図面 (/)

技術 人工指関節

出願人 ナカシマプロペラ株式会社
発明者 高岡邦夫香月憲一恵木丈藏本孝一高橋広幸山本慶太郎
出願日 2006年4月6日 (14年8ヶ月経過) 出願番号 2006-104908
公開日 2007年10月25日 (13年2ヶ月経過) 公開番号 2007-275273
状態 特許登録済
技術分野 医療用材料 補綴
主要キーワード 直円筒体 すりこぎ運動 中手指節間関節 屈曲角 人工指関節 屈曲位 ラグビーボール状 近位指節間関節
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2007年10月25日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (5)

課題

ダメージを受けた指関節置換される人工指関節であり、生体指関節に近い動きをさせながらも、患者特有の動きによってスムーズに屈伸できるようにする。

解決手段

中手骨1に挿入されるステム5の先端にヘッド6を形成した中手骨部材2と、基節骨3に挿入されるステム8の先端にヘッドを上下に回動可能に収受するソケット9を形成した基節骨部材4とからなる人工指関節において、ソケットをヘッド側が開口した弱半筒体にする他、ヘッドの後方に上下に貫通する窓7を形成し、ソケットの上下にヘッドの外周に添い、かつ、屈曲時に窓に挿入して屈曲を増すに従って窓との間隙が漸小してになる角10を形成したことを特徴とする人工指関節。

概要

背景

リウマチ外傷等によって指関節機能が失われると、人工指関節置換することが行なわれている。生体指関節屈伸は、掌側に存在する掌側板、甲側に存在する伸筋、両側方に存在する側副靱帯といった靱帯や腱からなる軟部組織で制御される。この生体指関節の動きを見てみると、中手骨基節骨とを伸展させたとき(伸展位)、後者が前者に対して左右方向に屈曲ができることで、側方動揺性と称されるものである。伸展位のときには、掌側板、伸筋腱、側副靱帯がバランスされており、これによって側方動揺性が派生するとされている。

そして、基節骨を中手骨に対して屈曲させたとき(屈曲位)には、側方動揺性は規制されるようになっている。これは、中手骨の骨頭は、屈曲位側で曲率半径が大きくなっており、屈曲位をとったときには、この曲率半径の違いによって側副靭帯緊張し、その結果、側方揺動性が規制されるとされている。したがって、人工指関節も、この生体指関節と同じ動きをするものが好ましいということになる。

ところが、人工指関節に置換せざるを得ないリウマチ患者等では、関節を構成する骨頭や関節面及び軟部組織がダメージを受けており、上記した生体指関節の動きができない場合が多い。多くは、完全な伸展位にはならない上に屈曲位にしたときには、関節面がずり下がる掌側変位によって亜脱臼を起こしていると言われている。この動きは、関節や軟部組織の永年の馴染みによって起こるものであり、人工指関節に置換したからといって正常な指関節の動きに整復するのは非常に困難である。

従来からも、種々の、例えば、下記特許文献1に見られるような人工指関節が提案されているが、これらは、側方動揺性は確保されているものの、屈曲位における掌側変位を考慮したものではなかった。このため、単に関節機能を獲得したものに過ぎず、生体指関節の動きとは程遠いことから、患者満足度は低かった。
特開平09−038122号公報

概要

ダメージを受けた指関節に置換される人工指関節であり、生体指関節に近い動きをさせながらも、患者特有の動きによってスムーズに屈伸できるようにする。中手骨1に挿入されるステム5の先端にヘッド6を形成した中手骨部材2と、基節骨3に挿入されるステム8の先端にヘッドを上下に回動可能に収受するソケット9を形成した基節骨部材4とからなる人工指関節において、ソケットをヘッド側が開口した弱半筒体にする他、ヘッドの後方に上下に貫通する窓7を形成し、ソケットの上下にヘッドの外周に添い、かつ、屈曲時に窓に挿入して屈曲を増すに従って窓との間隙が漸小してになる角10を形成したことを特徴とする人工指関節。

目的

本発明は、以上の人工指関節において、請求項2に記載した、ヘッドとソケットの嵌合をある程度ガタのあるものにした手段、請求項3に記載した、ヘッドが軸芯を左右方向に延ばすラグビーボール状をした円柱体であり、ソケット及び角がこれを収受する側面視C形をした強半筒体である手段、請求項4に記載した、角の左右幅が先端に行くほど細くなるテーパに形成された手段を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

中手骨に挿入されるステムの先端にヘッドを形成した中手骨部材と、基節骨に挿入されるステムの先端にヘッドを伸展位から屈曲位に亘って回動可能に収受するソケットを形成した基節骨部材とからなる人工指関節において、ソケットをヘッド側が開口した弱半筒体にする他、ヘッドの後方に上下に貫通する窓を形成し、ソケットの上下にヘッドの外周に添い、かつ、屈曲時に窓に挿入して屈曲を増すに従って窓との間隙が漸小してになる角を形成したことを特徴とする人工指関節。

請求項2

ヘッドとソケットの嵌合をある程度ガタのあるものにした請求項1の人工指関節。

請求項3

ヘッドが軸芯を左右方向に延ばすラグビーボール状をした円柱体であり、ソケット及び角がこれを収受する側面視C形をした強半筒体である請求項1又は2の人工指関節。

請求項4

角の左右幅が先端に行くほど細くなるテーパに形成された請求項1〜3いずれかの人工指関節。

技術分野

0001

本発明は、中手骨基節骨との間に形成される中手指節間関節MP関節)に代表される指関節置換される人工指関節に関するものである。

背景技術

0002

リウマチ外傷等によって指関節機能が失われると、人工指関節に置換することが行なわれている。生体指関節屈伸は、掌側に存在する掌側板、甲側に存在する伸筋、両側方に存在する側副靱帯といった靱帯や腱からなる軟部組織で制御される。この生体指関節の動きを見てみると、中手骨と基節骨とを伸展させたとき(伸展位)、後者が前者に対して左右方向に屈曲ができることで、側方動揺性と称されるものである。伸展位のときには、掌側板、伸筋腱、側副靱帯がバランスされており、これによって側方動揺性が派生するとされている。

0003

そして、基節骨を中手骨に対して屈曲させたとき(屈曲位)には、側方動揺性は規制されるようになっている。これは、中手骨の骨頭は、屈曲位側で曲率半径が大きくなっており、屈曲位をとったときには、この曲率半径の違いによって側副靭帯緊張し、その結果、側方揺動性が規制されるとされている。したがって、人工指関節も、この生体指関節と同じ動きをするものが好ましいということになる。

0004

ところが、人工指関節に置換せざるを得ないリウマチ患者等では、関節を構成する骨頭や関節面及び軟部組織がダメージを受けており、上記した生体指関節の動きができない場合が多い。多くは、完全な伸展位にはならない上に屈曲位にしたときには、関節面がずり下がる掌側変位によって亜脱臼を起こしていると言われている。この動きは、関節や軟部組織の永年の馴染みによって起こるものであり、人工指関節に置換したからといって正常な指関節の動きに整復するのは非常に困難である。

0005

従来からも、種々の、例えば、下記特許文献1に見られるような人工指関節が提案されているが、これらは、側方動揺性は確保されているものの、屈曲位における掌側変位を考慮したものではなかった。このため、単に関節機能を獲得したものに過ぎず、生体指関節の動きとは程遠いことから、患者満足度は低かった。
特開平09−038122号公報

発明が解決しようとする課題

0006

本発明が解決しようとする課題は、上記したリウマチ患者等特有の軟部組織の動きによって屈伸が可能な人工指関節、すなわち、伸展位における側方動揺性の確保及び屈曲位における側方動揺性の制限を図るとともに、加えて、屈曲する場合には、脱臼を阻止しつつ、ある程度の掌側変位も許容できるようにしたものである。

課題を解決するための手段

0007

以上の課題の下、本発明は、請求項1に記載した、中手骨に挿入されるステムの先端にヘッドを形成した中手骨部材と、基節骨に挿入されるステムの先端にヘッドを伸展位から屈曲位に亘って回動可能に収受するソケットを形成した基節骨部材とからなる人工指関節において、ソケットをヘッド側が開口した弱半筒体にする他、ヘッドの後方に上下に貫通する窓を形成し、ソケットの上下にヘッドの外周に添い、かつ、屈曲時に窓に挿入して屈曲を増すに従って窓との間隙が漸小してになる角を形成したことを特徴とする人工指関節を提供したものである。

0008

また、本発明は、以上の人工指関節において、請求項2に記載した、ヘッドとソケットの嵌合をある程度ガタのあるものにした手段、請求項3に記載した、ヘッドが軸芯を左右方向に延ばすラグビーボール状をした円柱体であり、ソケット及び角がこれを収受する側面視C形をした強半筒体である手段、請求項4に記載した、角の左右幅が先端に行くほど細くなるテーパに形成された手段を提供する。

発明の効果

0009

請求項1の発明によると、ソケットをヘッド側が開口した弱半筒体にしたことによって側方動揺性は確保される。そして、屈曲するときには、角が窓に入り込むとともに、角と窓との間隙の漸小及び零により、屈曲角が増すに従って次第に制限され、屈曲位で規制される。また、角は、ヘッドの外周に添っているものであるから、ソケットによるヘッドの保持性が高く、スムーズな回動を可能にする。もちろん、屈曲するときには、角は窓に入り込むから、脱臼も起こらない。

0010

さらに、請求項2の手段によると、ヘッドとソケットの回動にはある程度のガタがあるから、リウマチ患者等の軟部組織特有の動きによる掌側変位を可能にしつつも、脱臼までには至らせない。また、請求項3の手段をとることにより、接触面積増して圧力が減じ、耐久性が増すものになるし、ソケットに対するヘッドのすりこぎ運動が許容され、側方動揺性も高まる。この他、請求項4の手段をとることにより、角と窓の間隙の上記した関係を容易に具現することができる。

発明を実施するための最良の形態

0011

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は本発明の人工指関節を適用して掌側を下に向けたの平面図、図2は人工指関節の一部断面平面図、図3は断面側面図であるが、この人工指関節は、中手骨1の遠位端に装着される中手骨部材2と、基節骨3の近位端に装着される基節骨部材4とからなる。なお、本例では、簡単のために中指の指関節に人工指関節を適用したものを示したが、他の示指環指小指の関節のいずれか又は全部に適用されることがあるのはいうまでもない。

0012

なお、以下の説明で、中手骨部材2や基節骨部材4の方向、位置、角度を指称することがあるが、これらは、基節骨3を中手骨1に対して伸展させた状態で、掌側を下にして地面と平行に向けた状態を基準にする。したがって、甲側が上、掌側が下であり、左右又は側方とは水平方向であり、中手骨1と基節骨3の屈伸は上下方向に行われることになる。また、前後部、先後方、頭部といった表現をすることもあるが、これは、相手側部材(例えば、中手骨部材2であれば基節骨部材4)に向かってのことである。

0013

中手骨部材2は、Co-Cr-Mo合金等の生体適合金属で製作され、尾部に中手骨1の遠位端の髄腔内に挿入されるステム5が形成され、頭部(先端)にヘッド6が形成されたものである。本例のヘッド6は、軸芯が左右方向に延びるラグビーボール状をした円筒体であるが、直円筒体であってもよい。また、ステム5は、中手骨1の髄腔の形状に沿って上方が反った湾曲に形成されている。さらに、ヘッド6の後方のステム5には、上下に貫通する窓7が形成されている。なお、この窓7が形成される部分のステム5の上下の肉厚は他の部分に比べて薄肉に形成されている。

0014

基節骨部材4は、医療用超高分子ポリエチレン等で製作され、尾部に基節骨3の近位端の髄腔内に挿入されるステム8が形成され、頭部にヘッド6を上下に回動可能に収受するソケット9が形成されたものである。したがって、ソケット9は、ヘッド6の外郭形状に沿った形状をとることになるが、ヘッド6は、伸展位から屈曲位に亘って屈伸するから、この間、ステム5が干渉しないように先方が欠落(開口)している弱半筒体になっている。なお、ここでの弱半筒体とは、ソケット9のヘッド6に対する周側の張出がヘッド6の最大外径を超えていないという意味であり、側方動揺性を確保するためである。さらに、ステム8も、基節骨3の髄腔の形状に沿って上方が反る湾曲に形成されている。

0015

そして、ソケット9の上下には、先方(ヘッド6側)に向かって突出する角10が形成されている。この角10は、ソケット9の左右幅よりは小さい幅を有するものであるが、ヘッド6の外周に添い、先端に行くほど上下間隔が狭まったものになっている。したがって、ソケット9は、側面視略C形をした強半筒体になっている。なお、ここでの強半筒体とは、角10のヘッド6に対する周側の張出がヘッド6の最大外径を超えているという意味であり、ある程度強い保持力を確保するためである。

0016

この角10は、ヘッド6とソケット9とが伸展位にあるときには窓7に挿入していないが、屈曲を始めると窓7に挿入するものであり、このときのヘッド6の左右幅は、窓7の左右間隔より小さく設定されていて両者の間に間隙を有するものになっている。ただし、この間隙は、屈曲角が大きくなるほど小さくなるように設定されており、これに即して、角10は、先端ほど細いテーパ状に形成されている。

0017

加えて、ヘッド6とソケット9の嵌合にはある程度のガタをもたせている。このガタは、ヘッド6の外径をソケット9の内径よりも小さくすることで達成しており、本例では、この径差を0.5〜1.0mm程度にしている。このガタは、ソケット9が弱半筒体をしていることに加えて、伸展位におけるヘッド6とソケット9の側方動揺性を確保するものであるが、屈曲の場合には、リウマチ患者等の特有の指関節の動きである掌側変位をある程度許容しつつも、脱臼までには至らせない効果を奏するものである。なお、ヘッド6がラグビーボール状をしていると、揺動運動が可能になって側方動揺性は一層高くなる。

0018

ところで、ヘッド6とソケット9との嵌合は、ソケット9に対してヘッド6を横方向から挿入させることで可能になる。このとき、角10の上下間隔は、ヘッド6の径よりも小さくなっているが、窓7が形成される部分のステム7の肉厚をこれよりも薄くしておくことで、挿入は容易になる。また、ヘッド6をソケット9の前面から挿入してもよい。このとき、角10の先端は上下に開かなければならないが、角10が樹脂で形成されていることにより、容易に変形してこの挿入が可能になる。このように、複数の嵌合方法があることは、手術において自由度が高いことを意味する。

0019

以上の構成によると、ヘッド6とソケット9の嵌合において、屈曲時にも、側方動揺性が確保されるが、この側方動揺性は、角10と窓7との間隙によって一定に制限されることになる。具体的には、ヘッド6とソケット9が180°伸展した伸展位のときに最大であり(±30°程度)、90°屈曲した屈曲位のときに零になることである。図4はヘッド6とソケット9との間隙を示す展開図であるが、窓7の左右間隔はDで一定であるが、角10の左右幅dは、屈曲角が増すほど(根元ほど)大きくしてあり、屈曲位になると、左右幅dと左右間隔Dとは同じになるようにしてある。

0020

次に、以上の人工指関節を指関節に置換する手術について説明する。指関節のほぼ直上において皮膚を横切開した後、伸筋腱を横にずらせて関節包を縦切開して関節を露呈させる。そして、中手骨1と基節骨3を90°屈曲させて各々の骨端切除した後に髄腔を骨軸方向に穴明けし、各々のステム5、8を挿入し、セメントで固定する。このときの切除の状態は、中手骨部材2ではヘッド6の底面が中手骨1の端面になるように、基節骨部材2では窓7の外方端が基節骨3の端面になるように設定する。

0021

以上の処置が完了すると、ヘッド6とソケット9をやや伸展させながら強く押し付けると、両者は嵌合して連結される。次いで、伸筋腱を中手骨部材上面へ戻して関節包を縫合した後、皮膚を縫合すると、手術は完了する。また、ヘッド6とソケット9を予め嵌合させておき、この状態で患部へ挿入することも可能である。このように、手術が容易、簡単であることも、この人工指関節の特徴の一つである。なお、以上において、中手骨部材2のステム5にリブ11を形成しておけば、中手骨1との固定が強化されるし、基節骨部材4のステム8の表面を金属12で覆っておけば、樹脂の溶出による基節骨3への悪影響を防止できる。

0022

以上の人工指関節で指関節を置換すると、基節骨3は、中手骨1に対して伸展位から屈曲位に亘って屈伸できるものとなるが、このとき、伸展位では、基節骨部材4は中手骨部材2に対して最大の側方動揺性が確保され、屈曲角が増すほど制限されるものになる。また、角10が窓7に挿入することによって脱臼が防がれるものになる。一方、屈曲位では、側方動揺性は完全に規制されるし、これに加えて、ヘッド6とソケット9の回動にある程度のガタをもたせておけば、屈曲位において、リウマチ患者等の特有の動きである掌側変位もある程度許容されて(脱臼を起こすまでには至らない)永年馴れ親しんだ動きに即したものになり、今までの軟部組織の緊張力活用してスムーズな屈伸ができる。したがって、生体指関節に近い動きが獲得でき、患者のクウォリティライフを向上させる。

0023

以上の人工関節は、四指の指関節に適用したものであるが、母指関節(MP関節、IP関節)にも同様に適用できる。また、指関節と同様の機能が求められる関節であれば、その関節にも適用できる。具体的には、近位指節間関節PIP関節)や遠位指節間関節DIP関節)がそうであるし、さらに、手関節にも適用できる。

図面の簡単な説明

0024

本発明に係る人工指関節を適用した状態の一部断面平面図である。
本発明に係る人工指関節の一部断面平面図である。
本発明に係る人工指関節の一部断面側面図である。
本発明に係る人工指関節における角と窓との関係を示す展開図である。

符号の説明

0025

1中手骨
2中手骨部材
3基節骨
4基節骨部材
5 中手骨部材のステム
6 〃 のヘッド
7 〃 の窓
8 基節骨部材のステム
9 〃 のソケット
10 〃 の角
11 中手骨部材のリブ
12 基節骨部材の金属

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ