JP3419931B2 - 人工膝関節 - Google Patents
人工膝関節Info
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- JP3419931B2 JP3419931B2 JP32320394A JP32320394A JP3419931B2 JP 3419931 B2 JP3419931 B2 JP 3419931B2 JP 32320394 A JP32320394 A JP 32320394A JP 32320394 A JP32320394 A JP 32320394A JP 3419931 B2 JP3419931 B2 JP 3419931B2
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Description
膝関節症、偽痛風、突発性骨壊死など高度に変形した膝
関節の関節を正常な機能に回復させるために用いる人工
膝関節に関するものである。 【0002】 【従来の技術】従来の人工膝関節として、置換後の安定
性と可動性を確保するため例えば特開平3ー15460
号公報に記載される技術の如く、脛骨コンポーネントの
摺動面中央に突起が形成され、他方大腿骨コンポーネン
トの脚部間に該突起を受容すべく凹部が形成され、これ
ら突起と凹部の協働させる方法が採用されていた。 【0003】また、同様の目的のため特開平4ー158
860号公報の発明の如く、脛骨コンポーネントの摺動
面の中央後部に凹状摺動面が形成され、他方大腿骨コン
ポーネントには屈曲を担うべく対応嵌合する凸状摺動面
が形成され、これら摺動面を協働させる方法をとるもの
もあった。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記前
者の従来技術は、大腿骨コンポーネントの脚部間を大き
な凹部とするため、大腿骨関節面を多量に骨切りし且つ
後十字靱帯も切除しなければならず、さらに正常な膝関
節の生理的な動きを再現することが難しいという不具合
があった。 【0005】また後者の従来技術では、上記生理的な動
きには近づき、可動域も広いという優れた効果を奏する
ものであったが、骨切量も少なくなく、後十字靱帯の切
除という問題を回避することができないという不具合が
あった。 【0006】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の人工膝関節は、大腿骨コンポーネントと脛
骨の近位部に固定される脛骨コンポーネントから構成さ
れる人工膝関節において、上記大腿骨コンポーネント
は、一対の後壁が後側に開く概ねハ字状に配置されると
ともに、屈曲摺動面が横幅方向に連続する曲面で構成さ
れ、上記脛骨コンポーネントは、荷重を受ける摺動面の
後部外縁側に外側に向かって漸次下る縁下り曲斜面を形
成したことを特徴とする。 【0007】 【作用】本発明の人工膝関節は大腿骨コンポーネントに
おいて一対の後壁が後側に開く概ねハ字状に配置されて
いることにより、十字靱帯を収容するスペースが与えら
れ、もって骨切り量が少量であることに加えて十字靱帯
を切除する必要もなくなった。 【0008】また、大腿骨コンポーネントの一対の後壁
が上記ハ字状に配置されるとともに、他方の脛骨コンポ
ーネントの摺動面の後部外縁側に外側に向かって漸次下
る縁下り曲斜面を形成したことによって、屈曲運動中に
両コンポーネントの摺動面が協働して大腿骨コンポーネ
ントの相対的前移動および横移動を防止して運動の安定
性を確保しつつ、屈曲の回転中心を少しづつ後方に移動
せしめ、もって正常な膝関節の生理的運動を忠実に再現
する。 【0009】 【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体
的に説明する。図1は、本実施例の人工膝関節Kを示
し、この人工膝関節Kは大腿骨の遠位部に固定される大
腿骨コンポーネントFと脛骨の近位部に固定される脛骨
コンポーネントTから構成されている。 【0010】このうち大腿骨コンポーネントFは、図2
および図3に示すように前壁1を架橋部2を介して一対
の後壁3,3と一体結合した構造であって、摺動側の表
面は前側がパテラ摺動面4a、中央部が伸展位摺動面4
b、後側が屈曲摺動面4c、他方の骨固定側が骨接触面
6となっている。また、図4に示すように上記後壁3の
間は大きめの切り欠き、すなわちPCL溝5となってお
り、ここに十字靱帯(PCL)を収容することができ
る。 【0011】図5は、上記屈曲摺動面4cの形状を示す
横断面図であり、同図に示すように屈曲摺動面4cは横
幅方向に連続する曲面で構成された形状となっている。 【0012】次に、他方の脛骨コンポーネントTの構造
を説明する。図6に示すように脛骨コンポーネントT
は、トレー7の上側に摺動特性に優れるプラスチック製
のプレート8が固定され、図7に示すようにプレート8
の後側中央が前記大腿骨コンポーネントFのPCL溝5
に対応するPCL溝10となっている。また、プレート
8の上面の中央は中央隆起部9a、その左右に位置する
摺動面のうち、前側が伸展位摺動面9b、後側外縁部が
屈曲摺動面9cとなっていて、このうち屈曲摺動面9c
は図6に示すように外側に向かって漸次下る形状の縁下
り曲斜面9dが形成されている。 【0013】さて、このような特徴を有する人工膝関節
Kは、以下に説明する方法によって摺動面の形状が求め
られたものであり、その方法を詳述する。本発明の大腿
骨コンポーネントFの形状に対して「作用」の項で述べ
た”運動の安定性を確保しつつ屈曲の回転中心を少しづ
つ後方に移動せしめもって正常な膝関節の生理的運動を
忠実に再現する”理想的な脛骨コンポーネントTの形状
は脛骨コンポーネントTを固定しその上で健常な大腿骨
の運動を再現して得られた包絡面である。実用上でこの
形状を求める方法は、大腿骨の脛骨に対する運動を求め
るべく正常の膝関節の側面動態撮影を行い、正常のロー
ルバックモーション(即ち膝屈曲に伴い脛骨の最下点の
脛骨前縁よりの距離を暫定的に次式にて近値した。(本
式はより多くの正常ロールバックモーションのデータを
収集して修正することにより、より良い人工膝関節の設
計が可能である。) d=2.05×101 +2.00×10-2x +3.89×10-4x +9.23×
10-6x だたしd:大腿骨の最下点の脛骨前縁よりの距離 x:膝の屈曲角度 この位置を中心として生理的許容範囲として、最大伸展
位では回旋・前後方向・横方向ともに0とし、膝屈曲角
度に応じて漸増し、最大屈曲位において最高回旋で16
度・前後横方向では2mmまでの緩みを許すこととし
た。ただし、各屈曲角における緩みの3つの要素の最高
値において2mmだけ大腿骨コンポーネントFの位置が
高くなるように2次曲線(放物線)的に変化させること
により緩みの変位が大きくなるほどより大きな復元力
(理論的な位置に戻そうとる力)が働くようにした。 【0014】この条件を満たすように大腿骨コンポーネ
ントFをコンピュータ内で運動させ、得られた包絡面の
形状を脛骨コンポーネントTのベースの輪郭に合わせて
トリムして第1回目の形状とする。 【0015】続いて、出来上がった大腿骨コンポーネン
トFと脛骨コンポーネントTの各屈曲角において、新た
に開発したポテンシアル法(即ち2つの形状の接触のす
べての仕方において各々のコンポーネントの重心の位置
の落差を求めてその落差が最低になる位置を求め、生体
内における接触位置を予測し、その近傍に於ける落差の
変化率を安定性の指標とする方法)を用いて人工膝関節
の運動の安定性とロールバックモーションを評価し、接
触位置と接触面積を算定した後、接触面積の小さ過ぎる
大腿骨コンポーネントFの部位の曲率を減じるように形
状変更を行い、安定性を高めたい屈曲角における最高緩
みを減じ、安定性を減じたい屈曲角の最高緩みを増して
再度、包絡面を求める。この過程を、要求を満たす運動
の安定性とロールバックモーションが得られるまで繰り
返し人工膝関節の形状を決定する。数回の繰り返しで実
用的な範囲内の形状は得られるが、試行と評価を繰り返
せばより性能の高い形状を見出すことができる。 【0016】そして、このような作業の結果、前述のよ
うに大腿骨コンポーネントFにおいて一対の後壁3,3
が後側に開く概ねハ字状に配置されるとともに、屈曲摺
動面4cが横幅方向に連続する曲面で構成され、かつ他
方の脛骨コンポーネントTにおいて荷重を受ける摺動面
9cの後部外縁側に外側に向かって漸次下る縁下り曲斜
面を形成した人工膝関節Kが求められた。 【0017】 【発明の効果】叙上のように、本発明の人工膝関節は大
腿骨コンポーネントにおいて一対の後壁が後側に開く概
ねハ字状に配置されていることにより、十字靱帯を収容
するスペースが与えられ、もって骨切り量が少量である
ことに加えて十字靱帯を切除する必要もなくなった。し
たがって、膝の関節付近の筋力を健全かつ正常なものに
維持することができる。 【0018】さらに、大腿骨コンポーネントの一対の後
壁が上記ハ字状に配置されるとともに、他方の脛骨コン
ポーネントの摺動面の後部外縁側が外側に向かって漸次
下る縁下り曲斜面となっているので、屈曲運動中に両コ
ンポーネントの摺動面が協働して大腿骨コンポーネント
の相対的前移動および横移動を防止して運動の安定性を
確保しつつ、屈曲の回転中心を少しづつ後方に移動せし
め、もって正常な膝関節の生理的運動を忠実に再現す
る。 【0019】以上のような、格別に優れた効果を奏する
ものである。
ントの前面図である。 【図3】図2の大腿骨コンポーネントの側面図である。 【図4】図2の大腿骨コンポーネントの上面図である。 【図5】図4のXーX線図である。 【図6】図1の人工膝関節を構成する脛骨コンポーネン
トの前面図である。 【図7】図6の脛骨コンポーネントの上面図である。 【符号の説明】 K 人工膝関節 F 大腿骨コンポーネント T 脛骨コンポーネント 1 前壁 2 架橋部 3 後壁 4a パテラ摺動面 4b、9b 伸展位摺動面 4c、9c 屈曲摺動面 5、10 PCL溝 6 骨接触面 7 トレー 8 プレート 9a 中央隆起部 9d 縁下り曲斜面
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】大腿骨の遠位部に固定される大腿骨コンポ
ーネントと脛骨の近位部に固定される脛骨コンポーネン
トから構成される人工膝関節において、上記大腿骨コン
ポーネントは、一対の後壁が後側に開く概ねハ字状に配
置されるとともに、屈曲摺動面が横幅方向に連続する曲
面で構成され、上記脛骨コンポーネントは、荷重を受け
る摺動面の後部外縁側に外側に向かって漸次下る縁下り
曲斜面を形成してなる人工膝関節。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32320394A JP3419931B2 (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | 人工膝関節 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32320394A JP3419931B2 (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | 人工膝関節 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08173465A JPH08173465A (ja) | 1996-07-09 |
| JP3419931B2 true JP3419931B2 (ja) | 2003-06-23 |
Family
ID=18152198
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32320394A Expired - Lifetime JP3419931B2 (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | 人工膝関節 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP3419931B2 (ja) |
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-
1994
- 1994-12-26 JP JP32320394A patent/JP3419931B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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