JP2010099496A - 関節面インプラント - Google Patents

Abstract

【課題】半月板の除去を要さずに、脛骨要素のプロテーゼ部材を移植できるようにすることである。
【解決手段】関節面インプラントであって、第１の端部および第２の端部を有する円柱状部材を具備してなる屈曲した支持部材と、骨と係合するよう構成された固定部材と、屈曲した支持部材を固定部材に対して連結するよう構成された中間マウント部材とを具備してなり、第１の端部は、この第１の端部の楕円面を生じるよう斜めに形成されており、第１の端部は関節面の荷重支持面を形成し、中間マウント部材は、固定部材と独立して中間マウントを回転させるための駆動具と係合するよう構成されている関節面インプラント。
【選択図】図７

Description

本発明は、概して、整形外科用関節代替品の分野、特に膝の整形外科用関節代替品の分野に関する。

膝の整形外科用関節代替品の分野における比較的最近の技術革新は、プロテーゼ装置の移植準備の際に、骨幹から外れにくいことが要求されるプロテーゼに関してなされた。この技術的趨勢およびプロテーゼデザインは、当初、関節の病気を持つ若い活動的な個人の治療に挑戦するとき、整形外科医の選択肢を拡大することを目的としていた。今日では、こうした個人を総合的な関節形成術(プロテーゼ)によって治療することは、痛みの症状を軽減するのに効果的な手法であると十分に理解されるようになった。しかしながら、患者が若いほど、自分のプロテーゼ関節について、急速に摩滅し、緩み、そしてインプラントの取替えが必要になると、おそらく要求するであろう。

自然の関節においては、走ったり、歩いたり、そして跳んだりする通常の活動の間に関節面に伝達される荷重は、関節面組織に過酷な環境を作り出す。ヒアリン(ｈｙａｌｉｎｅ)軟骨からなる、こうした関節面組織は、膝の荷重分散および衝撃吸収能力に関し重要な役割を果たしている。こうした組織の摩滅および劣化は通常、終末であり、これは痛みの症状を生み出し、結局、その人に関節交換手術を考えさせる。

しかしながら、関節における多くの構造体や組織は脚の筋肉組織と同様、結局のところ関節面に観察されるように、荷重の分散および処理に複雑な役割を果たしている。これらのうちで最も重要なものの一つは半月板であると言ってよい。この半月板は、一方は前に置かれ、もう一方は後ろに置かれた二つの骨質挿入物を持つ脛骨頂部関節面に付着した、インゲン豆形状の構造体である。半月板は、その下側の脛骨関節面に適合するよう、そして対になった上側の大腿骨関節面の凸面カーブに適合するような形になっている。それは、環状で、しかも構造体にフープ強度特性を付与する、繊維状靭帯の高度にまとまった組織から構成されている。この機能に関し、半月板は、大腿骨および脛骨のヒアリン軟骨面の両方について、より大きな面積に荷重が一層均等に分散させられるよう関節の接触面積を著しく増大させている。こうした理由で、この構造を維持しようと努めることには大きな利点がある。

プロテーゼ膝関節に関し、その不全の最も大きな原因の一つは、脛骨要素の摩滅片に由来している。これは、脛骨要素の摩滅につながるだけでなく、骨溶解や近隣組織の炎症変異を引き起こす小さな摩滅片粒をも作り出す。そして最終的にはインプラントをぐらつかせる。

現在のプロテーゼ関節デザインは、通常、超高分子量ポリエチレン(ＵＨＭＷＰＥ)から構成される脛骨要素と、通常、コバルト−クロム合金(ＣｏＣｒ)から構成される大腿骨要素との、入念な輪郭の一致を当てにしている。外科移植中の表面の不一致あるいは表面の不整列は摩滅を加速し、早期関節不全の原因となる。しかしながら、膝の複雑なメカニズムの作用として、完全に外科的に適合し、かつ二つの要素が整列した場合でさえ、二つの要素間に極めて集中した部分的な荷重、あるいはポイント荷重さえをも発生させるプロテーゼ関節からなる関節が依然として存在する。それは、ＵＨＭＷＰＥ面から、せん断粒子を発生させる。

半月板の除去を要さずに移植可能な脛骨要素のプロテーゼ部材の開発には大きな利点がある。この部材は、脛骨面全体の一部のみを効率よく新しい面にすることができる。その結果、脛骨関節の軟骨における使い古された剥き出しの部分が交換される。しかしながら、半月板の下にある脛骨面領域、および半月板の挿入場所については無傷のまま残る。この移植は、大腿骨要素(以前の特許にて現れる)と前記脛骨要素との間の集中荷重あるいはポイント荷重を排するよう、正常な膝の解剖学的構造および荷重を支える組織を可能な限り保存しようとするものである。プロテーゼを位置させ、設置し、そして送り届けるのに有用な器具のシステムが含まれる。

したがって本発明の一つの形態は、脛骨を通り、かつ上位脛骨面を通る軸線に沿ってドリルを位置させるためのドリルガイドを提供する。軸線は脛骨の長軸に対して斜めになっており、しかも上位脛骨面は膝の半月板によって少なくとも部分的に拘束されている。このドリルガイドは、膝の半月板によって拘束された上位脛骨面と等しいか、あるいはそれよりも小さな、少なくとも一つの寸法サイズを有する標的リング部を具備している。

他の形態として本発明は、第１の端部および骨切削端部を有する長尺な管状構造体を具備した骨たがねを提供する。この骨切削端部は、楕円形の骨切削面が形成されるよう、横向きの角度で終わりをなしている。

他の形態として本発明は、第１の端部および第２の端部を有する円柱状部材を備えた屈曲した支持部材を具備してなる関節面インプラントを提供する。第１の端部は、それが楕円面となるよう斜めに形成されており、しかも第１の端部は関節面の荷重支持面となる。

さらに他の形態として本発明は、屈曲した支持部材と、骨に掛止するのに適合する固定部材と、屈曲した支持部材を固定部材に連結するのに適合する中間マウント部材とを具備してなる関節面インプラントを提供する。

他の形態として本発明は、第１の端部および第２の端部を有する円柱状部材を備えた屈曲した支持部材を具備してなる関節面インプラントを提供する。第１の端部は、それが楕円面となるよう斜めに形成され、しかも第１の端部は関節面の荷重支持面となる。また、円柱状部材は、そこに形成された、骨に掛止するための手段を含む。

本発明に係る一つの代表的なドリルガイドの生体内位置での図である。 本発明に係る一つの代表的なドリルガイドおよびガイドピンの生体内位置での図である。 本発明に係る一つの代表的なドリルガイドの側面図である。 本発明に係る一つの代表的なドリルガイドおよびドリルビットの側面図である。 本発明に係る一つの代表的なドリルガイドおよびたがねの側面図である。 本発明に係る一つの代表的なドリルガイドおよびたがねの生体内位置での側面図である。 本発明に係る一つの代表的なインプラントの組立分解図である。 本発明に係る一つの代表的なインプラントの組立分解図である。 本発明に係る一つの代表的なインプラントの組立分解図である。 本発明に係る一つの代表的なインプラントの生体内位置での図である。 本発明に係る一つの代表的なインプラントの生体内位置での図である。 本発明に係る他の代表的なインプラントの組立分解図である。 本発明に係る他の代表的なインプラントの生体内位置での図である。

以下、代表的な実施形態および使用方法について詳細に説明するが、本発明を、これら代表的な実施形態および使用方法に限定する意図のないことは当業者には明らかであろう。本発明の範囲は広範であり、特許請求の範囲の記載によってのみ限定される。

本発明の他の特徴や利点については、以下の詳細な説明および図面から明白になる。図面においては、同じ部品には同じ符号を付している。

図１は、本発明に係る一つの代表的なドリルガイド１００の生体内位置での図である。この図は、末端脛骨１０４とともに脛骨の基端部分１０２を表している。膝は、側方および中央側の仕切りとして、それぞれ半月板１Ａ,１Ｂを含んでいる。半月板は、上位脛骨面に、前部骨質付着物２Ａおよび後部骨質付着物２Ｂによって接合されている。半月板は、他の点では、大腿骨骨頭を部分的に拘束し、かつそれと協力して、相対的に動くことができ、かつ脛骨１０４の上端に沿って滑る(図示していないが、しかし当業者には知られている)。

本発明の一つの形態は、新規なドリルガイドを提供することである。一つの代表的な実施形態として、図１にはドリルガイド１１０が示されている。この代表的実施形態に係るドリルガイド１１０は、概して標的リング４、そして屈曲したブーム８Ａ、カーブしたアーム部３および有孔部１１２を具備している。標的リング４は、大腿骨骨頭と上位脛骨面１０６との間に差し込むのに十分な狭さの厚みを有している。リング４はまた、以下でより詳しく説明するように、最終的に関節面まで運ばれる楕円形のインプラントとおおよそ同じサイズおよび同じ形状であるよう寸法合わせがなされている。しかしながら、これが現に要求されるのではなく、リングの代表的な形を提示するだけである。

リング４は、関節鏡手術の際に使用される二つの標準的な切り口の一つ、すなわち前中央部あるいは前側方部(これらの切り口は図１には示していないが、当業者にはよく知られている)から関節にアクセスするときに、半月板１Ｂの上を通過する形状となった屈曲したブーム８Ａによって、ガイドのカーブしたアーム部３に連結されている。ガイドはまたアーム３に接続された有孔部１１２を含んでいる。代表的な実施例においては、楕円形の標的リング４の中央部１１６における中心点あるいは中心点近傍を通って遡る軸線１１４が形成されるよう、有孔部１１２はアームに接続されている。有孔部１１２は中空チャック８Ｂ、中空のカラーテーパー１１８および円筒形ブリット５Ａを含む。有孔部は円筒形ブリットを受けるためのサイズとなっている。円筒形ブリット５Ａは、脛骨１０４の骨面と接触するまでチャック８Ｂの内部を前進する。その終点に至って、ブリット５Ａは脛骨の骨面との接触を強化する、あるいは確実なものとする歯６を含む。リリース可能なラチェット７は、チャック８Ｂを経てブリット５Ａが前進できるようにする。そして、これに続くステップのための安定したプラットフォームを形成する位置にブリット５Ａを固定するロッキング機構を提供する。

図３は本発明に係る他の代表的なドリルガイド１１０'の側面図である。アーム部３もまた、その適切な部位に堅固な中央フランジが設けられている。ガイドにはまた、代わりの大きな穿孔ブリット５Ｂが使用されている。ブリット５Ａあるいは５Ｂの両方について、リリース可能なラチェット機構は、チャック８Ｂに対して旋回できるよう取り付けられた爪１３からなる。ブリット５Ａあるいは５Ｂは、一般にブリット側面上の歯として特定されるラック１２を含んでいる。爪１４の一部は、その全体が旋回動作するよう、そしてラックから外れるよう取り付けられている。

図２は、本発明に係る一つの代表的なドリルガイドおよびガイドピン１２０の生体内位置での図である。ガイド１１０が適所に配置されると、ガイドピン９は有孔部１１２を経て挿入され、そして脛骨を穿孔する。ガイドピンは、ドリル９のチップ１０が標的リング４の中心に現れるまで、有孔部の位置によって特定される軸線１１４に沿って脛骨を経て突き通されるのが好ましい。

ここで図４について説明する。いったんガイドピン９が適切な位置に置かれると、ドリル１５はピン９によって駆動される。図４については、簡潔にするため解剖学的な記載は省略してある。ドリルは、インプラント(以下で詳述)の直径よりも僅かに大きな直径を有する。代表的な実施形態では、ドリルは、脛骨関節面１０６の表面下、およそ２〜３ｍｍの距離１６に達するまで駆動される。読み取り可能なスケールに基づいたこの適切な穿孔距離を決定する技術、あるいはガイドまたはドリルシャフトにおける作り付けの深さ留め具(depth-stops)を含む技術については、整形外科学にて十分に言及されており、そして本発明においても採用されている。ここで利用したドリルは、当業者によく知られた在来の骨ドリルである。

続いて図５に示されるように、円筒形たがね１７Ａは穿孔されたトンネルに導入され、前もって穿孔されたトンネルの終点に接触する点まで前進させられる。この代表的な実施形態のたがねは、たがねの直径と交差する屈曲した横方向のカット１１２からなるチップ形状となっている。たがねは本質的に長尺な管状構造体で、屈曲した横方向のカット１１２は、管部に楕円形の端面１８Ａを形成する。この楕円外形は、ドリルガイドの標的リング４の楕円形状と同じように、送り届けられる脛骨インプラントの楕円外形に対応するものである。たがねは、既に示したように傾斜した、鋭利な筒状のチップを具備する。図示してはいないが、たがねは、楕円形の標的リング１９に関連して適切な回転位置にて駆動されるように、マーキングあるいはキー部を含んでいる。その端部において、有孔部１１２は、たがねのキーと噛み合うキー配列を含んでいる。

適切な位置で堅固に保持されたガイド１１０について、たがねは、標的リング４の下側面に衝突させられる。骨および軟骨のクリーンな切削を補助するため、たがねおよび標的リングは、最終配列状態にて補助する、あるいは圧縮された組織を剥がす、ある特徴部１８Ｂを具備してもよい。

ここで、インプラントを送り込むための準備となる。図７は本発明に係る一つの代表的なインプラント１３０の組立分解図である。本発明に係るインプラント１３０は、一般的には、第１の端部および第２の端部を有する屈曲した支持部材を備えた円柱状部材である。第１の端部は、それが楕円面となるよう斜めに形成されている。第１の端部は、関節面の荷重支持面となる。インプラントは三つの部材、すなわち屈曲した支持面２０、中間マウント２１、そして固定部材２２を具備する。支持面２０はマウントに、たとえば、支持面部の下側および中間マウントそれぞれの噛み合い部２４Ａ,２４Ｂ間のプレスフィットあるいはスナップフィット(snap-fit)形状によって固定される。噛み合い部２４Ａはオフセンター凸部２５Ａを有する。これは、支持面２０の噛み合い部２４Ｂにおける、それに適合するオフセンター孔に嵌まり込む。これによって、二つの部材の回転キーイング(keying)あるいは配列が得られる。もちろん、同様に、凸部２５Ａが支持面２０の噛み合い部２４Ｂに設けられていてもよい。当業者は、回転キーイング(keying)および／または配列を得るための支持面２０および／または中間マウント２１について、多くの機械的な変更が可能なことを認めるであろう。そして、そうした別形態の全ては、本発明の範囲内にあるものと見なされる。二つの部材が組み立てられるとき、二つの部材の比較的連続した円筒形の軸が形成される。

図８はインプラントの組立分解断面図である。この代表的実施形態の固定部材２２はネジである。このネジは、変更された交換可能(cancellous)なネジ形状２７を有し、しかもその根元の直径は、支持面およびマウントの直径とほとんど同じである。代表的な実施形態において、根元の直径は約１０〜２０ｍｍである。ネジは、手前側が大きな貫通孔２６を有する。そして、ネジの末端のテーパー孔２６Ｄは、マウント部材２１の手前側の端部にある雄型テーパー凸部２３と噛み合い、連結される。二つの部材２１,２２が強制的に一体化された際、テーパー面２６Ｄおよび２３は、二つの部材間に堅固な結合状態が得られるよう連結される。ネジの手前側の端部も、大きな整形外科用雄型六角ドライバーと係合するのに適する六角形の穴２６Ｐを備えている。

図９はインプラント１３０の他の分解組立図である。支持面部材２０は、それを取り囲む骨に機械的荷重を移転するのを助けるため、溝あるいはリング３０を備える。そして支持面部材２０は、現存する関節面と、よりよく適合するため輪郭切削された上位面３１を含んでいる。中間マウント２１も類似の荷重移転特徴２９を有する。

図１０は骨に挿入されるインプラントを示している。マウント部材の手前側の端部は、スタンドオフポスト３５の挿入が可能な穴２８を備える。スタンドオフポスト３５はネジ部材を前進させるのに用いられる六角ドライバーとの接続に役立つ。このスタンドオフは、ネジを回転させている間、二つの器具３３間の接合箇所において、この二つの部材がわずかに離間した状態となるようにする。これにより、脛骨の現存する関節面１０６と同じ高さ位置か、あるいはわずかに足りない位置までインプラントを運ぶためのネジ込み深さの良好な調節が可能となる。マウント孔内にて噛み合う、スタンドオフポスト３５を使用することで、支持面および中間マウントアセンブリーは、ネジ部材と関係なく回転できるようになる。これによって、脛骨関節面に関して、その適切な配列状態が確保される。いったん全ての配列が完了すると、図１１に示すように、中間マウント部材への下向きの力３６はテーパー部分を固定し、全ての部材を固定位置にてロックする。

整形外科の分野でよく知られた材料が、インプラント部材として使用できる。たとえば、支持面にはＵＨＭＷＰＥが、そして中間マウントおよび固定部材としてはチタニウムあるいはコバルト−クロム合金が使用される。しかしながら、そうした部材が不全になる最もありふれた原因は、ＵＨＭＷＰＥの摩滅片に関係しているので、支持面部材は代わりの材料から形成される。そうした材料は、その親水性、低摩擦特性に基づく治療上の利点を提供する。たとえば、耐久性のあるポリウレタンおよび組織ヒドロゲルの分野における最近の発展は、こうした材料が、好適なベースに搭載されれば、骨に堅固に固定された際に、効果的な代替材料となることを示している。

図１２は本発明に係るインプラントの他の代表的な実施形態を示す。この実施形態では、中間マウント２１'は、絡みつくとともに、圧縮されたワイヤー部３８を含んでいる。それは、中間マウントの穴２４Ａ'の中に挿入されている。ワイヤー部３８は、中間マウントに使用された材料と同じ材料から形成されている。これは、もしワイヤー部およびマウントが材料の融点に近い温度まで加熱された場合に有利となる。すなわち、部材は融けあって、空隙が半連続したネットワークを含むように作られる制御可能な気孔を有する固形状の塊(すなわちポーラス材料)を形成する。このポーラス材料は、その後、ベースとして利用され、しかもゲルあるいはエラストマー材料が注入される。図１３に示すように、これは鋳造材料と構造上のベースとの間に機械的な結合４１を付与する。

当業者には多くの変形例が自明であろう。たとえば、屈曲した支持部材は、それに取り付けられた固定部材を含んでいてもよく、これによって支持部材は骨に直接ねじ込まれる。これに代えて、固定システムが屈曲した支持部材および固定部材を含んでいてもよく、中間マウント部材が必要でなくなる。上記およびその他の変形例は、先の詳細な説明から明白になる。そしてそうした変形例は、特許請求の範囲の記載によってのみ限定される本発明の範疇に包含される。

１Ａ,１Ｂ 半月板
３ アーム部
４ 標的リング
５Ａ,５Ｂ 円筒形ブリット
６ 歯
７ ラチェット
８ 屈曲したブーム
８Ｂ 中空チャック
１２ ラック
１４ 爪
１５ ドリル
１７Ａ たがね
２０ 屈曲した支持面
２１ 中間マウント
２２ 固定部材
２３ 雄型テーパー凸部
２４Ａ,２４Ｂ 噛み合い部
２４Ａ' 中間マウントの穴
２５Ａ オフセンター凸部
２６ 貫通孔
２６Ｄ テーパー孔
２６Ｐ 六角形の穴
３０ 溝あるいはリング
３５ スタンドオフポスト
３８ ワイヤー部
１００,１１０,１１０' ドリルガイド
１１２ 有孔部
１１４ 軸線
１１６ 中央部
１１８ カラーテーパー
１３０ インプラント

Claims (13)

1. 関節面インプラントであって、
   第１の端部および第２の端部を有する円柱状部材を具備してなる屈曲した支持部材と、
   骨と係合するよう構成された固定部材と、
   前記屈曲した支持部材を前記固定部材に対して連結するよう構成された中間マウント部材と、を具備してなり、
   前記第１の端部は、この第１の端部の楕円面を生じるよう斜めに形成されており、前記第１の端部は関節面の荷重支持面を形成し、
   前記中間マウント部材は、前記固定部材と独立して前記中間マウントを回転させるための駆動具と係合するよう構成されていることを特徴とする関節面インプラント。
2. 前記楕円面は耐久性のあるポリウレタンからなることを特徴とする請求項１に記載のインプラント。
3. 前記楕円面はヒドロゲルからなることを特徴とする請求項１に記載のインプラント。
4. 前記楕円面はＵＨＭＷＰＥ材料からなることを特徴とする請求項１に記載のインプラント。
5. 関節面インプラントであって、
   円柱状部材を具備してなる屈曲した支持部材と、
   骨と係合するよう構成された、ねじ山を具備してなる固定部材と、
   前記屈曲した支持部材を前記固定部材に対して連結するよう構成された中間マウント部材と、を具備してなり、
   前記円柱状部材は、
   関節面の荷重支持面を形成する楕円面を生じるよう斜めに形成された第１の端部と、
   第２の端部であって、その表面から突出するポストを具備してなる第２の端部と、を有し、
   前記ポストは前記中間マウントと係合するよう構成されていることを特徴とする関節面インプラント。
6. 前記第２の端部は、この第２の端部の楕円面が生じるよう斜めに形成されており、前記ポストは前記第２の端部の前記表面から延在していることを特徴とする請求項５に記載の関節面インプラント。
7. 前記屈曲した支持部材はさらに、その外周の少なくとも一部に沿って延びる溝またはリングの少なくとも一方を具備し、前記溝またはリングは骨と係合するよう構成されていることを特徴とする請求項５に記載の関節面インプラント。
8. 前記屈曲した支持部材と前記中間マウント部材とは互いに結合するよう構成されており、かつ、前記中間マウントは、前記固定部材と独立して、前記中間マウントおよび前記屈曲した支持部材を回転させるための駆動具と係合するよう構成されていることを特徴とする請求項５に記載の関節面インプラント。
9. 前記中間マウント部材はワイヤーからなるベースを具備し、これによってポーラスベースが形成されており、前記屈曲した支持部材は前記ベースに設けられていることを特徴とする請求項５に記載の関節面インプラント。
10. 前記屈曲した支持部材はポリウレタンおよび／またはヒドロゲル材料から形成されることを特徴とする請求項９に記載の関節面インプラント。
11. 関節面インプラントであって、
    関節面の荷重支持面を形成する楕円面を生じるよう斜めに形成された第１の端部を有する円柱状部材を具備してなる屈曲した支持部材と、
    骨と係合するよう構成された、ねじ山を具備してなる固定部材と、
    前記屈曲した支持部材を前記固定部材に対して連結するよう構成された中間マウント部材と、を具備してなり、
    前記中間マウント部材は第１の端部および第２の端部を具備し、前記第１の端部は、前記屈曲した支持部材と係合するよう構成された、それ自身に形成されたキー部を有していることを特徴とする関節面インプラント。
12. 前記第１の端部は、この第１の端部の楕円面を生じるよう斜めに形成されており、前記第２の端部は、この第２の端部の前記表面から延在するポストを具備してなり、前記ポストは前記固定部材と係合するよう構成されていることを特徴とする請求項１１に記載の関節面インプラント。
13. 前記ポストは、前記固定部材と独立して前記中間マウントを回転させるための駆動具と係合するよう構成されていることを特徴とする請求項１２に記載の関節面インプラント。

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