(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
人工膝関節を設置するために膝を屈曲位にした状態で使用される屈曲位バランサー装置と、
膝が伸展位にあるときに使用される伸展位バランサー装置と、
トライアル装置と、を有し、
前記屈曲位バランサー装置は、
脛骨の近位端面に取付けられる脛骨取付け部と、
大腿骨の遠位端部に取付けられる大腿骨取付け部と、
前記大腿骨取付け部を前記脛骨取付け部に対して脛骨の近位端面と垂直な方向に移動させる移動機構と、を有し、前記移動機構は、前記大腿骨取付け部と前記脛骨取付け部の間を所定の距離に維持するロック機構を有し、
前記大腿骨取付け部は、前記移動機構に取付けられた孔あけガイド部と、大腿骨の後部顆骨を支持する顆骨支持部と、前記顆骨支持部を前記孔あけガイド部に対して回動させる回動機構と、を有し、
前記孔あけガイド部は、脛骨の近位端面に対して垂直であり且つ膝が屈曲位にあるときの大腿骨の遠位端面に対向する対向面と、骨切りジグの設置基準孔を大腿骨の遠位端面に形成するために前記対向面に設けられた貫通ガイド孔と、を有し、
前記顆骨支持部は、前記対向面に対して垂直であり且つ膝が屈曲位にあるときの大腿骨の後部顆骨に当接する顆骨当接平面を有し、前記対向面と垂直な回動軸線を中心に前記孔あけガイド部に対して回動可能であり、
前記回動機構は、前記ロック機構によって前記大腿骨取付け部と前記脛骨取付け部の間を所定の距離に維持した状態で操作可能であり、
前記伸展位バランサー装置は、脛骨の近位端面に取付けられる伸展位脛骨取付け部と、大腿骨の遠位端面に取付けられる伸展位大腿骨取付け部と、前記伸展位大腿骨取付け部を前記伸展位脛骨取付け部に対して脛骨の近位端面と垂直な方向に移動させる伸展位移動機構と、を有し、前記伸展位移動機構は、伸展位大腿骨取付け部と伸展位脛骨取付け部の間を所定の距離に維持する伸展位ロック機構を有し、
前記トライアル装置は、脛骨の近位端面に取付けられるトライアル脛骨取付け部と、大腿骨に取付けられた大腿骨コンポーネントを摺動可能に支持するベアリング部と、前記ベアリング部を前記脛骨取付け部に対して脛骨の近位端面と垂直な方向に移動させるトライアル移動機構と、を有し、前記トライアル移動機構は、ベアリング部とトライアル脛骨取付け部の間を所定の距離に維持するトライアルロック機構を有し、
前記伸展位バランサー装置の伸展位脛骨取付け部と、前記屈曲位バランサー装置の脛骨取付け部と、前記トライアル装置のトライアル脛骨取付け部とは、脛骨の近位端面の共通の基準位置に対して位置決めされることを特徴とする人工膝関節設置用のジグシステム。
【請求項２】
人工膝関節を設置するために膝を屈曲位にした状態で使用される屈曲位バランサー装置と、
膝が伸展位にあるときに使用される伸展位バランサー装置と、を有し、
前記屈曲位バランサー装置は、
脛骨の近位端面に取付けられる脛骨取付け部と、
大腿骨の遠位端部に取付けられる大腿骨取付け部と、
前記大腿骨取付け部を前記脛骨取付け部に対して脛骨の近位端面と垂直な方向に移動させる移動機構と、を有し、前記移動機構は、前記大腿骨取付け部と前記脛骨取付け部の間を所定の距離に維持するロック機構を有し、
前記大腿骨取付け部は、前記移動機構に取付けられた孔あけガイド部と、大腿骨の後部顆骨を支持する顆骨支持部と、前記顆骨支持部を前記孔あけガイド部に対して回動させる回動機構と、を有し、
前記孔あけガイド部は、脛骨の近位端面に対して垂直であり且つ膝が屈曲位にあるときの大腿骨の遠位端面に対向する対向面と、骨切りジグの設置基準孔を大腿骨の遠位端面に形成するために前記対向面に設けられた貫通ガイド孔と、を有し、
前記顆骨支持部は、前記対向面に対して垂直であり且つ膝が屈曲位にあるときの大腿骨の後部顆骨に当接する顆骨当接平面を有し、前記対向面と垂直な回動軸線を中心に前記孔あけガイド部に対して回動可能であり、
前記回動機構は、前記ロック機構によって前記大腿骨取付け部と前記脛骨取付け部の間を所定の距離に維持した状態で操作可能であり、
前記伸展位バランサー装置は、脛骨の近位端面に取付けられる伸展位脛骨取付け部と、大腿骨の遠位端面に取付けられる伸展位大腿骨取付け部と、前記伸展位大腿骨取付け部を前記伸展位脛骨取付け部に対して脛骨の近位端面と垂直な方向に移動させる伸展位移動機構と、を有し、前記伸展位移動機構は、伸展位大腿骨取付け部と伸展位脛骨取付け部の間を所定の距離に維持する伸展位ロック機構を有し、
前記伸展位バランサー装置の伸展位脛骨取付け部と、前記屈曲位バランサー装置の脛骨取付け部とは、脛骨の近位端面の共通の基準位置に対して位置決めされ、
前記移動機構は、前記脛骨取付け部よりも下方において脛骨に当接する補助支持部を有することを特徴とする人工膝関節設置用のジグシステム。
【請求項３】
人工膝関節を設置するために膝を屈曲位にした状態で使用される屈曲位バランサー装置と、
膝が伸展位にあるときに使用される伸展位バランサー装置と、を有し、
前記屈曲位バランサー装置は、
脛骨の近位端面に取付けられる脛骨取付け部と、
大腿骨の遠位端部に取付けられる大腿骨取付け部と、
前記大腿骨取付け部を前記脛骨取付け部に対して脛骨の近位端面と垂直な方向に移動させる移動機構と、を有し、前記移動機構は、前記大腿骨取付け部と前記脛骨取付け部の間を所定の距離に維持するロック機構を有し、
前記大腿骨取付け部は、前記移動機構に取付けられた孔あけガイド部と、大腿骨の後部顆骨を支持する顆骨支持部と、前記顆骨支持部を前記孔あけガイド部に対して回動させる回動機構と、を有し、
前記孔あけガイド部は、脛骨の近位端面に対して垂直であり且つ膝が屈曲位にあるときの大腿骨の遠位端面に対向する対向面と、骨切りジグの設置基準孔を大腿骨の遠位端面に形成するために前記対向面に設けられた貫通ガイド孔と、を有し、
前記顆骨支持部は、前記対向面に対して垂直であり且つ膝が屈曲位にあるときの大腿骨の後部顆骨に当接する顆骨当接平面を有し、前記対向面と垂直な回動軸線を中心に前記孔あけガイド部に対して回動可能であり、
前記回動機構は、前記ロック機構によって前記大腿骨取付け部と前記脛骨取付け部の間を所定の距離に維持した状態で操作可能であり、
前記伸展位バランサー装置は、脛骨の近位端面に取付けられる伸展位脛骨取付け部と、大腿骨の遠位端面に取付けられる伸展位大腿骨取付け部と、前記伸展位大腿骨取付け部を前記伸展位脛骨取付け部に対して脛骨の近位端面と垂直な方向に移動させる伸展位移動機構と、を有し、前記伸展位移動機構は、伸展位大腿骨取付け部と伸展位脛骨取付け部の間を所定の距離に維持する伸展位ロック機構を有し、
前記伸展位バランサー装置の伸展位脛骨取付け部と、前記屈曲位バランサー装置の脛骨取付け部とは、脛骨の近位端面の共通の基準位置に対して位置決めされ、
更に、人工膝関節の脛骨トレイを脛骨の近位端面に位置決めするための基準孔を形成するためのガイド孔を備えた脛骨テンプレートを有することを特徴とする人工膝関節設置用のジグシステム。
【請求項４】
前記屈曲位バランサー装置の脛骨取付け部、及び、前記伸展位バランサー装置の伸展位脛骨取付け部は、共通の脛骨取付け部によって構成され、
前記屈曲位バランサー装置の移動機構、及び、前記伸展位バランサー装置の伸展位移動機構は、共通の移動機構によって構成され、
前記屈曲位バランサー装置の大腿骨取付け部、及び、前記伸展位バランサー装置の伸展位大腿骨取付け部は、前記共通の移動機構に取外し可能に取付けられることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のジグシステム。
【請求項５】
前記屈曲位バランサー装置の脛骨取付け部、前記伸展位バランサー装置の伸展位脛骨取付け部、及び、前記トライアル装置のトライアル脛骨取付け部は、共通の脛骨取付け部によって構成され、
前記屈曲位バランサー装置の移動機構、前記伸展位バランサー装置の伸展位移動機構、及び、前記トライアル装置のトライアル移動機構は、共通の移動機構によって構成され、  前記屈曲位バランサー装置の大腿骨取付け部、前記伸展位バランサー装置の伸展位大腿骨取付け部、及び、前記トライアル装置のベアリング部は、前記共通の移動機構に取外し可能に取付けられることを特徴とする請求項１に記載のジグシステム。
【請求項６】
前記伸展位バランサー装置の伸展位大腿骨取付け部は、前記共通の移動機構に取外し可能に取付けられる共通のカップリング部分と、大腿骨と脛骨の間に配置される共通のアタッチメント部分と、前記カップリング部分と前記アタッチメント部分を連結する共通のアーム部分と、前記共通のアタッチメント部分に取付けられ且つ大腿骨の遠位端面に当接するスペーサと、を有し、
前記トライアル装置は、前記共通のカップリング部分と、前記共通のアタッチメント部分と、前記共通のアーム部分と、前記共通のアタッチメント部分に取付けられ且つ大腿骨コンポーネントを支持するベアリング要素と、を有することを特徴とする請求項５に記載のジグシステム。
【請求項７】
前記脛骨取付け部は、脛骨の近位端面の基準位置に位置決めされる位置決め部分と、前記位置決め部分から前記移動機構に向かって延びる支持アームを有し、
前記支持アームは、前記位置決め部分を脛骨の近位端面に位置決めしたときに、脛骨の左方又は右方にずらされて配置されることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のジグシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工膝関節設置用のジグ及びジグシステムに関し、詳細には、膝が屈曲位にあるときに使用される人工膝関節設置用の屈曲位バランサー装置、及びそれを含むジグシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
膝の軟骨がすり切れることにより変形性関節症又は慢性リウマチ等になった患者の治療に人工膝関節が使用されることがある。図１２は、人工膝関節を設置した左脚の大腿骨及び脛骨を示す概略的な側面断面図である。図１２に示すように、人工膝関節１００は、脛骨Ｔの近位端部Ｔｅに固定される脛骨トレイ１０２及びサーフェスライナ１０４と、大腿骨Ｆの遠位端部Ｆｅを覆うように大腿骨Ｆに固定される大腿骨コンポーネント１０６とを有している。場合によって、脛骨トレイ１０２と脛骨Ｔの間にスペーサ（図示せず）が挿入される。大腿骨Ｆと脛骨Ｔとは、主に、その左右両側に配置された靭帯（図示せず）によって連結され且つ互いに引っ張られており、それにより、大腿骨コンポーネント１０６は、サーフェスライナ１０４に押付けられている。人工膝関節１００では、膝を、曲げた位置（屈曲位）と伸ばした位置（伸展位）との間で動かすと、大腿骨コンポーネント１０６がサーフェスライナ１０４に沿って摺動する。
【０００３】
図１３は、人工膝関節を設置するために部分的に切除された左脚の脛骨及び大腿骨を示す概略的な側面図である。図１３に示すように、脛骨Ｔの近位端部Ｔｅは、すり切れた軟骨を除去するために、且つ、脛骨トレイ１０２を脛骨Ｔに固定するための設置面、即ち、近位端面Ｔｃを形成するために切除（骨切り）されている。同様に、大腿骨Ｆの遠位端部Ｆｅは、すり切れた軟骨を除去するために、且つ、大腿骨コンポーネント１０６を大腿骨Ｆに固定するための５つの設置面Ｆｃ１〜Ｆｃ５を形成するために切除（骨切り）されている。５つの設置面は、遠位端面Ｆｃ１と、遠位端面Ｆｃ１に対して垂直な前設置面Ｆｃ２及び後設置面Ｆｃ３と、遠位端面Ｆｃ１と前設置面Ｆｃ２及び後設置面Ｆｃ３との間の２つの傾斜設置面Ｆｃ４、Ｆｃ５である。
【０００４】
脛骨Ｔの近位端面Ｔｃ及び大腿骨Ｆの遠位端面Ｆｃ１はそれぞれ、人工膝関節１００を取付けた後の患者の身長が変化しないように、脛骨Ｔの近位端及び大腿骨Ｆの遠位端から予め決められた距離ＬＴ、ＬＦのところに形成される。一般的に、脛骨Ｔの近位端面Ｔｃは、脛骨Ｔの軸線に対して垂直に形成される。脛骨Ｔの近位端面Ｔｃ及び大腿骨Ｆの遠位端面Ｆｃ１を形成した後、膝が伸展位にあるときの靭帯の緊張状態（靭帯のテンション及び左右のバランス）を調整する。調整前の患者の脛骨Ｔの近位端面Ｔｃと大腿骨Ｆの遠位端面Ｆｃ１は、左右の靭帯のアンバランスにより平行になっていないので、靭帯の軟部組織の一部を解放することによって、近位端面Ｔｃと遠位端面Ｆｃ１が平行になるようにする。そして、例えば、適当な厚さのスペーサを脛骨Ｔと大腿骨Ｆとの間に挿入する。次いで、靭帯の所定の緊張状態を得るために、スペーサの厚さを増減させたり、更に軟部組織を解放したりする。
【０００５】
次いで、膝を屈曲位にして、大腿骨の前設置面Ｆｃ２及び後設置面Ｆｃ３の位置を決定する。近年、大腿骨の前設置面Ｆｃ２及び後設置面Ｆｃ３を形成する際、膝が屈曲位にあるときの靭帯の緊張状態を確認するために、脛骨Ｔと大腿骨Ｆの間の隙間を調整することができるバランサー装置が用いられるようになってきた（例えば、特許文献１参照）。この場合、バランサー装置によって屈曲位における靭帯の緊張状態を確認し、必要であれば調節した後、大腿骨コンポーネント１０６のサイズを決定すると共に、大腿骨の前設置面Ｆｃ２及び後設置面Ｆｃ３の位置を決定する。
【０００６】
また、大腿骨の前設置面Ｆｃ２及び後設置面Ｆｃ３の位置を決定する別の方法として、大腿骨Ｆの後部顆骨（内側顆骨後部Ｆｐ１及び外側顆骨後部Ｆｐ２、図１、図５参照）を基準にして、設置面Ｆｃ２〜Ｆｃ５を形成するための骨切りジグの設置位置を定め、骨切りジグを用いて、後設置面Ｆｃ３、前設置面Ｆｃ２を形成する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−７５５１７号公報
【特許文献２】特開２０１１−７８５２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
日本人は、欧米人に比較して正座など膝関節を深く曲げることが多い。そのため、膝が屈曲位にあるときの靭帯の緊張状態を、膝が伸展位にあるときの靭帯の緊張状態に一致させることによって、人工膝関節を設置した後の違和感や磨耗を減少させることが特に望まれている。また、膝が伸展位と屈曲位の間で移動するとき、大腿骨と脛骨との間に、回旋運動が生じることが知られている。したがって、かかる回旋運動を考慮した上で、上記緊張状態を調整することが望ましい。
【０００９】
特許文献１に記載されたバランサー装置では、大腿骨Ｆが、その中を長手方向に延びるロッドを介して支持され、上記ロッドを中心に回旋可能である。このため、人工膝関節術中に膝を伸展位から屈曲位にしたときに生じる回旋角度は、本来の回旋角度からずれることがある。言い換えれば、膝を屈曲位にしたときに大腿骨Ｆに本来の回旋角度が生じたとき、膝が伸展位にあるときに調整された靭帯の緊張状態に起因して、膝が屈曲位にあるときの靭帯の緊張状態がアンバランスになることがある。したがって、膝が屈曲位にあるとき、本来の回旋角度の下で靭帯の緊張状態を調整することにより、膝が屈曲位にあるときの靭帯の緊張状態を膝が伸展位にあるときの緊張状態に更に近づけることができる場合がある。
【００１０】
特許文献２に記載された装置では、大腿骨Ｆの内側上顆Ｆｓ１と外側上顆Ｆｓ２を結んだ線を、遠位端面Ｆｃ１を含む平面に投影した線Ｌ１（図５参照、以下、「内外上顆連結線」と称する。）と、大腿骨コンポーネント１０６の回転軸線とが平行であることが好ましいとされ、膝が屈曲位にあるときの脛骨Ｔに対する大腿骨の回旋角度を調整可能である。しかしながら、本来の回旋角度の下で靭帯の緊張状態を調整できたとしても、内外上顆連結線と上記回転軸線が平行にならないこともある。したがって、膝が屈曲位にあるとき、本来の回旋角度の下で靭帯の緊張状態を調整することにより、膝が屈曲位にあるときの靭帯の緊張状態を膝が伸展位にあるときの緊張状態に更に近づけることができる場合がある。
【００１１】
そこで、本発明は、膝が屈曲位にあるときの靭帯の緊張状態を、膝が伸展位にあるときの靭帯の緊張状態にいっそう近づけるようにして、すなわち高精度で、大腿骨コンポーネントを大腿骨に取付けることを可能にする人工膝関節設置用の屈曲位バランサー装置及びジグシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、人工膝関節を設置するために膝を屈曲位にした状態で使用される本発明による屈曲位バランサー装置は、脛骨の近位端面に取付けられる脛骨取付け部と、大腿骨の遠位端部に取付けられる大腿骨取付け部と、大腿骨取付け部を脛骨取付け部に対して脛骨の近位端面と垂直な方向に移動させる移動機構と、を有し、移動機構は、大腿骨取付け部と脛骨取付け部の間を所定の距離に維持するロック機構を有し、大腿骨取付け部は、移動機構に取付けられた孔あけガイド部と、大腿骨の後部顆骨を支持する顆骨支持部と、顆骨支持部を孔あけガイド部に対して回動させる回動機構と、を有し、孔あけガイド部は、脛骨の近位端面に対して垂直であり且つ膝が屈曲位にあるときの大腿骨の遠位端面に対向する対向面と、骨切りジグの設置基準孔を大腿骨の遠位端面に形成するために対向面に設けられた貫通ガイド孔と、を有し、顆骨支持部は、対向面に対して垂直であり且つ膝が屈曲位にあるときの大腿骨の後部顆骨に当接する顆骨当接平面を有し、対向面と垂直な回動軸線を中心に孔あけガイド部に対して回動可能であり、回動機構は、ロック機構によって大腿骨取付け部と脛骨取付け部の間を所定の距離に維持した状態で操作可能であることを特徴としている。
【００１３】
このように構成された屈曲位バランサー装置では、患者の膝を屈曲位にして、脛骨取付け部を脛骨の近位端面に取付け、大腿骨の後部顆骨を大腿骨取付け部の顆骨支持部の顆骨当接平面の上に当接させることによって大腿骨取付け部を大腿骨の遠位端部に取付ける。移動機構を用いて、大腿骨取付け部を脛骨取付け部に対して脛骨の近位端面と垂直な方向（孔あけガイド部の対向面の方向）に移動させ、ロック機構を用いて、大腿骨取付け部と脛骨取付け部の間を所定の距離に維持し、それにより、伸展位において調整された靭帯のテンションと同じ大きさのテンションを屈曲位において付与する。大腿骨の回旋角度が適切に調整されていない場合、大腿骨の遠位端面と孔あけガイド部の対向面が平行にならない。ロック機構を用いて大腿骨取付け部と脛骨取付け部の間を所定の距離に維持した状態で、すなわち、伸展位において調整された靭帯のテンションと同じテンションで、回動機構を用いて、脛骨支持部を孔あけガイド部に対して対向面と垂直な回動軸線を中心に回動させて、大腿骨の回旋角度を調整し、患者の大腿骨の遠位端面と孔あけガイド部の対向面を平行にする。その状態で、対向面に設けられた貫通ガイド孔にドリル等を挿入して、骨切りジグの設置基準孔を大腿骨の遠位端面に形成する。その結果、膝が屈曲位にあるときの靭帯の緊張状態を、膝が伸展位にあるときの靭帯の緊張状態にいっそう近づけるようにして、すなわち高精度で、大腿骨コンポーネントを大腿骨に取付けることを可能にする。
【００１４】
また、上記目的を達成するために、人工膝関節設置用の本発明によるジグシステムは、上述した屈曲位バランサー装置と、膝が伸展位にあるときに使用される伸展位バランサー装置と、を有し、伸展位バランサー装置は、脛骨の近位端面に取付けられる伸展位脛骨取付け部と、大腿骨の遠位端面に取付けられる伸展位大腿骨取付け部と、伸展位大腿骨取付け部を伸展位脛骨取付け部に対して脛骨の近位端面と垂直な方向に移動させる伸展位移動機構と、を有し、伸展位移動機構は、伸展位大腿骨取付け部と伸展位脛骨取付け部の間を所定の距離に維持する伸展位ロック機構を有し、伸展位バランサー装置の伸展位脛骨取付け部と、屈曲位バランサー装置の脛骨取付け部とは、脛骨の近位端面の共通の基準位置に対して位置決めされることを特徴としている。
【００１５】
このように構成されたジグシステムでは、屈曲位バランサー装置の脛骨取付け部と伸展位バランサー装置の脛骨取付け部が、脛骨の近位端面の共通の基準位置に対して位置決めされるので、伸展位バランサー装置で達成した緊張状態と、屈曲位バランサー装置によって達成した緊張状態とを同じ基準で比較することができ、その結果、膝が屈曲位にあるときの靭帯の緊張状態を、膝が伸展位にあるときの靭帯の緊張状態にいっそう近づけるようにして、すなわち高精度で、大腿骨コンポーネントを大腿骨に取付けることを可能にする。
【００１６】
本発明によるジグシステムの実施形態において、好ましくは、更に、トライアル装置を有し、トライアル装置は、脛骨の近位端面に取付けられるトライアル脛骨取付け部と、大腿骨に取付けられた大腿骨コンポーネントを摺動可能に支持するベアリング部と、ベアリング部を脛骨取付け部に対して脛骨の近位端面と垂直な方向に移動させるトライアル移動機構と、を有し、トライアル移動機構は、ベアリング部とトライアル脛骨取付け部の間を所定の距離に維持するトライアルロック機構を有し、トライアル装置のトライアル脛骨取付け部と、屈曲位バランサー装置の脛骨取付け部とは、共通の基準位置に対して位置決めされる。
【００１７】
このように構成されたジグシステムでは、更に、大腿骨コンポーネント設置面を形成した後、大腿骨コンポーネントを大腿骨に取付け、脛骨の近位端面の上記位置決め部に位置決めされたベアリング部の上に載せ、膝を伸展位と屈曲位の間で屈曲させることにより、大腿骨コンポーネント（大腿骨コンポーネントと同じ形状を有する大腿骨コンポーネントトライアルを含む）をベアリング部の上で摺動させる。屈曲位バランサー装置の脛骨取付け部と伸展位バランサー装置の脛骨取付け部が、脛骨の近位端面の共通の基準位置に対して位置決めされるので、伸展位における靭帯の緊張状態と、屈曲位における靭帯の緊張状態とを同じ基準で比較することができ、更に、実際の大腿骨コンポーネントと同じ条件で、緊張状態を確認することができる。その結果、膝が屈曲位にあるときの靭帯の緊張状態を、膝が伸展位にあるときの靭帯の緊張状態にいっそう近づけるようにして、すなわち高精度で、大腿骨コンポーネントを大腿骨に取付けることを可能にする。
【００１８】
本発明によるジグシステムの実施形態において、好ましくは、屈曲位バランサー装置の脛骨取付け部、及び、伸展位バランサー装置の伸展位脛骨取付け部は、共通の脛骨取付け部によって構成され、屈曲位バランサー装置の移動機構、及び、伸展位バランサー装置の伸展位移動機構は、共通の移動機構によって構成され、屈曲位バランサー装置の大腿骨取付け部、及び、伸展位バランサー装置の伸展位大腿骨取付け部は、共通の移動機構に取外し可能に取付けられる。
【００１９】
このように構成されたジグシステムでは、屈曲位バランサー装置の脛骨取付け部と伸展位バランサー装置の脛骨取付け部が、共通の脛骨取付け部によって構成されるので、伸展位バランサー装置で達成した緊張状態と、屈曲位バランサー装置によって達成した緊張状態とをよりいっそう同じ条件で比較することができ、その結果、膝が屈曲位にあるときの靭帯の緊張状態を、膝が伸展位にあるときの靭帯の緊張状態にいっそう近づけるようにして、すなわち高精度で、大腿骨コンポーネントを大腿骨に取付けることを可能にする。
【００２０】
トライアル装置を有する本発明によるジグシステムの実施形態において、好ましくは、  屈曲位バランサー装置の脛骨取付け部、伸展位バランサー装置の伸展位脛骨取付け部、及び、トライアル装置のトライアル脛骨取付け部は、共通の脛骨取付け部によって構成され、屈曲位バランサー装置の移動機構、伸展位バランサー装置の伸展位移動機構、及び、トライアル装置のトライアル移動機構は、共通の移動機構によって構成され、屈曲位バランサー装置の大腿骨取付け部、伸展位バランサー装置の伸展位大腿骨取付け部、及び、トライアル装置のベアリング部は、共通の移動機構に取外し可能に取付けられる。
【００２１】
このように構成されたジグシステムでは、屈曲位バランサー装置の脛骨取付け部、伸展位バランサー装置の脛骨取付け部、及びトライアル装置のトライアル脛骨取付け部が、共通の脛骨取付け部によって構成されるので、伸展位バランサー装置で達成した緊張状態と、屈曲位バランサー装置によって達成した緊張状態とをよりいっそう同じ条件で比較することができる。更に、トライアル装置を、実際の人工膝関節を取付けた状態と略同じ状態で動かすことができ、より実際に近い状態で靭帯の緊張状態を確認することができる。その結果、膝が屈曲位にあるときの靭帯の緊張状態を、膝が伸展位にあるときの靭帯の緊張状態にいっそう近づけるようにして、すなわち高精度で、大腿骨コンポーネントを大腿骨に取付けることを可能にする。
【００２２】
トライアル装置を有する本発明によるジグシステムの実施形態において、更に好ましくは、伸展位バランサー装置の伸展位大腿骨取付け部は、共通の移動機構に取外し可能に取付けられる共通のカップリング部分と、大腿骨と脛骨の間に配置される共通のアタッチメント部分と、カップリング部分とアタッチメント部分を連結する共通のアーム部分と、共通のアタッチメント部分に取付けられ且つ大腿骨の遠位端面に当接するスペーサと、を有し、トライアル装置は、共通のカップリング部分と、共通のアタッチメント部分と、共通のアーム部分と、共通のアタッチメント部分に取付けられ且つ大腿骨コンポーネントを支持するベアリング要素と、を有する。
【００２３】
このように構成されたジグシステムでは、伸展位バランサー装置とトライアル装置との間の共通部分が増えることにより、トライアル装置を用いたとき、伸展位バランサー装置で達成した緊張状態と、屈曲位バランサー装置によって達成した緊張状態を、高精度に確認することができる。
【００２４】
本発明によるジグシステムの実施形態において、好ましくは、移動機構は、脛骨取付け部よりも下方において脛骨に当接する補助支持部を有する。
【００２５】
このように構成されたジグシステムでは、移動機構を脛骨に安定して取付けることができ、靭帯の緊張状態を安定して、調整及び確認することができる。
【００２６】
本発明によるジグシステムの実施形態において、好ましくは、脛骨取付け部は、脛骨の近位端面の基準位置に位置決めされる位置決め部分と、位置決め部分から移動機構に向かって延びる支持アームを有し、支持アームは、位置決め部分を脛骨の近位端面に位置決めしたときに、脛骨の左方又は右方にずらされて配置される。
【００２７】
このように構成された人工膝関節設置用ジグでは、支持アームが脛骨の中心から左方又は右方にずらされているので、支持アームが膝蓋靭帯に干渉せずに、第１の計測及び第２の計測をすることができる。
【００２８】
本発明によるジグシステムの実施形態において、好ましくは、更に、人工膝関節の脛骨トレイを脛骨の近位端面に位置決めするための基準孔を形成するためのガイド孔を備えた脛骨テンプレートを有する。
【発明の効果】
【００２９】
人工膝関節設置用の本発明による屈曲位バランサー装置及びジグシステムによれば、膝が屈曲位にあるときの靭帯の緊張状態を、膝が伸展位にあるときの靭帯の緊張状態にいっそう近づけるようにして、すなわち高精度で、大腿骨コンポーネントを大腿骨に取付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明によるジグシステムの脛骨テンプレートを示す斜視図である。
【図２】本発明によるジグシステムの伸展位バランサー装置を示す斜視図である。
【図３】図１の伸展位バランサー装置を示す側面図である。
【図４】本発明による屈曲位バランサー装置を示す斜視図である。
【図５】図３の屈曲位バランサー装置を示す正面図である。
【図６】本発明によるジグシステムの分解斜視図である。
【図７】図６のジグシステムの共通部分を示す斜視図である。
【図８】屈曲位バランサー装置の大腿骨取付け部の部分的な分解斜視図である。
【図９】図８の大腿骨取付け部の部分的な背面図である。
【図１０】本発明によるジグシステムのトライアル装置を伸展位で示す斜視図である。
【図１１】本発明によるジグシステムのトライアル装置を屈曲位で示す斜視図である。
【図１２】人工膝関節を設置した大腿骨及び脛骨を示す概略的な側面断面図である。
【図１３】人工膝関節を設置するために部分的に切除された脛骨及び大腿骨を示す概略的な側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、図面を参照して、本発明による人工膝関節設置用のジグシステム及び屈曲位バランサー装置の実施形態を説明する。本発明によるジグシステム及び屈曲位バランサー装置は、脛骨を基準として用いられる。以下、脛骨が延びる方向を上下方向と称し、脛骨における患者の前後方向及び左右方向をそれぞれ、前後方向Ａ及び左右方向Ｂと称する（図１参照）。また、用語「遠位側」及び「近位側」を、患者の胴体に対して用いる。また、以下に説明する実施形態では、左脚を例示する。従って、用語「内側」及び「外側」はそれぞれ、左脚の右側及び左側に対応する。
【００３２】
本発明による人工膝関節設置用のジグシステム１の好ましい実施形態は、脛骨テンプレート２（図１参照）、伸展位バランサー装置４（図２及び図３参照）、屈曲位バランサー装置６（図４及び図５参照）、及びトライアル装置６０（図１０及び図１１）を有している。
【００３３】
最初に、脛骨テンプレート２を説明する。脛骨テンプレート２は、図１に示すように、人工膝関節１００の脛骨トレイ１０２のサイズ及び脛骨トレイ１０２の脛骨Ｔの近位端面Ｔｃへの設置位置を決めるためのものであり、脛骨トレイ１０２のサイズに応じた複数のテンプレートが準備される。本実施形態では、脛骨テンプレート２は、連結アーム２ａと、連結アーム２ａの一方の端部に設けられた比較的大きいサイズの第１のテンプレート２ｂと、連結アーム２ａの他方の端部に設けられた比較的小さいサイズの第２のテンプレート２ｃを有している。脛骨テンプレート２は、更に別のサイズのテンプレートを更に含んでいてもよいし、テンプレートごとに別体に作られていてもよい。
【００３４】
脛骨テンプレート２により、脛骨Ｔの近位端面Ｔｃに対する脛骨トレイ１０２の前後方向Ａ、左右方向Ｂの位置が定められる。具体的には、各テンプレート２ｂ、２ｃは、人工膝関節１００の脛骨トレイ１０２を脛骨Ｔの近位端面Ｔｃに位置決めするための基準孔（基準位置）Ｒを形成するためのガイド孔２ｄを備えている。基準孔Ｒは、人工膝関節１００の脛骨トレイ１０２を位置決めして固定するための孔でもあることが好ましい。基準孔Ｒは、通常２つであり、ガイド孔２ｄに嵌合する径を有するドリルによって形成される。本実施形態では、第１及び第２のテンプレート２ｂ、２ｃはそれぞれ、４つのガイド孔２ｄを有し、このうちの２つは、予備のガイド孔である。
【００３５】
次に、伸展位バランサー装置４について説明する。後で詳しく説明するように、本実施形態では、伸展位バランサー装置４及び屈曲位バランサー装置６は、共通部分（脛骨取付け部８、移動機構１２）と相違部分（大腿骨取付け部１０、３０）を含み、共通部分に対して相違部分を交換することによって、伸展位バランサー装置４及び屈曲位バランサー装置６が組立てられるように構成されている（図６参照）。
【００３６】
伸展位バランサー装置４は、図２〜３及び図６に示すように、膝が伸展位にあるときに使用される。図３及び図６に示すように、伸展位バランサー装置４は、脛骨Ｔの近位端面Ｔｃに取付けられる脛骨取付け部８と、大腿骨Ｆの遠位端面Ｆｃ１に取付けられる大腿骨取付け部１０と、大腿骨取付け部１０を脛骨取付け部８に対して脛骨Ｔの近位端面Ｔｃと垂直な方向に移動させる移動機構１２と、を有している。移動機構１２は、脛骨取付け部８が固定される固定部１４と、大腿骨取付け部１０が取付けられる可動部１６を有している。
【００３７】
脛骨取付け部８は、図６及び図７に示すように、脛骨Ｔの近位端面Ｔｃの基準孔Ｒ（基準位置）に位置決めされる位置決め部分８ａと、位置決め部分８ａから前方に向かって延びる支持アーム８ｂと、支持アーム８ｂを固定部１４に取付けるための結合部分８ｃを有している。位置決め部分８ａは、プレート状であり、基準孔Ｒに整列した孔８ｄを有している。孔８ｄは、ザグリ孔であることが好ましく、ヘッドを有するピン８ｅ（図７参照）が、基準孔Ｒ及びザグリ孔８ｄに挿入されることにより、脛骨取付け部８が脛骨Ｔの近位端面Ｔｃに位置決めされる。ピン８ｅは、位置決め部分８ａよりも上に突出しないことが好ましい。上述したように、基準孔Ｒは、好ましくは、人工膝関節１００の脛骨トレイ１０２を位置決めして固定するピンが挿入される孔であり、脛骨トレイ１０２に対する脛骨取付け部８の相対位置を再現できることが好ましい。支持アーム８ｂは、脛骨取付け部８を脛骨Ｔの近位端面Ｔｃに位置決めしたときに、脛骨Ｔの中心から左方又は右方にずらされて配置されることが好ましい。結合部分８ｃは、ボルト８ｆ（図６参照）によって固定部１４に固定される。
【００３８】
移動機構１２の固定部１４は、本体部分１８と、前後方向Ａに延びるように本体部分１８の上部に設けられた前後方向孔１８ａに回転可能に支持された回転体２０を有している。本体部分１８は、後述する可動部１６のスライドラック部分１６ａを上下方向Ｃに移動可能に受入れる上下方向孔１８ｂを有している。回転体２０は、スライドラック部分１６ａに作動的に係合するピニオン２０ａを有している。スライドラック部分１６ａとピニオン２０ａを係合させるために、前後方向孔１８ａと上下方向孔１８ｂは互いに連通している。回転体２０の先端部は、回転体２０を回転させるための工具（例えば、トルクレンチ）が嵌合する凸部２０ｂ又は凹部を有している。回転体２０のピニオン２０ａを回転させることにより、可動部１６のスライドラック部分１６ａを固定部１４に対して上下方向Ｃに移動させ、すなわち、大腿骨取付け部１０を脛骨取付け部８に対して上下方向Ｃに移動させることを可能にする。
【００３９】
移動機構１２の固定部１４は、更に、回転体２０をロックすることにより、大腿骨取り付け部１０が脛骨取付け部８に対して下降することを阻止して、大腿骨取付け部１０と脛骨取付け部８の間を所定の距離に維持するロック機構２２を有している。具体的には、ロック機構２２は、回転体２０の周囲に設けられた多数の引掛り部２０ｃに係合可能な爪付きレバー２２ａと、爪付きレバー２２ａを枢動可能に支持する軸２２ｂと、可動部１６が下降することを阻止するように（即ち、可動部１６を持ち上げた状態に維持するように）、爪付きレバー２２ａを引掛り部２０ｃに向かって付勢するばね２２ｃを有している。
【００４０】
移動機構１２の固定部１４は、更に、脛骨取付け部８よりも下方において脛骨Ｔに当接する補助支持部２４を有していることが好ましい。具体的には、本体部分１８は、脛骨Ｔに向かって斜め下方に傾斜した底面１８ｃを有し、補助支持部２４は、底面１８ｃから脛骨Ｔに向かって延びる延長要素２４ａを有している。延長要素２２ａは、底面１８ｃに沿って移動可能であり、脛骨Ｔに当接した状態でノブ２４ｂによって底面１８ｃに固定されている。
【００４１】
移動機構１２の可動部１６は、本体部分１８の上下方向孔１８ｂに受入れられるスライドラック部分１６ａと、スライドラック部分１６ａの上部に設けられた円形断面の前後方向貫通孔１６ｂと、スライドラック部分１６ａに取付けられた目盛プレート１６ｃを有している。目盛プレート１８ｃは、その下部に設けられた上下方向目盛１６ｄと、その上部に設けられた角度方向目盛１６ｅを有している。上下方向目盛１６ｄは、固定部１４に対する可動部１６の上下方向位置、すなわち、脛骨取付け部８に対する大腿骨取付け部１０の上下方向位置を表すためのものである。上下方向目盛１８ｄは、本体部分１８に設けられた窓１８ｄによって露出され、窓１８ｄの縁に設けられた指示線１８ｅ（図７参照）によって指示される。角度方向目盛１６ｅは、可動部１６に対する大腿骨取付け部１０の角度方向位置を表すためのものである。角度方向目盛１６ｅは、固定部１４よりも上に位置し、スライドラック部分１６ａの前後方向貫通孔１６ｂに挿入された大腿骨取り付け部１０のカップリングシャフト部分１０ｃの先端に取付けられた指示体１０ｅ（図６参照）によって指示される。脛骨取付け部８の位置決め部分８ａの下面８ｇ（図６参照）と後述するスペーサ２６の上面２６ａが平行になるとき、すなわち、脛骨Ｔの近位端面Ｔｃと大腿骨のＦの遠位端面Ｆｃ１が平行であるとき、指示体１０ｅは零を示す。
【００４２】
大腿骨取付け部１０は、図６に示すように、移動機構１２の可動部１６に取外し可能に取付けられるカップリングシャフト部分１０ａと、大腿骨Ｆと脛骨Ｔの間に配置されるアタッチメント部分１０ｂと、カップリングシャフト部分１０ａとアタッチメント部分１０ｂを連結するアーム部分１０ｃと、アタッチメント部分１０ｂに取付けられ且つ大腿骨Ｆの遠位端面Ｆｃ１に当接するスペーサ２６を有している。カップリングシャフト部分１０ａは、円形断面を有し、可動部１６のスライドラック部分１６ａの前後方向貫通孔１６ｂに嵌合し、それにより、大腿骨取付け部１０は、カップリングシャフト部分１０ａを中心に回転可能である。アーム部分１０ｃは、大腿骨取付け部１０を可動部１６に取付けたときに、脛骨Ｔの左方又は右方にずらされて配置されることが好ましい。ずらされる方向は、脛骨取付け部８の支持アーム８ｂがずらされる方向と同じであることが好ましい。アタッチメント部分１０ｂは、プレート状であり、スペーサ２６を位置決めするための突起１０ｄを有している。スペーサ２６は、大腿骨Ｆの遠位端面Ｆｃ１に当接する上面２６ａを有している。
【００４３】
次に、屈曲位バランサー装置６について説明する。
【００４４】
図４〜図５に示すように、本発明の実施形態である屈曲位バランサー装置６は、膝を屈曲位にした状態で使用される。屈曲位バランサー装置６は、脛骨Ｔの近位端面Ｔｃに取付けられる脛骨取付け部８と、大腿骨Ｆの遠位端部Ｆｅに取付けられる大腿骨取付け部３０と、大腿骨取付け部１０を脛骨取付け部８に対して脛骨Ｔの近位端面Ｔｃと垂直な方向に移動させる移動機構１２と、を有している。脛骨取付け部８及び移動機構１２は、伸展位バランサー装置４と共通の構成要素であるので、その説明を省略する。
【００４５】
図４及び図６に示すように、大腿骨取付け部３０は、孔あけガイドユニット３０ａと、顆骨支持ユニット３０ｂを有している。孔あけガイドユニット３０ａは、移動機構１２の可動部１６に取外し可能に取付けられるカップリング部３２と、カップリング部３２に連結される孔あけガイド部３４と、スタイラス部３６を有し、顆骨支持ユニット３０ｂは、大腿骨Ｆの後部顆骨Ｆｐ１、Ｆｐ２（図１、図５参照）を支持する顆骨支持部３８と、顆骨支持部３８を孔あけガイド部３４に対して回動させる回動機構４０と、を有している。また、顆骨支持部３８と回動機構４０は、支持ユニットを構成している。
【００４６】
カップリング部３２は、可動部１６のスライドラック部分１６ａの前後方向貫通孔１６ｂに嵌合するカップリングシャフト部分３２ａと、カップリングシャフト部分３２ａの反対側において前後方向Ａに延びる取付けシャフト部分３２ｂを有している。カップリングシャフト部分３２ａは、円形断面を有し、それにより、大腿骨取付け部３０は、カップリングシャフト部分３２ａを中心に回転可能である。取付けシャフト部分３２ｂは、非円形断面を有し、孔あけガイド部３４に設けられた第１の取付け孔３４ａに嵌合し、それにより、孔あけガイド部３４は、カップリング部３２に対して前後方向Ａに移動可能であるが、回転しない。カップリングシャフト部分３２ａの先端には、可動部１６の角度方向目盛１６ｅを指示する指示体１０ｅが取付けられる。
【００４７】
孔あけガイド部３４は、図８に示すように、前方から見て十字形をなし、上下方向Ｃに延びる本体部分３４ｂと、上下方向部分３４ｂから左右方向に延びる腕部分３４ｃを有している。本体部分３４ｂは、上述した第１の取付け孔３４ａと、後述する回動機構４０の突出部分４０ａに嵌合する第２の取付け孔３４ｄを有している。第２の取付け孔３４ｄは、非円形断面を有し、回動機構４０の突出部分４０ａは、孔あけガイド部３４に対して回転しない。また、孔あけガイド部３４は、脛骨Ｔの近位端面Ｔｃに対して垂直であり且つ膝が屈曲位にあるときの大腿骨Ｆの遠位端面Ｆｃ１に対向する対向面３４ｅを有している。
【００４８】
孔あけガイド部３４の腕部分３４ｃは、骨切りジグ（図示せず）の設置基準孔Ｈ（図５参照）を大腿骨Ｆの遠位端面Ｆｃ１に形成するために対向面３４ｅに設けられた貫通ガイド孔３４ｆを有し、かかる骨切りジグは、大腿骨コンポーネント１０６（図１２参照）を大腿骨Ｆに装着するための設置面Ｆｃ２〜５を大腿骨Ｆに骨切りするためのジグである。ガイド孔３４ｆによってあけられる設置基準孔Ｈは、通常２つであり、それにピン（図示せず）が挿入され、このピンは、骨切りジグ（図示せず）を位置決めするために使用される。貫通ガイド孔３４ｆは、ドリルを案内するために円形の孔であることが好ましい。貫通ガイド孔３４ｆは、予備を含めて複数設けられることが好ましい。
【００４９】
スタイラス部３６は、大腿骨コンポーネントのサイズを決定するのに使用される。スタイラス部３６は、孔あけガイド部３４の上下方向孔３４ｇに摺動可能に嵌合する摺動部材３６ａと、摺動部材３６ａに受入れられ且つ上下方向軸線３６ｂを中心に回転可能な回転部材３６ｃと、回転部材３６ｃの頂部の溝３６ｄに摺動可能に嵌合するスタイラス３６ｅを有している。スタイラス３６ｅは、細長い板状であり、回転部材３６ｃの頂部から大腿骨Ｆに沿って近位側Ａ２に延び、大腿骨Ｆの前面Ｆａ（図４参照）に当接するように下方に曲げられた先端部３６ｆを有している。かくして、スタイラス３６ｄは、孔あけガイド部３４に対して、上下方向Ｃに移動可能であり、上下方向軸線３６ｂを中心に回転可能であり、溝３６ｄに沿って前後方向Ａ（屈曲位における大腿骨Ｆの近位遠位方向）に摺動可能である。スタイラス３６ｅの孔あけガイド部３４に対する上下方向位置は、孔あけガイド部３４に設けられた上下方向スロット３４ｈの中に延びるように摺動部材３６ａに取付けられたピン３６ｇと、上下方向スロット３４ｈに沿って設けられた目盛３４ｉとによって指示される。スタイラス３６ｅの先端部３６ｆの位置は、スタイラス３６ｅに設けられた目盛３６ｈと、溝３６ｄに設けられた指示部３６ｉによって指示される。大腿骨コンポーネント１０６のサイズは、目盛３４ｉ、３６ｈから決定される。
【００５０】
顆骨支持部３８は、屈曲位にある大腿骨Ｆの内側顆骨後部Ｆｐ１(図１、図５参照)に当接する内側プレート３８ａと、大腿骨Ｆの外側顆骨後部Ｆｐ２(図１、図５参照)に当接する外側プレート３８ｂと、内側プレート３８ａと外側プレート３８ｂを連結するプレート状のブリッジ３８ｃを有している。内側プレート３８ａの上面と外側プレート３８ｂの上面により、対向面３４ｅに対して垂直であり且つ膝が屈曲位にあるときの大腿骨Ｆの後部顆骨Ｆｐ１、Ｆｐ２に当接する１つの顆骨当接平面３８ｄを形成する。また、顆骨支持部３８、したがって、顆骨当接平面３８ｄは、対向面３４ｅと垂直な回動軸線４４を中心に孔あけガイド部３４に対して回動可能である。回動軸線４４は、大腿骨Ｆの内側顆骨後部Ｆｐ１と内側プレート３８ａの顆骨当接平面３８ｄとが当接する箇所に位置するのが好ましい。顆骨支持部３８は、回動軸線４４が位置する箇所に孔３８ｅを有している。
【００５１】
回動機構４０は、本実施形態では、孔あけガイド部３４の第２の取付け孔３４ｄに前後方向Ａに嵌合する突出部分４０ａと、突出部分４０ａに連結されたプレート部分４０ｂとを有している。第２の取付け孔３４ｄ及び突出部分４０ａの形状は、突出部分３６ａ及びプレート部分４０ｂが孔あけガイド部３４に対して前後方向Ａに移動可能であるけれども、それ以外の相対移動及び相対回転移動をしないように定められる。プレート部分４０ｂは、回動軸線４４に位置する箇所に孔４０ｃを有し、したがって、孔４０ｃは、孔３８ｅと整列している。ピン４０ｄが、孔４０ｃ及び孔３８ｅに挿入され、それにより、顆骨支持部３８がピン４０ｄを介して回動可能に孔あけガイド部３４に取付けられる。
【００５２】
回動機構４０は、更に、回動軸線４４と平行にブリッジ３８ｃに取付けられるハンドルシャフト４６と、ハンドルシャフト４６を中心に回転可能にハンドルシャフト４６に取付けられるハンドル４８と、ハンドルシャフト４６に対して偏心させてハンドル４８に固定された円形輪郭の偏心カム５０と、偏心カム５０に嵌合するリング５２ａを有し且つそれから外側に向かって延びるリンクアーム５２とを有している。リンクアーム５２は、板状であり、顆骨支持部３８とプレート部分４０ｂの間に配置されている。
【００５３】
リンクアーム５２は、顆骨支持部３８のブリッジ３８ｃとプレート部分４０ｂの両方に向かって延びるピン５２ｂを有している。顆骨支持部３８のブリッジ３８ｃは、ピン５２ｂを摺動可能に受入れる細長い溝３８ｆを有し、プレート部分４０ｂは、ピン５２ｂを摺動可能に受入れる細長い溝４０ｅを有している。細長い溝３８ｆ、４０ｅは、ハンドル４８を回転させたときに、孔あけガイド部３４に対する顆骨支持部３８の回動角度が変化するように、即ち、大腿骨Ｆの回旋角度が変化するように定められる。本実施形態では、ブリッジ３８ｃの細長い溝３８ｆは、顆骨当接平面３８ｄとほぼ平行に延び、プレート部分４０ｂの細長い溝４０ｅは、外側から内側に向って斜め上方向に延びている。ハンドル４８は、脛骨Ｔの近位端面Ｔｃに対する顆骨当接平面３８ｄの回動角度を指示する目盛４８ａを有することが好ましく、ブリッジ３８ｃは、目盛４８ａを指示する指示部（本実施形態では指示線）を有している。回旋角度は、例えば、３度〜９度まで変化可能である。リンクアーム５２の先端部は、ブリッジ３４の外側部分１６ｂに設けられた溝部３８ｇに嵌合し、それにより、リンクアーム５２は、ブリッジ３８ｃに沿って揺動可能である。回動機構４０は、ロック機構２２によって大腿骨取付け部３０と脛骨取付け部８の間を所定の距離に維持した状態で操作可能である。
【００５４】
例えば、図９の（ａ）に示すように、ハンドル４８の目盛４８ａを３度に合わせると、偏心カム５０は、ハンドルシャフト４６に対して外側（図９の左方）に位置し、リンクアーム５２のピン５２ｂは、ブリッジ３８ｃの溝３８ｆ及びプレート部分４０ｂの溝４０ｅの最も外側に位置する。それにより、孔あけガイド部３４に対する顆骨支持部３８の回動角度が３度になる。また、図９の（ｂ）に示すように、ハンドル４８の目盛４８ａを６度まで回転させると、偏心カム５０は、ハンドルシャフト４６に対して上側（図９の上方）に位置し、リンクアーム５２のピン５２ｂは、ブリッジ３８ｃの溝３４ｆ及びプレート部分４０ｂの溝４０ｅのほぼ中間に位置する。それにより、顆骨支持部３８が孔あけガイド部３４に対して回動軸線４４を中心に回動し、孔あけガイド部３４に対する顆骨支持部３８の回動角度が６度になる。また、図９の（ｃ）に示すように、ハンドル４８の目盛４８ａを９度まで回転させると、偏心カム５０は、ハンドルシャフト４６に対して内側（図９の右方）に位置し、リンクアーム５２のピン５２ｂは、ブリッジ３８ｃの溝３４ｆ及びプレート部分４０ｂの溝４０ｅの最も内側に位置する。それにより、孔あけガイド部３４本体部４に対して回動軸線４４を中心に回動し、孔あけガイド部３４に対する顆骨支持部３８の回動角度が９度になる。
【００５５】
次に、トライアル装置について説明する。
【００５６】
図６、図１０及び図１１に示すように、人工膝関節設置用ジグ１は、更に、可動部１６に取外し可能に取付けられ且つ大腿骨Ｆに取付けられた大腿骨コンポーネントトライアル１０６’を摺動可能に支持するトライアル装置６０を有していることが好ましい。トライアル装置６０は、脛骨Ｔの近位端面Ｔｃに取付けられる脛骨取付け部８と、大腿骨Ｆに取付けられた大腿骨コンポーネントトライアル１０６’を摺動可能に支持するトライアル支持部６２と、トライアル支持部６２を脛骨取付け部８に対して脛骨Ｔの近位端面Ｔｃと垂直な方向に移動させる移動機構１２と、を有している。脛骨取付け部８及び移動機構１２は、伸展位バランサー装置４と共通の構成要素であるので、その説明を省略する。なお、大腿骨コンポーネントトライアル１０６’は、大腿骨コンポーネント１０６と同じ形状を有する試験用の大腿骨コンポーネントである。
【００５７】
トライアル支持部６２は、可動部１６に取外し可能に取付けられるカップリングシャフト部分１０ａと、大腿骨Ｆと脛骨Ｔの間に配置されるアタッチメント部分１０ｂと、カップリングシャフト部分１０ａアタッチメント部分１０ｂを連結するアーム部分１０ｃと、アタッチメント部分１０ｂに取付けられ且つ大腿骨コンポーネントトライアル１０６’を支持するベアリング要素６４を有している。カップリングシャフト部分１０ａ、アタッチメント部分１０ｂ、及びアーム部分１０ｃは、伸展位バランサー装置４の大腿骨取付け部１０と共通の構成要素であるので、それらの説明を省略する。
【００５８】
ベアリング要素は６４、アタッチメント部分１０ｂの突起１０ｄによって、アタッチメント部分１０ｂの上に位置決めされる。ベアリング要素６４は、大腿骨コンポーネント１０６に当接する上面６４ａを有し、上面６４ａは、脛骨トレイ１０２の上に載せられるサーフェスライナ１０４（図１２参照）の上面と同じ形状を有している。
【００５９】
ジグシステム１の各構成要素は、滅菌装置（オートクレーブ）による滅菌を可能にする材料で作られるのがよい。かかる材料は、例えば、ステンレススチール材である。
【００６０】
次に、本発明による屈曲位バランサー装置及びジグシステムの作用を説明する。
【００６１】
脛骨Ｔのサイズに合ったテンプレート２ｂ、２ｃ、例えば、第１のテンプレート２ｂを選択する。第１のテンプレート２ｂを脛骨Ｔの近位端面Ｔｃの上に置き、ガイド孔２ｄにドリルを通して、近位端面Ｔｃに基準孔Ｒをあける。この基準孔Ｒを基準にして、脛骨トレイ１０２が位置決めされ、設置される。なお、この基準孔Ｒを用いて、脛骨トレイ１０２が脛骨Ｔに固定されることが好ましい。また、基準孔Ｒにピン８ｅを挿入することによって、伸展位バランサー装置４、屈曲位バランサー装置６、トライアル装置６０が取付けられる。したがって、脛骨トレイ１０２、伸展位バランサー装置４、屈曲位バランサー装置６、及びトライアル装置６０の脛骨Ｔへの取付け位置の間の相対関係は、たがいに再現可能である。更に、伸展位バランサー装置４、屈曲位バランサー装置６、トライアル装置６０の寸法を適当に定めることにより、伸展位バランサー装置４、屈曲位バランサー装置６、トライアル装置６０は、実際の人工膝関節を設置したときの靭帯の緊張状態を再現可能である。
【００６２】
また、伸展位バランサー装置４の脛骨取付け部８及び移動機構１２を組立てておく。具体的には、脛骨取付け部８をボルト８ｆによって移動機構１２の固定部１４に固定する。また、移動機構１２において、固定部１４の本体部分１８、回転体２０、ロック機構２２、補助支持部２４を組立てる。更に、ロック機構２２の爪付きレバー２２ａを、ばね２２ｃの付勢力に抗して回転体２０の引掛り部２０ｃから分離させた状態で、可動部１６のスライドラック部分１６ａを、目盛プレート１６ｃと共に、本体部分１８の上下方向孔１８ｂに挿入する。
【００６３】
更に、大腿骨取付け部１０を可動部１６に取付ける。具体的には、大腿骨取付け部１０のカップリングシャフト部分１０ａを、可動部１６のスライドラック部分１６ａの前後方向貫通孔１６ｂに挿入した後、カップリングシャフト部分１０ａの先端に支持体１０ｅを取付ける。また、アタッチメント部分１０ｂに、適当な厚さのスペーサ２６を取付ける。それにより、伸展位バランサー装置４が組立てられる。
【００６４】
次いで、患者の膝を伸展位にして、伸展位バランサー装置４を脛骨Ｔと大腿骨Ｆの間に配置する。具体的には、脛骨取付け部８の孔８ｄを基準孔Ｒに整列させ、ピン８ｅを孔８ｄ及び基準孔Ｒに挿入し、脛骨取付け部８を脛骨Ｔの近位端面Ｔｃに取付ける。また、脛骨取付け部８の位置決め部分８ａが脛骨Ｔの近位端面Ｔｃに押し付けられた状態で、補助支持部２４の延長要素２４ａを脛骨Ｔに当接させ、延長要素２４ａを本体部分１８の底面１８ｃにノブ２４ｂによって固定する。それにより、移動機構１２等の重さで、脛骨取付け部８の位置決め部分８ａが脛骨Ｔの近位端面Ｔｃから離れて、伸展位バランサー装置４が傾いて取付けられることを防止する。脛骨取付け部８の支持アーム８ｂ及び大腿骨取付け部１０のアーム部分１０ｃが、脛骨Ｔの左方又は右方にずらされて配置されるので、膝蓋靭帯に干渉せずに操作出来る。なお、配置作業をしにくい場合、いったん、大腿骨取付け部１０を可動部１６から取外したり、膝を屈曲位にしたりしてもよい。
【００６５】
トルクドライバー等を、回転体２０の凸部２０ｂに係合させて回転させることにより、ピニオン２０ａ回転させ、スライドラック部分１６ａを介してカップリングシャフト部分３２ａを持上げ、大腿骨取付け部１０を大腿骨Ｆ遠位端面Ｆｃ１に接触させ、更にそれを持上げる。ロック機構２２により、回転体２２は、大腿骨取付け部１０を下降させる方向に回転することが阻止され、大腿骨取付け部１０を持ち上げた状態に維持する。所定のトルクで大腿骨取付け部１０を持上げたところで、大腿骨Ｆと脛骨Ｔの間の隙間と靭帯の緊張状態（テンション及び左右のバランス）が所定の値になるように、靭帯を調整する。大腿骨Ｆと脛骨Ｔの間の隙間は、上下方向目盛１６が参考になり、靭帯のテンションは、トルクドライバー等により定められ、靭帯の左右のバランスは、角度方向目盛１６ｅが参考になる。
【００６６】
伸展位における靭帯の調整が終了したら、伸展位バランサー装置４を取外し、次に使用する屈曲位バランサー装置６の準備をする。まず、屈曲位バランサー装置６の大腿骨取付け部３０を組立てておく。次いで、伸展位バランサー装置４から大腿骨取付け部１０を取外し、その代わりに、屈曲位バランサー装置６の大腿骨取付け部３０を取付ける。具体的には、カップリング部３２のカップリングシャフト部分３２ａを、可動部１６のスライドラック部分１６ａの前後方向貫通孔１６ｂに挿入した後、カップリングシャフト部分３２ａの先端に支持体１０ｅを取付ける。
【００６７】
次いで、患者の膝を屈曲位にして、屈曲位バランサー装置６を脛骨Ｔと大腿骨Ｆの間に配置する。具体的には、伸展位バランサー装置４の配置と同様、脛骨取付け部８を脛骨Ｔの近位端面Ｔｃに取付け、補助支持部２４の延長要素２４ａを脛骨Ｔに当接させ、延長要素２４ａを本体部分１８の底面１８ｃにノブ２４ｂによって固定する。変形例として、伸展位における靭帯の調整のあと、脛骨取付け部８及び移動機構を患者に取付けたまま、伸展位バランサー装置４の大腿骨取付け部１０だけを取外し、その代わりに、屈曲位バランサー装置６の大腿骨取付け部３０を取付けてもよい。なお、配置作業をしにくい場合、いったん、カップリング部３２、孔あけガイド部３４、スタイラス部３６、および顆骨支持ユニット３０ｂを互いに取外してもよい。屈曲位バランサー装置６を脛骨Ｔと大腿骨Ｆの間に配置すると、孔あけガイド部３４の対向面３４ｅは、大腿骨Ｆの遠位端面Ｆｃ１に対向し、大腿骨Ｆの後部顆骨Ｆｐ１、Ｆｐ２は、顆骨支持部３８の内側プレート３８ａ及び外側プレート３８ｂの顆骨当接平面３８ｄの上に載る。
【００６８】
トルクドライバー等を、回転体２０の凸部２０ｂに係合させて回転させることにより、ピニオン２０ａ回転させ、スライドラック部分１６ａを介してカップリング部３２を持上げ、大腿骨取付け部３０を持上げる。ロック機構２２により、回転体２２は、大腿骨取付け部１０を下降させる方向に回転することが阻止され、大腿骨取付け部３０を持ち上げた状態に維持する。顆骨当接平面３８ｄの上に載っている大腿骨Ｆの回旋角度が、望ましい回旋角度でないと、大腿骨Ｆの遠位端面Ｆｃ１と孔あけガイド部３４の対向面３４ｅが平行にならない。その場合、上述したように、ロック機構２２により大腿骨取付け部３０と脛骨取付け部８の間を所定の距離に維持した状態で、すなわち、伸展位において調整された靭帯のテンションと同じテンションを付与した状態で、回動機構４０により、大腿骨の回旋角度を変更する。具体的には、回動機構４０により、脛骨支持部３８を孔あけガイド部３４に対して、対向面３４ｅと垂直な回動軸線４４を中心に回動させる。大腿骨Ｆの遠位端面Ｆｃ１と孔あけガイド部３４の対向面３４ｅが平行になった状態が、望ましい大腿骨の回旋角度になる。目盛４８によって指示された回旋角度が通常の範囲よりも異なる等の場合、靭帯にテンションを付与することと、回旋角度を変更することを繰返し行ってもよいし、伸展位の靭帯の緊張状態を再度調整してもよい。大腿骨Ｆの回旋角度の変更により、膝が屈曲位にあるときの靭帯の緊張状態を、膝が伸展位にあるときの靭帯の緊張状態にいっそう近づけることができる。
【００６９】
次いで、対向面３４ｅに設けられた貫通ガイド孔３４ｆにドリル等を挿入して、骨切りジグ（図示せず）の設置基準孔Ｈを大腿骨Ｆの遠位端面Ｆｃ１に形成する。設置基準孔Ｈは、異なるサイズの大腿骨コンポーネント１０６、すなわち、そのための骨切りジグに共通の孔である。かくして、膝が屈曲位にあるときの靭帯の緊張状態を、膝が伸展位にあるときの靭帯の緊張状態にいっそう近づけるようにして、すなわち高精度で、大腿骨コンポーネントを大腿骨に取付けることを可能にする。
【００７０】
また、スタイラス部３６を用いて、大腿骨コンポーネント１０６のサイズを決定する。屈曲位における靭帯の確認が終了したら、屈曲位バランサー装置６を取外し、設置基準孔Ｈを用いて、骨切りジグ（図示せず）を大腿骨Ｆの遠位端面Ｆｃ１に取付け、大腿骨Ｆの遠位端部Ｆｅに、設置面Ｆｃ２〜Ｆｃ５を形成する。それにより、大腿骨Ｆの遠位端部Ｆｅに大体骨コンポーネント１０６を取付けることが可能になる。
【００７１】
また、次に使用するトライアル装置６０の準備をするために、屈曲位バランサー装置６から大腿骨取付け部３０を取外し、その代わりに、トライアル装置６０のベアリング部６２を取付ける。具体的には、カップリングシャフト部分１０ａを、可動部１６のスライドラック部分１６ａの前後方向貫通孔１６ｂに挿入した後、カップリングシャフト部分１０ａの先端に支持体１０ｅを取付ける。
【００７２】
トルクドライバー等を、回転体２０の凸部２０ｂに係合させて回転させることにより、ピニオン２０ａ回転させ、スライドラック部分１６ａを介してカップリングシャフト部分１０ａを持上げ、ベアリング部６２を持上げる。ロック機構２２により、回転体２２は、大腿骨取付け部１０を下降させる方向に回転することが阻止され、ベアリング部６２を持ち上げた状態に維持する。膝を伸展位と屈曲位の間で移動させ、靭帯の緊張状態を確認する。ベアリング要素６４が、実際の人工膝関節１００の脛骨トレイ１０２のベアリング面と同じ形状を有しているので、実際の人工膝関節を設置したときと同じ条件で、靭帯の緊張状態（ギャップ）を確認することができる。
【００７３】
従来のバランサー装置のベアリング部（脛骨トレイ）は平面形状であったため、本発明のように大腿骨Ｆの遠位端部Ｆｅに大腿骨コンポーネント１０６を取付けてベアリング部の上に載せた状態で、膝を伸展位と屈曲位の間で移動させると、大腿骨コンポーネント１０６がベアリング部の上を前後方向Ａに滑ってしまい、実際の人工膝関節を設置したときと同じ条件で、靭帯の緊張状態を確認することは不可能であった。
【００７４】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【００７５】
上記実施形態では、ジグシステム１は、脛骨テンプレート２、伸展位バランサー装置４、屈曲位バランサー装置６、及びトライアル装置６０を有していたが、特許文献１及び２に対して、膝が屈曲位にあるときの靭帯の緊張状態を、膝が伸展位にあるときの靭帯の緊張状態にいっそう近づけるようにして大腿骨コンポーネントを大腿骨に取付けることができれば、脛骨テンプレート２及びトライアル装置６０は選択的要素である。
【００７６】
上記実施形態では、伸展位バランサー装置４、屈曲位バランサー装置６、及びトライアル装置６０において、脛骨取付け部８、移動部材１２が共通部品であったが、それらが異なる部品で構成され、ジグシステム１が、別々の伸展位バランサー装置４、屈曲位バランサー装置６、及びトライアル装置６０を有していてもよい。
【００７７】
上記実施形態では、伸展位バランサー装置４の大腿骨取付け部１０及びトライアル装置６０のトライアル支持部６２において、カップリングシャフト部分１０ａ、アタッチメント部分１０ｂ、及びアーム部分１０ｃが共通部品であったが、それらが異なる部品で構成され、大腿骨取付け部１０及びトライアル支持部６２が別のユニットとして構成されてもよい。
【００７８】
上記実施形態では、脛骨Ｔの近位端面Ｔｃにあけた基準孔Ｒを基準位置としたが、基準孔Ｒにピンを挿入し、そのピンを基準位置としてもよい。また、基準孔Ｒは、人工膝関節１００の脛骨トレイ１０２を位置決めすることができれば、脛骨トレイ１０２を固定する孔でなくてもよい。
【符号の説明】
【００７９】
１  人工膝関節設置用のジグシステム
２  脛骨テンプレート
４  伸展位バランサー装置
６  屈曲位バランサー装置
８  脛骨取付け部
８ａ  位置決め部分
８ｂ  支持アーム
１０  大腿骨取付け部
１０ａ  カップリングシャフト部分（カップリング部分）
１０ｂ  アタッチメント部分
１０ｃ  アーム部分
１２  移動機構
２２  ロック機構
２４  補助支持部
２６  スペーサ
３０  大腿骨取付け部（伸展位大腿骨取付け部）
３４  孔あけガイド部
３４ｅ  対向面
３４ｆ  貫通ガイド孔
３８  顆骨支持部
３８ｄ  顆骨当接平面
４０  回動機構
４４  回動軸線
４８ａ  目盛
６０  トライアル装置
６２  ベアリング部
６４  ベアリング要素
１００  人工膝関節
１０６  大腿骨コンポーネント
１０６’  大腿骨コンポーネントトライアル
Ｆ  大腿骨
Ｆｃ１  遠位端面
Ｆｅ  遠位端部
Ｆｐ１、Ｆｐ２  後部顆骨
Ｒ  基準孔（基準位置）
Ｔ  脛骨
Ｔｃ  近位端面
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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