(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
人間の指のＭＰ関節（中手骨／指節骨間関節）と置換するように構成されたプロテーゼ装置であって、
中手骨の空洞内に受け入れられるように形作られる幹部分と関節頭部とを有する中手骨エレメントであり、前記頭部が中手骨の末端側関節部分を置換するように略ボール形状の表面を有し、前記幹部分の末端にフラットカラー部を有する中手骨エレメントと、
指節骨の空洞内に受け入れられるように形作られる幹部分と関節頭部とを有する指節骨エレメントであり、前記頭部が前記ボール形状面に合う凹面を有し、指節骨における対応する関節部分を置換するように構成されている指節骨エレメントとを備え、
前記フラットカラー部が前記幹部分の軸線に対して約１１０°から約１２０°までの間の背面角度で配され、
前記中手骨エレメントの頭部は、各側面に配される平坦面状のレリーフ手段を備え、
該平坦面が前記ボール形状面を中断し、前記カラーと前記ボール形状の頭部との交差する点において赤道の背面側で約３０°から９０°までの球面弧、および、手掌側で約１２０°から１７０°までの球面弧に交差し、
前記指節骨エレメントの頭部は、手掌の亜脱臼に耐えるように前記中手骨エレメントの前記関節頭部を捕捉するその基端面に沿って背面前突を有していることを特徴とするプロテーゼ装置。
【請求項２】
前記ボール形状の表面は、半球形であり、前記フラットカラー部と前記レリーフ手段における平坦面との交差が、一対の平行線を構成し、その各線は、該半球形表面の半径の約８５から１６０％までに等しい長さを有していることを特徴とする請求項１に記載のプロテーゼ装置。
【請求項３】
前記指節骨エレメントの前記頭部は、前記幹部分の基端部に略楕円縁のフラットカラー部と、ソケットの前記凹面を取り囲む略円形のリムとを含み、
該ソケット形状の頭部が外側面および手掌面で形成され、これらの面は、前記略円形のリムに向けて前記フラットカラー部の略楕円縁から内側に収斂することを特徴とする請求項２に記載のプロテーゼ装置。
【請求項４】
前記リムが、円環状表面部として形成され、前記外側面及び手掌面が直線で形成され、即ち、直線形をなし、
該外側面及び手掌面は、前記円環状のリムと、前記幹部分の長手方向軸線に対して約９５°から約１０５°までの間の背面角度で配された前記円環状リムに接する平面とに略接していることを特徴とする請求項３に記載のプロテーゼ装置。
【請求項５】
前記リムが、円弧形面として形成され、前記外側面及び手掌面が直線形であって前記円弧形のリムに略接しており、該リムの円弧形の基端面が、前記プロテーゼ装置の矢状面（平手に対し垂直）内にある軸線を有する円筒の表面であることを特徴とする請求項３に記載のプロテーゼ装置。
【請求項６】
前記円筒が円形断面、および、前記半球状関節面の半径の約２．５倍から約４倍までの間の半径を有する円筒であり、該円筒の軸線が前記指節骨エレメントの幹部分の長手方向軸線に対して約９５°から約１０５°までの間の背面角度で配されていることを特徴とする請求項５に記載のプロテーゼ装置。
【請求項７】
前記指節骨エレメントの基端側関節頭部が、（ａ）曲げ運動の際に指の手掌面靱帯との干渉を防止するように前記背面前突に対し充分に離れる手掌面側リム部と、（ｂ）約７５°から約８５°までの間の背面角度で配された幹部分の基端部にある平坦なカラー部と、を有することを特徴とする請求項１乃至６のうちのいずれかに記載のプロテーゼ装置。
【請求項８】
前記中手骨及び指節骨の頭部の合わさる関節面は、合同関節部分の端までほぼ横切って延在している前記関節面の一方に配され前記ＭＰ関節の曲げ／伸ばし運動の平面に直角に配される溝手段を除いて、実質的に合同であり、それにより、滑液の流体が、前記中手骨及び指節骨エレメントの関節面に該溝手段によって到達することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のプロテーゼ装置。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、概ねプロテーゼ装置に関し、さらに詳しくは、人間の指の中手骨／指節骨間（ＭＰ）関節の置換装置に関する。
発明の背景
各指の基部の第１長骨（中手骨）は、中手骨／指節骨間（ＭＰ）関節を介して近位指節骨に接続されている。この特別の関節は、近位又は遠位指節骨間関節に対して独立して曲がったり伸びたりし得る。この変化する相互運動によって、親指が他の指に対して対置できる能力と相俟って、物をつかむことができると共に、人間にとって重要な日常の機能を果たすことが可能となる。したがって、肉体的な怪我や病気によってこのＭＰ関節が損傷すると、その人にとって厳しい生理的な重荷となる。
ＭＰ関節のリュウマチ性関節炎（ＲＡ）、変性関節炎及び外傷後関節症は、長く続く痛みと指の機能低下をもたらす。症状の軽い患者に対しては、休息、安静、非ステロイド系非炎症性薬剤や、ステロイドの関節内注射が効くことが多い。しかし、もっと重症の関節炎の患者の場合には、ＭＰ関節全体の取替えが必要なことがある。
ＲＡに悩んでいる患者に最も多い共通の変形は、ＭＰ関節の滑膜炎によって惹き起こされ、これはＭＰ関節の軟骨を狭くし、側副靭帯構造の弱体化を招く。これによって、ＭＰ関節の手掌側における屈筋複合体の緩みによって生じる近位指節骨の手掌面の亜脱臼／脱臼が起こることが多い。この屈筋複合体が緩むと、屈筋の腱の作用によって動的な力が発生し、近位指節骨を手掌側に亜脱臼させる。更に、侵食によって軟骨の高さの二次的損失が起こったり、骨格の二次変化が起こることが多く、中手骨頭の偏平化と近位指節骨の背面側リップの侵食を生じる。これに対する通常の解決策は、人工ＭＰ関節による代替であり、Ｍａｙｏ  Ｃｌｉｎ．  Ｐｒｏｃ．，  ５４：５１６−５２６（１９７９）に掲載された、Ｌｉｎｓｃｈｅｉｄ  ｅｔ  ａｌ．による「全関節形成術（Ｔｏｔａｌ  Ｊｏｉｎｔ  Ａｒｔｈｒｏｐｌａｓｔｙ）」に述べられているが，この場合、手掌方向への近位指節骨の亜脱臼／脱臼に対して抵抗する代替関節を必要とする。
人工ＭＰ関節のための第２の重要な設計上の留意点は、対向する滑動面同士の間の磨耗を少なくすることである。合わせ面同士は、関節の潤滑を行う生理的流体が人工ＭＰ関節から出てくる限りは円滑に運動する。「乾いた関節」となった場合には、合同となる関節面同士の間の摩擦が増加するばかりでなく、装着者にとって不愉快なこすれ及び／又は「きしり」感覚を生じることがある。合同となる関節面同士の間の摩擦が増大すると、人工ＭＰ関節の磨耗が増加し、そのため、この人工プロテーゼ具の寿命が短くなる。人工ＭＰ関節は、合同に合わさる関節面から生理的流体が無くならないようにしなければならない。
人工ＭＰ関節のためのその他の重要な設計上の留意点は、このＭＰ関節の各側面に沿って延在する側副靭帯及び手掌の靱帯又は手掌板のための実質的に自由な通路を提供することである。ＭＰ関節の側副靭帯は、扇状の側副靭帯とコード状側副靭帯の両方を含んでいる。扇状側副靭帯は第１中手骨の末端側部分の両側面に入り込み、近位指節骨の掌面に付着してＭＰ関節の一つの部材を形成している手掌板（掌板とも云われる）を支えている。コード状側副靭帯も、第１中指骨の末端側部分の背面の両側の浅い窪みに入り込み、ＭＰ関節と交差して近位指節骨の掌面側面に入り込んでいる。コード状靱帯はＭＰ関節が伸びると弛緩して撓骨／尺骨の動きを可能にし、曲げ運動の際にはぴんと張って撓骨／尺骨の動きを禁止する。適正な人工ＭＰ関節を設計する際には、こうした靱帯について留意する必要がある。
したがって、本発明の一つの目的は、基本的に元の自然な機能を損傷した指に取り戻すことが可能な改善された人工ＭＰ関節プロテーゼ装置を構成することにある。損傷した指に自然な運動を取り戻すために、この人工ＭＰ関節は、側副靭帯が末端側に面する第１中手骨の背面側関節部分から基端側に面する近位指節骨の掌面側関節部分までを自由に動き得る通路を提供する必要がある。
発明の概要
インプラント装置は、二つの相補的なエレメント又は部材からなるプロテーゼ装置の形で人間の指のＭＰ関節と置換するために提供される。一方の部材は、第１中手骨の末端側関節部分と置き換わり、他方の部材は、近位指節骨の基端側関節部分と置き換わる。指節骨部材は、その端部に凹面状の略円形面を有するソケットを有し、これに中手骨部材の末端の相補的な凸面状の略球形面を、関節接触で受け入れるように構成されている。関節面同士は、任意の溝手段が設けられていることを除いて、実質的に合同である。この溝手段は、指節骨部材の関節面に設けられることが望ましく、更に、それぞれが曲げ／伸ばし運動面に対して約４５°の角度で配され略直交する二つの溝を含んでいることが望ましい。その溝は、ＭＰ関節の部材が相互に運動する度に、関節面への滑液の流体の進入を円滑にする。
指節骨部材の基端側関節頭部は、略楕円形をなすカラーを球形の凹面状関節面と組み合わせたものであり、背面前突と側副靭帯の付着個所の邪魔をしないその手掌面に沿った形状とをもたらし、曲げの際に手掌側の靱帯との干渉を防止し、且つ側副靭帯のための自由通路をもたらす。指節骨部材の凹面を取り囲む略球形面は、略円環状表面の形のリムであり、このリムは、近位指節骨が手掌面方向の背面亜脱臼／脱臼を受けにくいように中手骨部材の頭部の関節面の上方に充分な距離だけ突出した背面前突の一部を形成している。この円環状リムは、平面に接していてもよく、又は、好ましくは、指節骨部材の頭部は、このリムが円筒面に接するような形状に形成され、頭部の側方領域が中手骨エレメントの球形頭部をより大きく捕捉するように（ｃａｐｔｕｒｅ）このリムの側方部分が基端方向に延在している。それによって、関節接触している球形面領域を大きくさせると共に、この関節の安定性を増大させる。
中手骨部材の凸面状の略球形の頭部は、これを横切って設けられた一対のレリーフの形でレリーフ手段を有することが好ましい。これらのレリーフは、ＭＰ関節の各側面に沿って延在する扇状及びコード状の側副靭帯の通常の自由通路をもたらす。
この改善型ＭＰプロテーゼ関節は、前述の目的を実現し、ある手段の特長及び利点は、本発明の実施例が図示説明される図面を参照した詳細な説明を熟読すれば明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
図１は、人体の手の骨の解剖学的構造の一部断面図であって、人工ＭＰ関節の大体の設置箇所を示している。
図２は、第１中手骨と近位指節骨が充分に伸びた場合の、正常なＭＰ関節の側副靭帯の配列を示す側面図である。
図３は、本発明の種々の特長を具体化した人工ＭＰ関節の斜視図であり、中手骨エレメントと指節骨エレメントとがが完全に伸びた状態を示し、中手骨エレメントの頭部の横方向に切り取られた一方のレリーフを詳細に示す。
図３Ａは、反対側から見た図３のＭＰ関節の側面図である。
図４は、図３の指節骨エレメントの斜視図である。
図５は、図３Ａに示す置換用ＭＰ関節の一部側断面図であり、その構造の種々の相対角度を説明するためのものである。
図５Ａは、一部を破断して断面で示した指節骨エレメントの平面図である。
図５Ｂは、図５Ａの５Ｂ−５Ｂ線に沿う側断面図である。
図５Ｃは、図５Ｂの５Ｃ−５Ｃ線に沿う指節骨エレメントの後部断面図である。
図６は、その内に挿入された図３の置換用ＭＰ関節とともに完全に伸びた状態の第１中手骨と近位指節骨との一部断面を含む側面図である。
図７は、人工ＭＰ関節の別の態様の図３Ａに略類似した側面図である。
図８は、図７に示したＭＰ関節の指節骨エレメントの図５Ｂに類似した断面図である。
図９は、中手骨エレメントの球面に対する指節骨エレメントの頭部の基端側表面の曲率を示す模式図である。
図１０は、概ね図８の１０−１０線に沿う図５Ａに略類似した断面図である。
好適な実施例の詳細な説明
本発明は、関節プロテーゼ装置及び疾病に罹ったり傷ついたりした人体関節を置換する方法に関する。この好ましいプロテーゼ装置は、人間の手に恒久的に埋め込まれるように設計されている。
中手骨指節骨関節の周囲の独特の解剖学的構造によって、この関節は近位指節骨関節又は遠位指節間関節とは関係なく曲げたり伸ばしたりすることができる。この可変の相互運動は、親指が他の指に対して対置できる能力と相俟って、人間の器用さにおける物質をなす。
図１には、人間の右手１０が、手掌面の側から見たところで示されている。人指し指は、第１中手骨１１と近位指節骨１２との間に配された、図示の人工ＭＰ関節１９を含んでいる。この人工ＭＰ関節１９は、第１中手骨１１に埋め込まれた第１エレメント、即ち、中手骨エレメント１３と、近位指節骨１２に埋め込まれた第２エレメント、即ち、指節骨エレメント１４とを備えている。
中手骨エレメント１３は、第１中手骨１１の骨髄、即ち、骨髄腔内に受入れられる形状をなす幹部分１５と、第１中手骨１１の関節頭部と置換するようにデザインされた略球形の表面を有する関節頭部１７とを含んでいる。指節骨エレメント１４は、近位指節骨１２の骨髄、即ち、骨髄腔内に受入れられる形状をなす幹部分１６と、略ソケット形状をなして中手骨エレメントの略ボール状表面に対応し且つ近位指節骨１２の対応する関節頭部と置き換えるように調和された関節頭部１８とを含んでいる。これらの幹部分１５および１６は、この技術分野において周知の如くの任意の溝とともに図示されている。
図３には、本発明の種々の特長を具体化した人工ＭＰ関節１９が示され、中手骨エレメント１３および指節骨エレメント１４は、それぞれ、互いに対応する所望の適合した形状をなす関節面２１および２２を備える頭部１７および１８とともに、端部に形成されている。指節骨エレメント１４の頭部はソケット状の関節面２２を有し、これは、中手骨エレメント１３における略球形、即ち、ボール状関節面に一致するような形状、好ましくは実質的に半球状に形成されている。頭部１７は、赤道を過る弧の約５°〜１０°の範囲に広がる球の一部であることが望ましく、図３Ａ及び図５に最も明瞭に示されているように、図示の頭部１７は約１９０°の優弧を有している。
この好ましい実施例においては、指節骨エレメント１４の関節面２２は、中手骨エレメントの凸面状の半球面２１に合わせるのに適した凹形であり、球状の湾曲面であり、この凹面は、関節接触で受けとめる一部をなす。面２１および２２は、合わせた関節面同士が、実質的に合同のようであることが望ましい。好ましくは、これらの関節面２１および２２は、同じ曲率半径を有するか、又は中手骨エレメントの関節凸面２１が指節骨エレメントの曲率半径よりも僅かに小さい曲率半径を有するかのいずれかである。そのように実質的に合同の関節面は、自然のままのＭＰ関節の運動容易性にぴったりと匹敵するように、そのような方法で組み合わされるべきである。しかし、例外として、中手骨エレメントの関節面、又は指節骨エレメントの関節面、又は中手骨エレメント及び指節骨エレメントの両者の関節面は、これについて後に詳述するように、少なくとも一つの非合同の進入路用の溝を関節面部内に形成されることが望ましい。
近位指節骨１２の手掌面部および第１中手骨１１の背面部内への側副靭帯の挿入を維持するために、第１中手骨１１の末端および近位指節骨１２の基端は、手術の際に垂直線から外れた角度で切断されることが望ましい。更に好ましくは、図６に示すように、この手術による切断は、略一直線であり垂直線から外れた角度で位置付けられる。中手骨に対するこの手術による切断は、垂直線に対して約２０°から３０°の間の角度、好ましくは垂直線に対して約２５°、即ち、中手骨の中心線に対して約１１０°から１２０°の間の背面角度で行なければならない。近位指節骨１２は、垂直線に対して約５°から１５°の間の角度、好ましくは垂直線に対して約１０°、即ち近位指節骨の中心線に対して７５°から８５°の間の背面角度で切断されなければならない。特殊な道具は、中手骨および近位指節骨の適正な軸方向の位置を維持し、また、靱帯の取付箇所を維持するように、骨を所望の角度で正確に手術によって切断し、また、骨の長手方向の軸上の切断位置を位置決めるために、デザインされている。
図３Ａ、図５、図５Ａ〜図５Ｃ及び図６には、幹部分１５、１６が関節頭部１７、１８を結合する箇所で、幹部分１５、１６を取り囲むフラットカラー５３、５５が示されている。図６に示すように、カラー５３、５５は、好ましくは、しっかりとした支えをもたらすと共に、格子状の骨の中心部への過負荷を防止するように第１中手骨１１および近位指節骨１２の手術切断面の外皮質外皮部に対して真正面に固定される。カラー５３、５５は、手術による切断部の角度に一致した角度で配されている。図３Ａに示すように、カラー５３の表面は、幹部分の背面に平行な中手骨エレメントの幹部分の軸線に対して、背面角度Ａで称されて配されている。この角度Ａは、約１１０°から１２０°の間、好ましくは１１５°であり、中手骨はカラー５３の位置に一致するように切断されている。カラー５５の平坦面は幹部分の背面に平行な指節骨エレメントの幹部分の軸線に対して約７５°から約８５°の背面角度Ｂで位置付けられ、この角度Ｂは、約８０°であることが好ましい。近位指節骨１２は、そのカラーの配向角度と略一致するように切断される。
幹部分１５、１６は、それぞれ、第１中手骨１１および近位指節骨１２の長い中空の骨髄腔内へより容易に固定するために僅かな傾斜を有してもよく、且つ、骨髄腔のそれぞれの軸線の一線上に並ぶ軸線（図５に「ａ」及び「ｂ」で記されている）を備えて形成されている。前述のように、幹部分１５、１６は、任意にこれらの領域における骨の安定的な内部成長を促進させるように図１に図示した複数の刻み目および溝を備えられてもよい。第１中手骨１１および近位指節骨１２の望ましい骨髄腔は、手術の際に専用のブローチを使用して幹部分に対しぴったりとした固定を達成するように所望の形状に形成されることが好ましい。幹部分１５、１６は、（１）幹部分１５、１６における多孔性コーティング又は起伏表面内への骨の成長、（２）骨セメントの使用、又は（３）骨髄腔内への幹部分１５、１６の機械的な固定のような幾つかの方法の中の一つを用いて骨髄腔内に固定されてもよい。幹部分１５、１６は、ヒドロキシアパタイトような表面活性バイオ結合剤の手段によって骨髄腔に接合されることが望ましい。
手術によって形成される骨髄腔の中心軸線ａ、ｂは、ＭＰ関節の回転中心から僅かにずれた第１中手骨及び近位指節骨の骨髄腔の中心軸線に一致していなければならない。手術によって形成された第１中手骨と近位指節骨の骨髄腔は、それぞれ、関節面の回転中心に対して背面側にある矢状面（ｓａｇｉｔｔａｌ  ｐｌａｎｅ）内に中心線を有するプロテーゼエレメントの幹部分を受け入れるように形成されることが好ましい。第１中手骨エレメントの幹部分は、図５でｄ1で示されているように、矢状面の回転中心に対して略２mm〜３mm背面側にある中心線を有する。指節骨エレメントは、図５にｄ2で示されているように、回転中心に対して中手骨エレメントの場合の約半分だけずれた、例えば、略０．８mm〜１．７mm背面側にある中心線ｂを有している。平均的なサイズの手の場合、指節骨エレメントの幹部分１６が中手骨エレメントの幹部分１５から手掌方向に、好ましくは、約１．５mmずれているとき、即ち、ｄ1−ｄ2＝〜１．５mmであるとき、特に満足のいく解剖学的配置が得られる。外科医が、子供用の小さな関節から大人の男性の手のための大きな関節までを含む多くのサイズを有し、その中から選択するように、複数のサイズの中手骨／指節骨用ＭＰ関節が好ましくは準備されているので、その中心線の変位は、中手骨頭部の半径に比例している。前述の数字は、６．５mmの半径を有するボール状中手骨頭部について計算されたものである。これは、異なるサイズのＭＰ関節における中心線のずれを決定するようにその半球状中手骨頭部の半径に比例させている。
図３、図３Ａ及び図６に明瞭に示されているように、中手骨エレメントの略半球状の頭部１７には、その側方に設けられた一対のレリーフ５１、５２の形で要所に位置決めされたレリーフ手段が備えられている。これと補完的なレリーフが任意に指節骨エレメントの頭部１８に設けられてもよいが、このヘッドは、好ましくは、特殊なレリーフを不要とするように形作られている。各レリーフ５１、５２は、頭部の縁を過る側副靭帯のための通常自由通路をもたらすような形状をなしている。図２に示すように、コード状及び扇状側副靭帯４３、４４は、通常ＭＰ関節の両側面に沿って、中手骨１１の頭部の背面側から近位指節骨１２の基端の手掌面まで延在している。図６は、この側副靭帯４３、４４が、ＭＰ関節プロテーゼ１９が挿入される指の各側面の背面側で第１中手骨１１に固定されている状態を示し、この関節プロテーゼは、これらの靱帯が関節に対して約４５°の角度で交差し、近位指節骨１２の側面の手掌面側に固定されたままになるように設計されている。詳細に、図２に示すように、扇状側副靭帯４４は、通常は各側面に沿って第１中手骨の背面４５から手掌板４７まで延在している。この手掌板４７は、屈筋腱を支えるためのプリーとして作用する線維鞘を一体として、近位指節骨の基端において手掌面領域４６に固定されている。コード状側副靭帯４３は、各側面に沿って第１中手骨の背面４５から近位指節骨の手掌面４６まで延在している。
好適な実施例においては、中手骨エレメントの頭部は、側副靭帯及び手掌板のための固定個所を引き離さないように合わされ形作られ、その形状および位置は、中手骨エレメントの頭部への靱帯の取付個所が保持されるようになされることが望ましい。一般的に、半球形の頭部１７はその側方にレリーフ５１、５２を有し、これらは平坦な切断面によって形成されることが望ましいが、代替的に僅かな凹面、例えば、浅い円筒面であってもよい。一例として、図３には好適な平坦なレリーフ５１が示され、これは中手骨エレメントの幹部分１５の長軸に沿った平面を半球状のヘッド１７を横切らせることによって形成される平坦面である。好ましくは、こうした一対の平坦な切断面はカラー５３と交差するように位置決めされ、関節頭部１７の赤道の背面側にカラーにおいて約３０°から９０°の球面の円弧と、関節頭部１７の手掌面側に約１２０°から１７０°の球面の円弧とを残す。
レリーフ５１および５２は、代替的に他の多くのやり方で形成されてもよい。レリーフ５１および５２は、中手骨エレメントの幹部分１５の長軸に平行でない平坦な切断によって、又は、円形状円筒、又は楕円状円筒の表面の浅い部分、例えば、約１５°の角度を有する楕円状円筒に略一致する非平坦な切断面によって形成されてもよい。
各レリーフ５１、５２の端５９の寸法、即ち円形カラーから切断されたセグメントの長さは、側副靭帯４３、４４のための通常の自由通路を設けるために充分なものでなければならない。所望の背面及び手掌面側の円弧の長さを設けるためには、この端５９は、中手骨エレメントの半球状表面の半径の約８５％から約１６０％の間に等しいか、好ましくは、約９０％から約１１０％の間に等しくすべきである。指節骨エレメントの関節頭部もまた、任意にその両側面にレリーフを有してもよい。その場合には、第１中手骨１１および近位指節骨１２とが完全に伸びた状態の時、そのレリーフがそのレリーフ５１、５２を補完して、中手骨エレメントの関節頭部１７の背面から指節骨エレメントの関節頭部１８の手掌面まで略連続的に延在するように配されてもよい。
図４に最も明瞭に示されているように、指節骨エレメントの凹状関節面２２の外周の端は、円環面（ｔｏｒｕｓ）の断面をなす略円形のリム３３となっている。しかし、図５Ｃに示すように、カラー５５は略楕円状をなしている。図５に示すように、そのリムは、指節骨エレメントの幹部分１６の中心軸線に対して約９５°から１１０°の間の角度、好ましくは約１００°の角度で配された平面（Ｐで示されている）に接している。この角度付けた構造によって、ソケットの背面部分は、基端方向に外側に向かって延び、図３Ａ、図５、図５Ｂ及び図６に示すようにリム状の背面前突７１を形成し、この前突７１は凹んだ関節面２２の一部を含んでいる。また、この構造は、手掌面側に間隙を備えている。このリム状背面前突７１は、中手骨エレメントの頭部の相当部分を捕まえて近位指節骨１２の手掌面方向への手掌の亜脱臼／脱臼に充分に耐えうるように軸方向の長さを有している。この人工関節の中手骨及び指節骨エレメントが最大限に伸びたとしても（図６）、リム状背面前突７１が中手骨エレメントの関節頭部１７の背面側表面の主要部の上に延び、近位指節骨の背面側の隆起が生じる。効果的な隆起を得るために、近位指節骨の頭部の凹面と中手骨の頭部の凸面との間に少なくとも約５０°の背面接触円弧が存在することが望ましく、この円弧は、図５に示され関節面の回転中心を含む水平面の上方にある。しかし、リム状背面前突７１のこの長さは、約９０°の曲げ、約２０°の過度の伸ばし、及び約±２０°の撓骨／尺骨の運動である正常なＭＰ関節の運動範囲には悪影響を及ぼすことはなく、この運動の際に対面する関節面同士の間の望ましい接触が維持される。
図５の平面Ｐが垂直に位置していないので、このＭＰ関節が完全に伸ばされた場合、指節骨エレメントの基端側の面は、円形リム３３の手掌面側リム部７２がリム状背面前突７１から離れた位置となるように配されることが理解される。このリム状背面前突７１は、基端方向に幹部分１６の軸線に沿って手掌面側リム部７２から距離「ｘ」だけ離れて位置し、好ましくは、この距離は、頭部１７の球面の半径の少なくとも約２５％に等しい。この距離は、ソケットのリム３３が接する平面Ｐの向きに依存し、その平面は、図５の幹部分の軸線に対して約１１０°から９５°の範囲、さらに好ましくは約１０５°から９５°の範囲で配向されている。説明される平面Ｐは約１００°の角度になっている。相対的に離れた位置にあることと、頭部１８の外周が収斂的な配置における表面７４で形成されていることによって、後述するように、手掌面側リム部７２は、曲げ運動の際に手掌面側靱帯４７を含む靱帯との干渉を避けることができる。
カラー表面５５の平面は、円形リムが接する平面Ｐに対して約１０°から約２５°の間の角度で配されているので、通常、指節骨エレメントの頭部１８の側方外周面７４の長さは、手掌面側リム部７２から背面前突７１までの長さにおいて増加している。この角度は図５では「Ｑ」で示され、約２０°である。この角度での指節骨エレメント１４のカラーの表面５５とリム平面との相対的な配置と、頭部１８の側方及び手掌面側表面７４が収斂形状をしていることとによって、隣接する側副靭帯４４、４６との干渉が生じない環境を創りだす。リム３３を取り巻く外周面７４は、好ましくは製作を容易にするように直線的であり（図５Ａ及び図５Ｂ参照）、リムを構成する環状表面部に接している。収斂的な側面、側面−手掌面及び手掌面側外周面７４の配置は、カラー５５の平面に対して約６５°から７５°の角度の間であることが好ましく、これらの直線的表面は内側へ傾き、即ち、対面する中手骨エレメントの幹部分１５の中心軸線の方向へ収斂している。この収斂によって前述した靱帯とが干渉しないことを保証するための間隙をもたらす。
このプロテーゼ１９の寿命を長くするために、中手骨エレメントの関節面、又は指節骨エレメントの関節面、又は中手骨及び指節骨エレメントの両者の関節面に、この人工ＭＰ関節に対して滑液の生物的な流体を供給可能にするように少なくとも一つの溝を設けられることが望ましい。更に好ましくは、中手骨エレメントの凸面状関節面又は指節骨エレメントの凹面状関節面のいずれかに一対の溝が配されている。もっとも好ましくは、二つのそのような溝３１および３２は、指節骨エレメントの凹面状関節面２２に設けられ、曲げ／伸ばし運動の面を横切って配されている。
この溝の構成は人口ＭＰ関節の寿命、運動範囲、運動の容易性等に悪影響を与えることなく、滑液の生物的な流体を互いに補完的に対応する関節面同士の内側に供給できるように充分な長さ、幅、深さを有するべきである。図４は、指節骨エレメント１４の凹面２２に設けられた溝３１と３２の好適な実施例を示す。これらの溝３１、３２は指節骨エレメントの関節面２２の略中心で交差し、中心から９０°の間隔で外方に延び、凹面２２が終わる円形リム３３まで延在している。従って、各溝３１、３２は、凹面状関節面２２の優球円弧に沿ってなぞっている。
両方の溝３１、３２は、人工関節１９の一つのエレメントが他方に対して運動する毎に滑液の流体が関節面に塗り付けられるように曲げ／伸ばし運動の垂直面に対して交差して配されている。この人工ＭＰ関節は、一般的に曲げ／伸ばし運動、尺骨／撓骨運動、及び曲げ／伸ばし運動と尺骨／撓骨運動の両者を伴う長手方向軸線回りの結合回転と説明されている三つの運動の異なった拘束面を有する。図４は、人工ＭＰ関節をその曲げ／伸ばし運動面および尺骨／撓骨運動面に関して配するために、指節骨エレメント１４が座標系で特徴づけられて示されている。ＭＰ関節の曲げ／伸ばし運動面および尺骨／撓骨運動面は、それぞれｘ−ｙ平面及びｘ−ｚ平面で表されている。
図４は、任意の溝の配列の最も好ましい実施例を示し、二つの交差した溝３１と３２が指節骨エレメントの凹面状関節面２２に設けられ、その端は略円形のリム３３となっている。これらの交差溝３１、３２は、曲げ／伸ばし運動のｘ−ｙ平面と尺骨／撓骨運動ｘ−ｚ平面とに交差するように配されており、それぞれが凹面状の関節面２２の優弧に沿って概ねなぞっている。交差溝３１、３２は互いに略直交して、直交平面内に位置していることが望ましい。更に好ましくは、直交溝３１、３２のそれぞれは曲げ／伸ばし運動のｘ−ｙ平面に対して、したがって尺骨／撓骨運動のｘ−ｚ平面に対しても約４５°の角度で配されている。
人工ＭＰ関節のエレメント１３と１４は、自然の生きている骨の弾性率の範囲の弾性率を有する生体適合性を有する材料、例えば、熱分解炭素でコーティングされたグラファイトで作られることが望ましい。更に重要なことは、これらのエレメント１３、１４は、使用される際に受けることが予想される通常の荷重重の下で著しくは膨張しないように、充分な硬度を有する材料で作られることである。その熱分解炭素の外表面は、埋め込まれて年月が経過しても元の外形を保持するように良好な耐磨耗性を示す。更に大きな強度が望ましいと感じられる場合には、これらのエレメント１３、１４を炭素／炭素繊維の複合材料の上に蒸着された熱分解炭素で製造してもよく、これは高い引っ張り強度を示す。
図７から図１０には、人工ＭＰ関節１１９の別の好適な実施例が示され、同じ要素を指すために図１〜図６で使用された番号より１００大きい数字が用いられている。この人工ＭＰ関節１１９では、中手骨エレメント１３と殆ど同じ中手骨エレメント１１３が使用され、カラー１５３の平面は幹部分１１５の軸に対して１１７．５°の角度（角Ａ）で傾斜している。指節骨エレメント１１４は、頭部１１８と、ソケット１２２を取り囲んで頭部１１８の基端面を形成しているそのリムの形状と配向の他は、指節骨エレメント１４と略同じである。カラー１５５の平面は、幹１１６の軸線に対して約８５度（角B）で配されている。図５において、参照符号Ｐは、指節骨エレメントの頭部１８の基端側表面、即ちソケット２２を取り囲むリム３３に接する平面を示すのに使用され、この平面Ｐは、幹部分１６の中心軸線から約１００°傾斜していると述べられていた。指節骨エレメント１１４のこの別の実施例では、基本的配置が少し変更され接面と幹部分の中心線との間の基準角度が約９５°となると共に、この接面は平らではなくて柱面、好ましくは円筒面をなしている。これは、図９を参照することによって最も明瞭に理解される。この円筒面の軸線は矢状面内にあり、その軸線は、幹部分１１６の長手方向軸線に対して好ましくは約９５°から約１１０°の角度、更に好ましくは約９５°から約１０５°で位置付けられている。
この代替の実施例では、矢状面、即ち代替のＭＰ関節１１９おける対称の垂直面内のリムの背面前突１７１の位置は、ＭＰ関節１９の場合と同じである。しかし、基準角が１００°から約９５°に、僅かな変更が、ソケットの凹面と中手骨エレメントの頭部の球面との間の関節接触面積を僅かに増加させている。しかし、指節骨エレメント１４と１１４との間の主たる変更は、指節骨エレメントの略楕円形断面の頭部１１８の側面領域が基端方向へ延長されていることにあり、これは基端面の形状を平面に接するもの（図５Ｂ及び図５Ａ参照）から湾曲したもの即ち円筒に接するものに変えた結果である。この変更によって、凹面状のソケット表面１２２と中手骨エレメントの球形頭部１２１との間の接触面積を更に増大させ、この面積の増加は主として側面領域で生じるけれども、背面側及び手掌面側の両方での捕捉を幾らか増加し、関節により大きな安定性を与える。ソケット１２２には、任意の交差溝１３１、１３２が設けられているが、もし要望されるならこれは省略してもよい。
図９は、中手骨エレメントの半球状頭部１２１の半径に対する指節骨エレメントの頭部１１８の基端面の曲率を示している。図示の円筒面の半径Ｒcは半球の半径ＲSの約２倍〜５倍の間、好ましくはＲSの約２．５倍〜４倍である。平面に接するリムとの比較を示す図９を参照するに、これは、特に側方における捕捉の増加量（斜線の領域）を示すが、背面及び手掌面方向にも少し増加しており、これは指節骨エレメントの頭部１１８の基端側表面が矢状面にその軸を有する円筒面に接するように湾曲しているためである。この湾曲構造によって、ＭＰ関節全体の安定性が実質的に増加する。このことはＭＰ関節の交換を必要とする原因が側副靭帯にも何らかの損傷を与え、関節の安定性を寄付する靱帯の役割が減少している状況においては特に重要である。更に、指節骨の手掌面亜脱臼は、略手掌面方向に生じ、専ら、矢状面ではないので、図９に模式的に示されているように、（平面への接触に比べて頭部１１８の基端面の前記湾曲の結果として生じる）背面側方突起の増大によって、ＭＰ関節の安定性が著しく増す。この効果は、基端方向へ背面前突を更に隆起させなくても得られることが重要であり、なぜならば、背面リムのこの潜在的延長は上を被っている柔軟な皮膚及び／又は伸筋の腱と干渉することがあるからである。更に、この安定効果は、近位指節骨への側副靭帯及び手掌板の付着と干渉し合うことがある手掌面リム部１７２のサイズを大きくすることなく成就される。図１０を見れば、指節骨エレメントの頭部１１８の外側面１７４は、指節骨エレメント１４の場合よりもカラー１５５に対して少し大きい角度で配されてはいるが、直線的な面に保たれていることが判る。
以上、本発明を好適な実施例に基づいて説明したが、当業者により、添付される請求の範囲によってのみ形成される本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変更や修正を行うことが可能なことは明らかであろう。例えば、ソケットのリム３３は略円形であるとして説明されたが、その円環状の端がその外周回りに僅かに変化する軸方向の適宜な曲率半径により形成されてもよい。また、ソケットの略円形のリム３３は略円環状の端面を有しているが、図７から図１０に例示されているように、背面、手掌面、撓骨及び尺骨方向のソケットの捕捉量を変えることによって、他の非円形リム３３を形成することもできる。これらの図においては、基端面の円筒状湾曲によって撓骨及び尺骨方向の捕捉が増大される。円筒状の湾曲が示されているが、幹部分１１６の軸線を含む矢状面内に存在する長軸線によって創り出される楕円状円筒面への接触によって、更に大きい捕捉が達成される。そのような楕円状円筒面は、長軸が短軸の約１．２倍〜１．７倍であり、短軸がＲSの約２．２倍〜３倍である楕円の円筒面である。
本発明の詳細な特長は以下に述べる請求の範囲で強調されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図４】
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【図５】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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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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