(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大腿骨コンポーネントと、ヒンジ支柱延長体と、脛骨コンポーネントとを備えている人工膝関節において、
大腿骨コンポーネントが該大腿骨コンポーネントに回転可能に接続されているヒンジ支柱を有し、前記ヒンジ支柱が該ヒンジ支柱の長手方向軸線を横切る方向に延びる回転軸線を中心として前記大腿骨コンポーネントに対して回転可能になっており、該ヒンジ支柱が内部に前記ヒンジ支柱延長体を配置するのに適した寸法になっている細長いヒンジ支柱延長体孔を含み、前記ヒンジ支柱延長体が前記ヒンジ支柱延長体孔内に機能可能となるように配置されたときに、前記ヒンジ支柱延長体が、前記ヒンジ支柱延長体孔の第１の端部を通り抜け、前記ヒンジ支柱延長体孔の第２の端部から突出するようになっており、前記ヒンジ支柱延長体孔の前記第１の端部及び前記第２の端部が前記細長いヒンジ支柱延長体孔の両端部からなり、
脛骨コンポーネントが第２のヒンジ支柱延長体孔を含み、人工膝関節が機能可能となるように組み立てられたときに、前記ヒンジ支柱延長体が前記第２のヒンジ支柱延長体孔内に配置されるようになっている人工膝関節。
【請求項２】
前記人工膝関節が、前記大腿骨コンポーネントと前記脛骨コンポーネントとの間に配置される半月板コンポーネントをさらに備え、
前記大腿骨コンポーネントが顆状支持面を含み、前記半月板コンポーネントが、前記大腿骨コンポーネントの前記顆状支持面と対面している協働支持面と、ヒンジ支柱孔とを含み、前記人工膝関節が機能可能となるように組み立てられたときに、前記ヒンジ支柱が前記ヒンジ支柱孔内に配置されるようになっている、請求項１に記載の人工膝関節。
【請求項３】
前記ヒンジ支柱延長体の長手方向軸線を中心とする前記半月板コンポーネントの回転を案内するために、前記脛骨コンポーネントが前記半月板コンポーネントの切り抜き部と協働する回転突起を含む、請求項２に記載の人工膝関節。
【請求項４】
前記回転突起が前記脛骨コンポーネントの脛骨トレイと概略平行に延びているリップ部を含み、前記回転突起のリップ部が前記半月板コンポーネントの前記切り抜き部に形成された対向するリップ部と対面して配置され、前記半月板コンポーネントのリップ部が前記脛骨トレイと前記回転突起のリップ部との間で前記脛骨トレイと垂直な方向に配置される、請求項３に記載の人工膝関節。
【請求項５】
前記人工膝関節が止めネジをさらに備え、前記細長いヒンジ支柱延長体孔の前記第１の端部にネジ部が形成されており、前記止めネジが前記細長いヒンジ支柱延長体孔の前記ネジ部と係合し、前記ヒンジ支柱延長体がロック用テーパ部を含み、前記ヒンジ支柱延長体孔が協働テーパ部を含み、前記止めネジを前記細長いヒンジ支柱延長体孔にねじ込むことにより、前記ロック用テーパ部を前記協働テーパ部と係合させロックする、請求項１に記載の人工膝関節。
【請求項６】
前記人工膝関節が前記大腿骨コンポーネントに接続されている支持ボックスをさらに備え、該支持ボックスが前記ヒンジ支柱と前記大腿骨コンポーネントとの間に配置されて、前記ヒンジ支柱が人工膝関節の屈曲及び伸張の際に前記大腿骨コンポーネントと接触しないようになっており、前記支持ボックスが過伸展止めを含むと共に、前記ヒンジ支柱が過伸展止め表面を含み、前記過伸展止めが前記過伸展止め表面に接触して、予め定められた過伸展点を越える前記人工膝関節のさらなる過伸展を防止するようになっている、請求項１に記載の人工膝関節。
【請求項７】
前記過伸展止めが凸状突起からなる、請求項６に記載の人工膝関節。
【請求項８】
前記過伸展止め表面が前記細長いヒンジ支柱延長体孔の凹状部分からなる、請求項６に記載の人工膝関節。
【請求項９】
前記予め定められた過伸展点では、前記人工膝関節の過伸展が４度となる、請求項６に記載の人工膝関節。
【請求項１０】
前記顆状支持面が第１の部分及び第２の部分を含み、該第１の部分が第１の曲率半径を有し、該第２の部分が第２の曲率半径を有しており、前記第１の部分が前記半月板コンポーネントの前記協働支持面と接触しているとき、前記大腿骨コンポーネントが回転軸線を一定に維持し、前記大腿骨コンポーネントの前記第２の部分が前記半月板コンポーネントの前記協働支持面と接触しているとき、前記大腿骨コンポーネントの回転軸線が前記半月板コンポーネントから離れ、前記人工膝関節の過伸展が３度になったときに、前記大腿骨コンポーネントの前記第２の部分が前記半月板コンポーネントと接触するようになっている、請求項２に記載の人工膝関節。
【請求項１１】
前記ヒンジ支柱延長体がネジ部を設けられた孔を含んでいる、請求項１に記載の人工膝関節。
【請求項１２】
第１の端部及び第２の端部を有した細長いヒンジ支柱延長体孔を含んだヒンジ支柱が回転可能に接続されている大腿骨コンポーネントと、
前記ヒンジ支柱の前記ヒンジ支柱延長体孔の前記第１の端部を通って配置され、前記ヒンジ支柱の前記ヒンジ支柱延長体孔の前記第２の端部を通って前記ヒンジ支柱から延びているヒンジ支柱延長体と、
ヒンジ支柱延長体孔を含んでいる脛骨コンポーネントと、
前記大腿骨コンポーネントと前記脛骨コンポーネントとの間に配置される半月板コンポーネントと、を備える人工膝関節であって、
前記ヒンジ支柱が該ヒンジ支柱の長手方向軸線を横切る方向に延びる回転軸線を中心として前記大腿骨コンポーネントに対して回転可能になっており、
前記人工膝関節が機能可能となるように組み立てられたときに、前記ヒンジ支柱延長体が前記脛骨コンポーネントの前記ヒンジ支柱延長体孔内に配置され、前記ヒンジ支柱が、前記脛骨コンポーネントにより、前記ヒンジ支柱延長体の長手方向軸線と垂直な方向への変位に対して完全に拘束を受け、前記大腿骨コンポーネントが前記ヒンジ支柱延長体の前記長手方向軸線を中心として回転可能になっており、
前記大腿骨コンポーネントが顆状支持面を含み、前記半月板コンポーネントが前記大腿骨コンポーネントの前記顆状支持面と接触する協働支持面を含むようになっており、
前記半月板コンポーネントがヒンジ支柱孔を含み、前記人工膝関節が機能可能となるように組み立てられたときに、前記ヒンジ支柱が該ヒンジ支柱孔内に配置され、前記半月板コンポーネントがヒンジ支柱の長手方向軸線を中心として回転可能になる人工膝関節。
【請求項１３】
第１の端部及び第２の端部を有した細長いヒンジ支柱延長体孔を含んだヒンジ支柱が回転可能に接続されている大腿骨コンポーネントと、
前記ヒンジ支柱の前記ヒンジ支柱延長体孔の前記第１の端部を通って配置され、前記ヒンジ支柱の前記ヒンジ支柱延長体孔の前記第２の端部を通って前記ヒンジ支柱から延びているヒンジ支柱延長体と、
ヒンジ支柱延長体孔を含んでいる脛骨コンポーネントと、
前記大腿骨コンポーネントと前記脛骨コンポーネントとの間に配置される半月板コンポーネントと、
前記大腿骨コンポーネントに接続されている支持ボックスと、
を備える人工膝関節であって、
前記ヒンジ支柱が該ヒンジ支柱の長手方向軸線を横切る方向に延びる回転軸線を中心として前記大腿骨コンポーネントに対して回転可能になっており、
前記人工膝関節が機能可能となるように組み立てられたときに、前記ヒンジ支柱延長体が前記脛骨コンポーネントの前記ヒンジ支柱延長体孔内に配置され、前記ヒンジ支柱が、前記脛骨コンポーネントにより、前記ヒンジ支柱延長体の長手方向軸線と垂直な方向への変位に対して完全に拘束を受け、前記大腿骨コンポーネントが前記ヒンジ支柱延長体の前記長手方向軸線を中心として回転可能になっており、
前記大腿骨コンポーネントが顆状支持面を含み、前記半月板コンポーネントが前記大腿骨コンポーネントの前記顆状支持面と接触する協働支持面を含むようになっており、
該支持ボックスが前記ヒンジ支柱と前記大腿骨コンポーネントとの間に配置されて、前記ヒンジ支柱が人工膝関節の屈曲及び伸張の際には前記大腿骨コンポーネントと接触しないようになっており、前記支持ボックスが過伸展止めを含むと共に、前記ヒンジ支柱が過伸展止め表面を含み、前記過伸展止めが前記過伸展止め表面に接触して、予め定められた過伸展点を越える前記人工膝関節のさらなる過伸展を防止するようになっている人工膝関節。
【請求項１４】
ヒンジ支柱が回転可能に接続されている大腿骨コンポーネントと、
前記ヒンジ支柱から延びているヒンジ支柱延長体と、
ヒンジ支柱延長体孔を含んでいる脛骨コンポーネントと、
前記大腿骨コンポーネントと前記脛骨コンポーネントとの間に配置される半月板コンポーネントと、を備える人工膝関節であって、
前記ヒンジ支柱が該ヒンジ支柱の長手方向軸線を横切る方向に延びる回転軸線を中心として前記大腿骨コンポーネントに対して回転可能になっており、
前記人工膝関節が機能可能となるように組み立てられたときに、前記ヒンジ支柱延長体が前記脛骨コンポーネントの前記ヒンジ支柱延長体孔内に配置され、前記ヒンジ支柱が、前記脛骨コンポーネントにより、前記ヒンジ支柱延長体の長手方向軸線と垂直な方向への変位に対して完全に拘束を受け、前記大腿骨コンポーネントが前記ヒンジ支柱延長体の前記長手方向軸線を中心として回転可能になっており、
前記大腿骨コンポーネントが顆状支持面を含み、前記半月板コンポーネントが前記大腿骨コンポーネントの前記顆状支持面と接触する協働支持面を含むようになっており、
前記ヒンジ支柱が内部にヒンジ支柱延長体を配置するのに適した寸法になっている細長いヒンジ支柱延長体孔を含んでおり、前記ヒンジ支柱延長体が前記ヒンジ支柱の前記ヒンジ支柱延長体孔内に機能可能となるように配置されたときに、前記ヒンジ支柱延長体が、前記ヒンジ支柱の前記ヒンジ支柱延長体孔の第１の端部を通り抜け、前記ヒンジ支柱の前記ヒンジ支柱延長体孔の第２の端部から突出するようになっており、前記ヒンジ支柱の前記ヒンジ支柱延長体孔の前記第１の端部及び前記第２の端部が前記ヒンジ支柱の前記細長いヒンジ支柱延長体孔の両端部からなる人工膝関節。
【請求項１５】
第１の端部及び第２の端部を有した細長いヒンジ支柱延長体孔を含んだヒンジ支柱が回転可能に接続されている大腿骨コンポーネントと、
前記ヒンジ支柱の前記ヒンジ支柱延長体孔の前記第１の端部を通って配置され、前記ヒンジ支柱の前記ヒンジ支柱延長体孔の前記第２の端部を通って前記ヒンジ支柱から延びているヒンジ支柱延長体と、
第２のヒンジ支柱延長体孔を含み、前記人工膝関節が機能可能となるように組み立てられたときに、前記ヒンジ支柱延長体が前記第２のヒンジ支柱延長体孔内に配置されるようになっている脛骨コンポーネントと、を備える人工膝関節であって、
前記ヒンジ支柱が該ヒンジ支柱の長手方向軸線を横切る方向に延びる回転軸線を中心として前記大腿骨コンポーネントに対して回転可能になっており、
前記人工膝関節が前記大腿骨コンポーネントに接続されている支持ボックスをさらに備え、前記支持ボックスが前記ヒンジ支柱と前記大腿骨コンポーネントとの間に配置されて、前記ヒンジ支柱が人工膝関節の屈曲及び伸張の際には前記大腿骨コンポーネントと接触しないようになっており、前記支持ボックスが過伸展止めを含むと共に、前記ヒンジ支柱が過伸展止め表面を含み、前記過伸展止めが前記過伸展止め表面に接触して、予め定められた過伸展点を越えた前記人工膝関節のさらなる過伸展を防止するようにした人工膝関節。
【請求項１６】
ヒンジピンを介してヒンジ支柱が回転可能に接続されている大腿骨コンポーネントと、
ヒンジピン栓と、
前記ヒンジ支柱から延びているヒンジ支柱延長体と、
ヒンジ支柱延長体孔を含み、前記人工膝関節が機能可能となるように組み立てられたときに前記ヒンジ支柱延長体が前記ヒンジ支柱延長体孔内に配置されるようになっている脛骨コンポーネントと、
前記大腿骨コンポーネントと前記脛骨コンポーネントとの間に配置された半月板コンポーネントと、
を備える人工膝関節であって、
前記ヒンジ支柱が該ヒンジ支柱の長手方向軸線を横切る方向に延びる前記ヒンジピンの長手方向軸線を中心として回転可能であり、前記ヒンジピンが第１の端部に六角形状の凹部を含み、該第１の端部が前記大腿骨コンポーネントと同一平面となり、前記ヒンジピン栓が前記六角形状の凹部内に配置され、前記ヒンジピンの前記第１の端部と同一平面になっており、
前記大腿骨コンポーネントが顆状支持面を含み、前記半月板コンポーネントが、前記大腿骨コンポーネントの前記顆状支持面と対面している協働支持面を含み、前記半月板コンポーネントがヒンジ支柱孔を含み、前記人工膝関節が機能可能となるように組み立てられたときに、前記ヒンジ支柱が該ヒンジ支柱孔内に配置されるようになっている人工膝関節。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人工膝関節に関し、より詳細には、モジュール式のヒンジ支柱と回転支持部とを有した拘束式人工膝関節に関する。
【０００２】
【従来の技術】
膝関節は、一般に、大腿骨の遠位部分に位置する一対の関節顆（大腿顆）によって形成されており、その関節顆の下側表面は、脛骨の対応した形状の近位表面平坦部上に荷重をかける。大腿骨及び脛骨は、後十字靱帯、外側側副靱帯、内側側副靱帯及び前十字靱帯のような靱帯によって結合されている。これら靱帯は、大腿骨及び脛骨によって形成されている関節（すなわち、膝関節）に安定性を与えている。
【０００３】
広い意味では、人工膝関節は、拘束を受けているとも考えられれば、拘束を受けていないとも考えられる。この検討の目的上、拘束を受けている拘束式人工膝関節は、ヒンジ機構によって互いに機械的に結合又は拘束されている大腿骨補綴コンポーネント及び脛骨補綴コンポーネント（すなわち、人工膝関節の大腿骨側及び脛骨側の補綴装置構成要素）を含むものとする。非拘束式人工膝関節は、機械的に結合されていない大腿骨コンポーネント及び脛骨コンポーネントを含む。非拘束式人工膝関節は、関節に安定性を与えるために、患者の既存の靱帯を利用する。このこととの兼ね合いで、拘束式人工膝関節は、患者が靱帯の欠損を受けてしまった場合及び／又は既存の靱帯が膝関節に十分な支持及び安定性を与えていない場合に対して特に適用性を有している。
【０００４】
人工膝関節の脛骨コンポーネントは一体的な構造として形成されることができ、この場合には、脛骨トレイが人工膝関節の半月板コンポーネントを形成する。様々な他の人工膝関節には、脛骨コンポーネントから分離しているモジュール式半月板コンポーネントを使用しているものもある。モジュール式半月板コンポーネントを利用している装置には、半月板コンポーネント（すなわち、脛骨側支持面）が脛骨コンポーネントの脛骨トレイ部分に固定されており、脛骨トレイ部分に対して移動することができないものが含まれる。脛骨トレイに対して移動することができるモジュール式半月板コンポーネントを使用している装置もある。半月板コンポーネントと脛骨コンポーネントとの間で相対的な回転運動が行われる装置は、通常、回転支持膝関節と呼称される。したがって、回転支持膝関節は、支持部（すなわち、半月板コンポーネント）と脛骨トレイの間の運動、並びに、大腿骨コンポーネントと脛骨支持面との間の運動を許容する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の拘束式膝関節は、始めに、ヒンジ支柱延長体（そこから突出している端部を備えている）が脛骨コンポーネント内に配置され、その後、（大腿骨コンポーネントに回転可能に取り付けられている）ヒンジ支柱をヒンジ支柱延長体の突出端部の頂部の上に配置した後、ヒンジ支柱延長体をヒンジ支柱に接続することによって、例えばヒンジ支柱延長体をヒンジ支柱に螺入（ネジ式に挿入）することによって、大腿骨コンポーネントに接続されるようになっている構造を含んでいる。こうして接続を行った後、半月板コンポーネントが大腿骨コンポーネントと脛骨コンポーネントとの間の位置に滑り入れられる。これら従来技術の人工膝関節で使用される半月板コンポーネントは脛骨コンポーネントに固定されていた。
【０００６】
本発明は、回転支持部を備えた拘束式人工膝関節を対象にしている。本発明の人工膝関節は、その移植を容易にするような構造になっている。本発明は、さらに、複数の適合したモジュール式のヒンジ支柱及び半月板コンポーネントの対を有した人工膝関節移植セットを対象にしている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、中空になっているカニューレ状のヒンジ支柱を有した改良された拘束式人工膝関節を提供し、相対的に侵襲が少ない手法で人工膝関節の移植を行うことを容易にする。本発明の人工膝関節セットは、別個にパッケージ化された大腿骨コンポーネントと、別個にパッケージ化された脛骨コンポーネントと、ヒンジ支柱延長体及び半月板コンポーネントを含んだ第３のパッケージとを含んでいる。このように人工膝関節の個々のコンポーネントをパッケージ化することにより、適切なヒンジ支柱延長体が容易に得られることを保証する。支持ボックスがヒンジ支柱と大腿骨コンポーネントとの間に差し挟まれる。支持ボックスは、人工膝関節の過伸展を防止するようにヒンジ支柱と協働する過伸展止めを含んでいる。本発明の拘束式人工膝関節の離脱を防止するために、様々な構造が利用される。
【０００８】
本発明により構成された人工膝関節は、一対の顆状表面を有した大腿骨コンポーネントと、該顆状表面の間で大腿骨コンポーネントに回転可能に接続されているヒンジ支柱とを含んでいる。ヒンジ支柱はカニューレ状に中空になっており、内部にヒンジ支柱延長体を挿入できるようになっている。ヒンジ支柱及びヒンジ支柱延長体は、ヒンジ支柱延長体をヒンジ支柱にロックするために協働するロック用テーパ部を含んでいる。さらに、ヒンジ支柱は雌ネジ部を含んでおり、そこに止めネジを螺入して、さらにヒンジ支柱延長体を所定の位置に保持できるようになっている。脛骨コンポーネントはヒンジ支柱延長体孔を含んでおり、このヒンジ支柱延長体孔にヒンジ支柱が収容される。半月板コンポーネントも、同様に、ヒンジ支柱及びヒンジ支柱延長体を収容する孔を含んでいる。本発明の半月板コンポーネントは、人工膝関節の屈曲及び伸展の際に、ヒンジ支柱を中心として自由に回転できる。
【０００９】
カニューレ状のヒンジ支柱を有し、身体前方でヒンジ支柱延長体をヒンジ支柱の中に配置でき、有利には留められ得ることによって、比較的侵襲の少ない人工膝関節置換術が可能となる。
【００１０】
本発明は、有利には、大腿骨コンポーネントの顆状表面と直に接触している回転支持部を有した拘束式人工膝関節を提供する。
本発明の他の利点は、補綴装置コンポーネントをパッケージ化すること、具体的には、半月板コンポーネントと共に適切なヒンジ支柱延長体をパッケージとしてまとめることである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
添付図面に関してなされる本発明の実施形態の以下の説明を参照することにより、本発明の上記又は他の特徴及び目的、並びに、これらを達成する手法がより明らかとなり、本発明がより十分に理解されるであろう。
【００１２】
複数の図面を通して、対応する符号は対応する部分を指している。図面は本発明の実施形態を示しているが、図面は必ずしも正しい縮尺になっておらず、本発明をより十分に例示、説明するために所定の特徴部が誇張されている場合がある。本願で示されている具体例は、本発明の実施形態を複数の形態で示しているだけであり、このような具体例は如何なるようにであれ本発明の範囲を制限するものとして解釈されるべきではない。
【００１３】
ここで、図面、特に図２を参照すると、本発明による人工膝関節２０が示されている。人工膝関節２０は、通常、大腿骨側構成要素である大腿骨コンポーネント２２と、脛骨側構成要素である脛骨コンポーネント２４と、半月板コンポーネント２６とを備えている。ヒンジ支柱４０は、大腿骨コンポーネント２２に回転可能に接続されており、細長いヒンジ支柱延長体孔１１２（図３〜図６、図１３及び図１４を参照）を含んでいる。細長いヒンジ支柱延長体孔１１２は、その内部にヒンジ支柱延長体４２を配置できるようになっている。ヒンジ支柱延長体４２は、その後、半月板コンポーネント２６のヒンジ支柱孔１１４及び脛骨コンポーネント２４のヒンジ支柱延長体孔１１０（図３〜図６、図１３及び図１４を参照）を通り抜ける。ヒンジ支柱４０の細長いヒンジ支柱延長体孔１１２は、本発明の人工膝関節２０の外科移植の際に、ヒンジ支柱延長体４２の身体前方での配置を可能とさせることが有利である。
【００１４】
図２に示されているように、ヒンジ支柱延長体４２は、ロック用テーパ部４６と円筒状延長部４８とを含んでいる。ヒンジ支柱延長体孔１１２は、ロック用テーパ部４６と協働してヒンジ支柱延長体４２をヒンジ支柱４０にロックするために、係合相手となるロック用テーパ部を含んでいる。ヒンジ支柱延長体孔１１２、ヒンジ支柱孔１１４及びヒンジ支柱延長体孔１１０の中を通過させてヒンジ支柱延長体４２を配置した後、ヒンジ支柱４０の細長いヒンジ支柱延長体孔１１２内のヒンジ栓用ネジ部５４にヒンジ栓３８を螺入することができる（図４を参照）。ヒンジ栓３８は、ヒンジ支柱延長体４２の端部に接触し、それにより、ロック用テーパ部４６のロックを容易にする。１つの例示の実施態様では、ロック用テーパ部４６は、２段階のロック用テーパ部を含む。人工膝関節２０が図１に示されているように組み立てられると、顆状支持面２８、３０は半月板コンポーネント２６の支持面８６、８８（図２を参照）と接触する。
【００１５】
ヒンジ支柱延長体４２は、典型的には、例えばコバルトクロム合金のような不活性金属から一体構造として形成される。しかしながら、ヒンジ支柱延長体４２は、チタンのような他の生体適合性金属又は合金から構成されることも可能である。本願明細書中においては、コバルトクロム合金から形成されている様々なコンポーネントについて言及する。このようなコンポーネントも、周知のようにチタンのような他の生体適合性金属又は合金から構成されることができる。図４に示されているように、ヒンジ栓レンチ１０２が、ヒンジ栓３８をヒンジ支柱４０のヒンジ栓用ネジ部５４に螺入するために使用されている。図９に示されているように、ヒンジ栓３８は、ヒンジ栓３８とヒンジ支柱４０内のヒンジ栓用ネジ部５４との間でロック接続をなすために、ロック材１００を具備している。１つの例示の実施態様では、ヒンジ栓３８はコバルトクロム合金から形成されている。ロック材１００は、例えば超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）のような任意の適した生体適合性ポリマからなる。
【００１６】
例えば図２に示されているように、大腿骨コンポーネント２２は、顆状支持面２８、３０を備え、その間に支持ボックス壁７６が配置されている。大腿骨コンポーネント２２は外部側壁８２をさらに備えており、図２においては、外部側壁８２の一方のみを見ることができる。顆状支持面２８、３０は、当該業界で周知となっているように、滑らかで、かなり研磨された、概略回転楕円面状の形状になっており、外部側壁８２から外方へ延びている。大腿骨コンポーネント２２は、当該技術分野で公知となっているように、大腿骨１１６（図３〜図５、図１３及び図１４）に挿入するために、モジュール式の大腿骨ステム３２をさらに備えている。大腿骨コンポーネント２２は内部側壁８０をさらに備えており、図２においては、内部側壁８０の１つのみが図示されている。内部側壁８０は、支持ボックス壁７６と概略垂直であり、支持ボックス壁７６から外方へ延びている。大腿骨コンポーネント２２は、典型的には、一体的構造として、例えばコバルトクロム合金のような不活性金属から形成されている。
【００１７】
支持ボックス７０は、図１に示されているように、大腿骨コンポーネント２２の顆状支持面２８、３０の間に配置されるように構成されている。支持ボックス７０はさらに図１０〜図１２に示されており、取付突起７２と、ヒンジピン孔６２と、過伸展止め又は過伸展抑制装置６８と、回転防止表面７８とを備えている。図２に示されているように、大腿骨コンポーネント２２は、取付突起７２を受容する寸法の取付突起孔７４を含んでいる。図１は、大腿骨コンポーネント２２に機能可能となるように配置されている支持ボックス７０を示しており、回転防止表面７８が大腿骨コンポーネント２２の支持ボックス壁７６と直に接触していると共に、取付突起７２が取付突起孔７４内に受容された状態になっている。回転防止表面７８が支持ボックス壁７６と接触する配置関係は、取付突起７２の長手方向軸線周りに支持ボックス７０が回転することを防止する。支持ボックス７０が大腿骨コンポーネント２２に配置されているとき、支持ボックス７０のヒンジピン孔６２は大腿骨コンポーネント２２のヒンジピン孔５８及び螺刻された（すなわち、ネジ部を形成された）ヒンジピン孔５６と整列する。支持ボックス７０は、例えば超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）のような任意の適したプラスチックから形成することができる。
【００１８】
ヒンジ支柱４０は、ヒンジピン３４により、大腿骨コンポーネント２２に回転可能に接続されている。ヒンジ支柱４０は、支持ボックス７０の対向する壁の間に配置され、ヒンジピン孔５２がヒンジピン孔５６、５８、６２と整列するように位置決めされる。したがって、支持ボックス７０の対向する壁は、ヒンジ支柱４０と大腿骨コンポーネント２２の内部側壁８０との間の支持面又は軸受面として機能する。支持ボックス７０の対向する壁の間にヒンジ支柱４０を配置する前に、ヒンジピンスリーブ３６がヒンジ支柱４０のヒンジピン孔５２内に機能可能となるように配置される。ヒンジ支柱４０はコバルトクロム合金から形成される一方、ヒンジピンスリーブ３６は例えば超高分子ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）のような適したプラスチックから形成される。ヒンジピンスリーブ３６は、ヒンジ支柱４０のヒンジピン孔５２とヒンジピン３４との間の支持部又は軸受部として機能する。したがって、ヒンジピンスリーブ３６は、ヒンジピン３４を収容するような寸法になっているヒンジピン孔５０を含んでいる。支持ボックス７０の対向する壁の間にヒンジピン４０を配置した後、ヒンジピン３４はヒンジピン孔５６、６２、５０及び５８の中を通して配置される。その後、ヒンジピン６０は、ヒンジピン３４の頭部が外部側壁８２と同一平面になるまで、螺刻されたヒンジピン孔５６のネジ部とネジ込み式に係合される。
【００１９】
図１に示されているように、上述したようにヒンジピン３４の挿入が行われた後、ヒンジピン栓１２０がヒンジピン３４の六角形状の凹部内に配置される。ヒンジピン栓１２０は、ヒンジピン３４の六角形状の凹部内に配置されたとき、ヒンジピン３４の頭部と同一平面になる。使用の際、ヒンジピン栓１２０は、異物がヒンジピン３４の六角形状凹部に進入することを概ね防止する。例えば、ヒンジピン栓１２０は、ヒンジピン３４の六角形状凹部内に骨が成長して入り込むことを概ね妨げると共に、六角形状凹部内に骨セメントが配置されることも防止する。上述したヒンジ支柱４０の大腿骨コンポーネント２２への接続は、大腿骨コンポーネント２２の移植前に行われる。大腿骨コンポーネント２２は、支持ボックス７０、ヒンジ支柱４０、ヒンジピンスリーブ３６、ヒンジピン３４及びヒンジピン栓１２０が上述したようにして予め組み立てられた状態でパッケージとして包装され、販売されている。この組み立ては製造環境で行われることが好ましい。
【００２０】
ヒンジ支柱４０を大腿骨コンポーネント２２に予め組み付けておくことにより、従来技術の拘束式人工膝関節で要求されていた幾つかの細かい組み立て段階（その多くは移植の際に行われていた）を排除する。さらに、上述したようなヒンジ支柱４０と大腿骨コンポーネント２２との組立体は、人工膝関節２０の様々な部分の置換を容易にする。具体的には、ヒンジピン３４を大腿骨コンポーネント２２にネジにより接続することにより、例えば支持ボックス７０、ヒンジピンスリーブ３６及びヒンジ支柱４０を含む人工膝関節２０の様々なコンポーネントの除去及び置換が可能となる。
【００２１】
使用の際、大腿骨の骨幹が、大腿骨コンポーネント２２の外部側壁８２に接触し、顆状支持面２８、３０の下側まで延びる可能性がある。ヒンジピン３４を除去するには、大腿骨の骨幹の比較的小さな部分を除去してヒンジピン３４へのアクセスを与えるために、冠のこが使用される。大腿骨コンポーネント２２は、移植のために、大腿骨の骨幹の大規模な除去を要せず、さらに、例えばヒンジ支柱４０、支持ボックス７０又はヒンジピンスリーブ３６の置換を行うために、大腿骨コンポーネント２２の除去も要しないことは利点である。ヒンジピン３４に（例えば、上述したように冠のこを使用して）アクセスするときには、ヒンジピン３４の六角形状凹部へのアクセスを与えるために、ヒンジピン栓１２０が例えば外科用メス及び鉗子を用いて除去され、六角レンチを六角形状凹部に挿入して大腿骨コンポーネント２２からヒンジピン３４をねじって外せるようにする。
【００２２】
人工膝関節２０は一対の過伸展止め機構を備えている。第１の過伸展止め機構は、顆状支持面２８、３０において残余の顆状支持面と比較して曲率半径が増加した部分から構成されている。過伸展が３度になったときに、曲率半径が増加しているこの部分が半月板コンポーネント２６と接触し、さらに過伸展することを阻止するように機能する。過伸展が引き続いて行われれば、曲率半径が増加した領域が大腿骨コンポーネント２２を半月板コンポーネント２６から持ち上げて離れさせる。第２の過伸展止め機構は、過伸展が４度になったときに、人工膝関節２０のさらなる過伸展を妨げるように機能する。第２の過伸展止め機構は、ヒンジ支柱４０の過伸展止め表面６６と、支持ボックス７０の過伸展止め６８とから構成されている。過伸展止め表面６６は、例えば図２及び図３に示されているように、カニューレ状に中空になったヒンジ支柱４０の凹面状の後壁から構成されている。支持ボックス７０の過伸展止め６８は、回転防止表面７８とは反対側の支持ボックス７０の後壁から延びている突出部から構成されている。過伸展止め６８は、例えば図１２に示されているように、凸面状の外側表面を含んでいる。ヒンジ支柱４０の過伸展止め表面６６は支持ボックス７０の過伸展止め６８と協働して、人工膝関節２０に対して過伸展止めを提供する。凹面状の過伸展止め表面６６は、過伸展が４度になったときに、支持ボックス７０の過伸展止め６８の凸面状外側表面と直に接触した状態となり、人工膝関節２０のさらなる過伸展を防止する。
【００２３】
図１〜図５、図８、図１３及び図１４には、脛骨コンポーネント２４が図示されている。例えば図２に示されているように、脛骨コンポーネント２４は、脛骨ステム９２に接続されている脛骨トレイ９８を含んでいる。安定化リブ９４は、脛骨ステム９２に対して脛骨トレイ９８を安定化させ、脛骨１１８（例えば図１３を参照）における脛骨コンポーネント２４の回転を妨げる。１つの例示の実施態様では、脛骨コンポーネント２４はコバルトクロム合金から形成されている。脛骨コンポーネント２４は、ヒンジ支柱延長体孔１１０内に配置されている脛骨ブッシング６４をさらに含んでいる。脛骨ブッシング６４は、例えば超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）のようなプラスチックから形成されており、ヒンジ支柱延長体４２と脛骨コンポーネント２４のヒンジ支柱延長体孔１１０との間の支持部又は軸受面を提供する。上述したように、半月板コンポーネント２６は回転支持部を備え、したがって、ヒンジ支柱延長体４２は脛骨コンポーネント２４に対して回転する。脛骨ブッシング６４はヒンジ支柱延長体４２のこの回転を容易にさせる。
【００２４】
脛骨コンポーネント２４は回転突起９６をさらに含んでいる。例えば図３に示されているように、回転突起９６は、脛骨コンポーネント２４の脛骨トレイ９８から上方に突出しており、さらに脛骨トレイ９８と概略平行な面内に延びている。回転突起９６は半月板コンポーネント２６の切り抜き部９０と協働して、以下でさらに説明されているように、ヒンジ支柱延長体４２周りの半月板コンポーネント２６の回転を案内する。
【００２５】
半月板コンポーネント２６の１つの実施形態が図１〜図７、図１３及び図１４に図示されている。半月板コンポーネント２６は、例えば超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）のような適したプラスチックから形成されており、大腿骨コンポーネント２２と脛骨コンポーネント２４との間の回転支持面を提供する。半月板コンポーネント２６は、人工膝関節２０の運動の際に大腿骨コンポーネント２２の顆状支持面２８、３０と接触する支持面８６、８８を含んでいる。上述したように、半月板コンポーネント２６は、ヒンジ支柱４０、したがってこれを通るヒンジ支柱延長体４２が通過できるようになっているヒンジ支柱孔１１４をさらに含んでいる。半月板コンポーネント２６は、回転支持部を形成するために、ヒンジ支柱延長体４２の長手方向軸線周りに回転するように機能可能である。
【００２６】
本発明によれば、様々な高さを有した半月板コンポーネントを構成することが可能である。本発明の１つの有利な態様では、半月板コンポーネント２６は、販売及び使用のために、ヒンジ支柱延長体４２と共にパッケージ化して包装され、コンポーネントの選択を容易にしており、１つの実施形態では、ヒンジ支柱延長体４２が脛骨コンポーネント２４内に適正に延びることを保証している。ヒンジ支柱延長体４２が脛骨コンポーネント２４内に延びていることは、移植後に人工膝関節２０が分離することを防止するように機能する。当該技術分野で公知となっているように、状況によっては、人工膝関節の大腿骨コンポーネントは脛骨コンポーネントに対して移動し、ヒンジ支柱延長体の長手方向軸線と平行な方向に脛骨コンポーネントから離れる可能性がある。このことを念頭において、ヒンジ支柱延長体４２は、すぐ上で説明されたように、大腿骨コンポーネント２２が移動する状況でさえも、脛骨コンポーネント２４内に保持されるに十分な長さとされている。１つの例示の実施形態では、ヒンジ支柱延長体４２は脛骨コンポーネント２４のヒンジ支柱延長体孔１１０内に４センチメートルほど延びている。
【００２７】
半月板コンポーネント２６は脛骨コンポーネント２４の回転突起９６と協働する切り抜き部９０を含んでおり、この切り抜き部９０は、半月板コンポーネント２６の回転を案内すると共に、脛骨コンポーネント２４の脛骨トレイ９８から半月板コンポーネント２６が持ち上がることを阻止している。例えば図３に示されているように、切り抜き部９０は、回転突起９６の中で脛骨トレイ９８を含んでいる平面と概略平行な平面内に延びている部分（すなわち、リップ）を収容し、半月板コンポーネント２６の一部（すなわち、リップ）は、回転突起９６と脛骨トレイ９８との間で脛骨トレイ９８を含む平面と平行な方向に位置するようになる。この構成は、半月板コンポーネント２６が脛骨トレイ９８からヒンジ支柱延長体４２の長手方向軸線と平行な方向に離れて配置されることを防止するように機能する。さらに、回転突起９６は、切り抜き部９０の背部に対して作用して、半月板コンポーネント２６のヒンジ支柱延長体４２の長手方向軸線周りの回転を制限する。
【００２８】
図５に示されているように、ヒンジ支柱延長体４２が人工膝関節２０から除去されたとき、脛骨コンポーネント２４と大腿骨コンポーネント２２との間から半月板コンポーネント２６を滑り出させることができる。図示されているように、ヒンジ支柱孔１１４は、大腿骨コンポーネント２２と脛骨コンポーネント２４との間の位置から半月板コンポーネント２６を滑り出させることができるように、ヒンジ支柱４０の回転を許容するような寸法になっている。この構成は、ヒンジ支柱４０の除去を要求することなく、移植された半月板コンポーネント２６を置換することを可能とさせる。図５は、半月板コンポーネント２６の交換を可能とさせるために、ヒンジ支柱延長体４２を除去することを示している。図示されているように、ヒンジ栓レンチ１０２は、ヒンジ栓３８を除去するために、ヒンジ栓３８に係合する。ヒンジ栓３８が除去された後、スラップハンマー（ｓｌａｐｈａｍｍｅｒ）１０４がヒンジ支柱延長体４２の螺刻された孔４４とネジにより係合させられる。次に、スラップハンマー１０４を使用して、ヒンジ支柱延長体４２を除去できるように細長いヒンジ支柱延長体孔１１２のロック用テーパ部４６の係合を解除させることができる。
【００２９】
図１３及び図１４は、本発明の人工膝関節の代替実施形態を図示している。この代替実施形態は、ロック用テーパ部４６ａと円筒状延長部４８ａとフランジ１０６とを有したヒンジ支柱延長体４２ａを使用している。この実施形態では、ロック用テーパ部４６ａが細長いヒンジ支柱延長体孔１１２内に着座させられそこにロックされるように、ヒンジ支柱延長体４２ａの頂点に力を付与するために、ロック器具を使用することができる。ヒンジ支柱延長体４２ａの除去を容易にするために、フランジ１０６を使用することができる。図１３に示されているように、ヒンジ支柱延長体４２ａのための２次ロック装置として止めネジ１０８を使用することができる。図１３及び図１４に示されている人工膝関節は、他の全ての面においては、本発明による人工膝関節の第１の実施形態に関して上記で説明されたように構成されている。
【００３０】
図１５、図１６及び図１７は、本発明のヒンジ支柱延長体及び脛骨ブッシングの代替実施形態を図示している。この実施形態では、脛骨コンポーネント２４ａは、ヒンジ支柱延長体孔１１０内に形成された環状脛骨ブッシング拡張溝１２２を含んでいる。脛骨ブッシング６４ａは、環状脛骨ブッシング拡張溝１２２内に配置される保持フランジ１３０を含んでいる。図１５は、脛骨コンポーネント２４ａ内に配置される脛骨ブッシング６４ａ内にヒンジ支柱延長体の円筒状延長部４８ｂを挿入した状態を示している。円筒状延長部４８ｂが脛骨ブッシング６４ａ内へと前進すると、傾斜面１２６が脛骨ブッシング６４ａの環状ロック突起１２８と接触し、保持フランジ１３０の外方への移動を引き起こさせ、図１７に示されているように、円筒状延長部４８ｂが着座位置に進むことを可能とさせる。環状脛骨ブッシング拡張溝１２２は、脛骨ブッシング６４ａ内に円筒状延長部４８ｂを配置できるように、保持フランジ１３０の半径方向の拡張を可能とさせる寸法になっている。完全に着座した位置（図１７）では、環状ロック突起１２８を環状ロック溝１２４に係合させることによって、円筒状延長部４８ｂが所定位置にロックされる。さらに、保持フランジ１３０は、環状脛骨拡張溝１２２と協働して、脛骨ブッシング６４ａの軸線方向の移動を妨げ、その結果、円筒状延長部４８ｂの軸線方向の移動を妨げる。この実施形態では、大腿骨コンポーネントは、半月板コンポーネントと接触する位置関係で保持され、大腿骨コンポーネントが持ち上げられて離れることは概略妨げられる。１つの例示の実施態様では、脛骨ブッシング６４ａは超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）から形成されている。
【００３１】
図１８及び図１９は、本発明の人工膝関節の他の代替実施形態を図示している。この実施形態では、ヒンジ支柱４０ｂの位置を半月板コンポーネント２６ａのヒンジ支柱孔１１４内に保持するために、ロック用クリップ１３４が使用されている。ヒンジ支柱４０ｂは、上述したように、ヒンジピン３４を使用して、大腿骨コンポーネント２２に回転可能に取り付けられている。この実施形態では、ヒンジ支柱４０ｂはロック用クリップ溝１３２を含み、半月板コンポーネント２６ａはロック用クリップ孔１３６を含んでいる。ヒンジ支柱４０ｂをヒンジ支柱孔１１４内に配置するときに、ロック用クリップ１３４は、図１９に示されているように、ロック用クリップ１３４の各分岐が半月板コンポーネント２６ａのロック用クリップ孔１３６内に挿入された状態で、配置される。図１９に示されているように、ロック用クリップ１３４は、ロック用クリップ溝１３２と係合して、半月板コンポーネント２６ａのヒンジ支柱孔１１４内にヒンジ支柱４０ｂを保持する。この実施形態では、大腿骨コンポーネント２２の持ち上がりが、ヒンジ支柱４０ｂと半月板コンポーネント２６ａとの係合により妨げられる。本発明の人工膝関節のこの実施形態は、上述したように脛骨トレイから半月板コンポーネントが持ち上がることを阻止するために、脛骨コンポーネント上の回転突起と共に半月板コンポーネントの切り抜き部をさらに利用することができる。
【００３２】
図２０は本発明のヒンジ支柱のさらに別の代替実施形態を図示している。図２０に示されているヒンジ支柱４０ｃは、ヒンジ支柱４０ｃを強化するために、補強材１３８を含んでいる。
【００３３】
本発明は例示の構造を有しているものとして説明されたが、本発明は本開示の精神及び範囲内でさらに改変されることが可能である。したがって、本出願は、本発明の総合的な原理を使用した本発明の任意の変化形態、使用法又は適用形態を網羅することを意図したものである。さらに、本出願は、本発明が属する技術分野において公知になっている又は慣用されているような本開示からの逸脱範囲をも網羅することを意図している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による組み立て後の人工膝関節の斜視図である。
【図２】図１の人工膝関節の組立分解図である。
【図３】身体前方部にてヒンジ支柱延長体をヒンジ支柱に配置することを含む本発明の人工膝関節の組み立てを示している、切り取って内部を見せた組立分解図である。
【図４】ヒンジ支柱延長体のロックを容易にするために、ヒンジ栓（例えば、止めネジ）をヒンジ支柱に留めることを示している切取内部図である。
【図５】ヒンジ支柱延長体の除去を示している、切り取って内部を見せた組立分解図である。
【図６】本発明の半月板コンポーネントの底面図である。
【図７】本発明の半月板コンポーネントの正面図である。
【図８】本発明による脛骨コンポーネントの平面図である。
【図９】本発明によるヒンジ栓の断面図である。
【図１０】本発明による支持ボックスの側面図である。
【図１１】本発明による支持ボックスの正面図である。
【図１２】本発明による支持ボックスの平面図である。
【図１３】本発明の人工膝関節の代替実施形態の切り取って内部を見せた組立分解図である。
【図１４】図１３に示されている実施形態による組み立て後の人工膝関節の切取内部図である。
【図１５】本発明のヒンジ支柱延長体及び脛骨ブッシングの代替実施形態の部分切取内部図である。
【図１６】図１５の実施形態の部分切取内部図であり、ヒンジ支柱延長体を脛骨ブッシングに挿入した状態を示している。
【図１７】図１５の実施形態の部分切取内部図であり、脛骨ブッシングに完全に挿入されたヒンジ支柱延長体を示している。
【図１８】本発明の人工膝関節の代替実施形態の組立分解図である。
【図１９】本発明の代替実施形態による半月板コンポーネントの断面図である。
【図２０】本発明の代替実施形態によるヒンジ支柱の立面図である。
【符号の説明】
２０…人工膝関節
２２…大腿骨コンポーネント
２４…脛骨コンポーネント
２６…半月板コンポーネント
２８…顆状支持面
３０…顆状支持面
３８…ヒンジピン栓
４０…ヒンジ支柱
４２…ヒンジ支柱延長体
６６…過伸展止め表面
６８…過伸展止め
７０…支持ボックス
８６…支持面
８８…支持面
１１０…ヒンジ支柱延長体孔
１１２…ヒンジ支柱延長体孔
１３２…ロック用クリップ溝
１３４…ロック用クリップ
１３６…ロック用クリップ孔
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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