(57)【要約】【課題】  人工関節およびそれに使用される関節部分を提供する。【解決手段】  本発明は、相対的に動く２つの関節部分１、２を備えた、人の膝関節のための内部補綴としての人工関節に関する。関節部分１は２つの機能面３、４を備え、この機能面はそれぞれ、他の関節部分２の機能面５、６と協働する。機能面３、４、５、６は関節の曲げ／伸ばしの際に転動運動と滑り運動の組み合わせを生じるように形成されている。すべての曲げ位置で、後側十字靱帯に相応して後部ブロックを達成するために、人工関節は第１関節部分１に付設された突起７と第２関節部分２に付設された凹部８とによって形成された成形部を有する。この成形部に基づいて、両関節部分１、２の相対位置が決定され、同時に関節部分の相対的な滑り運動のためのストッパーが形成される。そのために、凹部８と突起７は横平面内に、後部の方へ縮小する横寸法を有する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２個の関節部分（１、２）を具備し、各関節部分（１、２）が２つの機能面（３、４）を備え、各関節部分（１、２）の両機能面（３、４、５、６）が回転楕円面状に形成され、かつ近位−遠位の配置関係で凸形−凹形、凹形−凸形または凸形−凸形に形成され、機能面（３、４、５、６）がそれぞれ１本の揺動軸線回りに揺動可能であり、かつ関節の曲げ／伸ばしの際に転動運動と滑り運動の組み合わせを生じるように形成され、人工関節が第１関節部分（１）に付設された突起（７）と第２関節部分（２）に付設された凹部（８）とによって形成された成形部を有し、この成形部が横平面内における両関節部分（１、２）の相対位置を決定し、同時に関節部分（１、２）の相対的な滑り運動のためのストッパーを形成する、人の関節、特に膝関節のための内部補綴としての人工関節において、あらゆる角度位置で特に遠位の関節部分（１）の後部滑りが所定の量に制限されるかまたは防止されるように、その都度の後部位置が関節部分（１、２）の曲げ／伸ばしに依存して決定されていることを特徴とする人工関節。
【請求項２】
後部ずれの量が自然の靱帯の損失に依存して調節可能であることを特徴とする請求項１に記載の関節。
【請求項３】
関節の曲げ角度に依存する後部ストッパーが成形部によって形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の関節。
【請求項４】
両関節部分（１、２）の相対滑り運動の範囲において、後部位置が曲げ角度に依存しないで一定であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の関節。
【請求項５】
両関節部分（１、２）の相対的な転動運動範囲において、後部位置の変化が関節部分（１、２）の曲げ角度に依存して特に線形に定められていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の関節。
【請求項６】
凹部（８）および／または突起（７）が横平面内に、後部に向かって縮小する横寸法（間隔ｂ）を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の関節。
【請求項７】
成形部が横平面内において特に真っ直ぐに延びる側面を有する、蟻つぎのように形成された突起（７）を備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の関節。
【請求項８】
成形部（８）が特に大腿骨に付設された関節部分（２）の凸形の機能面（５、６）の間に形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の関節。
【請求項９】
突起（７）が脛骨の関節部分（１）に付設され、凹部（８）が大腿骨の関節部分（２）に付設されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の関節。
【請求項１０】
関節部分の一方（２）が特に溝状の凹部（８）を備え、この凹部内に、他方の関節部分（１）の突起（７）が係合していることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の関節。
【請求項１１】
突起（７）および／または凹部（８）が交換および／または後付けできるようにそれぞれの関節部分（１、２）に固定可能であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の関節。
【請求項１２】
関節部分（１、２）のいずれか一方が交換および／または後付けできるように関節に固定可能であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の関節。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載した人工関節で使用するための突起（７）または凹部（８）を有する人工関節部分。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも２個の関節部分を具備し、各関節部分が２つの機能面を備え、各関節部分の両機能面が回転楕円面状に形成され、かつ近位−遠位の配置関係で凸形−凹形、凹形−凸形または凸形−凸形に形成され、機能面がそれぞれ１本の揺動軸線回りに揺動可能であり、かつ関節の曲げ／伸ばしの際に転動運動と滑り運動の組み合わせを生じるように形成され、人工関節が第１関節部分に付設された突起と第２関節部分に付設された凹部とによって形成された成形部を有し、この成形部が横平面内における関節部分の相対位置を決定し、同時に関節部分の相対的な滑り運動のためのストッパーを形成する、人の関節、特に膝関節のための内部補綴としての人工関節に関する。本発明はさらに、このような人工関節で使用される関節部分に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような人工関節は例えば人の膝関節のための内部補綴としての働きをする。この膝関節はその骨のパートナーである大腿骨顆、脛骨プラトーおよび膝蓋背面の不適合に基づいて、二次的な安定化を必要とする。二次的な安定化を行うものには、受動的に作用する構造として、骨の部分のほかに、関節包−靱帯および半月板が属する。筋肉と腱が安定性のために能動的に寄与する。この二次的な安定化を行うものは関節の運動範囲を制限する。これによって生じる安定度は、膝関節にとってきわめて重要である。
【０００３】
曲げ／伸ばしは主運動平面で行われると見なされる。この曲げ／伸ばしは、脛骨プラトー上での大腿骨顆の転動運動と滑り運動の組み合わせである。前側と後側の十字靱帯は共に、膝関節の中央の柱状物を形成する。十字靱帯は膝関節の転動運動と滑り運動を安定させ、関節面の互いの位置ずれを防止する。
【０００４】
筋肉組織によって支えられない、膝関節の制御できない突然のねじり運動により、十字靱帯が破断することになる。たいていの場合、前側十字靱帯が破断し、後側十字靱帯の損傷はまれにしか起こらない。
【０００５】
このような場合実際には、手術による十字靱帯置換えがしばしば必要である。その際、外傷を起こしにくい手術方法の場合、関節内での十字靱帯置換え腱の「内部固着」が行われる。特殊な器具を用いて脛骨頭部の小さな切れ目によって、内転筋肉の腱が皮膚の下で筋肉から切り離される。
【０００６】
約３０ｃｍのこの腱はその後、何回も積み重ねられ、それによって十字靱帯の置換え腱が作られる。この腱は破断した十字靱帯の代わりに解剖学的に適切に関節内に入れなければならない。そのために、照準器を用いて、脛骨頭部と大腿骨に穿孔通路が形成される。そして、腱は両穿孔通路を通って関節内に入れられる。骨通路内で腱を安定して固定するために、いろいろな方法がある。どの方法を適用するかの決定は、靱帯の長さや厚さのような、患者の個々の解剖学的前提条件に依存する。
【０００７】
膝関節補綴として形成された冒頭に述べた関節は例えば特許文献１に開示されている。この関節の場合、脛骨の関節部分に付設された中央リブが、大腿骨の関節部分の中空部に係合する。伸長姿勢で、中空部の壁はリブの前面に接触する。その結果、伸長姿勢で、すなわち１つの位置でのみ働くストッパーが生じる。
【０００８】
さらに、例えば特許文献２によって関節が知られている。この文献の場合、両平面の各々内の機能面の相互の関節形状が２つの関節軸を有する関節連鎖によって決定され、この関節軸がそれぞれ所属の断面輪郭の半径を有する機能面の回転中心を通り、関節頭部の中心の大腿骨側接続線、すなわち関節頭部側接続線が、４つの軸を有する四節回転連鎖のフレームに一致し、関節臼の中心の脛骨側接続線、すなわち関節臼側接続線が四節回転連鎖の連結部材に一致している。
【０００９】
特許文献３により、自然の関節の代わりとしての人工関節、特に内部補綴が知られている。この人工関節は湾曲した関節面を有する少なくとも２つの人工関節部分からなっている。関節面にはそれぞれ、湾曲した接触線が形成されている。一方の関節面の湾曲した接触線は、円筒半径または円錐角を有する第１円筒または円錐の楕円状切断輪郭の一部である。他の接触線は第１円筒または第１円錐上で転動または滑動する、円筒半径または円錐角を有する第２円筒または第２円錐の相手側軌道として生じる。関節面は多数の真っ直ぐな接線によって形成された線織面を備えている。この線織面は互いに向き合って接触線に接続し、接線はそれぞれ接触線の瞬時の接点と、動かされる／動かされない系内の基準平面または基準球内のそれぞれの運動系の瞬時の共通の点または瞬時中心との間の接続線である。
【００１０】
特許文献４により、自然の関節の代わりとしての人工関節、特に内部補綴が知られている。この人工関節は湾曲した関節面を有する少なくとも２つの人工関節部分からなっている。各関節面には円弧状の接触線が形成されている。この接触線はそれぞれ、一方の平面内にある、中心を有する接触円の一部区間である。関節面は、接触線が互いに転動することができるように、かつ接触円の平面に対して垂直に接触円の中心を通る軸が交点で交叉するように、互いに対をなして配置されている。接触線の一方の側には、多数の真っ直ぐな接線によって形成された線織面が形成されている。この場合、接線は転動運動中に生じる、瞬時の交点を有する接触点の瞬時の接続線上にある。この交点は瞬時の接触点を通る接触線の共通の接線の回りの、角速度での接触線の揺動運動によって生じる。
【００１１】
特許文献５は大腿骨のインプラントと脛骨のインプラントを有する３つの部分からなる膝補綴を開示している。この場合、大腿骨のインプラントは切り込みを有する。互いに広がり、滑車によって連結された２個の顆状突起載置シューが、この切り込みによって範囲を限定される。この場合、大腿骨のインプラントは、次の特徴の組み合わせから生じる形をしている。すなわち、内側と外側の顆状突起シューが矢状面内で異なる曲率半径を有し、内側と外側の顆状突起シューの載置面と滑り面が前頭面内で幅と横断面が異なっており、内側と外側の顆状突起シューが後側部分に異なるロール振幅を有し、滑車が前頭面と矢状面内に幾何学的な円環面の横断面を有する面を画成し、滑車の外側が解剖学的方法で持ち上げられ、顆状突起シューの載置面と滑り面の距離が解剖学的状態と比べて大きくなっており、そして圧力分布を良好にするために、顆状突起シューが平らになっている。
【００１２】
特許文献６により、人の関節の代わりのための人工関節が既に知られている。この人工関節は可動の機能面を有する２つの関節部分からなっている。円状の断面輪郭を有する機能面の湾曲状態は、互いに凸形−凸形、凸形−凹形または凹形−凹形であり、関節形状は２つの関節軸を有する関節連鎖（二部分からなる関節連鎖）によって決定され、この関節軸は機能面の回転中心を通過している。この場合、関節面が球状に形成されているので、関節運動が５つの自由度で可能である。
【特許文献１】独国特許出願第６９６２３８６１Ｔ２号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第０７３４７００Ａ２号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１９６４６８９１Ａ１号明細書
【特許文献４】独国特許出願公開第１９５２１５９７Ａ１号明細書
【特許文献５】欧州特許出願公開第６００８０６Ａ１号明細書
【特許文献６】独国特許出願公開第３９０８９５８Ａ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
この従来技術から出発して、本発明の根底をなす課題は、それ自体公知の関節機能のほかに、靱帯、特に十字靱帯の部分機能も最適に発揮する人工関節を提供できるようにすることである。本発明の根底をなす課題はさらに、このような人工関節で使用するための人工関節部分を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
最初に述べた課題は本発明に従い、請求項１の特徴を有する人工関節によって解決される。本発明の他の実施形態は従属請求項２〜１３から明らかである。
【００１５】
本発明に従って人工関節が設けられ、この人工関節の場合、あらゆる角度位置で特に遠位の関節部分の後部滑りが所定の量に制限されるかまたは防止されるように、矢状面内のその都度の後部位置が関節部分の角度位置に依存して決定されている。これによって、すべての曲げ位置で、一方の関節部分の後部ずれが簡単に制限または防止され、解剖学的に適切に後側十字靱帯の機能の代わりをする。その際、本発明は、凹部と突起が各曲げ位置で一緒に、所定の後部位置または制限されたずれを決定し、特に脛骨に付設された関節部分の後部ずれを防止するかまたは所定の量に制限するときに、転動運動によって定められた経過距離が同時に、後部位置の決定のために有利に利用可能であるという認識に基づいている。補足すると、成形部が係合する突起と一緒に、曲げの初期範囲で前側十字靱帯の機能を受け持つことができるので、関節安定化のための付加的な補助手段が不要である。その際、自然の靱帯の安定範囲は、成形部と相対的な突起の運動の許容誤差を決定する。
【００１６】
その際、後部ずれの量が自然の靱帯の損失に依存して決定および／または調節可能であると特に有利である。これによって、運動経過の誤機能が実質的に自然の靱帯によって回避または除去可能であるときに、比較的に大きな後部ずれを実際に許容することができる。そのために、自然の靱帯が十分に存在する場合には凹部と突起との間の隙間が比較的に大きく採寸されている。例えば側靱帯の損失の場合、かみ合い的な（拘束的な）補綴デザインまで、凹部と突起との間の小さな隙間による強力な案内を行うことができる。
【００１７】
本発明の特に有利な実施形態では、後部ずれを確実に制限または防止するために、脛骨に付設された関節部分のための、関節の曲げ角度に依存する後部ストッパーが、成形部によって形成されている。この成形部は、脛骨に付設された関節部分の後部へのずれと、この曲げ位置で不所望である滑り運動を同時に制限する。
【００１８】
これに対して、本発明の他の実施形態に従って、両関節部分の相対的な滑り運動の範囲において、後部位置が曲げ角度に依存しないで一定であると、実際にきわめて適している。これによって、凹部と突起の協働により所定の曲げ角度に所定の後部位置が割当てられる、曲げの初期範囲において所望される転動相と異なり、両関節部分の後部相対位置を変化させずに、曲げ角度を変化させることができる。
【００１９】
後部ブロックは、曲げ角度が変化したときに、不連続段階で行うことができる。これに対して、両関節部分の相対的な転動運動範囲において、後部位置の変化が関節部分の曲げ角度に依存して特に線形に定められていると、特別な成果が得られる。これによって、脛骨に付設された関節部分の所定の後部位置が各曲げ角度で達成される。その際、曲げ運動は後部ブロックによって決して悪影響を受けない。
【００２０】
特別な成果が得られる本発明の実施形態では、凹部または突起が横平面内に、後部に向かって縮小する横寸法、すなわち幅を有するので、関節部分の転動運動に基づいて、特に脛骨に付設された突起が特に大腿骨に付設された凹部に係合する。転動運動に従って、凹部の横寸法、すなわち幅が次のように縮小する。すなわち、ずれが関節部分の相対角度位置に基づいてのみ可能となるように、縮小する。
【００２１】
成形部は滴形、ふさふさした尾の形またはビードの形に形成可能である。これに対して、成形部が横平面内において特に真っ直ぐに延びる側面を有する、蟻つぎのように形成された突起を備えていると、きわめて簡単である。それによって、確実な案内が達成される。この案内は、公知の関節に対して本発明に係る人工関節を少しだけ変更するだけでよい。特に、実現すべき転動−滑り運動の観点から、作用が成形部と問題なく組み合わせ可能である。
【００２２】
この場合、凹部が特に大腿骨に付設された関節部分の凸形の機能面の間に形成され、それによって例えば異なる関節部分が組み合わせ可能であると特に有利である。この異なる関節部分は成形部を選択的に実施可能であるので、適切な適用の場合、関節部分の後の交換を比較的に低コストで行うことができる。
【００２３】
基本的には、このようにして作られた人工関節は、いろいろな人の関節の代替として適している。これに対して、突起と凹部をそれぞれ、同じ関節部分の両機能面の間に設けることができるようにするために、突起が脛骨の関節部分に付設され、凹部が大腿骨の関節部分に付設されている適用形態は特別な成果が得られる。これは例えば、大腿骨の関節部分の内側傾斜面の案内溝を有する滴形およびふさふさした尾の形の部分によって、および脛骨に付設された関節部分の、水平および斜めに適合した垂直な滴形の変形によって達成される。
【００２４】
他の有利な実施形態では、関節部分の一方が特に溝状の凹部を備え、この凹部内に、他方の関節部分の突起が係合している。それによって、異なる関節部分の機能面の浮き上がりが防止される。
【００２５】
その際、突起または凹部または少なくとも一方の関節部分が交換または後付けできるように関節に固定可能であるときわめて有利である。それによって、いろいろな要求、特に変化する要求に最適に適合させることができる。例えば後部のブロックが所望されないときには、相応する凹部または突起を備えていない異なる関節部分を問題なく設けることができる。
【００２６】
二番目に述べた課題は、先行する請求項のいずれか一項に記載した人工関節で使用するための突起または凹部を有する人工関節部分によって達成される。この人工関節部分は必要に応じて、例えば既に使用された人工関節の個々の関節部分を交換するために役立つ。その際例えば、大腿骨に付設された関節部分は、その都度の適用に依存して使用可能である、脛骨に付設された異なる関節部分と組み合わせ可能である。
【００２７】
本発明はいろいろな実施形態を可能にする。本発明の基本原理を一層明瞭にするために、実施形態の一つが図に示されている。以下、この実施形態について説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
次に、本発明に係る人工関節を図１〜５に基づいて詳しく説明する。図１には、脛骨の関節部分１が斜視図で示してあり、図２には、人の膝関節用の内部補綴としての脛骨の関節部分１と大腿骨の関節部分２の強く曲げた状態の配置関係が斜視図で示してある。各関節部分１は２つの機能面３、４を有する。この機能面はそれぞれ、他の関節部分２の機能面５、６と協働する。この場合、各関節部分１、２の両機能面３、４、５、６は回転楕円面状に形成され、近位−遠位の配置関係で凸形−凹形、凹形−凸形または凸形−凸形に形成されている。機能面３、４、５、６は、関節の曲げ／伸ばしの際に転動運動と滑り運動の組み合わせを生じるように形成されている。どんな曲げ位置でも、後側十字靱帯に相応して後部ブロックを達成するために、さらに立った状態で１０°以下の小さな曲げ角度の場合に前側十字靱帯の機能に相応して後部ブロックと同時に前部ブロックを可能にするために、人工関節は第１関節部分１に付設された突起７と、第２関節部分２に付設された凹部８とによって形成された成形部を備えている。この成形部に基づいて、横平面内における両関節部分１、２の相対位置が固定され、同時にヒンジ部分の相対的な滑り運動のためのストッパーが形成される。そのために、凹部８と突起７は横平面内に、丸められた蟻つぎのように後部に向かって縮小する横寸法を有する。凹部８と突起７はそれぞれ、接触線９、１０を有する。後部ブロックとして作用する少なくとも２つの接触点が曲げに依存して接触線上に生じるかあるいは関節部分１の後部摺動の際に曲げに依存して、後部ブロックとして作用する少なくとも２つの接触点が接触線上に生じる。この接触点は曲げに依存して互いに間隔ｂを有する。機能面３の高さｈｍおよび機能面４の高さｈｌと突起７の高さｈとの差により、側靱帯の機能を付加的に発揮または補助することができる。
【００２９】
図３は、図２に示した脛骨と大腿骨の関節部分１、２の伸長位置における配置関係を、後側斜め上から見た斜視図で補足的に示している。明瞭に判るように、大腿骨の関節部分２と相対的な脛骨の関節部分１の滑りは、側面に形成された脛骨の関節部分１の突起７の接触線９と、大腿骨の関節部分２の接触線１０とのテーパ状形状に基づいて防止される。これによって、機能面３、４、５、６の望ましくないずれが回避される。
【００３０】
脛骨の関節部分１の面に対して垂直な切断線Ｓに沿った、側面Ａ、Ｂ上に形成された脛骨の関節部分１の突起７の接触線９と、大腿骨の関節部分２の接触線１０との形状が、図４、５に付加的に示してある。これらの図はそれぞれ関節部分１、２の拡大した一部を切断して示す。明らかなように、図４は脛骨の関節部分１の表面に対して垂直な側面Ａの形状が示してある。これに対して、脛骨の関節部分１の突起７の接触線９と大腿骨の関節部分２の接触線１０との間の側面Ｂは、図５から明らかなように湾曲している。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】突起を含む２つの機能面を有する脛骨の関節部分の斜視図である。
【図２】大きく曲げられた状態の、図１に示した脛骨の関節部分と大腿骨の関節部分の配置関係を示す斜視図である。
【図３】伸長した状態の、図２に示した脛骨の関節部分と大腿骨の関節部分の配置関係を後側斜め上から見た図である。
【図４】図３の脛骨の関節部分と大腿骨の関節部分の側面Ａの一部の拡大断面図である。
【図５】図３の脛骨の関節部分と大腿骨の関節部分の側面Ｂの一部の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  第１関節部分
２  第２関節部分
３、４、５、６  機能面
７  突起
８  凹部
９、１０  接触線
【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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