[0001]【発明の属する技術分野】本発明は人工膝関節に関するものであり、さらに詳しく述べるならば、高屈曲が可能であり、かつ膝の安定性と耐久性を備えた人工膝関節に関するものである。破壊的な膝関節障害に対する最も有効な治療法の一つである。1a、下部1b及び後側起立部分1cの摺動面はそれぞれ緩やかな曲面輪郭を呈している。2は大腿骨コンポーネント1を大腿骨に固定する固定ペグである。脛骨コンポーネント5は大腿骨コンポーネント1を摺動せしめる凹面5aを有し、ステムにより脛骨(図示せず)に固定される。stem.【0003】前掲公告公報による人工膝関節は、大腿骨コンポーネント1が下面中央部に膝蓋骨との摺動面となる凹面1dを有し、この形状を特定することにより、屈曲における補綴関節の運動の最大幅を増大させている。width.そして、四頭筋の緊張が、補綴関節の屈曲の全域を通じて天然関節における緊張とほぼ等しいようにプロテーゼ部品の形態及び寸法を定めることが説明されている。joint.【0004】また、高屈曲を目標としたものではないが、特公平3−195550号公報からも図2とほぼ同様の形状をもつ膝関節部品が公知である。known.【0005】膝は単なる蝶番運動だけではなく、軸回転及び前後方向の転がり運動を行う。膝を屈曲する際に、大腿骨と脛骨の接面及び回転軸が後方に移動するロールバック運動が膝の高度屈曲には不可欠である。rearward.【0006】東洋人の生活様式では膝関節に正座に近い屈曲などのように大きな屈曲が要求されることを考慮して、アルミナ製大腿骨コンポーネントと、上面にポリエチレンを固定したチタン合金製脛骨コンポーネントとにより人工膝関節を構成するとともに、これらコンポーネント間の摺動面を高屈曲可能に設計することも行われている。この方式では高屈曲時にポリエチレンに加わる応力が高まることによって、その摩耗が促進される懸念がある。art,高屈曲が可能であることに加えて、膝の安定性を達成し、またポリエチレンの摩耗の問題を解決し耐久性を備えた人工膝関節は考案されていなかった。have,人工膝関節の信頼性及び機能を改善するためには、膝屈曲角度が増大した際、摺動部に用いられるポリエチレンなどの摩耗の低減が必要であることに着目して、以下の発明を為した。1000mmの曲率半径をもつ凹面であり、前記大腿骨コンポーネントは、前記凹部の深さが10mm以上であり、膝蓋骨又は膝蓋骨コンポーネントと摺動する凹面を跨ぐように分岐された両分岐部が前記一体のベアリングインサートで支持されたことを特徴とする人工膝関節である。以下、本発明を詳しく説明する。detail.【0009】高屈曲を伴う人工膝関節にあってはロールバック運動のために、大腿骨コンポーネントとポリエチレンなどを使用する脛骨コンポーネントの摺動は、従来の構造では前者の凸面と後者の平面との接触になり狭い接触面積で行われるために、ポリエチレンの摩耗と疲労を来し易い。このために本発明においてはポリエチレンからなるベアリングインサートを大腿骨コンポーネントと脛骨コンポーネントの間に両者に対して摺動可能に介在させることとした。したがって、150〜170°程度の膝の高屈曲状態において、ベアリングインサートに加えられる応力が高くなりかつ大腿骨コンポーネントとベアリングインサートとの接触位置及び回転軸が後方に移動すると、ベアリングインサートは後方に摺動し、これに伴ってベアリングインサートに加えられる応力が低下する。次に、最大屈曲角度(約170°)から屈曲角度が減少すると上記とは逆方向の現象が起こってベアリングインサートは前方に移動して元の位置に復帰する。forward.【0010】上述のようにベアリングインサートが大腿骨コンポーネントと脛骨コンポーネントの間で摺動する際の運動をスムースにするためには、次の構成〜を採用することが好ましい。ベアリングインサートの上面全体が20〜1000mmの曲率半径をもつ凹面であり、かつ、ベアリングインサートの後方への傾斜角度は、脛骨コンポーネントの中心軸線に垂直な面に対してベアリングインサートの上端を前後方向に結ぶ線が後方に1°〜25°傾斜した角度であること。大腿骨コンポーネントの後側起立部分が大きなふくらみをもつこと。大腿骨コンポーネントの下面中央部に膝蓋骨又は膝蓋骨コンポーネントとの摺動面となる深い凹みが形成されていること。aspectを参照して説明する。shown,又膝蓋骨コンポーネント10(図2参照)を人工膝関節の一要素とすることができる。図1において、3は大腿骨、4は脛骨、6はベアリングインサートである。ベアリングインサート6はポリエチレンからなり、それぞれインプラント金属からなる大腿骨コンポーネント1及び脛骨コンポーネント5の間に摺動可能に挟み付けられている。図1に示す立位では、大腿骨コンポーネント1がベアリングインサート6を脛骨コンポーネント5の傾斜面上にてやや後方に押している。4,5)の範囲で屈曲されるに伴い、大腿骨コンポーネント1からの摩擦力によりベアリングインサート6は僅かに前方に脛骨コンポーネント5の上面を摺動して膝の側副靭帯13の緊張を和らげる位置に到達する。図示されていない平坦面で摺接する脛骨コンポーネント5及びベアリングインサート6の場合も同様の摺動が起こる。shown).【0012】図1に示されているベアリングインサート6の上面は曲率半径が20mmから1000mmの1つの円弧または複数の円弧を滑らかに接続した凹面を呈している。このために体重による軸荷重がベアリングインサート6に加えられると、膝は安定な位置に移動し、周囲組織の脆弱な場合でも安定した歩行が可能になる。6との接触面積が小さくなり好ましくない。好ましい曲率半径は20〜100mmである。mm.【0013】さらにベアリングインサート6の傾斜配置は以下のように定められている。図7においてa−a線は脛骨コンポーネント5の中心軸である。c−cはこの脛骨コンポーネント中心軸と垂直に交わる面である。b−b線はベアリングインサート6の上端を前後に結ぶ線である。図7(a)に示す第一発明においては、ベアリングインサート6が脛骨コンポーネント5のほぼ中心に位置したときに、b−b線がc−c面に対してなす角度(α)を下向きに1〜25°になるようにする。become.【0014】以下、図5〜15を参照として脛骨コンポーネント上面及びベアリングインサート下面が曲面である第一発明の実施例をさらに説明するが、この説明は脛骨コンポーネント上面及びベアリングインサート下面が平坦な第二発明にも、この形状などを除いては、適用されることを理解されたい。図5及び6に示すように、さらに、屈曲角度が130°から170°に増大するとロールバック運動が起こるために、大腿骨コンポーネント1とベアリングインサート6との接触位置は後者の後方面に移動する。この際、各コンポーネント1及び5の間に摺動可能にはさみつけられているベアリングインサート6は、ロールバック運動に伴って脛骨コンポーネント5上を後方に移動する。この移動に伴ないベアリングインサート6は両コンポーネント1,5で摩擦せしめられるが、これによる摩耗は固定式インサートの表面で応力が局部的に高くなる場合の摩耗よりも著しく軽度であり、ほとんど無視できる程度である。6との間のスムースな摺動面を維持することができる。the.【0016】図9に示される高屈曲時に膝蓋骨コンポーネント10と大腿骨コンポーネントとの間の圧力を低減するためには、大腿骨コンポーネント1の膝蓋骨コンポーネント10との滑り面の深さを10mm以上にすることが必要である。図10は大腿骨コンポーネント1の好ましい実施例を示す図であって、その下部1bの中央部にd=15mm以上の深い膝蓋骨との滑り面1eが形成されていることを示す。1b.【0017】続いて、第一発明のベアリングインサートの形状を図11(平面図)、図12(a−a線断面図)、図13(b−b線断面図)により説明する。いう)が形成されている。1g,13に示される両方向ともほぼ一致しているために、これら(6a,6c,1f,1g)の接触面積が大きくなり摺動中のポリエチレンの摩耗が少なくなる。less.【0018】摺動案内部6a,6cは、相互に独立の部材とすることによって、2個のベアリングインサートを設けることも可能であるが、2個のベアリングインサートは、手術による設置がやや難しいばかりでなく設置後に脱転するおそれがあり安定性に欠ける。したがって第一発明においては、摺動案内部6a,6cは摺動に際して相互に拘束されるようにしている。11〜13に示されるような一体物が好ましい。これらの図に示したものに限らず、中間部6bに穴を穿設もしくは長さL(図11)を短くするなどの手法により軽量化を図ることも可能である。insertcが形成されている。これらの摺動面5aは前後方向(AP)及び横方向に湾曲しており、それぞれの曲率半径はベアリングインサートのものとほぼ一致しているために摺動面における接触面積が大きくなり、摩耗が少なくなる。less.【0020】本発明の人工膝関節は上述のようにベアリングインサートを設けることにより、高屈曲が可能になり、高屈曲の際ベアリングインサートの脱転には後側起立部分1c(図8)のふくらみが有効に防止作用するが、ストッパー5c(図14,15)を両側上方に延在させることによりベアリングインサートが横方向に大きく移動することを妨げて一層確実に脱転を防止することができる。15,ベアリングインサートの幅(W)はストッパー5cの間隔より十分狭く定めることにより両者間の摺動を可能にしている。図14においてはストッパー5cは内側に湾曲しているが直線状に形成してもよい。Fig.【0021】図16及び17は、脛骨コンポーネント上面及びベアリングインサート下面が平坦な第二発明の実施例であって、ベアリングインサート6の脱転を防止構造を付設した実施例を示す図である。14の摺動を案内する横方向突出部を形成したものである。guiding.すなわち、脛骨コンポーネント5の両側面から上方に延在させた延長部ストッパー5cの上端を内側に延長させて突出部5dとしている。6は図17に示すように側面に溝6eを形成し、これを長さ方向(紙面に直交する方向)に延長している。脛骨コンポーネント5の突出部5dは図17に示すようにベアリングインサート6の溝6eに係合しているので、ベアリングインサート6の摺動が溝6eと突出部5dにより案内され、かつベアリングインサート6の脱転が防止される。5d,6eを第一発明の人工膝関節に設けることもできるのは当然である。[0022]【発明の効果】以上説明したように、本発明は従来の人工膝関節よりも高屈曲を可能にし、特に高屈曲の際のポリエチレンの摩耗を少なくして耐久性を高め、かつ膝の安定性を一層確実に高めることができる。DRAWINGS【図1】本発明(第一発明)の人工膝関節の一例を示す側面図である。invention).【図2】従来の人工膝関節の一例を示す図面である。joint.【図3】本発明(第一発明)の人工膝関節の30°屈曲位を示す図である。invention).【図4】90°屈曲位を示す図3と同様の図である。flexion.【図5】130°屈曲位を示す図4と同様の図である。flexion.【図6】170°屈曲位を示す図5と同様の図である。flexion.【図7】脛骨コンポーネントの形態を説明する図である。component.【図8】本発明(第一発明)の人工膝関節の別の例を示す側面図である。invention).【図9】170°屈曲位における膝蓋骨コンポーネントとの摺動を説明する図である。flexion.【図10】本発明(第一発明)の人工膝関節の側面図及び正面図である。invention).【図11】本発明(第一発明)のベアリングインサートのより好ましい実施態様を示す平面図である。invention).【図12】図11のa−a線断面図である。11.【図13】図11のb−b線断面図である。11.【図14】本発明(第一発明)の脛骨コンポーネントの平面図である。invention).【図15】図14のc−c線断面図である。14.【図16】ベアリングインサートを案内する突出部を形成した本発明(第二発明)で使用される脛骨コンポーネントの図である。invention).【図17】図16の脛骨コンポーネント、本発明(第二発明)の一実施例のベアリングインサート及び図10の大腿骨コンポーネントを組み合わせた図である。20mmから1000mmの曲率半径をもつ凹面であり、前記大腿骨コンポーネントは、前記凹部の深さが10mm以上であり、膝蓋骨又は膝蓋骨コンポーネントと摺動する凹面を跨ぐように分岐された両分岐部が前記一体のベアリングインサートで支持されたことを特徴とする人工膝関節。20mmから1000mmの曲率半径をもつ凹面であり、前記大腿骨コンポーネントは、前記凹部の深さが10mm以上であり、膝蓋骨又は膝蓋骨コンポーネントと摺動する凹面を跨ぐように分岐された両分岐部が前記一体のベアリングインサートで支持されたことを特徴とする人工膝関節。前記脛骨コンポーネントの両側面から上方に延在した延長部を形成したことを特徴とする請求項1又は2記載の人工膝関節。1から3までのいずれか1項記載の人工膝関節。prosthesis。