(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
距骨内に、または距骨に接触するように移植するための距骨インプラント（１）と、脛骨の基部内に、または脛骨の基部に接触するように移植するための脛骨インプラント（３）を含む頂部エレメント（２）とを有し、
前記頂部エレメント（２）および距骨インプラント（１）は、足首の動きを許容するために、両者の接触境界面（４）上で摩擦し合って相互に対して動くように設けられる足首の人工関節であって、
前記接触境界面（４）は、略円錐台の表面部の一部としての摩擦面であり、
前記略円錐台の表面部（７）は、当該略円錐台の表面部の大きい方の半径を有する部分が足首の外側の方に実質的に位置されるように、向きが定められていることを特徴とする足首の人工関節。
【請求項２】
前記略円錐台の表面部（７）を組み入れた仮想円錐の頂角の角度αは、１０°〜３５°の範囲にあり、前記略円錐台の底面の外半径Ｒは、１５ｍｍ〜３０ｍｍの範囲にあり、前記略円錐台の軸心方向の幾何学的な高さｈは、２０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の足首の人工関節。
【請求項３】
前記頂部エレメント（２）は、脛骨インプラント（３）および距骨インプラント（１）の間に配置される中間体インプラント（５）をさらに含み、
前記中間体インプラント（５）は、当該中間体インプラントの反対側に位置する２つの面の各々を介して脛骨インプラント（３）および距骨インプラント（１）のそれぞれと相互に摩擦し合って自由な接触状態にあることを特徴とする請求項１または２に記載の足首の人工関節。
【請求項４】
前記中間体インプラント（５）は、平坦な上面を介して、脛骨インプラント（３）とすべり接触し、略円錐台の表面（７）に対し形状が相補的な底面を介して、略円錐台の表面（７）とすべり接触することを特徴とする請求項３に記載の足首の人工関節。
【請求項５】
前記略円錐台の表面部（７）は、距骨インプラント（１）の外接触面を形成して、凸形状を呈していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の足首の人工関節。
【請求項６】
前記略円錐台の表面部（７）は、その表面上に、中間体インプラント（５）の動きをガイドするためのガイド手段（１０）を含み、
前記ガイド手段（１０）は、前記略円錐台の表面部（７）の軸心方向に略垂直な方向に伸延していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の足首の人工関節。
【請求項７】
前記ガイド手段（１２）は、２つのリブ（１１）により形成され、
前記リブ（１１）は、略円錐台の表面部（７）から伸延していることを特徴とする請求項６に記載の足首の人工関節。
【請求項８】
前記距骨インプラント（１）に、足関節を保護するための前距骨シールド（１５）が設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の足首の人工関節。
【請求項９】
前記前距骨シールド（１５）は、距骨インプラント（１）の略半径方向への延長部分により形成され、距骨インプラント（１）の前エッジから伸延していることを特徴とする請求項８に記載の足首の人工関節。
【請求項１０】
前記前距骨シールド（１５）は、内側の横エッジの長さが外側の横エッジの長さより長くなるように、非対称に半径方向に伸延していることを特徴とする請求項８または９に記載の足首の人工関節。
【請求項１１】
前記脛骨インプラント（３）は、足関節を保護するための前脛骨シールド（２０）が設けられていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の足首の人工関節。
【請求項１２】
前記前脛骨シールド（２０）は、脛骨インプラント（３）の前エッジからの延長部分によって形成され、当該延長部分は、脛骨インプラント（３）が正規の位置にある状態で脛骨に沿って上方へ伸延していることを特徴とする請求項１１に記載の足首の人工関節。
【請求項１３】
前記前脛骨シールド（２０）には、脛骨インプラント（３）を固定するためのねじ（２６）を受けるための少なくとも１つの貫通孔（２８）が設けられ、
前記貫通孔（２８）は、脛骨インプラント（３）と脛骨との間に組み付け用の余裕を提供するために、ねじ（２６）の断面より大きいサイズの孔であることを特徴とする請求項１１または１２に記載の足首の人工関節。
【請求項１４】
前記貫通孔（２８）は、長孔形状を呈していることを特徴とする請求項１３に記載の足首の人工関節。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、足関節の解剖学的構造を復元するための人工関節エレメントを与えることによって足関節の整形外科手術を実行するための、足首の人工関節の技術に関する。
【０００２】
また、本発明は、距骨すなわち「足首の骨」内に、または当該骨に接触するように移植されるために設計された距骨インプラントと、脛骨の基部内に、または脛骨の基部に接触するように移植するための脛骨インプラントを含む頂部エレメントとを有し、前記頂部エレメントおよび距骨インプラントは、足首の動きを許容するために、両者の接触境界面上で摩擦し合って相互に対して動くように設けられている足首の人工関節に関する。
【０００３】
【従来の技術】
足首の関節部位に部分的あるいは全体的な損傷を受けた場合、その外傷性傷害の後に、少なくとも部分的に、足首の関節の解剖学的構造を復元するために、足首の人工関節を使用することは、すでに知られている。
【０００４】
したがって、２つのインプラント、すなわち、距骨内に、または距骨に接触するように移植するための距骨インプラントと、脛骨の基部内に、または脛骨の基部に接触するように移植するための脛骨インプラントとを有する足首の人工関節は、公知である。これら２つのインプラントであるエレメントは、患者の骨に移植される。それらは、２つのインプラントの間の摩擦面が略球形であるように形づくられた相互に合致する表面部を有している。
【０００５】
上述したタイプの２つのエレメントを有するヒンジ式の人工関節は、その方法で復元された足関節に対して、満足できる動きの自由を与える。それにもかかわらず、上記の人工関節は、２つのインプラントの間の摩擦面が自然な足関節の理想的な生理学的形状と非常に異なっているので、自然な足関節の動きの自由のいくらかのみを再現することが可能である。これは不自然なシステムなので、制限された動きに対して患者が適応力を持つように導かれ、また、かなりの割合で、人工関節を構成しているエレメントが分離されることになるもととなる。
【０００６】
このような理由で、３つのエレメント、すなわち、距骨インプラント、脛骨インプラント、および脛骨インプラントと距骨インプラントとの間に配置される中間体インプラントを有する足首の人工関節を設計することによって、足首の人工関節の動きの自由を改良しようとする提案がすでに行われている。
【０００７】
中間体インプラントは、他の２つのインプラントの間で、自由に移動でき、脛骨インプラントに支えられている。距骨インプラントおよび中間体インプラントの間の接触領域は、２つのエレメントのインプラントと同様に、形状が概ね円筒形状または球形状である摩擦面によって、一般に構成される。
【０００８】
したがって、３つのエレメントの足首の人工関節は、このように復元される足関節のための動きに、より大きな自由をもたらす。これにより、足関節の自然な生理学的形状により許容される態様に近い態様で、患者が動くことが可能になる。それにもかかわらず、３つのエレメントの足首の人工関節は、足関節の自然な生理学的形状を完全には再現していない。足関節の自然な動作は、足が水平に地面と出会うことを意味し、そして次第に足の内側の方へ導かれる回転を意味する足の回転が続く。したがって、足首の自然な動作は、現在既知の足首の人工関節によっては復元されない。
【０００９】
さらに、現在既知の足首の人工関節は、脛骨にインプラントを固定するために脛骨インプラントに固定されるロッキング手段（例えばスタッド）を有している。このインプラントが移植される間、患者はうつぶせになっているので、圧力は印加され得ない。したがって、地面に対して最初に圧力をかけるとき、脛骨インプラントは、脛骨インプラントおよび脛骨の間の相対変位を引き起こす脛骨に押圧される。この変位は、ロッキングスタッドおよびそれらを受けるためのハウジングにおける高くてコントロールされないレベルの機械的ストレスを引き起こし、変形、あるいは分離のおそれさえ引き起こし得る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、上記従来技術の足首の人工関節の欠点を示すことなく、自然な足関節の動きをできる限り正確に再現できる新規な足首の人工関節を提供することである。
【００１１】
本発明の別の目的は、３つのエレメントの人工関節によって自然な足関節を再現することに特に適した新規な足首の人工関節を提供することである。
【００１２】
本発明の別の目的は、人工関節を構成しているインプラントの種々の相対移動に関して良好なコントロールが得られることを可能にする新規な足首の人工関節を提供することである。
【００１３】
本発明の別の目的は、足首の動きを妨げるいかなる骨増殖体の生成をも防止あるいは制限することに適した新規な足首の人工関節を提供することである。
【００１４】
本発明の別の目的は、人工関節が移植された際の状態を改善し、インプラントが移植された後に当該インプラントのコントロールされない変形を防止することに適した新規な足首の人工関節を提案することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、距骨内に、または距骨に接触するように移植するための距骨インプラントと、脛骨の基部内に、または脛骨の基部に接触するように移植するための脛骨インプラントを含む頂部エレメントとを有し、前記頂部エレメントおよび距骨インプラントは、足首の動きを許容するために、両者の接触境界面上で摩擦し合って相互に対して動くように設けられる足首の人工関節であって、前記接触境界面は、略円錐台の表面部の一部としての摩擦面であり、前記略円錐台の表面部は、当該略円錐台の表面部の大きい方の半径を有する部分が足首の外側の方に実質的に位置されるように、向きが定められていることを特徴とする足首の人工関節により達成される。
【００１６】
本発明の他の目的および利点は、本発明を限定するものではないものとして与えられた添付図面を参照して、以下の記載に照らして詳細に説明される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００１８】
図１〜図５は、本発明に係る足首の人工関節の実施形態を示す。本発明に係る足首の人工関節は、患者の足関節の距骨内に、あるいは当該距骨に接触するように移植可能に設計された距骨インプラント１を有している。本発明に係る足首の人工関節はまた、患者の脛骨の基部内に、あるいは当該基部に接触するように移植するための脛骨インプラント３を含む頂部エレメント２を有している。脛骨の基部とは、脛骨における距骨側の部分であって、脛骨インプラント３との固定に用いられる部分である。なお、本明細書においては、「移植」なる語は、人体等に埋め込むことを意味する語として使用する。
【００１９】
頂部エレメント２および距骨インプラント１は、接触境界面４上で摩擦し合って、相互に対して移動可能に取り付けられる。
【００２０】
図１および図２に示される実施形態では、頂部エレメント２は、脛骨インプラント３および距骨インプラント１の間に配置される中間体インプラント５をさらに含む。この中間体インプラント５は、当該中間体インプラントの反対側に位置する２つの面の各々を介して他の２つのインプラント、すなわち脛骨インプラント３および距骨インプラント１と相互に摩擦し合って自由な接触状態にある。
【００２１】
したがって、以下の説明においては、一組をなす３つのインプラント、すなわち、距骨インプラント１、脛骨インプラント３、および中間体インプラント５が絶えず言及されるが、本発明の足首インプラントは、３つのインプラントの足首の人工関節に決して限定されるものではないと理解すべきである。すなわち、本発明の範囲を逸脱することなく、本発明の足首の人工関節は、一組をなす２つのインプラント、すなわち、距骨インプラント１、および、脛骨インプラント３のみによって構成された頂部エレメント２から構成され得る。この変形例（以下の説明において詳述せず）では、脛骨インプラント３は、共通の接触境界面４を介して、距骨インプラント１と直接的に接触するようになる。
【００２２】
したがって、頂部エレメント２および距骨インプラント１の間の接触境界面４は、略円錐台の表面部７（図５）の一部を形成するとみなし得る摩擦面を提供する。なお、本明細書において「略」なる語は「実質的に」の意で使用し、また、略円錐台の表面部とは、略円錐台の側方の表面である側面の一部を有する部分を意味するものとして使用する。
【００２３】
前記摩擦面は、人工関節が正規の位置にあるとき、底面の大きい方の半径Ｒの部分が実質的に足首の外側、すなわち体の中央軸から離れた方に位置するように、向きが定められている。こうして、摩擦面は、略円錐台の表面部を形成するために、単一の収束点を有している一群の直線の母線によって、三次元に規定される。これは、人工関節の各種部分の三次元における移動を完全に自由にし、前記部分および／または足首の組織の間のいかなる機械的拘束にも依存しない。
【００２４】
図１〜図４に示すように、３つの構成要素の足首の人工関節についての好ましい適用においては、中間体インプラント５は、したがって、Ｒからｒまで変化する半径を有している円錐台の表面７の部分にわたって、距骨インプラント１に対して摩擦をともなって自由に移動する。こうして、背面側へ屈曲して足を外側に動かすことや、足裏の方へ屈曲して足を逆に内側に動かすことが可能となる。接合部表面のこの特徴によって、本発明の足首の人工関節は、足関節変位の自然な生理学的形状にきわめて密接にしたがうことを可能にする。
【００２５】
図５に示されるように、本発明の好ましい実施形態においては、略円錐台の表面部の部分を組み入れた仮想円錐の頂角の角度αは、好ましくは１０°〜３５°の範囲にある。また、円錐部分の底面の外半径Ｒは、好ましくは１５ｍｍ〜３０ｍｍの範囲にあり、一方、円錐の軸心方向の幾何学的な高さｈは、好ましくは２０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲にある。
【００２６】
脛骨インプラント３および距骨インプラント１は、好ましくは、例えば耐磨耗性および生物的適合性を有するクロムコバルトあるいはその他の材料等の金属合金で作られる。
【００２７】
図１〜図４に示されるように、本発明の好ましい実施形態においては、例えば高密度ポリエチレン等のプラスチック材料あるいはセラミックで作られた中間体インプラント５は、平坦な上面を有する不規則な多角形形状である。中間体インプラント５は、脛骨インプラント３の同様に平坦な底面８とすべり接触する。この好適な実施形態においては、中間体インプラント５の上面と前記底面８との間の相対摩擦面は、平面であるとみなされ得る。この相対摩擦面は、前記平面において２方向に移動する自由を提供する。この同じ好適な実施形態において、中間体インプラント５は、略円錐台の表面７に対し形状が相補的な底面を介して、円錐台の表面７の部分とすべり接触し、好ましくは、小さい半径ｒおよび大きい半径Ｒを有する円錐台凹形状を提供する。形状および寸法において正確に相補している中間体インプラント５の凹形状の面および略円錐台の表面７の凸形状の面を有することによって、足首は、拘束されることなく完全に自由に動く。
【００２８】
図１〜図４に示される好適な実施形態においては、略円錐台の表面部７は、距骨インプラント１の外接触面を形成して、凸形状を呈している。この場合、中間体インプラント５の底面は、凹形状を呈している。ある変形例（図示せず）においては、逆位の機械的配置が、本発明の範囲を逸脱することなく、把握され得る。この場合、中間体インプラント５の底面は凸形状であり、一方、距骨インプラント１の外接触面は凹形状である。
【００２９】
有利には、略円錐台の表面部７は、その外表面上に、中間体インプラント５の動きをガイドするためのガイド手段１０を有する。ガイド手段１０は、略円錐台の中心軸（対称軸）に略垂直な方向に伸延している。このようにして、中間体インプラント５および脛骨インプラント３は、仮想円錐台の母線に略垂直な三次元移動にしたがうように拘束される。ここで、略円錐台の表面部７は、上記仮想円錐台の母線部分を構成している。
【００３０】
有利には、ガイド手段１０は、少なくとも１つの、あるいは好ましくは２つの平行なリブ１１により形成される。リブ１１は、中間体インプラント５の側面５Ａと係合するために、略円錐台の表面部７から突出している。
【００３１】
平行なリブ１１の存在のため、中間体インプラント５の側面５Ａは、略円錐台の摩擦表面７の部分の移動の間、前記リブ１１に支えられることによってガイドされる。
【００３２】
図示しない変形例において、ガイド手段１０は、中間体インプラント５の側面５Ａから平行な面内で伸びる２つのリブによって形成され得る。このリブは、略円錐台の表面部７のボディに形成された２つの対応する溝に支持されてガイドされる。
【００３３】
有利には、本発明に係る足首の人工関節の距骨インプラント１には、足首の前部に骨細胞が発達しないようにすることによって足関節を保護するための前距骨シールド１５が設けられる。有利には、前距骨シールド１５は、距骨インプラント１の前部から略半径方向への延長部分として形成される。図１に特に示されるように、前距骨シールド１５は、距骨インプラントの前エッジから伸延している。この前距骨シールド１５は、略円錐台の表面部７を、当該略円錐台の中心軸に関して略半径方向に延長している。
【００３４】
有利には、距骨インプラント１が適用される距骨の外形の自然な非対称性に適応させるために、前距骨シールド１５は、非対称に半径方向に伸延している。この目的に対し、図１に示すように、斜めとなる前エッジ１５Ｃを形成するために、内側の横エッジ１５Ｂの長さは、外側の横エッジ１５Ａの長さより長い。
【００３５】
有利には、不必要に足首の前区域に発生し足関節の自由な動きを妨げる骨細胞のいかなる発達からも足関節を保護するための前脛骨シールド２０が、脛骨インプラント３にも同様に設けられる。
【００３６】
本発明の特に有利な実施形態においては、前脛骨シールド２０は、脛骨インプラントの前エッジからの延長部分によって形成される。この延長部分は、脛骨インプラントが正規の位置にある状態で脛骨に沿って上方へ伸延している。したがって、図１〜図３に示すように、前脛骨シールド２０は、脛骨インプラント３の上面３Ａから、脛骨の方へ伸延している。この前脛骨シールド２０は、任意の平面内、例えば面３Ａが広がっている平面に垂直な平面内で広がっている。本発明の特に有利な実施形態においては（図３）、前脛骨シールド２０は、面３Ａに支えられる脛骨の先端部の略円弧形状に整合する。このために、前脛骨シールド２０は、複雑な非対称形状を呈している。ここで、脛骨インプラント３のプレートの前エッジは、斜めとなっており、患者の中央軸の方向に対してずれている（図３）。
【００３７】
図１に示すように、前脛骨シールド２０は、略平坦な前面を有することができる。この前面には、略半円形状の外形が与えられる。
【００３８】
有利には、距骨インプラント１は、２つのフランジにより、その２つの側部区域を規定している。２つのフランジである外側フランジ３１および内側フランジ３２は、略円錐台の表面部７の凹形状の底部にわたってそれぞれ取り付けられるようになっている。外側フランジ３１は、好ましくは、内側フランジ３２より大きい幾何学的高さで伸延している。
【００３９】
図１〜図３に特に示されるように、脛骨インプラント３は、脛骨に対して押圧されることによって配置されるように設計される。このために、脛骨インプラント３は、特別に用意されたプレートを形成している表面３Ａを含む。このプレートは、例えば図３に示すような不規則なプレートであり、サンドブラスチングによって得られる。変形例においては、面３Ａには、良好な結合を与えるために、突状のスパイク２５（図１）が設けられる。脛骨インプラント３は、脛骨に脛骨インプラントを固定するために、脛骨インプラントに形成された適当な孔を通して１つないしそれ以上のねじ２６を挿入することにより、配置される。
【００４０】
本発明においては、前脛骨シールド２０には、結合ねじ２６を挿通させるための少なくとも１つの貫通孔２８が設けられる。この貫通孔２８は、脛骨インプラント３と脛骨との間に組み付け用の余裕を提供するために、ねじ２６の断面より大きいサイズの孔である。有利には、図１および図２に示すように、貫通孔２８は、長孔形状、例えば長円形状を呈している。この形態により、脛骨インプラント３は、ねじ２６を変形させることなく、圧力をかけて取り付けることができる。脛骨インプラント３は、患者がうつぶせになっている間に、配置される。そのため、脛骨インプラント３のプレートに対する脛骨の完全な圧縮は、患者が立った状態になるまで発生しない。本発明においては、長円形状の孔２８に関して移動するねじ２６の能力により、ねじ２６あるいは前脛骨シールド２０を傷つけることなく圧力をかけた状態で、自然のゆるみ止めを発生させることができる。これら２つの物品、すなわち、ねじ２６および前脛骨シールド２０の間に余裕があるからである。
【００４１】
したがって、本発明の足首の人工関節は、距骨インプラント１および中間体インプラント５の間に略円錐台の摩擦面が存在しているので、実際の足関節で可能な相互の動きを忠実に再現することを可能にする。加えて、本発明の足首の人工関節は、より良好に据え付けられ、足首の自由な動きを妨げる骨細胞のいかなる発達も防止することができる。本発明の足首の人工関節はまた、人工関節を構成しているエレメントを損傷させるような、いかなるおそれもなしに、移植されることができる。
【００４２】
なお、以上説明した実施形態は、本発明を限定するために記載されたものではなく、本発明の技術的思想内において当業者により種々変更が可能である。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の足首の人工関節によれば、距骨インプラントおよび中間体インプラントの間に略円錐台の摩擦面が存在しているので、実際の足関節で可能な相互の動きを忠実に再現することができる。
【００４４】
加えて、本発明の足首の人工関節は、より良好に据え付けられ、足首の自由な動きを妨げる骨細胞のいかなる発達も防止することができる。
【００４５】
本発明の足首の人工関節はまた、人工関節を構成しているエレメントの完全性を損なうことなく、移植されることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る足首の人工関節の一実施形態を前方斜め上方から見た斜視図斜視図である。
【図２】  本発明に係る足首の人工関節の一実施形態を前方斜め下方から見た斜視図である。
【図３】  本発明の実施形態の脛骨インプラントの平面図である。
【図４】  本発明の実施形態の距骨インプラントの側面図である。
【図５】  本発明に係る人工関節の実施詳細の好ましい形状を説明するための投象図である。
【符号の説明】
１…距骨インプラント、
２…頂部エレメント、
３…脛骨インプラント、
４…接触境界面、
５…中間体インプラント、
７…略円錐台の表面部、
８…底面、
１０…ガイド手段、
１１…リブ、
１５…前距骨シールド、
１５Ａ，１５Ｂ…横エッジ、
１５Ｃ…前エッジ、
２０…前脛骨シールド、
２６…ねじ、
２８…貫通孔。
【図１】
0004205850.tif 000002
【図２】
0004205850.tif 000003
【図３】
0004205850.tif 000004
【図４】
0004205850.tif 000005
【図５】
0004205850.tif 000006