(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも人工関節ステムの一部を受容して囲むために、中空の内部と、その一端が塞がった下端部と、他端が開いた上端部を有し、セメントから構成された中空体と、
前記中空の内部表面に塗布された、高い耐摩耗性を有するプラスチック層とを含み、
前記中空体は、
その外表面に横方向に歯状に形成され、前記歯状が骨体腔に挿入される長さ方向に沿って延長されて形成されたセメント排出経路を有し、前記セメント排出経路は前記中空体が骨体腔に形成された穴にセメントが注がれた状態でその穴中に長さ方向に挿入されれば、前記注がれたセメントの残る量が外部へ排出されるようにし、前記中空体と前記注がれたセメントとが固く結合されるようにすることを特徴とするセメント使用の人工関節ステム用セメントジャケット。
【請求項２】
前記セメントジャケットの内部表面が鉄線または繊維によって強化されたことを特徴とする請求項１に記載のセメント使用の人工関節ステム用セメントジャケット。
【請求項３】
前記歯状は前記中空体の外表面から突出されないように形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のセメント使用の人工関節ステム用セメントジャケット。
【請求項４】
人体の骨体腔の一部分をリーミングして形成される穴中に挿入されることができるように、頭部、頚部及びステムが一体に形成されている人工関節において、
前記ステムの少なくとも一部分を覆うことができ、前記ステムがその長さ方向に沿ってスライディングできるように結合するセメントジャケットを含み、
前記セメントジャケットは、
前記ステムを囲む中空の内部と、一端が塞がった下端部と、他端が開いた上端部とを有し、セメントから構成された中空体と、
前記中空の内部表面に塗布された、高い耐摩耗性を有するプラスチック層とを含み、
前記中空体は、
その外表面に横方向に歯状に形成され、前記歯状が骨体腔に挿入される長さ方向に沿って延長されて形成されたセメント排出経路を有し、前記セメント排出経路は前記中空体が骨体腔に形成された穴にセメントが注がれた状態でその穴中に長さ方向に挿入されれば、前記注がれたセメントの残る量が外部へ排出されるようにし、前記中空体と前記注がれたシメントとが固く結合されるようにすることを特徴とするセメント使用の人工関節ステム用セメントジャケットを備えた人工関節。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はセメント使用の人工関節ステム用セメントジャケットに関し、特に、人工関節のステムが骨に対してスライディングされることができるように、ステムの表面を被覆すると共に、骨に対しては固定されるように構成されたセメント使用の人工関節ステム用セメントジャケットに関するものである。
また、本発明は上記のように構成されたセメント使用の人工関節ステム用セメントジャケットでステムの少なくとも一部が覆われた人工関節に関するものでもある。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、例えば、人工股関節は髀（寛骨）臼（ａｃｅｔａｂｕｌｕｍ）部分と大腿骨（ｆｅｍｕｒ）部分とに区分されており、大腿骨及び髀臼部分はそれぞれ金属、セラミック、或はプラスチック材質である。
【０００３】
そして、人体の大腿骨は皮質骨の内部に軟らかい性質を有する骨髄から形成されている。従って、人工関節を人体内に挿入施術しようとする場合、骨体腔をリーミング（ｒｅａｍｉｎｇ）して人工関節のステム（ｓｔｅｍ）を挿入した後、セメント、或は機械的なタイト結合（ｔｉｇｈｔ  ｆｉｔ：セメント非使用）によって固着させている。
セメントを使用する場合に、人工関節のステムを人体の大腿骨に固定させるのに用いられるセメントは化学的結合力または接着力はないが、物理的、機械的な結合力はある。
【０００４】
上述したような方法で施術される人工関節に対する技術は、本出願人が出願して権利を獲得した大韓民国特許公告第８５−１８１４号（発明の名称：捩じれ防止の人工股関節）に記述されている。
図１を参照して、その記述内容を簡単に述べれば次の通りである。
【０００５】
人工関節１は上部から頭部２、頸部３、衿４及びステム５が一体に形成されている。ここで、衿４の先端部は大腿骨の皮質骨の内側上端に密着されるように湾曲されており、ステム５は、その上部断面を円形断面に近い楕円形断面にして下部へ行くにつれて円形断面をなすように構成されている。このように、ステム５を形成するのは、関節の垂直上部から加えられる圧縮力とヘッドから関節のステムに垂直方向に加えられる横力によって生じようとする捻れを防止するためである。
【０００６】
そして、このようなステム５の上部外側面には手術後、任意の方向に回転トルクが発生したときにも、関節が大腿骨内において回転することを防止できるように、適当な厚さの羽根７が長さ方向に突設されており、この羽根７の中央には固定孔８が形成されている。
【０００７】
また、羽根７の内側には多数の鉄線用孔（溝）がステム５の長さ方向に適当な間隔をおいてそれぞれ形成されており、このような鉄線用孔には鎖型鉄線９が巻かれている。このように鎖型鉄線９が巻かれた部分を含んだステム５の表面には、セメント６が適当な厚さでコーティング処理されている。このようにセメント６を予めコーティング処理することは、手術時に使用されるセメントとの接合を容易にし、セメントの使用を減らして養生時に発生する熱量を減らすためである。
【０００８】
このように構成された人工関節を人体の腸骨内に挿入するためには、まず、人工関節１のステム５が挿入され得るように骨体腔にリーミングが行われ、ここにセメントを適当量注入する。そうした後、セメントが注入された部位にステム５を挿入すると、ステム５の表面に予めコーティングされたセメント層６と接合されて、ステム５が大腿骨の内部に一体に堅固に固着される。
【０００９】
上述したように人体に施術された人工関節を使用しているうちに、剪断荷重によって、人工関節のステム固定用に使用されているセメント層が大腿骨から分離されると、大腿骨とステムとの間に間隙が形成される。
【００１０】
そして、従来の技術の人工関節のステムには、手術時または製作時にセメント層が付加されており、ステムの頭部に作用する垂直力が大腿骨−ステムの境界面に剪断力として作用して大腿骨に繊維性組織膜（ｆｉｂｒｏｕｓ  ｔｉｓｓｕｅ  ｍｅｍｂｒａｎｅ）を形成することにより、有効ジョイント空間（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ  ｊｏｉｎｔ  ｓｐａｃｅ）を作る。また同時に、髀臼カップと骨頭（ｆｅｍｏｒａｌ  ｈｅａｄ）との間のスライディング（摺動）作用によって発生された磨耗粒子が、骨とステムとの間に形成された間隙、または前記有効ジョイント空間に浸透されて骨融解（ｏｓｔｅｏｌｙｓｉｓ）を促進させる短所がある。
【００１１】
また、従来技術の人工関節では、垂直力のほとんどが下方から伝達され、応力遮断現象（ｓｔｒｅｓｓ  ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ）により、大腿骨の上方では応力が少なくかかって大腿骨の上方部分が弱化される短所がある。
【００１２】
そして、手術時に形成された、例えば、エキセター（Ｅｘｅｔｅｒ）ステムのようなセメント使用インプラント用セメント層は、機械的性質が非常に脆弱であって（引張強度が半分以下）破損の恐れがある。また、このようなエキセターステムは手術時にセメント層を形成するため、セメント層の均一な厚さを確保することができず、ステムと骨体腔とが互いに接触する恐れがあって危なく、プラスチックカップから大腿部骨−セメントインターフェイスに磨耗粒子を通過させ、その地点で骨融解を起こしてステムが鉛直荷重により沈下する時、端部に破損が生じる恐れがある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述したような従来の技術の問題点を解決するためになされたものであって、人工関節のステムが骨に対してスライディングされ得るように、ステムの表面を被覆すると共に、骨体腔（例えば、大腿部の体腔）の内側には固定されれるように構成することにより、人工関節の寿命に否定的な剪断応力を大きく減少させ、応力遮断現象を大幅緩和するようにし、骨とステムとの間隙形成を抑制することにより、磨耗粒子の浸透による骨融解を最少化する、セメント使用の人工関節ステム用セメントジャケットを提供することに、その目的がある。
また本発明は、上記のように構成されたセメント使用の人工関節ステム用セメントジャケットでステムが覆われた人工関節を提供することに、他の目的がある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するための本発明によれば、人体の大腿骨の端部に形成された穴の中に、長さ方向に挿入された人工関節ステムの少なくとも一部分を覆うことができるように構成されたセメント使用の人工関節ステム用セメントジャケットが提供される。
【００１５】
また、本発明によると、前記ジャケットはセメントから製造される。
【００１６】
さらに、本発明によると、前記セメントから製造されたジャケットの内面には磨耗抵抗の優れた合成樹脂層が形成されている。
【００１７】
さらにまた、本発明によると、前記ジャケットの表面には、手術時に使用されることができるように、骨体腔に予め注入されたセメントが前記ジャケットの新たなセメントマントルの固着を強化する場合のみならず、前記挿入時に、その余剰分が上部へ容易に排出されることができるように、前記ジャケットの長さ方向に沿って排出経路が形成されている。
【００１８】
また、上記のような目的を達成するための本発明によると、人体の骨（大腿骨）の一部分をリーミングして形成した穴中に挿入されることができるように、頭部、頸部及びステムが一体に形成されている人工関節において、前記ステムの少なくとも一部分を覆うことができ、前記ステムがその長さ方向に沿ってスライディング（摺動）できるように結合するセメントジャケットを含み、前記セメントジャケットは、前記ステムを囲む中空の内部と、一端が塞がった下端部と、他端が開いた上端部とを有し、セメントから構成された中空体と、前記中空の内部表面に塗布された、高い耐摩耗性を有するプラスチック層とを含み、前記中空体はその外表面に横方向に歯状に形成され、前記歯状が骨体腔に挿入される長さ方向に沿って延長されてセメント排出経路を形成し、前記排出経路は前記中空体が骨体腔に形成された穴にセメントが注がれた状態でその穴中に長さ方向に挿入されれば、前記注がれたセメントの残る量が外部へ排出されるようにし、前記中空体と前記注がれたシメントとが固く結合されるようにすることを特徴とする、セメント使用の人工関節ステム用セメントジャケットを備えた人工関節が提供される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明による人工関節ステム用ジャケット及びこれを備えた人工関節の良好な実施例を、添付した図面を参照して詳細に説明する。
図２は本発明の一実施例によるセメント（ｃｅｍｅｎｔ）使用の人工関節ステム用セメントジャケットの構成要素などを説明するための斜視図であり、図３は図２に示された人工関節ステム用ジャケットのＡ−Ａ線断面図であり、図４は図２に示された人工関節ステム用ジャケットのＢ−Ｂ線断面図である。そして、図５は図２に示されたジャケットに人工関節ステムが挿入されている状態を示した側面図であり、図６は図５に示された人工関節を人体の骨（例えば、大腿骨）内に挿入した状態を示した断面図である。
【００２０】
図２乃至図４に示すように、本発明のセメント使用の人工関節ステム用セメントジャケット１０は、人工関節ステムを挿入する場合、望ましくは、ジャケットとステムとの間を密着、固定してステムを囲んでいる形態、即ち、袋状形態として形成されている。これにより、上記ジャケット１０内のステムの横方向の動きは極力防止される反面、ステムの小さな垂直方向の動きは許容されることになる。
【００２１】
またジャケット１０は、ステムを挿入した場合に、ステムの下端部がジャケット１０の下端部に触れず、ステムの下端部とジャケット１０の下端部との間に所定の空間が形成されるように、ステムの長さ方向の長さより少し長く構成されている。このように所定の空間を形成するように構成するのは、ステムが下方へ沈下する時に、ジャケット１０が破損されるのを予防するためである。
【００２２】
ジャケット１０は、手術時に人工関節ステムを骨に固定する時に使用されるのと同じ、または同種のセメントから通常は製作されるが、ステムと当接する内表面には、ステムが上下にスライディングすることによる磨耗を最少化するように、超高分子量ポリエチレンまたはこれと類似した合成樹脂層１２を形成する。即ち、ジャケット１０の外部（表面）はセメント層１１が形成されるようにセメントを使用し、内部（表面）は合成樹脂層１２が形成されるように合成樹脂を使用して製作する。しかも、セメントジャケット１０の内部は鉄線、または繊維により強化されることができる。この時、ジャケットを構成するセメント層１１と合成樹脂層１２との厚さは必要に応じて調節することができる。
【００２３】
また、ジャケット１０の表面には、ステムを挿入されたジャケット１０が人体の骨体腔に挿入されることにより、骨体腔内に予め注入されていたセメントの剰余分がジャケット１０の表面に沿って上部へ排出され得るような排出経路１３が形成されている。このような排出経路１３は歯形（Ｕ字またはＶ字状など）の溝形態であることができ、ジャケット１０の長さ方向に沿って形成されている。この実施例では、排出経路１３は複数個（図２では、３個）の歯形の溝が１セットをなし、所定の間隔をおいて、ジャケット１０の全表面に４セットの歯形溝が形成されている。このような排出経路１３はジャケット１０の全表面に形成されることもでき、４個以上、またはそれ以下のセット数の溝を形成して使用することもできる。このように排出経路１３を形成する場合、ジャケット１０の露出表面は相対的に大きくなる。
【００２４】
このようにジャケット１０の表面に排出経路１３を形成することにより、手術時に使用されるセメント糊１４の剰余分の排出を容易とするだけでなく、手術時に形成されるセメンマントルとジャケットとの間の、より一層強化された連結力（接合力）を確実にする。
【００２５】
以下では、上述したように構成された本発明のジャケット１０を使用して、人工関節を人体に挿入する過程を説明する。
図５に示すように、まず、本発明のジャケット１０に、その表面に滑らかなセメント層が形成された従来の人工関節２０のステム２１を挿入する。そうすると、ステム２１の下端部とジャケット１０の下端部との間には所定の空間が形成され、ステム２１はジャケット１０を基準として、これに対して下方にスライディングできるようになる。
【００２６】
手術時には、このようにステム２１の周りにジャケット１０が装着された人工関節２０を人体の骨体腔に挿入する。そのために、図６に図示されたように、まず、人工関節２０のステム２１が装填されたジャケット１０が挿入され得るように、骨１５内の骨体腔を拡大させて穴を形成し、そこに、骨に固着させるためのセメント糊１４を適当量（望ましくは、多少余分に）注入する。そうした後、骨体腔の前記穴内にジャケット１０を挿入すると、ジャケット１０の表面に形成された排出経路１３に沿って、余剰分のセメント糊１４が排出されながら接合されて、ステム２１が骨体腔の内部の適切な位置及び方向に一体に堅固に固着される。即ち、骨１５とセメントジャケット１０とはかなり堅固に結合され、ステム２１はジャケット１０に対して、その内部で上下にスライディングできるようになる。
【００２７】
上述した本発明のジャケットは、あらゆる種類の人工関節（股関節、膝関節、肩関節など）に使用されることができる。
【００２８】
【発明の効果】
上述したように、本発明のセメント使用の人工関節ステム用セメントジャケットを備えた人工関節を使用する場合には、骨とジャケットとの間には主に圧縮力が作用するようになり、繊維組織膜の形成を最少に抑制して骨を活性化させる（固くする）。また、骨とジャケットとの境界面での、骨に有害な剪断応力を大幅に減少させ、これを骨に有益な圧縮力に変換させると共に、このような強化された圧縮力によって骨とセメントマントルとの間の間隙の生成を抑制し、磨耗粒子の浸透による骨融解を最少化する。
また、セメント−骨の界面での剪断応力は、その界面で微細な動きを生じ、結局、軟らかい組織骨髄を発育させることが知られており、ステムの固定には有害である。
【００２９】
本発明のジャケットは上述したように、有益な圧縮応力を増加させることにより、骨−セメントの界面に作用する、このような類の望ましくない剪断応力を確実に減らすことができるものである。
【００３０】
また、本発明の人工関節ステム用ジャケットを備えた人工関節を使用する場合には、垂直力が骨たが応力（張応力：ｈｏｏｐ  ｓｔｒｅｓｓ）に変換されるので、大腿骨の上端部でも生理学的に大腿骨の活性化（Ｗｏｌｆｅ’ｓ  ｌａｗ）を起こすのに十分な張力を引き起こして応力遮断現象を大幅緩和できる。
【００３１】
さらに、本発明のジャケットはその内面に磨耗に強いポリエチレン層をコーティングすることにより、ステムとの相互スライディング運動による磨耗粒子の発生を最少化することができる。
【００３２】
さらにまた、本発明のジャケットは強度に優れており、厚さが均一なセメント層を確保することにより、大腿骨とステムとの直接的な接触を防止し、ステムが鉛直荷重によって沈下する時でも、上記ジャケットの端部とステムの先端部との間に空間を確保することにより、ジャケットの破断を防止する効果がある。
【００３３】
以上では、本発明のセメント使用の人工関節ステム用セメントジャケット及びこれを備えた人工関節に対する技術思想を、添付図面を参照して叙述したが、これは本発明の一番望ましい実施例を例示的に説明したものであり、本発明を限定するものではない。
【００３４】
また、この技術分野の通常の知識を持つ者であれば誰でも、本発明の技術思想の範疇を逸脱しない範囲内で多様な変形及び模倣が可能なことは明白な事実である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の技術による人工関節の構成要素などを説明するための斜視図。
【図２】本発明の一実施例によるセメント使用の人工関節ステム用セメントジャケットの構成要素などを説明するための斜視図。
【図３】図２に示されたセメント使用の人工関節ステム用セメントジャケットのＡ−Ａ線断面図。
【図４】図２に示されたセメント使用の人工関節ステム用セメントジャケットのＢ−Ｂ線断面図。
【図５】図２に示されたジャケットに、セメント使用の人工関節ステムが装填されている状態を示した図面。
【図６】図４に示されたセメント使用の人工関節を人体の骨（例えば、大腿骨）に挿入した状態を示した断面図。
【符号の説明】
１０  セメントジャケット
１１  セメント層
１２  合成樹脂層
１３  排出経路
１４  セメント糊
１５  骨
２０  人工関節
２１  ステム
【図１】
0003553023.tif 000002
【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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