(57)【要約】【課題】  シェルとライナとを互いにしっかりとロックし、両者の間に破片を生じさせる摩耗を最小限にするモジュール式臼蓋カップ組立体を有する人工股関節を提供する。【解決手段】  臼蓋カップ組立体１０は、シェルコンポーネント１４と、ライナコンポーネント１２と、シェル１４及びライナ１２の各々の一部の周りに螺旋状に延びる球状プロファイルのねじ部を含むシェル１４にライナ１２を保持するための手段とを備える。【選択図】      図１
2005066333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ライナと、
シェルと、
前記シェル及び前記ライナの各々の一部の周りに螺旋状に延びる球状プロファイルのねじ部を含む、前記シェルに前記ライナを保持するための手段と、
を備える臼蓋カップ組立体。
【請求項２】
前記ライナは、球状プロファイルのねじ頂部と球状プロファイルのねじ谷底部とを有するライナねじ部を含む、請求項１に記載の臼蓋カップ組立体。
【請求項３】
前記ライナは、球状プロファイルのねじ頂部と円錐状プロファイルのねじ谷底部とを有するライナねじ部を含む、請求項１に記載の臼蓋カップ組立体。
【請求項４】
前記ライナは、球状プロファイルのねじ頂部と円筒状プロファイルのねじ谷底部とを有するライナねじ部を含む、請求項１に記載の臼蓋カップ組立体。
【請求項５】
前記ライナは、円錐状プロファイルのねじ頂部と球状プロファイルのねじ谷底部とを有するライナねじ部を含む、請求項１に記載の臼蓋カップ組立体。
【請求項６】
前記ライナは、円筒状プロファイルのねじ頂部と球状プロファイルのねじ谷底部とを有するライナねじ部を含む、請求項１に記載の臼蓋カップ組立体。
【請求項７】
一方の側の面と該面と反対側の凸状背面とを備えた概略半球状の本体を有する臼蓋ライナであって、該背面が極領域を有し、凹状支承表面が前記面を通って前記極領域に向かって前記本体内に延びており、前記背面が、前記背面の周りを螺旋状に延びるライナねじ谷底部及びライナねじ頂部を有するライナねじ部を含み、前記ライナねじ頂部が球状プロファイルを有する臼蓋ライナと、
凹状の嵌合表面を含む臼蓋シェルであって、該凹状の嵌合表面が前記ライナねじ部と係合可能なシェルねじ部を含み、該シェルねじ部がシェルねじ谷底部とシェルねじ頂部とを有する臼蓋シェルと、
を備える臼蓋カップ組立体。
【請求項８】
前記ライナねじ谷底部が球状プロファイルを有すると共に、前記シェルねじ頂部が対応する球状プロファイルを有する、請求項７に記載の臼蓋カップ組立体。
【請求項９】
前記ライナねじ谷底部が円錐状プロファイルを有すると共に、前記シェルねじ頂部が対応する円錐状プロファイルを有する、請求項７に記載の臼蓋カップ組立体。
【請求項１０】
前記ライナねじ谷底部が円筒状プロファイルを有すると共に、前記シェルねじ頂部が対応する円筒状プロファイルを有する、請求項７に記載の臼蓋カップ組立体。
【請求項１１】
前記シェルねじ谷底部が前記ライナねじ頂部を受容するように球状プロファイルを有する、請求項７に記載の臼蓋カップ組立体。
【請求項１２】
前記ライナねじ部と前記シェルねじ部は、前記シェルねじ部プロファイルの一部が前記ライナねじ部プロファイルの対応する部分と寸法において異なり且つ前記ライナを前記シェルにねじ込んだときに前記部分が互いに干渉するようになっている自己ロック構成を備えている、請求項７に記載の臼蓋カップ組立体。
【請求項１３】
一方の側の面と該面と反対側の凸状背面とを備えた概略半球状の本体を有する臼蓋ライナであって、該背面が極領域を有し、凹状支承表面が前記面を通って前記極領域に向かって前記本体内に延びており、前記背面が、前記背面の周りを螺旋状に延びるライナねじ谷底部及びライナねじ頂部を有するライナねじ部を含み、前記ライナねじ頂部が球状プロファイルを有している臼蓋ライナと、
臼蓋窩内に配置可能であり且つ凹状の嵌合表面を含む臼蓋シェルであって、該凹状の嵌合表面が前記ライナねじ部と係合可能なシェルねじ部を含む臼蓋シェルと、
を備える人工股関節システム。
【請求項１４】
ステム部と頭部とを含む人工大腿骨をさらに備え、前記頭部が前記臼蓋ライナの前記凹状支承表面と嵌め込み式に係合可能である、請求項１３に記載の人工股関節システム。
【請求項１５】
前記臼蓋シェルを臼蓋窩に固定するために、前記臼蓋シェルと前記臼蓋窩との間に配置可能な骨セメントをさらに備える、請求項１３に記載の人工股関節システム。
【請求項１６】
一方の側の面と該面と反対側の凸状背面とを備えた概略半球状の本体を有する臼蓋ライナであって、該背面が極領域を有し、凹状支承表面が前記面を通って前記極領域に向かって前記本体内に延びており、前記背面が、前記背面の周りを螺旋状に延びるライナねじ谷底部及びライナねじ頂部を有するライナねじ部を含み、前記ライナねじ頂部が球状プロファイルを有する臼蓋ライナを形成するステップと、
凹状の嵌合表面を含む臼蓋シェルであって、該凹状の嵌合表面が前記ライナねじ部と係合可能なシェルねじ部を含み、前記シェルねじ部がシェルねじ谷底部とシェルねじ頂部とを有する臼蓋シェルを形成するステップと、
を含む、臼蓋カップ組立体を作製する方法。
【請求項１７】
前記ライナねじ頂部及び前記ライナねじ谷底部の各々は、前記ライナねじ部及び前記シェルねじ部を形成するときに切削器を案内して球状プロファイルに沿って動かすようにコンピュータ制御工作機械をプログラムすることによって形成される、請求項１６に記載の臼蓋カップ組立体を作製する方法。
【請求項１８】
前記ライナねじ谷底部は、前記ライナねじ谷底部を切削するときに切削器を案内して円錐状プロファイルに沿って動かすようにコンピュータ制御工作機械をプログラムすることによって形成される、請求項１６に記載の臼蓋カップ組立体を作製する方法。
【請求項１９】
前記ライナねじ谷底部は、前記ライナねじ谷底部を切削するときに切削器を案内して円筒状プロファイルに沿って動かすようにコンピュータ制御工作機械をプログラムすることによって形成される、請求項１６に記載の臼蓋カップ組立体を作製する方法。
【請求項２０】
一方の側の面と該面と反対側の凸状背面とを備えた概略半球状の本体を有する臼蓋ライナであって、該背面が極領域を有し、凹状支承表面が前記面を通って前記極領域に向かって前記本体内に延びており、前記背面が、前記背面の周りを螺旋状に延びるライナねじ谷底部及びライナねじ頂部を有するライナねじ部を含み、前記ライナねじ頂部が球状プロファイルを有している臼蓋ライナを提供するステップと、
凹状の嵌合表面を含む臼蓋シェルであって、該凹状の嵌合表面が前記ライナねじ部と係合可能なシェルねじ部を含み、前記シェルねじ部がシェルねじ谷底部とシェルねじ頂部とを有している臼蓋シェルを提供するステップと、
前記ライナねじ部が前記シェルねじ部と係合して球状ライナねじ頂部を球状シェルねじ谷底部と係合させた状態にするように、前記ライナを前記シェルにねじ入れるステップと、
を含む、臼蓋ライナを臼蓋シェルに取り付ける方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モジュール式臼蓋カップ組立体並びにこれを有する人工股関節に関する。
【背景技術】
【０００２】
股関節全置換手術は、一般に、負傷した股関節及び疾患のある股関節における痛み及び機能低下を緩和するために行われる。この手術の際に、股関節の関節表面が人工支承コンポーネントによって置換される。置換コンポーネントは、一般に、凸状支承表面を有した大腿骨コンポーネントと、係合相手の凹状支承表面を有した臼蓋カップとを含む。
【０００３】
モジュール式の大腿骨コンポーネント及び臼蓋コンポーネントは、手術のときに外科医が様々な形態に各コンポーネントを組み立て、大きさや幾何学的形状に関する患者の特定の必要性を満足させることを可能とさせるので、広く普及している。例えば、モジュール式の大腿骨コンポーネントは、一般に、表面仕上げ、ステム直径、ステム長さ、近位ステム形状、頭部直径、頸部長さについて様々な形態に組み立てられ得る別個のステムコンポーネント及び頭部コンポーネントを含んでいる。同様に、モジュール式臼蓋コンポーネントは、一般に、表面仕上げ、シェル外径、ライナ内径、大腿骨骨頭との拘束嵌合の有無について様々な形態に組み立てられ得る別個のシェルコンポーネント及びライナコンポーネントを含んでいる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
モジュール式臼蓋コンポーネントの場合、シェルとライナとを互いにしっかりとロックして、両者の間に破片を生じさせる摩耗を最小限にすることが望ましい。また、大腿骨コンポーネントによるライナの突き破りを防止するために、予め定められた最小ライナ厚さを維持することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、モジュール式臼蓋カップ組立体を有する人工股関節を提供する。
【０００６】
本発明の一つの態様では、臼蓋カップ組立体は、シェルと、ライナと、シェル内にライナを保持するための手段であって、シェル及びライナの各々の一部の周りに螺旋状に延びる球状プロファイル（球形状輪郭）のねじ部を含む手段とを備える。
【０００７】
本発明の他の態様では、臼蓋カップ組立体は、臼蓋ライナと、臼蓋シェルとを備える。臼蓋ライナは、概略半球状の本体と、本体の一方側の概略平坦な面と、その面と反対側の凸状背面とを有する。背面は極領域を有している。凹状の支承表面が平坦な面を通って極領域に向かって本体内に延びている。背面は、背面の周りを螺旋状に延びるライナねじ谷底部及びライナねじ頂部を有するライナねじ部を含んでいる。ライナねじ頂部は、球状プロファイルを有している。臼蓋シェルは、ライナを受容するための凹状嵌め合せ表面を含んでいる。凹状嵌め合せ表面は、ライナねじ部と係合可能なシェルねじ部を含んでいる。
【０００８】
本発明の他の態様では、人工股関節システムは、球状プロファイルのねじ頂部を有したライナねじ部を有する臼蓋ライナと、ライナねじ部と係合可能なシェルねじ部を有する臼蓋シェルと、ステム部と頭部とを有する人工大腿骨とを含む。人工大腿骨の頭部は、ライナの凹状支承表面と嵌め込み式に係合可能である。
【０００９】
本発明の他の態様では、臼蓋カップ組立体を作製する方法は、球状プロファイルのねじ頂部を有したライナねじ部を有するライナと、ライナねじ部と係合可能なシェルねじ部を有するシェルとを形成するステップを含む。
【００１０】
本発明の他の態様では、臼蓋ライナを臼蓋シェルに取り付ける方法は、球状プロファイルのねじ頂部を有したライナねじ部を有するライナを提供するステップと、ライナねじ部と係合可能なシェルねじ部を有するシェルに該ライナをねじ入れるステップとを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の様々な実施形態について記載する。これら図面は本発明の例示の実施形態を示しているにすぎず、本発明の範囲を限定するものであるとみなされるべきではない。
【００１２】
臼蓋カップ組立体の各実施形態は、シェルコンポーネントと、ライナコンポーネントと、シェル及びライナの各々の一部の周りを螺旋状に延びる球状プロファイルのねじ部又はねじ山を含むシェルにライナを保持するための機構とを備える。この機構は、組立体における部品の数を最小限にするために、各々が一体的構成を有するちょうど二つのコンポーネントを備えることができる。
【００１３】
ライナ及びシェルの各々は、ねじ頂部と、ねじ谷底部とを有し得る。ライナのねじ頂部は、シェルのねじ谷底部と嵌合する。ねじ頂部、ねじ谷底部、又はその両方は、球状プロファイル（球状輪郭）を有することができる。例えば、ライナは、球状プロファイルのねじ谷底部を形成する半球状背面と、該背面から突出し該背面の周りを螺旋状に延びる球状プロファイルのねじ頂部とを有し得る。この例では、シェルは、ライナねじ部と係合するようになっている対応する球状プロファイルのねじ頂部及びねじ谷底部を有する。あるいはまた、ねじ谷底部又はねじ頂部の一方が、円錐状プロファイル、円筒状プロファイル又は他の適したプロファイルのような他のプロファイルを有することもできる。
【００１４】
ライナ及びシェルは、ねじ山の一部が互いに干渉して拘束係合を生じさせる自己ロックねじ部を備えることができる。例えば、シェルねじ山のプロファイルの一部がライナねじ山のプロファイルの対応する部分と寸法において異なり、シェルにライナをねじ込むと、各部分が互いに干渉するようにすることもできる。各部分は、ピッチ、直径又はねじ角の寸法若しくは他の適した寸法のうちの一つ又は複数において異なるようにすることができる。
【００１５】
ねじ部は、シェル及びライナが均一な厚さを有するように構成されてもよく、また、厚さ勾配を備えるように構成されてもよい。例えば、ねじ部は、ライナが極領域において相対的に厚く且つシェルが縁部領域において相対的に厚くなるように構成され得る。
【００１６】
図１〜図３は、臼蓋カップ組立体１０の例示の実施形態及びそれの人間の股関節への設置を係合相手の付加的なインプラントと共に示している。臼蓋カップ組立体１０は、大腿骨コンポーネント５６と関節式に係合するためのライナ１２と、骨盤骨５２の半球状臼蓋窩５０にライナ１２を留めるためのシェル１４とを含んでいる。
【００１７】
ライナ１２は、概略平坦な面１６と凸状背面１８とを有する概略半球状の本体を備えている。概略平坦な面１６に隣接して、通常は拘束式の臼蓋ライナを備えるようになっている隆起した縁部が形成されていてもよい。凸状背面１８は、極領域２０で終端している。半球状の凹状支承表面２２は概略平坦な面１６を通って極領域２０に向かって本体内に延びている。ライナ１２をシェル１４内に留めるために、ライナねじ部２３がライナ１２の背面１８の周りに螺旋状に延びている。ライナねじ部２３は、概略平坦な面１６から極領域２０に向かって直径が減少していく。ライナねじ部２３は、ねじ頂部２４と、ねじ谷底部２６とを含んでいる。図１〜図３の例示の実施形態では、ライナねじ谷底部２６は、ライナ１２の凸状背面１８と一致しており、球状プロファイルを有している。ライナねじ谷底部２４は背面１８から上方に隆起しており、同様に球状プロファイル２８を有している。概略平坦な面１６の周りの切欠き３０は、ツールでライナ１２を把持してこれをシェル１４内に回し入れることを可能とさせる。
【００１８】
シェル１４は中空の半球状本体３２を含み、この半球状本体３２は、赤道３６の近傍に開口部３４を形成し且つ開口部３４と反対側の極領域３８で終端している外側表面３３を有している。シェル１４の内側表面４０は、ライナ１２の背面１８を受容するために、半球状になっている。シェルねじ部４２は開口部３４から極領域３８に向かって本体３２内に螺旋状に延びている。シェルねじ部４２は、シェルねじ頂部４４と、シェルねじ谷底部４６とを含んでいる。図１〜図３の例示の実施形態では、シェルねじ頂部４４は、シェル１４の内側表面４０と一致しており、球状プロファイルを有している。シェルねじ谷底部４６は内側表面４０内に形成されており、同様に球状プロファイル２８を有している。シェル１４の本体３２は、臼蓋窩５０への本体３２の固定性を高めさせるために、外側表面３３上に、複数の穴や、他の骨成長特徴部又は骨セメント受容特徴部を有してもよい。
【００１９】
例示のライナ１２及びシェル１４は、機械加工、鋳造、鍛造、圧縮成形、射出成形、焼結、及び／又は他の適した工程を含む様々な成形工程によって作製され得る。例示のライナ１２及びシェル１４は、金属、ポリマ、セラミック、及び／又は他の適した材料を含む様々な材料から作成され得る。例えば、ライナ１２をポリエチレンから作成し、シェル１４をコバルトクロム合金のような金属から作成することができる。この例では、シェルねじ部４２は、ライナ１２のポリエチレンが変形されライナ１２とシェル１４とが互いに密着嵌合するように、ライナねじ部２３と締まり嵌めを形成することができる。さらに、金属の膨張係数とポリエチレンの膨張係数は異なるので、臼蓋カップ組立体１０が患者の身体によって暖められたときにライナ１２はシェル１４よりも大きく膨張する。この膨張の差により、さらに、シェルねじ部４２とライナねじ部２３とをロックさせ、それらの間の相対回転を妨げさせる。他の例として、ライナ１２及びシェル１４は、ライナねじ山２部とシェルねじ部４２とが強固なロック構成になるように締め付けられ得るように、両者共に金属から作成されることもできる。ライナ１２及びシェル１４は、それぞれ、切削器を案内して球状プロファイルに沿って動かし各コンポーネントの内部、外部、ねじ頂部及びねじ谷底部を形成するように、コンピュータ制御工作機械をプログラムすることによって加工されてもよい。
【００２０】
使用の際、臼蓋カップ組立体１０は、股関節の骨盤側の臼蓋窩５０の内側を覆う。ライナ１２をシェル１４内にねじ込み、各コンポーネントを互いにしっかりと締め付ける。次に、臼蓋カップ組立体１０を骨盤骨５２の前処置を施された臼蓋窩５０内に押し込む。シェル１４は骨に当接してもよく、また、臼蓋カップ組立体１０を所定の位置にロックするために、骨セメント５４の層が臼蓋窩５０とシェル１４との間に配置されてもよい。人工大腿骨５５は生来の大腿骨骨頭を置換する。人工大腿骨は、ステムコンポーネント５６と、関節接合骨頭コンポーネント５８とを含んでいる。大腿骨ステムコンポーネント５６は、前処置を施された大腿骨６２の髄内腔６０内に着座させられる。大腿骨ステムコンポーネント５６は骨に当接してもよく、骨セメント６４の層が骨と大腿骨ステムコンポーネント５６との間に配置されてもよい。関節接合骨頭コンポーネント５８は、永久的に大腿骨ステムコンポーネント５６に取り付けられてもよく、手術時に大腿骨ステムコンポーネント５６に嵌合するモジュール部品としてもよい。臼蓋カップ組立体１０及び大腿骨インプラント５６、５８が移植された後、骨頭コンポーネント５８をライナ１２の凹状支承表面２２内に挿入し、正常な股関節機能を回復させる。
【００２１】
図４〜図８は、本発明による代替的なねじ部形態を示している。図４は、シェル及びライナのねじ頂部及びねじ谷底部が両方とも図１〜図３と同様に球状になっているねじ部形態を示している。しかしながら、図４の形態では、ライナのねじ頂部７０は、ライナ１２の半球状背面１８と一致しており、球状プロファイル７５を有している。ライナねじ谷底部７２は、ライナ１２の背面１８に形成されており、同様に、球状プロファイル７４を有している。シェルねじ谷底部７６は、シェル１４の半球状内側表面４０と一致しており、球状プロファイル７５を有している。シェルねじ頂部７８は、シェル１４の内側表面４０から上方に突出しており、同様に球状プロファイル７４を有している。図１〜図３の実施形態と図４の実施形態の両方において、シェル１４の壁は、シェル１４の周囲に沿って概略均一な厚さ８０を有している。同様に、ライナ１２の厚さ８２も概略均一である。よって、この形態は、ライナ１２及びシェル１４の厚さを均一に維持しつつ半球状ライナ１２を半球状シェル１４内にねじ式にロックすることを可能にする。
【００２２】
図５は、ライナねじ部９０が球状の頂部プロファイル７５及び円錐状の谷底部プロファイルを有するねじ部形態を示している。この形態では、ねじ部は、ライナ１２の平坦な面１６に近い側よりもライナ１２の極領域２０に近い側ほど浅くなっている。したがって、ねじ部は、極領域２０の近傍ではライナ１２への侵入量が少なく、極領域２０に近づくほど厚い中絶部のない領域９６をライナ１２に残している。このより厚い中絶部のない領域９６は、ライナ１２のより高い負荷を受ける部分に、より高い耐摩耗性を与えると考えられる。同様に、平坦な面１６の近傍のより深いねじ部係合は、そこでは分離力が高くなるので、ライナ１２及びシェル１４の分離に対してより強い抵抗を与えると考えられる。図６は、図５と類似であるが円筒状のライナねじ谷底部プロファイル１０２を有しているねじ部形態を示している。この形態は、図５の形態と類似であるがより著しい効果を有している。ライナ１２の中断部のない領域９６は、図５の形態よりも比率的に大きくなっている。
【００２３】
図５及び図６のライナねじ部形態は、切削器を案内して球状プロファイルに沿って動かしライナねじ頂部プロファイル７５を形成させるようにコンピュータ制御工作機械をプログラムすることによって形成され得る。ライナねじ谷底部プロファイル９４，１０２は、切削器を案内して円錐状プロファイル、円筒状プロファイルにそれぞれ沿って動かすようにコンピュータ制御工作機械をプログラムすることによって形成される。
【００２４】
図７及び図８は、球状ライナねじ谷底部プロファイルと円錐状ライナねじ頂部プロファイル１１４又は円筒状ライナねじ頂部プロファイル１１６とを有するねじ部形態を示している。これら形態は、シェル１４の赤道３６の近傍にシェル１４の壁の厚くなったシェル領域１２０を提供しつつ、予め定められた最小の中断部のないライナ厚さ１１８を可能にする。こうして、シェル１４は、特定の用途において所望され得る臼蓋カップ組立体１０の装着によって引き起こされるフープ応力（たが張応力）に耐えるために、赤道３６の近傍における強度を高められている。図７及び図８のライナねじ部形態は、切削器を案内して球状プロファイルに沿って動かしライナねじ谷底部プロファイル１１０を形成するようにコンピュータ制御工作機械をプロフラムすることによって形成され得る。ライナねじ頂部プロファイル１１４、１１６は、切削器を案内してそれぞれ円錐状プロファイル、円筒状プロファイルに沿って動かすようにコンピュータ制御工作機械をプログラムすることによって形成され得る。
【００２５】
インプラントの実施形態及びその使用方法を詳細に説明、図示したが、これらは説明及び例示のためだけのものであり、限定として捉えるべきものではないと理解すべきである。したがって、インプラント及びその使用方法に対する変形及び改変は当業者にとって明らかであり、添付特許請求の範囲はこのような改変及び等価なものを全て網羅することを意図したものである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明によるモジュール式臼蓋カップ組立体の組立分解斜視図である。
【図２】付加的な股関節全置換用コンポーネントと組み合わせた図１の組立体の側断面図である。
【図３】図２から切り出した詳細図である。
【図４】図１のモジュール式臼蓋カップ組立体の側断面図であり、任意選択でとり得るねじ部形態を示している。
【図５】図１のモジュール式臼蓋カップ組立体の側断面図であり、任意選択でとり得るねじ部形態を示している。
【図６】図１のモジュール式臼蓋カップ組立体の側断面図であり、任意選択でとり得るねじ部形態を示している。
【図７】図１のモジュール式臼蓋カップ組立体の側断面図であり、任意選択でとり得るねじ部形態を示している。
【図８】図１のモジュール式臼蓋カップ組立体の側断面図であり、任意選択でとり得るねじ部形態を示している。
【符号の説明】
【００２７】
１０    臼蓋カップ組立体
１２    ライナ
１４    シェル
１６    面
１８    凸状背面
２０    極領域
２２    支承表面
２３    ライナねじ部
２４    ライナねじ頂部
２６    ライナねじ谷底部
３２    半球状本体
３８    極領域
４２    シェルねじ部
４４    シェルねじ頂部
４６    シェルねじ谷底部
７４    球状プロファイル
７５    球状プロファイル
７６    シェルねじ谷底部
７８    シェルねじ頂部
【図１】
2005066333.tif 000003
【図２】
2005066333.tif 000004
【図３】
2005066333.tif 000005
【図４】
2005066333.tif 000006
【図５】
2005066333.tif 000007
【図６】
2005066333.tif 000008
【図７】
2005066333.tif 000009
【図８】
2005066333.tif 000010