JP5999745B2 - 人工足関節 - Google Patents

Description

本発明は、人工足関節に関するものである。

脛骨の遠位端と距骨との間に位置する足関節が変形性関節症や関節リウマチ等で高度の損傷を受けると、他の関節と同様に人工足関節で置換することが行われている。しかし、足関節は、体重のほとんどがかかる荷重関節であるから、距骨の損傷度や骨格に合わせ、最適なサイズの人工関節を置換しないと緩みや沈み込みを起こす。加えて、高荷重下での転がりと滑りの両方が求められることから、人工足関節には特有の機能が求められる。

現在用いられている人工足関節には次のようなものがある。その一つは、下記特許文献１に示されるところの、前後方向に曲率を有する円柱部を設けて距骨に装着される距骨コンポーネントと、円柱部上に前後方向に摺動可能となるとともに、自身も左右方向に平行移動できて、脛骨に装着される脛骨コンポーネントとからなるシリンドリカルタイプと称されるものである。足関節は、距骨と脛骨が前後及び左右方向に屈曲伸展ができなければならないため、それぞれでこの動きを分担させたものである。しかし左右方向への過度な可動は脱臼を起こす虞がある。

このため、下記特許文献2には、この左右方向の移動を制限し、前後方向の摺動運動のみにしたコニカルタイプと称するものが提案されている。しかし、これでは動きが拘束され過ぎてしまい、置換後、人工関節設置部に過度のストレスがかかり、緩みを生じることが危惧される。

そこで、下記特許文献3には、脛骨コンポーネントと距骨コンポーネントとの間にポリエチレンインサートを介装し、ポリエチレンインサートの左右移動を規制するとともに、脛骨コンポーネントのポリエチレンインサートに対する平面回動と前後移動をある程度許容しつつ一定限度を超えると規制する案件が提案されている。これにより、上記した問題は解消されたのであるが、ただ、距骨コンポーネントと距骨との固定は距骨コンポーネントの下面にステムを突出してこれを埋め込んだだけである。

特公昭50−43136号公報 実公昭62−32021号公報 特開2002−32021号公報

本発明は、患者の骨格に合わせて最適な距骨ステムの長さや太さのサイズを選択可能とし、距骨側の固定の強化を図ったものである。

以上の課題の下、本発明は、請求項１に記載した、脛骨の遠位端と、球面状をしている距骨の近位端との間に設けられる人工足関節において、この人工足関節が、脛骨側から順番に、上面が平板状をしており、平坦に骨切りされた脛骨の遠位端の前後の皮質骨を確実に収受するために前後端を上方に折り返したフランジが形成され、かつ、脛骨に突入する脛骨ステムが突設されるとともに、下面に凸部が形成された脛骨コンポーネントと、この凸部を嵌め込む凹部が上面中央に形成されて脛骨コンポーネントの多少の回旋及び左右移動を許容するとともに、底面中央に前後に伸びる下方突出部を有するポリエチレンインサートと、下方突出部を距骨の近位端の形状に沿って前後に彎曲して形成された板状部の上面に凹陥して設けられた溝部で受け入れて前後に摺動可能、かつ、左右への脱落を防ぐ距骨コンポーネントとからなり、距骨コンポーネの下面に距骨から踵骨に亘って斜め後方に挿入される距骨ステムを突出するとともに、距骨ステムがポリエチレンインサートの直下に存在してポリエチレンインサートの後端付近まで延びる基部と、基部に嵌入されて固定される尾部とからなり、基部と脛骨コンポーネントの底面に亘ってリブが形成されていることを特徴とする人工足関節を提供したものである。

加えて、この足関節において、請求項２に記載した、尾部の外周に軸方向に沿って複数のフィンが形成されている手段を提供する。

請求項1の発明によると、距骨コンポーネントに装着する距骨ステムは患者の骨格に合わせて最適な長さや太さのサイズを選択でき、距骨側の固定の強化を図ることができる。また、この距骨ステムは距骨と踵骨も同時に固定することができ、脆弱な強度の距骨であっても長期に渡る良好な固定性を得ることができる。

請求項2の手段によると、尾部の固定力がより強化され、請求項3の手段によると、脛骨の前後の皮質骨を必ず脛骨コンポーネント上に設置でき、脛骨の沈み込みを防止することができる。

人工足関節の斜視図である。 距骨コンポーネントの斜視図である。 脛骨コンポーネントとポリエチレンインサートの斜視図である。 人工足関節を装着した状態の側面図である。 人工足関節を装着した状態の後面図である。 人工足関節を装着した状態の一部断面側面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面で参照し説明する。図１は本発明に係る人工足関節の斜視図、図２は距骨コンポーネントの斜視図、図３は脛骨コンポーネントとポリエチレンインサートの斜視図、図４は人工足関節を装着した状態の側面図、図５は後面図、図６は人工足関節を装着した状態の一部断面側面図であるが、足関節は、距骨１の上に脛骨２が載り、両者の接合面で関節を構成しているものである。本発明の人工足関節では、距骨１の近位端に一体となつた距骨コンポーネント３と距骨ステム７が装着され、その上にポリエチレンインサート４を挟んで脛骨コンポーネント５が脛骨２の遠位端に装着されるものになっており、これら４コンポーネントで人工足関節部を構成している。

距骨１の近位端は凸状の球面をしていることから、距骨コンポーネント３はこの球面に合せて前後左右に湾曲した板状部６を有しており、その下面を距骨１の近位端の表面にあてがつて装着する。なお、板状部６の中央には前後方向に延びる凹陥した溝部６aが形成されているから、全体がこの形状に波打っている。これに伴い、距骨１の近位端もこの溝部６aが嵌まり込むよう骨切り整形され、これによって距骨コンポーネント３が距骨１に対して左右に脱落するのを抑制している。

板状部６の下面には斜め後方に向けて距骨ステムの基部８が突出しており、距骨ステム７はその突出部に取付ける構造となつている。本発明に係る距骨ステム７は、距骨ステムの基部８に連結される尾部９を有している。本例では、距骨ステムの基部８にねじ孔８a
を穿ち、尾部９の先端にこのねじ孔８aに螺入できるねじ部９aを形成しているが、これに限定されるものではなく、要は、尾部９は基部８に対して簡単な操作で強固に結合されるものであればよい。

なお、本例では、ねじ部９aの後部に凸型テーパー部９b、基部８のねじ孔８aの手前側
には凹型テーパー部８bを形成し、両テーパーで強固な嵌合ができるようにしている。この他、尾部９の外周には軸方向に沿って数本のフィン１０が形成され、基部８の鋭角側と距骨コンポーネント３の下面との間にはリブ１１を張設している（下面の両側方は開放されている）。これは距骨コンポーネント３が距骨１に対して回旋や緩み、沈み込みを防止するためである。

以上により、距骨ステム７を装着した距骨コンポーネント３を距骨１に装着すると、距骨コンポーネント３の下面は距骨１の近位端に密着し、距骨ステム７が距骨１に深く挿入された状態になる。このとき、尾部９は基部８に対して着脱できるものであるから、予め患者の距骨１の骨格を調べておき、距骨コンポーネント３の緩みや沈み込みを起こさない尾部９を選択することができる。この場合の選択の要素としては、長さや太さが考えられる。なお、距骨ステム７は距骨１を通り抜けて踵骨１２まで挿入する方が固定の強化を図る上で好ましい。

ポリエチレンインサート４は、下面が距骨コンポーネント３の板状部６の曲面に沿うとともに、溝部６aに嵌合する下方突出部１３を有しており、これにより、ポリエチレンインサート４は距骨コンポーネント３に対して前後に摺動できる。また、上面はほぼ平坦な平板状を有しており、中央に前後方向に延びる細長い凹部１４が形成されている。

脛骨コンポーネント５は、下面がポリエチレンインサート４の上面に載る平板状の形状
をしている。そして、上面には脛骨２の中に突入される脛骨ステム１５が突設されており、下面にはポリエチレンインサート４の凹部１４に嵌まり込む凸部１６が形成されたものである。なお、この凸部１６の左右幅はポリエチレンインサート４の凹部１４の左右幅よりは若干狭くしてあり、脛骨コンポーネント５はポリエチレンインサート４に対して多少の回旋及び左右移動が許容されるようになっている。

さらに、前後両端は上方に折り返されてフランジ１７に形成されている。脛骨コンポーネント５は脛骨２の遠位端を平坦に骨切りしてその上に装着されるものであるが、このとき、前後のフランジ１７はこの間に脛骨２を収受して、脛骨２の前後の皮質骨が必ず脛骨コンポーネント５の上に設置できるようになっている。これは脛骨２の沈み込みを防止する上で重要な要件である。

以上により、距骨１と脛骨２を要素とする足関節がこのような人工足関節に置換されると、距骨１と脛骨２とは前後方向へ摺動（底背屈）を主運動として若干の左右移動及び回旋も可能になり、生体足関節に近い動きを具現できる。

以上の動きを円滑に行うためには、距骨コンポーネント３と脛骨コンポーネント５は生体適合性のある金属又はセラミックといった素材が適し(本例ではCo-Cr-Mo合金を採用しているが、これに限定されない)、ポリエチレンインサート４は耐摩耗性の高い超高分子量ポリエチレンが適する。

人工足関節がこの４のコンポーネントから構成される利点は、まず第一に、手術時に何らかの理由で最適にセットできなかったり、手術後に生体になじんで最初のセットとは違って来たような場合でも、このずれを４のコンポーネント、特にポリエチレンインサート４が吸収し、不適合な状態にまで至らせない利点がある。第二には、前後回動に加えて若干の左右動及び回旋も可能であるから、生体足関節に近い動きができるとともに、この動きを４のコンポーネントの協働ですることになるから、動きが円滑になり、靭帯や腱に過度の負担をかけないといつた特徴がある。

１ 距骨
２ 脛骨
３ 距骨コンポーネント
４ ポリエチレンインサート
５ 脛骨コンポーネント
６ 〃 の板状部
６ａ 〃 の溝部
７ 距骨ステム
８ 距骨ステムの基部
８ａ 基部のねじ孔
８ｂ 凹型テーパー部
９ 距骨ステムの尾部
９ａ 尾部のねじ部
９ｂ 凸型テーパー部
１０ フィン
１１ リブ
１２ 踵骨
１３ 下方突出部
１４ ポリエチレンインサートの凹部
１５ 脛骨コンポーネントの脛骨ステム
１６ 脛骨コンポーネントの凸部
１７ 脛骨コンポーネントのフランジ

Claims (2)

1. 脛骨の遠位端と、球面状をしている距骨の近位端との間に設けられる人工足関節において、この人工足関節が、脛骨側から順番に、上面が平板状をしており、平坦に骨切りされた脛骨の遠位端の前後の皮質骨を確実に収受するために前後端を上方に折り返したフランジが形成され、かつ、脛骨に突入する脛骨ステムが突設されるとともに、下面に凸部が形成された脛骨コンポーネントと、この凸部を嵌め込む凹部が上面中央に形成されて脛骨コンポーネントの多少の回旋及び左右移動を許容するとともに、底面中央に前後に伸びる下方突出部を有するポリエチレンインサートと、下方突出部を距骨の近位端の形状に沿って前後に彎曲して形成された板状部の上面に凹陥して設けられた溝部で受け入れて前後に摺動可能、かつ、左右への脱落を防ぐ距骨コンポーネントとからなり、距骨コンポーネの下面に距骨から踵骨に亘って斜め後方に挿入される距骨ステムを突出するとともに、距骨ステムがポリエチレンインサートの直下に存在してポリエチレンインサートの後端付近まで延びる基部と、基部に嵌入されて固定される尾部とからなり、基部と脛骨コンポーネントの底面に亘ってリブが形成されていることを特徴とする人工足関節。
2. 尾部の外周に軸方向に沿って複数のフィンが形成されている請求項１の人工足関節。