(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
関節形成術で用いるための臼状関節の人工器官において、
近位の海綿骨内に骨梁を画定しかつ皮質骨内にラメラを画定する長骨の骨髄管内に少なくとも部分的に移植される本体を有し、
前記本体が、近位部分および遠位部分を有し、
前記近位部分が、内側がわ周縁部を有し、かつ前記近位部分の周縁部の大部分に設けられた特徴的表面形状を含み、
前記特徴的表面形状が当該特徴的表面形状の第１の向きに沿った細長い形状を有し、前記特徴的表面形状の前記第１の向きが、前方から後方への方向に見た場合に前記近位の海綿骨内の前記骨梁に対して７０度〜１１０度の角度をなすように前記特徴的表面形状が位置されており、
前記特徴的表面形状の前記第１の向きが、前記前方から後方への方向と同じ方向に沿った、前記本体の前記近位部分の前記内側がわ周縁部に対してほぼ垂直となるように前記特徴的表面形状が位置されていることにより、
前記特徴的表面形状が、前記人工器官から前記長骨への負荷を最適に伝達するように位置されている、
人工器官。
【請求項２】
請求項１記載の人工器官において、
前記特徴的表面形状の前記第１の向きが、前記近位の海綿骨内の前記骨梁および前記皮質骨内の正常な前記ラメラのうちの少なくともひとつに対してほぼ垂直となるように前記特徴的表面形状が位置されている、人工器官。
【請求項３】
請求項１記載の人工器官において、
前記特徴的表面形状が、前記第１の向きに延在する複数のリブを備え、
前記特徴的表面形状の前記第１の向きが、前記近位の海綿骨内の前記骨梁および前記皮質骨内の前記ラメラのうちの少なくともひとつに対してほぼ垂直となるように前記リブが位置されている、人工器官。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の人工器官において、
前記特徴的表面形状の少なくとも一部の表面が、粗面、多孔性コーティングおよび生体セラミックのうちの少なくともひとつを有する、人工器官。
【請求項５】
関節形成術で用いるための股関節の人工器官において、
近位の海綿骨内に骨梁を画定しかつ皮質骨内にラメラを画定する長骨の骨髄管内に少なくとも部分的に移植される本体を有し、
前記本体が、近位部分および遠位部分を有し、
前記近位部分が、内側がわ周縁部を有し、かつ前記近位部分の周縁部の大部分から延在する複数のリブを含み、
前記リブが第１の向きに沿った細長い形状を有し、前方から後方への方向に見た場合に前記リブの前記第１の向きが前記近位の海綿骨内の前記骨梁に対して７０度〜１１０度の角度をなすように前記リブが位置されており、
前記リブの前記第１の向きが、前記前方から後方への方向と同じ方向に沿った、前記本体の前記近位部分の前記内側がわ周縁部に対してほぼ垂直となるように前記リブが位置されている、
人工器官。
【請求項６】
請求項５記載の人工器官において、
前記リブの表面の少なくとも一部が、粗面、多孔性コーティングおよび生体セラミックのうちの少なくともひとつを有する、人工器官。
【請求項７】
関節形成術で用いるための関節の人工器官において、
近位の海綿骨内に骨梁を画定しかつ皮質骨内にラメラを画定する長骨の骨髄管内に少なくとも部分的に移植される本体を有し、
前記本体が、近位部分および遠位部分を有し、
前記近位部分が、内側がわ周縁部を有し、かつ前記近位部分の周縁部の大部分に設けられた特徴的表面形状を含み、
前記特徴的表面形状が当該特徴的表面形状の第１の向きに沿った細長い形状を有し、前記特徴的表面形状の前記第１の向きが、前方から後方への方向に見た場合に前記近位の海綿骨内の前記骨梁に対して７０度〜１１０度の角度をなすように前記特徴的表面形状が位置されており、
前記特徴的表面形状の前記第１の向きが、前記前方から後方への方向と同じ方向に沿った、前記本体の前記近位部分の前記内側がわ周縁部に対してほぼ垂直となるように前記特徴的表面形状が位置されていることにより、
前記特徴的表面形状が、前記人工器官から前記長骨への負荷を最適に伝達するように位置されている、
人工器官。
【請求項８】
請求項７記載の人工器官において、
前記特徴的表面形状が突出部を有する、人工器官。
【請求項９】
請求項７記載の人工器官において、
前記特徴的表面形状が前記特徴的表面形状の第１の向きに沿って細長い形状を有する複数のリブを有し、前記特徴的表面形状の前記第１の向きが、前記近位の海綿骨内の前記骨梁および前記皮質骨内の前記ラメラの少なくともひとつに対してほぼ垂直となるように前記特徴的表面形状が位置されている、人工器官。
【請求項１０】
請求項７〜９のいずれかに記載の人工器官において、
前記特徴的表面形状の少なくとも一部の表面が、粗面、多孔性コーティングおよび生体セラミックのうちの少なくともひとつを有する、人工器官。
【請求項１１】
近位の海綿骨内に骨梁を画定しかつ皮質骨内にラメラを画定する長骨の骨髄管内に少なくとも部分的に移植される関節の人工器官のステムにおいて、
遠位部分と、
内側がわ周縁部を備えた近位部分と、を有し、
前記近位部分が、前記近位部分の周縁部の大部分に設けられた特徴的表面形状を含み、
前記特徴的表面形状が当該特徴的表面形状の第１の向きに沿った細長い形状を有し、前記特徴的表面形状の前記第１の向きが、前方から後方への方向に見た場合に前記近位の海綿骨内の前記骨梁に対して７０度〜１１０度の角度をなすように前記特徴的表面形状が位置されており、
前記特徴的表面形状の前記第１の向きが、前記前方から後方への方向と同じ方向に沿った、前記本体の前記近位部分の前記内側がわ周縁部に対してほぼ垂直となるように前記特徴的表面形状が位置されていることにより、
前記特徴的表面形状が、前記人工器官から前記長骨への負荷を最適に伝達するように位置されている、
人工器官のステム。
【請求項１２】
請求項１１記載の人工器官のステムにおいて、
前記特徴的表面形状の前記第１の向きが、前記近位の海綿骨内の前記骨梁および前記皮質骨内の正常な前記ラメラのうちの少なくともひとつに対してほぼ垂直となるように前記特徴的表面形状が位置されている、人工器官のステム。
【請求項１３】
請求項１１記載の人工器官のステムにおいて、
前記特徴的表面形状が前記特徴的表面形状の第１の向きに沿って細長い形状を有する複数のリブを有し、前記特徴的表面形状の前記第１の向きが、前記近位の海綿骨内の前記骨梁および前記皮質骨内の正常な前記ラメラのうちの少なくともひとつに対してほぼ垂直となるように前記特徴的表面形状が位置されている、人工器官のステム。
【請求項１４】
請求項１１〜１３のいずれかに記載の人工器官のステムにおいて、
前記特徴的表面形状の少なくとも一部の表面が、粗面、多孔性コーティングおよび生体セラミックのうちの少なくともひとつを有する、人工器官のステム。
【請求項１５】
長骨の骨髄管内に少なくとも部分的に移植することによる関節形成術で用いるための関節の人工器官の製造方法において、
近位の海綿骨内の骨梁を画定する本体であって、遠位部分と、内側がわ周縁部を備えた近位部分とを有する本体を提供する過程と、
前記本体の前記近位部分の周縁部の大部分に特徴的表面形状を配置する過程と、
前記人工器官から長骨へ負荷を最適に伝達するように前記特徴的表面形状を位置させる過程とを有しており、
前記特徴的表面形状が当該特徴的表面形状の第１の向きに沿った細長い形状を有し、前記特徴的表面形状の前記第１の向きが、前方から後方への方向に見た場合に前記近位の海綿骨内の前記骨梁に対して７０度〜１１０度の角度をなすように前記特徴的表面形状が位置され、
前記特徴的表面形状の前記第１の向きが、前記前方から後方への方向と同じ方向に沿った、前記本体の前記近位部分の前記内側がわ周縁部に対してほぼ垂直となるように前記特徴的表面形状が位置される、
人工器官の製造方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の人工器官の製造方法において、
前記配置する過程が、前記本体の前記近位部分の前記周縁部に複数のリブを配置する過程を有する、人工器官の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【関連出願】
本出願は「PROSTHESIS WITH FEATURE ALIGNED TO TRABECULAE」の発明の名称を有する２０００年１２月１４日に出願された米国仮特許出願第６０／２５５，６４４号に基づく特許出願である。
【０００２】
【発明の属する技術分野】
この発明は、整形外科学の分野に関し、より詳しくは関節形成術で用いる移植片に関する。
【０００３】
【従来の技術】
この発明は、移植可能な物品および移植可能な物品の製造方法に関する。より詳しくは、この発明は骨の人工器官（bone prosthesis）および骨の人工器官の製造方法に関する。
【０００４】
骨の人工器官のような移植可能な物品の設計および製造方法にはさまざまなものがあることが知られている。そのような骨の人工器官には、肘関節、股関節、膝関節および肩関節のような人工関節の構成要素が含まれている。実質的にすべての移植可能な骨の人工器官の設計および製造方法において重要な考慮すべき事柄は、その骨の人工器官が人体内に移植されたときに適切に固定されるということである。
【０００５】
初期の設計の移植可能な物品は、その移植片（移植可能な物品）を固定するためのポリメチルメタクリレート（polymethylmethacrylate）のようなセメントに依存していた。そのようなセメントの使用は、手術後に遊動（freeplay）に発展しないまたは骨の関節面の侵食を導かない固定が提供されるというようないくつかの利益を有する。しかし、時間が経過するとセメントの接着性の特性が失われる傾向があるために、およびセメントが関節内で壊死組織片（debris）を摩り減らすことに寄与する可能性があるために、そのようなセメントをより少ない範囲で使用するのが現在の趨勢である。
【０００６】
最近では、移植可能な骨の人工器官はその移植片（骨の人工器官）の周囲の硬組織（すなわち骨）の成長を促進するように設計されている。移植可能な骨の人工器官の表面が不規則なまたは模様が形成されている場合に骨の接着が通常起こり、成長が促進される。移植可能な骨の人工器官の模様が形成された表面および表面の周囲に新たに形成された硬組織の相互作用によって人体内で骨の人工器官が良好に固定されることが見出されている。移植可能な骨の人工器官の骨と係合する表面がより多孔性または不規則なほど、より高い程度の骨の固定が通常達成される。
【０００７】
多孔性または不規則な表面はさまざまな技術を用いて提供される。ある場合には、移植可能な骨の人工器官の不規則な表面のパターンまたは表面の多孔性は、エンボシング（embossing）、化学エッチング（chemical etching）、フライス加工（milling）または機械加工（machining）によって形成される。
【０００８】
公知の股関節システムを用いる場合に見出された他の問題点は、人工器官内およびその人工器官を取り囲む骨にわたる応力を適切に分布させることに関する。骨にほとんど応力がかからない場合には、再吸収（resorption）が起こり、影響された領域の萎縮（atrophy）が引き起こされる。骨に大きすぎる応力がかかっても、再吸収と萎縮が引き起こされ、または影響された領域の望ましくない肥大（hypertrophy）が結果としてもたらされる。ある従来の技術では、大腿ステム（femoral stem）の設計による過剰な力がかなり硬いステムを介して遠位部分に伝達されて、その結果、その遠位部分を取り囲む骨が肥大し、ステムの近位部分を取り囲む骨が萎縮する。したがって、これらの必要性および従来の股関節の設計のその他の課題を解決するための改良された股関節の人工器官が必要とされている。
【０００９】
骨に移植された人工器官の近位部分に負荷を提供する試みがなされてきた。例えば、Vermeireに対する米国特許第５，００４，４７５号では、互いに平行に間隔をおいて配置された複数の直線状の溝２８が人工器官のネック部の長手方向の軸２２に対してほぼ直角に配置されている。互いに平行に間隔を置いて配置された第２の複数の直線状の溝２９が溝２８に対してほぼ直角に配置されている。これらの溝は、この人工器官のステムの近位部分に支持を提供するように働く。
【００１０】
Brooker, Jr.に対する米国特許第４，８６５，６０８号では、互いに平行な間隔をおいて配置された複数の溝２４および溝２４’が、ステムの近位部分の両側面の外側面に沿って配置されている。これらの溝はステムの長手方向の軸に対してほぼ７０度の角度をなして配置されている。
【００１１】
完全な股関節の関節形成術では、少なくとも２つの特徴を提供するように設計された装置を用いることにより初期のおよび長期間にわたる成功が達成される。第１の特徴は、大腿骨内での安定した初期または即時の術後の固定である。第２の特徴は、大腿骨内での長期間にわたる安定性に対する選択自由な環境を提供する手段である。以前は、固定は骨セメント、多孔性コーティングおよび生体セラミックによって達成されてきた。生体セラミックには、ハイドロキシアパタイトおよびリン酸三カルシウムのような成分が含まれている。骨セメント、多孔性コーティングおよび生体セラミックは良好な臨床的な結果をもたらすが、近位の大腿骨を通して負荷を伝達する生物力学を解決するものではなかった。
【００１２】
従来技術の大腿骨内での固定を達成するための方法はいくつかの成功を収めてきた。これらの方法は、簡単な圧入嵌合、粗面、多孔性コーティングおよび生体セラミックを含む。多くの装置が好都合な機械的モードで負荷を伝達するための模様の形成を含んでいる。しかし、それらの従来技術の装置のいずれもが、近位の大腿骨の自然のままの負荷の経路に沿って負荷を伝達するための模様（を形成する段部）を設計するものではない。Brookerの特許は、前面および後面に設けられた角度をなす段部を有するが、中央のエッジではそれらの段部は長手方向に沿っている。この設計は中央の突起（calcar）に適切に負荷を伝達するものではない。Vermeireの特許は、中央のエッジに段部を有しないので、同様の課題を提起する。
【００１３】
「Omni Fit Femoral Stem」として知られているStryker Howmedica Osteonicsから市販されている製品は、負荷を直接垂直方向に伝達するための正規化形状を有する。この負荷の経路は自然のままのものではない。この装置は中央の段部を有しない。DePuy Orthopaedics, Inc.から市販されている「JMP S-ROM」は軸方向の負荷を伝達するが、自然のままの経路に沿って伝達するものではない。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、近位の長骨の自然のままの経路に沿って負荷を伝達するための形状を設計することによって長骨に固定される人工器官が必要とされている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、長骨の自然のままの負荷の経路と一致するように近位の長骨に負荷を伝達することができる複数の形状によって初期の安定性および長期間にわたる固定を提供するように設計された近位の長骨の人工器官を含む。長骨は、大腿骨、上腕骨またはその他の任意の長骨であってよい。
【００１６】
この発明は、大腿骨の自然のままの負荷の線に沿って最適に負荷を伝達することにより安定な初期の固定および長期間にわたる安定性を提供するように特に設計された装置を用いて近位の長骨を再建できるようにする。近位の長骨を通る負荷の経路は、近位の海綿骨の骨梁の配列および皮質骨の層またはラメラ（lamellae）の向きの両方によって示される。
【００１７】
この装置は、圧入嵌合によって初期の固定を提供する。この圧入嵌合は適切に設計された調製器具を用いて達成される。長期間にわたる安定性は、近位の大腿海綿骨の骨梁および近位の大腿骨の皮質の皮質骨に直角に配列された複数の段部によって達成される。段部はその表面に直角に、したがって大腿骨の自然のままの負荷の経路に沿って負荷を伝達する。このように自然のままの大腿骨の負荷の経路を複製することにより、近位の長骨が好ましく再建される。この固定モードは、粗面、多孔性コーティングおよび／または生体セラミックのような骨が成長する表面（bone in growth/on growth surface）によってさらに促進される。
【００１８】
この発明のある実施の形態に基づけば、関節形成術に用いるための臼状関節（ball and socket joint）の人工器官が提供される。この人工器官は長骨の骨髄管内に少なくとも部分的に移植するための本体を含む。長骨は近位の海綿骨の骨梁および皮質骨のラメラを画定する。本体は近位部分および遠位部分を含む。近位部分は内側がわ周縁部を有し、近位部分の周縁部の大部分に設けられた特徴的表面形状を含む。この特徴的表面形状は人工器官から長骨に最適に負荷を伝達するように配置されている。
【００１９】
この発明の他の実施の形態に基づけば、関節形成術に用いるための股関節の人工器官が提供される。この人工器官は長骨の骨髄管内に少なくとも部分的に移植するための本体を含む。長骨は近位の海綿骨の骨梁を有し、皮質骨のラメラを有する。本体は近位部分および遠位部分を含む。近位部分は内側がわ周縁部を有し、近位部分の周縁部の大部分から延出する複数のリブを含む。リブはその第１の向きが近位の海綿骨の骨梁、皮質骨の正常な(normal)ラメラまたは本体の近位部分の内側の周縁部に対して約７０度乃至約１１０度の角度をなすように配置されている。
【００２０】
この発明のさらに他の実施の形態に基づけば、関節形成術に用いるための関節の人工器官が提供される。この人工器官は長骨の骨髄管内に少なくとも部分的に移植するための本体を含む。長骨は近位の海綿骨の骨梁および皮質骨のラメラを含む。本体は近位部分および遠位部分を含む。近位部分は内側がわ周縁部を有し、近位部分の周縁部の大部分に設けられた特徴的表面形状を含む。この特徴的表面形状は人工器官から長骨に最適に負荷を伝達するように配置されている。
【００２１】
この発明のさらに他の実施の形態に基づけば、長骨の骨髄管内に少なくとも部分的に移植するための関節の人工器官に用いられるステムが提供される。長骨は近位の海綿骨の骨梁および皮質骨のラメラを含む。ステムは近位部分および遠位部分を含む。近位部分は内側がわ周縁部を有し、近位部分の周縁部の大部分に設けられた特徴的表面形状を含む。この特徴的表面形状は人工器官から長骨に最適に負荷を伝達するように配置されている。
【００２２】
この発明の他の実施の形態に基づけば、関節形成術に用いるための関節の人工器官を製造する方法が提供される。この方法は、内側がわ周縁部を有する近位端部および遠位端部を備えた本体を提供する過程と、本体の近位端部の周縁部の大部分に特徴的表面形状を形成する過程と、人工器官から長骨へ負荷を最適に伝達するように特徴的表面形状を位置決めする過程と、人工器官を長骨の骨髄管内に少なくとも部分的に移植する過程とを有する。
【００２３】
この発明の技術的な利益には、負荷を近位の大腿骨から自然のままの負荷の線に沿って伝達できる能力が含まれる。近位の長骨を通る負荷の線または経路は、近位の海綿骨の骨梁の配列および皮質骨のラメラの向きの両方によって示される。この発明は、適切に設計された調製器具を用いて達成される圧入嵌合によって初期の固定を提供する。長期間にわたる安定性は、近位の大腿海綿骨の骨梁および近位の大腿骨の皮質の皮質骨に直角に配列された複数の段部によって達成される。段部はその表面に直角に、したがって大腿骨の自然のままの負荷の経路に沿って負荷を伝達する。
【００２４】
この発明の他の技術的な利益には、大腿骨を再建するための環境的な最適性を提供することにより、長期間にわたる安定性および固定を提供できる能力が含まれる。近位の大腿骨の海綿骨の骨梁および近位の大腿骨の皮質骨のラメラ（lamellae）に直角に配列された複数の段部によって達成された長期間にわたる安定性は、負荷を段部の表面に対して直角に、したがって大腿骨の自然のままの負荷の線に沿って伝達する。このように大腿骨の自然のままの負荷の経路を複製することにより、近位の大腿骨が望ましく再建される。この固定モードは例えば粗面、多孔性コーティングおよび生体セラミックを提供することにより骨が成長する表面によってさらに促進される。
【００２５】
この発明のその他の技術的利益は、以下の図面、明細書の記載および特許請求の範囲の記載から当業者には十分に明らかとなるであろう。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明およびその利益がより完全に理解されるために、添付の図面に基づく説明を以下に記述する。
この発明の実施の形態およびその利益が、以下の記載および図面を参照して最良に理解され、図面中では類似する符号が類似し対応する構成要素に対して用いられている。
【００２７】
図１（ａ）にはこの発明に基づく関節形成術に用いられる関節の人工器官１０が示されている。関節形成術は変形性関節症の治療のための良く知られた手技（procedure）である。関節形成術のさらに詳細な説明は、Charnley, Sir Jhon. 「Low Friction Arthroplasty of the Hip」 New York: Springer, Verlock, Berlin, and Heidelberg,１９７９年に記載されており、この内容は参照されることによりこの出願の一部をなす。
【００２８】
関節の人工器官１０は長骨１２内に配置されている。長骨１２はヒトの解剖学的構造内の任意の長骨であってよいが、この発明はとりわけ骨の切除された部分に隣接するアーチ形の形状を有する長骨に特によく適している。例えば、長骨１２は上腕骨または図１（ａ）に示されているように大腿骨の形態であってよい。
【００２９】
長骨（大腿骨）１２は切除ライン１４に沿って切除されて長骨（大腿骨）１２から骨端１６が取り除かれる。骨端１６は破線１１によって示されている。
【００３０】
人工器官１０は大腿骨１２の骨髄管２４内の海綿骨２２の一部を残すことによって形成された空洞２０内に人工器官１０を位置決めして大腿骨１２に移植されている。
【００３１】
空洞２０は、抜髄針を用いた穴あけ（broaching）、拡口器を用いた穴あけ（reaming）、またはその他の同様な技術によって、骨髄管２４から海綿骨２２を取り除くことによって、骨髄管２４の海綿骨２２内に形成される。図１（ａ）に示されているように、空洞２０は大腿骨１２の骨幹端２６から骨幹部３０内に向けて延在している。
【００３２】
ドリルを用いた穴あけ（drilling）、抜髄針を用いた穴あけ（broaching）、および拡口器を用いた穴あけ（reaming）の任意の適切な組み合わせが、人工器官の周縁部に緊密に対応した空洞を形成するために用いられる。典型的には、抜髄針（broach）（図示せず）が骨髄管２４内に駆動されて空洞２０が形成される。この抜髄針は、骨髄管２４内に嵌め込まれる人工器官の部分よりわずかに小さい形状を有し、その人工器官が空洞２０に圧入嵌合されるようになっている。
【００３３】
好ましくは図１（ａ）に示されているように、人工器官１０は、その一部が大腿骨１２の空洞２０内に位置決めされた本体またはステム３２と、自然のままの寛骨臼３６に接続された杯状部３４とを有する。ステム３２は杯状部３４に回動可能に接続されている。ステム３２は杯状部３４と直接接続されていても、図１（ａ）に示されているように杯状部３４とステム３２との間に位置決めされたライナーまたはベアリング４０を含んでいてもよい。
【００３４】
杯状部３４はヒトの解剖学的構造に対して適合性を有する任意の適切な耐久性のある材料で作られる。強度および耐久性のために、杯状部３４は典型的にはステンレス鋼、コバルト・クロム合金またはチタンのような金属で作られているか、セラミックで作られている。
【００３５】
ライナー４０は任意の適切な耐久性のある軸受材料で作られ、例えば超高分子量ポリエチレンなどのポリエチレンで作られる。
【００３６】
ステム３２は一体的な構造でよいが、ステム３２は典型的にはステム部分４２とヘッド部分４４を含む。ステム３２がそのような２部構造であることにより、製造がより容易となり、複数のヘッド部分４４および／または複数のステム部分４２を用いることにより人工器官に対するさまざまなオフセットが提供される。
【００３７】
ステム部分４２は任意の適切な様式でヘッド部分４４に接続されている。例えば、ステム部分４２はヘッド部分４４に設けられた雌ねじ部分５０とかみ合う雄ねじ部分４６を含んでいる。
【００３８】
図１（ａ）に示されているように、ステム部分４２は近位のステム部分５２と、近位のステム部分５２から下向きに延在する遠位のステム部分５４と、近位のステム部分５２から上向きに延在するネック部分５６とを含む。近位のステム部分５２および遠位のステム部分５４は、骨髄管２４内の海綿骨２２内に形成された空洞２０内に配置されている。
【００３９】
股関節の人工器官は典型的には骨髄管２４とのプレスばめによってまたは人工器官と海綿骨との間に位置決めされたセメントマントル（cement mantel）を用いて大腿骨の骨髄管に固定される。
【００４０】
セメントマントルを用いる場合、抜髄針を用いた穴あけ（broaching）または拡口器を用いた穴あけ（reaming）によって空洞２０がステム部分４２よりわずかに大きく形成されて、所定量のセメント（例えば、ＰＭＭＡ：ポリメチルメタクリレート）が空洞２０内に配置されて、ステム部分４２が空洞２０内に挿入される。例えば１ｍｍ乃至４ｍｍの薄い均一なセメントの層がステム部分４２と大腿骨１２の間に形成される。この発明はセメントマントルを用いるステムを備えた人工器官として用いる場合にも価値があるが、この発明は海綿骨内にプレスばめ（圧入嵌合）されるステムを備えた人工器官を一般的には意図するものである。
【００４１】
体の負荷または体重が胴体を通して寛骨臼３６から大腿骨１２に伝達されると、体の負荷は骨梁または負荷の線６０に沿って伝達される。この骨梁または負荷の線６０は大腿骨の長さ方向とほぼ一致する向きで配置され、大腿骨の頭部に向けて湾曲している。
【００４２】
骨幹部３０においてまたは大腿骨１２のより遠位の部分において、負荷の線６０はほぼ直線状であり大腿骨１２の長手方向の軸６０と平行に延在している。これは主として大腿骨１２が骨幹部３０においてほぼ円形の断面のほぼ円筒形の形状を有するためである。
【００４３】
一方、骨幹端２６において、骨梁または負荷の線６０は湾曲したまたはアーチ形の形状または経路を有し、近位の部分の向きが長手方向の軸から継続的にそれる。
【００４４】
ウォルフの法則によれば、肥大（hypertrophy）は正常な皮質の組織が鬱滞した皮質の厚化（thickening）として定義される。ウォルフの法則によれば、肥大は移植片を取り囲む最も応力の高い領域で起こる。肥大によって引き起こされる皮質の厚化は術後の患者にとって非常に好ましい事象である。大腿骨内の移植片の多くに対して、肥大は移植片の遠位の端部で起こる。これは、大腿骨の柔軟な遠位の部分から人工的に硬化された大腿骨の近位の部分への突然の伝達点において人工的に発生された応力によって引き起こされる。これは、プレスばめを用いたステムおよびセメントを用いたステムの両方で成り立つ。したがって、肥大というこの事象は骨幹部３０において優れた接着をもたらすが、骨幹端２６においては移植片と大腿骨との間に望ましい状態以外の状態をもたらす。
【００４５】
大腿骨内での負荷を増加させて、肥大およびウォルフの法則によって引き起こされる結果としての改良を提供するために、この発明に基づけは、特徴的表面形状６４が近位のステム５２の外側の周縁部６６に配置される。この特徴的表面形状６４は骨幹端２６での移植片と大腿骨との間の応力または負荷を増加するように働き、ウォルフの法則および肥大の利益を大腿骨の骨幹端２６において獲得する。
【００４６】
好ましくは、図１（ａ）に示すように、ステム３２は大腿骨１２の形状にほぼ従った形状を有する。したがって、骨幹部３０では遠位のステム部分５４は骨幹部３０の大腿骨の円形とほぼ同様なほぼ円形の形状を有する。同様に、骨幹端２６では近位のステム部分５２はほぼ楕円形の形状を有し寛骨臼３６に向かって湾曲している。
【００４７】
さらに、近位のステム部分５２は寛骨臼３６に向かって大きくなっている。このように近位のステム部分５２が寛骨臼３６に向かって湾曲した楕円形の大きくなった形状を有することにより、大腿骨１２の骨幹端２６の海綿骨２２にほぼしたがう形状が提供される。
【００４８】
この発明に基づけば、図１（ａ）、図４および図５に示されているように、出願人は特徴的表面形状６４がステム３２および大腿骨１２の間で負荷が最適に伝達されるような向きに位置決めされなければならないことを見出した。
【００４９】
出願人はさらに特徴的表面形状６４が負荷の線または骨梁６０に対して所定の向きで位置決めされなければならないことを見出した。負荷の線または骨梁６０は近位の海綿骨２２を通っている。負荷の線６０は皮質骨または皮質６５をも通っている。皮質骨６５は層または正常なラメラ７１を有し、負荷の線６０が層または正常なラメラ７１を通りかつ層または正常なラメラ７１と平行している。
【００５０】
特徴的表面形状６４の負荷の線６０に対する向きは角度αで定義される。出願人はさらに特徴的表面形状６４が負荷の線または骨梁６０に対してほぼ垂直の向きで最適に位置決めされていなければならないこと、または角度αが約９０度の値に最適に設定されていなければならないことを見出した。
【００５１】
段部６４が負荷の線に対してほぼ垂直または直角に位置決めされているときに段部を負荷の線または骨梁に対して位置決めすることの利益が最大となる。しかし、この発明は段部６４が負荷の線に対して理想的な９０度の角度をなすまたは垂直となるように位置決めされていなくても実施できることが理解される。例えば、段部６４は骨梁または負荷の線６０に対して約７０度乃至１１０度の角度をなして位置決めされてもよい。
【００５２】
段部は負荷の線６０に対してほぼ垂直または直角に位置決めされるのが最適であるが、長骨は各個人の解剖学的構造ごとに異なる解剖学的形状を有することが理解されるべきである。例えば、図１（ａ）では長骨は長骨１２以外の形状を有していてもよい。長骨は破線で描かれた長骨１３または長骨１５のような形状を有してもよい。
【００５３】
負荷の線６０に対して最適に垂直となるように設計・製造された特徴的表面形状を備えた個々の特別注文に応じて作られた人工器官を製造することが理想的であるかもしれないが、これはおそらく経済的に実現不可能であろう。したがって出願人は、特徴的表面形状６４が負荷の線に対してほぼ垂直となるように最適に位置決めされているか、特徴的表面形状において平均的なまたは標準的な大腿骨または長骨に対して負荷の線と約７０度乃至１１０度の角度をなして配列されているかのいずれかを選択できるように特徴的表面形状６４を設計することにより、この発明を商業的に実施できることを見出した。ステムの近位部分５２の外側の周縁部６６は、平均的な大腿骨または長骨の皮質骨６５の内側の周縁部６７内に位置決めされて内側の周縁部６７から間隔を置いて配置されかつ内側の周縁部６７にほぼしたがった形状を有する。したがって、外側の周縁部６６は、好ましくは、その長骨に対して人工器官が設計された長骨の皮質骨６５の内側の周縁部６７にほぼしたがった形状を有する。
【００５４】
図１（ａ）を参照すると、負荷の線６０は皮質骨６５の正常なラメラ７１を通り、正常なラメラ７１と平行しているので、皮質骨６５の内側の周縁部６７は負荷の線６０とほぼ整合している。上述されたように、特徴的表面形状６４の位置決めを最適化するために、特徴的表面形状６４は負荷の線６０および皮質骨６５の内側の周縁部６７に垂直に配置される。
【００５５】
したがって、そのために人工器官１０が設計される平均的な長骨に対しては、ステムの近位部分５２の外側の周縁部６６は負荷の線６０にほぼしたがう。出願人はこの発明を商業的に用いるときには人工器官１０がステムの近位部分５２の外側の周縁部６６に対して位置決めされた特徴的表面形状を有するように設計・製造されることを見出した。人工器官に加わる負荷はステムの近位部分５２のなかでも外側の周縁部６６の内側がわ周縁部６９としても知られるステムの近位部分の内向き部分の外側の周縁部の中心で大きいので、出願人は特徴的表面形状６４が外側の周縁部６６の内側がわ周縁部６９に対して位置決めされることを見出した。
【００５６】
特徴的表面形状６４は内側がわ周縁部６９に対して角度βをなす。例えば、特徴的表面形状は人工器官１０のステムの近位部分５２の内側がわ周縁部６９に対して約７０度乃至約１１０度の角度をなして位置決めされる。特徴的表面形状６４は最適には内側がわ周縁部６９にほぼ垂直の向きで位置決めされ、または角度βは最適には約９０度である。
【００５７】
したがって、図１（ａ）に示されているように、骨幹部３０のすぐ近くの骨幹端２６の部分では特徴的表面形状６４は負荷の線６０に対してほぼ直角に配列されていてさらに長手方向の軸６２に対してもほぼ直角に配列されている。これに対して、骨幹部３０からより離れた骨幹端２６の部分では特徴的表面形状６４は負荷の線６０に対してはほぼ直角に配列されているが長手方向の軸６２に対しては直角からより離れた状態で配列されている。
【００５８】
特徴的表面形状６４は、大まかに言って表面６６から内向きまたは外向きに延在する溝（groove）、リブ（rib）またはリッジ（ridge）の形態である。特徴的表面形状６４は図１（ｂ）乃至図１（ｄ）に示すように一様な断面を有する。
【００５９】
出願人は特徴的表面形状６４を負荷の線６０に対してほぼ直角の向きに位置決めすることによって特徴的表面形状６４の支持能力が最適となることを見出した。特徴的表面形状６４の負荷容量を最適化することで、ステム３２から大腿骨１２へ加えられる応力がその位置での応力を最大にする。さらに、ウォルフの法則にしたがって大腿骨１２の骨幹端２６での肥大または皮質の厚化が促進されるので、骨幹端２６での移植片の周囲における接着および骨の成長が改善される。
【００６０】
出願人はステムによって伝達される負荷の大部分が大腿骨１２のより湾曲した部分に隣接するステムの部分に集中することを見出した。
【００６１】
例えば、図２（ｂ）を参照すると、人工器官１０のステムの近位部分５２の典型的な断面図が示されている。ステムの近位部分５２は任意の適切な断面を有してよいことが理解されるべきである。長骨１２の近位部分の断面は典型的には楕円形または非円形なので、人工器官は非円形の断面を有することが好ましい。図２（ｂ）の断面の形は内側がわに大きな半円形部分を備えた五角形または五辺形である。
【００６２】
大腿骨１２の湾曲した部分に隣接する表面７０、表面７２および表面７４が骨幹端２６内において大腿骨１２との間で負荷の主要な部分を伝達する。出願人は特徴的表面形状６４が表面７０、表面７２および表面７４において負荷の線６０に対してほぼ直角または垂直に位置決めされれば、負荷の線に対してほぼ直角に配列された特徴的表面形状を提供することの利益の大部分が達成されることを見出した。したがって、その他の表面、例えば表面７６、表面８０および表面８２に配置された特徴的表面形状は、負荷の線に対して垂直以外の向きに配列されていても、特徴的表面形状６４が表面７６、表面８０および表面８２には設けられていなくてもよい。
【００６３】
図１（ｂ）を参照すると、特徴的表面形状６４の負荷伝達能力または応力増加能力を最適にするために、図１（ｂ）に示されているように特徴的表面形状は階段（step）または段丘（terrace）の形態であってよい。そのような階段または段丘はNoilesに対する米国特許第４，７９０，８５２号により詳しく記載されおり、この米国特許の内容は参照されることによりこの出願の一部をなす。段丘６４は内側エッジ８４および外側エッジ８６を有する。棚（ledge）９０が外側エッジ８６と内側エッジ８４との間に形成されている。棚９０は遠位の向きに向かって位置決めされていてステム３２に対する最適な支持または応力を提供するように働く。段丘６４は約０．５０ｍｍ乃至約３．０ｍｍの段丘６４の間の垂直方向の間隔Ｖと約０．２ｍｍ乃至約１．５ｍｍの深さＤを有する。
【００６４】
図１（ｂ）に示された段丘６４が好ましいが、この発明はその他の形態の特徴的表面形状によっても実施できることが理解されなければならない。例えば、図１（ｃ）に示すように、特徴的表面形状は傾斜した支持面１９０を提供するリブ（rib）の形態でもよい。
【００６５】
代わりに、図１（ｄ）を参照すると、特徴的表面形状は表面から内向きに延在する溝１６４’の形態であってもよい。
【００６６】
ステムと大腿骨との間の骨の成長をより促進するために、図１（ｂ）に示すように特徴的表面形状６４の表面６６はコーティング９２によって被覆されていてもよい。コーティング９２は骨の成長を促進するおよび／または人工器官と大腿骨の間を相互に連結する任意のコーティングでよい。例えば、コーティング９２は生体セラミックからなる。そのような適切な生体セラミックには、ハイドロキシアパタイト、およびリン酸三カルシウムがある。代わりに、コーティング９２は多孔性コーティングでもよい。代わりに、コーティング９２は多孔性コーティングと生体セラミックコーティングを組み合わせたものでもよい。
【００６７】
さまざまな多孔性コーティングが非常に有効であることが見出されている。とりわけ有効なコーティングのひとつが本発明の出願人によって商標「Porocoat」で市販されている。「Porocoat」コーティングはPilliarに対する米国特許第３，８５５，６３８号により詳しく記載されており、この米国特許の内容は参照されることによりこの出願の一部をなす。
【００６８】
この多孔性コーティングは、互いに接触点において結合された複数の小さな別々の金属材料の粒子からなり、これらの金属材料の粒子がそのコーティングでの連結された複数の間隙の孔を画定している。粒子は基板が形成されている金属材料と同じ金属材料からなる。適切な金属材料の例として、オーステナイト系ステンレス鋼、チタン、チタン合金、およびコバルト合金がある。
【００６９】
ステム３２は任意の適切な耐久性の材料からなり、例えば、チタン、コバルト・クロム・モリブデン合金、またはステンレス鋼から作られている。出願人はチタンＴＩ−６ＡＬ−４Ｖがこの発明によく適していることを見出した。
【００７０】
図１（ａ）に示されているようにステムの近位部分５２は先細りの形状を有するが、この発明の負荷の線に対する特徴的表面形状の配列は先細りの形状に対しても、先細りでない形状に対しても実施できることが理解されなければならない。さらに、図１（ａ）に示すように、人工器官１０は多孔性コーティング９２を備えて図示されているが、この発明は多孔性コーティング９２なしでも実施できることが理解されなければならない。
【００７１】
段丘６４は前方の表面７０、内側がわのアーチ形の表面７４および後方の表面７２では内側がわの曲線または負荷の線６０に対してほぼ垂直な向きに配列されている。段丘６４は移植片の外側がわ表面（表面７６、表面８０および表面８２：図２（ｂ）を参照のこと）に近づくと水平になり、移植片の外側がわ表面に対してほぼ垂直に配列される。
【００７２】
図２（ａ）はステム３２の外側からみた側面図である。ステム３２は特徴的表面形状または段丘６４を含まないステムの遠位部分５４と共に図示されている。ステムの近位部分５２は後方の外側がわ表面７６および前方の外側がわ表面８０に設けられた段丘６４を含んでいる。図２（ａ）に示されているように、ステムの近位部分５２は外側がわ表面８２には段丘６４を有していない。
【００７３】
図２（ａ）に示されているように、後方の外側がわ表面７６および前方の外側がわ表面８０の段丘６４は長手方向の軸６２に対してほぼ直角に配列されている。表面７６および表面８０の段丘６４は負荷の線６０に対して垂直に配置されてもよいことが理解されなければならない。しかし、特徴的表面形状６４を負荷の線６０に対して垂直に位置決めすることの利益のほとんどが表面７０および表面７２で達成されているので、設計および製造を簡単化するために段丘６４は図２（ａ）に示されているように長手方向の軸６２に対して垂直に位置決めされる。さらに、製造を簡単かつ容易にするために外側がわ表面８２には図２（ａ）に示されているように段丘６４が設けられていなくてよい。
【００７４】
図３はステム３２の内側からみた側面図である。内側がわの表面７４はステムの近位部分５２の表面６６に設けられた段丘６４と共に図示されている。段丘６４は負荷の線６０に対して垂直に位置決めされている。
【００７５】
図３に示されているようにステムの遠位部分５４はステム３２の遠位の端部から所定の距離、例えば１．２７ｃｍ（１／２インチ）にわたって延在する磨かれた先端９４を含んでよい。ステムの遠位部分５４の残りの部分９６は例えばグリットブラスト（grit blast）されていてよい。
【００７６】
図６を参照すると、この発明の他の実施の形態が人工器官２１０として示されている。図１（ａ）の人工器官１０が接続可能な別個のステムおよびヘッド部分を含むのに対して人工器官２１０はステム２４２と一体形成されたヘッド部分２４４を含むこと以外、人工器官２１０は図１（ａ）の人工器官１０と同様である。人工器官２１０は、杯状部２３４に回動可能に接続されたステム２３２を含み、ステム２３２と杯状部２３４との間に配置されたベアリングまたはライナー２４０を含む。
【００７７】
人工器官１０と同様に、人工器官２１０は人工器官１０の段部６４と同様の段部２６４を含み、この段部２６４は負荷の線または骨梁２６０に対してほぼ垂直または直角に位置決めされている。人工器官２１０では、段部２６４はステム２３２の近位部分２５２に位置決めされている。段部２６４は図１（ａ）の人工器官１０の段部６４と同様であることが好ましい。
【００７８】
図７（ａ）を参照すると、この発明の他の実施の形態が肩関節の人工器官３１０として示されている。肩関節の人工器官３１０は上腕骨（図示されていない）内に移植されるステム３２２を含む。人工器官３１０もまたステム３３２に取り付けられたヘッド部分３４４を含む。ヘッド部分３４４は任意の適切な方法でステム３２２に固定されてよく、代わりにステム３２２と一体的に形成されていてもよい。ヘッド部分３４４は外向きに延在する凸状テーパー部３４６を有し、この凸状テーパー部３４６がステム３３２の凹状テーパー部３５０と嵌合されるようにしてよい。
【００７９】
そのような構成がRockwoodらに対する米国特許第５，３１４，４７９号に示されており、この米国特許の内容は参照されることによりこの出願の一部をなす。ステム３３２のステム部分３４２は、ステムの近位部分３５２およびステムの遠位部分３５４を含む。図１（ａ）の人工器官１０に関して説明されたのと同様の理由によって、人工器官３１０は図１（ａ）の人工器官の段部６４と同様の段部３６４を含む。段部３６４は骨梁または負荷の線３６０に対してほぼ垂直または直角に配列されている。図１（ａ）の人工器官１０に関して説明されたのと同様の理由により、段部３６４はステムの近位部分３５２に位置決めされているのが好ましい。
【００８０】
図７（ｂ）を参照すると、ヘッド部分をステムに接続するための他の固定構造が示されている。この構造では、ステム３３２’が外向きに延在する凸状テーパー部３４６’を有し、この凸状テーパー部３４６’がヘッド部分３４４’の凹状テーパー部３５０’と嵌合される。そのような構成がCaminoらに対する米国特許第６，１２０，５４２号に示されている。
【００８１】
この発明の他の実施の形態が図８乃至図１０にステム部分４３２として示されている。ステム部分４３２のステムの近位部分４５２が近位部分４５２の周縁部を完全に取り囲んで位置決めされた段部４６４を含むこと以外は、ステム部分４３２は図１（ａ）のステム部分３２と同様である。
【００８２】
図８を参照すると、ステム部分４３２はステムの遠位部分４５４、ステムの近位部分４５２およびネック部分４５６を含む。段部４６４はステムの近位部分４５２の周縁部を完全に取り囲んで位置決めされている。実際、段部４６４は前方の表面４７２、前方の外側がわ表面４８０および後方の表面４７０に位置決めされている。
【００８３】
図９を参照すると、段部４６４は後方の外側がわ表面４７６、外側がわ表面４８２および前方の外側がわ表面４８０に位置決めされている。
【００８４】
図１０を参照すると、段部４６４はステムの近位部分４５２の内側がわの表面４７４に位置決めされている。
【００８５】
図１１、図１２および図１３を参照すると、この発明のさらに他の実施の形態がステム部分５３２として示されている。図１（ａ）の人工器官の段部６４と同様の段部５６４が前方の表面、後方の表面および内側がわの表面のみに位置決めされていること以外は、ステム部分５３２は図１（ａ）の人工器官と同様である。
【００８６】
図１１を参照すると、ステム部分５３２はステムの遠位部分５５４、ステムの近位部分５５２およびネック部分５５６を含む。図１（ａ）の人工器官１０の段部６４と同様の段部５６２がステムの近位部分５５２のみに位置決めされている。出願人は、ステム部分５３２への負荷は前方の表面、後方の表面および内側がわの表面に主として加わるので、この発明はこれらの表面のみに段部５６２を位置決めすることで実施できることを見出した。実際、この発明はおそらくこれら３つの表面より少ない表面に段部を位置決めして実施されてもよい。
【００８７】
図１１に示されているように、段部５６２は内側がわの表面５７４、後方の表面５７０および前方の表面５７２に配置されている。前方の外側がわ表面５８０は図１１に示されているように段部５６４を含まない。
【００８８】
図１２を参照すると、段部５６２は後方の外側がわ表面５７６、外側がわ表面５８２および前方の外側がわ表面５８０には位置決めされていない。
【００８９】
図１３を参照すると、ステムの近位部分５５２の内側がわの表面５７４は段部５６４を含む。
【００９０】
人工器官の負荷の線または骨梁に対してほぼ垂直な向きに配列された段部を備えたステムを有する人工器官を提供することにより、近位の大腿骨の負荷伝達能力が最適にされる。近位の大腿骨の負荷を最適にすることにより、ウォルフの法則が顕示化されて、最大の負荷における増加した応力によって皮質の厚化が発生し骨の成長および近位の大腿骨に対する人工器官の接着が改善される。
【００９１】
人工器官の負荷の線にほぼ垂直に位置決めされた階段の形態の特徴的表面形状を備えた人工器官を提供することにより、その人工器官が大腿骨の再建に対する環境的な最適性を提供することで長期間にわたる安定性および固定からの利益を得る。
【００９２】
この発明およびその利点が詳細に説明されたが、さまざまな変更、置き換え、および変形が特許請求の範囲の記載によって定義されるこの発明の真髄および範囲を逸脱せずに行なわれることが理解されなければならない。
【００９３】
この発明の具体的な実施態様は以下の通りである。
（Ａ）  関節形成術で用いるための臼状関節の人工器官であって、
近位の海綿骨内の骨梁を画定しかつ皮質骨内のラメラを画定する長骨の骨髄管内に少なくとも部分的に移植される本体を有し、
前記本体が、近位部分および遠位部分を有し、
前記近位部分が、内側がわ周縁部を有し、かつ前記近位部分の周縁部の大部分に設けられた特徴的表面形状を含み、
前記特徴的表面形状が、前記人工器官から前記長骨への負荷を最適に伝達するように位置決めされていることを特徴とする人工器官。
（１）前記特徴的表面形状が第１の向きに沿った長寸の形状を有し、前記特徴的表面形状の前記第１の向きが前記近位の海綿骨内の前記骨梁、前記皮質骨内の正常な前記ラメラ、および前記本体の前記近位部分の前記内側がわ周縁部のうちの少なくともひとつに対して約７０度乃至約１１０度の角度をなすように前記特徴的表面形状が位置決めされていることを特徴とする実施態様（Ａ）記載の人工器官。
（２）前記特徴的表面形状が第１の向きに沿った長寸の形状を有し、前記特徴的表面形状の前記第１の向きが前記近位の海綿骨内の前記骨梁、前記皮質骨内の正常な前記ラメラ、および前記本体の前記近位部分の前記内側がわ周縁部のうちの少なくともひとつに対してほぼ垂直となるように前記特徴的表面形状が位置決めされていることを特徴とする実施態様（Ａ）記載の人工器官。
（３）前記特徴的表面形状が前記特徴的表面形状の第１の向きに沿って長寸の形状を有する複数のリブを有し、前記特徴的表面形状の前記第１の向きが前記近位の海綿骨内の前記骨梁、前記皮質骨内の前記ラメラ、および前記本体の前記近位部分の前記内側がわ周縁部のうちの少なくともひとつに対してほぼ垂直となるように前記リブが位置決めされていることを特徴とする実施態様（Ａ）記載の人工器官。
（４）前記リブが段部を有することを特徴とする実施態様（３）記載の人工器官。
（５）前記リブの表面の少なくとも一部が前記表面への骨の成長を促進するように適合されていることを特徴とする実施態様（３）記載の人工器官。
【００９４】
（６）前記リブの表面の少なくとも一部が、粗面、多孔性コーティングおよび生体セラミックのうちの少なくともひとつを有することを特徴とする実施態様（５）記載の人工器官。
（Ｂ）  関節形成術で用いるための股関節の人工器官であって、
近位の海綿骨内の骨梁を画定しかつ皮質骨内のラメラを画定する長骨の骨髄管内に少なくとも部分的に移植される本体を有し、
前記本体が、近位部分および遠位部分を有し、
前記近位部分が、内側がわ周縁部を有し、かつ前記近位部分の周縁部の大部分から延在する複数のリブを含み、
前記リブが第１の向きに沿った長寸の形状を有し、前記リブの前記第１の向きが前記近位の海綿骨内の前記骨梁、前記皮質骨内の正常な前記ラメラ、および前記本体の前記近位部分の前記内側がわ周縁部のうちの少なくともひとつに対して約７０度乃至約１１０度の角度をなすように前記リブが位置決めされていることを特徴とする人工器官。
（７）前記リブの表面の少なくとも一部が前記表面への骨の成長を促進するように適合されていることを特徴とする実施態様（Ｂ）記載の人工器官。
（８）前記リブの表面の少なくとも一部が、粗面、多孔性コーティングおよび生体セラミックのうちの少なくともひとつを有することを特徴とする実施態様（７）記載の人工器官。
（Ｃ）  関節形成術で用いるための関節の人工器官であって、
近位の海綿骨内の骨梁を画定しかつ皮質骨内のラメラを画定する長骨の骨髄管内に少なくとも部分的に移植される本体を有し、
前記本体が、近位部分および遠位部分を有し、
前記近位部分が、内側がわ周縁部を有し、かつ前記近位部分の周縁部の大部分に設けられた特徴的表面形状を含み、
前記特徴的表面形状が、前記人工器官から前記長骨への負荷を最適に伝達するように位置決めされていることを特徴とする人工器官。
（９）前記特徴的表面形状が突出部を有することを特徴とする実施態様（Ｃ）記載の人工器官。
（１０）前記特徴的表面形状が第１の向きに沿った長寸の形状を有し、前記特徴的表面形状の前記第１の向きが前記近位の海綿骨内の前記骨梁、前記皮質骨内の正常な前記ラメラ、および前記本体の前記近位部分の前記内側がわ周縁部のうちの少なくともひとつに対して約７０度乃至約１１０度の角度をなすように前記特徴的表面形状が位置決めされていることを特徴とする実施態様（Ｃ）記載の人工器官。
【００９５】
（１１）前記特徴的表面形状が前記特徴的表面形状の第１の向きに沿って長寸の形状を有する複数のリブを有し、前記特徴的表面形状の前記第１の向きが前記近位の海綿骨内の前記骨梁、前記皮質骨内の前記ラメラ、および前記本体の前記近位部分の前記内側がわ周縁部のうちの少なくともひとつに対してほぼ垂直となるように前記特徴的表面形状が位置決めされていることを特徴とする実施態様（Ｃ）記載の人工器官。
（１２）前記特徴的表面形状がリブを有することを特徴とする実施態様（１１）記載の人工器官。
（１３）前記リブの表面の少なくとも一部が前記表面への骨の成長を促進するように適合されていることを特徴とする実施態様（１２）記載の人工器官。
（１４）前記リブの表面の少なくとも一部が、粗面、多孔性コーティングおよび生体セラミックのうちの少なくともひとつを有することを特徴とする実施態様（１３）記載の人工器官。
（Ｄ）  近位の海綿骨内の骨梁を画定しかつ皮質骨内のラメラを画定する長骨の骨髄管内に少なくとも部分的に移植される関節の人工器官のステムであって、
遠位部分と、
内側がわ周縁部を備えた近位部分とを有し、
前記近位部分が、前記近位部分の周縁部の大部分に設けられた特徴的表面形状を含み、
前記特徴的表面形状が、前記人工器官から前記長骨への負荷を最適に伝達するように位置決めされていることを特徴とする人工器官のステム。
（１５）前記特徴的表面形状が第１の向きに沿った長寸の形状を有し、前記特徴的表面形状の前記第１の向きが前記近位の海綿骨内の前記骨梁、前記皮質骨内の正常な前記ラメラ、および前記本体の前記近位部分の前記内側がわ周縁部のうちの少なくともひとつに対して約７０度乃至約１１０度の角度をなすように前記特徴的表面形状が位置決めされていることを特徴とする実施態様（Ｄ）記載の人工器官のステム。
【００９６】
（１６）前記特徴的表面形状が第１の向きに沿った長寸の形状を有し、前記特徴的表面形状の前記第１の向きが前記近位の海綿骨内の前記骨梁、前記皮質骨内の正常な前記ラメラ、および前記本体の前記近位部分の前記内側がわ周縁部のうちの少なくともひとつに対してほぼ垂直となるように前記特徴的表面形状が位置決めされていることを特徴とする実施態様（Ｄ）記載の人工器官のステム。
（１７）前記特徴的表面形状が前記特徴的表面形状の第１の向きに沿って長寸の形状を有する複数のリブを有し、前記特徴的表面形状の前記第１の向きが前記近位の海綿骨内の前記骨梁、前記皮質骨内の正常な前記ラメラ、および前記本体の前記近位部分の前記内側がわ周縁部のうちの少なくともひとつに対してほぼ垂直となるように前記特徴的表面形状が位置決めされていることを特徴とする実施態様（Ｄ）記載の人工器官のステム。
（１８）前記リブが段部を有することを特徴とする実施態様（１７）記載の人工器官のステム。
（１９）前記リブの表面の少なくとも一部が前記表面への骨の成長を促進するように適合されていることを特徴とする実施態様（１７）記載の人工器官のステム。
（２０）前記リブの表面の少なくとも一部が、粗面、多孔性コーティングおよび生体セラミックのうちの少なくともひとつを有することを特徴とする実施態様（１９）記載の人工器官のステム。
【００９７】
（Ｅ）  関節形成術で用いるための関節の人工器官の製造方法であって、
遠位部分と、内側がわ周縁部を備えた近位部分とを有する本体を提供する過程と、
前記本体の前記近位部分の周縁部の大部分に特徴的表面形状を配置する過程と、
前記人工器官から長骨へ負荷を最適に伝達するように前記特徴的表面形状を位置決めする過程と、
前記長骨の骨髄管内に少なくとも部分的に前記人工器官を移植する過程とを有することを特徴とする人工器官の製造方法。
（２１）前記配置する過程が、前記本体の前記近位部分の前記周縁部に複数のリブを配置する過程を有することを特徴とする実施態様（Ｅ）記載の人工器官の製造方法。
（２２）前記位置決めする過程が、前記特徴的表面形状の第１の向きが前記本体の前記近位部分の前記周縁部に対して実質的に垂直となるように前記特徴的表面形状を位置決めする過程を有することを特徴とする実施態様（２１）記載の人工器官の製造方法。
【００９８】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、負荷の線または骨梁に対してほぼ垂直な向きに配列された段部を設けたので、近位の大腿骨の負荷伝達能力が最適にされ、最大の負荷における増加した応力によって皮質の厚化が発生し骨の成長および近位の大腿骨に対する人工器官の接着が改善される効果がある。
【００９９】
この発明によれば、負荷の線にほぼ垂直に位置決めされた階段の形態の特徴的表面形状を設けたので、人工器官が大腿骨の再建に対する環境的な最適性を提供し、長期間にわたる安定性および固定が達成される効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （ａ）は、この発明のある実施の形態に基づく股関節の人工器官の平面図である。（ｂ）は、人工器官の周縁部に設けられた段部をより詳しく示す図１（ａ）の股関節の人工器官の部分拡大図である。（ｃ）は、人工器官の周縁部に設けられた図１（ｂ）に示されたものとは異なる構造の段部を示す図１（ａ）の股関節の人工器官の部分拡大図である。（ｄ）は、人工器官の周縁部に設けられた図１（ｂ）に示されたものとは異なる構造の段部を示す図１（ａ）の股関節の人工器官の部分拡大図である。（ｅ）は、用いることのできるさまざまな断面形状のうちのひとつを例示した図１（ａ）の線Ｄ−Ｄに沿って矢印の向きに見た断面図である。
【図２】  （ａ）は、図１（ａ）のこの発明の実施の形態に基づく股関節の人工器官の外側がわ端図である。（ｂ）は、用いることのできるさまざまな断面形状のうちのひとつを例示した図２（ａ）の線Ａ−Ａに沿って矢印の向きに見た断面図である。
【図３】  図１（ａ）のこの発明の実施の形態に基づく股関節の人工器官の内側がわ端図である。
【図４】  図１（ａ）の股関節の人工器官の部分平面図である。
【図５】  図４の股関節の人工器官の部分平面図である。
【図６】  この発明の他の実施の形態に基づく股関節の人工器官の平面図である。
【図７】  （ａ）は、この発明のさらに他の実施の形態に基づく肩関節の人工器官の平面図である。（ｂ）は、他のステム・肩接続部を示す図７（ａ）の肩関節の人工器官の部分平面図である。
【図８】  この発明のさらに他の実施の形態に基づく股関節の人工器官の平面図である。
【図９】  図８のこの発明の実施の形態に基づく股関節の人工器官の外側がわ端図である。
【図１０】  図８のこの発明の実施の形態に基づく股関節の人工器官の内側がわ端図である。
【図１１】  この発明の他の実施の形態に基づく股関節の人工器官の平面図である。
【図１２】  図１１のこの発明の実施の形態に基づく股関節の人工器官の外側がわ端図である。
【図１３】  図１１のこの発明の実施の形態に基づく股関節の人工器官の内側がわ端図である。
【符号の説明】
１０  関節の人工器官
１１  破線
１２  長骨
１３  長骨
１４  切除ライン
１５  長骨
１６  骨端
２０  空洞
２２  海綿骨
２４  骨髄管
２６  骨幹端
３０  骨幹部
３２  ステム
３４  杯状部
３６  寛骨臼
４０  ベアリング
４２  ステム部分
４４  ヘッド部分
４６  雄ねじ部分
５０  雌ねじ部分
５２  近位のステム部分
５４  遠位のステム部分
５６  ネック部分
６０  負荷の線
６２  長手方向の軸
６４  特徴的表面形状
６５  皮質
６６  外側の周縁部
６７  内側の周縁部
６９  内側がわ周縁部
７０  表面
７１  ラメラ
７２  表面
７４  内側がわの表面
７６  後方の外側がわ表面
８０  前方の外側がわ表面
８２  外側がわ表面
８４  外側エッジ
８６  内側エッジ
９０  棚
９２  コーティング
９４  先端
９６  残りの部分
２１０  人工器官
２３２  ステム
２３４  杯状部
２４０  ライナー
２４２  ステム
２４４  ヘッド部分
２５２  近位部分
２６０  負荷の線
２６４  段部
３１０  人工器官
３３２  ステム
３３２’  ステム
３４４  ヘッド部
３４４’  ヘッド部
３４６  テーパー部
３４６’  テーパー部
３５０  凹状テーパー部
３５０’  凹状テーパー部
３５２  ステムの近位部分
３５４  ステムの遠位部分
３６０  負荷の線
３６４  段部
４３２  ステム部分
４５２  ステムの近位部分
４５４  ステムの遠位部分
４５６  ネック部分
４６４  段部
４７０  後方の表面
４７２  前方の表面
４７４  内側がわの表面
４７６  後方の外側がわ表面
４８０  前方の外側がわ表面
４８２  外側がわ表面
５３２  ステム部分
５５２  ステムの近位部分
５５４  ステムの遠位部分
５５６  ネック部分
５６４  段部
５７０  後方の表面
５７２  前方の表面
５７４  内側がわの表面
５７６  後方の外側がわ表面
５８０  前方の外側がわ表面
５８２  外側がわ表面
【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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