(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
人工関節用の増補装置において、
人工関節上に取付可能な増補ブロックであり、遠位の第１面と反対側の近位の第２面とを有する該増補ブロックと、
前記増補ブロックに形成され、該増補ブロックの前記第１面と前記第２面との間に延在する孔部と、
前記孔部内に配置されるように構成された拡張コレットであって、該拡張コレットの軸が遠位端において拡張できる直径を有し、前記増補ブロックの前記第１面を越えて延在するようにされている拡張コレットと、
前記拡張コレット内に少なくとも部分的に延在する内孔と、
前記拡張コレットの前記内孔の内面に形成された少なくとも１つの突出した特徴部と、
前記拡張コレットの前記内孔内に配置可能な、前記拡張コレットの直径を拡張するためのセットピン要素であり、該セットピン要素の直径が最遠位の突出したラチェット形状の特徴部から最近位の突出したラチェット形状の特徴部への方向に増大するように前記セットピン要素の外面に形成された複数の突出したラチェット形状の特徴部を有するセットピン要素と、
を具備し、
前記セットピン要素を前記拡張コレットの前記内孔内で進めた際に、前記セットピン要素の前記突出したラチェット形状の特徴部が前記拡張コレットの前記突出した特徴部と係合するとともに、前記セットピン要素の直径が最遠位の突出したラチェット形状の特徴部から最近位の突出したラチェット形状の特徴部への方向に増大していることが前記拡張コレットの前記軸の前記遠位端を拡張する、増補装置。
【請求項２】
人工関節用の増補装置において、
人工関節上に取付可能な増補ブロックであり、第１面および反対側の第２面を有する該増補ブロックと、
前記増補ブロックに形成され、該増補ブロックの前記第１面と前記第２面との間に延在する孔部と、
前記孔部内に配置されるように構成された拡張コレットであり、該拡張コレットの軸が遠位端において前記増補ブロックの前記第１面を越えて延在し、スロットを付けた遠位端と該拡張コレット内に形成された内孔とを有する該拡張コレットと、
前記拡張コレットの前記内孔の内面に形成された少なくとも１つの突出した特徴部と、
前記拡張コレットの前記内孔内に配置可能な、前記拡張コレットの直径を拡張するためのセットピン要素であり、該セットピン要素の直径が最遠位の突出したラチェット形状の特徴部から最近位の突出したラチェット形状の特徴部への方向に増大するように前記セットピン要素の外面に形成された複数の突出したラチェット形状の特徴部を有する該セットピン要素と、
を具備し、
前記セットピン要素を前記拡張コレットの前記内孔内で進めた際に、前記セットピン要素の前記突出したラチェット形状の特徴部が前記拡張コレットの前記突出した特徴部と係合するとともに、前記セットピン要素の直径が最遠位の突出したラチェット形状の特徴部から最近位の突出したラチェット形状の特徴部への方向に増大していることが前記拡張コレットの前記軸の前記遠位端を拡張する、増補装置。
【請求項３】
人工膝関節の大腿骨部品用の増補装置において、
関節面と、該関節面の反対側の骨係合面とを有する大腿骨部品であって、前記骨係合面の一部分に少なくとも１つの取付孔を設けてなる大腿骨部品と、
前記大腿骨部品の前記骨係合面の一部に取付け可能な増補ブロックであり、該増補ブロックの第１面から反対側の第２面に延在する孔部を有する該増補ブロックと、
前記増補ブロックの前記孔部内に配置されるように構成された拡張コレットであり、該拡張コレットの軸が遠位端において前記増補ブロックの前記第１面を越えて延在するとともに、少なくとも部分的に延在する内孔とスロットを付けた遠位端とを有し、該遠位端は前記大腿骨部品の前記取付孔内で前記軸が非係合的に取り付けられた縮小状態と前記軸が前記取付孔の壁に係合して前記増補ブロックを前記大腿骨部品に固定する拡張状態との間で調整可能である該拡張コレットと、
前記拡張コレットの前記内孔の内面に形成された少なくとも１つの突出した特徴部と、
前記拡張コレットの前記内孔内に配置可能な、前記拡張コレットの直径を拡張するためのセットピン要素であり、該セットピン要素の直径が最遠位の突出したラチェット形状の特徴部から最近位の突出したラチェット形状の特徴部への方向に増大するように該セットピン要素の外面に形成された複数の突出したラチェット形状の特徴部を有する該セットピン要素と、
を具備し、
前記セットピン要素を前記拡張コレットの前記内孔内で進めた際に、前記セットピン要素の前記突出したラチェット形状の特徴部が前記拡張コレットの前記突出した特徴部と係合するとともに、前記セットピン要素の直径が最遠位の突出したラチェット形状の特徴部から最近位の突出したラチェット形状の特徴部への方向に増大していることが前記拡張コレットの前記軸の前記遠位端を拡張する、増補装置。
【請求項４】
請求項１から３のうちのいずれかに記載の増補装置において、
前記拡張コレットの前記内孔は、前記拡張コレットの内部において前記拡張コレットの近位端から前記拡張コレットの遠位端まで延在する、増補装置。
【請求項５】
請求項１から３のいずれかに記載の増補装置において、
前記拡張コレット内の前記突出した特徴部は略三角形断面である、増補装置。
【請求項６】
請求項５に記載の増補装置において、
前記拡張コレット内の前記突出した特徴部は、略水平の遠位向き面と傾斜した近位向き面とを有する、増補装置。
【請求項７】
請求項６に記載の増補装置において、
前記拡張コレット内の前記近位向き面は、水平からの測定で２０°ないし７０°の角度に傾斜している、増補装置。
【請求項８】
請求項１から7のいずれかに記載の増補装置において、
前記セットピン要素の前記突出したラチェット形状の特徴部は略三角形断面である、増補装置。
【請求項９】
請求項８に記載の増補装置において、
前記セットピン要素の前記突出したラチェット形状の特徴部は、傾斜した遠位向き面と略水平の近位向き面とを有する、増補装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の増補装置において、
前記セットピン要素の前記突出したラチェット形状の特徴部の前記遠位向き面は、水平からの測定で２０°ないし７０°の角度に傾斜している、増補装置。
【請求項１１】
請求項３に記載の増補装置において、
前記取付孔の直径は、その直径がその孔部の中間深さからその孔部の遠位端へと増大するように逆テーパーが付いている、増補装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の増補装置において、
前記取付孔は垂直方向から測定して０．５°ないし２０°の逆テーパー角度を有している、増補装置。
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載の増補装置において、
前記セットピン要素の直径は、垂直方向から測定して前記取付孔の前記逆テーパー角度に略等しい角度に増大する、増補装置。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれかに記載の増補装置において、
前記拡張コレットの遠位端は、非拡張状態で６．１ないし６．６ｍｍ（０．２４０ないし０．２６０インチ）の範囲、拡張状態で６．４ないし６．９ｍｍ（０．２５０ないし０．２７０インチ）の範囲の直径を有している、増補装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、関節形成術において直面する骨欠損を増補するのに有用な装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
関節形成術は、病気に冒されかつ／または生来の関接を人工関節に置換する周知の外科的手法である。関節形成術は通常は膝、股間、肘およびその他の関節に対して行なわれる。一部の症例では、病気または外傷のために、人工関節が固定される骨の遠位端に不健全な骨塊が存在する。関節形成術においては、人工関節が十分に係止され、且つ適正に取り付けられるように、骨の一部分（大腿骨の一部分等）を除去することがしばしば必要となる。膝関節形成術の例では、人工関節の大腿骨部の下側部分を増補して人工関節に追加の厚みを付加して、十分な骨組織の欠損を補うことが必要になる。
【０００３】
骨塊の増補は、大腿骨部等の人工関節の構成部分に増補装置を固定することにより達成されうる。膝大腿骨部の増補に用いられる一部の従来装置は、大腿骨部の下面にセメント合着されなければならない。このような装置の取付けに用いられる技術では、一旦、増補装置が人工関節に固定されると、これを取り外すことが不可能ではないにしても困難となるために、正確な測定と高い精度とが要求される。
【０００４】
米国特許第４，９３６，８４７号（Manginelli )に、増補装置を改良したものが説明されている。この特許では、人工膝関節の大腿骨部内に取外し可能、且つ、交換可能に固定されうる増補システムが開示されている。このような設計は、増補装置を大腿骨部の下面にセメント合着させる必要がなくなるので有利である。結果として、さまざまな増補装置を大腿骨部の下面上において正位置に取り付けることが可能になる。増補装置を取り外し、異なる寸法を有する装置に交換して、最終的に適正な増補の厚さを決定することができる。しかし、このような増補システムは、特殊な構造の大腿骨部を必要とする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
既存の増補システムがあるにもかかわらず、依然として、標準的な増補部材を人工関節の構成部材内に容易、且つ、確実に固定しうる改良された増補システムを提供することが求められている。現行の多くの増補システムを利用した人工関節の費用は、厳密な公差が要求されるため不良品の発生率が高くなることから、極めて高額となりうる。このため、増補装置を人工関節の構成部材に容易、且つ、確実に取り付けうる増補システムが必要とされている。
【０００６】
従って、本発明の目的は、人工関節の構成部材内に確実、且つ、容易に取り付けられる人工関節増補システムを提供することにある。本発明の別の目的は、より費用効果的な製造を可能にし、且つ、部品の不良率が低下する増補システムを提供することにある。本発明の別の目的は、人工膝関節の大腿骨部に対して用いるのに十分適した増補システムを提供することにある。また本発明の目的は、十字靭帯保存形および十字靭帯切除形の大腿骨部に使用され得るという点で高い汎用性が得られる増補システムを提供することにある。さらに別の目的は、人工的配列に干渉しないで容易に取り付けられる増補システムを提供することにある。以下の詳細な説明を読めば、当業者にはその他の目的が明らかになろう。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は人工関節に用いられる増補システムに関する。本発明のシステムは、人工関節が固定される患者の骨に骨欠損がある場合に人工関節の構成部材の厚さを増大させるために供用される。本発明の増補システムは、人工膝関節の大腿骨部の増補に使用するのに特に適する。
【０００８】
本発明の増補システムは、１つの実施例ではそれぞれ遠位面および近位面に対応しうる第１および第２の面を有する増補ブロックを含む。この増補ブロックに孔部が形成されて、この孔部は増補ブロックの第１面および第２面間に延在する。この孔部に拡張コレットが固定されて、該コレットの遠位端にある軸（ステム）は、増補ブロックの第１面を越えて延在するようになっている。このコレットの少なくとも近位部分内には内孔が形成され、この内孔内に拡張ピンが取り付けられるようになっている。この拡張ピンはコレットと協働して、コレット内に拡張ピンを前進させることによりコレットの遠位軸部分の外径を容易に拡張させる。
【０００９】
拡張ピンは、ピンの前進時にコレットを拡張させるねじ込みセットねじ、あるいは雄面特徴部又は単に拡大する径を有する細長い部材でよい。
一つの態様では、協働する傾斜した表面特徴部がコレット孔部の内面と拡張ピンの外面に存在する。さらに、拡張ピンの直径が最遠位表面特徴部から最近位表面特徴部まで増大する。これらの傾斜面はラチェット又はつめ機構のように協働する。これらの表面特徴部は、コレット孔部内での拡張ピンの前進によってコレットが拡張し、一旦、拡張ピンとコレット孔部の表面特徴部が互いに係合すれば、拡張ピンが反対方向に移動する（すなわち、抜ける）のが防止される。
増補ブロックは、人工膝関節の大腿骨部などの移植可能な人工関節内のさまざまな所望の位置に配設するのに適したさまざまな形状や寸法をとることができる。例えば、増補ブロックは、後側面取り部または関節丘後側フランジ（中央部または側部側）または関節丘下面（側部または中央部側）を含む人工膝関節の大腿骨部の下面に配置することができる。
【００１０】
好ましくは、増補ブロックは、コレットの遠位側の軸を人工関節内に形成された取付穴内に配置することにより所望部位において人工関節の構成部材に固定される。一旦、増補ブロックが適切に配置され、且つ、位置合わせされると、拡張ピンがコレット内に送られてコレットの遠位側の軸の直径は、該軸が穴の内壁に係合する程度まで拡大される。拡張ピンを十分に前進させることにより、コレットの遠位側の軸が拡大されて、コレトは軸方向の引張荷重により人工関節の孔部を把持するようになる。この増補システムの重要な利点として、例えば外科手順中の組立時間の短縮と、人工関節の増補システムの堅固な固定とがあげられる。一つの態様においては、拡張ピンは一旦、所定の距離まで内部に前進するとコレット孔部から取り外すことができない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１〜図５に示すように、増補システム１０は、実質的に中央に位置する孔部１４を通して延在する増補ブロック１２を有する。増補システム１０はさらに、孔部１４内に配置される拡張可能なコレット１６と、コレット１６の近位部の内孔１７内に配置されるセットピン要素としての拡張ピン２０を有する。
例として、人工膝関節の大腿骨部を増補する際の予想される用途を参照して、本発明の増補システムを説明する。しかし、この増補システムは、さまざまな人工関節における用途に適用できることが理解される。さまざまなタイプの人工関節に使用される本発明の増補システムの特に有利な点は、人工関節への固定が容易な点である。さらに、この増補システムは増補部材と人工関節との間の相対移動をほとんどまたは全く伴わずに、人工関節に堅固に固定される。増補システムを受けるために、人工関節は鋳造後の機械加工を要しない。当業者は本明細書に記載されている増補システムの形状および寸法を改良して別の人工装具に取付けることができる。
【００１２】
図１〜図５に示された増補ブロック１２は、人工膝関節の大腿骨部３４の関節丘の中央部下面４４または側部下面４６上のいずれにも取り付けられるようになっている。ブロック１２は、左膝または右膝用人工関節のいずれにも使用できる。左膝用人工関節に適した増補ブロックは、その関節丘の中央部下面４４または側部下面４６のいずれにも取付け可能であり、右膝用人工関節に適した増補ブロックは、該人工膝関節の関節丘の中央部下面または側部下面のいずれにも取付け可能である。図示されているように、ブロック１２は第１（遠位側）の面２２と第２（近位側）の面２４とを有する。好ましくは近位面２４の面積を遠位面２２の面積より大として、該ブロックを人工関節大腿骨部の関節丘内面の外形に合致させる。
【００１３】
増補ブロック１２は、該増補ブロックが取り付けられるのが中央部側か側部側か、または左膝用人工関節か右膝用人工関節かによって、後側面または前側面のいずれにもなりうる２つの対向する斜面２６、２８を有する。好ましくは、面２６、２８は図４に示すように各々の面が近位面２４から遠位面２２までの間で内方に傾くように傾斜する。斜面２６、２８の角度は、大腿骨部３４の前側面取り部および後側面取り部４０、４８の角度に対応しており、増補ブロック１２を大腿骨部内に適正に載置することが可能となっている。
【００１４】
増補ブロック１２はさらに、該増補ブロックの使用部位が人工関節の側部側か中央部側か、または左膝用人工関節か右膝用人工関節かによって、中央部側面または側部側面のいずれにも対応する側面３０、３２を有する。側面３０、３２は好ましくは実質的に垂直とされ、且つ、近位面または遠位面２４、２２の平面に対して垂直に延在する。
【００１５】
図５，６（Ａ）および６（Ｂ）に示すように、増補ブロック１２は、ブロック１２の遠位面２２が大腿骨部３４の下面に接触するように、関節丘側部下面４４または中央部下面４６等の人工関節の構成部材上に取り付けられるようになっている。コレット１６の遠位側の軸１８が増補される大腿骨部３４の面内に設けられる取付穴３５内にはめ込みうる十分な距離だけブロック１２の遠位面２２を超えて延在することとする。コレット１６の遠位側の軸（ステム）１８の摩擦的および／または機械的な係合により、増補システム１０は大腿骨部の適切な面に固定される。遠位側の軸１８がブロック１２の遠位面２２を超えて延在する距離は、任意の用途の要件によって変化する。一般的に、この距離は約０．１５５〜０．１７５インチ、最も好適には約０．１６５インチである。遠位側の軸１８の長さは、その遠位側端部が穴３５の底部に接触する程大であってはならない。
【００１６】
上述のように、拡張ピン２０はコレット１６の遠位軸１８の拡張（場合によっては縮小）を制御する。一つの態様では、拡張ピンがねじ込みセットねじである場合、拡張ピン２０を締めることにより遠位軸１８を拡張させ、一方、ピン２０を緩めることによって一旦拡張した遠位軸１８を縮小させることができる。図６（Ａ）にコレット１６の遠位側の軸１８が非拡張状態にあるときの増補ブロック１２の人工関節の構成部材３７への取り付けが示されている。軸１８が非拡張状態にあるときは、軸１６と取付穴３５との間の摩擦的および／または機械的な係合はほとんどまたは全くなく、この状態において、増補ブロック１２の取外しと取付穴３５内への挿入とを自由に行なうことができる。図６（Ｂ）には、軸１８が拡張状態にあるときの増補ブロック１２の人工関節の構成部材３７への取り付けが示されている。この状態では、軸１８と取付穴３５の壁との間に、増補ブロックが人工関節の構成部材上に堅固に保持されうるだけの十分な摩擦的および／また０は機械的な係合が存在する。
【００１７】
図１０（Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、コレット１６は近位側端部分５４と遠位側部分５６とを有する。近位側部分５４は、図４、図６（Ａ）および（Ｂ）に示すように増補ブロック１２の近位面内にある凹部６０内に配設可能なつば部５８を有する。つば部５８と凹部６０とは、例えば円形およびＤ字形を含み、本質的にはいかなる対応形状を有してもよい。Ｄ字形つば部またはその他の不均一な形状のつば部は、孔部１４内でのコレットの望ましくない回転防止に役立つ。
【００１８】
コレット１６の遠位側の軸１８は、好ましくはスロットを有するものとされ、２本の直角なスロット６２が該軸内に延在している。好ましくは、スロット６２は図１０（Ｂ）に示すように底部から見たときに上記軸を実質的に三角形の４つのくさび体６４に分離する。図１０（Ｃ）から、遠位側の軸１８の内部はくさび体６４の先端６５までの間で内方に傾斜していることがわかる。このように構成することによって、遠位側の軸１８の内側形状をピン２０の遠位端の丸先６６と協働させて、ピン２０の遠位端７４が付勢されてくさび体６４の対応する内面と係合したときに、コレット２６の遠位側の軸１８を拡大させ、くさび体６４を分離させることができる。
【００１９】
コレットは４つの三角形くさび体６４あるいは脚部を形成するために２つのスロットをコレットに配置することは必要でない。コレット１６、１１６が１つあるいはそれ以上のスロットをコレットに配置できることは当業者に明らかであろう。図１３と図１４は、コレット１１６が遠位端１１８に２つの伸びる脚部を形成するためにコレット１１６が１つのスロットを配置している態様を示している。
【００２０】
図１１に示すように、ピン２０はまた、頭部７０を有した近位端６８を有する。１つの態様において、図１１に示すように、この頭部はさらに、コレット１６の雌ねじ部分と係合するねじ部分７２を有する。拡張ピン２０の遠位端７４は、好ましくは、丸先６６や鉤付き端部（図示せず）または同様の外形を有しうる。好ましくは、ねじタイプの拡張ピンの頭部７０は六角頭とする。
【００２１】
増補ブロック１２内の孔部１４とコレット１６と大腿骨部の取付穴３５との寸法は、当業者に理解されるように変化しうる。しかし、これらの構成部材の相対的な寸法は、コレット１６が孔部１４内において相対的に密着的な摩擦係合を持ち、且つ、孔部１４内でのコレット１６の回転を防止できるような寸法とすることが肝要である。好適な態様において、コッレト１６は孔部１４の直径より若干大きい直径を有する。従って、コレット１６は孔部１４内に圧入されて回転および分離を防止する。好ましくはこの寸法差は約０〜０．００２インチの範囲にある。
【００２２】
さらに、非拡張状態にある軸１８は、過剰な摩擦を生じることなく取付穴３５内にはめる必要がある。拡張状態にある軸１８は、取付穴３５の内壁に堅固に係合して、増補ブロック１２の変位または移動を防止する必要がある。これらの構成部材の寸法は、任意の用途の要件によって変化するが、当業者は所望の寸法を容易に決定することができる。一般に、非拡張状態にあるコレット１６の遠位側の軸１８の直径は約０．２４０〜０．２６０インチ、好ましくは約０．２５０インチである。拡張状態にあるコレット１６の遠位軸１８の直径は、非拡張状態にあるときの直径よりも約０．０１０〜０．０２０インチだけ大きくなる。取付穴３５の直径は、コレット軸が拡大されたときにコレット軸と穴との間に堅実な締まりばめが得られる大きさとする。好ましくは、取付穴は約０．２６インチ±０．１０インチの直径を有する。取付穴３５の深さは、当業者に理解されるように変化しうるが、この深さは約０．１８〜０．２０６インチであることが好ましい。上述したように、コレット１６の遠位側の軸１８は、穴３５の底部に達してはならない。
コレット１６および拡張ピン２０は、当業者に確認可能な寸法とすることもできる。好ましくは、コレットは約０．２５〜０．６０インチの長さを有し、拡張ピンは約０．１６〜０．１８インチの長さを有する。これらの寸法が増補対象の人工関節の大きさと形状とによって変化することは自明である。
【００２３】
図７〜９に、膝大腿骨部の別の部分を増補するのに有用な別の増補ブロック８０の一例を示す。増補ブロック８０は、側部または中央部のいずれの後側フランジ５０の下面５２への取り付けにも適した構成になっている。図示されているように、増補ブロック８０は凸状またはドーム状の近位面８２と大腿骨部３４の後側面取り部４８上に載置される傾斜した遠位面８４とを有する。ブロック８０の前側面８６は傾斜しておらず、大腿骨部３４の側部または中央部後側フランジ５０の下面５２に当接して取り付けられるようになっている。ブロック８０の後側面８８は、同様に傾斜しておらず、前側面８６の平面に対して平行な平面上に延在する。側部および中央部側面９０もまた傾斜しておらず、面８６および８８に対して垂直に向けられている。孔部９２は後側面８８から前側面８６まで延在しており、コレット１６が図１〜６（Ｂ）における上記説明された方法で載置されるようになっている。コレット１６の遠位側の軸１８はブロック８０の前側面を越えて延在しており、側部または中央部後側フランジ５０の下面５２に設けられる取付穴３５内にはめ込まれるようになっている。
【００２４】
図１２（Ａ）および１２（Ｂ）に示すように、本発明の増補システムは、一旦増補ブロックが人工関節に取り付けられてしまうと、該ブロックの回転を防止するために作用する表面形状を有する構成とすることができる。膝大腿骨部１００は、取付穴１０４を囲み、且つ、該取付穴に隣接する隆起した大腿骨部側部表面特徴部１０２を有する。この隆起した大腿骨部側部表面特徴部１０２は、増補ブロック１１０の隆起した表面特徴部１０６および遠位面１０８と協働する。これらの表面特徴部は膝大腿骨部側部の関節丘下面上に取り付けられる増補ブロックについてのみ説明されるが、表面特徴部は膝大腿骨部側部以外の部分に取り付けられる増補システムにも使用されることが理解される。さらに、当業者はこのような表面特徴部の形状および寸法を容易に変化させることができる。
【００２５】
図１３と１４はねじ込みのないセットピン要素としての拡張ピン１２０を使用する別の態様を示す。この態様では、拡張ピンがその遠位部に突起でラチェットのような雄型表面特徴部１２１を有する以外は拡張ピン２０と構造上同様である。各々の表面特徴部１２１は好適には実質的に三角形断面であり、実質的に水平の近位向き面１２２と傾斜した遠位向き面１２４を有している。ピン２０の遠位端は実質的に水平の肩１２８を有する鉤付き遠位先端１２６を備えている。
【００２６】
当業者は拡張ピンの適当な寸法と本発明の増補システムの他の要素の寸法を容易に決めることが可能である。しかしながら、実施例によれば、表面特徴部１２１を有するピンの領域の外径は、最遠位表面特徴部１２１ａから最近位表面特徴部１２１ｂまで増大している。この領域でのピン１２０の外径は、表面特徴部１２１ａでの約１／８ないし１インチから表面特徴部１２１ｂでの約３／１６ないし１／１６の範囲が好ましい。増大する直径の勾配は角度θ1 で定義される。その角度も当業者で決めることもできる。その角度θ1 は好ましくは約０．５ないし２０°の範囲にある。
【００２７】
底面から上端まで測定される各々の表面特徴部１２１の高さは、与えられた適用要件に応じて変えることができる。この高さは１／６４ないし１／４インチの範囲にあるのが好適である。ピン１２０の径を増大させることは遠位表面特徴部の高さに対してより近くに配置された表面特徴部の高さを増大させることによって達成することができる。また他に径を増大させることは実質的に一定の高さに表面特徴部を維持し、一方、表面特徴部がある領域のピン１２０の呼称内径を増大させることによって達成することができる。拡張ピン１２０の内径は、表面特徴部１２１の底面から底面まで測定された拡張ピン径をいうものと理解されている。
【００２８】
図１３と１４に示されたように、取付穴３５はその径がその穴の中間の深さからその穴の底（遠位端）まで増大するように構成されている。取付穴３５の逆テーパーで定義された角度θ2 は好ましくは０．５ないし２０°の範囲にある。好ましい態様では、θ1 とθ2 は略等しい。
【００２９】
傾斜した遠位向き面を配置する角度は変えることができる。しかしながら、この面は水平面から測定して約２０ないし７０°の角度に好ましく傾斜される。当業者はこの面がこの範囲から外れた角度で傾斜することができるものと認識している。
【００３０】
コレット１１６はその内壁に配置されたつめ状表面特徴部１３０を有する以外は構成が上記コレット１６と同様である。コレット１６のように、コレット１１６はその遠端で穴が作られ２つまたはそれ以上の脚部１１９を形成する。断面が実質的に三角形である表面特徴部１３０は略水平の遠位向き面１３２と傾斜した近位向き面１３４を有する。好ましくは、表面特徴部１３０はコレット１１６の内壁１３１にある。底面から上端に測定される表面特徴部１３０の高さは、全ての表面特徴部１２１と鉤付き遠位先端１２６が機械的干渉を持った表面特徴部を越すように十分高いことが必要である。好ましくは、表面特徴部１３０は１／６４ないし１／４インチの範囲にある。
【００３１】
表面特徴部１３０は略水平の遠位向き面１３２と傾斜した近位向き面１３４を有する。面１３４が配置される角度は表面特徴部１２１の傾斜面１２４が配置される角度と略同一である。従って、面１３４の角度は２０なし７０°の範囲にあるのが好適である。
【００３２】
図１３は拡張ピン１２０が初めの位置でコレット１１６内に配置されることを示している。この初めの位置ではピン１２０とコレット１１６の機械的係合によりコレット１１６はほとんど又は全く拡大しない。従ってコレット遠位軸１１８により取付穴３５の壁に対し働く摩擦力は不十分で、増補システムは人工関節１に固定されない。
【００３３】
しかしながら、ピン１２０が初めの位置にある場合、ピン１２０は外せないようにコレット内に配置される。一旦、ピン１２０の遠位先端１２６がコレット１１６の表面特徴部１３０を越えると、ピンはコレットから取り外すことができない。ピン１２０の鉤付き先端１２６は、表面特徴部１３０によって区画されたスペース１３６にその先端が越すことができるように曲面とされている。先端１２６が表面特徴部１３０を越すとき、コレットは瞬間的に広げられる。一旦、ネック領域１３８が表面特徴部１３０に隣接すると、コレットはその非拡張状態に戻る。一旦、先端１２６がスペース１３６を越えると、表面特徴部１３０の水平面１３２と鉤付き先端１２６の水平面１２８は互いに接してピン１２０を取り外すのに十分なコレットの拡大を防止する。
【００３４】
本発明の拡張ピンの重要な特徴はそのデザインであり、コレットを広げるのに適当な構造である。従って、上記拡張ピン構造に対する代案はこの目的に効果を同様に奏する。例えば、拡張ピンが、径が遠位端から近位端に大きくなる平滑または歯付きのドウェルピン形態でもよい。
【００３５】
図１４はコレット１１６内の孔部１７への加圧ピン１２０の動きによって増補ブロック１２を人工関節１に固定するのに十分な力で孔部３５の内壁に掛かる程度までコレット１１６の脚部１１９を拡張させることを示す。一旦、ピン１２０がコレット１１６内に進むと、大きくなるピンの径によってコレットの脚部１１９同士が離れ、コレットの遠位軸１８が拡がる。
【００３６】
拡張ピン１２０はピンに対し軸方向の荷重をかけることができる全ての工具によりコレット内に挿入できる。従ってこの挿入を行なうため、当業者に周知のさまざまなクランプ工具を用いることができる。そのようなクランプ工具の一例が、ピン１２０を挿入するのに圧力をかけるハンド保持パンチ装置である。好ましくは、適当な工具で増補装置の主部材を載せ、あるいは支持し、同時にピンを前進させるパンチ要素をガイドして力の同軸性を維持する。膝蓋クランプに似た２つのジョークランプを使用することも可能である。そのクランプの１つのジョーは主部材を支持し、同時に他のジョーはピン１２０を前進させる。
【００３７】
図１３と１４に示された態様による利点は、コレット１１６内にピン１２０を前進させるのに使用された力が軸方向に向いた力であることにある。従って、トルクが発生し増補ブロックの移動やミス配置を起こす可能性はほとんどあるいは全くない。さらに、ピン１２０の表面特徴部１２１とコレット１１６の表面特徴部１３０との係合は、一旦、ピンをコレット内の最初の位置に配置すると、ピンはコレットから外すことができないようになっている。前に説明したように、ピンとコレットの表面特徴部での水平向き面の係合によってピン外れを防止した。
【００３８】
本発明の増補システムの寸法は、該システムの使用対称となる人工関節の寸法と要求される増補量とにより必要に応じて変化しうる。当業者は、本発明の増補システム１０の適正な寸法を、該増補システムの使用対称となる人工関節（大腿骨部等）の下面の構成に厳密に合致するように決定することができよう。一般的に、この増補システムの厚さ（増補ブロック１２における近位側から遠位側まで、増補ブロック８０における前側面から後側面まで）は約２〜２０ｍｍの範囲であり、他方、該増補システムの幅（中央部から側部まで）は約１０ｍｍ〜４０ｍｍであり、その長さ（増補ブロック１２における前側面から後側面まで、増補ブロック８０における近位側から遠位側まで）は約１０ｍｍ〜６０ｍｍである。
【００３９】
本発明の増補システムは、高い強度と耐久性と摩耗粒子抵抗性とを有するさまざまな生体適合材料から製作可能である。このような材料の例として、コバルト−クロム合金、チタン合金、ステンレス鋼、セラミックおよび、移植可能な人工骨の製造に用いられる周知の重合体を含むその他の材料が上げられる。
【００４０】
増補システム用および多くの人工臓器用の好適な材料は、ＡＳＴＭ  Ｆ７５等のコバルト−クロム合金である。
コレット構成部材は、コレットの拡張による引張破損の危険性を低くするために、好ましくは可鍛金属または金属合金から製作される。そのような材料がねじ切り部材を作るために使用される場合、その材料は約２０〜６５ｉｎ．−ｌｂ．、好ましくは約２５〜３５ｉｎ．ｌｂ．のトルクを受けた時に変形しうる（しかし破損しない）ものとする。好適な材料は、ＡＳＴＭ  Ｆ−９０等の錬コバルト−クロム合金である。
【００４１】
拡張ピンは好ましくはコレットより高い引張応力と硬度とを有する金属または金属合金から製作される。このような特性によって（拡張ピンではなく）コレットがトルクおよび／または軸方向荷重を受けた時に変形することが確実となる。拡張ピンが製造できる好適な材料は、ＡＳＴＭ  Ｆ−１５３７（公式にはＡＳＴＭ  Ｆ７９９として知られている）等の錬コバルト−クロム合金である。
【００４２】
本発明の増補システムは多くの利点を提供する。例えば、この増補システムは骨セメントを用いることなく、人工関節と増補システムとの間の相対的な動きが相対的に小あるいは皆無となるように、より高い引張固定値で人工関節（膝大腿骨部等）に固着的に固定することができる。引張固定値は好ましくは約５０〜５００ｋｇである。この固着により増補対象の人工関節の構成部材の性能を犠牲にしなくともよくなる。本発明の増補システムは、人工膝関節の大腿骨部内に容易に取り付けることができる。特に重要なことは、本発明の増補システムが左側および右側の両方の人工関節に、且つ、人工関節のさまざまな部分に手直しせずに用いられることである。本発明の増補システムは、鋳放し公差を有する人工関節内の取付穴に確実に係合することによってコレットが増補ブロックを人工関節に固定できるという利点も提供する。
【００４３】
本発明の例示である上記実施例の説明は、本発明が適用される構造の範囲を示すために提示されている。本明細書の開示に基づき、増補システムの物理的な構成および寸法の改造は当業者にとって明らかであり、このような改造は本明細書に添付された特許請求の範囲に記載のように特許権が主張される本発明の範囲内に含まれるものと考えられる。本明細書で参照した全ての発行物および参照文献については、引用によりその全体が本明細書に含まれる。
【００４４】
本発明の具体的な実施態様は以下の通りである。
（Ａ） 人工関節上に取付可能な増補ブロックであり、第１の遠位面と対向する第２の近位面を有する該増補ブロックと、
前記ブロックに形成され、該ブロックの前記第１面と第２面との間に延在する孔部と、
拡張できる直径を有する遠位端の軸が前記増補ブロックの第１面を越えて延在するように、前記孔部内に配置されるようになっている拡張コレットと、
前記拡張コレット内に少なくとも部分的に延在する内孔と、
前記拡張コレットの内孔内に配置可能な、前記軸の直径を拡張するためのセットピン手段とを具備する人工関節用増補装置。
（１）前記コレットの遠位端の軸は非拡張状態で約０．２４０ないし０．２６０インチの範囲の直径と、拡張した状態で約０．２５０ないし０．２７０インチの範囲の直径を有する実施態様（Ａ）に記載の装置。
（２）前記コレットの遠位端はスロット付きで鉤付きである実施態様（Ａ）に記載の装置。
（３）前記コレットの内孔はコレットの近位端からコレットの遠位端までコレット内で内側に延在する実施態様（２）に記載の装置。
（Ｂ） 人工関節上に取付可能な増補ブロックであり、第１面および第２の対向面を有する該増補ブロックと、
前記ブロックに形成され、該ブロックの前記第１面と第２面との間に延在する孔部と、
遠位端の軸が前記増補ブロックの第１面を越えて延在するように、前記孔部内に配置されるようになっている拡張コレットであって、穴を付けた遠位端と該コレット内に形成された内孔を有する該拡張コレットと、
前記コレットの内孔内面に形成された少なくとも１つの突出した特徴部と、
前記拡張コレットの内孔内に配置可能な、前記コレットの直径を拡張するためのセットピン要素であり、該ピン要素の直径が最遠位特徴部から最近位特徴部への方向に増大するようにピン要素の外面に形成された複数の突出した特徴部を有する該セットピン要素を具備する人工関節用増補装置。
（４）前記コレット内の表面特徴部は、略三角形断面である実施態様（Ｂ）に記載の装置。
（５）前記コレット内の表面特徴部は、略水平の遠位向き面を有し、そして傾斜した近位向き面を有する実施態様（４）に記載の装置。
【００４５】
（６）前記コレット内の近位向き表面特徴部は、水平からの測定で約２０°ないし７０°の角度に傾斜している実施態様（５）に記載の装置。
（７）前記セットピン要素の表面特徴部は、略三角形断面である実施態様（５）に記載の装置。
（８）前記ピン要素に配置された表面特徴部は、傾斜した遠位向き面を有し、そして略水平の近位向き面を有する実施態様（７）に記載の装置。
（９）前記ピン要素に配置された遠位向き表面特徴部は、水平からの測定で約２０°ないし７０°の角度に傾斜している実施態様（８）に記載の装置。
（１０）前記孔部の直径は、その径が取付穴の中間深さからその穴の遠位端まで増大するように逆テーパーが付いている実施態様（Ｂ）に記載の装置。
【００４６】
（１１）前記孔部は垂直方向から測定して約０．５°ないし２０°の逆テーパー角度を有する実施態様（１０）に記載の装置。
（１２）前記ピン要素の直径は、垂直方向から測定して前記孔部の逆テーパー角度に略等しい角度で増大する実施態様（１１）に記載の装置。
（１３）前記コレットは前記孔部内で摩擦的におよび／又は機械的に係合する実施態様（Ｂ）に記載の装置。
（１４）前記ブロックの第１面あるいは第２面の凹部は前記増補ブロックの孔部を囲む実施態様（１３）に記載の装置。
（１５）前記コレットの近位端は、前記増補ブロックの凹部内に着座するつば部を有する実施態様（１３）に記載の装置。
【００４７】
（１６）前記つば部はＤ字形である実施態様（１５）に記載の装置。
（１７）前記つば部は丸形である実施態様（１５）に記載の装置。
（１８）前記コレットの遠端は、非拡張状態で約０．２４０ないし０．２６０インチから拡張状態で約０．２５０ないし０．２７０インチの範囲の直径を有する実施態様（Ｂ）に記載の装置。
（１９）前記コレットの遠位端の軸は、人工膝関節の大腿骨部の表面に形成された取付穴に取り付けるようになっている実施態様（Ｂ）に記載の装置。
（Ｃ） 関節面と、該関節面の反対面の、一部分に少なくとも１つの取付穴を設けてなる骨係合面とを有する大腿骨部と、
前記大腿骨部の前記骨係合面の一部に取付け可能な増補ブロックであり、該ブロックの第１面から第２面に延在する孔部を有する該増補ブロックと、
遠位端にある軸が前記増補ブロックの第１面を越えて延在するように前記増補ブロックの孔部内に配置された拡張コレットであり、内孔と前記大腿骨部の取付穴内で軸が非係合的に取り付けられた縮小状態と前記軸が前記取付穴の壁に係合する拡張した状態の間で調整可能である穴付き遠位端を有し前記増補ブロックを前記大腿骨部に固定する該拡張コレットと、
少なくとも部分的に前記拡張コレット内に延在する内孔と、
前記コレットの内孔の内面に形成された少なくとも１つの突出した特徴部と、  前記拡張コレットの内孔内に配置可能な、前記コレットの直径を拡張するためのセットピン要素であり、該ピン要素の直径が最遠位特徴部から最近位特徴部への方向に増大するようにピン要素の外面に形成された複数の突出した特徴部を有する該セットピン要素を具備する人工膝関節大腿骨部用増補システム。
（２０）前記コレット内の表面特徴部は略三角形断面である実施態様（Ｃ）に記載の装置。
【００４８】
（２１）前記コレット内の表面特徴部は、略水平の遠位向き面を有し、そして傾斜した近位向き面を有する実施態様（２０）に記載の装置。
（２２）前記コレット内の近位向き表面特徴部は、水平からの測定で約２０°ないし７０°の角度に傾斜している実施態様（２０）に記載の装置。
（２３）前記セットピン要素の表面特徴部は、略三角形断面である実施態様（２０）に記載の装置。
（２４）前記ピン要素に配置された表面特徴部は、傾斜した遠位向き面を有し、そして略水平の近位向き面を有する実施態様（２３）に記載の装置。
（２５）前記ピン要素に配置された遠位向き表面特徴部は、水平からの測定で約２０°ないし７０°の角度に傾斜している実施態様（２４）に記載の装置。
【００４９】
（２６）前記孔部の直径は、その径が取付穴の中間深さからその穴の遠位端まで増大するように逆テーパーが付いている実施態様（Ｃ）に記載の装置。
（２７）前記孔部は垂直方向から測定して約０．５°ないし２０°の逆テーパー角度を有する実施態様（２６）に記載の装置。
（２８）前記ピン要素の直径は、垂直方向から測定して前記孔部の逆テーパー角度に略等しい角度で増大する実施態様（２７）に記載の装置。
（２９）前記コレットは前記孔部内で摩擦的におよび／又は機械的に係合する実施態様（Ｃ）に記載の装置。
（３０）前記ブロックの第２面の凹部は前記増補ブロックの孔部を囲む実施態様（２９）に記載の装置。
【００５０】
（３１）前記コレットの近位端は、前記増補ブロックの凹部内に着座するつば部を有する実施態様（３０）に記載の装置。
（３２）前記つば部はＤ字形である実施態様（３１）に記載の装置。
（３３）前記つば部は丸形である実施態様（３１）に記載の装置。
（３４）前記コレットの遠端は、非拡張状態で約０．２４０ないし０．２６０インチから拡張状態で約０．２５０ないし０．２７０インチの範囲の直径を有する実施態様（Ｃ）に記載の装置。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、人工関節の構成部材内に確実、且つ、容易に取り付けられる人工関節増補装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にしたがって構成された増補システムの斜視図である。
【図２】本発明にしたがって構成された増補システムの分解図であって、人工膝関節の大腿骨部、増補ブロック、拡張できるコレット、および拡張ピンを示す図である。
【図３】人工膝関節大体骨部に取付けた図１に示す増補システムの平面図である。
【図４】図３の増補システムの線４−４における断面図である。
【図５】人工膝関節の大体骨部の関節丘中央部下面上に配設された図１に示すタイプの増補システムの斜視図である。
【図６】（Ａ）はコレット軸が非拡張状態にある本発明の増補システムと人工関節との係合を示す部分断面図、（Ｂ）はコレット軸が拡張状態にある本発明の増補システムと人工関節との係合を示す部分断面図である。
【図７】人工膝関節の大体骨部の後側フランジの内面に取り付けられるようにしてある本発明の増補システムの斜視図である。
【図８】人工膝関節に取り付けられる図７の増補システムを示す斜視図である。
【図９】図８に示す増補システムの側面図である。
【図１０】（Ａ）は本発明に有用な拡張可能なコレットの側面図、（Ｂ）は（Ａ）に示したコレットの底面図、（Ｃ）は（Ｂ）に示したコレットの線１０Ｃ−１０Ｃにおける断面図である。
【図１１】本発明の増補システムの１例に有用なねじ込み拡張ピンの側面図である。
【図１２】（Ａ）は本発明に関して有用な大腿骨部の（下面の）平面図、（Ｂ）は本発明にしたがった増補システムの遠位端を示す斜視図である。
【図１３】非拡張状態のコレットを示す別の増補システムの側面断面図である。
【図１４】拡張状態のコレットを示す、図１３に示した別の増補システムの側面断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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