(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
人工膝であって、
大腿骨の遠位端部の少なくとも一部分に取って代わる大腿骨コンポーネントを有し、前記大腿骨コンポーネントは、前後方向に延びる大腿骨関節面を有し、
脛骨の近位端部の少なくとも一部分に取って代わる脛骨コンポーネントを有し、前記脛骨コンポーネントは、前記前後方向に延びる脛骨関節面を有し、前記脛骨関節面の後方部分は、関節運動特徴部を更に含み、
前記関節運動特徴部は、球形関節面を備え、
前記大腿骨コンポーネントの対向面は、前記球形関節面と適合可能に相互作用するように構成された凹面を備える、人工膝。
【請求項２】
前記球形関節面は、真の球面又は放物面形状を含む、請求項１記載の人工膝。
【請求項３】
人工膝全体を含む請求項１記載の人工膝。
【請求項４】
内側大腿骨関節面と、外側大腿骨関節面とを更に有し、前記内側大腿骨関節面及び前記外側大腿骨関節面のうちの少なくとも一方は、前記大腿骨の対応の後顆上で、前記対応の後顆の最も後方の部分と前記大腿骨の大腿シャフトの後方皮質の遠位側１／４〜１／３の連続部である平面との間の前後距離の少なくとも半分にわたって前記前後方向に延びている、請求項１記載の人工膝。
【請求項５】
前記内側大腿骨関節面及び外側大腿骨関節面のうちの少なくとも一方は、前記対応の後顆上で、前記対応の後顆の前記最も後方の部分と前記平面との間の前後距離の少なくとも２／３にわたって近位側前方方向に延びている、請求項４記載の人工膝。
【請求項６】
内側大腿骨関節面と外側大腿骨関節面の両方は、これらのそれぞれの後顆上で前記対応の後顆の前記最も後方の部分と前記平面との間の前後距離の少なくとも半分にわたって前後方向に延びている、請求項４記載の人工膝。
【請求項７】
前記大腿骨コンポーネントは、前記大腿骨コンポーネントと前記大腿骨との間に配置されたモジュラーアタッチメントを有し、前記モジュラーアタッチメントは、前記内側大腿骨関節面及び前記外側大腿骨関節面のうちの少なくとも一方の延長部を有し、前記延長部は、前記対応の後顆の前記最も後方の部分と前記平面との間の前記前後距離の実質的に１／３と前記対応の後顆の前記最も後方の部分と前記平面との間の前記前後距離の少なくとも半分との間にわたって前記対応の関節面を提供している、請求項４記載の人工膝。
【請求項８】
前記延長部は、前記対応の後顆の前記最も後方の部分と前記平面との間の前記前後距離の実質的に１／３と前記対応の後顆の前記最も後方の部分と前記平面との間の前記前後距離の少なくとも２／３との間にわたって前記対応の関節面を提供している、請求項７記載の人工膝。
【請求項９】
前記脛骨コンポーネントは、後面から前後寸法の１８％〜３０％のところに位置した低点をもつ湾曲を有する内側脛骨関節面を更に有する、請求項１記載の人工膝。
【請求項１０】
前記脛骨コンポーネントは、実質的に平坦であり、外側大腿顆が前記脛骨コンポーネントの前縁から滑り落ちるのを阻止する前リップを有する外側脛骨関節面を更に有する、請求項１記載の人工膝。
【請求項１１】
膝単顆人工膝を含む、請求項１記載の人工膝。
【請求項１２】
人工膝であって、
大腿骨の遠位端部の少なくとも一部分に取って代わる大腿骨コンポーネントを有し、前記大腿骨コンポーネントは、大腿骨関節面を有し、
後面及び前後寸法を有すると共に前記後面から前記前後寸法の１８％〜３０％のところに位置した低点をもつ湾曲を備えた脛骨関節面を有する脛骨コンポーネントを有し、
前記脛骨関節面の後方部分は、凸状関節面を更に含み、
前記大腿骨コンポーネントの対向面は、前記脛骨コンポーネントの前記凸状関節面と適合可能に相互作用する凹面を備え、
前記凸状関節面は、球形関節面を含む、人工膝。
【請求項１３】
前記球形関節面は、真の球面又は放物面形状を含む、請求項１２記載の人工膝。
【請求項１４】
前記関節運動特徴部は、屈曲の際に大腿骨に衝突しないよう、延びないポリエチレン被膜又は層を有する、請求項１記載の人工膝。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工膝（場合によっては、膝義足と称される）に関する。特に、本発明は、人工膝患者のためにより深い膝屈曲（以下、増深膝屈曲と称する場合がある）能力、完全機能的屈曲能力、高い生理的負荷支持能力、向上した膝蓋骨追跡能力をもたらすシステム及び方法に関する。具体的に言えば、かかる改良技術は、（ｉ）大腿骨コンポーネントの前‐近位後顆への関節面の追加（その結果を達成する方法を含む）、（ｉｉ）植え込み法による大腿骨コンポーネント及び関連の大腿骨切断部の内部幾何学的形状の修正、（ｉｉｉ）先に得られていた膝屈曲よりも深い膝屈曲を可能にする特徴的な関節面を有する非対称脛骨コンポーネント、（ｉｖ）結果として膝関節の高い生理的負荷支持能力及び向上した膝蓋骨追跡能力をもたらす非対称大腿顆を含む。
【背景技術】
【０００２】
整形外科医は、膝交換術の増加を経験している。この需要は、関節交換術と同じほど高いクオリティーオブライフ（ＱＯＬ）を生じるような手技がほとんど無いことにより高まっているように思われる。
【０００３】
さらに、膝交換の要望が増大しているということは、機能的屈曲をもたらすと共に完全機能的屈曲を可能にする耐久性があり且つ長持ちする人工膝器械又は膝義足の要望があるということを意味している。すなわち、人工膝の全体的機能及び性能に関する新たな医学的進歩を提供し、かかる器械に関連した対応の外科材料及び技術を向上させる研究に関する多大な要望が存在する。
【０００４】
これに対応して、人工膝の改良技術は、要求につれて増大している。かくして、現在入手できる人工膝は、従来用いられた人工膝よりも通常の膝の特徴を模倣している。残念ながら、今日の人工膝には、依然として多くの欠点がある。
【０００５】
欠点の中の１つは、人工膝患者が完全機能屈曲（full function flexion ）とも呼ばれている深膝屈曲（deep function flexion ）を達成することができないということにある。現在入手できる人工膝の中には、完全肢伸展（ゼロ度は、患者の膝が完全に伸展されて真っ直ぐである場合である）から１３０°を超える膝屈曲（即ち、曲げ）を可能にするものがあるが、かかる人工膝及び結果は、希である。完全機能又は深膝屈曲は、肢がその最大度まで曲げられた場合であり、これは、大腿骨と脛骨が互いに１４０°以上の角度をなしている場合であり、ただし、実際の角度は、人によって異なると共に体型によっても異なる。完全伸展は、脚／肢が真っ直ぐであり、人が立位にある場合である。
【０００６】
標準の人工膝を付けている患者によって達成される度で表される平均範囲を説明するため、以下の説明が提供される。患者の膝又は肢が完全に伸展されると、大腿骨と脛骨は、同一平面内においてゼロ度をなし又は人によっては最高５〜１０度の過伸展にある。しかしながら、膝がいったん曲がり、遠位脛骨が臀部に向かって動くと、この角度は、椅子に座っている人についてゼロから９０°に増大する。さらに、脛骨が大腿骨の最も近くに位置し、踵が接触しないまでもほぼ臀部のところに位置すると、この角度は、約１６０°以上である。大抵の人工膝患者は、後者の位置又は膝関節を１３０°を超える角度に配置する位置を達成することができない。
【０００７】
多くの人々の場合、かかる肢及び体の位置は、多くの場合達成されず又は普段所望されていない。しかしながら、ほぼ全ての人は、或る時点において、人が子供と遊ぶために跳んだり着地したりしているときに起こるにせよそうでないにせよ、又は活動的なライフスタイルを過ごしている人に単に偶発的に起こりがちである場合、１３０°を超える膝の屈曲を必要とする姿勢にあることがわかる。残念ながら、現在入手できる人工膝を装着した人は、大きな膝屈曲を必要とする活動には参加することができず、かくして、傍で見るだけになる。
【０００８】
多くの年齢層及び文化では、かかる肢／膝及び体の姿勢が大抵のときに望ましく且つ必要である。例えば、アジアの文化又はインドの文化では、完全機能的屈曲及びしゃがみ込み姿勢は、よく見受けられ、比較的長い時間にわたって行われる。
【０００９】
したがって、上述の患者及び特に相当なしゃがみ込み、膝を完全に曲げた状態での座位及び／又は祈祷又は食事の際の跪きがよく見受けられる文化圏の患者のため、現在入手できる人工膝を付けた人の間で現在可能であるレベルよりも高い膝屈曲を達成する人工膝に対する要望が存在する。
【００１０】
かくして、人工膝に関する技術が現在存在するが、依然として課題が存在する。したがって、現行の技術を向上させ又はこれに代えて他の技術を用いることが当該技術分野における技術改良となる。
【発明の概要】
【００１１】
本発明は、人工膝に関する。特に、本発明は、人工膝患者に増深膝屈曲能力を提供するシステム及び方法に関し、特に、（ｉ）患者の大腿骨及び適当な脛骨コンポーネントに一体化されたときに、結果的に完全機能的屈曲が得られるようにする人工膝の大腿骨コンポーネントの改造又はこれへの取り付けが行われた状態で広い関節面領域を人工膝の大腿骨コンポーネントに提供すること、（ｉｉ）植え込み法により大腿骨コンポーネント及び対向した大腿骨の内部幾何学的形状の改変を行うこと、（ｉｉｉ）人工膝の脛骨コンポーネントに非対称下面を提供すると共に一義的に位置決めされる関節面を提供して完全機能的屈曲を容易にすること及び（ｉｖ）膝の生理的負荷支持能力を厳密に再現すると共に膝蓋骨の良好な追跡能力を提供するために偏在化膝蓋骨（滑車）溝を備えた非対称大腿顆表面に関する。
【００１２】
通常の膝では、第１に、ひかがみ筋がこれらの機械的利点を失う理由で、第２に、内側大腿顆が後方に転動し、それにより最大１２０°までの屈曲が生じないという理由で、約１２０°での実際の屈曲の中断が生じる。１２０°の屈曲により、内側大腿顆は、脛骨の内側半月の後角に対して後方に転動し始める。１４０°の屈曲では、大腿骨は、内側半月の後角上に載り上げる。したがって、屈曲の抵抗は、この時点及びこれを過ぎて感じられる。完全屈曲により、内側大腿顆は、１２０°のその位置から、後方脛骨皮質から１０ｍｍの位置のところまで約８ｍｍ戻る。大腿骨は、過屈曲の際、更に５ｍｍ側方に戻り、その結果、１２０°〜１６０°の脛骨大腿骨回転がほとんどなく又は全くないようになる。したがって、１２０°〜１６０°の過屈曲は、０°〜１２０°の屈曲の運動学とは異なる弧であり、１６０°では、外側半月の後角は、大腿顆の遠位側の脛骨の後面上に位置するようになる。したがって、後角は、圧縮されず、２つの骨は、互いに直接的な接触関係をなす。
【００１３】
内側半月の後角は、１４０°で屈曲を妨害し、１６０°ではこれを完全に制限するため、過屈曲に対する最終的な限度が生じる。後角は又、内側大腿顆が後方脛骨皮質から１０ｍｍの箇所を越えて戻るのを阻止する。かくして、内側半月の後角は、深屈曲を達成する上で重要な構造体である。
【００１４】
本発明の具体化は、人工膝患者が現在設計の人工膝を用いて従来達成できる度合いよりも深い膝屈曲を達成することができるようにする改良型人工膝と関連して行われる。本発明の少なくとも幾つかの具体化例では、内側半月の後角のための追加の隙間の実現を可能にするために大腿骨の幾つかの部分を切除することにより人工膝に増深膝屈曲が提供される。本発明の少なくとも幾つかの具体化例は、更に、大腿骨の切除部分内に関節面を位置決めすると共に／或いは設置して内側半月の後角と大腿骨の切除面との間にインターフェイスを提供する。
【００１５】
本発明の少なくとも幾つかの具体化例では、関節面を大腿骨の後顆の近位前面（又は部分）に設けることにより人工膝に増深膝屈曲が提供される。本発明の少なくとも幾つかの具体化例は、人工膝の大腿骨コンポーネントの内側又は外側後顆のうちのいずれか一方又はこれら両方の近位前部分に設けられた追加の又は広い関節面を含む。大腿骨コンポーネントの実施形態は、増大した関節面領域を、患者が深膝屈曲中、自分の膝を曲げたとき、大腿骨コンポーネントと脛骨コンポーネントとの接触が維持され、増深膝屈曲を達成することができるよう前方方向において大腿骨コンポーネントの後顆の近位端部に追加する。
【００１６】
本発明の少なくとも幾つかの具体化例では、脛骨関節運動を改変することにより増深膝屈曲を提供することができ又は向上させることができ、この場合、人工膝の脛骨コンポーネントの同形内側脛骨関節面の中心は、現在利用可能な中心に対して後方に動かされる。加うるに、かかる幾つかの実施形態では、外側脛骨関節面の全体的形状が変更される。
【００１７】
本発明の少なくとも幾つかの具体化例では、人工膝の非対称大腿骨コンポーネントを提供することにより増深膝屈曲を達成することができる。非対称大腿骨コンポーネントにより、通常の膝で生じているように関節前後で伝えられる力の１／２以上の伝達を内側サイドに対して行うことができる。幾つかの具体化例では、人工膝の脛骨コンポーネント及び大腿骨コンポーネントの他の改造が行われる場合があり、かかる改造としては、非対称大腿顆を設けること、大腿骨コンポーネントに閉鎖丸みを設けること及び脛骨コンポーネント及び大腿骨コンポーネントの或る特定の領域を除去することが挙げられ、上述の全ての結果として、人工膝患者にとって、現在達成できる膝屈曲能力よりも深い膝屈曲能力が得られる。
【００１８】
本発明の方法、改造及びコンポーネントは、人工膝の分野において特に有用であることが判明したが、当業者であれば理解されるように、かかる方法、改造及びコンポーネントは、多種多様な整形外科用途及び医療用途に利用できる。
【００１９】
本発明の上記特徴及び利点並びに他の特徴及び利点は、以下の説明及び添付の特許請求の範囲に記載され又はこれらにおいて十分に明らかになろう。これら特徴及び利点は、添付の特許請求の範囲において具体的に指摘された機器及び組み合わせによって実現されると共に得られる。さらに、本発明の特徴及び利点は、本発明の実施により学習でき又は以下に記載する説明から明白であろう。
【００２０】
本発明の上述の特徴及び利点並びに他の特徴及び利点を得るようにするため、本発明の具体的な説明がその特定の実施形態を参照して行われ、これら実施形態は、添付の図面に記載されている。図面が本発明の代表的な実施形態だけを記載していて、従って、本発明の範囲を限定するものと見なされないことを理解して、本発明を添付の図面の使用により追加の特定事項及び細部をもって説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１Ａ】膝関節の屈曲範囲を示す図である。
【図１Ｂ】膝関節の屈曲範囲を示す図である。
【図２Ａ】一般的な種々の人工膝の１つを示す図である。
【図２Ｂ】一般的な種々の人工膝の１つを示す図である。
【図２Ｃ】一般的な種々の人工膝の１つを示す図である。
【図３Ａ】一般的な種々の人工膝の１つを示す図である。
【図３Ｂ】一般的な種々の人工膝の１つを示す図である。
【図３Ｃ】一般的な種々の人工膝の１つを示す図である。
【図４Ａ】本発明の実施形態としての人工膝の大腿骨コンポーネントの実施形態の概略斜視図である。
【図４Ｂ】本発明の実施形態としての人工膝の大腿骨コンポーネントの実施形態の概略斜視図である。
【図４Ｃ】本発明の実施形態としての人工膝の大腿骨コンポーネントの実施形態の概略斜視図である。
【図４Ｄ】本発明の実施形態としての人工膝の大腿骨コンポーネントの実施形態の概略斜視図である。
【図５Ａ】本発明の実施形態としての人工膝の大腿骨コンポーネントの実施形態の概略斜視図である。
【図５Ｂ】本発明の実施形態としての人工膝の大腿骨コンポーネントの実施形態の概略斜視図である。
【図５Ｃ】本発明の実施形態としての人工膝の大腿骨コンポーネントの実施形態の概略斜視図である。
【図５Ｄ】本発明の実施形態としての人工膝の大腿骨コンポーネントの実施形態の概略斜視図である。
【図６Ａ】人工膝の代表的な先行技術の脛骨コンポーネントの側面図である。
【図６Ｂ】人工膝の代表的な先行技術の脛骨コンポーネントの側面図である。
【図６Ｃ】本発明の実施形態としての脛骨コンポーネントの代表的な実施形態の側面図である。
【図６Ｄ】本発明の実施形態としての脛骨コンポーネントの代表的な実施形態の側面図である。
【図６Ｅ】隆起部関節運動特徴部を有するよう改造された代表的な脛骨コンポーネントの変形実施形態を示す図である。
【図６Ｆ】隆起部関節運動特徴部を有するよう改造された代表的な脛骨コンポーネントの変形実施形態を示す図である。
【図６Ｇ】球形関節運動特徴部を有するよう改造された代表的な脛骨コンポーネントの変形実施形態を示す図である。
【図６Ｈ】球形関節運動特徴部を有するよう改造された代表的な脛骨コンポーネントの変形実施形態を示す図である。
【図７Ａ】本発明の実施形態としての大腿骨コンポーネント及び脛骨コンポーネントの変形実施形態を示す図である。
【図７Ｂ】本発明の実施形態としての大腿骨コンポーネント及び脛骨コンポーネントの変形実施形態を示す図である。
【図８Ａ】従来の大腿骨コンポーネントを示す図である。
【図８Ｂ】本発明の大腿骨コンポーネントの実施形態を示す図である。
【図９】本発明の実施形態としての大腿骨コンポーネントの実施形態に用いられるモジュラーアタッチメントを示す図である。
【図１０Ａ】大腿骨コンポーネントの実施形態を大腿骨に取り付ける代表的なステップを示す図であり、大腿骨の切除部分が想像線で示されている図である。
【図１０Ｂ】大腿骨コンポーネントの実施形態を大腿骨に取り付ける代表的なステップを示す図であり、大腿骨の切除部分が想像線で示されている図である。
【図１０Ｃ】大腿骨コンポーネントの実施形態を大腿骨に取り付ける代表的なステップを示す図であり、大腿骨の切除部分が想像線で示されている図である。
【図１０Ｄ】大腿骨コンポーネントの実施形態を大腿骨に取り付ける代表的なステップを示す図であり、大腿骨の切除部分が想像線で示されている図である。
【図１０Ｅ】大腿骨コンポーネントの実施形態を大腿骨に取り付ける代表的なステップを示す図であり、大腿骨の切除部分が想像線で示されている図である。
【図１０Ｆ】大腿骨コンポーネントの実施形態を大腿骨に取り付ける代表的なステップを示す図であり、大腿骨の切除部分が想像線で示されている図である。
【図１０Ｇ】大腿骨コンポーネントの実施形態を大腿骨に取り付ける代表的なステップを示す図であり、大腿骨の切除部分が想像線で示されている図である。
【図１０Ｈ】大腿骨コンポーネントの実施形態を大腿骨に取り付ける代表的なステップを示す図であり、大腿骨の切除部分が想像線で示されている図である。
【図１１Ａ】大腿骨コンポーネントの変形実施形態を大腿骨に取り付ける代表的なステップを示す図である。
【図１１Ｂ】大腿骨コンポーネントの変形実施形態を大腿骨に取り付ける代表的なステップを示す図である。
【図１１Ｃ】大腿骨コンポーネントの変形実施形態を大腿骨に取り付ける代表的なステップを示す図である。
【図１１Ｄ】大腿骨コンポーネントの変形実施形態を大腿骨に取り付ける代表的なステップを示す図である。
【図１１Ｅ】大腿骨コンポーネントの変形実施形態を大腿骨に取り付ける代表的なステップを示す図である。
【図１１Ｆ】大腿骨コンポーネントの変形実施形態を大腿骨に取り付ける代表的なステップを示す図である。
【図１１Ｇ】大腿骨コンポーネントの変形実施形態を大腿骨に取り付ける代表的なステップを示す図である。
【図１１Ｈ】大腿骨コンポーネントの変形実施形態を大腿骨に取り付ける代表的なステップを示す図である。
【図１１Ｉ】大腿骨コンポーネントの変形実施形態を大腿骨に取り付ける代表的なステップを示す図である。
【図１１Ｊ】大腿骨コンポーネントの変形実施形態を大腿骨に取り付ける代表的なステップを示す図である。
【図１１Ｋ】大腿骨コンポーネントの変形実施形態を大腿骨に取り付ける代表的なステップを示す図である。
【図１２Ａ】従来型大腿骨コンポーネントと本発明の実施形態としての大腿骨コンポーネントの比較図である。
【図１２Ｂ】従来型大腿骨コンポーネントと本発明の実施形態としての大腿骨コンポーネントの比較図である。
【図１３】従来型大腿骨コンポーネントと本発明の実施形態としての大腿骨コンポーネントの比較図である。
【図１４】本発明の実施形態としての大腿骨コンポーネントの変形実施形態を示す図である。
【図１５Ａ】大腿骨コンポーネントの実施形態相互間の比較図である。
【図１５Ｂ】大腿骨コンポーネントの実施形態相互間の比較図である。
【図１５Ｃ】大腿骨コンポーネントの実施形態相互間の比較図である。
【図１５Ｄ】大腿骨コンポーネントの実施形態相互間の比較図である。
【図１６Ａ】図１５Ａ〜図１５Ｄに示されている大腿骨コンポーネントの関節運動面を伸展させることができる仕方を示す図である。
【図１６Ｂ】図１５Ａ〜図１５Ｄに示されている大腿骨コンポーネントの関節運動面を伸展させることができる仕方を示す図である。
【図１６Ｃ】図１５Ａ〜図１５Ｄに示されている大腿骨コンポーネントの関節運動面を伸展させることができる仕方を示す図である。
【図１６Ｄ】図１５Ａ〜図１５Ｄに示されている大腿骨コンポーネントの関節運動面を伸展させることができる仕方を示す図である。
【図１６Ｅ】大腿骨コンポーネントの関節運動面を伸展させることができる短くされた実施形態を示す図である。
【図１６Ｆ】漸減半径を有する大腿骨コンポーネントの非限定的な実施形態の屈曲の状態を示す図であり、漸減半径が本発明の代表的な実施形態に従って屈曲範囲の一部分にわたって弛緩をもたらしている状態を示す図である。
【図１６Ｇ】漸減半径を有する大腿骨コンポーネントの非限定的な実施形態の屈曲の状態を示す図であり、漸減半径が本発明の代表的な実施形態に従って屈曲範囲の一部分にわたって弛緩をもたらしている状態を示す図である。
【図１６Ｈ】漸減半径を有する大腿骨コンポーネントの非限定的な実施形態の屈曲の状態を示す図であり、漸減半径が本発明の代表的な実施形態に従って屈曲範囲の一部分にわたって弛緩をもたらしている状態を示す図である。
【図１６Ｉ】漸減半径を有する大腿骨コンポーネントの非限定的な実施形態の屈曲の状態を示す図であり、漸減半径が本発明の代表的な実施形態に従って屈曲範囲の一部分にわたって弛緩をもたらしている状態を示す図である。
【図１６Ｊ】漸減半径を有する大腿骨コンポーネントの非限定的な実施形態の屈曲の状態を示す図であり、漸減半径が本発明の代表的な実施形態に従って屈曲範囲の一部分にわたって弛緩をもたらしている状態を示す図である。
【図１６Ｋ】漸減半径を有する大腿骨コンポーネントの非限定的な実施形態の屈曲の状態を示す図であり、漸減半径が本発明の代表的な実施形態に従って屈曲範囲の一部分にわたって弛緩をもたらしている状態を示す図である。
【図１６Ｌ】漸減半径を有する大腿骨コンポーネントの非限定的な実施形態の屈曲の状態を示す図であり、漸減半径が本発明の代表的な実施形態に従って屈曲範囲の一部分にわたって弛緩をもたらしている状態を示す図である。
【図１６Ｍ】漸減半径を有する大腿骨コンポーネントの非限定的な実施形態の屈曲の状態を示す図であり、漸減半径が本発明の代表的な実施形態に従って屈曲範囲の一部分にわたって弛緩をもたらしている状態を示す図である。
【図１６Ｎ】漸減半径を有する大腿骨コンポーネントの非限定的な実施形態の屈曲の状態を示す図であり、漸減半径が本発明の代表的な実施形態に従って屈曲範囲の一部分にわたって弛緩をもたらしている状態を示す図である。
【図１６Ｏ】漸減半径を有する大腿骨コンポーネントの非限定的な実施形態の屈曲の状態を示す図であり、漸減半径が本発明の代表的な実施形態に従って屈曲範囲の一部分にわたって弛緩をもたらしている状態を示す図である。
【図１６Ｐ】漸減半径を有する大腿骨コンポーネントの非限定的な実施形態の屈曲の状態を示す図であり、漸減半径が本発明の代表的な実施形態に従って屈曲範囲の一部分にわたって弛緩をもたらしている状態を示す図である。
【図１６Ｑ】本発明の代表的な実施形態としての伸展状態の関節運動面を含む膝単顆大腿骨コンポーネントを示す図である。
【図１６Ｒ】本発明の代表的な実施形態に従って漸減半径及び凹みを有する膝単顆大腿骨コンポーネントを示す図である。
【図１６Ｓ】本発明の代表的な実施形態に従って凹みを有する切頭大腿骨コンポーネントを示す図である。
【図１７】約１６０°に屈曲された通常の膝のＸ線像を示す図であり、膝蓋骨の位置を更に示す図である。
【図１８Ａ】本発明の代表的な実施形態としての大腿骨コンポーネントの変形実施形態を示す図である。
【図１８Ｂ】本発明の代表的な実施形態としての大腿骨コンポーネントの変形実施形態を示す図である。
【図１８Ｃ】本発明の代表的な実施形態としての大腿骨コンポーネントの変形実施形態を示す図である。
【図１９Ａ】主関節面に対して後に位置する関節面を備えていない脛骨コンポーネントを示す図である。
【図１９Ｂ】主重量支持関節運動特徴部の後方に位置する脛骨完全屈曲関節運動を示す図である。
【図２０Ａ】大腿完全屈曲関節運動及び脛骨完全屈曲関節運動の代表的な相互作用を示す図である。
【図２０Ｂ】大腿完全屈曲関節運動及び脛骨完全屈曲関節運動の代表的な相互作用を示す図である。
【図２０Ｃ】大腿完全屈曲関節運動及び脛骨完全屈曲関節運動の代表的な相互作用を示す図である。
【図２０Ｄ】大腿完全屈曲関節運動及び脛骨完全屈曲関節運動の代表的な相互作用を示す図である。
【図２０Ｅ】大腿完全屈曲関節運動及び脛骨完全屈曲関節運動の代表的な相互作用を示す図である。
【図２０Ｆ】大腿完全屈曲関節運動及び脛骨完全屈曲関節運動の代表的な相互作用を示す図である。
【図２０Ｇ】大腿完全屈曲関節運動及び脛骨完全屈曲関節運動の代表的な相互作用を示す図である。
【図２０Ｈ】大腿完全屈曲関節運動及び脛骨完全屈曲関節運動の代表的な相互作用を示す図である。
【図２０Ｉ】大腿完全屈曲関節運動及び脛骨完全屈曲関節運動の代表的な相互作用を示す図である。
【図２１】膝の深屈曲中における脛骨の内側プラトーの後方関節面と膝窩面との代表的な相互作用を示す図である。
【図２２】膝窩面の切除に続く切除ブロック及び大腿骨の代表的な具体化例を示す図である。
【図２２Ａ】膝窩面の切除前における切除ブロック及び大腿骨の代表的な具体化例を示す図である。
【図２３】深屈曲中における脛骨の内側プラトーの後方関節面と人工膝の大腿骨コンポーネントの伸展部分の代表的な相互作用を示す図である。
【図２３Ａ】深屈曲中における脛骨コンポーネントの内側脛骨プラトーの後方完全屈曲関節面と人工膝の大腿骨コンポーネントの伸展部分の代表的な相互作用を示す図である。
【図２４】本発明の代表的な実施形態に従って脛骨コンポーネント及び脛骨内に挿入されたステムの断面図である。
【図２５】本発明の代表的な実施形態としてのステムの一実施形態を示す図である。
【図２６】本発明の代表的な実施形態としてのステムの別の実施形態を示す図である。
【図２７】本発明の代表的な実施形態としてのステムの別の実施形態を示す図である。
【図２８】本発明の代表的な実施形態としての調節可能なステムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明は人工膝に関する。特に、本発明は、人工膝患者のために増深膝屈曲能力を提供するシステム及び方法に関し、特に、（ｉ）大腿骨の後顆の近位前方面（又は部分）に伸展状態の関節面を提供すること、（ｉｉ）植え込み方法による大腿骨コンポーネント及び関連の大腿骨切開部の内部幾何学的形状に対して改造を行うこと、（ｉｉｉ）非対称脛骨関節面を設けること及び脛骨コンポーネント及び大腿骨コンポーネントの或る特定の領域を除去することを含む人工膝の脛骨及び大腿骨コンポーネントに対する改造を行うこと、（ｉｖ）閉鎖丸みを大腿骨コンポーネントに設けることを含む非対称大腿顆を設けること、に関し、上述の全ての結果として、人工膝患者にとって、従来達成可能な膝屈曲能力よりも高い又は深い膝屈曲能力が得られる。
【００２３】
図示すると共に本明細書において説明する本発明は、他の形態で具体化できることが強調される。かくして、図面も本発明のシステム及び方法の種々の実施形態に関する以下の詳細な説明も本発明の範囲を限定するものではない。図面及び詳細な説明は、本発明の実施形態の実施例の単なる例示であり、本発明の実質的な範囲は、多くの実施形態を記載するよう作られた添付の特許請求の範囲の記載にのみ基づいて定められる。本発明の種々の実施形態は、図面を参照すると最も良く理解され、図中、同一の要素は、同一の英数字で示されている。
【００２４】
今、図面を参照すると、図１〜図３は、本発明の実施形態の特徴を理解するのを助けるための全体的参照のために提供されている。図１Ａ及び図１Ｂは、自分の膝を伸展させたり屈曲させたり（曲げたり）している人の脛骨と大腿骨との間で可能な角度範囲を示している。具体的に説明すると、図１Ａは、人が自分の膝を伸展させたり曲げたりしている間に可能な角度範囲を示しており、膝の中には、１６０°、１６５°以上まで屈曲できるものがあることがわかる。図１Ｂは、別の位置でのこれらの種々の角度を示している。これらの図は、本発明の実施形態に関して一般に現在入手できる人工膝では可能ではない人工膝患者について１３５°を超える膝の屈曲がどのようにして可能であるかを示す説明の間、念頭に置かれるべきである。
【００２５】
図２Ａ〜図２Ｃは、人工膝１０の全体の種々の斜視図である。具体的に説明すると、図２Ａは、人工膝関節１０を備えた左側膝関節の矢状図であり、通常の膝の脛骨及び大腿骨は、透けた状態にある。図２Ｂは、人工膝１０の大腿骨コンポーネント１２の拡大図であり、図２Ｃは、人工膝の脛骨コンポーネント１４の上側斜視図である。図２Ｂは、大腿骨コンポーネント１２の或る特定のコンポーネント、例えば、アタッチメント（図示されていないが、以下において説明する）に一体的に結合するよう本発明の実施形態において改造可能な内側受け入れ領域１６並びに外側受け入れ領域１８を示している。大腿骨コンポーネント１２の内部幾何学的形状は、一体形大腿骨コンポーネント１２を図４Ｄに示されているように切除大腿骨３２上の定位置に巻くことができるよう設けられている。かくして、大腿骨コンポーネント１２の内部幾何学的形状は、膝蓋骨の関節運動及び後顆の近位部分の前方伸展を許容する種々の表面（領域１６，１８を含む）を含む。後顆の切除部分は、全膝屈曲の際に圧縮荷重を受ける平坦な表面を提供する。加うるに、切除表面は、大腿骨コンポーネントの関節面が本質的に、切除される表面と同一の位置にあるよう提供される。したがって、大腿骨と脛骨との通常の関係は、全屈曲を備えた状態で保たれる。加うるに、膝を完全に屈曲させると、大腿骨コンポーネントと下に位置する大腿骨との間のインターフェイスは、主として、剪断力ではなく圧縮荷重を受ける。圧縮力は、大腿骨コンポーネントと大腿骨との間により安定したインターフェイスを提供し、それにより、弛みの恐れを減少させる。したがって、幾つかの実施形態では、大腿骨コンポーネントと脛骨コンポーネントとの間のインターフェイスは、膝関節の全屈曲の際、大腿骨コンポーネントと下に位置する大腿骨との間に働く圧縮力を高めるよう構成されている。
【００２６】
また、図２Ｂには、内側大腿顆表面２０及び外側大腿顆表面２２が見える。図２Ｃは、脛骨コンポーネント１４及びその要素、即ち、外側脛骨顆表面２４、内側脛骨顆表面２６及び顆間表面２８を示している。人工膝１０が機能しているとき、大腿骨コンポーネント１２の内側大腿顆表面２０と脛骨コンポーネント１４の内側脛骨顆表面２６との間及び大腿骨コンポーネント１２の外側大腿顆表面２２と脛骨コンポーネント１４の外側脛骨顆表面２４との間にインターフェイスが存在する。
【００２７】
図３Ａ〜図３Ｃは、種々のコンポーネントを備えた人工膝１０全体の追加の斜視図である。具体的に説明すると、図３Ａは、大腿骨コンポーネント１２が上述したように脛骨コンポーネント１４に対して関節運動する状態の人工膝１０の正面図である。図３Ｂは、大腿骨コンポーネント１２の側面図、図３Ｃは、特に脛骨コンポーネントの内側サイドの脛骨コンポーネント１４の側面図であり、内側脛骨顆表面２６を示している。内側大腿顆表面２０は、内側脛骨顆表面２６と滑動可能にインターフェイスし、その結果、人が自分の膝を屈曲させ又は伸展させているときに、内側大腿顆表面２０の弧が内側脛骨顆表面２６に沿って動くようになっている。
【００２８】
本発明の幾つかの実施形態では、関節面を大腿骨の後顆の近位前方表面（又は部分）に設けることにより増深膝屈曲が人工膝１０に与えられる。本発明の少なくとも幾つかの実施形態は、大腿骨コンポーネント１２の内側又は外側後顆のうちのいずれか一方又は両方の近位前方部分に設けられる追加の又は拡大された関節面を含む。大腿骨コンポーネント１２の実施形態は、拡大された関節表面領域を前方方向において大腿骨コンポーネント１２の後顆の近位端部に追加し、患者が深膝屈曲の際に自分の膝を曲げたとき、大腿骨コンポーネント１２と脛骨コンポーネント１４の接触が維持され、増深膝屈曲を達成することができるようになっている。
【００２９】
これをどのようにして達成できるかということについての４つの互いに異なる実施例について図を参照して説明する。関節表面領域を大腿骨コンポーネント１２の後顆の近位端部に前方方向において追加増大させる方法が本発明の実施形態によって提供される。
【００３０】
図８Ａ及び図８Ｂは、大腿骨コンポーネント１２及び大腿骨コンポーネント１２の後顆の近位端部に関節表面領域を追加増大させる方法を示している。図８Ａは、従来型大腿骨コンポーネント１２の側面図である。本発明の人工膝の第１の実施形態では、図８Ａの大腿骨コンポーネント１２の陰影を施した領域、即ち、後顆が、骨に対向した結果として得られる表面が遠位大腿骨のシャフトの後面と同一の平面に近づくまで前方方向に厚くされている。この厚肉化は、図８Ｂを参照すると理解できる。この結果、大腿骨コンポーネント１２の後顆の広い関節表面領域が得られる。これには、より多くの骨を切除することが必要であるが、これは、その他の点においては、現行の人工膝に対する容易な改造であり、現行の外科技術の改変をほとんど必要とせず又は全く必要としない。
【００３１】
関節表面領域を広げる第２の形式の実施形態が図４Ａ〜図５Ｃに示されている。この種の実施形態を利用する方法が図９〜図１０Ｈに示されている。この種の実施形態は、人工膝１０の実施形態の大腿骨コンポーネント１２への伸展アタッチメントを利用し、この伸展アタッチメントは、大腿骨コンポーネント１２と患者の大腿骨の両方に一体化されると、結果的に、大腿骨コンポーネント１２の広い表面領域が得られる。
【００３２】
図４Ａ〜図５Ｄに示されているように、この種の実施形態は、後顆の近位部分の前方部分の関節表面領域を広げるようモジュラー屈曲取り付け面を提供するモジュラーアタッチメント３０を有する。モジュラーアタッチメント３０は、比較的従来の全膝大腿骨コンポーネント１２の内側又は非関節面に取り付け可能である。モジュラーアタッチメント３０は、一実施形態では、大腿骨コンポーネント１２の後顆のうちの一方又は両方の平坦な前面の凹み受け入れ領域内に部分的に受け入れ可能であり、かくして、内側後顆、外側後顆又はこれら両方に使用可能な一部分を有する。変形例として、モジュラーアタッチメントは、大腿骨それ自体の切除後顆のうちのいずれか一方又は両方に設けられた溝内に植え込まれても良い。
【００３３】
モジュラーアタッチメント３０は、大腿骨コンポーネント１２の内側大腿顆表面２０及び／又は外側大腿顆表面２２の前方連続部として拡大された関節接触面を提供する。幾つかの実施形態では、モジュラーアタッチメント３０は、当初、大腿骨コンポーネント１２上に配置され、次に、患者の大腿骨の遠位端部に取り付け可能である。他の実施形態では、モジュラーアタッチメント３０は、まず最初に、大腿骨の遠位端部の後顆に連結され、次に、大腿骨コンポーネント１２に一体的に連結されるのが良い。モジュラーアタッチメント３０は、内側サイド、外側サイド又はこれら両方のサイドに使用可能である。
【００３４】
図４Ａ〜図４Ｄは、大腿骨コンポーネント１２及びモジュラーアタッチメント３０の実施形態の斜視図である。上述したように、モジュラーアタッチメント３０は、大腿骨コンポーネント１２に取り付けられると共に患者の大腿骨に取り付けられて大腿骨コンポーネント１２の表面領域を拡大し、最終的に、人工膝患者において１４０°を超える深膝屈曲を可能にしている。図４Ａは、大腿骨コンポーネントの後顆に取り付けられたモジュラーアタッチメント３０を有する大腿骨コンポーネント１２の実施形態の単純化された側面図である。図４Ｄは、患者の大腿骨及び人工膝の大腿骨コンポーネントに一体的に取り付けられたアタッチメントの側面図である。モジュラーアタッチメント３０は、図４Ｂ〜図４Ｄに示されているようにモジュラー（モジュール式）であるのが良く、内側受け入れ領域１６と外側受け入れ領域１８のいずれか一方又は両方（即ち、図２Ｂに示されているように、大腿骨コンポーネント１２の後顆の前方内面）及び／又は大腿骨又は大腿骨コンポーネント１２と大腿骨の両方の内側後顆及び外側後顆のうちのいずれか一方又は両方に設けられた凹部内に嵌まり込むことができる。別の実施形態では、モジュラーアタッチメント３０は、以下に説明するように、大腿骨コンポーネントの永続部分であるのが良い。
【００３５】
図４Ｂは、モジュラーアタッチメント３０の一実施形態の側面図であり、図４Ｃは、モジュラーアタッチメント３０の図示の実施形態の上面図である。モジュラーアタッチメント３０の図示の実施形態の特定の寸法は、与えられておらず、当業者であれば、かかる寸法は、患者によって変更可能であることが認識され、更に、モジュラーアタッチメント３０の種々の部分は全て、大腿骨コンポーネント１２の顆とほぼ同じ幅であるよう幾つかの実施形態において形成可能であることが認識されよう。
【００３６】
幾つかの実施形態では、モジュラーアタッチメント３０は、第２の部分にほぼ垂直な第１の部分を有する。モジュラーアタッチメント３０の第１の部分は、モジュラーアタッチメント３０の一端部のところにフランジ付き関節領域３６（「フランジ付き領域３６」）を必要とすると共にこれから延びる細長いステム３８を必要とし、この細長いステムは、フランジ付き領域３６から遠位側にフランジ付き領域にほぼ垂直に延びている。したがって、細長いステム３８は、フランジ付き領域３６の非関節側に取り付けられている。細長いステムがフランジ付き領域３６の内側‐外側幅よりも実質的に短い内側‐外側幅を有するものとして図４Ｃに示されているが、他の実施形態の細長いステム３８は、大腿骨コンポーネント１２それ自体の後顆の内側‐外側幅までの任意の内側‐外側幅のものであって良い。
【００３７】
細長いステム３８は、上側サイド４０及び下側サイド４２を有している。上側サイド４０上の大腿骨３２及び下側サイド４２上の大腿骨コンポーネント１２との一体連結を可能にするようこぶ状突起４４が上側サイド４０及び下側サイド４２のいずれか一方又は両方に設けられるのが良い。或る形式のこぶ状突起受け入れ溝又は凹部（図示せず）がこれらこぶ状突起４４を受け入れて大腿骨３２、アタッチメント３０及び大腿骨コンポーネント１２との一体連結を確実にするよう大腿骨３２及び／又は大腿骨コンポーネント１２に設けられるのが良く、モジュラーアタッチメント３０は、大腿骨３２と大腿骨コンポーネント１２との間に配置される。
【００３８】
細長いステム３８にこぶ状突起４４が設けられていない実施形態では、アタッチメント３０は、大腿骨コンポーネント１２の内側受け入れ領域１６及び外側受け入れ領域１８のうちのいずれか一方又は両方に設けられた凹部内に嵌まり込むのが良い。モジュラーアタッチメント３０の細長いステム３８は、かかる凹部内に嵌まり込んでこれと一体に連結される。モジュラーアタッチメント３０は、それと同時に、細長いステム３８の上側サイド４０（全体として）上の大腿骨に結合可能である。細長いステムにこぶ状突起が設けられていない実施形態では、モジュラー部分のステムは、大腿骨の切除後顆に設けられた溝内に更に嵌まり込むことができる。
【００３９】
モジュラーアタッチメント３０は、大腿骨コンポーネント１２の全体的表面領域を拡大すると共に大腿骨コンポーネント１２と脛骨コンポーネント１４との間に存在するインターフェイス及び接触部を長くする。これにより、人工膝患者における大きな膝屈曲が可能になる。これは、大腿骨コンポーネント１２は、全屈曲範囲にわたり脛骨コンポーネント１４とインターフェイスされた状態のままであり、その結果、痛みのない膝屈曲が得られるからである。
【００４０】
この拡大した表面領域がなければ、人工膝の大腿後顆の内側及び外側近位縁部は、脛骨コンポーネント１４の近位表面中に押し入る場合があり、それにより脛骨コンポーネント１４の摩耗が生じる場合がある。加うるに、脛骨コンポーネント１４は、人工膝の後顆の近位縁部の前方及び／又は近位側に位置した遠位大腿骨３２の骨に接触する場合があり、それにより、痛みが生じると共に人工膝患者の屈曲が制限され、脛骨コンポーネントの摩耗が生じる場合がある。さらに、この追加された表面領域がなければ、屈曲が１４０°を超える場合、脛骨コンポーネント１４は、遠位側の方向で大腿骨コンポーネント１２に力を及ぼす場合があり、その結果、大腿骨コンポーネント１２が弛む場合がある。したがって、モジュラーアタッチメント３０は、人工膝の寿命を延ばし、患者の痛みを和らげ、最終的には、人工膝患者が深膝屈曲又は全機能的屈曲を達成することができるようにする。
【００４１】
図５Ａ〜図５Ｄは、モジュラーアタッチメント３０が大腿骨コンポーネント１２及び大腿骨３２に取り付けられているときのモジュラーアタッチメント３０の種々の斜視図である。図５Ａは、モジュラーアタッチメント３０が大腿骨コンポーネント１２の取り付けに先立って大腿骨３２に取り付けられているときのモジュラーアタッチメント３０の図である。図５Ｂ〜図５Ｄは、モジュラーアタッチメント３０が大腿骨３２への取り付けに先立って大腿骨コンポーネント１２内に引っ込められており、具体的に言えば、モジュラーアタッチメント３０が内側大腿受け入れ領域１６及び外側大腿受け入れ領域１８のうちのいずれか一方又は両方に一体連結されているときのモジュラーアタッチメント３０の図である。
【００４２】
図９及び図１０Ａ〜図１０Ｈは、モジュラーアタッチメント３０を大腿骨３２に取り付け、次に、大腿骨コンポーネント１２を大腿骨３２及びモジュラーアタッチメント３０に取り付ける方法を示している。図９は、モジュラーアタッチメント３０の取り付けを可能にするよう大腿骨に凹部を形成する前に、大腿骨３２に必要な切除の仕方を示している。図９及び図１０Ａ〜図１０Ｈは、モジュラーアタッチメント３０に必要な特定の切除法を示していないが、必要な切除法は、当業者であれば理解されよう。切除を図１０Ａに示されているように完了した後、モジュラーアタッチメント３０を図１０Ｂに示されているように大腿骨に取り付けるのが良い。次に、大腿骨コンポーネント１２を図１０Ｃ〜図１０Ｈに示されているように位置決めすると共に動かすことにより大腿骨コンポーネント１２を大腿骨３２（及び所望ならばモジュラーアタッチメント３０）に取り付けるのが良い。図１０Ｃ〜図１０Ｈに示された手順から理解できるように、大腿骨コンポーネント１２を定位置に回転させ又は転動させる必要があり、最初の接触は、図１０Ｅに示されているように後方領域で始まり、図１０Ｇに示された完全着座位置に進む。これは、現行の技術と比較して幾分かの追加のやり方及び訓練を必要とする新たな植え込み技術である。
【００４３】
図４Ａを参照して上述したように、延長された関節面を備える第３の形式の実施形態は、モジュラーではなく別個のモジュラーアタッチメント３０を利用していない。かかる実施形態では、モジュラーアタッチメント３０のフランジ付き領域３６に相当する延長された関節面は、大腿骨コンポーネント１２の一方又は両方の顆の一部として一体に形成されるのが良い。かかる１つの実施形態をどのように配置するかは、図１１Ａ〜図１１Ｋに示されている。これらの図を参照して理解できるように、かかる実施形態の配置は又、図１０Ｃ〜図１０Ｈに示されている技術と同様な回転配置技術を利用する。図１０Ｈ及び図１１Ｋを参照すると理解できるように、モジュラー又は非モジュラー実施形態のうちの任意のものは、オプションとして、大腿骨コンポーネント１２の前フランジに配置された１本又は２本以上のねじによって更に固定されるのが良い。
【００４４】
図１１Ａ〜図１１Ｋに示された実施形態の一利点は、植え込みを行っている外科医が遠位且つ前方斜め切断部を作った後に、図示の実施形態を利用すべきか伝統的な大腿骨コンポーネント１２を利用すべきかを決定できるということにある。これは、図１２Ａ及び図１２Ｂに示されている。図１２Ａは、伝統的な大腿骨コンポーネント１２を示している。図１２Ｂは、図１１Ａ〜図１１Ｋに示された大腿骨コンポーネント１２の実施形態を示している。図を参照して理解できるように、遠位切れ目６２及び前方斜め切断部６４は、本質的に互いに同一である。これは、図１３を参照すると更に理解でき、図１３は、図１２Ａ及び図１２Ｂを互いに重ね合わせた図であり、遠位大腿切断部６２と前方斜め切断部６４が互いに同一であることを示しているだけでなく、図示の実施形態のために切除された骨の全量が現在の技術及び大腿骨コンポーネント１２を用いて切除された量とほぼ同じであり又はこれよりも少ないことを示している。
【００４５】
図１１Ａ〜図１１Ｋに示されている大腿骨コンポーネント１２の非モジュラー実施形態及び図４Ａ〜図５Ｄに示されている大腿骨コンポーネントのモジュラー実施形態では、人工膝の内側平坦面（植え込まれると、骨と接触関係をなす）が互いに出会う接合部がある。これら平坦面は、互いに鋭角をなして近づくのではなく、２つの平坦面を結ぶ丸みを有しても良く又は有さなくても良い。平坦面の接合部の全てが丸みを必要としているわけではなく、幾つかの実施形態では、平坦面の接合部がいずれも丸みを有していない。平坦面は、正確に従来型膝上と同一の平面内に位置しても良く、又は位置しなくても良く、かかる平坦面は、非モジュラー表面の配置を可能にし、かかる非モジュラー表面は、遠位大腿シャフトの後皮質の連続部である平面まで又はほぼこれまで延びる大腿後顆の近位前方部分に関節運動を提供する。１つ又は２つ以上の丸みが大腿骨コンポーネント１２の内側平坦面の接合部に提供される実施形態では、対応の丸み３１又は湾曲が図５Ａに示されているように大腿骨の切除骨面に提供されるのが良い。当業者であれば理解できるように、対応の丸み３１の存在は、図１０Ａ〜図１０Ｈ及び図１１Ａ〜図１１Ｋに示されているように大腿骨コンポーネント１２の回転配置を助けることができる。
【００４６】
この内部構成により、大腿骨コンポーネント１２を当初、屈曲位置で大腿骨に取り付けることができ、次に、図１０Ａ〜図１０Ｈ及び図１１Ａ〜図１１Ｋに示されていると共にこれらを参照して説明するように大腿骨コンポーネント１２を完全に植え込んでいるときに大腿骨コンポーネント１２を回転させて完全伸展位置にするのが良い。コンポーネントをしっかりと安定化させるためにねじをオプションとして大腿骨コンポーネント１２の前フランジに配置するのが良い。これにより、モジュラーアタッチメント３０が既に大腿骨３２の後顆に植え込まれた状態で、非モジュラー大腿骨コンポーネント１２又はモジュラー大腿骨コンポーネント１２を植え込むのが容易になる。
【００４７】
大腿骨コンポーネント１２の第４の形式の実施形態が図１４に示されている。この種の実施形態は、大腿骨の遠位側の１／４〜１／３の後方皮質の連続部と同一平面内に位置した領域まで近位側且つ前方に延びる後顆の関節面のうちの何割か又は全てに加えて、体重支持遠位大腿顆に取って代わった大腿骨コンポーネント１２を有する。かかる実施形態は、別々の内側及び外側コンポーネントを有するのが良く又は内側及び外側顆に取って代わる又は再表面仕上げする１つのコンポーネントを形成するよう互いに取り付けられるのが良い。
【００４８】
歴史的に、多くの初期の全膝大腿骨コンポーネント１２は、膝蓋大腿関節に関するものではなかった。患者のうちの或る特定の割合は、前方膝疼痛を有しているので、前方フランジが滑車（膝蓋骨溝）を再表面仕上げするために大腿骨コンポーネント１２に追加されていた。これにより、膝蓋骨が弱体化し、その結果、患者の中には骨折を起こした者もいた。近年、コンポーネントの植え込みを必要としない膝蓋骨疼痛を最小限に抑えるための技術が開発された。図１４に示された実施形態は、人工膝の顆部分の一体部分である前方フランジを備えていない。予想されることとして、かかる器械１２は、単独で、何割かの患者に関しては、大腿顆に取って代わるのに適している場合があり、それにより、外科医は、適応であれば膝蓋大腿関節を治療することができる。変形例として１つ又は別々の膝蓋大腿骨関節面を植え込んでも良い。膝蓋大腿インプラントは、完全に別個であっても良く、或るいは、モジュラーであって図４に示された器具に取り付けられても良い。図１４に示されている実施形態は、モジュラー前方フランジ（滑車溝）を図示の器械に取り付ける能力を備えている。
【００４９】
本発明の具体化例は、大腿骨コンポーネント１２、脛骨コンポーネント１４及び／又はモジュラーアタッチメント３０を含み、これらは各々、金属、金属合金、セラミック、炭素繊維、ガラス、ポリマー（骨セメントを含む）、有機材料、取り出した人又は動物の組織及び別個に又は上述の材料の２つ又は２つ以上の任意の組み合わせで用いられる天然に産出する又は合成材料から成る。
【００５０】
上述の説明及び対応の図を参照すると理解できるように、現在存在する大腿骨コンポーネント１２は、後顆の近位前方方向に短い距離延びるに過ぎない関節面を提供する。例えば、図２Ａ及び図８Ａを参照すると理解できるように、後顆の前方端部のところの関節面は、代表的には、患者の元の後顆の最も後方の部分（又は大腿骨コンポーネント１２の最も後方の部分）から大腿シャフトの後方皮質の遠位側の１／４〜１／３の連続部である平面まで測定して、後顆のせいぜい前方側の１／３まで延びてこれに取って代わる。
【００５１】
これとは対照的に、図示すると共に上述した大腿骨コンポーネント１２の種々の実施形態は、内側顆及び後顆の最も後方の部分と大腿シャフトの後顆の遠位側の１／４〜１／３の連続部である平面との間の前後距離の半分以上にわたって延びるよう近位前方方向に延びる外側顆のうちのいずれか一方又は両方のための延長された関節面を提供する。幾つかの実施形態では、延長された関節面は、後顆の最も後方の部分と大腿シャフトの後方皮質の遠位側の１／４〜１／３の連続部である平面との間の前後距離の少なくとも２／３にわたって延びる。他の実施形態では、延長された関節面は、後顆の最も後方の部分と大腿シャフトの後方皮質の遠位側の１／４〜１／３の連続部である平面との間の前後距離のほぼ全体にわたって延びる。さらに別の実施形態では、延長された関節面は、図１６Ａ〜図１６Ｄに示されているように、大腿シャフトの後顆の遠位側部分を含むよう更に延びるのが良い。
【００５２】
骨に接触する場合があり又は接触しない場合があり、大腿骨関節面の連続部である延長部の表面を全屈曲関節部という場合がある。脛骨が全伸展状態にあるときに脛骨の関節面の一部をなしていない内側及び／又は外側の後方縁部に対応の表面が設けられるのが良い。例えば、本発明の幾つかの具体化例では、内側脛骨運動部の後方縁部には対応の表面が設けられ、内側関節面の中心は、コンポーネントの後縁から前縁までの距離の２０％を越えたところに位置する。
【００５３】
図１９Ａに示された実施形態は、主関節面４３に対して後方に位置する非関節面４１を示している。図１９Ｂは、全屈曲関節面４５及び関節面４７を示している。図１９Ｂの脛骨完全屈曲関節部は、主体重支持関節部の後方に位置し、大腿骨コンポーネントの特定の関節領域、即ち、図１６Ａ〜図１６Ｑに示されると共に図１６Ｅの僅かに短くされた実施形態で示されている大腿完全屈曲関節部（近位側延長部５０）と共に関節運動する。
【００５４】
引き続き図１６Ｅを参照すると、本発明の幾つかの実施形態では、大腿骨コンポーネント５３の完全屈曲関節面４０２は、種々の関節丸み４０４，４０６，４０８の区分を有する。各区分は、膝に関する屈曲範囲全体を通じて大腿骨コンポーネント５３と脛骨コンポーネント（図示せず）との関係を制御する手段として提供される。
【００５５】
丸み４０４は、凹み４１０が関節面４０２上に形成されるよう漸減半径を有するものとして特徴付けられる。幾つかの実施形態では、凹み４１０は、膝関節が図１６Ｆに示されているように約−１０°まで過剰に伸展された場合に脛骨コンポーネント１４の前隆起部４２０を受け入れるよう構成されている。さらに過剰伸展時、図１６Ｇに示されているように、凹み４１０は、前隆起部４２０に当たり、その結果、凹み４１０と前隆起部４２０との間のインターフェイスは、大腿骨コンポーネント５３と脛骨コンポーネント１４との間の支点として働くようになる。したがって、膝関節を約−１０°を越えて過伸展させると、関節面４０２の丸み４０４は、図示のように脛骨コンポーネント１４から伸延される。この伸延量が増大すると、膝関節の密な結合組織は、応力を受け、それにより膝関節のそれ以上の過伸展が制限される。
【００５６】
次に図１６Ｈを参照すると、膝関節が約０°屈曲において中立の伸展位置で示されている。約０°の屈曲時、丸み４０４，４０６は、脛骨関節面４０３に部分的に接触するが、膝関節は、完全に拘束されることはない。したがって、大腿骨コンポーネント５３は、脛骨コンポーネント１４に対して前後に動くことができるようになる。幾つかの実施形態では、約０°の屈曲と２０°の屈曲との間で膝関節内に弛緩をもたらす。他の実施形態では、丸み４０４，４０６は、約０°の屈曲と４０°の屈曲との間で膝関節内に弛緩をもたらす。
【００５７】
次に図１６Ｉを参照すると、膝関節が約１０°の屈曲状態で示されており、大腿骨コンポーネント５３は、脛骨コンポーネント１４に対して前方にずらされている。図１６Ｊは、膝関節を約１０°の屈曲で示しており、大腿骨コンポーネント５３は、脛骨コンポーネント１４に対して後方にずらされている。丸み４０４，４０６によって提供される膝関節内の前後の弛緩は、膝関節の高密度結合組織内の張力と対向した大腿及び脛骨関節面４０２，４０３の湾曲の両方によって制限される。約０°と約２０°との間の弛緩をもたらすことにより、ユーザにより見知され又は経験されるように、膝屈曲の生まれつきの機序が保たれる。幾つかの実施形態では、弛緩は、約０°と約２０°との間ではなくなり、それにより、膝屈曲の生まれつきの機序が所望通りに改変される。
【００５８】
約２０°への膝関節のそれ以上の屈曲時、丸み４０６は、主として、図１６Ｋに示されているように脛骨関節面４０３に接触する。しかしながら、幾つかの実施形態では、膝関節内の弛緩は、約２０°の屈曲時に維持され、従って、大腿骨コンポーネント５３は、脛骨コンポーネント１４に対して前（図１６Ｋ）後（図１６Ｌ）にずれることができるようになる。膝関節をそれ以上屈曲させると、丸み４０６は、開口した脛骨関節面４０３と完全接触関係をなし、それにより、図１６Ｍに示されているように膝関節内の前後の運動が完全に拘束される。その後、膝関節内における完全接触及び拘束は、図１６Ｎ及び図１６Ｏに示されているように膝関節の残りの中間屈曲運動全体を通じて維持される。約１１０°の屈曲を超えると、丸み４０８は、脛骨関節面４０３との接触を再開し始め、それにより、図１６Ｐに示されているように大腿骨コンポーネント５３及び脛骨コンポーネント１４が伸延される。膝関節をそれ以上伸延させると、近位延長部５０は、脛骨コンポーネント１４の後関節特徴部４１２との接触状態を維持する。
【００５９】
図１６Ｑを参照すると、膝単顆大腿骨コンポーネント１２０の代表的な実施形態が示されている。本発明の種々のコンポーネントに代えて、以下に説明するように膝単顆コンポーネントを用いることができる。幾つかの実施形態では、膝単顆大腿骨コンポーネント１２０は、図１６Ｒに示されているように凹み４１０を提供する漸減丸み４０４を更に有する。他の実施形態では、膝単顆大腿骨コンポーネント１２０は、切頭され、それにより図１６Ｓに示されているように、コンポーネント１２０と大腿骨１２０の非切除前顆面との間の交差部とのところに凹み４１０が得られる。
【００６０】
膝単顆コンポーネントは、一般に、膝関節の体重支持部分に内側に又は外側に取って代わるよう植え込まれる。膝単顆コンポーネントは、膝関節のちょうど体重支持部分に設けられる２つの別々の大腿骨コンポーネント及び２つの別々の脛骨コンポーネントとして内側且つ／或いは外側に使用可能である。幾つかの実施形態では、膝単顆コンポーネントは、２つの大腿又は２つの脛骨コンポーネントが互いに接合された状態で用いられるが、膝蓋大腿関節は無視される。他の実施形態では、膝単顆コンポーネントは、遠位大腿骨の内側及び外側体重支持部分に取って代わった１つの大腿骨コンポーネントとして用いられ、更に一体形脛骨コンポーネント又は別々の内側及び外側脛骨コンポーネントと共に膝蓋大腿関節の一部分又は全てとして用いられる。そして、幾つかの実施形態では、膝単顆コンポーネントは、膝蓋大腿関節及び大腿骨の内側又は外側体重支持部分に取って代わった一体形大腿骨コンポーネントである。
【００６１】
幾つかの実施形態では、膝単顆コンポーネント１２０は、全屈曲大腿骨関節面５０を有する。上述したように、関節運動面又は延長部５０は、膝の深屈曲の際、膝単顆大腿骨コンポーネント１２０と脛骨コンポーネントの前屈曲脛骨関節運動面５５との接触を延長させるよう構成されている。幾つかの実施形態では、大腿骨の膝窩面２０２の一部分は、関節運動面５０の配置を可能にするよう除去される。他の実施形態では、膝単顆コンポーネント（図示せず）は、モジュラー全屈曲大腿関節運動面（図示せず）と関連して用いられるよう提供される。かくして、幾つかの実施形態では、大腿骨の第１の部分は、膝単顆コンポーネント１２０を受け入れるよう前処置され、大腿骨の第２の部分は、モジュラー全屈曲大腿関節運動面（図示せず）を受け入れるよう前処置される。したがって、膝単顆コンポーネントとモジュラー全屈曲大腿関節運動面の組み合わせは、機能上、膝単顆大腿骨コンポーネント１２０に等しい膝単顆大腿骨コンポーネントを提供する。
【００６２】
幾つかの実施形態では、膝単顆大腿骨コンポーネント１２０は、膝単顆脛骨コンポーネントと関連して用いられる。他の実施形態では、膝単顆大腿骨コンポーネント１２０は、全脛骨コンポーネントと関連して用いられる。最終的に、幾つかの実施形態では、膝単顆大腿骨コンポーネント１２０は、対向した脛骨の生まれつき備わった表面と直接関連して用いられる。
【００６３】
許容される場合には、膝単顆大腿骨コンポーネント１２０の具体化により、全膝置換術と比較して幾つかの利点が提供される。例えば、８インチ（２０．３２ｃｍ）切開創が代表的には、全膝置換術に必要とされるが、膝単顆大腿骨コンポーネント１２０を利用する部分膝交換術で必要とされる切開創は、約３インチ（７．６２ｃｍ）である。かくして、膝単顆大腿骨コンポーネント１２０の一利点は、部分膝交換術後に、瘢痕化が減少することである。
【００６４】
部分膝交換術の他の利点としては、回復時間が短くなること、運動範囲が広がること及び膝の全体的損傷が減少することが挙げられる。全膝置換術では、患者が、最大４日間の入院が必要な場合がある。また、術後回復期間が、３か月以上になる場合がある。しかしながら、部分膝置換術では、患者は、代表的には、必要な入院は２日以下であり、続く回復期間は１か月である。加うるに、患者は、代表的には、部分膝置換術後、１週間又は２週間で補助なしに歩くことができる。
【００６５】
幾つかの全膝置換術とは異なり、膝単顆大腿骨コンポーネント１２０の挿入では、一般に、多くの靱帯が保存され、それにより十分な運動範囲が得られる。例えば、部分膝置換術の中には、前及び／又は後十字靱帯が所望通りに保存される。また、一般に、部分膝置換術の結果として、膝の損傷が少ない。これは、手術が最小限の侵襲にとどまり、それにより膝に関する組織、筋肉及び腱の損傷が最小限に抑えられるためである。
【００６６】
幾つかの部分膝置換術に関し、膝蓋大腿関節炎に生じる疼痛及び不快感に取り組むための種々の方法を実施できる。例えば、部分膝置換術の中には、膝蓋骨の神経切除が行われるものがある。部分膝交換術の中には、対向した大腿溝の神経切除が行われるものがある。本発明の幾つかの実施形態では、膝単顆大腿骨コンポーネント１２０は、運動範囲全体を通じて生まれつき備わった膝蓋大腿関節を再建し、大腿溝内における膝蓋骨の追跡を容易にするよう設計されている。他の実施形態では、神経切除と膝単顆大腿骨コンポーネント１２０の自然なデザインの組み合わせが膝蓋大腿関節炎に適切に取り組むために実行される。
【００６７】
大腿全屈曲関節部５０と脛骨全屈曲関節部５５の相互作用が図２０Ａ〜図２０Ｉに示されており、図２０Ａ〜図２０Ｅは０°の状態であり、図２０Ｆは９０°の状態であり、図２０Ｇは、１３０°の状態であり、図２０Ｈは、１５０°の状態であり、図２０Ｉは、１６０°を超えた状態である。図２０Ｂは、非切除脛骨プラトー５１の代表的な位置を示している。図２０Ｃは、大腿骨コンポーネント５３の後方部分に設けられた代表的な閉鎖丸みを示している。図２０Ｄは、代表的な全屈曲大腿関節部５０を示している。図２０Ｅは、代表的な全屈曲脛骨関節部５５を示している。図２０Ｈは、屈曲の際、全屈曲脛骨関節部５５への全屈曲大腿関節部５０の代表的な接近の仕方を示している。図２０Ｉは、深屈曲の際における全屈曲大腿関節部５０と全屈曲脛骨関節部５５の代表的な接触の仕方を示している。
【００６８】
図１５Ａ〜図１５Ｄは、大腿骨コンポーネント１２の４つの上述の実施形態が延長された関節面４８を提供する種々の仕方を示している。関節面を大腿骨コンポーネントの後顆の近位部分に追加するという技術的思想は、一般に、遠位大腿骨のシャフトの後面の平面が遠位側に延長されるべき場合、関節面が遠位大腿骨のシャフトの後面の平面に近づき又はこれを越えて延びるまで近位部分を前方に延長させることにより達成できる。例えば、図１５Ａ〜図１５Ｄで理解できるように、各実施形態の延長された関節面４８は、内側後顆又は外側後顆のうちの一方又は両方の前方端部のところでの関節面の延長部をなす。図１６Ａ〜図１６Ｄに示されているように、関節面を延長された関節面４８の端部から近位側の方向に更に延長させることができる。この一段の延長は、近位延長部５０によって提供できる。近位延長部５０は、大腿骨コンポーネント１２の一体部分であっても良く、モジュラーアタッチメント３０の一部であっても良く、或いは、別個の追加のコンポーネントとして提供されても良い。近位延長部５０が提供される一実施形態では、近位延長部５０は、深膝屈曲を向上させるよう全機能的屈曲の際に大腿骨３２と脛骨との間の離隔距離を増大させるよう脛骨又は脛骨コンポーネント１４と相互作用する支点として働く。別の実施形態では、近位延長部５０により、全機能的屈曲の際の脛骨と大腿骨との間の通常の関係が２つの表面相互間の接触を維持しながら存在することができる。
【００６９】
かくして、本発明の幾つかの実施形態では、大腿骨の後顆の近位前方表面（又は部分）に関節面を提供することにより増深膝屈曲が容易になる。少なくとも幾つかのかかる実施形態は、大腿骨コンポーネント１２の内側又は外側後顆のうちのいずれか一方又は両方の近位前方部分に設けられた追加の又は拡大した関節面を含む。大腿骨コンポーネント１２の実施形態は、増大した関節面領域を、患者が深膝屈曲中、自分の膝を曲げたとき、大腿骨コンポーネント１２と脛骨コンポーネント１４との接触が維持され、増深膝屈曲を達成することができるよう前方方向において大腿骨コンポーネントの後顆の近位端部に追加する。
【００７０】
本発明の少なくとも幾つかの実施形態では、脛骨関節運動を改変することにより増深膝屈曲を提供することができ又は向上させることができ、この場合、人工膝の脛骨コンポーネント１４の同形内側脛骨関節面の中心は、現在利用可能な中心に対して後方に動かされる。加うるに、かかる幾つかの実施形態では、外側脛骨関節面の全体的形状を変更することができる。これは、図６Ａ〜図６Ｄに示されている。
【００７１】
脛骨コンポーネント１４のかかる実施形態では、顆又は関節プラトー表面は、非対称であるのが良い。すなわち、脛骨コンポーネント１４の外側下面サイドは、前後寸法が内側サイドよりも小さく、脛骨コンポーネント１４の頂部も又、非対称であるのが良い。
【００７２】
解剖学的に、脛骨プラトーは、これが外側に有する前後寸法よりも内側に大きな前後寸法を有する。切断された近位脛骨のできるだけ大部分を覆うと共に外側プラトーの前方又は後方張出しを回避するためには、外側の前後寸法よりも内側の前後寸法が大きいコンポーネントを提供することが必要である。一実施形態では、これは、内側関節面の中心を後方に動かして寸法差を補償することによって達成される。全屈曲を達成するためには、脛骨上の内側回転中心（球の凹状セグメントである）を他の設計で現在利用できる後方よりも一層後方に位置させることが重要である。これにより、膝を約１２０〜１３０°を越えて屈曲させたときに近位脛骨を内側脛骨関節面の後方縁部又は部分が大腿骨の内側後顆の近位部分に衝突することがないよう十分前方に位置決めすることができる。脛骨が屈曲の際に前方に動くことができるようにする脛骨コンポーネント１４の現在の設計例は、非球形内側脛骨関節面を有し、或いは、球形関節面の回転中心が以下に説明する実施形態により提供されるほど後方ではないかのいずれかである。しかしながら、本発明の実施形態は、１２０°以上の膝屈曲を可能にする任意の膝置換設計例と組み合わせて利用できる。
【００７３】
内側に固定された回転中心を有する現在入手可能な全膝脛骨コンポーネント１４は、脛骨コンポーネント１４の後面から前後寸法全体の約３５〜４５％のところの位置に配置された回転中心を有する。脛骨コンポーネント１４の幾つかの実施形態では、回転中心は、これが脛骨コンポーネント１４の後壁から前後寸法の１８〜３０％のところに位置するよう後方に動かされている。
【００７４】
通常の膝では、膝の内側サイドは、任意の屈曲度に関し、脛骨関節面に対する内側大腿顆の位置がほぼ固定されていて、約２０〜１４０°の屈曲範囲において相当な量前方又は後方には動かないという点で拘束されている。これとは対照的に、外側サイドでは、全伸展及び場合によっては全屈曲を除き、約２０〜４０°の屈曲後、外側大腿顆は、外側脛骨プラトー上で前後に動くことができる。１６０°を超える全機能的屈曲の際、外側大腿顆は、対向した脛骨プラトーの最も外方の部分にのみ当たっているように見える場合があり、或いは、プラトーに外側と脛骨プラトーの平べったくされた部分上で明らかに前方に接触する場合がある。
【００７５】
したがって、脛骨コンポーネント１４の実施形態では、外側脛骨関節面は、脛骨コンポーネントがあまりにも外側に回転するのを阻止すると共に外側大腿顆が脛骨コンポーネントの前方縁部から滑り落ちることができるようにするのを阻止する前方リップが存在する前方を除き、前後方向に基本的に平べったい。幾つかの実施形態では、外側脛骨関節面の基本的に平らな部分は、脛骨コンポーネント１４の全前後寸法の２／３〜７／８から成る場合がある。幾つかの実施形態では、僅かなリップが外側サイド上に後方に存在する場合があるが、固定回転中心が上述したように位置決めされている限り、外側サイド上の後方にはリップが不用である。外側脛骨関節面は、前頭面で見て、平らであるか凹状であるかのいずれかであり、もし凹状であれば、対向した大腿顆と同一の曲率半径である場合があり又はそうでない場合があり、或いは、前頭面で見てより大きな半径を有する場合がある。この平らな又は凹状の溝は、上述した前方端部及び後方端部を除き、矢状面で見て底部が平らであり、内側顆の回転中心に相当する箇所周りに生じる。幾つかの実施形態では、後方外側脛骨関節部は、内側後方全屈曲関節について説明したのと同じであるのが良い。他の実施形態では、内側脛骨関節面は、外側脛骨プラトーについて説明した平らな関節面と同じであり又はこれに類似しているのが良い。しかしながら、内側関節接触位置は、主として、必須であり、他方、外側関節接触位置は、必須ではない。かくして、外側関節接触位置は、行われる仕事、快適さ又は文化によって決定されるであろう。
【００７６】
当業者であれば理解されるように、膝は、外側枢軸及び内側枢軸のうちの少なくとも一方を有する場合がある。したがって、本発明の実施形態は、外側及び内側膝枢軸形態のうちのいずれか一方又は両方と適合性があることが理解されよう。
【００７７】
図６Ａ〜図６Ｄは、先行技術の脛骨コンポーネント１４の内側脛骨顆表面２６及び外側脛骨顆表面２４と上述した脛骨コンポーネント１４の実施形態との比較図である。具体的に説明すると、図６Ａ及び図６Ｂは、それぞれ、現在入手できる或る脛骨コンポーネント１４の内側及び外側サイドの側面図、図６Ｃ及び図６Ｄは、上述した脛骨コンポーネント１４の実施形態の内側サイド及び外側サイドの側面図である。理解されるように、内側と外側の両方においてほぼ平らな状態から図６Ａ及び図６Ｂに示すようにより同形までの内側及び外側関節面に関する多種多様な形態が従来用いられていたが、後方に変移した内側関節面及び比較的平坦な外側関節面の組み合わせか内側大腿全屈曲脛骨関節部かのいずれかを有するものは存在しない。これら形態により、外側大腿顆は、膝が屈曲したり伸展したりすると、前後に動くことができる。外側脛骨関節面がこの前後運動を可能にする限り、外側脛骨形態が特に図６Ｄに示されているようなものである必要はないような他の形態を提供することができる。
【００７８】
外側脛骨関節部は、幾つかの実施形態では、後リップを備えていない場合があり、他の実施形態では、後面は、１３５°を超える屈曲を可能にする内側脛骨関節部が設けられると、下方に傾斜することができる。
【００７９】
先行技術の脛骨コンポーネント１４では、顆面は、曲率中心が固定点５２上に位置した湾曲を有する。固定点５２から（又は、曲率中心が固定点５２上に位置した湾曲の低点から）脛骨コンポーネントの後縁５４までの距離は、脛骨コンポーネント１４の前後寸法の約３５〜４５％である。これら測定値は、脛骨コンポーネント１４の内側（図６Ａ）サイド及び外側（図６Ｂ）サイドに関してほぼ同じである。現在入手できる脛骨コンポーネント１４は、リップ５６を有している。
【００８０】
図６Ｃ及び図６Ｄに示されている脛骨コンポーネント１４の実施形態では、脛骨コンポーネントリップ５６は、設けられていない。これとは異なり、内側脛骨顆表面２６は、滑らかな弧に沿って延びている。弧が作られているとき、下側リップが幾つかの実施形態では存在する場合があり、大腿全屈曲後関節部まで延びてこれを有するのが良い。リップの量は、回転中心と脛骨コンポーネント１４の後縁５４との関係によって定まるであろう。図６Ａ及び図６Ｃの固定点５２から関節面までの半径が同一であるが、図６Ｃで理解できるように、固定点５２から（又は、中心が固定点５２上に位置した曲率の低点から）脛骨コンポーネント５６の後縁５４までの距離はより短くなり、脛骨コンポーネント１４の後端からの前後寸法の約１８〜３０％である。脛骨コンポーネント１４の外側サイドに関し、図６Ｄに示されている実施形態では、前リップ５８と小さな後リップ６０の両方が設けられている。変形実施形態では、上述したように後リップ６０を省くことができる。
【００８１】
かくして、図６Ａ〜図６Ｄを参照して説明したように、本発明の少なくとも幾つかの実施形態では、増深膝屈曲が脛骨関節部を改造することにより提供され又は向上し、この場合、脛骨コンポーネント１４の同形内側脛骨関節面の中心は、現在入手できるものよりも後方に動かされる。幾つかの現在入手できる大腿骨コンポーネントでは、この変化だけで、標準型脛骨コンポーネントと比較して達成できる屈曲量が増大する。加うるに、幾つかのかかる実施形態では、外側脛骨関節面の全体的形状を変えるのが良い。これにより、近位脛骨は、膝を約１２０〜１３０°超えて屈曲させると、十分前方に位置決めすることができ、その結果、内側脛骨関節面の後縁又は部分が大腿骨の内側顆の近位部分に当たることがないようになる。したがって、増深膝屈曲を達成することができる。かくして、理解されるように、上述の脛骨コンポーネントの実施形態を従来型大腿骨コンポーネントと共に用いることにより、従来型脛骨コンポーネントを使用する場合よりも多大な屈曲が容易になる。同様に、上述の大腿骨コンポーネントの実施形態のうちのどれかを従来型脛骨コンポーネントと共に用いることにより、従来型脛骨コンポーネントを標準型大腿骨コンポーネントと共に使用する場合よりも多大な屈曲が容易になる。
【００８２】
本発明の幾つかの実施形態では、脛骨関節部を改造することにより増深膝屈曲が提供され、又は改善されることができ、この場合、脛骨コンポーネントの関節面は、脛骨コンポーネントに対する大腿骨コンポーネントの関節運動を促進し又は制限するよう変えられる。かかる変更の例が図６Ｅ〜図６Ｈに示されている。
【００８３】
次に図６Ｅ及び図６Ｆを参照すると、脛骨コンポーネント１４が本発明の代表的な実施形態に従って示されている。幾つかの実施形態では、脛骨コンポーネント１４の内側脛骨顆表面２６は、関節運動特徴部を有するよう改造されている。関節運動特徴部は、一般に、大腿骨コンポーネントの対向した関節運動面と適合可能に相互作用するよう設けられている。膝の屈曲中、大腿骨コンポーネントの関節運動面は、内側脛骨顆表面の関節運動特徴部と相互作用して脛骨コンポーネントに対する大腿骨コンポーネントの関節運動を案内し又は方向付ける。かくして、幾つかの実施形態では、関節運動特徴部は、深膝屈曲中、膝の関節運動を制御するために設けられる。
【００８４】
種々の形式の関節運動特徴部を本発明の教示に従って用いることができる。例えば、幾つかの実施形態では、関節運動特徴部は、斜めの関節隆起部４００を有する。関節隆起部４００は、大腿骨コンポーネントの対向した関節面と適合可能に相互作用するよう設けられている。関節隆起部４００と大腿骨コンポーネントの関節面との間の相互作用は、膝の深屈曲中、大腿骨コンポーネントの関節運動の変化を生じさせる。例えば、幾つかの実施形態では、大腿骨コンポーネントと関節隆起部４００の相互作用により、大腿骨コンポーネントの後関節運動部が深屈曲の達成時にずれる。
【００８５】
関節隆起部４００は、一般に、全体として内側‐外側方向４５０において脛骨コンポーネント１４の後面に設けられている。幾つかの実施形態では、関節隆起部４００は、顆間表面２８の前後方向４６０に対して鋭角である角度θをなして後面上に設けられ又は位置決めされている。一般に、関節隆起部４００の角度θは、深屈曲中、大腿骨コンポーネントの所望の関節ずれを達成するよう選択される。幾つかの実施形態では、約０°〜約９０°の角度θが選択される。他の実施形態では、約１０°〜約４５°の角度θが選択される。最後に、幾つかの実施形態では、約２０°〜約３５°の角度θが好ましい。
【００８６】
関節隆起部４００は、膝の深屈曲中、大腿骨コンポーネントの所望の関節ずれを達成するよう脛骨コンポーネントの関節面上のどこかに位置決めされるのが良い。例えば、幾つかの実施形態では、外側脛骨顆表面２４は、関節隆起部（図示せず）を有するよう改造される。他の実施形態では、内側脛骨顆表面２６と外側脛骨顆表面２４の両方は、斜めの関節隆起部４００を有する。幾つかの実施形態では、関節運動特徴部は、ポリエチレン被膜又は層を有する。他の実施形態では、ポリエチレン被膜は、関節隆起部４００にしっかりと被着され、かかるポリエチレン被膜は、関節隆起部４００を越えて延びないようにされ、屈曲の際に大腿骨に衝突しないようになっている。
【００８７】
次に図６Ｇ及び図６Ｈを参照すると、脛骨コンポーネント１４は、本発明の代表的な実施形態に従って示されている。幾つかの実施形態では、脛骨コンポーネント１４の内側脛骨顆表面２６は、球形関節面４２０を備えた関節運動特徴部を有するよう更に改造されている。球形関節面４２０は、大腿骨コンポーネントの対向した関節面と適合可能に相互作用するよう設けられている。球形関節面４２０と大腿骨コンポーネントの関節面との相互作用により、膝の深屈曲中、大腿骨コンポーネントの制限されない自然な関節運動が可能になる。例えば、幾つかの実施形態では、大腿骨コンポーネントと球形関節面４２０との相互作用により、深屈曲が達成されるときに、大腿骨コンポーネントの自然な後方関節運動が可能である。当業者であれば理解されるように、脛骨コンポーネント１４は又、脛骨コンポーネントの外側脛骨顆表面上における大腿関節運動を可能にするよう改造可能である。更に、当業者であれば理解されるように、脛骨コンポーネント１４は、所望の用途に関し、脛骨コンポーネントの内側脛骨顆表面と外側脛骨顆表面の両方上における付随する大腿関節運動を可能にするよう改造されるのが良い。
【００８８】
球形関節面４２０は、真の球形から成っていても良く又は放物面形状から成っていても良い。当業者であれば理解されるように、関節面４２０の表面構造の変化が特定の用途又は使用に最適に構成される関節面を提供するために必要な場合がある。
【００８９】
球形関節面４２０は、膝の深屈曲中、大腿骨コンポーネントの所望の自然な運動を可能にするよう脛骨コンポーネントの関節面上のどこかに位置決めされるのが良い。例えば、幾つかの実施形態では、外側脛骨顆表面２４は、球形関節面（図示せず）を有するよう改造される。他の実施形態では、内側脛骨顆表面２６と外側脛骨顆表面２４の両方は、球形関節面４２０を有する。幾つかの実施形態では、関節運動特徴部は、ポリエチレン被膜又は層を有する。他の実施形態では、ポリエチレン被膜は、球形関節面４２０にしっかりと被着され、かかるポリエチレン被膜は、球形関節面４２０を越えて延びないようにされ、屈曲の際に大腿骨に衝突しないようになっている。
【００９０】
幾つかの実施形態では、大腿骨及び／又は大腿骨コンポーネントの対向した表面は、脛骨コンポーネントの凸状球形関節面４２０と適合可能にインターフェイスするよう構成された凹面（図示せず）を有するよう改造される。他の実施形態では、大腿骨及び／又は大腿骨コンポーネントの対向面は、脛骨コンポーネントの凸状関節隆起部４００と適合可能にインターフェイスするよう構成された凹状溝（図示せず）を有するよう改造される。さらに、幾つかの実施形態では、脛骨コンポーネントは、凹面（図示せず）を有し、大腿骨コンポーネントは、脛骨凹面と適合可能に相互作用する凸面（図示せず）を有する。さらに、幾つかの実施形態では、脛骨コンポーネントのポリエチレン被膜（図示せず）又は関節面は、対向した大腿面の所望の構造、形状又は特徴部と適合可能にインターフェイスするよう構成され、それにより、膝の運動範囲全体にわたって通常の膝機能及び運動が達成される。例えば、幾つかの実施形態では、脛骨コンポーネントは、隆起した後部分又は関節運動特徴部を備えないで提供される。これとは異なり、外科医は、通常の膝機能を達成するよう大腿骨コンポーネントと同様にインターフェイスする患者の脛骨の後部分を残すよう選択することができる。かくして、幾つかの実施形態では、膝単顆脛骨コンポーネントが設けられる。
【００９１】
図７Ａ及び図７Ｂは、より深い膝屈曲を可能にするための大腿骨コンポーネント１２及び脛骨コンポーネント１４の改造を示している。具体的に言えば、図７Ａは、改造された大腿骨コンポーネント１２及び脛骨コンポーネント１４を備えた人工膝１０の矢状断面図である。図７Ａでは、大腿骨コンポーネント１２の領域１０２が破線で示されているように除去されている。この領域１０２は、後方末端部１０４上に位置すると共にこの後方末端部１０４と後方末端部１０４の前方サイド１０６との間に位置している。領域１０２を除去することにより、人工膝患者の深い屈曲が部分的に達成可能である。
【００９２】
同様に、図７Ｂの脛骨コンポーネント１４では、内側サイド２５は、関節面２４を後方に動かし、それにより脛骨コンポーネントの多くを後方にずらされた内側関節部の前方に設けることにより前後寸法が前方に比較的長くされているように見える。これは、脛骨コンポーネント１４の後方部分を除去し、これを前方に動かした外観を与える場合がある。脛骨コンポーネントの外側サイド２７は、内側サイド２５（即ち、領域１００）に対して前後寸法が短くされるのが良い。図７Ｂは、上述のことを平面図で示している。換言すると、脛骨コンポーネント１４の外側サイド２７を後方に短くする（即ち、領域１００を除去する）と共に内側関節面２４をより後方にずらすことによって、深い膝屈曲が可能である。さらに、これら改造により、人工膝患者が現在入手できる人工膝で可能な膝屈曲よりも深い膝屈曲を達成することができる機会が得られる。
【００９３】
本発明の少なくとも幾つかの実施形態では、非対称大腿骨コンポーネント１２を提供することにより増深膝屈曲を達成することができる。非対称大腿骨コンポーネント１２は、通常の膝で生じているように関節前後で伝えられる力の１／２以上の伝達を内側サイドに対して行うことができる。幾つかのかかる実施形態は、図１７及び図１８Ａに示されている。図１７は、１６０°屈曲の際の膝のＸ線像を示している。このＸ線像では、大腿骨３２は、前後方向に見え、大腿骨３２の内側顆６６、大腿骨３２の外側顆６８及び膝蓋骨７０が見える。図を参照して理解できるように、内側顆６６の関節運動部分の内側‐外側幅は、外側顆６８の内側‐外側幅よりも大きい。具体的に言えば、図中、内側顆６６の関節部分の内側‐外側幅は、Ｘで示されている。図で理解できるように、外側顆６８の内側‐外側幅は、内側顆６６の内側外側幅Ｘの約７５％以下である。
【００９４】
また、図１７を参照して正しく理解できるように、膝蓋骨７０の中心は、膝の中心線の横に位置している。具体的には、その図において、大腿骨３２の遠位端の最内側部と、膝蓋骨７０の中心との間の内側‐外側距離は、Ｙで示されている。図を見て分かるように、大腿骨３２の遠位端の最内側部と、膝蓋骨７０の中心との間の対応する内側‐外側距離は、Ｙの約７５％以下（図中では７３％）である。本発明の幾つかの実施形態において、大腿骨コンポーネント１２は、図１７に図示されている膝の実際の物理的構造を模倣することができる。
【００９５】
図１８Ａに示すような大腿骨コンポーネントの実施形態において、その外側顆の関節部は、その内側‐外側幅において、内側顆の幅の７５％以下である。これにより、その関節全域に伝わる力の半分以上を、内側に伝えることが可能となり、これは正常な膝で生じることである。また、滑車溝は、その内側顆と外側顆との間の位置によって遠心側に画成されるため、その膝蓋骨又は滑車溝を偏在化することが可能になる。正常な膝では、膝蓋骨は大腿骨上でわずかに偏在化する傾向があり、この横方向の溝の位置ずれは、従来の多くの全膝置換が、その全膝置換における大腿骨コンポーネント１２を外部から回転することによって実現することを可能にする。一実施形態において、その前頭面における顆は、一定の半径を有する円形に見える。その内側顆及び外側顆は、同じ半径である必要はないが、その前頭面で見た場合に、両方共、円形であるのがよい。矢状面で見た場合には、それらの顆は、後方及び前方に閉鎖丸みを有しているように見え、前フランジを用いた実施形態においては、その前フランジに一体化することができる。
【００９６】
図１８Ａは、前記実施形態による大腿骨コンポーネント１２の一実施形態の前面図を示す。その図において、例示的測定値は、前記実施形態の特徴を示すように図示されており、前記実施形態の特徴を限定するものではない。図１８Ａに示すように、大腿骨コンポーネント１２全体の内側‐外側幅は、約７２ミリメートル（ｍｍ）になる。この実施形態において、内側後方顆の後方部における内側大腿骨顆面２０の内側‐外側幅は、約３２ｍｍであり、外側大腿骨顆面２２の内側‐外側幅は、約２２ｍｍである。従って、図示されている実施形態においては、外側大腿骨顆面２２の内側‐外側幅は、内側大腿骨顆面２０の内側‐外側幅の約６９％である。
【００９７】
図示されている実施形態において、膝蓋骨溝７２は、内側大腿骨顆面２０と、外側大腿骨顆面２２との間の空間によって画成されている。内側大腿骨顆面２０の内側‐外側幅は、外側大腿骨顆面２２の内側‐外側幅よりも大きいため、膝蓋骨溝７２は、外側にずれており、これは正常な膝で生じることである。図１８Ａ〜図１８Ｃを参照して正しく理解できるように、膝蓋骨溝７２は、最近位前方部から遠位前方部、遠位後方部及び近位後方部へ移動する場合に、傾斜して設けることができる。例えば、図１８における膝蓋骨溝７２の角度は、矢状面から測定した場合、約８６度である。
【００９８】
従って、図示されている実施形態は、非対称大腿骨コンポーネント１２を設けることにより、本発明の実施形態による大腿骨コンポーネント１２が、どのようにして深膝屈曲の実現及び幾つかの実施形態においては全機能屈曲の実現を補助できるかを示している。非対称大腿骨コンポーネント１２は、生理学的負荷及び膝蓋骨トラッキングを良好にシミュレーションすることにより、深膝屈曲の実現を補助することができる。非対称大腿骨コンポーネント１２は、内側サイドに、外側サイドよりも大きな負荷がかかる状態で、その関節のより正常な負荷を可能にする。また、非対称大腿骨コンポーネント１２は、膝蓋骨の痛み、亜脱臼及び脱臼という問題を減らせる、膝蓋骨のより解剖学的に正しい外側トラッキングを可能にする。当業者であれば、幾つかの実施形態においては、脛骨コンポーネント１４を、非対称大腿骨コンポーネント１２を収容するように変更できることを容易に認識するであろう。
【００９９】
本願明細書において議論したように、本発明の少なくとも幾つかの実施形態は、内側大腿骨サイドが相対的に固定されたままであり、外側サイドが前後に滑動するという深膝屈曲能力を備えることを含む。さらに幾つかの実施形態では、その大腿骨コンポーネントをその内側サイドに相対的に固定された状態に保持し、かつその外側サイドで滑動することができる脛骨コンポーネントを有する膝を包含し、一方、他の実施形態では、その外側サイドで相対的に固定され、かつその内側サイドで滑動することができる膝を包含する。このことは、例えば、脛骨コンポーネントに適用できるであろう。
【０１００】
また、その大腿骨コンポーネントの追加的な関節面は、内側、外側又は両方とすることができるが、本発明の少なくとも幾つかの実施形態では、脛骨及び大腿骨全屈曲関節部を内側、外側又は両方に用いて適用することを包含する。
【０１０１】
次に、図１８Ｂ及び図１８Ｃを参照すると、幾つかの実施形態で、滑車面又は溝７２に取って代わるように、短縮前フランジ６１０が設けられている。幾つかの実施形態において、前フランジ６１０は、個々の患者の解剖学的構造を補正するように設けられ、この場合、人工器官の前方顆の外側部は、膝２００の骨顆よりも盛り上がって延びるか又は位置している。それらの解剖学的構造の場合、その人工器官の盛り上がった位置は、外側の柔らかい組織を栓で広げ、又は別の方法で分離し、このことは、屈曲の減少及び不快感又は痛みをもたらす可能性がある。幾つかの実施形態において、前フランジ６１０は、図１２Ａ、図１２Ｂ、図１４及び図１６Ｑ〜図１６Ｓに示す人工器官を用いても適切に処置されないであろう重度の膝蓋大腿骨関節炎の患者に対して使用する場合に、大腿遠位２１０の前方顆２０及び２２に取って代わることなく設けられている。前フランジ６１０のみを設けることにより、コスト削減及び／又は少ない回避性で寛解をもたらすことも可能である。他の実施形態においては、前フランジ６１０は、前方顆２０，２２に取って代わって設けられる。
【０１０２】
幾つかの実施形態において、短縮前フランジ６１０の長さは、単に滑車面７２の一部に取って代わるように非常に短くなっている。他の実施形態においては、前フランジ６１０の長さは、滑車面７２全体に取って代わるように延びている。さらに、幾つかの実施形態においては、前フランジ６１０は、現在入手可能な非簡易人工器官のフランジにほぼ等しい長さまで、遠位顆２０，２２間の遠位側に延長されている。
【０１０３】
次に、図２１を参照すると、膝２００の斜視側面図が示されている。本発明の少なくとも幾つかの実施形態においては、増深膝屈曲は、大腿骨２１０の膝窩面２０２の一部を除去することによって、さらに実現、改善又は強化することができる。膝窩面２０２は、その内側顆、外側顆、又は内側顆及び外側顆の両方の後方関節面の近位に骨を含んでもよい。膝窩面２０２の切除は、公知の適切な方法によって実施することができる。例えば、一実施形態において、まず脛骨の一部が切除され、それにより、膝窩面の必要な部分２３０を切除するための十分な隙間が形成される。
【０１０４】
その脛骨、大腿骨又は両方から切除される骨の量は、脛骨及び大腿骨の具体的な解剖学的構造により、個人差があるだろう。切除された膝窩面２３０は、脛骨２２０及び大腿骨２１０の対向面の間に追加的な隙間を形成する。具体的には、切除された膝窩面２３０は、膝２００の深屈曲中に、脛骨２２０の内側顆２４０の後方関節面２５０が大腿骨２１０にぶつかることを防ぐ。従って、膝２００は、脛骨２２０が大腿骨２１０のいずれかの部位に不適切な状態で固着又は接触することなく、自由に屈曲することができる。また、切除された膝窩面２３０は、１４０°を超える屈曲を実現できる。一実施形態において、切除された膝窩面２３０は、１６０°を超える屈曲をもたらす。
【０１０５】
次に、図２２を参照すると、切除面２３０を形成するための膝窩面２０２の切除後の膝２００の斜視側面図が示されている。前述したように、膝窩面２３０の切除は、公知の何らかの適切な方法によって実施することができる。しかし、一実施形態においては、切除部２３０を形成する際に、切断装置３１０をガイドするために、切除ブロック３００が用いられる。切除ブロック３００は、前述した金属材料と同様の金属材料で構成されており、及び外面３１２、内面３１４及びスロット３１６を含む。外面３１２は、大腿骨２１０の外側顆及び内側顆に合うように形成されており、かつそれらの顆を実質的に覆うようになっている。内面３１４は、大腿骨２１０の外側顆及び内側顆の切除面及び成形面に合う複数の角度の付いた面を含む。その結果、切除ブロック３００の内面３１４は、大腿骨２１０の切除面６２、６４及び３６６に係合するようになっている。係合した切除ブロック３００と大腿骨２１０は、ねじ等の複数の締結具３２０を介してさらに固着される。このことは、全ての場合に必要なわけではない。締結具３２０は、そのガイドを大腿骨に確実に取付けることのみ要求される。幾つかの実施形態において、そのガイドと大腿骨の相互作用は、そのガイドが、締結具なしで適切な位置に確実に保持されるようになっている。別の実施形態においては、そのガイドは、大腿骨の前記領域の正確な切除を容易にする何らかの手段によって適切な位置に保持される。
【０１０６】
切除ブロック３００、内面３１４、大腿骨２１０の切除面６２，６４及び３６６間の相互作用は、スロット３１６を、大腿骨２１０の膝窩面２０２に正確に位置合わせする。スロット３１６は一般に、外側開口部３３０及び内側開口部３３２を有する。外側開口部３３０は、切断装置３１０の幅３３８よりもわずかに広い第１の幅を有する。従って、外側開口部３３０は、切断装置３１０を適合可能に受け入れられるようになっている。内側開口部３３２は、膝窩面２０２に正確に隣接して配置されており、第１の幅よりも広く、かつ膝窩切除部２３０の所望の幅とほぼ等しい第２の幅を有する。その結果、そのスロットの壁３３４は、第２の開口部から第１の開口部に向かって内側に先細りになっており、それによって、くさび状のスロット３１６を形成している。
【０１０７】
切断装置３１０は、スロット３１６に適合する何らかの装置を含むことができる。一実施形態においては、振動ブレード３４０が設けられている。振動ブレード３４０は、シャンク３４２、切削ヘッド３４４及び停止部３４６を含む。シャンク３４２は一般に、切除ブロック３００及び大腿骨２１０に対してブレード３４０を移動させることが可能なツール（図示せず）に適合して、かつ確実に係合するようになっている面を有する。切削ヘッド３４４は一般に、膝窩面２０２の所望の部位を除去して切除部２３０を形成するのに適した複数の歯を有する。停止部３４６は一般に、フェルール、クリンプ、あるいは、スロット３１６の第１の開口部３３０よりも幅広の、ブレード３４０上の箇所を形成する、他の何らかの形状構成を有する。従って、停止部３４６は、スロット３１６に入ることができず、それにより、ブレード３４０がスロット３１６に入れるようになっている深さを制限している。この結果、停止部３４６は、膝窩切除部２３０の最終的な深さを制御又は制限するための深さゲージとして機能する。一実施形態において、停止部３４６は、止めねじをさらに有し、それにより、停止部３４６は、ブレード３４０がスロット３１６に入れるようになっている深さを変更するために緩められて、ブレード３４０上に再配置される。別の実施形態においては、切断装置３１０は、バーの切削深さを制限するための停止部３４６を有するバービットである。
【０１０８】
次に、図２２Ａを参照すると、大腿骨２１０及び切除ブロック３００の裏面の斜視図が示されている。一実施形態において、切除ブロック３００は、切除ブロック３００の接続部３２６によって分離されている第１のスロット３１６及び第２のスロット３１８を含む。第１のスロット３１６は、大腿骨２１０の内側顆６６に隣接して配置されており、第２のスロット３１８は、外側顆６８に隣接して配置されている。各スロットは、内側顆６６及び外側顆６８の非対称な、自然な位置に対して異なる高さで配置される。従って、切除ブロック３００の第１のスロット３１６及び第２のスロット３１８は、顆６６，６８の非対称な位置に対して、大腿骨２１０の膝窩面２０２を最適に切除するようになっている。別の実施形態においては、第１のスロット３１６及び第２のスロット３１８は、非対称の顆６６，６８を考慮せずに、対称的な切除膝窩面２３０を形成するように、同じ高さに配置される。また別の実施形態においては、第１のスロット３１６の内側開口部３３２に対する外側開口部３３０の位置決めは、第２のスロット３１８の内側開口部３３２に対する外側開口部３３０の位置決めとは異なっている。従って、各くさび状の開口部３１６，３１８の半径は異なっており、第１のスロット３１６及び第２のスロット３１８の場合の切除膝窩面２３０の結果として生じる輪郭又は形状は、非対称になるであろう。別の実施形態において、接続部３２６は省かれており、それによって、単一のガイドスロットを設けている。この実施形態において、そのガイドの上方及び下方の部分は、外側及び内側ブリッジを介して互いに適切な位置に保持されている。その外側及び内側ブリッジは、そのガイドの上方及び下方の部分の位置を維持し、及びそのスロットの外縁部を画成する。別の実施形態において、外側及び内側ブリッジは、そのガイド内に複数のスロットを設けるのに用いられる。
【０１０９】
次に、図２２及び図２２Ａを参照すると、膝窩切除部２３０は、切断装置３１０をスロット３１６に挿入し、停止部機能３４６及びくさび状スロット３１６の半径方向の制限によって制限される所望の深さまで膝窩面２０２を取り除くことによって形成されている。スロット３１６のくさび状の形状は、切断装置３１０がそのくさびの半径方向に沿って枢動できるようにし、この場合、停止部３４６と外側開口部３３０の接触部は、そのくさびの半径方向に対する支点として作用する。そのため、結果として生じる切除部２３０は、人工膝の大腿骨コンポーネント１２を収容するように構成及び成形される半径面を有する。膝窩切除部２３０の形成後、ねじ３２０、又は他の安定化方法、及び切除ブロック３００が大腿骨２１０から取除かれる。
【０１１０】
次に、図２３を参照すると、膝窩面２３０の切除後の膝２００の側断面図が示されている。人工膝の大腿骨コンポーネント１２は、膝窩面２０２の切除部２３０に対応するように変更することができる。例えば、一実施形態において、その人工膝の大腿骨コンポーネント１２の部位２１２は延長されて、膝窩面２０２の切除部２３０内に位置するように形成されている。従って、脛骨２２０の内側顆２４０の後方関節面２５０は、適合してかつ滑らかに、延長された部位２１２と相互作用し、それによって、膝２００がさらに深い屈曲を行えるようになっている。さらに、後方関節面２５０と、延長された部位２１２との相互作用は、深い屈曲中に、後方関節面２５０が、その大腿骨コンポーネントの終端面２１４に固着すること、及び大腿骨コンポーネント１２を前方方向３００にずらすことを防ぐ。本発明の幾つかの実施形態において、延長された部位２１２は、球面内側サイドを有する脛骨インプラントと共に用いられる。別の実施形態においては、延長された部位２１２は、１２０°以上の膝屈曲を可能にする何らかの膝関節置換術と共に用いられる。例えば、一実施形態において、人工膝システムの大腿骨コンポーネントは、その人工膝システムの脛骨コンポーネントに適合する延長部位２１２を設けるために、そのコンポーネントの後方に金属片を含むように変更されている。
【０１１１】
延長部位２１２を含む本発明の幾つかの実施形態において、大腿骨コンポーネント１２は、図１５Ｂ及び図１６Ｂに示すように、内部フランジ、又は、膝蓋骨‐大腿骨関節のための何らかの対策を含んでいない。従って、コンポーネント１２が、従来の人工器官に対して後方に回転された後に埋め込まれることを除いて、前フランジがないことは、コンポーネント１２が従来と同様な方法で、その大腿骨に影響を及ぼすことを可能にする。また、大腿骨コンポーネント１２は、独立した膝蓋骨‐大腿骨関節インプラントなしで用いることができる。幾つかの実施形態において、コンポーネント１２は、その膝蓋骨の大腿骨関節を設けるために顆インプラントに取付けられたモジュラーフランジと共に用いられる。別の実施形態においては、大腿骨コンポーネント１２は、独立した連結されていない膝蓋骨‐大腿骨インプラントと共に用いられる。そして、別の実施形態においては、埋め込み式コンポーネントを有していない膝蓋骨のために、独立した大腿骨フランジが用いられる。
【０１１２】
次に、図２３Ａを参照すると、膝窩面２３０の切除後の膝２００の側断面図が示されており、この場合、大腿骨コンポーネント１２は、脛骨コンポーネント１４と共に用いられている。本発明の幾つかの実施形態において、前記大腿骨コンポーネント１２は、脛骨全屈曲関節部を有していない従来の脛骨コンポーネント１４と共に用いられる。例えば、一実施形態において、前記大腿骨コンポーネント１２は、その内側脛骨関節の中心が後方にずれている脛骨コンポーネント１４と共に用いられる。別の実施形態においては、大腿骨コンポーネント１２は、現在、入手可能なデザインに対応する位置に、その内側脛骨関節の中心を有する脛骨コンポーネント１４と共に用いられる。切除された膝窩面２３０を塞ぐこと、又はその面を覆うことに加えて、延長部位２１２は、全屈曲中に脛骨及び大腿骨の位置を変更するための追加的な形状構成を含んでもよい。
【０１１３】
例えば、一実施形態において、延長部位２１２は、膝が全屈曲の状態で、脛骨を大腿骨に対して回転させるように変更される。別の実施形態においては、延長部位２１２は、膝が全屈曲の状態で、大腿骨に対する脛骨の回転を防ぐように変更される。さらに別の実施形態においては、延長部位２１２は、その上方又は最近位部に球面を含むように変更される。従って、この球面は、その脛骨を、全屈曲の状態で大腿骨に対して回転させることを可能にする。本発明の幾つかの実施形態においては、大腿全屈曲関節部内に対応する凹面を有する球面関節を有することが望ましい。このような凹面は、内側‐外側安定性を呈し、大腿骨コンポーネントと脛骨コンポーネントとの間に面接触をもたらし、及び人工器官のポリエチレン磨耗を減少させるであろう。再び図２３を参照して、本発明の幾つかの実施形態において、大腿骨コンポーネント１２は、延長部位２１２と関節を成すように、患者自身の脛骨プラトーの切除されていない後方部位と共に用いられる。
【０１１４】
次に、図２４〜図２８を参照すると、脛骨コンポーネント１４の幾つかの実施形態はさらに、一般に脛骨コンポーネント１４の前方下面に取り付けられたステム５００を含むように変更されている。図２４に示すように、ステム５００の前方配置は、膝関節の屈曲中に後脛骨に加わる圧縮荷重を補正及び減少させるように計算されている。圧縮荷重が後脛骨に加わると、ステム５００は前脛骨皮質５１８の内面５２０とのインターフェイスを形成し、それにより、脛骨２２０に対する脛骨コンポーネント１４の回転、沈下及び／又は沈降のうちの少なくとも１つを防ぐ。従って、ステム５００の形状、サイズ、角度及び配置は、ステム５００と内面５２０との間に所望のインターフェイス接触面を実現するように選択される。
【０１１５】
幾つかの実施形態において、ステム５００は、図２４及び図２５に示すように、内面５２０の輪郭に厳密に近似するように湾曲している。他の実施形態においては、ステム５００は、図２６に示すように、そのステム表面の部位が、内面５２０の様々な部位又は領域に接触するように先細りになっている。さらに、他の実施形態においては、ステム５００は、ステム５００の先端部５３０が内面５２０に接触するように延長されている。ステム５００は、圧縮荷重がかかっているときのステム５００の安定性を増すためのテーパ付きベース５４０をさらに含んでもよい。そして、幾つかの実施形態において、ステム５００は、図２８に示すように、調節可能なリンク機構５５０を有し、それにより、ステム５００の角度は、患者の個々の解剖学的構造に対応するように調節される。幾つかの実施形態において、ステム５００は調節可能な先端部５６０をさらに含み、それにより、ステム５００の長さは、患者の個々の解剖学的構造に対応するように調節される。例えば、幾つかの実施形態において、先端部５６０は一組のねじ山５８０を介してシャフト５７０に調節可能に結合されている。他の実施形態においては、先端部５６０は、シャフト５７０に滑動可能に結合されており、この場合、シャフト５７０に対する先端部５６０の位置は、止めねじ、機械的インピンジメント又は接着剤（図示せず）を介して維持される。従って、ステム５００は一般に、患者のニーズに対応するために必要などのような形状、長さ又は角度も有することが可能である。
【０１１６】
かくして、本明細書において説明したように、本発明の実施形態は、人工膝を含む。特に、本発明の実施形態は、人工膝患者に増深膝屈曲能力を提供するシステム及び方法に関し、特に、（ｉ）人工膝の大腿骨コンポーネントに屈曲アタッチメントを提供し又は大腿骨コンポーネントの延長部を提供し、その結果として、大腿骨コンポーネントと患者の大腿骨の両方と一体化されたとき、大腿骨コンポーネントの広い関節面領域が得られるようにすること、（ｉｉ）植え込み法より大腿骨コンポーネント及び関連の大腿骨切断部の内部幾何学的形状に修正をほどこすこと、（ｉｉｉ）人工膝の脛骨コンポーネントに非対称顆面又は関節面を提供すること、（ｉｖ）人工膝の脛骨コンポーネント及び大腿骨コンポーネントに改造を施すこと（脛骨コンポーネント及び大腿骨コンポーネントの或る特定の領域の除去を含む）、（ｖ）非対称大腿顆を設けること（大腿骨コンポーネントに閉鎖丸みを設けることを含む）、（ｖｉ）大腿骨及び／又は脛骨全屈曲関節運動を提供することに関し、上述の全ての結果として、人工膝患者にとって、従来達成できた膝屈曲能力よりも深い膝屈曲能力が得られる。
【０１１７】
本発明は、その精神又は本質的な特徴から逸脱しないで他の特定の形態で具体化できる。例えば、当業者であれば理解されるように、本発明の方法及びシステムを膝単顆膝形成術及び人工器具又は装具に使用できるよう改造可能である。かくして、上述の実施形態は、全ての点で例示であり、本発明を限定するものではないと考えられるべきである。したがって、本発明の範囲は、上述の説明ではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて定められる。特許請求の範囲の記載の文言及び均等範囲に含まれる全ての変更は、本発明の範囲に含まれる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図６Ｇ】
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【図６Ｈ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
0005837876.tif 000032
【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１０Ｅ】
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【図１０Ｆ】
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【図１０Ｇ】
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【図１０Ｈ】
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【図１１Ａ】
0005837876.tif 000039
【図１１Ｂ】
0005837876.tif 000040
【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１１Ｆ】
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【図１１Ｇ】
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【図１１Ｈ】
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【図１１Ｉ】
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【図１１Ｊ】
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【図１１Ｋ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１５Ｄ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
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【図１６Ｅ】
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【図１６Ｆ】
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【図１６Ｇ】
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【図１６Ｈ】
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【図１６Ｉ】
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【図１６Ｊ】
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【図１６Ｋ】
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【図１６Ｌ】
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【図１６Ｍ】
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【図１６Ｎ】
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【図１６Ｏ】
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【図１６Ｐ】
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【図１６Ｑ】
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【図１６Ｒ】
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【図１６Ｓ】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２０Ｃ】
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【図２０Ｄ】
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【図２０Ｅ】
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【図２０Ｆ】
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【図２０Ｇ】
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【図２０Ｈ】
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【図２０Ｉ】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２２Ａ】
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【図２３】
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【図２３Ａ】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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