(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
脛骨部材とセラミック製の大腿骨部材とからなる人工膝関節であって、上記大腿骨部材は略垂直方向に起立する前壁とその後方に連なる前方斜壁とその後方に連なる底壁とその後方に連なる後方斜壁とその後方に連なる後壁、上記後壁、後方斜壁、底壁を左右に分割しかつ上記脛骨部材に形成されたポストを受容する前後方向に延びるポスト係合用溝と該ポスト係合用溝の後端に位置しかつ上記二つの後壁を橋渡しするよう設けられたカムとを備え、
このカムに連続して上記大腿骨部材の内面にほぼ垂直方向に伸びる第一のリブが上記ポスト係合用溝との稜線部に形成され、この第一のリブに連続して斜め前方に伸びる第二のリブを備え、
この第二のリブの前方終端が上記内面における上記後方斜壁と上記底壁との角から前方に３ｍｍから１０ｍｍ離れていることを特徴とする人工膝関節。
【請求項２】
前記第二のリブの前方終端が、底壁に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の人工膝関節。
【請求項３】
上記第二のリブの前方終端が上記大腿骨部材の内面に円弧状に連続することを特徴とする請求項１または２に記載の人工膝関節。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は正常な機能を失った膝関節表面を置換する人工膝関節に関し、特に脛骨部材から突出するポストとこれに係合する大腿骨部材のカムを有した後方安定型の人工膝関節に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
後方安定型の人工膝関節３０は、図４に示すような大腿骨部材３１のカム３２と脛骨部材３３のポスト３４が係合作用することで、屈曲伸展運動時において大腿骨部材３１が前方へ過度に移動することを防ぎ、安定性と可動性を確保している。
【０００３】
このような後方安定型の人工膝関節３０として、従来は金属製のもののみが使用されてきた。
【０００４】
また、上記従来の人工膝関節３０は、図５に示すように、大腿骨部材３１のカム３２を補強するためのリブ３５が後壁３６、後方斜壁３７、底壁３８を左右に分割するポスト係合用溝３９に沿って設けられ、このリブ３５の前方終端が本体内面４０の角４１と略一致していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記リブ３５の終端や本体内面４０の角４１は形状的に剛性変化が大きいため単独でも応力集中しやすいが、それらが一致すれば相乗効果によりさらに応力が集中し易い。そのため、この形状をセラミック製品に適用すると応力集中により破損するおそれが大きい。しかしながら、セラミック製の大腿骨部材３１は脛骨部材３３における高分子材料製の摺動部４２との摺動特性が優れるので、上記後方安定型の人工膝関節３０においても、セラミック製の大腿骨部材３１が望まれる。
【０００６】
このような従来技術の課題に鑑み、本発明は、セラミックの優れた摺動性を生かしかつ機械的強度が十分に大きい人工膝関節を可能とすることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記従来の課題を解決するため、本発明の人工膝関節は、大腿骨部材が略垂直方向に起立する前壁とその後方に連なる前方斜壁とその後方に連なる底壁とその後方に連なる後方斜壁とその後方に連なる後壁、上記後壁、後方斜壁、底壁を左右に分割しかつ上記脛骨部材に形成されたポストを受容する前後方向に延びるポスト係合用溝と該ポスト係合用溝の後端に位置しかつ上記二つの後壁を橋渡しするよう設けられたカムとを備え、このカムに連続して上記大腿骨部材の内面にほぼ垂直方向に伸びる第一のリブが上記ポスト係合用溝との稜線部に形成され、この第一のリブに連続して斜め前方に伸びる第二のリブを備え、この第二のリブの前方終端が上記内面における上記後方斜壁と上記底壁との角から前方に３ｍｍから１０ｍｍ離れていることを特徴とする。ある実施態様においては、前記第二のリブの前方終端が、底壁に配置されることを特徴とする。
【０００８】
かかる構成によれば、大腿骨部材の内面における上記後方斜壁と上記底壁との角に過度の応力が集中することを効果的に防止する。したがって、大腿骨部材のカムと脛骨部材のポストを係合させて前後方向の動きを安定させた後方安定型の人工膝関節において、大腿骨部材をセラミック製とすることができる。これにより、セラミックの優れた摺動性を生かしかつ機械的強度が十分に大きい人工膝関節が可能となる。
【０００９】
なお、上記第二のリブの前方終端が上記内面の上記後方斜壁と上記底壁との角部から３ｍｍより近づくと過度の応力が集中し、上記第二のリブの前方終端が上記内面の上記後方斜壁と上記底壁との角部から１０ｍｍより離れると上記第二のリブを受容するために大腿骨の骨切除量が過大となる恐れがある。
【００１０】
また、ある実施態様においては、上記第二のリブの前方終端が上記大腿骨部材の内面に円弧状に連続することを特徴とする。
【００１１】
かかる構成によれば、第二のリブの前方終端と大腿骨部材の内面との接合部分における応力集中をさらに緩和することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図を用いて説明する。
【００１３】
図１から図３は本発明の人工膝関節１を示す。この人工膝関節１は脛骨部材２とセラミック製の大腿骨部材３とからなる。使用するセラミックとしてはアルミナ、ジルコニア等の生体適合性および摺動特性に優れた材料を用い、その中でも材料強度が高いジルコニアが好ましい。
【００１４】
上記脛骨部材２は脛骨に固定する金属製のベース４と大腿骨部材３と摺動する高分子材料製の摺動部５とから構成される。使用する金属としては生体適合性に優れたもの、例えばコバルトクロム合金等を用いる。また、上記高分子材料としては生体適合性および摺動特性に優れたポリエチレン等が好適である。上記ベース４は下方に突出するステム４ａを脛骨髄腔内に固定し、ステム４ａの反対側で上記摺動部５を嵌合保持する構造となっている。
【００１５】
上記摺動部５には上記大腿骨部材３と係合するポスト６が形成される。上記ポスト６は後述する上記大腿骨部材３のカム１３と係合して前後方向の動きを安定させる。他方、ポスト６の左右の凹曲面５ａは上記大腿骨部材３の外面３ｂと摺動するようになっている。
上記大腿骨部材３は、図２に示すように略垂直方向に起立する前壁７とその後方に連なる前方斜壁８とその後方に連なる底壁９とその後方に連なる後方斜壁１０とその後方に連なる後壁１１からなる。
また、上記大腿骨部材３は、上記後壁１１、後方斜壁１０、底壁９を左右に分割しかつ上記脛骨部材２に形成されたポスト６を受容する前後方向に延びるポスト係合用溝１２と該ポスト係合用溝１２の後端に位置しかつ上記二つの後壁１１を橋渡しするよう設けられたカム１３とを備える。
さらに、このカム１３に連続して上記大腿骨部材３の内面３ａに図２に示すように略垂直方向に伸びる第一のリブ１４が上記ポスト係合用溝１２との稜線部に形成され、この第一のリブ１４に連続して斜め下前方に伸びる第二のリブ１５を備える。
上記第一のリブ１４と上記第二のリブ１５は、その巾ｔ（図１参照）が３ｍｍから１０ｍｍであって、上記カム１３の補強のために備えられている。なお、この巾ｔが３ｍｍより小さければ強度が不足し、巾ｔが１０ｍｍより大きければ上記第一のリブ１４と上記第二のリブ１５を受容するために大腿骨の骨切除量が過大となり、骨の強度が大きく低下する恐れがある。
【００１６】
この第二のリブ１５の前方終端１５ａが上記大腿骨部材３の内面３ａにおける上記後方斜壁１０と上記底壁９との角から前方に距離ｗ（図１参照）＝３ｍｍ〜１０ｍｍ離れていることが重要である。
【００１７】
すなわち、上記第二のリブ１５の前方終端１５ａが上記大腿骨部材３の内面３ａにおける上記後方斜壁１０と上記底壁９との角から３ｍｍより近づくと過度の応力が集中し、上記第二のリブ１５の前方終端１５ａが大腿骨部材３の上記内面３ａにおける上記後方斜壁１０と上記底壁９との角から１０ｍｍより離れると上記第二のリブ１５を受容するために大腿骨の骨切除量が過大となり、骨の強度が大きく低下する恐れある。
【００１８】
また、上記第二のリブ１５は、その前方終端１５ａが、上記大腿骨部材３の内面３ａに円弧状に連続することが望ましい。
【００１９】
すなわち、上記円弧状の連なりとすることで、第ニのリブ１５の前方終端１５ａと大腿骨部材３の内面３ａとの接合部分における応力集中をさらに緩和することができる。
【００２０】
以上、本発明の実施形態を例示したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、発明の目的を逸脱しない限り任意の形態とすることができることは云うまでもない。
【００２１】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、大腿骨部材のカムと脛骨部材のポストを係合させて前後方向の動きを安定させた後方安定型の人工膝関節において、大腿骨部材をセラミック製とすることができる。
【００２２】
これにより、セラミックの優れた摺動性を生かしかつ機械的強度が十分に大きい後方安定型の人工膝関節が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明一実施形態の人工膝関節の分解斜視図である。
【図２】図１の人工膝関節における大腿骨部材の側面図である。
【図３】図２の大腿骨部材の斜視図である。
【図４】従来の人工膝関節の分解斜視図である。
【図５】図４の人工膝関節における大腿骨部材の斜視図である。
【符号の説明】
１    人工膝関節
２    脛骨部材
３    大腿骨部材
３ａ  内面
３ｂ  外面
４    ベース
４ａ  ステム
５    摺動部
６    ポスト
７    前壁
８    前方斜壁
９    底壁
１０  後方斜壁
１１  後壁
１２  ポスト係合用溝
１３  カム
１４  第１のリブ
１５  第２のリブ
１５ａ  前方終端
ｗ    距離
ｔ    壁
【図１】
0004331903.tif 000002
【図２】
0004331903.tif 000003
【図３】
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【図４】
0004331903.tif 000005
【図５】
0004331903.tif 000006