(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カップインサート（３）及び骨盤カップ（４）を有する股関節プロテーゼであって、前記カップインサート（３）の極（７）に円錐形の案内ピン（５）が配置されており、かつ前記骨盤カップ（４）のベースに案内孔（６）が配置されており、前記カップインサート（３）を前記骨盤カップ（４）内に組み込んだ状態では、前記案内ピン（５）は前記案内孔（６）内に位置している形式のものにおいて、前記案内ピン（５）は、一貫して逆・円錐形に延びるように形成されており、該案内ピン（５）の、前記極（７）に向いた側の端部の直径は、該案内ピン（５）の、前記極（７）とは反対側の端部（８）の直径よりも小さくなっており、前記案内ピン（５）と前記案内孔（６）との間には、案内の全長に亘って案内隙間が存在しており、前記カップインサート（３）は、セラミックから成っていることを特徴とする股関節プロテーゼ。
【請求項２】
前記案内孔（６）は、逆・円錐形に延びるように形成されており、該案内孔（６）の、前記骨盤カップ（４）の内部若しくはベースに向いた側の端部の直径は、該案内孔（６）の、前記骨盤カップ（４）の内部とは反対側の端部の直径よりも小さくなっている請求項１に記載の股関節プロテーゼ。
【請求項３】
前記案内孔（６）は、シリンダー形に形成されている請求項１に記載の股関節プロテーゼ。
【請求項４】
前記案内孔（６）は、２つの区分から成っており、該案内孔（６）の第１の前記区分は、シリンダー形に形成されており、かつ第２の前記区分は、逆・円錐形に延びるように形成されている請求項１又は２に記載の股関節プロテーゼ。
【請求項５】
前記第１の区分は、前記案内孔（６）の、前記骨盤カップ（４）の内部に向いた側の端部に配置されている請求項４に記載の股関節プロテーゼ。
【請求項６】
股関節プロテーゼのためのカップインサート（３）であって、骨盤カップ（４）の対応する案内孔（６）内への挿入のための、該カップインサートの極（７）に配置された円錐形の案内ピン（５）を有している形式のものにおいて、前記案内ピン（５）は、一貫して逆・円錐形に延びるように形成されており、該案内ピン（５）の、前記極（７）に向いた側の端部の直径は、該案内ピン（５）の、前記極（７）とは反対側の端部（８）の直径よりも小さくなっており、前記案内ピン（５）と前記案内孔（６）との間には、案内の全長に亘って案内隙間が存在しており、前記カップインサート（３）は、セラミックから成っていることを特徴とするカップインサート。
【請求項７】
請求項１又は２に記載の股関節プロテーゼのための骨盤カップ（４）であって、カップインサート（３）の案内ピン（５）の受容のための、該骨盤カップ（４）のベースに配置された円錐形の案内孔（６）を有している形式のものにおいて、前記案内孔（６）は、一貫して逆・円錐形に延びるように形成されており、該案内孔（６）の、前記骨盤カップ（４）の内部に向いた側の端部の直径は、該案内孔（６）の、前記骨盤カップ（４）の内部とは反対側の端部の直径よりも小さくなっていることを特徴とする骨盤カップ。
【請求項８】
請求項１から５のいずれか１項に記載の股関節プロテーゼ又は請求項６に記載のカップインサートにおいて、前記案内ピン（５）は、丸味の付けられた縁部（９，１１）を有している股関節プロテーゼ又はカップインサート。
【請求項９】
請求項１から５及び８のいずれか１項に記載の股関節プロテーゼ又は請求項６又は８に記載のカップインサートにおいて、前記案内ピン（５）は、丸味の付けられた端部領域（１０）を有している股関節プロテーゼ又はカップインサート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カップインサート及び骨盤カップを有する股関節プロテーゼであって、カップインサートの極に円錐形の案内ピンが配置されており、かつ骨盤カップのベースに案内孔が配置されており、カップインサートを骨盤カップ内に組み込んだ状態では、案内ピンは案内孔内に位置している形式のものに関する。
【０００２】
市場には、自然の股関節の代わりに用いられるさまざまなプロテーゼ・システムが存在している。この種のプロテーゼ・システムは、一般的に、図１に示すように、ステム１、ステム１に連結された骨頭２、骨盤カップ４、及び骨盤カップ４に連結されたカップインサート３から成っている。ステム１及び骨盤カップ（骨盤ソケット）４は、大腿骨若しくは骨盤内への埋め込みによって身体と結合されるようになっていて、骨頭（ボールヘッド）２若しくはカップインサート（ソケットインサート又はライナー）３のための支持体を成している。骨頭２は、カップインサート３の球冠部（凹球面部）内に回転可能に支承されている（自由度＝１）。ステム１と骨頭２とは、一般的に円錐形のクランプ部（テーパーを有するクランプ部）を介して互いに連結されている。このことは、多くの場合にカップインサート３と骨盤カップ４にも当てはまり、つまり、カップインサート３と骨盤カップ４とも、一般的に円錐形（テーパー形）のクランプ部を介して互いに連結されている。図１は、ステム１、骨頭２、カップインサート３及び骨盤カップ４から成る座骨部プロテーゼを示している。
【０００３】
骨盤内への特に薄肉の金属シェル又は金属ボール（金属製カップ又は金属製ソケット）の埋め込み過程若しくは挿入過程に際して、このような薄肉の金属シェル又は金属ボールは、クランプ円錐部（クランプテーパー部）の領域で変形してしまうことがある。このような変形は、円錐クランプ結合式のカップインサートの機能に適った正確な挿入を困難にしている。極端な場合には、カップインサートは、骨盤カップに対して傾倒した状態で、骨盤カップ内に締め込まれてしまっている。カップインサートの傾倒は、荷重状態を変化させ、荷重は局所的若しくは点状に支持されることになり、結果として、クランプ結合部の強度もカップインサート自体の耐用年数も著しく減少することになる。
【０００４】
更に、殊に低侵襲手術の場合には、手術部位において、例えば骨盤カップ内へのカップインサートの挿入を目視によりコントロールして正確に行うための十分な視界は、一般的に得られない。骨盤カップとカップインサートとの間の円錐クランプ結合（円錐嵌合形結合）は、挿入に際してセルフセンタリング作用（自動的な中心位置決め作用）を生ぜしめるものである。骨盤カップ内へのカップインサートの挿入の際のセルフセンタリング作用による案内は、挿入初期の傾倒角の小さい場合にしか得られない。手術部位に対する視界不良により、挿入初期段階に比較的大きな傾倒が発生すると、セルフセンタリング作用は損なわれ、締め付けが傾倒状態で行われて、上述の結果になる。
【０００５】
従って従来は、種々のカップインサートにおいて、挿入過程時に各カップインサートを付加的に案内することが行われている。このために、各カップインサート３の極（頂部又は頂点）に、シリンダー形（円筒形又は円柱形）の案内ピン（図２ａ及び図２ｂ）若しくは円錐形（テーパー形）の案内ピン（図２ｃ及び図２ｄ）が配置されている。案内ピンは、カップインサート３の挿入に際して、案内ピンに対応して骨盤カップ４のベースに形成された案内孔６内に差し込まれて、カップインサート３の傾倒を防止しようとするものである。図２ａ，図２ｂ，図２ｃ，図２ｄは、背面側（外面側）の極にシリンダー形（上側）若しくは円錐形（下側）の案内ピン５を有するカップインサート３を示している。隙間幅Ｓ（図２ａ及び図２ｃ、参照）は、カップインサート３が骨盤カップ内への挿入に際してどれだけ正確に案内されるかを決定することになる。
【０００６】
案内ピン５及び案内孔６のための構成スペースが小さいので、案内ピン５の案内長さは極めて短く、特にカップインサートの挿入開始時、つまり挿入初期段階では、案内ピンの、案内孔内に入り込んでいる長さはまだ短く、しかしながら、カップインサートをその機能が損なわれないように正確に挿入するための案内に対する要求は、カップインサートの挿入開始時に最も高いものである。案内長さは、骨盤カップ内へのカップインサートの挿入量の増大に伴って長くなり、ひいては案内作用を相応に高めることになる。しかしながら、同様に、カップインサートと骨盤カップとの間の円錐クランプ結合部における案内作用も増大し、その結果、案内ピンによる案内の必要性は次第に減少する。つまり、案内ピンによる案内の必要性と案内精度の必要性とは互いに逆の関係にある。
【０００７】
案内部の引っ掛かりを避けるためには、隙間幅Ｓを相応に大きくするとよい。案内ピンの直径と案内孔の直径の公差により、案内隙間（案内遊び）の所望の最小値が決定される。案内隙間の隙間量の増大に伴って、案内ピンと案内孔との間の案内精度は減少し、骨盤カップ内におけるカップインサートの傾倒の恐れは高まることになる。
【０００８】
本発明の課題は、請求項１の上位概念に記載の形式の股関節プロテーゼ、請求項６の上位概念に記載の形式のカップインサート、並びに請求項７の上位概念に記載の形式の骨盤カップに改良を加えて、骨盤カップ内へのカップインサートの機能に適った適切な挿入（装着）を、制約された条件下でも高い案内精度で可能となるようにすることである。
【０００９】
前記課題は、本発明によれば請求項１，６，７に記載の構成により解決される。
【００１０】
本発明の形態によれば、カップインサートの案内ピンは、逆・円錐形（逆の円錐形）に延びるように、つまり挿入方向又は軸線方向で末広がりに延びるように形成され、即ち逆・円錐形状（逆テーパー）を有しており、このような構成においては、案内ピンの、極に向いた側（根元側）の端部（支持端部）の直径は、案内ピンの、極とは反対側の端部（自由端部）の直径よりも小さくなっている。
【００１１】
カップインサートの極に設けられた案内ピンが、逆・円錐形に延びるように形成されていて、骨盤カップベースに設けられたシリンダー形（円筒形）の案内孔若しくは同じく逆・円錐形（逆・テーパー形）の案内孔内に挿入されるようになっていることにより、システムの論理的な案内長さ若しくは接触長さは、ゼロになっており、従来の案内の構成原理は当てはまらないことになる。しかしながら、カップインサートの挿入の際の、傾倒を避けるための案内並びにサポートは、行われるものである。更に、極めて狭い案内隙間、ひいては高い案内精度を実現することができる。特に、骨盤カップ内へのカップインサートの挿入の開始と同時に、狭い案内間隙、ひいては高い案内精度が実現されるようになっている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】股関節プロテーゼを示す図である。
【図２ａ】シリンダー形タイプの骨盤カップ及びカップインサートを挿入開始段階で示す図である。
【図２ｂ】シリンダー形タイプの骨盤カップ及びカップインサートを挿入終了段階で示す図である。
【図２ｃ】円錐形タイプの骨盤カップ及びカップインサートを挿入開始段階で示す図である。
【図２ｄ】円錐形タイプの骨盤カップ及びカップインサートを挿入終了段階で示す図である。
【図３ａ】逆・円錐形タイプの骨盤カップ及びカップインサートを挿入開始段階で示す図である。
【図３ｂ】逆・円錐形タイプの骨盤カップ及びカップインサートを挿入終了段階で示す図である。
【図４】シリンダー形タイプの骨盤カップ及びカップインサートの拡大部分図である。
【図５】円錐形タイプの骨盤カップ及び逆・円錐形タイプのカップインサートの拡大部分図である。
【００１３】
図面に示してあるように、本発明の１つの形態によれば、案内孔は、逆・円錐形に、つまり案内ピンの挿入方向で末広がりに延びるように形成されており、案内孔の、骨盤カップの内部若しくはベース（基準面又は支持面）に向いた側の端部の直径は、案内孔の、骨盤カップの内部とは反対側の端部の直径よりも小さくなっている。
【００１４】
本発明の別の形態によれば、案内孔は、シリンダー形（円筒形）に形成されている。別の有利な形態によれば、案内孔は、挿入方向で連続する２つの区分（孔区分）から成っており、案内孔の第１の区分が、シリンダー形に形成されており、第２の区分が、逆・円錐形に延びるように形成されている。有利には、案内孔の第１の区分が、案内孔の、骨盤カップの内部に向いた側の端部に配置されている。
【００１５】
股関節プロテーゼのための、骨盤カップの所定の案内孔内へ挿入される、極に配置された円錐形の案内ピンを有しているカップインサートに係る本発明の形態によれば、カップインサートの案内ピンは、逆・円錐形に延びるように形成されており、案内ピンの、カップインサートの極に向いた側（根元側）の端部（支持端部）の直径は、案内ピンの、カップインサートの極とは反対側の端部（自由端部）の直径よりも小さくなっている。
【００１６】
股関節プロテーゼのための、カップインサートの案内ピンの受容のためにベースに配置された円錐形（テーパー形）の案内孔を有している骨盤カップに係る本発明の形態によれば、骨盤カップのベースに配置された案内孔は、逆・円錐形に延びるように形成され、即ち逆・円錐形状（逆テーパー）を有しており、案内孔の、骨盤カップの内部に向いた側（内面側又は凹球面側）の端部の直径は、案内孔の、骨盤カップの内部とは反対側（外面側又は凸球面側）の端部の直径よりも小さくなっている。
【００１７】
股関節プロテーゼのための、案内ピンを有するカップインサートの本発明に基づく構成により、つまり、案内ピンを逆・円錐形に延びるように形成することにより、骨盤カップ内へのカップインサートの傾倒状態での挿入は、カップインサートの挿入運動の際の案内が、すでに挿入過程の開始の時点で行われるので、避けられるようになっている。
【００１８】
円筒形の案内孔の場合には、狭い案内隙間は、案内の全長にわたって一定であるのに対して、逆・円錐形の案内孔の場合には、案内隙間（案内間隙又は案内遊び）は、骨盤カップ内へのカップインサートの挿入深さ、ひいては案内孔内への案内ピンの挿入深さの増大に伴って増大することになる。これに伴って発生する案内精度の減少（低下）は、案内の必要性の減少に対応（比例）するものである。なぜならば、骨盤カップとカップインサートとの間の円錐形のクランプ部が次第に案内作用を高めることになるからである。図３ａ及び図３ｂには、背面の極７に設けられた逆・円錐形のピン５を有するカップインサート３が示されている。最小の隙間幅Ｓにより、傾倒の可能性（傾倒リスク）若しくは引っ掛かりの恐れを減少させる高い案内作用が得られるようになっている。
【００１９】
ピン５の逆・円錐形の構成においては、構成部分の角部（面と面の交わる部分）に丸味半径を形成する場合に、追加的な効果（利点）が得られる。丸味半径の構成は、脆性の材料を用いる場合に、例えばカップインサート３をセラミック材料により成形する場合に必要である。このような形態においては、ピン５の角部（角隅部）９は、切欠き効果（応力集中）を減少させて、角隅破壊を避けるために、丸味付けされる。
【００２０】
シリンダー形若しくは円錐形のピンにおける丸味半径について、許される最大と最小の丸味半径に関する公差を考察すれば、場合によっては、カップ極の穿孔の縁部（開口縁部）との干渉が生じている。このことは、公差を狭めることによってのみ、或いはピン直径を減少させることによってのみしか避けられない（図４、参照）。公差（許容誤差）を狭めることは、一般的に製造コストを増大することになる。ピン直径の減少は、隙間幅Ｓを増大させて、カップインサートの挿入の際のピン５の案内作用を低下させることになる。図４には、シリンダー形のピン５及び丸味（アール又はすみ肉）の付けられた角部９を有するカップインサートが示されており、最大と最小の丸味半径（破線）に関する公差考察により明らかなように、最大の丸味半径において、貫通孔の領域で骨盤カップとの干渉が認められる。
【００２１】
ピン５の逆・円錐形の構成において、ピンの根元に向かう先細りは、挿入側（根元側）のピン端部のまわりの構成空間を増大することになる。角隅丸味付けの場合の公差考察によれば、同一寸法の比較で、骨盤カップ４の貫通孔若しくは案内孔６に対する大きな距離（間隔）が認められる。ピンの案内作用が、構成部分間の不都合な干渉を発生させることなしに、維持されている（図５、参照）。図５は、ピンが逆・円錐形に形成されかつ角部９が丸味付けされてなるカップインサートを示している。最大と最小との隅丸味半径（破線）に関する公差考察により、骨盤カップとの干渉は認められない。ピンと案内ピンとの２つの用語を用いているものの、両方の用語は、同一の対象物を表している。
【００２２】
案内ピン５若しくはピンの、極７とは逆の側の端部領域１０は、面取りされ若しくは丸味を付けられおり、つまり、逆・円錐形に延びる案内ピン５は、丸味の付けられた端部領域１０を有している（図４及び図５、参照）。このような構成により、特に、案内孔６内への挿入が容易になっている。
【符号の説明】
【００２３】
１  ステム、  ２  骨頭、  ３  カップインサート、  ４  骨盤カップ、  ５  案内ピン、  ６  案内孔、  ７  極、  ８  端部、  ９  角部、  １０  端部領域、  １１  角部
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図２ｄ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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