(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
足関節に置換される人工足関節であり、この人工足関節が、前後方向に曲率を有し、かつ中央が凹んだ凹面溝をしている円柱部を上面に設けて距骨に装着される距骨コンポーネントと、円柱部上に前後方向に摺動可能に載り、上面は中心を最深点とする比較的大きな曲率半径を有する凹面形に形成された中間コンポーネントと、中間コンポーネントの上面の上に前後及び左右方向に摺動可能に載り、脛骨に装着される脛骨コンポーネントとからなることを特徴とする人工足関節。
【請求項２】
中間コンポーネントに対する脛骨コンポーネントの前後移動が左右移動を僅かに許容するガイド機構によって導かれるとともに、このガイド機構に一定範囲以上の前後移動を規制するストッパ機構が設けられている請求項１の人工足関節。
【請求項３】
脛骨コンポートが中間コンポーネントに対して平面回動が許容されるものである請求項１又は２の人工足関節。
【請求項４】
距骨コンポーネントの円柱部の平面形状が前広後狭の台形をしている請求項１〜３いずれかの人工足関節。
【請求項５】
距骨コンポーネント及び脛骨コンポーネントが生体適合性の金属又はセラミックで構成され、中間コンポーネントが超高分子量ポリエチレンで構成される請求項１〜４いずれかの人工足関節。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人工足関節に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
足関節がリウマチや変形性関節症等で高度に損傷を受けると、他の関節と同様に人工足関節で置換することが行われている。しかし、足関節は、体重のほとんどがかかる荷重関節であり、加えて、高荷重下での転がりと滑りの両方が求められることから、その機能には特有のものが要求される。
【０００３】
現在、用いられている人工足関節には次のようなものがある。その一は、特公昭６０−４３１３６号公報に示されるところの、前後方向に曲率を有する円柱部を設けて距骨に装着される距骨コンポーネントと、円柱部上に前後方向に摺動可能に載るとともに、自身も左右方向に並行移動できて脛骨に装着される脛骨コンポーネントとからなるシリンドリカルタイプと称されるものである。足関節も、距骨と脛骨とは前後及び左右方向に屈曲伸展ができなければならないから、それぞれでこの動きを分担させたものである。しかし、左右方向への安易な可動はずれを生じて脱臼を起こすおそれがある。
【０００４】
このため、実公昭６２−３２０２１号公報には、この左右方向の移動を規制し、前後方向の摺動運動のみにしたコニカルタイプと称するものが提案されている。しかし、これでは動きが拘束され過ぎてしまい、置換後の軽度の外傷等、僅かな外力が加わっても、緩みが生ずることが危惧される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前後移動も無制限に許容されては脱臼を起こしてしまうが、上記した先行例では、これを規制する効果的な手段が施されていない。加えて、足関節に要求される機能は、以上の前後及び左右方向の屈曲伸展に加えて距骨が脛骨の骨軸の回りを旋回できる、回旋も必要である。しかし、以上の先行例のもので回旋させようとすれば、相対するコンポーネントの摺接面が浮き上がることになり、大きな抵抗が生じて事実上できない。
【０００６】
更に、足関節も他の人工関節と同様に手術手技が容易なことも条件である。手術前には細心の注意をはらって適切な切除域や術法を設定するが、実際の場では違ってくることがあり、必ずしも最適にセットできないことがある。又、手術後に生体になじんで最初のセットと違ってくることもある。特に、距骨コンポーネントが距骨の皮質骨からずれて海綿骨の中に落ち込む、沈み込みは深刻な問題である。このようになると、十分な機能が発揮できず、甚だしいときには再手術が必要になったりする。本発明は、上記した欠点を解消したものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以上の課題の下、本発明は、足関節に置換される人工足関節であり、この人工足関節が、前後方向に曲率を有し、かつ中央が凹んだ凹面溝をしている円柱部を上面に設けて距骨に装着される距骨コンポーネントと、円柱部上に前後方向に摺動可能に載り、上面は中心を最深点とする比較的大きな曲率半径を有する凹面形に形成された中間コンポーネントと、中間コンポーネントの上面の上に前後及び左右方向に摺動可能に載り、脛骨に装着される脛骨コンポーネントとからなることを特徴とする人工足関節を提供したものである。
【０００８】
本発明の人工足関節に必要にして十分な構成は、距骨コンポーネントに対して前後移動が許容される中間コンポーネントと、中間コンポーネントに対して前後及び僅かな左右移動が許容される脛骨コンポーネントとである。即ち、従来の人工足関節が２コンポーネントで構成されていたのに対して本発明のそれは３コンポーネントで構成される点に最大の特徴がある。このような３コンポーネントで構成すると、手術の際に最適なセットができなかったことや手術後のなじみによる最初のセットからのずれを三者、特に中間コンポーネントが吸収できる利点がある。
【０００９】
この場合において、中間コンポーネントに対する脛骨コンポーネントの前後移動が左右移動を僅かに許容するガイド機構によって導かれるとともに、このガイド機構に一定範囲以上の前後移動を規制するストッパ機構を設けておけば、前後及び左右移動の無制限な移動が規制され、脱臼を防ぐ。更に、距骨コンポーネントを構成する円柱部の平面形状が前広後狭の台形をしているとすれば、距骨の切除形状に沿ったものとなり、全周が万遍なく皮質骨の上に載って沈み込みを防止できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明に係る人工足関節を装着した状態の側面断面図、図２は背面断面図、図３は図２のＡーＡ断面図、図４はこの人工足関節を構成する距骨コンポーネントの斜視図、図５は平面図、図６は中間コンポーネントの斜視図、図７は脛骨コンポーネントの斜視図であるが、足の骨は、距骨１の上に脛骨２が存在し、両者の接合面が関節を形成している。本発明の人工足関節では、距骨１の上に距骨コンポーネント３が装着され、その上に中間コンポーネント４を挟んで脛骨コンポーネント５が脛骨２に装着され、これら三者で関節部を構成することになる。
【００１１】
このうち、距骨コンポーネント３は、距骨１に装着した際に前後方向に向く曲率を有する円柱部６と、円柱部６の下面に突出するステム７とからなる。このステム７は、距骨１に装着される際に髄腔内に挿入されて固定の強化を図るためのものである。この場合において、円柱部６は、正面視では中央が凹んだ凹面形をしており、平面視では前広後狭の台形をしている。凹面形にするのは、この上に載る中間コンポーネント４が左右にずれないためであり、台形にするのは、装着する際に距骨１の近位端を平坦に整形するが、その整形形状に合わせて円柱部６が距骨１の周縁の皮質骨１ａ全体に載るようにするためである。
【００１２】
中間コンポーネント４は、底面が円柱部６の曲率に沿う曲率を有している全体的には平板体８をしており、本例の場合、上面は中心を最深点とする比較的大きな曲率半径を有する凹面形に形成され、左右両側面には溝９が形成されたものである。この中間コンポーネント４を距骨コンポーネント３の上に載せると、中間コンポーネント４は距骨コンポーネント３に対してその曲率に沿って前後に回動できるものとなる。尚、左右両側面の溝９は後述するストッパ機構に必要なものであり、本例では、前後端が底が浅いものとなっている。上面の凹面形はこの上に載る脛骨コンポーネント５の前後左右の摺動と回旋を可能にするとともに、この際に最深点へ復帰を助けるセルフセンタリング機能を発揮させるためである。尚、中間コンポーネント４の上面と脛骨コンポーネント５の底面の凹凸は前記と逆であっても、セルフセンタリング機能は発揮するし、たとえフラットであっても、荷重がかかることから、セルフセンタリング機能は発生する。
【００１３】
脛骨コンポーネント５は、底面が中間コンポーネント４の上面に載る概ね平板体１０をしており、上面にステム１１が突設されたものである。そして、左右両側面には中間コンポーネント４の溝９に突入する突起部１２が形成されている。この場合の突起部１２は、前後端を欠落させて中央部分に形成されており、内側方向への出っ張りの先端は溝９の底までは達しておらず（一定の隙間を有する）、かつ、前後端の浅底部分よりは深くなっている（図３）。又、突起部１２の厚みは溝９の幅よりはかなり狭く設定されているし、突起部１２の付け根の縦壁部分は中間コンポーネント４の左右幅よりは広く設定されている（一定の隙間を有する）。
【００１４】
これにより、脛骨コンポーネント５が中間コンポーネント４上を前後移動するときには、突起部１２と溝９とがガイド機構を構成し、左右にブレることなく移動する。尚、脛骨コンポーネント５と中間コンポーネント４の摺接面が中央部を最深点とする凹凸面に形成されていると、脛骨コンポーネント５が移動する際には突起部１２も上動することになるが、これは、突起部１２の厚みが溝９の幅よりかなり狭く設定されていることで対応できる。
【００１５】
更に、突起部１２と溝９の浅底部分とはストッパ機構を構成することになり、脛骨コンポーネント５が中間コンポーネント４上を前後方向に移動しても、脱臼しない一定の範囲でその動きが規制されるようになっている。尚、こうすると、突起部１２が溝９に挿入できないことになるが、脛骨コンポーネント５と中間コンポーネント４の一方又は双方を弾性変形が可能な素材で構成しておけば、ある程度強力に押し込むことでこれが可能になる（所謂、スナップイン）。又、上記した突起部１２と溝９との関係にしておくことで、脛骨コンポーネント５は中間コンポーネント４に対して左右方向への僅かな摺動及び回旋を可能にする。この場合においても、突起部１２の付け根の縦壁部分が中間コンポーネント４の左右端面に当たるとそれ以上の移動が規制され、突起部１０の先端が溝９の底に当たるとそれ以上の回旋が規制されて、脱臼が防がれる。
【００１６】
以上の人工足関節は、手術によって距骨１と脛骨２とに装着される。まず、距骨コンポーネント３の装着は、距骨１の近位端を切除して平坦に整形し、その上に円柱部６を据えてステム７を髄腔内に挿入する（必要なら骨セメント等も使用する）。このとき、円柱部６の平面形状は、整形した距骨１の平面形状に合わせて前広後狭にしてあるから、硬い皮質骨１ａの上に万遍なく載り、沈み込みが避けられる。
【００１７】
同様に脛骨２の遠位端も平坦に切除し、これに脛骨コンポーネント５の上面を当ててステム１１を髄腔内に挿入して固定する（骨セメント等を使用することがあるのは上記と同じ）。そして、中間コンポーネント４をこれに嵌め込み、その下面を距骨コンポーネント３の上面に沿わせれば装着は終了する。従って、距骨コンポーネント３及び脛骨コンポーネント５の装着時、この中間コンポーネント４の厚み分のスペースが空いており、装着が容易であると言える。この場合において、距骨１や脛骨２の切除代を３コンポーネントからなる人工足関節の厚みに応じて行い、生体関節と同じ高さに設定するのであるが、このときの最終的な高さ調整は、中間コンポーネント４の厚みで調整することになる。
【００１８】
以上により、距骨と脛骨との関節は人工足関節に置換される。足関節がこのような人工足関節に置換されると、距骨と脛骨とは前後方向への回動を主運動として若干の左右移動及び回旋も可能になり、生体足関節に近い動きができる。これらの動きは、三つのコンポーネントが自己判断してそれぞれが適切に動くことになるから、抵抗の少ない動きとなる。以上の動きを円滑に行うためには、距骨コンポーネントと脛骨コンポーネントは生体適合性のある金属又はセラミックといった素材が適し（本例ではＣｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金を採用）、中間コンポーネントはこれらと滑りの相性の良い超高分子量ポリエチレンが適する。
【００１９】
【発明の効果】
以上、本発明に係る人工足関節は、距骨に固定される距骨コンポーネントと、脛骨に固定される脛骨コンポーネントと、この両者の間に介在する中間コンポーネントとからなる３コンポーネントにしたものであるから、まず第一に、手術時に何らかの理由で最適にセットできなかったり、手術後に生体になじんで最初のセットとは違って来たような場合でも、このずれを３コンポーネント、特に中間コンポーネントが吸収し、不適合な状態にまで至らせない利点がある。第二には、前後回動に加えて左右動及び回旋も可能であるから、生体足関節に近い動きができるとともに、この動きを三者の協働ですることになるから、動きが円滑になり、靱帯や腱に過度の負担をかけない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例を示す人工足関節を装着した状態の側面断面図である。
【図２】本発明の一例を示す人工足関節を装着した状態の背面断面図である。
【図３】図２のＡーＡ断面図である。
【図４】本発明の一例を示す距骨コンポーネントの斜視図である。
【図５】本発明の一例を示す距骨コンポーネントの平面図である。
【図６】本発明の一例を示す中間コンポーネントの斜視図である。
【図７】本発明の一例を示す脛骨コンポーネントの斜視図である。
【符号の説明】
１    距骨
２    脛骨
３    距骨コンポーネント
４    中間コンポーネント
５    脛骨コンポーネント
【図１】
0003687897.tif 000002
【図２】
0003687897.tif 000003
【図３】
0003687897.tif 000004
【図４】
0003687897.tif 000005
【図５】
0003687897.tif 000006
【図６】
0003687897.tif 000007
【図７】
0003687897.tif 000008