形成された孔を含み、
前記ピストンは、前記孔を通して受け入れられる、ヒンジ付き膝人工関節。
【請求項１６】
屈曲位置と伸長位置との間で移動可能であり、第１の骨と第２の骨との間の関節接合に対応するヒンジ付き人工関節において、
前記第１の骨に取り付けられるように構成された第１のコンポーネントであって、前記第１のコンポーネントは、本体、および前記本体中に形成された細長スロットを有する、第１のコンポーネントと、
前記第２の骨に取り付けられるように構成された、第２のコンポーネントと、
前記第１のコンポーネントと前記第２のコンポーネントとの間に配置された、ベアリングコンポーネントと、
前記第１のコンポーネントの前記スロット内に受け入れられるヒンジピンを含む、ヒンジ組立体と、
を含み、
前記ベアリングコンポーネントは、前記第１のコンポーネントの内側顆表面と関節接合するように構成された内側ベアリング表面、及び、前記第１のコンポーネントの外側顆表面と関節接合するように構成された外側ベアリング表面を有し、
前記ヒンジ組立体は、前記第１のコンポーネントを前記第２のコンポーネントに旋回可能に連結しており、前記第２のコンポーネントに対する前記ベアリングコンポーネントの前方方向または後方方向の移動を制限しており、
前記ヒンジピンは、前記第１のコンポーネントに対して、前記細長スロットに沿って移動して、前記第１のコンポーネントの回転の可変軸を備えるようになっており、
前記細長スロットは、前方端部および後方端部を有し、前記ヒンジ付き人工関節が前記伸長位置にあるときに、前記細長スロットの前記後方端部は、前記細長スロットの前記前方端部よりも上方に配置されている、ヒンジ付き人工関節。
【発明の詳細な説明】
【開示の内容】
【０００１】
〔発明の分野〕
本開示は、概して整形外科用人工関節に関し、より詳細には、膝人工関節（knee prosthesis）に関する。具体的には、本開示は、ヒンジ付き整形外科用人工関節に関する。
【０００２】
〔背景〕
ヒトの天然の膝部の運動（例えば、屈曲および伸長）は、大腿骨および脛骨の運動を伴う。具体的には、屈曲および伸長時において、大腿骨の遠位端部および脛骨の近位端部は、一連の複雑な運動を通じて相互に関節接合する。損傷（例えば、外傷）または疾病は、膝部の骨、関節軟骨および靱帯を劣化させる場合があり、天然の膝が上述したように機能する能力に最終的に影響が生じ得る。その結果、膝人工関節が開発され、大腿骨および脛骨の外科的に調製された端部中へ植え込まれている。
【０００３】
人工膝関節置換術用の典型的な膝人工関節は、例えば、患者の脛骨に連結された脛骨コンポーネントまたは脛骨トレイと、患者の大腿骨に連結された大腿骨コンポーネントと、ベアリングコンポーネントとを含む。このベアリングコンポーネントは、脛骨トレイと大腿骨コンポーネントとの間に配置されており、大腿骨コンポーネントの顆を収容するためにベアリング表面を含む。しかし、拘束された膝人工関節は、患者の側副靱帯が損傷された場合には使用可能であるものの、他の場合において当該膝部に適切な支持および安定性を提供出来ない。このような拘束された膝人工関節の１つとして、ヒンジ付き膝人工関節がある。このヒンジ付き膝人工関節は典型的には、大腿骨コンポーネントを、ベアリングコンポーネントおよび脛骨コンポーネントのうち１つまたは両方に連結して、これらの膝人工関節のコンポーネントを拘束し、かつ相互に機械的に結合するためのヒンジ機構を含む。そのため、ヒンジ付き膝人工関節は典型的には、関節荷重の多くを、ヒンジを通じて大腿骨から脛骨へと伝達するように動作する。あるいは、付加荷重を大腿骨コンポーネントから脛骨コンポーネントへと伝達するようにベアリングを動作させる場合もある。荷重伝達を支持するヒンジ機構の必要性を低減または除去することにより、ヒンジ機構の設置目的を主に安定性提供に向けることが可能になる。
【０００４】
〔概要〕
本発明は、添付の特許請求の範囲に記載の特徴または以下の特徴のうち１つ以上、あるいはその組み合わせを含む。
【０００５】
本開示の一態様によれば、ヒンジ付き膝人工関節は、大腿骨に連結されるように構成された大腿骨コンポーネントであって、前記大腿骨コンポーネントは本体を含み、前記本体は、内部に形成された細長スロットを有する、大腿骨コンポーネントと、脛骨に連結されるように構成され、かつキャビティを画定する脛骨コンポーネントと、前記大腿骨コンポーネントと前記脛骨コンポーネントとの間に配置されたベアリングコンポーネントとを含む。前記膝人工関節のヒンジ組立体は、ピストンおよびヒンジピンを含む。前記ヒンジピンは、前記脛骨コンポーネントのキャビティ内に受け入れられるように構成され、前記ヒンジピンは、前記ピストン中に形成されたボア、および前記大腿骨コンポーネントの細長スロットの双方を通じて受け入れられる。
【０００６】
例示的に、前記ベアリングコンポーネントは孔を含み、前記ピストンは、前記ベアリングコンポーネントの孔を通じて受け入れられる。さらに例示的に、前記細長スロットは、前記大腿骨コンポーネントの第１の側壁中に形成され得、第２の細長スロットは、前記大腿骨コンポーネントの第２の側壁中に形成され得る。前記第１の側壁および第２の側壁は、互いに空間を空けて配置され、前記ヒンジピンは、前記第１の細長スロットおよび第２の細長スロットそれぞれを通じて受け入れられることができる。さらに、前記ピストンは、ヘッドおよび前記ヘッドに連結されたシャフトを含み得、前記ピストンのボアは、前記ピストンのヘッドを通して形成されようになっており、前記ピストンのヘッドは、前記大腿骨コンポーネントの前記第１の側壁と、前記第２の側壁との間に配置されるようになっている。
【０００７】
例示的に、前記ヒンジピン、前記大腿骨コンポーネント、および前記ピストンはそれぞれ、金属から作製されてよく、前記ベアリングコンポーネントはポリマーから作製されてよい。前記ヒンジ組立体のポリマーベアリングは、前記ピンに連結され得、かつ、前記ピンと、前記スロットを画定する大腿骨コンポーネントの一部分または側壁との間に配置され得る。
【０００８】
前記大腿骨コンポーネントに連結され、前記細長スロットを被覆するようにスロットカバーが設けられ得る。
【０００９】
例示的に、前記細長スロットは、概して直線状または曲線状であり得る。前記細長スロットの後方端部は、前記細長スロットの前方端部から上方に配置され得る。
【００１０】
本開示の別の態様によれば、ヒンジ付き膝人工関節は、大腿骨に連結されるように構成された大腿骨コンポーネントであって、前記大腿骨コンポーネントは、内部に形成された細長スロットを含む、大腿骨コンポーネントと、脛骨に連結されるように構成された脛骨コンポーネントと、前記大腿骨コンポーネントと前記脛骨コンポーネントとの間に配置されたベアリングコンポーネントとを含む。前記人工関節のヒンジ組立体は、前記大腿骨コンポーネントの細長スロットを通じて受け入れられたヒンジピンを含む
【００１１】
例示的に、前記細長スロットは曲線状であり得る。よって、前記細長スロットの曲率は、前記大腿骨コンポーネントの顆状部材の曲率に追従し得る。あるいは、前記細長スロットは概して直線状であり得る。
【００１２】
さらに例示的に、前記ヒンジ組立体は、内部に形成されたボアを有するピストンを含み得、前記ヒンジピンは前記ボアを通じて受け入れられるようになっている。前記ピストンは、前記ボアを画定するヘッドと、ステムとを含み得る。前記ステムは、前記ヘッドに連結され、かつ、前記脛骨コンポーネントの細長キャビティ内に受け入れられる。前記ピストンは、前記ベアリングコンポーネント中に形成された孔を通じて受け入れられ得る。
【００１３】
あるいは、前記ベアリングコンポーネントは、前記ベアリングの内側ベアリング表面と外側ベアリング表面との間に配置されたとげ状突起（spine）を含み得る。よって、前記ヒンジピンは、前記とげ状突起中に形成されたボアを通じて受け入れられ得る。さらに例示的に、前記大腿骨コンポーネントは、前記細長スロットを定めるように形成された第１の側壁と、第２の細長スロットを定めるように形成された第２の側壁とを含み得、前記ベアリングコンポーネントのとげ状突起は、前記大腿骨コンポーネントの第１の側壁と第２の側壁との間に配置されるようになっている。前記大腿骨コンポーネントおよび前記ベアリングコンポーネントは、前記脛骨コンポーネントのステムを通る軸を中心として、前記脛骨コンポーネントに対して共に回転するように、構成され得る。
【００１４】
本開示のさらに別の態様によれば、第１の骨と第２の骨との間の関節接合に対応するヒンジ付き人工関節は、前記第１の骨に取り付けられるように構成された第１のコンポーネントと、前記第２の骨に取り付けられるように構成された第２のコンポーネントとを含む。前記第１のコンポーネントは、細長スロットを定めるように形成された本体を含む。前記関節のベアリングコンポーネントは、前記第１のコンポーネントと前記第２のコンポーネントとの間に配置され、前記関節のヒンジ組立体は、前記第１のコンポーネントのスロット内に受け入れられるヒンジピンを含む。
【００１５】
本開示の上記の特徴および他の特徴は、現在考えられる、本開示を実行する最良の形態を例示する例示的な実施形態の以下の詳細な説明および添付図面を鑑みれば、当業者にとって明らかとなろう。
【００１６】
以下の詳細な説明は、添付図面を特に参照する。
【００１７】
〔図面の詳細な説明〕
本開示の概念は、多様な改変および別形態が可能であるが、その特定の例示的実施形態は例として図面中に図示され、本明細書中、これらの実施形態について詳細に説明する。しかしながら、本開示は、開示された特定の形態に限定されることを意図しておらず、本開示は、添付の特許請求の範囲によって定められるような本発明の趣旨および範囲内の改変、均等物および代替物全てを網羅することが意図される、ことが理解されるべきである。
【００１８】
ここで図１および図２を参照すると、ヒンジ付き人工関節デバイス、例示的にはヒンジ付き膝人工関節１０は、大腿骨コンポーネント１２と、ヒンジ組立体１４と、ベアリングコンポーネント１６と、脛骨コンポーネントまたはトレイ１８とを含む。以下により詳細に説明するように、ヒンジ組立体１４は、大腿骨コンポーネント１２に旋回可能に連結され、脛骨トレイ１８中に受け入れられ、これにより、大腿骨コンポーネント１２とベアリングコンポーネント１６との間の相対運動を安定させる。さらに、ヒンジ組立体１４は、大腿骨コンポーネント１２の細長ガイドスロット２０を通じて受け入れられ、これにより、ベアリングコンポーネント１６および脛骨コンポーネント１８双方に対する大腿骨コンポーネント１２の運動を誘導する。大腿骨コンポーネント１２がスロット２０およびヒンジ組立体１４によって誘導されて運動することにより、屈曲位置と伸長位置との間の、膝人工関節１０の運動時に、大腿骨コンポーネント１２からベアリングコンポーネント１６にわたって、さらには脛骨トレイ１８に、重量荷重をさらに均等に分散する。
【００１９】
やはり図１および図２を参照すると、脛骨トレイ１８はプラットホーム３０を含む。このプラットホーム３０からは、ステム３２が延びる。脛骨用ステム３２は、患者の脛骨の調製された端部（図示せず）中に植え込まれるように、構成される。脛骨トレイ１８の細長い円筒型キャビティ３４が、プラットホーム３０を通じて、かつ脛骨トレイ１８のステム３２内に形成される。例示的なベアリングコンポーネント１６は、プラットホーム３０の概して平坦な上部表面３８上に載るように構成された、概して平坦な底部表面３６を含む。例示的に、ベアリングコンポーネント１６は、軸４０周囲において脛骨トレイ１８に対して回転可能である。この軸４０は、脛骨トレイ１８の細長い円筒型キャビティ３４を通じて延びる。
【００２０】
ベアリングコンポーネント１６は、外側ベアリング表面４２および内側ベアリング表面４４をさらに含む。これらのベアリング表面４２および４４は、以下に説明するように、大腿骨コンポーネント１２の外側顆表面５２および内側顆表面５４とそれぞれ関節接合するように、構成される。ベアリングコンポーネント１６は、ベアリングコンポーネント１６の本体を通じて延びる孔またはスロット６０をさらに定める。例示的に、スロット６０は、ベアリングコンポーネント１６のベアリング表面４２とベアリング表面４４との間に配置されており、脛骨トレイ１８の円筒型キャビティ３４と整列するように、構成される。スロット６０は、以下により詳細に説明するように、このスロット６０を通してヒンジ組立体１４の一部をスライド可能に受け入れる。例示的に、ヒンジ組立体１４およびスロット６０は、図１に示す軸４０周囲におけるヒンジ組立体１４の、ベアリングコンポーネント１６に対する軸方向回転を回避するように成形される。よって、ヒンジ組立体１４およびベアリングコンポーネント１６は、軸４０周囲において脛骨トレイ１８に対して共に回転する。さらに以下に説明するように、大腿骨コンポーネント１２もヒンジ組立体１４およびベアリングコンポーネント１６と共に軸４０周囲において回転することができるように、ヒンジ組立体１４は大腿骨コンポーネント１２に連結される。
【００２１】
大腿骨コンポーネント１２は、患者の大腿骨の調製された端部（図示せず）中に植え込まれるように構成され、かつ、患者の天然の大腿骨顆（図示せず）の構成を模倣するように構成される。よって、大腿骨コンポーネント１２は、本体５６を含む。この本体５６は、空間を空けて配置された一対の外側顆状部材および内側顆状部材５８を有する。これらの外側顆状部材および内側顆状部材５８はそれぞれ、ベアリング１６と関節接合するように形成された外側顆表面５２および内側顆表面５４それぞれを含む。これらの外側曲線状表面５２および５４はそれぞれ、曲線状セグメントＳ１、Ｓ２、およびＳ３を含む。例えば図９中の同様の大腿骨コンポーネント３１２に関して図式的に示すように、これらの曲線状セグメントＳ１、Ｓ２、およびＳ３はそれぞれ、半径Ｒ１、Ｒ２およびＲ３を有する。これらのセグメントは、平滑な表面を形成する。この平滑な表面において、隣接する表面セグメント間の界面における半径は、共通接線を有する。よって、外側顆表面５２および内側顆表面５４は、天然の大腿骨の顆を模倣するように構成される（例えば湾曲する）。大腿骨コンポーネント１２の前方膝蓋フランジ５７は、顆状部材５８の前方部分と一体化され、かつ相互接続される。
【００２２】
大腿骨コンポーネント１２のカムボックス６２が、顆状部材５８の間に配置され、かつ、顆状部材５８に連結される。例示的に、カムボックス６２は、第１の（または外側）側壁７０と、第２の（または内側）側壁７２とを含む。これらの側壁は、大腿骨コンポーネント１２の本体５６に連結され、かつ、この本体５６から突出する。例示的に、第１の側壁７０および第２の側壁７２はそれぞれ、対応する外側および内側顆状部材５８と一体形成される。各側壁７０および７２は、カムボックス６２の上側壁７４を画定し、カムボックス６２の開口部７６が、側壁７０と側壁７２との間に設けられる。
【００２３】
図１および図２に示すように、細長スロットまたは溝２０が、各側壁７０および７２中に形成される。例示的に、各細長スロット２０は、各スロット２０の前方／下側の前端部から各スロット２０の後方／上側の後端部に向かって延びる想像線を定めるように、角度付けされる。換言すれば、各スロット２０の長さ方向軸は、それぞれ上方に角度付けされ、これにより、各スロット２０の後方端部は、各スロット２０の前方端部よりも高く配置されるようになっている。さらに、大腿骨コンポーネント１２のスロット２０は、例えば、曲線状ではなく概して直線状である。しかし、曲線状であるスロット２０についても、本開示の範囲内である。さらに、これらのスロット２０が大腿骨コンポーネント１２の他の特徴に対して特定の長さおよび幅を持つ様子が図示されているが、任意の適切な長さおよび幅を有するスロットを提供することも、本開示の範囲内である。以下により詳細に説明するように、ヒンジ組立体１４の一部分は、カムボックス６２に連結され、カムボックス６２の溝２０に沿ってスライドする。
【００２４】
図示はしないが、大腿骨コンポーネント１２、および図中に図示しかつ本明細書中に説明するような他の大腿骨コンポーネントはそれぞれ、概して顆状部材５８の間の位置において本体５６に連結されたロッド支持部（図示せず）を含むことが理解されるべきである。このロッド支持部は、例えば人工膝関節置換術外科手術を受けている患者の調製された大腿骨へ植え込むための安定化ロッド（図示せず）を受け入れるように、形成される。よって、図示しかつ本明細書に記載した大腿骨コンポーネントはそれぞれ、大腿骨コンポーネントを患者の大腿骨に連結するためにこのようなロッド支持部および／または安定化ロッドを含む。
【００２５】
天然骨と係合する膝人工関節１０のコンポーネント、例えば、大腿骨コンポーネント１２および脛骨トレイ１８は、例えば生体適合性金属、例えば、チタンまたはコバルトクロム合金）から構成され得る。これらのコンポーネントの骨係合表面は、当該コンポーネントの当該骨へのセメント固定を容易化するような質感であってもよい。このような表面に骨成長を促進するように多孔質コーティングを施して、永久固定をしてもよい。あるいは、ベアリングコンポーネント１６は、ベアリングコンポーネント１６と、隣接する大腿骨コンポーネント１２および脛骨コンポーネント１８との間の平滑な関節接合および回転を可能とするような材料から構成されてよい。このような材料の１つとして、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）がある。もちろん、ベアリング１６を他の適切なポリマーから作ってもよい。
【００２６】
人工関節１０のヒンジ組立体１４は、ヘッド８２およびヘッド８２に連結されたシャフト８４を有する金属ピストン８０を含む。このヘッド８２は、２つの側壁、例示的には外側側壁８６および内側側壁８８と、上側壁９０と、後側壁９２と、前側壁９４とを含む。例示的に、前側壁９４と上側壁９０との間に曲線状表面９６が画定される。ボア９８がピストン８０のヘッド８２を通して形成され、外側側壁８６から内側側壁８８へと延びる。換言すれば、ボア９８は、ピストン８０のヘッド８２を通って、内側方向／外側方向に延びる。シャフト８４は、概して円筒形を定め、ベアリングコンポーネント１６の孔６０を通って、脛骨トレイ１８の細長い円筒型キャビティ３４中へと受け入れられる。ピストン８０は、任意の適切な金属、例えば、チタンまたはコバルトクロム合金から作製され得る。あるいは、ピストン８０を任意の適切なポリマーから作ってもよい。
【００２７】
ヒンジ組立体１４は、ピストン８０のヘッド８２中に形成されたボア９８を通じて受け入れられるヒンジピン１００をさらに含む。図２に示すように、例えば、ヒンジピン１００も、大腿骨コンポーネント１２の側壁７０および７２内に形成された第１のスロットおよび第２のスロット２０を通して受け入れられ、これにより、以下に、より詳細に説明するように、ピストン８０を大腿骨コンポーネント１２に連結させる。例示的なヒンジピン１００は、ヘッドまたはキャップ１０２と、キャップ１０２に連結された本体１０４とを含む。この本体１０４は、概して円筒形を定める。キャップ１０２の反対側において、ピン１００本体の１０４は、その本体の内部に形成されたスロット１０６を含み、ピン１００の脚部または外側リム１０８が本体１０４に連結される。
【００２８】
さらに例示的に、ヒンジピン１００は金属である。しかし、他の適切な材料、例えば、ポリマーから作製されたヒンジピン１００も、本開示の範囲内である。ヒンジ組立体１４の第１のベアリング１１０および第２のベアリング１１２は、ヒンジピン１００の外側端部（すなわち、キャップ１０２および外側リム１０８）に連結される。ベアリング１１０および１１２は、ポリマーから作製され、例示的に、金属ヒンジピン１００と金属大腿骨コンポーネント１２との間でベアリング表面を提供するように動作する。換言すれば、ベアリング１１０および１１２により、ヒンジピン１００と、カムボックス６２の側壁７０および７２との間の摩擦および摩耗が低減する。これらの側壁７０および７２は、ヒンジピン１００が並進運動するスロット２０を定める。
【００２９】
人工関節１０は、図１に示すようにスロットカバー１１４をさらに含む。これらのスロットカバー１１４は、大腿骨コンポーネント１２のスロット２０中に嵌めこまれ、スロット２０を患者の周囲骨（図示せず）から保護する。各スロットカバー１１４は、概して楕円形の本体１１６と、各本体１１６の対向端部に連結された２個のフランジ１１８とを含む。例示的には、フランジ１１８は、曲線状、または概して「Ｃ字型形状」であり、各スロット２０中に嵌め込まれるように設けられ、これにより、スロットカバー１１４を大腿骨コンポーネント１２に連結させる。上述したように、スロットカバー１１４は、患者の天然の周囲の骨から開口スロット２０を被覆または保護するように動作し、これにより、患者の骨がスロット２０中に成長する事態の回避を支援する。よって、これらのスロットカバー１１４は、スロット２０中への骨成長を回避または低減するように、動作する。
【００３０】
上述したように、ヒンジ組立体１４のピストン８０のステム８４は、ベアリングコンポーネント１６の孔６０を通って、脛骨トレイ１８の細長い円筒型キャビティ３４中へと受け入れられる。ピストン８０のヘッド８２は、大腿骨コンポーネント１２の側壁７０と側壁７２との間のカムボックス６２内に配置され、ヘッド８２のボア９８は、大腿骨コンポーネント１２の各側壁７０および７２中に形成されたスロット２０と整列するようになっている。ヒンジピン１００は、大腿骨コンポーネント１２の外側壁７０中に形成されたスロット２０と、ヘッド８２のボア９８と、大腿骨コンポーネント１２の内側壁７２中に形成されたスロット２０とを通して受け入れられ、これにより、ヒンジ組立体１４のピストン８０を大腿骨コンポーネント１２と連結させる。上述したように、ベアリング１１０および１１２は、ピン１００と、細長スロットまたはガイド溝２０を定める側壁７０および７２との間に配置される。
【００３１】
人工関節１０の、屈曲位置と伸長位置との間での運動時、ピストン８０は、脛骨トレイ１８の円筒型キャビティ３４内において上方および下方に移動可能である。図２を参照すると、例えば、ヒンジ付き膝人工関節１０は軸方向位置にあり、これにより、脛骨トレイ１８および大腿骨コンポーネント１２にそれぞれ連結された患者の脛骨および大腿骨（図示せず）が伸長する。換言すれば、患者の脚部（図示せず）は概して直線状である。この伸長位置において、ヒンジ組立体１４のピン１００は、大腿骨コンポーネント１２の各スロット２０の下側の前方部分内に概して配置される。ヒンジ付き膝人工関節１０が屈曲すると（すなわち、患者の膝が曲がると）、ヒンジ組立体１４のピン１００は、大腿骨コンポーネント１２に対して、スロット２０に沿って並進運動する。図２中に透視図で示すように、例えば、ヒンジ付き膝人工関節１０が屈曲位置にある様子が図示され、ピストン８０は、ベアリングコンポーネント１６および脛骨トレイ１８に対して下方に移動するようになっている。さらに、ヒンジ組立体１４のヒンジピン１００は、大腿骨コンポーネント１２の側壁７０および７２中に形成されたスロット２０に沿って並進運動して、各スロット２０の上方の後方端部に配置される。
【００３２】
人工関節１０が伸長位置と多様な屈曲位置との間を移動するにつれて、ピストン８０は、脛骨トレイ１８の円筒型キャビティ３４内を必要に応じて上下移動することができる。人工関節１０が伸長位置と屈曲位置との間を移動するにつれて、大腿骨コンポーネント１２の細長スロット２０は、大腿骨コンポーネント１２およびヒンジ組立体１４の、ベアリングコンポーネント１６に対する運動を誘導する。
【００３３】
大腿骨コンポーネント１２が屈曲および伸長するにつれ、ヒンジ組立体１４のヒンジピン１００が付勢され、大腿骨コンポーネント１２のカムボックス６２中に形成された細長スロット２０に沿って並進運動する。今度は、ヒンジ組立体１４のピストン８０は、大腿骨コンポーネント１２が屈曲および伸長するにつれ、脛骨トレイ１８およびベアリングコンポーネント１６に対して上下移動する。上述したように、スロット２０により、大腿骨コンポーネント１２がベアリングコンポーネント１６上で関節接合することが可能となり、これにより、ベアリングコンポーネント１６は比較的静止状態のままであり、このような関節接合の間には前方方向または後方方向に、顕著に移動しないようになる。換言すれば、大腿骨コンポーネント１２の回転軸は固定されていない。それどころか、大腿骨コンポーネント１２のスロット２０により、スロット２０に沿って並進運動するヒンジピン１００周囲における大腿骨コンポーネント１２の回転の可変軸が得られる。ベアリングコンポーネント１６上での大腿骨コンポーネント１２のこのような回転運動およびスライド運動は、患者の天然の解剖学的構造の動作および運動を模倣するように機能する。大腿骨コンポーネント１２は、ベアリングコンポーネント１６上を前方および後方にスライドして、大腿骨コンポーネント１２の顆表面５２および５４と、ベアリングコンポーネント１６のベアリング表面４２および４４との間の関節接合を維持することができるため、ベアリングコンポーネント１６の、脛骨トレイ１８に対する任意の前方／後方運動が低減する。換言すれば、人工関節１０が屈曲位置と伸長位置との間で移動するにつれ、ベアリングコンポーネント１６は、前方および後方に若干移動することができる。しかし、ベアリングコンポーネント１６の前方／後方の動きの低減は、患者の天然の解剖学的構造の動作および動きをより自然に複製するように機能する。
【００３４】
さらに、回転の可変軸または回転の移動軸の周囲における、ベアリングコンポーネント１６に対する大腿骨コンポーネント１２のこのような回転運動およびスライド運動は、人工関節１０が屈曲位置と伸長位置との間で移動するにつれ、人工関節１０全域にわたる重量荷重を均等に分散させる働きをする。重量または応力荷重は、人工関節１０の屈曲位置と伸長位置との間の動きまたは運動の全範囲において、大腿骨コンポーネント１２からベアリングコンポーネント１６にわたって均等に伝達されるか、または分散される。例示的に、人工関節１０は、およそ１４５度の屈曲角度を持つことができる。上述したように、膝人工関節１０のベアリングコンポーネント１６は、付加される荷重の大部分または全体を大腿骨コンポーネント１２から脛骨トレイ１８へと伝達するように動作する。よって、ヒンジ組立体１４は、膝人工関節１０を安定させ、膝人工関節１０の屈曲位置および伸長位置を通じた動きを誘導するように主に動作する。もちろん、ヒンジ組立体１４は、コンポーネント全域にわたるいくらかの荷重を伝達するように動作してもよい。ヒンジピン１００がスロット２０を通じて並進運動する際に回転の可変軸を提供することにより、動きの範囲全体において、ベアリングコンポーネント１６にわたってかかる重量荷重を均等に分散させることができる。
【００３５】
ここで図３を参照すると、別のヒンジ付き膝人工関節２１０が提供される。図１および図２に示すヒンジ付き膝人工関節１０と同様に、ヒンジ付き膝人工関節２１０は、大腿骨コンポーネント２１２と、ベアリングコンポーネント２１６と、脛骨トレイコンポーネント２１８と、ヒンジ組立体２１４とを含む。人工関節２１０の大腿骨コンポーネント２１２は、人工関節１０の大腿骨コンポーネント１２と同様である。よって、類似のコンポーネントを示すために、類似の参照符号が用いられている。詳細には、大腿骨コンポーネント２１２は、大腿骨コンポーネント２１２の側壁７０および７２内に形成された細長スロット２０を含む。
【００３６】
人工関節２１０のベアリングコンポーネント２１６は、プラットホーム２２０と、ステム２２２とを含む。このステム２２２は、プラットホーム２２０の底部表面２３６に連結されており、かつ、プラットホーム２２０から下方に延びるように構成される。例示的に、プラットホーム２２０の上側表面は、ベアリングコンポーネント２１６のベアリング表面４２および４４を画定する。概して円筒型のボア２６０は、ベアリングコンポーネント２１６のプラットホーム２２０およびステム２２２を通して形成され、以下により詳細に説明するように、ヒンジ組立体２１４の一部分をこのボア２６０を通して受け入れる。
【００３７】
人工関節２１０の脛骨トレイ２１８は、プラットホーム２３０を含む。このプラットホーム２３０からは、ステム２３２が延びている。脛骨用ステム２３２は、患者の脛骨の調製された端部（図示せず）中に植え込まれるように、構成される。例示的なベアリングコンポーネント２１６の概して平坦な底部表面２３６は、プラットホーム２３０の概して平坦な上部表面２３８の上に載るように、構成される。ベアリングコンポーネント２１６のステム２２２は、脛骨トレイ２１８中に形成された細長い円筒型キャビティ２３４内に受け入れられる。ベアリングコンポーネント２１６は、脛骨トレイ２１８のキャビティ２３４を通って延びる軸４０周囲において、脛骨トレイ２１８に対して回転することができる。
【００３８】
上述したヒンジ組立体１４と同様に、人工関節２１０のヒンジ組立体２１４は、大腿骨コンポーネント２１２に旋回可能に連結され、ベアリングコンポーネント２１６を通じてかつ脛骨トレイ２１８内に受け入れられ、これにより、大腿骨コンポーネント２１２とベアリングコンポーネント２１６との間の相対運動を安定させる。さらに、上述したように、例示的な人工関節２１０の大腿骨コンポーネント２１２は、ガイドスロット２０を含む。これらのガイドスロット２０は、人工関節２１０の大腿骨コンポーネント２１２の動きの範囲を誘導および限定し、かつ、ヒンジ組立体２１４のヒンジピン１００を通じて回転の可変軸を提供する。同様に、この回転の可変軸により、大腿骨コンポーネント２１２がベアリングコンポーネント２１６上でスライドおよび回転することが可能となり、これにより、人工関節の屈曲位置と伸長位置との間の移動の際、大腿骨コンポーネント２１２からベアリングコンポーネント２１６にわたって、かつ脛骨トレイ２１８への重量荷重の均等伝達が支援される。
【００３９】
ヒンジ組立体２１４は、金属ピストン２８０を含む。この金属ピストン２８０は、ヘッド２８２と、ヘッド２８２に連結されたシャフト２８４とを有する。例示的に、ヘッド２８２は、２つの側壁２８６と、角度付き上側壁２９０と、後方曲線状部分２９４において角度付き上側壁２９０に接続された角度付き底部壁２９２とを含む。例示的に、内側／外側方向に延びるボア２９８は、ピストン２８０のヘッド２８２を通して形成され、側壁２８６間で延びる。シャフト２８４は、概して円筒形を定め、ベアリングコンポーネント２１６の円筒型ボア２６０を通じて脛骨トレイ２１８の円筒型キャビティ２３４中に受け入れられる。
【００４０】
ヒンジ組立体１１４は、ピストン２８０のヘッド２８２中に形成されたボア２９８を通して受け入れられるヒンジピン１００をさらに含む。図３に示すように、例えば、ヒンジピン１００は、大腿骨コンポーネント２１２の側壁７０および７２内に形成されたスロット２０を通しても受け入れられ、これにより、以下により詳細に説明するように、ヒンジ組立体２１４のピストン２８０を大腿骨コンポーネント２１２に連結させる。例示的に、ヒンジ組立体１１４のヒンジピン１００は、ヒンジ組立体１４のヒンジピン１００と同一または同様である。よって、類似のコンポーネントを示すために、類似の参照符号が用いられている。ヒンジ組立体２１４のブッシュ１１０および１１２は、ヒンジピン１００の外側端部に連結可能である。さらに、図示していないが、スロットカバー１１４を設けてスロット２０中に嵌め込み、各スロット２０の開口部分を周囲の骨から保護することができる。
【００４１】
上述したように、ヒンジ組立体２１４のピストン２８０のステム２８２は、ベアリングコンポーネント２１６のボア２６０を通って、脛骨トレイ２１８の細長い円筒型キャビティ２３４中に受け入れられる。ピストン２８０のヘッド２８２は、カムボックス６２内において大腿骨コンポーネント２１２の側壁７０と側壁７２との間に配置され、ヘッド２８２のボア２９８は、大腿骨コンポーネント２１２の各側壁７０および７２中に形成されたスロット２０と整列するようになっている。ヒンジピン１００は、大腿骨コンポーネント２１２の外側壁７０中に形成されたスロット２０と、ヘッド２８２のボア２９８と、大腿骨コンポーネント２１２の内側壁７２中に形成されたスロット２０とを通して受け入れられ、これにより、ヒンジ組立体２１４のピストン２８０を大腿骨コンポーネント２１２と連結させる。
【００４２】
ヒンジ組立体２１４は、ピストン２８０の遠位端部２５２に連結されたライナーまたはスリーブ２５０をさらに含む。詳細には、ピストン２８０のステム２８４の遠位端部２５２は、図３に示すように刻みを付けられ、これにより、ステム２８４の端部２５２上のライナー２５０を保持し、ピストン２８０とライナー２５０との相対運動を低減する。例示的に、スリーブ２５０は概して円筒形状であり、中央ボアを画定する。この中央ボアは、ステム２８４の遠位端部２５２をそのボアの中に受け入れるように、形成される。ピストン２８０のライナー２５０および遠位端部２５２は、脛骨トレイ２１８の円筒型キャビティ２３４内に受け入れられる。
【００４３】
人工関節１０のピストン８０と同様に、ピストン２８０は金属であり、ベアリングコンポーネント２１６の円筒型ボア２６０および脛骨トレイ２１８の円筒型キャビティ２３４双方内において、上下移動する。例示的なライナー２５０は、例えばポリマー（例えば、ＵＨＭＷＰＥ）から作製され、そのため、ピストン２８０のステム２８４と金属トレイ２１８との間の金属同士の摩耗を回避するように動作する。上述したように、ライナー２５０は、ピストン２８０のステム２８４の遠位端部２５２に連結される。よって、人工関節１０について上述したように、人工関節２１０が屈曲位置と伸長位置との間で移動するにつれて、ライナー２５０はピストン２８０と共に上下移動する。換言すれば、ライナー２５０は、ピストン２８０のステム２８４に連結されて、脛骨トレイ２１８およびベアリングコンポーネント２１６双方に対してピストン２８０と共に移動する。
【００４４】
よって、ライナー２５０も、ピストン２８０の上方移動を制限するように動作し、これにより、人工関節２１０をさらに拘束する。例えば、人工関節２１０の伸長時においてピストン２８０が上方に移動するにつれ、ライナー２５０の上側表面２５４は、ベアリングコンポーネント２１６のステム２２２の下側表面２５６と接触し得、これにより、ライナー２５０およびピストン２８０がトレイ２１８およびベアリングコンポーネント２１６に対して上方に移動し続けるのを回避する。ピストン２８０の上方運動が限定されることで、人工関節２１０の伸長量がさらに抑制または限定される。例示的に、ライナー２５０およびベアリングコンポーネント２１６のステム２２２は、ピストン２８０の上方移動および下方移動の量を増加または低減させるようなサイズにすることができる。さらに、ステム２２２上でのライナー２５０の位置も、ピストン２８０の移動量を調節するように変更することができる。
【００４５】
ここで図４および図５を参照すると、別の膝人工関節３１０が設けられる。膝人工関節３１０は、大腿骨コンポーネント３１２と、ベアリングコンポーネント３１６と、脛骨トレイ２１８と、ヒンジ組立体３１４とを含む。大腿骨コンポーネント３１２は、上述した大腿骨コンポーネント１２および２１２と同様である。よって、類似の特徴を示すために、類似の参照符号を用いる。
【００４６】
人工関節３１０のベアリングコンポーネント３１６は、内反‐外反拘束型（ＶＣＣ）可動ベアリングコンポーネントであり、膝人工関節３１０に対する後方安定性を与え、これにより、大腿骨の前方亜脱臼または脱臼の可能性を低減する。天然の膝において、膝の後方安定性、または大腿骨に対する脛骨の後方運動に対する抵抗は、後十字靱帯によって得られている。後十字靱帯に欠陥が発生して生存不可能になった場合、人工関節３１０などの後方安定化膝人工関節を用いることができる。典型的には、後方安定化膝人工関節のベアリングコンポーネントは、とげ状突起（spine）、例えば、ベアリングコンポーネント３１６の関節顆４２と関節顆４４との間のとげ状突起３５０を含む。人工関節３１０の屈曲時、とげ状突起の後方表面は、大腿骨コンポーネント３１２後方面上のカムと相互作用して、人工関節３１０に後方安定性を提供する。
【００４７】
患者が側副靱帯の欠陥を有する場合、内反／外反拘束型（ＶＶＣ）インプラントを用いることができる。やはり、この内反／外反の拘束は、リフトオフを回避するか、またはリフトオフに抵抗するように動作する。よって、脛骨とげ状突起３５０を上昇および強化することにより、かつ、脛骨とげ状突起３５０の側壁と大腿骨カムボックス６２の対応する側壁７０および７２との間のより強い嵌合を使用することにより、内反／外反の拘束が得られる。とげ状突起３５０の幅と比較してカムボックス６２の幅は、顆のリフトオフの度合いが小さくなるように注意深く選択することができ、これにより、とげ状突起、および骨／インプラント固定界面への過度の力を引き起こすこと無く、膝に対する内反／外反安定性が得られる。
【００４８】
ここで図４および図５を参照すると、ベアリングコンポーネント３１６は、プラットホーム３２０を含む。このプラットホーム３２０は、外側ベアリング表面４２および内側ベアリング表面４４を画定する。ベアリングコンポーネント３１６は、ステム３２２をさらに含む。このステム３２２は、ベアリングコンポーネント３１６のプラットホーム３２０の底部表面３３６に連結され、底部表面３３６から下方に延びるように配置される。例示的なステム３２２は概して円錐形状であり、脛骨トレイコンポーネント２１８の細長い円筒型キャビティ２３４内に受け入れられるように形成され、ベアリングコンポーネント３１６のプラットホーム３２０の底部表面３３６は、トレイ２１８のプラットホーム２３０の上部表面と隣接しかつ係合するようになっている。
【００４９】
ベアリングコンポーネント３１６は、とげ状突起３５０をさらに含む。このとげ状突起３５０は、ベアリングコンポーネント３１６のプラットホーム３２０に連結され、プラットホーム３２０から上方に延びるように配置される。詳細には、とげ状突起３５０は、ベアリングコンポーネント３１６の外側顆表面４２と内側顆表面４４との間に配置される。とげ状突起３５０は、概して垂直の後方表面３５２、内側表面３８６および外側表面３８８と、角度付き前方表面３９０と、角度付きの上側または上部の表面３９２とを含む。このとげ状突起の後方表面３５２は、大腿骨コンポーネント３１２のカム表面６６に対するカム従動子として動作する（これについては、以下により詳細に説明する）。例示的に、とげ状突起３５０は、とげ状突起３５０の内側表面３８６と外側表面３８８との間に延びるボア３９８を含む。よって、ボア３９８は、とげ状突起３５０を通って内側／外側方向に延びる。以下により詳細に説明するように、人工関節３１０のヒンジ組立体３１４は、ベアリングコンポーネント３１６のとげ状突起３５０を大腿骨コンポーネント３１２と機械的に連結または結合させるように、動作する。
【００５０】
膝人工関節３１０の大腿骨コンポーネント３１２は、上述した大腿骨コンポーネント１２および２１２と同様である。よって、類似のコンポーネントおよび特徴を示すために、類似の参照符号を用いる。さらに、大腿骨コンポーネント３１２のカムボックス６２は、人工関節３１０が屈曲位置と伸長位置との間で移動するにつれてとげ状突起３５０の対応するカム表面と相互作用する、前方カム面６４および後方カム面６６を含む。例えば、とげ状突起３５０の後方表面３５２は、人工関節３１０が屈曲位置にある際に、カムボックス６２の後方カム表面６６と相互作用することができる。同様に、とげ状突起３５０の表面３９０および３９２は、人工関節３１０が伸長位置にある際、前方カム表面６４と相互作用することができる。
【００５１】
さらに、膝人工関節３１０の大腿骨コンポーネント３１２は、大腿骨コンポーネント３１２のカムボックス６２の各側壁７０および７２中に形成された細長い曲線状スロット３２０を含む。換言すれば、大腿骨コンポーネント１２および２１２のスロット２０は概して直線状であるのに対し、図４および図５に示すように、膝人工関節３１０の大腿骨コンポーネント３１２のスロット３２０は曲線状である。
【００５２】
一般的に、スロット３２０の曲線形状は、大腿骨コンポーネント３１２の各顆５２および５４の曲線状外側顆表面に追随する。例えば、図９中において、上述および図示したように、各顆状部材５８は、外側の曲線状表面５２および５４を画定する。これらの外側の曲線状表面５２および５４は、曲線状セグメントＳ１、Ｓ２およびＳ３をそれぞれ含む。これらの曲線状セグメントＳ１、Ｓ２およびＳ３はそれぞれ、半径Ｒ１、Ｒ２およびＲ３を有する。これらのセグメントＳ１、Ｓ２およびＳ３は、平滑な表面を形成し、隣接する表面セグメントＳ１、Ｓ２およびＳ３の間の界面における半径Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、共通接線を有するようになっている。例示的に、大腿骨コンポーネント３１２の各スロット３２０の曲率は、顆状部材５８の曲率に追随し、各スロット３２０は、複数の曲線状セグメントを同様に含むようになっている。これらのセグメントはそれぞれ、顆状部材５８の半径Ｒ１、Ｒ２およびＲ３に対応する半径を有する。換言すれば、大腿骨コンポーネント３１２のカムボックス６２中に形成された各スロット３２０の曲率は、顆状部材５８の曲率に追随する。
【００５３】
膝人工関節３１０のヒンジ組立体３１４は、ヒンジ組立体１４および２１４について上述したヒンジピン１００と、ブッシュ１１０および１１２と、スロットカバー４１４とを含む。例示的に、スロットカバー４１４は、スロット３２０の曲線形状に対応する曲線状本体４１６を含む。人工関節３１０のヒンジ組立体３１４は、ピストンコンポーネント、例えば、上述したピストン８０および２８０を含まない。しかし、人工関節３１０のヒンジ組立体３１４は、大腿骨コンポーネント３１２をベアリングコンポーネント３１６と機械的に結合させるように動作し、これにより、大腿骨コンポーネント３１２の、ベアリングコンポーネント３１６に対する運動を拘束する。さらに、大腿骨コンポーネント３１２の曲線状スロット３２０は、大腿骨コンポーネント３１２の、ベアリングコンポーネント３１６に対する運動を誘導するように動作して、大腿骨コンポーネントの回転の可変軸を提供し、膝人工関節３１０の動きの範囲全体において、大腿骨の重量が均等に分散されることを可能にする。
【００５４】
使用時において、脛骨トレイコンポーネント２１８は、患者の調製された脛骨（図示せず）に固定され、ベアリングコンポーネント３１６は、脛骨トレイコンポーネント２１８の細長い円錐形ボア３４内に受け入れられる。詳細には、ベアリングコンポーネント３１６の円錐部またはステム３２２は、脛骨トレイコンポーネント２１８の細長い円錐形ボア２３４内に受け入れられ、これにより、ベアリングコンポーネント３１６のプラットホーム３２０の底部表面３３６は、脛骨トレイコンポーネント２１８のプラットホーム２３０の上部表面３８と隣接し、係合するようになっている。例示的に、ベアリングコンポーネント３１６は、膝人工関節３１０の回転プラットホームとして動作し、これにより、ベアリングコンポーネント３１６は、脛骨トレイコンポーネント２１８のステム２３２を通じて延びる軸４０周囲において、脛骨トレイコンポーネント２１８に対して回転することができるようになっている。換言すれば、例示的なベアリングコンポーネント３１６の、トレイコンポーネント２１８に対する回転の動きは、概して妨害または制約されない。しかし、ベアリングコンポーネントの、脛骨トレイコンポーネント２１８に対する回転の動きを制約すること、および／または脛骨トレイコンポーネントに対して概して回転することができない、固定されたベアリングコンポーネントを提供することももちろん、本開示の範囲内である。同様に、本明細書中に開示のいずれかの膝人工関節に対して、回転で固定されるか、または回転で制約されたベアリングコンポーネントを提供してもよい。
【００５５】
ベアリングコンポーネント３１６のとげ状突起３５０は、大腿骨コンポーネント３１２のカムボックス６２内に受け入れられ、これにより、とげ状突起３５０の内側３８６は、カムボックス６２の内側側壁７０と隣接し、とげ状突起３５０の外側３８８は、カムボックス６２の外側側壁７２に隣接するようになっている。ヒンジ組立体３１４のヒンジピン１００は、カムボックス６２の側壁７０および７２、ならびにとげ状突起３５０のボア３９８を通して受け入れられ、これにより、ベアリングコンポーネント３１６および大腿骨コンポーネント３１２を旋回可能に相互に連結する。具体的には、ヒンジピン１００は、カムボックス６２の各側壁７０および７２中に形成された細長い曲線状スロット３２０を通して受け入れられ、かつ、スロット３２０の曲率によって定められた経路において、スロット３２０に沿って並進運動することができる。上述したように、スロット３２０の曲率は、大腿骨コンポーネント３１２の顆状部材５８の曲率と同一または同様である。よって、大腿骨コンポーネント３１２の、ベアリングコンポーネント３１６に対する運動は、スロット３２０によって定められた動きに制約される。
【００５６】
従って、使用時においては、膝人工関節３１０が屈曲位置と伸長位置との間で移動するにつれ、大腿骨コンポーネント３１２の、ベアリングコンポーネント３１６に対する運動は、スロット３２０の形状およびサイズによって少なくとも一部に限定される。換言すれば、大腿骨コンポーネント３１２をベアリングコンポーネント３１６に連結させるヒンジピン１００は、大腿骨コンポーネント３１２の動きを、スロット３２０のサイズおよび形状に効果的に抑制する。大腿骨コンポーネント３１２のその他の特徴に対して特定の長さ、幅、および曲率を有する例示的なスロット３２０を図示しているが、任意の適切な長さ、幅、および曲率を有するスロットを提供することは、本開示の範囲内である。
【００５７】
いくつかの外科的適用において、大腿骨コンポーネント３１２をベアリングコンポーネント３１６にヒンジ止めする必要無く、膝人工関節３１０の、あるコンポーネントを典型的な内反／外反拘束型膝人工関節として用いることができる。換言すれば、膝人工関節３１０は、ＶＣＣ膝人工関節からヒンジ付きのＶＣＣ膝人工関節に変換することが可能である。例えば、初期または第１の人工膝関節置換術外科手術において、ベアリングコンポーネント３１６、またはベアリングコンポーネント３１６と構造において類似するがベアリングコンポーネント３１６のとげ状突起３５０を貫通して形成されるボア３９８を含まない別のベアリングコンポーネント（図示せず）のいずれかを実施しつつ、図４および図５に示すトレイコンポーネント２１８、およびスロット付き大腿骨コンポーネント３１２を用いることができる。いずれの場合においても、外科医は、大腿骨コンポーネント３１２およびベアリングコンポーネント３１６を相互に結合するためにヒンジ組立体３１４を使用しないことを選択できる。このような膝人工関節は、膝人工関節が不安定になるまで、患者の体内の所定位置に存在し得る。
【００５８】
この時点において、外科医は、さらなる拘束を付加することにより、膝人工関節の安定性向上のために修正の膝置換外科手術を行うことができる。このようなさらなる拘束は、例えばヒンジ組立体３１４であってよい。よって、予め植え込まれた膝人工関節のコンポーネントを全て置換するのではなく、当該外科医は、例えば、ヒンジの付いていない膝人工関節と共に用いられる代替のベアリングコンポーネントを除去し、ヒンジ組立体、例えば、ヒンジ組立体３１４を受け入れるのに適した、ヒンジ付き膝人工関節と共に用いられる別のベアリングコンポーネント、例えば、ベアリングコンポーネント３１６と置換するだけでよい。ベアリングコンポーネントの交換後は、外科医は、ヒンジ組立体３１４を取り付けて、ベアリングコンポーネント３１６を大腿骨コンポーネント３１２と連結させて、２つのコンポーネント３１２および３１６を共に結合させ、大腿骨コンポーネント３１２の動きを、大腿骨コンポーネント３１２のスロット３２０によって定められた動きにさらに限定することができる。もちろん、ベアリングコンポーネント３１６が患者の体内に既に植え込まれている場合は、外科医は、ヒンジ組立体１１４をそのコンポーネントに追加して、当該コンポーネントの相対的な動きをさらに制限するだけでよい。
【００５９】
ここで図６を参照すると、別の膝人工関節４１０が設けられている。図４および図５に示す膝人工関節３１０と同様に、膝人工関節４１０は、ヒンジ組立体３１４を含むＶＶＣ膝人工関節である。よって、類似のコンポーネントを示すために、類似の参照符号が用いられている。膝人工関節４１０は、とげ状突起４５０を有するベアリングコンポーネント４１７を含む。このとげ状突起４５０は、膝人工関節３１０について上記にて開示されたとげ状突起３５０と異なるように成形されている。例えば、ベアリングコンポーネント４１７のとげ状突起４５０は、概して垂直の前方表面４９０および上部または上側表面４９２を含む。この上側表面４９２は、とげ状突起３５０の上部表面３９２よりも少ない度数に水平方向から角度を付けられている。とげ状突起４５０の概して垂直の前方表面４５２は、一般的に、大腿骨コンポーネント３１２がベアリングコンポーネント４１７に対して過度に伸長することをさらに防ぐように動作する。しかし、とげ状突起４５０は、このとげ状突起を貫通して形成されたボア３９８も含み、ヒンジ組立体３１４のヒンジピン１００は、ボア３９８および大腿骨コンポーネント３１２のスロット３２０を通して受け入れられ、これにより、大腿骨コンポーネント３１２、およびベアリングコンポーネント４１７を共に連結させる。膝人工関節４１０の動作は、膝人工関節３１０の動作と同じではないにせよ、大腿骨コンポーネント３１２の動きが大腿骨コンポーネント３１２の安定化ボックス６２中に形成されたスロット３２０のサイズおよび形状に限定される点において、類似している。
【００６０】
ここで図７を参照すると、図４および図５の膝人工関節３１０の部分断面および部分断片図が図示されている。例示的に、上述したように、ヒンジ組立体３１４のヒンジピン１００は、ベアリングコンポーネント３１６のとげ状突起３５０中に形成されたボア３９８と、大腿骨コンポーネント３１２のカムボックス６２の側壁７０および７２中に形成されたスロット３２０とを通して、受け入れられる。さらに、上述したように、ヒンジピン１００は、キャップ１０２と、本体１０４と、脚部１０８とを含む。さらに、スロット１０６は、ピン１００の本体１０４中に形成され、これにより、ピン１００の脚部端部が共に圧縮されるか、または締めつけられることが可能である。さらに、上述したように、ヒンジピン１００および大腿骨コンポーネント３１２はどちらとも金属から作製される。プラスチックまたはポリマー製のベアリング１１０および１１２は、ピン１００の各キャップ１０２および脚部１０８に連結され、大腿骨コンポーネント３２０のスロット３２０内に受け入れられて、ピン１００とスロット３２０との間の金属同士の摩耗を回避する。従って、例示的に、ベアリング１１０および１１２は、ヒンジピン１００を支え、大腿骨コンポーネント３１２がベアリングコンポーネント３１６に対して移動するにつれ、スロット３２０内において並進運動する。
【００６１】
さらに上述したように、膝人工関節３１０（ならびに膝人工関節１０、２１０および４１０）は、大腿骨コンポーネント３１２に連結されたスロットカバー４１４を含み、これにより、スロット３２０を被覆する。スロットカバー４１４は、スロット３２０を被覆するように動作し、これにより、患者の天然の大腿骨の開口スロット３２０中への骨成長を妨げるか、または低減するようにする。例示的なスロットカバー４１４は、曲線状本体４１６、および屈曲可能フランジ１１８を含む。これらの屈曲可能フランジ１１８は、図７に示すように、スロット３２０中に嵌め込むことができる。例示的に、大腿骨コンポーネント３１２の細長い曲線状スロット３２０を被覆するように設けられたスロットカバー４１４は、同様に曲線状であり、大腿骨コンポーネント１２および２１２の細長く概して直線状のスロット２０を被覆するように設けられたスロットカバー１１４は、同様に直線状である。換言すれば、各人工関節のスロットカバーの形状は、各人工関節の大腿骨コンポーネント中に形成されたスロットの形状に対応する。
【００６２】
ここで図８を参照すると、別の膝人工関節５１０の部分断面・部分断片図が示されている。例示的に、膝人工関節５１０は膝人工関節３１０と類似している。よって、類似のコンポーネントを示すために、類似の参照符号が用いられている。膝人工関節５１０のヒンジ組立体５１４は、図７に示すポリマーベアリング１１０および１１２と同様のポリマーベアリング６１０および６１２を含む。しかし、ポリマーベアリング６１０および６１２は、スリーブ部分６１６をそれぞれ含み、これにより、ピン１００の本体１０４がベアリング６１０および６１２のスリーブ部分６１６内に受け入れられ、かつこのスリーブ部分６１６により包囲されるようになっている。ベアリング６１０および６１２の双方、ならびにベアリングコンポーネント３１６は、ポリマーから作製されるため、ベアリングコンポーネント３１６とベアリング６１０および６１２との間にヒンジ組立体５１４の金属ブッシュ５２０を設けて、大腿骨コンポーネント３１２とヒンジ組立体５１４との間の摩耗を防ぐ。さらに、このようなブッシュおよびベアリングにより、コンポーネントが動かなくなる（locking up）のを回避するか、または軽減することができ、かつ、ヒンジピン１００、ベアリングコンポーネント３１６、および大腿骨コンポーネント３１２が互いに平滑かつ容易に移動することを可能にすることができる。もちろん、図７に示すヒンジ組立体１１４、または図８に示すヒンジ組立体５１４を、本明細書中開示した膝人工関節のいずれかと共に用いることが可能である。
【００６３】
本明細書中、膝人工関節１０、２１０、３１０、４１０および５１０を開示してきたが、各人工関節の多様な特徴を、股関節部、肩部、肘部などを置換するためのあらゆる整形外科用人工関節組立体に組み込むことが可能であることが、理解されるべきである。詳細には、本明細書中開示した大腿骨コンポーネントのヒンジ組立体およびスロット付き特徴部は、任意の適切な整形外科用人工関節に組み込まれることができる。例えば、第１の骨と第２の骨との間の関節接合に対応するためのヒンジ付き人工関節は、第１の骨に取り付けられるように構成された第１のコンポーネントと、第２の骨に取り付けられるように構成された第２のコンポーネントとを含み得る。第１のコンポーネントは、本体と、上記本体中に形成された細長スロットとを含み得る。人工関節のベアリングコンポーネントは、第１のコンポーネントおよび第２のコンポーネントと、ヒンジ組立体、例えば、上述したヒンジ組立体１４、１１４、２１４および３１４との間に配置され、第１のコンポーネントのスロット内に受け入れられたヒンジピンを含み得る。
【００６４】
本開示の概念は、図面および上記記載において詳細に図示および説明されてきたが、このような図示および記載は、性質において限定的なものとしてではなく例示的なものとしてみなされるべきである。例示的な実施形態を図示および記載しただけであり、本開示の趣旨の範囲内に入る変更および改変が全て保護されることが望まれることが理解される。
【００６５】
本明細書に記載した装置および方法の多様な特徴から得られる本開示の複数の利点がある。本開示の装置および方法の別の実施形態は、記載の特徴全てを含まなくてもよく、それでも、このような特徴による利点のうち少なくともいくつかから恩恵を受ける点に留意されたい。当業者であれば、本開示の特徴のうち１つ以上を取り入れ、かつ本開示の趣旨および範囲内に収まる装置および方法の、自身の固有の実行を容易に考案することができる。
【００６６】
〔実施の態様〕
（１）  ヒンジ付き膝人工関節において、
大腿骨に連結されるように構成された大腿骨コンポーネントであって、前記大腿骨コンポーネントは本体を含み、前記本体は、前記本体の内部に形成された細長スロットを有する、大腿骨コンポーネントと、
脛骨に連結されるように構成され、かつキャビティを画定する、脛骨コンポーネントと、
前記大腿骨コンポーネントと前記脛骨コンポーネントとの間に配置された、ベアリングコンポーネントと、
ヒンジ組立体であって、
（ｉ）前記脛骨コンポーネントの前記キャビティ内に受け入れられるように構成された、ピストン、ならびに、
（ｉｉ）前記ピストン中に形成されたボアおよび前記大腿骨コンポーネントの前記細長スロットを通して受け入れられる、ヒンジピン、
を含む、ヒンジ組立体と、
を含む、ヒンジ付き膝人工関節。
（２）  実施態様１に記載のヒンジ付き膝人工関節において、
前記ベアリングコンポーネントは、孔を含み、
前記ピストンは、前記ベアリングコンポーネントの前記孔を通して受け入れられる、ヒンジ付き膝人工関節。
（３）  実施態様１に記載のヒンジ付き膝人工関節において、
前記大腿骨コンポーネントは、前記細長スロットを含む第１の側壁、および前記第１の側壁から空間を空けて配置され、かつ第２の細長スロットを含む第２の側壁を含み、
前記ヒンジピンは、前記第１の細長スロットおよび前記第２の細長スロットを通して受け入れられる、ヒンジ付き膝人工関節。
（４）  実施態様３に記載のヒンジ付き膝人工関節において、
前記ピストンは、ヘッド、および前記ヘッドに連結されたシャフトを含み、前記ピストンのボアは、前記ピストンの前記ヘッドを通して形成され、
前記ピストンの前記ヘッドは、前記大腿骨コンポーネントの前記第１の側壁と前記第２の側壁との間に配置される、ヒンジ付き膝人工関節。
（５）  実施態様１に記載のヒンジ付き膝人工関節において、
前記ヒンジピンは、金属から作製され、
前記大腿骨コンポーネントは、金属から作製され、
前記ピストンは、金属から作製され、
前記ベアリングコンポーネントは、ポリマーから作製される、ヒンジ付き膝人工関節。
（６）  実施態様５に記載のヒンジ付き膝人工関節において、
前記ヒンジ組立体は、ポリマーベアリングをさらに含み、
前記ポリマーベアリングは、前記ピンに連結され、かつ、前記ピンと、前記スロットを定める前記大腿骨コンポーネントの一部分との間に配置される、ヒンジ付き膝人工関節。
（７）  実施態様１に記載のヒンジ付き膝人工関節において、
前記ヒンジ組立体は、スロットカバーをさらに含み、
前記スロットカバーは、前記大腿骨コンポーネントに連結され、前記細長スロットを被覆するように構成される、ヒンジ付き膝人工関節。
（８）  実施態様１に記載のヒンジ付き膝人工関節において、
前記細長スロットは、概して直線状である、ヒンジ付き膝人工関節。
（９）  実施態様１に記載のヒンジ付き膝人工関節において、
前記細長スロットは、前方端部、および前記前方端部から上側に配置された後方端部を含む、ヒンジ付き膝人工関節。
【００６７】
（１０）  ヒンジ付き膝人工関節において、
大腿骨に連結されるように構成された大腿骨コンポーネントであって、前記大腿骨コンポーネントの内部に形成された細長スロットを含む、大腿骨コンポーネントと、
脛骨に連結されるように構成された、脛骨コンポーネントと、
前記大腿骨コンポーネントと前記脛骨コンポーネントとの間に配置された、ベアリングコンポーネントと、
前記大腿骨コンポーネントの前記細長スロットを通して受け入れられるヒンジピンを含む、ヒンジ組立体と、
を含む、ヒンジ付き膝人工関節。
（１１）  実施態様１０に記載のヒンジ付き膝人工関節において、
前記細長スロットは、曲線状である、ヒンジ付き膝人工関節。
（１２）  実施態様１１に記載のヒンジ付き膝人工関節において、
前記細長スロットの曲率は、前記大腿骨コンポーネントの顆状部材の曲率と同一である、ヒンジ付き膝人工関節。
（１３）  実施態様１０に記載のヒンジ付き膝人工関節において、
前記細長スロットは、直線状である、ヒンジ付き膝人工関節。
（１４）  実施態様１０に記載のヒンジ付き膝人工関節において、
前記ヒンジ組立体は、ピストンであって、前記ピストンの内部にボアが形成された、ピストンをさらに含み、
前記ヒンジピンは、前記ボアを通して受け入れられる、ヒンジ付き膝人工関節。
（１５）  実施態様１４に記載のヒンジ付き膝人工関節において、
前記ピストンは、
ヘッドであって、前記ヘッドの内部に形成された前記ボアを有する、ヘッドと、
ステムであって、前記ヘッドに連結され、かつ、前記脛骨コンポーネントの細長キャビティ内に受け入れられる、ステムと、
を含む、ヒンジ付き膝人工関節。
（１６）  実施態様１５に記載のヒンジ付き膝人工関節において、
前記ベアリングコンポーネントは、前記ベアリングコンポーネントの内部を貫通して形成された孔を含み、
前記ピストンは、前記孔を通して受け入れられる、ヒンジ付き膝人工関節。
（１７）  実施態様１０に記載のヒンジ付き膝人工関節において、
前記ベアリングコンポーネントは、前記ベアリングの内側ベアリング表面と外側ベアリング表面との間に配置されたとげ状突起を含む、ヒンジ付き膝人工関節。
（１８）  実施態様１７に記載のヒンジ付き膝人工関節において、
前記ベアリングコンポーネントの前記とげ状突起は、前記とげ状突起の内部を貫通して形成されたボアを含み、
前記ヒンジ組立体のヒンジピンは、前記ボアを通して受け入れられる、ヒンジ付き膝人工関節。
（１９）  実施態様１７に記載のヒンジ付き膝人工関節において、
前記大腿骨コンポーネントは、前記細長スロットを定めるように形成された第１の側壁、および第２の細長スロットを定めるように形成された第２の側壁を含み、
前記ベアリングコンポーネントの前記とげ状突起は、前記大腿骨コンポーネントの前記第１の側壁と前記第２の側壁との間に配置される、ヒンジ付き膝人工関節。
（２０）  実施態様１０に記載のヒンジ付き膝人工関節において、
前記大腿骨コンポーネント、および前記ベアリングコンポーネントは、前記脛骨コンポーネントのステムを通る軸を中心として、前記脛骨コンポーネントに対して共に回転するように、構成される、ヒンジ付き膝人工関節。
【００６８】
（２１）  第１の骨と第２の骨との間の関節接合に対応するヒンジ付き人工関節において、
前記第１の骨に取り付けられるように構成された第１のコンポーネントであって、前記第１のコンポーネントは、本体、および前記本体中に形成された細長スロットを有する、第１のコンポーネントと、
前記第２の骨に取り付けられるように構成された、第２のコンポーネントと、
前記第１のコンポーネントと前記第２のコンポーネントとの間に配置された、ベアリングコンポーネントと、
前記第１のコンポーネントの前記スロット内に受け入れられるヒンジピンを含む、ヒンジ組立体と、
を含む、ヒンジ付き人工関節。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】図１は、ヒンジ付き膝人工関節の分解斜視図である。
【図２】図２は、図１のヒンジ付き膝人工関節の部分断面側面図であり、ヒンジ付き膝人工関節の大腿骨コンポーネントの動きを透視図で示す。
【図３】図３は、別のヒンジ付き膝人工関節の部分断面側面図である。
【図４】図４は、さらに別のヒンジ付き膝人工関節の分解斜視図である。
【図５】図５は、図４のヒンジ付き人工関節の部分断面側面図である。
【図６】図６は、別のヒンジ付き膝人工関節の分解斜視図である。
【図７】図７は、図４および図５のヒンジ付き膝人工関節の上断面図であり、このヒンジ付き膝人工関節は、ヒンジ付き膝人工関節の大腿骨コンポーネントおよびベアリングコンポーネントを相互に連結させるヒンジピン組立体を含む。
【図８】図８は、別のヒンジ付き膝人工関節の上断面図であり、このヒンジ付き膝人工関節は、別のヒンジピン組立体を含む。
【図９】図９は、大腿骨コンポーネントの線図であり、この大腿骨コンポーネントは、大腿骨コンポーネントの側壁内に形成されたスロットを有し、この大腿骨コンポーネントの側壁は、大腿骨コンポーネントの外側顆表面の曲率に追随する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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