(57)【要約】【課題】骨頭球をライナー内に拘束しつつ、関節可動域を大きくする。【解決手段】ステム２と、このステム２の一方端部に設けた円柱状または截頭円錐状のネック３と、該ネック３を嵌合するネック嵌合穴４ａを備えた骨頭球４と、該骨頭球４を回動自在に受容する半球状凹部６ａを備えたライナー６とから人工股関節１を構成する。ライナー６の半球状凹部６ａの深さｓを前記骨頭球４の半径ｒより浅くする。前記ライナー６に前記骨頭球４を把持する複数の把持片６ｂを設ける。前記把持片６ｂの根元側に骨頭球当接面ｋを備えた拡幅部６ｅを設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
大腿骨髄腔内に挿入固定するステムと、該ステムの一方端部に設けた円柱状または截頭円錐状のネックと、該ネックを嵌合するネック嵌合穴を備えた骨頭球と、該骨頭球を回動自在に受容する半球状凹部を備えたライナーとからなる人工股関節であって、前記ライナーの半球状凹部の深さを前記骨頭球の半径よりも浅くするとともに、前記ライナーに前記骨頭球を把持する複数の把持片を設け、且つ該把持片の根元側に骨頭球当接面を備える拡幅部を設けたことを特徴とする人工股関節。
【請求項２】
前記骨頭球が回動した際に前記拡幅部に備える骨頭球当接面の側縁が前記ネックと線接触することを特徴とする請求項１記載の人工股関節。
【請求項３】
前記半球状凹部の深さをｓ、前記骨頭球の半径をｒ、前記ネック嵌合穴の開口径をＭとしたときに、ｒ−ｓ≧Ｍ／２の関係式を満たすことを特徴とする請求項１または２記載の人工股関節。
【請求項４】
前記ライナーにおいて、前記把持片間の前記半球状凹部の開口縁を非面取縁としたことを特徴とする請求項１乃至３記載の人工股関節。
【請求項５】
腰骨の臼蓋に固定されて前記ライナーを保持するシェルを設け、該シェルに前記把持片を保持する把持片保持部を設けたことを特徴とする請求項１乃至４記載の人工股関節。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機能不全に陥った人体の股関節部位を置換する人工股関節に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
人工股関節は一般的に、大腿骨髄腔内に挿入固定するステムと、該ステムの一方端部に設けたネックと、該ネックを嵌合する骨頭球と、該骨頭球を回動自在に受容する球状凹部を備えたライナーとからなる。
【０００３】
このような人工股関節では、ステムのネックがライナーと当たるところまでが関節可動域となり、これを超えて動こうとする荷重が加わった場合、骨頭球がライナーの半球状凹部から脱臼してしまう恐れがある。
【０００４】
関節可動域を大きくする試みとしては、ライナーにおける球状凹部の深さを比較的浅くするとともに、骨頭球を拘束する力を維持するため２つの把持片を有するものが提案されている。この２つの把持片は側面視で矩形状をなし、可動域を大きくする必要のない（例えば、体の横方向）方向の側に位置される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、より広い関節可動域を有する人工股関節が望まれていたにもかかわらず、上記従来技術の人工股関節は、ライナーにおける球状凹部の深さが骨頭球の半径よりも深かった。そのため、関節可動域が十分大きなものではなかった。
【０００６】
これは、骨頭球をライナー内に拘束するためには、ライナーにおける球状凹部の深さを骨頭球の半径よりも深くする必要があると考えられていたためであった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１の人工股関節は、大腿骨髄腔内に挿入固定するステムと、このステムの一方端部に設けた円柱状または截頭円錐状のネックと、該ネックを嵌合するネック嵌合穴を備えた骨頭球と、該骨頭球を回動自在に受容する半球状凹部を備えたライナーとからなる人工股関節であって、前記ライナーの半球状凹部の深さを前記骨頭球の半径よりも浅くするとともに、前記ライナーに前記骨頭球を把持する複数の把持片を設け、且つ該把持片の根元側に骨頭球当接面を備える拡幅部を設けたことを特徴とする。
かかる構成によれば、半球状凹部の深さを骨頭球の半径よりも深くしたことにより関節可動域を非常に広くできる。
また、前記ライナーに前記骨頭球を把持する複数の把持片を設け、該把持片の根元側に拡幅部を設けたことにより、把持片と骨頭球との当接面積を広くすることができる。これは、骨頭球が回動してネックが把持片の根元部に当接するときに断面形状が円形であるネックとは干渉しない部分を拡幅部となし、この拡幅部を骨頭球との当接部として利用するものである。
これにより、把持片の機械的強度を補強するとともに、ライナーが骨頭球を保持する力を大きくできるので、半球状凹部の深さを骨頭球の半径よりも深くした場合でも、ライナーが骨頭球を安定的に保持することができる。
請求項２の人工股関節は、前記骨頭球が回動した際に前記拡幅部に備える骨頭球当接面の側縁が前記ネックと線接触することを特徴とする。
かかる構成によれば、前記拡幅部に備える骨頭球当接面の側縁が前記ネックと線接触するので応力を分散することができる。これにより、把持片の強度をさらに補強することができる。
加えて、把持片と骨頭球との当接面積をより大きくすることができる。
【０００８】
また、請求項３の人工股関節は、前記半球状凹部の深さをｓ、前記骨頭球の半径をｒ、前記ネック嵌合穴の開口径をＭとしたときに、ｒ−ｓ≧Ｍ／２の関係式を満たすことを特徴とする。
【０００９】
かかる構成によれば、把持片を設けていない方向において、少なくとも略１８０°の関節可動域を実現することができる。
【００１０】
また、請求項４の人工股関節は前記ライナーにおいて、前記把持片間の前記半球状凹部の開口縁を非面取縁としたことを特徴とする。
【００１１】
かかる構成によれば、ライナーと骨頭球との当接面積を大きくして、ライナーが骨頭球を保持する力をより大きくすることができる。
【００１２】
次に、請求項５の人工股関節は、腰骨の臼蓋に固定されて前記ライナーを保持するシェルを設け、前記シェルに前記把持片を保持する把持片保持部を設けたことを特徴とする。
【００１３】
かかる構成によれば、シェルの外表面積を大きくして骨とシェルとの固定力を大きくすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図により説明する。
【００１５】
図１乃至３に示すように、本人工股関節１は、大腿骨髄腔内に挿入固定するステム２と、このステム２の一方端部に設けた円柱状または截頭円錐状のネック３と、該ネック３を嵌合するネック嵌合穴４ａを備えた骨頭球４と、この骨頭球４を回動自在に受容する半球状凹部６ａと該骨頭球４を把持する複数の把持片６ｂとを備えたライナー６とからなる。
【００１６】
そして、図１（ｂ）に示すように、前記ライナー６における半球状凹部６ａの深さｓは、前記骨頭球４の半径ｒより小さく形成されている。
【００１７】
前記ライナー６は、前記半球状凹部６ａの深さｓ方向に対し略反対方向に突出して前記骨頭球４を把持する複数の把持片６ｂを備える。
【００１８】
この把持片６ｂに前記半球状凹部６ａと略同一球面を形成する骨頭球当接面６ｃを設けてある。さらに、前記把持片６ｂは、その根元側に骨頭球当接面６ｃ［図２（ｃ）参照］を備える拡幅部６ｅを設けてある。
この人工股関節１によれば、半球状凹部６ａの深さｓを骨頭球４の半径ｒよりも深くしたことにより関節可動域を非常に広くできる。
また、断面形状が円形であるネック３とは干渉しない部分［図２（ｃ）中の部分ｋ］を利用して、前記把持片６ｂの根元側に拡幅部６ｅを設けることで把持片６ｂと骨頭球４との当接面積を大きくしてある。
これにより、把持片６ｂの機械的強度を補強するとともに、ライナー６が骨頭球４を保持する力を大きくできるので、半球状凹部６ａの深さｓを骨頭球４の半径ｒよりも深くした場合でも、ライナー６が骨頭球４を安定的に保持することができる。
なお、前記骨頭球４が回動した際に前記骨頭球当接面ｋを備える拡幅部６ｅの側縁ｊとネック３とが線接触することが好ましい［図２（ｃ）参照］。
この場合、把持片６ｂへのネック３からの応力を分散することができる。これにより、把持片６ｂの強度をさらに補強することができる。加えて、把持片６ｅと骨頭球４との当接面積をより大きくすることができる。
【００１９】
また、上記人工股関節１は、前記半球状凹部６ａの深さをｓ、前記骨頭球４の半径をｒ、前記ネック嵌合穴４ａの開口径をＭとしたときに［図１（ｂ）参照］、ｒ−ｓ≧Ｍ／２の関係式を満たすことが好ましい。
【００２０】
例えばｒ−ｓ＝Ｍ／２のときに、図１（ｃ）に示すように、把持片６ｂを設けていない方向において前記半球状凹部６ａの開口縁６ｄとネック３とが当接するところまでネック３を回動させたときに、ネック３の軸と前記開口縁６ｄを含む平面がほぼ平行となる。したがって、前記の関係式を満たす場合には、少なくとも略１８０°の関節可動域を実現することができる。
また、図２に示すように、前記ライナー６は、前記半球状凹部６ａの開口縁６ｄが前記骨頭球４と当接するように、前記把持片６ｂ間の開口縁６ｄを非面取縁（ピン角縁）としている。
従来の人工股関節では、ネックとの摺動磨耗を防止する目的で、半球状凹部の開口縁に斜めの面取り面を形成していたが、面取りした分だけ、ライナーが骨頭球を保持する力が低下する。
しかし、前記人工股関節１によれば、骨頭球４を回動自在に受容する半球状凹部６ａの深さｓを前記骨頭球４の半径ｒより浅くしたことにより関節可動域が非常に広い。したがって、ネック３と前記開口縁６ｄが当接摺動することが少ない。そこで、前記半球状凹部６ａの開口縁６ｄが前記骨頭球４と当接するように、前記把持片６ｂ間の開口縁６ｄを非面取縁とした。これにより、半球状凹部６ａの壁面における骨頭球４との当接面積が大きくなり、ライナー６が骨頭球４を保持する力がより大きくなる。
なお、人工股関節１は、把持片６ｂの前記拡幅部６ｅと非面取縁とした開口縁６ｄのうち、どちらか一方のみを備えたものであってもよい。
【００２１】
次に、人工股関節１はシェル５を備えたものであってもよい。図３に示すように、シェル５は、前記ライナー６の把持片６ｂを保持する把持片保持部５ｂを備える。
【００２２】
従来の人工股関節は、ライナーの開口端部外側にリングを嵌合し、ライナーに備える把持片の外方への変形を抑制していたが、本人工股関節１では、ライナー６の半球状凹部６ａの深さｓを前記骨頭球４の半径ｒより浅くした形状であるので、ライナー６における半球状凹部６ａの開口側からリングを装着することができない。
【００２３】
そこで、シェル５に前記把持片保持部５ｂを形成し、把持片６ｂの外方への変形を抑制している。この把持片保持部５ｂは、シェル５の半球状外表面５ｃの面積を広くするので、骨とシェル５との固定力を増加させることができる。
前記シェル５は予め整形された臼蓋内に骨セメントやスクリュー等の手段で固定される。このシェル５は生体為害性のない金属材料、例えば、ステンレス、チタン、コバルトクロム合金などからなる。
前記ライナー６は、高分子材料、例えば、高分子ポリエチレンからなる。このライナー６はシェル５内に嵌合する。前記シェル５に係合用の小突起５ａが形成され、該小突起５ａが前記ライナー６の対向部位にくい込むことで両者は結合する。
また、図２に示すように前記ライナー６の把持片６ｂには、縦方向の複数の溝７が形成されている。この溝７には、シェル５の把持片保持部５ｂにおける対応部分に形成された小突起８が嵌合する。これにより、ライナー６の向きを微調整することができる。
【００２４】
また、別の実施形態として、前記ライナー６において、前記把持片６ｂを高分子材料より構成するとともに前記半球状凹部６ａの内面をセラミック材料で構成することにより、ライナー６の強度を低下させることなく、耐摩耗性を向上させることができる。
以上、本発明の実施形態を例示したが、本発明は上記実施例に限定されるものでなく、発明の目的を逸脱しない限り任意の形態とすることができることは云うまでもない。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、大腿骨髄腔内に挿入固定するステムと、このステムの一方端部に設けた円柱状または截頭円錐状のネックと、該ネックを嵌合するネック嵌合穴を備えた骨頭球と、該骨頭球を回動自在に受容する半球状凹部を備えたライナーとからなる人工股関節であって、前記ライナーの半球状凹部の深さを前記骨頭球の半径よりも浅くするとともに、前記ライナーに前記骨頭球を把持する複数の把持片を設け、且つ該把持片の根元側に骨頭球当接面を備える拡幅部を設けたことにより、関節可動域を非常に広くでき、また、把持片と骨頭球との当接面積を広くすることができる。これは、骨頭球が回動してネックが把持片の根元部に当接するときに、断面形状が円形であるネックとは干渉しない部分を拡幅部となし、骨頭球との当接部として利用するものである。
これにより、把持片の機械的強度を補強するとともに、ライナーが骨頭球を保持する力を大きくできるので、半球状凹部の深さを骨頭球の半径よりも深くした場合でも、ライナーが骨頭球を安定的に保持することができる。
また、前記把持片の拡幅部を、前記骨頭球が回動した際に前記拡幅部に備える骨頭球当接面の側縁が前記ネックと線接触するようにした場合、把持片へのネックからの応力を分散することができる。これにより、把持片の強度をさらに補強することができる。加えて、把持片と骨頭球との当接面積をより大きくすることができる。
【００２６】
また、前記半球状凹部の深さをｓ、前記骨頭球の半径をｒ、前記ネック嵌合穴の開口径をＭとしたときに、ｒ−ｓ≧Ｍ／２の関係式を満たすようにした場合、把持片を設けていない方向において、少なくとも略１８０°の関節可動域を実現することができる。
【００２７】
また、前記ライナーにおいて、前記把持片間の前記半球状凹部の開口縁を非面取縁とした場合、ライナーと骨頭球との当接面積を大きくして、ライナーが骨頭球を保持する力をより大きくすることができる。
【００２８】
さらに、腰骨の臼蓋に固定されて前記ライナーを保持するシェルを設け、前記シェルに前記把持片を保持する把持片保持部を設けた場合、シェルの外表面積を大きくして骨とシェルとの固定力を大きくすることができる。
【００２９】
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）（ｂ）は本発明実施形態の人工股関節の要部破断正面図である。
【図２】図１の人工股関節を構成するライナーを示し、（ｂ）は底面図、（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図３】図１の人工股関節を構成するシェルを示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は側面図である。
【符号の説明】
１　人工股関節
２　ステム
３　ネック
４　骨頭球
４ａ　ネック嵌合穴
５　シェル
５ｂ　把持片保持部
５ｃ　半球状外表面
６　ライナー
６ａ　半球状凹部
６ｂ　把持片
６ｃ　骨頭球当接面
６ｄ　開口縁
６ｅ　拡幅部
ｓ　　（半球状凹部６ａの）深さ
ｒ　　（骨頭球４の）半径
Ｍ　　（ネック嵌合穴４ａの）開口径
ｊ　　（骨頭球当接面ｋの）側縁
【図１】
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【図２】
2004057621.tif 000004
【図３】
2004057621.tif 000005