JPH05300919A

JPH05300919A - 人工股関節

Info

Publication number: JPH05300919A
Application number: JP11009692A
Authority: JP
Inventors: Hiroichi Amino; 博一網野
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1992-04-28
Filing date: 1992-04-28
Publication date: 1993-11-16
Anticipated expiration: 2018-02-04
Also published as: JP3372561B2

Abstract

(57)【要約】【構成】大腿骨の髄腔内に挿入するステムの先端に骨頭
球を具備する人工股関節において、上記ステムの近位部
にステムの肩部よりセメントを流しこむための開口部を
含むセメント溜まりを形成したことを特徴とする人工股
関節。【効果】本発明の人工股関節によれば、ステムの転子
間に挿入される部分に設けられた凹状のセメント溜まり
に保持されたセメントによって初期にステムと大腿骨が
強固に固定され、該ステムが動揺することがないので患
者に苦痛を与えることがなく、また上記のセメント溜ま
りがステムの転子間に挿入される部分に設けられている
ためこの部分と大腿骨が強固に固定されるので荷重がス
テム全体にバランス良く伝達し、骨吸収を起こすことが
ない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は人の関節、殊に人工股関
節に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から用いられている人工股関節１と
して、図５に示す如く、アルミナセラミックスなどのセ
ラミック材よりなる骨頭球２がステンレス鋼、コバルト
クロム合金、チタン合金などの金属材よりなるステム３
の先端部３ａにテーパー嵌合によって固定されており、
上記ステム３を大腿骨Ｄの髄腔Ｄ₃内に挿入し、該髄腔
Ｄ₃の内壁とステム３との隙間にセメントＣを充填して
両者を結合し、また一方の臼蓋Ｔ１は上記骨頭球２を受
座する合成樹脂製のソケット４を骨盤Ｔの臼蓋Ｔ１にセ
メントＣを用いて固定するものが多数使用されてきた。

【０００３】上記のセメントＣとしては歯科用のセメン
トが一般的に用いられ、これを用いることによって大腿
骨Ｄとステム３、及び臼蓋Ｔ１とソケット４とを強固に
結合することができるので、術後に痛みを伴うこともな
い。またこのような人工股関節１は歩行機能の回復に顕
著な効果があり、術後約１０年は十分に使用に耐えるこ
とが報告されており、６０才以上の高齢者を主な対象と
して、全世界で年間１０万例を越える手術が行われてい
る。

【０００４】また、ステム３と大腿骨Ｄを結合固定する
ためにセメントＣを用いない人工股関節１としては、ス
テム３の少なくとも骨と接する部分の表面を粗面化した
ものがあり、そのうち図６に示す人工股関節１は、チタ
ン合金よりなる球状のビーズＰをステム３の表面の骨と
接する部分の表面に焼き付けることによってステム３の
表面を骨がビーズＰの隙間に増殖侵入していくようにポ
ーラス状にして、大腿骨Ｄとの結合固定をおこなうも
の、また、上記ビーズＰの代わりに不図示のチタン合金
よりなる細線状のワイヤを圧縮してなる平均孔径１５０
〜４５０μm のポーラス状のメッシュをステム３の表面
に焼き付けて、メッシュの孔内に増殖侵入していくよう
にして大腿骨Ｄとの結合を強化するようにしたものであ
る。

【０００５】このような、ステム３と大腿骨Ｄを結合す
るためにセメントＣを用いない人工股関節１では、ステ
ム３の表面のできるだけ多くが大腿骨Ｄの髄腔Ｄ₃の壁
面に密着できるようにデザインして、大腿骨Ｄと接触す
る面積を多くすることが必要である。また、人工股関節
１の設置術においては患者により大腿骨Ｄの大きさや形
状が違うことを考慮して、ステム３のバリエイションを
１０種類程度準備しておき、最も適当な形状、寸法を有
するステム３を選択できるようにしておく必要がある。

【０００６】

【従来技術の課題】しかしながら、上記の従来の人工股
関節は以下のような問題を有していた。まず、セメント
をステムと大腿骨の結合固定のために用いる人工股関節
が、有効に機能するのは約１０年ほどで、この期間が経
過すると、しだいに大腿骨とステムの間に緩みが生じは
じめ重大な骨破壊へと発展していく。

【０００７】現在、一般に用いられているセメントは骨
との親和性に乏しく、かつ骨と化学的に結合しない。セ
メントと骨との結合は、セメントは骨の凹凸に入りこむ
ことによって機械的な結合するのみである。しかも、そ
の結合力は手術直後が最大で、その後は経時的に小さく
なってしまう。また、歩行などによる荷重によってセメ
ントの形態が徐々に変化していき、一方大腿骨の形態
は、加齢による骨の吸収で徐々に変化してしまう。これ
により、大腿骨とセメントの間には隙間が生じるように
なり、しだいにステムが動揺しはじめると、大腿骨のあ
る部位には偏荷重がかかることとなる。そして、荷重が
十分伝達されない部位では激しい骨吸収がおこり、最後
には大きな骨破壊へとつながってゆく。

【０００８】また、ステムと大腿骨をセメントで結合せ
しめる場合には、セメントを多量に大腿骨の髄腔内に充
填する必要があり、そのためセメントから大量の熱が発
生するため、大腿骨の多くの部分がやけどをしてしまう
という不具合もある。

【０００９】さらに、セメントを大腿骨の髄腔の奥深く
までに充填しているため、骨とステムの間の緩みが生じ
人工股関節を取り替えなければいけない場合、充填した
セメントを取り出すことが非常に困難であるという不具
合があった。

【００１０】一方、ステムの表面をポーラス状にし、セ
メントを用いずにステムを大腿骨と結合する人工股関節
は、ステム表面のポーラス状の隙間や孔内に、骨が十分
増殖侵入するまでに２〜３ヵ月乃至は１年程度かかり、
この期間にステムが大腿骨の髄腔内で動揺することによ
り患者が経験する苦痛は多大なものであった。

【００１１】さらに、複雑な大腿骨の髄腔の形状に完全
に適合したステムを用意しておくのはほとんど不可能
で、実際には少なくとも図６に示す大腿骨Ｄの長管骨Ｄ
₂に挿入する遠位部３ｂが大腿骨Ｄの髄腔Ｄ₃と適合す
るような寸法、形状のステム３を用意しておくようにす
るのであるが、この遠位部のみでステム３の表面に形成
したポーラス状のビーズＰの隙間や上記のメッシュの孔
内に骨が増殖侵入しステム３と大腿骨Ｄの長管骨Ｄ₂の
結合がなされても、該長管骨Ｄ₂に偏荷重がかかり、こ
れによって長管骨Ｄ₂と転子間骨Ｄ₁とで荷重のかかり
具合に大きな差が生じるとともに、転子間骨Ｄ１に十分
な荷重が伝達されないため転子間骨Ｄ₁では骨吸収がお
こり、図７に示す如く最後には転子間骨Ｄ１がなくなっ
てしまうという重大な問題があった。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明は大腿骨の髄腔内に挿入するステムの先端に
骨頭球を具備する人工股関節において、上記ステムの近
位部にステムの肩部よりセメントを流しこむための開口
部を含むセメント溜まりを形成したことを特徴とする人
工股関節を提供するものである。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図を用いて説明す
る。図１は、本発明の人工股関節１の実施例を示す斜視
図で、アルミナセラミックなどのセラミックスよりなる
骨頭球２が、ステンレス鋼、コバルトクロム合金、チタ
ン合金などの金属材よりなるステム３の先端部３ａにテ
ーパー嵌合によって固定されており、上記ステム３を大
腿骨Ｄの髄腔Ｄ₃内に、その表面がなるだけ多く該髄腔
Ｄ₃の壁面に密着するよう挿入し、また一方の臼蓋側は
上記骨頭球２を受座する合成樹脂よりなるソケット４を
骨盤Ｔの臼蓋Ｔ１にセメントＣを用いて固定するように
なっている。

【００１４】また、上記ステム３には、図１および図２
に示すように、転子間骨Ｄ１に挿入する近位部３ｂの両
方の側面３ｃ，３ｃに、ステム３の肩部３ｄよりセメン
トＣを注入するための開口部Ｍ₁，Ｍ₁を含み、２つの
連結孔Ｈ，Ｈによって連結する２つの凹状のセメント溜
まりＭ、Ｍが形成してあり、ステム３を大腿骨Ｄの髄腔
Ｄ₃内に挿入した後、ここに歯科用セメントなど生体用
のセメントＣを充填、保持させてセメントＣが上記大腿
骨Ｄの髄腔Ｄ₃に当接するようにする。また、上記ステ
ム３の近位部３ｂの残りの表面にはチタン合金よりなる
球状のビーズＰをステム３に焼き付けることによって平
均孔径１５０〜４５０μm のポーラス状としてある。

【００１５】次に、前述のように構成される人工股関節
１のステム３と大腿骨Ｄの結合の態様について説明す
る。上記の人工股関節１においては、術後、ステム３の
近位部３ｂに形成されたポーラス状のビーズＰの隙間に
骨が増殖侵入するまでの間、前記セメント溜まりＭが保
持するセメントＣによってステム３と大腿骨Ｄが強固に
結合する。これによって、この期間であてっもステム３
が動揺することはなく患者に痛みを与えることがない。

【００１６】このように、ステム３の近位部３ｂの表面
に形成されたポーラス状のビーズＰの隙間に骨が増殖侵
入するまでの間、セメントＣによってステム３が動揺す
ることなく大腿骨Ｄに結合するためには、前記セメント
溜まりＭ，Ｍを形成した部分の面積がステム３の大腿骨
Ｄの髄腔Ｄ₃に挿入される部位の全表面積の１０％〜６
０％であることが好ましい。１０％より少ない時には、
十分な接合強度が得られず、また、６０％より多い時に
はセメントＣの重合熱によって生体組織がやけどしてし
まう危険があるためである。

【００１７】また上記セメント溜まりＭの深さは、セメ
ントＣの強度を考慮して２ｍｍ以上であることが好まし
い。

【００１８】また、上述のようにステム３の近位部３ｂ
の表面に形成されたポーラス状のビーズＰの隙間に骨が
増殖侵入していく前であっても、ステム３が動揺するこ
とはないので上記のビーズＰの隙間へ骨がスムーズに増
殖侵入していき、短期間で上記近位部３ｂの表面に形成
したビーズＰの隙間へ骨がスムーズに増殖侵入し大腿骨
Ｄとステム３の強固な結合が実現するのである。これに
よって上記転子間骨Ｄ₁にも荷重が十分伝達されため骨
吸収が生じることがない。

【００１９】このように、本発明によれば、体内に設置
された人工股関節１が長期に安定した状態で骨と固定さ
れる。

【００２０】なお、セメントＣとしては生体との適合性
が良いアパタイトセメントを使用することが好ましい。

【００２１】次に、図３および図４には、本発明の人工
股関節１の他の実施例を示し、この人工関節１のステム
３の近位部３ｂの側面３ｃ，３ｃには、肩部３ｄよりセ
メントＣを注入するため途中で枝分かれした開口部Ｍ₁
を含む凹状のセメント溜まりＭ，Ｍを形成してあり、こ
のセメント溜まりに充填、保持されたセメントＣが大腿
骨Ｄの髄腔Ｄ₃に当接するようになっている。また、上
記ステム３の近位部３ｂの残りの表面にはチタン合金よ
りなる球状のビーズＰをステム３に焼き付けることによ
って平均孔径１５０〜４５０μm のポーラス状としてあ
る。一方、長管骨Ｄ₂に挿入される遠位部３ｅの側面３
ｆには、上下に平行して凹状の溝Ｎが２本設けられ、こ
こに骨が増殖侵入していくようにし、ステム３の近位部
３ｂと、遠位部３ｃの大腿骨Ｄとの結合力を調整し、上
記転子間骨Ｄ₁、長管骨Ｄ₂それぞれにかかる荷重のバ
ランスをとるようにしている。

【００２２】なお、ステム３の表面をポーラス状とする
には上記ビーズＰの代わりに不図示のチタン合金の細線
状のワイヤを圧縮してなる平均孔径１５０〜４５０μm
のポーラス状のメッシュをステムに焼き付けてもよい。
また、上記ビーズＰまたはメッシュはステム３の近位部
３ｂのみではなく、ステム３の遠位部３ｃにも形成して
もよい。さらに、骨の増殖生成を誘導するため上記ビー
ズＰまたはメッシュにハイドロキシアパタイトをコーテ
ィングしてもよい。

【００２３】実施例１前記セメント溜まりＭ，Ｍを形成した部分の面積がステ
ム３の大腿骨Ｄの髄腔Ｄ₃に挿入される部位の全表面積
に対しての面積比が表１に示す如くであるステム３を備
える、図１に示す前述の人工股関節１で家兎の股関節を
置換し、１０か月後に、これらの家兎を屠殺し、上記ス
テム３と周囲の骨組織を検索し、ビーズＰの隙間に新生
骨が増殖生成しているか、そして周囲の骨組織にやけど
の痕がなかったかを観察した。なお、上記セメント溜ま
りＭの深さは３ｍｍであった。その結果を表１に示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】表１から明らかなように、上記の面積比が
１０％より小さいときは新生骨の増殖生成が不十分であ
り、また６０％より大きいときにはセメントＣの重合熱
によるやけどが起こったことが判った。

【００２６】実施例２上記セメント溜まりＭ，Ｍを形成した部分の面積がステ
ム３の大腿骨Ｄの髄腔Ｄ₃に挿入される部位の全表面積
に対しての面積比が４０％であり、また、その深さを表
２に示すようにしたステム３を備える、図１に示す前述
の人工股関節１で家兎の股関節を置換し、１０か月後
に、これらの家兎を屠殺し、上記ステム３と周囲の骨組
織を検索し、ビーズＰの隙間に新生骨が増殖生成してい
るか、そして周囲の骨組織にやけどの痕がなかったかを
観察した。その結果を表２に示す。

【００２７】

【表２】

【００２８】表２から明らかなように、上記セメント溜
まりＭ，Ｍの深さが１ｍｍより小さい時には新生骨の増
殖生成が不十分であることが判った。

【００２９】

【発明の効果】本発明の人工股関節によれば、ステムの
転子間に挿入される部分に設けられた凹状のセメント溜
まりに保持されたセメントによって初期にステムと大腿
骨が強固に固定され、該ステムが動揺することがないの
で患者に苦痛を与えることがなく、また上記のセメント
溜まりがステムの転子間に挿入される部分に設けられて
いるためこの部分と大腿骨が強固に固定されるので荷重
がステム全体にバランス良く伝達し、骨吸収を起こすこ
とがない。

【００３０】また、本発明の人工股関節１を上記髄腔Ｄ
₃内に設置する際には、ステム３の髄腔Ｄ₃内に挿入す
る部位全体の周囲にセメントＣを充填する必要がなく、
使用するセメントＣは少量でよく、したがってセメント
Ｃが発する重合熱によっても周囲の骨組織がやけどする
こともない。さらに、セメントＣはセメント溜まりＭ内
のみに充填、保持されているため、前記開口部Ｍ１より
不図示の専用のノミを用いて大腿骨ＤよりセメントＣを
容易に削りとることができ、ステム３の近位部３ｂの表
面に形成されたポーラス状のビーズＰの隙間に骨が増殖
侵入する前であれば、比較的容易に人工股関節１を取り
替えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の人工股関節を示す斜視図である。

【図２】図１のＸ方向より見た矢視図である。

【図３】本発明の人工股関節の別態様を示す斜視図であ
る。

【図４】図３のＹ方向より見た矢視図である。

【図５】セメントを用いてステムを大腿骨に結合する従
来の人工股関節である。

【図６】ステムにチタン合金のビーズを焼き付けた従来
の人工股関節である。

【図７】ステムにチタン合金のビーズを焼き付けた従来
の人工股関節である。

【符号の説明】

１人工股関節２骨頭球３ステムＤ大腿骨ＣセメントＴ１臼蓋ＰビーズＭセメント溜まり

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】大腿骨の髄腔内に挿入するステムの先端
に骨頭球を具備する人工股関節において、上記ステムの
近位部にステムの肩部よりセメントを流しこむための開
口部を含むセメント溜まりを形成したことを特徴とする
人工股関節。